2020년 STEAM 교사연구회 운영(신정고등학교)

(1)

2020 융합인재교육(STEAM) 교사연구회 결과보고서

2020. 11.

신정고등학교

(2)

【 2020년 융합인재교육(STEAM) 교사연구회 결과보고서 】

과 제 개 요

과제명

2020년 STEAM 교사연구회 운영(신정고등학교)

STEAM 프로그램

유형

(유형1) STEAM 프로그램 개선 및 보완을 통한 확산 모델 개발 ( ) - 선행 프로그램명:

(유형2) 다양한 교과 간 협동 연구를 통한 STEAM 프로그램 신규 개발 ( √ ) (유형3) StarT 프로그램 수행을 통한 STEAM 프로그램 신규 개발 ( )

프로그램명

A.I.(인공지능) 활용 기반 STEAM 프로그램 개발

학교급 ^고 대상 학년(군) ^2학년

중심과목 수학 중심과목

성취기준 영역 [고등학교 확률과 통계 ] 통계

연계과목 과학,정보 연계과목 성취기준 영역

[ 고등학교 화학 I ] 역동적인 화학반응 [ 고등학교 물리 I ] 역학과 에너지 [ 고등학교 정보 ] 문제해결과 프로그래밍

연구기간

협약체결일 ~ 2020.11.30.

신청금액

일금사백만원(￦4,000,000)

참여연구원

4명 (연구책임자: 1명, 공동연구원: 3명)

연구 수행자에 관한 사항

구분 소속(학교명) 담당과목 직위 성명

연구책임자 신정고등학교 수학 교사 이승익

공동연구원 부산진고등학교 물리 교사 황정훈

공동연구원 한국과학영재학교 화학 교사 탁주환

공동연구원 한국과학영재학교 수학 교사 황종철

2020년도 정부의 R&D 재원으로 한국과학창의재단의 지원을 받아

융합인재교육 (STEAM) 교사연구회를 운영한 중간 결과로써 본 보고서를 제출합니다.

2020년 11월 20일

주관연구기관장 : 최 용 실 (인) 연구책임자 : 이 승 익 (인)

한국과학창의재단 이사장 귀하

(3)

“이 보고서는 2020년도 정부의 재원으로

한국과학창의재단의 지원을 받아 수행된 성과물임 ”

(4)

목 차

1. 요약문

··· 1

2. 서론

··· 1

3. 연구 수행 내용 및 결과

··· 2

가. 연구 수행 내용 ··· 2

나. 연구 수행 결과 ··· 3

4. 결론 및 제언

··· 4

[부록]

부록1. STEAM 프로그램 개발 내용 및 결과물

(5)

1. 요약문

◦ 최근 주목을 받고 있는 인공지능 교육의 도입으로서 활용할 수 있는 통계 중심 STEAM 프로그램을 개발하였다. 학생들에게 코딩을 활용하여 수학문제와 수학적 상황들을 해결 하고 이를 바탕으로 하는 물리 시뮬레이션과 화학실험 분석에 적용할 수 있는 프로그램 으로 구성하였다.

2. 서론

◦ 현재 수학교육에 있어서 가장 큰 관심을 일으키고 있는 주제는 수학교과에서의 통계의 활용이다. 수학교과 뿐만 아니라 STEAM의 모든 영역에 통계 활동에 대한 활용이 관심 을 가지고 있다고 해도 과언이 아니다. 최근 관심이 커지고 있는 인공지능 역시 통계를 기반으로 하고 있기에 A.I.(인공지능) 기반의 STEAM 교육 프로그램의 개발은 미래사회를 대비하는 교과교육 프로그램으로서 활용 될 수 있기에 연구의 목표로 설정하였다.

◦ 수학으로서의 통계, 과학으로서의 통계, 컴퓨터를 활용한 기술도구로서의 통계 그리고 다양한 시각적 활용으로서의 통계 등 통계는 STEAM 교육의 가장 강력한 도구가 될 수 있다는 판단하였고 이를 위해서 반드시 컴퓨터를 활용할 수 있어야 하며 학생 활동 중심 의 코딩 프로그램을 실행해야 한다. 하지만 코딩교육의 정의가 광범위하고 코딩 활동이 가지고 있는 높은 벽으로 인해 꼭 필요한 활동임에도 불구하고 STEAM 프로그램 안에서 연착륙한 코딩 활동을 찾아보기는 어렵다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 우리 연구회 는 간결하면서도 코딩의 직관적의미를 부여한 블록코딩(엔트리, 스크래치) 프로그램을 활 용하여 수학, 과학에 관련된 다양한 상황들과 문제들을 해결하는데 활용하고자 하는 인 공지능 기반 STEAM 프로그램 개발을 목표로 한다.

◦ STEAM 프로그램에 있어서 프로젝트 중심이 아닌 하나의 교육과정이면서도 융합교육과

정으로서 다른 교과와의 융합 즉, 각각의 과목을 이해하고 활용하는데 필요한 순발력을

기를 수 있으며 과목간의 상호 보완적 관계를 학생들에게 발견하고 체험하게 하는 유의

미한 STEAM 프로그램이 될 수 있도록 연구한다. 이를 통해 일반 고등학교에서도 쉽게

적용할 수 있는 STEAM 프로그램이 정규 교육과정에 자연스럽게 연착륙 할 수 있도록 한

다.

(6)

3. 연구 수행 내용

STEAM 프로그램

구분

프로그램명

A.I.(인공지능) 활용 기반 STEAM 프로그램 개발

선행

프로그램명

해당없음

학교급

고등학교 대상 학년(군) 2학년

중심과목

수학

중심과목 성취기준 영역

[ 고등학교 확률과 통계 ] 통계 [ 고등학교 수학 II ] 미분 [ 고등학교 수학 I ] 수열

연계과목

과학 정보

연계과목 성취기준 영역

[ 고등학교 화학Ⅰ ] 역동적인 화학반응

[ 고등학교 물리Ⅰ ] 역학과 에너지 [ 고등학교 정보 ] 문제해결과 프로그래밍

개발계획

주제 연번

차시

(시수) 과목 연계(안)

1 9 수학+정보

2 3 수학+정보+물리

3 3 수학+정보+화학

개발·적용

현황

STEAM 프로그램 15차시 개발

◦ 직접적으로 인공지능 기술들을 고등학교 수업에 직접적으로 적용하기에는 현실적인 어 려움이 크다. 우리 연구회는 이러한 어려움을 극복하면서도 인공지능 기술들을 이해하는 데 필요한 STEAM 영역에서의 경험을 제공하여 이후 인공지능 관련 다양한 이론들과 기 술을 이해하는데 도움이 되는 STEAM 교수 학습 프로그램을 개발하였다.

