03년 인공지능으로 준비하는 화성테마여행2060

(1)

(2)

(3)

1

^{주제 개요}

06

2

^{학습 목표}

07

3

^STEAM^{과목 요소}

08

4

^{차시구성 계획}

09

5

차시별 교수학습과정

11

6

미디어 콘텐츠 개발 활용 계획‧

30

7

^{평가 계획}

31

8

^{학습 내용}

33

9

^{진로 탐색}

73

10

^{지도상의 유의점}

74

(4)

03 중 학 교 차시구성계획

■

중학교 총 차시( 6 )

프로그램명 차시 내용 단원

년 2060 인공지능으로

준비하는 화성테마여행

1~2

- 지구형 행성의 물리적인 특성 - 국제 우주국을 통한 최신 화성 정

보의 수집

과학 [ ]

태양계 (10)

별과 우주 (23)

3~4 - 인공지능 알고리즘의 이해 - 인공지능을 활용한 화성 탐사

정보 [ ]

추상화와 알고리즘 (3)

5~6

- 인공지능 서비스를 활용한 화성테 마여행 홍보물 만들기

- 화성여행 상품 갤러리 구성하기

미술 [ ]

체험 (1)

감상 (3)

(5)

프로그램 구성 STEAM

■

중학교 총 차시( 6 )

주제 인공지능 활용 스팀교육으로 여는 미래의 우주시대

차시 프로그램 명 내용

중 학 교

1~2

년 인공지능으로 2060

준비하는 화성테마여행

- 지구형 행성의 물리적인 특성

- 국제 우주국을 통한 최신 화성 정보의 수집

3~4 - 인공지능 알고리즘의 이해

- 인공지능을 활용한 화성 탐사

5~6 - 인공지능 서비스를 활용한 화성테마여행 홍보물 만들기

- 화성여행 상품 갤러리 구성하기

(6)

03 중 학 교

프로그램명 : 2060 년 인공지능으로 준비하는 화성테마여행

1 주제 개요

©NASA - San Antonio

본 수업은 학생들이 과학적인 상상력과 창의적인 사고를 신장하기 위해 미래사회의 핵심

콘텐츠인 인공지능을 바탕으로 우주과학에 대한 이해를 돕고 다양한 교과지식을 활용하여 중학교 자유학기 활동 및 창의적체험활동에서 융합적인 사고와 경험을 할 수 있도록 구성하 였다 프로그램의 도입은 태양계의 행성 중 인류의 생존지로서 가능성이 높은 화성에 대해 . 과학적인 탐색을 하는 것이다 화성의 물리량을 다양하게 조사하여 집단지성의 백과사전방. 식인 위키피디아를 학생들이 스스로 구성해 보는 활동으로 시작된다 이렇게 수집된 정보들. 을 바탕으로 2060년인 가까운 미래 화성에 지구의 사람들을 수송할 수 있는 운송시스템이 구축되었다는 가정 하에 그로 인해 경험할 수 있는 상황을 제시하였다 화성으로 여행을 오. 는 다양한 계층을 위해 맞춤형 여행상품을 개발하여 화성이라는 행성을 이해하고 다양한 시 선으로 바라 볼 수 있는 역량을 기르고자 하였다 특히 모둠별 협동학습을 통해 화성에 대. 한 최신의 과학지식과 정보를 습득할 수 있는 화성탐사단과 여행상품을 개발하는 여행디자 이너라는 팀 내 역할분담을 통해 과학기술과 예술이 융합할 수 있는 형태로 수업설계를 진 행하였다.

본 프로그램의 목적은 학생들이 화성이라는 행성에 대해 과학적으로 상상하여 문제상황을 해결할 수 있는 역량을 길러내는 것뿐 아니라 삶의 방식과 문화적인 행동방식에 대해 고찰 함으로써 인류가 나아가야할 방향에 대해 적극적인 자세로 고민할 수 있는 기회를 제공하고 자 한다.

본 프로그램은 총 차시로 구성되어 있다 중학교 수업의 특성상 자유학기나 창체시간에 6 . 블록타임으로 운영될 수 있고 차시별 테마를 활용하여 교과대체 STEAM프로그램으로 활용 이 가능하다.

(7)

2 학습 목표

▎내용 목표

- 태양계의 행성으로서 화성의 물리량을 인식하고 이를 활용하여 다양한 계층을 위한 가상의 화성여행을 디자인할 수 있다.

- 국제 우주국(NASA, ESA)에서 수집한 최신의 화성 정보와 탐사자료를 수집하여 행 성에 대한 과학적인 지식을 습득할 수 있다.

▎과정 목표

- 협업을 통해 화성에 대한 정보와 지식을 위키피디아 방식으로 재구조화하여 공유할 수 있다.

- 과학적인 상상력을 바탕으로 화성을 여행할 수 있는 아이디어를 구안하여 발표할 수 있다.

▎창의적 사고기능 및 태도 목표

- 과학기술이 발달함에 따라 가까운 미래를 예측하고 창의적으로 사고할 수 있는 태 도를 갖는다.

- 협력적인 문제해결력을 통해 주어진 과제를 효과적으로 해결할 수 있다.

- 완성된 결과물에 담긴 의미를 이해하고 이를 발표하고 공유할 수 있다.

(8)

03 중 학 교

3 STEAM 과목 요소

▎ S : 태양계 과학기술과 문명 /

- 태양계를 구성하는 행성의 특징을 알고 목성형 행성과 지구형 행성으로 구분할 수 있다, - 과학기술과 인류 문명의 관계를 이해하고 과학의 유용성에 대해 설명할 수 있다.

▎ T, E : 첨단기술 인공지능 ( )

- 인공지능의 발달에 따른 사회 가정 직업의 변화를 이해하고 기술 활용 및 사회변화에 대, , 해 예측한다.

- 생활 속 문제를 찾아 아이디어를 구상하고 인공지능의 기술과 서비스를 활용하여 창의적으 로 해결한다.

▎ A : 체험 감상 ,

- 표현 의도에 적합한 주제를 다양한 방식으로 탐색하고 활용할 수 있다.

- 온라인 스토리보드를 활용하여 화성테마여행의 상품 갤러리를 구성하여 평가할 수 있다.

(9)

4 차시구성 계획

준거틀 구성계획

| STEAM

구분 주요 내용

상황제시

- 2060 , 년 과학기술이 발달로 화성으로의 이주가 준비되고 있다 하지만 화성은 아. 직 삶이 터전이 되기보다는 여행지로서의 역할을 하고 있으며 인공지능의 기술, 을 활용해서 화성에 대한 최신의 정보를 수집한 뒤 다양한 계층이 경험할 수 있 는 화성테마여행을 디자인하고자 한다.

창의적 설계

- 화성탐사대는 인공지능번역기를 활용하여 NASA(미항공우주국), ESA(유럽우주국) 에 탑재된 최신의 화성에 대한 정보와 탐사자료를 수집하여 재구성한다.

- 여행디자이너는 인공지능기술이 작동하는 서비스를 활용하여 영상 포스터 웹툰 / / 형식으로 여행을 위한 홍보자료를 제작한다.

감성적 체험 - 화성테마여행 갤러리를 구성하여 모둠별 홍보자료를 제안한다 공유와 성찰. ( ) - 여행상품에 대해 다양한 분야에서의 평가와 피드백을 경험한다 성공의 경험. ( )

인공지능 기반교육

- 인공지능서비스를 활용하여 산출물 영상 포스터 웹툰 을 ( / / ) 제작할 수 있다.

- 머신러닝 기계학습 과 신경( ) 망 알고리즘을 활용한 심층 학습 기술 적용을 경험한 다.

원격수업 활용방안

- 온라인 스토리보드를 활용하여 화성 위키피디아를 제작하고 우주국의 웹, 사이트 방문을 통해 화성을 탐사할 수 있도록 안내한다.

- 화성 홍보 자료의 제작도 웹상에서 지원이 가능한 AI서비스기반 활동을 제안한다.

(10)

03 중 학 교 프로그램 내용

|

프로그램명 2060년 인공지능으로 준비하는 화성테마여행 학교급 중학교 자유학기

( ) 차시 총 차시6

교육목표

- 태양계의 행성으로서 화성의 물리량을 인식하고 이를 활용하여 다양한 계층을 위한 가상 의 화성여행을 디자인할 수 있다.

- 가까운 미래를 예측하고 창의적 사고 및 융합적인 문제해결의 태도를 갖는다.

