교과연계 SW교육하기
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교과 연계 SW교육을 어떻게 접근해야 할 지 생각해보고, 컴퓨팅 사고력 향상을 위한 교과 연계 프로그램을 실습해봅시다.
![연수개요
연수내용 교과 연계 SW교육의 여러 가지 방법을 알고, 컴퓨팅 사고력 중심의 교
과연계 프로젝트를 만들며 문제 해결과정을 체험하는 연수
학습목표 - 교과 연계 SW 교육의 여러 가지 방법을 설명할 수 있다.
- 엔트리를 활용하여 컴퓨팅 사고력 중심의 교과연계 SW수업을 진행
할 수 있다.
학습내용 - 교과 연계 SW교육 방법
- 컴퓨팅 사고력을 통한 문제 해결의 이해
- 교과 연계 프로젝트 실습
학습개념
(컴퓨팅 사고력)
- 추상화
- 알고리즘과 절차
- 자동화
- 시뮬레이션
시간구성 [30분] 교과연계 SW교육
[50분] 교과연계 프로젝트 실습1(자동 기사 작성 로봇)
[50분] 교과연계 프로젝트 실습2(동전의 확률)
준비물 - 엔트리(play-entry.com, 크롬브라우저 권장)
- 교과서와 함께 키우는 컴퓨팅 사고력 교사용 지도서
유의사항 컴퓨팅 사고력을 활용한 문제 해결과정을 체험할 수 있도록 합니다.](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7)
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- 40. 3. 교과 연계 프로젝트 실습2 3.2 계획하기 40 / 14 ① 동전 던지기 ② 동전이 떨어지며 앞/뒷면이 결정됨 ③ 동전의 면이 나온 결과에 따라 확률 계산하기 동전을 던지며 확률을 구하는 과정을 작은 단계로 나누기
- 41. 3. 교과 연계 프로젝트 실습2 3.2 계획하기 41 / 14 프로그램 화면 구상하기 어떤 오브젝트들이 필요한가요? 화면에는 어떠한 숫자들이 보여지 면 좋을까요? 프로그램 실행 중 내가 해야 하는 동작은 무엇인가요? 컴퓨터는 어떤 과정을 자동으로 처 리해야 하나요? 예시 프로젝트: http://goo.gl/IEswNg
- 42. 3. 교과 연계 프로젝트 실습2 3.2 계획하기 42 / 14 프로그램 작동 아이디어 떠올리기 어떤 오브젝트들이 필요한가요? 화면에는 어떠한 숫자들이 보여지면 좋을까요? 프로그램 실행 중 내가 해야 하는 동작은 무엇인가요? 컴퓨터는 어떤 과정을 자동으로 처리해야 하나요?
- 43. 3. 교과 연계 프로젝트 실습2 3.2 계획하기 43 / 14 동전의 앞/뒷면이 무작위로 나오게 하려면? 컴퓨터는 동전의 앞/뒷면을 무작위로 결정해 줄 수는 없지만, 일정한 범위의 숫자를 무작위로 뽑 을 수는 있습니다. 위 블록을 사용하여 동전의 앞/뒷면을 무작위로 정해주도록 만들려면 어떻게 해야 할까요?
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- 50. 3. 교과 연계 프로젝트 실습2 3.3 만들기 50 / 14 ③ 동전의 결과에 따라 확률 계산하기 - [앞면 확률]을 앞면/던진횟수*100로 계산한다. - [뒷면 확률]을 앞면/던진횟수*100로 계산한다.
- 51. 3. 교과 연계 프로젝트 실습2 3.3 만들기 51 / 14 ④ 동전을 천 번 던지기 - 동전을 한 번 던지는 모든 과정을 ‘○번 반복하기’ 블록 안에 넣는다.
- 52. 1. 교과연계 SW 교육방법 2. 교과연계 프로젝트 실습1 3. 교과 연계 프로젝트 실습 4. 교과 연계 콘텐츠 소개 목차
- 53. 감사합니다
Editor's Notes
- 이번 연수에서는 엔트리를 활용하여 교과 연계 컨텐츠를 만드는 실습을 해봄으로써 컴퓨팅 사고력을 향상을 위한 융합 SW교육에 대해 생각해봅시다. 이 강의는 응용과정으로 ‘순차, 반복, 조건(선택), 변수, 이벤트(신호)’에 대한 내용이 담긴 기본과정 연수를 마치신 후에 들으시는 것이 좋습니다.
