2021년 STEAM 교사연구회 결과보고서

2021년 STEAM 교사연구회 결과보고서

2021. 11.

교동초등학교

【 2021년 융합인재교육(STEAM) 교사연구회 결과보고서 】

과제명 2021년 STEAM 교사연구회 운영

구분

연구회 구성 유형 (택 1) 프로그램 개발유형 (택 1)

① 융합학습공동체형

( ○ )

1. 자유학기제형

( )

6. 학생 주도 참여형

(

)

2. 첨단기술 및 ICT 교구 활용형

○ ( )

7. 고교학점제 기반 학습형

(

)

3. 온라인 기반 학습형

( )

8. 예·체능 중심 활동수업형

(

)

4. 지역사회 연계형

( )

9. 유·초등 연계형

(

)

5. 교육소외계층 포용형

( )

^{10. 자율선택형} (학교 자체 개발 프로그램)

(

)

② 글로벌형

( )

StarT 프로그램 참여를 통한 프로그램 개발

프로그램 정보

프로그램명

AI 아뜰리에 프로젝트,

인공지능으로 과학과 예술의 경계를 허물다!

신규 개발 ○ 기 개발

학교급 초등 대상 학년(군) 3-4학년군/5-6학년군

중심과목 미술

실과 중심과목 성취기준 영역 (2)표현 (3)감상 (3)생활화(4)기술시스템 연계과목 수학 연계과목 성취기준 영역

(5)자료와 가능성

연구기간 2021.4.29. ~ 2021.11.30.

신청금액 일금사백만원(￦4,000,000)

참여연구원 총 5명 (연구책임자: 1명, 참여연구원: 4명) 연구 수행자에 관한 사항

구분 소속(학교명) 직위 성명 담당과목

연구책임자 교동초등학교 교사 김은형 실과

참여연구원 교동초등학교 교사 김지현 미술

참여연구원 나곡초등학교 교사 유현숙 수학

참여연구원 학동초등학교 교사 박기림 과학

참여연구원 학동초등학교 교사 박예린 음악

2021년도 정부의 R&D 재원으로 한국과학창의재단의 지원을 받아 STEAM 교사연구회를 운영한 결과로써 본 보고서를 제출합니다.

2021년 11월 19일

주관연구기관장 : 전정선 (직인)

연구책임자 : 김은형 (서명 또는 인)

한국과학창의재단 이사장 귀하

“이 보고서는 2021년도 정부의 재원으로

한국과학창의재단의 지원을 받아 수행된 성과물임 ”

목 차

1. 요약문

··· 1

2. 서론

··· 3

가. 연구의 필요성 ··· 3

나. 교사연구회 목표 ··· 3

3. 연구 수행 내용 및 결과

··· 4

프로그램 개발 개요 ··· 6

가. STEAM 프로그램 개발 및 적용 ··· 6

(1) 프로그램 개발 방향 설정 ··· 7

(2) 프로그램 개발 내용 ··· 7

(3) 프로그램 개발‧적용 결과 ··· 11

나. 성과 확산 및 실천 ··· 13

(1) 교사연구회 STEAM 행사 주최 ··· 13

(2) STEAM 교사연구회 간 상호 네트워크 컨설팅 결과 ··· 13

다. STEAM 프로그램 적용 성과 분석 및 조사 ··· 14

(1) 수혜학생 태도 조사 ··· 14

(2) 학생 사전·사후 태도 검사 시기 및 대상 선정 이유 ··· 14

(3) 학생 인터뷰 내용 ··· 15

4. 결론 및 제언

··· 18

1) STEAM 프로그램 운영 결과 ··· 18

2) 연구원 소감 ··· 21

3) 결론 및 제언 ··· 22

5. 참고문헌

··· 23

[부록]

부록1. STEAM 프로그램 개발 내용 및 결과물 ··· 24

부록2. 학생 산출물, 활동사진 ··· 82

부록3. 협의록 ··· 87

부록4. STEAM 교사연구회 주최, STEAM 확산 실천 사례 ··· 90

1 요약문

우리 STEAM 교사연구회는 인공지능을 주제로 STEAM 교육 프로그램을 개발하여 적용하였다.

3, 4, 6학년 걸쳐 「AI 아뜰리에 프로젝트」를 진행하였으며, 각 학년의 교육과정에 맞춰 세분화여 프로그램을 개발 및 적용하였다. <프로그램 1>은 초 3학년, 6학년을 대상으로 하였으며, <프로그 램 2>는 초 4학년을 대상으로 한다. 각 프로그램의 요약은 다음과 같다.

<프로그램 1> 「AI 아뜰리에 (명화, AI를 만나다)」는 총 12차시로 구성된 명화 프로젝트 수업이 다. 인공지능을 처음 만나는 학생들이 그림을 그리는 ‘AI’화가‘를 체험하며 인공지능의 개념와 학 습 방법을 이해할 수 있다. 인공지능이 지적인 분야 뿐 아니라 창의성을 필요로 하는 ’예술‘의 영 역에서도 활용될 수 있음을 체험하고 AI와 협업하여 창의적인 미술 작품을 만드는 것을 목표로 한다. 이 과정에서 AI의 개념와 학습 원리를 이해하고 미래에 나의 삶 속에서 AI과 어떻게 협업하 며 함께 살아갈지를 고민하고 경험하는 기회를 제공할 수 있도록 프로그램을 설계하였다.

1~2차시에서는 학생들이 처음으로 AI를 체험하고 AI의 개념에 대해 이해하는 차시이다. 인간 화가의 작품과 데이터 학습을 통해 그림을 그린 AI 화가의 작품을 감상한다. 그리고 지도 학습과 비지도 학습을 기반으로 하는 Auto draw와 Quick draw 프로그램으로 AI을 체험하고 AI를 사용해 그림을 표현해본다. 인공지능과 함께 그림을 그리는 본격적인 프로젝트에 앞서 인공지능을 사용 해 간단한 그림을 그려보는 차시이다.

3~4차시는 1~2차시에서 체험했던 AI의 학습 방법에 대해 이해하고 학생들이 지도학습 모델을 사용해서 직접 AI가 되어 명화를 감상하고 학습해 본다. 미술 4단원에서 명화를 감상하는 활동을

’피카소, 클림트, 반고흐, 쇠라, 박수근‘의 작품들을 학생들 스스로 지도학습으로 감상하고 탐구하 며 특징을 찾아내고 새로운 작품을 보고 누구의 작품인지 알아맞히는 AI 명화 놀이를 한다. 그리 고 이해한 학습 원리를 바탕으로 직접 엔트리에 명화 이미지를 학습시켜 명화를 보여주면 작가와 특징을 알려주는 AI 도슨트 프로그램을 제작해본다. 미술 작품을 감상하고 명화의 특징을 학습함 과 동시에 AI의 학습 방법을 이해하고 프로그램을 만들어보는 차시이다.

5~6차시는 학생들이 학습한 다양한 명화의 특징을 살려 자신만의 작품을 창의적으로 그려보고 AI와 협업하여 새로운 장르의 작품을 만들어보는 차시이다. 명화의 특징에 따라 재료를 달리하며 피카소, 클림트, 반고흐, 박수근, 쇠라 풍의 그림을 자유롭게 그린다. 인공지능 GAN을 사용한

’DEEP DREAM GENERATROR’ 프로그램을 사용해 학생들의 작품을 새로운 명화 기법의 작품으로 탄생시킨다. 절반은 학생의 작품 절반은 AI의 작품을 합쳐서 새로운 작품을 완성해본다.

7~12차시는 학생들이 직접 전시회를 계획하여 AI와 협업하여 만든 작품을 전시하는 활동이다.

학생들이 도슨트, 진행팀, 홍보팀이 되어 전시회를 직접 기획하고 운영한다. 관람객들이 AI를 이해

하고 AI와 협업한 작품을 잘 이해할 수 있도록 도슨트가 되어 직접 안내한다. 관람객들이 VR 보드

를 이용해 작품에 활용된 다양한 명화를 직접 감상하기도 하고 3-4차시에서 만들었던 AI 도슨트 를 사용해서 설명을 들을 수도 있다. 전시 후 미술 경매를 열어 학생들의 작품을 감상하고 평가해 보는 시간을 가지며 작품을 만든 화가와 관람객이 모두 체험하고 참여하는 기회를 제공한다.

<프로그램 2> 「AI 아뜰리에 (AI연구원이 되어 AI를 탐구하다)」는 총 10차시로 구성되어 있다.

