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.

E-textiles는 학습자가 직면한 문제를 해결하기 위하여 직접 아이디어를 설계하고 과학, 기술, 공학, 예술, 수학 등 다양한 분야의 지식을 융합함으로써 주변 환경과 상호작용하는 공예품을 제작할 수 있다는 점에서 창의적 문제해결력 향상을 위한 STEAM 교육에 적합한 도구이다. 따라서 본 연구에서는 E-textiles를 활용한 STEAM 교육을 설계 및 적용하여 이 방법이 초등학생의 창의적 문제해결력에 미치는 영향을 분석하였다. 연구 결과, 실험 집단 학습자의 창의적 문제해결력이 유의하게 높은 것을 확인할 수 있었다. 특히 창의적 문제해결력의 하위 요소 중에서는 자기 확신과 독립성, 확산적 사고가 유의하게 높았다. 이러한 결과는 E-textiles를 활용한 STEAM 교육이 학습자의 자기 확신과 독립성, 확산적 사고 향상에 긍정적인 영향을 미쳐 창의적 문제해결력을 향상시킨 것이라 해석할 수 있다.

본 연구는 CPS기반 가상 로봇 시뮬레이션 프로그래밍 교육이 중등 정보과학영재 학생의 창의적 문제해결력에 미치는 영향을 분석하여 그 효과성을 검증하는 데 목적이 있다. 이를 위해 본 연구에서는 중등 정보과학영재의 창의적 문제해결력 향상에 기여할 수 있는 CPS 모형과 가상 로봇 시뮬레이션 프로그래밍 교육을 이용하여 IT융합시대에 적합한 새로운 로봇 교수-학습 자료를 개발하여 그 효과성을 분석하였다. 본 연구의 검증을 위해 중학교 2학년 정보과학영재를 대상으로 전통적인 물리 로봇 프로그래밍 수업을 실시한 통제집단과 CPS기반 가상 로봇 프로그래밍 수업을 실시한 실험집단으로 구분하여 사전 사후 t-검증을 실시하였다. 그 결과 실험집단의 창의적 문제해결력에 통계적으로 유의미한 변화가 있음을 나타내었다.