S/W 교육을 위한 Tool 소개 및 교육커리큘럼 제안

Ⅰ. SW 교육 도구 

1. 하드웨어 도구

A. 리틀비츠

  i. 소개

- 작은 하드웨어들을 자력을 이용해 서로 붙여 원하는 것을 만들어 갈 수 있다. 블록들은 건전지로 전원을 공급하고 배터리로부터 연결된 순서로 전류가 흐르고 작동하며 모터, RGB 전구, 온도 센서 등 다양한 센서와 동력장치가 있다.

  ii. 장점

- 블록 간 조립이 간단함

- 크기가 작아 실생활의 다양한 도구에 응용하기 용이

  iii. 단점

- 센서와 각 부품들의 강사의 설명이 필요

- 하나의 세트로 원하는 결과물을 만들기 어려움

- 비싼 단가

- 완성을 위해 다른 도구들이 필요

iv. 평가

- 저학년 학생들이 단순한 논리를 배우기 적합하며 고학년 학생들이 배우려면 많은 부품들이 요구된다.

B. LEGO MINDSTORM

  i. 소개

- 레고 조립 시스템의 다재 다능함과 지금까지 개발된 가장 진보된 기술이 융합된 세트이다. 창의력을 마음껏 발휘하여 걷고 말하고 생각하고 상상 가능한 모든 행동을 할 수 있는 로봇을 만들고 명령을 내릴 수 있다.

ii. 장점

- 원하는 모양의 로봇 조립 및

- 단계별 3D 조립 설명서

- 리모컨, 무료 앱을 이용하여 로봇 조종 가능

- 앱을 이용한 프로그래밍 가능

iii. 단점

- 기존 가격이 비쌈

- 확장을 위한 부속 부품 가격과 배터리 문제

iv. 평가

- 레고의 특성상 하드웨어 분야에서는 우수하지만 프로그래밍 인터페이스가 생각보다 불편하다.

C. 디오

  i. 소개

- 디오는 아이들의 코딩 교육과 창의성 교육을 위한 제품이다. 코딩을 통하여 디오에게 길 찾기와 피해가는 방법을 알려준다. 도전, 실패, 성공을 반복하며 문제 해결 능력을 키워 디오를 변신시킨다.

  ii. 장점

- 저렴한 가격

- 3D 프린터 활용

- 공개 SW를 이용한 표준 제공 및 시간 절약

  iii. 단점

- 제품과 관련된 교육 정보가 적음

- 디오 커뮤니티 활성화 부족

  iv. 평가

- 기존 프로그래밍 언어와 연계하여 흥미를 제공할 수 있는 것이 장점이지만 다른 Tool에 비해 컨텐츠와 정보가 부족하다.

D. 아두이지

  i. 소개

- 아두이노 플랫폼을 이용한 교육용 키트이며 하드웨어나 소프트웨어에 대한 전문 지식이 없어도 누구나 쉽게 배우고 사용할 수 있도록 개발되었으며, 아두이지 키트 하나로 많은 기초실습, 프로젝트, 각종 테스트를 할 수 있다.

  ii. 장점

- 구글 공식 H/W 플랫폼

- 통합개발환경뿐만 아니라 ezblock tool을 이용한 블록프로그래밍 가능

- 아두이노와 관련된 많은 정보 공유 가능

- 탈, 부착 가능한 모듈로 사용이 용이

  iii. 단점

- 어린 학생이 사용하기에는 어려울 수 있음

- 기존 아두이노와 달리 단가가 비쌈

  iv. 평가

- 아두이노의 다양한 센서를 종합적으로 다룰 수 있는 큰 장점이 있지만 단가가 비싸 개인이 접하기에 한계가 있다.

