2021년 STEAM 교사연구회 결과보고서

2021년 STEAM 교사연구회 결과보고서

2021. 8.

함평초등학교

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 에코_STEAM 융합프로그램 개발

신규 개발 ○ 기 개발

학교급 초 대상 학년(군) 6학년(5~6학년군)

중심과목 실과 중심과목 성취기준 영역

^{[초등학교] (4) 기술시스템 / (5) 기술활용}

연계과목 미술,과학

도덕,사회 연계과목 성취기준 영역

[초등 5~6학년] (2) 표현 [초등 5~6학년] (5) 생물과 환경 / (13) 전기의 이용 / (17) 에너지와 생활 / [초등 5~6학년]

(2) 타인과의 관계 / (3) 사회·공동체와의 관계 [초등 5~6학년] (5) 우리나라의 정치 발전

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 함평초등학교 교사 함창진 초등

참여연구원 라온초등학교 교사 박준석 초등

참여연구원 시전초등학교 교사 김성용 초등

참여연구원 월평초등학교 교사 백종완 초등

참여연구원 장성중앙초등학교 교사 박한서 초등

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

2021년 11월 19일

주관연구기관장 : 성 낙 경 (직인)

연구책임자 : 함 창 진 (서명 또는 인)

“이 보고서는 2021년도 정부의 재원으로

한국과학창의재단의 지원을 받아 수행된 성과물임 ”

목 차

1. 요약문

··· 01

2. 서론

··· 02

3. 연구 수행 내용 및 결과

··· 02

가. STEAM 프로그램 개발‧적용 ··· 03

(1) 프로그램 개발 내용 ··· 03

(2) 프로그램 개발‧적용 결과 ··· 03

나. 성과 확산 및 실천 ··· 04

(1) 교사연구회 STEAM 행사 개최 ··· 04

(2) STEAM 교사연구회 간 상호 네트워크 컨설팅 결과 ··· 04

다. STEAM 프로그램 적용 성과 분석 및 조사 ··· 04

(1) 수혜학생 태도 조사 ··· 04

(2) 교원 만족도 조사 ··· 04

4. 결론 및 제언

··· 04

[부록]

STEAM 프로그램 개발 내용 및 결과물(교수학습지도안, 교사용 참고자료, 학생용 활동지)

1. 요약문

본 프로그램의 개발 목적은 디자인 씽킹 기반 프로젝트 학습을 통해 UN이 선정한 지속가능개발목표(SDGs)를 달성하고 학생들의 창의적 문제해결력을 신장시키는 데 그 목표가 있다. 이 목표를 달성하기 위해 세부적인 목표는 다음과 같다.

1) 디자인 씽킹 기반 프로젝트 학습을 효과적으로 운영·적용할 수 있는 교수·학습 여건 구축

2) 학생들의 창의적 문제해결력과 지속가능개발목표(SDGs)를 달성하기 위한 디자인 씽킹 기반 프로젝트 학습을 개발

3) 디자인 씽킹 기반 프로젝트 학습을 통해 지속가능개발목표(SDGs)를 달성하고 학 생들의 창의적 문제해결력을 신장

■개발 STEAM 프로그램

순 주제 시수 관련 학습 내용 관련교과 성취기준

1

전기충전 소를 세워라

6

Ÿ 전기충전소 부족 상황 이해하기

Ÿ 평균알고리즘으로 충전소 최적의 위치 알아보기 Ÿ 로봇으로 이동하며 전기자동차 시뮬레이션 하기

과학 실과

[6과13-03]

[6실04-11]

2 식물 사전 앱 만들기 6

Ÿ 우리 주변의 식물 이름 알아보기 Ÿ 티처블 머신으로 AI 모델 만들기 Ÿ 식물사전 AI 앱 만들기

미술 실과

[6미02-03]

[6실04-03]

[6실04-11]

3

오염된 교실을 정화하라!

6

Ÿ 점잇기 미션하기 Ÿ 창의수학 미션하기

Ÿ 오더리 사면체 만들기 미션하기

사회 도덕 실과 과학

[6실04-11]

[6사05-03]

[6도03-04]

[6과05-03]

2. 서론

본 프로그램의 개발 목적은 디자인 씽킹 기반 프로젝트 학습을 통해 UN이 선정한 지속가능개발목표(SDGs)를 달성하고 학생들의 창의적 문제해결력을 신장시키는 데 그 목표가 있다. 이 목표를 달성하기 위해 세부적인 목표는 다음과 같다.

1) 디자인 씽킹 기반 프로젝트 학습을 효과적으로 운영·적용할 수 있는 교수·학습 여건 구축

2) 학생들의 창의적 문제해결력과 지속가능개발목표(SDGs)를 달성하기 위한 디자인 씽킹 기반 프로젝트 학습을 개발

3) 디자인 씽킹 기반 프로젝트 학습을 통해 지속가능개발목표(SDGs)를 달성하고 학 생들의 창의적 문제해결력을 신장

3. 연구 수행 내용 및 결과

STEAM 프로그램

구분

프로그램명 에코_STEAM 융합프로그램

선행

프로그램명 해당없음

학교급 초등학교 대상 학년(군) 6 학년 (5~6 학년군 ) 목표 수혜학생 수 300 명 중심과목 실과 중심과목

성취기준 영역

^{[초등학교] (4) 기술시스템 / (5) 기술활용}

연계과목

미술 과학 도덕 사회

연계과목 성취기준 영역

[초등 5~6학년] (2) 표현

[초등 5~6학년] (5) 생물과 환경 / (13) 전기의 이용 / (17) 에너지와 생활 /

[초등 5~6학[초등 5~6학년] 년] (2) 타인과의 관계 / (3) 사회·공동체와의 관계

[초등 5~6학년] (5) 우리나라의 정치 발전

개발계획

주제 연번 차시

(시수) 과목 연계(안)

1 6 과학 (3) + 실과

2 6 미술 (3) + 실과(3)

3 6 사회 (1) + 도덕(1) + 실과(2) + 과학(2)

구분 수행 결과

교수학습지도안 개발 차시

총 18차시

수업 적용 기간

2021. 6. 1. ~ 2021. 11. 30.

가. STEAM 프로그램 개발‧적용 (1) 프로그램 개발 내용

■ UN이 선정한 지속가능발전교육(SDGs) 17개 목표 중 초등교육과정에서 융합교육으로 해결 할 수 있는 실제적인 주제 3개를 선정하여 그게 맞는 교과간 통합교육과정을 완성하였다..

(2) 프로그램 개발‧적용 결과

교수학습 지도안 개발

차시(시수)

프로그램명 프로그램 주제 운영

대상(학년

⁾

완료 여부

개발 수업적용 학생수

1

전기충전소를 세워라

전기자동차 6학년 완료 완료 300

2 식물 사전 앱 만들기 생태교육 6학년 완료 완료 300

3 오염된 교실을 정화하라! 환경문제 6학년 완료 완료 300

합계 900

- 18차시 중 18차시 개발, 18차시 적용 완료

순 주제 시수 관련 학습 내용 관련교과 성취기준

1

전기충전 소를 세워라

6

Ÿ 전기충전소 부족 상황 이해하기

Ÿ 평균알고리즘으로 충전소 최적의 위치 알아보기 Ÿ 로봇으로 이동하며 전기자동차 시뮬레이션 하기

과학 실과

[6과13-03]

[6실04-11]

2 식물 사전 앱 만들기 6

Ÿ 우리 주변의 식물 이름 알아보기 Ÿ 티처블 머신으로 AI 모델 만들기 Ÿ 식물사전 AI 앱 만들기

미술 실과

[6미02-03]

[6실04-03]

[6실04-11]

3

오염된 교실을 정화하라!

