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  • Contents 교사용지도서 목차

    ① 인공지능의 무한도전 ·····························································································01

    ② 무인자동차와 미래 교통 ·······················································································33

    ③ 사물인터넷이 바꾸는 우리 세상 ···········································································55

    ④ 진짜보다 더 진짜 같은 VR ··················································································87

    ⑤ 3세대 유전자가위, 크리스퍼 ··············································································105

    ⑥ 우주로 가는 첫 관문, 우주발사체 ·····································································127

    ⑦ 자연재해, 첨단기술로 막아내다! ········································································149

    ⑧ 더 빠르게, 더 정확하게! 스마트의료 ································································169

    ⑨ 게임엔진, A부터 Z까지 알아보자! ····································································195

    ⑩ 승리를 부르는 스포츠통계 ·················································································229

  • 개발 배경

    오늘날 세계적으로 소프트웨어(SW) 교육이 화두가 되고 있습니다. 많은 나라는 SW가 미래 국가

    경쟁력의 핵심동력이라고 믿기에 SW교육에 대한 투자를 아끼지 않고 있습니다. 미국의 여러 주,

    일본, 영국, 에스토니아 등 여러 나라가 SW교육을 의무적으로 실시하고 있습니다. 특히 영국은 유치원

    부터 고등학교까지 SW교육을 의무적으로 실시해 주목을 받았습니다. 우리나라 SW교육은 현재 연구

    학교, 선도학교를 중심으로 활발히 이루어지고 있으며. 2018년부터 순차적으로 중학교, 초등학교에서

    SW교육 정규교과가 시작됩니다.

    SW교육은 ‘컴퓨팅 사고력’(Computational Thinking)을 통해 문제를 해결할 줄 아는 인재를 길러내는

    교육입니다. 학생들은 교과 활동 내에서, 또는 교과 활동 외에서 SW교육을 통해 다양한 문제를 만나고

    해결하는 법을 배울 수 있습니다.

    무엇보다 SW교육은 융합인재교육(STEAM)을 전개하기에 매우 적합합니다. 수학, 과학, 기술, 공학,

    예술 등 다양한 학문이 SW교육이라는 ‘그릇’ 안에서 잘 융합될 수 있으며, 매우 흥미로운 교육 활동을

    할 수 있습니다.

    이번 SW교육 모듈형 교재는 SW가 단순히 IT 분야에만 머물러 있지 않으며 다양한 학문, 기술, 사회

    현상과 어우러지며 우리 삶을 유익하게 하는데 기여하고 있음을 알리고자 합니다. 우리가 뉴스에서

    만나는 최첨단 과학기술은 SW의 도움을 받아야 합니다. 반대로 수학, 과학, 기술의 발전이 SW를 더

    발전시키는 역할을 하기도 합니다. 이처럼 수학, 과학, 기술은 SW와 떼려야 뗄 수 없는 긴밀한 관계를

    맺고 있습니다.

    본 교재에서는 인공지능, 사물인터넷, 크리스퍼 등 교과서에 다루지 않는 최신 과학기술이나 ICT

    주제를 과감하게 선정했습니다. 글로벌 산업 분석 전문기업인 IHS, IT 리서치 기업인 가트너, 미래부,

    서울대-KAIST 등이 각각 발표한 ‘미래 중요 기술’ 중에 중복해서 선정된 주제 중에서 골랐습니다.

    이들은 학생들이 앞으로 미디어를 통해 계속 접하게 될 주제입니다.

    본 교재를 통해서 최신 과학 기술이 우리 삶을 어떻게 바꿀지, 이들에 SW가 어떻게 기여하고 있는지

    언플러그드 활동, EPL(Education Programing Language), 피지컬 컴퓨팅을 통해 배우고 체험할 수

    있습니다.

    교육 목표 교육 방향성

    SW교육에 흥미를 느끼고 최신 이슈를 주제로 흥미 유발

    SW가 모든 영역에 관여함을 이해하며 타 교과, 주제와 SW교육의 연결

    컴퓨터가 작동하는 원리를 깨닫고컴퓨팅 사고력을 키울 수 있는 다양한 프로그램을

    언플러그드, EPL, 피지컬 컴퓨팅으로 다룸

    스스로 문제를 해결하는 성취감을 느낀다. 쉬운 문제부터 어려운 문제까지 단계별 프로그램 구성

  • 프로그램 활용방법

    본 교재는 초등학교 5~6학년이 이해할 수 있는 수준으로 구성되어 있습니다. EPL은 스크래치 또는

    엔트리를 활용하도록 작성했으며, 피지컬 러닝은 현장에서 많이 사용하는 교구 또는 무료로 쓸 수 있는

    교구를 선택했습니다. 다만 EPL 및 교구의 기초 사용법을 상세하게 다루지는 않습니다. 기초 사용법은

    해당 서비스의 안내를 참고하시기 바랍니다.

    ① 기사를 먼저 읽게 하세요!

    - 교재의 앞부분은 주제와 관련된 기사입니다. 최신 기술을 쉽게 설명하는 기사를 읽으면서 해당 주제에

    대한 흥미를 느낄 수 있습니다. 학생들에게 미리 읽어오도록 하면 수업 시간을 더 효과적으로 쓸 수

    있습니다.

    ② 원하는 수업 모듈을 선택하세요!

    - 각 주제별로 3~5개의 수업 모듈이 있습니다. 수업 목적에 따라 각 주제에 속한 모듈 전체를 다루거나

    또는 일부만 선택할 수 있습니다.

    - 각 모듈의 앞쪽에는 추천 대상과 관련 교과가 명시돼 있습니다. 초등학교 창의적 체험활동, 중학교

    자유학기, 초등학교 및 중학교 교과 수업 시간 등에 활용할 수 있습니다. 교사의 재량에 따라 다른

    시간에 활용해도 무방합니다.

    ③ 질문으로 흥미를 유발하세요!

    - 학생들의 흥미를 유발하는 문제를 던지고 답을 이끌면 좋습니다. 이 교재는 수업지도안에 사용할 수

    있는 적절한 질문들을 담았습니다.

    - 학생들도 스마트폰, 태블릿PC, PC 등을 사용해 수업을 진행합니다. 수업지도에 동영상, 이미지 등의

    자료를 활용하세요. 사용할 수 있는 자료는 QR코드로 안내했습니다.