E. 라즈베리파이

  i. 소개

- 컴퓨터 교육 및 취미 활동 증진을 위해 만들어진 ARM 리눅스 기반 싱글 보드 컴퓨터라고 할 수 있다.

  ii. 장점

- 저렴한 가격

- 간편한 언어를 이용하여 하드웨어를 직접 제어 가능

- 휴대성

- PC 주변 기기 활용 가능

  iii. 단점

- 단일 칩으로 업그레이드 불가

- SD카드 별도 구매

  iv. 평가

- 가격이 저렴하고 휴대하기 간편하여 교육용으로 적절하지만 저학년이 사용하기에 어려움이 있을 수 있다.

2. 소프트웨어 교육 도구

A. 앱인벤터

  i. 소개

- 스마트폰 앱을 복잡한 프로그래밍 과정을 거치지 않고 블록 쌓기 방식의 비주얼 코딩을 통해 누구나 쉽게 앱을 개발할 수 있도록 해주는 도구이다.

  ii. 장점

- 프로그램 설치 없이 크롬에서 직접 작업 가능

- 휴대폰 연결 및 프로그램 변경을 실시간으로 확인 가능

- 블록 방식 프로그래밍

  iii. 단점

- 정교한 기능 구현 제한

- 가상 프로그램을 실행해서 구동됨

  iv. 평가

- 학생들에게 진입장벽이 높은 안드로이드, ios 프로그래밍 대신에 블록 프로그래밍으로 앱을 제작할 수 있는 경험을 제공한다. 

B. 스크래치

  i. 소개

- 스크래치의 기본 사상은 프로그래밍 언어를 처음 접하는 사람이 쉽게 프로그램의 기본 원리를 학습하여 활용할 수 있도록 하는 것입니다. 

  ii. 장점

- 직관적인 프로그래밍 방식

- 멀티미디어 지원

- 공유를 통한 학습 용이성

  iii. 단점

- 복잡한 프로그램의 경우 결합해야 할 블록이 기하급수적으로 증가

- 실행 속도가 느림

iv. 평가

- 어린 학생들 프로그래밍 언어를 처음 배울 때 일반적으로 배우는 언어로 학생들간 정보 공유가 용이하다.

C. 엔트리

  i. 소개

- 누구나 쉽게 코딩을 배울 수 있게 하는 목적을 가지고 탄생한 국내의 블록 방식의 코딩 프로그램이다.

  ii. 장점

- 적은 수의 블록을 사용해 교육 기능 강화

- 큰 S/W 교육 플랫폼을 제공

- 자바 스크립트 기반으로 호환성이 좋음

  iii. 단점

- 복잡한 프로그램 구현은 제한적

- 프로그램 속도가 느림

  iv. 평가

- 국내에서 개발한 언어인 만큼 여러 교육 컨텐츠 제공이 잘 되어있고 스크래치 언어에 비해 단순하다는 장점이 있다.

Ⅱ. 기존 업계의 커리큘럼 (Daddyslab)

Starter(초1~초3)	Creator(초4~초6)	Maker(중1~)
스타터 인큐베이팅	크리에이터 1	앱인벤터 1
스타터 1	크리에이터 프로젝트	앱인벤터 프로젝트
스타터 2	앱인벤터 1	C & 아두이노 1
스타터 프로젝트	앱인벤터 2	C & 아두이노 2
	앱인벤터 프로젝트	아두이노 프로젝트
	C & 아두이노 1	파이썬 & 라즈베리파이 1
	C & 아두이노 2	파이썬 & 라즈베리파이 2
	파이썬 & 라즈베리파이 1	라즈베리파이 프로젝트
	파이썬 & 라즈베리파이 2

1. Starter 과정 

A. 목적

- Scratch, Animation, Game, Physical Computing

- 소프트웨어 기술이 얼마나 창조적으로 세상에 표현 될 수 있는지를 알려주는 것

- 아이들은 소프트웨어가 자신의 삶에 영향을 끼치고 있다는 사실을 알려주는 것.

