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『두근두근 언플러그드 컴퓨팅』은 누구나 쉽고 재미있게 소프트웨어를 배우고 다루면서 소프트웨어 소양을 갖추기를 바라는 마음으로 기획한 소프트웨어 교육 입문서이다. 이 책은 16개의 주제별로 엮은 22개의 컴퓨터 과학 놀이를 아이들이 재미있게 하면서 문제 해결은 물론이고 컴퓨팅 사고력을 기를 수 있도록 하고 있다.

이 책은 저자가 소프트웨어 교육 전문 기관인 ㈜헬로소프트를 설립하여 운영하면서 누구나 쉽고 재미있게 소프트웨어를 배우고 다루면서 소프트웨어 소양을 갖추기를 바라는 마음으로 기획한 소프트웨어 교육 입문서이다. 이 책은 16개의 주제별로 엮은 22개의 컴퓨터 과학 놀이를 아이들이 재미있게 하면서 문제 해결은 물론이고 컴퓨팅 사고력을 기를 수 있도록 하고 있다.

컴퓨터 없이 놀이를 하고 문제 해결을 하는 과정 속에서
컴퓨터 과학의 이론을 학습하는 언플러그드 컴퓨팅

초·중등학교는 물론이고 대학에서도 소프트웨어 교육이 의무화되고 있는 요즘 소프트웨어 교육에 대한 학부모님과 선생님들의 관심이 커지고 있다. 하지만 이런 관심에도 불구하고 교육 현장에서는 아직 제대로 된 소프트웨어 교육을 하기 위한 준비가 부족한 상황이다. 기존의 컴퓨터 학원이나 방과 후 학교에서 소프트웨어 교육 과목을 신설하고 있으나 컴퓨팅 사고력을 키우는 것이 아닌 프로그래밍 툴의 기능 습득을 위주로 수업이 진행되고 있다. 그리고 소프트웨어 교육을 받을 수 있는 교육기관이 서울을 비롯한 수도권에만 편중되어 있어서 지방에 살고 있는 아이들은 교육을 받을 기회가 매우 부족하다. 또한 스크래치, 아두이노, 3D 프린터 등의 수업은 컴퓨터가 있어야만 가능하기 때문에 컴퓨터실이 없는 교육기관에서는 소프트웨어 교육을 하고 싶어도 할 수 없는 실정이다.
그에 따라 ‘컴퓨터 없이 재미있게 소프트웨어 교육을 할 수는 없을까?’에 대한 문제 제기 속에 컴퓨터 없이 놀이를 하고 문제 해결을 하는 과정 속에서 컴퓨터 과학의 이론을 학습하는 언플러그드 컴퓨팅이 소프트웨어 교육의 필수로 자리잡게 되었다. 이미 언플러그드 컴퓨팅은 미국, 영국, 일본 등 선진국에서 소프트웨어 교육의 한 분야로 널리 활용되고 있다.
이 책은 아이들의 눈높이에 맞춘 최초의 언플러그드 컴퓨팅 책으로, 아이들은 이 책을 통해 자신의 능력을 넘어서서 컴퓨터, 로봇, 인터넷의 능력을 활용하여 문제를 해결하는 방법을 배울 수 있다. 또한 선생님들은 이 책의 내용과 참고 자료를 활용하여 소프트웨어 교육 수업을 더욱 알차고 재미있게 진행하면서 교육적인 효과를 얻을 수 있다. 컴퓨터실이 부족하거나 없는 교육기관도 이 책의 콘텐츠를 이용하여 소프트웨어 교육 과목을 개설할 수 있으므로 훨씬 많은 지역의 아이들이 컴퓨팅 사고력을 키우기 위한 새로운 교육을 받을 수 있다.

컴퓨터 과학의 대표적인 16가지 주제를
아이들의 눈높이에 맞게 설명

컴퓨터 과학의 대표적인 16가지 주제를 다양한 그림과 예제를 통해 설명하고, 컴퓨터의 작동 원리와 컴퓨터를 통한 문제 해결 방법을 다양한 문제와 놀이로 담고 있어 아이들이 재미있게 읽고 쉽게 이해할 수 있다. 아이들은 이 책에 담긴 29개의 문제 해결과 22개의 놀이를 통해 스스로 고민하고, 활동하며, 친구들과 소통하면서 컴퓨터 과학의 원리를 학습할 수 있다. 또한 바로 사용할 수 있는 33장의 활동지가 별책으로 제공되고 있어 별도의 교구 없이 학습을 진행할 수 있다.
컴퓨터 과학의 원리가 어떻게 표현되는지 책 속으로 들어가 보자.