  • 1

    1. 인공지능의

    무한도전

    교사용지도서

    컴퓨팅 사고력 맵 ····················································································03

    part 1. 딥러닝과 이미지 분석

    [활동1] 컴퓨터가 개와 고양이를 구분하려면? ·····················04

    part 2. 몬테카를로 트리

    [활동2] 삼목으로 배우는 몬테카를로 트리 탐색 ··················09

    part 3. 인공지능의 활용

    [활동3] 로봇청소기 만들기 ·····················································13

    [활동4] 기사 쓰는 로봇 ··························································21

    메이커 활동 ·····························································································30

  • 3

  • SW교육모듈형교재

    4

    Part 1 딥러닝과 이미지 분석

    활동명 컴퓨터가 개와 고양이를 구분하려면? 차시 1차시(40분)

    추천대상및

    가이드

    초등학교 창의적 체험활동 / 초등학교 실과

    이 프로그램은 초등학교 창의적 체험활동(동아리 활동 중 로봇, SW프로그래밍, 진로

    활동 중 IT 전문가, SW프로그래머)에 적합한 교육 활동입니다.

    학년 수준에 비해 난이도는 낮은 편이지만, 새로운 용어와 개념이 등장하므로 학생들이

    잘 이해할 수 있도록 지도하는 것이 중요합니다. 특히 컴퓨터가 사고하는 방식이 사람의

    사고과정과 다르다는 것을 본 활동을 통해 정확히 이해하도록 개념을 전달해야 합니다.

    학습목표이미지에서 특징적인 부분을 뽑아 단순화하는 활동을 통해 추상화 개념을 이해할 수

    있다.

    준 비 물 모듈형 교재, 가위

  • Part 1. 딥러닝과 이미지 분석

    5

    단계 시간 교수 - 학습 활동 자료 및 유의점

    준비 5’[도입] 기사 읽기

    - 교재의 도입 기사를 읽게 한다.

    - 기사를 읽으며 흥미롭게 느낀 내용을 발표하게 한다.

    모듈형 교재

    가능한 수업 시간 전

    미리 배포해 읽게 함

    전개 15’ [설명하기] 컴퓨터처럼 생각하기 - 컴퓨터는 0과 1만을 이용하여 모든 것을 처리한다.

    - 문자, 이미지, 소리 등 모든 것을 0과 1만을 이용하여 처리

    한다.

    - 디지털 신호로 여러 가지를 표현하려면 수많은 0과 1의 조합이 필요하다.

    [설명하기] 컴퓨터의 데이터 처리 방법 알아보기 - 교재에 있는 여러 종류의 사과 사진을 보여준다.

    - 질문) “여러분 이 사진에 나와 있는 것이 무엇인가요?”

    - 답변) “사과입니다.”

    - 사람은 사물을 인식할 때 여러 가지 특징을 종합적으로

    인식해서 색이나 모양과 같은 특징이 달라도 사물을 구분

    할 수 있습니다.

    [활동1] 사과 특징 설명하기 - 사과를 한 번도 본 적 없는 사람이라는 조건을 전제로

    사과의 모습을 교재에 적어 본다.

    - 3~4명 정도 발표 해 본다.

    [설명하기] 기계학습과 데이터 마이닝에 대해 알아보기 - 교재 내용을 중심으로 기계학습과 데이터 마이닝에 대해

    설명하기

    - 데이터 마이닝을 중심으로 알파고가 이슈화된 이유 설명하기

    [활동2] 딥러닝과 이미지 추상화 - 다음 3장의 그림을 보여준다.

    - 질문) 이 사진은 어떤 사물을 모습을 변형해서 표현한 것

    입니다. 원래 어떤 물건의 모습일까요?

    - 아래에 제시된 사진과 일치하는 것을 서로 연결해 보세요.

    교재 이미지 이용

    참고 동영상 자료

    컴퓨터의 언어 이진수

    http://me2.do/5YYYjcyN

    출처 – 소프트웨어야놀자(네이버)

    딥러닝과 데이터

    마이닝에 대한

    오개념이 형성되지

    않게 교재를 중심으로

    설명

  • SW교육모듈형교재

    6

    전개 15’

    [영상보기] 이미지 구분 전략 1,2,3

    - 동영상 자료 시청

    - 질문) 동영상을 보고 뭘 느꼈나요?

    - 발표하기

    [설명하기] 추상화 이해하기

    - 이미지 추상화란? 어떤 이미지를 작게 자른 다음, 필요하지

    않은 패턴이나 세부 등을 없애고 일반적인 패턴만 남겨서

    문제 해결에 더 집중하게 하는 것

    - 추상화의 예

    ① 자전거 작동원리를 핸들, 페달, 브레이크만으로 설명하는 것

    ② 공통적 특성을 갖는 요리의 이름을 ‘비빔밥’, ‘불고기’, ‘김치’

    등으로 명명하는 것

    ③ 어떤 요리에도 어울리는 양념장 만드는 레시피를 ‘백종원 양념장’

    으로 부르는 것

    ④ 복잡한 도시를 지하철 노선도로 표현 하는 것

    - 이미지에서 특징적인 부분을 뽑아 단순화하는 것을 이미지

    추상화라고 부른다. 사람은 이미지를 볼 때 종합적으로

    인식하지만, 컴퓨터는 이미지 추상화 과정을 거쳐야만

    이미지를 구분할 수 있다.

    - 질문) 사진에서 특징을 단순화할 수 있을까요?

    - 이미지를 작게 자르면 공통점을 중심으로 특징을 잡아낼 수

    있음

    사진자료

    출처 – 동아사이언스

    참고 동영상 자료

    고양이 딥러닝학습

    https://goo.gl/btIzjK

    출처 – 동아사이언스

  • Part 1. 딥러닝과 이미지 분석

    7

    전개 15’ [활동3] 이미지 패턴 퍼즐

    ① 교재에 있는 활동자료 1-① 페이지를 뜯어낸다.

    ② 고양이와 개의 사진을 절취선에 맞게 가위를 이용하여 자른다.

    ③ 잘라 놓은 사진들을 섞어 놓는다.

    ④ 모양이 비슷한 부분(귀, 눈, 코/입)끼리 모은다.

    ⑤ 고양이와 개의 특징을 정리해 본다.

    구분특징

    고양이 개

    귀뾰족한 삼각형

    귀 안에도 털이 나 있음

    약간 일그러진 삼각형

    귀 안, 귀 밖에 털이 나 있음

    눈눈의 양쪽 끝이 뾰족함

    흰자가 보인다

    동그랗다

    흰자가 거의 안 보인다

    코/입

    코가 역삼각형/작다

    입을 다물고 있다

    긴 수염

    코가 둥글다/크다

    혀를 내밀고 있다.

    덥수룩한 수염

    주둥이가 까맣다

    절취 시 안전에 유의함

    이미 알고 있는

    고양이와 개의 특징을

    생각해서 쓰면 안 됨

    사진에 있는 것만으로

    특징을 정리하도록

    안내

  • SW교육모듈형교재

    8

    - 질문) 정리한 특징만 듣고 고양이와 개인지 구별할 수

    있나요? 만약 부족하다면 어떻게 해야 할까요?

