인공지능 컴퓨터처럼 생각하기(Computational Thinkings)

Computational Thinkings

 

인공지능 컴퓨터처럼 생각하는 능력, 즉 컴퓨팅 사고는 현대 사회에서 다양한 이유로 필요해지고 있습니다. 문제를 해결하고, 효율적인 결정을 내리는 데 중요한 역할을 할뿐 아니라, 효율성 측면과 개인의 능력 강화면에서도 필요해지고 있습니다. 

컴퓨팅 사고는 복잡한 문제를 작은 단위로 분해하고, 패턴을 인식하여 문제를 보다 쉽게 이해하고 해결할 수 있도록 합니다. 이는 과학, 공학, 비즈니스, 의료 등 다양한 분야에서 실질적인 문제를 해결하는 데 필수적입니다.

컴퓨팅 사고를 통해 프로세스와 시스템을 최적화하고, 자원을 효율적으로 배분하여 작업 수행 시간과 비용을 줄일 수 있습니다. 기존의 방식을 재구성하고 새로운 접근 방법을 모색하게 만듭니다.이는 기업이나 조직의 생산성 및 기술혁신을 이끌어냅니다.

대량의 데이터를 분석하고 이해하는 데 컴퓨팅 사고가 중요합니다. 이는 데이터에서 유의미한 패턴을 찾아내고, 그 기반으로 전략을 수립하거나 의사결정을 하는 데 도움을 줍니다. 디지털 시대에는 모든 직업군에서 기술적 능력이 요구됩니다. 컴퓨팅 사고는 이러한 기술적 요구에 부응하고, 새로운 기술을 빠르게 학습하고 적용하는 데 필요한 기반을 마련해 줍니다.

컴퓨팅 사고(Computational Thinking)

문제를 해결하고 시스템을 설계하기 위해 컴퓨터 과학의 개념을 활용하는 사고 과정입니다. 이 개념은 컴퓨터 프로그래머들이 프로그램을 작성할 때 사용하는 절차를 모방하여 문제를 해결하는 방식을 말합니다. 기본적으로 문제를 작은 부분으로 나누고, 패턴을 인식하며, 필요한 정보만을 추려내고, 이 모든 정보를 바탕으로 문제를 해결하기 위한 단계별 절차를 계획하는 과정을 포함합니다.

컴퓨팅 사고는 2006년에 진 마르그레트 윙(Jeannette M. Wing)에 의해 처음으로 널리 소개되었습니다. 그녀는 컴퓨팅 사고를 강조하여 모든 사람이 문제 해결을 위해 컴퓨터 과학의 원리를 이해하고 사용할 수 있어야 한다고 주장했습니다. 이는 단순한 기술적 문제 해결뿐만 아니라 일상 생활의 다양한 문제에도 적용될 수 있습니다. 윙은 컴퓨팅 사고가 학문적, 전문적 분야를 넘어 일상 생활의 많은 측면에서 유용하게 적용될 수 있다고 보았습니다. 예를 들어, 로직, 정확성, 효율성은 소프트웨어 엔지니어링뿐만 아니라 법률, 의학, 예술 등 다양한 분야에서 중요한 요소입니다. 컴퓨팅 사고를 통해 사람들은 더 체계적이고 창의적으로 문제를 해결할 수 있게 됩니다. 윙은 또한 컴퓨팅 사고가 교육에서 중요한 역할을 할 수 있다고 강조했습니다. 이러한 사고 방식을 학생들에게 가르침으로써, 그들이 미래에 직면할 수 있는 다양한 문제에 대해 보다 효과적으로 대처하고, 끊임없이 변화하는 기술적 환경에 적응할 수 있는 능력을 키울 수 있습니다.

현재 컴퓨팅 사고는 전 세계적으로 교육 과정에 통합되고 있습니다. 특히 K-12 교육에서는 컴퓨터 과학 수업뿐만 아니라 다른 과목에서도 컴퓨팅 사고 기술을 사용하고 가르치는 것이 점점 더 중요해지고 있습니다. 많은 교육 기관들이 학생들에게 문제 해결 능력을 향상시키기 위해 이러한 사고 방식을 교육하고 있습니다.

컴퓨팅 사고의 교육 가치는 계속해서 강조되고 있으며, 앞으로도 이러한 경향은 더욱 강화될 것으로 보입니다. 기술이 사회와 경제 전반에 걸쳐 중요한 역할을 하면서, 컴퓨팅 사고 능력은 모든 학생과 직장인에게 필수적인 기술로 인식되고 있습니다. 또한, 컴퓨팅 사고를 통해 창의적 문제 해결, 데이터 분석 및 시스템 설계 등의 능력을 키울 수 있으므로, 이러한 사고 방식은 미래의 모든 분야에서 유용하게 활용될 것입니다.

컴퓨팅 사고는 단순히 프로그래밍에 국한된 것이 아니라, 복잡한 문제를 체계적으로 분석하고 해결하는 데 필요한 일련의 사고 과정입니다. 이는 학문적 성취뿐만 아니라 직업적 성공에도 크게 기여할 수 있는 중요한 기술입니다.