- 현재 15차시에 대한 프로그램 학습 지도안을 개발하였고 이를 바탕으로 학생활동지와 교사용 자료를 개발 할 계획에 있다.

- 블록코딩 프로그램을 이용하여 수학과 물리 그리고 화학에서 코딩을 통한 문제 해결을 통해 융합프로그램으로서의 의미 있는 결과를 도출하였고 이를 바탕으로 실제적인 코딩 을 통한 STEAM 프로그램이라는 결과를 얻을 수 있었다.

◦ 블록코딩을 기본으로 하여 학생들에게 효과적인 STEAM 프로그램이 될 수 있도록 학습 도구의 경험 제공(정보), 학습도구를 바탕으로 하는 기본 교수학습 프로그램(수학), 그리고 학습도구와 경험을 바탕으로 하는 실제 문제 해결(과학)에 도달하는 실제적이고 효과적인 STEAM 프로그램을 개발하였다.

- 여러 가지 수열과 관련 문제를 통한 수학과 코딩 사이의 상보적 관계 형성을 위한 프

로그램을 개발 하였다.

(7)

4. 연구 수행 결과

◦ 연구 수행 결과

- 연구회 회원교사들과의 원격 협의회를 통하여 프로그램을 개발하고 완성도를 높임 - 총 15차시의 프로그램 개발 및 적용

- 최근 융합교과로 정규교과목으로 편성 예정인 인공지능 교육에 있어서 다양한 경험과 수업의 방향을 제공할 수 있는 프로그램을 개발함.

- 수업 시간에 지행하여 이론을 직접 실제에 수학수업 시간이나 코티칭 수업으로 활용할 수 있는 수업 모델을 개발함.

구분 수행 결과

교수학습지도안 개발 차시 총 15차시

수업 적용 일정 실시하지 못함

(STEAM 수업)수혜학생 수 수혜 학생 없음

학생 태도검사 사전검사 9월 1일, 3개 학급(98명) 실시 완료

사후검사 실시 하지 못함

학생 및 교사 만족도조사 실시 하지 못함

교사연구회 STEAM 행사 개최 실시 하지 못함

논문 또는 학술대회 해당없음

특허출원(국외, 국내) 해당 없음

◦ 연구 결과의 미비점

- 고등학교 확률과 통계 영역을 활용하여 블록코딩을 활용한 통계문제 해결을 통해 인 공지능 학습을 위한 기본 통계 이론을 코딩을 활용하여 이해하는 프로그램을 개발하였 다.

- 블록코딩을 활용하여 현실세계에서의 다양한 힘들을 시뮬레이션 하는 프로그램을 개 발하여 수학과 화학 그리고 정보 영역의 융합을 통한 STEAM 프로그램을 개발하였다.

◦ 사전 태도 검사 결과 학생들이 코딩에 대한 경험이 거의 없다 라는 사실을 알 수 있었

는데 코딩에 대한 막연한 어려움을 해결하고 수학문제를 코딩을 통해 해결할 수 있다 라

는 경험을 제공한다면 우리연구회의 연구주제에 더욱 쉽게 의미를 얻을 수 있다고 판단

하였고 이를 위해 코딩에 대한 학생들의 경험을 더욱 확대하기 위해 수학I(수열), 수학II

(미분)의 내용을 삽입하여 코딩과 수학과의 관계를 더욱 강화하여 과학 분야의 문제를 해

결하고 고등학교 수업시간에 실제적으로 적용하여 수업할 수 있는 프로그램을 개발 하였

다.

(8)

5. 결론 및 제언

는 학교 상황으로 인해서 주어진 학교 교육과정을 이수하는 것도 어려운 상황이었고 기 존 수업에 대한 평가 문제로 인해 개발된 STEAM 프로그램을 적용하고 평가하는데 있어 서 학교 구성원들에 대한 이해와 설득이 불가능한 상황이었음. 산발적 및 부분적 적용을 고려하였지만 학생들이 프로그램을 이수하고 수행하는 것도 어려워함. 이에 STEAM 프로 그램이 오히려 학생들에게 과제나 과업으로 오해되어 반감을 가질 수도 있다는 우려로 프로그램의 학생 적용에 관한 내용을 실행 하지 못함.

◦ 인공지능 관련 많은 교수학습프로그램이 만들어지고 있으나 진입장벽이 높은 것이 사실 이며 블록코딩이라는 가장 쉬운 형태의 컴퓨터 언어를 활용하여 인공지능에 적용될 수 있 으며 실제 수학문제를 해결하는데 코딩을 통해 실현시킬 수 있는 교수 학습 프로그램을 제공할 수 있다 라는 점에서 연구의 의미를 얻을 수 있었다.

◦ 현재 코로나 상황으로 인해서 교사들 간의 원활한 의사소통에 힘든 점이 있으며 화상회 의 프로그램과 협업프로그램의 활용등 성과가 있었지만 단위학교들 간의 학사일정과 탄력 적으로 바뀌는 교육과정으로 인해서 처음 계획했던 수업적용을 하는데 어려움이 커 모델 개발 이후 수업적용에 대한 결과를 얻을 수 없었다.

뿐만 아니라 융합교과를 적용하는 수업에 있어서 교육과정안에 하나의 과정으로 지정하지 않는다면 일관성 있고 지속적인 교수 학습 프로그램이 되는데 큰 어려움이 있다 라는 사 실을 경험 할 수 있었다. 한 가지 대안으로서 이러한 개발된 프로그램의 수업 적용을 위 한 노력과 갈등을 경험하면서 수학교과의 2학년 확률과 통계 과목에 있어서 특히 통계 부 분의 실습 시수가 반드시 필요한데 현재로는 경우의 수 계산으로 문제 풀이를 위한 연습 시간으로 활용하고 있다. 이 시간을 활용하여 통계영역의 시수로 확보되어 있는 부분에 우리 연구회가 개발한 모델을 적용한다면 의미 있는 통계교육과 인공지능 교육의 기초단 계로서의 활용으로 사용할 수 있을 것이라는 적용 목표를 구체적으로 계획 할 수 있었다.

◦ 올해의 경우 연구활동을 하는데 있어 협업과 소통을 하는데 어려움이 있었지만 나름대

로 구성원들의 프로그램 개발에 대한 열정을 확인 할 수 있었는데 프로그램의 개발과 적

용을 6개월 안에 마무리 하는 것은 일반적인 상황이었다고 하더라도 어려움이 있다 라는

내부적 공감이 있었는데 교사연구회의 특징상 연구와 개발을 2년에 걸쳐 연구의 연속성과

책임을 담보할 수 있는 사업의 구성이 필요하다는 결론을 내릴 수 있었다.