    - 더 많은 사진 데이터에서 특징을 정리한다면 개와 고양이의

    특징을 더 잘 정리할 수 있다

    - 사진을 더 작은 크기로 자른다면 특징을 더 세세하게 정리

    할 수 있다.

    ⑥ 조각들을 다양하게 맞춰 동물 얼굴을 만들어 본다.

    - 질문) 만들어진 동물 얼굴에 “고양이입니까?”라는 질문을

    한다면, 몇 점을 주겠습니까?

    컴퓨터는 높은 점수를 받은 동물 얼굴을 고양이라고 학습함

    낮은 점수를 받은 동물 얼굴은 고양이가 아니라고 학습함

    이처럼 딥러닝은 데이터의 수, 학습량에 따라서 정확도가 올라감

    정리 5’ [학습정리] 학습내용 정리

    - 컴퓨터가 이미지를 구분하려면 이미지 추상화를 거쳐야 하며,

    추상화는 이미지를 작게 자른 다음 특징을 부여하는 것이다.

    - 이미지 데이터가 많을수록, 이미지를 더 작게 자를수록

    이미지를 구분하는 정확도는 더 높아진다.

  • Part 2. 몬테카를로 트리 탐색

    9

    Part 2 몬테카를로 트리 탐색

    활동명 삼목게임으로 배우는 몬테카를로 트리 탐색 차시 1차시(40분)

    추천대상및

    가이드

    초중등 교과과정 / 초등학교 6학년 수학-경우의 수와 확률, 중학교 2학년 수학-확률

    이 프로그램은 초등학교 6학년 수학교과 ‘경우의 수’와 ‘확률’, 중학교 2학년 ‘수와

    확률’ 단원에 적합한 교육 활동입니다.

    이론적 개념이 어렵기 때문에 학생들이 이해하기 쉽지 않을 것으로 예상되지만,

    활동을 통해 몬테카를로 트리에 대한 개념을 이해할 수 있도록 지도합니다.

    학습목표 삼목게임 활동을 통해 몬테카를로 트리 탐색의 개념 이해할 수 있다.

    준 비 물 모듈형 교재, 펜

  • SW교육모듈형교재

    10

    단계 시간 교수 - 학습 활동 자료 및 유의점

    준비 5’ [도입] 기사 읽기

    - 교재의 도입 기사를 읽게 한다.

    - 기사를 읽으며 흥미롭게 느낀 내용을 발표하게 한다.

    모듈형 교재

    가능한 수업 시간 전에

    미리 배포해 읽게 함

    전개 5’

    10’

    [동기유발] 몬테카를로 트리 탐색의 원리

    - 질문) 체스, 장기에서 세계 챔피언을 이기는 인공지능은 훨씬

    전에 나왔지만, 바둑은 그렇지 않았습니다. 왜 그랬다고

    생각하나요?

    - 바둑의 수는 경우의 수가 너무 많아서, 모든 경우의 수를

    다 따질 수 없음. 컴퓨터가 아무리 빨라도 불가능함

    [설명하기] 몬테카를로 트리 탐색 알아보기

    - 몬테카를로 트리 탐색의 바탕이 되는 몬테카를로 방법은

    원자폭탄 개발과정에서 핵분열의 확률을 계산하기 위해

    도입되었다.

    - 알파고는 기존 바둑 기보를 보고 학습했음. 무작위 표본 추출

    (몬테카를로 트리 탐색)은 학습해야 할 표본을 줄이는 방법임.

    즉 이기는 기보만 학습하는 전략임

    [활동] 삼목게임하기

    ① 교재에 있는 활동자료 2-①를 펼친다.

    ② 게임 규칙 설명

    - 승리 조건 : 가로, 세로, 대각선으로 같은 모양이 3개가

    연결되면 이기는 게임이다.

    - 짝과 함께 O, X를 정함. O가 선공이며, 첫 번째 O의 수는

    게임판에 이미 그려져 있음

    ③ 총 30번의 게임을 한다.

    게임 진행 예시)

    교재 학습자료

    활동 참고 논문

    http://goo.gl/MdyzMr

    게임 수가 많으므로

    게임 속도를 빠르게

    진행하도록(1초 만에

    다음 수 놓기 등) 안내

    한다.

  • Part 2. 몬테카를로 트리 탐색

    11

    전개

    10’

    5’

    ④ 짝과 한 게임 결과를 분석한다.

    - O가 기준임

    - 이긴 게임, 패한 게임, 무승부로 정리 한다.

    - 1,2,3번 위치가 선공일 때 O의 결과(승리, 패배, 무승부)를

    기록하고, 승률을 계산한다.

    위치 승 패 무

    1번

    2번

    3번

    ⑤ 반 전체의 게임 결과를 모은 다음, 승률을 계산한다. 칠판에

    그려서 전체가 볼 수 있게 하는 것이 좋다.

    위치 승 패 무 승률

    1번

    2번

    3번

    - 질문) 첫 수를 어디에 둬야 게임에서 이길 확률이 높아지나요?

    - 컴퓨터를 활용해 1만 번의 시뮬레이션 연구 결과, 삼목

    게임에서 첫수의 승률은 ‘중앙(1번 위치) 50% → 모서리(2번

    위치) 36% → 변(3번 위치) 20%’ 순서로 나타났다.

    - 그러나 교실에서 행한 결과는 위 연구 결과와 다르게 나올

    수 있다. 표본의 수가 작기 때문. 컴퓨터는 수만 번 이상의

    데이터를 바탕으로 하므로 정확도가 높다는 점을 설명한다.

    - 몬테카를로 트리 탐색 : 1번 위치를 선공으로 할 때 승률이

    높으므로, 앞으로는 첫 수가 2, 3번인 기보는 학습할 필요가

    없다. 이처럼 몬테카를로 트리 탐색은 학습해야 할 표본의

    수를 줄이는데 도움을 주는 방법이다.

    [알아보기] 몬테카를로 트리 탐색의 활용 알아보기

    - 질문) 몬테카를로 트리 탐색은 어디에 쓰일까요?

    - 바둑 게임 : 경우의 수가 너무 많아 모든 수를 계산할 수

    없는 바둑게임에 활용

  • SW교육모듈형교재

    12

    - 주식 프로그램 : 분석해야 할 데이터가 많은 주식 시장에서

    기존 데이터를 분석해 위험 감지, 투자 시점 등을 파악할

    때 활용

    정리 5’[학습정리] 학습 내용 정리

    - 바둑은 경우의 수가 너무 많아서, 모든 경우의 수를 다

    따질 수 없음. 컴퓨터가 아무리 빨라도 불가능함

    - 몬테카를로 트리 탐색은 이기는 수를 골라 집중적으로

    학습할 수 있도록 하는 방법임

    몬테카를로 트리

    탐색은 계산해야 할

    데이터가 너무 많을 때

    경우의 수를 줄여주는

    방법임을 다시 상기

    시킨다.

