현재 우리 사회는 소프트웨어(SW)와 인공지능(AI) 바탕으로 새로운 가치를 창출하는 지능정보사회로 변화하고 있다. 디지털로 세상을 보고 디지털 기반의 컴퓨팅사고능력과 창의적 문제해결력으로 새로운 가치를 만들어 내는 능력이 요구된다. 미래학자 레이 커즈와일은 ‘미래 기술이 빠르게 변화하는 속도와 영향력으로 인해 급변하게 될 사회에 대비하려면 체계적인 준비가 필요하다’라고 하였다(Ray Kurzweil, 2006). 또한, OECD는 2018년 ‘OECD 교육 2030’에서 교육은 미래를 대비하기 위해 광범위하게 필수적 지식, 기능, 태도와 가치를 반드시 배워야 한다고 강조하였다(OECD, 2022). 이를 반영하듯 각 나라에서는 인공지능(AI) 기반의 디지털 기술이 사회에 미치는 영향이 커짐에 따라 보편적 교육 관점에서 충분한 교육 시수로 SW 관련 교육을 운영하고 있다. 영국은 초⋅중등 교육과정에 ‘컴퓨팅’ 과목을 필수로 지정하고 374시간을 운영한다. 일본은 405시간을 정보 교육에 투자하고 있고, 중국 역시 212시간을 정보 교육 시간으로 운영하고 있다. 인도의 경우 ‘컴퓨터과학’ 시간이 256시간이다(송의성, 임화경, 2021:301-308; 강신천, 성영훈, 정영식, 안성진, 2018: 285-291). 이에 반해 우리나라는 초등학교와 중학교의 정보 관련 수업이 51시간 투입되고 있다. 이는 초등학교와 중학교의 전체 수업시수의 1%에도 못 미치는 수치이다. 또한, 고등학교는 정보교과목이 선택과목이기에 ‘정보’ 과목을 선택하지 않으면 배우기 어려운 실정이다(강신천, 성영훈, 정영식, 안성진, 2018; 최문석 외1인, 2022). 더욱이 AI선도로 지정된 학교와 그렇지 않은 학교 간에 SW교육 시수는 상당히 차이가 난다. 다행히도 2021년 11월 24일에 발표한 개정 교육과정 총론 시안을 보면 교육과정의 기초 소양에 디지털 소양을 포함하여 초등은 34시간 이상의 시수확보를 권장하고, 중학교는 68시간 이상의 정보 교육을 권장하며, 고등학교는 정보 교과의 신설과 관련된 내용을 담고 있다(교육부, 2022).

그렇지만 고등학교에서는 정보 교과가 선택과목으로 편제되어 있을 뿐 아니라 AI(SW)선도 지정 여부에 따라 학습자 간의 교육 기간의 차이가 발생하고, 이는 SW 역량 격차의 원인으로 연결된다(장은실, 오경선, 2021; 오경선, 장은실, 2021). 이러한 상황은 SW 교육 기간의 차이가 있는 학습자들이 상급학교인 대학으로 진학했을 때, SW교육 격차가 더욱 심화 될 수 있는 조건이다. 그러므로 대학 SW교양 교육에서 어떠한 교육경험을 제공하는가에 따라 교육성과가 달라질 수 있기에 학습자의 요구와 경험을 반영한 교수 설계가 필요하다(나정은, 2017). 특히 SW교육에서 학습자의 어려움을 극복하는 요인으로는 자기효능감과 동기가 중요하기에(김수환, 2015) 학습자의 맥락 중심으로 교수설계를 할 필요가 있다(윤옥한, 2017). 이러한 관점에서 디자인씽킹 모델을 SW교육에 활용하는 사례가 늘고 있고, 결과적으로 긍정적인 효과를 검증하는 연구가 활발히 진행되고 있다(신희성, 오경선, 서응교, 정혜진, 박소현, 2018; 신윤희, 정효정, 송종숙, 2019; 오경선, 서응교, 정혜진, 2018; 서영호, 김종훈, 2018; 전수진, 2017; 김세미, 2018; 김우열, 2018).