6

Ÿ 점잇기 미션하기 Ÿ 창의수학 미션하기

Ÿ 오더리 사면체 만들기 미션하기

사회 도덕 실과 과학

[6실04-11]

[6사05-03]

[6도03-04]

[6과05-03]

나. 성과 확산 및 실천

◦ 교사연구회 STEAM 행사 개최

회차 일시 장소 참석대상 주요내용

1차 ‘21. 7. 30. 온라인 연구회원, 자문위원 - STEAM 프로그램 개발 협의 - STEAM 프로그램 내용 적정성 2차 ‘21. 8. 12. 온라인 연구회원, 자문위원 - STEAM 프로그램 개발 협의

- STEAM 프로그램 내용 적정성

◦ STEAM 교사연구회 간 상호 네트워크 컨설팅 참여

회차 일시 장소 참석자 상호 컨설팅 결과

1차 ‘21.5.31.(월)

16:30~18:00 온라인 함창진 교사(연구책임자)

박준석 교사(참여연구원) - 교육 프로그램 주제 및 내용 보완 2차 ‘21.7.15.(목)

16:30~18:00 온라인 함창진 교사(연구책임자) 김성용 교사(참여연구원)

- 융합교육 사고 기법 프로그램에 반 영

다. STEAM 프로그램 적용 성과 분석 및 조사 (1) 수혜학생 태도 조사

구분 조사 시기 내용

1차(사전)검사 2021. 6. 28.(월) ~ 2021. 8. 13.(금) 7월, 6개 학급(300명) 실시완료 1차(사전)검사 2021. 9. 23.(목) ~ 2021. 10. 22.(금) 11월, 6개 학급(300명) 실시완료

(2) 교원 만족도 조사

연구원 5명에 대한 프로그램 만족도 조사 결과 리커트 척도 평균 5,0

4. 결론 및 제언

- STEAM교육과정 편성을 위한 시수 편성이 어려움 - 교육과정을 융합하는 안목이 높아짐

- 단위 차시 수업보다 본인들이 주인공이 되어 프로젝트형으로 산출물을 만들고 발표하니 활 동에 책임감이 생기고 도전의식이 향상됨

- STEAM교육 교육과정 편성을 위한 구체적인 로드맵이 필요함

주 의 문

1. 본 연구의 주장이나 제언은 연구진의 견해이며, 한국과학창의재단의 공식 입장이 아닙니다.

2. 이 보고서 내용을 대외적으로 공개하거나 발표할 때에는 반드시 한국

과학창의재단과 사전에 상의하여야 합니다.

[부록1] STEAM 프로그램 개발 내용 및 결과물

프로그램 명: 에코 STEAM 프로그램

1. STEAM 프로그램 총괄표(총 18차시)

2. STEAM 프로그램 차시별 수업지도안

중심과목 실과 학교급/학년(군) 초등학교/6학년

중심과목 성취기준

영역

초등학교] (4) 기술시스템 중심과목 성취기준

[6실 04-11] 문제를 해결하는 프로 그램을 만드는 과정에서 순차, 선택, 반복 등의 구조를 이해한다.

주제(단원)명 전기 충전소 만들기 미션 차시 1~6/18

데이터의 특징을 수치화하여 가까운 데이터들을 궁집으로 묶는 과정을 이해할 수 있다.

차시 주요내용

1~6 /18

주제(단원)명 전기 충전소 만들기 미션

Ÿ 전기충전소 부족 상황 이해하기

Ÿ 평균알고리즘으로 충전소 최적의 위치 알아보기 Ÿ 로봇으로 이동하며 전기자동차 시뮬레이션 하기

7~12 /18

주제(단원)명

스마트축사 만들기

Ÿ 축사 환경에서 생기는 문제 알아보기 Ÿ 스마트 축사 설계하기

Ÿ 스마트 축사 시뮬레이션 시연 및 관찰하기

13~16 /18

주제(단원)명

스마트농장 만들기

Ÿ 스마트 농장 제작의 필요성 알아보기

Ÿ 스마트 농장 제작을 위한 자료조사하기

Ÿ 스마트 농장에 적용할 재배 환경 알아보기

Ÿ 스마트 농장 디자인하기 제작하기

요소

T 로봇 움직이기

E 교육용프로그래밍 도구로 코딩하기 A 화면 디자인하기

M 부등식을 이용한 조건 만들기

개발 의도

수집한 데이터를 몇 개의 군집으로 나누는 과정을 학습한다. 최근 늘어나는 전기자동차 에 비해 충전소가 너무 작아서 지역별 거리에 따른 K-평균 알고리즘을 활용해 충전소 를 만드는 프로그램이다.

<생활 속 사례를 통한 동기 유발>

∘ 전기차의 유용성 알아보기

∘ 환경과 전기차의 관계 알아보기

∘ 전기자동차의 불편한 점 알아보기

- 충전의 불편함과 충전소의 관계 토의하기 - 충전소의 확대 필요성 이야기 해 보기

- 충전소 위치를 어디로 하는 것이 가장 좋을지 이야기 해 보기 - 사용자 위치에 맞춰 인공지능으로 충전소 위치 선정 해 보기

<활동 1.> K평균 알고리즘 이해 - 언플러그드 활동 - 언플러그드 활동을 통해 K평균 알고리즘 이해하기

<활동 2.> 군집에 대한 중심점 계산하기

학교의 친구들이 거주하는 위치를 x좌표와 y좌표로 표시하고 5명의 학생들 모두에게 골고루 가까운 위치를 평균값으로 계산 해보기 실습

<활동 3.> 많은 수의 데이터 수집하기

∘ 친구 집 위치 표시하기

- 지역별 지도 + 활동지를 겹쳐서 위치 표시하기

<활동 4.> 데이터를 카메라로 수집하기

∘ 활동지를 카메라를 활용하여 데이터로 저장하기

<활동 5.> 데이터 불러오기

∘ 화면 구성하기

∘ 엔트리 온라인에서 데이터 파일 불러오기

∘ k-평균 알고리즘 구현하기

￭ 동작 원리를 절차적으로 설계하기

<활동 6.> 프로그래밍

∘ 테이블 복사

∘ 초기 중심점 정하기

∘ 가까운 중심점의 군집세 속하기

∘ 군집의 중심점 위치 갱신하기

∘ 햄스터 움직이기

- 음성인식 결과에 따라 교실 자동화 장치 움직이기

- 다른 모둠의 작품을 토대로 자신의 모둠 작품을 수정한다.

STEAM 학습 준거

상황 제시

상 황 제 시

∘전기 자동차의 불편한 점 이야기 하기

∘충전소 부족 문제 상황 파악하기

창 의 적 설 계

창의적 설계

∘제작한 프로그램 공유 및 새로운 아이디어 찾기

감 성 적 체 험

∘군집에 대한 중심점 계산하기 많은 수의 데이터 수집하기

∘데이터를 카메라로 수집하기

∘데이터 불러오기

∘로봇 프로그래밍 하기

감성적 체험

학습

과정 교수-학습 활동 학습자료

및 유의점

도입 (20 분)

Co <생활 속 사례를 통한 동기 유발>

∘ 전기차의 유용성 알아보기

∘ 환경과 전기차의 관계 알아보기

∘ 전기자동차의 불편한 점 알아보기

- 충전의 불편함과 충전소의 관계 토의하기 - 충전소의 확대 필요성 이야기 해 보기

- 충전소 위치를 어디로 하는 것이 가장 좋을지 이야기 해 보기 - 사용자 위치에 맞춰 인공지능으로 충전소 위치 선정 해 보기

Tip! 전기 자 동차의 충전 을 위한 여러 가지 방법을 조사한다. 그 리고 다양한 상상력을 동 원하여 포스 트잇에 적고 토의할 때 활 용하도록 한 다.

전개 (200 분)

<활동 1.> K평균 알고리즘과 언플러그드 활동으로 알아보기

<질문> 수집한 데이터를 몇 개의 군집으로 나누는 과정을 학습합니다. 서로 가깝 거나 비슷한 데이터끼리는 같은 군집으로 묶고, 서로 멀거나 차이가 큰 데이터끼 리는 다른 군집이 되도록 하려면 어떻게 해야 할까요?

니다. 우리학급 모두가 전기자동차를 이용하고 있다고 할 때 가능하면 우리가 거주하는 위치에 가깝도록 전기자동차 충전소 두곳을 정하려고 합니다. 데이터 를 수집하고 알고리즘에 따라 점진적으로 군집으로 묶는 과정을 통해 기계학습 분야 중 비지도학습의 대표적인 방법인 군집화에 대해 배우게 됩니다.

