교사용 지도서

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2014년 융합인재교육(STEAM) 3~4 학년 아웃리치 프로그램

교사용 지도서

(우리고장의 로봇은?)

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교사용 지도서

초등학교

3-4학년 우리 고장에 필요한 로봇은?

1. 주제 개요

이 수업은 4학년 1학기 사회 1단원 ‘촌락의 형성과 주민생활’에서 여러 촌락의 지형적 특징 과 환경에 따라 주민들의 생활에 미치는 영향을 알아보고 첨단 과학기술과 IT 기술의 결합체 인 로봇을 등장시켜 관련 체험 기회가 부족한 도서 산간벽지 학생들에게 수업을 통해 컴퓨터 과학과 코딩교육을 체험해볼 수 있는 기회를 제공하고자 한다.

본 프로그램의 구성은 다음과 같다. 상황제시에서는 우리 고장의 특징을 나열해보고 ‘로봇나라의 공부시간’이라는 활동에서 컴퓨터 언어를 소개하며 활동과 놀이를 통해 자연스럽게 이진수와 십진수 의 관계를 이해한 뒤 암호풀기 활동을 하게 된다. 창의적 설계에서는 ‘자율행동 로봇 프로그래밍 하 기’ 활동에서 스크래치 프로그램을 통해 로봇 미로프로그램을 직접 만들어보는 경험을 한다. 마지막 감성적 체험에서는 ‘우리 고장의 로봇 설계하기’ 활동을 통해 우리 고장의 특성을 살펴볼 때 필요한 로봇이 무엇이 있는지 모둠별로 의논한 뒤 한 명이 로봇이 되고 나머지 모둠원들이 로봇이 된 친구에 게 명령을 내리는 로봇놀이를 하게 된다. 학생들은 이 놀이를 통해 고장을 사랑하고 아끼는 마음을 갖게 된다.

본 수업은 섬이라는 독특한 지리적 여건 속에서 생활하고 있는 학생들을 대상으로 실시하였지만 농촌, 어촌, 산지촌 등에서도 수업의 상황제시 부분만 수정하면 똑같이 사용할 수 있도록 구성되어 있다.

상황제시 창의적 설계 감성적 체험

·우리 고장의 특징 나열해보기

·컴퓨터를 사용하는 이유 생각해 보기

·카드 만들기 활동을 통해 컴퓨터 언어 알아보기

·이진수를 십진수로 나타내기

·점 카드를 통해 암호풀기

⇒

․스크래치로 자율행동 로봇 프로 그래밍하기

·간단한 로봇 미로 프로그램을 실행해보고 짝과 함께 미로를 통 과하는 로봇 프로그래밍을 한다.

⇒

․ 우리 고장에 필요한 로봇은 특 징과 기능을 이야기해보고 각 모 둠별로 로봇놀이를 한다.

새로운 문제 도전

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○ 교육과정 분석

학년 과목 단원 내용요소 활동적용 예

4 사회 4-1-1.촌락의 형성과 주민생활

어촌의 자연환경과 생활모습을

알아보기 ․ 고장의 특징을 생각해보고 우리

고장에 필요한 로봇이 무엇이 있 는지 생각하며 이진수로 암호풀기 와 스크래치 프로그램 만들기 활 동을 한다.

4 미술 4-1-5. 톡톡 튀는

아이디어(류재만) 나만의 캐릭터 만들기

4 국어 4-1-3. 문장을 알맞게 자신의 의도를 바르게 전하기 위 한 문장사용방법 알아보기

2. 학습 목표

○ 내용 목표

- 데이터 저장 원리와 프로그래밍 언어에 대한 이해를 할 수 있다.

- 스크래치 프로그램의 기본 명령을 이해하고 간단한 프로그램을 만들 수 있다.

- 고장이 가진 자연환경의 특징을 알고 이야기할 수 있다.

- 자신의 의견을 바르게 전하기 위한 문장사용 방법을 알고 있다.

