사이언스블록으로 하는 HW수업이 필요한 이유

요즘 4차사업의 붐으로 SW중점교육이 각광 받고 있다. SW 중점교육의 SW교육이 이 어떻게 구성되어야하며 지금 이 시점에서 어떤 교육이 정말 미래사회를 준비하는 우리에게 필요한가에 대해 생각해봐야 할 것 같다.

 

내가 생각하는 교육은 과거와 역사의 기술발전의 기초를 이해하고 어떻게 창조적으로 새로운 기술, 틈새기술을 발전시키고 준비하는 것이다.

 

여기서 간과하는 것은 SW라는 것이 어디서 시작되었으며 어떠한 목적으로 만들어 졌냐는 것이다. SW의 기본은 HW 아니 그 기본 바탕에는 기기에서 시작되었다. 지금의 SW HW를 구분하는 것은 컴퓨터가 나오고부터이다. 그러나 이러한 컴퓨터 전에는 HW 와 SW의 구분이 없이 기기에서 소프트웨어의 내용 즉 논리적 구성, User-Interface, 메타포 등이 우리도 모르게 구성되어 사용되어 왔다.

 

하나의 예를 들면 SW를 이용하여 프로그래밍에서 불빛이 깜박이도록 구성할 경우 모듈화되어 있는 HW을 이용하여 프로그램에서 간단하게 깜박이는 루프를 구성하고 주기적인 조절을 할 수 있도록 프로그램 할 것이다.

 

그러나 이렇게 구성되는 SW는 결국 SW가 구동될 수 있도록 하는 구성환경 즉 HW모듈이 구성되어 있다는 전제하에 SW을 구성하는 것이며 이럴 경우 실제로 적용하기 위해서는 즉 제공하는 HW모듈과 SW프로그램에 복속되게 된다. 이렇게 되면 하나의 프로그램에 갇힌 사고를 하게 되며 새로운 창조가 힘들어 질 수 있다.

 

그렇다면 SW중점교육의 취지와 의미를 다시생각 해보자. 미래사회 4차 사업시대에는 어떠한 환경으로 바뀔 것인가?? 그리고 우리는 무엇을 준비해야 하는가? 4차사업을 해석할 때 내가 생각하는 핵심 변화는 3차사업의 소품종 대량생산방식에서 다품종 소량방식으로, 더 발전하여 소비자가 생산자가 되는 사업이라고 생각한다. 즉 예전에는 소비자와 생산자가 분리되어, 생산자는 소비자를 이해하려고 하고 또는 예측하여 제품을 만들어 대량으로 또는 소량으로 맞춤 제작을 했다고 하면, 4차 사업에서는 소비자가 자기가 필요한 거의 모든 것을 직접 제작하여 생산하고 소비하는 시장이다. 그리고 제작한 기술을 서로 공유하는 그런 사업이라고 생각한다.

 

그 대표적인 예시가 3D프린터인데 자신이필요한 물건을 직접 설계하고 3D프린터를 이용하여 제작, 설계파일을 공유하는 시스템이다. 여기서 설계프로그램은 Google과 같은 기업에 의해 프리쉐어 되고 AI가 적용되어 보다 쉽고 직관적으로 설계할 수 있도록 좀 더 쉬워지고 있다.

 

이러한 부분이 AI의 대중화로 보다 가속화 될 것이다. 그럼 AI가 가속화되면 무엇이 쉬워 질까? 바로 언어의 소통 즉 개념의 소통이 AI에 의해 편리하게 될 것이라 생각한다. 언어의 소통은 간단하게는 언어의 장벽 즉 각 인종과 나라의 언어가 번역되거나 번안되어 쉽게 소통될 것이다. 또 다른 소통은 바로 인간의 언어와 컴퓨터의 언어가 AI에 의해 소통 될 것이라 생각한다. 즉 인간이 필요한 SW의 컨텐츠를 생각하여 인간의 언어로 표현하면 AI가 컴퓨터의 언어 즉 Coding을 할 것이다. 개념의 소통은 각 분야 기계, 전자, 예술 등 각 분야의 소통을 융합하는데 AI의 처리가 소통할 수 있도록 할 것이다.

 

그럼 다시 돌아가서 생각해보면 SW 중점교육에서 코딩교육을 강조하는 것이 무엇이 중요한가? AI가 코딩기술을 대치할 것인데 여기서 중요한 것은 진정한 논리적 사고와 창의성 기본 원리를 이해하고 이를 어떻게 표현할 것인가이다.

