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1 수탁연구 CR [ 개정판 ] 정보과학 영재교육 교수학습 자료 중등 발전 단계 단원 1 알고리즘 이해하기

2 수탁연구 CR [ 개정판 ] 정보과학 영재교육 교수학습 자료 중등 발전 단계 단원 1 알고리즘 이해하기 연구진 연구책임자 공동연구자 연구 조원 : 김 미 숙( 한국교육개발원) : 이 재 호( 경인교육대학교) : 김 아 름( 한국교육개발원) 집필진 허 경( 경인교육대학교) 주길홍( 경인교육대학교) 손원성( 경인교육대학교) 검토진 ( 가나다 순) 권성기( 포항 장성고등학교) 김도형( 파주 능안초등학교) 이근백( 천안 계광중학교) 정관용( 서울 과학고등학교) 정행중( 전남 보성여자중학교) 조재완( 한국기술교육대학교) 최종기( 평택 태광고등학교)

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4 머 리 말 지식 정보화 사회로 불리는 21세기의 시작점에 살고 있는 현대인에게 정보를 효율적으로 조직하여 새로운 정보를 창출하는 정보관련 능력은 매우 중요한 생 존 능력이다. 정보과학의 중요성은 전문 과학기술 분야를 넘어서 우리의 일상생 활 깊숙이 들어와 있으며, 논리적 사고, 비판적 사고, 수리적 사고, 언어능력 등 에 바탕을 둔 효율적인 정보처리능력은 인간의 삶의 질을 높이는 창의적 산출물 생산에 핵심적인 능력이 되고 있다. 이에 따라 정보과학 분야에 높은 흥미와 적성을 보이는 영재들을 대상으로 정보과학에 대한 그들의 어린 호기심을 충족시키고, 가진 잠재력의 싹을 꽃피우 게 도와주는 정보과학 영재교육은 국가 영재교육의 맥락 속에서 진행되고 있다. 하지만 그동안 현장에서의 절실한 필요에도 불구하고 정보과학 영재교육은 체계 적인 교육과정은커녕 변변한 교재나 교수학습 자료의 지원 없이 이루어지고 있 던 측면이 컸다. 본 자료는 교육인적자원부 위탁 정보과학 영재교육을 위한 교육과정, 선발도 구, 및 교수학습 자료 개발 연구의 일환으로서, 정보과학 영재교육과정을 수립하 고 그에 따른 교수학습 활동을 자료와 함께 수업 샘플로서 제시하고 있다. 본 교 수학습 자료 시리즈의 구성은 탐색 - 발전 - 심화 의 수준별 삼 단계로 계획되 었으며, 본 자료는 정보과학에 높은 흥미와 적성을 보이는 중학생 영재들을 주 대상으로 한, 한 학기 분량의 발전 단계의 교수학습 자료로 2005년 처음 개발되 었으며, 2006 년에 개정판으로 수정 보완되었다. 교사들이 이 책자를 활용할 때 그대로 실제 수업에 편리하게 적용할 수 있을 뿐 아니라 더 나아가 이 책자 내용에 자신의 반짝이는 독창적 아이디어를 추가 해 자신의 학생과 수업여건에 가장 잘 맞는 내용으로 재창조하여 사용하는 토대 가 된다면 더욱 좋겠다. 따라서 본 책자는 중학생 영재를 대상으로 한 학기 분량 의 교수학습 활동을 제안하고 있지만, 교사 재량으로 초등학생 영재를 위한 수업 에 활용하거나 또는 반 학기로 축소하거나 한 학기 이상의 활동으로 확대 재구 성해 사용할 수도 있겠다. 본 교수학습 자료가 정보과학 영재교육 현장에서 교사 가 즐겁고 도전적인 교수학습 활동을 이끌어내는 시작과 밑거름이 되기를 기대 한다. 끝으로 이 책자가 나오기까지 많은 사람들의 노력이 있었다. 우선 각 책자의 내용을 훌륭하게 집필해 준 집필진과, 밤샘 작업도 마다 않고 3차에 걸친 집중작 업으로 그 내용을 꼼꼼하게 검토하고 때론 구체적 아이디어까지 제공해 준 검토 진 교사들, 과제를 총괄해 준 연구진, 또 이 연구가 애초 가능하게 해준 교육부 과학실업교육정책과의 지원에 감사를 드린다. 2006년 12월 한 국 교 육 개 발 원 원장

5 차 례 Ⅰ. 총론 1 1. 정보과학 영재교육 프로그램 개발 3 2. 정보과학 영재교육과정 개요 정보과학 영재교육 교수학습 자료 개요 개발된 중학생용 정보과학 영재교육 교수학습 자료 체제 31 Ⅱ. 교수학습 자료 43 단원 개요 47 단원 목표 48 개념모형도 48 단원 학습내용 49 1 주 주제 오리엔테이션 50 2 주 주제 알고리즘 이야기 64 3 주 주제 순서도를 이용한 알고리즘 표현하기 87 4 주 주제 의사코드를 이용한 알고리즘 표현하기 주 주제 생활 속 알고리즘 구현하기( 등교 알고리즘) 주 주제 생활 속 알고리즘 구현하기( 수업 알고리즘) 주 주제 생활 속 알고리즘 구현하기( 점심시간 알고리즘) 주 주제 생활 속 알고리즘 구현하기( 하교 알고리즘) 주 주제 생활 속 알고리즘 구현하기( 소풍 알고리즘) 주 주제 생활 속 알고리즘 구현하기( 긴급 상황처리 알고리즘) 주 주제 보고서 작성 주 주제 단원 결론 및 평가 327 단원 마무리 학생 설문조사 346 부록 347 [ 부록 1] 정보과학 영재교육과정 구성 기본 방향 349 [ 부록 2] 정보과학 영재교육 관련자 네트워크 353 색인 359

6 Ⅰ. 총론

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8 1. 정보과학 영재교육 프로그램 개발 시 도 교육청의 영재학급 및 영재교육원 등에서 활용하는 영재 교육 프로그 램은 영재교육의 본질을 효과적으로 추구하고 달성할 수 있으며, 사용이 용이하 도록 다음과 같은 방향으로 개발한다. 즉 1) 개별화 맞춤형 영재교육의 취지를 살려 무엇보다도 교육 프로그램이 투입될 교육대상자의 특성을 우선적으로 이해 하고 2) 창의적 문제 해결력과 자기 주도적인 학습 능력을 신장할 수 있도록 하 며 3) 속진ㆍ선행학습보다는 심화학습을 중심으로 하고 4) 각 시 도 교육청에서 자체적으로 응용 개발하는데 활용할 수 있으며 자율적으로 수업에 활용할 수 있도록 구성한다. 5) 교사가 최대한 재량을 가지고 위의 방향은 영재교육 교수학습 자료를 개발하는 일반적인 방향이다. 이에 더 해 특별히 정보과학 분야의 영재 교수학습 자료를 개발하기 위해서는 보다 구체 적으로 어떠한 특성을 가지는 학습자를 대상으로, 무엇을 목표로 하여, 어떠한 내용과 방법으로 학생들을 지도해야 하는지에 대한 청사진이 필요하다. 한국교육 개발원 영재교육센터에서는 2005년에 델파이 조사와 전문가 협의회를 통해 정보 과학과 그 인근 학문분야 전문가들의 정보과학 영재교육에 대한 폭 넓은 의견을 청취하고 수렴하였다. 이러한 연구내용을 토대로 하여 정보과학 영재교육이 목표 로 할 교육 대상자들이 누구인지를 명시하고 정보과학 영재교육과정의 기본 방 향과 교수학습 프로그램 개발의 기본 지침을 수립하였다( 김미숙, 이재호, 2005). 다음에서는 그 교육과정과 프로그램의 핵심 내용인 정보과학 영재교육의 대상자, 교육목표, 교육내용, 교육방법, 교육평가 등을 소개하도록 하겠다. 가. 정보과학 영재교육 대상자 현재 정보과학 영재교육은 흔히들 수학영재, 과학영재에 이어 정보영재라는 말로 그 대상자를 지칭하며 정보반 또는 정보영재반이라는 명칭으로 교육을 실 시하고 있는 곳이 많다. 하지만 과연 초등학생이나 중학생의 어린 시기부터 정보 영재라고 규정하여 지칭하는 것이 과연 적절한지에 대해 심도 깊은 토론이 필요 하다. 아직까지 학계에서는 정보과학 영재의 구분에 대한 논의가 진행 중이고, 정보과학 영재에 대한 개념 정의가 불명확한 상태에 있다. 따라서 정보영재 라는 말 보다는 정보과학 영재교육대상자 라는 말이 더 적절하며 미래사회에서의 정 - 3 -

9 보과학의 중요성에 비추어 볼 때 정보과학 영재교육은 꼭 정보과학에 특수한 재 능을 보이는 영재가 아니더라도 일반 지적 능력이 우수한 영재에게나 또는 다른 특수 재능을 가지고 있는 영재에게도 보편적으로 교육될 수 있으며 또한 그 필 요성이 강조되고 있는 분야이다. 따라서 정보과학 영재교육을 효과적으로 실시하기 위해서는 그 대상자를 폭 넓게 정의할 필요가 있다. 델파이와 협의회를 통한 전문가 의견조사 결과에 따라 정보과학 영재교육대상자는 다음의 지적 능력과 정의적 특성 중 한 가지 또는 그 이상의 능력과 특성을 보이는 초등학교 4~6 학년, 중학교 1~3학년 학생으로 할 것을 권장하며, 본 교수학습 자료는 이러한 특성을 가진 학생을 염두에 두고 개발되었다. < 표 1> 정보과학 영재교육대상자 특성 지적 능력 ㆍ창의적 사고가 우수한 자 ㆍ수리 및 논리적 사고가 우수한 자 ㆍ문제 발견 및 문제해결력이 우수한 자 ㆍ논리전개( 알고리즘 설계) 능력이 우수한 자 ㆍ관찰력 및 과학적 사고가 우수한 자 ㆍ직관력 및 통찰력이 우수한 자 ㆍ새로운 정보 창출 능력을 가진 자 ㆍ높은 지적 능력을 가진 자 정의적 특성 ㆍ뛰어난 과제집착력 및 집중력을 가진 자 ㆍ강한 도전의식 및 모험심을 가진 자 ㆍ의문이 많고 지적 호기심이 매우 많은 자 ㆍ정보과학 분야에 대한 관심과 흥미가 매우 많은 자 ㆍ풍부한 상상력 및 자유로운 사고를 가진 자 나. 정보과학 영재교육 교육 목표 정보과학 영재교육은 다음 다섯 가지를 그 주요 교육목표로 삼는다. 즉 정보 과학 분야에 필요한 필수적인 사고력을 신장하고, 학생들에게 잠재되어 있는 정 보과학 적성을 강화하며, 정보과학 분야의 특정 지식을 습득하고, 이와 관련된 특수 능력을 습득하며, 정보과학 분야와 관련된 일반적인 능력도 아울러 신장하 도록 한다

10 < 표 2> 정보과학 영재교육 교육목표 정보과학 영재교육 교육목표 1. 정보과학 분야에 필수적인 사고력을 신장한다. 2. 정보과학 분야의 잠재적 적성을 강화한다. 3. 정보과학 분야를 구성하는 특정 지식을 습득한다. 4. 정보과학 분야와 관련된 특수 능력을 습득하되 기능과는 구분한다. 5. 정보과학 분야와 관련된 일반 능력을 신장한다. 위의 교육 목표를 달성하기 위하여 교육내용, 교육방법, 교육평가를 교육목표 와 일관되게 상호 유기적으로 제시하여 교육과정 전반에 걸쳐 교육목표가 명확 히 반영되도록 하였다. 다. 정보과학 영재교육 교육 내용 정보과학 영재교육의 교육 목표로 설정된 다섯 가지 중 첫 번째 목표인 정보 과학 분야에 필수적인 사고력 신장은 구체적으로 수리적 사고, 논리전개 및 추론 능력, 창의적인 문제발견 및 해결 능력을 핵심적인 사고능력을 말하는 것으로 교 육 내용이 초ㆍ중학생 영재들이 위의 사고력을 신장시킬 수 있는데 도움을 주는 내용이 되게 한다(< 표 3> 참조). 두 번째 교육 목표인 정보과학 분야의 잠재적 적성을 강화하는 것과 관련하 여 교육 내용이 초ㆍ중학생 영재들의 정보과학에 대한 호기심을 강화시켜주고, 정보과학의 미래 비전을 제시해 주며, 정보과학과 실생활과의 연계성을 볼 수 있 도록 설계되도록 한다. 또한 중학생의 경우 정보과학 분야의 진로에 대한 구체적 인 그림을 그릴 수 있도록 도와주는 내용이 되게 한다. 세 번째 목표인 정보과학 분야의 특정 지식 습득을 위해서 이 특정 지식을 다음과 같이 명시하였다. 즉 초등학생 수준에서 알고리즘 설계, 계산 원리, 기초 프로그래밍, 이산구조, 정보보호 및 윤리, 인간과 컴퓨터의 상호작용 등에 대한 지식이 교육 내용에 포함되도록 하고, 중학생 수준에서는 이들 외에 프로그래밍 언어, 자료 구조, 기초 수학이론, 정보과학과 연관된 과학이론, 고급 프로그래밍 등을 추가로 교육 내용에 포함시킨다

11 네 번째 목표는 정보과학 분야의 특수 능력 습득에 관한 것이다. 이에 따라 초ㆍ중학생의 교육 내용에 과학적 규칙성 발견 및 과학적 탐구 능력 실습과 문 제의 구조화 및 모델링 능력 실습 등을 포함시키는 것이 필요하다. 중학생 영재 를 위해서는 프로그램 제작 능력, 시스템 개발 능력, 객체 지향적 프로그래밍 능 력 등을 추가적으로 포함시킬 수 있겠다. 마지막으로 정보과학 분야에서 필요한 일반적인 능력으로는 자율적 탐구 및 하습 능력, 상호작용과 의사소통능력, 공동 작업 능력, 리더십 등이 있겠다. 이러 한 능력은 초등학생 수준에서부터 관심을 가지고 교육내용에 담고 있어야 한다

12 < 표 3> 정보과학 영재교육 교육목표와 교육내용 교육목표 교육내용 초등학교 4-6 학년 중학교 1-3 학년 사고력 신장 1-1.수리적 사고 1-1.수리적 사고 1-2.논리전개 및 추론 능력 1-2.논리전개 및 추론 능력 1-3.창의적인 문제발견 및 1-3.창의적인 문제발견 및 해결능력 해결능력 2-1.정보과학에 대한 호기심 2-1.정보과학에 대한 호기심 적성 강화 2-2.정보과학의 미래 비전 제시 2-2.정보과학의 미래 비전 제시 2-3.정보과학과 실생활과의 2-3.정보과학과 실생활과의 연계성 연계성 2-4.정보과학 분야 진로 3-1.알고리즘 설계 3-2.이산구조 3-1.알고리즘 설계 3-3.프로그래밍 언어 3-2.계산 원리 3-4.자료구조 3-3.기초 프로그래밍 3-5.계산 원리 특정 지식 습득 3-4.이산구조 3-6.기초 수학이론 3-5.정보보호 및 윤리 3-6.인간과 컴퓨터의 상호작용 4-1.과학적 규칙성 발견 및 과학적 탐구 능력 특수 능력 습득 4-2.문제의 구조화 및 모델링 능력 5-1.자율적 탐구 및 학습 능력 5-2.상호작용과 의사소통능력 일반 능력 신장 5-3.공동 작업 능력 5-4.리더십 3-7.정보과학과 연관된 과학이론 3-8.고급 프로그래밍 3-9.정보보호 및 윤리 3-10.인간과 컴퓨터의 상호작용 4-1,문제의 구조화 및 모델링 능력 4-2.프로그램 제작 능력 4-3.시스템 개발 능력 4-4.객체 지향적 프로그래밍 능력 5-1.자율적 탐구 및 학습 능력 5-2.상호작용과 의사소통능력 5-3.공동 작업 능력 5-4.리더십 라. 정보과학 영재교육 교육 방법 정보과학 영재교육의 다섯 가지 목표와 그에 따른 교육내용을 가지고 초ㆍ중 학생 영재들을 지도할 때 다음과 같은 교육 방법, 즉 교수학습 활동을 적절히 활 용할 수 있다. 다음에 제시한 다양한 방법은 학교급별로 또는 학생과 교사가 처 한 교육 여건에 따라 융통성 있게 활용하도록 하며 교육과정에 명시적으로 표현 - 7 -