- 교과 연계 SW교육은 크게 표현 중심, 교과 중심, 컴퓨팅 사고력 중심의 세가지로 나누어 볼 수 있습니다. 표현 중심은 엔트리와 같은 툴을 표현의 도구로써 사용하는 것입니다. 주로 교과와 관련된 주제를 가지고 애니메이션, 시뮬레이션 형태로 자유롭게 표현합니다. 교과중심은 교과의 내용에 가장 중점을 둔 방법입니다. 이 방법을 통해 학생들은 교과에서 배운 내용을 적용해봄으로써 교과 내용을 심화합니다. 컴퓨팅 사고력 중심은 SW교육에서 가장 추구하는 방향입니다. 학생들이 컴퓨터 과학적 지식을 바탕으로 실생활 문제를 해결할 수 있도록 하는 것에 중점을 둡니다.
- 구체적인 예들을 살펴보겠스빈다. 표현중심 교과연계 SW교육의 위 예에서는 엔트리와 같은 SW교육 툴을 표현의 한가지 도구로서 사용합니다. 이야기의 앞으로 이어질 내용을 글로 표현할 수도 있고, 그림으로 그려볼 수도 있지만 새로운 도구로서 소프트웨어로 표현해보는 것입니다. 표현 중심 교과연계 교육의 경우 결과물에 대한 평가는 학생들이 얼마나 표현하고자 하는 것을 잘 표현했는가, SW라는 도구의 특징과 장점을 잘 살려 표현하였는가에 초점을 두고 이루어질 수 있습니다.
- 교과 중심 SW교육의 예를 살펴보겠습니다. 교과 중심 SW교육에서는 학생들이 교과에서 배운 내용을 정확히 이해하고 적용하는 것에 초점을 둡니다. 과학 교과에서 물에 녹은 설탕 입자는 실제로 눈에 보이지 않지만 이를 보이도록 시뮬레이션 함으로써 학생들이 용해에 대한 개념을 좀더 잘 이해할 수 있게 할 수 있습니다. 또한 수학 교과에서 원의 넓이는 자동으로 구해주는 프로그램을 만들어봄으로써 배운 내용을 적용하고 심화하는 기회를 가질 수 있습니다. 이 경우 SW의 정확한 구현보다도 학생들이 교과에 대해 이해한 바가 얼마나 잘 적용되었는지를 평가해야 할 것입니다.
- 마지막으로 컴퓨팅 사고력 중심의 교과 연계 교육입니다. SW교육의 목표가 ‘컴퓨팅 사고력’을 기르는 것인 만큼 가장 궁극적으로 추구해야할 목표일 것입니다. 컴퓨팅 사고력이란 문제해결력을 의미합니다. 문제를 해결하는데 ‘컴퓨터 과학적 지식’을 가지고 문제를 해결하는 것이 바로 ‘컴퓨팅 사고력’이라고 할 수 있습니다. 이러한 컴퓨팅 사고력 중심 SW교육의 예로 위 두 가지를 들 수 있습니다. 문제 해결력은 예전부터 강조해오던 능력이었습니다. 그렇다면 기존의 문제 해결력과 컴퓨팅 사고력은 무엇이 다를까요? 왜 문제를 컴퓨팅 사고력으로 기르는 것이 중요하다고 할 수 있을까요?
- 기존의 문제 해결과정을 살펴봅시다. 어떤 학생이 늘 용돈이 부족한 문제 상황에 처했습니다.
- 문제 해결을 위해 용돈기입장을 써보기로 하고, 용돈기입장에 적어야 할 내용들에 대해 고민합니다.
- 한 달 동안 용돈기입장을 적어 합계를 내고 지출내역에 따라 그래프도 그려봅니다. 그래프를 보니 용돈을 가장 많이 잡아 먹은 항목은 ‘게임 아이템’이었다는 것을 알아내고, 게임 관련 소비를 줄이도록 다짐 합니다.
- 이제 ‘일반화하기’ 단계입니다. 매달 꾸준히 용돈기입장을 쓰고 그래프를 그린다면 수입과 지출 관리를 잘 함으로써 용돈과 관련된 문제를 해결할 수 있을 것입니다. 어떤가요? 문제가 잘 해결되었나요?