이는 크게 두 부분으로 나뉠 수 있는데 1~5차시는 1.5도 기온 상승과 바다생태계의 위험을 문제 상황으로 하여 데이터와 머신러닝의 원리를 이해할 수 있도록 구성하였고 6~10차시는 앞에서 이 해한 데이터와 머신러닝을 기본으로 AI프로젝트학습을 할 수 있도록 만들었다. 하데라민주학교의 교육방법을 적용하여 학생스스로 AI의 연구원이 되어 원하는 AI주제를 탐구하고 AI아뜰리에를 운 영하여 서로가 알게 된 AI에 대해 공유할 수 있도록 수업을 짜보았다. 자세히 설명하면 아래와 같다.

1~2차시는 창체 환경교육과 수학 (4학년2학기 5단원 꺾은선 그래프)을 연계하여 머신러닝의 기본이 되는 데이터의 중요성을 이해할 수 있도록 구성하였다. 교과서 내용을 기본으로 하되 지구 온도 상승 그래프를 제시하여 꺾은선 그래프만이 가지는 예측가능성에 대해 안다. 또한 교과서에 제시된 적은 수의 데이터를 빅데이터로 바꾸었을 때 예상되는 지구의 위기를 함께 이야기해 보며 지구보호를 위해 내가 할 수 있는 일에 대해 생각해보는 시간을 가진다.

3~5차시도 1~2차시와 마찬가지로 창체 환경교육을 중심으로 하되 과학 (1단원 식물의 생활)과 미술(표현)을 연계하였다. 바다생물의 생명을 위협하는 바다쓰레기 문제와 GPGP(거대 태평양 쓰 레기 섬)를 문제 상황으로 하여 바다쓰레기를 치울 수 있는 바다로봇청소를 디자인해보는 것으로 구성하였다. 디자인을 할 때 미적요소와 함께 바다쓰레기와 물고기를 로봇이 어떻게 구분할 수 있을지 발문하여 AI for oceans라는 머신러닝을 직접체험하며 로봇의 기능을 이해한다.

6~10차시는 학생이 원하는 AI주제를 스스로 선택하여 원하는 사람과 함께 AI를 탐구할 수 있도

록 하였다. 각 팀에서 연구한 내용을 AI아뜰리에라는 이름으로 부스운영을 하고 각 팀에서 직접

AI부스를 기획하고 운영한다. 이것은 학생 스스로 AI 프로젝트를 기획하고 운영할 기회를 부여하

며 여러 AI의 체험을 한 번에 할 수 있는 장점이 있다.

2 서론

가. 연구의 필요성

본 STEAM 교사연구회는 인공지능, 빅데이터, 데이터 분석 등 첨단기술을 접목한 융합적 학습‧탐구 프로그램 개발을 주제로 융합인재교육을 연구하고 현장에서 실천하려고 한다. 교 사연구회의 목표는 다음과 같다.

나. 교사연구회 목표

1) STEAM 교육 목적의 구현 측면 : 학생들의 과학기술에 대해 흥미와 이해를 높이고 인공지능과 빅데이터 활용 등 첨단과학기술을 활용한 실생활의 문제를 해결할 수 있는 프로그램을 개발하고 적용한다. 또한 과학기술과 예술이 만나는 체험을 통해 학생들의 창의성을 함양시키도록 하며, 미래 사회변화에 따른 미래 핵심역량을 기를 수 있는 융합프로그램을 개발하고 적용하여 학생들이 미래 사회의 주역으로 성장할 수 있는 교육이 되게 한다.

2) 교육과정 재구성과 프로그램 개발 과정 측면 : 인공지능교육, 데이터분석 교육의 현 황과 내용, 교육 방법 등을 분석하고 인공지능 등의 첨단과학기술과 연계 가능한 교 육과정 분석을 통해 STEAM 교육의 관련성을 추출한다. 이러한 분석을 바탕으로 과 학, 실과, 국어, 미술, 수학 등의 교육과정을 재구성하여 융합프로그램을 개발한다.

설계 및 개발은 구성주의 및 PBL의 원칙, 프로젝트학습, 배움중심수업 등을 기반으 로 하며 융합인재교육의 학습 준거와 STEAM 교육이 지향하는 세부요소를 충실하게 반영한다.

3) 문제해결력과 창의성 신장에 대한 학습효과 측면 : 인공지능과 미술작품, 빅데이터 의 활용으로 제작하는 아트 등 첨단기술과 예술을 접목해 실생활 문제를 해결해보 며, 창의적 사고 역량, 심미적 감성 역량, 의사소통 역량 등의 2015 개정 교육과정 의 핵심역량을 성취할 수 있도록 한다. 고정된 사고방식에서 벗어난 창의적인 해결 방법과 전략, 아이디어를 기르고 이러한 아이디어를 기반으로 문제를 해결해 봄으로 써 감성적 체험을 경험하도록 한다.

4) 온라인 수업을 위한 콘텐츠 제작과 온라인 플랫폼을 활용한 협력학습 적용 : 온라인 수업에서 협력학습 적용이 가능하도록 적절한 플랫폼을 활용한 프로그램으로 개발 및 적용하여 그 효과성을 검증한다.

5) 융합인재교육의 이해 심화와 확산 : 개발 및 적용한 STEAM 교육 프로그램을 일반 화 자료로 수정하여 보급하며 본 연구회의 연구 과정과 성과를 워크숍, 체험 연수 등의 다양한 기회를 통해 공유하며 현장에서 확산될 수 있도록 한다.

6) 융합인재교육 연구를 통한 교사역량 강화 : STEAM 교육의 개념과 목적, STEAM 교

육과 미래사회의 관련성에 대한 이해를 바탕으로 프로그램을 개발하고 적용하는 과

정을 통해 교사의 융합인재교육 전문가로서의 역량 강화한다.

3 연구 수행 내용 및 결과

<개발 프로그램 개요>

번호 프로그램명 학년 중심

교과

연계

교과 내용 및 특징

1-⑴ AI 아뜰리에

(명화, AI를 만나다) 3 미술

수학 과학 국어

예술 중심 STEAM 프로그램

인공지능 교육

문제기반학습

1-⑵ AI 아뜰리에

(명화, AI를 만나다) 6 실과 수학 미술

실과 SW교육 중심으로 미술 교과와 융합

인공지능 교육

2

AI 아뜰리에 (AI연구원이 되어 AI를

탐구하다)

4 창체

수학 과학 미술 국어

프로젝트 학습

인공지능 교육

<프로그램 1-(1)>

STEAM 프로그램

구분

프로그램명

AI 아뜰리에 <명화, AI와 만나다>

선행

프로그램명

해당없음

학교급

초등학교 대상 학년(군) 3학년

목표 수혜학생 수 90명

중심과목

미술 중심과목

성취기준 영역 [초3~4학년 미술] (2)표현, (3)감상

연계과목

수학 과학 국어

연계과목 성취기준 영역

[초3~4학년 수학] (5)자료와 가능성 [초3~4학년 과학] 기초과학탐구기능 [초3~4학년 국어] (1)듣기·말하기

개발계획

주제 연번 차시

(시수) 과목 연계(안)

1 2 미술(1)+수학(1)

2 2 미술(1)+과학(1)

3 2 미술(1)+과학(1)

4 4 미술(1)+수학(1)+과학(1)+국어(1)

5 2 미술(1)+국어(1)

<프로그램 1-(2)>

구분 수행 결과

교수학습지도안 개발 차시 총 12차시

수업 적용 기간 2021.10.08. ~ 2021.10.22 (STEAM 수업) 수혜학생 수 학동초등학교 90명

학생 태도검사 1차(사전) 검사 7월 16일, 1개 학급(90명) 실시완료 2차(사후) 검사 10월 22일, 1개 학급(90명) 실시완료 학생 및 교사 만족도조사 10월 22일 실시 완료

STEAM 프로그램

구분

프로그램명

AI 아뜰리에 <명화, AI와 만나다>

선행

프로그램명

해당없음

학교급

초등학교 대상 학년(군) 6학년

목표 수혜학생 수 100명

중심과목

실과 중심과목

성취기준 영역 [초5~6학년 미술] (3)생활화 (4)기술시스템

연계과목

미술 과학 수학

연계과목 성취기준 영역

[초5~6학년 미술] (2)표현, (3)감상 [초5~6학년 과학] 기초과학활동 [초5~6학년 국어] (5)자료와 가능성

개발계획

주제 연번 차시

(시수) 과목 연계(안)

1 2 실과(1)+미술(1)