13 되게 한다(< 표 4> 참조). 사고력 신장 활동을 위해서 권장되는 교육 방법은 초등학교 수준에서 전문가 멘토링, 읽기와 글쓰기, 발표와 토론 등이다. 중학교 수준에서는 전문가 멘토링, 주제별 연구 프로젝트 활동, 문제 풀이, 발표와 토론 등을 들 수 있겠다. 정보과학에 대한 적성을 강화하는 활동들로 초등학생 영재들에게는 그룹 프 로젝트, 현장교육 및 실습, 발표와 토론, 읽기와 글쓰기 등을 권장한다. 중학생 영재들에게는 전문가 특강, 발표와 토론, 주제별 연구 프로제트, 현장교육 및 실 습 등을 통해 그들이 가진 적성과 호기심을 격려하는 것이 바람직하다. 정보과학 분야의 특정 지식 습득에 적절한 교수학습 활동으로는 전문가 멘토 링, 발표와 토론, 강의, 팀티칭, 그룹 프로젝트, 실험, 현장교육 및 실습 등 다양 한 방법이 동원될 수 있겠다. 초ㆍ중학생 영재들이 특수 능력을 습득하도록 도와주는 활동으로 실험, 연구 프로젝트 및 현장교육과 실습 등이 바람직하다. 일반능력 신장을 위해서는 현장교육 및 실습, 프로젝트 활동, 발표와 토론 등 을 권장한다. < 표 4> 정보과학 영재교육 교육목표와 교육방법 교육목표에 따른 활동 1. 사고력 신장 활동 2. 적성 강화 활동 3. 특정 지식 습득 활동 교육방법 ( 교수학습활동 ) 초등학교 4-6 학년 중학교 1-3 학년 ㆍ전문가 멘토링 ㆍ읽기와 글쓰기 ㆍ발표와 토론 ㆍ그룹 프로젝트 ㆍ현장교육 및 실습 ㆍ발표와 토론 ㆍ읽기와 글쓰기 ㆍ전문가 멘토링 ㆍ발표와 토론 ㆍ강의 ㆍ그룹 프로젝트 ㆍ실험 ㆍ현장교육 및 실습 ㆍ전문가 멘토링 ㆍ주제별 연구 프로젝트 ㆍ문제풀이 ㆍ발표와 토론 ㆍ전문가 특강 ㆍ발표와 토론 ㆍ주제별 연구 프로젝트 ㆍ현장교육 및 실습 ㆍ전문가 특강 ㆍ전문가 멘토링 ㆍ발표와 토론 ㆍ강의 ㆍ팀티칭 ㆍ주제별 연구 프로젝트 ㆍ실험 ㆍ현장교육 및 실습 - 8 -

14 4. 5. 특수 능력 습득 활동 일반 능력 신장 활동 ㆍ실험 ㆍ현장교육 및 실습 ㆍ현장교육 및 실습 ㆍ그룹 프로젝트 ㆍ발표와 토론 ㆍ실험 ㆍ현장교육 및 실습 ㆍ주제별 연구 프로젝트 ㆍ현장교육 및 실습 ㆍ주제별 연구 프로젝트 ㆍ발표와 토론 마. 정보과학 영재교육 평가 정보과학 영재교육의 성과는 역시 다섯 가지 교육 목표를 중심으로 평가하되 목표에 따라 평가 내용과 평가 방법을 다소 달리한다(< 표 5> 참조). 사고력을 평가하기 위해서는 특히 문제발견 및 해결능력에 초점을 맞추는 것 이 좋겠다. 이를 위한 평가방법으로는 전문가 평가, 구술 평가, 발표 및 토론 평 가, 연구보고서 평가, 작문 평가 등의 방법이 적절하다. 정보과학 적성을 평가하기 위해서는 정보과학 시간의 수업태도 및 참여도, 도 전의지 등을 볼 수 있겠다. 이를 평가하는 데에는 관찰, 면담, 그룹 프로젝트 산 출물, 연구보고서 등을 활용하는 것이 권장된다. 정보과학 분야의 특정 지식에 대한 평가는 그 내용이 알고리즘, 이산구조, 프 로그래밍에 관한 지식, 정보보호 및 윤리, 인간과 컴퓨터의 상호작용 등이 관련 된다. 이를 평가하기 위해 전문가, 그룹 프로젝트 산출물, 연구보고서, 발표 및 토론을 통한 평가 방법이 활용될 수 있다. 정보과학 분야의 특수 능력은 과학적 탐구 능력, 설계 및 모델링 능력 및 프 로그래밍 능력으로 평가한다. 평가 방법은 전문가 평가 및 그룹 프로젝트 산출 물, 연구보고서, 실험ㆍ실습의 산출물 등을 통한 평가방법을 사용한다. 마지막으로 일반 능력을 평가할 때는 초ㆍ중학생 영재들의 협동 수준, 발표 능력, 토론 능력 등을 평가할 수 있다. 이는 관찰, 그룹 프로젝트 산출물, 연구보 고서, 발표, 토론 등의 방법을 통해서 평가할 수 있겠다

15 < 표 5> 정보과학 영재교육 평가 영역, 내용 및 방법 평가영역 평가내용 1. 사고력 평가 ㆍ문제발견 및 해결능력 2. 적성 평가 3. 특정 지식 평가 4. 특수 능력 평가 5. 일반 능력 평가 ㆍ수업태도 및 참여도 ㆍ도전의지 ㆍ알고리즘 ㆍ이산구조 ㆍ프로그래밍에 관한 지식 ㆍ정보보호 및 윤리 ㆍ인간과 컴퓨터의 상호작용 ㆍ과학적 탐구 능력 ㆍ설계 및 모델링 능력 ㆍ프로그래밍 능력 ㆍ협동 수준 ㆍ발표 능력 ㆍ토론 능력 평가방법 ㆍ전문가 평가 ㆍ구술 평가 ㆍ발표 및 토론 평가 ㆍ연구보고서 평가 ㆍ작문 평가 ㆍ관찰 평가 ㆍ면담 평가 ㆍ그룹 프로젝트 산출물 평가 ㆍ연구보고서 평가 ㆍ전문가 평가 ㆍ그룹 프로젝트 산출물 평가 ㆍ연구보고서 평가 ㆍ발표 및 토론 평가 ㆍ전문가 평가 ㆍ그룹 프로젝트 산출물 평가 ㆍ연구보고서 평가 ㆍ실험ㆍ실습 산출물 평가 ㆍ관찰 평가 ㆍ그룹 프로젝트 산출물 평가 ㆍ연구보고서 평가 ㆍ발표 및 토론 평가 2. 정보과학 영재교육과정 개요 2. 1) 가. 교육과정 구성 체제 정보과학 영재교육을 위한 교육과정은 앞에서 구체적으로 기술한 정보과학 영재교육과정 구성 기본 방향 에서 제시한 교육목표, 교육내용, 교육방법, 교육평 1) 김미숙, 이재호 (2005) 의 내용 부분 발췌

16 가를 반영하여 초등학교 고학년(4~6 학년) 과 중학교 정보과학 영재교육 대상자를 위해 개발하였다. 또한 전문가 의견 조사 결과를 바탕으로 정리되었던 교육내용 을 중심으로 개발 단계를 체계화하고 교육과정에 담길 하위 항목을 수립하여 교 육과정의 내용에 일관성을 부여함과 아울러 개발 과정의 기준이 되게 하였다. 개발된 모든 학년의 교육과정은 1, 2 학기로 구분하여 구성하였으며, 매 학기 는 16주의 교육내용으로 구성하였고 1주의 교육내용은 2시간 수업을 기준으로 구성하였다. 정보과학 영재교육을 위한 교육과정의 구성 체제를 요약하면 다음과 같다. 1) 교육과정 구성 체제의 표준화 정보과학 영재교육을 위한 교육과정은 학년별 교육내용 체계의 일관성을 확 보하기 위하여 교육과정의 구성 체제를 표준화하였다. 결과적으로 모든 학년의 교육내용 체제는 다음과 같이 표준화된 체제를 가지도록 구성하였다. 모든 학기의 교육과정은 오리엔테이션(1 주), 단원 1(2~8 주), 단원 2(9~15 주), 학기 결론 및 평가(16 주) 의 순으로 구성하였음 모든 학기의 시작(1 주) 은 해당 학기의 교육내용에 대한 오리엔테이션으로 구 성하였으며, 각 학기의 마무리(16 주) 는 해당 학기의 교육내용을 정리하고 평 가하는 내용으로 구성하였음 모든 학기는 오리엔테이션 주와 마무리 주를 제외한 단원 성하였으며, 각 단원은 7주의 교육내용으로 구성하였음 1, 2로 구분하여 구 이와 같은 교육과정 구성 체제의 표준화를 통하여 일부 초 중등 교육내용을 공통적으로 구성하였다. 즉, 초등과 중등의 교육내용 중 핵심 내용인 알고리즘 에 대한 교육 시행 시에 주제 는 공유하되 난이도 를 조정하는 방법으로 교육과 정을 구성하였다

17 2) 교육과정 구성 체제의 모듈화 정보과학 영재교육을 위한 교육과정은 현장 학교에서 교육내용을 탄력적으로 적용할 수 있도록 교육과정의 구성 체제를 모듈화하였다. 결과적으로 모든 학년 의 교육내용 체제는 다음과 같이 모듈화된 체제를 가지도록 구성하였다. 단원 1, 2의 제목은 교육내용을 대표하는 정보과학 측면의 주제를 부여하였음 단원 1 은 해당 학년의 교육 주제에 대한 필수 교육내용으로 구성하였으며, 단 원 2는 단원 1 의 교육내용을 활용하여 창의적인 프로젝트 학습( 보고서 작성) 을 수행하도록 구성하였음 단원 1의 교육 내용은 현장 학교의 교육 여건에 따라 추가 또는 삭제가 가능 하며, 단원 2의 교육 주제는 정보과학 분야의 최신 주제로 변경하여 적용이 가능함 이와 같은 교육과정 구성 체제의 모듈화를 통하여 다음과 같은 교육과정 구 성 및 운영이 가능하다. 첫 번째, 교육과정의 내용 및 분량을 교수학습 환경에 따라 탄력적으로 구성할 수 있다. 예를 들면, 1학기 16주 분량으로 구성된 교육 과정을 12 주 분량으로 축소하여 운영할 수 있으며, 경우에 따라서는 20주 분량으 로 확대하여 운영할 수도 있다. 두 번째, 빠르게 발전하는 정보과학의 특성을 반 영한 교육과정을 구성할 수 있다. 예를 들어, 초등 6학년 1 학기 의 단원 2 의 교 육주제인 휴대전화 기능개선하기 와 같은 경우 새로운 첨단 교육내용( 예, 학습 로봇 기능개선하기) 으로 교체가 가능하다. 즉, 정보과학 분야의 영재교육 과정은 첨단기술을 반영하여 주기적인 개정작업을 필요로 한다. 나. 교육과정 구성 내용 정보과학 영재교육을 위한 교육과정의 내용은 정보과학의 학문적 특성과 영 재교육의 특성을 고려하여 다음과 같은 특징을 갖도록 구성하였다. 1) 정보과학의 핵심 개념을 학습하기 위한 교육과정

18 계산 원리, 기초 수학이론, 이산구조, 자료구조, 알고리즘 설계, 인간과 컴퓨터 의 상호작용, 프로그래밍 언어, 기초 프로그래밍, 고급 프로그래밍 등 정보과학 분야의 핵심 개념을 학습할 수 있도록 교육과정의 내용을 구성하였다. 2) 정보과학에 대한 호기심을 유발하기 위한 교육과정 컴퓨터의 구성 및 동작원리, 운영체제 이야기, 운영체제 활용 및 동작 원리, 자료구조 이야기, 컴퓨터 구조 이야기, 정보통신 이야기 등 정보과학 분야의 주 요 원리를 재미있는 이야기 형식으로 학습함으로써 정보과학 분야의 호기심을 유발할 수 있도록 교육과정의 내용을 구성하였다. 3) 정보과학에 대한 미래 비전을 제시하기 위한 교육과정 최신의 정보과학 기술 주제( 미래 컴퓨터 기술, 새로운 인터넷 서비스, 텔레매 틱스 등) 를 학습함으로써 정보과학에 대한 미래 비전을 학습자들이 가질 수 있도 록 교육과정의 내용을 구성하였다. 4) 정보통신 윤리 의식 고취를 위한 교육과정 해커의 부작용, 해커로부터 나를 보호하자, 나만의 네티켓 만들기 등 최근의 정보통신 이용 부작용에 대한 사례 학습과 이에 대한 대처 방안 등을 학습함으 로써 미래 정보과학자들이 지녀야할 정보통신 윤리 의식을 학습자들이 가질 수 있도록 교육과정의 내용을 구성하였다. 5) 정보과학과 실생활과의 연계를 위한 교육과정 우리 주변에서 주요 자료구조( 스택, 큐, 리스트, 트리, 그래프 등) 찾아보기, 생활 속 알고리즘( 등교, 수업, 점심시간, 하교, 소풍, 긴급 상황처리 등) 설계하기, 생활 속 응용 프로그램을 찾아 설계하기, 다양한 자료구조를 이용한 응용 프로그 램 구현하기 등 우리 생활 주변에서 정보과학 분야의 주요 원리를 찾아 응용하 는 형식으로 학습함으로써 정보과학과 실생활과의 연계가 가능하도록 교육과정

19 의 내용을 구성하였다. 6) 창의적인 산출물을 생산하기 교육과정 미래의 정보기기, 최적의 귀성방법, 놀이공원의 다양한 알고리즘, 새로운 코 드, 휴대전화 기능개선하기, 스택과 큐를 이용한 응용 프로그램 만들기, 미래의 컴퓨터 기술, 미래의 가전제품, 놀이공원 알고리즘 구현하기, 최첨단 디지털 카메 라 만들기, 네비게이터 기능 개선하기, 응용 프로그램과 게임 만들기 등 정보고 학의 핵심 개념을 이용하여 학습자들이 창의적인 보고서를 작성할 수 있도록 교 육과정의 내용을 구성하였다. 7) 학습자 활동 중심의 교육과정 매 주별 학습자가 교육내용에 대한 기초 조사를 실시하고 발표하며 이에 대 한 내용을 토론함으로써 학습자의 참여를 최대한 유도할 수 있도록 교육과정의 내용을 구성하였다. 기초 조사 시행 시에 개별 학습자가 하거나 그룹으로 참여할 수 있을 것이다. 또한, 단원 2의 교육 시에는 모든 학습자가 동일한 교육 주제를 가지고 프로젝트를 시행함으로써 학습자의 활동을 극대화할 수 있도록 교육내용 을 구성하였다. 이 경우에도 개별 학습자가 프로젝트를 수행하거나 그룹을 조직 하여 프로젝트를 수행하도록 할 수 있을 것이다. 다. 영재교육과정 내용 체계 정보과학 영재교육과정의 내용 체계는 초등학교 4학년에서 중학교 3학년까지 학기별로 구성되었으며, 초등학교와 중학교 각기 탐색, 발전, 심화의 3 단계로 나 뉜다. 즉 초등학교 4 학년 과정은 초등 탐색 단계, 5 학년 과정은 초등 발전 단 계, 6 학년 과정은 초등 심화 단계 로 구분된다. 이와 동일하게 중학교 1학년 과 정은 중등 탐색 단계, 2 학년 과정은 중등 발전 단계, 3 학년 과정은 중등 심화 단계 로 구분된다. 이러한 구분은 단계의 심화 수준을 지칭해 주는 편의상의 분 류이며, 실제 현장에서는 교사가 융통성 있게 학생의 학년과 심화 수준에 맞추어 서 얼마든지 재구성하여 사용할 수 있다

