2021년 STEAM 교사연구회 결과보고서

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2021년 STEAM 교사연구회 결과보고서

2021. 11.

제주남초등학교

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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

스마트한 우리집 만들기 (사물인터넷, 인공지능 적용)

신규 개발 ○ 기 개발

학교급 제주남초등학교 대상 학년(군) 5~6학년

중심과목 실과 중심과목 성취기준 영역

<기술의 세계>

- 기술 시스템 - 기술 활용

연계과목 과학

미술 연계과목 성취기준 영역<전기의 이용>

<표현>

연구기간 2021.4.29. ~ 2021.11.30.

신청금액 일금사백만원(￦4,000,000)

참여연구원 총 4명 (연구책임자: 1명, 참여연구원: 3명) 연구 수행자에 관한 사항

구분 소속(학교명) 직위 성명 담당과목

연구책임자 제주남초등학교 교사 김대현 5~6학년 과학전담

참여연구원 제주남초등학교 교사 서영호 5-1 담임

참여연구원 제주남초등학교 교사 고보람 6-1 담임

참여연구원 제주남초등학교 교사 김주혁 6-2 담임

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

2021년 11월 19일

주관연구기관장 : 제주남초등학교 (직인)

연구책임자 : 교사 김대현 (서명 또는 인)

한국과학창의재단 이사장 귀하

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“이 보고서는 2021년도 정부의 재원으로

한국과학창의재단의 지원을 받아 수행된 성과물임 ”

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목 차

1. 요약문

··· 01

2. 서론

··· 01

3. 연구 수행 내용 및 결과

··· 03

가. STEAM 프로그램 개발‧적용 ··· 04

(1) 프로그램 개발 내용 ··· 04

(2) 프로그램 개발‧적용 결과 ··· 04

나. 성과 확산 및 실천 ··· 05

(1) 교사연구회 STEAM 행사 개최 ··· 05

(2) STEAM 교사연구회 간 상호 네트워크 컨설팅 결과 ··· 05

다. STEAM 프로그램 적용 성과 분석 및 조사 ··· 06

(1) 수혜학생 태도 조사 ··· 06

(2) 교원 만족도 조사 ··· 06

4. 결론 및 제언

··· 06

5. 참고문헌

··· 06

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- 1 -

1. 요약문

2. 서론

가. 연구의 필요성

21세기 현 시대는 과학․기술․공학 분야에서 엄청난 발전과 변화를 가져왔다. 그럼에도 불구하고 우리나라에서는 이공계 기피현상이 뚜렷하고, 현장의 과학교육은 이런 변화 를 따라가지 못하고 학생들의 흥미를 끌어내지 못하고 있다.

STEAM 교육은 우리나라의 이공계 기피 현상과 낮은 과학 학습 동기와 같은 교육의 문제점 및 21세기 새로운 교육 패러다임의 전환과 더불어 대두되었다. 융합인재교육은 과학, 기술, 공학, 예술, 수학의 각 영역을 융합하는 교육 접근 방식으로 지식, 사고, 감 성, 언어 개념을 기반으로 올바른 인성과 실용성을 지향하고 있다. 창의적 과학교육을 위해 요구되는 융합교육은 이미 전 세계의 모든 분야에서 가장 핵심적인 주제로 논의 되고 있다고 해도 과언이 아니다. 2009 개정교육과정의 창의․인성교육에도 부합되는 현 시대에 필요한 교육방법이다.

이에 본 연구회에서는 초등학교 교육과정안에서 STEAM 관련 교육과정을 주제중심 으로 재편성하여 프로젝트의 형태로 수업을 전개하고자 한다. 그리하여 모든 교과가 서로 따로가 아니라 유기적으로 밀접한 관계임을 알고, 프로젝트 STEAM 교육으로 인 공지능, 로봇에 대한 소양을 가지고 나아가 융합적 사고를 활용하여 우리 생활에 필요 한 제품을 고안할 수 있는 인재를 키우고자 한다.

연구의 필요성

- 4차 산업혁명 시대에 맞는 교육의 새로운 패러다임 필요 - 미래 사회 로봇의 역할 증대와 SW코딩 능력 중시

- 미래 사회를 대비해 융합적 사고력/컴퓨팅 사고력을 함양할 수 있는 STEAM 프로그램 개발 필요 연구 목적

- 실생활과 관련된 주제중심 STEAM 프로그램 개발

- 로봇 및 프로그래밍 활용 프로젝트 학습으로 교과 흥미 증진 및 진로 설계 - 수학, 과학, 공학을 중심으로 기술·수학·예술·환경 등의 융합적 사고력 신장 연구 내용

- 기존 STEAM 프로그램 개선을 통한 현장 적합성 향상 방안 - 인공지능, 로봇을 활용한 STEAM 프로그램 적용 및 결과 분석 - 2015 개정교육과정의 SW교육 적용 방안

연구 결과

- 실생활 중심 교육 프로그램을 적용하여 학생 흥미도가 높음.

- 컴퓨팅 사고력을 향상시키는데 융합적 프로그램이 효과적임.