○ 과정 목표

- 데이터의 저장 원리를 언플러그드 활동으로 이해할 수 있다.

- 프로그래밍과 놀이를 통해 명령수행 알고리즘을 이해하고 절차적 사고를 할 수 있다.

3. STEAM 과목 요소

○ S : 로봇이 어떻게 명령을 수행하는지 그 원리를 이해할 수 있다.

○ T/E : 컴퓨터 프로그래밍 언어를 이용하여 수업 목표를 달성할 수 있다.

○ A： 프로그램의 배경을 디자인하고 특성에 맞는 블록의 형태를 표현할 수 있다.

○ M： 언플러그드 활동을 통해 이진수와 십진수의 관계를 알 수 있다.

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4. STEAM 단계 요소

○ 상황제시

- 우리 고장의 특징 나열해보기 - 컴퓨터를 사용하는 이유 생각해보기

- 카드 만들기 활동을 통해 컴퓨터 언어 알아보기 - 이진수를 십진수로 나타내기

- 나만의 점 카드 만들기 - 점 카드를 통해 암호풀기

○ 창의적 설계

- 스크래치로 자율행동 로봇 프로그래밍하기

1) 먼저 배경, 스프라이트, 스토리 등을 간단히 구상하여 적는다.

2) 스크래치로 직접 구현한다.

3) 간단한 로봇 미로 프로그램을 실행해보고 짝과 함께 미로를 통과하는 로봇프로그래밍을 한다.

○ 감성적 체험(성공의 경험 등) - 로봇 놀이하기

우리 고장에 필요한 로봇은 특징과 기능을 이야기해보고 각 모둠별로 로봇놀이를 한다.

1) 각 조별로 로봇역할을 할 사람을 1명 선정합니다.

2) 로봇에게 조원들이 순서대로 명령을 내려서 필요한 동작을 하도록 해봅시다.

3) 미션을 가장 잘 수행한 모둠을 뽑아 봅시다.

놀이를 통해 로봇이 우리 일상생활에 어떤 도움을 주는지 긍정적인 마음을 갖도록 하고 고 장을 사랑하고 아끼는 태도를 갖게 한다.

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과목 사 회 수업차시 1회차 (1차시)

단원 1.촌락의 형성과 주민생활

교육과정

1)　다양한 땅의 모습을 살펴보고, 이러한 지형에 발달하게 될 고장의 모습을 　　　예상해 본다.

２）어촌 체험 모습을 통해 어촌의 생활 모습을 살펴본다.

학습목표

- 어촌의 자연환경과 생활모습을 이야기할 수 있다.

- 언플러그드 활동을 통해 데이터 저장 원리와 프로그래밍 언어에 대한 이해를 할 수 있다.

학습과정 교수 ‧ 학습 활동 준비물

도입 (5분)

- 우리 고장의 특징 알아보기

◼ 우리고장은 어떤 자연환경을 가지고 있나요?

◼ 우리고장의 사진이나 동영상을 보면서 특징을 이야기해보기

◼ 최근 우리고장에서 일어난 일은 무엇이 있는지 이야기해보기

덕적도 사진과 동영상

학습활동 (30분)

- 로봇나라의 공부시간

◼ 컴퓨터를 사용하는 이유는 무엇인지 이야기해 봅시다.

◼ 컴퓨터는 어떤 언어를 사용할까요?

◼ 카드 활동을 통해 이진수와 십진수의 관계 이해하기

◼ 선생님께서 주신 판과 스티커를 이용하여 나만의 점 카드 완성하기

◼ 나와 친구들이 만든 점 카드를 비교해보고 서로 다른 점 이야기하기

- 암호풀기

◼ 나만의 점 카드를 이용하여 숨겨진 암호 풀기

◼ 암호 맞히기 짝 활동하기

점 카드 판(종이) 스티커

마무리 (10분)

- 컴퓨터의 언어 이해하기

◼ 컴퓨터가 인식하는 0과 1을 이해하고 점 카드로 자기 이름 만들어보기

점 카드

지도상의

유의점 이진수를 충분히 이해하고 그 원리를 이용하여 암호놀이를 할 수 있도록 한다.

