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

2020 융합인재교육(STEAM) 교사연구회 결과보고서

2020. 11.

대구서동초등학교

과 제 개 요

과제명

2020년 STEAM 교사연구회 운영(대구서동초등학교)

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 ( )

인공지능(AI) Start-UP! STEAM 프로그램

학교급 초등 대상 학년(군) 1~6학년

중심과목

실과 (SW)

중심과목

성취기준 영역

[초등학교] 실과, 기술시스템 영역

연계과목

과학 수학 미술 음악 체육

연계과목 성취기준 영역

초등1~2학년군, 수학, [2수02-03]

초등3~4학년군, 과학, [4과03-01]

초등3~4학년군, 체육, [4체04-01]

초등5~6학년군, 미술, [6미02-03]

초등5~6학년군 ,음악, [6음01-04]

연구기간

협약체결일 ~ 2020.11.30.

신청금액

일금사백만원(￦4,000,000)

참여연구원

5명 (연구책임자: 1명, 공동연구원: 4명)

구분 소속(학교명) 직위 성명 연락처 E-mail

연구책임자 대구서동초등학교 교사 박대륜 010-9108-5259 ryuni0529@naver.com

공동연구원 대구서동초등학교 교사 장준혁

공동연구원 대구서동초등학교 교사 박현욱

공동연구원 대구해서초등학교 교사 김대유

공동연구원 대구화원초등학교 교사 안중민

2020년도 정부의 R&D 재원으로 한국과학창의재단의 지원을 받아 융합인재교육 (STEAM) 교사연구회를 운영한 결과로써 본 보고서를 제출합니다.

2020년 11월 24일

주관연구기관장 : 대구서동초등학교장 (인) 연구책임자 : 박대륜 (인)

한국과학창의재단 이사장 귀하

한국과학창의재단의 지원을 받아 수행된 성과물임 ”

목 차

1. 요약문

2. 서론

3. 연구 수행 내용 및 결과

가. 연구 수행 세부 계획 ··· 2

나. STEAM 프로그램 구성 계획 ··· 3

다. 세부 프로그램 내용 ··· 4

라. STEAM 프로그램 총괄표 ··· 5

마. STEAM 프로그램 차시별 수업 지도안 ··· 8

바. 연구 수행 결과 ··· 30

4. 결론 및 제언

[부록]

부록1. 학생 활동지 및 교사 교육 자료 부록2. 학생 평가기준 및 방법

◦ AI의 급속한 발전으로 학생의 삶 전반에 인공지능에 대한 교육의 필요함. 따라 서 초등학교 저학년에서부터 고학년에 이르는 체계적인 인공지능 교육과정 및 프로그램 개발 필요.

◦ 인공지능 기반 도구를 활용하여 학생들 간의 협력 및 탐구학습을 유발. 이를 통하여 다양한 교과목에서 인공지능을 접목한 프로그램을 통하여 학생들의 창 의력 및 문제해결력 향상

2. 서론

제4차 산업혁명은 우리 생활의 많은 부분을 변화시켰으며, 특히 인공지능 소프트웨어 는 기존의 컴퓨터, 응용 프로그램, 무선 인터넷과 스마트폰 인프라의 확대에 따른 편의 성, 효율성 향상을 넘어선 전혀 다른 차원의 변화를 가져오고 있다.

인공지능으로 인한 급속한 사회변화에서 학생들은 인공지능과 더불어 학습하는 방법 을 학교에서 배울 수 있어야 할 것이다.

본 프로그램은 지금까지 언급한 시대적 변화를 기반으로 하고 있다. 앞으로의 아이들 은 단순히 인공지능을 활용하는 것을 넘어서야 하며, 인공지능을 기반으로 현실세계의 문제를 다양한 교과목과 연결하여 능숙하게 해결할 수 있는 미래역량을 갖추어야 할 것이다.

인공지능 Start-UP! 프로그램 목표

▪학생들이 일상생활에서 접할 수 있는 문제를 인공지능 기반의 플랫폼 활용 및 프로그래밍을 통하여 학생들의 지식정보처리역량을 기른다.

▪다양한 교과목에서 인공지능을 활용하여 창의적이고 융합적으로 해결하는 과정 에서 창의융합적 사고 역량을 함양한다.

▪하나의 문제를 다각적으로 분석하고 다양한 경험을 융합적으로 활용하여 창의

적인 산출물을 도출하고 서로 공유하는 과정을 통해 공감소통 역량과 공동체

역량을 함양한다.

3. 연구 수행 내용 및 결과

가 . 연구 수행 세부 계획

□ 차시 구성을 위한 수업 모형 개발

- 융합인재교육을 위한 인공지능 교육 모델을 디자인 씽킹과 인공지능 학습 단계를 고려하여 제시

- 융합 수업에서 협력을 통한 창의적 문제 해결의 과정을 체험하기 위하여 다음과 같이 수업 모델 구현 및 적용

인공 지능 교육 모델

디지인씽킹 기반 인공지능 융합 교육 모델

아이 콘

단계 공감 훈련 학습 개발 공유

설명

학습자들이 문 제를 인식하고 문제 해결을 위 한 방법을 찾는 단계

문제 해결을 위 한 자료를 수집하 고 학습을 시킬 수 있는 자료로 표현하는 단계

머신러닝 기계 학습을 통하여 문제를 해결하기 에 적합한 모델 을 만드는 단계

앞서 만든 인공 지능 모델을 활 용하여 문제해결 프로그램을 만드 는 단계

제작한 프로그 램에 대한 평가 및 공유, 디버깅 을 하는 단계 STEAM

학습 준거틀

상황 제시 창의적 설계 성공의 경험

주요 활동

문제 이해, 문제 분석

자료 수집, 자료 표현, 자료 정리

기계학습 모델링, 모델

평가

문제해결 프로그램 개발

평가, 공유, 디버깅

□ 인공지능 기반 융합 수업을 위한 교육과정 분석

- 인공지능의 개념을 교과 수업과 연계하여 학습할 수 있도록 전교과 – 전학년의 교육과정을 분석하여 핵심 성취기준 도출 및 교육과정 맵핑

- 전문가 협의을 통하여 학생들의 눈높이에 알맞은 인공지능 융합 프로젝트 주제 선정 및 교육과정 재구성

□ 학생들의 융합 사고력을 길러줄 수 있는 수업 교재 및 자료 개발

- 학생들의 흥미와 수준을 고려하여 체험 위주의 인공지능 융합 프로그램 수업 교

재 개발

STEAM 프로그램

구분

프로그램명

인공지능(AI) Start-UP! STEAM 프로그램 - 인공지능으로 행복한 학교 만들기 -

프로그램명

해당없음

학교급

초등

1~6학년

150명

실과

(SW)

중심과목

성취기준 영역

[초등학교] 실과, 기술시스템 영역

연계과목

과학 수학 미술 음악 체육

연계과목 성취기준 영역

[

4과03-01] 여러 가지 동물을 관찰하여 특징 에 따라 동물을 분류할 수 있다.

[2수02-03] 교실 및 생활 주변에서 여러 가 지 물건을 관찰하여 삼각형, 사각 형, 원의 모양을 찾고, 그것들을 이용하여 여러 가지 모양을 꾸밀 수 있다.

[6미02-03] 다양한 자료를 활용하여 아이디 어와 관련된 표현 내용을 구체화 할 수 있다.

[4체04-01] 움직임 언어(이동 움직임, 비이 동 움직임, 조작 움직임)와 표현 요소(신체, 공간, 노력, 관계)를 탐 색한다.

[6음01-04] 제재곡의 일부 가락을 바꾸어 표현한다.