4 차시별 교수 학습 과정

차시 교수 학습 과정 1~2

대상 과목/ 중학교 과학/ 차시 1~2/6차시

단원 (10) 태양계/ (23) 별과 우주

준비물 도입 영상 학생 활동지 파일 웹 접속 가능한 디바이스, ( ), 교육과정

성취기준

과 태양계를 구성하는 행성의 특징을 알고 목성형 행성과 지구형 행성으

[9 10-04] ,

로 구분할 수 있다.

과

[9 23-04] 우주 탐사의 의의와 인류에게 미치는 영향을 조사하여 발표할 수 있다.

학습과정 교수 학습 활동· 학습자료( ) ‣ 및

유의점( )※

도입 분 (20 )

영화 마션 으로 상상하다‘ ’

■

우주여행 상품을 판매하기 시작하다.

■

- 민간 우주 개발 업체 스페이스 를 운영하는 일론 머스크는 빠X 르면 2025년 50만 달러 약 억 ( 5 6000만 원 짜리 화성) (火星) 여 행상품 개발

- 스페이스 는 오는 X 2023년 달 민간 여행상품을 판매하는데 비, 용이 인당 억 원 정도로1 3 , CEO 엘론 머스크는 첫 계약자로 등 록

달 여행상품 사진 ( : ©NASA)

- 화성에 가서 살 수 있을까 영화 ? 마션의 일부를 보며 화성여행 에 생각해본다.

- 화성으로의 여 행을 목표로 하 는 스페이스 의 X 여행상품은 단 순히 호기심 이 슈를 넘어서 인 류의 새로운 도 전을 알리는 시 작임을 설명한 다.

(12)

03 중 학 교

출처 Viva 'Mars World' : http://j.mp/2VdmdiN 출처 스페이스 의 화성여행 비용 X : http://j.mp/2Vf6uj8

들어가며 [ ]

년 화성에 첫 발을 내딛은 인간은 화성에 연구소를 건립 2040

하여 다양한 분야로 탐사활동을 이어가고 있다 지금은 . 2060 년 화성여행이 일상화가 되어 방문객이 점점 늘어나고 있으며 , 최근에는 이주까지 시도하고 있다 이제 화성은 인류가 정착. , 하게 될 두 번째 행성이 되었다 다행성에서 거주하는 우주시. 대의 서막이 열린 것이다 우주시대에서 우리는 무엇을 상상하. 고 준비해야할 것인가?

- 화성은 과거 공상과학소설이나 영화의 소재로서 다양한 상상력 과 우주생활의 모델이 되어 왔다 태양계의 번째 행성으로 인. 4 간이 생존할 수 있는 조건도 갖추고 있어 최근 화성은 인류의 도전이자 목표로 간주되고 있다 그렇다면 우리는 화성을 어디. 까지 알고 있을까?

▸ 화성이라는 행성의 조건을 활용하여 화성을 즐겁게 탐험할 수 있을까?

▸ 아래 이미지와 같이 과학적인 상상력을 통해 화성여행패키지 상품을 직접 개발해 보자

소셜커머스의 우주여행패키지

[ ] [화성여행에 관한 도서]

▫ 행성테마여행 기획하기

- 모둠별로 가고 싶은 행성 협의하기 - 행성테마여행 주제 및 기획의도 선정하기 - 행성테마여행 대상 선정하기

- 행성테마여행 홍보자료 만들기

- 여러 국가에서 인류를 화성으 로 보내는 프로 젝트가 시도되 고 있는 만큼 화 성여행이 공상 이 아닌 현실로 다가오고 있으 므로 가까운 미 래의 화성으로 여행을 가는 상 황을 논리적으 로 제시한다.

- 일간의 화성5 여행이라는 도 서는 화성의 물 리적인 특성과 환경을 바탕으 로 논리적으로 묘사되어 있어 본 프로그램에 참여하는 학생 들에게 읽어보 도록 권장한다.

- 학생들이 관심 을 가지는 행성 을 대상으로 테 마 여 행 상 품 을 기획하고 이를 홍보하는 자료 를 만들어보도 록 한다.

- 원 격 수 업 으 로 운영될 경우 패 들렛에 개인별 로 관심 있는 행 성에 대해 조사 하고 정리하며

(13)

▫ 화성 여행 상품 개발조건

- 최신 화성에 대한 과학적인 지식과 지형 정보를 바탕으로 기획 - 특정한 계층 고객 을 선정하여 이 들을 위한 맞춤 여행을 설계( ) - 과학적이고 논리적인 사고를 바탕으로 여행을 디자인 - 예술적인 감성을 바탕으로 아이디어를 시각화하기

- 인공지능(AI)서비스를 활용하여 수집된 자료를 효율적으로 구성하기

테마여행 행성 에 대한 내용을 정리한다.

- 줌의 소회의실 을 활용하여 조 사한 행성에 대 해 협의할 수 있도록 하면 효 과적이다.

전개 분 (60 )

지구형 행성과 화성 1.

[탐구1] 지구형 행성의 물리적 특징

행성모습 행성의 물리적 특성

대기가 거의 존재하지 않고 매우 가벼운 가스층 -

대기의 밀도는 매우 희박하며 수소 헬륨 나트륨 칼륨

- , , , ,

포함

표면의 평균온도는 약 온도변화는 약

- 179 , ℃ -183℃

~427℃

철과 같은 무거운 원소로 구성된 반경 정도의

- 1800km

핵

질량의 약 가 금속 약 가 이산화규소로 구성 - 70% , 30%

©NASA

해 뜨기 전 동쪽 하늘이나 해진 후 서쪽 하늘에서 보 -

임.

달처럼 그 모습이 변하는 위상을 가지고 있음

- .

대기는 두꺼운 이산화탄소로 덮여 있어 대기 주성분

- ,

이산화탄소의 대기로 인한 온실 효과로 지표는 고온 -

상태

화산 활동이 활발해지면서 황산의 구름이 형성 -

대기는 약 의 질소분자와 의 산소분자 의 물

- 78% 21% , 1%

지각은 대륙지각과 해양지각으로 구성 두께는

- 30~60km

맨틀은 지각 아래 내부의 핵을 둘러 존재하는 두꺼운 -

암석층

핵은 외핵과 내핵으로 외핵은 유동적으로 지구자기장에 -

관여

탐구 화성에 대한 모든 것 [ 2]

▫ 지질

- 화성의 표면은 기본적으로 현무암으로 구성

- 표면의 대부분은 산화철의 먼지이고 표면에서 발견된 암염이나 , 침철석과 같이 대체로 물이 존재할 때 생성되는 광물이 발견 - 자체의 자기장은 없지만 과거 행성 표면의 일부는 자화 흔적,

- 활 동 지[ 1 - 1 ] 을 해결하면서 학생들이 스스 로 물리적인 특 성의 공통점을 찾도록 안내한 다.

- 활 동 지[ 1 - 2 ] 화성에 대한 모 든 것들을 위키 피디아로 만든 다는 것은 백과 사전처럼 다양

(14)

03 중 학 교

▫ 지형

- 해수면이 없어 평균 중력 표면이 임의의 지점을 선택, - 극지방이 언 물과 이산화탄소를 포함하는 얼음 지대 - 발레스 매리너리스(Valles Marineris)로 불리는 협곡지대 - 북반구와 남반구 지형의 비대칭성

- 지구에서 보이는 가장 어두운 부분은 시르티스 메이저(Syrtis Major)

- 가장 큰 분화구는 헬라스 충돌 분지(Hellas impact basin)

▫ 대기

- 화성의 대기압은 0.7에서 0.9kPa , 로 지구의 대기 밀도 1/100 정 도

- 기압이 매우 낮고 물이 있더라도 기압 때문에 빨리 증발 - 대기의 주성분인 이산화탄소가 얼어 거대한 극관을 형성

▫ 자기권

- 화성의 다이나모가 멈추게 되어 자기장 형성되지 못함.

- 광물에 일부 자기흔적이 있으나 광물이 풍화되어 일부만 관측

지구와 화성의 자기장비교 사진 ( : ©NASA)

출처 https://go.nasa.gov/3c1etEW

▫ 공전과 자전

- 궤도 이심률은 약 9%로 상대적으로 큰 편

태양까지의 평균거리는 약 억 천만 2 2 km(1.5 천문단위) - 공전 주기는 686.98일

- 화성의 태양일 솔( ; sol)은 시간 분 24 39 35.244초

한 정보와 지식 을 모아놓는 것 을 의미한다.

- 현재 화성위키 피디아를 참고 한다.

- https://en.wikip edia.org/wiki/M ars

- 학생들이 만드 는 위키피디아 의 경우 화성여 행을 위해 화성 의 물리적인 특 성을 다시 한 번 정리해보고 여 행상품의 영감 을 얻는 데에도 목적이 있다.