5. 지도안 총괄표

로봇나라의 공부시간

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과목 미술 수업차시 2회차(2-3차시) 단원 5. 톡톡 튀는 아이디어(류재만)

교육과정

1) 여러 종류의 캐릭터 만나보기 2) 나만의 캐릭터 만들기 3) 캐릭터 작품 감상하기

학습목표

- 나만의 캐릭터를 만들 수 있다.

- 스크래치 프로그램의 기본 명령을 이해하고 간단한 프로그램을 만들 수 있다.

도입 (5분)

- 스크래치 알아보기

◼ 스크래치는 무엇일까요?

◼ 스크래치는 어떻게 구성되어 있을까요?

컴퓨터 ppt자료

- 스크래치 기능 익히기

◼ 동작 기능 익혀서 고양이 움직이기

◼ 소리, 형태 기능을 익혀 간단한 프로그래밍 짜기

◼ 제어기능을 익혀 약간 복잡한 프로그래밍 짜기

◼ 배경, 스프라이트, 스토리를 구성하기

◼ 다양한 명령문을 사용하여 간단한 프로그램을 만들기

컴퓨터 스 크 래 치 프로그램

마무리 (15분)

- 자율행동 로봇 프로그래밍 하기

◼ 나만의 로봇 캐릭터 만들기

◼ 로봇 미로 프로그램 실행하기

◼ 마우스를 움직여 미로를 통과하기

◼ 로봇의 움직임 코드를 살피기

- 짝과 함께 스스로 미로를 통과하는 로봇 프로그래밍 완성하기

컴퓨터 미 로 프 로 그 램

지도상의

유의점 캐릭터 만들기가 힘든 학생은 기존의 캐릭터를 불러와 수정하도록 안내한다.

자율행동 로봇 프로그래밍하기

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과목 국어 수업차시 3회차(4차시) 단원 3. 문장을 알맞게

교육과정

1) 자신의 의도를 바르게 전하기 위한 문장사용 방법을 잘 알고 사용하기 2) 같은 문장이 상황에 따라서 어떻게 의미가 달라지는지 알아보기 3) 알맞은 문장을 사용하여 이야기 꾸미기

학습목표 - 자신의 의도를 바르게 전하기 위한 문장사용 방법을 잘 알고 사용할 수 있다.

- 로봇놀이를 통해 명령수행 알고리즘을 이해하고 절차적 사고를 할 수 있다.

도입 (5분)

- 우리 고장에 필요한 로봇 이야기하기

◼ 우리 고장에 필요한 로봇은 어떤 로봇이며

◼ 어떤 기능이 필요하고

◼ 어디에 활용하면 좋을지 발표한다.

덕적도 사진

- 로봇놀이 하기

◼ 각 조별로 로봇역할을 할 사람을 1명 선정합니다.

◼ 로봇에게 조원들이 순서대로 명령을 내려서 필요한 동작을 하도록 해봅시다.

◼ 미션을 가장 잘 수행한 모둠을 뽑아 봅시다.

마무리 (10분)

- 고장을 사랑하고 아끼는 마음 갖기

◼ 덕적도를 사랑하고 아름다운 환경을 지키기 위한 다짐하기

◼ 로봇놀이를 통해 로봇이 명령을 수행하는 원리를 이해하기

◼ 로봇기술과 관련된 직업 알아보기

지도상의 유의점

로봇놀이를 할 때 로봇이 된 친구에게 장난으로 명령을 내리지 않도록 사전에 학생들 과 약속을 한다.

로봇놀이하기

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6. 평가 계획

▢ 학생 자기/동료 평가 계획

평가

방법 평가영역 평가기준

평 가

상 중 하

자기 평가

감성적 체험

◆ 모둠이 협력하여 로봇놀이의 규칙을 잘 지켜 즐겁게 참여하는 가?