  • Part 3. 인공지능의 활용#1

    13

    Part 3 인공지능의 활용 #1

    활동명 로봇 청소기 만들기 차시 2차시(80분)

    추천대상및

    가이드

    초등 창의적 체험활동 / 초등학교 실과

    이 프로그램은 초등학교 5~6학년 창의적 체험활동(동아리 활동 중 로봇, SW프로그래밍,

    진로 활동 중 IT 전문가, SW프로그래머)에 적합한 교육 활동입니다.

    사전에 엔트리 프로그래밍 경험이 있어야 합니다. 따라 하기식 학습방법 보다는

    학생들의 생각을 자유롭게 구상하고 구현할 수 있도록 안내해주는 것이 중요합니다.

    학습목표 센서를 활용하여 장애물을 피하며 작동하는 로봇청소기 프로그래밍을 할 수 있다.

    준 비 물 엔트리가 설치된 PC 또는 노트북

  • SW교육모듈형교재

    14

    단계 시간 교수 - 학습 활동 자료 및 유의점

    준비 5’ [도입] 기사 읽기

    - 교재의 도입 기사를 읽게 한다.

    - 기사를 읽으며 흥미롭게 느낀 내용을 발표하게 한다.

    모듈형 교재

    가능한 수업 시간 전에

    미리 배포해 읽게 함

    전개 70’ [동기유발] 로봇 청소기 작동 원리 알아보기

    - 질문) 집에 로봇 청소기가 있으면 좋은 점은 무엇이고, 안

    좋은 점은 무엇일까요?

    - 청소하지 않아도 방이 깨끗해 진다. 그러나 자칫 잘못 버린

    종이 등이 없어질 수도 있다.

    [설명하기] 로봇 청소기 작동 원리 알아보기

    - 초음파, 적외선, 범퍼 등 다양한 센서들을 이용하여 장애물을

    감지하고 거리를 판별하여 충돌을 피해 흡입 모터를 이용

    하여 청소를 한다. 그리고 자동충전 기능으로 배터리 부족 시

    자동으로 충전한다.

    [활동] 로봇 청소기 프로그래밍하기

    ① 활동 미션 제시하기

    - 제시된 조건에 대해 설명한다.

    ② 프로젝트 구상하기

    - 자신의 생각하는 로봇청소기의 움직임 패턴을 자유롭게

    디자인해보기

    예)

    - 3~4명 정도 발표해본다.

    ③ 알고리즘 구상하기

    - 로봇청소기의 알고리즘을 자유롭게 글이나 그림으로 표현

    해본다.

    로봇 청소기 동영상

    goo.gl/mj9FSt

    출처 - 채널 IT 유튜브

    학생의 수준에 따라

    미션의 조건을 조절

    할 수 있다.

  • Part 3. 인공지능의 활용#1

    15

    전개 예) 로봇 청소기 알고리즘

    - 로봇 청소기 움직임

    45도 방향의 직선으로 움직인다.

    벽에 닿으면 튕기면서 방향을 바꾼다.

    - 로봇 청소기 조건

    만약 장애물을 만나면 움직임 방향을 바꾼다.

    휴지와 닿으면 휴지가 사라진다.

    ④ 로봇 청소기 센서와 사람의 감각기관을 비교해서 작성해본다.

    - 작동원리를 설명하고 유사점을 자유롭게 작성해보고 발표

    해본다.

    센서

    종류

    감각

    기관 작동 원리 유사점

    초음파 시각

    음파를 발생하여 물체에

    반사된 음파를 센서로

    입력시켜 발생된 전압을

    측정하여 거리를

    계산한다.

    시각을 이용하여

    장애물과 거리를

    가늠하여 이동한다.

    적외선 피부

    적외선을 쏜 후 반사되는

    양을 측정하여 거리를

    측정하기도 하지만

    초음파와 함께 사용하여

    보다 정확한 상황을

    파악한다.

    뜨거운 물체에 손을

    가까이 하면 온도를

    인식해서 거리를

    가늠할 수 있다.

    ⑤ 프로그래밍하기

    - 엔트리 프로그램을 실행한다.

    - 먼저 엔트리봇을 삭제하기 위해 ‘엔트리봇’ 오브젝트를

    선택하고 오른쪽 끝에 있는 를 클릭하여 삭제한다.

    엔트리 사이트에 접속

    하여 엔트리 만들기

    또는 오프라인 엔트리

    버전을 다운로드 받아

    프로그램을 실행

    시킨다.

    엔트리 사이트 주소

    https://playentry.org/#!/

  • SW교육모듈형교재

    16

    전개 - ‘오브젝트 추가하기’를 누른 뒤 에서 실내에서 ‘마룻

    바닥’을 선택하고 적용하기 버튼을 클릭한다.

    - ‘로봇 청소기’ 오브젝트를 추가하기 위해 ‘오브젝트 추가하기’

    를 누른 뒤 선택하고 컴퓨터에 저장된 이미지

    파일을 추가한다.

    - ‘휴지’ 오브젝트를 추가하기 위해 ‘오브젝트 추가하기’를

    누른 뒤 선택하고 파일 추가를 선택하고

    ‘휴지’ 이미지 파일을 추가한다. 오브젝트 이름을 ‘휴지1’로

    변경한다.

    학급만들기 기능을

    사용면보다 효율적으로

    수업을 운영할 수 있다.

    컴퓨터 사용 시 학생

    들이 인터넷서핑이나

    게임 등을 하지 않게

    주의해서 관찰

    로봇청소기, 휴지

    오브젝트 이미지 파일

    엔트리 사이트에 있는

    오브젝트를 사용할 수

    있으나 자신이 원하는

    이미지를 수정, 사용

    하여 개성 있는 이미

    지를 사용할 수 있음

  • Part 3. 인공지능의 활용#1

    17

    - ‘오브젝트 추가하기’를 누른 뒤 전체에서 ‘TV’을

    선택하고 적용하기 버튼을 클릭한다. 배경화면에서 마우스를

    이용하여 위치와 크기를 조절한다.

    - ‘시작하기’ 버튼을 누르면 '청소기‘가 움직일 수 있도록 한다.

    반복해서 같은 동작을 반복하기 위해 ’계속 반복하기‘ 블록과

    함께 사용한다. 실제 청소기의 이동 속도와 비슷하게 하기

    위해 ‘( ) 초 기다리기’ 블록을 사용하여 적절한 속도를

    입력한다.