2 2 실과(1)+미술(1)

3 2 실과(1)+미술(1)

4 4 실과(1)+미술(1)+수학(1)+과학(1)

5 2 실과(1)+미술(1)

구분 수행 결과

교수학습지도안 개발 차시 총 12차시

수업 적용 기간 2021.10.13. ~ 2021.10.21 (STEAM 수업) 수혜학생 수 교동초등학교 100명

학생 태도검사 1차(사전) 검사 7월 14일, 4개 학급(100명) 실시완료 2차(사후) 검사 10월 21일, 4개 학급(100명) 실시완료 학생 및 교사 만족도조사 10월 21일 실시 완료

<프로그램 2>

가 STEAM 프로그램 개발 및 적용 (1) 프로그램 개발 방향 설정

㈎ 교육과정 및 인공지능교육 현황 분석

① STEAM 교육 운영을 위한 초등학교 교육과정 분석

- 초등학교 교육과정을 분석하여 STEAM 교육 관련 내용 추출

- 인공지능교육, 빅데이터 활용과 연계할 수 있는 관련 교육과정을 찾고 재구성방안 구상

② 인공지능교육 현황과 교육의 방법 및 내용 분석 - 인공지능교육의 국내외 현황을 파악

- 인공지능교육의 방향과 내용, 그 방법에 대해 알아보고 비교 분석

STEAM

프로그램 구분

프로그램명 AI 아뜰리에 <AI연구원이되어 AI를 탐구하다>

선행

프로그램명 해당 없음

학교급 초등학교 대상 학년(군) 4학년

목표 수혜학생 수 31명

중심과목 창체 중심과목

성취기준 영역

4차 산업혁명시대에 필요한 ICT문해력 및 창의력, 협업능 력, 리더쉽을 기를 수 있다.

연계과목

수학 과학 미술 국어

연계과목 성취기준 영역

[초4학년 수학] (5)자료와 가능성 [초4학년 과학] (5)식물의 생활 [초3~4학년 미술] (2)표현, (3)감상 [초3~4학년 국어] (1)듣기·말하기

개발계획

주제 연번 차시

(시수) 과목 연계(안)

1 2 창체(1)

+

수학(1)

2 3 창체(1)

+

과학(1)

+

미술(1)

3 5 창체(3)

+

국어(1)

+

미술(1)

구분 수행 결과

교수학습지도안 개발 차시 총 10차시

수업 적용 기간 2021.10.08. ~ 2021.10.22.

(STEAM 수업) 수혜학생 수 나곡초등학교 31명

학생 태도검사 1차(사전) 검사 7월 16일, 1개 학급(31명) 실시완료 2차(사후) 검사 10월 22일, 1개 학급(31명) 실시완료 학생 및 교사 만족도조사 10월 22일 실시 완료

- 인공지능교육과 STEAM교육, 2015개정교육과정과 관련된 내용을 종합적으로 검토 하여 프로그램화 방안 구상

③ 첨단과학기술 활용 프로그램 개발을 위해 현재 AI 기술, 빅데이터 등의 가치와 전망 을 알아보고 STEAM 교육 프로그램과의 융합 방법 연구

④ 첨단과학기술과 관련한 연수에 참여하여 프로그램 개발 및 적용에 필요한 지식과 방법 획득

㈏ STEAM교육 프로그램 설계 및 개발

① 연구회 주제에 대한 STEAM 교육 프로그램의 개발 방향 설정 : STEAM교육의 개념, 활동준거, 세부요소 등에 따라 방향을 다음과 같이 설정하도록 한다.

- 실생활의 문제와 연계될 수 있는 주제를 선정하여 교육과정을 재구성

- 여러 교과의 성취기준을 융합적으로 구성하여 관련 교육과정 주제 및 내용을 추출 하여 편성･운영

- 주제에 따라 상상하고 도전하여 성장할 수 있는 STEAM 교육 프로그램을 제시 - STEAM교육의 활동 준거인 상황제시, 창의적 설계, 감성적 체험 요소 반영

- 실생활 문제해결력과 융합적 사고 능력의 배양을 위해 결과와 지식보다는 과정과 활동을 강조

② 교육과정 분석결과를 반영하여 인공지능을 주제로 한 STEAM 교육 프로그램 개발 : 실제 수업에 적용 가능할 수 있는 수업지도안을 자세하게 작성하고 수업에 투입할 수 있는 교육활동지를 개발하여 본 STEAM 프로그램이 일반화될 수 있도록 연구

(2) 프로그램 개발 내용

프로그램 1-⑴ (3-4학년군) AI 아뜰리에 <명화, AI와 만나다>

㈎ 프로그램 개발 중점사항

① 인공지능 교육

<프로그램1> 학생들의 삶에 깊이 들어와 있는 인공지능의 개념과 원리를 이해하고 이 를 활용해보는 AI교육과 AI융합교육을 동시에 진행하였다. AUTO DRAW, QUICK DRAW 의 재미있는 AI 프로그램을 통해 AI의 개념을 이해하고 생활 속에 다양한 AI를 이해한다.

학생들이 엔트리의 AI블록을 사용해 직접 CLASS를 생성하고 이미지 데이터를 학습시켜 AI 도슨트 프로그램을 만들어보며 AI을 학습할 수 있었다. DEEP DREAM GENERATOR 프 로그램을 활용해 학습한 명화의 특징을 살려 새로운 미술 작품을 만들며 AI를 활용한 미 술 작업을 체험해보았다. 프로그램 내내 AI의 학습 방법과 AI 프로그램을 활용하여 명화 와 AI가 자연스럽게 활용되도록 설계하였다.

② 예술과 AI를 융합한 예술형 STEAM 수업

<프로그램1-⑴>은 인간과 AI가 서로 협업하여 하나의 예술작품을 완성해내는 활동을 체험할 수 있도록 개발한 프로그램이다. 학생 화가와 명화를 학습한 AI가 협력하여 명화 의 특징을 살린 작품을 그리고 작품전을 열어 작품을 소개한다.

이를 위해 학생들이 미술 감상 수업을 할 때 AI의 지도학습 모델을 사용해서 스스로 화가와 화가가 그린 명화를 감상하고 특징과 공통점을 찾아내서 학습하도록 하였다. 미 술 감상과 동시에 AI가 공부하는 원리를 이해할 수 있도록 하였다. 프로그램의 처음부터 마지막까지 학생들이 명화를 감상하고 명화의 기법을 활용해 나만의 작품을 만들고 명화 이미지 데이터로 AI를 학습시켜서 새로운 작품을 만드는 등 예술 감상과 창작 속에서 AI 와 기술, 데이터에 관한 수학 교과가 융합되도록 설계하였다. 또한 작품활동에 그치지 않 고 AI 아뜰리에 전시회를 열어 다른 학생들에게 AI로 만든 작품을 소개하고 체험해보는 기회를 제공하고 확산시킨다.

③ 문제기반학습(Problem based Learing)

PBL은 비구조화된 실생활 문제를 제시하여 창의적인 문제 해결 과정을 통해 학습자 는 문제해결능력, 비판적 사고능력, 창의력 등을 신장시킬 수 있다고 알려진바, 위 STEAM 프로그램은 PBL 설계원칙과 실천 방법을 기반으로 개발하였다. 학생들이 직접 주제에 맞는 전시회를 기획하고 운영하며 PBL 기본 특성인 동료학습자와의 협력적 문 제해결, 학습자 중심의 학습 환경 제공, 자기 성찰적 반성을 통한 성장이 가능하도록 설계 및 운영하였다.

㈏ 교육과정 성취기준

① 중심과목 성취기준 : 2015 개정교육과정 초등미술 3~4학년 (2) 표현 (3) 감상

② 연계과목과 그 성취기준

과목 영역 성취기준

수학 (5) 자료와 가능성

[4수05-03] 여러 가지 자료를 수집, 분류, 정리하여 자료의 특성에 맞는 그래프로 나타내고, 그래프를 해석 할 수 있다.

국어 (1) 듣기ㆍ말하기 [4국01-06] 예의를 지키며 듣고 말하는 태도를 지닌다.

초등미술 3-4학년

(2) 표현

^4미02-05] 표현 방법과 과정에 관심을 가지고 계획할 수 있다.

초등미술 3-4학년

(3) 감상

^[4미03-01] 다양한 분야의 미술 작품과 미술가들에 관심을 가질 수 있다.