- 행성에 관한 정 보를 탐색하고 정리할 때 내용 을 단순히 복사 하여 붙여넣기 한 후 읽는 것이

(15)

화성의 공전궤도 사진 ( : ©NASA / JPL-Caltech)

출처 https://go.nasa.gov/2LYjSBW

- 자전축은 25.19도만큼 기울어져 있어서 지구의 기울기와 비슷 - 지구와 마찬가지로 계절변화

- 공전 각속도가 느리기 때문에 계절의 길이는 지구에 비해 약 2 배정도

화성 위키피디아 만들기 2.

[모둠활동 화성 위키피디아 만들기]

- 모두의 백과사전으로 불리는 위키피디아 에 대한 안내‘ ’ - 모둠 명 별 웹 검색을 통해 찾은 자료를 협업보드에 재구성(4 ) - 원격수업 온라인 구글 사이트를 활용하여 구성하기[ ]

사이트 접속하기 ①

화면구성 활동과정

사이트 도구 페이지 https://sites.google.com/

오른쪽 하단의 아이콘 클릭

사용자 초대 및 협업모드 만들기 ②

우측 상단의 아이콘을 클릭 한 뒤 모둠 학생들을 초대하고 편 집권한을 준다.

아니라 친구들 에게 발표하며 설명할 수 있는 단어 사용과 내 용이 되어야 함 을 강조한다 모. 르는 단어나 용 어를 그저 복사, 붙여넣기 하여 내용을 모르는 발표가 되지 않 도록 강조해야 한다.

- 활 동 지[ 1 - 2 ] 를 통해 자료를 정리한 다음 구 글 사이트를 활 용하여 웹자료 로 재구성한다.

- 위 키 피 디 아 를 통해 테마여행 을 할 행성에 대 한 구체적인 자 료를 정리하고 테마여행 계획 을 세우도록 한 다.

(16)

03 중 학 교

사이트 구성하기 테마 및 레이아웃 변경( )

③

우측의 도구메뉴를 활용하여 위키 피디아 화면으로 레이아웃과 테마 를 창의적으로 구성하기

모둠별 위키피디아 주제에 맞는 사이트 구성하기 ④

화성관련 위키피디아 레이아웃을 설정하고 웹으로 수집한 정보와 지식을 재구성하기

우주국에서 화성을 탐사하라

3. !

자료탐구 우주국에서 화성을 탐사하라

[ ] !

과제 분담활동 <STEP 1>

- 목적 관심 및 적성에 맞는 모둠 내 역할을 통해 전문가 활동: 을 통한 협력

- 구성 : 4명 모둠 학급당 1 ( 6~8개 모둠 편성) - 방법 협동학습기반 전문가그룹 구성:

전문가그룹 인원수 관심영역 활동도구 모둠 내 역할

화성탐사대 2명 과학 NASA 화성 정보 수집

여행디자이너 2명 예술 AI서비스 테마 여행 설계

<STEP 2> 전문가 활동 화성탐사대:

- 역할 : NASA의 공식웹상에 기록된 최근 화성에 대한 지식과 정보수집

- 방법

‧ 미항공우주국(NASA) 및 유럽우주국(ESA) 웹사이트 탐색

‧ 인공지능 번역을 통한 최신 해외자료 수집 및 큐레이션

- 활 동 지[ 1 - 3 ] 학생들은 역할 분담을 하여 협 동학습으로 진 행한다.

- 화 성 탐 사 대 는 화성에 대한 최 신 정보가 담겨 져 있는 우주국 의 웹사이트를 인공지능 검색 을 통해 필요한 정보를 수집하 는 의미로 탐사‘ ’ 라는 미션을 부 여한다.

- 여행디자이너는 위 키 피 디 아 와 화 성 탐 사 대 의 정보를 바탕으 로 테마여행을 기획하는 역할 을 담당한다.

(17)

- 탐사 공간

미항공우주국 유럽 우주국

미항공우주국

- NASA https://mars.nasa.gov/msl/home/

- 유럽우주국 ESA http://www.esa.int/

정리 분 (10 )

- 모둠별 화성 위키피디아 공유 및 발표하기 - 우주국 화성탐사 보고서 발표하기

지도상 유의점

- 과학교육과정에 제시된 ‘(10)태양계 단원을 수업하면서 차시대’ 체형으로 진행할 수 있는 STEAM프로그램이다 교육과정은 태. 양계의 행성에 대해 물리적인 특성에 대해 단편적인 지식이 나 열되어 있지만 본 차시를 통해 학생들이 특성 간 공통점으로 유목화 시키는 과정을 통해 보다 과학탐구활동을 이어갈 수 있 다 또한 인류에게 가장 큰 관심을 받고 있는 행성인 화성 에 . ‘ ’ 대해 학생들이 스스로 정보를 수집해서 공동의 백과사전을 만 들어 보는 과정을 통해 집단지성을 경험하고자 한다.

(18)

03 중 학 교

대상 과목/ 중학교 정보/ 차시 3~4/6차시

단원 (3) 추상화와 알고리즘 준비물 활동지 스마트기기, (PC)

교육과정 성취기준

정 논리적인 문제 해결 절차인 알고리즘의 의미와 중요성을 이해하고 실생 [9 03-03]

활 문제의 해결과정을 알고리즘으로 구상한다.

정 문제 해결을 위한 다양한 방법과 절차를 탐색하고 명확하게 표현한다

[9 03-04] .

유의점( )※

도입 분 (10 )

`

들어가며 [ ]

지난시간 우주국을 통해 최신 화성에 대한 정보를 수집하여 구성하였다 이 정보를 활용하여 화성여행상품을 디자인하는데 . 인공지능서비스를 활용하고자 한다 어떤 인공지능의 알고리즘. 이 적용되는 것일까 그리고 인공지능서비스를 활용하여 화성? 테마여행의 홍보물을 제작해 보자.

▫ 화성을 향한 인공지능 마스, 2020

- 미국의 우주 개발을 이끄는 미국항공우주국(NASA)은 월 마스7 ‘ 을 보내 다시 한 번 화성의 문을 두드린다 계획대

(Mars) 2020’ .

로라면 현지시간으로 월 일 오전 시 분 한국시간 월 7 30 7 50 ( 7 30 일 오후 시 8 50 ) 분 지구를 출발해 2021년 월 일 화성 표면 2 18 북위 18.4 , 도 동위 77.5도에 위치한 예저로(Jezero) 크레이터에 로버 이동형 로봇 인 퍼시비어런스( ) ‘ (Perseverance)’를 내려놓는 다.

사진 : ©NASA 사진 : ©NASA 퍼시비어런스 (2021) 화성 드론 인제뉴이티 :

- 우주국에서 수 집한 화성관련 정보를 활용하 여 여행상품을 만들고 홍보하 는 것이 목표이 다 이를 위해 인. 공지능 서비스 를 활용할 예정 이므로 인공지 능이 우리 생활 속에서 활용된 사례를 학생들 과 나누는 활동 을 한다.

- 활 동 지[ 2 - 1 ] 를 통해 드론이 지구에서 어떤 용도로 사용되 며 이를 화성의 , 특징과 관련지 어 생각해보도 록 한다.

(19)

- 퍼시비어런스는 화성에서 고대 생명체의 자취가 남아있을 법한 토양을 발견하면 이를 채취해 시료 보관함 캐시‘ (Cache)’에 담 아 보관해야 하는 중대한 임무를 맡았다.

- 대기가 희박해서 지구의 0.006기압밖에 되지 않는 화성 표면에 서 헬리콥터 드론인 인제뉴이티‘ (Ingenuity)’를 날리는 시험은 기 술적으로 새로운 도전이다 대기압이 매우 낮은 화성에서도 날 . 수 있도록 날개 회전 속도가 2400rpm(분당 2400번 회전 으로 ) 매우 빠르게 설계됐다 하루에 약 . 90초 동안 날 수 있으며 한 , 달에 한 번 이상 비행을 시도할 예정이다.

