한국과학창의재단 윤일규 선임연구원

KOFAC FOCUS

글로벌 시대를 주도할 SW·AI 핵심인재 양성을 위한 정책 방향과 향후 과제

글로벌 시대를 주도할 SW·AI 핵심인재 양성을 위한 정책 방향과 향후 과제

서론

1)

소프트웨어는 모든 산업 분야에서 디지털 전환을 주도하고 있으며, 경제·사회 전반에 그 영향력을 확대하고 있다. 이러한 상황에서, 글로벌시대를 주도할 SW·AI 핵심 인재 확보는 미래 국가경쟁력을 좌우하는 문제라 볼 수 있다. The Global AI Index

(tortoisemedia, 2021)

한국

미국

중국

인재 인프라 운영환경

출처: The Global AI Index(2021. tortoisemedia) 내용 재구성

영국

캐나다

매년 세계 인공지능(이하, AI) 분야의 투자, 혁신, 실행 수준을 기반으로 글로벌 AI 지수를 발표하는 영국 데이터 분석 기관인 토터스 미디어에 따르면 대한민국은 2021년 종합 5위를 기록한 것으로 나타났다. 그러나 AI 실행 지표 중 AI규모 및 안정성, 기초전력, 인터넷 접속, 슈퍼컴퓨팅 역량 등 인프라 역량은 높은 수준이나, 규제 등 운영 환경과 AI 분야 인재는 현저히 부족한 것으로 나타났다. 또한, 우리나라는 SW·AI 분야 선도국에 비해 고급 역량을 보유한 SW·AI 핵심인재가 현저히 부족한 상황으로 이로 인해 글로벌 경쟁에서 뒤쳐질 수 있다는 우려도 팽배하다.

이러한 위기 상황을 타개하기 위해 교육부와 과학기술정보통신부는 어린 시절부터 SW·AI 분야에 관심과 재능을 보유한 학생을 지원하기 위해 다양한 정책 사업을 추진해 오고 있다. SW·AI 분야 핵심인재 양성을 위한 대표 사업인 SW영재교육은 영재교육진흥법과 시행령이 제정된 이후 “정보과학”이라는 명칭으로 과학영재교육원을 통해 2002년부터 교육이 시작되었다. 2016년에는 과학기술정보통신부의 지원으로 SW영재학급 30개가 전국에 설치되었고, 주로 SW·AI 체험·활용 중심의 기초교육이 이루어지고 있다. 이 외에도, 영재교육원, 영재학교 등을 통해 SW·AI 분야 핵심인재

(가칭)

1) 이 원고는 권대용 외(2023) 「정보과학(SW·AI) 영재교육 프로그램 기준개발 및 “ 정보과학(SW·AI) 영재교육원” 신규 설립 방안」 연구 중 일부 내용을 수정 및 재구성한 것임.

양성을 위한 다양한 교육이 이루어지고 있으나, 대부분의 SW영재교육이 과학영재교육의 일부로 운영되고 있어, SW·AI 분야에 특화된 전 주기별 영재 양성 체계와 프로그램은 부족한 실정이다. SW·AI가 주도하는 글로벌 시대적 변화에 따라 국가의 역할이 강조되고 있으며, 이에 따라 2020년 6월에 「소프트웨어 진흥법」이 전면 개정되었다. 소프트웨어 진흥법 제 34조는 SW 영재를 조기에 발굴하고 체계적으로 육성하기 위하여 SW영재의 발굴 및 육성 방안을 세우고 필요한 조치를 마련하여야 한다고 명시하고 있으며, 이에 따라 교육부·과학기술정보통신부 주도의 다양한 정책 지원 방안이 마련되고 있다.

SW, 그리고 AI의 경제·사회적 파급력은 상상 그 이상이며, 지속가능한 국가 경쟁력 확보를 위해 더 미룰 수 없는 시급한 상황으로 볼 수 있다. 물론, SW·AI 핵심 인재 양성을 위한 교육은 단순히 개발 역량이 뛰어난 우수 개발자 양성과는 목적과 방향성이 다를 수 있다. 현재 전 세계적으로 화두가 되고 있는 생성형 AI 등 AI 기반의 프로그래밍 지원 도구의 확산은 기초 개발자의 역할은 축소되게 될 것이며, SW·AI에 대한 전문지식이 부족하다 하더라도 SW를 개발하고 배포할 수 있는 환경이 도래하고 있다. 그러므로 창의적이고 혁신적인 아이디어를 가진 인재 양성 교육이 기계적인 프로그래밍 기술을 가르치는 것보다 높은 가치를 가질 것으로 예상된다. 즉, SW·AI로 급격하게 변화하는 세상에 적응하고 더 나아가 주도하기 위해서는 창의·융합적인 사고는 물론이고 동로, AI 등과 협업하는 인재 양성이 필요한 시점이다. 본 고에서는 국내외 SW·AI 분야 핵심 인재 양성 동향을 살펴보고, 이를 토대로 글로벌 시대를 주도할 수 있는 지속 가능한 SW·AI 핵심인재 양성 방향에 대해 다각도로 그 실현 방안에 대해 고민해 보고자 한다.