    - ‘청소기’가 벽에 닿았을 때 회전방향을 바꾸도록 ‘만일 ( )

    이라면’ 블록과 함께 사용하고 방향을 130도 만큼 회전하게

    한다.

  • SW교육모듈형교재

    18

    - 그리고 ‘TV'를 피할 수 있게 조건 블록과 함께 반대방향

    으로 이동방향을 바꾸고 회전방향을 바꾸도록 블록을 조립

    한다.

    - 로봇 청소기 완성 블록

    - ‘휴지’ 오브젝트가 실행될 때 마다 다른 위치에 나타나게

    블록을 사용합니다. X좌표는

    -240 ~ 240과 Y좌표는 -135 ~ 135의 범위를 가지고 있기

    때문에 적절한 위치 값을 입력하여 블록을 조립한다.

    프로젝트를 완성한

    학생들이 많을 경우,

    학생들이 완성하지

    못한 학생들을 도와

    주도록 한다.

  • Part 3. 인공지능의 활용#1

    19

    - ‘휴지’ 오브젝트가 ‘청소기’와 만나면 사라지도록 ‘조건

    블록’과 ‘모양 숨기기’ 블록을 사용한다. 반복적으로 실행

    되어야 하기 때문에 ‘계속 반복하기’ 블록을 사용한다.

    - 휴지 코딩 완성 블록

    - 메인화면에서 ‘휴지 1’ 오브젝트를 선택하고 오른쪽 마우스를

    이용하여 복제하여 총 5개 ‘휴지’ 오브젝트를 추가한다.

    - 프로그램을 실행 하여 ‘로봇청소기’가 장애물을 피해 움직

    이며 ‘휴지’와 닿았을 때 없어지는지 확인한다. 만약 오류가

    발생할 경우에는 수정한다.

  • SW교육모듈형교재

    20

    ⑥ 다음 중 하나를 골라 프로그램을 바꾸어 보기

    - 초시계 기능을 추가해 로봇 청소기가 청소하는 시간을 측정

    - 새로운 장애물을 추가

    완성 프로젝트 예시

    https://playentry.

    org/pjh7605#!/

    타이머 기능에 대해

    간단히 설명해 준다.

    정리 5’ [학습정리] 학습 내용 정리

    - 로봇 청소기는 다양한 센서를 통해 입력되는 정보들을 중앙

    정보처리 장치를 통해 종합정리하고 판단하여 스스로 작동

    한다.

    이번 활동은 로봇

    청소기의 센서를

    활용한 간단한 원리를

    이해할 수 있는 활동

    임을 다시 한 번 상기

    시켜준다.

  • Part 4. 인공지능의 활용#2

    21

    Part 4 인공지능의 활용 #2

    활동명 기사 쓰는 로봇 차시 2차시(80분)

    추천대상및

    가이드

    초등 창의적 체험활동 / 초등학교 실과

    이 프로그램은 초등학교 5~6학년 창의적 체험활동(동아리 활동 중 로봇, SW프로그래밍,

    진로 활동 중 IT 전문가, SW프로그래머)과 실과(정보관련 수업)에 적합한 교육 활동

    입니다.

    사전에 엔트리 프로그래밍 경험이 있어야 합니다. 따라 하기식 학습방법 보다는

    학생들의 생각을 자유롭게 구상하고 구현할 수 있도록 안내해주는 것이 중요합니다.

    학습목표

    인공지능으로 학습한 데이터를 잘 배치해 자동화하면 사람처럼 글을 쓰는 프로그램을

    만들 수 있다. 엔트리를 사용해 기사를 쓰는 프로그램을 작성하며 자동화에 대해서 알 수

    있다.

    준 비 물 엔트리가 설치된 PC 또는 노트북

  • SW교육모듈형교재

    22

    단계 시간 교수 - 학습 활동 자료 및 유의점

    준비 5’ [도입] 기사 읽기

    - 교재의 도입 기사를 읽게 한다.

    - 기사를 읽으며 흥미롭게 느낀 내용을 발표하게 한다.

    모듈형 교재

    가능한 수업 시간 전에

    미리 배포해 읽게 함

    전개 70’ [동기 유발] 기사 쓰는 로봇

    - 사람이 작성한 뉴스 기사와 로봇이 쓴 기사를 보여 주고

    어떤 것인지 질문한다.

    - 단순 정보를 전달하는 기사는 대다수의 사람들이 구분하지

    못한다고 한다.

    [활동] 기사 쓰는 로봇 프로그래밍하기

    ① 활동 미션 제시하기

    - 제시된 조건에 대해 설명한다.

    ② 야구기사 분석하기

    - 교재에 있는 야구 신문 기사의 내용 중에 핵심이 되는

    정보를 찾는다.

    예) 날짜, 장소, 승리 팀, 패배 팀, 점수, 우수선수, 선발 투수

    등등

    - 비슷한 문장 속에서 바뀌는 단어를 찾아본다. 이를 변수라고

    부름

    변수의 예) 홈팀, 원정팀, 선발투수, 점수, 핵심 선수 등

    - 기사 내용에서 공통으로 핵심이 되는 단어를 써보고, 이 핵심

    단어와 연결되는 조사와 어미를 써본다. 변수와 어미 또는

    조사를 연결한다.

    예) 잠실경기장 + 에서 = 잠실경기장에서..

    ③ 기사 쓰는 로봇 프로그래밍하기

    - 엔트리 프로그램을 실행한다.

    - 엔트리봇을 삭제하기 위해 ‘엔트리봇’ 오브젝트를 선택하고

    오른쪽 끝에 있는 를 클릭하여 삭제한다.

    교재에 있는 기사를

    이용

    인터넷에서 최신

    기사를 출력해서 보여

    주면 더욱 효과적임

    학생들이 인터넷서핑

    이나 게임 등을 하지

    않게 주의해서 관찰

    수업이 진행되는 동안

    진도를 못 따라 가는

    학생이 있을 수 있음.

  • Part 4. 인공지능의 활용#2

    23

    전개

    20’

    - ‘오브젝트 추가하기’를 누른 뒤 에서 실외에서 ‘야구장’을

    선택하고 적용하기 버튼을 클릭한다.

    - ‘오브젝트 추가하기’를 누른 뒤 선택하고 ‘프로야구

    뉴스’라고 제목을 입력한다. 메뉴에서 글씨체와

    글상자 색을 변경한다.

    - 배경화면에서 마우스를 이용하여 위치와 크기를 조절 한다.

    학습 진행 속도에

    관심을 가져야 하며,

    먼저 프로젝트를

    완성한 학생을 보조

    교사로 활용할 수 있음

  • SW교육모듈형교재

    24

    전개 - ‘오브젝트 추가하기’를 누른 뒤 오른쪽 위에 있는 를

    클릭한다. 을 선택하여 글씨를 입력할 수 있는 ‘글상자’를

    만든다. 기사가 입력되는 창의 크기가 작을 경우 기사입력

    창에 마우스를 클릭하고, 키보드의 엔터키를 눌러 입력창의

    크기를 변경한다.

