융합 인재교육 [ STEAM ] 창체 활용 수업사례 소개①

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융합 인재교육 [ STEAM ] 창체 활용 수업사례 소개①

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인지과학이란 ?

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인지공학 관련 직업 및 인지공학 체험

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인지공학을 활용한 융합인재교육 (STEAM) 수업

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개 요

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인지과학 (Cognition Science) 이란 ?

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인지과학의 범위

• 인공지능 (artificial intelligence): 지적 기 능을 기계 ( 컴퓨터 프로그램 ) 로 구현

• 주의 (attention): 필요한 정보 선택

• 언어 (linguistics): 언어 습득과 이해

• 학습 (learning): 새로운 정보와 지식 습득

• 기억 (memory): 정보 보관 및 유지

• 지각 (perception): 감각기관을 통한 정보 수 집

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인공지능 (Artificial Intelligence)

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인공지능 (Artificial Intelligence)

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주의 (Attention)

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언어 (Linguistic)

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학습과 기억 (Learning and memory)

9 1 9 2 1 7 2 7 1 9919-217-

2719

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지각 (Perception)

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인지과학과 인지공학의 차이

인지과학 인지공학

인간의 사고 ( 지능 및 인식체계 ) 를 이해 할 수 있도록 설명하고 표현하기 위해 연 구하는 학문

인간의 사고에 대하여 증명된 현상들을 실 생활에서 사용할 수 있도록 연구하는 학문

인간의 사고에 대한 지식의 체계를 확립하 고 그 체계에 새로운 지식을 더하는 방식

인지과학에 시스템을 사용하여 실용적인 측면을 더하는 방식

인간의 사고를 발견 (discover) 하는 학 문

인지과학을 토대로 인간에게 유용하고 사 용하기 편리한 것을 설계

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인지공학과 관련된 직업

• 교육 프로그램 및 교재 개발자

• 광고 전문가

• HCI (Human-Computer Interac- tion) 전문가

• 도로교통 안전시설 설계자

• 운전자 주행 보조 시스템 개발자

• 로봇 인공지능 개발자

• 웹페이지 디자이너

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인지과학과 관련된 직업

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인지공학자의 역할

인지공학 체험

( 가독성 테스트 , 스트루프 테스트 , 인지 테스 트 )

가 . 뇌에서의 정보 처리는 여러 과정을 거친다 . 나 . 정보 제공 형태에 따라 사람들의 반응 속도가 다르다 .

인지공학자의 역할 :

두 사실을 바탕으로 실제 상황에 적용 , 적응

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인지공학 체험 1- 가독성 테스트

뇌에서는 어떻게 정보를 받아들일까 ?

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인지공학 체험 1- 가독성 테스트 과정 및 결과

1. 연관 없는 숫자 7 개를 제시하고 이를 빠른 시간 내에 외워보게 한다 .

2. 숫자 7 개를 3, 4 개로 나누어 외워보게 한다 . 3. 1, 2 의 결과를 비교하여 외우기 쉬운 암기 방법을 발표한다 .

쉽게 외우고 오래 기억하려면 정보를 묶어서 처리한 다 .

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인지공학 체험 2- 스트루프 테스트

인식이 방해를 받으면 인간의 인지속도는 어떨까 ?

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인지공학 체험 2- 스트루프 테스트 과정

•

모둠을 만들고 역할을 부여한다 .

카드를 주는 사람 ^(A), 시간 체크하는 사람 ^(B), 참가자 1(C), 참가자 ^2(D), 참가자 ^3(E)…

•

‘ 가’ ,’ 나’ 2 개 세트의 스트루프 카드를 카드를 주는 사람 (A) 에게 준다 .

참가자들이 카드를 보지 않도록 한다 ^.

•

참가자들은 각 단계 마다 주어진 과제에 대하여 대답을 가능 한 빨리 한다 .

카드 주는 사람 ^(A) 은 참가자가 정확한 답을 말할 때까지 기 다린 후 ^, 다음 카드를 보여준다 ^.

시간 체크하는 사람 ^(B) 은 단계가 시작될 때와 끝날 때마다 타이머를 이용하여 걸린 시간을 체크하여 기록지에 기록한 다 ^.