국내외 SW·AI 1) 국내 SW·AI 영재교육 현황 핵심인재 양성 본 절은 SW영재의 조작적 정의에 대해 살펴보고, 영재교육진흥법에 따라 설치·운영 중인 SW·AI 관련 동향 영재학급, 영재교육원을 분석 대상으로 하였다.

가. SW·AI 영재의 정의 및 유형 급격하게 변화하는 미래 사회를 살아가기 위해서 미래 세대에게 다양한 역량을 요구하고 있다.

<표 1> 융합교육(STEAM) 주요 정책 지원 사업

지식기술역량

창의·융합역량 • 설계 및 분석 능력 • 융합적 사고 • 구현 능력 • 컴퓨팅 사고력 • 데이터 기반사고 • 디지털스킬

• 리더쉽 • 의사소통 • 다양성

• 창의성 • 문제해결능력 • 추론, 분석력, 혁신 • 공유와 협업 • 기업가 정신

• 사회적 기여

출처: The Global AI Index(2021. tortoisemedia) 내용 재구성

사회역량

인성역량 • 자기주도성 • 동기 • 열정 및 진취성 • 자기확신 • 인내

SW·AI 영재는 현실의 문제를 디지털 기술을 활용하여 효율적으로 해결할 수 있는 역량을 보유한 자로서 다양한 연구를 통해 다음과 같은 인지적, 정의적 특성을 나타내는 것으로 보고되었다.

연구자

<표 2> SW·AI 영재의 조작적 정의 연구자 별 SW·AI 영재의 정의 심재권 외 현실 문제에 관심을 가지고, 컴퓨팅을 기반으로 창의적인 문제해결 방법을 추상화하여 (2017) 소프트웨어 형태로 구현할 수 있는 재능이 뛰어난 자

소프트웨어 분야의 전문지식을 바탕으로 다양한 분야의 지식, 융합적사고, 문제해결능력, 글로벌적 사고, 사회관계적 사고, 기업가 정신을 함양하여 자기주도성과 리더십을 갖추고

정현철 외 (2018) 새로운 소프트웨어 분야를 개척하고 창출할 수 있는자

다양한 분야의 지식을 추구하며, 소프트웨어 분야의 특수한 재능을 발휘하는 역량을 기반으로, 이재호 외 융합적인 사고력과 창의적 사고력을 활용하여 직면한 문제를 해결할 수 있는 역량이 있으며, (2018) 자신에 대한 바른 정체성과 사회적 책무의식을 기반으로 자기주도적으로 일을 처리할 수 있는 역량을 지닌 자 ▼▼▼ SW·AI 영재란 “정보기술에 대한 재능을 바탕으로 현실의 문제를 정의하고 디지털 환경에서 자기주도적으로 해결하는 역량이 뛰어난 자” 로 정리

나. SW·AI 영재교육 현황 및 한계 SW·AI 영재교육은 영재교육진흥법과 시행령이 제정된 이후 “정보과학”이라는 명칭으로 과학형재교육원의 주도로 2022년부터 시작되었다. 2022년 기준 국내 영재교육은 영재학급, 영재교육원, 영재학교·과학고 등 1,486개 기관 주도로 약 72,518명의 학생이 참여하고 있다.

<표 3> 영재교육분야별 현황(2022년)

수· 정보 인문 외국어 발명 음악 미술 체육 융합 기타 계 구분 수학 과학 과학 과학 사회

숫자 8,380 10,675 26,659 4,777 2,204 1,231 3,520 1,644 1,581 423 10,225 1,199 72,518

비율

63%

37%

출처: 영재교육종합데이터베이스(2022, 한국교육개발원)

국내 영재교육 기관의 영재교육 분야는 수학, 과학, 수·과학 분야가 대표적으로 약 63%를 차지하고 있으며, SW·AI 영재교육 분야인 정보과학은 6.6%에 불과한 상황이다. 최근 초·중등 학령인구가 큰 폭으로 감소함에 따라 영재교육 대상자도 감소하고 있으나, SW·AI 영재교육의 수요와 학생 참여는 증가하고 있는 상황이다.

