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하이브리드 블렌디드 실천모형 기반의 초등 정보보안 핵심원리 교육 프로그램 개발과 실증

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Alternative Title
Development and Demonstration of Elementary School Information Security Core Principle Education Program based on Hybrid Blended Practice Model
Abstract
정보 시스템의 발전은 첨단 정보통신기술(ICT) 플렛폼과 맞물려 현대 사회를 디지털 전환의 시대로 이끌어나가고 있다. 이는 점차 현대사회가 고도화된 내용의 정보화 사회로 변환하고 있음을 의미한다. 정보의 가치가 높아지면서 이를 이용한 부당한 이익을 챙기려는 해커의 기법은 세분화되고 고도화되고 있지만 정보 사회의 구성원으로서 정보윤리와 정보보호의 필요성이 요구되는 만큼의 교육은 이루어지지 않고 있다. 사회의 변화 분위기 속에서 2015 교육과정에서는 정보교육을 필수 교과목으로 지정하여 일정 시간 이상을 필수로 이수하도록 개정되었고, 점차 발전해 나가는 미래 사회에 맞춘 인재를 양성하기 위해서는 정보교육과정의 중요성이 점차 증대할 것으로 보인다. 하지만 현재 정보교육은 창의적 체험 활동 시간에 학교나 교사 재량에 의해 운영되고 있다. 정규 교과의 부재로 인해 교사 입장에서도 학생들의 정보보안 실천을 위해 무엇을 가르쳐야 하는 지에 대해 알기 어렵기 때문에 정보보호 교육은 네티켓(Netiquette) 중심의 정보 윤리 교육으로 한정되어 있기도 하다[1]. 특히 초등학생의 경우에 인터넷 이용률은 매우 높아지고 있으며, 초등학생에 대한 사이버 범죄가 급증함에 따라 초등학생에게도 정보보호 교육의 필요성이 높아지고 있다. 정보보호나 보안에 대한 인식이 취약한 초등생들의 경우에 쉽게 자신뿐만 아니라 주변인의 정보를 타인에게 알려주고, 아무런 죄의식도 없이 남의 정보를 가져다 악용하는 일이 발생하고 있다. 따라서 사이버 범죄로부터 초등학생을 보호하고 예방하기 위해서는 정보보안에 대한 교육이 절대적으로 필요하다는 것이 국가적인 관점에서의 공통적 의견이다[2].
이러한 실정 속에서 초등학생에게 정보보안 교육을 위해서 전문적 지식 등을 전달하는 전문 정보교육은 학습자의 학습 성취도를 낮추게 되는 원인이 될 수 있기 때문에 쉽게 접근할 수 있는 교육 프로그램을 구상하여 적용하였다. 본 논문에서는 총 세 개의 교육 프로그램을 개발하고 실증하였으며, 첫 번째는 초등학생들의 정보보안 교육의 이해 수준을 고려하여 게임을 하면서 자연스럽게 정보보안의 개념 등을 익힐 수 있는 게이미피케이션을 도입한 블록체인 기술의 핵심원리를 파악할 수 있는 학습 교구를 개발하였다.
두 번째로 많은 청소년의 주요 관심사인 해킹 원리의 학습을 위해 학습자가 공격과 방어의 시나리오를 구상하고 보드 게임안에서 경험해 보아 자연스럽게 네트워크 해킹의 전문 용어 및 핵심 기술 등을 학습할 수 있도록 하였다. 또한 이는 학습자 스스로가 정보를 보호할 수 있는 능력 함양을 할 수 있도록 기술적인 부분을 보다 쉽게 접할 수 있는 시나리오 기반 교육 프로그램이다. 이 교육 프로그램은 네트워크 환경에서 적용되는 보안장비의 역할을 수행하는 패널들을 구성하여 공격을 수행하도록 함으로써 학습자에게 네트워크에서 적용될 수 있는 보안장비의 역할을 이해하도록 도움을 주어 학습자의 컴퓨팅 사고력을 강화하는 것을 목적으로 한다.
