컴퓨팅 사고의 개념부터 실전 적용까지, 파이썬으로 배우는 문제해결방법론!

『파이썬으로 풀어보는 컴퓨팅 사고』는 컴퓨팅 사고를 통해 논리적 사고력과 문제해결 능력을 키우는 실용적인 학습서이다. 우리는 실생활에서 무의식적으로 컴퓨팅 사고를 활용하고 있지만, 이를 체계적으로 이해하고 표현하는 것은 또 다른 과정이 필요하다. 이 책은 프로그래밍에 익숙하지 않은 초보자부터 효율적인 문제해결 방식을 고민하는 실무자까지 누구나 쉽게 활용할 수 있도록 구성되었다. 특히, 가장 널리 사용되는 프로그래밍 언어인 파이썬을 활용하여 컴퓨팅 사고 및 문제해결을 실전에서 어떻게 적용할 수 있는지 배울 수 있다.

『파이썬으로 풀어보는 컴퓨팅 사고』는 총 네 개의 파트로 구성되어 있다. ‘파트 I’에서는 컴퓨팅 사고의 기본 개념을 다루며, 문제를 효과적으로 해결하기 위해 필요한 핵심요소인 문제분해, 패턴인식, 추상화, 알고리즘의 개념을 설명한다. ‘파트 Ⅱ’에서는 인공지능과 딥러닝의 개념을 설명하여 문제해결에 대한 이해도를 더욱 높인다. ‘파트 Ⅲ’에서는 컴퓨팅 사고를 훈련할 수 있는 다양한 연습 문제를 제시하여 실전 응용력을 높인다. 또한 파이썬을 활용한 실습을 진행하며, 문제해결 과정을 잘 다룰 수 있는 방법을 익힌다. 마지막으로 ‘파트 Ⅳ’에서는 실생활의 문제를 컴퓨팅 사고로 해결하는 다양한 사례를 소개하고, 학습자들이 직접 문제를 정의하고 해결하는 경험을 쌓을 수 있도록 구성하였다.

다른 학문과 마찬가지로, 프로그래밍을 통한 문제해결도 눈으로만 익히는 것이 아니라 여러 번의 연습을 반복하여 체득해야 한다. 이 책에서는 단순히 개념을 설명하는 데 그치지 않고, 직접 프로그래밍을 해보는 실습을 제시한다. 학습자는 본문의 예제와 연습 문제를 직접 풀어보면서 사고력을 키우고, 프로그래밍에 대한 자신감을 가질 수 있다. 『파이썬으로 풀어보는 컴퓨팅 사고』와 함께 학습한다면 논리적 사고력을 향상시키고, 파이썬을 통해 문제를 효과적으로 해결하는 능력을 기를 수 있을 것이다.

김성애

성균관대학교 생물기전공학과(現 바이오메카트로닉스학과)에 입학하여 공학사를 받은 후 한국교원대학교 기술교육과에서 공학 교육 관련 연구로 교육학 석사 및 박사 학위를 취득하였다. 약 20여 년 동안 중·고등학교 기술교사로 재직하며 로봇 교육 중심의 IT 융합 교육을 기반으로 주니어 공학 교육 활성화에 기여하였다. 2020년 9월부터 덕성여자대학교 차미리사교양대학 조교수로 임용된 이후 컴퓨팅사고와 인공지능 교양 교과목을 담당하였으며, 현재는 예비 교사를 위한 교육을 담당하는 교직학부 조교수로 재직 중이다. ‘인공지능과 윤리’ 교양 교과목 및 ‘인공지능윤리교육’, ‘디지털 교육’ 등을 포함한 교직 교과목을 담당하고 있다. 기술과 공학교육에 관심을 갖고 로봇교육, AI 융합교육을 포함한 디지털 교육, IT 융합 교육에 대한 연구를 지속하고 있다.

박주연

이화여자대학교 초등교육과를 졸업한 후, 동 대학원에서 창의적 문제해결력에 대한 연구로 석사 학위를 받았고, 교육공학 박사 과정에 진학하여 뉴미디어 기반 교육을 전공하였으며, 프로그래밍 통합 수업에서 학습자의 특성, 학습 과정, 학습 성과 간 관계로 박사 학위를 받았다. 약 15년간 초등학교 교사로 근무하였고, SW· AI 교육 연구를 선도하였다. 2020년부터 현재까지 덕성여자대학교 차미리사교양대학 교수로 재직 중이며, ‘컴퓨팅 사고’, ‘인공지능의 이해’, ‘인공지능과 윤리’ 등의 교과목을 강의하고 있다. AI활용 맞춤형 교육, AI를 통한 창의성 교육, 컴퓨팅 사고력, IT 융합 교육 등에 관심을 갖고 다양한 프로젝트와 연구를 지속하고 있다.

박태정

서울대학교 전기전자제어계측공학과군(現 전기정보공학부)에 입학하여 공학사를 받은 후, 서울대학교 전기공학부에서 반도체 시뮬레이터 수치해석 알고리즘 연구로 공학 석사 학위를 받았다. 그 후 서울대학교 전기컴퓨터공학부 박사 과정에 진학한 후, B2B 웹 포털 개발 스타트업 회사와 게임 개발 스타트업 회사의 창업에 참여하였으며, 3차원 기하 정보 압축 기술 연구로 공학 박사 학위를 받았다. 박사 졸업 후 고려대학교에서 BK21 연구 교수로 재직하였고, 2013년에 덕성여자대학교 IT미디어공학과 조교수로 임용된 이후, 2019년부터 2021년까지 융합사고력센터장을 맡아 컴퓨팅 사고 교과목 개발 및 운영을 총괄하였다. 현재는 대학의 IT 교육 강화를 위해 신설된 덕성여자대학교 디지털소프트웨어공학부 정교수로 재직 중이다.