- 과학·수학·공학·기술·예술분야에 대한 관심 증대 및 진로 설계가 가능함.

- 미래 사회의 요구에 부합하는 창의적 융합인재를 양성할 수 있음.

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나. 연구의 목적

본 연구회는 창의인성을 강조하는 2009 개정교육과정 편성 운영을 기반으로 주제중심 프로젝트 STEAM 교육으로 융합인재를 키우고자 하는데 연구의 목적은 다음과 같다.

첫째, 학교 현장에서 융합인재교육 활성화를 위한 교육과정 재구성, 수업 방법, 지도 방법 및 자료 등을 개발한다.

둘째, 주제 중심의 교수학습 프로그램을 개발하고 적용하여 자기주도적 학습능력과 문제해결력 신장한다.

다. 연구의 범위

본 연구는 4차 산업혁명 시대에 맞는 새로운 교육의 패러다임이 필요하다는 사회적

요구와 필요에 따라 미래 사회를 대비해 학생들의 창의적이고 융합적인 사고력을 함양

할 수 있는 STEAM 프로그램 개발을 목표로 하고 있다. 또한 2015 개정교육과정에서

새롭게 도입되는 소프트웨어교육과 관련하여 현장에서 적용할 수 있는 수업 사례 연구

를 진행하여 교육 현장에 안착할 수 있는 기반을 마련하고자 한다.

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- 3 -

3. 연구 수행 내용 및 결과

STEAM 프로그램

구분

프로그램명 스마트한 우리집 만들기

선행 프로그램명

미래직업 연계형-2018년

사물인터넷, 스마트홈과 미래직업: 고등학교 차시대체형(상명대학교)

학교급 ^초등학교

대상 학년(군) 5~6학년 전교생

목표 수혜학생 수 53명

중심과목 실과 중심과목 성취기준 영역

<기술의 세계>

- 기술 시스템

[6실04-07]소프트웨어가 적용된 사례를 찾아보고 우리 생활에 미치는 영향을 이해한다.

[6실04-09]프로그래밍 도구를 사용하여 기초적인 프로 그래밍 과정을 체험한다.

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

- 기술 활용

[6실05-06]생활 속에서 로봇 활용 사례를 통해 작동 원 리와 활용 분야를 이해한다.

[6실05-07]여러 가지 센서를 장착한 로봇을 제작한다.

연계과목 과학 미술

연계과목 성취기준 영역

<전기의 이용>

[6과13-03]전기를 절약하고 안전하게 사용하는 방법을 토의할 수 있다.

<체험>

[6미01-02]대상이나 현상에서 시각적 특징을 발견할 수 있다.

[6미01-03]이미지가 나타내는 의미를 찾을 수 있다.

<표현>

[6미02-02]다양한 발상 방법으로 아이디어를 발전시킬 수 있다.

[6미02-03]다양한 자료를 활용하여 아이디어와 관련된 표현 내용을 구체화할 수 있다.

[6미02-06]작품 제작의 전체 과정에서 느낀 점, 알게 된 점 등을 서로 이야기할 수 있다.

개발계획

주제 연번 차시(시수) 과목 연계(안)

1 2 실과(1) + 미술(1)

2 2 실과(1) + 미술(1)

3 2 실과(1) + 미술(1)

4 4 실과(2) + 과학(1) + 미술(1)

5 2 실과(1) + 미술(1)

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가. STEAM 프로그램 개발‧적용

◦ 4차 산업혁명과 교육과정이 연계된 STEAM 프로그램 개발

- 기존에 개발된 프로그램인 ‘사물인터넷, 스마트홈과 미래직업’을 참고하여 사물 인터넷과 인공지능이 우리 삶에 어떠한 영향을 미치는지 알아보고 적용할 수 있는 프로그램을 개발한다.

◦ 프로그래밍에만 한정되지 않고, 직접 설계 및 제작하며 디자인까지 고려

- 기개발된 프로그램은 사물인터넷과 인공지능 기술이 장착된 제품들을 탐구하고 더 많은 발전 가능성에 대해 알아보는 활동이 주된 내용이고, 본 연구회에서 개발하 고자 하는 것은 사물인터넷과 인공지능 기술이 적용된 집의 모형을 직접 설계하 고 제작해보며 프로그래밍을 넘어서 디자인까지 고려하는 데 초점을 두고자 한다.

◦ 5~6학년 전학생을 대상으로 적용

- 본교 5~6학년 학생 53명을 대상으로 운영하며, 9월부터 개발 프로그램을 적용

◦ STEAM 프로그램 개선‧보완 비교표

◦ 프로그램 개발‧적용 결과

교수학습 지도안 개발

차시(시수) 프로그램 주제 운영

대상(학년⁾

완료 여부 개발 수업적용 학생수 1~2차시(2) 소프트웨어 적용 분야 및 사례 찾기 5~6학년 완료 완료 53 3~4차시(2) 프로그래밍 도구를 사용하여 간단한 프로그램

설계하기 5~6학년 완료 완료 53

5~6차시(2) 인공지능 기능을 이용하여 나만의 우리집 설계

하기 5~6학년 완료 완료 53

7~10차시(4) 여러 가지 센서를 장착한 나만의 우리집 설계하기 5~6학년 완료 완료 53 11~12차시(2) 스마트한 우리집 제작하기 5~6학년 완료 완료 53

합계 53

순번 선행 프로그램 내용 교사연구회 개선‧보완 내용

비고 (개선비율: %

또는 차시)

1

인공지능 스피커를 중심으로 기능과 네트 워크의 개념을 이해한다.