컴퓨터는 어떻게 정보를 표현할까요?(자료 표현)
일상생활에서의 정보는 문자, 소리, 그림, 동영상은 물론이고 기호나 숫자, 동작 등의 여러 가지 다양한 방법으로 표현할 수 있습니다. 친구들에게 ‘사랑해’라는 문자를 보낼 때 하트(♥) 모양의 이모티콘을 사용하는 것도, 부모님에게 ‘사랑해요’라고 하며 머리에 손을 얹고 표현하는 셀프 사진을 보내는 것도, 내가 멋진 노래를 부르는 모습의 동영상을 보내는 것도 모두 정보를 표현하는 것입니다. 우리는 이처럼 다양하게 정보를 표현할 수 있지만 컴퓨터는 이 모든 정보를 숫자의 형태로 저장하고 처리합니다. 즉, ‘1’과 ‘0’으로 표현되는 이진수 형태로 기억하고 처리합니다.(본문 16∼17쪽)
유명 컴퓨터 과학자이자 음악가가 자신의 집에서 실종되는 사건이 발생하였습니다. 경찰이 그의 방에서 찾은 단서는 악보와 휴대폰뿐이었습니다. 악보는 노래의 형식에 맞지 않는 이상한 악보였고, 휴대폰은 고장 나서 켜지지 않았습니다. 유일한 단서인 악보와 휴대폰으로 실종 사건을 해결해 보면서 컴퓨터가 어떻게 정보를 표현하는지 알아봅니다. 힌트는 이진수입니다.(본문 56∼57쪽)
이곳에서 ‘정보를 1과 0으로 나타내는 수 표현’, ‘그림을 숫자로 나타내는 그림 표현’, ‘약속된 숫자로 글자를 나타내는 글자 표현’, ‘글자 수를 줄이는 문서 압축’ 등의 컴퓨터 과학 원리를 놀이를 통해 익힙니다.

컴퓨터는 어떻게 정보를 처리할까요?(자료구조 및 정보처리)
오래된 책으로 가득 채워진 책방, 이곳에 오면 책 냄새가 매우 향기롭게 느껴지고 마음이 포근해져 자주 찾게 됩니다. 여러분은 아마도 상상도 못하는 곳일지 모릅니다. 이곳의 책들은 엄청 복잡하게 있는 것같이 보이지만 분류가 잘 되어 있어 책을 쉽게 찾을 수 있습니다. 이 책방의 수많은 책들이 어떤 규칙 없이 쌓여 있다고 생각해 보십시오. 필요한 책을 찾는 데 많은 시간이 걸릴 것입니다. 여러분은 어쩌면 책을 찾기도 전에 한숨만 쉴지도 모릅니다. 그렇지만 이 수많은 책들은 주제별이나 종류별로 분류되어 있고, 저자별로 가나다순이나 알파벳순으로 분류되어 있어 쉽게 원하는 책들을 찾을 수 있습니다.(본문 70∼71쪽)
포병 부대의 대장으로 적군의 대장이 타고 있는 탱크를 격파하고자 합니다. 첩보 요원의 도움으로 적군 탱크에는 모두 2자리의 고유한 번호가 있는데, 대장 탱크의 번호가 ‘48’이라는 것을 알아냈습니다. 어떻게 하면 미사일 3개로 적의 대장 탱크를 찾아내 격파하고 전쟁을 끝낼 수 있을까요? 이 베틀 탱크 게임을 통해 컴퓨터가 어떻게 정보를 처리하는지 알아봅니다.(본문 76∼78쪽)
이곳에서 ‘정보를 검색하는 검색 알고리즘’, ‘정보를 순서대로 정렬하는 정렬 알고리즘’, ‘자료를 보관하고 정리하는 자료구조’, ‘컴퓨터에게 일을 시키기 위해 조건을 만들어 주는 논리회로’ 등의 컴퓨터 과학 원리를 놀이를 통해 익힙니다.