SW교육 경험이 상이한 학습자를 대상으로 효과적인 SW교육 방법에 대한 연구가 절실히 요구되는 시점에, 본 연구는 2021년도 1학기, 2학기 K대학의 ‘컴퓨팅적사고’ 교과목에서 디자인씽킹을 활용한 컴퓨팅사고 중심의 SW기초 교양교육을 적용하여 수업의 효과를 검증하는 데 목적이 있다. 연구 목적을 위하여 디자인씽킹을 활용한 컴퓨팅사고 중심의 SW교육을 설계하고 현장에 적용한 후, ‘컴퓨팅사고 효능감(CT효능감)’과 ‘SW교육지속성’을 분석하여 교육의 효과를 확인하고자 한다. 또한 학습자를 사전 SW교육 경험에 따라 4개의 그룹으로 세분화하고 각 그룹별로 ‘컴퓨팅사고 효능감(CT효능감)’과 ‘SW교육지속성’를 분석하여 교육의 효과성을 심도 있게 밝히고자 한다.

본 연구의 문제는 다음과 같다.

- 연구문제1. 디자인씽킹을 활용한 컴퓨팅기반의 SW교육이 ‘CT효능감’, ‘SW교육지속성’에 영향을 미치는가?

- 연구문제2. 디자인씽킹을 활용한 컴퓨팅기반의 SW교육이 그룹(사전 SW교육 경험)에 따라 ‘CT효능감’, ‘SW교육지속성’이 어떻게 변화하는가?

SW기초 교양 교육을 시작하기 전과 후의 검사 결과에 대해 평균값이 유의미한 차이가 있다면 디자인씽킹을 활용한 컴퓨팅사고 중심의 SW교육은 효과가 있다고 판단할 수 있다. 효과가 검증된 교육에서 사전 SW교육 경험에 따라 ‘CT효능감’과 ‘SW교육 지속성’의 변화를 비교분석 함으로 수업의 효과를 구체적으로 파악할 수 있다. 따라서 1주차와 16주차에 실시한 검사 결과에 대해 평균을 비교하는 대응 표본 T검증을 실시하여 교육의 효과를 측정하였다. 이후 사전 SW교육 경험에 따라 SW교육 변화를 파악하기 위해 요인마다 대응 표본 T검증을 실시하여 교육의 효과를 확인하였다.

4차 산업 시대는 소프트웨어와 인공지능(AI) 기반의 새로운 가치 창출을 할 수 있는 능력이 요구되기에 국가 차원에서 보편적 SW⋅AI 교육을 통해 컴퓨팅사고와 창의적인 문제해결력을 겸비한 인재를 양성하려 노력한다. 이는 SW 교육을 SW 전공자만이 아닌 모든 사람을 위한 보편적이고 균등한 SW 교육으로 접근해야 함을 의미한다. 그러나 국내 현실은 보편적이고 균등한 기회의 SW 교육이 어려운 실정이기에 학습자의 사전 SW경험도 다르다. 이에 본 연구는 학습자의 맥락에서 정보를 제공하는 디자인씽킹을 활용한 컴퓨팅사고 중심의 SW기초 교양교육을 설계하여 교육 현장에 적용한 후 효과성을 확인하였다, 또한 사전 SW교육 경험은 현행 초중고 교육과정의 특성을 반영하여 4개의 그룹으로 세분화해서 사전 SW교육 경험에 따라 학습자에게 어떠한 차이와 영향을 주는지 알아보고자 하였다.

연구를 분석한 결과 크게 네 가지로 요약할 수 있다.

첫째, 디자인씽킹을 활용한 컴퓨팅사고 중심의 SW기초 교양교육을 전과 후의 평균 차이로 분석한 결과 ‘SW교육 지속성’과 ‘CT효능감’에 긍정적인 영향을 주는 것을 확인하였다. 이는 학습자 맥락 중심의 SW교육이 학습 집중도를 높여 학습 성과에 정적인 영향을 주는 것으로 해석할 수 있다.

둘째, 사전 SW교육 경험에 따른 디자인씽킹을 활용한 컴퓨팅사고 중심의 SW기초 교양교육의 ’CT효능감‘에 대한 평균의 차이를 분석한 결과, 사전 SW교육 경험에 상관없이 ‘CT효능감’에 긍정적인 영향을 주는 것을 확인하였다. 그룹0은 교육 전과 비교했을 때 ‘CT효능감’이 0.88정도 향상되었고, 그룹1은 교육 전과 비교했을 때 ‘CT효능감’은 0.82정도 향상되었다. 그리고 그룹2는 교육 전과 비교했을 때 ‘CT효능감’이 0.824정도 향상되었고, 그룹3는 교육 전과 비교했을 때 ‘CT효능감’은 0.81정도 향상되는 결과를 얻었다. 이러한 연구결과를 볼 때, 디자인씽킹을 활용한 컴퓨팅사고 중심의 SW교육은 학습자 맥락 중심으로부터 시작하기 때문에 학습동기가 유지되어, 자연스럽게 컴퓨팅사고를 체득할 기회를 제공하고 이것은 ‘CT효능감’에 영향을 주는 것으로 유추할 수 있다.

