2021년 STEAM 교사연구회 최종보고서
2021. 11.
삼화초등학교
“이 보고서는 2021년도 정부의 재원으로
한국과학창의재단의 지원을 받아 수행된 성과물임 ”
목 차
1. 요약문 ··· 1
2. 서론 ··· 1
3. 연구 수행 내용 ··· 1
4. 연구 수행 결과 ··· 3
5. 결론 및 제언 ··· 4
[부록]
부록1. STEAM 프로그램 개발 내용 및 결과물 부록2. 학생 활동 사진
부록3. 교사 연구 사진
부록4. 회의록
1. 요약문
본 연구회는 ‘안전하게 달리는 미래 자동차’ 라는 주제로 STEAM 프로그램을 개 발하고 삼화초등학교 6학년 학생 158명을 대상으로 적용하였다. 프로그램은 총 12 차시로 구성되었으며 과학을 중심교과로 실과와 미술, 도덕, 국어를 관련 교과로 하 였다. 인공지능의 기초를 이해하고 인공지능의 사회적 영향과 무인자동차의 윤리에 대해 배운 뒤 인공지능 기계학습 알고리즘을 적용한 로봇을 만들어 보도록 구성하였 다. 이후 제주도를 안전하게 달리는 미래 자동차를 직접 만들어 보고 다른 사람과 생각을 공유하는 경험을 통해 창의적인 문제해결력과 융합적 사고력을 신장할 수 있 게 될 것이다.
2. 서론
◦ 4차 산업 혁명으로 도래한 정보기술사회에서 단순 지식의 암기와 적용을 넘어서 현실 세계의 다면적, 복합적 문제를 협력적으로 해결하고 이를 기반으로 새로운 지 식과 기술을 생산할 수 있는 인재가 요구됨.
◦ 데이터를 분석하고 정보를 연결하여 새로운 해결책을 협력적으로 생산할 수 있는 창 의력, 비판력, 컴퓨팅사고력, 문제해결력, 의사소통능력 등의 역량을 갖추도록 함.
◦ 실생활과 관련되어 있는 문제를 해결하며 2015 개정교육 과정과 연계한 프로그램 을 운영함.
3. 연구 수행 내용
가. STEAM 프로그램 개발 및 적용
1) 안전하게 달리는 미래 자동차(12차시)
2) 삼화초등학교 6학년 학생 158명에게 적용하였음.
교수학습 지도안 개발
차시(시수)
프로그램명 프로그램 주제 운영
대상(학년
)완료 여부
개발 수업적용 학생수2 인공지능 알아보기 인공지능의 기초
이해하기 6학년 완료 완료 158
2 인공지능의 사회적 영향
인공지능의 사회적 영향과 무인자동차의
윤리
6학년 완료 예정 158
3 인공지능과 로봇
인공지능 기계학습 알고리즘을 적용한 로봇
만들기
6학년 예정 예정 158
4 미래 자동차 만들기
제주도를 안전하게 달리는 미래 자동차
만들기
6학년 예정 예정 158
1 작품 공유하기 자신의 자동차
공유하기(갤러리워크) 6학년 예정 예정 158
합계 790
나. STEAM 프로그램 적용 성과 연구 및 조사 1) 프로그램 운영 관련 태도검사
구분 조사 시기 내용
1차(사전)검사 ’21. 07. 13. ~ ’21. 08. 13. 7월, 3개 학급(80명) 8월, 3개 학급(78명) 2차(사후)검사 ’21. 10. 18. ~ ’21. 10. 22. 10월, 6개 학급(158명)
2) 전문가와의 협의를 통해 개발 프로그램 보완
다. STEAM 협력연구 강화 및 확산 실천
1) 도내 STEAM 교육 전문가에게 관련 자문 실시 2) STEAM 교사연구회 간 상호 네트워크 컨설팅 참여
회차 일시 장소 참석자 상호 컨설팅 결과
1차 ’21.5.31.(월)
16:30~18:00 온라인 송지원 (연구책임자)
- 인공지능 기능 활용을 위한 기기 검토 필요 - 지도안 작성 필요
2차 ’21.7.15.(목)
16:30~18:00 온라인 송지원
(연구책임자) - 사례 공유를 통한 상호 컨설팅 3차 ’21.9.14.(화)
16:30~18:00 온라인 송지원 (연구책임자)
- 우수사례 공유
- 하반기 개선방향 설계 3) STEAM 교사연수 집중연수 참여
일시 방법 참석자 활동 내용
’21.8.10.(화)
~’21.8.12.(목) (24시간) 온라인 송지원(연구책임자) - STEAM 프로그램 적용 방안 연구
라. 프로그램 개발 중점 사항
1) 인공지능 기능을 활용하여 안전하게 달리는 미래 자동차(무인자동차)를 만든다.
2) 실과 교과서의 프로그래밍 도구인 엔트리를 활용하며 인공지능 블록 및 기계학습 (이미지 학습) 기능을 추가한다.
3) 교사연구회 STEAM 행사를 개최한다.