ICT 로봇 교구 및 각종 센서의 특징과 방법을 이해한다. 또한, 사물인터넷과 인공지능 원리에 대해 알아본다.

40%

2

스마트 키친을 주제로 미래의 주방 변화 와 생활을 예측하고, 제품의 기능에 대한 기술 시스템을 이해한다.

미래의 우리집은 어떠할지 예측해보고, 사물인터넷과 인공지능 원리가 적용된 우리집을 설계해본다.

30%

3

스마트 냉장고를 통해 미래사회에 있을 관련 직업군을 탐색함으로써 학습자에게 유망직업군을 제시한다.

설계한 우리집을 직접 제작해보며, 미 래사회에 있을 관련 직업군을 탐색한 다.

30%

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나. 성과 확산 및 실천

◦ 프로젝트 발표회 운영

- 조별 프로젝트를 전시하고 전교생이 참여하는 발표회 운영

◦ 공개수업 등을 활용하여 프로젝트 발표회 운영

- 동료장학 또는 학부모 공개수업 시간을 활용하여 프로젝트 발표회를 운영함

◦ 교사연구회 STEAM 행사 개최

회차 일시 장소 참석대상 주요내용

1차 ‘21. 4. 29. 온라인

교사연구회 연구책임자, 교육부 및 관계자

<2021년 STEAM 교사연구회 착수워크숍>

- 2021년 STEAM 교사연구회 운영 계 획 및 주요 일정 안내, 우수사례 공유 및 컨설팅 등

2차 ‘21. 11. 4. 본교 미래정보실

교사연구회 연구책임자, 제주남초 교원

<2021년 STEAM교육 관련 역량 강화 연수>

- 2021년 STEAM 교사연구회 운영 관 련하여 우수사례 공유 및 연수

◦ STEAM 교사연구회 간 상호 네트워크 컨설팅 참여

회차 일시 장소 참석자 상호 컨설팅 결과

1차 ’21.5.31.(월)

16:30~18:00 온라인 교사 김대현(연구책임자)

- 교사연구회 운영 시 어려운 점 또 는 문의 내용 안내

- 교사연구회 원활한 운영 시 조언

2차 ’21.7.15.(목)

16:30~18:00 온라인 교사 김대현(연구책임자)

- 프로그램 개발 내용 및 학생 대상 으로 교육한 활동사진 안내

- 9월 이후, ‘스마트한 우리집’ 설계 및 제작을 시작할 예정 안내

3차 ’21.9.14.(목)

16:30~18:00 온라인 교사 김대현(연구책임자) - ‘스마트한 우리집’ 설계 및 제작 관련하여 과정안, 활동사진 안내

다. STEAM 프로그램 적용 성과 분석 및 조사

◦ 4차 산업혁명과 연계한 STEAM 프로그램 운영 가능성 파악

- 학생 태도검사 및 만족도 조사결과를 통해 교육과정과 연계한 STEAM 프로그램의 운영 성과를 평가한다.

◦ 보도자료를 통해 ‘스마트한 우리집 만들기’프로젝트의 성과와 과제를 알림

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◦ 수혜학생 태도 조사

구분 조사 시기 내용

1차(사전)검사 ’21. 7. 1. ~ ’21. 7. 22. 7월, 3개 학급(53명) 실시 완료

2차(사후)검사 ’21. 10. 1. ~ ’21. 10. 22. 10월, 3개 학급(53명) 실시 완료

4. 결론 및 제언

STEAM 프로그램을 개발할 때 주제 및 학습 목표를 고려하여 적용 대상을 선정하다 보니 교과와 적절히 연계해야 하는 어려움이 있었다. 실제 학교 현장에서도 이와 같은 어려움이 있으므로 STEAM을 개발할 때 적용 대상에 따른 성취기준을 추출하는 것이 아닌 학년 구분을 두지 않는 성취기준을 자유롭게 적용하여 교육의 계열성을 유지할 수 있도록 하는 것이 대안이 될 수 있다.

본 연구에서 적용한 소프트웨어교육의 경우 피지컬 컴퓨팅 도구를 활용하는 능력 및 프로그래밍을 다루는 능력이 전제가 되어야 한다는 점에서 적용 대상 선정에 제한이 있 었다. 실제 학생이 흥미를 가질 수 있을만한 연구 주제를 다양하게 고민해보아야 하며 수준에 맞는 피지컬 컴퓨팅 활용 수업에 대한 연구가 필요하다. 학생들이 구상한 아이 디어나 기술이 있을 때, 그것을 피지컬 컴퓨팅 도구로 실제로 구현하기 어려울 때에 대 비한 대안 제시가 필요하다.

