파이썬으로 배우는 컴퓨팅 사고

PART 1 컴퓨팅 사고력과 파이썬 기초

CHAPTER 1 컴퓨팅 사고력과 파이썬 003
1.1 컴퓨팅 사고력과 알고리즘 003
1.1.1 소프트웨어 교육과 STEAM 교육 003
1.1.2 컴퓨팅 사고력 005
1.1.3 알고리즘 007
1.2 프로그래밍 언어 009
1.2.1 프로그래밍 언어의 발전 009
1.2.2 인터프리티드 언어와 컴파일드 언어 010
1.3 파이썬 소개 011
1.3.1 파이썬의 등장 011
1.3.2 파이썬의 특징 014
1.4 파이썬 설치하기 015
1.5 파이썬 실행과 종료 018
1.5.1 파이썬 실행하기 018
1.5.2 파이썬 종료하기 020
1.6 파이썬 에디터 사용하기 021
1.6.1 파이썬 IDLE와 파이썬 셸 022
1.6.2 파이썬 에디터 022
1.6.3 파이썬 셸과 파이썬 에디터의 자동완성 기능 025

CHAPTER 2 데이터 출력하기 027
2.1 문자 데이터 출력하기 027
2.2 숫자 데이터 출력하기 030
2.3 터틀 그래픽을 이용한 도형 그리기 033
Thinking! 039
잠깐! Coding 042
Coding Programming! 044

CHAPTER 3 데이터 저장하기 047
3.1 값을 변수에 저장하기 047
3.1.1 변수명 만들기 047
3.1.2 변수에 값 대입하기 049
3.2 사용자로부터 입력 받아 저장하기 052
3.2.1 사용자로부터 문자열 입력 받기 052
3.2.2 사용자로부터 정수 입력 받기 054
3.3 다양한 자료형으로 저장하기 056
3.3.1 자료형의 종류 056
3.3.2 다른 자료형으로 변환하기 058
Thinking! 061
잠깐! Coding 064
Coding Programming! 067

CHAPTER 4 데이터 계산하기 070
4.1 입력된 데이터를 산술 연산하기 070
4.1.1 수식과 연산자 070
4.1.2 사칙연산 계산하기 071
4.1.3 정수 나눗셈과 나머지 계산하기 072
4.2 대입 연산자와 복합 대입 연산자 활용하기 074
4.2.1 대입 연산자와 대입문 074
4.2.2 복합 대입 연산자 075
4.3 연산자의 우선순위를 고려하여 계산하기 077
Thinking! 080
잠깐! Coding 082
Coding Programming! 084

CHAPTER 5 알고리즘적 사고와 선택 087
5.1 관계 연산자와 논리 연산자에 의한 참, 거짓 판정하기 087
5.1.1 관계 연산자 087
5.1.2 논리 연산자 089
5.2 제어 구조에서 선택하기 092
5.2.1 기본 제어 구조 092
5.2.2 기본 선택하기 093
5.2.3 참인 경우 또는 거짓인 경우 선택하기 096
5.2.4 거짓인 경우 다른 조건을 검사하여 선택하기 098
Thinking! 101
잠깐! Coding 104
Coding Programming! 109

CHAPTER 6 알고리즘적 사고와 반복 114
6.1 정해진 횟수만큼 반복하기 114
6.1.1 반복의 필요성 114
6.1.2 횟수만큼 반복하기 116
6.2 조건에 따라 반복하기 121
6.3 반복문에서의 탈출과 계속 반복하기 125
Thinking! 129
잠깐! Coding 133
Coding Programming! 135

CHAPTER 7 알고리즘적 사고와 함수 140
7,1 반복적인 코드를 함수로 만들기 140
7.1.1 함수의 필요성 140
7.1.2 함수를 만들고 호출하기 142
7,2 함수에 값 전달하고 결과 반환 받기 146
7.2.1 함수에 값 전달하기 146
7.2.2 함수의 결과 반환 받기 148
Thinking! 151
잠깐! Coding 153
Coding Programming! 155

PART 2 파이썬으로 익히는 STEAM 코딩

CHAPTER 8 과학(Science) 163
8.1 DNA 염기서열의 순서 바꾸기 163
8.2 자유 낙하와 포물선 운동 궤적 그리기 169
8.2.1 자유 낙하 운동 궤적 그리기 169
8.2.2 포물선 운동 궤적 그리기 176
Thinking! 185
잠깐! Coding 189
Coding? Programming! 192

CHAPTER 9 기술(Technology) 197
9.1 화재경보기 작동하기 197
9.2 7세그먼트 LED를 이용한 숫자 표시하기 210
9.2.1 7세그먼트 형식의 숫자 이미지 표시하기 210
9.2.2 7세그먼트 개별 LED를 이용한 숫자 표시하기 217
Thinking! 225
잠깐! Coding 228
Coding Programming! 232