20 < 표 6> 정보과학 영재교육과정 내용체계( 초등 4학년 1 학기) 단 계 초등 4학년 1 학기 ( 초등 탐색 단계) 단 원 1. 컴퓨터 구성 이해하기 2. 미래의 정보기기( 보고서작성) 구분 주 주 제 교 육 내 용 2) 단원 1 단원 2 1주 오리엔테이션 2주 컴퓨터 이야기 3주 컴퓨터의 구성 및 동작원리 4주 운영체제 이야기 5주 운영체제 활용 및 동작원리 6주 생활 속 문제 찾아내기 7주 문제해결방법 찾기(1) 8주 문제해결방법 찾기(2) 9주 나는 그래픽 전문가 10주 창의적인 그래픽 자료 만들기(1) 11주 창의적인 그래픽 자료 만들기(2) 12주 미래사회의 정보기기는? 13주 새로운 정보기기 설계하기 14주 새로운 정보기기 동작원리 제안 하기 15주 새로운 정보기기 보고서 작성 16주 학기 결론 및 평가 2-2.정보과학의 미래 비전 제시 3-2.계산 원리 2-1.정보과학에 대한 호기심 3-2.계산원리 2-1.정보과학에 대한 호기심 3-2.계산원리 2-1.정보과학에 대한 호기심 3-2.계산원리 1-3.창의적인 문제발견 및 해결능력 4-2.문제의 구조화 및 모델링 능력 1-3.창의적인 문제발견 및 해결능력 4-2.문제의 구조화 및 모델링 능력 1-3.창의적인 문제발견 및 해결능력 4-2.문제의 구조화 및 모델링 능력 1-3.창의적인 문제발견 및 해결능력 3-6.인간과 컴퓨터의 상호작용 1-3.창의적인 문제발견 및 해결능력 3-6.인간과 컴퓨터의 상호작용 1-3.창의적인 문제발견 및 해결능력 3-6.인간과 컴퓨터의 상호작용 1-3.창의적인 문제발견 및 해결능력 2-2.정보과학의 미래 비전 제시 1-3.창의적인 문제발견 및 해결능력 4-2.문제의 구조화 및 모델링 능력 1-3.창의적인 문제발견 및 해결능력 4-2.문제의 구조화 및 모델링 능력 1-3.창의적인 문제발견 및 해결능력 4-2.문제의 구조화 및 모델링 능력 2) 각 교육내용 앞 부분의 번호는 6 쪽의 < 표 3> 의 번호 체계를 따름

21 < 표 7> 정보과학 영재교육과정 내용체계( 초등 4학년 2 학기) 단 계 초등 4학년 2 학기( 초등 탐색 단계) 단 원 1. 자료구조 이해하기 2. 최적의 귀성방법( 보고서 작성) 구분 주 주 제 교 육 내 용 3) 1주 오리엔테이션 단원 1 단원 2 2주 자료구조 이야기 3주 우리 주변에서 스택구조 찾아보기 4주 스택 구조 표현하기 5주 우리 주변에서 큐 구조 찾아보기 6주 큐 구조 표현하기 2-1.정보과학에 대한 호기심 3-4.이산구조 2-3.정보과학과 실생활과의 연계성 3-4.이산구조 3-4.이산구조 4-2.문제의 구조화 및 모델링 능력 2-3.정보과학과 실생활과의 연계성 3-4.이산구조 3-4.이산구조 4-2.문제의 구조화 및 모델링 능력 2-3.정보과학과 실생활과의 연계성 7주 우리 주변에서 리스트 구조 찾아보기 3-4.이산구조 8주 리스트 구조 표현하기 9주 우리 주변에서 트리 구조 찾아보기 10주 트리구조 표현하기 3-4.이산구조 4-2.문제의 구조화 및 모델링 능력 2-3.정보과학과 실생활과의 연계성 3-4.이산구조 3-4.이산구조 4-2.문제의 구조화 및 모델링 능력 2-3.정보과학과 실생활과의 연계성 11주 우리 주변에서 그래프 구조 찾아보기 3-4.이산구조 12주 그래프 구조 표현하기 13주 우리나라의 귀성전쟁 14주 귀성문제 해결하기 15주 최적의 귀성 방법 보고서 작성 3-4.이산구조 4-2.문제의 구조화 및 모델링 능력 1-3.창의적인 문제발견 및 해결능력 4-2.문제의 구조화 및 모델링 능력 1-3.창의적인 문제발견 및 해결능력 4-2.문제의 구조화 및 모델링 능력 1-3.창의적인 문제발견 및 해결능력 4-2.문제의 구조화 및 모델링 능력 16주 학기 결론 및 평가 3) 각 교육내용 앞 부분의 번호는 6 쪽의 < 표 3> 의 번호 체계를 따름

22 < 표 8> 정보과학 영재교육과정 내용체계( 초등 5학년 1 학기) 단 계 초등 5학년 1 학기( 초등 발전 단계) 단 원 1. 알고리즘 이해하기 2. 놀이공원의 다양한 알고리즘( 보고서작성) 구분 주 주 제 교 육 내 용 4) 1주 오리엔테이션 단원 1 단원 2 2주 알고리즘 이야기 3주 생활 속 알고리즘( 취침 알고리즘) 4주 생활 속 알고리즘( 기상 알고리즘) 5주 생활 속 알고리즘( 주차 알고리즘) 6주 생활 속 알고리즘( 화장실 알고리즘) 7주 생활 속 알고리즘( 운동 알고리즘) 8주 9주 10주 11주 생활 속 알고리즘 ( 긴급 상황처리 알고리즘) 집에서 놀이공원까지 그래프로 표현하기 집에서 놀이공원까지 알고리즘으로 표현하기 놀이공원의 구성을 그래프로 표현하기 12주 Big 5권으로 놀이기구 타기 13주 새로운 놀이기구 만들기 14주 새로운 놀이기구를 알고리즘으로 표현하기 15주 놀이기구 알고리즘 보고서 작성 16주 학기 결론 및 평가 1-2.논리전개 및 추론능력 3-1.알고리즘 설계 2-3.정보과학과 실생활과의 연계성 3-1.알고리즘 설계 2-3.정보과학과 실생활과의 연계성 3-1.알고리즘 설계 2-3.정보과학과 실생활과의 연계성 3-1.알고리즘 설계 2-3.정보과학과 실생활과의 연계성 3-1.알고리즘 설계 2-3.정보과학과 실생활과의 연계성 3-1.알고리즘 설계 2-3.정보과학과 실생활과의 연계성 3-1.알고리즘 설계 2-3.정보과학과 실생활과의 연계성 3-1.알고리즘 설계 2-3.정보과학과 실생활과의 연계성 3-1.알고리즘 설계 2-3.정보과학과 실생활과의 연계성 3-1.알고리즘 설계 2-3.정보과학과 실생활과의 연계성 3-1.알고리즘 설계 1-3.창의적인 문제발견 및 해결능력 4-2.문제의 구조화 및 모델링 능력 1-3.창의적인 문제발견 및 해결능력 4-2.문제의 구조화 및 모델링 능력 1-3.창의적인 문제발견 및 해결능력 4-2.문제의 구조화 및 모델링 능력 4) 각 교육내용 앞 부분의 번호는 6 쪽의 < 표 3> 의 번호 체계를 따름

23 < 표 9> 정보과학 영재교육과정 내용체계( 초등 5학년 2 학기) 단 계 초등 5학년 2 학기( 초등 발전 단계) 단 원 1. 컴퓨터 구조 이해하기 2. 새로운 코드( 보고서 작성) 구분 주 주 제 교 육 내 용 5) 1주 오리엔테이션 단원 1 2주 컴퓨터 구조 이야기 3주 컴퓨터가 이용하는 2진법 4주 2진수의 다양한 변환방법 5주 비트(bit) 의 법칙 찾기 6주 생활 속의 논리회로 7주 나는 논리회로 설계자(1) 8주 나는 논리회로 설계자(2) 9주 나는 애니메이션 전문가 2-1.정보과학에 대한 호기심 3-2.계산 원리 1-1.수리적 사고 3-2.계산 원리 1-1.수리적 사고 3-2.계산 원리 1-1.수리적 사고 3-2.계산 원리 2-3.정보과학과 실생활과의 연계성 3-2.계산 원리 1-3.창의적인 문제발견 및 해결능력 4-2.문제의 구조화 및 모델링 능력 1-3.창의적인 문제발견 및 해결능력 4-2.문제의 구조화 및 모델링 능력 1-3.창의적인 문제발견 및 해결능력 3-6.인간과 컴퓨터의 상호작용 단원 창의적인 문제발견 및 해결능력 10주 창의적인 애니메이션 자료 만들기(1) 3-6.인간과 컴퓨터의 상호작용 1-3.창의적인 문제발견 및 해결능력 11주 창의적인 애니메이션 자료 만들기(2) 3-6.인간과 컴퓨터의 상호작용 12주 코드 이야기 13주 여러 가지 코드 비교하기 14주 새로운 코드 만들기 15주 새로운 코드 보고서 작성 16주 학기 결론 및 평가 3-2.계산 원리 4-1.과학적 규칙성 발견 및 과학적 탐구 능력 3-2.계산 원리 4-1.과학적 규칙성 발견 및 과학적 탐구 능력 1-3.창의적인 문제발견 및 해결능력 4-2.문제의 구조화 및 모델링 능력 1-3.창의적인 문제발견 및 해결능력 4-2.문제의 구조화 및 모델링 능력 5) 각 교육내용 앞 부분의 번호는 6 쪽의 < 표 3> 의 번호 체계를 따름

24 < 표 10> 정보과학 영재교육과정 내용체계( 초등 6학년 1 학기) 단 계 초등 6학년 1 학기( 초등 심화 단계) 단 원 1. 정보( 컴퓨터) 통신 이해하기 2. 휴대전화 기능 개선하기( 보고서 작성) 구분 주 주 제 교 육 내 용 6) 1주 오리엔테이션 단원 1 2주 정보통신 이야기 3주 전화에서 사용하는 알고리즘 4주 인터넷의 주요 알고리즘(1) 5주 인터넷의 주요 알고리즘(2) 2-1.정보과학에 대한 호기심 3-2.계산 원리 1-2.논리전개 및 추론능력 3-1.알고리즘 설계 1-2.논리전개 및 추론능력 3-1.알고리즘 설계 1-2.논리전개 및 추론능력 3-1.알고리즘 설계 6주 해커의 부작용 3-5. 정보보호 및 윤리 7주 해커로부터 나를 보호하자 3-5. 정보보호 및 윤리 8주 나만의 네티켓 만들기 3-5. 정보보호 및 윤리 단원 2 9주 새로운 인터넷 서비스 10주 새로운 인터넷 서비스 표현하기 11주 휴대전화 기능 찾아보기 12주 휴대전화 기능 알고리즘 표현하기 13주 새로운 휴대전화 기능 제안하기 14주 새로운 휴대전화 기능 표현하기 15주 휴대전화 기능 개선 보고서 작성 16주 학기 결론 및 평가 1-3.창의적인 문제발견 및 해결능력 4-2.문제의 구조화 및 모델링 능력 1-3.창의적인 문제발견 및 해결능력 4-2.문제의 구조화 및 모델링 능력 1-3.창의적인 문제발견 및 해결능력 4-2.문제의 구조화 및 모델링 능력 1-3.창의적인 문제발견 및 해결능력 4-2.문제의 구조화 및 모델링 능력 1-3.창의적인 문제발견 및 해결능력 4-2.문제의 구조화 및 모델링 능력 1-3.창의적인 문제발견 및 해결능력 4-2.문제의 구조화 및 모델링 능력 1-3.창의적인 문제발견 및 해결능력 4-2.문제의 구조화 및 모델링 능력 6) 각 교육내용 앞 부분의 번호는 6 쪽의 < 표 3> 의 번호 체계를 따름

25 < 표 11> 정보과학 영재교육과정 내용체계( 초등 6학년 2 학기) 단 계 초등 6학년 2 학기( 초등 심화 단계) 단 원 1. 프로그램 이해하기 2. 스택과 큐를 이용한 응용 프로그램 만들기( 보고서 작성) 구분 주 주 제 교 육 내 용 7) 단원 1 단원 2 1주 오리엔테이션 2주 프로그램 이야기 3주 좋은 프로그램과 나쁜 프로그램 4주 생활 속 응용 프로그램 찾아보기 5주 생활 속 응용 프로그램 설계하기 6주 나는 일류 프로그래머 7주 입출력 프로그래밍 8주 핵심 프로그래밍 9주 스택을 이용한 계산기 만들기 10주 11주 12주 13주 14주 생활 속에서 스택을 이용한 응용 프로그램 찾기 생활 속에서 스택을 이용한 응용 프로그램 구현하기 스택과 큐를 이용한 미로 찾기 게임 구현하기 생활 속에서 큐를 이용한 응용 프로그램 찾기 생활 속에서 큐를 이용한 응용 프로그램 구현하기 1-2.논리전개 및 추론능력 3-3.기초 프로그래밍 1-2.논리전개 및 추론능력 3-3.기초 프로그래밍 2-3.정보과학과 실생활과의 연계성 3-3.기초 프로그래밍 2-3.정보과학과 실생활과의 연계성 3-3.기초 프로그래밍 1-2.논리전개 및 추론능력 3-3.기초 프로그래밍 1-2.논리전개 및 추론능력 3-3.기초 프로그래밍 1-2.논리전개 및 추론능력 3-3.기초 프로그래밍 2-3.정보과학과 실생활과의 연계성 3-3.기초 프로그래밍 2-3.정보과학과 실생활과의 연계성 3-3.기초 프로그래밍 2-3.정보과학과 실생활과의 연계성 3-3.기초 프로그래밍 2-3.정보과학과 실생활과의 연계성 3-3.기초 프로그래밍 2-3.정보과학과 실생활과의 연계성 3-3.기초 프로그래밍 2-3.정보과학과 실생활과의 연계성 3-3.기초 프로그래밍 15주 미래의 컴퓨터 이야기 2-2. 정보과학의 미래 비전 제시 16주 학기 결론 및 평가 7) 각 교육내용 앞 부분의 번호는 6 쪽의 < 표 3> 의 번호 체계를 따름