출처 http://dongascience.donga.com/news.php?idx=38766

전개 분 (30 )

▫ 인공지능의 이해

- 인공지능이란 인간의 학습능력과 추론능력 지각능력 자연언: , , 어의 이해능력 등을 컴퓨터 프로그램으로 실현한 기술로 컴퓨 터가 인간의 지능적인 행동을 모방할 수 있도록 하는 것 출처 두산백과

인공지능 예시

사진 : ©wikimedia-Clockready 사진 : ©wikimedia-ITU 왓슨

IBM Watson( ) AI 로봇 소피아

▫ 인공지능이 정보를 학습하는 방법 머신러닝 딥러닝( / )

- 머신러닝이란 기계학습( ) : 컴퓨터가 데이터를 분석하고 학습하 는 과정을 거치며 패턴을 인식하고 정형화하여 인공신경망을 토대로 새로운 데이터를 예측

인간이 컴퓨터에게 데이터를 주고 학습을 시켜 새로운 정보를 예측

- 딥러닝이란 컴퓨터가 사람처럼 생각하고 배울 수 있게 하여 : 방대한 데이터를 기반으로 스스로 학습하기 위해 정보를 수집 하고 결론 도출

인간이 가르치지 않아도 스스로 학습하고 새로운 것을 예측

- 활 동 지[ 2 - 1 ] 을 해결하며 인 공지능 컴퓨터 가 행성 이미지 를 구분하는 방 법을 안내한다.

- 협동학습을 위 한 인 모둠 내 4 소그룹을 편성 하도록 한다.

- 화 성 탐 사 대 는 과학과 우주에 대한 관심과 적 성이 있는 학생 들로 실제 우주 국의 공식 웹페 이지를 통해 화 성에 대한 최신 정보를 수집하 고 인공지능 번,

(20)

03 중 학 교

▫ 인공지능은 어떻게 경험을 통해 배울 수 있을까?

- 머신러닝에서 최적화기술은 강화학습이 대표적임

- 강화학습은 스스로 의사결정을 하기 위한 학습으로 인공지능 자율주행의 핵심기술로 알려짐

- 인공지능 강화학습 체험하기 언플러그드( ) - 게임명칭 우주탐사대원의 귀환:

게임방법

[ ]

두 명의 학생이 게임을 하게 되며, A학생은 시스템, B학생은 대원

①

역할을 한다 시스템 학생 은 대원 학생 이 목표지점 우측 상단. (A ) (B ) ( , 에 도달하기 어렵게 개의 장애물을 배치한다

) 4 .

대원은 본부 좌측하단( ,

② )에서 출발하여 칸씩 이동할 수 있다 한 1 . 칸을 이동했을 때 시스템에게 장애물에 대한 고급정보를 하나씩 받 게 된다.

예를 들어 대원이 한 칸 움직였을 때 대원이 있는 곳에서 장애물까

③

지의 거리에 대한 정보를 주는데 가장 대원과 근접한 장애물에 대 한 정보를 준다.

장애물 정보만을 받은 대원은 다음 칸으로 이동한다 만약 그 칸에 .

④

장애물이 있다면 부상을 당하게 되고 다시 본부로 돌아온다.

대원은 본부에서부터 다시 한 칸씩 움직이면서 시스템으로부터 정

⑤

보를 받아 목표지점에 도착하면 승리한다.

- 게임 이후 활동

① 강화학습

강화학습은 현재의 상태 에서 어떤 행동 을 취하는 것

- (State) (Action)

이 최적인지를 학습하는 것

행동을 취할 때마다 외부 환경에서 보상 이 주어지는데 이

- (Reward) ,

러한 보상을 최대화하는 방향으로 학습이 진행 지연된 보상 행동을 취한 즉시 주어지지 않을 수 있음

- : .

역기를 통해 실 시간으로 자료 를 재구성할 수 있도록 안내한 다.

- 여행디자이너는 화성탐사대에서 전달해준 화성 관련 최신 정보 와 사진을 활용 해서 홍보자료 를 디자인한다.

이때 개 분야중 3 하나를 선택한 뒤 인공지능서 비스를 활용하 여 효율적으로 제작하도록 안 내한다.

- 게임 활동 이후 강화학습과 연 계하여 게임을 리뷰 하도록 한 다 학생들이 게. 임 속 행동이 어 떤 의미인지를 설명한다.

(21)

② 강화학습 연계

- 대원(agent)은 학습하는 대상으로 행동을 선택 - 시스템(environment)은 외부환경에서 보상을 의미

- 행동하는 요원은 어떤 행동을 해야 저 보상이 최대화되는지 모르기 때문에 미래를 고려하면서 가장 좋은 선택이 뭔지 ,

을 여러 방식으로 수행 Action

▫ 화성탐사에서 적용된 AI 첨단기술

화성의 지형 분석 1)

예시 화성의 지형을 스스로 탐사하는 데 이용되는 인공지능 [ 1]

화성탐사선 스피릿(Spirit)은 년 동안 화성을 탐험한 후 임무7 를 마쳤으나 화성의 모래구덩이에 갇혀 많은 시간을 보냈습니, 다 화성탐사선이 위험한 지형을 스스로 알아낼 수 있다면 얼. 마나 좋았을까요? NASA에서는 로버(Rover)가 화성을 효과적 으로 탐색할 수 있도록 인공지능을 이용하여 화성의 지형을 구분하고자 연구 중에 있습니다 승무원이 없는 로버가 화성을 . 이동하고 휴식을 취하기에 안전한 곳을 찾는 것이 매우 중요 하기 때문이죠 먼저 사람들이 기존에 탐사선이 촬영한 화성사. 진을 보면서 토양이나 암석 물체들을 구분하여 이름을 지정합, 니다 인공지능은 사람들이 제공한 수많은 데이터를 학습해서 . 토양과 물체를 구별하는 알고리즘으로 지형을 분석하게 됩니 다 아직 초기 단계이므로 우리도 . , AI4Mars에서 화성의 지형을 구분하는데 참여하여 NASA의 화성탐사선에 도움을 줄 수 있 습니다.

데이터 학습을 통해 보이지 않는 이미지를 예측한 인공지능 시각화하기 위해 각 카테고리에 색상을 입히고 (

원본 이미지에 겹친 상태)

출처 https://www.zooniverse.org/projects/hiro-ono/ai4mars

- 인공지능의 이 미지인식을 통 해 자율주행까 지 가능하다는 것을 설명하면 서 우주 탐사에 서도 자율주행 과 같은 인공지 능 활용이 필요 하다는 것을 지 도한다.

(22)

03 중 학 교

예시 인공지능의 도움으로 발견한 화성의 새로운 크레이터 [ 2]

년 월 에서는 인공지능의 도움을 받아 화성에 생 2020 10 , NASA

긴 새로운 크레이터를 발견하는 데 성공하였습니다 지난 . 2010년 과 2012년 사이에 유성조각이 화성 표면에 부딪히면서 만든 크 레이터는 크기가 매우 작아 화성 궤도선으로는 발견할 수 없었던 크레이터입니다.

그동안 과학자들은 화성탐사선 궤도선 이 촬영한 이미지를 보며 ( ) 화성의 표면에서 어떠한 현상이 일어나는지 탐색해왔습니다 그. 러나 고해상도 이미지(HiRISE)를 자세히 살펴봐야하기 때문에 많 은 시간이 걸렸습니다 이에 . AI 전문가들은 시간절약을 위해 새 로운 크레이터를 분류하는 인공지능을 개발하였습니다 인공지능. 은 사람이 40분 걸리는 이미지 탐색 작업을 단 초만에 실행합5 니다 다만 인공지능은 실제로 데이터를 분석하거나 해석할 수 . 없고 과학자들이 해석하는 데 도움을 주는 역할만을 수행합니다, . 과학자들에게는 데이터를 분석하고 해석하는 데 시간을 더 투자 할 수 있는 좋은 도우미인 셈입니다.

가 발견한 화성의 분화구 클러스터 사진

AI ( : ©NASA)

출처 http://t2m.kr/S6MBg

년 토론토 대학교의 연구원들은 자율 주행차에 사용되는 + 2018

것과 동일한 머신러닝을 이용하여 이전에 발견되지 않은 6,000개 의 달 분화구를 발견하고 크기를 계산하기도 했습니다.

2) 위와 같은 행성탐사에 이용된 의 원리AI

▫ Image Classification (이미지 인식)

- 이미지의 특징을 계산하여 분류 및 예측을 실시하는 것으로 물 체를 식별하는 패턴인식 기술

- 화성탐사에 인 공지능이 역할 을 하고 있다는 것을 설명하기 위한 자료이다.

다양한 이미지 자료를 분석하 고 판별하는 역 할을 담당하는 데 이 기술을 활 용하여 자율주 행뿐 분화구를 발견하는데 활 용된다 이와 같. 이 인공지능기 술이 화성탐사 에 역할을 하고 있다는 것을 안 내한다.

(23)

- 인공지능기술을 활용하여 차원 소행성 영상을 생성 3

▫ 자율주행

카메라 등을 통해 수집된 방대한 이미지 데이터를 컴퓨터가 인 -

식할 수 있는 모델로 변환시키고 강화학습을 진행한 뒤 실제 환 경에서 시험 운전을 거쳐 완전하나 자율주행 달성.