개발계획

주제 연번

차시

(시수) 과목 연계(안)

1 2 수학(1) + 실과(1)

2 2 음악(2)

3 2 과학(1) + 실과(1)

4 2 미술(1) + 실과(1)

5 2 체육(1) + 실과(1)

6 2 실과(2)

7 2 실과(2)

8 2 실과(2)

9 2 실과(2)

10 2 실과(2)

다 . 세부 프로그램 내용

주제 차시 활동 내용 STEAM 요소

S T E A M

도형 규칙

알기 1~2

· 다양한 도형 분류하기

· 도형을 종류별로 기계학습시키고 결과 확인하기

● ●

인공지능

작곡하기 3~4

· 구글 두들 바흐에 작곡하기

· 인공지능이 만들어준 곡을 감상하고 공유하기

● ●

똑똑한

분류하기 5~6

· 주변에서 볼 수 있는 다양한 동물 찾기 · 특징에 따라 동물 분류하기

· 동물사진을 머신러닝으로 학습시키고 분류하기

● ●

머신러닝 기반 디자인하기 7~8

· 다양한 디자인 방법 탐색

· 오토드로우를 활용하여 로고 만드릭 · 나만의 상품 로고 공유 및 평가하기

● ●

자세 인식

균형잡기 9~10

· 비이동 자세 만들기

· 티처블 머신을 활용하여 올바른 자세를 머신 러닝 모델로 만들기

· 자세 인식 모델을 활용하여 비이동 자세 평가

● ●

좋은 말,

나쁜 말 11~12

· 듣기 좋은 말과 기븐 나쁜 말 구분하기 · 머신러닝 포 키즈를 활용하여 텍스트 인식 모델 만들기

· 좋은 말과 나쁜 말을 구분하는 프로그램 만들기

● ●

AI 음식 관리

시스템 13~14

· 냉장고의 음식을 관리할 수 있는 방법 생각하기

· 음식물 사진을 촬영하여 이미지 모델 만들기 · 음식물의 종류에 따라 최적의 보관 시기를 알려주는 어플리케이션 만들기

● ● ●

스마트 챗봇

만들기 15~16

· 챗봇 주제 정하기

· 챗봇에게 물을 수 있는 질문별로 항목 나누기 · 질문 데이터를 머신러닝 포 키즈를 활용 하여 텍스트 모델로 만들기

· 스크래치3로 스마트 챗봇 프로그램 만들기

● ●

AI 용돈관리

시스템 17~18

· 학용품 사진 데이터를 티처블 머신으로 학습시키기

· 카메라로 구매한 물건을 인식하여 자동으로 용돈을 차감하는 시스템 만들기

● ● ●

감염병 예방

마스크 인식 19~20

· 마스크를 쓴 사진과 안 쓴 사진 데이터를 활용하여 이미지 모델 만들기

· 마스크 착용 여부에 따라 출입을 허가해

● ● ● ●

차시 주요내용

1-2

주제(단원)명 도형 규칙 알기

도형 규칙 알기는 수학 교과의 도형 규칙성을 찾는 활동과 연계하여 지도하도록 하였다. 인 공지능이 예측, 판단, 분류를 할 때에는 나름의 규칙성에 따라 이루어짐을 이해하고 이를 교 과 내용과 융합하여 지도하는 것을 목적으로 한다.

Co 주변에서 찾아볼 수 있는 도형에서 규칙찾기

CD 도형을 분류할 수 있는 의사결정나무 만들기

ET 의사결정나무에 따라 만든 이미지분류모델로 다양한 도형 분류하기

3-4

주제(단원)명 인공지능 작곡하기

본 영역에서는 음악 교과의 작곡과 인공지능을 연계하여 학습이 이루어진다. 학생의 작곡을 바탕으로 인공지능이 어떻게 곡을 보완하는지 경험하며 예술 영역에서의 인공지능 활용 방 안을 학습한다.

Co 구글 두들 체험하기

CD 고글 두들로 나만의 작곡하기

ET 인공지능으로 작곡한 곡을 공유하기

5-6

주제(단원)명 똑똑한 분류하기

본 주제는 과학 교과에서 동물 분류를 인공지능과 연계하여 학습하는 차시이다. 각 동물을 분류할 수 있는 기준을 탐색하고 이에 근거하여 동물 분류 이미지 모델을 기계학습 모델로 제작한다. 이러한 과정을 거치며 학생들은 인공지능의 이미지 분류 과정을 체험 및 이해한 다.

Co 주변에서 찾아볼 수 있는 도형에서 규칙찾기

CD 도형을 분류할 수 있는 의사결정나무 만들기

ET 의사결정나무에 따라 만든 이미지분류모델로 다양한 도형 분류하기

7-8

주제(단원)명 머신러닝 기반 디자인하기

본 영역에서는 미술의 디자인 내용과 인공지능을 연계하여 학습이 이루어진다. 머신러닝 기 반의 도구를 사용하며 학생의 의도에 따라 추천되는 이미지로 다양한 디자인을 만들어 보며 인공지능과 미술의 상호 보완 방향을 탐색한다.

Co 디자인하고자 하는 목표 설정하기

CD 오토드로우를 사용하여 디자인하기

ET 자신의 만든 디자인 로고와 다른 친구의 디자인 공유

9-10

주제(단원)명 자세 인식 균형잡기

본 영역은 ‘신체표현’을 주제로 한 AI 활용 자세 인식 프로그램을 개발하는데 중점을 둔다.

중심 활동은 체육의 표현 영역과 소프트웨어 영역이 융합되어 있어 다양한 영역에서의 문제 해결력을 기르는데 목표를 둔다.

Co 표현 영역에서의 기존 심사방법 알아보기

CD 인공지능(머신러닝) 자세 인식 프로그램 개발하기

ET 원하는 자세를 체크할 수 있도록 프로그래밍하기

차시 주요내용

11-12

주제(단원)명 좋은 말, 나쁜 말

본 영역은 국어 교과와 연계하여 바른 말 사용하기 주제를 인공지능과 연계하여 학습한다.

다양한 좋은 말, 나쁜 말과 관련된 텍스트 데이터를 바탕으로 이를 판단할 수 있는 인공지 능 모델을 제작하고 이를 바탕으로 어떻게 인공지능이 사람들의 대화를 인식할 수 있는지 학습한다.

Co 주변에서 찾을 수 있는 좋은 말, 나쁜 말 탐색하기

CD 인공지능으로 언어생활 습관을 살펴볼 수 있는 프로그램 설계하기

ET 인공지능 프로그램으로 나의 언어습관을 확인하고 개선하기

13-14

주제(단원)명 AI 음식 관리 시스템

본 영역은 ‘음식’을 주제로 하여 AI 를 활용한 음식 관리 시스템을 개발하는 것을 중심활동 으로 한다. 중심 활동과 더불어 음악과 미술의 표현 영역을 융합하여 ‘음식’에 대한 학생들 의 다양한 상상력을 자극하여 창의력을 신장시키고자 한다.

Co 냉장고 속 재료를 이용한 음식 만들기 영상 보기

CD 인공지능(머신러닝)을 이용한 식재료 관리시스템 설계하기

ET 만들고 싶은 음식 표현하기 및 음식 관련 노래 가사 바꾸기

15-16

주제(단원)명 스마트 챗봇 만들기

본 영역은 인공지능이 어떤 원리로 학습자와 대화를 이어나갈 수 있는지를 학습하는 차시이 다. 이를 위하여 챗봇을 위한 주제를 설정하고 이와 관련된 머신러닝 텍스트 모델을 만들어 인공지능 챗봇 프로그램의 원리를 이해한다.

Co 우리 생활에서 찾아볼 수 있는 챗봇 프로그램 살펴보기

CD 우리 반을 소개하는 챗봇 프로그램 설계하기

ET 우리 반 소개 챗봇 프로그램 공유 및 수정하기

17-18

주제(단원)명 AI 용돈 관리 시스템

본 영역은 실과 교과의 용돈 관리 주제와 연관하여 인공지능이 적용된 용돈 기입장 프로그 램을 만드는 것을 목적으로 한다. 일상 생활에서 쉽게 접할 수 있는 용돈 기입장에 인공지 능을 접목하여 인공지능이 우리 삶을 어떻게 변화시킬 수 있는지 체험 및 이해하는 것을 목 표로 한다.