<활동 2.> 군집에 대한 중심점 계산하기

학교의 친구들이 거주하는 위치를 x좌표와 y좌표로 표시하였습니다. 5명의 학생 들 모두에게 골고루 가까운 위치를 평균값으로 계산해 봅시다

∘활동방법 상세 소개

- 엔트리의 테이블 추가를 이용하여 중심점 계산 시각화

<활동 3.> 많은 수의 데이터 수집하기

∘ 친구 집 위치 표시하기

- 지역 지도를 가지고 집 위치 표시하기

- 지역지도와 데이터를 수집할 수 있는 활동지를 겹쳐 인쇄하여 거주하고 있는 위치 를 기록 해 본다.

- 활동지에 친구들의 위치 표시하기

<활동 4.> 데이터를 카메라로 수집하기

∘ 활동지에 표시한 친구들의 위치를 카메라로 촬영하여 많은 수의 데이터를 한꺼 번에 수집하기

∘ 데이터로 저장하기

- 로봇코딩 ­ 대쉬보드를 활용하여 체크한 위치를 카메라를 활용하여 데이터 입력파 일 만들기

<활동 4. 데이터 불러오기>

∘ 화면 구성하기

∘ 엔트리 온라인에서 데이터 파일 불러오기

∘ k-평균 알고리즘 구현하기

- 군집의 개수만큼 중심점의 위치를 정합니다.

- 일정한 횟수만큼 다음을 반복

: 각 데이터를 가장 가까운 중심점의 군집에 할당

<활동 5. 프로그래밍>

∘ 테이블 복사

변수이름 설명

데이터 개수 수집된 데이터의 개수

데이터 번호 테이블의 각 행을 가리키는 행 번호

∘ 초기 중심점 정하기

변수이름 설명

중심 X1 군집 1의 중심점 X좌표 중심 Y1 군집 1의 중심점 Y좌표 중심 X2 군집 2의 중심점 X좌표 중심 Y2 군집 2의 중심점 Y좌표

계산된 거리 두 데이터 간의 거리를 계산한 결과 값 거리 최댓값 현재까지 계산된 거리 값들의 최댓값

∘ 가까운 중심점의 군집에 속하기

변수이름 설명

거리1 “데이터번호”번째 데이터와 군집1의 중심점 간의 거리 값 거리2 “데이터번호”번째 데이터와 군집2의 중심점 간의 거리 값

∘ 군집의 중심점 위치 갱신하기

변수이름 설명

데이터 X “데이터번호”번째 데이터의 x좌표를 저장하는 임시 변수 데이터 Y “데이터번호”번째 데이터의 y좌표를 저장하는 임시 변수

개수 1 군집 1에 속한 데이터의 개수 합 X1 군집 1에 속한 모든 데이터들의 x좌표의 합 합 Y 1 군집 1에 속한 모든 데이터들의 y좌표의 합

개수 2 군집 2에 속한 데이터의 개수 합 X2 군집 2에 속한 모든 데이터들의 x좌표의 합 합 Y2 군집 2에 속한 모든 데이터들의 y좌표의 합

∘ 햄스터 움직이기

- 음성인식 결과에 따라 교실 자동화 장치 움직이기

- 모둠별로 설계한 내용을 토대로 엔트리 블록을 조합하고 제대로 작동하는지 관찰한다.

∘ 전기자동차 충저소 자동 분류하기 시연하고 관찰하기

- 각 모둠에서 제작한 전기자동차 충전소 실행 모습을 관찰한다. 각 모둠원들은 개발 한 전기자동차 충전소에서 어떠한 문제점과 개선할 점이 있는지 적어본다.

- 다른 모둠의 작품을 토대도 자신의 모둠 작품을 수정한다. (개선할 점을 바탕으로 엔트리 블록 이나 디자인 수정)

정리 (20 분)

ET ∘ 전기자동차 충저소 자동 분류하기 시연하고 관찰하기

- 각 모둠에서 제작한 전기자동차 충전소 실행 모습을 관찰한다. 각 모둠원들은 개발한 전 기자동차 충전소에서 어떠한 문제점과 개선할 점이 있는지 적어본다.

- 다른 모둠의 작품을 토대도 자신의 모둠 작품을 수정한다. (개선할 점을 바탕으로 엔트리 블록 이나 디자인 수정)

3. 학생활동지 / 학생참고자료

중심점 계산하기

1. 한 개의 군집에 대한 중심점 계산하기

친구들의 위치와 계산한 중심점을 차트로 표현하여 확인해 봅시다. 엔트리를 실행하고 ① “테이블” 탭을 선택 한 후 ② “테이블 추가하기” 버튼을 클릭합니다.

<새로만들기> - <이동하기>를 클릭합니다.

테이블 화면에서 “속성”을 더블클릭하여 열의 이름을 “X”로 변경합니다.

“X”에서 마우스 우클릭하여 “오른쪽에 열 추가하기” 메뉴를 선택하고 열의 이름에 “Y”를 입력합니다.

같은 방법으로 열 “Y”의 오른쪽에 열 “C”를 추가합니다.

첫 번째 행의 각 칸을 클릭하여 친구 A의 x좌표 5와 y좌표 2를 각각 입력합니다. 열 C의 값은 0으로 그대 로 둡니다. (열 C의 값은 차트에서 색깔을 구분하기 위한 것입니다.)

“1”에서 마우스 우클릭하여 “아래에 행 추가하기” 메뉴를 선택한 후, 추가된 행에 친구 B의 x좌표와 y좌표 를 입력합니다. 같은 방법으로 다른 친구들의 x좌표와 y좌표를 모두 입력합니다.

마지막에는 앞에서 계산한 평균값을 입력하고 색깔을 구분하기 위해 열 C의 값을 1로 입력합니다.

“차트”를 선택하고 ② “+” 버튼을 클릭한 후 ③ “분산형”을 선택합니다.

가로축을 X, 세로축을 Y로 선택하고 표현 값을 C로 선택합니다. 차트에서 파란색 점(C 값이 0)은 친구들의 위치, 노란색(C 값이 1)은 평균 위치를 나타냅니다. 오른쪽 위의 친구 2명과 비교하여 왼쪽 아래의 친구가 3 명이므로 평균 위치가 중앙에서 약간 왼쪽 아래에 있음을 확인할 수 있습니다.

2. 두 개의 군집에 대한 중심점 계산하기

앞에서 표시한 노란색 점의 위치에 충전소를 두면 모두에게 골고루 가까운 위치이겠지만 약간 아쉽습니다.

다행히 충전소를 두 곳에 두기로 하였습니다. 이번에는 두 개의 군집으로 친구들의 위치를 나누어 봅시다. 차 트에서 서로 가까운 친구들을 찾아서 각각 속하는 군집에 O를 표시합니다.

모두 표시한 후에는 군집 1에 속하는 친구들의 x좌표 평균값과 y좌표 평균값을 계산합니다. 또한 군집 2에 속하는 친구들의 x좌표 평균값과 y좌표 평균값도 계산합니다.

앞에서 입력한 테이블에서 군집 1에 속하는 친구는 색깔 C를 0으로, 군집 2에 속하는 친구는 색깔 C를 1로 합니다. 행 6에는 군집 1의 평균값을 입력하고 색깔 C를 2로 합니다. 마지막으로 행 7을 추가하여 군집 2의 평균값을 입력하고 색깔 C를 3으로 합니다.

테이블에 입력한 값에 따라 차트는 자동으로 변경됩니다. 왼쪽 아래의 파란색 점은 군집 1에 속하는 친구들 의 위치, 보라색 점은 군집 1의 평균 위치를 나타냅니다. 오른쪽 위의 노란색 점은 군집 2에 속하는 친구들 의 위치, 초록색 점은 군집 2의 평균 위치를 나타냅니다.

