소프트웨어와 컴퓨팅 사고

소프트웨어, 코딩, 컴퓨팅 사고를 이해하는데 도움이 되는 다양한 주제와 응용을 서술



정보화 사회의 물결에 이어 요즘 들어 4차 산업혁명 시대에 접어들면서 그 파급효과로 소프트웨어의 중요성이 더욱 커지고 있다. 미국을 비롯한 세계 여러 나라에서 소프트웨어의 중요성을 강조하며, 소프트웨어를 차세대의 시장 질서를 주도적으로 리드해 나갈 수 있는 핵심 기술로 주목하고 있다.

최근에는 어린이들을 비롯한 중고등학생 및 대학생 비전공자에게도 소프트웨어에 대한 지식뿐만 아니라 간단하나마 직접 컴퓨터 프로그래밍을 할 수 있는 코딩(coding) 능력이 요구되고 있으며, 일상적인 사고와는 다른 '컴퓨팅 사고'에 대한 관심이 부쩍 커지고 있다.

이에 따라 소프트웨어 및 코딩과 관련된 알기 쉬운 설명과 다양한 응용을 포함한 책에 대한 요구가 커졌으며, 컴퓨팅 사고와 같이 복잡하고 어려운 개념을 누구나 쉽게 이해할 수 있도록 해설한 책의 필요성이 대두되었다.



이 책의 특징은 다음과 같다.

첫째, 소프트웨어, 코딩, 컴퓨팅 사고와 같은 최신의 지식들을 포괄적으로 이해하는데 도움이 되도록 다양한 주제들과 이에 따른 응용들을 서술하였다.

둘째, 새로운 주제에 대해 보다 쉽게 이해할 수 있도록 가급적 쉽고 간단명료하게 설명하였고, 일상생활에서 만날 수 있는 친근한 예를 많이 활용하여 설명하였다.

셋째, 시각적인 효과를 통하여 효율적으로 이해할 수 있도록 다양한 컬러 그림과 적절한 삽화 등의 멀티미디어 정보를 통해 학습의 효과를 높이도록 하였다.

넷째, 표 형태로 요약할 수 있는 것들은 하나의 표에 주요 특성들을 일목요연하게 볼 수 있도록 정리하였으며, 각 장의 끝에다 인터넷 주소를 비롯한 참고문헌들을 명시하였다.

다섯째, 필요에 따라 일부 내용들을 선택하여 학습할 수 있으며, 부록에서 코딩을 위한 스크래치와 파이썬 언어를 선택하여 실습할 수 있도록 하였다.



이 책의 내용



1장에서는 소프트웨어와 변화하는 사회를 중심으로 다양한 주제들을 다룬다. 소프트웨어의 정의와 응용, 세계 각국과 우리나라의 소프트웨어 교육 동향, 그리고 소프트웨어 중심사회와 융합을 포함한 소프트웨어의 개발과 응용에 관해 살펴본다.

2장에서는 소프트웨어 동향과 다양한 응용들을 다룬다. 소프트웨어의 중요성과 역할, 인간과 컴퓨터를 연결하는 운영체제와 모바일 운영체제, 그리고 생활, 실용, 멀티미디어 측면에서의 생활 속 소프트웨어의 다양한 응용에 관해 살펴본다.

3장에서는 소프트웨어 개발과 코딩 교육을 중심으로 다양한 주제들을 다룬다. 소프트웨어와 코딩의 중요성과 목적을 살펴보고, 코딩의 구현과 컴퓨팅 사고를 고찰한다. 또한 코딩 교육 플랫폼들을 소개하며, 스크래치, 엔트리, 아두이노, 파이썬 등의 코딩 언어도 살펴본다.

4장에서는 디지털 혁명과 네트워크 혁명을 중심으로 다양한 주제들을 다룬다. 디지털 혁명과 제3의 물결을 살펴보고, 디지털 컴퓨터의 등장과 각 세대별 발전, 그리고 최근 들어 초고속의 정보 유통을 이룩한 인터넷과 네트워크 혁명 등을 살펴본다.

5장에서는 컴퓨팅 사고의 이해를 중심으로 다양한 주제들을 다룬다. 이를 위해 컴퓨팅 사고의 배경을 살펴보고, 컴퓨팅 사고의 단계와 핵심 개념, 그리고 의사코드와 순서도를 포함한 컴퓨팅 사고의 표현 방법 등을 살펴본다.