화성탐사로봇 큐리오시티 퍼시비어런스

- “ vs ”

큐리오시티 (2012) 퍼시비어런스 (2021)

사진 : ©NASA / JPL-Caltech 사진 : ©NASA 화성의 인공위성을 통해

탐사로봇과 교신 및 조정

고해상도 카메라를 통해 스스로 맵을 만들고 이미지를 처리하여

강화학습을 통한 자율주행

활동 인공지능 서비스를 통해 화성탐사 정보 시각화하기 [ ]

- 인공지능 강화학습 이 적용된 서비스를 체험하기( )

분야 AI 서비스 서비스내용

이미지 deep dream 화성의 사진을 바탕으로 강화학습을 통해 새로운 화성의 이미지를 생성하기

영상자막 Vrew 화성과 관련된 영상에서 자막과 음성파일에 서 텍스트를 추출하기

음성더빙 clova 텍스트를 다양한 음색의 음성으로 변환하기

- 인공지능 서비스가 우리에게 어떤 부분에서 도움을 줄 수 있는 지 생각해 보자.

- 인공지능 서비스를 통해 화성 탐사의 정보를 시각화해보자.

- 화성의 탐사에 적용된 인공지 능 기술에 대해 정리하고 요약 하는 단계이다.

인공지능은 현 재 이미지 인식 과정에서 가장 큰 역할을 하고 있으며 많은 성 과를 내고 있음 을 설명한다.

- 이와 같이 인공 지능이 화성탐 사에 활용되지 만 우리가 목표 로 하고 있는 화 성테마여행 홍 보영상을 만들 기 위한 인공지 능 서비스도 같 은 원리임을 안 내하고 수업을 진행한다.

- 활 동 지[ 2 - 2 ] 를 통해 인공지 능 서비스에 대 한 내용을 알아 본다.

(24)

03 중 학 교

정리 분 (5 )

- 인공지능 강화학습의 알고리즘에 대해 다시 요약한다.

- 탐사로봇에게 자율주행이 필요한 이유에 대해 생각해 보기

지도상 유의점

- 지난 월 화성으로 떠난 새로운 로버는 자율주행으로 화성을 7 탐사한다 이때 다양한 인공지능기술이 활용되었음을 안내하고 . 이러한 기술을 언플러그드방식으로 알고리즘을 소개하여 흥미 를 갖도록 제시한다.

- 2060년의 상황을 가정하는 것은 쉬운 일이 아니지만 현재의 행 성의 물리적인 성질이나 태양계 내에서의 운동은 가까운 미래 에서 변함이 없는 지식이므로 충분히 예측 가능하다는 것을 학 생들에게 인식시킨다.

- 화성탐사대는 화성에 대한 최신정보와 데이터가 탑재되어 있는 미항공우주국과 유럽우주국의 웹사이트에서 가상의 화성탐사를 할 수 있도록 안내한다 여행상품디자이너는 서비스를 활용하. AI 여 짧은 시간 완성도 높은 홍보콘텐츠를 만들어서 성취감을 높 이고 인공지능에 대한 리터러시와 감수성을 갖도록 제안한다.

(25)

대상 과목/ 중학교 미술/ 차시 5~6/6차시

단원 (1) 체험 (3) 감상

준비물 활동지 온라인 스토리보드 , 교육과정

성취기준

미 미술과 다양한 분야의 융합 방안을 모색할 수 있다

[9 01-04] .

미 미술 작품 관람자 전시 장소 등의 특징을 고려하여 다양한 방식의 전시 [9 03-04] , ,

를 기획할 수 있다.

유의점( )※

도입 분 (20 )

들어가며 [ ]

지난시간에는 화성의 정보를 시각화하기 위한 인공지능알고리 즘과 서비스에 대해 알아보았다 이제 인공지능서비스를 활용하. 여 화성테마여행 홍보물을 제작해 보자.

▫ 인공지능 서비스를 활용하여 화성탐사 및 여행을 위한 홍보물 디자인하기

- AI시대의 디자인의 역할 기술과 경험을 연결하다: .

- AI가 디자이너의 협력자로서 함께 할 수도 있다 이제 디자이너. 의 역할이 기획하는 크리에이팅에서 결정하는 큐레이팅으로의 역할의 변화도 가능하다.

- 컴퓨터 기반의(Computational, Computer-aided) 디자인은 다양 한 알고리즘 기법과 진보된 AI 기술을 통해 사용자에게 맞는 정보를 도출하고 적용함으로써 다양한 형태의 디자인 형태를 , 도출해내고 디자이너는 발생된 다양한 형태 중 사용자에게 적, 합한 형태를 선택하는 오늘날의 큐레이터와 같은 역할을 할 수 도 있다.

Generative Design in Chair 사진

( : ©AUTODESK)

출처 https://story.pxd.co.kr/1464 [pxd Story]

- 테마여행상품의 경우 홍보자료 와 함께 스토리 보드를 작성하 도록 안내한다.

특히 페르소나 를 통해 특정 계 층에게 적합한 맞춤형 프로그 램이 될 수 있도 록 지도한다.

(26)

03 중 학 교

전개 분 (60 )

화성테마여행 상품 디자인하기

▫ 목적 : 2060, 화성의 환경을 고려한 계층별 투어상품개발

▫ 대상 : 중고생현장체험 실버여행 전력회사 워크샵 신혼여행/ / / / 매리너캠핑

▫ 조건

- 계층별 맞춤형 화성투어상품 기획하기

- 행성의 환경적 특성을 고려 모래폭풍 기온차 운석충돌 등( , , ) - 일 동안 5 10~15명을 위한 여행상품

▫ 방법

1) 화성여행을 제안할 계층을 선정하고 1~2차시에서 수집한 자료 를 재구성한다.

2) 온라인 협업툴을 활용하여 화성탐사대와 여행디자이너는 자료 를 공유하면서 홍보자료를 제작한다.

3) 다음의 인공지능 서비스를 활용하여 모둠별 영상 포스터 중 / 1 가지의 산출물을 제작한다.

4) 영상산출물 제작 시 모둠 인원이 각자 역할을 분담한다.

① 딥드림 오토드로우를 활용하여 메인 표지 디자인,

② 더빙 영상에 넣을 내용 대본 작성

③ 클로바 프로그램 활용하여 영상에 더빙 크롬이나 네이버웨( 일 브라우저가 가능한 학생)

④ 과학시간 수집한 자료와 포스터를 종합하여 주제 ppt내용

⑤ 정리 검토 및 완성본 제출 등 모둠장 역할

-

분야 AI 서비스 서비스내용

이미지 deep dream 화성의 사진을 바탕으로 강화학습을 통해 새로운 화성의 이미지를 생성하기

영상자막 Vrew 화성과 관련된 영상에서 자막과 음성파일에 서 텍스트를 추출하기

음성더빙 clova 텍스트를 다양한 음색의 음성으로 변환하기

▫ 이미지 제작예시 딥드림

1)

이용을 위해 가입해야 하는 절차가 있다 구글 계정으로 바로 연동

* .

하며 가장 쉽지만 가입에 어려워하는 학생들도 있음을 인지하여 지속 적인 시범이 필요하다 딥드림 실습은 딥드림 사이트에서 제공되는 번. 개 포인트가 쌓여야 가능함을 미리 안내해야한다.

- 활 동 지[ 3 - 1 ] 을 활용하여 화 성테마여행 홍 보자료 내용을 작성한다.

- 온라인 소회의 실을 열어 학생 들이 미디어 화 면을 공유하며 역할분담을 하 고 활동지 [ 3-2]

를 통해 인공지 능 서비스 프로 그램을 활용할 수 있는 환경을 제공한다.

- 화면 공유로 각 인공지능 프로 그램별 활용 방 법을 보여줌으 로써 학생들이 프로그램을 빨 리 익힐 수 있 도록 한다.

- 각자의 역할대 로 해야 할 활 동과 프로그램 예시를 교사가 충분히 시범을 보여 학생들이 역할분담을 효 율적으로 하도 록 한다.

(27)

제작과정 [ ]

https://deepdreamgenerator.com/

접속한뒤 TOOLS 메뉴클릭하여 시 작한다 이때 계정생성을 한다. .

상단의 Generate버튼을 클릭한 뒤 원 본사진 장을 업로드하여 합성한 결2 과를 다운로드받는다.