이번 연구를 통해 다음과 같은 STEAM 교육의 효과를 확인할 수 있었다.

첫째, 실생활 중심 교육 프로그램을 적용하여 학생 흥미도가 높다.

둘째, 컴퓨팅 사고력을 향상시키는데 융합적 프로그램이 효과적임

셋째, 과학·수학·공학·기술·예술분야에 대한 관심 증대 및 진로 설계가 가능하다.

넷째, 미래 사회의 요구에 부합하는 창의적 융합인재를 양성할 수 있다.

5. 참고문헌

김재휘, 김동호 (2015). 컴퓨팅 사고력 향상을 위한 초등 피지컬 컴퓨팅 교육과정 개발. 정보교육학회 논문지 제20권 제1호 (2016. 2) pp.69-82

김석희, 이철현 (2016). 3년간의 피지컬 컴퓨팅 기반의 STEAM 프로그램의 효과 비교 연구. 컴퓨터교 육학회논문지 제19권 제1호 (2016. 1) pp.11-18

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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.

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[부록1] STEAM 프로그램 개발 내용 및 결과물

스마트한 우리집 만들기

1. STEAM 프로그램 총괄표(총 12차시)

차시 주요내용

1~2 /12

주제(단원)명 소프트웨어 적용 분야 및 사례 찾기

Co 4 차 산업 혁명, 우리 사회가 어떻게 변했을까?

CD 소프트웨어가 적용된 제품에서 어떤 기능과 디자인이 적용되었는지 분석하기

ET 아이디어 공유하기

3~4 /12

주제(단원)명 프로그래밍 도구를 사용하여 간단한 프로그램 설계하기

Co 자신이 알고 있는 컴퓨터 프로그램에 대해 이야기해본다.(한글, 파워포인트 등)

CD 프로그램과 프로그래밍의 의미 알기

CD 블록 기반의 교육용 프로그래밍(엔트리) 작동 방법 알아보기

CD 나를 소개하는 프로그램 설계하기

5~6 /12

주제(단원)명 인공지능 기능을 이용하여 나만의 우리집 설계하기

Co 우리 주변에서 볼 수 있는 인공지능 활용 제품은 무엇이 있을까?

CD 프로그래밍 도구(엔트리)를 이용하여 인공지능 기능과 원리 탐색하기

CD 인공지능 작동 원리를 이용한 우리집 설계하기

7~10 /12

주제(단원)명 여러 가지 센서를 장착한 나만의 우리집 설계하기

Co 로봇이 우리 생활에 어떤 영향을 주는지 생각해보기

CD 여러 가지 센서 및 로봇 작동 원리 탐색하기

CD 여러 가지 센서를 이용한 우리집 설계하기

ET 아이디어 및 작품 공유하기

11~12 /12

주제(단원)명 스마트한 우리집 제작하기

CD 다양한 집의 형태를 찾아보고 스마트한 우리집 설계하기

CD 스마트한 우리집 직접 제작하기

ET 아이디어 및 작품 공유하기

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2. STEAM 프로그램 차시별 수업지도안

중심과목 실과 학교급/학년(군) 초등학교/5~6 학년

중심과목 성취기준

영역

기술시스템 중심과목

성취기준

주제(단원)명 소프트웨어 적용 분야 및 사례 찾기 차시 1~2/12

학습목표 소프트웨어 적용 분야 및 사례를 찾고 우리 생활에 미치는 영향을 설명할 수 있다.

우리 주변에서 소프트웨어가 적용되는 제품을 찾고 디자인(시각적 특징)을 찾을 수 있다.

연계과목 미술 연계과목

성취기준 영역

[6미01-02]대상이나 현상에서 시각적 특징을 발견할 수 있다.

[6미01-03]이미지가 나타내는 의미를 찾을 수 있다.

STEAM 요소

S 소프트웨어가 우리 주변, 사회에 미치는 영향 설명하기 T 우리 주변에서 소프트웨어가 적용되는 제품 찾기 E 우리 주변에 적용되는 소프트웨어 기능 알아보기 A 프로그래밍 제품의 시각적 특징 찾기

M

개발 의도 컴퓨터에 사용된 소프트웨어 이외에도 휴대폰, 가전제품, 사물인터넷 제품까지 여러 상황에 서 사용된 소프트웨어를 탐색해 보고 우리 생활에 미치는 영향을 이해한다.

본 학습은 우리 주변, 사회에서 사용되는 소프트웨어 적용 분야와 사례를 찾아보고 제품의 기능, 디자인(시각적 특징)에 대해 알아보는 시간이다.

또한, 더 나아가 이러한 소프트웨어가 우리 주변, 사회에 미치는 영향을 설명하며 소프트웨어를 활용하여 만들고 싶은 제품을 상상해보고 친구들과 이야기를 나눠보게끔 구성하였다.

STEAM 학습 준거

상황 제시

상 황 제 시

- 4 차 산업 혁명, 다 양한 분야에서 변화된 사회 모습을 보여주고 이러한 변화에 대해 어떤 생각이 드는지 이야기한다.