26 < 표 12> 정보과학 영재교육과정 내용체계( 중등 1학년 1 학기) 단 계 중등 1학년 1 학기( 중등 탐색 단계) 단 원 1. 컴퓨터와 정보와의 관계 찾기 2. 미래의 컴퓨터 기술( 보고서작성) 구분 주 주 제 교 육 내 용 8) 단원 1 단원 2 1주 오리엔테이션 2-4.정보과학 분야 진로 2주 컴퓨터와 정보 분야의 활용분야 찾기 3-5.계산 원리 3주 반도체와 컴퓨터 4주 운영체제의 특징 및 유형 5주 운영체제의 구조와 프로세스 6주 생활 속 문제 찾아내기 7주 문제해결하기 (1) 8주 문제해결하기 (2) 9주 나는 그래픽 전문가 10주 창의적인 그래픽 자료 만들기 (1) 11주 창의적인 그래픽 자료 만들기 (2) 12주 미래의 컴퓨터 기술과 문제점 13주 미래의 컴퓨터 기술 설계하기 14주 미래의 컴퓨터 기술 동작원리 15주 미래의 컴퓨터 기술 보고서 작성 16주 학기 결론 및 평가 3-5.계산 원리 3-7.정보과학과 연관된 과학이론 2-1.정보과학에 대한 호기심 3-5.계산 원리 2-1.정보과학에 대한 호기심 3-5.계산 원리 1-3.창의적인 문제발견 및 해결능력 4-1.문제의 구조화 및 모델링 능력 1-3.창의적인 문제발견 및 해결능력 4-1.문제의 구조화 및 모델링 능력 1-3.창의적인 문제발견 및 해결능력 4-1.문제의 구조화 및 모델링 능력 1-3.창의적인 문제발견 및 해결능력 3-10.인간과 컴퓨터의 상호작용 1-3.창의적인 문제발견 및 해결능력 3-10.인간과 컴퓨터의 상호작용 1-3.창의적인 문제발견 및 해결능력 3-10.인간과 컴퓨터의 상호작용 1-3.창의적인 문제발견 및 해결능력 2-2.정보과학의 미래 비전 제시 1-3.창의적인 문제발견 및 해결능력 4-1.문제의 구조화 및 모델링 능력 1-3.창의적인 문제발견 및 해결능력 4-1.문제의 구조화 및 모델링 능력 1-3.창의적인 문제발견 및 해결능력 4-1.문제의 구조화 및 모델링 능력 8) 각 교육내용 앞 부분의 번호는 6 쪽의 < 표 3> 의 번호 체계를 따름

27 < 표 13> 정보과학 영재교육과정 내용체계( 중등 1학년 2 학기) 단 계 중등 1학년 2 학기( 중등 탐색 단계) 단 원 1. 자료구조 이해하기 2. 미래의 가전제품( 보고서작성) 구분 주 주 제 교 육 내 용 9) 1주 오리엔테이션 단원 1 단원 2 2주 자료구조 이해하기 3주 우리 주변에서 정렬구조 찾아보기 4주 정렬구조 표현하기 5주 우리 주변에서 해싱구조 찾아보기 6주 해싱구조 표현하기 7주 우리 주변에서 히프구조 찾아보기 8주 히프구조 표현하기 9주 우리 주변에서 탐색구조 찾아보기 10주 탐색구조 표현하기 11주 가전제품의 기능 분석하기 12주 가전제품의 기능 알고리즘 표현하기 13주 가전제품의 새로운 기능 제안하기 14주 가전제품의 새로운 기능 구현하기 2-1.정보과학에 대한 호기심 3-4.자료구조 2-3.정보과학과 실생활과의 연계성 3-4.자료구조 1-2.논리전개 및 추론능력 3-4.자료구조 2-3.정보과학과 실생활과의 연계성 3-4.자료구조 1-2,논리전개 및 추론능력 3-4.자료구조 2-3.정보과학과 실생활과의 연계성 3-4.자료구조 1-2.논리전개 및 추론능력 3-4.자료구조 2-3.정보과학과 실생활과의 연계성 3-4.자료구조 1-2.논리전개 및 추론능력 3-4.자료구조 1-3.창의적인 문제발견 및 해결능력 4-1.문제의 구조화 및 모델링 능력 1-2.논리전개 및 추론능력 1-3.창의적인 문제발견 및 해결능력 1-3.창의적인 문제발견 및 해결능력 4-3.시스템 개발 능력 1-3.창의적인 문제발견 및 해결능력 4-3.시스템 개발 능력 1-3.창의적인 문제발견 및 해결능력 15주 새로운 가전제품에 대한 보고서 작성 4-1.문제의 구조화 및 모델링 능력 16주 학기 결론 및 평가 9) 각 교육내용 앞 부분의 번호는 6 쪽의 < 표 3> 의 번호 체계를 따름

28 < 표 14> 정보과학 영재교육과정 내용체계( 중등 2학년 1 학기) 단 계 중등 2학년 1 학기( 중등 발전 단계) 단 원 1. 알고리즘 이해하기 2. 놀이공원 알고리즘 구현하기( 보고서작성) 구분 주 주 제 교 육 내 용 10) 1주 오리엔테이션 단원 1 단원 2 2주 알고리즘 이야기 3주 4주 5주 6주 7주 8주 9주 10주 11주 생활 속 알고리즘 구현하기 ( 취침 알고리즘) 생활 속 알고리즘 구현하기 ( 기상 알고리즘) 생활 속 알고리즘 구현하기 ( 주차 알고리즘) 생활 속 알고리즘 구현하기 ( 화장실 알고리즘) 생활 속 알고리즘 구현하기 ( 운동 알고리즘) 생활 속 알고리즘 구현하기 ( 긴급 상황처리 알고리즘) 집에서 놀이공원까지 그래프 형태로 구현하기 집에서 놀이공원까지 최단거리 구현하기 놀이공원의 구성을 그래프로 구현하기 12주 놀이기구 정렬 방법 구현하기 13주 놀이기구 탐색 방법 구현하기 14주 15주 새로운 놀이기구를 구현하여 설치하기 전체 놀이기구 탐색 및 정렬 결과 보고서 작성 16주 학기 결론 및 평가 2-1.정보과학에 대한 호기심 3-1.알고리즘 설계 2-3.정보과학과 실생활과의 연계성 3-1.알고리즘 설계 2-3.정보과학과 실생활과의 연계성 3-1.알고리즘 설계 2-3.정보과학과 실생활과의 연계성 3-1.알고리즘 설계 2-3.정보과학과 실생활과의 연계성 3-1.알고리즘 설계 2-3.정보과학과 실생활과의 연계성 3-1.알고리즘 설계 2-3.정보과학과 실생활과의 연계성 3-1.알고리즘 설계 2-3.정보과학과 실생활과의 연계성 3-2.이산구조 2-3.정보과학과 실생활과의 연계성 3-2.이산구조 2-3.정보과학과 실생활과의 연계성 3-2.이산구조 2-3.정보과학과 실생활과의 연계성 3-4.자료구조 2-3.정보과학과 실생활과의 연계성 3-4.자료구조 2-3.정보과학과 실생활과의 연계성 4-3.시스템 개발 능력 1-3.창의적인 문제발견 및 해결능력 4-1.문제의 구조화 및 모델링 능력 10) 각 교육내용 앞 부분의 번호는 6 쪽의 < 표 3> 의 번호 체계를 따름

29 < 표 15> 정보과학 영재교육과정 내용체계( 중등 2학년 2 학기) 단 계 중등 2학년 2 학기( 중등 발전 단계) 단 원 1. 컴퓨터 구조 표현하기 2. 최첨단 디지털 카메라 만들기( 보고서작성) 구분 주 주 제 교 육 내 용 11) 1주 오리엔테이션 단원 1 단원 2 2주 컴퓨터의 구조 이해하기 3주 이진수로 구성하는 가상의 세계 4주 이진수 시스템의 설계 및 구현 5주 비트에 나타난 법칙 찾기 6주 생활 속의 논리회로 구현하기 7주 나는 논리회로 설계자 (1) 8주 나는 논리회로 설계자 (2) 9주 나는 애니메이션 전문가 10주 11주 창의적인 애니메이션 자료 만들기 (1) 창의적인 애니메이션 자료 만들기 (2) 12주 디지털 카메라 기능 분석하기 13주 디지털 카메라 활용하기 14주 15주 디지털 카메라 새로운 기능 제안 및 설계하기 최첨단 디지털 카메라 보고서 작성 16주 학기 결론 및 평가 2-1.정보과학에 대한 호기심 3-5.계산 원리 1-1.수리적 사고 3-6.기초 수학이론 1-1.수리적 사고 3-6.기초 수학이론 1-1.수리적 사고 3-5.계산 원리 2-3.정보과학과 실생활과의 연계성 3-5.계산 원리 1-3.창의적인 문제발견 및 해결능력 4-1.문제의 구조화 및 모델링 능력 1-3.창의적인 문제발견 및 해결능력 4-1.문제의 구조화 및 모델링 능력 1-3.창의적인 문제발견 및 해결능력 3-10.인간과 컴퓨터의 상호작용 1-3.창의적인 문제발견 및 해결능력 3-10.인간과 컴퓨터의 상호작용 1-3.창의적인 문제발견 및 해결능력 3-10.인간과 컴퓨터의 상호작용 1-3.창의적인 문제발견 및 해결능력 3-10.인간과 컴퓨터의 상호작용 1-3.창의적인 문제발견 및 해결능력 3-10.인간과 컴퓨터의 상호작용 1-3.창의적인 문제발견 및 해결능력 4-3.시스템 개발 능력 1-3.창의적인 문제발견 및 해결능력 4-1.문제의 구조화 및 모델링 능력 11) 각 교육내용 앞 부분의 번호는 6 쪽의 < 표 3> 의 번호 체계를 따름

30 < 표 16> 정보과학 영재교육과정 내용체계( 중등 3학년 1 학기) 단 계 중등 3학년 1 학기( 중등 심화 단계) 단 원 1. 정보통신 이야기 2. 네비게이터 기능 개선하기( 보고서작성) 구분 주 주 제 교 육 내 용 12) 1주 오리엔테이션 단원 1 단원 2 2주 정보통신 및 네트워크 이야기 3주 새로운 인터넷 서비스 이야기 4주 새로운 인터넷 서비스 구현하기 5주 통신 알고리즘 분석하기 6주 새로운 통신 알고리즘 제안하기 7주 새로운 통신 알고리즘 구현하기 8주 새로운 통신 알고리즘 적용분야에 대해 조사 9주 텔레매틱스 이야기 10주 11주 12주 네비게이터의 특징 및 기능 이해하기 네비게이터의 길 찾기 서비스 원리 분석하기 텔레매틱스를 이용한 네비게이터의 정보 송수신 방법 구현하기 13주 새로운 네비게이터 기능 제안하기 14주 새로운 네비게이터 기능 구현하기 15주 새로운 네비게이터 기능 개선 보고서 작성 16주 학기 결론 및 평가 2-1.정보과학에 대한 호기심 3-5.계산 원리 1-3.창의적인 문제발견 및 해결능력 2-2.정보과학의 미래 비전 제시 3-1.알고리즘 설계 3-9.정보보호 및 윤리 3-1.알고리즘 설계 4-1.문제의 구조화 및 모델링 능력 1-3.창의적인 문제발견 및 해결능력 4-1.문제의 구조화 및 모델링 능력 1-3.창의적인 문제발견 및 해결능력 4-3.시스템 개발 능력 1-3.창의적인 문제발견 및 해결능력 4-1.문제의 구조화 및 모델링 능력 2-1.정보과학에 대한 호기심 3-5.계산 원리 1-3.창의적인 문제발견 및 해결능력 4-1.문제의 구조화 및 모델링 능력 1-3.창의적인 문제발견 및 해결능력 4-1.문제의 구조화 및 모델링 능력 1-3.창의적인 문제발견 및 해결능력 4-3.시스템 개발 능력 1-3.창의적인 문제발견 및 해결능력 4-3.시스템 개발 능력 1-3.창의적인 문제발견 및 해결능력 4-3.시스템 개발 능력 1-3.창의적인 문제발견 및 해결능력 4-1.문제의 구조화 및 모델링 능력 12) 각 교육내용 앞 부분의 번호는 6 쪽의 < 표 3> 의 번호 체계를 따름

31 < 표 17> 정보과학 영재교육과정 내용체계( 중등 3학년 2 학기) 단 계 중등 3학년 2 학기( 중등 심화 단계) 단 원 1. 프로그램 활용하기 2. 응용프로그램과 게임 만들기( 보고서작성) 구분 주 주 제 교 육 내 용 13) 1주 오리엔테이션 단원 1 단원 2 2주 프로그램 이야기 3주 프로그램에 대한 행복과 성취감 4주 생활 속 응용 프로그램 분석하기 5주 생활 속 응용 프로그램 구현하기 6주 새로운 응용프로그램 제안하기 7주 교착상태 이야기 8주 교착상태 해결방법 구현하기 9주 10주 11주 12주 생활 속에서 정렬을 이용한 응용 프로그램 찾기 생활 속에서 정렬을 이용한 응용 프로그램 구현 생활 속에서 탐색을 이용한 응용 프로그램 찾기 생활 속에서 탐색을 이용한 응용 프로그램 구현 13주 창의적인 게임 알고리즘 설계하기 14주 재미있는 게임 알고리즘 구현하기 15주 게임에 대한 결과 보고서 작성 16주 학기 결론 및 평가 3-3.프로그래밍 언어 4-4.객체 지향적 프로그래밍 능력 3-3.프로그래밍 언어 4-4.객체 지향적 프로그래밍 능력 2-3.정보과학과 실생활과의 연계성 3-8.고급 프로그래밍 2-3.정보과학과 실생활과의 연계성 3-8.고급 프로그래밍 2-3.정보과학과 실생활과의 연계성 3-8.고급 프로그래밍 2-1.정보과학에 대한 호기심 3-5.계산 원리 1-3.창의적인 문제발견 및 해결능력 4-2.프로그램 제작 능력 2-3.정보과학과 실생활과의 연계성 3-8.고급 프로그래밍 2-3.정보과학과 실생활과의 연계성 3-8.고급 프로그래밍 2-3.정보과학과 실생활과의 연계성 3-8.고급 프로그래밍 2-3.정보과학과 실생활과의 연계성 3-8.고급 프로그래밍 3-8.고급 프로그래밍 4-2.프로그램 제작 능력 3-8.고급 프로그래밍 4-2.프로그램 제작 능력 2-3.정보과학과 실생활과의 연계성 4-1.문제의 구조화 및 모델링 능력 13) 각 교육내용 앞 부분의 번호는 6 쪽의 < 표 3> 의 번호 체계를 따름