㈐ 차시별 프로그램 구조

프로그램 1-⑵ (5-6학년군) AI 아뜰리에 <명화, AI와 만나다>

㈎ 프로그램 개발 중점사항

<프로그램 1-⑴>의 5-6학년군 적용 버전으로 재구성 : 이하 프로그램 1-⑴과 같음 과학 기초탐구기능 공통적인 속성이나 조건에 따라 사물을 범주로 구분하여 분류할

수 있다.

차시 학습 활동 주제 수업 내용 STEAM

교과

1-2

주제 탐색 명화, AI와 만나다

- 인간 화가 작품과 AI 화가의 작품을 감상하고 비교하며 AI의 개념을 익힌다.

- Auto draw, Quick draw 등의 인공지능 프로그 램을 활용하여 그림을 그린다.

T,E,M

3-4

문제 상황 제시 및 창의적 설계

공부하는 AI

- AI의 학습 방법 3가지 (지도학습, 비지도학습, 강화학습)을 익히고 지도학습의 방법으로 명화 를 학습하여 본다.

- 엔트리 AI블록을 활용하여 실제로 다양항 명 화 이미지를 데이터로 학습시켜 AI 도슨트를 만든다.

S, T, A, M

5-6

창의적 설계 인간화가, AI와 만나다

- AI를 활용해서 작품을 만드는 작가 ‘두민’의 작 품을 보고 인간의 미적 감각과 AI의 기술을 협업한 작품을 설계한다.

- 명화의 특징을 살린 그림 그리기

- Deep draem generator 사용해서 AI화가 작품 만들기

T, E, A, M

7-10

창의적 설계 내가 만드는 AI 아뜰리에

- AI와 인간 화가가 협업한 작품을 전시하는 AI 아뜰리에 작품 전시회 및 부스를 기획한다.

- AI 아뜰리에 체험 부스를 만들어 관람객이 AI 를 체험할 수 있도록 한다.

T, E, A, M

11-12

^{감성적 체험 AI 아뜰리에} 작품전

- 미술관 도슨트가 되어 작품 속에 녹아든 작가, 명화의 특징을 설명하고 작품 속에 AI가 어떤 역할을 했는지 소개한다.

- 미술 작품 감상후 경매에 참여해본다.

T, E, A, M

프로그램 2 (3-4학년군) AI 아뜰리에 <AI연구원이되어 AI를 탐구하다>

㈎ 프로그램 개발 중점사항

① 이론과 실제

교과서의 이론에만 국한되지 않고 배운 것(이론)이 실생활(실제)에 어떻게 활용될 수 있는지를 생각하며 수업 내용을 재구성하였다. 수학 그래프 단원의 경우 몇 개 되지 않 는 변량 값으로 그래프를 그리거나 읽는 것에 치중되어 있는데 지구온도 상승 그래프나 주식 그래프 등 실생활에 사용되어지는 그래프를 살펴보며 그래프를 읽고 해석하는 것까 지 주제를 확장했다. 그리고 이 그래프가 주는 시사점이나 예측 가능한 미래를 이야기 나누며 환경에 대한 잇슈를 함께 다루었다. 3~5차시에 다루는 식물 단원도 사는 곳이나 특징을 살펴보는 것을 넘어 현재 바다생태계의 위태로움을 알고 바다 오염 문제를 해결 할 수 있는 로봇을 디자인해보는 활동 통해 이론과 실제를 함께 배울 수 있도록 하였다.

② 프로젝트학습

프로젝트 학습은 학생들이 여러 명 팀을 이루어 학습하고자 하는 특정 주제를 선정해 서 해당 주제에 대해 스스로 조사하고 깊이 탐구하는 학습방법이다. 학습자들이 자발적 으로 운영해 나가는 면에 있어서 체계적인 사고 능력을 향상시키고 자아개념을 심어 줄 수 있으며, 협동심과 책임감, 독창성과 유창성, 적극적인 참여의식 등을 길러준다고 알려 져 있다. 이번 STEAM 프로그램은 프로젝트 설계원칙과 실천 방법을 기반으로 개발하였 으며, 프로젝트학습의 기본 특성 및 자기 성찰적 반성을 통한 성장이 가능하도록 설계 및 운영하였다.

③ 인공지능 교육

인공지능을 교육한다는 것은 인공지능 내용에 대한 교육과 인공지능을 활용하는 체험 교육으로 크게 나뉠 수 있는데 인공지능을 처음 접하는 학생이 대부분이라 인공지능에 대한 기본적인 개념과 머신러닝을 이해하고 인공지능을 체험하는 정도로 구성하였다. AI 분야가 워낙 방대하고 그 깊이가 깊은 것도 많아 학생이 스스로 인공지능 주제를 정하여 할 수 있는 만큼 탐구하고 이것을 공유할 수 있도록 부스 운영하는 형식으로 진행하였 다. 각 팀에서는 탐구한 것을 친구들에게 체험을 시키거나 설명하며 내가 알게 된 것을 서로 공유하는 지식 나눔의 기쁨을 경험할 수 있도록 하였다.

㈏ 교육과정 성취기준

① 중심과목 성취기준 : 창의적 체험활동 자율활동 <환경교육>

초등과학 4학년 창의적 체험활동

- 환경오염의 심각성을 알고 이를 해결하기 위한 방법을 생각할 수 있다. - 4차 산업혁명시대에 필요한 ICT문해력 및 창의력, 협업능력, 리더쉽을

기를 수 있다.

② 연계과목과 그 성취기준

㈐ 차시별 프로그램 구조

(2) 프로그램 개발‧적용 결과

프로그램 1-⑴ (3-4학년군) AI 아뜰리에 <명화, AI와 만나다>

교수학습 지도안 개발

차시(시수)

프로그램명 프로그램 주제

운영 대상 (학년)

완료 여부 개발 수업

적용 학생수

1-2 명화, AI와 만나다 AI로 그림그리기 3학년 완료 완료 90

3-4 공부하는 AI AI의 학습방법/분류 3학년 완료 완료 -

5-6 그림 그리는 AI 인공지능 활용 작품 만들기 3학년 완료 완료 - 7-10 내가 만드는 AI 아뜰리에 AI 아뜰리에 전시 기회 3학년 완료 완료 -

12 AI 아뜰리에 작품전 AI 아뜰리에 작품전 3학년 완료 완료 -

합계 90

차시 학습 활동 주제 수업 내용 STEAM

교과

1~2

^{문제 상황} 제시

지구의 온도와 꺾은선 그래프

- 지구 평균기온 상승에 대한 심각성을 알기 - 교과서를 바탕으로 꺾은선 그래프 알기 - 기후변화에 대처하기 위해 우리가 할 수

있는 일 의견 나누기

A, M

3~5

문제 상황 제시 및 창의적 설계

바다 쓰레기와 청소로봇

- GPGP, 바다쓰레기 문제 살펴보기 - 바다 청소로봇 디자인하기

- AI for oceans로 머신러닝이해하기

S, T, A

4~6

창의적 설계 및 감성적

체험

AI프로젝트 학습

- 생활 속 AI 사례 살펴보기 - AI 프로젝트 계획하고 연구하기

- AI 아뜰리에(부스체험) 운영 및 체험하기

T, A

과목 영역 성취기준

수학 (5) 자료와 가능성

[4수05-03] 여러 가지 자료를 수집, 분류, 정리하여 자료의 특성에 맞는 그래프로 나타내고, 그래프를 해석 할 수 있다.

과학 (5) 식물의 생활 [4과05-03] 식물의 특징을 모방하여 생활 속에서 활용하고 있는 사례를 발표할 수 있다.

미술 (2) 표현 [4미02-02] 연상, 상상하거나 대상을 관찰하여 주제를 탐색 할 수 있다.

국어 (1) 듣기ㆍ말하기 [4국01-06] 예의를 지키며 듣고 말하는 태도를 지닌다.