<영재교육 대상자>

[그림 1] 국내 영재교육 대상자 및 SW·AI 영재교육 기관 및 대상자 추이 변화

<SW·AI 영재교육 기관 및 대상자>

국내 SW·AI 분야 영재교육 중 기초교육을 담당하는 SW영재학급은 엔트리, 스크래치 등 교육용 프로그래밍 언어, 로봇을 활용하여 생활 속의 문제를 해결하는 체험형 교육을 중심으로 이루어지고 있다. 2022년 기준 국내 SW·AI 분야 영재학급은 총 87개 학급이 운영 중으로 1,282명의 학생이 참여하고 있다. 가장 큰 비중을 차지하고 있는 영재교육원의 경우 대학부설 영재교육원과 교육청 부설 영재교육원으로 구분된다. SW·AI 분야 영재교육원은 과학기술정보통신부가 지원하는 과학영재교육원, 교육부가 지원하는 정보보호 영재교육원, 교육청이 지원하는 영재교육원 등이 있으며, 2022년 기준 총 98개 영재교육원이 운영 중으로, 3,495명의 학생이 참여하고 있다.

대학부설

<표 4> SW·AI 관련 영재교육원 운영 현황(2022년 기준) 구분

기관수 학생수

과학영재교육원 (과기정통부) 정보보호 영재교육원 (교육부) 소프트웨어 영재교육원 (교육청) 정보분야 영재교육원(교육청) 교육청 부설 합계

*

10 259 영재교육원 62 2,285 98 3,495

주요특징 주제중심의 SW‧AI 산출물 제작 사사교육 정보보호 및 보안 중심의 교육 정보과학 이론 교육과 SW‧AI 산출물 제작 정보과학 이론 교육과 SW‧AI 산출물 제작 정보과학 이론과 융합교육

* 교육청지원 SW영재교육원으로 과학 영재의 한 분야가 아니라 SW영재교육 전담 기관으로 독립하여 운영 (서울교대, 한양대, 경북대에서 운영)

2023년 기준 고교 수준의 영재교육을 지원하는 영재학교(8교)·과학고(20교)의 경우 28개 기관이 설치·운영 중으로, 교육부의 주도로 SW·AI 분야 특화 교육과정 운영을 강화하기 위한 정책이 별도로 마련되어 지원되고 있다. 이처럼 국가적으로 SW·AI에 대한 관심이 늘어나면서 SW·AI 교육에 대한 학생들의 수요도 늘어나고 있다. 특히, 고교 수준의 영재교육을 주도하는 과학고·영재학교 학생들의 2022년 공동 AI 교과목 수요조사 결과에 따르면, SW 관련 과목인 ‘프로그램과 문제해결’ 수강을 희망하는 학생 비율이 63.1%로 ‘미적분학 I’ 과목에 이어 두 번째로 나타났다.

현행 과학영재교육원의 SW·AI 분야 영재교육은 디지털 기초소양·체험 중심으로 이루어지고 있으며, 영재학교·과학고의 경우 수·과학 중심의 교육과정이 주를 이루고 있어 체계적으로 SW·AI 핵심인재를 양성하는 데 한계가 있다. 또한 초등단계부터 SW·AI 분야 영재교육에 참여하더라도 고교 단계에서 입시와 병행하는 과정에 부담을 느끼거나, SW·AI 분야 진로·진학에 대한 가이드 부재로 연속성 단절의 문제가 발생하고 있는 상황이다.

2) 해외 SW·AI 영재교육 현황

○ 세계 주요국은 디지털 대전환 시대를 주도하기 위한 전략으로 SW·AI 분야 핵심 인재를 조기에 발굴하고 양성하기 위해 심화 교육으로서 컴퓨터과학(Computer Science)교육을 강화하기 위해 노력을 기울이고 있다.

국가

<표 5> 해외 SW·AI 핵심 인재 양성 교육 확대 정책 현황 주요 내용 • (주요정책) ESSA법(2015), AI이니셔티브법(2020) • (SW·AI 분야 심화 교육 운영 사례) 미국 - (캘리포니아 州 ) GATE(Gifted & Talented Education) 프로그램의 하나로 컴퓨터과학 특화 공립학교(Magnet School) 운영 - ( 존스 홉킨스 大 ) 영재교육센터를 통해 K-12 학생을 위한 온·오프라인 컴퓨터과학 분야 집중 캠프 프로그램 운영

• (주요정책) 영재 지원계획(2016), MINT 2.0(2022) 독일 • (SW·AI 분야 심화 교육 운영 사례) - (MINT 우수학교) 수학(M), 정보학(I), 자연과학(N), 공학(T) 분야 우수학교를 지정하여 유명 대학과 연계한 영재 발굴·교육 실시 • (주요정책) 국가 교육과정을 통해 영재교육 강화(2015) • (SW·AI 분야 심화 교육 운영 사례) 호주 - (NSW 州 ) 초등학교 5~6학년 영재학생을 위한 OC(Opportunity class)학급을 운영하며, 7학년부터 영재학교(Selective School)* 진학 가능 * (J.R.A 고교 예시) 7~8학년은 기술 및 응용연구를 필수로 이수해야 하며, 소프트웨어 설계 및 개발을 핵심 내용으로 포함