- 여기서 아주 큰 문제가 발생합니다. ‘귀찮아.’ 사람은 같은 일을 반복하는 것은 귀찮고 지루해합니다. 또 같은 일을 매번 똑~같이 반복하지도 못하죠. 하지만 같은 일을 똑같이 반복하는 것은 소프트웨어가 가장 잘 하는 일입니다.
- 우리는 어떤 문제를 만났을 때, 문제 해결방법을 한 번 찾고 나면, 그 이후부터는 컴퓨터나 로봇이 그 일들을 자동으로 반복해주었으면 합니다. 문제를 해결하는 방법을 찾을 때, 그것을 컴퓨터나 로봇이 자동으로 해줄 수 있는 방법으로 해결하는 것! 그것이 바로 ‘컴퓨팅 사고력’으로 문제를 해결하는 것이라고 할 수 있습니다.
- 우리 일상생활의 많은 문제들은 컴퓨팅 사고력을 통해 해결될 때 더 효과적으로 해결될 수 있습니다. 컴퓨팅 사고력 향상을 위한 SW교육에서 가장 중요한 부분은 여러 가지 교과에서 이러한 문제(주제)들을 찾는 것입니다. 생활 속 문제 상황을 도입할 때는 그 문제들이 사람이 해결하는 것보다 컴퓨터로 해결할 때 ‘반복성, 활용성, 재사용성’에 있어 더 효율적인 문제 상황이어야 합니다.
- 위 교과 연계 SW교육의 주제들을 보고, 해당 주제들이 컴퓨팅 사고력을 바탕으로 해결되는 것이 더 효과적인 이유에 대해 생각해봅시다. 그림그래프 – 프로그램으로 만들어 놓으면 제목, 수치, 이미지만 간단하게 변경하여 다양한 그림그래프를 그리기 쉽다. 자동 속력 측정기 – 사람이 측정하는 것보다 정확하고 간편하게 속력을 측정할 수 있다. 음악 악보 – 다양한 음악을 간단하게 만들고 쉽게 연주해 볼 수 있다. 전자투표 – 1인 1투표, 보안문제, 투표율이 저조한 문제 등을 해결할 수 있다. 도덕 – 병원이나 상담소에 가지 않아도 집에서 간단하게 자가진단을 하고 처방을 받을 수 있다. 체육 – 심판이 공정성과 정확성을 보장할 수 있다. 등
- 엔트리에서는 ‘교과서와 함께 키우는 컴퓨팅 사고력’이라는 교과 연계 SW교재를 출판하였습니다. 교재는 5, 6학년 각각 8주제씩(예체능은 3개는 겹침), 총 13개의 컴퓨팅 사고력을 요하는 문제들로 이루어져 있습니다. 교사용 지도서와 학생용 교재의 두 가지로 집필된 본 교재는 교사용 지도서는 엔트리 홈페이지에서 무료로 다운 받을 수 있고, 학생용 교재는 출판하여 판매할 예정입니다.(2015.9.)
- 컴퓨팅 사고력 중심의 교과연계 프로젝트의 평가는 다음과 같은 세가지 관점에서 이루어질 수 있습니다. 먼저, 위 9가지 요소에 근거하여 컴퓨팅 사고력을 평가할 수 있습니다. -컴퓨터과학 교사협회(CSTA)
- 또한 각각의 프로젝트에는 다양한 프로그래밍 개념들이 적용될 것입니다. 해당 프로젝트에서 가장 중요한 개념들을 추출하고 그러한 개념을 잘 활용하여 프로젝트를 만드는지를 평가합니다.
- 마지막으로 태도영역을 평가할 수 있습니다. 학생들이 어떠한 문제를 컴퓨팅 사고력으로 해결하고자 하는 태도를 갖는지, 포기하지 않고 끝까지 문제를 해결하기 위해 노력하는지 등을 평가할 수 있습니다.