세 번째는 미래 신기술 중 하나이며 우리 사회에 매우 친숙하고 깊숙이 연관 있는 지능형 CCTV의 안면인식 기술을 사이버보안 포렌식 기법과 접목하여 복잡한 상황의 숨겨진 이슈를 그림, 스케치, 상징이나 부호, 아이콘 등을 이용해서 이미지로 표현하고. 그래픽 퍼실리테이션(Graphic Facilitaion)을 이용해 찾아내는 리치픽처(Rich Picture) 기법을 활용하여 학생들로 하여금 어려운 원리에 쉽게 접근해 볼 수 있도록 구상하였다.
초등학생에게 안정적인 교육을 위해서는 앞서 언급한 것과 같이 교수자, 즉 현장 교사의 정보보안에 대한 올바른 개념과 어려운 원리에 쉽게 접근할 수 있는 교육이 수반되어야 할 것이고, 이를 위해서는 학교 관리자의 인식과 의지등에 따라 학교 조직의 전망과 목표가 달라지게 되고, 이는 학교 전체의 교육 문화에 영향을 미치게 되는 만큼 학교 관리자의 인식 변화 및 역량 함양이 우선 필요하다[3][4]. 학교 관리자의 역할은 교육 전체의 커리큘럼 구성뿐만 아니라 예산 및 행정 지원까지 포괄하는 학교 운영 전반의 광범위한 권한을 행사하며 학교 환경에서 교육 구현에 상당한 영향을 미치고 있다고 볼 수 있기 때문이다[5].
본 논문에서는 초등학생의 정보보안 교육의 중요성을 통감하여 학교에서의 정보보안 교육을 위해 교과서 수준에는 미치지 못하지만, 대체 교과 정도 수준에서라도 어려운 개념을 쉽게 파악하고 정확하게 인지하며, 스스로의 정보를 지킬 수 있으며 추후 나아가 정보보안 전문가 인재가 될 수 있는 방향성을 제시할 수 있도록 구상하였다. 앞서 언급한 바와 같이 본 프로그램은 초등학생 현장 교육뿐만 아니라 학교 교원연수와 관리자 연수를 통하여 일차적으로 교수자의 역량 강화를 위한 프로그램으로 구상하였다. 해킹 원리 교육 프로그램의 효과성을 분석하기 위하여 학교 관리자를 대상으로 연수를 구상하고, 총 69명의 교장이 2회에 걸쳐 총 3차시 교육 연수에 참여하였다. 그 결과 4.87의 높은 만족도를 기록하였으며 FGD(Focus Group Discussion) 분석 결과는 해킹 원리 교육이 학교 현장에서 얼마나 필요한지를 보여주었다. 3차시로 구성된 안면인식 기술 원리 교육 프로그램은 현장 교원에게 다양한 교수학습자료를 제공하고 교수할 수 있는 연수를 운영하였으며 총 46명의 교원이 참가하였다. 총 2회에 걸친 연수를 통해 효과성 분석을 통하여 다양한 기술적 지식과 흥미로운 방식의 수업 설계로 향후 교육 프로그램을 고도화할 수 있는 유의미한 결과를 얻었다. 블록체인 핵심원리 교육은 온라인과 오프라인 수업 환경에서 모두 활용할 수 있도록 설계하였으며 전국의 초등학생 2학년부터 6학년 303명을 대상으로 교육을 시행하였다. 대응 표본 t-검정 결과 시행된 모든 항목에서 통계적으로 유의한 상승률을 보였다. 본 세 가지 교육 프로그램의 다양한 대상자를 통한 높은 만족도 등의 검증 결과는 본 연구가 초등학생을 대상으로 하는 사이버보안의 어려운 기술 원리 등을 여러 학습 도구를 통하여 쉽게 구상하여 학교 현장에 적용하는 것에 대한 향후 발전 가능성을 보여준다.