- 리틀비츠, 대쉬앤닷, 햄스터봇 등의 쉽지만 강력한 도구를 이용하여 자신이 만든 코드가 어떻게 동작하는지를 보는 것

B. 내용

- 7세 이상의 초등 저학년 대상

- SW, HW, 디자인 씽킹 3가지 분야를 아이들이 놀고, 만들고, 그리며 창의성을 기름

- 스크래치로 기본원리를 배우고 비디오 센싱, 게임 만들기 등의 프로젝트를 수행

- 여러 센서를 통해 소프트웨어와 하드웨어에 상호작용을 배움

C. 평가

- 스크래치: 논리적 사고 향상, 프로그래밍에 대한 기초이해 확립 가능

- 리틀비츠 등: 하드웨어와 친숙, 코딩을 접목할 수 있는 기회 

- 어린 학생(초등 저학년) 대상으로 프로그래밍과 하드웨어에 접목시키는 것 두 가지를 잡을 수 있는 바람직한 커리큘럼이라 생각된다.

2. Creator 과정

A. 목적

- Design Thinking, MIT App inventor, Physical Computing, IoT, 3D Printing

- 아이들이 매일 접하는 스마트폰에서 동작하는 앱을 스스로 만들고 현실세계의 문제를 해결하도록 돕는 것

- 오픈 소스 하드웨어인 아두이노 센서들 그리고 소프트웨어를 결합하는 프로젝트를 진행

B. 내용

- 10세 이상의 초등 고학년

- Design Thinking을 통해 해결책을 찾고 Computational Thinking을 통해 해결책을 구현

- 앱 만들기를 통해 소프트웨어 지식을 배우고 자신의 능력으로 새로운 가치 창출 경험

- 아두이노를 통해 다루는데 필요한 C언어와 피지컬 컴퓨팅을 배워 사물인터넷을 경험

- 아두이노로 하지 못한 제한적인 프로그래밍을 보다 상위언어인 파이썬과 동작이 가능한 라즈베리파이로 구현

C. 평가.

- 아이들에게 오로지 단순한 스크래치로는 흥미가 떨어질 수 있지만 앱인벤터는 이런 면에서 아이들에게 더욱 흥미롭게 다가갈 것

- 아이들이 아두이노 회로에 대한 이해는 하지 못할 수 있지만, 좀 더 고차원적인 하드웨어의 결합을 통해 기존에 만들어진 하드웨어를 동작시키는 것이 아닌, 자기가 직접 하드웨어를 고안해보고, 움직여도 보면서 홈 IoT와 같은 소규모 목적을 달성하게 할 수 있음

- 아두이노를 스케치환경의 c언어로 프로그래밍하는 부분이 어려울 수 있어 스크래치를 통한 프로그래밍으로 대체하면 좋을 것

- 파이썬&라즈베리파이는 아이들이 따라가기엔 어려움이 예상됨

3. Maker 과정

A. 목적

- Design Thinking, MIT App Inventor, Arduino, Raspberry Pi, IoT, 3D

- 소프트웨어가 현실세계의 문제를 해결하는데 좋은 도구라는 것을 경험하게 하고, 그 해결방안을 소프트웨어를 통해 실체화

- 소프트웨어에 대한 확고한 지식을 교육하고 그 능력을 바탕으로 현실세계를 변화시킬 수 있는 소프트웨어와 하드웨어 프로젝트를 진행

- Maker 레벨의 아이들이 만들어낸 사물인터넷 디바이스 중 좋은 프로젝트는 펀딩을 받고 실제 출시될 수 있도록 지원

B. 내용

- 13세 이상의 중학생

- Design Thinking을 통해 해결책을 모색하고 앱인벤터, 아두이노, 라즈베리파이를 통해 해결하는 방법을 배움

- IoT: 소프트웨어와 하드웨어를 결합하여 사물인터넷 세상을 경험

- 기존에 배웠던 스크래치, 앱인벤터, C&아두이노, 라즈베리파이&파이썬을 통하여 현실세계에 문제의 해결책을 찾고 구현하는 방법을 보다 직접적으로 배움