프로그램 1-⑵ (5-6학년군) AI 아뜰리에 <명화, AI와 만나다>

교수학습 지도안 개발

차시(시수)

프로그램명 프로그램 주제

운영 대상 (학년)

완료 여부 개발 수업

적용 학생수

1-2 명화, AI와 만나다 AI로 그림그리기 6학년 완료 완료 100

3-4 공부하는 AI AI의 학습방법/분류 6학년 완료 완료 -

5-6 그림 그리는 AI 인공지능 활용 작품 만들기 6학년 완료 완료 - 7-10 내가 만드는 AI 아뜰리에 AI 아뜰리에 전시 기회 6학년 완료 완료 -

12 AI 아뜰리에 작품전 AI 아뜰리에 작품전 6학년 완료 완료 -

합계 100

프로그램 2 (3-4학년군) AI 아뜰리에 <AI연구원이되어 AI를 탐구하다>

교수학습 지도안 개발

차시(시수)

프로그램명 프로그램 주제

운영 대상 (학년)

완료 여부 개발 수업

적용 학생수

1-2

데이터? 빅데이터? 데이터와 그래프 4학년 완료 완료 31

3-4

빅데이터야! 난 이게

궁금해. 데이터와 우리생활 4학년 완료 완료 -

5-6

안녕? AI AI리터러시 이해 4학년 완료 완료 -

7-9

내가 만드는 AI 아뜰리에 AI아뜰리에 부스운영 4학년 완료 완료 -

10

AI 아뜰리에 프로젝트

돌아보기 AI윤리와 자기성찰 4학년 완료 완료 -

합계 100

나 성과 확산 및 실천 (1) 교사연구회 STEAM 행사 주최

㈎ 일시 및 대상

회차 행사명 일시 참석대상 방법

1차 교사 워크숍 2021.11.17.(수) 14:30~16:30

연구원 소속

학교 교사 줌 온라인 비대면 워크숍

㈏ 목적 : 교사들의 융합교육(STEAM)에 대한 이해 제고 및 협력 방안 모색

㈐ 내용

① STEAM 교육 프로그램 개발 및 적용 결과 사례 공유

② 학생들에 프로그램에 참여하는 모습을 통해 본 프로그램의 교육적 효과

③ STEAM 교육 및 인공지능 체험을 통한 STEAM교육의 이해

㈑ 기대효과 : STEAM 교육에 대한 이해를 넓히고 교육성과의 공유로 STEAM 교육에 대 한 교사의 관심을 환기, 차후 이루어질 활동에 참여시키는 계기를 마련

㈒ 운영 결과

참석 교사 줌 화면 강의 화면 1

출석부 (32명 참석) 강의 화면 2 제공 간식

(2) STEAM 교사연구회 간 상호 네트워크 컨설팅 결과

회차 일시 장소 참석자 상호 컨설팅 결과

1차 ’21.5.31.(월)

16:30~18:00 온라인 김은형 교사(연구책임자) - 융합교육지원단 역할 및 지원소개 - STEAM 교사연구회 상호 컨설팅 2차 ’21.7.15.(목)

16:30~18:00 온라인 김은형 교사(연구책임자) - STEAM 교사연구회 사례 공유 - 권역별 학교급별 상호교류 3차 ’21.9.14.(화)

16:30~18:00 온라인 김은형 교사(연구책임자) - STEAM 교사연구회 우수사례 공유

- 프로그램 유형별 컨설팅

다 STEAM 프로그램 적용 성과 분석 및 조사

(1) 수혜 학생 태도 조사

⑵ 학생 사전‧사후 태도 검사 시기 및 대상 선정 이유 구분

수행 결과

프로그램 1 프로그램 2

수업 적용 일정 2021.10.08. ~ 2021.10.22. 2021.10.08. ~ 2021.10.22.

(STEAM 수업)수혜학생 수

학동초등학교 3학년 90명

(3학년 3개 학급) 나곡초등학교 4학년 31명 (4학년 1개 학급) 교동초등학교 6학년 100명

(6학년 4개 학급)

학생

태도검사 학동초 3학년 90명 교동초 6학년 100명 나곡초 4학년 31명

1차 태도검사 2021년 7월 16일 2021년 7월 14일 2021년 7월 16일

2차 태도검사 2021년 10월 22일 2021년 10월 21일 2021년 10월 22일

대상 선정 이유

각 연구원이 소속되어 있는 학교의 학생들 중 연구원이 담임을 맡고

있는 학급과 같은 학년 동료 교사들의 학급을 대상으로 함

⑶ 학생 인터뷰 내용

㈎ 프로그램 1 인터뷰 내용

㈏ 프로그램 2

학생 인터뷰 내용 또는 참여 소감

1

AI는 정말 미래의 좋은 기술이 될 수 있고 위험한 일을 대신 할 수 있어서 배워야 해요. 저는 이번 프로그램을 통해 스스로 AI를 이용해 광고를 찍는 방법을 알게 되었어요. 부스체험을 할 때 너무 재밌었고 친구들이 나를 친절하게 대해 줘서 좋 았습니다. 나의 부스에 친구들이 많이 왔을 때는 힘들었지만 친구들이 내가 하는 걸 보고 신기해하면 기분이 좋고 뿌듯했어요. 시간이 더 많았다면 더 꼼꼼하게 준 비할 수 있었을걸 하는 아쉬움이 남아요.

2

선생님과 수업을 하며 급하거나 위태로운 상황일 때 AI를 활용하면 좋겠다고 생각 했어요. AI 부스 체험을 준비하며 영상을 제작에 관심을 가지게 되었고 친구들의 모습 찍고 인터뷰하는 게 정말 즐거웠습니다. 영상을 더 만들고 싶어요. 이 활동을 하면서 친구와 더 친해진 것 같아 좋습니다.

3

친구들과 소통하며 체험해서 좋았어요. 친구들이 운영하는 AI부스에 다 참여하지 못한 것이 아쉬워요. 정말 재미있었고 또 하고 싶습니다.

4

부스 운영을 준비하며 세상엔 쉬운 일이 하나도 없다는 것을 알았습니다. 체험이 너무 재미있었고 3개 부스를 못가서 아쉬워요. 친구들이 우리 부스에 많이 와서 감동했고 거기에 잘했다고 칭찬까지 해줘서 기분이 아주 좋았습니다.

5

스팀&AI 수업은 정말 좋은 프로그램 같아요. AI는 우리에게 정말 필요성이 많다는 것을 느꼈어요. 많은 부스들에서 스팀&AI에 대한 것을 즐길 수 있어서 좋았어요.

이 많은 것을 더 즐기고 싶습니다. 적을 알아야 싸울 수 있어요. 저는 앞으로 인공 지능에게 지시를 내리는 사람이 될 거예요.

6

AI가 이렇게 많이 쓰이는 줄 몰랐어요. 이렇게 체험하는 것도 재미있고 이렇게 하 면서 AI를 더 잘 알게 된 것 같아요. 체험을 다 못해서 아쉬웠어요. AI를 만든 사 람들은 아주 대단한 것 같아요.

7

AI가 이렇게 재미있고 신기한 것이지를 알게 되었어요. 재미있고 또 하고 싶습니 다. 친구들이 재미있는 부스를 많이 준비해줘서 고맙고 체험을 더 하고 싶은데 못 해서 아쉬워요. 10년 후 내가 인공지능 시대에 살아야 하는데 너무 기대가 되고 로봇이 사람을 해치지 않았으면 좋겠습니다.

8

AI에 관심이 별로 없었는데 관심이 생기는 계기가 되었어요. 부스가 재밌고 내가 찾아보지 못한 것을 알 수 있어서 좋았어요. 열심히 준비해준 친구들을 칭찬합니 다.

9

코딩이 이렇게 중요하다는 것을 알았어요. 엔트리 AI코딩 햄스터를 준비했는데 너 무 신기합니다. 체험을 하는 게 너무 재밌었고 아쉬웠던 점은 없어요. 대신 인공지 능을 배우고 나니 나중에 사람들이 할 일이 없는 것 같아 무서워졌어요.

10

AI가 무엇인지에 대해 알았고 자율주행자동차의 원리를 스스로 알게 되었어요. 너 무 재미있었고 다음에도 또 하고 싶습니다. 생각보다 부스운영이 잘된 것 같고 친 구들이 12명이나 와서 기분 좋았어요.

4 ^{결론 및 제언}

1) STEAM 프로그램별 운영 결과

⑴ 프로그램 측면

- 주로 과학, 수학이 중심이 되던 STEAM 수업과 달리 ‘미술’이 중점교과가 된 프로그램을 운영하였다. 미술 수업을 중점으로 STEAM 수업을 하니 학생들이 창의적으로 자신의 작 품을 만들고 이를 소개하는 전시회를 만들며 작품에 대한 애정과 함께 프로젝트에 더욱 몰입할 수 있었던 것 같다. 미술 속에 숨은 다양한 수학, 과학적 데이터, 통계와 AI 기술 활용이 적절히 이루어져 학생들의 작품 뿐 아니라 수업 역시 AI와 만나는 새로운 시간이 었다.