회차 일시 장소 참석대상 주요내용
1차 ‘21. 11. 12. 삼화초등학교
시청각실 5~6학년 학생 - STEAM 활동 결과 발표
마. 당초 계획대비 변경 사항 유무
1) 주제별 적용하는 차시 및 과목 변경
2) 학생들의 활동 결과를 공유하는 감성적 체험 활동을 추가함 3) 활동 내용 일부 계획 변경(인공지능의 사회적 영향을 추가함) 4) 코로나19로 인한 원격 수업으로 인한 수업 일부 변경
4. 연구 수행 결과
구분 추정 성과(예상 목표)
교수학습지도안 개발 차시 총 12차시
수업 적용 일정 2021.8.16~2021.11.12 수혜 학생 수 158명(초등학교 6학년 전교생)
학생 태도검사
사전검사 7월, 3개 학급(80명) 8월, 3개 학급(78명) 사후검사 10월, 6개 학급(158명) 학생 및 교사만족도 조사 11월 23일 완료 STEAM
프로그램 구분
프로그램명 안전하게 달리는 미래 자동차 선행
프로그램명
1. 미래도시를 운행하는 무인버스(인천삼산초) 2. 코딩으로 자동차를 달리게 하자(제주대학교)
학교급 초등학교 대상 학년(군) 6학년
목표 수혜학생 수 158명 중심과목
과학중심과목
성취기준 영역
[[초등학교 5~6학년] 물체의 운동연계과목
국어 실과 사회 미술 국어
연계과목 성취기준 영역
[초등학교 5~6학년] 듣기·말하기
[초등학교 5~6학년] 기술 활용, 기술 시스템 [초등학교 5~6학년] 국토와 우리 생활 [초등학교 5~6학년] 표현
[초등학교 5~6학년] 사회·공동체와의 관계
개발계획
주제 연번 차시
(시수) 과목 연계(안)
1 2 실과(1) + 국어(1)
2 2 사회(1) + 도덕(1)
3 3 과학(1) + 실과(2)
4 4 과학(1) + 실과(1) + 미술(2)
5 1 미술(1)
5. 결론 및 제언
가. 결론
- 기존에 개발된 프로그램을 참고하고 학교 교육 현장을 고려하여 적용하기 적 합한 프로그램을 만들 수 있어서 좋았고 학생들의 흥미와 관심을 이끌어 낼 수 있었다.
- 다양한 교과의 관련된 성취기준을 연계하여 하나의 프로그램을 주제로 수업할 수 있어서 좋았다.
- 인공지능을 연계한 수업을 진행하면서 교육 기기와 교실 환경에 따라 한계점 이 있었으나 연구 개발을 통해 극복하여 학생들에게 맞춤형 교육을 할 수 있 었다.
- 내년에도 기회가 된다면 올해 개발한 프로그램을 적용해 보고 싶다.
- 코로나 19로 인해 원격수업을 하게 되면서 프로그램의 일부 내용이 변경되기 도 했으나 원격 기간 중에도 해당 수업을 실시하였고 그 결과 만족도가 높게 나왔다.
나. 제언
- 코로나 19로 인해 프로그램 운영 일정에 차질이 생기면서 설문조사 기간까지 수업을 하기에 어려움이 있었다. 설문조사 기간을 조정하는 방안도 필요하다.
- 학교 현장에서 보유한 기자재는 1인 1대가 안되는 상황에서 2인 1조의 활동
을 하는 것은 문제가 있었다. 학교의 추가적인 지원이 있어서 문제가 되지 않
았으나 현 상황에 맞는 예산 계획이 필요하다.
부록1 STEAM 프로그램 개발 내용 및 결과물
프로그램 명: 안전하게 달리는 미래 자동차
1. STEAM 프로그램 총괄표(총 12차시)
차시 주요내용
1~2 /12
주제(단원)명 인공지능의 기초 이해하기
※ 인공지능에 대한 기본적인 이해를 익히도록 하고 실과의 코딩 수업을 연결하여 간단한 인공지능 코딩을 만들고 체험한다.
Co 인공지능으로 인해 변화된 삶 제시
CD 인공지능을 이해하기 위한 활동(엔트리의 인공지능 블록을 활용한 코딩 기초 수업)
ET 다양한 인공지능 기술을 활용하는 방안에 대해 토의하기
3~4 /12
주제(단원)명 인공지능의 사회적 영향과 무인자동차의 윤리
※ 인공지능의 장점과 단점을 알아보고 사회적으로 미치는 영향을 살펴본다. 특히
무인자동차의 딜레마 상황을 제시하여 학생 스스로 인공지능 윤리에 대해 고민해 보도록 한다.
Co 인공지능의 기술의 장점과 단점 살펴보기
CD 무인자동차의 원리 이해하기
ET 무인자동차의 딜레마 상황을 통해 윤리적 기준의 필요성 알기
5~7 /12
주제(단원)명 인공지능 기계학습 알고리즘을 적용한 로봇 만들기
※ 인공지능의 기계학습에 대해 알아보고 지도학습을 적용하여 알고리즘을 구성한다. 이를 적용한 로봇을 만들어 본다.