6장에서는 컴퓨팅 사고와 응용을 중심으로 다양한 주제들을 다룬다. 컴퓨팅 사고의 7단계와 주요 응용을 살펴보고, 컴퓨팅 사고 단계에서의 주요 응용, 그리고 컴퓨팅 사고의 여러 가지 요소들이 모두 포함된 복합적 요소들의 응용 등을 살펴본다.

7장에서는 문제해결을 위한 다양한 발상을 중심으로 다양한 주제와 응용들을 다룬다. 문제해결의 방법, 컴퓨팅 사고와 문제해결, 그리고 상상력과 창의성을 활용한 창의적 문제해결도 다룬다.

8장에서는 알고리즘을 통한 문제해결을 중심으로 다양한 주제들을 다룬다. 이를 위해 알고리즘의 정의와 알고리즘을 통한 문제해결, 알고리즘의 탐구에서 소수 및 유클리드 알고리즘, 그리고 탐색과 정렬 등 생활 속의 알고리즘 등을 살펴본다.

부록 1에서는 '스크래치로의 안내'를 다룬다. 스크래치 설치와 회원 가입, 스크래치 명령 블록, 그리고 본문 내용의 스크래치 프로그래밍을 살펴본다.

부록 2에서는 '파이썬으로의 안내'를 다룬다. 파이썬 설치와 실행, 변수와 데이터 형식, 그리고 연산자 등을 살펴본다.

CHAPTER 01 소프트웨어와 변화하는 사회

1.1 소프트웨어란 무엇인가?