컴퓨터는 어떻게 일을 할까요?(알고리즘)
영수는 친구들과 서울대공원에 가기로 하였습니다. 멸종 위기에 처한 동물들을 보며 ‘환경과 인간’을 생각해 보기로 하였습니다. 오전 10시에 친구들과 정문 앞에서 만나기로 하였습니다. 영수는 아침부터 허둥대지 않기 위해 미리 어떻게 가야 하는지 검색해 보았습니다. 서울대공원 홈페이지에 들러 ‘교통안내’를 살펴보니 지하철 4호선 ‘대공원’역까지 가야 합니다. 영수의 집은 마포입니다. 스마트폰의 ‘지하철 내비게이션’ 앱으로 검색을 하니 예상 소요 시간이 47분 걸리고, 5호선에서 6호선으로 다시 4호선으로 지하철을 갈아타야 합니다. 영수는 갈아타는 시간까지 생각하기로 하고, 그날 가져가야 할 준비물들을 챙기며 8시에 일어나기로 마음먹었습니다. 영수처럼 우리는 사소한 문제 해결에도 컴퓨터를 이용합니다. 인터넷으로 홈페이지를 검색해 보고, 스마트폰 앱으로 지하철 시간과 역을 확인하여 쉽고 빠르게 찾아갈 수 있는 정보를 확인합니다.(본문 136∼137쪽)
친구와 부모님, 선생님까지 깜짝 놀라게 할 마술을 해 봅니다. 이 마술은 누구도 보지 못하는 상태에서 다른 사람이 몰래 뒤집어 놓은 카드를 나중에 찾아내는 것입니다. 컴퓨터가 데이터를 저장하거나 전송할 때 오류가 발생하는 방법을 알아내는 방법으로 컴퓨터는 어떻게 일을 하는지 알아봅니다.(본문 146∼150쪽)
이곳에서 ‘정보의 잘못된 곳을 찾는 오류 검출’, ‘문제를 해결하기 위해 필요한 절차나 방법을 구성하는 알고리즘’, ‘중요한 정보를 암호화하는 암호화’, ‘컴퓨터가 동시에 일을 처리하는 병렬 처리’ 등의 컴퓨터 과학 원리를 놀이를 통해 익힙니다.

컴퓨터에게 어떻게 일을 시킬까요?(프로그래밍)
“냄비에 물을 알맞게 넣고 끓입니다. 물이 끓으면 수프를 먼저 넣은 후 라면을 넣고 잠시 끓이다가 어슷어슷하게 적당히 썬 대파를 넣고 한소끔 더 끓여냅니다.”
여러분이 이 말대로 라면을 끓인다면 정말 맛있게 끓일 수 있을까요? 물을 어느 정도 넣어야 하는지, 어슷어슷하게 썬다는 말은 무엇인지, 한소끔 끓인다는 말은 또 어떻게 끓인다는 말인지 잘 알 수 없습니다. 여러분도 잘 모르는 ‘맛있는 라면 끓이기’에 컴퓨터가 도전한다고 생각해 보세요. 어떻게 이 말을 컴퓨터에게 전달해야 할까요? 아마도 다음과 같이 수정해야 할 것입니다.
“라면, 물, 수프가 필요합니다.(입력) 냄비에 물 500mL를 넣고 센불로 끓입니다. 물이 끓으면 수프 1봉지를 넣은 후 라면 1봉지를 넣고 3분간 끓입니다. 30° 각도로 1cm 간격으로 썬 대파를 넣고 1분간 더 끓여냅니다.(수행) 그러면 맛있는 라면이 되어 나옵니다.(출력)”
하지만 이처럼 수정한 내용(알고리즘)을 가지고는 컴퓨터가 바로 일을 할 수가 없습니다. 컴퓨터가 일을 하기 위해서는 이 말을 컴퓨터가 알아듣는 프로그래밍 언어로 작성한 프로그램이 있어야 합니다.(본문 182∼183쪽)
7개의 섬 중에 누가 먼저 보물섬에 도착하는지 게임을 해 봅니다. 각각의 섬에는 섬지기가 있으며, 2대의 배가 있습니다. 각각의 섬에서 배를 타 보기 전에는 배가 어디로 가는지 알 수 없습니다. 섬의 위치를 그린 지도를 가지고 해적 섬에서 출발하여 가장 먼저 보물섬에 도착하는 게임을 통해 컴퓨터에게 어떻게 일을 시키는지 알아봅니다.(본문 197∼200쪽)
이곳에서 ‘프로그램의 전체적인 흐름과 처리 과정을 설명하는 순서도’, ‘컴퓨터를 자동으로 움직이게 하는 유한상태기계’, ‘컴퓨터가 해야 할 일을 명확하게 지시하는 프로그래밍 언어’, ‘최소 비용으로 컴퓨터를 연결하는 최소 비용 신장 트리’ 등의 컴퓨터 과학 원리를 놀이를 통해 익힙니다.