Co 나의 일주일 용돈 사용 현황 파악하기

CD 인공지능 용돈 관리 시스템 설계하기

ET 인공지능 용돈 관리 시스템으로 나의 용돈 사용 습관 점검 및 반성하기

19-20

주제(단원)명 감염병 예방 마스크 인식

본 차시는 전세계적인 감염병 상황에서 올바른 마스크 사용 습관 및 이를 확인할 수 있는 시스템을 인공지능으로 만드는 것을 목표로 한다. 이를 위하여 올바른 마스크 착용 이미지 데이터를 바탕으로 프로그램을 설계 및 제작한다. 제작한 프로그램을 활용하여 인공지능이 우리의 삶에 도움을 줄 수 있는 방안을 탐색한다.

Co 감염병 예방을 위한 올바른 마스크 착용 방법 알기

CD 인공지능(머신러닝)을 이용한 마스크 인식 프로그램 만들기

ET 프로그램 적용 및 개선 사항 탐색하기

1) 도형 규칙 알기

중심과목 수학 학교급/학년(군) 초등학교/1-2 학년

중심과목 성취기준

영역

[초등학교 1~2 학년] 규칙성 중심과목 성취기준

[2수05-01] 교실 및 생활 주변에 있는 사물들을 정해진 기준 또는 자신이 정한 기준으로 분류하여 개수를 세어 보고, 기준에 따른 결과를 말할 수 있다.

주제(단원)명 분류하기 차시 1-2/20

학습목표

Ÿ 주변에서 찾아볼 수 있는 도형에서 규칙을 찾을 수 있다.

Ÿ 도형을 분류할 수 있는 의사결정나무를 만들 수 있다.

Ÿ 의사결정나무에 따라 모양을 분류할 수 있다.

연계과목 실과 연계과목

성취기준 영역 [초등학교 5~6 학년] (4) 기술 시스템

STEAM 요소

S 인공지능, 머신러닝 T 의사결정나무 E

A

M 규칙성

개발 의도

본 차시에서는 인공지능이 자료를 어떻게 판단하지는에 대한 원리를 탐구한다. 인공지능 의 판단은 다양한 방법으로 이루어지미녀 그 중 한가지 방법인 의사결정나무에 따라 기준 을 정하여 사물을 분류 및 판단하는 과정을 체험하며 원리를 배울 수 있도록 한다.

본 영역의 중심 교과는 ‘수학’이고 인공지능의 다양한 판단 방법 중 의사결정나무 방법을 활용하여 그 원리를 탐구한다. 주변의 사물을 분류하는 방법은 다양하며 객관적인 기준에 따라 분류가 될 수 있음 을 체험하고 이를 판단하는 모델을 만들어 보는 수업이다. 학생들은 도형 및 모양을 다양한 방법을 분 류하고 그 기준을 생각해 보며 나만의 분류 시스템을 만들 수 있다. 이러한 과정을 거치면서 학생들은 인공지능이 판단은 데이터에 의한 객관적 분류임을 알 수 있다.

STEAM 학습 준거

상황 제시

상 황 제 시

주변에서 살펴볼 수 있는 다양한 도형을 분류할 수 있는 기준 을 생각하고 의견을 나눈다.

창 의 적 설 계

창의적 설계

자신의 의사결정나무 와 다른 친구들의 의 사결정나무를 비교하 고 더 효과적인 의사 결정나무를 만들어 본 다.

감 성 적 체 험 도형 및 모양을 분류할 수 있는

기준에 따라 의사결정나무를 만 든다. 의사결정나무의 기준에 따 라 도형 및 모양을 분류하고 올 바르게 분류가 이루어지는지 탐 색한다.

감성적 체험

학습

과정 교수-학습 활동 학습자료

및 유의점

도입 ( 10 분)

Co 주변에서 찾아볼 수 있는 도형에서 규칙 찾기 ㅇ 을 참고하여 도형의 특징 생각하기

ㅇ 도형을 분류하기 위해서 찾아야 하는 기준 생각하기 ㅇ 프로젝트 활동 안내

다양한 도 형의 모양

전개 ( 50 분)

CD 도형 및 모양을 분류할 수 있는 의사결정나무 만들기 ㅇ 분류 기준 찾기

∙ 변의 개수, 각의 개수

ㅇ 도형을 분류할 수 있는 의사결정 나무 만들기

∙ 를 활용하여 도형을 분류할 수 있는 의사결정나무 만들기 ㅇ 제작한 의사결정나무에 따라 도형 분류하기

 의사결정 나무 활동지

Tip! 도 형 을 분류할 수 있 는 기준을 찾 아보는 활동 을 충분히 가 진다.

Tip! 교 사 가 의사결정나무 를 만드는 방 법을 시범을 보여 학생들 이 활동하는 데 어려움이 없도록 한다.

정리 (20 분)

ET 자신의 만들 의사결정나무를 친구와 비교하고 수정하기 ㅇ 친구와 의사결정나무 비교하기

∙ 모둠 친구와 의사결정나무 비교하기

∙ 더 효과적으로 비교할 수 있는 의사결정나무 찾아보기 ㅇ 의사결정나무 다시 만들기

∙ 분류 기준 다시 만들기

∙ 기준에 따라 의사결정나무 새롭게 만들기 ∙ 도형 분류하기

∙ 의사결정나무 평가하기

Tip! 의 사 결 정나무를 만 드는 방법은 정답이 없다.

친구와 비교 하여 더 적은 단계로 분류 가 끝나거나 남는 도형이 없이 모두 분 류가 되는 것 이 좋은 의사 결정나무임일 지도하고 수 정할 수 있도 록 한다.

중심과목 음악 학교급/학년(군) 초등학교/5-6 학년 중심과목

성취기준 영역

[초등학교 5~6 학년] (1) 표현 중심과목 성취기준

[6 음 01-04] 제재곡의 일부 가락을 바 꾸어 표현한다.

주제(단원)명 함께 나누며 차시 3-4/20

학습목표

Ÿ 주제와 관련한 음악을 감상한다.

Ÿ 주제의 특징을 구별하여 음악으로 표현할 수 있다.

Ÿ 인공지능을 활용해 음악으로 표현할 수 있다.

연계과목 실과 연계과목

성취기준 영역 [초등학교 5~6 학년] (4) 기술 시스템

STEAM 요소

S 인공지능, 머신러닝 T 추천시스템

E

A 작곡하기 M

개발 의도

본 영역에서는 음악의 작곡 영역에 인공지능을 활용하여 학습이 이루어진다. 학생들에게 어렵게 느껴질 수 있는 작곡에 인공지능을 활용하여 음악적 표현의 초석을 마련하고 이를 바탕으로 자신만의 곡을 만들 수 있도록 한다.

본 영역의 중심 교과는 ‘음악’이고 인공지능을 연계한 프로그램을 사용하였다. 구글에서 기념일 로고를 제작하는 Google Doodle 팀에서는 바흐 기념일에 맞추어 인공지능 작곡 프로그램을 선보였는데 사용 자가 멜로디를 입력하면 바흐의 306 개 작품을 인공지능으로 학습한 프로그램이 그에 맞추어 화음을 완성해 주는 프로그램이다. 전문 지식 없이는 하기 힘든 작곡을 인공지능의 힘을 빌려 체험할 수 있는 이 프로그램을 통해 학생들은 자신만의 곡을 손 쉽게 만들 수 있고 음악이라는 예술적인 영역에도 인 공지능이 도움이 될 수 있음을 체감할 수 있을 것이다.

STEAM 학습 준거

상황 제시

상 황 제 시

봄, 여름, 가을, 겨울 등 특정 주제를 바탕 으로 작곡된 곡을 감 상하며 자신이 표현하 고 싶은 주제를 설정 한다.