1.1.1 소프트웨어의 정의

1.1.2 소프트웨어의 여러 가지 분류

1.1.3 소프트웨어의 활용

1.2 소프트웨어 교육 동향

1.2.1 소프트웨어 교육의 필요성

1.2.2 세계 각국의 소프트웨어 교육 동향

1.2.3 우리나라의 소프트웨어 교육 동향

1.3 소프트웨어 중심사회와 사회 변화

1.3.1 소프트웨어 중심사회

1.3.2 나날이 발전하는 소프트웨어

1.3.3 소프트웨어의 힘과 직업의 변화



CHAPTER 02 소프트웨어 동향과 다양한 응용

2.1 소프트웨어의 동향

2.1.1 소프트웨어의 중요성과 역할

2.1.2 소프트웨어와 혁신 전략

2.1.3 소프트웨어 산업과 통계

2.2 소프트웨어 구현과 소프트웨어 융합

2.2.1 프로그래밍 언어의 개발과 인간과의 소통

2.2.2 번역 방식과 고급 언어 프로그램의 실행

2.2.3 소프트웨어 융합

2.3 소프트웨어의 다양한 응용 예

2.3.1 생활 속의 소프트웨어

2.3.2 실용적인 소프트웨어

2.3.3 멀티미디어 소프트웨어



CHAPTER 03 코딩과 코딩 교육

3.1 코딩의 중요성과 코딩 교육의 목적

3.1.1 코딩의 개념과 사회생활 능력

3.1.2 코딩 교육과 중요성

3.1.3 코딩 교육의 주요 목적

3.2 다양한 방법을 통한 소프트웨어와 코딩의 구현

3.2.1 코딩 중심의 조기 컴퓨터 교육

3.2.2 코딩의 구현과 컴퓨팅 사고

3.2.3 주요 코딩 교육 플랫폼

3.3 교육용 도구를 통한 코딩의 구현

3.3.1 교육용 프로그래밍 언어

3.3.2 스크래치, 엔트리, Blockly

3.3.3 Small Basic, 아두이노, 파이썬



CHAPTER 04 코딩의 표현 방법과 디지털 혁명

4.1 코딩의 표현 방법

4.1.1 코딩과 의사코드

4.1.2 순서도와 순서도 작성 규칙

4.1.3 순서도의 표현

4.2 디지털 혁명, 4차 산업혁명, 컴퓨터

4.2.1 디지털 혁명과 디지털 정보

4.2.2 제3의 물결과 4차 산업혁명

4.2.3 컴퓨터의 특징과 이동식 컴퓨터

4.3 네트워크 소프트웨어와 지능형 소프트웨어

4.3.1 인터넷의 활용과 이용 현황

4.3.2 네트워크 소프트웨어 기술

4.3.3 미래 지능형 소프트웨어 기술



CHAPTER 05 컴퓨팅 사고의 이해와 기본적 응용

5.1 컴퓨팅 사고의 배경 및 이해

5.1.1 컴퓨팅 사고의 생성

5.1.2 인간의 사고 체계와 컴퓨팅 사고

5.1.3 지넷 윙과 CSTA 등의 컴퓨팅 사고

5.2 컴퓨팅 사고와 교육, 응용, 코딩

5.2.1 각국의 컴퓨팅 사고 교육의 추이

5.2.2 컴퓨팅 사고를 적용한 생활 속의 예

5.2.3 컴퓨팅 사고의 중요성과 코딩과의 관계

5.3 컴퓨팅 사고의 7단계 모델과 응용

5.3.1 컴퓨팅 사고의 7단계 모델

5.3.2 윙과 구글 모델의 추가 설명과 문제해결

5.3.3 컴퓨팅 사고의 7단계 핵심요소 응용의 예



CHAPTER 06 컴퓨팅 사고의 7단계와 응용

6.1 컴퓨팅 사고 전(前) 단계들

6.1.1 문제 분석 단계

6.1.2 데이터 수집과 표현 단계

6.2 컴퓨팅 사고의 7단계 중 '컴퓨팅 사고 단계들'

6.2.1 분해 단계

6.2.2 패턴인식 단계

6.2.3 추상화 단계

6.2.4 알고리즘 단계와 평가 단계

6.3 컴퓨팅 사고의 복합적 요소들이 적용되는 예

6.3.1 계산 문제에의 접근

6.3.2 극장 대피로와 지카 바이러스

6.3.3 애완견과 일기예보



CHAPTER 07 문제해결과 컴퓨팅 사고

7.1 문제해결의 방법

7.1.1 문제해결의 방안

7.1.2 폴리아의 문제해결법

7.1.3 문제해결의 실제 예

7.2 컴퓨팅 사고와 문제해결

7.2.1 컴퓨팅 사고를 통한 문제해결

7.2.2 문제해결을 위한 모델링

7.2.3 다이어그램을 이용한 문제해결

7.2.4 생활 속의 문제해결

7.3 창의적 문제해결

7.3.1 문제해결 방안의 상상력과 창의성

7.3.2 역발상과 발상의 전환을 통한 문제해결

7.3.3 열린 사고와 창의적 문제해결



CHAPTER 08 알고리즘을 통한 문제해결

8.1 알고리즘이란 무엇인가?

8.1.1 컴퓨터와 알고리즘을 통한 문제 해결

8.1.2 알고리즘의 정의와 특성

8.1.3 알고리즘과 문제해결

8.2 알고리즘의 탐구

8.2.1 수 교환과 소수 구하기 알고리즘

8.2.2 덧셈 알고리즘과 유클리드 알고리즘

8.2.3 재귀적 알고리즘

8.3 생활 속의 알고리즘 탐구

8.3.1 토마토 스파게티 만들기와 원하는 수 찾기

8.3.2 19단 암산과 섭씨를 화씨로의 변환 알고리즘

8.3.3 탐색과 정렬



부록 01 스크래치로의 안내

1. 스크래치 설치와 회원 가입

2. 스크래치 명령 블록

3. 본문 내용의 스크래치 프로그래밍



부록 02 파이썬으로의 안내

1. 파이썬 설치와 실행

2. 변수와 데이터 형식

3. 연산자

4. 리스트와 조건문

5. 반복문과 함수

6. 재귀 함수와 도형 그리기

김대수 저자 김대수

서울대학교 사대 수학과 및 동 대학원 수료

미국 University of Mississippi 대학원, Computer Engineering, M. S.(석사)

미국 University of South Carolina, Computer Science, Ph. D.(박사)

미국 Intelligent Systems Laboratory, Researcher

한국전자통신연구원(ETRI) 컴퓨터연구단 선임 연구원 역임

한국퍼지 및 지능시스템학회 이사 및 부회장 역임

SCI 국제논문을 비롯한 연구논문 수십 편 발표

International Conference Co-chairman, Program Chairman 등 다수 역임

현재 한신대학교 공대 컴퓨터공학과 교수

- 주요 연구 분야: 지능시스템, 인공지능, 신경망, 퍼지, 로보틱스 등

- 저서: 신경망 이론과 응용(Ⅰ), 신경망 이론과 응용(Ⅱ), 퍼지-뉴럴 특강, 오토마타와 계산이론, 전산수학, 첨단 컴퓨터의 세계, 정보화 시대의 컴퓨터 산책, 컴퓨터개론, 선형대수학 Express, 창의수학 콘서트, 이산수학 Express 등 다수