CHAPTER 10 공학(Engineering) 239
10.1 로봇 청소기의 이동과 귀환하기 239
10.2 ISBN 코드를 통한 도서 번호 검증하기 250
Thinking! 260
잠깐! Coding 262
Coding Programming! 265

CHAPTER 11 예술(Arts) 270
11.1 마우스와 키보드를 이용한 그림 그리기 270
11.2 음계와 주파수를 이용한 피아노 건반 연주하기 280
Thinking! 288
잠깐! Coding 289
Coding Programming! 292

CHAPTER 12 수학(Mathematics) 297
12.1 피보나치 수열과 피보나치 트리 그리기 297
12.1.1 피보나치 수열 계산하기 297
12.1.2 피보나치 트리 그리기 303
12.2 확률에 기초한 동전의 앞면/뒷면 맞추기 게임하기 308
12.2.1 확률과 동전의 앞면/뒷면 발생 비율 계산하기 308
12.2.2 두 동전의 앞면/뒷면 맞추기 게임하기 315
Thinking! 322
잠깐! Coding 326
Coding Programming! 328

APPENDIX 부 록
A.1 파이썬 언어 개요 335
A.1.1 자료형 335
A.1.2 상수 338
A.1.3 식별자 339
A.1.4 변수 339
A.1.5 예약어 340
A.1.6 연산자 340
A.1.7 수식 342
A.1.8 문장 342
A.1.9 주석 349
A.1.10 입력과 출력 350
A.1.11 함수 351
A.1.12 모듈 354
A.1.13 클래스, 객체 354
A.1.14 예외 처리 356
A.1.15 파일 처리 357
A.2 파이썬 코드 스타일 가이드 359
A.2.1 코드의 작성 359
A.2.2 띄어쓰기 361
A.2.3 문자열 따옴표 363
A.2.4 다중 라인 문장 363
A.2.5 주석(설명문) 작성 364
A.3 파이썬 식별자 이름 작성 규칙 364
A.3.1 초기 프로그래밍 언어의 식별자 이름작성 규칙 365
A.3.2 C 언어, Pascal 언어, Java 언어의 식별자 이름 작성 규칙 366
A.3.3 헝가리언 표기법(Hungarian Notation) 368
A.3.4 파이썬 식별자 이름 작성 규칙 369
A.4 파이썬 키보드 키 이름 370
A.5 파이참 설치 374
A.5.1 파이참 다운로드 및 설치 374
A.5.2 파이참 환경 설정 380
A.5.3 프로젝트 생성 및 파이썬 프로그램 작성 382
INDEX 387

컴퓨팅 사고력을 키우기 위한 소프트웨어 교육은 단순히 프로그래밍 언어를 습득하여 프로그래머로 만드는 것이 아니라, 사고를 절차적으로 표현하는 알고리즘을 통해 컴퓨팅 사고력, 논리적 사고력, 문제해결력을 키우는 것이다.

컴퓨팅 사고력은 문제를 해결하기 위한 분석적 사고이며, 문제 해결에 컴퓨팅의 기본 개념인 추상화, 재귀, 반복 등을 사용하여 문제 해결에 활용할 수 있다. 컴퓨팅 사고력을 이용한 문제 해결 방식은 과학, 기술, 공학, 예술, 수학이 융합한 형태의 교육인 STEAM 교육에서 추구하는 각 학문 분야의 융합을 통한 문제 해결이라는 기본 아이디어와 통하는 면이 있다.

STEM이란 1990년대 미국 NSF(National Science Foundation)에서 과학, 기술, 공학, 수학의 약칭으로 사용되었던 용어로 교육정책이나 교육 관련 연구에서 자주 사용되면서 오늘날 미국을 비롯한 여러 나라에서 교육 개혁의 핵심 키워드로 자리 잡고 있다. 우리나라에서도 STEM 교육의 중요성이 대두되면서 STEM 교육을 교육 현장에 적용시키려는 노력이 진행되고 있다.

최근 기존의 STEM에 예술(Arts) 부분을 포함하여 STEAM으로 새롭게 명명되고 있다. STEAM 교육은 과학, 기술, 공학, 예술, 수학이 융합한 형태의 교육이며, 기존의 독립된 각각의 학문 분야라는 틀에서 탈피하여 모든 학문 영역에 과학·기술·공학의 시각과 관점이 고려되고 접목되어야 한다는 것이다.

급변하는 사회에서의 적응을 위해서는 창의성, 문제해결력 등을 키워주는 STEAM 교육, 소프트웨어 교육이 반드시 필요하며, 교육 현장에서는 이미 2011년 STEAM 교육, 2014년 소프트웨어 교육이 도입되어 시행되고 있다.