결과예시 홍보 포스터 [ ]

원본1 원본2

합성 결과( ) 최종작품

오토드로우 2)

제작과정 [ ]

https://www.autodraw.com/

접속한뒤 Start Drawing 메뉴클릭하여 시작한다.

- 딥드림은 메뉴 구성이 직관적 이어서 교사가 시연을 보여주 었을 경우 학생 들이 주도적으 로 작품을 만들 수 있다 직접 . 체험하면서 기 능을 익히고 창 의적인 산출물 이 나올 수 있 도록 지도한다.

- 오 토 드 로 우 는 인공지능에 의 해 이미지가 생 성되는 서비스 인데 정해진 이 미지를 선택해 야하는 제한사 항이 있다 하지.

(28)

03 중 학 교

상상하는 이미지를 펜으로 그리면 상 단에 자동으로 생성된 이미지를 선택 하면 된다.

제작예시 홍보 자료 [ ]

테마여행 표지 테마소개

협곡에 대한 내용 더빙 극관생성의 과학원리

▫ 스토리보드를 활용한 화성테마여행 상품에 대한 갤러리 구성 - 모둠별로 제작한 홍보자료를 스토리보드로 디자인하기 - 활용예시

Becanvas Padllet

▫ 화성테마여행 상품을 참견하라

만 빠르게 이미 지를 생성할 수 있는 장점이 있 으므로 수업 시 간 내에 작품을 제작하는데 수 월한 장점이 있 다.

- 참고자료 및 학 생활동예시자료 를 통해 테마여 행 홍보자료를 만들 수 있도록 지도하는데 활 용한다.

(29)

화성테마여행 전지적 참견시점

영역 참견항목 평점

과학

화성의 표면에 분포한 산화철의 먼지에 영향

을 받지 않도록 투어가 구성되었는가? ☆☆☆☆☆

화성에 분포한 계곡의 길이와 규모에 맞게 일

정이 짜여져 있는가? ☆☆☆☆☆

화성의 공전에 의한 계절변화를 고려하였는

가? ☆☆☆☆☆

화성의 자전주기에 맞게 하루 일정이 구성되

었는가? ☆☆☆☆☆

화성의 위도에 따른 지형의 차이를 활용하여

여행지가 선정되었는가? ☆☆☆☆☆

정보

인공신경망을 활용하여 문제해결을 하였는가? ☆☆☆☆☆

디지털의 정보와 특징을 이해하고 홍보자료를

표현하였는가? ☆☆☆☆☆

미술

홍보자료를 효과적으로 갤러리에 구성하였는

가? ☆☆☆☆☆

화성테마여행에 적합한 아이디어를 적절한 매

체로 표현하였는가? ☆☆☆☆☆

- 활 동 지[ 3 - 3 ] 테마여행 홍보 자료의 평가는 동 료 학 습 자 간 상호평가를 통 해 이루어진다.

타인의 결과물 을 평가하는 것 을 참견 하는 방‘ ’ 식으로 진행하 였을 때 조금 더 재미있게 수업 을 구성할 수 있 다 하지만 지나. 친 의견을 개진 하는 것은 감정 적인 평가로 이 어질 수 있으므 로 교사는 안전 하게 평가하고 송할 수 있는 환 경을 마련하는 것이 중요하다.

정리 분 (5 )

- 화성테마여행에 대한 다양한 시각과 관점에서의 평가와 피드백 - 모둠별 활동과정 성찰하기

지도상 유의점

- 1~2차시에 제작한 자료를 온라인 스토리보드에 게시함으로서 상 품 갤러리를 구성하는 것이다 이때 타 모둠의 학생들은 상품개. 발자이자 평가자로서 과학 정보 미술교과의 관점에서 여행상품, , 을 평가할 수 있도록 지도하고 안내한다.

- 화성테마여행이 막연한 상상력을 통한 가상의 상품이 아니라 과 학적으로 합리적인 근거를 갖고 가까운 미래에 실현이 가능한지 여부에 대한 판단을 학생들이 스스로 함으로써 주도적인 과학탐 구활동과 연계될 수 있도록 한다.

- 모둠원들이 미디어 화면을 공유해서 협의할 수 있는 환경을 제 공하는 것이 중요하다

- 역할을 분담할 때 각 프로그램에 대한 이해와 적용력을 고려해 서 효율적으로 역할을 분담할 수 있도록 조정이 필요한 경우에 는 교사가 함께 회의에 참여하여 지도한다.

- 개별 활동으로 화성테마여행 홍보물을 제작할 때는 오토드로우

(30)

03 중 학 교 6 미디어 콘텐츠 개발 활용 계획 ‧

 1~2차시에는 화성테마여행을 디자인하는 프로젝트를 수행하기 위해 상황제시에 대한 이 해와 몰입을 높이기 위해 동영상 콘텐츠인 인트로 영상을 직접 개발하여 과제를 제안한 다 이 영상에서는 우리가 처한 상황을 다큐 형식으로 설명하고 학습자를 문제 상황으로 . 초대하는 역할을 하게 된다.

 2차시에는 화성에 대한 물리적인 특성과 개요를 인포그래픽의 형태로 개발하고자 한다. 인포그래픽의 방식을 통해서 과학지식을 재구조화하고 시각화하여 효과적으로 학생들에 게 전달하거나 이해를 도울 수 있다.

 3차시에는 인공지능기술이 적용된 웹서비스를 학생들이 활용할 수 있도록 제안하고자 한다 교실수업뿐 아니라 원격수업에서도 활용 가능한 인공지능기반 디자인 및 이미지생. 성 프로그램을 통해 인공지능의 활용사례를 체험하고 이를 통한 문제해결과정에 적용한 다.

 4차시에는 스토리보드 프로그램 및 콘텐츠를 활용하여 학생들이 웹상에서 홍보자료를 갤러리 형식으로 구성하도록 한다 모둠에서 개발한 홍보자료를 발표하는 콘텐츠로 활용. 이 가능하고 웹상에서 공유하고 평가가 이루어질 수 있도록 한다.

처럼 한 컷으로 이미지를 생성할 수 있는 프로그램을 제시한다.

포스터 디자인 티켓 디자인 초대장 디자인 등 다양한 양식으로 , , 접근하여 학생들이 창의적으로 제작할 수 있도록 안내한다.

(31)

7 평가계획

수행 관찰 평가 기준표 ,

수행 관찰 평가 기록지 ,

평가 영역 번호 이름

창의적 설계 감성적 체험

화성 정보 분석

화성 위키피디아

화성테마여

행 홍보물 집중과 끈기 흥미와

참여도 창의성

평가영역 평가

항목

평가 척도

상 중 하

창의적 설계

화성위키 피디아

다양한 관점과 영역에서 자료를 수집하여 지식과 정보를 집대성함

다양한 관점과 영역에서 자료를 수집했지만 효과 적으로 재구성하지 않음

일부 영역에 한해 자료를 수집하여 위키피디아를 구성함

화성테마 여행 디자인

화성의 물리적인 성질과 환경을 고려하여 화성여 행상품을 적절하고 효과 적으로 개발함

화성의 물리적인 성질을 고려하였지만 환경에 대 한 이해가 미흡하여 효과 적인 여행상품을 개발하 는데 어려움을 겪음.

화성의 물리적 성질과 환 경에 대한 정보를 탐색하 지 않고 여행상품을 설계 함

테마여행 갤러리

효과적으로 스토리보드를 구성하여 발표하고 여행 상품 평가에 적극 참여함

스토리보드를 작성하여 여행상품 평가활동에 참 여함.

스토리보드를 작성하였으 나 여행상품 평가활동에 적극적으로 참여하지 않 음

감성적 체험

집중과 끈기

과제에 대한 집중력이 좋 으며 과제를 끈기 있게 해결함

과제에 대한 집중력은 있 으나 끈기가 부족함

과제에 대한 집중력과 끈 기가 부족함

흥미와 참여도

새로운 내용을 배우고 싶 어 하며 도전 과제 해결 을 위해 적극적으로 참여 함

새로운 내용에 대해 약간 의 흥미가 있으며 도전 과제 해결 과정에 어려 워하지만 참여함

새로운 내용에 대해 흥미 가 거의 없으며 도전 과 제 해결 과정에 거의 참 여하지 않음

창의성

문제를 해결하는 과정에 서 유창성 융통성 독창, , 성 정교성이 두드러지게 , 나타남

문제를 해결하는 과정에 서 유창성 융통성 독창, , 성 정교성이 가끔씩 나타, 남

문제를 해결하는 과정에 서 유창성 융통성 독창, , 성 정교성이 거의 나타나, 지 않음

(32)

03 중 학 교 학생 자기 동료 평가 기준표 /

평가 방법

평가

영역 평가기준 평가 척도

상 중 하

자기 평가

감성적 체험

즐거운 마음으로 적극적으로 활동에 참여하였는가 흥미 참여도? ( , ) 모둠별 도전 과제 해결을 위해 스스로 기여했다고 생각하는가 성? ( 취감 보람, )

창의적 설계

화성의 물리적인 특성에 대해 협력하여 지식과 정보를 구성하였는 가?