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[부록1] STEAM 프로그램 개발 내용 및 결과물

(프로그램명) 인공지능 기반 융합인재교육 프로그램 개발

1. STEAM 프로그램 개발·적용 교육과정

연번 차시 (중심과목)

2015 개정 교육과정 성취기준

(연계과목) 성취기준 영역

1 1~4/15

[12정보01-01] 정보사회에서 정보과학의 지식과 기술이 활용되는 분 야를 탐색하고 영향력을 평가한다.

[12정보04-05] 순차, 선택, 반복 구조를 활용한 프로그램을 작성한다. [12정보04-06] 중첩 제어 구조를 활용한 프로그램을 작성한다.

[12정보04-08] 함수의 개념을 이해하고 함수를 활용한 프로그램을 작성한다.

(수학)

[고등학교 2학년]

(3) 수열

2 5~9/15

[12수학Ⅰ03-02] 등차수열의 뜻을 알고, 일반항, 첫째항부터 제항까지의 합을 구할 수 있다.

[12수학Ⅰ03-03] 등비수열의 뜻을 알고, 일반항, 첫째항부터 제항까지의 합을 구할 수 있다.

[12수학Ⅰ03-04] Σ의 뜻을 알고, 그 성질을 이해하고, 이를 활용할 수 있다. [12수학Ⅰ03-05] 여러 가지 수열의 첫째항부터 제항까지의 합을 구할 수 있다.

[12확통03-02] 이산확률변수의 기댓값(평균)과 표준편차를 구할 수 있다.

[12수학Ⅱ02-01]

미분계수의 뜻을 알고, 그 값을 구할 수 있다. 12수학Ⅱ02-08]

함수의 증가와 감소, 극대와 극소를 판정하고 설명할 수 있다.

(정보)

(2) 문제해결과 프로 그래밍

(수학)

(3) 수열

4 10~12/15

[12물리Ⅰ01-01] 여러 가지 물체의 운동 사례를 찾아 속력의 변화 와 운동 방향의 변화에 따라 분류할 수 있다.

[12물리Ⅰ01-04] 물체의 1차원 충돌에서 충돌전후의 운동량 보존 을 이용하여 속력의 변화를 정량적으로 예측할 수 있다

(정보)

(수학)

(2) 미분법

5 13~15/15

[12화학Ⅰ01-04] 여러 가지 반응을 화학 반응식으로 나타내고 이를 이용해서 화학 반응에서의 양적 관계를 설명할 수 있다.

[12화학Ⅰ 04-01] 가역 반응에서 동적 평형 상태를 설명할 수 있다

(정보)

(10)

2. STEAM 프로그램 총괄표(총 15차시)

차시 주요내용

1~3 /15

주제(단원)명 코딩을 수학으로 배워보자!

- 수학 개념의 이해와 이를 통한 문제 해결에 있어 컴퓨터를 활용하여 시행착오와 컴퓨터 언어로 수학적 상황을 설명하는 과정을 통해 수학 개념의 명확한 이해와 이를 통한 문제 해결 및 정답에 도달하는 과정에 대한 명확한 과정을 얻을 수 있다. 최신 기술인 인공지능에 대한 우리의 이해가 필요하며 이 기술이 수학과 과학과목에 대한 이해를 기초하고 있다는 사실을 학생들에게 동기를 유발할 수 있도록 소개하며

학생들이 가장 많이 접한 수학적 내용을 토대로 정보과목의 컴퓨터 언어로서의 코딩을 이해하고 학습하는 단계를 실시한다.

STEAM 학습 준거 활동 내용

상황제시

인공지능 기술의 이해

변수와 반복분 조건문을 수학문제로 이해하기 함수와 객체 이해하기

창의적설계

인공지능과 코딩의 필요성을 시각자료들을 통해 이해한다.

다른 컴퓨터 언어와 블록코딩에서의 변수와 반복문 조건문의 차 이를 이해하고 컴퓨터 언어로서 블록코딩을 활용하여 다양한 문 제들을 해결할 수 있다.

감성적 체험

4차 산업의 꽃인 인공지능 기술을 이해하고 이에 대한 느낀 점을 발표한다. 인공지능의 정확한 이해를 바탕으로 인공지능이 사용 되는 곳을 예측한다.

4~8 /15

주제(단원)명 수학문제를 코딩으로 풀어보자!

- 학습된 코딩언어를 바탕으로 수학적 개념과 이를 바탕으로 하는 수학문제 해결에 활용할 수 있도록 한다. 특히 수열과 통계부분을 학생들에게 컴퓨터를 활용하는데 가장 쉽고 그 접근성이 용이하면서 문제를 해결하고 창의적인 결과물을 만들어내는데 가장 적합한 영역으로서 컴퓨터를 활용하여 주어진 문제를 해결하는 창의적 문제 해결활동과 실제로 고전적인 방법으로 해결하면 어려울 수 있는 그리고 최소화 된 그래서 외우거나 단순 계산화 되어버린 수학단원을 살리는 역할을 할 수 있다.

상황제시 코딩을 활용하여 여러 가지 수열 문제를 해결할 수 있다.

창의적설계

블록코딩을 활용하여 다양한 문제들과 실생활 문제들을 해결 할 수 있다.

코딩을 활용한 프랙탈 도형을 구현하고 만들 수 있다.

여러 가지 번호의 판별기 만들어 실생활에 활용되는 코딩과 수학 의 결과를 확인할 수 있다.

감성적 체험 블록코딩을 활용하여 나만의 산출물을 만들어 발표 할 수 있다.

(11)

9~12 /15

주제(단원)명 코딩으로 물리 실험실을 만들어보자!

- 수학의 꽃이라 불리는 미적분을 코딩으로서 문제를 만들고 해결할 수 있다는 것을 학생들에게 전달하고 인공지능을 이해하는데 가장 중요한 수학개념인 미분을 적용하는 방법을 학습함으로써 물리와 화학과 수학을 융합할 수 있는 도구로서 활용되어짐을 이해하고 이를 통해 미분의 개념을 명확히 하며 나아가 수학 문제의 활용이라는 창의 융합적 활동을 할 수 있다. 물리에서 가장 기본적인 개념인 운동과 역학을 가장 쉽게 이해할 수 있는 것은 개념을 설명하는 것이고 이를 위해서 가장 핵심적인 활동으로는 운동 시뮬레이션 상황을 구현하는 것으로 정리할 수 있다. 앞 차시에서 배운 미분과 코딩기법을 활용하여 운동과 역학에 관련된 시뮬레이션 상황을 구현할 수 있다.

상황제시 힘과 작용에 대한 가상실험 공간을 만들 수 있다.

창의적설계

블록코딩을 활용하여 중력을 비롯한 다양한 힘이 작용하는 공간 을 구성하고 시뮬레이션 하여 다양한 힘과 작용에 대한 이해할 수 있다.