많은 수의 데이터 수집하기

앞에서는 5명의 친구에 대한 위치 데이터를 두 개의 군집으로 묶고 각 군집의 중심점 위치를 계산해 보았습 니다. 하지만 학교에 전기자동차를 사용하는 더 많은 친구들이 있습니다. 기존의 친구들이 전학을 갈 수도 있 고 새로운 친구들이 전학을 올 수도 있습니다. 개수가 많고 변경될 수도 있는 데이터를 매번 손으로 직접 계 산하는 것 보다는 프로그램을 작성하여 자동화하는 것이 더 효율적입니다. 또한 데이터에 따라서는 다음 그림 과 같이 두 개의 군집으로 구분하기가 애매한 경우도 있습니다. 명확한 기준을 컴퓨터에게 알려주고 알고리즘 을 작성 하는 것이 중요합니다.

로봇코딩의 대쉬보드를 활용하여 군집화 하기 위한 활동 양식이 있습니다.

위 양식과 우리 고장의 지도를 비교하여 학생들의 위치를 표시 해 봅니다.

지도에 위치를 표시 해 보고

데이터를 카메라로 수집하기

활동지에 표시한 친구들의 위치 좌표를 눈금자 등을 사용하여 측정하고 엔트리의 테이블에 하나하나 입 력하는 것은 매우 번거로운 일입니다. 활동지에 표시한 친구들의 위치를 카메라로 촬영하여 많은 수의 데이터를 한꺼번에 수집해 봅시다. 로봇 코딩 소프트웨어의 화면 위쪽에 있는 “대시보드” 메뉴를 클릭합 니다. 카메라를 선택 한 후 모둠으로 묶기(군집화)를 선택하고 카메라에 스티커를 붙였던 활동지를 비 춰봅니다.

카메라 영상에 왼쪽의 마커와 격자영역이 모두 포함되면 격자 영역에 빨간색 테두리가 표시됩니다.

카메라 영상의 왼쪽 위에 검출된 점들의 위치가 보라색으로 표시됩니다. “저장” 버튼을 클릭하여 검출된 점들 의 좌표를 파일로 저장합니다.

엔트리에서 데이터 파일 불러오기

테이블 ­ 테이블 추가에서 전 단계에서 저장한 파일을 업로드 합니다. 파일명으로 테이블이 추가됩니다.

데이터를 차트로 확인하기 위해 ① “테이블” 탭을 선택하고 “Y”에서 마우스 우클릭하여 ② “오른쪽에 열 추가하기” 메뉴를 선택합니다.

k-평균 알고리즘 구하기

수집된 데이터를 두 개의 군집으로 묶기 위해 k-평균 알고리즘에 대해 알아봅시다.

1. 군집의 개수만큼 중심점의 위치를 정합니다.

2. 일정한 횟수만큼 다음을 반복합니다.

2-1. 각 데이터를 가장 가까운 중심점의 군집에 할당합니다.

2-2. 각 군집에 속한 데이터들의 평균값을 군집의 새로운 중심점으로 갱신합니다.

“일정한 횟수만큼” 대신에 “모든 군집의 중심점이 변화가 없을 때까지” 또는 “각 데이터가 속하는 군집 에 변화가 없을 때까지” 반복하여도 됩니다. 일정한 횟수만큼 반복하는 것이 가장 간단하기 때문에 여기 서는 횟수 반복으로 합니다. 간단한 알고리즘이므로 엔트리로 직접 구현해 봅시다. 군집의 개수는 두 개 로 합니다.

1. 테이블 복사하기

일부 코드를 미리 작성한 템플릿 코드에서 작업하기 때문에 미리 설정된 테이블에 데이터를 복사하여 작업을 진행합니다. 미리 설정된 테이블의 이름은 “실험”입니다. 여러 가지 변수가 미리 정의되어 있는 데 우선 테이블을 복사하기 위해 필요한 변수를 알아보겠습니다.

변수이름 설명

데이터 개수 수집된 데이터의 개수

데이터 번호 테이블의 각 행을 가리키는 행 번호

씨앗 알고리즘

설명 1 시작하기 버튼을 클릭했을 때

2 데이터번호를 테이블 data.csv 의 행 개수로 정하기 3 데이터 번호를 1로 정하기

4 데이터개수 만큼 반복하기

5 실험테이블 데이터번호 에 행 추가하기

6 실험테이블 데이터번호번째 행의 X를 data테이블 데이터 X번째 행의 X값으로 바꾸기 7 실험테이블 데이터번호번째 행의 Y를 data테이블 데이터 Y번째 행의 Y값으로 바꾸기

씨앗 코드

2. 초기 중심점 정하기

초기 중심점은 무작위로 정하는 등 다양한 방법이 있지만, 여기서는 데이터 중에서 가장 멀리 떨어진 두 개의 데이터를 각 군집의 중심점으로 정하는 방법을 사용합니다. 이를 위해 미리 정의된 변수를 더 확인 합니다.

변수이름 설명

중심 X1 군집 1의 중심점 X좌표

중심 Y1 군집 1의 중심점 Y좌표

중심 X2 군집 2의 중심점 X좌표

중심 Y2 군집 2의 중심점 Y좌표

계산된 거리 두 데이터 간의 거리를 계산한 결과 값

거리 최댓값 현재까지 계산된 거리 값들의 최댓값

씨앗 알고리즘

대상 알고리즘

설명

데이터번호를 1부터 데이터개수값 사이의 무작위수로 정하기 중심X1을 실험테이블 데이터번호값 번째행의 X값으로 정하기 중심Y1을 실험테이블 데이터번호값 번째행의 Y값으로 정하기 거리 최댓값을 ­1 로 정하기

데이터번호를 1로 정하기 데이터 개수 만큼 반복하기

씨앗 코드

3. 가까운 중심점의 군집에 속하기

군집 1과 군집 2의 중심점 위치가 정해졌으므로, 이제 각 데이터들을 가장 가까운 중심점의 군집에 할 당합니다. 이를 위해 미리 정의된 변수는 다음과 같습니다.

변수이름 설명

거리1 “데이터번호”번째 데이터와 군집1의 중심점 간의 거리 값 설명

데이터번호 값번째 데이터와 중심X1값, 중심Y1값 간의 거리 계산하기 (함수 제공) 만일 계산된 거리가 거리최대값 보다 크다면

거리최댓값을 계산괸 거리값으로 정하기

중심X2을 실험테이블 데이터번호값 번째 행의X 값으로 정하기 중심Y2을 실험테이블 데이터번호값 번째 행의Y 값으로 정하기

대상 알고리즘

씨앗 알고리즘

씨앗 코드

대상 알고리즘

설명

1 데이터 번호를 1로 정하기 2 데이터개수 만큼 반복하기

3 데이터번호 값번째 데이터와 중심X1값, 중심Y1값 간의 거리 계산하기 (함수 제공) 4 거리를 계산된 거리 값으로 정하기

5 데이터번호 값번째 데이터와 중심X2값, 중심Y2값 간의 거리 계산하기 (함수 제공) 6 거리를 계산된 거리 값으로 정하기

7 만일 거리1값이 거리2값보다 적다면

8 실험테이블 데이터번호값 번째 행의 C를 1로 바꾸기

9 아니면

10 실험테이블 데이터번호값 번째 행의 C를 2로 바꾸기 112 데이터번호에 1만큼 더하기

4. 군집의 중심점 위치 갱신하기

이제 각 군집에 속한 데이터들의 평균값을 군집의 새로운 중심점으로 갱신합니다. 이를 위해 미리 정의 된 변수를 좀 더 알아보겠습니다.

변수이름 설명

데이터 X “데이터번호”번째 데이터의 x좌표를 저장하는 임시 변수 데이터 Y “데이터번호”번째 데이터의 y좌표를 저장하는 임시 변수

개수 1 군집 1에 속한 데이터의 개수

합 X1 군집 1에 속한 모든 데이터들의 x좌표의 합

합 Y 1 군집 1에 속한 모든 데이터들의 y좌표의 합

개수 2 군집 2에 속한 데이터의 개수

합 X2 군집 2에 속한 모든 데이터들의 x좌표의 합

합 Y2 군집 2에 속한 모든 데이터들의 y좌표의 합

위의 중심점의 군집에 속하기의 코드에 몇가지 블록을 추가해 봅니다.