노지예

성균관대학교에 입학하여 경영학 학사 학위를 받은 후, 이화여자대학교 대학원에서 교육학 석사 학위를 받았다. 이후 이화여자대학교 교육공학과 박사 과정에 진학하였으며, 로봇 활용 SW 교육 관련 연구로 교육공학 박사 학위를 받았다. 현재 덕성여자대학교 차미리사교양대학 조교수로 재직 중이며, ‘컴퓨팅 사고’, ‘창의적 사고와 로봇’ 교과목을 강의하고 있다. SW 교육 설계, 로봇 교육, SW 융합 교육 등 SW 교육 분야의 연구를 지속하고 있다.

정혜진

단국대학교 전기전자컴퓨터공학부에 입학하여 공학사를 취득한 후, 동 대학원에서 공학 석사 및 박사학위를 취득하였다. 이후 단국대학교 SW중심대학에서 강의전담조교수로 재직하였으며, 2022년부터 현재까지 덕성여자대학교 차미리사교양대학에 재직 중이다. ‘컴퓨팅 사고’, ‘파이썬 프로그래밍’, ‘컴퓨터 구조’ 등의 교과목을 강의하고 있으며, SW 전공자의 비전공자 대상 SW 융합 교육과 빅데이터 처리, 인공지능 교육에 대한 연구를 지속적으로 진행하고 있다.

저자 소개

머리말

추천사

강의 계획

PART I 컴퓨팅 사고

CHAPTER 01 사회변화와 컴퓨팅 사고

01 사회변화와 컴퓨팅 사고의 필요성

02 컴퓨팅 사고

요약

CHAPTER 02 문제분해

01 문제분해의 개념

02 문제분해 기법

요약

CHAPTER 03 패턴인식

01 패턴인식의 개념

02 패턴인식의 적용

요약

CHAPTER 04 추상화

01 추상화의 개념

02 추상화의 적용

요약

CHAPTER 05 알고리즘

01 알고리즘의 개념

02 알고리즘의 표현

03 알고리즘의 구조(제어구조)

요약

CHAPTER 06 알고리즘 설계

01 블록리 게임

02 Maze

03 Bird

04 Turtle

05 Music

06 블록리 게임 예시 답안

PART II 인공지능

CHAPTER 07 인공지능

01 인공지능

02 인공지능과 머신러닝 그리고 딥러닝

03 머신러닝 포 키즈 실습

실습 1

실습 2

요약

PART III 자동화

CHAPTER 08 파이썬

01 자동화

02 파이썬 프로그래밍 언어

03 파이썬 개발 환경 구축

04 파이썬 패키지를 이용한 기능 확장

요약

CHAPTER 09 변수와 자료형

01 프롤로그

02 변수

03 자료형

04 활동

요약

CHAPTER 10 연산자와 입출력

01 연산자

02 입출력

03 활동

연습문제

요약

CHAPTER 11 조건문과 반복문

01 조건문

02 조건문 활동

03 반복문

04 반복문 활동

요약

CHAPTER 12 컨테이너와 함수

01 컨테이너

02 컨테이너 활동

03 함수

04 함수 활동

요약

PART IV 융합프로젝트

CHAPTER 13 융합프로젝트

01 수강신청 정정 도우미

02 결정이 어려운 당신을 위한 자동 선물 고르미

03 다급한 이를 위한 가까운 화장실은 어디?!

04 지하철 혼잡도 알림은 내게 맡겨라!

05 아동급식카드 가맹점 정보를 알려줘~

찾아보기

우리는 매일 수많은 문제를 마주하며 살아간다. 크고 작은 문제들을 해결할 때, 논리적으로 사고하고 최적의 해결책을 찾아가는 과정이 필요하다. 문제해결 방식이 체계적이지 않다면, 같은 문제를 반복해서 겪거나 비효율적으로 처리하게 된다. 컴퓨팅 사고를 제대로 익히고 활용한다면, 단순한 문제해결을 넘어 효율성 및 창의성을 갖춘 해결 능력을 기를 수 있다. 『파이썬으로 풀어보는 컴퓨팅 사고』는 이러한 능력을 기를 수 있도록 완성되었다.

컴퓨팅 사고는 단순히 컴퓨터와 관련된 문제만 해결하는 도구가 아니다. 실생활에서도 보다 효율적이고 체계적인 문제해결을 가능하게 한다. 이 책은 프로그래밍이 처음인 학습자도 쉽게 이해할 수 있도록 친절하게 설명하며, 인공지능과 딥러닝 같은 최신 기술과의 연관성도 함께 다룬다. 또한, 실생활에서 발생하는 다양한 문제를 어떻게 해결할 수 있는지 구체적인 사례를 통해 배우도록 구성된 실용적인 학습서이다.

이제는 논리적 사고와 프로그래밍이 더 이상 특정 직업군만의 전유물이 아니다. 빠르게 변화하는 시대 속에서 문제해결 능력을 키우는 것은 모든 분야에서 필수적인 역량이 되고 있다. 『파이썬으로 풀어보는 컴퓨팅 사고』를 통해 사고력을 기르고 프로그래밍을 활용한 문제해결법을 익힌다면, 어떤 문제를 만나더라도 논리적으로 접근하고 해결할 수 있다는 자신감을 가지고 빠르게 변화하는 시대 속에서 누구보다 유리한 경쟁력을 갖출 수 있을 것이다.