감성적 체험 나만의 물리 실험실을 만들 수 있다.

13~15 /15

주제(단원)명 코딩으로 화학실험을 분석해보자!

- 1 학년 교과서에서 배우는 어는점과 분자량이라는 실험을 통해 수학적 활동인 그 결과를 그래프로 그려보고 이를 통해서 인공지능의 한 기법인 최소제곱법 프로그램을 구현하여 그 결과를 이해하고 결과를 확인 하는 활동을 통해 융합프로그램을 완성시킨다.

상황제시 어는점 내림을 통한 물질의 분자량을 계산한다.

창의적설계 어는점 내림 실험의 결과를 선형회귀법을 활용하여 어는점 내림 을 통한 물질의 분자량을 계산할 수 있다.

감성적 체험 코딩과 관련된 화학실험을 체험 할 수 있다.

(12)

3. STEAM 프로그램 차시별 수업지도안

중심과목 정 보 학교급/학년(군) 고등학교/2 학년

중심과목 성취기준

영역

[12정보01-01] ^중심과목_성취기준

정보사회에서 정보과학의 지식과 기 술이 활용되는 분야를 탐색하고 영 향력을 평가한다.

주제(단원)명 코딩을 수학으로 배워보자! 차시 1 차시

학습목표 수학적 상황을 활용하여 코딩의 주요한 개념들을 배울 수 있다.

연계과목 수 학 연계과목

성취기준 영역 [12 수학 I 03] 수열

STEAM 요소

S 과학적 상황과 결과를 이해하고 활용한다.

T 컴퓨터를 사용한다.

E 블록코딩 언어를 이해한다.

A

M 수학의 이론과 개념을 활용하고 연습한다.

개발 의도

접근성이 용이한 블록코딩을 학생들에게 접하게 하여 코딩을 통한 인공지능 관련 알고리듬을 이해할 수 있게 하며 융합적 상황으로 수학학습에서 코딩 활동을 통한 감성적 체험활동을 통한 수학 학습에도 긍정적인 내용이 이루어 지도록 개발하고자 하였다.

STEAM 학습 준거

상황 제시 상

황 제 시

코딩에 관련된 다양한 문법을 수학을 통해 학습하기

창 의 적 설 계

창의적 설계

블록코딩을 사용하여 다양한 수학문제 문제 해결하기

감 성 적 체 험 코딩 문법을 이해하는데

수학문제를 활용하여 문제를 해결 할 수 있다.

감성적 체험 학습

과정 교수-학습 활동 학습자료 및

유의점

도입 ( 10 분)

<상황 제시>

생체 인식에 대한 뉴스를 시청한다.

https://www.youtube.com/watch?v=oBaiKsYUdvg

▣ 교사 활동 : 최근 온라인을 통한 다양한 물품 거래가 이루어지고 있고 다양한 분야에서 보안의 중요성이 커지고 있어요. 그런데 기존 보안에 문제

Ÿ PPT, 동영상

(13)

점들이 발생하여 이에 대한 대안으로 개인이 가진 고유한 정보인 생 체 정보를 바탕으로 생체인식에 대한 관심이 증가하고 있어요. 생체 인식(Biometrics)에는 어떤 것이 있을까요?

- 학생들의 답변을 정리하여 생체인식(Biometrics)에 대해 간단한 소개한다.

전개 ( 30 분)

▣ 교사 활동 : 최근 본인을 확인하기 위해 많이 논의되는 인증 방식인 지문 인식, 홍채 인식, 정맥 인식, 손 모양 인식, 걸음걸이 인식, 얼굴 인식과 같 은 다양한 인증방식에는 인공지능(AI)이 중요한 역할을 한다고 합니 다. 왜 그럴까요?

<창의적 설계>

▣ 교사 활동 : 생체인식 방식 중 걸음걸이 인식을 확인해 보도록 할게요.

- 걸음걸이 인식(Gait recognition)은 사람의 걸음걸이 형태를 분석해 특징을 추 출해 사용자를 인증하는 방법으로 신경이나 근육, 뼈 등에 이상이 있으면 비정상 적인 걸음걸이가 나타난다는 데서 착안되었다고 소개한다.

■ 걸음걸이 인식(Gait recognition)

1. 모둠별로 2명을 선정하여 교실의 한쪽 끝에서 다른 쪽 끝까지 걸어간다.

2. 걸어가는 사람의 앞쪽에서 오른쪽 방향 45도 각도에서 스마트폰으로 걸어가는 모습을 동영상으로 촬영한다.

3. 컴퓨터에서 동영상을 읽어 들인 후 1초 간격으로 이미지를 Capture한 후 Capture 이미지를 프린트한다.

4. 이미지 상에서 다음 표를 작성한다.

시간 ①~②~③ 각도

③~④~⑤ 각도

⑥~⑦~⑧ 각도

⑨~⑩~⑪ 각도 1초 후

2초 후 3초 후 4초 후 5초 후 6초 후

5. 표를 그래프화 하여 다른 학생들의 그래프와 비교한다.

Ÿ

걸음걸이 인 식 ( G a i t recognitio n)의 경우 신 체 에 서 다양한 지 점의 시간 에 따른 변 화 data가 필요함으로 학생 개인 별 차이가 크게 나타 나지 않더 라도 결과 보다는 과 정에 중점 을 두고 지 도한다.

정리

(14)

▣ 교사 활동 : 지문 인식, 홍채 인식, 정맥 인식, 손 모양 인식, 걸음걸이 인식, 안면 인식의 장단점에는 무엇일 있을까요?

❶ 지문 인식 ❷ 홍채 인식 ❸ 정맥 인식

http://google.com

❹ 손 모양 인식 ❺ 걸음걸이 인식 ❻ 안면 인식

http://google.com

생체 인식 방법 장 점 단 점

❶ 지문 인식 편리하고 안전, 위조 불 가능

땀 등에 의한 인식률 저 하

❷ 홍채 인식 낮은 오인식률, 고도의 보안성, 위조 불가능

불편(눈을 계속 뜨고 있 어야 함)

❸ 정맥 인식 편리, 복제 불가능 구축비용 높음 ❹ 손 모양 인식 편리, 복제 불가능 구축비용 높음

❺ 걸음걸이 인식 편리, 복제 불가능 다리 부상 시 인식률 저 하

❻ 안면 인식 편리, 시스템 비용 저렴 빛의 세기, 촬영 각도, 자 세 등으로 인식률 저하

법에 대해 세 밀 하 게 지도하기보 다는 간단 하게 장단 점에 대해 서 학생들 의 토의하 는 시간을 갖도록 한 다.