씨앗 알고리즘

설명

햄스터 로봇

합X1, 합Y1, 개수1, 합X2, 합Y2, 개수2 를 0으로 정하기 데이터번호를 1로 정하기

데이터개수 만큼 반복하기

데이터X를 실험데이터의 데이터번호 번째 행의 X값으로 정하기 데이터X를 실험데이터의 데이터번호 번째 행의 X값으로 정하기

데이터번호 값번째 데이터와 중심X1값, 중심Y1값 간의 거리 계산하기 (함수 제공) 거리를 계산된 거리 값으로 정하기

데이터번호 값번째 데이터와 중심X2값, 중심Y2값 간의 거리 계산하기 (함수 제공) 거리를 계산된 거리 값으로 정하기

만일 거리1값이 거리2값보다 적다면

실험테이블 데이터번호값 번째 행의 C를 1로 바꾸기 합X1에 데이터X값 만큼 더하기

합Y1에 데이너Y값 만큼 더하기 개수1에 1만큼 더하기

아니면

씨앗 코드

각 군집에 속한 데이터들의 위치 평균값을 군집의 새로운 중심점으로 갱신합니다

씨앗 알고리즘

대상 알고리즘

햄스터 로봇

설명

햄스 터 로봇

만일 개수1이 0보다 크다면

중심X1을 합X1/개수1 로 정하기 중심Y1을 합Y1/개수1 로 정하기 만일 개수2이 0보다 크다면

중심X2을 합X2/개수2 로 정하기 중심Y2을 합Y1/개수2 로 정하기

모둠 1의 중심점을 중심x1값 중심y1값으로 정하기 모둠 2의 중심점을 중심x2값 중심y2값으로 정하기

씨앗 코드

씨앗 알고리즘

씨앗 코드

알고리즘

대상 알고리즘

햄스터

설명

햄스터 로봇

로봇X를 1로 정하기 로봇Y를 1로 정하기

로봇 방향을 오른쪽으로 정하기

격자판에서 중심X1값 중심Y1값과 가장 가까운 교차로로 이동하기 격자판에서 중심X1값 중심Y1값과 가장 가까운 교차로로 이동하기

5. 차시별 학생 평가기준 및 방법

차시 평가기준(성취수준) 평가방법 평가도구

1~6 /18

상 문제를 해결하는 프로그램을 만드는 과정에서 순차, 선택, 반복 등의 구조를 잘 이해한다.

관찰평가 자기/동료평가지 (학생용) 중 문제를 해결하는 프로그램을 만드는 과정에서 순차,

선택, 반복 등의 구조를 어느정도 이해한다.

하 문제를 해결하는 프로그램을 만드는 과정에서 순차, 선택, 반복 등의 구조를 잘 이해하지 못한다.

자기/동료평가지(1~6차시)

평가방법 평가기준 평가

상 중 하

자기평가

나의 역할은 무엇이었나요?

적극적으로 활동에 참여하였나요?

모둠 내 동료평가

모둠 활동에 적극적으로 참여하였나요?

모둠의 구성원 간 의사소통은 잘 되었나요?

모둠 간 동료평가

자기 모둠에서 한 활동을 잘 표현하였나요?

문제해결에 창의적인 아이디어를 잘 표현하였나요?

중심과목 실과 학교급/학년(군) 초등학교/6학년 중심과목

성취기준 영역

초등학교] (4) 기술시스템 중심과목 성취기준

[6실 04-11] 문제를 해결하는 프로그램 을 만드는 과정에서 순차, 선택, 반복 등의 구조를 이해한다.

주제(단원)명 식물 사전 앱 만들기 차시 7~12/18

학습목표 우리주변의 식물에 대해 조사할 수 있다.

식물의 꽃잎을 찍으면 이름을 알려주는 AI모델을 만들 수 있다.

연계과목 과학 연계과목

성취기준 영역 [초등 5~6학년] [6과13-03]

STEAM 요소

S 우리 주변 식물 조사하기 T 모야모 앱 사용하기

E 교육용프로그래밍 도구로 코딩하기 A 화면 디자인하기

M 부등식을 이용한 조건 만들기

개발 의도

주변에 있는 식물에 대해 관심을 가져보고 식물의 이름을 알려주는 AI를 만들어 본다. 주변의 식물을 조사해 이름을 알아보고 사진을 찍어 이미지 모델로 학습을 시켜 앱으로 만든다. 완 성된 AI는 스마트폰으로 접속해 카메라로 식물의 잎과 꽃을 찍으면 결과를 알려주도록 활용 할 수 있다.

∘ 모야모 앱 살펴보기 - 모야모 앱 살펴보기

- 모야모 앱 업그레이드 할 부분 생각해보기 - 지도학습 원리 생각해보기

학습문제: 식물의 잎이나 꽃잎을 비추면 이름을 알려주는 식물사전 AI를 만들어 봅시다.

[활동1] 우리 주변의 식물 이름 알아보기

- 우리주변(학교 정원, 운동장, 들꽃 등)을 돌아다니며 식물사진을 찍는다. 식물 사진은 잎이나 꽃잎 위 주로 확대하여 찍는다.

- 식물 사진을 모야모 앱에 업로드 하여 이름을 알아본다.

- 식물 사진을 알려주는 팻말이 있다면 활동지에 기록해 둔다.

- 식물 사진은 각각 5장 이상 찍도록 한다.

- 10개 내외의 식물을 조사한 후 활동지에 기록한다.

[활동2] 티처블 머신으로 AI모델 만들기

- 이미지 데이터와 레이블을 주고 학습시키는 지도학습의 원리를 알아본다.

- 티처블머신에서 식물 사진을 업로드 하고 각각의 식물별로 식물 이름을 레이블로 지어준다.

콘을 클릭하면 AI모델을 실행할 수 있도록 만들어 준다.

- 앱인벤터로 접속해 프로젝트를 새로 만든다.

- 앱인벤터 컴퓨넌트에서 웹뷰 컴포넌트를 화면으로 가져온다.

- 웹뷰의 URL에 티처블머신 AI모델 주소를 입력한다.

- 앱인벤터의 APK를 스마트폰에 설치한다.

[활동4] 식물사전 AI 테스트하기

- 주변으로 나가 학습했던 식물을 찾아 비춰가며 식물사전 AI를 테스트한다.

정리하기

배운 내용을 정리한다.

STEAM 학습 준거

상황 제시

상 황 제 시

∘모야모 앱 살펴보기

∘식물 사전 앱 문제점 생각하기

창 의 적 설 계

창의적 설계

∘제작한 프로그램 공유 및 새로운 아이디어 찾기

감 성 적 체 험

∘우리주변 식물 이름 알아보기

∘티처블머신으로 AI 모델 만들기 식물 사전 앱 만들기

감성적 체험

학습

과정 교수-학습 활동 학습자료

및 유의점

도입 (20 분)

Co [동기유발] 모야모 앱 살펴보기

∘ 이 앱의 이름은 무엇인가요?

- 모야모입니다.

∘ 어디에 사용하는 앱일까요?

- 식물의 이름을 알려주는 앱입니다.

∘ 식물의 이름을 어떻게 알려줄까요?

- 궁금한 식물의 이름을 올리면 사용자들이 답을 달아줍니다.

∘ 모야모 앱 아주 편리한데요. 혹시 불편한 점도 있을까요?

- 시간에 따라 답을 달아주는 사람이 없거나 정확하지 않게 식물의 이름을 알려줄 수 있습니다.

∘ 모야모 앱을 업그레이드 한다면 어떻게 만들고 싶나요?

- 식물의 잎이나 꽃을 비추면 알려주는 AI기능을 추가하면 좋겠습니다.

∘ 식물의 잎이나 꽃을 비추면 어떻게 AI가 알려줄 수 있을까요?

- 식물의 잎이나 꽃 사진을 여러장 가지고 레이블을 달아 모델학습을 하면 됩니다.

∘ 이러한 AI학습법을 지도학습이라고 합니다.

※ 학생지도 Tip:학생들은 모야모 앱 사용경험이 없을 것이므로 교사가 앱을 실행하 며 직접 보여주며 시연한다. 주변에 식물이 있다면 찍어서 바로 댓글이 달리는 모습 을 보여주면 좋다.