창 의 적 설 계

창의적 설계

각자 작곡한 곡을 발 표하고 공유한다. 다른 친구들이 작곡한 곡을 들어보고 해당 주제가 무엇을 표현하는지 맞 춰보며 각자의 작품을 평가한다.

감 성 적 체 험 표현하고자 하는 주제에 맞는 간

단한 멜로디를 작곡한다. 이를 좀 더 듣기 좋게 만들기 위해 Google Doodle 사이트를 이용해 작곡한 멜로디에 인공지능으로 화음을 넣어 꾸며준다.

감성적 체험

학습

과정 교수-학습 활동 학습자료

및 유의점

도입 ( 10 분)

Co 구글 두들 체험하기 ㅇ 구글 두들 소개하기

ㅇ 바흐 기념일에 발표된 인공지능 작곡 프로그램 체험하기

전개 ( 50 분)

CD 구글 두들로 나만의 작곡하기

ㅇ 비발디의 ‘사계’를 들으며 각각의 주제를 음악으로 어떻게 나타냈는지 감상하기

봄 여름 가을 겨울

ㅇ 각 주제를 음악에서 어떻게 표현했는지 알아보기 ㅇ 자신이 표현하고 싶은 주제 선정하기

ㅇ 선정한 주제에 맞는 간단한 멜로디 작곡하기

ㅇ 화음 넣기 버튼을 눌러 인공지능으로 화음넣기

ㅇ 음악을 듣고 주제에 맞게 멜로디 수정하기

 음 악 ( 비 발 디 사계 봄, 여름, 가을, 겨울)

 영상(구글 두들 사용 방 법)

 P C 또 는 태블릿

Tip! 각 자 자신의 음악 을 들어볼 수 있게 헤드셋 이나 이어폰 을 준비한다.

정리 (20 분)

ㅇ 곡 발표하기

∙ 자신이 작곡한 음악 친구들에게 발표하기 (학생 작품 예시)

ㅇ 자기 및 동료 평가하기 ∙ 자신의 작품 평가하기 ∙ 동료의 작품 평가하기

∙ 다른 친구의 음악 듣고 주제 추측하기 ㅇ 수정 보완하기

∙ 평가를 통하여 보완할 점 정리하기 ∙ 작품 수정 보완하기

Tip! 친 구 들 과 곡을 들으 며 서로의 주 제를 추측하 는 활동을 하 기 위해 미리 학습지에 자 신의 주제를 적 어 놓 도 록 한다.

3) 똑똑한 분류하기

중심과목 과학 학교급/학년(군) 초등학교/3-4 학년

중심과목 성취기준

영역

[초등학교 3~4 학년] (3) 생명 중심과목 성취기준

[4 과 03-01]여러 가지 동물을 관찰하여 특징에 따라 동물을 분류할 수 있다.

주제(단원)명 동물을 특징에 따라 분류하기 차시 5~6/20

학습목표

Ÿ 여러 가지 동물의 특징에 따라 분류할 수 있다.

Ÿ 동물을 분류한 결과를 바탕으로 이미지 기반 머신러닝 모델을 훈련할 수 있다.

Ÿ 훈련한 머신러닝 모델을 활용해 제시하는 동물 사진을 분류할 수 있다.

연계과목 창체 연계과목

성취기준 영역

[초등학교 3~4 학년] 머신러닝을 훈련 하여 이미지 분류 모델을 만들 수 있 다.

STEAM 요소

S 동물의 분류 T 인공지능, 머신러닝 E

A M

개발 의도

본 주제는 과학 교과에서 동물 분류를 인공지능과 연계하여 학습하는 차시이다. 각 동물 을 분류할 수 있는 기준을 탐색하고 이에 근거하여 동물 분류 이미지 모델을 기계학습 모 델로 제작한다. 이러한 과정을 거치며 학생들은 인공지능의 이미지 분류 과정을 체험 및 이해한다.

본영역의 중심 교과는 과학이다. 주된 과학기술은 인공지능과 그것을 구현하는 한 방법인 머신러닝이 다. 우선 동물의 사진을 가지고 학생들이 분류 기준을 정하여 동물을 분류한 뒤, 분류한 대로 머신러 닝 모델을 훈련시킨다. 훈련시킨 머신러닝 모델로 새로운 동물 사진을 제시하여 그 동물이 어느 집단 에 속하는지 분류한다. 이 과정을 통해 학생들은 동물을 특징에 따라 분류하기 위해서는 분류기준이 있어야 함을 알게 된다. 또한 분류한 결과를 바탕으로 머신러닝 모델을 훈련하고 그 모델을 활용해 새 로운 동물을 분류하는 STEAM 교육을 통해 자신의 진로를 탐색하기를 기대한다.

STEAM 학습 준거

상황 제시

상 황 제 시

여러 동물들의 사진을 보고, 이 동물들을 쉽 게 분류할 수 있는 방 법이 있을지 생각해봄.

고양이 사진과 개 사 진을 분류하는 인공지 능을 소개하고, 우리도 동물을 분류하는 인공 지능 모델을 만들자고 문제 제시

창 의 적 설 계

창의적 설계 제작한 분류모델을 활 용하여 새로운 동물 사진을 분류하는 활동 을 함. 만약 제대로 분 류가 되지 않는다면 부절절한 이미지를 제 거하거나 추가로 알맞 은 이미지를 제공하여 모델을 재훈련하고 다 시 시도하여 스스로 모델을 완성하길 기대 함.

감 성 적 체 험 동물을 분류하기 위해 분류기준

을 먼저 정하고, 그 분류 기준대 로 기존의 동물을 분류함. 그리 고 그 데이터로 머신러닝 모델을 훈련시켜 분류 모델을 제작함.

감성적 체험

과정 및 유의점

도입 ( 10 분)

Co 동물들을 기준을 가지고 분류해보기

ㅇ 을 보며 개와 고양이를 분류해주는 인공지능 체험하기

ㅇ 지난 시간에 학습한 다양한 동물들을 인공지능을 활용해 분류할 수 없을까 생 각하기

ㅇ 프로젝트 활동 안내

개와 고양 이를 구별해 주는 인공지 능 프로그램 시연 영상

전개 ( 50 분)

CD 분류 기준 정하여 동물 분류하고 머신러닝 훈련하여 분류 모델 만들기 ㅇ 분류 기준 정하기

∙ 날개의 유무, 다리의 개수 등

ㅇ 분류 기준에 따라 동물 분류하고 이미지 데이터로 분류데이터 만들기 ∙ 분류기준에 따라 를 활용하여 동물 분류하기

ㅇ 을 통해 티처블 머신으로 이미지 모델 훈련하기

 여러 동물 사진

Tip! 모 둠 또는 개별로 모델을 훈련 할 수 있음.

Tip! 분 류 기준을 못정 하는 경우 예 시 분류기준 을 제시하여 학생이 선택 할 수 있도록 함.

 P C 또 는 태블릿

Tip! 적 절 한 이미지를 찾 아서 할 수 있도록 지도 함.

정리 (20 분)

ET 제작한 동물 분류모델로 동물 분류하기 ㅇ 동물 분류하기

∙ 자신이 제작한 동물 분류모델로 동물 분류하기

ㅇ 분류가 제대로 안 되는 경우 수정 보완하기 ∙ 불필요한 이미지 삭제하기

∙ 알맞은 이미지 추가하기 ∙ 다시 모델 훈련하기 ∙ 다시 분류해보기

Tip! 자 신 이 제작한 분류 모델이 제대 로 작동하지 않는다면 훈 련에 사용한 동물 이미지 에 부적절한 이미지가 없 는지 생각해 보도록 한다.

4) 머신러닝 기반 디자인하기

중심과목 미술 학교급/학년(군) 초등학교/5-6 학년

중심과목 성취기준

영역

[초등학교 5~6 학년] (1) 표현 중심과목 성취기준

[6 미 02-03] 다양한 자료를 활용하여 아이디어와 관련된 표현 내용을 구체 화할 수 있다.