32 3. 정보과학 영재교육 교수학습 자료 개요 본 교수학습 자료는 앞에서 소개한 정보과학 영재교육과정( 김미숙, 이재호, 2005) 의 기본 체제와 내용을 따른다. 교사가 처한 교육상황에 따라 기본 교육과정의 내용을 구체화 및 다소 변형 시킬 수 있는 융통성을 가지고 개발하였다. 중학생 1, 2, 3학년 과정을 염두에 둔 탐색-발전-심화의 3단계의 총 9단원으 로 개발되었으며, 교사의 판단에 따라서는 초등학생에게도 적용할 수 있다. 각 단원은 1주 2차시 90분 수업을 기준으로 단원에 따라 4~12주 분량의 내 용을 담고 있으며, 교사의 재량에 따라 수업 시간과 기간을 줄이거나 늘릴 수 있다. 본 교수학습 자료의 기본 구성 요소들은 다음과 같다. 교수학습 자료 구성 요소 집 필 요 소 참 고 단원제목 단원개요 단원명( 학생의 흥미를 유발하며 전체 활동을 함축하여 나타낼 수 있는 재미있는 표현을 사용하고자 하였다.) 단원 학습의 배경, 필요성 및 목적, 활동 구성의 특징 및 교육 과정과의 관련 등 주제의 기본 방향을 제시하였다. 단원목표 개념모형도 전체 단원의 학습 목표를 7-8 개 정도 기술하였다. 인지적 영역, 정의적 영역( 가치 태도), 기능적 영역의 목표를 고루 포함한다. 안다, 이해한다. 등의 추상적인 용어가 아니라 구체적이고 행 동적인 용어로 진술하였다. : 설명/ 예언/ 추측/ 비교/ 분석/ 적용/ 평가/ 설계할 수 있다, -- 을 만들 수 있다, -- 을 구안할 수 있다, --하는 태도를 지 닌다, --한 통계기법을 활용할 수 있다 등 단원( 대주제) 및 주별 학습내용( 소주제) 에서 다루는 주요한 개 념들을 나타내었다. 본 개념모형도의 주요목적은 본 자료를 사용하는 교사가 사용 된 중요한 개념들의 구조를 한눈에 파악할 수 있도록 하는 것이 다

33 집 필 요 소 참 고 주별 교육주제 주별 교육주제를 기술하였다. 교육목표 정보과학 영재교육의 취지 및 목적에 맞는 주별 교육주제의 구 성과 지도 방향에 관하여 기술하였다. 교육내용 위에서 언급한 교육목표에 해당하는 교육내용을 맞추어 제시하 였다. 세부 교육 내용 교육 내용을 구체적으로 기술하였으며 학생들의 입장에서 보면 학습목표 에 해당한다. 교육방법 준비물 사용할 교육방법을 모두 기술하였다. 교사용과 학생용 준비물을 제시하였다. 교수학습 활동 주요초점 질문 도입활동-본활동- 정리활동이 한눈에 보이도록 표로 제시하였다. 전체 수업의 진행과정과 지도초점 및 유의점을 쉽게 파악할 수 있도록 기술하였다. 교수학습 활동과 지도초점 및 유의점을 포괄적으로 기술하기보 다 각 활동의 지도초점 및 유의점을 바로 옆에 기술하였다. 본 주제에서 학생들이 오개념을 갖기 쉬운 개념이나 가장 강조 되는 내용을 질문 형태로 제시하였다. 지도활동 도입활동, 본활동, 정리활동으로 나누어 기술하였다. 평가 필수정보 읽기자료 참고자료 활동지 평가도구 단원 마무리 학생 설문조사 색인 제시된 교육정보가 달성여부를 평가하기 위해 평가 내용, 방법, 기준 및 유의점 을 제시하였다. 지도에 도움이 되는 다양한 참고 자료를 제시하였다. 학습 내용에 대한 보충 자료, 대안 자료 및 대안 활동, 기타 관 련 참고 자료 등을 기술하였다. 주제와 관련하여 학생들이 재미있고 유익하게 읽을 수 있는 읽 기 자료를 제시하였다. 필수정보과 읽기자료에 제시된 참고문헌과 인터넷 사이트를 작 성하였다. 수업시간에 사용되는 학생용 활동지를 작성하였다. 본차시의 학습내용을 이해하기 위하여 수행해야 하는 활동 내 용들과 다음 차시에 학습할 내용 중 기본적인 사항들을 학생들 이 미리 조사 분석하여 발표 및 토론 시에 활동할 수 있는 내 용들을 정리한 것 등이 포함된다. 경우에 따라서 평가에 도움이 되는 평가도구를 제시하였다. 평가도구 상단 우측에 교사용, 학생용, 교사용 학생용으로 사용 자를 구분하여 제시하였다. 학생들의 학습내용과 다양한 활동에 대한 만족도 조사를 위해 설문지를 제시하였다. 각 차시에 사용되는 용어를 빨리 쉽게 찾을 수 있도록 각 단원 뒷부분에는 색인을 제시하였다. * 음영 표시된 부분은 주로 교수학습 활동에 관한 내용임

34 예) 각 주제별 교육목표, 교육내용, 세부교육내용, 교육방법의 관계를 표로 제시함 으로써 전체적으로 일관성 있는 교수학습활동이 되도록 하였다. 교육목표와 교육내용 앞에 제시된 번호는 정보과학 영재교육과정 구성 기본 방향( 다음 절 참조) 에서 제시된 번호 체계를 따랐으며, 서로 동일한 번호로 표기된 교육목표와 교육내용은 이 둘이 서로 유기적으로 연결되어 있음을 의 미한다. 즉 아래 예에서 2. 정보과학에 대한 호기심 은 2. 정보과학 분야 적 성 강화 라는 교육목표를 성취하고자 고안된 교육내용임을 의미한다. 교육목표 교육내용 세부교육내용 단원의 주제인 놀이공원 알고리즘 구현 2. 정보과학 하기에 대한 오리엔테이션을 실시한다. 2-1.정보과학에 분야적성 다음 주 교육주제( 자료구조 이야기) 에 대한 호기심 강화 대한 학습자의 발표 준비 사항에 대해 안내를 한다. 교육방법 강의 활동지의 번호 체계는 본 차시의 활동지와 다음 차시의 활동지를 구분하여 적용하였다. 예를 들어, 본차시의 활동지는 < 활동지 차시-1( 순서)> 로 표시하 였고, 다음 차시의 활동지는 < 활동지 차시-2( 순서)> 로 표시하였다. 이 때 본 차시 또는 다음 차시 활동지의 순서는 몇 번째 활동지인가를 나타내는 것이 다. ( 예) < 활동지 6-1(2)> : 6주차 본 차시 활동을 위한 2번째 활동지 ( 예) < 활동지 6-2(2)> : 6 주차의 다음 차시(7 주차) 준비( 조사 및 분석) 를 위한 2번째 활동지 교사 및 학생들이 최적의 방법으로 활동지를 활용할 수 있는 교육방법 을 제 시하였다. 예를 들어, 활동지에 제시한 과제내용을 해결하기 위하여 그룹별 작업이 필요한 경우에는 [ 팀별 연구과제] 로 명시하였고, 개인적으로 활동지의 과제 내용을 해결할 수 있는 경우에는 구체적인 학습활동 방법인 론], [ 실험실습], [ 기관방문] 등의 형태로 제시하였다. 활동지에서 제시한 [ 발표와 토 교육방법 은 학교 현장의 여건에 따라 교사가 탄력적으로 변환하여 적용이 가능하다. 예를 들어, 개별 참여가 가능하다고 제시한 내용 도 그룹별 참여로 변환하여 적용할 수 있을 것이며, 반대로 적용할 수도 있을 것이다

35 활동지는 정보과학 영재교육을 받는 학생들의 수준 및 수업 환경( 여건) 에 따 라 교사가 선택적으로 활용이 가능하다. 활동지와 평가도구는 한글파일로도 제공이 되므로, 교사가 출력하거나 여건에 맞게 다소 수정하여 사용할 수 있다. 교수학습 자료의 주제와 교육내용은 정보과학 영재교육과정 에서 제시한 6개 년 교육과정의 기본 틀을 따르고 있기는 하지만, 실제로 개발하는 과정에서 집필 진에 따라 다소 차이를 보일 수 있음

36 4. 개발된 중학생용 정보과학 영재교육 교수학습 자료 체제 가. 탐색단계 탐색단계 - 단원 1 학습내용 단원 1 : 컴퓨터와 정보와의 관계 찾기 구분 주제 교육내용 14) 1주 오리엔테이션 자율적 탐구 및 학습 능력 상호작용과 의사소통 능력 2주 정보사회와 정보산업 2-4. 정보과학 분야 진로 3주 부울대수와 논리회로 4주 중앙처리장치의 기능과 동작원리 5주 주기억장치의 기능과 동작원리 6주 컴퓨터의 활용분야 찾기 7주 저작권 침해 방지 및 대응 방안 8주 사생활 침해 방지 및 대응 방안 계산 원리 정보과학과 연관된 과학이론 창의적인문제해결 및 해결능력 정보과학과 연관된 과학이론 창의적인문제해결 및 해결능력 정보과학과 연관된 과학이론 창의적인문제발견 및 해결능력 문제의 구조화 및 모델링 능력 창의적인문제발견 및 해결능력 정보 보호 및 윤리 창의적인문제발견 및 해결능력 정보 보호 및 윤리 9주 문자데이터 표현과 처리방법 10주 수치데이터 표현과 처리방법 11주 소리데이터 표현과 처리방법 1-3. 창의적인문제발견 및 해결능력 인간과 컴퓨터의 상호작용 1-3. 창의적인문제발견 및 해결능력 인간과 컴퓨터의 상호작용 1-3. 창의적인문제발견 및 해결능력 인간과 컴퓨터의 상호작용 12주 단원 결론 및 평가 상호작용과 의사소통능력 공동작업능력 14) 각 교육내용 앞 부분의 번호는 6 쪽의 < 표 3> 의 번호 체계를 따름

37 탐색단계 - 단원 2 학습내용 단원 2 : 미래의 컴퓨터 기술 구분 주제 교육내용 15) 1주 오리엔테이션 2주 전자태그의 동작원리 이해하기 3주 개인정보 침해 사례 분석하기 정보과학에 대한 호기심 자율적 탐구 및 학습 능력 창의적인 문제발견 및 해결능력 정보과학에 대한 호기심 정보과학과 실생활과의 연계성 자율적 탐구 및 학습 능력 창의적인 문제발견 및 해결능력 정보과학과 실생활과의 연계성 정보보호 및 윤리 자율적 탐구 및 학습 능력 4주 전자태그 활용 사례 탐구하기 5주 유비쿼터스 홈 시스템 체험하기 1-3. 창의적인 문제발견 및 해결능력 인간과 컴퓨터의 상호작용 4-1. 문제의 구조화 및 모델링 능력 5-2. 상호작용과 의사소통능력 1-3. 창의적인 문제발견 및 해결능력 2-3. 정보과학과 실생활과의 연계성 인간과 컴퓨터의 상호작용 4-1. 문제의 구조화 및 모델링 능력 5-2. 상호작용과 의사소통능력 6주 헬스케어 서비스 탐구하기 창의적인 문제발견 및 해결능력 정보과학과 실생활과의 연계성 자율적 탐구 및 학습 능력 7주 새로운 유비쿼터스 서비스 제안 하기 1-3. 창의적인 문제발견 및 해결능력 2-2. 정보과학의 미래 비전 제시 4-1. 문제의 구조화 및 모델링 능력 5-1. 자율적 탐구 및 학습 능력 5-2. 상호작용과 의사소통능력

38 8주 휴대목적에 따른 기능 분석하기 9주 휴대방법에 따른 디자인 제안하기 10주 새로운 개인용 휴대장치 설계하기 11주 미래의 일상생활 상상하기 12주 단원 결론 및 평가 1-3. 창의적인 문제발견 및 해결능력 2-3. 정보과학과 실생활과의 연계성 인간과 컴퓨터의 상호작용 4-1. 문제의 구조화 및 모델링 능력 1-3. 창의적인 문제발견 및 해결능력 인간과 컴퓨터의 상호작용 4-1. 문제의 구조화 및 모델링 능력 5-1. 자율적 탐구 및 학습 능력 5-2. 상호작용과 의사소통능력 1-3. 창의적인 문제발견 및 해결능력 2-2. 정보과학의 미래 비전 제시 5-1. 자율적 탐구 및 학습 능력 5-2. 상호작용과 의사소통능력 1-3. 창의적인 문제발견 및 해결능력 3-7. 정보과학과 연관된 과학이론 5-1. 자율적 탐구 및 학습 능력 1-2. 논리전개 및 추론능력 2-2. 정보과학의 미래 비전 제시 5-2. 상호작용과 의사소통능력 15) 각 교육내용 앞 부분의 번호는 6 쪽의 < 표 3> 의 번호 체계를 따름

39 탐색단계 - 단원 3 학습내용 단원 3 : 미래의 가전제품 구분 주제 교육내용 16) 1주 오리엔테이션 2주 스스로 이동하는 기능 탐구하기 정보과학에 대한 호기심 자율적 탐구 및 학습 능력 논리전개 및 추론 능력 정보과학에 대한 호기심 시스템 개발 능력 자율적 탐구 및 학습 능력 3주 사람과 대화하는 기능 탐구하기 4주 상황을 판단하는 기능 탐구하기 5주 미래의 가정용 로봇 설계하기 1-3. 창의적인 문제발견 및 해결능력 2-3. 정보과학과 실생활과의 연계성 인간과 컴퓨터의 상호작용 4-1. 문제의 구조화 및 모델링 능력 5-2. 상호작용과 의사소통능력 1-3. 창의적인 문제발견 및 해결능력 3-1. 알고리즘 설계 4-1. 문제의 구조화 및 모델링 능력 5-1. 자율적 탐구 및 학습 능력 5-2. 상호작용과 의사소통능력 1-3. 창의적인 문제발견 및 해결능력 2-2. 정보과학의 미래 비전 제시 5-1. 자율적 탐구 및 학습 능력 5-2. 상호작용과 의사소통능력 16) 각 교육내용 앞 부분의 번호는 6 쪽의 < 표 3> 의 번호 체계를 따름

40 나. 발전단계 발전단계 - 단원 1 학습내용 단원 1 : 알고리즘 이해하기 구분 주제 교육내용 17) 1주 오리엔테이션 2-1. 정보과학에 대한 호기심 2주 알고리즘 이야기 정보과학과 실생활과의 연계성 알고리즘 설계 3주 순서도를 이용한 알고리즘 표현 하기 정보과학과 실생활과의 연계성 알고리즘 설계 4주 의사코드를 이용한 알고리즘 표현 하기 정보과학과 실생활과의 연계성 알고리즘 설계 5주 생활 속 알고리즘 구현하기 ( 등교 알고리즘) 정보과학과 실생활과의 연계성 알고리즘 설계 6주 생활 속 알고리즘 구현하기 ( 수업 알고리즘) 정보과학과 실생활과의 연계성 알고리즘 설계 7주 생활 속 알고리즘 구현하기 ( 점심시간 알고리즘) 정보과학과 실생활과의 연계성 알고리즘 설계 8주 생활 속 알고리즘 구현하기 ( 하교 알고리즘) 정보과학과 실생활과의 연계성 알고리즘 설계 9주 생활 속 알고리즘 구현하기 ( 소풍 알고리즘) 정보과학과 실생활과의 연계성 알고리즘 설계 10주 생활 속 알고리즘 구현하기 ( 긴급 상황처리 알고리즘) 정보과학과 실생활과의 연계성 알고리즘 설계 11주 보고서 작성 정보과학과 실생활과의 연계성 알고리즘 설계 12주 단원 결론 및 평가 2-3. 정보과학과 실생활과의 연계성 17) 각 교육내용 앞 부분의 번호는 6 쪽의 < 표 3> 의 번호 체계를 따름