Co 자동화된 로봇 사례 알아보기
CD 인공지능 기계학습 알고리즘을 적용하여 로봇 만들기
ET 추가하거나 보완할 점 의견 나누기
8~11 /12
주제(단원)명 제주도를 안전하게 달리는 미래 자동차 만들기
※ 앞서 배운 내용을 바탕으로 제주도의 미래 사회에 적용할 수 있는 자동차를 설계하고 만든다.
Co 제주도를 달린 무인 버스 사례 살펴보기
CD 제주도를 안전하게 달리는 미래 자동차 설계 및 창작하기
ET 미래 자동차가 적용되었을 때의 사회 모습 이야기하기
12 /12
주제(단원)명 자신의 자동차 공유하기(갤러리워크)
※ 자신이 만든 미래 자동차를 공유한다.
Co 제주도 모양의 그림 위에 작품 전시하기
CD 다른 학생의 작품 감상하기
ET 다른 학생의 작품에 대한 자신의 생각을 붙임딱지를 이용해 공유하기
2. STEAM 프로그램 차시별 수업지도안
중심과목 실과 학교급/학년(군) 초등학교/6 학년
중심과목 성취기준
영역
[초등학교] (4) 기술 시스템 중심과목 성취기준
[6실04-07] 소프트웨어가 적용된 사례를 찾아보고 우리 생활에 미치는 영향을 이 해한다.
주제(단원)명 인공지능의 기초 이해하기 차시 1~2/12
학습목표 인공지능을 체험하고 알고리즘을 설계하여 인공지능을 설명할 수 있다.
연계과목 국어 연계과목
성취기준 영역
[6국01-02] 의견을 제시하고 함께 조정 하며 토의한다.
STEAM 요소
S 인공지능 T 코딩 E
A 인공지능으로 변화된 사회 M
개발 의도
코딩이 필요없이 체험할 수 있는 사이트에서부터 직접 코딩을 통해 음성인식, 번역 등의 기능을 활용할 수 있도록 하고 더 나아가 창의적으로 알고리즘을 설계하여 인공지능에 대한 이해도를 높이도록 한다.
2019 년 제 53 회 국무회의에서 과학기술정보통신부를 비롯한 정부 부처가 ‘인공지능 국가전략’을 발표하였다. 우리 주변을 살펴보면 자율주행 자동차, 청소기, AI 스피커 등을 어렵지 않게 찾아볼 수 있다. 알파고를 통해 인간보다 뛰어난 인공지능에 대해 인식하기 시작했고 게임, 주식, 교육, 의료 분야 등에서 널리 이용되고 있다. 이처럼 인공지능은 인간의 삶을 편리하게 바꾸고 있다.
이번 수업에서는 인공지능을 코딩 또는 정보 교과의 분야로 이해하기 보다는 삶의 한 부분으로서 체험해보고 앞으로의 삶을 어떻게 바꾸게 될 것인지를 이해하도록 한다. 코딩이 필요없이 체험할 수 있는 사이트에서부터 직접 코딩을 통해 음성인식, 번역 등의 기능을 활용할 수 있도록 하고 더 나아가 창의적으로 알고리즘을 설계하여 인공지능에 대한 이해도를 높이도록 한다.
STEAM 학습 준거
상황 제시
상 황 제 시
인공지능으로 인해 변 화된 삶의 모습을 제 시한다.
창 의 적 설 계
창의적 설계
다양한 인공지능 기술 을 활용하는 방안에 대해 토의한다.
감 성 적 체 험 1. 인공지능 체험
2. 인공지능 언어 처리 3. 인공지능 비디오 인식
감성적 체험
학습
과정 교수-학습 활동 학습자료
및 유의점
도입 (10 분)
□ 인공지능으로 인해 변화된 삶(10‘) Co • 인공지능이 바꿀 인간의 삶 시청하기
• 우리의 삶 속에서 인공지능은 어떻게 자리하고 있을까요?
• 인공지능과 함께 살아가기 위해 우리가 가져야 하는 태도는 무엇일까요?
□ 학습문제 알아보기
인공지능을 체험하고 알고리즘을 설계하여 인공지능을 구체적으로 설명하기
동영상 (https://y outu.be/_
w5NA5-sSI 8)
전개 (60 분)
□ 인공지능 체험하기 CD
• 퀵드로우와 오토드로우 활용하기
• NVIDIA GauGan 활용하기(http://nvidia-research-mingyuliu.com/gaugan/) • Move mirror 체험하기
• Scroobly 체험하기
• 인공지능이 어떻게 나의 그림을 인식했을까요?
• 인공지능은 우리 몸의 움직임을 어떻게 파악하고 있나요?