• (주요정책) 영재교육 전담부서를 통해 영재선발·교육 의무화(1973) 이스라엘 • (SW·AI 분야 심화 교육 운영 사례) - (예술과학학교) 유일한 이스라엘 영재학교인 예술과학학교(Israel Arts and Science Academy)의 핵심 교육과정으로 컴퓨터과학 편성·운영 • (주요정책) 국가영재교육안(1983), Thinking School, Learning Nation(1997) • (SW·AI 분야 심화 교육 운영 사례) 싱가포르 - (GEP) 상설영재학급 형태로 초등 상위 1%의 학생을 선발하여 운영(4~6학년)하며, 졸업시험을 이수한 학생은 중등 영재교육 참여(4년) ※ SW분야 진로를 위한 O-level(중학교), A-level(고등학교) Computing 과정을 개설하는 학교 확대

<표 5>와 같이 세계 주요국은 국가와 민간이 조력하여 초·중·고 학생 누구나 재능을 계발할 수 있는 도전적인 교육환경을 조성하고 있다. 또한 SW·AI 분야에 재능을 보유한 개인의 잠재력을 최대한 이끌어내어 최고 수준에 도달할 수 있도록 수월성 교육을 다양한 각도로 제공하고 있는 상황이다.

이외에도 해외 주요 국가의 SW·AI 관련 영재교육 프로그램 사례를 살펴보면 다음과 같다.

첫째, 미국의 칼리지 보드는 통상 고등학교 2학년(11학년)부터 이수하는 컴퓨터 과학 분야 대학 과목 선 이수제(AP, Advanced Placement)를 운영하고 있다. 2022년 기준, ‘Computer Science A’, ‘Computer Science Principles)의 2개 과목이 운영 중이며, 시험을 통해 5점 만점 중 3점 이상 획득 시 일부 대학에서 학점 인정이 가능하다.

둘째, 스위스의 경우 국가 전역의 8세~15세 사이의 학생들을 대상으로 신청을 받아 취리히 연방 공과대학교(ETH Zurich)의 컴퓨터 과학 교육센터(Center for Computer Science Education(ABZ))주도로 오픈형 영재교육 프로그램을 운영하고 있다. 본 프로젝트는 8세~10세 학생을 대상으로 하는 기초과정과 10세~12세 학생을 대상으로 하는 기초 심화 과정, 13세~15세 학생을 대상으로 하는 중등 과정, 15세 이상 학생을 대상으로 하는 고등과정의 4단계로 구분하여 교육 프로그램이 운영 중이다. 주요 프로그램 내용으로는 물리적 현상을 분석하고 수학적으로 해석하여 파이썬(Python) 프로그램으로 구현하는 STEM 기반 프로젝트 등이 있다.

셋째, 오스트리아의 경우 린츠요하네스케플러대학의 주도로 컴퓨터 과학에 재능을 보유한 고도영재를 발굴하고 육성하기 위해 컴퓨팅 사고력과 디지털 리터러시 중심 교육프로그램을 제공하는 “COOL Lab”을 운영하고 있다. 본 프로젝트는 고도 영재를 발굴하고 육성하는 프로그램인 “Talents Upper Austria”의 부설 프로그램으로서 4세부터 대학생까지 모든 연령대 영재 학생들에게 컴퓨터과학 교육 프로그램을 제공하고 있다.

SW·AI 영재교육 글로벌시대를 주도할 수 있는 핵심인재 양성을 위한 SW·AI 영재교육이 체계적으로 이루어지기 위해서 무엇보다 선행되어야 할 것은 SW·AI 분야에 특화된 전 주기별 교육과정을 마련하는 것이다. 프로그램 기준(안) 제안 본 절에서는 SW·AI 영재를 위한 교육내용에 대한 최근 흐름을 살펴보고, 대안을 제시하고자 한다.

1) SW·AI 영재를 위한 교육 프로그램 개발 현황

SW·AI 영재교육은 수학·과학 등 주요 교과에 비해 상대적으로 시작이 늦은 편으로 체계적으로 표준화된 교육 프로그램이 도입하기 보단, 각 기관의 특성과 전문성을 고려한 교육 프로그램을 운영하고 있다. 한국과학창의재단은 과학기술정보통신부의 재원으로 2016년부터 지원하고 있는 SW영재학급의 교육과정 운영 내실화 지원을 위해 연구를 추진해 왔다.

권대용(2017) 외는 SW영재들의 수준을 고려하여 기본, 전문 과정으로 교육 프로그램을 제안하였으며 세부 내용은 <표 6, 7>과 같다.