    배경화면에 있는 메뉴에서 를

    사용해 입력되는 기사의 글씨 크기를 조절할 수 있다.

    메인화면에서 ‘글상자’ 메뉴를 선택하여 글씨 크기와 색 등을

    변경한다.

    - 오브젝트 이름을 글상자에서 ‘기사입력창’으로 변경한다.

    - 배경화면에서 마우스를 이용하여 위치와 크기를 조절한다.

  • Part 4. 인공지능의 활용#2

    25

    전개 - 변수를 대답에 저장하기 위해 질문을 하는 오브젝트를 추가

    한다. ‘오브젝트 추가하기’를 누른 뒤 에서 실외에서

    ‘얼굴(여)’를 선택하고 적용하기 버튼을 클릭한다.

    - 오브젝트 이름을 ‘질문하는 사람’으로 변경하고 마우스를

    이용하여 위치와 크기를 조절한다.

    - 뉴스 기사에 사용할 단어를 저장할 수 있는 변수를 만들기

    위해 을 누른 뒤 < + 변수 추가 >를 선택하고

    변수 이름을 정한다. 기사를 작성하기 위해 필요한 핵심

    단어들을 변수로 추가한다.

    변수가 보이지 않게 변수 보이기를 해제

    한다.

  • SW교육모듈형교재

    26

    전개 - 먼저 ‘시작하기’ 버튼을 누르면 배경화면에서 이전에 실행

    되었던 대답이 숨겨지도록 블록을 먼저 조립

    한다.

    - ‘시작하기’ 버튼을 누르면 ‘질문하는 사람’ 오브젝트가 질문을

    하고 대답을 입력하면 입력된 내용 값을 ‘대답’에 저장하게

    블록을 조립한다. 그리고 변수에 대답을 저장하기 위해

    블록을 가져와 항목

    부분에 변수에 알맞은 질문 내용으로 변경한다.

    - 목록에서 질문에 맞는 변수를 선택하고 블록을 넣는

    다. 반복해서 변수에 맞는 적절한 질문과 대답 블록을 추가

    한다.

  • Part 4. 인공지능의 활용#2

    27

    전개 - ‘기사입력’ 글상자 오브젝트에 ‘신호보내기’ 블록 추가하기

    위해 메인화면 오른쪽 메뉴 탭에서 을 누른 뒤 ,

    를 선택하고 ‘기사입력하기’를 입력한다.

    블록을 마지막에 추가한다.

    - 질문하는 사람 완성 블록

  • SW교육모듈형교재

    28

    - 기사입력하기 신호를 받았을 때 기사를 작성하기 위해 변수로

    지정한 답과 적절한 문장을 연결해 자연스러운 문장을 작성

    한다.

    에서 블록을 가져와 항목 부분을

    에서 을 넣는다. 그리고 연결할 문장을

    ‘이어쓰기’ 블록을 조립해 문장을 만든다.

    반복해서 변수(대답)와 어울리는 문장을 연결한 블록을 추가

    한다.

    - 기사 입력창 완성 블록

  • Part 4. 인공지능의 활용#2

    29

    - 프로그램을 실행하여 질문에 절절한 내용을 입력했을 때,

    자연스러운 기사가 작성되는지를 확인한다. 만약 오류가

    발생할 경우에는 수정한다.

    ④ 다음 중 하나를 골라 프로그램을 바꾸어 보기

    - 일기를 써 주는 프로그램으로 만들어 보세요.

    - 학습 뉴스를 작성해 주는 프로그램을 만들어 보세요.

    - 시를 써 주는 프로그램을 만들어 보세요.

    완성 프로젝트 예시

    https://goo.gl/cr5mpb

    프로젝트를 완성 후,

    학생들이 직접 자신의

    프로젝트를 발표할 수

    있는 기회를 마련해

    주는 것도 좋음

    내용만 변경하여 같은

    방식으로 만들 수 있음

    정리 5’ [학습정리] 학습 내용 정리

    - 실제로 뉴스를 쓰는 로봇은 이보다 훨씬 복잡함.

    - 이번 활동은 변수와 입력 값을 통해 뉴스 기사를 쓰는

    프로그램의 연습이지만, 변수와 입력 값이 많아지면 더

    자연스러운 기사를 쓸 수 있다.

  • SW교육모듈형교재

    30

    Part 5 메이커 활동

    활동명 나의 식물 지킴이 화분 만들기 소요시간 10시간

    개요조도센서를 통해 햇빛이 들어 부분을 확인하여 햇빛 방향으로 화분이 자동으로 움직

    이고 음성 인식이나, 습도가 떨어졌을 경우 물이 자동으로 공급되는 화분

    준 비 물아두이노 우노, 습도센도, 서브모터, 조도센서,

    펌프제작 비용 8만원

    참고자료 메카솔루션 매뉴얼, 소프트웨어야 놀자(YTN-사이언스)

    제작방법 창의공학설계 디자인씽킹 공학문제해결 프로젝트

    참고자료

    동영상

    스마트 화분 https://www.youtube.com/watch?v=7kZap4JunhA

    편리해진 화분 물주기 https://www.youtube.com/watch?v=DMEtCYEn4uM

    도서

    1. 남기혁 옮김. 메이커 매뉴얼 메이커가 되고 싶은 이들을 위한 입문 가이드. 한빛

    미디어.

    2. 송기봉 옮김. 메이커 혁명, 교육을 통합하다. 홍릉과학출판사.

    인터넷사이트

    1. Opensource DIY http://opensource.kofac.re.kr/

    2. MAKE http://www.makeall.com/

  • Part 5. 메이커 활동

    31

    단계 시간 활동 내용 재료

    문제정의 30분

    - 인공지능의 개념

    - 우리 생활속의 인공지능 찾아보기

    - 스마트 팜에 대해서 알아보기

    - 가상의 지역 설정하기

    학습지

    상황관찰

    목표

    설정30분

    - 식물이 자라기 위한 환경 조건에 대해 알아보기

    - 식물이 잘 자랄 수 있는 제품의 목표 설정학습지

    다양한

    관점

    이해

    30분

    - 식물을 키우기 위한 다양한 메이커 제품에 대해 알아보기

    - 가상의 인터뷰실시 인공지능 화분을 만들기 위해 전문가 입장에서

    다양한 관점으로 인터뷰하기

    학습지

    방향설정

    수렴적

    사고

    기법

    적용

    60분

    - 식물 재배를 위해 사용가능한 아두이노 센서 알아보기

    - 식물 재배를 위해 구현 할 수 있는 인공지능 찾아보기

    - 가상의 사용자 설정하기

    실제 화분을 사용할 가상의 사용자를 설정하고 사용자의 목적과

    필요점에 대해서 생각해 보기

    학습지

    학습지

    문제해결

    방법구상

    및 제작

    방법

    구상

    120

    - DC모터, 습도센서, 블루투스의 기능에 대해 알아보기

    - 앱 인벤터의 음성 인식 기능에 대해 알아보기센서

    제작180

    분 - 실제 작품 제작 실시

    각종

    재료

    테스트

    및 평가

    테스트

    60분

    - 햇빛의 방향에 따라 움직이는지 확인 및 음성 인식기능 작동 여부 ・

    평가 - 작동이 제대로 되지 않았을 경우 문제 해결 실시 ・

  • 33

    2. 무인자동차와

    미래교통

    교사용지도서

    컴퓨팅 사고력 맵 ····················································································35