□ 인공지능의 언어 처리 CD
• 동영상 편집 시 자동으로 자막을 생성하기 • 파파고 번역기를 활용해 영어 책 번역하기
□ 인공지능의 비디오 인식 CD
• 컴퓨터가 비디오를 인식하는 방법 이해하기 • 엔트리를 활용하여 인공지능 코딩하기
퀵드로우 https://qu ickdraw.wi thgoogle.c om/
오토드로우 http s://w ww.autodr aw.com/
M o v e mirror https://ex periments.
withgoogle .com/mov e-mirror
Scroobly http s://w ww.scroob ly.com/
엔트리 https://pl ayentry.or g/
정리 (10 분)
□ 인공지능 기술의 활용 방안 ET
• 다양한 인공지능 기술을 활용하는 방안에 대한 자신의 생각을 이야기하고 긍정적 인 방향을 제시한다.
중심과목 사회 학교급/학년(군) 초등학교/6 학년 중심과목
성취기준 영역
[초등학교] (1) 국토와 우리 생활 중심과목 성취기준
[6실04-04] 수송과 수송 수단의 의미를 알고, 수송 수단의 기본 요소를 설명한 다.
주제(단원)명 인공지능의 사회적 영향과
무인자동차의 윤리 차시 3~4/12
학습목표 인공지능의 사회적 영향을 알아보고 무인자동차의 윤리 기준에 대해 이야기할 수 있다.
연계과목 도덕 연계과목
성취기준 영역
[6도03-01] 인권의 의미와 인권을 존중 하는 삶의 중요성을 이해하고, 인권 존중 의 방법을 익힌다
STEAM 요소
S
T 인공지능 기술 E 무인자동차
A 인공지능의 윤리적 기준 M
개발 의도
인공지능의 장점과 단점을 살펴보고 인공지능 기술이 적용된 무인자동차의 원리를 알아보며 딜레마 상황에서 학생들이 직접 판단을 내리는 활동을 통해 윤리적 기준의 필요성을 이해하게 된다.
인공지능 기술이 도입되면서 인간의 반복적 노동을 대체하고 일의 효율을 높이면서 삶의 질을 높일 것이라는 기대와는 달리 부정적인 사례들이 발생하고 있다. 한국에서 개발한 인공지능 챗봇 이루다는 성차별, 혐오발언 등 사회적인 이슈가 되었고 인공지능의 윤리에 대한 과제를 남긴 채 서비스 시작 20 여일 만에 종료했다. 2016 년에 나왔던 채팅봇 테이(Tay) 역시 같은 문제가 발생했으며 인공지능의 윤리적 기준을 마련하기 위한 법안이 발의되고 세계 각국과 국제 기구, 기관 등이 윤리 원칙을 제정하기 위해 노력하고 있다.
이번 차시에서는 인공지능의 장점과 단점을 살펴보고 인공지능 기술이 적용된 무인자동차의 원리를 알아보며 딜레마 상황에서 학생들이 직접 판단을 내리는 활동을 통해 윤리적 기준의 필요성을 이해하게 된다. 이를 통해 인공지능을 윤리적으로 활용하기 위한 자세가 중요함을 알게될 것이다.
STEAM 학습 준거
상황 제시
상 황 제 시
인공지능으로 인한 차 별과 같은 부정적 사 례가 발생한다.
창 의 적 설 계
창의적 설계
인공지능을 윤리적으 로 활용하기 위한 자 신의 다짐을 발표한다.
감 성 적 체 험 1. 인공지능의 장점과 단점
2. 무인자동차의 원리
3. 무인자동차의 윤리적 기준
감성적 체험
학습
과정 교수-학습 활동 학습자료
및 유의점
도입 (10 분)
□ 인공지능의 부정적 사례(10‘) Co
• 인공지능이 인종, 성별, 나이 등 차별하는 사례 살펴보기 • 차별이 발생하는 이유 이야기하기
• 인권이 존중되는 인공지능을 위한 대책 이야기하기
□ 학습문제 알아보기
인공지능의 사회적 영향을 알아보고 무인자동차의 윤리 기준에 대해 이야기하기
동영상 (https://y outu.be/3i ZlMBK1AE
Y)
전개 (60 분)
□ 인공지능 기술의 장점과 단점 Co
• 딥페이크의 긍정적 활용 사례와 부정적 활용 사례 살펴보기 • 딥페이크 기술의 악용을 막을 수 있는 방법 나누기
□ 무인자동차의 원리 CD
• 카메라, 레이더, Lidar 알아보기 • 각 센서의 역할 및 원리 이해하기 • 무인자동차에 탑재된 인공지능 이해하기
□ 무인자동차의 딜레마 상황 ET
• 무인자동차의 딜레마 상황 판단하기
• 자신의 결과와 다른 사람(233 개국 4 천만 건 이상의 평균)의 수치 비교해 보기
□ 인공지능에게 윤리를 가르치기 ET
• 과학기술정보통신부의 인공지능 윤리 기준 알아보기 • 사람이 중심이 되는 인공지능 윤리기준 3 개 원칙 살펴보기
동영상 (
https://yo utu.be/LC wlODy6Dd A)
모랄 머신 https:// w ww. m or al machine.n et/hl/kr)
인 공 지 능 윤리기준 (https://w ww.msit.g o.kr/bbs/
view.do?s Code=user
&mPid=11 2&mId=11 3&bbsSeq No=94&ntt SeqNo=317 9742) 정리
(10 분)
□ 인공지능을 올바르게 활용하기 위한 실천 의지 기르기 ET • 인공지능을 윤리적으로 활용하기 위한 자신의 다짐을 발표한다.