(15)

중심과목 정보 학교급/학년(군) 고등학교 2 학년 중심과목

성취기준 영역

[12정보04-05] ^중심과목_성취기준 ^순차, 선택, 반복 구조를 활용한 프

로그램을 작성한다. 주제(단원)명 코딩을 수학으로 배워보자! 차시 2 차시

학습목표 블록코딩을 활용하여 수학문제를 해결할 수 있다.

연계과목 수 학 연계과목

STEAM 요소

A

개발 의도

접근성이 용이한 블록코딩을 학생들에게 접하게 하여 코딩을 통한 인공지능 관련

알고리듬을 이해할 수 있게 하며 융합적 상황으로 수학학습에서 코딩 활동을 통한 감성적 체험활동을 통한 수학 학습에도 긍정적인 내용이 이루어 지도록 개발하고자 하였다.

상황 제시 상

황 제 시

창 의 적 설 계

유의점

도입 ( 10 분)

<상황 제시>

블록코딩 프로그램(엔트리, 스크래치, 알지오 매스)을 소개한다.

▣ 교사 활동 : 컴퓨터에게 명령을 내려 문제를 해결하게 하는 활동에서 컴퓨터 에 명령을 내리는 방법을 컴퓨터 언어라고 하는데 대표적으로 C, 자 바, 파이썬 같은 컴퓨터 언어들이 있는데 우리는 가장 기초적이면서 도 직관적인 컴퓨터 언어인 블록 코딩 언어를 배워보려고 합니다.

대표적인 프로그램으로서 엔트리와 스크래치 그리고 알지오 매스라 는 프로그램이 있는데 우리는 주로 알지오매스라는 프로그램을 활 용하여 우리 주변의 다양한 문제들을 해결해보고자 합니다.

- 학생들이 가지고 있는 스마트 기기를 활용하여 엔트리와 스크래치 그리고 알지 오 매스 홈페이지를 방문하게 하고 홈페이지를 둘러보게 한 뒤 알지오 매스에 가입하게 한다.

Ÿ PPT

학 생 들 에 게 접 속 주 소 를 알려주고 회 원가입 하게 하여 미리 설 정한 모둠으 로 등록하게 한다. 이를 통해 과제 제 출 및 평가를 실시 할 수

(16)

작성한 자료나 결과들을 저장하고 출력하는데 도움이 되며 모둠별로 모둠명을 정하고 방을 개설하게 한다.

알지오 매스 홈페이지( http://algeomath.kr )

전개 (30 분)

<창의적 설계>

▣ 교사 활동 : 알지오 매스 프로그램을 활용하여 블록코딩을 배워 봅시다. 퓨터 에게 명령을 내릴 때 반드시 사용해야 하는 것이 변수입니다. 수학 에서의 변수와 비슷한 의미로 사용하지만 컴퓨터에게 명령을 내리 기 위해서 필요한 이름이라고 생각하면 될 것 같습니다. 그리고 컴 퓨터에게 명령을 내릴 때 가장 쉽게 배울 수 있는 도구가 수학이므 로 변수를 사용하고 활용하는데 수학문제를 활용하도록 하겠습니다.

- 학생들에게 문제를 제시하고 문제해결과정을 제시한 후 활동지를 작성하게 한 다.

■ 코딩에서 변수 연습하기

1. 3+5를 계산하여 출력하기

다음과 같은 출력창이 나타나며 그 결과가 계산 되어 진다.

2. ( 1 , 2 ) 의 위치에 Hello world 출력하기

Ÿ PPT

해결 시간을 충분히 제공 하여 학생들 이 주어진 프 로 그 램 에 익 숙 해 지 고 주어진 과제 이외의 문제 들을 해결할 수 있도록 지도 한다.

(17)

Hello world라는 글자를 t_1이라는 변수로 저장하고 출력하게 되는데 결과가 화 면의 좌표 (1, 2)에 출력된다.

3. 다음 문제를 해결하시오.

(1) 출력창에 “Hello world!”라는 글자가 나타나도록 코딩하시오.

(2) 변수블럭을 사용하여    이고   일 때,      × 의 결과를 화면 좌표 의 (1,2)에 나타나도록 코딩하시오.

정리 ( 10 분)

<감성적 체험>

▣ 교사 활동 : 이전 여러분이 알고 있거나 배웠던 컴퓨터 언어와 블록코딩프로 그램의 차이는 무엇일까요? 그리고 수학문제를 해결하는데 블록코딩 프로그램을 사용하여 해결할 수 있는 문제를 만들어보고 이것을 해 결할 수 있는 코드를 만들어 보도록 합니다.

Ÿ PPT

(18)

학습

유의점

도입 ( 10 분)

<상황 제시>

인공지능 이론을 설명하고 조건문과 반복문이 어떻게 활용되는지 이해할 수 있도록 한다.

▣ 교사 활동 : 컴퓨터 언어의 가장 중요한 두 가지 문법이 반복문과 조건문입니 다. 대부분의 명령에서 이 두 가지의 문법이 반드시 포함되어 있으 며 이 두가지 문법을 명확하게 이해하는 것이 코딩의 가장 중요한 내용이라고 할 수 있습니다. 반복문과 조건문을 활용한 내용들을 살 펴보고 우리도 이를 활용할 수 있도록 합니다.

Ÿ PPT

전개 (30 분)

<창의적 설계>

▣ 교사 활동 : 반복문과 조건문을 이해하기 위한 수학문제들을 해결하도록 해봅 시다.

■ 조건문과 반복문 익히기

1. 반복문 익히기

Ÿ PPT

중심과목 정보 학교급/학년(군) 고등학교 2 학년

중심과목 성취기준

영역

학습목표 블록코딩을 활용하여 조건문과 반복문을 이해할 수 있다.

연계과목 수학 연계과목

STEAM 요소

A

개발 의도

접근성이 용이한 블록코딩을 학생들에게 접하게 하여 코딩을 통한 인공지능 관련

알고리듬을 이해할수 있게 하며 융합적 상황으로 수학학습에서 코딩 활동을 통한 감성적 체험활동을 통한 수학 학습에도 긍정적인 내용이 이루어 지도록 개발하고자 하였다.

상황 제시 상

황 제 시

창 의 적 설 계

감성적 체험

(19)

반복 블록은 규칙적인 작업을 계속해서 되풀이할 수 있도록 하는 블록입니다.

반복하고자 하는 횟수를 알고 있을 때는 정해진 횟수만큼 반복하는 블록을 사용합 니다.

이 블록을 실행하면 (1, 2) 좌표에 점 A가 생성되면서, 축 방향으로 1만큼, 축 방향으 로 2만큼 평행이동하고 2초 기다리는 작업을 10회 반복합니다.

정해진 횟수만큼 반복하는 블록대신, 조건에 의한 반복을 할 수 있습니다. 먼저 while 블록은 조건의 내용이 참일 경우에 한하여 계속해서 블록을 반복합니다.