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인지공학 체험 2- 스트루프 테스트 (Stroop Test)

① 가 세트 – 주어진 카드를 보고 ‘단어’ 말하기

② 나 세트 – 주어진 카드를 보고 ‘단어’ 말하기

③ 나 세트 – 주어진 카드를 보고 ‘색상’ 말하기

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인지공학 체험 2- 스트루프 테스트 결과지

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인지공학 체험 2- 스트루프 테스트 결과 및 해석

1. 가 세트보다는 나 세트의 단어를 읽는 시간이 단축됨 2. 나 세트를 사용한 단어 읽기와 색상 읽기 비교에서는 단어의 인지로 인해 색상 읽는 시간이 길어짐

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인지공학 체험 3- 인지 테스트

기억이 시간에 어떤 영향을 받을까 ?

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인지공학 체험 3- 인지 테스트 과정

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인지공학 체험 3- 인지 테스트 결과 및 해석

처음과 마지막은 잘 기억하나 중간은 잘 기억하지 못함

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인지공학을 활용한 예 - 자동차 번호판 디자인

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차 번호판 디자인을 위한 인지공학자의 역할 차종 , 용도 , 차량대수

지각 주의

기억 언어

국가와 언어에 관계없이 , 빠르고 정확하게 지각하고 ,

쉽게 기억할 수 있는 차 번호판 디자인

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인지공학을 활용한 융합인재교육 (STEAM)

차 번호판의 구성요소

차 번호판 디자인 차 번호판 성능 검증

차 번호판 디자인

• 차 번호판의 필요성 ( 인식 , 기억이 용이 )

• 차 번호판 구성요소 ( 차종 , 국가 , 총 차량 수 )

• 차 번호판 디자인 설계

( 번호판 : 크기 , 모양 , 색깔 글자 : 종류 ( 한 , 영 , 숫자 ), 크기 , 갯수 , 모양 , 색깔 )

• 인지과학적으로 검증 - 가시 거리 측정

- 순간 판독 측정

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차 번호판 디자인 속의 STEAM

번호판의 모양과 크기

번호판 배경과 글자 색깔의 조화 총 차량수와 차 번호의 조합

배경과 글자크기에 따른 가시거리 측정

번호판의 재질과 부착 위치

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차 번호판 디자인 / STEAM 구성요소 -T( 기술 - 모양과 크기 )

우리나라 자동차 번호판의 역사

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차 번호판의 STEAM 구성요소 -M( 수학 - 차번호 조 합 )

우리나라 자동차 번호판의 내용

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1. 색상 내구성

아래 조건에서 720 시간을 테스트 후 변색 되지 않아야 함 가 . 방사조도 : 0.35W/ ㎡

나 . 파장범위 : 340nm( 제논 아크등 )

다 . 시험주기 : 빛에 노출 / 물분사 (18 분 ), 빛에 노출 (102 분 ) 라 . 시험온도 : 63 ± 3℃

마 . 습도 : 50 ± 5%

2. 내마모성

아래 조건에서 테스트 후 칠이 벗겨지지 않아야 함

가 . 등록번호판과 모래 분사장치 노즐 분사거리 : 380 ± 10 ㎜ 나 . 모래분사노즐 직경 : 1.3 ㎜

다 . 물과 모래 혼합액 : 물 1ℓ 당 0.4 ㎜ 크기 표준 모래 25g 라 . 노즐을 0.1m/sec 속도로 이동하면서 등록번호판에 작동압력 6.0±0.5bar,

유동율 0.24 ± 0.02ℓ/min 로 혼합액을 10 회 분사시킨다 .

마 . 분사가 완료된 후 부드러운 헝겊으로 등록번호판 표면의 물기를 닦고 등록번호판의 표면을 육안으로 관찰한다 .

3. 방수성

아래 조건에서 테스트 후 물이 스며들이 않아야 함

가 . 등록번호판을 챔버 안에 넣고 챔버 안의 온도를 상온에서 65℃ 까지 올리 고 65℃에서 10 분 동안 유지한다 .