    part 1. 무인 자동차가 온다

    [활동1] 무인자동차의 눈이 되어 길을 찾아보자 ··················36

    part 2. 무인 자동차의 정보 처리 및 의사 결정

    [활동2] 빠른 길 찾는 한비에게 지금 필요한 것은? ············40

    part 3. 무인 자동차 만들기에 도전!

    [활동3] 햄스터 무인자동차 만들기 ········································45

    메이커 활동 ·····························································································52

  • 35

  • SW교육모듈형교재

    36

    Part 1 무인자동차가 온다

    활동명 무인자동차의 눈이 되어 길을 찾아보자 차시 1차시(40분)

    추천대상및

    가이드

    초등 창의적 체험활동 / 초등학교 실과

    이 프로그램은 초등학교 5~6학년 창의적 체험활동(동아리 활동 중 로봇, SW프로그래밍,

    진로 활동 중 자동차인공지능연구원, 네트워크시스템분석가, 배터리시스템연구개발자,

    SW프로그래머)에 적합한 교육 활동입니다.

    학년 수준에 비해 난이도는 높을 수 있지만, 새로운 용어, 개념이 등장하므로 잘

    이해할 수 있도록 지도하는 것이 중요합니다. 특히 무인자동차의 작동원리에 대한

    이해와 컴퓨터가 사고하는 방식이 사람과 다르다는 것을 활동을 통해 정확히 이해하도록

    개념을 전달해야 합니다.

    학습목표 길을 찾는 로봇 놀이 활동을 통해 무인자동차가 작동되는 원리를 이해할 수 있다.

    준 비 물 모듈형 교재, 셀로판지 또는 OHP필름, 테이프, 색연필

  • Part 1. 무인자동차가 온다

    37

    단계 시간 교수 - 학습 활동 자료 및 유의점

    준비 5’ [도입] 기사 읽기

    - 교재의 도입 기사를 읽게 한다.

    - 기사를 읽으며 흥미롭게 느낀 내용을 발표하게 한다.

    모듈형 교재

    가능한 수업 시간 전

    미리 배포해 읽게 함

    전개 15’ [동기유발] 무인자동차가 온다.

    - 교재에 있는 무인자동차 그림을 본다.

    - 질문) “여러분 이 그림에 나와 있는 모습은 무엇인가요?”

    - 답변) “자동차를 타고 어디론가 가고 있어요”

    - 질문) “지금과 비교하면 어떤 모습이 다른가요?”

    - 답변) “차에서 운전을 하지 않고 이야기를 해요, 농구를 해요.”

    - 질문) “여러분은 무인자동차라고 들어본 적이 있나요?”

    [설명하기] 무인자동차의 원리

    - 무인자동차의 운행 단계는 크게 정보수집, 정보처리 및 의사

    결정, 차량제어의 세 단계로 나눌 수가 있다.

    [토의하기]

    ① 무인자동차의 가치

    - 무인자동차의 장점에 대하여 물어본다.

    - 무인자동차의 장점 4가지를 이야기한다.

    - 무인자동차가 보편화된 미래 세상에서의 생활 모습을

    상상한다.

    - 2~3명의 아이들이 발표한다.

    ② 무인자동차 시대의 장애요인

    - 무인자동차 시대에 걸림돌에 대하여 물어본다.

    - 무인자동차 시대의 걸림돌 3가지를 이야기한다.

    - 2~3명의 아이들이 발표한다.

    ③ 무인자동차의 딜레마

    - 무인자동차의 윤리적 문제에 대한 생각을 이야기한다.

    - 2~3명의 아이들이 발표한다.

    - 내 목숨을 선택한 아이들에게 그것이 옳은 선택인지 반문한다.

    - 내 목숨을 희생한 아이들에게 운전자가 안전하지 않는

    자동차를 탈 것인지 반문한다.

  • SW교육모듈형교재

    38

    전개

    15’

    [활동] 무인자동차의 눈

    ① 경우의 수 찾기

    - 벽돌이 가로 막혀 있는 경우 길을 빠져나갈 수 있는 경우의

    수 알아보기

    ② 로봇의 눈으로 길 찾기

    - 활동자료 1-①을 이용하여 로봇의 눈 만들기

    - 미로 찾기 규칙 설명하기 : 어두운 색은 벽돌로 막혀 있는

    길이고 하얀 색 길로만 이동할 수 있다.

    - 로봇의 눈을 활동자료 1-②의 출발 지점에 놓고 도착 지점

    까지 이동하기

    - 출발해서 도착할 때까지 걸린 시간을 3회 측정하여 기록

    한다.

    - 측정 결과에 대해 작성해보기

    ③ 로봇의 눈으로 짝꿍과 함께 길 찾기

    - 짝꿍을 정하고 센서와 분석과 역할을 정한다.

    - 길을 불러주는 약속 정하기

    - 예) 왼쪽, 위쪽, 오른쪽, 아래쪽의 순서로, 막힌 곳은 0, 뚫린

    곳은 10110은 왼쪽과 아래쪽을 색칠하고 로봇이 가야

    할 방향을 불러줌

    - 활동자료 1-①을 1-③의 출발선에 놓는다.

    - 센서를 맡은 사람은 출발지점에서 도착지점까지 이동하며

    약속한 숫자를 불러주면 분석가를 맡은 사람이 활동자료

    1-④의 빈 미로판에 색칠을 한다.

    활동자료 1-① 활용

    절취 시 안전에 유의함

    선생님이 직접 칼을

    이용하여 로봇눈을

    절취해줄 수 있음

    활동자료 1-②를 미리

    보지 않게 안내함

    활동자료 1-③, 1-④

  • Part 1. 무인자동차가 온다

    39

    - 활동이 끝나고 활동자료 1-③과 분석가가 칠한 1-④를 비교

    해본다.