주제(단원)명 로고 디자인하기 차시 7~8/20

학습목표

Ÿ 우리나라 행정부와 사법부, 입법부에 대해 말할 수 있다.

Ÿ 행정부 기관이 하는 일과 역할을 설명할 수 있다.

Ÿ 우리나라 행정부 기관의 로고를 디자인할 수 있다.

Ÿ 디자인한 로고를 오토드로우 플랫폼을 이용해 표현할 수 있다.

연계과목 사회 연계과목

성취기준 영역

[초등학교 5~6 학년] (5) 우리나라의 정 치 발전

STEAM 요소

S 인공지능, 머신러닝 T 추천시스템

E

A 디자인하기 M

개발 의도

본 영역에서는 미술의 디자인 내용과 인공지능을 연계하여 학습이 이루어진다. 머신러닝 기반의 도구를 사용하며 학생의 의도에 따라 추천되는 이미지로 다양한 디자인을 만들어 보며 인공지능과 미술의 상호 보완 방향을 탐색한다.

본 영역의 중심 교과는 ‘미술’이고 주된 과학기술은 머신러닝 기반의 인공지능을 활용한 추천시스템의 일종인 ‘오토드로우’ 플랫폼이다. 사회교과에서 민주주의와 삼권분립의 내용을 주제로 활용하여 우리나 라 행정부의 각 기관의 이름과 하는일에 대하여 살표본 뒤 각 기관에서 사용하면 좋을 기관 로고를 상상, 디자인하여본다. 디자인한 형태를 오토드로우에서 대략적으로 그린 후 인공지능이 추천해주는 모양으로 변환, 최종 형태를 구성해 나간다. 본 STEAM 프로그램을 통하여 학생들은 미술 활동에서도 인공지능이 활용될 수 있음을 경험할 수 있고, 특히 그림이나 디자인에 자신감이 떨어지는 학생들도 본 활동에 즐겁게 참여할 수 있을 것으로 기대한다.

STEAM 학습 준거

상황 제시

상 황 제 시

우리나라 입법, 사법, 행정부 각 기관의 로 고를 보여주고 로고만 으로 그 기관의 성격 과 하는 일을 알아볼 수 있을지 생각해봄.

각 기관의 하는일을 공부한 뒤 자신이 직 접 행정기관의 로고를 창작하는 문제 제시

창 의 적 설 계

창의적 설계

각자 디자인한 로고를 발표하고 공유함. 다른 사람의 작품이 의미하 는 바를 생각해보고, 로고로서 적절한지 판 단해봄. 이를 통해 자 신의 작품에서도 수정 할 점을 발견할 수 있 을것이라 기대함.

감 성 적 체 험 우리나라 사법, 입법, 행정부의

역할에 대해 학습한 뒤 하나의 기관을 선택한 후 로고로 표현해 봄. 기관의 성격, 하는 일 등이 잘 나타날 수 있는 로고를 창의 적으로 디자인해보고, 인공지능 그림 플랫폼은 오토드로우를 이 용하여 표현함.

감성적 체험

과정 및 유의점

도입 ( 10 분)

Co 디자인하고자하는 목표 설정하기 ㅇ 을 보며 무엇인지 생각해보기

ㅇ 각 기관의 로고가 기관의 성격과 하는 일을 잘 나타내는지 살펴보기 ㅇ 프로젝트 활동 안내

그림(각 기 관로고)

전개 ( 50 분)

CD 오토드로우를 사용하여 디자인하기 ㅇ 입법, 사법, 행정부 이해하기

∙ 입법부, 사법부, 행정부의 성격과 삼권 분립 이해하기 ∙ 삼권분립이 필요한 이유 토의하기

ㅇ 입법부, 사법부, 행정부 각 기관 중 하나 선택하기 ∙ 선택한 기관에 대하여 조사하기

∙ 선택한 기관의 성격과 하는 일을 잘 표현할 수 있도록 로고 디자인하기 ㅇ 오토드로우 활용방법 살펴보기

∙ 를 보며 오토드로우 기본 활용 방법 탐색하기

ㅇ 오토드로우 활용 선택한 기관의 로고 그리기 ∙ 디자인한 로고 오토드로우 화면에서 그리기 ∙ 오토드로우가 추천하는 그림으로 변환하기

 영상(오토 드로우 사용 방법)

Tip! 모 둠 또는 개별 발 표로 진행할 수 있음.

Tip! 종 이 와 연필에 미리 디자인을 연 습할 수 있음

 P C 또 는 태블릿

Tip! 한 번 에 모든 것을 표 현하지 말고 부분별로 나 누어 표현함.

정리 (20 분)

ET 디자인 공유하기 ㅇ 로고 디자인 전시하기

∙ 자신이 디자인한 기관 로고 전시하기 (학생 작품 예시)

∙ 갤러리 워크를 통하여 작품 공유하기 ㅇ 자기 및 동료 평가하기

∙ 자신의 작품 평가하기 ∙ 동료의 작품 평가하기

∙ 로고가 기관의 성격과 하는 일을 잘 나타내는가?

ㅇ 수정 보완하기

∙ 평가를 통하여 보완할 점 정리하기 ∙ 작품 수정 보완하기

Tip! 작 품 의 심미적 아름 다 움 보 다 는 기관의 성격 과 하는일이 잘 나타나있 는지 중점을 두어 평가하 도록 함.

5) 자세 인식 균형잡기

중심과목 실과 학교급/학년(군) 초등학교/5-6 학년

중심과목 성취기준

영역

[실과] 기술 시스템 중심과목

성취기준

[6실04-10] 자료를 입력하고 필요한 처 리를 수행한 후 결과를 출력하는 단순한 프로그램을 설계한다.

주제(단원)명 AI 자세인식 균형잡기 프로그램

만들기 차시 9-10/20

학습목표

Ÿ 머신러닝 모델을 만들어 자료를 입력하고 필요한 처리를 수행한 후 결과를 출력하는 프로그램을 만들 수 있다.

Ÿ 자세가 가지는 알고리즘을 일상 언어로 표현할 수 있다.

Ÿ 알고리즘을 설계하고 그에 따라 프로그래밍을 할 수 있다.

Ÿ 감정이나 느낌을 신체 표현으로 나타낸다.

연계과목 실과, 체육 연계과목

성취기준 영역

[초등학교 5~6학년] (1) 주제 표현

STEAM 요소

S 인공지능, 머신러닝 T 스마트폰, 센서, 카메라 E

A 신체 표현, 주제를 신체로 표현하기 M

개발 의도

본 영역은 ‘신체표현’을 주제로 한 AI 활용 자세 인식 프로그램을 개발하는데 중점을 둔다.

중심 활동은 체육의 표현 영역과 소프트웨어 영역이 융합되어 있어 다양한 영역에서의 문 제 해결력을 기르는데 목표를 둔다.

본 STEAM 프로그램은 ‘신체 표현’을 대주제로 하여 실과를 융합한 2 차시 분량의 학습 활동이다. 기 존 체육에서 표현 영역이 심판의 주관적인 판단으로 이루어진다는 점에서 문제상황을 제시하고, 머신 러닝을 간단하게 구현할 수 있는 엔트리를 이용해서 신체 표현을 인식할 수 있는 프로그램을 개발하 는데 목표가 있다. 첫 활동으로 교사가 제시하는 예시 동작을 인식하는 프로그램을 함께 만들며 알고 리즘 설계와 프로그래밍을 익힌다. 둘째 활동으로 학생들이 원하는 동작을 인식할 수 있는 알고리즘을 자연어로 기술하는 활동을 통해 컴퓨팅 사고력을 기르고 마지막 셋째 활동으로 자신이 원하는 동작을 체크할 수 있도록 엔트리 프로그래밍을 수행한다.

STEAM 학습 준거

상황 제시

상 황 제 시

체조 종목, 피겨 스케 이팅 등에서 기존의 사람이 판단하던 시스 템의 객관성에 대한 의문을 제기하며 사람 의 주관이 개입되지 않는 시스템적인 해법 이 필요함을 도출한다.