중심과목 실과 학교급/학년(군) 초등학교/6 학년 중심과목
성취기준 영역
[초등학교] (5) 기술 활용 중심과목 성취기준
[6실05-06] 생활 속에서 로봇 활용 사례 를 통해 작동 원리와 활용 분야를 이해 한다.
주제(단원)명 인공지능 기계학습 알고리즘을
적용한 로봇 만들기 차시 5~7/12
학습목표 인공지능 기계학습에 대해 알아보고 지도학습을 적용한 로봇을 만들 수 있다.
연계과목 실과 연계과목
성취기준 영역
[6실04-09] 프로그래밍 도구를 사용하여 기초적인 프로그래밍 과정을 체험한다.
STEAM 요소
S
T 인공지능 기계학습 E 자동화 로봇 A
M 개발 의도
자동화된 로봇의 사례를 알아보고 인공지능 기술 중 기계학습(지도학습) 알고리즘을 적용한 실생활 속 사례를 살펴본다. 이후 이러한 기술을 적용한 로봇을 직접 만들어 본다.
이를 통해 추가하거나 보완할 점에 대해 의견을 나눈다.
인공지능 기술이 급속히 발전하면서 생활 속 다양한 분야에서 인공지능을 쉽게 만날 수 있게 되었다.
특히 우리의 말을 듣고 대답하며, 대상이 누구인지, 어떤 물체인지, 사람의 감정은 어떤지 이해하고 상황에 맞는 판단을 내릴 수 있게 되었다. 단순한 일을 반복하던 자동화 기계가 점차 식당 내 배달 로봇, 안내 로봇, 방역 로봇 등 실생활 속에 들어와 사람들과 공존하게 되었다.
이번 차시에서는 자동화된 로봇의 사례를 알아보고 인공지능 기술 중 기계학습(지도학습) 알고리즘을 적용한 로봇을 만들어 본다. 이를 통해 미래 사회에 등장 가능한 로봇에 대해 이해하고 달라지는 사회에 적응할 수 있는 역량을 기르고자 한다.
STEAM 학습 준거
상황 제시
상 황 제 시
자동화된 로봇 사례 알아보기
창 의 적 설 계
창의적 설계
인공지능 로봇에서 추 가하거나 보완할 점 나누기
감 성 적 체 험 1. 인공지능 기계학습 알아보기
2. 인공지능 기계학습 적용하기 3. 지도학습을 적용한 로봇
만들기
감성적 체험
학습
과정 교수-학습 활동 학습자료
및 유의점
도입 (15 분)
□ 자동화된 로봇 사례 살펴보기(15‘) Co • 실생활 속 자동화 로봇 사례 찾아보기
• 로봇의 발전과 인간형 로봇으로의 변화 이해하기(Boston Dynamics 회사 로봇으 로 이해하기)
□ 학습문제 알아보기
인공지능 기계학습에 대해 알아보고 지도학습을 적용한 로봇 만들기
태블릿 PC 또는 개인노트북
다양한 자동화된
로봇의 사례를 살펴본다.
Boston Dynamics 사의 로봇 변화를 시 청하며 활 용된 장치 와 효과를 이해한다.
전개 (90 분)
□ 인공지능 기계학습 알아보기 Co
• 기계학습에서 지도학습과 비지도학습, 강화학습에 대해 이해하기 • 분류를 통해 데이터 학습하기
□ 인공지능 기계학습 적용하기CD • 엔트리 회원 가입하기
• 엔트리의 인공지능 모델 학습하기-분류:이미지 기능을 이용하여 모델학습 후 적 용하기
• 캔과 플라스틱을 분류할 수 있도록 이미지 학습 시키기 • 이미지 데이터를 50 개 이상 제공하여 인식 오류를 줄이기
□ 지도학습을 적용한 인공지능 분리수거 로봇 만들기CD
지 도 학 습 동영상 https://yo utu.be/zX zFsWHToe g
티 처 블 머 신 의 경우 회 원 가 입 을 하지 않아 도 되지만 차후 학습 내 용 으 로 연 결 되 지 않 으 므 로 엔 트 리 를 활 용 하 도 록 지도한다.
• 적외선 센서를 이용해 쓰레기가 다 찼을 경우 알림을 울리도록 코딩하기
• 앞서 학습시킨 모델을 적용하여 카메라를 통해 쓰레기를 인식시켰을 때 서보모터 가 분리수거 방향을 가리킬 수 있도록 만들기
정리 (15 분)
□ 인공지능 분리수거 로봇에서 추가하거나 보완할 점 나누기 ET • 오류가 발생한 다양한 상황에 대한 의견 나누기
• 카메라는 계속 켜져있기 때문에 쓰레기가 카메라에 비춰지지 않는 상황도 클래스
를 추가하여 준다. 엔트리의 인
공지능 블록 중 사물 인식 기능은 지도 학습으로 사 물 인식이 가 능하지만 ‘페 트병’을 그냥
‘병’으로 인 식한다.