The development of information systems is leading modern society to an era of digital transformation in conjunction with the advanced information and communications technology platform. Put differently, contemporary society is gradually transforming into an information society with cutting-edge content. As the value of information increases, so do hackers’ techniques in taking advantage of unfair profits. However, education on information ethics and information protection that must be provided to people as members of the information society is still not sufficiently conducted.
In the atmosphere of social change, in the 2015 curriculum, information education was designated as an essential subject and revised to keep up with the social change.. Moreover, the importance of such curriculum is expected to gradually increase in order to cultivate talented people in accordance with the gradually developing future society. However, information education is currently operated at the discretion of schools or teachers during creative experience activities. Furthermore, information security education is also limited to Netiquette-centered information ethics education because it is difficult for teachers to know what to teach students in order for them to practice information security due to the absence of regular subjects.
In particular, in the case of elementary school students, the Internet utilization rate is very high. Moreover, there is a dire need for information protection education as cybercrime against elementary school students increases rapidly. Furthermore, in the case of elementary school students with weak awareness of information protection or security, it is common to easily inform others of the information about themselves and the people around them, and use such information without any guilt. Therefore, it is a common opinion from a national point of view that education on information security is necessary to protect and prevent students from engaging in cybercrime.
In this situation, professional information education that delivers professional knowledge to elementary school students for information security education can cause learners to lower their learning achievement. Hence, this paper devised and applied for an easily accessible education program. In this paper, three educational programs were developed and demonstrated. The first is a teaching tool that can grasp the core principles of blockchain technology that applies gamification. This allows elementary school students to naturally learn the concept of information security while playing games in consideration of their understanding of information security education.
The second proposed educational program allows learners to naturally learn network hacking jargon and core technologies. This is done by devising attack and defense scenarios and experiencing hacking principles in board games, which are the main interests of many teenagers. In addition, this is a scenario-based education program that makes it easier for learners to access technical parts to cultivate their ability to protect information. Moreover, it aims to strengthen the learners’ computing and thinking skills by helping them understand the role of security equipment applicable to the network by configuring panels that act as security equipment applied in a network environment to perform attacks.
The third is one of the new technologies of the future and is an educational program that allows students to learn the facial recognition technology of intelligent CCTV, which is very familiar and widely-used to our society. In combination with cybersecurity forensics, it is designed to make it easier for students to access complex principles by using rich techniques that use pictures, sketches, symbols, signs, and icons to express hidden issues in complex situations as images.
For stable education for elementary school students, as mentioned above, instructors or field teachers should be educated to easily access the problematic principles and correct concepts of information security. To this end, the vision and goals of the school organization vary according to the perception and will of the school manager, which affects the educational culture of the entire school. As such, it is necessary to change the perception and develop the competency of the school manager first. This is because school managers exercise a wide range of powers that cover the curriculum component of the entire education, budget, and administrative support, which have a significant impact on the education implementation in the school environment. In this study, we designed the educational programs to easily identify, accurately recognize complex concepts, protect students’ information, and further present directions to become information security experts. Although the educational program proposed in this paper may not reach the level of textbooks for information security education in schools, it is designed at the level of alternative curriculum. In addition, as mentioned earlier, this program was first conceived to strengthen the instructors’ competence through school teacher and administrator training prior to field education for elementary school students.
To analyze the effectiveness of the hacking principle education program, training sessions were planned for school principals . A total of 69 principals participated in three educational training sessions twice. As a result, high satisfaction of 4.87 was recorded, and the focus group discussion analysis results confirmed the requirement of hacking principle education in school. Furthermore, to analyze the effectiveness of the education program for learning facial recognition technology principle composed of three lessons, various teaching and learning materials were provided to field teachers as part of the training. A total of 46 teachers participated in this program. Through two training sessions and effectiveness analysis, meaningful results were obtained to upgrade future educational programs with various technical knowledge and attractive instructional design. Additionally, blockchain core principle education was designed to be used in online and offline class environments. Education was conducted for 303 elementary school students from 2nd to 6th grades nationwide. As a result of the corresponding sample t-test, there was a statistically significant increase in all items performed. The verification results, such as high satisfaction through various subjects of these three educational programs, show the possibility of future development of this study for easily conceiving the difficult technical principles of cybersecurity for elementary school students through various learning tools.