창 의 적 설 계

창의적 설계

자신의 생각이나 감정 을 동작으로 표현하며 신체 표현으로 이를 표현하는데 익숙하게 한다. 또한 신체 표현 이 디지털 기기와 무 관하지 않음을 알 수 있다.

감 성 적 체 험 동작이 갖는 알고리즘적 속성을

자연어로 표현하고, 이를 컴퓨터 가 이해할 수 있는 프로그래밍 언어로 변환한다. 자신이 원하는 동작을 같은 과정을 통해 프로그 래밍하며 수준을 심화시킨다.

감성적 체험

과정 및 유의점

도입 (10 분)

Co 표현 영역에서의 기존 심사방법 알아보기 ㅇ 을 보며 드는 생각 말해보기

ㅇ 대회에서 평가의 중요성에 대해 말해보기 ㅇ 객관적인 판단 기준의 필요성 공감하기 ㅇ 프로젝트 활동 안내

 동영상(소 치 올림픽 편 파판정 논란 뉴스)

전개 (60 분)

CD

ㅇ

인공지능(머신러닝) 자세 인식 프로그램 개발하기 ㅇ 동작을 알고리즘으로 표현하기

∙ 학습지에 따라 표현하고자 하는 동작을 알고리즘으로 나타내기

ex) 이 자세는 왼쪽 손목이 왼쪽 팔꿈치보다 70정도 위에 있고 왼쪽

팔꿈치가 왼쪽 어깨와 Y축 좌표 차이가 50미만이다.

∙ 자신만의 신체 표현을 알고리즘으로 나타내기

ㅇ 엔트리 인공지능 블록 살펴보기 ㅇ 엔트리 동작인식 프로그래밍하기  ∙ 조건 알고리즘 익히기

∙ 조건 알고리즘 사용하여 특정 동작에서 오브젝트 모양 바꾸기

자신의 신체 표현을 나타낸 알고리즘을 프로그래밍하여 특정

동작을 하면 오브젝트의 모양이 바뀌도록 코딩하기

ㅇ 실행 및 보완

∙ 코드를 실행하고 오류를 수정하기

 PC, 웹캠

Tip! 순 차 적 알고리즘으로 나타내는 것 이 아닌 조건 알고리즘으로 나타낼 수 있 도록 지도한 다.

Tip! 엔 트 리 는 머신러닝 을 구현하기 위한 도구이 므로 최소한 의 사용법만 익히도록 한 다.

Tip! 학 급 여건과 학생 수준에 따라 개인활동 또 는 짝활동으 로 진행합니 다.

Tip! 프 로 그 래밍 활동에 서 4 인 이상 으로 모둠활 동으루 구성 할 시 무임승 차효과를 주 의합니다.

정리 ( 10 분)

ET 원하는 자세를 체크할 수 있도록 프로그래밍하기 ㅇ 다른 자세를 체크할 수 있도록 코드를 변형하기

∙ 기존 자세와는 다른 자세를 체크할 수 있도록 코딩하기 ㅇ 인공지능 기술의 발달로 일어날 사회 변화 추측하기 ∙ 동작 인식 기술이 우리 생활에 가져올 변화 발표하기

6) 좋은 말, 나쁜 말

중심과목 국어 학교급/학년(군) 초등학교/6 학년

중심과목 성취기준

영역

[초등학교] 문법 중심과목

성취기준

[6 국 04-01] 언어는 생각을 표현하며 다른 사람과 관계를 맺는 수단임을 이해하고 국어 생활을 한다.

주제(단원)명 좋은 말, 나쁜 말 차시 11-12/20

학습목표

다른 사람과 좋은 관계를 맺는 언어 사용법을 알 수 있다.(지식) 다른 사람과 좋은 관계를 맺기 위한 말하기 자세를 가진다.(태도)

ML for Kids 로 만든 인공지능 모델을 활용하여 Scratch 프로그래밍을 할 수 있다.(기능)

연계과목 실과 연계과목

성취기준 영역 [초등학교 6 학년] 기술 시스템 STEAM

요소 T [6 실 04-11] 자료를 입력하고 필요한 처리를 수행한 후 결과를 출력하는 단순한 프로그램을 설계한다.

개발 의도

일상생활에서 다른 사람과 관계를 맺을 때 중요한 것이 언어이다. 바른 말과 나쁜 말을 올바로 구분하지 못해 다른 사람과의 관계가 틀어질 때가 있다. 이를 인공지능 기술을 활용하여 학생들이 사전에 올바른 언어를 판단하는 능력을 기를 수 있도록 개발하였다.

우리는 일상생활을 하면서 다른 사람과 관계를 맺게 된다. 특히 언어는 생각을 표현하며 다른 사람과 관계를 맺는 주요 수단이다. 들으면 기분이 좋은 말과, 들으면 기분이 나쁜 말을 구별하여 사용자에게 이 말은 좋은 말인지, 나쁜 말인지 판단하는 프로그램을 제작한다. 학생들의 인공지능 프로그래밍 역량 향상과 다른 사람과 좋은 관계를 맺는 언어 사용법을 익힐 수 있도록 프로젝트 내용을 구성하였다.

본 활동을 통해 학생들은 좋은 말과 나쁜 말에 대한 올바른 데이터를 수집하여 머신러닝을 직접 훈련시키고 그 모델을 활용하여 자연어를 입력받아 그 말이 좋은 말인지 나쁜 말인지 판단하는 프로그램을 제작 함으로써 올바른 인간관계를 위한 바른 말이 무엇인지 알고 실천할 수 있다.

STEAM 학습 준거

상황 제시

상 황 제 시

- 다른 사람과 관계를 맺을 때 말실수를 하여 관계가 나빠지 는 사례 살펴보기 - 좋은 말과 나쁜 말

을 구별하여 말 할 수 있는 방법 떠올 리기

창 의 적 설 계

창의적 설계

- 개발한 프로그램에 자연어를 입력하여 좋은 말, 나쁜 말 판 단 결과 확인하기 - 생각나는 대로 말했

을 때와 내가 할 말 에 대한 결과를 고 민해 보고 말했을 때의 차이점 이야기 나누기

감 성 적 체 험 - 좋은 말에는 웃고 나쁜 말에는

우는 얼굴을 보여주는 프로그 램 만들기

- 정해진 말에만 반응하는 프로 그램의 한계를 깨닫고 인공지 능의 필요성 알기

- 머신러닝 과정 이해하기

- 라벨링을 하고 각 라벨에 맞는 데이터 입력하기

- 머신러닝 훈련하여 모델 제작 하고 검증 및 수정 보완하기 - 제작한 모델로 좋은 말, 나쁜

말 구별하는 프로그램 개발하 기

감성적 체험

과정 및 유의점

도입 ( 10 분)

□ ^Co 다른 사람과 대화할 때 말실수를 하여 관계가 나빠지는 사례 살펴보기 ❍ 나쁜 말과 관련된 영상 시청하기

❍ 좋은 말과 나쁜 말을 구별하여 말할 수 있는 방법 떠올리기

동영상 https://yo

utu.be/Vt PVpqTxSt0

전개 ( 60 분)

□ ^Co 좋은 말에는 웃고 나쁜 말에는 우는 프로그램 만들기 ❍ 프로그램 만들 준비하기

- 웹 사이트 https://machinelearningforkids.co.uk/에 접속하기 - 시작하기 버튼을 클릭하기

- 선생님이 만든 아이디와 비밀번호를 제공하여 로그인하기

- 상위에 있는 프로젝트 추가 버튼을 눌러서 새롭게 만들 준비하기

- 프로젝트 이름을 ‘Make me happy’로 적고 인식 방법으로 텍스트를 선택한다.