창 의 적 설 계

창의적 설계

- 탐구한 내용을 친구 들과 공유하며 이야기 를 나눈다.

감 성 적 체 험 - 소프트웨어 적용 분야 및 사

례를 찾고 제품마다 어떤 기능 이 적용되었는지 디자인은 어떠 한지 분석한다.

감성적 체험

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학습

과정 교수-학습 활동 _{및 유의점}^학습자료

도입

▣ ^Co 4 차 산업혁명 시대, 우리 사회 변화에 대해 알아보기

- 동영상을 통해 소프트웨어가 우리 사회에 어떤 변화를 가져왔는지 알게끔 한다.

- 영상을 본 뒤 소프트웨어가 우리 생활에 적용된 사례가 무엇인지 이야기 해 본다.

※동영상(https ://www.yout ube.com/wat ch?v=UgxrS

W9i1ns)

전개

▣^CD 소프트웨어의 의미 알아보기

- 동영상을 보고, 하드웨어와 소프트웨어의 차이점 및 의미에 대해 알아본다.

▣^CD 소프트웨어가 우리 생활에 미치는 영향 알아보기 - 청소나 밥짓기 등 집안일을 자동으로 처리하게 한다.

- 버스 정류장에서 버스가 도착하는 시간을 확인할 수 있다.

- 자동차가 정해진 프로그램에 따라 스스로 운전할 수 있다.

▣^CD 소프트웨어가 적용된 사례 알아보기

- 오늘 하루 동안 스마트폰, 컴퓨터, 자동 기계 등을 활용한 사례 이야기하기 - 일상생활: 집안일을 해 주는 로봇, 사물인터넷 등

- 예술 분야: 예술 디자인용 소프트웨어, 영화 시청 또는 작품 감상 소프트 웨어 등

- 산업 분야: 공장 생산 과정을 처리해 주는 소프트웨어, 농장 운영 소프트 웨어 등

▣^CD 소프트웨어가 적용된 제품에서 시각적 특징 찾아보기

- 제품의 색, 선, 형은 어떠한 모양으로 제작되었는지 이야기해본다.

- 제품의 기능을 잘 나타내는 시각적 특징인지 분석해본다.

예시) 로봇청소기 또는 스마트폰의 기능에 따른 모양, 색깔 분석하기 - 제품의 시각적 특징의 중요성 이야기나누기

▣^CD 내가 만들고 싶은 제품 설계하기

- 소프트웨어를 이용해서 내가 만들고 싶은 제품 구상하기 - 제품의 기능에 따른 색, 선, 형 설계하기

Tip! 소 프 트 웨어에 의해 우리 사회가 어떤 변화를 겪고 있는지 이해하게끔 한 다.

※동영상(https ://www.yout ube.com/wat ch?v=byUuQ

7T2TPU)

Tip! 컴 퓨 터 에 사용된 소 프트웨어 이외 에도 스마트 폰, 가전제품, 사물인터넷 등 다양한 제품과 여러 상황에서 소 프 트 웨 어 가 활용되는 점을 알도록 한다.

정리 ▣ ^ET 아이디어 공유하기

- 친구들에게 내가 설계한 제품에 대해 이야기하기

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영역

성취기준

[6실04-09]프로그래밍 도구를 사용하여 기초적인 프로그래밍 과정을 체험한다.

주제(단원)명 프로그래밍 도구를 사용하여 간단한

프로그램 설계하기 차시 3~4/12

학습목표 블록 기반의 교육용 프로그래밍 도구를 활용하여 기초적인 프로그램을 만들 수 있다.

[6미02-02] 다양한 발상 방법으로 아이디어를 발전 시킬 수 있다.

STEAM 요소

S 우리 주변, 사회에 도움이 될 수 있는 프로그램 설계하기

T 블록 기반의 교육용 프로그래밍 도구를 사용하여 프로그램 제작하기 E 우리 주변에 적용되는 소프트웨어 기능 알아보기

A 프로그래밍 화면 구성 및 오브젝트 꾸미기 M

개발 의도 엔트리, 스크래치 등 블록 기반의 교육용 프로그래밍 도구를 활용하여 컴퓨팅 사고력과 교 과 목표를 동시에 달성할 수 있다.

본 학습은 우리 주변, 사회에 도움이 될만한 프로그램을 설계 및 제작하고 프로그램의 기능, 디자인에 대해 알아보는 시간이다.

또한, 더 나아가 이러한 프로그래밍이 우리 주변, 사회에 미치는 영향을 설명하며 소프트웨어를 활용하여 만들고 싶은 제품을 상상해보고 친구들과 이야기를 나눠보게끔 구성하였다.

상황 제시

상 황 제 시

- 우리 일상 생활에서 프로그래밍을 통해 어 떤 도움을 받는지 보 여주고 이러한 모습에 대해 어떤 생각이 드 는지 이야기한다.

창 의 적 설 계

감 성 적 체 험 - 프로그래밍 적용 분야 및 사

례를 찾고 프로그램마다 어떤 기능이 작동되는지 분석한다.