컴퓨팅 사고의 절차

컴퓨팅 사고(Computational Thinking)는 문제 해결 과정에서 컴퓨터 과학의 개념을 활용하여 문제를 분석하고 해결 방법을 개발하는 사고 방식입니다. 이는 주로 소프트웨어 개발 또는 프로그래밍과 관련된 문제에 적용되지만, 실제로는 학문적 경계를 넘어 다양한 분야의 복잡한 문제들을 해결하는 데에도 유용하게 사용됩니다.  컴퓨팅 사고는 몇 가지 주요 요소로 나눌 수 있습니다: 

1. 문제 분해(Decomposition)

복잡한 문제를 더 작고 관리하기 쉬운 부분으로 나누는 과정입니다. 이렇게 하면 각 부분을 개별적으로 이해하고 해결할 수 있으며, 전체 문제의 해결책을 더 쉽게 도출할 수 있습니다. 예를 들어 웹사이트 개발 시, 로그인 시스템, 사용자 인터페이스, 데이터베이스 관리 등으로 문제를 나눈는것 생각할수 있습니다.

2. 패턴 인식(Pattern Recognition)

문제에서 반복되는 패턴이나 규칙을 찾아내는 것입니다. 즉 문제의 구성 요소간의 유사점이나 반복되는 특성을 찾아내는 과정입니다.이를 통해 문제를 보다 효율적으로 해결할 수 있는 전략을 개발할 수 있습니다. 예를 들어, 이전에 해결했던 유사한 문제로부터 얻은 해결책을 적용하는 것이 여기에 해당합니다. 예를 들어 여러 고객의 데이터에서 구매 패턴이나 선호도가 유사한 점을 찾아내는 생각할수 있습니다.

3. 추상화(Abstraction)

문제의 핵심에만 집중하면서 관련 없는 세부사항을 제거하는 과정입니다. 문제의 일반적인 규칙이나 원리를 파악하여 복잡성을 줄이는 과정입니다.이를 통해 문제를 더 깔끔하게 정의하고, 범용적인 해결책을 개발할 수 있습니다.

4. 알고리즘 디자인(Algorithm Design)

문제를 해결하기 위한 구체적인 절차나 방법을 개발하고 이를 실행 가능한 방법으로 정리합니다. 알고리즘은 문제를 해결하기 위한 절차나 규칙의 명확한 집합입니다. 알고리즘 디자인은 이러한 절차를 구체적으로 정의하여 문제를 체계적으로 해결할 수 있게 합니다. 좋은 알고리즘은 효율적이고 재현 가능해야 하며, 다양한 조건에서도 동일하게 작동해야 합니다.이 과정은 종종 반복문, 조건문, 함수 등의 프로그래밍 구조를 사용하여 설명됩니다.

컴퓨팅 사고(computational thinking)을 위한 교육

컴퓨팅 사고 교육을 위한 명확하고 일관된 세계적인 표준은 아직 확립되지 않았지만, 여러 국가와 국제 교육 기관이 이 주제에 대한 교육 가이드라인과 표준을 개발하고 있습니다. 이러한 노력 중 일부를 살펴보겠습니다.

1. 미국

미국은 STEM(과학, 기술, 공학, 수학) 교육에 큰 중점을 두고 있으며, 컴퓨팅 사고를 교육 프로그램에 통합하려는 여러 노력을 진행 중입니다. 2016년에는 버락 오바마 대통령이 "Computer Science for All" 이니셔티브를 발표했습니다. 이 프로그램은 모든 학생들이 학교에서 컴퓨터 과학을 배울 수 있도록 40억 달러 이상을 투자하는 내용을 담고 있으며, 이는 컴퓨팅 사고 능력을 향상시키기 위한 목적도 포함하고 있습니다.

2. 영국

영국은 2014년부터 국가 교육과정에 컴퓨팅을 필수 과목으로 포함시켰습니다. 이 과정에서 학생들은 프로그래밍 뿐만 아니라 컴퓨팅 사고와 문제 해결 기술을 배우게 됩니다. 영국 정부는 이를 통해 학생들이 디지털 시대의 요구에 부응할 수 있는 기술을 개발하도록 장려하고 있습니다.

3. 대한민국

대한민국은 소프트웨어 교육 강화 정책을 통해 2018년부터 초등학교 고학년과 중학교에서 소프트웨어 교육을 의무화하였습니다. 이 교육 과정은 컴퓨팅 사고력을 기르는 것을 목표로 하며, 학생들이 다양한 문제 상황에서 창의적으로 문제를 해결할 수 있는 능력을 키우는 데 중점을 두고 있습니다.

4. 호주

호주는 디지털 기술(Digital Technologies) 교과를 통해 컴퓨팅 사고력을 교육하고 있습니다. 이 교과 과정은 학생들에게 알고리즘 사고, 프로그래밍 및 데이터 분석 등을 가르치며, 이를 일상 생활과 직업 세계에 적용할 수 있도록 합니다.