- 위 두 가지 기사를 읽어봅시다. 어떤 특징을 찾아냈나요? 이 기사는 누가 쓴 것일까요? 바로 로봇입니다. 물론 터미네이터 같은 로봇을 말하는 것은 아니고 소프트웨어를 의미합니다. 실제로 이렇게 경기 내용을 간략하게 써주는 스포츠 몇 가지 데이터만 수집하면 쉽게 할 수 있는 일이기 때문에 점차 로봇이 대체하고 있습니다. 이렇게 내용의 질보다는 신속성이 더 중요한 기사들은 로봇이 대신 쓰게 하고, 대신 기자들은 선수 인터뷰 등 더욱 중요한 일에 집중할 수 있게 됩니다. 얼마 전 LA에 강도 4.4의 지진이 발생하였는데, 미국 서부언론사 가운데 가장 먼저 지진 소식을 알린 기자가 로봇이었다고 합니다.(퀘이크봇, LA타임즈) 참고자료1: http://www.ictstory.com/894 참고자료2: http://www.venturesquare.net/531637 참고자료3: http://blog.naver.com/no1_hanafax/220390885931
- 학생들에게 신문, 인터넷 등에서 관심있는 다양한 기사들에 관한 자료를 수집하도록 합니다. 여러 가지 기사를 읽어 보고 비슷한 패턴을 찾아봅니다. 또 기사에서 핵심이 되는 정보들이 무엇인지 찾아봅시다.
- 사람이 하는 행동을 컴퓨터가 하게 하기 위해서는 절차를 작은 단계로 나누어 보아야 합니다. 이것을 ‘문제 분해’라고 합니다. 오른쪽 단어들 중 알맞은 것을 골라 자동 기사 로봇 예시 프로그램의 실행 절차를 정리해봅시다.
- 내가 쓰고 싶은 자동 기사 로봇 프로그램에서 핵심 단어들을 저장하기 위해서 필요한 변수는 무엇이 있을까요? 축구 기사일 때? 자연 재해 기사일 때?
- 자동 기사 로봇 예시 프로젝트를 실행해 보고 자동 기사 로봇 프로그램에는 어떠한 오브젝트들이 필요할까요? 어떤 오브젝트가 어떤 명령을 실행하여야 할까요? (로봇 / ‘내용’ 글상자) 컴퓨터는 어떠한 자료들을 어떻게 처리해야 할까요? 이러한 부분들을 고려하여 내가 만들고 싶은 프로그램의 화면을 구상하여 그려봅시다.
- 엔트리에 로그인 한 후, 학습하기- 내가 만드는 강의를 클릭합니다. 커리큘럼을 클릭하고 ‘교과서’를 검색하면 5학년/6학년용 교과연계 교재와 관련된 커리큘럼이 나옵니다. [6학년] 교과서와 함께 키우는 컴퓨팅 사고력’을 클릭합니다.
- [국어] 자동 기사 작성 프로그램을 클릭합니다.
- [학습하기]를 눌러 제한된 블록을 사용하여 자동 기사 작성 프로그램을 만들어봅시다.
- ‘제목’ 글상자 오브젝트를 선택하고 ‘글상자’ 탭에서 신문 이름 또는 기사의 제목을 적어봅시다.
- [저장] 버튼을 눌러 ‘내 프로젝트로 내보내기’를 클릭하면 ‘내 프로젝트 보기’에서 해당 프로젝트를 볼 수 있습니다. 내 프로젝트로 저장한 후에는 다른 블록들을 사용하여 프로젝트를 더 심화할 수도 있고, 자신의 프로젝트를 ‘구경하기’에 올려 친구들에게 공유할 수도 있습니다.
- 우리는 일상 생활에서 때때로 동전을 던져 일들을 결정합니다. 누가 심부름을 할 지, 누가 하나 남은 소시지를 먹을지! 공식적인 축구 경기에서도 동전을 던져 선 공격권을 결정합니다. 지금까지 10번의 경기에서 앞면이 6번, 뒷면이 4번 나왔다면 어느 면을 선택하는 것이 유리할까요?
- 실제로 동전을 던지며 문제 해결의 필요성을 느끼고, 문제를 해결하기 위한 일반적인 절차를 체험하는 과정입니다.
- 동전의 앞/뒷면이 나올 확률은 몇 %일까요? 동전을 10번 던져보는 것으로는 부족할 것입니다. 동전을 적어도 100번, 1000번은 던져봐야 확률에 대해 이야기 할 수 있지 않을까요? 동전을 1000번 던지는 일, 어떻게 하면 쉽고 정확하게 할 수 있을까요?