41 발전단계 - 단원 2 학습내용 단원 구분 2 : 놀이공원 알고리즘 구현하기 주제 교육내용 18) 1주 오리엔테이션 2-1. 정보과학에 대한 호기심 2주 자료구조 이야기 3주 배열과 행렬을 이용한 자료구조 표현 4주 트리의 표현 및 순회방법 5주 6주 7주 집에서 놀이공원까지 그래프 형태로 표현하기 집에서 놀이공원까지 최단거리 구현하기 놀이공원의 구성을 그래프로 구현하기 8주 놀이기구 정렬 방법 구현하기 1-2. 논리전개 및 추론능력 2-1. 정보과학에 대한 호기심 3-2. 이산구조 5-1. 자율적 탐구 및 학습능력 5-2. 상호작용과 의사소통능력 1-2. 논리전개 및 추론능력 2-1. 정보과학에 대한 호기심 3-2. 이산구조 5-1. 자율적 탐구 및 학습능력 5-2. 상호작용과 의사소통능력 1-2. 논리전개 및 추론능력 2-1. 정보과학에 대한 호기심 3-2. 이산구조 5-1. 자율적 탐구 및 학습능력 5-2. 상호작용과 의사소통능력 1-2. 논리전개 및 추론능력 2-1. 정보과학에 대한 호기심 3-2. 이산구조 5-1. 자율적 탐구 및 학습능력 5-2. 상호작용과 의사소통능력 1-2. 논리전개 및 추론능력 2-1. 정보과학에 대한 호기심 3-2. 이산구조 5-1. 자율적 탐구 및 학습능력 5-2. 상호작용과 의사소통능력 1-2. 논리전개 및 추론능력 2-1. 정보과학에 대한 호기심 3-2. 이산구조 5-1. 자율적 탐구 및 학습능력 5-2. 상호작용과 의사소통능력 1-2. 논리전개 및 추론능력 2-1. 정보과학에 대한 호기심 3-2. 이산구조 5-1. 자율적 탐구 및 학습능력 5-2. 상호작용과 의사소통능력

42 9주 놀이기구 탐색 방법 구현하기 논리전개 및 추론능력 정보과학에 대한 호기심 이산구조 자율적 탐구 및 학습능력 상호작용과 의사소통능력 10주 11주 새로운 놀이기구를 구현하여 설치하기 놀이공원의 알고리즘 구현하기 ( 보고서 작성) 논리전개 및 추론능력 정보과학에 대한 호기심 정보과학과 실생활과의 연계성 이산구조 자율적 탐구 및 학습능력 상호작용과 의사소통능력 논리전개 및 추론능력 정보과학에 대한 호기심 이산구조 자율적 탐구 및 학습능력 상호작용과 의사소통능력 12주 단원 결론 및 평가 5-2. 상호작용과 의사소통능력 18) 각 교육내용 앞 부분의 번호는 6 쪽의 < 표 3> 의 번호 체계를 따름

43 발전단계 - 단원 3 학습내용 단원 3 : 논리 회로 이해하기 구분 주제 교육내용 19) 1주 오리엔테이션 2-1. 정보과학에 대한 호기심 2주 논리 회로와 표현 방법 3주 논리 대수학 이해하기 4주 논리 회로 함수 표현하기 논리전개 및 추론 능력 정보과학에 대한 호기심 계산원리 자율적 탐구와 학습 능력 상호작용과 의사소통능력 논리전개 및 추론 능력 정보과학에 대한 호기심 계산원리 자율적 탐구와 학습 능력 상호작용과 의사소통능력 논리전개 및 추론 능력 정보과학에 대한 호기심 계산원리 자율적 탐구와 학습 능력 상호작용과 의사소통능력 5주 논리 회로 설계하기 1-3. 창의적인 문제발견 및 해결능력 2-3. 정보과학과 실생활과의 연계성 3-1. 알고리즘 설계 4-1. 문제의 구조화 및 모델링 능력 19) 각 교육내용 앞 부분의 번호는 6 쪽의 < 표 3> 의 번호 체계를 따름

44 다. 심화단계 심화단계 - 단원 1 학습내용 단원 1 : 정보통신 이야기 구분 1주 오리엔테이션 주 제 2주 정보통신 및 네트워크 이야기 I 3주 정보통신 및 네트워크 이야기 II 4주 인터넷 서비스 이야기 5주 새로운 정보통신 서비스 이야기 6주 차세대 인터넷 서비스 이야기 7주 통신 알고리즘 분석하기 I 8주 통신 알고리즘 분석하기 II 9주 통신 알고리즘 설계하기 10주 다중 접속 프로토콜 분석하기 11주 이더넷의 접속 프로토콜 설계하기 12주 단원 결론 및 평가 교육 내용 20) 자율적 탐구 및 학습 능력 상호작용과 의사소통 능력 정보과학에 대한 호기심 정보과학과 연관된 과학이론 정보과학에 대한 호기심 정보과학과 연관된 과학이론 창의적인문제발견 및 해결능력 정보과학의 미래 비전 제시 정보보호 및 윤리 창의적인문제발견 및 해결능력 정보과학의 미래 비전 제시 논리 전개 및 추론 능력 자율적 탐구 및 학습 능력 알고리즘 설계 문제의 구조화 및 모델링 능력 알고리즘 설계 문제의 구조화 및 모델링 능력 창의적인문제발견 및 해결능력 문제의 구조화 및 모델링 능력 시스템 개발 능력 창의적인문제발견 및 해결능력 문제의 구조화 및 모델링 능력 시스템 개발 능력 창의적인문제발견 및 해결능력 문제의 구조화 및 모델링 능력 시스템 개발 능력 창의적인문제발견 및 해결능력 문제의 구조화 및 모델링 능력 20) 각 교육내용 앞 부분의 번호는 6 쪽의 < 표 3> 의 번호 체계를 따름

45 심화단계 - 단원 2 학습내용 단원 2 : 새로운 네비게이션 만들기 구분 주제 교육내용 21) 1주 오리엔테이션 2주 텔레매틱스 이야기 3주 4주 5주 6주 7주 8주 9주 네비게이터의 특징 및 기능 이해 하기 네비게이터의 길 찾기 서비스 원리 분석하기 그래프이론 ( 한붓그리기, 오일러길) 그래프이론( 해밀턴길) 및 합리적인 길 찾기 길 찾기 알고리즘을 적용한 여행계획 설계하기 텔레매틱스를 이용한 네비게이터의 인터페이스 특성 알아보기 새로운 네비게이터 기능 제안 하기 2-1. 정보과학에 대한 호기심 2-3. 정보과학과 실생활과의 연계성 논리전개 및 추론 능력 1-3. 창의적인 문제발견 및 해결능력 2-1. 정보과학에 대한 호기심 2-3. 정보과학과 실생활과의 연계성 3-2. 계산 원리 5-2. 상호작용과 의사소통능력 1-3. 창의적인문제발견 및 해결능력 3-7. 정보과학과 연관된 과학이론 인간과 컴퓨터의 상호작용 4-1. 문제의 구조화 및 모델링 능력 창의적인 문제발견 및 해결책 2-2. 정보과학의 미래 비전 제시 2-3. 정보과학과 실생활과의 연계성 4-1. 문제의 구조화 및 모델링 능력 5-1. 자율적 탐구 및 학습 능력 5-3. 공동 작업 능력 1-1. 수리적 사고 3-1. 알고리즘 설계 3-2. 이산구조 2-3. 정보과학과 실생활과의 연계성 3-1. 알고리즘 설계 3-5. 계산원리 4-1. 문제의 구조화 및 모델링 능력 5-2. 상호작용과 의사소통능력 1-3. 창의적인 문제발견 및 해결능력 2-3. 정보과학과 실생활과의 연계성 3-1. 알고리즘 설계 5-1. 자율적 탐구 및 학습 능력 1-3. 창의적인 문제발견 및 해결책 2-3. 정보과학과 실생활과의 연계성 3-7. 정보과학과 연관된 과학이론 인간과 컴퓨터의 상호작용 4-3. 시스템 개발 능력 5-1. 자율적 탐구 및 학습 능력 1-3. 창의적인문제발견 및 해결능력 2-1. 정보과학에 대한 호기심 2-2. 정보과학에 대한 미래비전제시 4-1. 문제의 구조화 및 모델링 능력 4-3. 시스템 개발 능력 5-2. 상호작용과 의사소통 능력

46 10주 11주 새로운 네비게이터 기능 구현 하기 새로운 네비게이터 기능 개선 보고서 작성 12주 단원 결론 및 평가 1-3. 창의적인 문제발견 및 해결책 2-1. 정보과학에 대한 호기심 2-3. 정보과학과 실생활과의 연계성 3-7. 정보과학과 연관된 과학이론 인간과 컴퓨터의 상호작용 4-1. 문제의 구조화 및 모델링 능력 4-3. 시스템 개발 능력 5-1. 자율적 탐구 및 학습 능력 1-2. 논리전개 및 추론 능력 1-3. 창의적인 문제발견 및 해결능력 2-1. 정보과학에 대한 호기심 2-2. 정보과학의 미래 비전 제시 2-3. 정보과학과 실생활과의 연계성 인간과 컴퓨터의 상호작용 4-1. 문제의 구조화 및 모델링 능력 4-3. 시스템 개발 능력 5-1. 자율적 탐구 및 학습 능력 5-2. 상호작용과 의사소통능력 5-3. 공동 작업 능력 1-2. 논리전개 및 추론 능력 1-3. 창의적인 문제발견 및 해결능력 2-1. 정보과학에 대한 호기심 2-2. 정보과학의 미래 비전 제시 2-3. 정보과학과 실생활과의 연계성 2-4. 정보과학 분야 진로 3-5. 계산 원리 3-7. 정보과학과 연관된 과학이론 3-9. 정보보호 및 윤리 인간과 컴퓨터의 상호작용 4-1. 문제의 구조화 및 모델링 능력 5-1. 자율적 탐구 및 학습 능력 5-2. 상호작용과 의사소통능력 5-3. 공동 작업 능력 5-4. 리더십 21) 각 교육내용 앞 부분의 번호는 6 쪽의 < 표 3> 의 번호 체계를 따름

47 심화단계 - 단원 3 학습내용 단원 구분 3 : 교착상태 이해하기 주 제 교육 내용 22) 1주 오리엔테이션 및 운영체제 2-1. 정보과학에 대한 호기심 2주 프로세스와 자원 3주 교착상태 이야기 I 4주 교착상태 이야기 II 2-1. 정보과학에 대한 호기심 3-5. 계산 원리 5-2. 상호작용과 의사소통능력 1-2. 논리 전개 및 추론 능력 5-1. 자율적 탐구 및 학습 능력 1-3. 창의적인 문제발견 및 해결 능력 4-1. 문제의 구조화 및 모델링 능력 5-2. 상호작용과 의사소통능력 22) 각 교육내용 앞 부분의 번호는 6 쪽의 < 표 3> 의 번호 체계를 따름

48 II. 교수학습 자료

49 - 44 -

50 중등 발전 단계 단원 1 : 알고리즘 이해하기

51 정보과학 영재교육 교수학습 자료( 중등-발전-단원 1)

52 알고리즘 이해하기 단원 1 알고리즘 이해하기 단원 개요 우리는 하루에도 여러 번씩 문제를 해결해야 하는 상황을 만나게 된다. 어디 를 갈 때도 버스를 탈것인지 전철을 탈것인지부터 시작하여 어느 방향으로 가는 것이 빠른지에 이르기까지 생활 속에서 다양한 문제를 해결해야 한다. 그때마다 여러 가지 방법 중에서 가장 적합한 방법을 찾아야 한다. 따라서 이 단원에서는 문제를 상황에 적합하게 해결하기 위해서 알고리즘을 사용하고 생성하는 방법에 대해 학습한다. 알고리즘은 대부분의 학생들이 매우 딱딱하게 느낀다. 그러나 이 단원에서는 프로그래밍 언어를 이용하여 코딩하지 않고도 쉽고 재미있게 알고리 즘을 접할 수 있도록 한다. 알고리즘은 프로그램의 꽃이라고 할 수 있으며, 가볍 고 경쾌한 놀이이다. 따라서 다양한 예제를 통해 알고리즘 작성 능력과 창의력 및 추리력을 향상 시키도록 한다. 또한 실생활에서 일어날 수 있는 상황을 바탕 으로 창의적인 알고리즘을 생성하고 이를 통한 문제해결능력도 향상시킨다

53 정보과학 영재교육 교수학습 자료( 중등-발전-단원 1) 단원 목표 알고리즘의 개념과 특징을 이해한다. 다양한 알고리즘의 표현 기법을 통하여 알고리즘의 표현 방법을 습득한다. 알고리즘의 다양한 설계 기법을 학습한다. 알고리즘의 분석방법을 학습한다. 효과적인 알고리즘의 선택방법을 학습한다. 일상생활 속에서 발견할 수 있는 알고리즘을 찾아 분석하고 해결하는 능력을 키운다. 다르게 생각하고, 질문하고 협동하여 끝까지 도전하는 학습태도를 형성한다. 도전과제를 스스로 해결하는 능력을 향상시킨다. 개념 모형도

54 알고리즘 이해하기 단원 학습내용 단원 1 : 알고리즘 이해하기 구분 주제 교육내용 1주 오리엔테이션 2-1. 정보과학에 대한 호기심 2주 알고리즘 이야기 2-3.정보과학과 실생활과의 연계성 3-1.알고리즘 설계 3주 4주 5주 6주 7주 8주 9주 10주 순서도를 이용한 알고리즘 표현하기 의사코드를 이용한 알고리즘 표현하기 생활 속 알고리즘 구현하기 ( 등교 알고리즘) 생활 속 알고리즘 구현하기 ( 수업 알고리즘) 생활 속 알고리즘 구현하기 ( 점심시간 알고리즘) 생활 속 알고리즘 구현하기 ( 하교 알고리즘) 생활 속 알고리즘 구현하기 ( 소풍 알고리즘) 생활 속 알고리즘 구현하기 ( 긴급 상황처리 알고리즘) 2-3.정보과학과 실생활과의 연계성 3-1.알고리즘 설계 2-3.정보과학과 실생활과의 연계성 3-1.알고리즘 설계 2-3.정보과학과 실생활과의 연계성 3-1.알고리즘 설계 2-3.정보과학과 실생활과의 연계성 3-1.알고리즘 설계 2-3.정보과학과 실생활과의 연계성 3-1.알고리즘 설계 2-3.정보과학과 실생활과의 연계성 3-1.알고리즘 설계 2-3.정보과학과 실생활과의 연계성 3-1.알고리즘 설계 2-3.정보과학과 실생활과의 연계성 3-1.알고리즘 설계 11주 보고서 작성 2-3.정보과학과 실생활과의 연계성 3-1.알고리즘 설계 12주 단원 결론 및 평가 2-3. 정보과학과 실생활과의 연계성

55 정보과학 영재교육 교수학습 자료( 중등-발전-단원 1) 1 주 주제 오리엔테이션 본 활동은 생활 속의 알고리즘이란 수업의 첫 시간으로서 이번 학기에 배우 게 되는 개괄적인 학습 내용과 구성, 단원별 학습 목표를 소개한다. 그리고 수업 진행 방식을 소개하고 마지막으로 다음 징) 에 대한 학습자의 발표 준비 사항에 대해 안내를 한다. 2 주차 교육 주제( 알고리즘의 개념 및 특 교육 목표 2. 정보과학 분야 적성 강화 교육 내용 2-1. 정보과학에 대한 호기심 세부 교육 내용 단원의 주제인 알고리즘 이해하기에 대한 오리엔테이션을 실시한다. 다음 교육주제( 알고리즘의 개념 및 특징) 에 대한 학습자의 발표 준비 사항에 대해 안내를 한다. 교육방법 토론, 강의

56 알고리즘 이해하기 < 교육목표 - 교육내용 - 세부교육내용 - 교육방법의 유기적 연관성 > 교육목표 교육내용 세부교육내용 교육방법 2. 정 보 과 학 분야 적성 강화 단원의 주제인 알고리즘 이해하기에 대한 오 리엔테이션을 실시한다 정보과학에 다음 주 교육주제( 알고리즘의 개념 및 특징) 에 강의 대한 호기심 대한 학습자의 발표 준비 사항에 대해 안내를 한다. 준비물 교사용 학생용 관련 시청각 자료, 인터넷 검색용 PC 학생용 활동지 필기도구 사진