- AI과 SW에 대해 전혀 알지 못했던 학생들이 명화 프로젝트를 통해 자연스럽게 AI의 원 리를 이해할 수 있었다. 3학년 학생들이지만 AI 드로잉 프로그램과 명화 감상 게임을 통 해 AI의 3가지 학습방법을 이해하고 지도학습을 이용해 스스로 명화를 감상하고 분류할 수 있는 점이 인상깊었다.

- AI의 개념을 이해하는 것에서 그치지 않고 직접 엔트리를 AI 블록을 사용해 다양한 명화 를 학습시키고 명화에 대해 설명하는 AI 도슨트를 만들어본 것은 아이들에게 매우 좋은 경험이 되었던 것 같다. 아이들이 SW에 대해 처음 접하고 스스로 생각한 것을 코딩을 통해 실제로 구현하는 것에 큰 성취감을 느끼고 흥미를 가지게 되었다. 명화 AI 프로그 램 이후에 아이들이 엔트리 AI블록을 활용해 다양한 주제를 가진 분류 프로그램을 스스 로 제작해보기도 하여 인상깊었다.

- 학생들이 자신이 공부하고 싶은 것을 선택하여 그것을 마음에 맞는 사람과 탐구할 수 있 는 기회가 많지 않은데 이번 스팀수업이 그 기회가 된 것 같아 좋았다. 학생들은 선택한 주제를 끝까지 탐구하여 친구들 앞에서 시연을 하는 것에 책임을 다했고 친구들에게 자 신이 알아낸 것을 가르쳐주는 것을 즐거워했다. 여기에서 협력, 나눔, 리더십의 모습도 엿볼 수 있었다.

- 4차 산업혁명의 핵심인 AI를 어떻게 수업해야할지 나조차도 명확하지 않았는데 하데라민 주학교 프로그램을 적용하여 프로젝트 수업을 하니 학생도 즐겁고 교사도 그리 어렵지 않게 AI수업을 할 수 있다는 것을 알았고 그 방법을 찾은 것 같아 만족스럽다.

- 내용이 방대한 AI를 부스형식으로 준비하니 짧은 시간에 다양한 체험을 할 수 있어서 좋 았고 이 수업으로 인해 학생들 간 팀워크는 물론이고 그동안 잘 모르는 친구와 협력하여 준비하게 되면서 반 전체 분위기도 더 좋아졌다.

- ‘인공지능’은 이미 우리 일상생활 깊숙이 파고들어 우리 삶의 많은 부분을 차지하고 있음

에도 불구하고, 그동안 모호했던 인공지능의 정의, 인공지능의 학습 방법, 인공지능 활용 에 따르는 윤리적 문제 등에 대해 ‘AI 아뜰리에 (명화, AI와 만나다)’ 프로그램을 통해 다 양하고 심도 있는 고찰이 이루어졌다.

- 미술 교과와의 융합을 통해 보다 쉽게 인공지능의 삶 속 역할 이해를 도울 수 있었다.

이를 위해 교사연구회 선생님들과 함께 다양한 적용 예시를 찾아보고 활용해보며 교사 개인으로서도 인공지능 분야의 지식과 관련 수업 역량을 기를 수 있었다. 더불어 모든 학생들이 한 명의 화가가 되어 그림을 그리고, AI 화가와의 협업 활동을 통해 하나의 작 품을 완성하는 것을 보며 각 학생들이 가진 역량을 체감하고 그들의 창의성이 발현하는 것을 목도하는 기회를 가질 수 있었다.

⑵ 학습자 측면

- 미술을 그리는 것에만 익숙하고 ‘감상’에 대해서는 어려워 하던 아이들이 적어도 클림트, 쇠라, 박수근, 피카소, 반고흐에 대해서는 전문가가 되었다. 교사가 일방적으로 작가의 삶 과 작품의 특징에 대해 설명하는 감상 수업이 아니라, 아이들이 직접 모둠별로 명화 카 드를 보며 작품의 특징과 공통점을 찾는 ‘지도 학습’을 활용하니 재미있어하고 미술 작품 에 대한 호기심을 깊게 가지게 되었다. 학교 복도에 기존에 설치되어있던 명화 작품에 큰 관심을 가지고 새로운 작품을 보고도 비슷한 화풍의 작가에 대해 이야기하는 것이 놀 라웠다.

- 중학년 학생을 대상으로 AI의 개념과 SW 코딩을 도입한다는 것이 처음에는 걱정스러웠 다. 실제로 학생들의 ICT 기기 활용 능력에 편차가 커서 SW적인 측면을 시작할 때 부담 스럽기도 하고 시간을 필요로 하였다. 하지만 학생들이 모두 AI의 개념을 이해하고 단계 적으로 스스로 데이터를 학습시키고 프로그램을 만들어 내며 성장한 점이 굉장히 놀라웠 다. 학생 스스로 머릿속으로 생각한 것이 실제로 구현되는 것을 보며 큰 성취감을 느낄 수 있었다. 그리고 미래의 진로에 대해 고민할 때 어떤 직접, 분야이든지 AI를 활용할 수 있다는 것을 고려하는 점이 큰 변화였다.

- 문제 상황을 이해하고 이를 해결하기 위해 스스로 방법을 찾아내려 노력하는 과정에서 끈기와 도전하는 열정을 발견할 수 있었다.

- 학생들의 창의성을 인정해주고 허용하는 분위기에서 자신의 과업을 해결하기 위해 몰입 하고 새로운 것을 만들어 내는 기쁨이 과학에 대한 흥미를 높이는 계기가 되었다.

- STEAM 수업으로 바꾸어 적용한 결과 평소 과학을 어려워하고 싫어하는 학생들도 수업 태도가 달라지고 자발적으로 참여하게 되었다.

- 학생들이 코딩의 기본 코딩에서 더 나아가 인공지능 블록까지 활용해 보며 엔트리의 새

로운 매력을 발견하고 인공지능 코딩에 관심을 갖게 되었다.

- 실과 교과서 등, 예시 답안이 주어진 수동적 코딩 학습에 익숙하던 학생들이 문제 상황 을 파악하고 스스로 자신만의 창의적인 코딩 활동을 경험하며 전보다 높은 성취감과 자 신감을 갖게 되었다.

- 주어진 문제 상황을 해결하기 위해 친구들과 함께 협업하여 방법을 찾아내기 위해 노력 하는 과정에서 협동과 배려, 끈기와 열정을 기를 수 있었다.

- 인공지능의 다양한 학습 방법을 이해하고 이를 적용하여 스스로 인공지능이 되어보는 활 동을 통해 생소했던 인공지능 분야에 대한 관심과 흥미를 높일 수 있었다.

- STEAM 수업으로 바꾸어 적용한 결과 평소 미술을 어려워하고 싫어하는 학생들도 적극 적으로 참여하며 교과에 대한 흥미가 높아지게 되었다.

⑶ 교사 및 교사연구회 측면

- 새로운 프로그램을 고민하고 개발하는 과정 속에서 교사 역시 전혀 알지 못했던 부분을 스스로 학습하고 교육과정에 녹아내는 성장의 발판이 된다. 막연하게 알았던 AI에 대한 부분을 학생들에게 쉽게 설명하기 위해 수업을 구성하는 과정 속에서 스스로도 AI의 개 념과 원리에 대해 깊이 이해하게 되었다. SW교육 뿐 아니라 AI교육을 시작해야하는 교 사의 입장에서 두려움과 막연함이 있었는데 자신감을 많이 갖을 수 있었다.

- STEAM 교육 창의교육의 연수와 연구, 실천으로 미래의 교육에 대한 교사의 이해와 실천 력을 높이고 역량을 강화할 수 있었다.

- 연구회 활동을 하며 교사들 간 연구 내용과 과정을 공유하며 STEAM 교육을 비롯한 교 육의 책무와 역할에 대한 성찰의 기회가 되었다.

- STEAM 교육 뿐만 아니라 공학관련 서적, 게이미피케이션, PBL 관련 책들을 구입해 공부 를 하고 어떻게 교육과정을 재구성하여 STEAM 프로그램을 개발할 수 있을지 연구하는 과정이 성장이고 즐거움이 될 수 있다.

- STEAM 연구회 활동을 통해 전문성을 가진 다양한 다른 연구원들과 연구 과정 및 사례 를 공유하며 집단지성의 중요성을 실감하고, 시대와 사회가 요구하는 현재와 미래의 교 육에 대해 더 깊이 고민하고 준비하는 계기가 되었다.