[학습문제]

식물의 잎이나 꽃잎을 비추면 이름을 알려주는 식물사전 AI를 만들어 봅시다.

Tip! 학생들

이 모야모 앱을 사용 하기 어렵 다면 교사 가 식물 사 진을 받아 대신 올려 주고 이름 을 알려준 다.

[활동1] 우리 주변의 식물 이름 알아보기

- 우리주변(학교 정원, 운동장, 들꽃 등)을 돌아다니며 식물사진을 찍는다. 식물 사진 은 잎이나 꽃잎 위주로 확대하여 찍는다.

- 식물 사진을 모야모 앱에 업로드 하여 이름을 알아본다.

- 티처블머신에서 식물 사진을 업로드 하고 각각의 식물별로 식물 이름을 레이블로 지 어준다.

- 데이터를 학습 시킨 후 학습시키지 않은 식물을 파일로 업로드 하여 테스트 한다.

- 완성된 모델을 스마트폰으로 접속해 학교 정원의 식물을 직접 찍어 테스트 해본다.

[활동3] 식물사전 AI 앱 만들기

∘ 티처블 머신으로 만들어진 AI모델은 링크주소로 접속해야 하는 불편함이 있어 앱으로 만들 어 본다.

- 앱 아이콘을 클릭하면 AI모델을 실행할 수 있도록 만들어 준다.

- 앱인벤터로 접속해 프로젝트를 새로 만든다.

- 앱인벤터 컴퓨넌트에서 웹뷰 컴포넌트를 화면으로 가져온다.

- 웹뷰의 URL에 처블머신 AI모델 주소를 입력한다.

- 앱인벤터의 APK를 스마트폰에 설치한다.

[활동 4] 식물사전 AI 앱 테스트하기

- 주변으로 나가 학습했던 식물을 찾아 비춰가며 식물사전 AI앱을 테스트한다.

정리 (20 분)

ET

[평가 및 정리] 배운 내용 정리 및 성찰하기 - 머신러닝의 지도 학습의 개념을 이해할 수 있다.

- 식물의 이름을 알려주는 인공지능을 만들 수 있다.

식물사전 AI만들기

우리 주변의 식물 이름 알아보기

모야모 앱에서 질문/글쓰기

버튼 클릭 식물 이름 질문 하기 클릭 궁금한 식물을 사진촬영 하거나 앨범에서 선택하여 불러오기

우리 주변의 식물 이름 알아보기

3.‘이름이 모야?’에서 이미지를 클릭해 다른 사람의 질문에 답변할 수 있다.

4. 식물클리닉에서는 식물을 키우는 데 필요한 정보를 얻을 수 있다.

5. 매거진에서는 식물 전문가가 식물에 관해 전하는 다양한 이야기를 매거진 형태로 볼 수 있다.

6. 자랑하기에서는 내가 키우는 식물을 자랑하거나 다른 사람들의 피드백을 받을 수 있다.

7. 질문 또는 글을 쓰려면 질문/글쓰기 버튼을 클릭한다.

8. 산책을 하다가 우연히 발견한 식물의 이름이 궁금 하다면 식물 이름 질문하기를 클릭한다.

9. 사진을 선택해서 올리고 작성 완료를 클릭한다.

10. 사진에 문제가 없다면 얼마 지나지 않아 답변이 올라온다.

11. 답변에 댓글을 달아 감사를 표할 수 있다.

12. 식물 이름 물어보기 뿐만 아니라 다른사 람의 질문에 답을 할 수 있다.

1. 스마트기기를 활용해 주변의 식물을 찾아 꽃잎, 잎을 찍어 본다.

2. 식물의 이름을 모르면 모야모 앱을 활용해 이름을 알아낸다.

3. 식물 1개당 5장 이상의 사진을 찍는다.

4. 컴퓨터에 조사한 식물의 이름별로 이미지를 이동하여 저장한다.

1. 티처블 머신은 학습데이터를 업로드 하고 해당 레이블 지정해주면 학습한 모델에 따라 데이터를 레이 블에 맞게 분류해주는 지도학습의 원리를 알 수 있게 해준다. 나아가 만들어진 모델을 다양한 방법과 용도로 활용하는 것도 가능하다.

2. 크롬 브라우저로 접속: https://teachablemachine.withgoogle.com/

티처블머신을 활용해 만들어진 앱이 있는데‘동물상 테스트’이다. 이미 동물상 연예인 이미지를 학습한 동물상 분류 모델이 내 사진을 해당 동물상으로 분류해 주는 프로그램이다. 플레이스토어에서 다운받아 체험해 본다.

티처블 머신 2.0은 웹 기반으로 동작하기 때문에, 별도로 프로그램을 설치할 필요 없이 웹 페이지에 접 속해서 바로 사용합니다. 웹 페이지에 접속한 후 이미지, 오디오, 포즈(Pose) 세 가지 프로젝트에서 원하 는 메뉴를 선택하면 된다.

1. 프로젝트는 샘플 수집, 학습(Training), 프리뷰(Preview) 과정으로 이뤄져 있다. 예를 들어 이미지 프 로젝트를 선택했다면, 클래스로 항목에서 먼저 샘플 이미지를 추가한다. 샘플 이미지는 PC나 노트북에 연결된 웹캠으로 촬영하거나 이미 가지고 있는 사진을 업로드 하면 된다. 이미지 파일은 직접 폴더를 열어 선택하거나, 드래그 앤드 드롭으로 가져올 수도 있고, 구글 드라이브에 저장된 사진을 추가할 수 있다. 여기서는 우리 주변의 식물을 조사하여 이름별로 레이블로 만들어 준다.

2. 파일 형태로 훈련을 시킬 것이므로 수집한 사진을 업로드 시켜준다. 사진이 많을수록 모델의 정확도는 높아진다.

되도록 많은 사진을 올려주고 나면 머신러닝을 훈련시켜 준다. 데이터가 많을수록 시간이 많이 소요된다.

1. 학습 버튼을 누르면 이렇게 수집 또는 전송한 이미지를 학습한다. 이렇게 만들어진 학습 모델은 프리 뷰 기능을 이용해 테스트 할 수 있다.

2. 만들어진 모델은 Export Model로 들어가 서버에 업로드 한 후 계속적으로 활용할 수 있다. 스마트폰으 로 모델 URL주소로 접속하면 스마트폰의 카메라를 활용해 모델을 활용할 수 있다. 로그인 없이 모델을 만들었다면 분류 AI모델 주소를 잘 기록하여 둔다. 브라우져를 종료하면 다시 찾을 수 없다. 나중에도 모델을 수정하거나 활용하고 싶다면 구글계정으로 로그인 후 사용하는 것을 권장한다.

식물사전 AI 앱 만들기

티처블 머신으로 만든 AI모델을 앱인벤터의 웹뷰기능을 활용해 스마트폰 앱을 실행하면 식물사전 AI가 시 작되는 것 같이 만들 수 있다. 알맹이는 웹서비스로 만들고 껍데기는 앱인벤터로 만든다고 생각하면 된다.

1. 새 프로젝트를 시작합니다.

2.프로젝트의 이름을 ‘chatbot’이라고 입력합니다.

3. Screen1의 속성에서 [상태바보이기], [제목보이 기] 항목의 체크를 해제하여 앱 주변을 깔끔하게 만 들어 준다.

식물사전 AI 앱 만들기

화면 디자인을 위해 팔레트 패널의 사용자인터페이스 서랍에서 웹뷰를 화면에 추가한다. 웹뷰는 웹사이트 url을 불러와 화면에 보여줄 때 사용할 수 있어 편리하다. 웹뷰의 속성을 [높이: 부모 요소에 맞추기, 넓 이: 부모 요소에 맞추기]로 바꾼다. 속성의 홈 URL에 다이얼로그 플로우 챗봇 웹데모 주소를 입력한다.

식물사전 AI 앱 만들기

합니다. 타이머는 밀리세컨드 단위로 1/1000초 단위로 값을 입력합니다. 기본값인 1000은 1초를 의미합니 다. 10000은 10초를 의미하고 해당 간격 만큼 주기를 두고 타이머 이벤트가 동작하게 된다.