이 블록을 실행하면 0으로 설정된 i가 5 미만일 때까지 계속하여 while 블록을 반복 합니다. 결과적으로 (0, 1) 좌표부터 (4, 1)좌표 까지 점 A를 생성하게 됩니다.

조건에 의한 반복을 할 수 있는 블록으로, for 블록이 있습니다. for 블록의 조건에 맞추어 블록 안의 내용을 반복합니다.

이 블록의 조건은 i가 초깃값으로 0으로 설정되고 이 i의 값이 5 미만을 만족할 때까 지 계속하여 1씩 증가함을 의미합니다. 블록을 실행하면 조건에 맞추어 반복 블록 내 부의 블록을 조건에 따라 반복하면서, 결과적으로 (0, 1) 좌표부터 (4, 1)좌표 까지 점 A를 생성하게 됩니다.

(20)

2. 조건문 익히기

조건 블록으로 if 블록이 있습니다. “만약 ~라면”이라는 조건을 만족하면 if 블록 내부 를 실행합니다.

이 블록을 실행하면, 만약 (if) i가 2 미만이라면 (i, 1)에 점 A를 만들고, 그게 아니라면 만약 (else if) i가 3이라면 (i, 1)에 점 B를 만들고, 아니라면 (else) (i, 1)에 점 C를 만들 게 됩니다. 예를 들어 i를 1로 설정하였다면 (1, 1)에 점 A가 생성될 것이고, i가 2이면 (2, 1)에 점 B를, i가 5이면 (5, 1)에 점 C를 생성할 것입니다.

if 블록의 설정 아이콘을 클릭하면 if (만약) 블록에 else if (그게 아니라면 만약) 블록 과 else (아니라면) 블록을 연결할 수 있습니다.

(1)       ⋯   의 값을 구하는 코딩을 작성해보자.

해결방법의 한 예)

(21)

(2) 주어진 수가 짝수이면 1을, 주어진 수가 홀수이면 0을 출력하는 코드를 만들 어보자.

해결방법의 한 예)

정리 ( 10 분)

<감성적 체험>

▣ 교사 활동 : 반복문을 활용하여 아름다운 무늬를 만들 수 있도록 코드로 구현 해 봅시다.

Ÿ PPT

(22)

학습목표 블록코딩을 활용하여 컴퓨터 언어의 함수의 의미를 이해하고 활용할 수 있다.

STEAM 요소

A

개발 의도

상황 제시 상

황 제 시

창 의 적 설 계

유의점

도입 ( 10 분)

<상황 제시>

블록코딩에서 사용되는 함수 개념을 학습 할 수 있다.

▣ 교사 활동 : 컴퓨터 언어의 꽃이라고 할 수 있는 함수의 사용 대하여 학습해 봅시다. 수학에서의 함수의 개념과 다르게 컴퓨터언어에서의 함수는 새로운 결과를 얻기 위해서 코드를 작성하여 실행시키는 의미를 담 고 있습니다.

Ÿ PPT

전개 (30 분)

<창의적 설계>

■ 함수 사용하기

자주 사용하는 기능은 함수 블록으로 구현하면 그 기능이 필요할 때마다 불러올 수 있습니다. 즉, 같은 기능을 계속하여 실행할 때는 함수를 활용하는 것이 유용합

Ÿ PPT

(23)

니다. 출력 값이 없는 함수에는 입력 값이 없는 경우와 있는 경우로 나뉘게 됩니다.

1. 입력 값과 출력 값이 없는 함수

이 블록을 실행하면 “정사각형”이라는 함수를 불러와서 함수 내부의 블록들을 실행하 게 됩니다. 동일한 정사각형을 복수로 그리고 싶을 때는 그 함수의 이름을 설정한 블 록을 시작 블록에 연결하기만 하면 됩니다.

2. 입력 값이 있고 출력 값이 없는 함수

입력 값이 있고 출력 값이 없는 함수에서는 이렇게 만든 함수의 동일한 기능을 서로 다른 값을 입력받아 수행할 수 있습니다. 만약 동일한 크기와 색상의 정사각형을 반 복하여 그리되 서로 다른 좌표를 가진 도형으로 그리고 싶다면 정사각형을 그리는 기 준점 좌표와 좌표를 입력 값으로 받으면 됩니다.

함수 블록에서 를 클릭하여 입력 값으로 받을 매개 변수를 설정해줍니다.

3. 출력 값이 있는 함수

함수 블록에서의 출력 값이란 “돌려주는 값”, “반환 값”, “리턴 값”이라는 용어로 도 사용됩니다. 함수 블록의 기능을 모두 실행하고 나서 그 값을 처음 함수를 사

(24)

록 역시 입력 값이 있는 함수와 없는 함수로 나뉠 수 있습니다. 그리고 기본적으 로 입력 값이 없는 형태를 가지고 있습니다.

이 블록을 실행하면 “colorList”라는 함수에서 5가지 색상이 담긴 리스트를 담아 두고 리스트 내에서 임의의 색상을 출력 값으로 돌려줍니다. 블록을 실행할 때마 다 (1, 2) 좌표에 생성된 점의 색상을 5가지 색상 내에서 임의로 지정되는 것을 확인할 수 있습니다. 입력 값과 출력 값이 모두 있는 형태로 사용할 수 있습니다.

입력 값은 마찬가지로 매개 변수를 설정하여 받을 수 있습니다.

이 블록을 실행하면 매개 변수로 입력받은 값을 “소숫점 아래 3번째 자리에서 반 올림”이라는 함수에서 소숫점 아래 3번째 자리에서 반올림한 값으로 출력 값을 돌려줍니다. 매개 변수 입력 값으로 받은 를 함수에서 반환한 출력 값으로 (1, 2) 좌표에 표시하여 줍니다.

(1) N!(계승)의 값을 계산하는 코드를 만들어 보시오.

(25)

(2)   ^   의 함숫값  라고 할 때,



  



 을 계산하는 코드를 만들어 보시오.

정리 ( 10 분)

<감성적 체험>

Ÿ PPT

(26)

STEAM 요소

A

개발 의도

상황 제시 상

황 제 시

창 의 적 설 계

유의점

도입 ( 10 분)

<상황 제시>

등비수열과 등비급수 문제 그리고 여러 가지 수열 문제를 코딩으로 해결 할 수 있다.

▣ 교사 활동 : 컴퓨터를 단순히 계산기라고 생각할 수도 있지만 수학이 발전함 에 따라 계산이 사람의 머릿속에서 계산가능하지 못한 상황이 빈번 하게 발생하고 있고 무한과 관련된 결과들은 계산기가 없다면 그 결 과를 확인하는데 어려움이 있을 수 있습니다. 우리는 이러한 상황을 극복하기 위해 코딩을 활용하여 계산의 정확성과 복잡한 계산에 대 한 정확한 결과를 얻기 위한 활동을 하고자 합니다.