정보과학

컴퓨팅 사고와 융합

<표 6> SW영재교육 표준 교육과정(기본 과정)

영역 핵심개념

일반화된 지식

· 컴퓨터 하드웨어(입력, 처리

· 입력 장치 · 센서 컴퓨팅 출력장치)와 소프트웨어(운영체제와 · 처리 장치 · 마이크로 컴퓨터 응용소프트웨어)를 결합하여 데이터를 · 출력 장치 · 3D 프린터 시스템 정보로 처리한다.

· 정보기기는 통신망(공유기, 게이트웨이, · IP, 도메인 기술의 네트워크 라우터)을 기반으로 아이피 주소와 · 통신기기 이해 프로토콜을 통해 정보를 전달한다.

· 컴퓨팅 시스템에서 데이터를 효과적으로 처리하기 위하여 선형 구조와 비선형

데이터 구조 구조를 사용한다.

실세계 · 실세계 문제를 다양한 관점(인간, 사회, 데이터 자연 등)으로 분석하고, 문제 해결에 필요한 융합된 데이터를 도출한다. 형식

· 데이터의 속성을 도출하고 관계를

· 사물 데이터 · 업무 데이터 정의하여 컴퓨팅 환경에서 처리할 수 추상화 추상화

데이터 추상화 있는 형태로 표현한다.

· 순차, 분기, 반족, 함수 구조를 활용하여 자동화 할 수 있는 형태의 문제해결

알고리즘 모델링 절차를 구성한다.

· 문제 요구사항을 도출하고 해결을 위한 소프트웨어 설계를 수행하고 이것을 기반으로 프로그래밍(코딩)하여 소프트웨어를 개발하고 평가한다.

자동화

· 검색된 정보의 출처와 빈도수를 정보평가 기반으로 정보의 정확성과 신뢰성을 평가한다.

지식정보 탐구와 표현 인포 · 정보를 효과적으로 전달하기 위해 메이션 정보의 속성과 대상을 시각화하여 표현한다. 그래픽

기초

심화

· 서버- 클라이언트 구조

· 선형 구조 · 비선형구조

· 숫자, 문자, 이미지 데이터 · 비정형 데이터 · 정형 데이터

· 블랙박스모델 (Black-Box Model)

· 함수 구조 · 재귀 구조

· 프로토타이핑 · 소프트웨어 설계 · 블록

· 텍스트 프로그래밍 프로그래밍 (코딩)

(코딩)

· 참조(reference) · 페이지랭크(Page Rank) · 저작권 표시

· 막대, 선, 원 그래프 · 흐름도, 구성도, 조직도 · 데이터 배치 원리

데이터 베이스

일반화된 지식

· 상대방을 배려하고, 존중하는 태도와 · 익명성은 무엇인가 예절을 지키며 차별하지 않는다.

· 공유된 자료에 대해 출처를 밝히고, · 올바른 공유 활동은 무엇인가 정보 배려 바람직한 저작권 의식을 지닌다. · 올바른창작 활동 무엇인가 사회와 책임 · 정보사회에서 구성원으로 더불어 탐구 정의 학습하기 위해 학습한 정보를 · 올바른 팀 활동은 무엇인가 공동체 도전 서로 공유하고 확산하며 수평적 · 공유 정신의 가치는 무엇인가 상호작용을 통해 협업한다. · 환경의 변화에 민감하게 대응하며 · 혁신적인 사고는 무엇인가? 기회를 모색하고 새로운 가치를 · 도전의 가치는 무엇인가? 창조하기 위해 도전한다.

<표 7> SW영재교육 표준 교육과정(전문 과정)

영역 핵심개념

학습개요

· 문제해결의 주체인 객체를 이해하고, 데이터적인 측면과 기능적인 측면으로

· 객체, 생성자 분리하여 정의하고 구현하는 방법에 대해 · 멤버변수, 멤버함수 학습한다. · 동일한 속성과 기능을 가진 객체를 생성하기 위한 틀을 의미하는 클래스에 대해 이해하고, · 클래스, 인스턴스 컴퓨팅 환경에서 구현하는 방법에 대해 학습한다.

객체

객체지향 클래스

· 객체지향의 재활용성을 극대화시킨

· 상속 프로그래밍 기법인 상속과 다형성에 대해 · 다형성, 오버로딩, 이해하고 활용하는 방법에 대해 학습한다. 오버라이딩

상속과 다형성

· 데이터 간의 관계를 정의한 후, 데이터를 · 개체-관계 모델(ERD) 행과 열로 구성된 테이블에 저장하고

관계형 데이터 베이스

· 속성(Attribute) 특정 값을 이용하여 검색하는 방법에 대해 · 튜플(Tuple) 학습한다.

· 데이터베이스에 데이터를 저장하고, 저장된 데이터를 조작하고, 제어하기 위한 프로그래밍 언어의 사용 방법에 대해 학습한다.

SQL

모바일 사용자 앱 인터페이스 프로그래밍 모바일 · 모바일 기기의 센서 및 통신 기능을 활용하는 · 자이로 센서 시스템 방법에 대해 학습한다.