감성적 체험

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학습

과정 교수-학습 활동 학습자료

및 유의점

도입

▣ ^Co 자신이 알고 있는 컴퓨터 활용 프로그램에 대해 이야기해본다.

- 윈도우, 리눅스와 같은 컴퓨터 운영 체제에 대해 알아본다.

- 한글, 워드, 파워포인트 등 프로그램에 대해 이야기를 나눈다.

- 게임, 누리소통망(SNS) 등 프로그램에 대해 이야기를 나눈다.

전개

▣^CD 프로그램과 프로그래밍의 의미 알기

- 프로그램: 어떤 문제를 해결하기 위하여 그 처리 방법과 순서를 기술하여 컴퓨터에 주어지는 일련의 명령문 집합체

- 프로그래밍: 프로그램을 만드는 과정. 주어진 문제를 해결하기 위해 문제 를 나누고, 각각의 문제를 단계별로 처리하는 절차적 사고 과정을 컴퓨터 가 이해할 수 있는 형태로 나타내는 것

▣^CD 블록 기반의 교육용 프로그래밍 도구의 종류, 사용법, 작동 방법 알아보기 - 엔트리: 엔트리 교육연구소에서 개발한 프로그래밍 교육 플랫폼. 하이퍼텍

스트 기술용 언어(HTML)와 자바 스크립트를 기반으로 만들어져서 인터넷 상에서 사용할 수 있음.

- 스크래치: 누구나 쉽게 코딩할 수 있도록 만든 교육용 컴퓨터 언어로 매사 추세츠 공과 대학(MIT)에서 개발함. 게임, 애니메이션, 미디어 등 다양한 프로그램을 만들 수 있으며 전 세계 사용자 간의 소통과 협업이 가능함.

▣^CD 나를 소개하는 프로그램 설계하기

- 인물을 소개하는 프로그램 만드는 과정을 다음 내용을 참고하여 계획해 본다.

- 인물을 소개하는 프로그램의 제작 과정을 따라해 본다.

- 오브젝트를 변경하고 블록을 조립하여 나를 소개하는 프로그램을 완성한다.

- 완성한 프로그램을 저장하고, 만드는 과정과 결과를 스스로 평가한다.

Tip! 블록 기 반의 교육용 프로그래밍 도 구의 화면 구 성을 이해할 수 있도록 지 도한다.

Tip! 학 생 들 이 화면 구성 을 직접 보면 서 조작 활동 을 할 수 있게 수업을 전개한 다.

(17)

- 6 -

영역

성취기준

[6실04-10]자료를 입력하고 필요한 처리를 수행 한 후 결과를 출력하는 단순한 프로그램을 설계한 다.

주제(단원)명 인공지능 기능을 이용하여 나만의

우리집 설계하기 차시 5~6/12

학습목표 프로그래밍 중 인공지능 기능을 이용하여 스마트홈(우리집)을 설계할 수 있다.

[6미02-02] 다양한 발상 방법으로 아이디어를 발전 시킬 수 있다.

STEAM 요소

S 우리 주변, 사회 속 집의 구조와 기능이 어떻게 변하고 있는지 알아보기 T 인공지능과 IoT 기술의 발달된 정도 알아보기

E 인공지능 및 IoT 기능이 탑재된 스마트홈 알아보기 A 내 마음에 드는 우리집 만들고 꾸미기

M

개발 의도 인공지능 기능을 이용하여 스마트홈을 설계하는 과정에서 학생들이 원하는 집을 직접 만들 고 꾸미는데 초점을 둔다.

본 학습은 요즘 이슈되는 인공지능의 기능을 스마트홈으로 구현하는 과정에서 학생들이 직접 자신의 집을 설계하고 꾸미는 데 초점을 두고 있다.

상황 제시

상 황 제 시

- 요즘 뜨고 있는 스 마트홈의 사례를 보여 준다.

창 의 적 설 계

감 성 적 체 험 - 인공지능 적용 분야 및 사례

를 찾고, 스마트홈(우리집) 설계 및 구상하는 데 초점을 둔다.

감성적 체험

(18)

학습

과정 교수-학습 활동 학습자료

및 유의점

도입

▣ ^Co 우리 주변에서 볼 수 있는 인공지능 활용 제품은 무엇이 있을까?

- 동영상을 통해 인공지능이 우리 사회에 어떤 변화를 가져왔는지 알게끔 한다.

- 영상을 본 뒤 인공지능이 우리 생활에 적용된 사례가 무엇인지 이야기해 본다.

※동영상(

https://www.yo utube.com/wat ch?v=Sxlz-r5Fe

Co )

전개

▣^CD 인공지능의 의미와 기능, 원리 탐색하기

- 인공지능의 의미: 사람의 지능을 흉내 내는 소프트웨어, 프로그램, 인공적 인 장치 모두를 인공지능이라고 한다.