나 . 등록번호판을 챔버에서 꺼내 21℃ 의 물에 10 분 동안 담근 다음 부드러운 헝겊으로 등록번호판 표면의 물기를 닦고

등록번호판의 표면을 육안으로 관찰한다 .

차 번호판의 STEAM 구성요소 -E( 공학 - 재질과 부착 위치 )

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차 번호판의 STEAM 구성요소 -A( 예술 - 배경과 글 자 )

가독성을 높이기 위한 배열과 색상

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차 번호판의 STEAM 구성요소 -A( 예술 - 배경과 글 자 )

가독성을 높이기 위한 배열과 색상

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차 번호판의 STEAM 구성요소 -S( 과학 - 가시거리 측 정 )

실험 준비

운동장 , 50m 줄자 , 디자인한 자동차 번호판 , 기록지

실험 과정

1. 실험 기록지를 학생에게 나누어 준다 . 2. 운동장 등 넓은 야외로 나간다 .

3. 각 조에서 1 명씩 나와 다른 조의 번호판 ( 첫 번째 번호 판 ) 을 갖는다 .

각 조의 번호판을 그 조의 학생이 가지지 않도록 한다 . 4. 조별로 한 명의 학생이 번호판을 가지고 50m 이상 글자가 충분히 안보일 만큼 멀리 간다 .

5. 0.5m 단위로 다가올 때 조의 나머지 학생은 각각 보 이는 글자를 기록지에 적는다 .

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차 번호판의 STEAM 구성요소 -S( 과학 - 순간 판독 측 정 )

실험 준비

모니터 등의 디스플레이 1 대 , 노트북 , 기록지

실험 단계

1. 교사는 각 조의 두 번째 번호판과 세 번째 번호판을 사진 을 찍는다 .

2. 각 조의 두 번째 번호판을 모아 슬라이드를 만들고 , 세 번째 번호판을 모아 슬라이드를 만든다 . 프로젝트를 통해 비추었을 때 학생들이 만든 자동차 번호판의 실제 크기로 보이게끔 조정한다 .

3. 교사는 두 번째 번호판 슬라이드는 0.5 초씩 보여준다 . 학생들은 순간적으로 보인 글자를 기록지에 적는다 .

4. 세 번째 번호판 슬라이드는 1 초씩 보여줍니다 . 학생들은 순간적으로 보인 글자를 기록지에 적는다 .

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학생이 문제 해결 필요성을 구체적으로

느낄 수 있는

상황 제시 (Context)

학생 스스로 문제 해결 방법을

찾아가는

창의적 설계 (Creative De-

sign)

학생이 문제 해결하였다는

감성적 체험

(Emotional Touch)

새로운 문제에 도전

융합인재교육 (STEAM) 교육과정 ( 수업 ) 구현 방향

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인지공학을 활용한 융합인재교육 (STEAM)

상황 제시 창의적 설계 감성적 체험

차 번호판 디자인

• 차 번호판의 필요성 ( 할머니의 귀가

도난 방지

안전 사고 예방 )

• 차 번호판 디자 인

• 인지공학적 검 증

• 인지공학자의 역 할

이해

• 자전거 번호판 응 용

( 보관과 안전 )

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차 번호판 디자인 – 상황 제시

할머니가 시골로 떠나가실 때 택시를 타고 가심

안전과 도착 확인을 위해 택시 번호를 기억함

도난 방지 및 안전 사고 예방을 위한 표시가 필요

소유주 표시 및 인식에 번호판이 필요함

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창의적 설계 - 차 번호판 디자인 계획

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창의적 설계 - 차 번호판 제작

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창의적 설계 - 차 번호판 완성

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창의적 설계 - 차 번호판 성능 검증 1

가시거리 측정 실험에 의한 차 번호판 성능

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창의적 설계 - 차 번호판 성능 검증 2

순간 판독 측정 실험에 의한 차 번호판 성능 검증

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감성적 체험 - 차 번호판 디자인을 통해 알게 된 점

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융합 인재교육 [ STEAM ] 창체 활용 수업사례 소개①

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감 사 합 니

다 .