Ÿ PPT

전개 (30 분)

<창의적 설계>

▣ 교사 활동 : 알지오 매스 프로그램을 활용하여 블록코딩을 배워 봅시다. 퓨터 에게 명령을 내릴 때 반드시 사용해야 하는 것이 변수입니다. 수학 에서의 변수와 비슷한 의미로 사용하지만 컴퓨터에게 명령을 내리 기 위해서 필요한 이름이라고 생각하면 될 것 같습니다. 그리고 컴

Ÿ PPT

해결 시간을 충 분히 제공하여

(27)

퓨터에게 명령을 내릴 때 가장 쉽게 배울 수 있는 도구가 수학이므 로 변수를 사용하고 활용하는데 수학문제를 활용하도록 하겠습니다.

수열의 점화식과 코딩의 재귀적 방법의 관계를 이해하여 주어진 문제를 해결 할 수 있도록 구조를 잘 설명한다.

■ 등비수열의 결과를 활용하여 프랙탈 그림 만들기

1. 프랙탈 그림을 위한 단계 분석

수학으로 문제 분석하기 블록 조립하기

0단계 기본 도형은 정삼각형이다.

1단계 도형은 0단계의 정삼각형 3 개를 붙인 것이다.

2단계 도형은 1단계 도형 3개를 붙인 것이다.

그렇다면 ...



단계 도형은 ( )단계 도형 ( )를 붙인 것이다.

0 단계 : 한변의 길이가 5인 기본 도 형그리기

1단계 : 가장 큰 삼각형의 한변의 길 이가 60인 도형 그리기

2단계 : 가장 큰삼각형의 한변의 길 이가 120인 도형그리기

블록코딩 완성 및 결과

학생들이 주어 진 프로그램에 익숙해지고 주 어진 과제 이외 의 문제들을 해 결할 수 있도록 지도한다.

정리 ( 10 분)

<감성적 체험>

▣ 교사 활동 : 자신만의 프랙탈 도형을 만들어 자신의 미적 감각을 표현하는 시 ^Ÿ^PPT

(28)

프랙탈 도형을 만들 수 있을 것입니다.

나만의 프랙탈 도형 만들기의 예

(29)

중심과목 수학 학교급/학년(군) 고등학교 2 학년 중심과목

[12수학Ⅰ03-04] ^중심과목

성취기준

Σ의 뜻을 알고, 그 성질을 이해하고, 이 를 활용할 수 있다.

주제(단원)명 수학문제를 코딩으로 풀어보자! 차시 6 차시

학습목표 여러 가지 수열 문제를 해결할 수 있다.

연계과목 정보 연계과목

성취기준 영역 [12정보04-05]

STEAM 요소

A

개발 의도

수학을 공부하다 보면 문제해결을 하는데 있어서 관계와 과정의 결과를 구했지만 계산을 실수하거나 계산에 오류가 발생하여 답을 틀리는 경우가 많다. 이 경우 학생들은 문제 해결에 대한 집중도가 떨어지고 수학 학습에 대한 거부감으로 이어지는 경우가 많은데 코딩을 활용하여 이러한 영역에서의 불편함들을 제거하여 학생들이 수학에 대한 관심과 흥미를 가질 수 있도록 하기 위하여 프로그램을 개발하였다.

상황 제시 상

황 제 시

창 의 적 설 계

유의점

도입 ( 10 분)

<상황 제시>

▣ 교사 활동 : 다양한 수열 문제를 코딩을 활용하여 그 결과에 도달하는 방법을

학습할 수 있습니다. ^Ÿ^{PPT, 학습지}

전개 (30 분)

<창의적 설계>

▣ 교사 활동 : 알지오 매스 프로그램을 활용하여 블록코딩을 배워 봅시다. 퓨터 에게 명령을 내릴 때 반드시 사용해야 하는 것이 변수입니다. 수학 에서의 변수와 비슷한 의미로 사용하지만 컴퓨터에게 명령을 내리 기 위해서 필요한 이름이라고 생각하면 될 것 같습니다. 그리고 컴 퓨터에게 명령을 내릴 때 가장 쉽게 배울 수 있는 도구가 수학이므 로 변수를 사용하고 활용하는데 수학문제를 활용하도록 하겠습니다.

Ÿ PPT, 학습지

해결 시간 을 충분히 제 공 하 여 학 생 들 이 주어진 프 로 그 램 에

(30)

다.

■ 코딩에서 변수 연습하기

1. 등차수열



^



에 대하여 _ , _ 일 때,



  



_ -



  



_{  }의 값을 구하시오.

다음과 같은 출력창이 나타나며 그 결과가 계산 되어 진다.

2. ( 1 , 2 ) 의 위치에 Hello world 출력하기

Hello world라는 글자를 t_1이라는 변수로 저장하고 출력하게 되는데 결과가 화 면의 좌표 (1, 2)에 출력된다.

(1) 출력창에 “Hello world!”라는 글자가 나타나도록 코딩하시오.

(2) 변수블럭을 사용하여    이고   일 때,      × 의 결과를 화면 좌표 의 (1,2)에 나타나도록 코딩하시오.

주어진 과 제 이외의 문 제 들 을 해결할 수 있도록 지 도한다.

정리 ( 10 분)

<감성적 체험>

Ÿ PPT

(31)

중심과목 수학 학교급/학년(군) 고등학교/2 학년 중심과목

[12수학Ⅰ03-04] ^중심과목

성취기준

주제(단원)명 수학문제를 코딩으로 풀어보자! 차시 7 차시 학습목표 블록코딩을 활용하여 통계문제를 해결할 수 있다.

성취기준 영역 [12정보04-05]

STEAM 요소

A

개발 의도

상황 제시 상

황 제 시

창 의 적 설 계

유의점

도입 ( 10 분)

<상황 제시>

▣ 교사 활동 : 코딩을 활용하여 통계와 수열 문제를 해결해봅시다. 실제로 통계문제 는 컴퓨터를 활용하여 해결하며 빅데이터라는 상황을 해결하기 위해서 코딩을 학습하는 것은 필수적인 상황임을 이해할수 있도록 합니다.

Ÿ PPT

전개 (30 분)

<창의적 설계>

■ 코딩으로 수열과 평균 구하기

은재가 일주일 동안 조사하여 구한 데이터를 수열 A로 나타내면 다음과 같다.

이때 첫째항을 월요일의 데이터로 정한다.





^



: 242, 256, 237, 223, 263, 81, 46

Ÿ PPT

(32)

개의 항을 가진 수열 의 평균  을 구하려면, 우선 수열 의 모든 항을 더한 후 항의개수로 나누면 된다. 이 작업을 수식으로 표한하면 아래의 식과 같다.

