4차 산업혁명 시대가 오면서 사회가 필요로 하는 인재는 단순히 지식을 많이 암기하는 사람이 아니라 새로운 문제를 찾아내고 다수와의 협업을 통해 이를 창의적이고 효율적으로 해결할 수 있는 사람으로 바뀌고 있다. 이에 더하여 지금은 데이터에 기반하여 의사결정이 이루어지고 이를 통해 사회가 개선되는 빅데이터(Big Data) 사회라 볼 수 있으므로 새로운 인재는 문제 해결과 관련 된 데이터를 수집하고 이해하여 필요한 정보를 분석하는 역량이 필요한 시대가 되었다. 새로운 2015 개정 교육과정에서는 4차 산업혁명 시대에 발맞추어 초‧중‧고(K-12) 학생들에게 소프트웨어에 기반한 문제해결 역량을 키워주기 위하여 소프트웨어 교육을 강화하였다. 하지만 지금의 소 프트웨어 교육은 코딩과 같은 프로그래밍을 중심으로 실시되며 문제를 해결하는 첫 번째 단계인 데이터 리터러시(data literacy)는 중요성이 덜하게 여겨져 왔다. 따라서 본 연구에서는 데이터 리터러시를 활용한 소프트웨어 교육이 중학생의 컴퓨팅 사고력과 창의적 문제해결력에 미치는 영향을 분석하였다. 본 연구를 위해 데이터 리터러시를 활용한 소프트웨어 수업을 CT-CPS 모형에 기 반하여 설계하고 적용하였다. 본 연구의 검증을 위해 중학교 1학년 학생을 대상으로 통제집단과 실험집단으로 나누고 통제집단에는 데이터 리터러시가 포함되지 않은 수업을 적용하고, 실험집단에는 데이터 리터러시가 포함된 수업을 적용하였다. 실험 결과 데이터 리터러시를 활용한 소프트 웨어 교육이 중학생의 컴퓨팅 사고력과 창의적 문제해결력 향상에 통계적으로 유의미한 효과가 있음을 검증하였다.

본 연구는 초등 정보융합영재를 위한 computational thinking기반의 실생활 문제해결 수업콘 텐츠를 개발하고, 이를 사이버 교수학습에 적용하여 학생들의 정보과학적 창의적 성향 및 창의 성에 미치는 영향을 분석해 그 효과성을 검증하는 데 목적이 있다. 이를 위해 computational thinking(CT)과 융합인재교육(STEAM)에 대한 선행 연구를 바탕으로 ‘CT기반의 정보융합 인 재’라는 개념을 정립하였다. 이를 바탕으로 융합형 문제해결 설계과정, 실생활의 문제 상황, CT 의 9가지 주요 개념과 능력, 실제 초등학교 교육과정과도 연관성의 4가지 원칙에 따라 수업 콘 텐츠를 개발하였다. 이에 따라 “우리집의 전기요금 절약하기”라는 주제로 문제중심형 e-PBL수 업 모형과 반응형 웹 기반 스마트러닝 시스템을 활용해 운영하였다. 개발한 수업 콘텐츠를 초등학교 5, 6학년 학생들을 대상으로 사이버 교수학습에 적용한 후에 결과를 분석하였다. 통제 집단은 융합인재교육 기반의 실생활 문제해결 수업콘텐츠를, 실험 집 단은 CT기반의 실생활 문제해결 수업콘텐츠를 각각 적용하였고 결과에 대해 독립표본 t-검정 과 대응표본 t-검정을 실시하였다. 그 결과 정보과학 창의적 성향의 하위 요소 중 정보과학에 대한 흥미와 창의성 부문에서 통계적으로 유의미한 차이를 보였다. 결론적으로, CT기반 실생활 문제해결 수업콘텐츠는 사이버 교수학습 과정에서 초등 정보융합영재 학생들의 정보과학에 대 한 흥미와 창의성에 긍정적인 영향을 미친다는 것을 밝혔다.

최근의 국내외의 다양한 SW교육활동과 정책의 급격한 변화는 창의․융합적 SW역량을 갖춘 인재가 한 국가의 미래 경쟁력을 좌우하게 될 것이라는 예측으로부터 출발한다. 본 연구에서는 미래사회에서 요구하는 창의·융합적 역량을 강화하기 위한 SW교육의 구체적인 방법을 제시하고자 Wing(2006, 2008), Philip(2011), Barr 외(2011)의 컴퓨팅 사고(Computational Thinking, 이하 CT)와 Osborn(1953), Parnes(1981), Treffinger(1982)의 창의적 문제 해결 모형(Creative Problem Solving, 이하 CPS)을 융합한 CT-CPS 프레임워크의 초안을 개발 하였으며, 설문지 개발과 전문가 리뷰를 통해 개발된 초안의 타당성을 검증하였다. 이 후 최종적으로 본 프레임워크를 기반으로 설계된 수업 콘텐츠의 현장 적용을 실시하였고, 지도교사 심층면담 및 학생 성찰일기 등을 통해 현장 적용의 가능성을 탐색하였다.

본 연구의 목적은 STEAM 기반의 로봇 학습이 초등 정보영재의 창의성 신장에 미치는 영향을 알아보기 위한 것이다. 이를 위하여 초등 정보영재의 창의성을 향상시키기 위한 방법으로 STEAM 기반의 학습을 설계하였고, 설계된 수업을 현장에 적용하였다. 연구를 위해 경기도에 소재한 초등학교 부설 정보영재 학급 6학년 20명을 실험집단(10명)과 비교집단(10명)으로 선정하였고, 개발된 STEAM 기반의 로봇 수업을 5주 동안 15차시에 걸쳐 실험집단에 적용하였으며, 비교집단에는 전통적인 로봇 프로그래밍 수업을 실시하였다. 실험에 앞서 두 집단의 동질성을 알아보기 위한 사전 검사를 실시하였다. 수업 진행 후 창의성 신장에 관한 효과를 측정하기 위하여 사후검사를 실시하였다. 적용 결과 실험집단 학생의 창의적 특성이 통계적으로 유의한 수준에서 향상되었다. 본 연구 결과 STEAM 기반의 로봇 학습이 초등 정보영재의 창의적 특성 향상에 효과적임이 입증되었다.

본 논문에서는 시스템 다이내믹스(System Dynamics, SD) 방법론에 입각하여 하수도 시스템의 운영지표들과 이에 영향을 미치는 외부변수들로 구성된 피드백 루프 메커니즘(Feedback Loop Mechanism)을 관로유지관리와 연관하여 규명하고, 외부변수의 변화에 따른 운영지표의 변화를 예측함으로써 하수도 시스템의 효율적인 운영 및 유지관리 방안을 모색할 수 있는 SD 컴퓨터 모의 모형(Computer Simulation Model)을 개발하였다. 개발된 모형에 부산광역시 하수도 시스템의 과거 운영 자료를 적용함으로써 모형을 검증하였고, 미래의 운영 상황을 예측하였다. 그 결과, 하수도보급률은 이미 목표치에 거의 도달하여 큰 변동이 없을 것으로 예측되었으며, 하수처리효율과 하수처리량, 요금현실화율은 점차 증가할 것으로 예측되었다. 또한 정책 지렛대의 발견을 위해 시스템에 큰 영향을 미치는 주요 운영지표를 선정하여 외부변수의 변화에 대한 민감도 분석을 수행하였는데, 그 결과 관로 유지관리와 연관된 외부변수는 하수처리효율의 변화뿐만 아니라 시설이용률, 하수처리량 등의 변화에도 큰 영향을 미치는 것으로 분석되었다.