기초

심화

· 정보 격차란 무엇인가

내용요소

· 테이블(Table)

· 데이터 정의 언어(DDL) · 데이터 조작 언어(DML) · 데이터 제어 언어(DCL)

· 모바일 기기에서 제공하는 입력과 출력 · 모바일 UI 컴포넌트 기능을 활용하는 방법에 대해 학습한다. · 이미지, 음성, 동영상 출력

· 전화걸기, 문자보내기

웹 프로그래밍

피지컬 컴퓨팅

학습개요 · 웹 서버를 구축하고, 관계형 웹 서버 데이터베이스 관리시스템을 설치하는 방법에 대해 학습한다.

· 웹 페이지를 작성하기 위해 필요한 HTML의 태그에 대해 이해하고 작성한 웹 페이지를 인터넷에서 확인하는 방법에 대해 학습한다.

HTML

· 웹 페이지에서 사용자와의 자바 상호작용성과 동적 시각효과를 나타내기 위해 필요한 객체 기반의 스크립트 스크립트 언어에 대해 학습한다. · 센서 입출력을 위해 마이크로

· 마이크로 컨트롤러 센서 컨트롤러를 사용법에 대해 배우고, · 입력 센서(버튼, 빛 센서, 적외선 입력 센서와 출력 모듈 사용법에 입출력 대해 이해하고 학습한다. · 사물 인터넷을 위해 마이크로 프로세서의 조작 방법을 배우고, 리눅스 운영체제를 설치하고 사물 인터넷 사용하는 방법에 대해 이해하고 학습한다.

내용요소 · 웹 서버 구축 · 관계형 데이터베이스 관리시스템 설치

· 웹 UI 컴포넌트(Text, Radio, Button) · 정보표현방식 (문자, 표, 이미지, 링크) · CSS · 사용자 정의 객체, 내장 객체 · 자료형, 변수, 제어문, 함수 · 이벤트 핸들러

센서) · 출력 모듈(LED, 스피커, 모터)

· 마이크로 프로세서 · 리눅스

이재호(2021) 외는 글로벌 SW·AI교육 트랜드를 고려하여 초등학교 5~6학년부터 고등학교 수준까지 내용 체계 및 성취 기준을 제시하였으며 세부 내용은 <표 8>과 같다.

<표 8> SW·AI 영재교육 내용체계 및 성취기준(2021년도)

대영역 핵심 개념

초등학교 (5~6학년)

중학교

· 미래사회의 특성과 SW와 · 디지털 기술과 사회 기술 · 디지털 기술과 직업 미래사회 변화 변화

· 소프트웨어의 종류 · 컴퓨팅 시스템의 개념 · 컴퓨팅 시스템이 동작 원리

생활과 SW 활용

· 디지털 리터러시

· 문제 해결 알고리즘문제 해결 프로그램 · SW 융합 교과 문제 해결

생활과 · SW 융합 실생활 SW 융합 문제 해결

생활과 소프트 생활과 웨어 SW 설계

· UI/UX 개념

생활과 디지털 · 그래픽콘텐츠 콘텐츠 · 소리 콘텐츠 창작

· 영상 콘텐츠 · 공유라이선스와 저작권 · 저작물 이용 표시 활용

사회적 상호작용

· 사회적 상호작용의 역할과 의의

· 협업프로그램

SW 영향과

· 정보보호와 보완 · 저작권 활용 사회적 · 사이버 윤리 책임

· SW 영향력의 이해SW의 사회적 책임

고등학교

· 인공지능과 사회

· SW 융합 학문 간 교과 문제 해결

· 프로그램 기획 (수명 주기 경로) · 프로그래밍 개발 환경 (IDE) · 프로그램 협업 도구

· DRM · 워터마크 · DOI · NFT · 블록체인

· 사회적 문제 해결

· 사회적 책임과 공정성

문제 해결과 프로그래밍

· 문제 이해 · 문제 분석

추상화

· 알고리즘 이해 · 알고리즘 표현

알고리즘

· 제어 구조 활용 알고리즘 · 제어 구조 활용 프로그램 · 함수 활용 · 프로그래밍 활용

프로그래밍

· 센서 기반 발명품과 문제 해결 사례 · 로봇의 특징과 활용 사례 · 센서의 특징과 활용 방법 · 센서 기반 제품

피지컬 컴퓨팅 · 발명기법 활용

실생활 문제 해결 제품 · 센서 기반 로봇 · 인공지능 프로그램 기반 로봇

· 문제 이해 · 문제 분석 · 문제 분해와 모델링 · 문제 분해와 모델링 · 알고리즘 분석과 평가

· 알고리즘 이해 · 탐색 · 정렬 · 알고리즘 분석과 평가

· 알고리즘의 이해 · 탐색기반 알고리즘 · 관계 기반 알고리즘

· 변수와 상수 · 프로그래밍 언어의 · 연산자 종류와 특징 · 프로그래밍 절차 · 변수와 연산자 · 자료형

· 자료형 · 다차원 배열 · 제어 구조 · 함수 · 표준과 파일 입출력 · 변수의 영역 · 에러 유형 · 예외 처리 · 제어 구조 · 모듈화 (함수) · 프로그램 리뷰 · List & Dictionary