중심과목 과학 학교급/학년(군) 초등학교/6 학년 중심과목
성취기준 영역
[초등학교] (7) 물체의 운동 중심과목 성취기준
[6과07-03] 일상생활에서 속력과 관련된 안전 사항과 안전장치의 예를 찾아 발표 할 수 있다.
주제(단원)명 제주도를 안전하게 달리는 미래
자동차 만들기 차시 8~11/12
학습목표 제주도를 안전하게 달리는 미래 자동차를 만들 수 있다.
연계과목 미술 연계과목
성취기준 영역
[6미02-03] 다양한 자료를 활용하여 아 이디어와 관련된 표현 내용을 구체화할 수 있다.
STEAM 요소
S 속력과 과속, 방향
T 센서, 나만의 미래 자동차 제작 E 미래 자동차 코딩 제어
A 미래 자동차 디자인 설계 M
개발 의도
제주도를 주행했던 무인 버스 사례와 대형트럭과 시내버스의 추돌로 인한 수많은 사상자 발생 사례를 통해 안전하게 달리는 자동차의 필요성에 대해 이해하고 직접 제작하여 적용해 보는 경험을 제공하고자 한다.
제주특별자치도 제주시 구좌읍은 과학기술정보통신부가 추진하는 2020 년 스마트빌리지 보급·확산사업의 일환으로 무인 자율주행 셔틀을 도입하게 된다. 현재까지는 안정성 테스트와 상용화를 위한 시스템 점검 및 기술 보완을 하는 단계이지만 해녀박물관에서 세화 해녀잠수촌까지 편도 1km 가량을 운영하게 될 예정이다. 이를 통해 지역주민의 복지를 향상시키고 더불어 관광객 유치까지 해낼 수 있을 것이라고 기대되고 있다.
이번 차시에서는 제주도의 도로 교통 상황에 알맞게 안전하게 달리는 자동차의 필요성에 대해 이해하고 로봇 교구를 이용해 직접 제작하고 코딩으로 제어하는 경험을 제공하고자 한다.
STEAM 학습 준거
상황 제시
상 황 제 시
제주도를 주행한 무인 자율주행 버스 사례와 구좌읍에 적용될 예정 인 자율주행 셔틀 사 례 알아보기
창 의 적 설 계
창의적 설계
미래 자동차가 적용되 었을 때의 사회 모습에 대해 이야기 나누기
감 성 적 체 험 1. 제주도를 안전하게 달리는
미래 자동차 설계하기 2. 제주도를 안전하게 달리는
미래 자동차 제작하기 3. 제주도를 안전하게 달리는
미래 자동차 코딩, 제어하기
감성적 체험
학습
과정 교수-학습 활동 학습자료
및 유의점
도입 (15 분)
□ 제주도를 주행하는 무인 버스 살펴보기(15‘) Co
• 2020 년 10 월 45 인승 버스이지만 자율주행 관련 장비를 장착하느라 10 인승으 로 개조된 5G 버스가 제주특별자치도 제주시 애월읍 평화로를 40km 속도로 약 5km 거리를 스스로 달렸다.
• 제주도를 주행 예정인 자율주행 셔틀 위더스 알아보기
□ 학습문제 알아보기
제주도를 안전하게 달리는 미래 자동차를 만들기
제주도를 주행했거나
주행 예정인 자율주행 버스의 사례를 살펴본다.
제주 구좌읍 자율주행셔
틀 영상 https://yo
utu.be/k_
ayyJZjsXM
전개 (130 분)
□ 제주도를 안전하게 달리는 미래 자동차 설계하기CD
• 미래 자동차는 전기 자동차의 모터를 기반으로 하여 기존 내연기관을 사용하던 자동차의 모습과는 다른 형태를 띄게 될 것이다.
• 제주도의 친환경 정책과 어울리는 미래 자동차의 디자인을 설계한다.
□ 제주도를 안전하게 달리는 미래 자동차 제작하기CD
• 실과 수업 교구인 네오봇을 이용하여 자동차의 움직임을 나타낼 수 있도록 한다.
기존에 친숙 하게 보았던 자동차의 형 태에 대한 고 정 관 념 에 서 벗어날 수 있도록 지도한다.
자동차의 형 태는 다양하 게 만들 수 있다. 적외 선 센서 2 개가 전방을 향하는 조건 과 모터 2 개를 이용한 다는 조건은 유지하여 창
• 도화지, 우드락, 색종이 등 자신이 가져온 준비물을 이용하여 자동차의 외형 디 자인을 꾸민다.
• 활동 시간을 고려하여 간단히 꾸미도록 활동 시간을 배분한다.
□ 제주도를 안전하게 달리는 미래 자동차 코딩, 제어하기CD
• 모터의 회전 속도에 따라 장애물을 피하지 못하고 부딪히는 경우가 발생한다. 이 에 대해 보완하기 위한 방법을 직접 고려해 보도록 한다.