5. 중국

중국은 2016년부터 중학교 교과 과정에 컴퓨팅 사고 및 프로그래밍 교육을 포함시키기 시작했습니다. 중국 정부는 기술 교육을 통해 학생들의 혁신 능력을 개발하고, 미래 경제 성장을 위한 인재를 양성하는 것을 목표로 하고 있습니다.

교육 가이드라인과 표준

1. 국제전기통신연합(ITU)

국제전기통신연합(ITU)은 '디지털 기술 교육 표준'을 개발하고 있으며, 이 중 컴퓨팅 사고 교육도 포함되어 있습니다. 이 표준은 학생들이 디지털 세계에서 필요로 하는 기초적인 기술과 능력을 개발할 수 있도록 국제적인 교육 기준을 제공하려고 합니다.

 2.컴퓨터 과학 교육자 협회(CSTA)

미국의 컴퓨터 과학 교육자 협회(CSTA)는 컴퓨터 과학 교육의 표준을 제정하는 데 중점을 두고 있습니다. 이 표준은 컴퓨팅 사고의 구성 요소를 포함하여, 학생들이 시스템적으로 문제를 해결하고 기술을 사용하여 창의적인 해결책을 찾을 수 있도록 권장합니다.

3. 교육기술표준 (ISTE Standards)

국제교육기술협회(ISTE)는 교사와 학생을 위한 교육기술 표준을 제공합니다. 이 표준은 교사가 컴퓨팅 사고력을 교육하는 데 필요한 기술과 접근 방식을 다룹니다. ISTE 표준은 학생들이 정보를 분석하고, 협업하며, 기술적 문제를 창의적으로 해결할 수 있도록 교육 과정을 설계하는 데 초점을 맞춥니다.

4. 영국 국가 커리큘럼

영국은 2014년부터 모든 학교에서 컴퓨팅을 필수 과목으로 지정하면서, 컴퓨팅 사고와 프로그래밍 교육을 국가 교육 과정에 포함시켰습니다. 이 교육 과정은 문제 해결, 알고리즘적 사고, 프로그램 설계 등을 포함하여 학생들이 디지털 세계에서 필요로 하는 기술을 개발할 수 있도록 합니다.

5. ACM (Association for Computing Machinery)

ACM은 국제 컴퓨팅 협회로서, 컴퓨터 과학 및 정보 기술 교육의 표준 개발에 중점을 두고 있습니다. 이들은 컴퓨팅 사고와 관련된 다양한 교육 자료와 권장 사항을 제공하여 교육자들이 효과적인 커리큘럼을 설계하도록 지원합니다.

이처럼 각국과 국제 기구는 컴퓨팅 사고 교육을 위한 자체적인 교육 표준을 개발하고 있지만, 전 세계적으로 통일된 교육 표준은 아직 확립되지 않았습니다. 그러나 컴퓨팅 사고력을 키우는 것의 중요성은 국제적으로 인정받고 있으며, 이를 교육 과정에 통합하려는 노력이 계속되고 있습니다.

 

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다보스포럼에서 '미래고용보고서'

세계경제포럼(World Economic Forum)의 "미래고용보고서 2023"에서는 사회경제적, 기술적 발전이 직업과 기술의 진화에 미치는 영향에 대해 여러 중요한 트렌드를 강조합니다. 주요 내용은 다음과 같습니다:

1. 수요가 높은 기술: 보고서는 2027년까지 분석적 사고, 창의적 사고, AI 및 빅데이터 관련 기술이 직업 시장에서 매우 요구될 것으로 예측합니다. 또한 리더십과 사회적 영향력 기술의 중요성이 증가하고, 호기심과 평생 학습의 필요성도 강조됩니다.
   
   
2. 직업 훈련 필요성: 직업 역할의 진화에 따라 많은 근로자들이 새로운 훈련을 필요로 할 것입니다. 보고서는 2027년까지 열에 여섯 근로자가 훈련이 필요하다고 지적하면서, 현재 적절한 훈련 기회를 갖고 있는 근로자는 절반에 불과하다고 언급합니다.
   
   
3. 직업 변화 및 창출: 보고서는 2027년까지 기술 발전으로 인해 근로자의 핵심 기술이 44% 방해를 받을 것으로 예측합니다. 이러한 변화에도 불구하고 신체적 감각 기술보다는 더 높은 인지 기술로의 전환을 강조하며, 어떤 기술도 순감소는 보이지 않습니다.
   
   
4. 기업 및 근로자에 대한 시사점: 기업들은 기술 변화의 속도를 따라잡기 위해 직장 내 교육과 학습에 더 많이 투자할 필요가 있다고 인식하고 있습니다. 자동화에 취약하지 않은 복잡한 의사결정과 창의적 문제 해결 같은 기술을 갖춘 근로자에게 중점을 두는 경향이 증가하고 있습니다.

이 "미래고용보고서"는 기술이 일자리 시장에 미치는 양면성을 강조합니다. 일부 역할이 축소되는 반면, 적응하고 지속적으로 학습할 준비가 된 이들에게는 새로운 기회가 창출되고 있습니다. 보고서의 자세한 내용은 세계경제포럼 웹사이트에서 확인할 수 있습니다.