스스로 학습하는
소프트웨어 교육 입문서

이 책은 아이들 혼자서 읽고 스스로 학습할 수 있도록 구성하였다. 아이들의 눈높이에 맞춘 다양한 컴퓨터 과학 놀이들은 부모님이나 친구들과 함께 진행할 수 있다. 헬로소프트 홈페이지(http://hellosoft.co.kr)에서 제공되는 동영상 자료와 질문 게시판을 이용하면 아이들 스스로도 충분히 학습할 수 있다. 선생님께서는 현재 진행하고 있는 스크래치, 아두이노, 앱 인벤터, 3D 프린터 등의 실습 위주 수업과 함께 이 책의 내용을 구성하면 이론과 실습이 결합된 통합된 소프트웨어 교육 프로그램을 만들 수 있다. 문제 해결과 놀이 중심의 언플러그드 컴퓨팅은 일방향의 주입식 교육이 아닌 쌍방향의 자기 주도적 소프트웨어 교육을 할 수 있다. 이 책은 소프트웨어 교육 입문서로서 소프트웨어 교육의 목적인 컴퓨팅 사고력을 쑥쑥 키워준다.

Chapter 1 컴퓨터는 어떻게 정보를 표현할까요?(자료 표현)

1 1과 0으로 수를 나타내요(수 표현)
다양한 2진수 표현하기
카드로 수 나타내기
바둑알로 생일 나타내기
한 손으로 31까지 세기
2진수 카드 게임
몸으로 2진수 만들기 게임

2 숫자로 그림을 그려요(그림 표현)
그림을 숫자로 바꾸기
숫자를 그림으로 바꾸기
압축된 그림 복원하기
숫자로 그림 전달하기 게임

3 숫자로 글자를 적어요(글자 표현)
악보에 숨겨진 메시지 찾기
유니코드 계산하기
유니코드 이름 목걸이 만들기
단어 전달하기 게임

4 글자 수를 줄여요(문서 압축)
숨겨진 시 찾아내기

Chapter 2 컴퓨터는 어떻게 정보를 처리할까요?(자료구조 및 정보처리)

5 대장 탱크를 찾아요(검색 알고리즘)
미사일 3개로 찾아내기
배틀 탱크 게임 1
배틀 탱크 게임 2
배틀 탱크 게임 3

6 순서대로 정렬해요(정렬 알고리즘)
선택 정렬 알고리즘
퀵 정렬 알고리즘
순서 찾기 게임
필름 통 정렬하기 게임
몸으로 정렬하기 게임

7 자료를 정리해요(자료구조)
변수 값 뒤바꾸기
변수 관찰하기
자리 바꾸기 게임
스택과 큐 비교하기
좀비 감염 지도 그리기 게임

8 조건을 걸어요(논리회로)
논리연산 그림 그리기
논리연산 입력 값 찾기

Chapter 3 컴퓨터는 어떻게 일을 할까요?(알고리즘)

9 틀린 곳을 찾아요(오류 검출)
패리티 비트 만들기
뒤집어진 카드 찾기 마술
뒤집어진 카드 찾기
바코드 검증 코드 찾기

10 눈을 깜박여 대화를 해요(알고리즘)
눈으로 단어 전달하기 게임

11 비밀을 만들어요(암호화)
스키테일 암호 풀기
시저 암호 풀기

12 동시에 일을 해요(병렬 처리)
정렬 네트워크 사용하기
정렬 네트워크 게임

Chapter 4 컴퓨터에게 어떻게 일을 시킬까요?(프로그래밍)

13 기호로 표현해요(순서도)
순서도 틀린 부분 찾기
순서도 완성하기
순서도 대로 행동하기 게임

14 자동으로 움직여요(유한상태기계)
보물섬 찾기 게임
헥사헥사플렉사곤 지도 찾기

15 정확하게 지시해요(프로그래밍 언어)
칠교 따라하기 게임
눈 가리고 미션 게임(아바타 게임)
기호로 그림 그리기 게임
기호로 컵 쌓기 게임

16 최소 비용으로 연결해요(최소 비용 신장 트리)
온수관 연결하기
광케이블 연결하기

스티브 잡스 답안
두근두근 언플러그드 컴퓨팅 활동지