시계 컴포넌트의 타이머 이벤트가 동작할 때 알림이 뜨도록 하여 스마트폰 화면이 꺼지도록 하는 것을 방지 하게 만들어 보겠습니다. 팔레트 패널의 사용자 인터페이스 서랍에 있는 알림을 Screen1으로 추가한다.

1. 스마트폰 화면이 꺼지지 않도록 하기 위해 타이머 이벤트가 발생할 때마다 경고창이 나타나도록 [언제시 계1. 타이머가 작동할 때]명령블록을 가져온다. 디자이너 화면에서 시계의 타이머 간격을 10000으로 설 정하였기에 10초를 주기로 알림 메시지가 뜨도록 만들어 본다.

2. [호출 알림1. 경고창 보이기. 알림]명령블록에 ‘알림’이라는 텍스트 명령블록을 연결해 준다. 타이머 이벤트가 동작할 때마다 ‘알림’이라는 글자가 화면에 보이게 된다. 스마트폰은 일정 시간동안 동작을 감지하지 못하면 화면이 자동으로 꺼지는 데 이렇게 하면 화면이 꺼지지 않게 된다.

알림창을 이용해 화면이 자동으로 꺼지지 않도록 했지만 ‘알림’이라는 글자가 화면에 주기적으로 보이게 됩니다. 알림은 뜨지만 글자는 보이지 않도록 하기 위해 디자이너 화면으로 이동해 뷰어 패널에서 알림1의 속성을 다음과 같이 변경한다.

배경색: 없음, 텍스트 색상: 없음

식물사전 AI 앱 만들기

1. 뒤로가기 버튼을 클릭하더라도 앱이 바로 종료 되지 않고 종료를 선택할 수 있는 창이 뜨도록 만들어 봅 시다. 뒤로가기 버튼을 눌렀을 때 선택대화창이 나타나도록 [언제Screen1.뒤로가기버튼을눌렀을 때]명령 블록을 가져온다.

2. 선택대화창이 보이도록 [호출.알림1.선택대화창보이기]명령블록을 추가한다. 메시지 ‘앱을 종료할까 요?’, 제목 ‘선택’, 버튼1텍스트 ‘예’, 버튼2텍스트 ‘아니요’, 최소가능여부는 논리블록에서‘거 짓’명령블록을 연결해 준다.

1. 알림창의 예 버튼을 누르면 앱이 종료되도록 [언제 알림1. 선택한후에]명령블록을 가져옵니다. 만약 선 택된 항목이 ‘예’라면 앱을 종료하도록 명령블록을 추가한다. [언제 알림1. 선택한후에 명령블록 안에 있는 선택된 항목에 마우스 커서를 올리면 [가져오기 선택된항목]명령블록이 나타난다. [

2. 앱종료]명령블록은 공통블록의 제어블록에 가면 있습니다.‘아니요’버튼을 누르면 알림창이 닫히고 아

식물사전 AI 앱 만들기

1. 앱 아이콘을 추가해 보도록 한다. 아이콘은 https://www.flaticon.com으로 접속해 알맞은 아이콘을 검색 해 추가한다. 검색은 영어를 입력합니다. 식물 관련 앱이므로 ‘ plant’이라고 입력합니다. 다운받고 싶은 아이콘에 마우스를 올려 ‘Download PNG’버튼을 확인하고 클릭한다.

2.‘Free download’버튼을 클릭해 컴퓨터에 내려받는다. 다운로드 받을 폴더를 별도로 지정하지 않았다면 내PC의 다운로드 폴더에서 내려받은 아이콘을 확인할 수 있다. 앱인벤터로 돌아와 Screen1의 속성에서 아이콘 파일을 업로드 한다.

5. 차시별 학생 평가기준 및 방법

차시 평가기준(성취수준) 평가방법 평가도구

1~6 /18

상 문제를 해결하는 프로그램을 만드는 과정에서 순차, 선택, 반복 등의 구조를 잘 이해한다.

관찰평가 자기/동료평가지 (학생용) 중 문제를 해결하는 프로그램을 만드는 과정에서 순차,

선택, 반복 등의 구조를 어느정도 이해한다.

하 문제를 해결하는 프로그램을 만드는 과정에서 순차, 선택, 반복 등의 구조를 잘 이해하지 못한다.

자기/동료평가지(1~6차시)

평가방법 평가기준 평가

상 중 하

자기평가

나의 역할은 무엇이었나요?

적극적으로 활동에 참여하였나요?

모둠 내 동료평가

모둠 활동에 적극적으로 참여하였나요?

모둠의 구성원 간 의사소통은 잘 되었나요?

모둠 간 동료평가

자기 모둠에서 한 활동을 잘 표현하였나요?

문제해결에 창의적인 아이디어를 잘 표현하였나요?

중심과목 과학 학교급/학년(군) 초등학교/6학년 중심과목

성취기준 영역

[초등학교] (4) 기술시스템 중심과목 성취기준

[6실 04-11] 문제를 해결하는 프로그램 을 만드는 과정에서 순차, 선택, 반복 등의 구조를 이해한다.

주제(단원)명 오염된 교실을 정화하라! 차시 13~18/18

학습목표

환경 오염의 원인을 알고, 환경 오염이 생물에 미치는 영향을 조사할 수 있다.

의견을 제시하고, 함께 조정하며 토의한다.

다양한 자료를 활용하여 아이디어와 관련된 표현 내용을 구체화할 수 있다.

연계과목 과학 연계과목

성취기준 영역 [초등 5~6학년] [6과13-03]

STEAM 요소

S 지구 오염에 대해 알 수 있다.

T 스마트기기 활용하기

E 마인크래프트, 프로그래밍 하기 A 점잇기 미션 하기

M 오더리 사면체 만들기

개발 의도

최근 급속한 지구의 온도 상승으로 전 세계적으로 산불, 홍수, 가뭄 등 이상 기후가 일어나고 있다. 세계 많은 나라들이 사태의 심각성을 느끼고 탄소배출권 규제, 재생가능한 에너지에 관 심을 기울이고 있으며, 스웨덴의 학생 환경 운동가인 ‘그레타 툰베리’는 유엔 기후 행동 정상 회의에서 인상적인 연설을 통해 많은 사람들의 마음을 울렸다.

이렇게 아이들의 미래에서 가장 중요한 환경 오염에 대해 알아볼 수 있는 첫걸음이 5학년 2학기 과학 ‘생물과 환경’ 단원이다. 이론에서 끝나는 수업이 아닌 실제 아이들이 조사하고 해결방법을 찾아서 실천할 수 있도록 이 주제를 5학년 2학기 국어 ‘의견을 조정하며 토의해 요’, 5~6학년군 실과 ‘생활 속 소프트웨어’, 5~6학년군 미술 ‘자연과 함께하는 건축’과 연관 지어 프로젝트로 구성함으로써, 방 탈출 게임 형식을 빌려와 학생들의 흥미를 유발하고 창의 력을 자극할 수 있는 내용으로 재구성하고자 한다.

Mission, 오염된 교실을 정화하라’ 상황 도입

∘ 그레타 툰베리 연설 영상 시청 후 느낀 점을 발표해봅시다.

- 그레타 툰베리의 유엔 기후행동 정상회의 연설을 보고 나니 저희가 살고 있는 지구가 환경 오염으로 매우 심각한 상태인 걸 알게 되었습니다.

- 지구의 미래가, 우리의 미래가 걱정됩니다

학습문제: 식물의 잎이나 꽃잎을 비추면 이름을 알려주는 식물사전 AI를 만들어 봅시다.

[활동1]

▣ 준비 미션1 (점 잇기)

∘ 주어진 0~8단계의 점잇기 활동지를 완성 하고, 선생님께 제출하여 본 미션 1에 대한 힌트를 얻는다.

집중력이 좋고 섬세한 친구가 해결하기에 적합한 임무

[활동2]

▣ 준비 미션2 (창의 수학 문제)

∘ 총 2개의 창의 수학 문제를 풀고 선생님께 확인 받은 후, 본 미션 2에 대한 힌트를 얻는다.