은재의 데이터 수열 는 7개의 항이므로 아래와 같이 표현할 수 있다.

_{ }







  



_, _{ }







  



_ 가되고 위에서 정리한 수열 를 블록코딩 하는 코드는 다음과 같다.

정리 ( 10 분)

<감성적 체험>

Ÿ PPT

(33)

중심과목 수학 학교급/학년(군) 고등학교 2 학년 중심과목

[12수학Ⅰ03-04] ^중심과목

성취기준

학습목표 블록코딩을 활용하여 여러 가지 수학문제를 해결할 수 있다.

성취기준 영역 [12정보04-05]

STEAM 요소

A

개발 의도

상황 제시 상

황 제 시

창 의 적 설 계

유의점

도입 ( 10 분)

<상황 제시>

▣ 교사 활동 : 우리주변에서 수학과 컴퓨터와 실생활과 관련 있는 문제를 찾아 보고 이를 위해서 우리가 할 수 있는 일을 찾아 해결 해 봅시다. ^Ÿ^PPT

전개 (30 분)

<창의적 설계>

▣ 교사 활동 : 알지오매스 프로그램을 활용하여 주민등록 번호 생성기를 만들고 다양한 활동을 경험할 수 있다.

Ÿ PPT

해결 시간을 충분 히 제공하여 학생들이 주 어진 프로그 램에 익숙해 지고 주어진

(34)

1. 우리주변에서 수학과 컴퓨터를 활용하여 다양한 문제들을 활용할 수 있는데 가장 단순한 경우에 대하여 알아보고 활용해보도록 하자.

주민등록번호에서 맨 마지막 번호를 빼고 각 번호별로 2,3,4,5,6,7,8,9,2,3,4,5,를 곱하 여 그뒤 각각의 곱을 더하고 11로 나누어준다. 이때 나오는 나머지를 11에서 뺀다 음 나온 값이 주민등록번호의 맨 마지막 번호와 일치하면 제대로 된 주민등록번호 라고 할 수 있다. 이런 내용을 활용하여 주민등록 진위 판별기를 만들어보자.

2. 신용카드 번호 진위여부 판별기 만들기

결할 수 있 도록 지도한 다.

(35)

정리 ( 10 분)

<감성적 체험>

▣ 교사 활동 : ISBN 진위 여부 판별기 만들기를 만들어보고 13자리 번호를 가지 고 있을 때 여러분 만의 규칙을 활용하여 주어진 번호의 진위를 판 별할 수 있는 아이디어를 설계하고 이를 구현하는 코드를 작성해 봅 시다.

Ÿ PPT

(36)

중심과목 수학 학교급/학년(군) 고등학교/2 학년 중심과목

[12수학Ⅰ03-04] ^중심과목

성취기준

성취기준 영역 [12정보04-05]

STEAM 요소

A

개발 의도

상황 제시 상

황 제 시

창 의 적 설 계

유의점

도입 ( 10 분)

<상황 제시>

▣ 교사 활동 : 인공지능 문제에 있어 가장 중요한 수학적 개념인 미분에 관련된 문제를 코딩을 통해 어떻게 해결 할 수 있는지 그 원리를 이해하고 문제를 해결해 보도록 합시다.

Ÿ PPT

전개 (30 분)

<창의적 설계>

■ 코딩으로 미분 계산하기

1.   ^의   에서의 미분계수를 계산해 봅시다.

Ÿ PPT

(37)

2.   와 축과의 교점의 좌표를 구하기

(38)

3. 미분을 이용하여 이차함수    ^   의 극솟값을 구해봅시다.

정리 ( 10 분)

<감성적 체험>

Ÿ PPT

(39)

중심과목 물리 학교급/학년(군) 고등학교 2 학년 중심과목

[12물리Ⅰ01-01] ^중심과목_성취기준

여러 가지 물체의 운동 사례를 찾아 속력의 변화와 운동 방향의 변화에 따 라 분류할 수 있다.

주제(단원)명 코딩으로 물리 실험실을

만들어보자! 차시 10 차시

학습목표 블록코딩을 활용하여 속력의 운동 방향의 변화를 표현할 수 있다.

성취기준 영역 [12정보04]

STEAM 요소

A

개발 의도

수학과 정보의 학습 경험을 활용하여 물리적 상황을 구현할 수 있는 가상 실험실을 구성하는 경험을 통해 실제 과학 실험실에서 활용되고 있는 실험 시뮬레이션을 체득하여 물리 교과에 대한 이해와 성취도를 높이는데 활용하고자 하였다.

상황 제시 상

황 제 시

창 의 적 설 계

유의점

도입 ( 5 분)

<상황 제시>

▣ 교사 활동 : 블록코딩을 활용하여 가상 물리 실험실을 만들 수 있도록 합니다. Ÿ PPT

전개 (35 분)

<창의적 설계>

■ 물체의 자유낙하 표현하기

먼저 '떨어지는 속도'라는 변수를 만들고 기본값을 0으로 정해줍니다.

y좌표를 떨어지는 속도에 저장된 값만큼 움직인 후에 떨어지는 속도를 1 더해 줍니다. 처음에 저장된 값이 0이었으니 처음엔 그자리에 그대로 있을 것이고, 떨어지는 속도는 1이 되겠죠. 다음번엔 y좌표를 -1 만큼 움직입니다. (아래로 1 만큼 이동하겠죠.) 그리고 떨어지는 속도는 2가 됩니다.

Ÿ PPT

(40)

다음번에 실행될 땐 y좌표를 -2만큼 움직입니다. 그 다음은 -3, 그 다음은 -4 이렇게 반복문이 한 번 반복할 때마다 점점 더 많이씩 움직이게 됩니다.

왼쪽 화살표키를 누르면 엔트리봇의 x좌표를 1만큼 빼주게 되고, 엔트리봇은 왼쪽으 로 1만큼 이동하게 됩니다.

반대로 오른쪽 화살표 키를 누르면 엔트리봇의 x좌표를 1만큼 더해주게 되고, 엔트리 봇은 오른쪽으로 1만큼 이동하게 되겠죠.

방향키를 누르고 있으면, 실행되는 만큼 왼쪽이나 오른쪽으로 계속 움직이게 됩니다.

점프를 하는 도중에 움직이면 앞, 뒤로 점프하는 모습이 됩니다.

정리 ( 10 분)

<감성적 체험>

▣ 교사 활동 : 위의 활동은 물리적 상황을 직관적으로 표현한 것입니다. 이를 여 러분이 알고 있는 자유낙하에 대한 수식을 바탕으로 하는 코드를 작 성하여 가상 실험실을 구현하여 봅시다.

Ÿ PPT