C. 평가

- 학생들이 현실세계의 문제 해결에 초점을 맞추고, 친근한 일상생활에 연관된 IoT나 모바일 앱 등을 직접 만들어 냄으로써 좋은 학습 결과를 기대할 수 있음

- 라즈베리파이와 파이썬까지 배우는 경우 이 분야에 눈이 뜨인 아이일 것 

- 중학생의 경우 내신성적에 학부모들이 어느 정도 민감하기 때문에 이와 같은 교육시장이 얼마나 활성화 될지는 부지기수

Ⅲ. 새로운 커리큘럼 제안

1. 커리큘럼 제안

 

2. 상세설명

A. Swimming 과정

  i. 교육 목표

- 초등학교 저학년 대상

- 스크래치를 통해 아이들이 프로그래밍의 기초 지식을 습득하고 논리적인 사고를 배양함

- 리틀비츠를 통해서 하드웨어와 친숙해지고 부품을 이용하여 창의성을 기름

- 디오를 통해 스크래치 언어와 하드웨어를 연결하여 상호작용을 배움

  ii. 교육 내용

- 자신이 만든 스토리와 배경을 스크래치를 이용하여 표현

- 리틀비츠가 제공하는 커리큘럼 순대로 원리를 설명하고 직접 제작

- 배운 내용을 토대로 리틀비츠 부품과 주어진 재료를 혼합하여 창의적인 작품을 직접 제작하는 프로젝트를 진행

- 리틀비츠, 스크래치의 경험을 토대로 디오에 응용하여 자신의 시나리오를 작성하고 상황에 맞게 문제를 해결할 수 있는 능력을 기름

B. Surfing 과정

  i. 교육 목표

- 초등학교 고학년 대상

- 실생활의 문제를 스크래치 언어를 응용하여 앱인벤터를 통해 직접 앱을 제작하고 해결하는 경험을 함

- 실생활의 문제를 스크래치 언어를 응용하여 아두이노를 통해 해결하는 경험을 함

- Ev3를 통해 기존의 방식이 아닌 새로운 프로그래밍과 하드웨어를 조립하여 창의력을 기름

ii. 교육 내용

- 앱인벤터와 스마트폰을 통해 소프트웨어의 구성요소에 대해 배우고 자신의 능력으로 새로운 가치를 창출하는 경험을 하도록 함

- 아두이노의 단순한 도구들을 자신이 만든 스크래치 코드와 연결하는 경험을 통해 Physical Computing의 이해를 도움

- 특강형식으로 진행하며 Ev3의 교육과정을 통해 Lego의 하드웨어 특성과 블록프로그래밍을 결합하여 아이들의 창의력을 기름

C. Diving 과정

  i. 교육 목표

- 중학생 대상

- 아두이노의 다양한 센서를 이용해 보고 프로그래밍과 조작 능력 배양

- 블록프로그래밍에서 벗어나 객체지향프로그래밍(C언어)에 대한 기초확립

- 스크래치가 아닌 IDE(아두이노 통합개발환경)에서 아두이노 프로그래밍

- 실생활 문제를 해결하기 위해 다양한 센서를 활용하여 문제 해결 능력 배양

- 앱인벤터와 아두이노로 소프트웨어와 하드웨어를 결합해 사물인터넷을 구현

  ii. 교육 내용

- 아두이지와 같은 다양한 센서들을 가이드북에 있는 예제를 구현해보고 여러 센서들을 조합하여 실생활에 적용

- 변수에 대한 이해, C언어에서의 반복문과 조건문, 함수 등 기초지식을 배우고 블록프로그래밍에서 사용했었던 내용들이 객체지향프로그래밍에서 어떤 방식으로 구현되는지 경험 

- 실생활 문제를 해결하기 위한 프로젝트를 기획해보고 그것을 수행해 나가면서 다양한 센서를 활용한 아두이노와 직접 앱인벤터에서 제작한 App을 연동하여 IoT를 경험