22. SW교육과 컴퓨팅적 사고 2

이번에는 컴퓨팅적 사고를 문제를 통해서 다른 시각으로 접근해보겠습니다.“네 명의 학생이 있습니다. 네 가지 색깔의 모자도 있습니다. 네 명의 각각 다른 색의 모자를 쓰는 방법은 몇 가지나 될까요?” 이 문제는 수학 문제로도 많이 나올 수 있는 문제이고, 사고력 문제에서도 많이 나옵니다. 엄밀히 따지면 수학적 사고력 문제라고 할 수 있습니다. 여기까지는 사람이 그런 대로 풀 수 있습니다. 그런데 100명의 사람이 100가지 색깔의 모자를 각각 다르게 쓴다면 몇 가지 방법이 나올까요? 라고 질문을 바꾸면 사람이 계산하는데는 오랜 시간이 걸립니다. 그러나 이것을 컴퓨터에게 맡기면 순식간에 계산해내도록 할 수 있습니다. 그렇게 계산을 하도록 명령을 주는 것은 사람이며, 그 명령이 곧 컴퓨터 프로그램이라는 것입니다. 2018년부터초,중,고의 정규 교과목이 된다는 스프트웨어 교육은 바로 컴퓨터가 처리할 수 있는 일은 범위를 넓히도록 사람의 능력을 개발한다는 것입니다. 이 명령을 만들기 위해서는 사람의 사고가 개입되어야 합니다. 명령을 만들기 위해 개입되는 사람의 사고를 컴퓨터적 사고(Computational Thinking, 지넷윙,2005)라고 합니다. 줄여서 CT라고 하는데, CT는 네 개의 큰 축으로 강조합니다. 분석, 패턴, 추상화, 알고리듬입니다.네 명이 모자를 나눠 쓰는 문제도 쉽지는 않습니다. 그럼 이 문제를 나누어서 생각해보면한 명이 한 가지 색깔의 모자를 쓰는 방법은 1가지입니다. 두 명일 때는 2가지, 세 명일 때는 6가지입니다. 그럼 문제처럼 네 명일 때는 6(세 명이 쓰는 방법)*4(네 번째 사람이 네 가지 색깔의 모자를 한번씩 쓰기 때문에)=24가지입니다. 이렇게 문제를 잘게 쪼개서 생각해보면 문제를 좀 명료하게 해결할 수 있습니다. 이것이 CT에서 말하는 분석(decomposition)역량입니다. 쪼개서 생각한 결과를 표로 정리해보면, 와 같습니다. 이렇게 정리하니 어떤 규칙이 보입니다. 아래줄의 숫자와 그 다음 세로줄의 윗줄의 숫자를 곱하면 그 세로줄의 아랫줄 숫자가 나오는 것이 보일 것입니다. 이것이 CT의 패턴의 발견입니다. 그럼 5명이 다섯 가지 모자를 쓴다면, 이 패턴에 따르면 120가지가 됩니다. 그리고 이것을 100명까지 확대할 수 있는 규칙을 적용하는 것이 알고리듬입니다. 이런 사고의 과정이 컴퓨터가 행동하도록 전달하는 것이 컴퓨터 프로그램입니다. 수학 문제에서 사고력을 거쳐 컴퓨터가 이해하고 실행할 수 있는 프로그램까지 연결되는 과정을 보았습니다. 이 사고 과정에 언어이해, 논리수리능력, 창의성 등의 사고영역(지능)의 도움이 들어가게 됩니다. 공학(컴퓨터)과 수학이 융합하여 문제를 해결하는 STEAM 교육이며, 컴퓨터를 움직이게 만드는 SW입니다. 이 모든 것을 총괄하는 두뇌 작용이 사고력입니다. STEAM이든 SW교육이든 기반은 사고역량이라는 것입니다.CPS교육연구소에서 제공하는 사고력 증강 학습지 1170Q에서는 여기서 말하는 분석을 단순화(simplify)로, 패턴을 정형화로, 알고리듬을 일반화로 정의하고 있습니다. 이것이 1170Q가 STEAM이나 SW교육에서 꼭 필요한 기초역량을 키워준다고 강조하고, 향후 교육과 직결된다고 하는 이유입니다.