- 인공지능과 로봇의 차이점 알아보기

- 약한 인공지능, 강한 인공지능 차이점 알아보기 - 머신러닝의 의미: 지도학습, 비지도학습, 강화학습

▣^CD 프로그래밍 도구(엔트리)를 이용하여 인공지능 배우기 - 인공지능 블록: 번역, 카메라, 음성인식 등

- 인공지능 모델 학습: 모델학습은 인터넷 연결이 되어야 작동됨

▣^CD 다양한 집의 형태를 찾아보고 스마트한 우리집 설계하기 - 동영상을 보고, 다양한 집의 형태를 찾아본다.

▣^CD 인공지능 작동 원리를 이용한 우리집 설계하기 - 레고 블록을 활용해서 우리집 설계해보기

- 우리집에 있었으면 좋을 인공지능 기능에 대해 생각하기 - 모둠원 친구들과 이야기하며 설계한 내용 발표하기

Tip! 인 공지 능 이 우리 사회가 어떤 변화를 겪 고 있는지 이해 하게끔 한다.

Tip! 인 공지 능 이 적용된 다양 한 제품과 여러 상황에서 인공지 능이 어떻게 활 용되는 지 알도 록 한다.

※ 동 영 상 ( https://www.yo utube.com/wat ch?v=K0NJHrJM kOM )

※동영상(

https://www.yo utube.com/wat ch?v=QhRvR-z _9Fo )

(19)

- 8 -

영역

성취기준

[6실05-06]생활 속에서 로봇 활용 사례를 통해 작동 원리와 활용 분야를 이해한다.

[6실05-07]여러 가지 센서를 장착한 로봇을 제작 한다.

주제(단원)명

- 여러 가지 센서를 장착한 나만의 우리 집 설계하기

- 스마트한 우리집 제작하기

차시 7~12/12

학습목표 스마트한(IoT, 인공지능) 우리 집을 제작할 수 있다.

[6미02-03]다양한 자료를 활용하여 아이디어와 관련된 표현 내용을 구체화할 수 있다.

[6과13-03]전기를 절약하고 안전하게 사용하는 방법을 토의할 수 있다.

[6미02-06]작품 제작의 전체 과정에서 느낀 점, 알게 된 점 등을 서로 이야기할 수 있다.

STEAM 요소

S 로봇이 우리 주변, 사회에 미치는 영향 설명하기 T 우리 주변에서 로봇이 적용되는 제품 찾기 E 우리 주변에 적용되는 로봇 센서 기능 알아보기 A 로봇 및 스마트홈 제품의 시각적 특징 찾기 M

개발 의도 로봇이 우리 주변, 사회에 적용된 기능과 제품을 살펴보고 만들고 싶은 집의 구조와 기능 에 대해 상상하고 제작해본다.

본 학습은 우리 주변, 사회에서 사용되는 로봇 적용 분야와 사례를 찾아보고 로봇의 기능, 디자인(시각적 특징)에 대해 알아보는 시간이다.

또한, 더 나아가 이러한 로봇이 우리집에 어떤 영향을 미칠지 생각해보고 만들고 싶은 집의 구조와 기능을 상상해보고 친구들과 이야기를 나눠보게끔 구성하였다.

상황 제시

상 황 제 시

- 4 차 산업 혁명, 다 양한 분야에서 변화된 사회 모습을 보여주고 이러한 변화에 대해 어떤 생각이 드는지 이야기한다.

창 의 적 설 계

감 성 적 체 험 - 로봇 적용 분야 및 사례를 찾

고, 우리집에 있었으면 좋을 로 봇 또는 센서 기능을 생각해본 다.

감성적 체험

(20)

학습

과정 교수-학습 활동 _{및 유의점}^학습자료

도입

▣ ^Co 로봇이 우리 생활에 어떤 영향을 주는지 생각해보기 - 로봇으로 무엇을 할 수 있을까?

Tip! 로봇의 활용 동영상을 통해 로봇의 기능을 좀 더 이해할 수 있도록 지도한다.

※동영상(

https://ww w.youtube.c

om/watch?

v=A0qyjmB9 Pzc)

전개

▣ ^CD 여러 가지 센서 및 로봇 작동 원리 탐색하기

- 동영상을 보고, 센서 및 로봇 작동 원리에 대해 알아본다.

▣ ^CD 엔트리와 로봇을 연동하여 각 센서들을 작동시켜 보기

- 온도, 가속도, 피에조(스피커), 근접(적외선), 바닥(적외선), 밝기(조도), LED 센서의 기본 동작과 동작에 따른 센서값을 확인하고 활동지에 작성하도록 한 다.

▣^ET 제시된 문제를 해결해 보기

- 예 : 가속도 변화에 따라 피에조, LED 작동시키기 - 예 : 밝기에 변화에 따라 피에조, 바퀴 속도 변화시키기

- 2개의 이상의 센서를 조합하여 문제를 해결할 수 있도록 지도한다.

▣^CD 로봇에 추가되었으면 하는 센서가 있을까?

- 활동지에 추가되었으면 하는 센서와 이유를 작성하도록 지도한다.