· 라이브러리 및 API 사용 · 프로그램 테스트 · 프로그램 리뷰 (시간 복잡도, 공간 복잡도) · 프로그램 UI

데이터 처리

· 데이터의 종류 · 데이터의 이진표현 · 데이터의 특성

데이터의 이해

· 일반 데이터와 전처리 데이터 · 실생활 데이터를 트리, 그래프로 표현하기

데이터 구조의 이해

데이터 · 데이터베이스의 접근과 관리 개념

데이터 분석

· 생활속 데이터 시각화

데이터 시각화 · 데이터의 시각적 표현

· 데이터 관계 · 데이터 시각화

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1) SW·AI 영재교육 프로그램 기준(안) 제안

본 절에서는 미래 세대 체계적인 SW·AI 영재교육 지원을 위한 프로그램 기준(안)을 제안하고자 한다.

가. 연구방법

미래 세대 SW·AI 영재교육 프로그램 기준(안)을 마련하기 위해서 문헌 분석과 전문가 인터뷰를 통해 대영역을 도출하고, 전문가 서면 검토를 통해 세부 내용을 도출하였다.

문헌연구

전문가 인터뷰 및 연구진 논의

(1차/초안) 프로그램의 목표 및 내용 체계 도출

(1차) 전문가 서면 자문(국내)

외부 전문가와 연구진 워크숍을 통한 수정

(2차/수정) 프로그램의 목표 및 내용 체계 도출

(2차) 전문가 서면 자문 (국내/국외)

외부 전문가와 연구진 워크숍을 통한 수정

(3차/최종) 프로그램의 목표 및 내용 체계 도출

[그림 2] 프로그램 기준(안) 개발 절차

참여한 전문가는 총 17인으로, 한국영재학회(2인), 한국정보과학회(2인), 한국정보교육학회(2인), 한국컴퓨터교육학회(2인) 등 유관 학회 추천전문가 8인, 대학부설 영재교육원 전문가 2인, SW·AI 영재교육 전문가 2인 등 국내 전문과 12인과 NAGC(National Association for Gifted Children) 소속 영재교육 전문가 5인으로 구성하였다.

나. 도출결과

본 연구를 통해 도출된 대영역은 총 5개 영역으로, “인공지능”, “컴퓨팅 구조와 기술”, “프로그래밍 기술”, “SW·AI 서비스 개발”, “정보사회와 기업가 정신”으로 구성하였다.

대영역 인공지능

<표 9> SW·AI 영재교육 프로그램 기준 대영역(안) 설명 컴퓨팅으로 문제를 해결하기 위해 컴퓨팅 사고와 인공지능을 탐구하는 영역으로 컴퓨터 과학과 인공지능에 대한 이해와 활용 능력을 신장시키는 것을 목적으로 함 컴퓨팅 구조와 컴퓨팅으로 문제를 해결하기 위해 컴퓨팅 환경에 관한 기술을 탐구하는 영역으로 컴퓨터의 하드웨어와 소프트웨어 동작 원리에 대한 체계적인 이해를 목적으로 함 기술

프로그래밍 컴퓨팅으로 문제를 해결하기 위해 프로그래밍 언어와 기술을 탐구하는 영역으로 문제의 해결책을 소프트웨어(인공지능)로 구현하는 능력을 기르는 것을 목적으로 함 기술 SW·AI 서비스 SW·AI를 활용한 서비스 개발에 대한 이해를 바탕으로 프로젝트를 수행하는 영역으로 SW·AI 서비스 개발 과정을 이해하고 프로젝트 운영 기술을 기르는 것을 목적으로 함 개발

SW·AI를 활용한 올바른 서비스를 개발하기 위해 정보사회의 작동 원리를 이해하고 기업가 정신을 탐구하는 영역으로 윤리적 사고와 사회적 가치를 고려하는 기업가 정신을 함양하는

정보사회와 기업가 정신 것을 목적으로 함

본 연구를 통해 도출된 대영역에 따른 세부 영역과 내용요소(안)은 총 11개의 세부 영역으로 구성되어 있으며, 내용 수준에 따라 4단계로 구분하여 제시하였다.