창의적 설계

◆ 스크래치 프로그램을 활용하여 자율행동로봇 프로그램 을 할 수 있는가?

동료 평가

감성적 체험

◆ 로봇놀이에서 자기의 역할에 맞게 협력하여 놀이에 적극적으 로 참여하였는가?

평가영역 평가항목 상 중 하

창의적 설계

스크래치 프로 그램을 활용 하여 자율행 동로봇 프로 그램을 완성 할 수 있는 가?

자신만의 개성 있는 캐릭터를 만들어

자율행동로봇 프로그램을 만들 수

있다.

자율행동로봇 프로그램 을 만들 수 있으나 창 의성이 부족하다.

프로그램 완성도가 떨어지고 수업에 적극적으로 참여하지

못한다.

감성적 체험

모둠이 협력하 여 로봇놀이의 규칙을 잘 지켜 즐겁게 참여하 는가?

모둠이 협력하여 로봇놀이를 하며 즐겁게

규칙을 지켜 활동을 할 수 있다.

모둠이 협력하여 로봇놀이를 할 수 있지만

적극적인 자세가 다소 부족하다.

모둠의 협력이 이루어지지 않으며 놀이 규칙을

지키지 않는다.

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MEMO

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7. 학습내용

• 상황제시

우리 고장의 특징을 살 펴보고 우리 고장에 꼭 필요한 로봇은 무엇이 있 을지 생각해보도록 한다.

‣ 덕적도 지도

http://map.naver.com/l ocal/siteview.nhn?code

=13490964

‣ 덕적도 홈페이지

http://www.mydeokjeokdo.c om/

• 준비물 덕적도 사진

덕적도 특산물 사진

• 지도 시 주의 사항

학생들이 고장의 특징을 이해하고 고장에 꼭 필요한 로봇이 무 엇인지 생각할 때 왜 그 로봇이 필요한지 이유도 함께 생각하도 록 한다.

(11)

• 섬지형의 특징 발표해 보기

• 우리 고장과 관련된 뉴스나 기사 미리 준비해 오기

• 지도 시 주의사항

고장의 환경을 지키는 로봇을 생각할 때 고장을 아끼고 사랑하 는 마음도 기르도록 지도한다.

• 준비물

고장에 대한 뉴스나 기 사

(12)

컴퓨터 언어에 관심을 가 질 수 있도록 유도한다.

• 컴퓨터 언어

https://mirror.enha.kr/

wiki/%ED%94%84%EB

%A1%9C%EA%B7%B8

%EB%9E%98%EB%B0

%8D%20%EC%96%B8

%EC%96%B4/%EC%A2

%85%EB%A5%98

• 준비물 • 지도 시 주의 사항

세계 여러 나라에 다양한 언어가 존재하듯이 컴퓨터에게 명령을 내리기 위해서는 컴퓨터 언어가 따로 있음을 이해시킨다.

(13)

• 점 카드 활동을 통해 학생들이 충분히 이진수 를 이해하도록 활동한다.

• 개성 있는 나만의 점 카드 만들기를 하도록 한다.

점 카드 활동을 충분히 해서 이진수를 이해할 수 있도록 하고 이 해가 부족한 학생들은 개별지도를 하도록 한다.

• 준비물

색지, 스티커, 색연필 사인펜, 가위

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•암호놀이를 통해 앞에 서 학습한 내용을 충분히 활용하도록 한다.

•암호놀이 순서

1) 암호를 보면서 종이에 이진수를 적는다.

2) 이진수를 십진수로 바꾼다.

3) 십진수를 암호 풀 이판에서 어떤 수에 해 당하는지 찾아본다.

4) 암호를 풀고 답을 확인한다.

5) 암호문제를 내고 짝과 바꿔서 풀어본다.

• 준비물 암호 풀이판 암호놀이 학습지

- 이진수의 개념을 확실히 이해한 후 암호풀기 활동을 하 도록 한다.

- 암호풀기가 익수해지면 내 이름을 암호로 나타내기 활 동으로 확대한다.