Author(s)
정유진
Issued Date
2022
Awarded Date
2022. 2
Type
Dissertation
URI
https://dcoll.jejunu.ac.kr/common/orgView/000000010614
Alternative Author(s)
Jung, Yu Jin
Affiliation
제주대학교 대학원
Department
대학원 융합정보보안학협동과정
Advisor
박남제
Table Of Contents
Ⅰ. 서 론 1
1.1. 연구의 필요성 및 목적 1
1.2. 연구의 범위 7
Ⅱ. 이론적 배경 8
2.1. 미래 ICT / 보안 패러다임의 변화 8
2.1.1. 미래 ICT 패러다임의 변화 8
2.1.2. 보안 패러다임의 변화와 중요성 10
2.2. 디지털 네이티브 세대와 보안 트렌드 15
2.2.1. 모바일 디바이스의 발전과 디지털 네이티브 세대 15
2.2.2. 선제적 지능형 영상감시 기술 16
2.2.3. 사이버 보안 위협 및 공격 기법과 사이버 포렌식 20
2.3 국내외 정보보안 교육 현황 26
2.3.1. 국내의 정보보안 교육 현황 26
2.3.2. 해외의 정보보안 교육 현황 32
Ⅲ. 하이브리드 블렌디드 실천모형 디자인 37
3.1. 교수학습 모형 선행연구 분석 37
3.1.1. 맞춤형 교수학습 모형 연구분석 37
3.1.2. 다학문적 맞춤형 교육과정 모형 연구분석 38
3.1.3. SAM 모델 교수학습 모형의 연구분석 40
3.1.4. 시나리오 기반 교수학습 모델 연구분석 43
3.1.5. 블렌디드 러닝 교수학습 모델 연구분석 46
3.2. 제안하는 하이브리드 블렌디드 실천모형 디자인 48
Ⅳ. 초등 정보보안 교육 프로그램 개발과 실증 51
4.1. 하이브리드 블렌디드 실천모형 기반 초등 정보보안 프로그램 구성 51
4.2. 안면인식 핵심원리 교육 프로그램 56
4.2.1. 교육 프로그램에 적용한 안면인식 핵심 기술 52
4.2.2. 안면인식 핵심원리 교육 프로그램 개발 53
4.2.3. 연구 대상자 현장 교원 선정 71
4.2.4. 안면인식 핵심원리 교육 프로그램 적용 72
4.2.5. 안면인식 핵심원리 교육 프로그램 인식조사 결과분석 74
4.3. 블록체인 핵심원리 교육 프로그램 79
4.3.1. 교육 프로그램에 적용한 블록체인 핵심 기술 79
4.3.2. 블록체인 핵심원리 교육 프로그램 개발 81
4.3.3. 연구 대상자 초등학생 학습자 선정 93
4.3.4. 블록체인 핵심원리 교육 프로그램 적용 94
4.3.5. 블록체인 창의적 문제해결력 조사 결과분석 95
4.4. 해킹 핵심원리 교육 프로그램 99
4.4.1. 교육 프로그램에 적용한 네트워크 해킹 핵심 기술 99
4.4.2. 해킹 핵심원리 교육 프로그램 개발 103
4.4.3. 연구 대상자 학교 관리자 선정 109
4.4.4. 해킹 핵심원리 교육 프로그램 적용 110
4.4.5. 해킹 핵심원리 교육 프로그램 만족도 조사 결과분석 112
4.5. 초등 정보보안 교육 프로그램 실증 결과분석 115
V. 결 론 117
참 고 문 헌 118
ABSTRACT 124
Degree
Doctor
Publisher
제주대학교 대학원
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Interdisciplinary Programs > Convergence Information Security
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