▣ ^CD 여러 가지 센서를 이용한 우리집 설계하기 - LED, 서보모터 센서를 이용하여 스마트홈 설계하기 - 적외선, 거리센서를 이용하여 스마트홈 설계하기

▣ ^CD 스마트한 우리집 직접 제작하기

- 레고블록, 로봇 센서 등 활용하여 스마트홈 직접 제작해보기 - 친구들과 협동하여 제작하기

※동영상 (https://ww w.youtube.c om/watch?

v=_f6fOZQII OA)

Tip! 모 든 학생들이 센 서의 기본동 작을 테스트 할 수 있도록 지도한다.

Tip! 수 업 에 적극적으 로 참여하여 제시된 과제 를 해결할 수 있도록 지도 한다.

정리 ▣ ^ET 아이디어 및 작품 공유하기

(21)

- 10 -

3. 학생활동지

차시 1~2/12

◈ 우리 주변, 일상에서 소프트웨어 제품을 찾고, 그 기능과 시각적 특징에 대해 찾아봅시다.

1. 우리 주변, 소프트웨어가 가져온 우리 삶의 변화는 무엇인가?

2. 오늘 하루, 내가 사용한 소프트웨어 적용 제품은 무엇인가?

3. 내가 만들고 싶은 제품 설계하기

- 프로그램을 설계하기 위해 해야 할 일을 순서대로 표현해 봅시다.

- 어떤 소프트웨어를 사용하여 제품을 만들고 싶은가?

- 제품의 모양과 색은 어떻게 만들고 싶은가?

(예시) 버스 위치 정보를 제공하는 버스정류소 (예시) 실시간 정보 제공하는 자동차 네비게이션

⇒

(22)

차시 3~4/12

◈ 엔트리 프로그래밍 도구를 사용하여 간단한 프로그램을 설계해 봅시다.

1. 엔트리 프로그램 기초기능 익히기

2. 간단한 프로그램 코드를 설계해보시오.

(23)

- 12 -

차시 5~6/12

◈ 엔트리 프로그램 중 인공지능 기능 이용하여 스마트홈(우리집)을 설계해 봅시다.

1. 엔트리 프로그램, 인공지능 블록 이해하기

2. 인공지능 블록을 살펴보고, 스마트홈(우리집)에 있었으면 하는 기능들을 써 보시오.

3. 인공지능 기능 외, 스마트홈(우리집)에 있었으면 하는 기능들을 써 보시오.

⇒

(24)

차시 7~12/12

◈ 여러 가지 센서를 장착한 스마트홈(우리집)을 설계해 봅시다.

1. 여러 가지 센서의 쓰임새 알아보기

이름 생김새 쓰임새

적외선 센서

빛 감지 센서

소리 센서

거리 센서

LED 블록

DC모터 블록

(25)

- 14 -

2. 내가 만들고 싶은 스마트홈(우리집) 설계하기

작품설명

(26)

4. 차시별 학생 평가기준 및 방법

차시 평가기준(성취수준) 평가방법 평가도구

1~2 /12

상 소프트웨어가 적용된 사례를 찾고, 소프트웨어가 우리 생 활에 미치는 영향을 구체적으로 제시한다.

관찰평가 관찰평가지

중 소프트웨어가 적용된 사례를 찾았으나, 소프트웨어가 우리 생활에 미치는 영향을 구체적으로 제시하지 못한다.

하 소프트웨어가 적용된 사례를 찾지 못하였고, 소프트웨어가 우리 생활에 미치는 영향을 제시하지 못한다.

3~4 /12

상 블록 기반의 교육용 프로그래밍 도구를 활용하여 프로그 램을 창의적으로 만든다.

관찰 및

산출물평가 관찰평가지

중 블록 기반의 교육용 프로그래밍 도구를 활용하여 프로그 램을 제시된 대로 만든다.

하 블록 기반의 교육용 프로그래밍 도구를 활용하여 프로그 램을 만드는 활동을 제대로 수행하지 못한다.

5~6 /12

상 인공지능 작동 원리에 대해 자세히 이해하고, 직접 우리집 설계에 적극적으로 수행한다.

관찰 및

중 인공지능 작동 원리에 대해 이해할 수 있으나, 우리집 설 계를 수행하지 못한다.

하 인공지능 작동 원리에 대해 이해를 잘 못한다.

7~10 /12

상 다양한 센서 다루는 법을 이해하고 집을 만드는 과정에서 적용할 수 있다.

관찰 및

중 다양한 센서 다루는 법을 이해하나, 집을 만드는 과정에서 적용하는 데 도움이 필요하다.

하 다양한 센서 다루는 법을 이해하지 못한다.

11~12 /12

상 스마트한 우리집을 설계 및 직접 제작하는 데 능숙하다.

자기/동료평가 포트폴리오

평가

자기/동료평가 지(학생용) 포트폴리오

평가지 중 스마트한 우리집 설계는 하나, 직접 제작하지 못한다.

하 스마트한 우리집 설계하는 데 어려움이 있다.

가. 관찰평가지(1~10차시)

번호 이름 성취수준

배움과 성장의 기록

상 중 하

나. 자기/동료평가지(11~12차시)

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?

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- 16 -

[부록2] 학생 활동 사진 – 인공지능 작동원리 이해하기

로봇 센서 및 작동법 이해하기

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스마트한 우리집 만들기

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