우주국의 정보를 통해 화성이 물리적인 환경을 기반으로 테마 여행 상품을 창의적으로 설계하였는가?

여행상품 안내를 위해 스토리보드를 활용하여 효과적으로 구성하였 는가?

동료 평가

창의적 설계

모둠별로 역할 분담이 잘 되었으며 협동적으로 활동이 이루어졌는 가?

학교생활기록부 기재 예시

학생생활기록부 기재 예시 자료 기재 상황 예시

과학

화성에 대한 물리적인 성질을 충분히 인식하고 있으며 이를 활용하여 화성을 여행할 수 있는 프로그램을 효과적으로 기획 함 화성의 매리너 협곡을 탐험하는 여행코스의 경우 협곡의 . 지질학적인 지식을 충분히 응용하였으며 지형에서 충분히 예 측 가능한 기상상태를 표현한 점이 인상적임

모둠토론에서 여행 코스를 개발하는 과 정에서 흥미위주의 체험이 아니라 과학 적인 탐사를 여행으 로 전환하는 과정을 확인하고 기술

미술

인공지능 서비스를 활용하여 화성의 테마여행 포스터를 효과 적으로 시각화하여 표현함 특히 빅토리아 크레이터의 지형을 . 고려하여 서바이벌형식의 게임을 구성하여 스포츠와 연계한 체험활동이 인상적이었으며 이를 인공지능기술 중 신경망을 , 이용한 생성과정으로 이미지를 학습시켜 기존 이미지의 스타 일을 학습함으로써 화성여행에 적합한 이미지를 생성하여 표 현함

인공지능의 기술을 적용한 서비스프로 그램을 활용하여 새 로운 이미지를 생성 한 뒤 본인의 산출 물에 효과적으로 적 용한 사례를 관찰한 뒤 기술

(33)

8 학습내용

①

내용 [ 자료 ]

지구형 행성과 화성

■

 지구형 행성의 물리적 특성

 국제 우주국을 통해 화성을 탐사하라

- Viva 'Mars World' : http://j.mp/2VdmdiN - 스페이스 의 화성여행 비용 X

http://j.mp/2Vf6uj8 - 미항공우주국 NASA

https://mars.nasa.gov/msl/home/

- 유럽우주국 ESA http://www.esa.int/

②

내용 [ 자료 ]

인공지능과 우주탐사

■

 인공지능 알고리즘의 이해

 인공지능을 활용한 화성탐사

- 화성을 향한 인공지능 마스, 2020

http://dongascience.donga.com/news.php?idx

=38766

- 화성의 지형 탐사 인공지능

https://www.zooniverse.org/projects/hiro-ono /ai4mars

③

내용 [ 자료 ]

화성테마여행을 디자인하다

■

 화성테마여행 홍보물 만들기

 인공지능 서비스를 활용한 콘텐츠 제작

- 컴퓨터 기반 디자인 https://story.pxd.co.kr/1464

④

내용 [ 자료 ]

화성을 소개합니다

■

 화성 여행 상품 갤러리 만들기

 감상 공유 및 과정평가,

- 딥드림 인공지능 합성 프로그램( ) https://deepdreamgenerator.com/

- 오토드로우 인공지능 그림 프로그램( ) https://www.autodraw.com/

(34)

03 중 학 교

활동지 1-1 지구형 행성

학년 반 번 이름

( ) ( ) ( ) ( ) 탐구 다음은 태양계 개 행성의 특성을 나타낸 것이다

[ ] 4 .

행성모습 행성의 특성

수성에는 대기가 거의 존재하지 않고 매우 가벼운 가스층이 있다 대기의 개수밀도는 . 10¹¹m^-3 이하로 매우 희박하며 수소 헬륨 나트륨 칼륨 칼슘 등의 원자가 포함되어 있, , , , , 다 수성표면의 평균온도는 약 . 452K(179 )℃이지만 온도변화는 약 , 90K(-183 )~700K(42℃ 로 매우 심하다 수성에는 철과 같은 무거운 원소로 구성된 반경 정도의

7℃） . 1800km

핵이 있다 이것은 행성 반경의 약 . 3/4에 해당하고 수성 전체로는 질량의 약 70%가 금 속 약 , 30%가 이산화규소로 되어있다 평균밀도는 . 5,430 kg/m³정도로 지구와 비교하면 조금 작다 수성의 부피는 지구의 . 5.5%이다 수성의 철 성분 핵은 전체에서 . 42%를 차지 한다 그리고 핵의 주변엔 두께 . 600km의 맨틀로 덮여있지만 이것은 다른 행성과 비교 하면 매우 얇다.

금성은 우리가 흔히 샛별 이라고 부르는 행성으로 해 뜨기 전 동쪽 하늘이나 해진 후 ' ' 서쪽 하늘에서 보인다 금성은 그냥 보면 하나의 점처럼 보이지만 망원경으로 보면 달. , 처럼 그 모습이 변하는 위상을 가지고 있다 금성의 대기는 두꺼운 이산화탄소로 덮여 . 있기 때문에 망원경으로는 표면이 보이지 않는다 그래서 관측을 파장이 긴 전파를 사용. 하고 있다.

대부분의 수소는 금성에서 탈출하고 결국 이산화탄소가 금성대기의 주성분이 된다 이, . 후 이산화탄소의 대기로 인한 온실 효과로 지표는 고온 상태가 되고 화산 활동이 활발, 해지면서 황산의 구름이 형성되어 현재의 금성과 비슷한 모양이 되는 것이다.

현재 지구의 대기는 약 78%의 질소분자와 21%의 산소분자, 1%의 물 분자 그리고 미량, 의 아르곤 이산화탄소 등으로 이루어져 있다 지각은 대륙지각과 해양지각으로 나눌 수 , . 있다 대륙지각은 현무암질의 하부지각과 화강암질의 상부지각으로 이루어져있다 두께 모. . ( 호면까지의 깊이 는 지역에 의한 차가 커서 대략 ) 30~60km으로 알려져 있고 평균밀도는 , 약 2,650kg/m³이다 그리고 해양지각에 비해 알루미늄이 많으며 철과 마그네슘의 양이 적. 다 해양지각은 대부분 현무암질로 두께의 대략적인 평균은 . , 6~7km이고 평균밀도는 약

이다 맨틀은 지각 아래 있으면서 내부의 핵을 둘러 존재하는 두꺼운 암석층 2,950 kg/m³ .

이다 핵은 외핵과 내핵으로 나뉘는데 유동적인 외핵은 반경 약 . , 3,480km, 고체인 내핵은 반경 약 1,220km이다.

화성의 대기는 아주 희박하다 지표부근의 대기압은 약 . 0.006기압으로 지구의 약 0.75%

에 불과하다 이렇게 희박한 대기는 중력이 작기 화성의 표면온도는 약 . -140°C~20°C 정도로 평균온도는 약 -80°C이다 이렇게 낮은 온도는 화성의 대기가 희박하기 때문에 . 열을 유지할 수 없기 때문이라 알려져 있다 화성의 극지방에 존재하는 빙관 또한 낮은 . 온도로 인해 존재가 가능하다 그리고 화성의 표면은 주로 현무암과 안산암의 암석으로 . 되어있다 이 두 가지는 지구상에서 마그마가 지표 근처에서 굳어 생기는 암석이며 포. , 함된 이산화규소의 양으로 구별된다 화성의 반지름은 지구의 절반가량인 약 . 3,400km이 며 질량은 지구의 , 1/10인 약 6.4x1023kg이다 밀도는 . 3,930kg/m³이며 지구에 비하여 , 작은 편이다.

사진 : ©NASA

위 개 행성의 특성을 통해 공통점을 찾아보자4 .

(35)

활동지 활동 시 유의사항 [ 1-1]

▶ 행성의 특성을 읽 어보고 지권의 구 조와 관련지어 비 교하여 생각해보도 록 한다.

▶ 원격 수업을 운영 한다면 패들렛을 활용하여 관심 있 는 행성의 정보를 탐색하여 살펴보고 새로 알게 된 사실 을 정리하는 활동 을 하는 수업도 가 능하다.