 

그럼 IT기술에서 그렇게 많이 이야기하기 하고 있는 SW와 HW의 진정한 의미와 논리나 개념은 무엇일까. 내가 생각하는 것은 전자회로이다. 지금우리가 접하는 거의 모든 컴퓨터의 기술들이 전자회로에서 스위치의 원리에서 시작되었고 수학적 계산과 처리 모두 전자회로로 이해되었던 것들이 급속도로 발전하면서 잊혀 가는 것이 아닌가 생각한다. 너무나 쉽고 아니, 쉽게 만들어진 것처럼 포장되어 버려, 그 중요성을 잃지 않았나 생각한다.

 

우리가 세상만사에서 교육을 보면 기초가 중요하다고 한다. 기본이 안 되고, 기본을 등한시하고 넘어가다보면 잘은 할 수 있지만 결국 한계에 봉착하게 된다.

그림을 배울 때도 스케치, 즉 선긋기부터 시작하여 색깔 칠하기로 넘어간다. 선긋기 스케치 기본적인 기초 없이도 그림을 잘 그릴 수 있지만 재대로 그림을 배우기 위해서는 기본 기초부터 시작해야한다. 운동의 경우에도 축구를 예를 들면, 드리블과 볼 처리 기초를 등한시하면 아무리 슛을 잘 차더라도 결국 기본이 약한 선수가 되고 크게 되기 힘들다. 우리가 하고 있는 소프트웨어 교육에서도 이렇게 진행 되고 있는 게 아닌가 걱정된다. 현란한 소프트웨어 툴킷들의 체험식 교육이 오히려 종속되거나 새로운 아이들의 아름다운 시도를 거세하는 건 아니가 걱정된다.

 

내가 생각하는 SW중점교육은 다시 생각해봐야 한다. IT기술의 역사인 전자회로를 이해하는 것부터 각각의 소자와 기술들이 어떻게 발전되어 왔는지 여기서 자연스럽게 IT기술의 논리적 흐름과 이해 응용을 할 수 있어야 한다.

SW중점교육에서 제시하는 Google사의 스케치 프로그램이나 아듀이노 프로그램 등의 기술이 체험중심으로 수박 겉핥기 식의 교육이 되지 않았고 아이들에게 도움이 되는 교육이 되려면 전자회로의 구성 원리부터 전자기술의 역사 어떠한 필요와 경험들에 의해 기술이 구성되었는지를 교육이 해결해 줘야 한다고 생각한다.

 

사이언스블록은 이러한 개념에서 가장 기본으로 돌아가서 전자기술의 태동기의 전자회로부터 이후 과정까지 연계되는 교육 컨텐츠를 제공하여 이러한 문제점을 극복하려한다.

 

현재 사이언스블록 1단계는 스위치와 다이오드, 트렌지스터를 이용한 회로구성으로 1900년 ~1960년대까지의 기술로 회로를 구성하여 직렬과 병렬, 교류와 직류, 옴의 법칙, 저항의 원리, 케페시터의 원리, 다이오드의 원리, 트렌지터의 원리, 스피커, 마이크, 모터, 센서등 기본적인 기술과 원리를 이해하고 회로를 구성해보면서 자연스럽게 이해 할 수 있도록 구성하였다.

사이언스블록 2단계는 논리게이트인 AND, NAND, OR, NOR, NOT등의 게이트를 블록으로 구성하여 1단계와 함께 논리회로실험을 가능하도록 구성한다. 이는 1945~1970년까지의 디지털시대의 이해를 할 수 있게 된다. 예를 들어 신호등, 엘리베이터, 자판기 등의 구성 원리를 논리회로를 이용하여 이해하게 된다.

사이언스블록 3단계는 Timer와 OP-Amp를 적용하여 당양한 신호처리 회로를 구성하는 것이다. 1970~1980년까지의 IC의 기술 발전기기의 적용 회로를 이해하고 고차원적인 회로설계가 가능해진다.

 

사이언스블록 4단계는 Aduino 번들모듈이나 NI DAQ(Labview) 번들모듈을 이용하여 PC인터페이스를 통한 시스템 설계 회로를 구성하는 것이다. 1980 ~ 현재 까지 사용하고 있는 시스템으로 SW를 이용하여 하드웨어를 어떻게 구성하고 실험할 수 있는 지를 구성하고자 한다.