- 지식, 기능, 태도
- 사람이 하는 행동을 컴퓨터가 하게 하기 위해서는 절차를 작은 단계로 나누어 보아야 합니다. 이것을 ‘문제 분해’라고 합니다.
- 동전을 던져 확률을 구하는 프로그램을 만들기 위해 어떤 어떤 오브젝트들이 필요할까요? 오브젝트들은 어떠한 배치와 모습으로 보여지면 좋을까요? 그리고 만든 변수들 중 화면에 보여주는 것이 좋은 변수들은 무엇인지, 변수들의 배치는 어떻게 할지 생각하며 화면을 그려봅시다.
- 동전을 던져 확률을 구하는 프로그램을 만들기 위해 어떤 어떤 오브젝트들이 필요할까요? 오브젝트들은 어떠한 배치와 모습으로 보여지면 좋을까요? 그리고 만든 변수들 중 화면에 보여주는 것이 좋은 변수들은 무엇인지, 변수들의 배치는 어떻게 할지 생각하며 화면을 그려봅시다.
- 동전을 던져 확률을 구하는 프로그램을 만들기 위해 어떤 어떤 오브젝트들이 필요할까요? 오브젝트들은 어떠한 배치와 모습으로 보여지면 좋을까요? 그리고 만든 변수들 중 화면에 보여주는 것이 좋은 변수들은 무엇인지, 변수들의 배치는 어떻게 할지 생각하며 화면을 그려봅시다.
- 우리가 동전의 확률을 계산하기 위해 필요한 데이터들을 표에 적어두었듯이, 컴퓨터도 확률을 계산하기 위해서는 관련 자료들을 담아 둘 ‘변수’가 필요합니다. 동전의 확률을 구하는 식을 보고 확률의 계산을 위해 어떠한 변수들이 필요할 지 생각해보자. 던진횟수, 앞면, 뒷면, 앞면확률, 뒷면확률 그리고 ‘1부터 2사이의 수를 무작위로 뽑아낸 값’을 저장할 ‘동전이 나온 면’이라는 변수도 만들어주는 것이 좋습니다.
- 엔트리에 로그인 한 후, 학습하기- 내가만드는 강의를 클릭합니다. 커리큘럼을 클릭하고 ‘교과서’를 검색하면 5학년/6학년용 교과연계 교재와 관련된 커리큘럼이 나옵니다. [6학년] 교과서와 함께 키우는 컴퓨팅 사고력’을 클릭합니다.
- [수학] 동전의 앞,뒷면이 나올 확률을 구해요 프로젝트를 클릭합니다.
- [학습하기]를 눌러 제한된 블록을 사용하여 동전의 확률을 구하는 프로그램을 만들어봅시다.
- 우리가 동전의 확률을 계산하기 위해 필요한 데이터들을 표에 적어두었듯이, 컴퓨터도 확률을 계산하기 위해서는 관련 자료들을 담아 둘 ‘변수’가 필요합니다. 동전의 확률을 구하는 식을 보고 확률의 계산을 위해 어떠한 변수들이 필요할 지 생각해보자. 던진횟수, 앞면, 뒷면, 앞면확률, 뒷면확률 그리고 ‘1부터 2사이의 수를 무작위로 뽑아낸 값’을 저장할 ‘동전이 나온 면’이라는 변수도 만들어주는 것이 좋습니다.
- 이 때, ‘앞면/ 던진횟수’의 나눗셈 블록을 반드시 먼저 만든 후, 그 블록을 곱셈 블록에 넣어 *100을 만들어주어야 합니다.
- 단, ‘동전을 바꾸는 모양 보이기’블록을 반복하기 안에 넣어도 좋으나, 확률 계산의 핵심적인 부분이 아니므로 해당 블록을 빼고 반복하면 더 빠른 결과를 얻을 수 있습니다. [저장] 버튼을 눌러 ‘내 프로젝트로 내보내기’를 클릭하면 ‘내 프로젝트 보기’에서 해당 프로젝트를 볼 수 있습니다. 내 프로젝트로 저장한 후에는 다른 블록들을 사용하여 프로젝트를 더 심화할 수도 있고, 자신의 프로젝트를 ‘구경하기’에 올려 친구들에게 공유할 수도 있습니다.