57 정보과학 영재교육 교수학습 자료( 중등-발전-단원 1) 교수학습 활동 학습 단계 교수학습 활동 시간 ( 총 90 분 ) 지도초점 및 유의점 도입 활동 단원의 주제와 단원 학습 내용 의 구성을 소개한다. 10 단원의 개요와 학습 목표를 설 10 학기 활동의 첫 시간으로 명하고 확인시킨다. 학생들이 앞으로 본 과목 본 활동 주별 교육 주제와 세부 교육 내 용을 간략하게 설명한다. 40 을 통해 어떠한 활동을 하 고, 무엇을 배우게 되는 지를 생각할 수 있도록 지 도한다. 수업 진행 방식을 소개한다. 10 정리 활동 다음 주 교육 내용과 준비 사항 을 안내한다. 20 학생 스스로가 알고리즘 이야기 활동을 진행할 수 있도록 이해를 도우면서, 모든 학생들이 참여할 수 있도록 지도한다

58 알고리즘 이해하기 지도활동 도입 활동 1. 단원 학습 내용의 구성에 대해 소개합니다. 본 단원에서 학습할 내용은 다음과 같이 어 있음을 설명한다. 12주의 주별 학습 내용으로 구성되 단원 1 : 알고리즘 이해하기 구분 주제 1주 오리엔테이션 2주 알고리즘 이야기 3주 순서도를 이용한 알고리즘 표현하기 4주 의사코드를 이용한 알고리즘 표현하기 5주 6주 7주 8주 9주 10주 11주 생활 속 알고리즘 구현하기 ( 등교 알고리즘) 생활 속 알고리즘 구현하기 ( 수업 알고리즘) 생활 속 알고리즘 구현하기 ( 점심시간 알고리즘) 생활 속 알고리즘 구현하기 ( 하교 알고리즘) 생활 속 알고리즘 구현하기 ( 소풍 알고리즘) 생활 속 알고리즘 구현하기 ( 긴급 상황처리 알고리즘) 생활 속 알고리즘 구현하기 ( 보고서 작성) 12주 학기 정리 및 평가

59 정보과학 영재교육 교수학습 자료( 중등-발전-단원 1) 본 활동 1. 단원의 개요와 학습 목표에 대해 소개합니다. 1) 단원 ( 알고리즘 이해하기 ) 의 개요 우리는 하루에도 여러 번씩 문제를 해결해야 하는 상황을 만나게 된다. 어디 를 갈 때도 버스를 탈것인지 전철을 탈것인지부터 시작하여 어느 방향으로 가는 것이 빠른지에 이르기까지 생활 속에서 다양한 문제를 해결해야 한다. 그때마다 여러 가지 방법 중에서 가장 적합한 방법을 찾아야 한다. 따라서 이 단원에서는 문제를 상황에 적합하게 해결하기 위해서 알고리즘을 사용하고 생성하는 방법에 대해 학습한다. 알고리즘은 대부분의 학생들이 매우 딱딱하게 느낀다. 그러나 이 단원에서는 프로그래밍 언어를 활용하여 프로그래밍을 하지 않고도 쉽고 재미있 게 알고리즘을 접할 수 있도록 한다. 알고리즘은 프로그램의 꽃이라고 할 수 있 으며, 가볍고 경쾌한 놀이이다. 따라서 다양한 예제를 통해 알고리즘 작성 능력 과 창의력 및 추리력을 향상 시키도록 한다. 또한 실생활에서 일어날 수 있는 상 황을 바탕으로 창의적인 알고리즘을 생성하고 이를 통한 문제해결능력도 향상시 킨다. 2) 단원 ( 알고리즘 이해하기 ) 의 학습 목표 알고리즘의 개념과 특징을 이해한다. 다양한 알고리즘의 표현 기법을 통하여 알고리즘의 표현 방법을 습득한 다. 알고리즘의 다양한 설계 기법을 학습한다. 알고리즘의 분석방법을 학습한다. 효과적인 알고리즘의 선택방법을 학습한다. 일상생활 속에서 발견할 수 있는 알고리즘을 찾아 분석하고 해결하는 능 력을 키운다. 다르게 생각하고, 질문하고 협동하여 끝까지 도전하는 학습태도를 형성한 다. 도전과제를 스스로 해결하는 능력을 향상시킨다. 2. 주별 교육 주제와 세부 교육 내용을 소개합니다. 1 주 주제 : 오리엔테이션 2 주 주제 : 알고리즘 이야기

60 알고리즘 이해하기 학습자가 준비한 알고리즘의 개념 및 특징에 대해 발표를 실시한다. 발표한 내용에 대해 토론한다. 알고리즘의 정의와 개념에 대해 학습한다. 알고리즘의 특징 및 표현방법에 대해 학습한다. 3 주 주제 : 순서도를 이용한 알고리즘 표현하기 학습자가 준비한 순서도 표현의 장단점에 대해 발표를 실시한다. 발표한 내용에 대해 토론한다. 순서도의 정의와 필요성에 대해 학습한다. 순서도 역할에 대해 학습한다. 순서도의 종류 및 자주 쓰이는 기호에 대해 학습한다. 순서도의 기본 유형에 대해 학습한다. 4 주 주제 : 의사코드를 이용한 알고리즘 표현하기 학습자가 준비한 의사코드 표현의 장단점에 대해 발표를 실시한다. 발표한 내용에 대해 토론한다. 의사코드의 정의 및 개요에 대해 학습한다. 의사코드의 특징 및 사용 시 유의사항에 대해 학습한다. 의사코드의 표현 방법에 대해 학습한다. BNF 의 개념 및 배경에 대해 학습한다. BNF 의 표기법에 대해 학습한다. 5 주 주제 : 생활 속 알고리즘 구현하기 ( 등교 알고리즘 ) 알고리즘의 정당성에 대해 학습한다. 알고리즘이 되기 위한 조건에 대해 학습한다. 알고리즘의 정당성 증명방법에 대해 학습한다. 학습자가 준비한 등교 알고리즘에 대해 발표를 실시한다. 발표한 내용에 대한 토론을 통해 문제점을 도출한다. 도출된 문제의 해결을 위한 효율적인 등교 알고리즘의 구현방법을 찾는다. 등교 알고리즘의 구상 및 설계에 대해 학습한다. 등교 알고리즘의 표현 방법에 대해 학습한다. 6 주 주제 : 생활 속 알고리즘 구현하기 ( 수업 알고리즘 ) 학습자가 준비한 수업 알고리즘 표현에 대해 발표를 실시한다. 발표한 내용에 대해 토론한다. 동화속의 예제를 통한 알고리즘의 분석 방법을 학습한다. 알고리즘 공부의 중요한 요소에 대해 학습한다. 수업 알고리즘의 구상 및 설계에 대해 학습한다

61 정보과학 영재교육 교수학습 자료( 중등-발전-단원 1) 수업 알고리즘의 표현방법에 대해 학습한다. 7 주 주제 : 생활 속 알고리즘 구현하기 ( 점심시간 알고리즘 ) 학습자가 준비한 점심시간 알고리즘 표현에 대해 발표를 실시한다. 발표한 내용에 대해 토론한다. 분할 통치법을 이용한 알고리즘의 설계 기법에 대해 학습한다. 동적 계획법을 이용한 알고리즘의 설계 기법에 대해 학습한다. 탐욕법을 이용한 알고리즘의 설계 기법에 대해 학습한다. 점심시간 알고리즘의 구상 및 설계에 대해 학습한다. 점심시간 알고리즘의 표현방법에 대해 학습한다. 8 주 주제 : 생활 속 알고리즘 구현하기 ( 하교 알고리즘 ) 학습자가 준비한 하교 알고리즘 표현에 대해 발표를 실시한다. 발표한 내용에 대해 토론한다. 알고리즘 분석의 중요성에 대해 학습한다. 알고리즘 분석 단계에 대해 학습한다. 알고리즘 분석 기준에 대해 학습한다. 하교 알고리즘의 구상 및 설계에 대해 학습한다. 하교 알고리즘의 표현방법에 대해 학습한다. 9 주 주제 : 생활 속 알고리즘 구현하기 ( 소풍 알고리즘 ) 학습자가 준비한 소풍 알고리즘 표현에 대해 발표를 실시한다. 발표한 내용에 대해 토론한다. 효율적인 알고리즘을 찾는 방법에 대해 학습한다. 환경에 맞는 알고리즘의 선택 방법에 대해 학습한다. 소풍 알고리즘의 구상 및 설계에 대해 학습한다. 소풍 알고리즘의 표현방법에 대해 학습한다. 10 주 주제 : 생활 속 알고리즘 구현하기 ( 긴급 상황처리 알고리즘 ) 학습자가 준비한 긴급 상황처리 알고리즘 표현에 대해 발표를 실시 한다. 발표한 내용에 대해 토론한다. 알고리즘의 효과에 대해 학습한다. 우선순위규칙의 개념 및 특징에 대해 학습한다. 우선순위규칙의 한계에 대해 학습한다. 우선순위규칙의 종류에 대해 학습한다. 긴급 상황 처리 알고리즘의 구상 및 설계에 대해 학습한다. 긴급 상황 처리 알고리즘의 표현방법에 대해 학습한다. 11 주 주제 : 생활 속 알고리즘 구현하기 ( 보고서 작성 )

62 알고리즘 이해하기 각 차시에 학습한 내용과 관련된 창의적인 문제들을 제시하고 설명 한다. 알고리즘 구현 보고서에 대한 작성 요령을 설명한다. 학습자가 준비한 유클리드 호제법 보고서에 대해 발표를 실시한다. 발표한 내용에 대해 토론한다. 12 주 주제 : 학기 정리 및 평가 이번 학기에 학습한 알고리즘 내용에 대해 간략하게 복습한다. 보고서 전시 및 산출물 발표대회 및 평가를 실시한다. 3. 수업 진행 방식을 소개합니다. 우선 활동지를 설명하고 수업 진행 방식을 소개한다. 수업 진행 방식은 이전 주에 부과한 학습자의 활동지 내용에 대해 학습자의 발표와 토론을 수행하고 선 생님의 강의를 통한 교육 방법으로 수업을 진행한다는 것을 설명한다. 그리고 생 활 속의 다양한 알고리즘을 찾아보고 알고리즘의 표현방법을 생각해보는 활동을 실시한다. 각 주별 교육 내용에 있어서 교사의 재량으로 필요한 활동지를 선택할 수 있다. 정리 활동 1. 학습 내용 정리 1) 일상생활에서 다. 찾아볼 수 있는 다양한 알고리즘의 예를 찾아 정리해봅시 활동지 1-1(1) 사용 2) 여러분이 찾은 일상생활 속의 알고리즘을 어떻게 표현할 수 있는지 정리 해봅시다. 활동지 1-1(1) 사용 2. 다음 주 교육 내용 안내 1) 알고리즘의 개념 및 특징과 표현방법 등을 조사하여 정리해봅시다. 활동지 1-2(1) 사용

63 정보과학 영재교육 교수학습 자료( 중등-발전-단원 1) [ 알고리즘 ] 읽기자료 알고리즘이라는 용어는 문제를 해결하기 위한 절차나 방법을 말한다. 컴퓨터 프로그램은 정교한 알고리즘들의 집합이라고 간주할 수 있다. 수학이나 컴퓨터 과학에서 말하는 알고리즘은, 보통 반복되는 문제를 풀기 위한 작은 프로시저를 의미한다. ' 알고리즘 (algorithm)' 이라는 단어는 AD 825 년에 'Kitab al jabr w' almuqabala' 라는 영향력 있는 수학 교과서를 저술한 9 세기 페르시아 수학자 알코와리즘 (Abu Ja'far Mohammed ibn Mûsâ al-khowârizm) 의 이름에서 유 래한다. 처음에는 더 정확하게 'algorism' 이라고 표기되었는데 요즈음 'algorithm' 으로 바뀐 것은 산수라는 의미의 'arithmetic' 에서 영향을 받은 것 같다. ( 대수학을 나타내는 'algebra' 도 위의 책 제목에 등장하는 아랍 단어 'al jabr' 에서 유래한다는 사실도 알아 둘 만하다) 그러나 알고리즘의 예는 알코와 리즘의 책보다 훨씬 이전부터 알려져 왔다. 가장 잘 알려진 예로서 고대 그리스 ( 기원전 300 년경) 시대에 만들어진 두 수의 최대 공약수를 구하는 유클리드 (Euclid) 알고리즘을 들 수 있다. 다시 말해서 알고리즘은 유한한 단계를 통해 문제를 해결하기 위한 절차나 방 법을 말하는데 원래는 인도에서 아랍를 거쳐 유럽에 보급된 필산( ) 을 뜻하 며, 알고리즘은 수학용어와 컴퓨터 용어 두 가지로 나누어 설명할 수 있다. 수학용어로서 알고리즘은 잘 정의되고 명백한 규칙들의 집합 또는 유한 번의 단 계 내에서 문제를 풀기 위한 과정이다. 예를 들면, 주어진 정확도에 맞도록 x의 코사인 값을 계산하기 위한 대수적인 과정도 알고리즘에 해당된다. 경험적 지식 (heuristic) 과 반대되는 용어이다. 컴퓨터용어로서 알고리즘은 어떤 문제의 해결을 위해 컴퓨터가 사용 가능한 정확한 방법을 말한다. 알고리즘은 여러 단계의 유한한 집합으로 구성되는데, 여 기서 각 단계는 하나 또는 그 이상의 연산을 필요로 한다. 이 때 컴퓨터가 각 연 산들을 수행하기 위해서는 다음의 조건을 만족해야 한다. 1 명확성: 각 연산들은 명확한 의미를 가져야 한다. 2 효율성: 각 연산은 원칙적으로 일정한 시간 내에 사람이 연필로 할 수 있어야 한다. 3 입력: 외부 입력자료가 있을 수 있다. 4 출

