Computational Thinking & 창의적 문제 해결 방법론

소개

최근에 이슈가 되고 있는 코딩교육에 대한 기본 이론인 컴퓨팅사고(Computational Thinking)를 이해하고 창의적 문제해결에 어떻게 적용할 수 있는지에 대해 간락하게 이해할 수 있도록 책을 요약했습니다.

목차

1. 계산적 창의력과 정보 과학

2. 문제 해결 과정
(1) 문제 해결 과정의 개념
(2) 기존의 일반적 문제 해결 과정
(3) 정보 과학적 문제 해결 과정
(4) 정보 과학적 사고력 증진을 위한 퍼즐 교육

3. 창의적 사고력 증진을 위한 퍼즐교육
(1) 창의력 퍼즐
(2) 추상화 퍼즐
(3) 알고리즘 퍼즐
(4) 추론 퍼즐

4. 문제 해결을 위한 소프트웨어 설계 원리
(1) 분할 정복법
(2) 모듈
(3) 함수 호출
(4) 추상화
(5) 클래스
(6) 알고리즘
(7) 알고리즘의 6가지 조건

5. 문제 해결 접근 방법과 자료의 구조화
(1) 자료 구조
(2) 배열
(3) 스택
(4) 큐
(5) 트리

6. 자료의 탐색과 정렬
(1) 탐색
(2) 순차탐색
(3) 이분 탐색
(4) 해싱
(5) 정렬
(7) 퀵 정렬
(8) 병합 정렬

7. 창의적 문제 해결을 위한 알고리즘 기법-1 (전체 탐색)
(1) 일반적인(brute force) 알고리즘 설계
(2) 백트래킹(backtracking) 알고리즘 설계

8. 창의적 문제 해결을 위한 알고리즘 기법-2 (부분 탐색)
(1) 탐욕적인(greedy method) 알고리즘 설계
(2) 분기 한정(branch and bound) 알고리즘 설계

9. 창의적 문제 해결을 위한 알고리즘 기법-3 (관계 기반 탐색)
(1) 분할 정복(divide and conquer) 알고리즘 설계
(2) 동적 계획(dynamic programming) 알고리즘 설계

10. 프로그래밍과 문제 해결

11. 정보 과학적 문제 해결 전략의 응용
(1) 수학 분야의 문제와 해결 전략
(2) 과학 분야의 문제 해결

본문내용

1. 계산적 창의력과 정보 과학

1) 계산이란 나름의 규칙에 따라 적용된 연산들에 의해 생성되는 상태 변환 과정(상태의 나열)이다.

2) 정보 과학은 현상 속에 내재된 정보 처리 과정을 계산으로 정형화하는 데 관심을 가진 학문이다.

3) 컴퓨터는 나름의 계산 능력을 지닌 '계산 수행자'이자 계산 연구의 도구이다.

4) 알고리즘은 입력(초기 상태)으로부터 출력(목표 상태)에 이르는 절차나 방법을 기술한 표현이다. 입력이 주어지고 알고리즘이 수행되면 초기 상태로부터 목표 상태에 이르는 계산이 생성된다. 따라서 어떤 계산이 생성된다는 것은 그에 해당하는 문제 사례(초기 상태와 목표 상태가 주어졌을 때 그 사이에 존재하는 거리나 장애)가 해결된다는 의미를 갖는다.

5) 계산적 사고는 현상(정보 처리 과정) 속에 내재된 문제와 그 해결책을 정형화할 때 작용하는 사고의 틀이다. 여기서 정형화하는다는 것은 문제나 해결책을 계산 수행자가 효과적으로 다룰 수 있도록 표현한다는 것이다.

6) 계산적 사고의 핵심 도구는 추상화와 자동화이다. 추상화는 복잡한 것을 단순화시켜 보다 쉽게 문제 해결책에 접근할 수 있도록 도와주는 도구로, 자동화는 추상화된 요소들을 컴퓨터를 매개로 실체화시켜 실세계나 가상 세계에서 작용하게 만드는 도구로 활용된다.

7) 계산적 사고는 본질적으로 창의성과 직접 연결되어 있다. 상상을 통해 새로운 추상체들을 창조해 내기도 하고, 다양한 추상체들을 유기적으로 결합시켜 한 차원 높은 추상체를 만들어 내기도 한다. 그리고 그들을 관념 속에 허상으로 남겨두지 않고 '생명력을 가진 실체'로 만들어 실세계에서 우리가 철한 문제를 해결하게 만드는 것까지 생각한다. 그래서 계산적 사고가 바탕이 된 계산적 창의력은 실세계와 가상 세계, 관념의 세계를 자유롭게 넘나드는 창의적 능력이며, 관련된 것들을 하나의 틀로 종합하는 능력이고, 추상화와 자동화의 접점을 적절히 설정하는 절충 능력이며, 해결책을 실세계에 적용할 수 있도록 실체화시키는 실질적 능력이다.

참고자료

· 한국컴퓨터교육학회, Computational Thinking & 창의적 문제 해결 방법론, 이한미디어,2014.01.25