▶ 주어진 자료를 탐 색할 때 같은 특성 을 찾아 비교할 수 있도록 안내하는 게 좋다.

(36)

03 중 학 교

활동지 1-2 화성 위키피디아

미션 화성에 대해 다양한 관점에서 자료를 수집한 화성위키피디아 를 만들어 보자‘ ’ .

위키피디아란 라이선스에 따라 모두가 자유롭게 글을 쓰고 고칠 수 있는 체제로 만들어져 있다 다양한 ? . 방면의 지식들이 방대한 분량으로 내용이 끊임없이 수정되며 모두의 백과사전이라고 불린다.

모둠별로 다음의 소주제를 참고하여 개인별 목차 과제 선정하기 1.

물리적 특성 지질 대기 기후등 공전과 자전 위성 생명체 영화 및 소설 화성탐사선 뉴스 신화 등( , , )/ / / / / / /

내가 선정한 소주제에 대해 자료를 수집하여 정리해 보자

2. .

소주제 자료수집

다음의 조건을 참고하여 모둠별로 수집한 자료를 바탕으로 화성 위키피디아 를 작성하기

3. ‘ ’

(37)

▶ 원격수업을 운영한 다면 소회의실을 활용하여 개인별 목차 과제를 선정 하고 탐색을 통해 내용을 정리하도록 한다.

▶ 모둠별로 위키피디 아를 작성하고 만 들어 보도록 한다.

다른 모둠이 만든 걸 보면서 같은 내 용을 다르게 표현 하는 다양성이나 표현방법을 통해 서로의 다름을 존 중해야 함을 강조 한다.

(38)

03 중 학 교

활동지 1-3 화성탐사대

미션 우주국 웹사이트에서 화성의 최신 정보를 수집하여 탐사노트를 작성하라!

국제적인

1. 우주국 웹사이트에 접속하여 화성관련 정보를 탐색한다.

미항공우주국 NASA https://mars.nasa.gov/msl/home/

유럽우주국 ESA http://www.esa.int

화성탐사 전용 웹사이트로서 탐사로봇 큐리오시‘ 티 가 수집한 다양한 자료를 탐색할 수 있다’ .

검색창에 ‘mars’를 입력하면 우주국의 모든 화성 관련 자료를 탐색할 수 있다.

우주국 웹사이트에서

2. 인공지능 번역기를 활용하여 화성탐사를 시작한다 이때 수집한 자. 료를 정리해 보자.

화성 탐사 노트 탐사분야

탐사내용

탐사를 통해 알게

된 사실

테마여행에 활용 분야

(39)

▶ 원격수업을 운영한 다면 다양한 탐색 과 인공지능번역기 를 사용하여 다양 한 행성과 탐사선 그리고 관련정보를 찾아내는 모습을 볼 수 있다 다만 . 원격수업의 특성상 수업에 집중하지 못하고 다른 활동 을 하는 친구들도 모두 참여할 수 있 도록 중간 확인이 꼭 필요하다.

▶ 학년 수업의 경우 1 모르는 용어나 정 보가 나오는 경우 정리할 때 단순한 복사, 붙여넣기를 하면 안 되고 탐색 을 통해 이해하고 말할 수 있는 수준 으로 정리하도록 강조하는 게 중요 하다 무슨 뜻인지 . 이해하지 못하는 어려운 용어만 나 열하는 경우도 많 이 생긴다.

(40)

03 중 학 교

활동지 2-1 화성탐사와 인공지능

그림은 미국항공우주국 에서 월 화성으로 보낸 자율주행 탐사자동차인 퍼시비어런

1. (NASA) 7

스와 드론의 모습이다.

화성 탐사선 퍼시비어런스 : (2021) 화성 드론 인제뉴이티 : (2020)

화성에서 자율주행이 필요한 이유에 대해 설명해 보자

1) .

화성에서 드론의 비행이 가능한지에 대해 설명해보자

2) .

자율주행 알고리즘인 강화학습의 원리에 대해 탐구해보자

2. AI .

게임방법

[ ]

시스템은 대원이 목표지점에 도달하기 어렵게 개의 장애물을 배치한다4 .

①

대원은 본부에서 출발하여 칸씩 이동할 수 있다 한 칸을 이동했을 때 시스템에게 장애물에 대1 .

②

한 고급정보를 하나씩 받게 된다.

예를 들어 대원이 한 칸 움직였을 때 요원의 있는 곳에서 장애물까지의 거리에 대한 정보를 주는

③

데 가장 대원과 근접한 장애물에 대한 정보를 준다.

장애물 정보만을 받은 대원은 다음 칸으로 이동한다 만약 그 칸에 장애물이 있다면 부상을 당하.

④

게 되고 다시 본부로 돌아온다.

요원은 본부에서부터 다시 한칸씩 움직이면서 시스템으로부터 정보를 받아 목표지점에 도착하면

⑤

승리한다.

1) 강화학습이란 무엇인지 설명해 보자.

2) 행동을 취할 때 어떻게 학습이 진행되고 행동을 하는지에 대해 설명해 보자.

3) 지연된 보상이란 무엇인지 설명해 보자.

(41)

▶ 드론이 지구에서 어떤 용도로 사용 되는 지 먼저 정리 해보고 화성의 특 징과 관련지어 생 각해보도록 한다.

▶ 인공지능이 정보를 학습하는 방법에 대해 이야기하고 강화학습에 대해 게임을 통해 정리 해보도록 한다.

(42)

03 중 학 교

활동지 2-2 인공지능 서비스 탐색하기

1. 다음은 분야별 인공지능 서비스에 따라 내용을 설명해 놓은 것이다 스마트폰을 활용하여 . 각 서비스를 체험해 보고 물음에 답하시오.

다음 가지의 웹 프로그램이 어떤 서비스를 하는지 자료를 찾아 간단히 요약해 보자

1) 3 .

분야 AI 서비스 서비스 내용

이미지 deep dream

영상자막 Vrew

음성더빙 clova

서비스별로 다음의 미션을 수행한 뒤 결과를 공유해보자

2) .

분야 AI 서비스 미션활동

이미지 deep dream 화성의 사진을 바탕으로 강화학습을 통해 새로운 화성의 이미지를 생성하 기

영상자막 Vrew 화성과 관련된 영상에서 자막과 음성파일에서 텍스트를 추출하기

음성더빙 clova 화성관련 뉴스 텍스트를 다양한 음색의 음성으로 변환하기

서비스별로 체험을 한 뒤 어떤 인공지능기술의 적용되었는지 예상해 보자

3) .

분야 AI 서비스 사용된 인공지능 기술

이미지 deep dream

영상자막 Vrew

음성더빙 clova

인공지능서비스를 체험하고 난 소감을 간단히 작성해 보자

4) .

(43)

▶ 원격수업을 운영한 다면 탐색을 통해 특징을 정리해 보 도록 한다.

▶ 원격수업을 운영한 다면 모둠별로 소 회의실을 열어 개 인적으로 경험한 인 공 지 능서 비 스 에 대해 얘기하고 어 떤 면에서 활용하 기 좋은 지 서로 공유하도록 한다.

모둠별로 한 두 가 지씩만 발표해도 교사가 직접 알려 주는 것보다 학생 들이 실제로 다양 한 인공지능서비스 를 경험하고 있음 을 알 수 있다.

03년 인공지능으로 준비하는 화성테마여행2060

Contents

1

06

2

07

3

08

4

09

5

11

6

30

7

31

8

33

9

73

10

74

03

중 학 교 차시구성계획

■

프로그램 구성 STEAM

■

03

중 학 교

프로그램명 : 2060 년 인공지능으로 준비하는 화성테마여행

1 주제 개요

2 학습 목표

▎내용 목표

▎과정 목표

▎창의적 사고기능 및 태도 목표

03

중 학 교

3 STEAM 과목 요소

▎ S : 태양계 과학기술과 문명 /

▎ T, E : 첨단기술 인공지능 ( )

▎ A : 체험 감상 ,

4 차시구성 계획

준거틀 구성계획

| STEAM

03

중 학 교 프로그램 내용

|

4 차시별 교수 학습 과정

03

중 학 교

03

중 학 교

03

중 학 교

03

중 학 교

03

중 학 교

03

중 학 교

03

중 학 교

03

중 학 교

03

중 학 교

03

중 학 교 6 미디어 콘텐츠 개발 활용 계획 ‧

7 평가계획

수행 관찰 평가 기준표 ,

수행 관찰 평가 기록지 ,

03

중 학 교 학생 자기 동료 평가 기준표 /

학교생활기록부 기재 예시

8 학습내용

03

중 학 교

03

중 학 교

03