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• 창의적 설계

자율행동 로봇 프로 그래밍 하기

• 나만의 창의적일 로 봇 캐릭터 만들기

• 로봇미로 프로그램 만들기

1) 자율행동 로봇 프 로그래밍 하기

2) 마우스로 움직여서 미로를 통과해보기

3) 로봇의 움직임 로 드를 살펴보기

- 나만의 창의적인 로봇 만들기를 할 때 창작이 힘든 학 생은 기존 캐릭터를 불러와 수정하도록 한다.

• 준비물 컴퓨터

스크래치 프로그램

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• 감성적 체험 우리 고장의 로봇 설계하기

• 로봇놀이

1) 우리 고장에 필요 한 로봇 모둠별로 구상 하기

2) 모둠별로 로봇 역 할을 할 친구 1명 정 하기

3) 로봇에게 조원들이 순서대로 명령을 내려 필요한 동작을 하도록 한다.

4) 미션을 가장 잘 수 행한 모둠을 뽑는다.

• 준비물

- 우리 고장의 필요한 로봇을 구상할 때 고장의 지리적 여 건과 상황을 생각해서 가장 필요한 로봇이 무엇인지 생각 하도록 한다.

- 모둠별로 협력하여 로봇놀이에 참여하고 장난스럽게 명 령을 내리지 않도록 사전 지도한다.

- 로봇놀이 후 로봇기술과 관련된 직업을 소개하여 학생들이 관련 분야에 대한 흥미와 관심을 갖도록 함

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학습지 1

우리고장의 로봇 구상하기

로봇의 각 부위마다 어떤 기능이 필요한지 생각해 봅시다.

우리고장의 로봇을 어디에 활용하면 좋을지 생각해 봅시다.

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참고자료 1

이진수 점카드

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출처 : http://csunplugged.org

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참고자료 2

인공지능 로봇

기본적인 지식을 가진 로봇이 스스로 배우고, 생각하고, 행동할 수 있게 된다면 어떻게 될까. 터미네이터 영화 속에서나 볼 수 있던 스카이넷의 초기 버전이 등장하게 되는 셈일 까?

일본 과학자들이 마침내 판도라의 상자를 열었다. 스스로 과거 경험에서 배우고, 생각 하고, 행동하는 인간과 같은 사고 패턴을 가진 로봇을 개발해 냈기 때문이다.

도쿄공업대학 하세가와[http://haselab.info/soinn.html] 랩(Hasegawa Lab, 東京工業大学　像情報工学研究所)에서 지난 주 공개한 이 시스템은 SO 221INN(Self-Organizing Incremental Neural Network)라는 다이나믹 인공지능 시스 템을 기반으로 한다. 시연 영상에서 볼 수 있듯이, 로봇이 컵에 물을 쏟아 넣는 간단한 행위나 환경이 사전에 프로그래밍 되어 있지 않고, 오직 주어진 데이터를 스스로 판단해 서 수행하고 있다.

로봇은 성공적으로 아이템의 위치를 파악하고, 이를 어느 테이블에 둬야 하는지 파악 했다. 이어 물을 컵에 쏟아붇고, 얼음 덩어리를 컵에 넣는 것 까지 구현했다. 이렇게 수 행된 작업들은 로봇 내부에 `경험`으로 저장되어 다음에 유사한 상황에 놓일 때 스스로 사고를 할 수 있도록 도움을 준다.

출처 : 전자신문

http://www.etnews.com/news/economy/education/2505151_1491.html

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참고사이트

- 컴퓨터 언어 :

https://mirror.enha.kr/wiki/%ED%94%84%EB%A1%9C%EA%B7%B8%EB%9E%98

%EB%B0%8D%20%EC%96%B8%EC%96%B4/%EC%A2%85%EB%A5%98 - 언플러그드 사이트 : http://csunplugged.org

- 인공지능 로봇 : http://www.etnews.com/news/economy/education/2505151_1491.html