언어는 한글로 설정한 후 만들기 버튼을 클릭하기

- 만들기 버튼을 클릭하기

- 스크래치 3 클릭하기

- Straight into Scratch 버튼을 클릭하기

❍ ^CD 프로그램 만들기

- 스크래치 3.0 으로 프로그램을 실행하면 묻고 대답 기다리기 블록을 사용하여 사용자의 입력을 받아오도록 한다.

- 무표정 얼굴, 웃는 얼굴, 우는 얼굴이 있는 스프라이트 하나를 그린다.

- 사용자로부터 입력받은 텍스트가 “멋있어” 라는 좋은 말이면 웃는 얼굴로 바 뀌게 코딩한다.

- 사용자로부터 입력받은 텍스트가 “짜증나” 라는 나쁜 말이면 우는 얼굴로 바 뀌게 코딩한다.

□ ^Co 프로그램을 실행해보고 문제점 파악 및 머신러닝 도입의 필요성 알기 ❍ 문제점 파악하기

- 프로그램을 실행 해 보았을 때, “멋있어”, “짜증나” 이외의 단어를 입력하면 표정의 변화가 없음을 알아차린다.

❍ ^CD 머신 러닝의 필요성을 알려주기 - 단점을 해결하는 방법 생각하기

- 예상 대답 모두를 블록으로 만들어서 코딩하기 - 유사한 단어를 컴퓨터가 분류하여 작동하도록 하기

- 모든 대답을 예상할 수 없어서 유사한 단어를 컴퓨터가 분류할 수 있는 ‘머신 러닝’에 대하여 알아보자며 다음 단계로 이동하기

□ ^Co 머신러닝 과정 이해하기 ❍ 머신러닝 알아보기

- 머신러닝이란 무엇인지 설명과 사례를 통해 알아본다.

- 머신러닝 과정을 체험한다.

- 라벨링을 한 후 각 라벨에 맞는 데이터를 입력하여 머신러닝 모델을 훈련시키 는 것을 지도학습이라는 것을 안다.

□ ^CD 라벨링 하고 각 라벨에 맞는 데이터 입력하기 ❍ 좋은 말과 나쁜 말 라벨링을 하고 데이터 입력하기 - 좋은 말에 해당하는 데이터를 입력한다.

- 나쁜 말에 해당하는 데이터를 입력한다.

- 각 라벨에 맞지 않는 데이터가 있지는 않은지 확인한다.

- 특정 데이터가 편향되어 들어가 있지는 않은지 확인한다.

□ ^CD 머신러닝을 훈련하고 훈련 결과 검증 및 수정 보완하기 ❍ 머신러닝 훈련 및 검증하기

- 수집한 라벨별 데이터를 바탕으로 머신러닝 모델을 훈련시킨다.

- 훈련한 모델에 임의의 말을 입력하여 제대로 분류하는지 검증한다.

- 검증결과에 큰 오류가 보인다면 앞 단계로 돌아가서 입력한 데이터를 수정 및 보완한다.

□ ^CD 제작한 모델로 좋은 말, 나쁜 말 구별하는 프로그램 개발하기 ❍ 프로그램 개발하기

- 앞서 작성한 프로그램을 불러온다.

- 사용자로부터 입력받은 텍스트를 인공지능 블록으로 판단하여 좋은 말이면 웃 는 얼굴로 바꾼다.

- 사용자로부터 입력받은 텍스트를 인공지능 블록으로 판단하여 나쁜 말이면 우 는 얼굴로 바꾼다.

정리 ( 10 분)

□ ^ET 개발한 프로그램 적용하기 ❍ 자연어 입력하여 프로그램 적용하기

- 입력한 말에 따라 좋은 말, 나쁜 말을 구별하여 표정을 알맞게 바꾸는지 확인 한다.

□ ^ET 신중한 언어생활에 대해 이야기하기

❍ 신중한 언어생활에 인공지능 프로그램의 가치에 대해 이야기하기

- 내가 할 말이 가져올 결과를 생각한 후 말할 때와 그러지 않고 말할 때의 차 이에 대해 친구들과 이야기하고 개발한 인공지능 프로그램의 가치에 대해 이 야기한다.

7) AI 음식 관리 시스템

중심과목 실과 학교급/학년(군) 초등학교/5-6 학년

중심과목 성취기준

영역

[실과] 기술 시스템 중심과목

성취기준

[6실04-10] 자료를 입력하고 필요한 처 리를 수행한 후 결과를 출력하는 단순한 프로그램을 설계한다.

주제(단원)명 AI 음식 관리 시스템 차시 13~14/20

학습목표

Ÿ 머신러닝 모델을 만들어 자료를 입력하고 필요한 처리를 수행한 후 결과를 출력하는 프로그램을 만들 수 있다.

Ÿ 다양한 식재료의 특징을 조사하고 이를 프로그래밍에 활용할 수 있다.

Ÿ 음식을 주제로 다양한 소재를 탐색하여 창의적인 방법으로 표현할 수 있다.

Ÿ 음식을 주제로 한 제제곡의 노랫말을 바꾸어 부를 수 있다.

연계과목 음악, 미술 연계과목

성취기준 영역

[초등학교 5~6학년] (1) 표현 [초등학교 5~6학년] (2) 표현

STEAM 요소

S 인공지능, 머신러닝 T 스마트폰, 센서, 카메라 E

A 창의적 미술 표현, 노랫말 바꾸기 M

개발 의도

본 영역은 ‘음식’을 주제로 하여 AI 를 활용한 음식 관리 시스템을 개발하는 것을 중심활 동으로 한다. 중심 활동과 더불어 음악과 미술의 표현 영역을 융합하여 ‘음식’에 대한 학 생들의 다양한 상상력을 자극하여 창의력을 신장시키고자 한다.

본 STEAM 프록그램은 ‘음식(식재료)’를 대주제로 하여 실과와 음악, 미술을 융합한 4 차시 분량의 학 습 활동이다. 중심 활동은 머신러닝 모델을 개발하고, 이를 활용하여 안드로이드 스마트폰용 어플리케 이션, ‘AI 음식 관리 시스템’을 개발 체험하는 것이다. 중심 활동은 실과 내 SW 교육의 영역으로서 SW 개발의 과정에서 다양한 식재료에 대해 탐색하고 올바른 위생관념을 견지할 수 있도록 한다. 아울러 미술과 음악에서 창의적 표현과 노랫말 바꾸기 등의 활동을 통해 스팀 프로그램으로서의 융합 활동이 완성될 수 있도록 구성하였다. 본 STEAM 프로그램을 통해 학생들은 실생활에서 가장 빈번하고, 생명 유지에 필수적인 ‘음식’에 대하여 새로운 시각으로 학습할 수 있으며 궁극적으로는 창의융합적 사고력 과 실생활 문제 해결력의 신장을 도모할 수 있을 것이다.

STEAM 학습 준거

상황 제시

상 황 제 시

TV 프로그램이었던 ‘냉 장고를 부탁 O’를 시작 으로 한 그릇의 맛있 는 음식을 만들기 위 해서는 식재료의 올바 른 보관과 관리가 시 작되어야 함을 제시

창 의 적 설 계

창의적 설계

대중가요 중 음식을 소재로 한 제제곡을 이용하여 노랫말을 바 꾸어 학생들의 생활에 녹여들게하고, 음식을 주제로한 다양한 표현 활동에서 창의성을 발 현함.

감 성 적 체 험 AI(머신러닝)의 기본에 대해 이해

하고, 음식과 관련된 AI 활용 영 역을 찾아본다. 이후 올바른 식 재료 보관을 위한 다양한 방법을 제시하고, 그 중 AI 를 활용한 식 재료 보관 프로그램을 설계, 제 작한다.