- 평소 창의력과 논리력이 좋고 수학을 좋아하는 친구가 해결하기에 적합한 임무

[활동3]

▣ 준비 미션3 (오더리 사면체-머카바 만들기)

￭ 제공되는 머카바 전개도와 설명서를 활용해 완성 후, 선생님께 확인 받고 - 본 미션 3에 대한 힌트를 얻는다.

- 손재주가 좋고 미술을 좋아하는 친구가 해결하기에 적합한 임무

[준비 미션 정리]

∘ 준비 미션을 수행하면서 느꼈던 점을 발표하며 학생들이 자기성찰 할 수 있는 시간을 갖는다.

STEAM 학습 준거

상황 제시

상 황 제 시

오염된 교실을 정화하라 상황 도입

창 의 적 설 계

창의적 설계

제작한 프로그램 공유 및 새로운 아이디어 찾기

감 성 적 체 험 미션카드로 방탈출 게임 도전하기

감성적 체험

학습

과정 교수-학습 활동 학습자료 및

유의점

도입 (20 분)

Co <동기유발>

Mission, 오염된 교실을 정화하라’ 상황 도입

∘ 그레타 툰베리 연설 영상 시청 후 느낀 점을 발표해봅시다.

- 그레타 툰베리의 유엔 기후행동 정상회의 연설을 보고 나니 저희가 살고 있는 지구가 환경 오염으로 매우 심각한 상태인 걸 알게 되었습니다.

- 지구의 미래가, 우리의 미래가 걱정됩니다.

∘ 최근 지구 곳곳에서 환경 오염으로 인해 호주의 대형 산불, 터키의 가뭄, 유럽의 홍수 등 이례적인 자연재해가 계속 되고 있습니다. 오늘 하루 동 안 여러분들은 이러한 지구의 현실을 교실에 반영하여 환경과 관련된 미 션을 해결해 오염된 교실(지구)을 정화해야 합니다. 어떤 미션인지 알기 위해서는 준비 미션카드를 모둠원과 협력하여 해결해야, 본 미션에 대한 정보를 얻을 수 있습니다. 준비 미션 카드를 살펴보고, 서로 잘 할 수 있 는 분야의 임무를 역할 분담을 통해 해결해 봅시다.

∘ 규칙 설명

- 미션 준비 카드의 각 미션을 해결 후 선생님을 찾아오면 본 미션에 대한 힌트를 받을 수 있다.

본 미션은 빨리 해결하는 것이 목표가 아닌, 모둠원과 협력하여 지구 환 경 오염에 대해 알아보는 것이 목적이다.

다른 모둠의 미션 수행을 방해하지 않도록 목소리 크기를 줄이고 살펴 행 동한다.

본 미션은 총 4개로, 본 미션 1~3을 해결해야 본 미션4에 대한 카드가 제 공된다.

본 미션 해결 후 선생님께 찾아가면 ★을 받는데, ★4개를 모으면 1캐럿 다이아몬드와 교환할 수 있다.

(다이아몬드는 미션4에서 여러분이 구상한 친환경 건축물을 건설하여 오 염된 교실을 정화할 때 쓰이는 돈이다.)

활동 시 스마트 기기를 활용하여 해결할 수 있으며, 도움이 필요할 때는 모둠장이 선생님께 정중하게 요청한다.

툰베리 연설 영상 (클릭재생) 1분30초

Tip!

전개 (200 분)

[활동1]

▣ 준비 미션1 (점 잇기)

∘ 주어진 0~8단계의 점잇기 활동지를 완성 하고, 선생님께 제출하여 본 미션 1에 대한 힌트를 얻는다.

집중력이 좋고 섬세한 친구가 해결하기에 적합한 임무

그림 모양대로 대충 연결하지 않고, 번호 순서를 지켜가며 점잇기 하도록 지도한다.

[활동2]

▣ 준비 미션2 (창의 수학 문제)

∘ 총 2개의 창의 수학 문제를 풀고 선생님께 확인 받은 후, 본 미션 2에 대한 -

힌트를 얻는다.

- 평소 창의력과 논리력이 좋고 수학을 좋아하는 친구가 해결하기에 적합한 임무

다른 모둠에게 정답이 유출되지 않도록 철저한 보안 유지할 것을 사전에 안내한다.

[활동3]

▣ 준비 미션3 (오더리 사면체-머카바 만들기)

￭ 제공되는 머카바 전개도와 설명서를 활용해 완성 후, 선생님께 확인 받고 - 본 미션 3에 대한 힌트를 얻는다.

- 손재주가 좋고 미술을 좋아하는 친구가 해결하기에 적합한 임무

급하게 만들면 접합부위가 떨어져 만들기가 어려움. 풀, 테이프를 이용하 여 완벽하지 않더라도 천천히 만들 수 있도록 지도한다.

정리 (20 분)

ET 준비 미션 정리

∘ 준비 미션을 수행하면서 느꼈던 점을 발표하며 학생들이 자기성찰 할 수 있 는 시간을 갖는다.

■ 현장 적용 사진

순 활동내용 피드백 활동 사진

1 (본시)

‘Mission, 오염 된 교실을 정화하 라’ 상황 도입 (스토리 텔링)

- 상황 도입을 위해 약 4분의 그레타 툰베 리 연설 원본 영상을 보여줬는데, 영상도 길고 연설 내용이 같은 의미가 반복되어 아이들이 후반에는 집중하기 힘들었다고 함. 이에 핵심 내용으로 편집한 1분 30초 뉴스로 대체하고, 절약한 시간은 마지막에 준비 미션을 수행하면서 느낀 점을 발표하 도록 함.

2 (본시)

준비 미션1 (단계별 점 잇기)

- 단계별로 점 잇기 활동지를 준비하여 집 중력이 낮은 도움반(특수) 학생도 참여할 수 있게 함. 도움반 학생도 친구들을 도와 미션 수행에 참여할 수 있어서 의미 있는 장면이었음.

(도움반 협력교사)

3~4 (본시)

준비 미션2 (창의 수학 문제)

- 모둠을 구성할 때 학생들 수학 학습 수준 을 고려하여 구성하였으나, 실제 활동 때 는 수학 학습 수준과 상관없이 창의성과 적극성이 있는 친구들이 주도적으로 해결 함. 해결을 못하는 모둠에게는 시간을 고 려하여 적절한 힌트 제공이 필요함.

5~6 (본시)

준비 미션3

(오더리 사면체 만들기)

- 오더리 사면체를 연결해서 만들 때 사진 처럼 접착 후 몇 초간 손가락으로 누르면 서 붙기까지 기다려야 하는데 모든 모둠이 급하게 만들다가 모양이 이상해서 다시 만 듦. 이에 대한 안내가 사전에 필요함.

준비 미션카드, 보상 카드

준비 미션1 (점잇기) 0~1단계

준비 미션1 (점잇기) 4~6단계

준비 미션1 (점잇기) 7~8단계

준비 미션2 (창의 수학 2문제)

준비 미션2 (창의 수학 2문제) 정답

본 미션카드

5. 차시별 학생 평가기준 및 방법

차시 평가기준(성취수준) 평가방법 평가도구

13~18 /18

상 환경 보호의 필요성을 인식하고, 주어진 미션을 모 둠원 친구들과 협력하여 절차에 맞게 해결한다.

관찰평가 자기/동료평가지 (학생용) 중 환경 보호의 필요성을 인식하고, 주어진 미션을 모

둠원 친구들과 해결한다.

하 환경 보호의 필요성을 느끼지 못한 채, 주어진 미션 을 모둠원 친구들과 해결한다.

자기/동료평가지(13~18차시)

평가방법 평가기준 평가

상 중 하

자기평가

나의 역할은 무엇이었나요?

적극적으로 활동에 참여하였나요?

모둠 내 동료평가

모둠 활동에 적극적으로 참여하였나요?

모둠의 구성원 간 의사소통은 잘 되었나요?

모둠 간 동료평가

자기 모둠에서 한 활동을 잘 표현하였나요?

문제해결에 창의적인 아이디어를 잘 표현하였나요?