• 2 개의 적외선센서를 이용하여 장애물의 유무에 따라 전진, 후진, 좌회전, 우회전 을 하는 자동차를 코딩한다.
• 마스크를 착용하면 출발하는 제주형 자율주행 자동차의 코딩을 추가한다.(이미지 학습 기능 활용)
• 마스크를 바르게 착용하지 않았음에도 착용으로 인식한 경우 오류에 해당하는 부 분을 수정하여 보완한다.
도화지, 우드 락, 색종이 등 개인 꾸미 기 준비물 전진 속도가 빠른 경우 적외선 센서 가 장애물을 감 지 하 여 도 부딪힌 후에 피하는 움직 임을 하게 된다.
적절한 속력 에 대해 고 민해 보도록 지도한다.
네오봇 교구 는 초음파 센서가 없고 적외선 센서 만 있어서 검정색 장애 물은 인지하 지 못한다.
장애물의 색 상은 흰색으 로 설정한다.
정리 (15 분)
□ 미래 자동차가 적용되었을 때의 사회 모습에 대해 이야기 나누기 ET
• 제주특별자치도의 도로 교통 상황, 세계자연유산 및 세계적인 관광지로서 미래 자동차가 적용되었을 때의 모습에 대해 이야기 나누기
자동차의 형 태가 제주도 환경에 어울 려야 함을 이해하고 다 양한 자신의 의견을 이야 기하도록 지 도한다.
중심과목 미술 학교급/학년(군) 초등학교/6 학년 중심과목
성취기준 영역
[초등학교] (2) 표현 중심과목 성취기준
[6미02-06] 작품 제작의 전체 과정에서 느낀 점, 알게 된 점 등을 서로 이야기할 수 있다
주제(단원)명 자신의 자동차 공유하기 차시 12/12
학습목표 자신이 만든 미래 자동차를 공유할 수 있다.
STEAM 요소
S 안전한 속력으로 운동하는 자동차 T
E
A 작품 감상 및 공유 M
개발 의도 갤러리워크 활동으로서 제주도 모양의 그림 위에 작품을 전시한다. 다른 학생의 작품을 감상하고 자신의 생각을 붙임 딱지를 이용하여 공유한다.
앞서 과학의 일상생활 속 속력과 관련된 물체의 운동과 실과의 여러 가지 센서를 장착한 로봇을 결 합하여 제주도를 안전하게 달리는 미래 자동차를 만드는 활동을 했다. 네오봇 교구를 활용하여 자동차 를 만드는 경우 센서와 모터를 이용한 기능성에 초점을 둔 후 미술
이번 차시에서는 미술 교과와 연계하여 자신의 작품을 제주도 모양의 그림(플로터 인쇄) 위에 배치하 여 전시하도록 한다. 전시한 작품을 감상하고 잘된 점, 아쉬운 점에 대한 자신의 생각을 붙임딱지를 이용하여 공유하는 활동을 통해 작품 제작 과정에서 느낀 점, 알게 된 점 등을 서로 이야기할 수 있게 될 것이다.
STEAM 학습 준거
상황 제시
상 황 제 시
제주도의 환경에 어울 리는 자동차의 디자인 을 고민한다.
창 의 적 설 계
창의적 설계
다른 학생의 작품을 감상하고 이에 대한 자신의 생각을 붙임딱 지를 이용해 공유한다.
감 성 적 체 험 제주도 모양의 그림지도 위에 작
품을 전시한다.
감성적 체험
학습
과정 교수-학습 활동 학습자료
및 유의점
도입 (5 분)
□ 제주도 환경에 어울리는 자동차(10‘) Co
• 제주도 환경에 어울리는 자동차의 디자인에 대해 고민해 보기
□ 학습문제 알아보기
자신이 만든 미래 자동차를 공유하기
제주도 환경 에 어울리는 미래 자동차 라 해서 초록 색 색상으로 만 디자인이 나오지 않도 록 지도한다.
전개 (20 분)
□ 제주도 그림지도 위에 작품 전시하기CD • 제주도 그림지도 위에 자신의 작품을 전시한다.
제주도 그림 지도
바다를 제 외한 지형 위에 작품 을 올릴 수 있도록 그 림 지 도 는 플 루 터 를 이용해 출 력한다.
정리 (15 분)
□ 작품에 대한 자신의 생각 공유하기 ET
• 전시한 작품을 바탕으로 자신의 생각을 붙임딱지를 이용해 공유한다.
• 다른 학생들의 의견을 반영하여 자신의 작품에서 개선 방안이 있는 지 확인하고 더 나은 방향에 대해 고민해 보는 시간을 갖는다.
• 다른 학생 작품에 비판 위주의 관점으로만 감상하기 보다 잘된 점에 대해서도 고 려해 보도록 지도한다.
붙임딱지
3. 차시별 학생 평가기준 및 방법
차시 평가기준(성취수준) 평가방법 평가도구
1~2 /12
상 인공지능을 체험하고 알고리즘을 설계하여 인공지 능을 구체적으로 설명할 수 있다.