- 연구회 활동을 통해 STEAM과 인공지능 분야에 대한 연수와 연구에 참여함으로써 미래

교육에서의 교사의 역할에 대해 다시 한번 생각해 볼 수 있었으며, 이와 관련한 교사의

실천력과 전문성을 길러 역량을 강화할 수 있었다.

2) 연구원 소감

◦ AI시대와 AI교육은 현재가 되었다. 코로나로 인해 사회는 생각보다도 더욱 빠르게 변화를 받 아들이고 AI시대로 전환되었다. 많은 제품과 서비스들이 디지털화하는 것이 요즘 사회의 빅 이슈이다. 아이들이 살아갈 미래가 생각보다 빨리 도래했다. 이번 프로젝트는 아이들이 AI의 개념과 원리를 익히고 직접 이를 활용해서 나만의 창의적인 산출물을 만드는 활동이다. 특히 흔히 우리가 생각하는 수학, 과학적인 분야가 아니라 인가만이 할 수 있다고 믿는 ‘창의성’과 관련된 ‘미술’을 AI와 함께 작업해봄으로써 AI가 생각보다 더 인간과 비슷하게 뛰어나게 발전 되어 있다는 것을 경험하기를 바랐다. 그리고 이를 통해 아이들이 미술 뿐 아니라 자연스럽게 미래의 모든 직업에 AI를 활용하는 능력이 필요하게 될 것을 인지하고 이에 대한 흥미를 갖고 고민을 해보기를 바랐다. 실제로 아이들이 AI가 5분만에 뚝딱 완전히 새로운 스타일의 그림을 완성하는 것을 보고 신기하고 재미있어함과 한편미래에 어떤 직업을 가져야 할 지에 대한 고 민을 하는 것을 보았다. 걱정하는 학생도 있었지만 한편으로는 AI과 협업해서 기존에는 없던 완전히 새로운 분야와 장르를 개척할 수도 있겠구나 라는 생각을 하는 것을 보고 기특하고 뿌 듯했다. 이번 프로젝트를 통해 아이들이 삶을 살아가면서 주변에 가까이 있는 AI기술을 이해하 고 AI을 활용해서 무엇을 할 수 있을지 고민하고 기회가 된다면 구체화해보는 그런 호기심과 자신감을 가질 수 있다면 좋겠다.

◦ 4차 산업과 맞물려 AI교육이 급부상하고 있는 중이다. 재미있겠다. 그러나 이것을 가르치는 일은 또 다른 일. 어떻게 가르치지? 나도 잘 모르는데? 1학기 SW교육에 이어 2학기가 되면 AI를 가르쳐야한다는 생각은 있었지만 어디서 어떻게 시작해야할지 도통 감이 오질 않았다.

일단 AI와 관련된 책을 읽고 관련 연수를 몇 개 들었다. 아... AI너는 우리생활에 바짝 다가와 있는데 내가 널 잘 몰랐구나. 그런데 생각했던 것보다 더 내용이 방대하고 난이도가 있다. AI교 육 내용과 방법에 대해 여름 방학 내내 머리를 싸맸지만 이렇다 할 묘안이 떠오르질 않았다.

그렇게 방학이 지나고 개학을 한 후 밤마다 아파트 단지를 돌고 돌았다. 돌고, 돌고, 돌고 그러 던 중 문득 야콥 헥트가 떠올랐다.

작년 업무포털 공람문서를 확인하다 야콥헥트 초청 강연이라는 제목이 있어 이건 뭔가 싶었 다. 경기도 9개 연구회가 공동주관하는 온라인 강의 신청을 받는 내용이었는데 이스라엘 민주 학교 운영 벤치마킹에 관한 것이었다. 그 학교의 이름은 하데라민주학교. 간단히 설명하자면

『어디서 어떻게 무엇을 누구와 공부할지를 학생이 선택하는 학교』다. 민주학교? 학생선택? 그 때는 어머! 이렇게 운영하는 학교도 있구나하고 그냥 넘어갔다. 이상적이긴 하나 대한민국 국 립초등학교에서 실현되기에는 어려워보였기 때문이다. 그런데 이게 걷기 운동 중 생각나다니!!

차분히 생각해 본다. 아주 방대한 AI콘텐츠와 학생선택시스템의 융합! 뭔가 맥이 잡히는 느낌

이 들었다. 내가 공부하고 싶은 것(무엇)을 내가 선택하고, 이것을 공부하기 위한 방법(어떻게)

을 내가 알아봐서 같이 연구하고 싶은 사람(누구와)과 함께 탐구하는 것! 참으로 매력적이지

않나? 지금과는 다르게 학생이 많은 것을 선택할 수 있다면 자신이 선택한 것에 좀 더 몰입하

여 자기 주도적으로 학습할 수 있지 않을까?

수업을 마치고 보니 이 방식은 성공적이었다. 이런 식으로 수업을 구성하니 교사가 하나하나 다 가르쳐야하는 부담감을 줄일 수 있고 학생은 학생대로 몰입하여 알아서 배움이 일어났다.

무엇보다 교사가 일방적으로 준비해서 지식을 먹여주는 강의식은 좀 피하고 싶다는 생각이 있 는데 다행이 어느 정도 자기 주도적 융합AI수업이 되었다. 올해도 나만의 새로운 수업방식을 찾아서 너무 좋고 AI를 아이들과 학습한 것에 만족스럽다.

불현 듯 내가 좋아하는 백희나 작가의 말이 생각난다.

“계속 똑같이 할 거라면 만들 필요가 없다고 생각해요.”

◦ 본 연구를 통해 인공지능과 데이터 활용 등 첨단 과학기술과 예술을 수업에 적용해보는 경험 을 함으로써 미래 교육의 현장을 조금이나마 들여다볼 수 있는 기회를 가질 수 있었다. 또한 연구 수업 내 생활 속 문제를 해결하는 활동에서 학생들의 적극적인 참여와 높은 관심을 관찰 할 수 있었으며, 이러한 과정을 통해 학생들의 창의 융합 능력의 신장을 이뤄낼 수 있었다. 본 연구를 기반으로 삼아, 미래 교실의 모습을 갖춘 교육의 장을 열기 위해 더욱 다양한 교과와 첨단기술과의 융합 수업을 구성하기 위한 노력을 기울이고 싶다.

◦ 평소 호기심과 관심은 있었으나, 나와 먼 이야기로 느껴져 감히 엄두를 내지 못했던 ‘STEAM 교육’이라는 분야에 처음 연구원으로 참여하며 교사로서 더 넓은 시야를 갖게 되었고, 많은 자 극을 받았고, 인공지능에 대해 느끼던 괴리감도 어느 정도 해소되는 기회를 얻었다. 과거 ‘4차 산업혁명 시대’가 무엇이며, 어떤 인재를 필요로 하는가에 대한 연수도 수강하고, 학생들에게 도 앞으로 여러분은 ‘4차 산업혁명 시대’를 살아가게 될 것이라고 지도했으나, 본 연구에 참여 해보니 내가 이해하고 지도했던 내용이 얼마나 피상적이었는지 절실히 실감하게 되었다. 예술 과 인공지능을 융합한 ‘AI 아뜰리에 (명화, AI와 만나다)’교육을 통해 학생들은 본인들이 살아갈

‘4차 산업혁명 시대’에 대해 거부감 없이 흥미를 가지고 물들어 갈 수 있는 기회를 제공하였다.

실제로 학생들이 STEAM 교육을 받은 날에 쓴 배움공책에 ‘STEAM 교육이 재미있다.’ , ‘STEAM 교육 같은 수업을 많이 받고 싶다.’, ‘ STEAM 교육 마지막 날이라서 아쉽다.’ 등 STEAM 교육에 대한 흥미와 기대를 엿볼 수 있었다. 올 해 처음으로 STEAM을 경험한 나와 우리 학급 학생들 모두에게 ‘STEAM 이전’과 ‘STEAM 이후’의 현재/미래의 삶에 대한 시각과 온도 차이가 분명히 컸고, 이런 경험을 하는 교사와 학생들이 앞으로 계속 많아지기를 희망한다.

3) 결론 및 제언

프로그램 적용 결과 학생은 스팀수업을 아주 좋아한다는 것이다. 지식 하나를 배우는 것이

아닌 자신의 주변의 문제를 다양한 시각에서 익힐 수 있다는 것과 새로운 방식으로 수업하는

것 모두 좋아했다. 스팀 수업을 통해 아이들은 여러 가지를 느끼게 되었는데 우선 함께하면 즐

겁다는 것과 함께하면 문제해결력을 높일 수 있다는 것, 그리고 뭔가 스스로 기획하고 탐구하

고 발표한다는 것은 의미 있는 일이라는 것을 알게 되었다. 또한 지구상에는 다양한 일이 일어

나고 있으니 이를 그냥 넘어가면 안 되며 무엇보다 세상을 넓게 보고 시대에 발맞춰 지구와

함께 살아가야 한다는 것을 알았을 것이다.