64 알고리즘 이해하기 력: 하나 이상의 결과가 나온다. 5 종결성: 유한 번의 연산 후에는 끝나야 한다. 300 원짜리 커피를 파는 자동판매기의 내부에도 간단한 알고리즘이 있어서, 적 합한 금액이 들어오면 프림/ 설탕의 선택에 따라 따끈한 커피를 내놓고 거스름 돈 도 정산하여 준다. 높은 아파트에 사는 사람이 출근하려고 엘리베이터 단추를 누르면, 엘리베이터를 작동시키는 알고리즘은 다른 층에 사는 사람이 부르는 지 등을 판정하여 적절한 움직임을 한다. 그러나 알고리즘이 부실하게 짜여있으면, 자동판매기가 이상하게 행동하고, 엘리베이터가 고장이 난다. 수학자들이 사용하 는 좁은 의미의 알고리즘에 대한 정의는 1930 년대에 튜링, 괴델, 처치등에 의하 여 확립되었다. 수학자들은 어떠한 알고리즘이 간단하고, 어떠한 알고리즘이 복 잡한가를 이해하기 시작하였다. 그들은 컴퓨터 과학을 탄생시켰으며, 많은 자료 에서 원하는 자료를 순식간에 찾아주는 프로그램을 개발하여, 방대한 자료의 인 터넷 써치가 가능하도록 하였다. 가장 기본적인 형태의 알고리즘은 체계적 탐색 (systematic search) 으로, 이것은 모든 가능한 해결 대안들을 포함하고 있으며 체계적으로 차례차례 그것들을 검 토해 나간다. 알고리즘은 항상 해법에 도달하도록 해 주지만 불행하게도 어떤 문 제들은 ( 체계적인 탐색처럼) 단지 비효율적인 알고리즘만 있게 되며 커다란 문제 에 있어서 이러한 접근은 컴퓨터조차 가혹한 것이 된다. 예를들면 순회외판원 문 제 (Traveling Salesman Problem), 체스 (Chess) 에서처럼 알고리즘은 극도의 비효율성을 보여주어 사실상 해결이 불가능해진다. 알고리즘과는 달리 휴리스틱 (Heuristic) 은 해결책의 발견을 보장하지 않는다. 그러나 heuristic은 알고리즘보 다 효율적이다. 왜냐하면 많은 쓸모없는 대안책들을 실제 시도하지 않고도 배제 시킬 수 있기 때문이다. 훌륭한 알고리즘 중에는 문제를 해결하는 방법과 고속화의 테크닉에 있어서 공통점을 가진 알고리즘이 많이 있다. 예를들면 퀵 정렬과 합병 정렬은 정렬 대 상이 되는 데이터가 들어 있는 배열을 두 개로 나눠서 두 배열을 각각 정렬한 후, 그들 두 배열을 연결한다는 점에서 공통점을 갖고 있다. 이러한 기본적인 테 크닉을 알고리즘의 설계 기법이라고 부른다. 프로그래머는 해결해야 할 새로운 문제에 접했을 때 기존의 알고리즘 설계 기법을 응용할 수 있는지 어떤지를 생 각하는 것은 새로운 알고리즘 개발에 필요한 시간과 경비를 줄일 수 있다는 점 에서 매우 중요하다. 간단한 계산 혹은 논리 연산을 하는 튜링 기계가 만들어질 수 있다는 것이 완 전히 이해가 된다면 이들을 알고리즘을 수행하는 복잡한 기계를 만드는 데 어떻

65 정보과학 영재교육 교수학습 자료( 중등-발전-단원 1) 게 이용할 수 있는가 하는 것도 쉽게 이해가 될 것이다. 그러한 것을 얼마 동안 실제로 연습해 본 사람이면 이러한 종류의 기계는 어떠한 기계적 작업 (mechanical operation) 이라도 수행할 수 있도록 만들 수 있다는 사실을 쉽게 확인할 수 있을 것이다. 수학적으로 말할 때, ' 기계적 작업' 이라는 것을 이러한 기계가 수행할 수 있는 작업으로 정의하는 것이 타당성을 갖게 되었다. 이러한 형태의 이론적 기계, 즉 튜링 기계에 의해서 수행될 수 있는 기계적 작업을 수학 자들은 ' 알고리즘' 이라는 명사와 ' 계산 가능 (computable),' ' 재귀적 (recursive),' 혹은 ' 효과적 (effective)' 이라는 형용사를 사용하여 표현하고 있다. 어떤 계산 과정이 충분히 명료하고 기계적이라면 이를 수행할 수 있는 튜링 기 계도 꼭 찾아낼 수 있다는 가정이 설득력을 갖게 된 것이다. 이것이 바로 튜링 기계 (Turing Machine) 개념의 동기를 이해하는 데 가장 중요한 포인트이다. < 출처 : 참고문헌 1 >

66 알고리즘 이해하기 1. 참고문헌 1 참고자료 박정호(2005), 알고리즘, 상조사 2. 인터넷 사이트

67 정보과학 영재교육 교수학습 자료( 중등-발전-단원 1) 정보과학-1주 발전 단원 1 활동지 1-1(1) 교육청 영재교육원/ 영재학급 중학교 이름 일상생활에서 우리는 다양한 문제 상황을 접하게 됩니다. 알고리즘은 우리가 어떤 문제를 해결할 때 해결 절차를 알기 쉽도록 기술하는 논리적인 절차 과 정을 의미합니다. 아래에 있는 그림은 일상생활에서 찾아볼 수 있는 소고기 덮밥 요리에 대한 요리방법을 기술한 알고리즘의 예입니다. [ 그림] 생활 속 알고리즘의 예( 요리 방법) < 출처 : 인터넷 사이트 1 > 1. 위 그림과 같이 일상생활에서 찾아볼 수 있는 다양한 알고리즘의 예를 찾아 정리해봅시다. 2. 여러분이 찾은 일상생활 속의 알고리즘을 어떻게 표현할 수 있는지 정리해봅시다

68 알고리즘 이해하기 정보과학-1주 발전 단원 1 활동지 1-2(1) 교육청 영재교육원/ 영재학급 중학교 이름 알고리즘의 개념 및 특징과 표현방법 등을 조사하여 정리해봅시다

69 정보과학 영재교육 교수학습 자료( 중등-발전-단원 1) 2 주 주제 알고리즘 이야기 본 활동은 알고리즘 이해하기 단원의 첫 시간으로서 알고리즘의 어원 및 개 념과 정의를 예를 들어 학습하게 된다. 또한 알고리즘의 특징 및 표현방법에 대 해 학습한다. 일반적으로 알고리즘의 표현방법은 자연어 기술방법, 순서도 표현 방법, 의사코드 기술 방법, 프로그래밍 언어 표현방법의 네 가지로 구분할 수 있 다. 알고리즘 이해하기 단원은 실생활에서 겪을 수 있는 다양한 알고리즘을 통 하여 알고리즘의 특징과 표현방법에 대해 학습하게 되며, 이를 다양한 방법으로 표현 할 수 있도록 한다. 교육 목표 정보과학 분야 사고력 신장 정보과학 분야 적성 강화 정보과학 분야 특정지식 습득 정보과학 분야 일반능력 신장 교육 내용 논리전개 및 추론능력 정보과학에 대한 호기심 알고리즘 설계 자율적 탐구 및 학습능력 상호작용과 의사소통능력 세부 교육 내용 학습자가 준비한 알고리즘의 개념 및 특징 에 대해 발표를 실시한다

70 알고리즘 이해하기 발표한 내용에 대해 토론한다. 알고리즘의 정의와 개념에 대해 학습한다. 알고리즘의 특징에 대해 학습한다. 알고리즘의 표현방법에 대해 학습한다. 알고리즘 표현 방법을 팀별로 연구한다. 교육방법 발표와 토론, 강의, 주제별 연구 프로젝트 < 교육목표 - 교육내용 - 세부교육내용 - 교육방법의 유기적 연관성 > 교육목표 교육내용 세부교육내용 교육방법 1.정보과학 분야 사고력 신장 2.정보과학 분야 적성 강화 3.정보과학 분야 특정지식 습득 5.정보과학 분야 일반능력 신장 1-2. 논리전개 및 추론 능력 알고리즘의 개념 및 특징에 대하 여 발표한다. 발표와 토론 2-1. 정보과학에 발표한 내용에 대해 토론한다. 대한 호기심 알고리즘의 정의와 개념에 대하여 학습한다 알고리즘 알고리즘의 특징에 대하여 학습한 강의 설계 다. 알고리즘의 표현방법에 대하여 학습한다 자율적탐구 발표한 내용에 대해 토론한다. 발표와 토론, 와 학습 능력 알고리즘 표현 방법을 팀별로 주제별 연구 5-2. 상호작용과 연구한다. 프로젝트 의사소통능력 준비물 교사용 학생용 관련 시청각 자료, 인터넷 검색용 PC 학생용 활동지 필기도구 사진

71 정보과학 영재교육 교수학습 자료( 중등-발전-단원 1) 교수학습 활동 학습 단계 교수학습 활동 시간 ( 총 90 분 ) 지도초점 및 유의점 도입 활동 이번 차시의 세부교육내용을 소 개한다. 5 본 활동 정리 활동 학습자가 준비한 발표 내용에 대하여 간단한 질문 과정을 통 해 준비 정도를 파악한다. 시간이 부족할 경우 알고리즘 의 개념 및 특징 과 알고리즘의 표현 방법 에 대하여 발표할 학 습자를 선정한다. 발표자의 내용 중에서 토론이 가능한 내용을 선정하여 토론을 진행한다. 토론 내용을 종합 정리한다. 알고리즘의 개념 및 특성과 표 현방법에 대해 강의를 진행한 다. 본 시간에 배운 내용 정리 다음 주 교육 내용과 준비 사항 을 안내한다 학생 스스로가 진행할 수 있도록 도우면서, 모든 학 생들이 참여할 수 있도록 지도한다. 알고리즘의 이해를 도우면 서 일상생활 속에 다양한 알고리즘이 활용되고 있음 을 설명한다 학생 스스로가 순서도를 이 용한 알고리즘 작성 을 진행 할 수 있도록 이해를 도우 면서, 모든 학생들이 참여할 수 있도록 지도한다. 주요 초점 질문 1. 알고리즘이란 무엇일까? 2. 알고리즘의 특성은 무엇일까? 3. 알고리즘은 어떻게 표현할 수 있는가?

72 알고리즘 이해하기 지도활동 도입 활동 1. 이번 차시의 세부 교육 내용을 소개합니다. 학습자가 준비한 발표한 내용에 대해 토론한다. 알고리즘의 개념 및 특징 에 대해 발표를 실시한다. 알고리즘의 정의와 개념에 대해 학습한다. 알고리즘의 특징에 대해 학습한다. 알고리즘의 표현방법에 대해 학습한다. 본 활동 1. 알고리즘 개념 및 특징과 표현방법에 대해서 발표하고 토론해봅시다. 활동지 1-2(1) 사용 2. 발표 및 토론 내용을 종합하여 정리하면서 학생 스스로 결과를 정리할 수 있도록 지도합니다. 1) 발표자와 자신의 활동지 내용을 비교하여 장단점을 분석해봅시다. 2) 자신의 활동지를 스스로 평가해봅시다. 3. 강의 내용 1) 알고리즘의 어원에 대해 강의합니다. 필수정보 1. 알고리즘의 어원 참조 2) 알고리즘의 개념에 대해 강의합니다. 필수정보 2. 알고리즘이란 참조 3) 알고리즘의 특성에 대해 강의합니다. 필수정보 3.1 알고리즘의 특성 참조 4) 알고리즘의 표현 방법에 대해 강의합니다. 필수정보 3.2 알고리즘 표현 방법 참조

73 정보과학 영재교육 교수학습 자료( 중등-발전-단원 1) 정리 활동 1. 학습 내용 정리 1) 알고리즘 표현 방법의 장단점을 정리해봅시다. 활동지 2-1(1) 사용 2) 자신이 선호하는 알고리즘 표현 방법을 선정하고 이유를 팀별로 정리해 봅시다. 활동지 2-1(2) 사용 3) 여러분이 찾은 일상생활의 알고리즘을 봅시다. 활동지 2-1(3) 사용 알고리즘의 표현 방법으로 표현해 2. 다음 주 교육 내용 안내 1) 알고리즘 표현 방법 중에서 순서도를 사용하여 알고리즘을 설계하고 표 현했을 때의 장단점을 정리해봅시다. 활동지 2-2(1) 사용 2) 우리 일상생활에서 찾아볼 수 있는 알고리즘의 예를 순서도를 사용하여 표현하는 방법에 대해 정리해봅시다. 활동지 2-2(2) 사용

74 알고리즘 이해하기 평가 평가 내용 알고리즘의 개념 및 특징을 발표함으로써 논리전개 및 추론능력과 정보과 학에 대한 호기심을 갖게 되었는지 평가한다. 자료구조의 개념, 필요성, 종류와 특징, 선택 기준과 분류법을 통해 알고리 즘 설계 방법을 학습하였는지 평가한다. 학습자가 미리 준비한 활동지와 본차시에 작성한 활동지, 학습자의 발표 내 용, 토론 참여도 등을 종합적으로 평가하여, 논리전개 및 추론능력, 자율적 탐구와 학습능력, 상호작용과 의사소통능력이 신장되었는지를 평가한다. 평가 방법 발표 및 토론 평가 : 도입활동 1 번, 본활동 2번 활동시 평가 그룹 프로젝트 산출물 평가 : 정리활동 1번 2) 활동시 평가 평가도구 1/1 평가 기준 사용 알고리즘의 개념을 정확히 이해하였는가? 알고리즘의 개념과 특징을 체계적으로 정리하였는가? 독창적인 방법으로 알고리즘을 설명하였는가? 평가 유의점 토론 시 학생들이 적극적으로 참여하도록 지도한다

75 정보과학 영재교육 교수학습 자료( 중등-발전-단원 1) 필수정보 1. 알고리즘의 어원 9 세기( 서기 ) 페르시아에 Abu Ja'far Mohammed ibn Musa al Khowarizimi ( 아부 자파 모하메드 이븐 무사 알 콰리지미) 라는 긴 이름을 가진 사람이 있었다. 그런데 끝 부분의 al Khowarizimi 는 from the town of Khowarazm 즉, 콰라즘이라는 마을에서 온 이라는 뜻이다. 그렇다면 콰라즘에 서 온 아부 자파 모하메드 이븐 무사 이렇게 생각해야할 것 같다. 이 사람은 인 도, 그리스등의 많은 지식을 집대성하였고 그 중에서 인도의 숫자와 숫자 계산 방법 즉, 산수를 아라비아에 가서 가르쳤다. 그리고 그것이 유럽으로 전해졌다. 따라서 유럽에서는 오늘날 우리가 쓰는 숫자를 아라비아 수 또는 콰라즘에서 온 사람이 가르쳐 준 수( 알 콰라즘, al khowarazm) 라고 부르게 되었다. 여기서 알 콰라즘 이 변하여 알고리듬(algorithm) 이 된 것은 쉽게 짐작할 수 있다. 인 류 문명을 이렇게 발전시킨 놀라운 오늘날의 숫자! 인도는 그것을 발명하고도 어 려운 시( ) 로써 전하다가 소멸되어 다시 배우게 되고, 이름도 인도 수 가 아닌 아라비아 수 로 둔갑하는 수모를 당하고, 숫자를 전했을 따름인 어떤 사람은 알 고리듬 으로 그 이름을 영원히 남기고 있다. 콰라즘(Khowarazm) 이라는 마을은 지금의 우즈베키스탄(Uzbekistan) 에 있는 키바(Khiva) 로 알려져 있다. 2. 알고리즘이란? 일상생활에서 우리는 다양한 문제 상황을 접하게 된다. 알고리즘은 우리가 어 떤 문제를 해결할 때 해결 절차를 알기 쉽도록 기술하는 논리적인 절차 과정을 의미한다. 간단히 말해 알고리즘이란 어떤 일을 하기 위한 방법 및 절차를 말한 다. 효율적인 일처리를 위해서 어떻게 하면 좋을까? 라는 문제에 대한 해답은 여 러 가지가 있을 것이다. 어떤 일은 최상의 방법이 한 가지일 수도 있고, 또 어떤 일은 최상의 방법은 없지만 취향에 따라 여러 좋은 방법 중 하나를 선택할 수도 있을 것이다. 따라서 알고리즘이란 말은 정보과학 분야 중 컴퓨터 프로그램을 작 성할 때 많이 나온다. 예를 들면 1부터 100 까지 더하는 프로그램을 작성하는데 대한 알고리즘, 100 명의 수학 점수가 있을 때 이를 높은 점수부터 정렬하는 알고리즘, 두 자연수에 대한 최대공약수를 찾는 알고리즘 등이 있을 것이다. 다른 모든 조건이 같을 경 우, 알고리즘을 어떻게 작성했는가의 차이에서 오는 결과의 차이는 엄청날 수 있 다. 만약 서울에서 부산까지 자동차로 간다고 가정을 해보자. 출발할 때 운전자