셋째, 수업 전에 사전 SW교육 경험에 따른 그룹 간의 ‘CT효능감’은 사전 SW교육 경험의 기간이 긴 순서대로 그룹3, 그룹2, 그룹1, 그룹0 순서였고, 그 순서가 변하지 않았다. 또한 그룹별 ‘CT효능감’의 차이는 교육 전과 후에도 좁혀지지 않고 계속 유지되는 것을 확인할 수 있다. 이는 사전 SW교육 경험의 기간에 따른 ‘CT효능감’의 차이를 수업으로만 해결할 수 없는 것으로 해석할 수 있다.

넷째, 사전 SW교육 경험에 따른 디자인씽킹을 활용한 컴퓨팅사고 중심의 SW교육의 ’SW교육 지속성‘에 대한 평균의 차이를 분석한 결과 그룹0(사전 SW교육 경험이 매우 짧은 학습자)에서만 CT효능감이 0.5정도 향상되는 효과를 얻었다. 이는 본 연구에서 적용한 디자인씽킹을 활용한 컴퓨팅사고 중심의 SW기초 교양교육이 기초 단계의 내용이기 때문에 사전 SW교육 경험이 거의 없는 학습자의 ’SW교육 지속성‘에만 영향을 주는 것으로 유추 할 수 있다.

본 연구를 통해 도출한 결과를 바탕으로 SW교육의 시사점을 제시하면 다음과 같다.

첫째, 학습자의 수준이 다른 경우, 학습의 몰입도를 높일 수 있도록 학습자 맞춤형 교수설계를 하여 수업에 적용하는 것이 효과적이기 때문에 다양한 SW 교양 수업에서 긍정적인 변화를 확산시킬 필요가 있다.

둘째, 학습자 맥락 중심의 디자인씽킹을 접목한 SW교육을 진행하여도 사전 SW교육 경험에 따른 집단 간의 ’CT효능감‘에 대한 차이를 극복하기는 어렵다. 이는 수업만으로 극복이 어렵다는 것을 의미한다. 따라서 수업 전에 학습 내용에 필요한 선행지식을 제공하고 이를 보충할 수 있는 다양한 활동이 마련된다면 디자인씽킹을 활용한 컴퓨팅사고 중심의 SW 교육의 효과가 더욱 의미가 있는 결과로 도출될 수 있다.

셋째, 개인적 흥미는 수업 내용에 대한 학습자 자신이 가지는 관심이다. 이러한 과목에 대한 학습자의 흥미가 높으면 인지 전략을 많이 사용하게 되고 과목에 대한 만족도가 높아져 학습 지속성에 영향을 주게 된다(권순구, 윤승준, 2021). 이러한 맥락에서 볼 때, 사전 SW교육 경험이 어느 정도 있는 학습자는 이미 초중등 과정에서 SW교육 경험이 있기에 기초단계의 SW기초 교양교육의 내용이 학습자의 개인적 흥미로 발전하기 어려울 수 있다. 따라서 심화된 학습 내용을 제공하거나 도전과제의 수준을 다양하게 제공함으로 학습자가 자신의 수준에서 과제해결을 할 수 있는 기회를 제공할 필요가 있다.

본 연구는 사전 SW교육 경험이 다른 학습자를 대상으로 디자인씽킹을 활용한 컴퓨팅사고 중심의 SW기초 교양교육이 학습자에게 긍정적으로 미치는 영향을 밝혀냈고 개선방향을 도출할 수 있었다. 다만, 본 연구에서 적용한 SW기초 교양교육은 기초 단계의 내용이기 때문에 일반화하기 어렵다. 또한 ’CT효능감‘과 ’SW교육지속성‘ 이외의 요인까지 파악하지 못했다는 제한점이 있다. 향후 연구에서는 본 연구의 제한점을 보완하고, 도출한 개선 방안에 대한 심도 있는 연구를 진행하여 SW기초 교양교육의 질적향상을 위한 방안을 마련코자 한다.