<표 10> SW·AI 영재교육 프로그램 기준 세부영역 및 내용요소(안) 대영역 세부영역

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· 빅데이터 처리

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컴퓨팅 구조와 기술

프로그래밍 기술

SW·AI 서비스 개발

정보사회와 기업가 정신

향후 과제

대영역 세부영역

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본 연구는 국내외 SW·AI 관련 핵심인재 양성 정책 동향 및 심화·영재교육 동향을 파악하고, 향후 글로벌시대를 주도할 수 있는 SW·AI 영재교육을 위한 기초자료를 제공하기 위한 목적으로 추진되었다. 목적 달성을 위해, 첫째, 국내외 SW·AI 영재교육 정책 현황 및 한계점을 분석하고, 둘째, 미래 세대 SW·AI 영재교육을 위한 체계적인 영재교육 프로그램 기준(안)을 제시하였다. 이처럼 미래 국가경쟁력의 근간이 될 SW·AI 핵심 인재 양성을 위한 지원 방안은 다음과 같다. 첫째, 전 주기적인 SW·AI 영재교육 체계를 구축하는 것이다. 현행 영재교육체계는 영재교육진흥법 에 근간을 두고 있으며, 이에 따라 설치된 영재학급, 영재교육원, 영재학교·과학고 등의 기관을 통해 오프라인 중심으로 운영이 이루어지고 있다. SW·AI 영재를 체계적으로 양성하기 위해서는 무엇보다

영재교육에 대한 접근성을 높일 필요가 있다. 이를 위해 에듀테크 기반의 온·오프라인 하이브리드 학습 환경이 지원될 필요가 있으며, 선( 先 )교육 후( 後 )선발 등 누구나 재능 탐색을 통해 영재교육으로 유입될 수 있도록 체계가 마련되어야 할 것이다. 둘째, SW·AI 영재교육에 대한 전문성 강화가 이루어져야 한다. SW·AI 분야의 영재 학생은 수·과학 등 타 영재교육 학습자와 달리 지적재산권 등록 등을 통해 산업으로 진출 등이 유연한 편이다. 이에, 영재들의 무한한 잠재력을 충분히 발현시켜 줄 수 있는 검증된 전문 강사, 코디네이터, 멘토단 구성을 통해 밀착 학습 지원이 이루어질 수 있어야 한다. 또한, 고급 인력에 대한 SW·AI 기업의 요구를 충족하기 위해 주요 선도 디지털 기업과 연계한 교육 프로그램 제공 등이 검토되어야 할 것이다.

셋째, 국내 SW·AI 영재교육의 성과를 체계적으로 관리하고 확산하기 위한 체계가 마련되어야 한다. 본 고에서 제안한 바와 같이 국가 수준에서 체계적인 SW·AI 영재교육 지원을 위한 프로그램 기준이 보급될 수 있도록 지원이 필요하며, 이에 따른 세부 교수학습방법 개발 등 지속적인 후속지원이 이루어져야 한다. 또한, 중장기적으로 SW·AI 영재교육 활성화 및 성과관리를 전문적으로 수행하기 위한 전문기관의 기능과 역할을 강화해야 할 것이다. SW·AI 핵심인재의 확보는 전 세계적인 흐름이며, 이러한 상황은 점점 더 가속화 될 것으로 판단된다. 민간과 국가가 협력하여 글로벌 시대를 주도할 수 있는 SW·AI 핵심인재 양성을 위해 다양한 논의가 이루어지길 기대한다.

참고문헌 교육부(2023). 제5차 영재교육진흥종합계획(2023-2027). 과학기술정보통신부(2023). 과학영재 발굴·육성 전략(2023~2025). 관계부처 합동(2023). 소프트웨어 진흥 전략. 관계부처 합동. 관계부처 합동(2022). 디지털 전략. 관계부처 합동. 관계부처 합동(2022). 디지털 인재양성 종합방안. 관계부처 합동. 관계부처 합동(2020). 전국민 AI·SW교육 확산 방안. 관계부처 합동. 강신천 외. (2021). 2021년 SW 영재교육 내용기준 체계 개발 연구. 한국과학창의재단. 심재권, 김용천, 권대용. (2017). SW영재학급 현황 분석을 통한 SW영재교육의 개선 방안 탐색. 한국정보교육학회논문지, 21(6), 711-721. 이재호 외. (2022). 2022년 정보과학영재 육성 방안 마련 연구. 한국과학창의재단. 정현철 외. (2018). 4차 산업혁명시대를 대비하는 SW영재교육 혁신방안 연구. 한국과학창의재단. 독일 영재지원계획(Leistung Macht Schule, 2016년). https://www.leistung-macht-schule.de/ 영재교육종합데이터베이스. https://ged.kedi.re.kr/ 존스 홉킨스 대학 영재교육센터. http://www.cty.jhu.edu 취리히 연방 공과대학교 컴퓨터과학 교육센터. https://abz.inf.ethz.ch/begabtenfoerderung/kursangebot-gymnasium/