개선해야 할 점은 자기 주도적으로 수업이 진행되다 보니 스스로 학습하기 어려운 학생들 이 잘 참여할 수 있도록 보완책을 더 세밀하게 마련해야한다는 것이다. 반에 3명 정도가 그러 했는데, 1명은 난독증이 있고 1명은 심한 틱 장애가 있고 1명은 아무것도 하기 싫어하는 유형 의 학생이었다. 주제도 같이 생각해보고 이미 하고 있는 팀과 연결도 해 주었지만 결국 적응하 지 못하고 다시 나와 버리는 일이 발생했다. 결국 이 학생들은 이런저런 도전을 했지만 아뜰리 에 부스운영 당일에는 체험만 했다. 스팀 수업을 하는 10차시동안 아무것도 안 한건 아니지만 이런 학생들을 어떻게 하면 잘 참여하게 할지에 대한 숙제가 남았다.

처음 과학, 사회, 미술 등의 교과를 배우는 3학년 학생들을 대상으로 SW와 AI를 활용한 STEAM 수업을 설계하고 적용하는 것에 걱정이 많았다. 특히 AI교육에서 3학년은 AI 체험 정도 밖에 못할 거라는 걱정이 이번 프로젝트를 통해서 완전히 사라졌다. 학생들의 수준에 맞는 교 육과정을 재구성하면 3학년 학생들도 AI을 이해하고 이를 활용해서 창의적인 자신만의 작품을 만들 수 있다는 것을 교사도 알게 되어 자신감이 생겼다. 학생들에게 고민하고 새롭게 도전해 볼 수 있는 기회를 주면 아이들은 생각보다도 더 창의적이고 주도적으로 자신만의 무언가를 기획하고 만들 수 있다는 것을 알게 되었다. 앞으로도 다양한 학년, 수준에 맞는 AI 활용 STEAM 수업을 개발하여 어떤 학년의 학생들도 쉽고 재미있게 AI를 이해하고 활용할 수 있도 록 하고싶다.

12차시의 프로그램으로 구성 되어 있지만 실제로 본 수업을 하기 위해 기본적인 SW에 대 한 이해와 코딩과 알고리즘에 대해 이해하고 학습하는 시간이 필요했다. 3학년 학생을 대상으 로 하는 만큼 수업의 난이도가 쉽지는 않았다. 또 학생마다 SW에 대한 이해와 능력치가 경험 에 따라 천차만별이라 수업을 계획할 때 고민이 많았다. SW 수업이 현장에 들어왔지만 5-6학 년 실과에만 편성되어 있어 실제로 5-6학년 STEAM 수업을 할 때 그 전에 어떤 선생님을 만났 느냐에 따라 아이들의 수준이 제각각인 것이 생각났다. 앞으로 AI교육을 더욱 강조하고 학생들 의 원활한 수업을 위해서는 AI교과가 고학년 뿐 아니라 1학년 학생들부터 위계를 가지고 개발 되고 적용되어야한다는 생각이 들었다.

5 ^{참고 문헌}

역사가 기억하는 세계 100대 명화, 꾸벅, 우지에)엮은이), 남은성(옮긴이) 로봇공화국에서 살아남는 법, 구픽, 곽재식

빅데이터, 생활을 바꾸다, 미래의 창, BC카드 빅데이터센터 초등코딩 인공지능, 길벗, 주희정 외

엔트리 인공지능 with 햄스터 로봇, 영진닷컴, 강윤지 외

[부록1] STEAM 프로그램 개발 내용 및 결과물

Program 1

AI 아뜰리에 (명화, AI와 만나다)

초등학교 미술 (3) 감상 STEAM 프로그램

1. STEAM 프로그램 개발·적용 교육과정

연번 차시 (중심과목)

2015 개정 교육과정 성취기준 (연계과목) 성취기준 영역

1 1~2/12 [4미03-01] 다양한 분야의 미술 작품과 미술가들에 관심 을 가질 수 있다.

[초3~4학년 수학] (5)자료와 가 능성

2 3~4/12

[4미03-01] 다양한 분야의 미술 작품과 미술가들에 관심 을 가질 수 있다.

[4미02-05] 표현 방법과 과정에 관심을 가지고 계획할 수 있다.

[초3~4학년 수학] (5)자료와 가 능성

3 5~6/12 [4미03-01] 다양한 분야의 미술 작품과 미술가들에 관심

을 가질 수 있다. [과학] 기초탐구기능

4 7~10/12

[4미03-01] 다양한 분야의 미술 작품과 미술가들에 관심 을 가질 수 있다.

[4미02-05] 표현 방법과 과정에 관심을 가지고 계획할 수 있다.

[초3~4학년 국어] (1)듣기·말하기

5 11~12/12

[4 미-03-03] 미술 작품에 대한 자신의 느낌과 생각을 발표하고, 그 이유를 설명할 수 있다.

[창체] 도슨트, 진행팀, 홍보팀이 되어 적극적으로 AI 와 명화를 체험할 수 있는 체험부스를 운영할 수 있 다.

[초3~4학년 국어] (1)듣기·말하기

2. STEAM 프로그램 총괄표(총 12차시)

차시 주요내용

1~2 /12

주제(단원)명

명화, AI와 만나다

※ 인간 화가의 작품과 데이터 학습을 통해 그림을 그린 AI 화가의 작품을 감상하고 비교하며 여러 가지 데이터를 학습하는 AI 에 대해 경험한다. Quick draw 와 Auto Draw 등의 인공지능 프로그램을 활용하여 AI 와 협업하여 그림을 그려본다.

※ 1) AI 화가 vs 인간 화가 작품 비교 ^Co 상황 제시 2) 작품을 설계하고 AI 로 그림 그리기 ^CD 창의적 설계

3~4 /12

주제(단원)명

공부하는 AI

※ AI 가 학습하는 방법 3 가지(지도학습, 비지도학습, 강화학습)을 알아본다. 다양한 명화를 감상하고 AI 의 학습 방법으로 명화 카드를 분류해보고 학습의 과정을 발표한다. ^Co

※ 엔트리 AI 블록을 활용하여 실제로 다양한 명화 이미지를 데이터로 학습시키고 새로운 작품을 AI 가 어떻게 분류하는지 코딩해본다. ^CD

5~6 /12

주제(단원)명

인간화가, AI와 만나다

※ AI 를 활용해서 작품을 만드는 극사실주의 작가 ‘두민’의 작품을 보며 인간의 미적 감각과 AI 기술을 협업한 작품에 대해 생각해본다. ^Co

※ 다양한 작가 중 한 사람을 골라 작가의 특징을 살려 그림을 스케치한다. 다양한 이미지 데이터를 학습하여 그림을 그려주는 AI 프로그램을 체험하고 AI 과 협업하여 내가 설계한 명화 작품을 그린다. ^CD

7~10 /12

주제(단원)명

내가 만드는 AI 아뜰리에

※ AI 와 인간 화가가 협업하나 작품을 전시하는 AI 아뜰리에 작품 전시회 및 부스를 기획한다. 명화와 AI 작품의 특징을 소개하는 소개문을 만들고 바우처를 제작한다. ^CD

※ AI 아뜰리에 체험 부스를 만들어 관람객이 AI 를 체험할 수 있도록 한다.

(미술 작품속으로 VR 체험, 나와 닮은 명화 인물, 명화 분류 햄스터 AI) ^CD

11~12 /12

주제(단원)명

AI 아뜰리에 작품전 (명화, AI와 만나다)

※ 내가 만든 AI 작품을 소개하고 경매에 참여한다. 이때 명화의 특징을 잘 살린 진품 여부를 teachable machine 으로 분류한 결과를 활용하여 참고할 수 있다. ^ET

※ 미술관 도슨트가 되어 작품 속에 녹아든 작가, 명화의 특징을 설명하고 작품 속에 AI 가 어떤 역할을 했는지 소개한다. ^ET

※ 관람객이 명화와 AI 에 대해 체험하고 이해할 수 있는 부스를 만들어 진행한다. ^ET

※ AI 아뜰리에를 마무리하며 소감을 나눈다. ^ET