관찰평가(자기평가) 관찰평가지 중 인공지능을 체험하고 알고리즘을 설계하여 인공지
능을 구체적으로 설명할 수 있다.
하 인공지능을 체험하고 알고리즘을 설계하여 인공지 능을 설명하는 데 어려움을 느낀다.
3~4 /12
상 인공지능의 사회적 영향을 알아보고 무인자동차의 윤리 기준에 대해 구체적으로 이야기할 수 있다.
관찰 및 활동지 평가
자기/동료평가지 (학생용) 중 인공지능의 사회적 영향을 알아보고 무인자동차의
윤리 기준에 대해 이야기할 수 있다.
하 인공지능의 사회적 영향을 알아보고 무인자동차의 윤리 기준에 대해 이야기하는 데 어려움을 느낀다.
5~7 /12
상 인공지능 기계학습 알고리즘을 적용한 로봇을 창의 적으로 만들 수 있다.
관찰평가(자기평가,
동료평가) 관찰평가지
중 인공지능 기계학습 알고리즘을 적용한 로봇을 만들 수 있다.
하 인공지능 기계학습 알고리즘을 적용한 로봇을 창의 적으로 만드는 데 어려움이 있다.
8~11 /12
상 제주도를 안전하게 달리는 미래 자동차를 창의적으 로 만들 수 있다.
포트폴리오(산출물) 활동지(구상도), 산출물평가지 중 제주도를 안전하게 달리는 미래 자동차를 만들 수
있다.
하 제주도를 안전하게 달리는 미래 자동차를 창의적으 로 만드는 데 어려움이 있다.
12 /12
상 자신의 자동차 작품을 공유하고 개선 방안을 정확 히 제시할 수 있다.
관찰평가(자기평가, 동료평가)
자기평가지 (학생용) 중 자신의 자동차 작품을 공유하고 개선 방안을 제시
할 수 있다.
하 자신의 자동차 작품을 공유는 하지만 개선 방안을 제시하지 못한다.
가. 관찰평가지(1~2차시)
평가방법 평가기준 평가
상 중 하
관찰평가
인공지능 알고리즘을 설계할 수 있나요?
인공지능에 대해 다른 학생에게 설명할 수 있나요?
인공지능 체험 활동에 적극적으로 참여하였나요?
※ 평가 노하우: 코딩이 필요 없이 활용할 수 있는 사이트부터 체험한 뒤 엔트리 인공지능
코딩을 통해 음성인식, 번역 등의 기능을 활용한 후 인공지능을 설명하도록 하면 평가목 표에 대한 이해도를 높일 수 있다.
나. 자기/동료평가지(3~4차시)
평가방법 평가기준 평가
상 중 하
자기평가
인공지능의 장점과 단점을 알고 있나요?
무인자동차의 딜레마 상황에서 판단을 내릴 수 있나요?
인공지능의 윤리적 기준의 필요성에 대해 이해하고 있나요?
동료평가
무인자동차의 딜레마 상황에서 진지하게 고민하여 판단하고 있나요?
자신과 다른 사람의 판단 결과를 비교하고 차이가 발생하는 이유 를 알고 있나요?
※ 평가 노하우: 무인자동차의 딜레마 상황에서 학생들이 직접 판단을 내리는 활동을 관찰 한 후 평가하도록 한다. 이를 통해 윤리적 기준의 필요성을 평가한다.
다. 관찰평가지(5~7차시)
평가방법 평가기준 평가
상 중 하
관찰평가
인공지능 기계학습을 설계하는 방법을 설명할 수 있나요?
인공지능 기계학습을 활용하여 실생활 속 로봇을 만들 수 있나요?
로봇 만들기 활동에 적극적으로 참여했나요?
※ 평가 노하우: 인공지능 기계학습 알고리즘을 익혀서 실생활 속 문제를 해결하는 로봇을 협력하여 만들도록 한다. 이러한 과정을 동료 평가를 통해 성취 도달 여부를 판단한다.
라. 산출물평가지(8~11차시)
평가방법 평가기준 평가
상 중 하
산출물 평가
다양한 재료를 이용하여 미래 자동차를 설계하고 만들 수 있나 요?
제주도를 안전하게 달리는 무인자동차를 만드는 데 관심을 갖고 참여했나요?
가위, 칼, 글루건 등의 도구를 안전하게 사용하며 제작 활동에 참 여했나요?
※ 평가 노하우: 제주도를 안전하게 달릴 수 있는 자동차를 모둠별로 토의하여 창의적으로 설계하고 만들도록 한다. 이러한 과정을 파악하며 주제에 맞는 산출물을 만들 수 있는지 평가한다.
마. 자기평가지(12차시)
평가방법 평가기준 평가
상 중 하
자기평가
다른 학생의 작품을 감상하고 자신의 생각을 제시할 수 있나요?
다른 학생의 의견을 듣고 개선 방안을 이야기할 수 있나요?
작품 감상 활동에 적극적으로 참여했나요?