과정 및 유의점

도입 (10 분)

Co 냉장고 속 재료를 이용한 음식 만들기 영상 보기 ㅇ 을 보며 드는 생각 말해보기

ㅇ 음식을 만드는데 재료의 중요성 생각해보기 ㅇ 올바른 식재료 관리의 필요성 공감하기 ㅇ 프로젝트 활동 안내

 동영상(냉 장고를 부탁 O)

전개 (90 분)

CD

ㅇ

인공지능(머신러닝)을 이용한 식재료 관리시스템 설계하기 ㅇ 를 보며 머신러닝의 특징 살펴보고 이해하기

∙ 머신러닝이란 학습 데이터를 기반으로 새로운 데이터를 분류하는 것 ㅇ 에 접속하여 머신 러닝 모델 학습 및 생성하기

∙ 오렌지와 사과 이미지 구분하기

∙ 이미지 프로젝트로 구성하여 레이블은 2 개 생성하기

∙ 모델의 신뢰도는 학습데이터의 양과 질임을 알기 ∙ 생선된 모델의 신뢰도 확인하기

∙ 신뢰도가 낮을 경우 훈련 데이터 추가하기 ㅇ 생성된 모델을 앱인벤터에 불러오기

∙ 앱인벤터에 머신러닝포키즈에서 생성한 모델 불러오기 ㅇ 앱인벤터 사용 방법 살펴보기

∙ 앱인벤터 명령 블록 조립 및 내보내기 기능 확인하기 ㅇ AI 활용 식재료 분류 및 보관법 안내 어플리케이션 개발하기 ∙ 어플리케이션 알고리즘 계획하기

∙ 스마트폰의 카메라 기능을 활용한 식재료 관리 방법 안내 어플리케이션

ㅇ 실행 및 보완

∙ 실제 스마트폰에 설치 후 문제점 도출, 수정 및 보완하기

 동영상(머 신러닝설명)

 웹사이트 (Machinelea rningforkid s.co.uk)

Tip! 현 수 준에서 학생 들에게 머신 러닝의 핵심 은 컴퓨터 스 스로 ‘분류’

라는 것에 중 점을 둔다.

Tip! 앱 인 벤 터는 머신러 닝을 구현하 기 위한 도구 이므로 최소 한의 사용법 만 익히도록 한다.

Tip! 학 급 여건과 학생 수준에 따라 개인활동 또 는 짝활동으 로 진행합니 다.

Tip! 프 로 그 래밍 활동에 서 4 인 이상 으로 모둠활 동으루 구성 할 시 무임승 차효과를 주 의합니다.

정리 ( 60 분)

ET 만들고 싶은 음식 표현하기 및 음식 관련 노래 가사 바꾸기 ㅇ 의 가사를 바꾸어 보기

∙ 원래 곡 가사 속 음식을 다른 음식으로 바꾸어 써보기 ㅇ 바꾼 가사의 음식을 다양한 방법으로 표현해보기

∙ 방법, 재료, 색상 등의 변화를 주어 다양한 방법으로 음식 표현하기

 노래(음식 을 주제로 한 대중가요)

8) 스마트 챗봇 만들기

중심과목 국어 학교급/학년(군) 초등학교/5-6 학년

중심과목 성취기준

영역

[초등학교 5-6 학년] (3) 듣기·말하기 중심과목 성취기준

[6 국 01-05]자료를 정리하여 말할 내용 을 체계적으로 구성한다.

주제(단원)명 차시 15~16/20

학습목표

Ÿ 우리 반을 소개할 항목을 분류할 수 있다.

Ÿ 우리 반을 소개할 항목을 나타내는 표현을 텍스트 데이터로 입력하고 그 데이터를 바탕으로 텍스트 기반 머신러닝 모델을 훈련할 수 있다.

Ÿ 머신러닝 모델을 활용하여 우리 반 소개 챗봇 프로그램을 만들 수 있다.

연계과목 실과 연계과목

성취기준 영역

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

STEAM 요소

S 인공지능, 머신러닝 T 챗봇 프로그램 E

A M

개발 의도

본 영역은 인공지능이 어떤 원리로 학습자와 대화를 이어나갈 수 있는지를 학습하는 차시 이다. 이를 위하여 챗봇을 위한 주제를 설정하고 이와 관련된 머신러닝 텍스트 모델을 만 들어 인공지능 챗봇 프로그램의 원리를 이해한다.

본영역의 중심 교과는 국어이다. 주된 과학기술은 인공지능과 그것을 구현하는 한 방법인 머신러닝이 다. 우리 반을 소개할 항목을 분류하여 그 항목을 의미하는 표현들을 텍스트 데이터로 입력한다. 그리 고 입력한 데이터를 바탕으로 텍스트 기반 머신러닝 모델을 훈련시킨다. 훈련시킨 머신러닝 모델을 기 반으로 사람이 질문을 입력하면 그 질문이 어느 항목을 물어보는지 인공지능이 판단하여 해당되는 항 목을 소개하는 프로그램을 만든다. 이 STEAM 프로그램를 통해 실생활에 사용되고 있는 인공지능 챗봇 프로그램의 원리를 이해하고, 우리 반 소개하는 내용을 조사하여 정리하는 활동을 통해 더 주인의식을 가지고 흥미롭게 참여할 수 있을 것이다.

STEAM 학습 준거

상황 제시

상 황 제 시

우리 생활에서 찾아볼 수 있는 챗봇 프로그 램을 살펴보고, 우리도 동물을 분류하는 인공 지능 모델을 만들자고 문제 제시

창 의 적 설 계

창의적 설계

각자 제작한 프로그램 을 발표하고 공유함.

다른 사람의 프로그램 이 내가 물어보는 것 에 대해 제대로 대답 해주는지 판단해봄. 서 로의 프로그램의 장단 점을 이야기하고 자신 의 프로그램을 개선할 것이라 기대함.

감 성 적 체 험 사람의 질문이 어떤 질문인지 파

악하기 위해 우리 반을 소개할 항목을 나누고, 그 항목을 의미 하는 표현을 다양하게 생각하여 텍스트 데이터로 분류함. 그리고 그 데이터를 바탕으로 머신러닝 모델을 훈련시킨 후, 우리반을 소개하는 프로그램을 제작함.

감성적 체험

과정 및 유의점

도입 ( 10 분)

Co 우리 생활에서 찾아볼 수 있는 챗봇 프로그램 살펴보기 ㅇ 을 통해 우리 챗봇 프로그램 체험하기

ㅇ 우리 반을 소개하는 챗봇 프로그램을 만들어볼 수 없을까 생각하기 ㅇ 프로젝트 활동 안내

챗봇 탑재 된 스마트기 기 혹은 인공 지능 스피커

전개 ( 50 분)

CD 우리 반을 소개하는 챗봇 프로그램 설계하기

ㅇ □²으로 우리 반 소개할 항목 정하고 각 항목을 의미하는 표현들 데이터로 머신 러닝 훈련하기

∙ 우리반 학생 수, 남학생 수, 여학생 수, 급훈, 선생님 성함 등 ∙ 항목을 표현하는 텍스트 데이터 분류하여 머신러닝 모델 훈련하기 ㅇ 훈련한 머신러닝 모델을 활용하여 우리 반 소개 프로그램 만들기 ∙ 엔트리 화면 디자인하기

∙ 훈련한 머신러닝 모델을 활용하여 우리 반을 소개하는 챗봇 프로그램을 엔트 리로 만들기

화면 디자인하기 우리 반 소개 항목 머신러닝 훈련하기

Tip! 소 개 항목을 구체 적으로 구분 지어 정해야 텍스트 분류 할 때 용이 함.

Tip! 항 목 을 못정하는 경 우 우리 반에 소개할 만한 것을 생각해 보게 함.

□²P C 또 는 태블릿

정리 (20 분)

ET 프로그램 공유하기

ㅇ 우리 반을 소개하는 챗봇 프로그램 공유하기

∙ 자신이 제작한 우리 반을 소개하는 챗봇 프로그램 공유하기

ㅇ 수정 보완하기

∙ 평가를 통하여 보완할 점 정리하기 ∙ 프로그램 수정 보완하기

Tip! 자 신 이 제작한 분류 모델이 제대 로 작동하지 않는다면 훈 련에 사용한 텍스트의 적 절성을 생각 해보도록 한 다.