    정리 5’ [학습정리] 학습내용 정리

    - 컴퓨터가 이미지를 구분하려면 이미지 추상화를 거쳐야 하며,

    추상화는 이미지를 작게 자른 다음 특징을 부여하는 것이다.

    - 이미지 데이터가 많을수록, 이미지를 더 작게 자를수록

    이미지를 구분하는 정확도는 더 높아진다.

  • SW교육모듈형교재

    40

    Part 2 무인자동차의 정보 처리 및 의사결정

    활동명 빠른 길 찾는 한비에게 지금 필요한 것은? 차시 1차시(40분)

    추천대상및

    가이드

    초등 창의적 체험활동 / 초등학교 실과

    이 프로그램은 초등학교 5~6학년 창의적 체험활동(동아리 활동 중 로봇, SW프로그래밍,

    진로 활동 중 보안전문가, 컴퓨터시스템설계분석가, IT 전문가, SW프로그래머 등)에

    적합한 교육 활동입니다.

    활동을 통해 다익스트라 알고리즘 활동을 통해 잘 이해할 수 있도록 지도하는 것이 중요

    합니다.

    학습목표 빠른 길을 찾는 활동을 통해 문제 해결을 위한 방법 및 절차적인 사고를 익힐 수 있다.

    준 비 물 모듈형 교재, 필기도구

  • Part 2. 무인자동차의 정보 처리 및 의사결정

    41

    단계 시간 교수 - 학습 활동 자료 및 유의점

    준비 5’ [도입] 기사 읽기

    - 교재의 도입 기사를 읽게 한다.

    - 기사를 읽으며 흥미롭게 느낀 내용을 발표하게 한다.

    모듈형 교재

    가능한 수업 시간 전

    미리 배포해 읽게 함

    전개 30’ [동기유발] 최단 경로 알고리즘

    - 교재에 있는 네비게이션 검색 사진을 보여준다.

    - 질문) “여러분 이 사진에 나와 있는 것이 무엇인가요?”

    - 답변) “길 찾는 모습입니다.”

    - 질문) “여러분은 빠른 길을 찾아야 하는 경우가 있었나요?”

    - 답변) “친구네 집에 갈 때요”, “학원에 갈 때요”. “운동장에

    나갈 때요”

    - 질문) “그렇다면 우리 생활 속에서 가장 빠른 길을 찾아야

    하는 경우를 생각해보고 그 예를 교재에 적어보세요.”

    [토의하기] 생활 속 최단 경로 검색 경험 말하기

    - 생활 속에서 가장 빠른 길을 찾아야 하는 경우를 생각해보고

    교재에 적어 본다.

    - 3~4명 정도 발표해 본다.

    [설명하기] 최단 경로 알고리즘의 표현

    - 최단 경로 알고리즘은 각 지점과 그 지점들을 잇는 경로를

    점과 선으로 간단하게 표시한다.

    - 길의 길이, 이동 시간, 이동하는 데 드는 비용 등 관련된

    모든 항목을 수치로 만들고 이를 ‘가중치’라고 한다.

    - 가중치가 가장 적은 길이 바로 가장 빠른 길이다.

    [설명하기] 다익스트라 알고리즘

    - 교재를 중심으로 다익스트라 알고리즘과 활용에 대해 설명

    하기

    예) 차량항법시스템, 내비게이션, 지하철 노선 탐색 어플 등

    [활동 1] 가중치 계산하기

    - 지도에서 집에서 학교까지 가는 길을 살펴보기

    - 가중치를 입력한 간단한 지도 살펴보기

    - 3가지 경로에 따라 각각의 거리 비교하기

    교재의 이미지 이용

    가중치에 대해 여러

    가지 예를 들어 설명

  • SW교육모듈형교재

    42

    전개 ① 각 경로를 그림에 선으로 표시

    ② 각 경로를 적기

    예) 1경로(집 - 공원 – 학교)2경로(집 - 학교)

    3경로(집 - 마트 – 학교) - 각 경로의 가중치 계산하기

    집 - 공원 - 학교 집 - 학교 집 - 마트 - 학교

    (가중치 7) (가중치 10) (가중치 11)

    [설명하기] 최단 경로 찾기의 과정

    - 복잡한 지도에서 빠른 길 찾는 방법 알기

    - 다익스트라 알고리즘의 과정 알아보기

    ① 지도의 가중치를 나타낼 수 있는 지점들의 표 만들기

    ② 시작점으로부터 인접한 지점까지 최단 거리를 찾아 거리 적기

    최단 거리에 있지 않는 지점들은 빈 칸으로 놓아두기

    ③ 가장 가까운 지점부터 먼 지점 순서로 계산하고 방문한 지점은

    표시

    ④ 새로운 지점을 방문하면 최단 거리를 다시 계산

    이 때 기존의 거리보다 새로 계산한 거리가 짧으면 새로

    계산한 거리로 바꿈

    ⑤ 최종 지점에 도달할 때까지 3, 4단계의 과정을 반복하여

    최종 지점까지의 최단 거리를 구하기

    [활동 2] 빠른 길을 찾아라!

    - 친구네 집으로 가는 빠른 길을 찾기

    ① 지도에서 지도의 가중치를 나타낼 수 있는 지점의 표 만들고,

    시작점으로부터 인접한 지점까지 최단 거리를 찾아 거리 적기

    건물한비네

    집공원 식당 학교 마트 학원

    지아네

    가중치

    (1)0 3

  • Part 2. 무인자동차의 정보 처리 및 의사결정

    43

    한비네 집과 지아네 집 사이에 지날 수 있는 장소는 모두 5개

    이며, 직접 갈 수 있는 곳은 마트, 학교, 공원, 3지점 임

    ② 최단 거리에 있지 않는 지점들은 빈 칸으로 놓아두기

    건물한비네

    집공원 식당 학교 마트 학원

    지아네

    가중치

    (1)0 3 - 10 5 - -

    가중치

    (2)0 3

    3+10

    =13

    3+4=

    7

    10→7

    5 - -

    식당의 가중치가 새로 생겼고, 학교의 가중치는 7로, 앞 단계에서

    계산한 10보다 작으므로, 7을 최종 가중치로 함

    ③ 가장 가까운 지점부터 먼 지점 순서로 계산하고 방문한 지점은

    표시

    건물한비네

    집공원 식당 학교 마트 학원

    지아네

    가중치

    (1)0 3 - 10 5 - -

    가중치

    (2)0 3 13 7 5 - -

    가중치

    (3)0 3 13

    5+6=

    11

    11→7

    55+11

    =16-

    - 학교의 가중치가 11이 되었지만, 앞 단계에서 계산한 7이

    더 작으므로 가중치는 7로 유지

    ④ 새로운 지점을 방문하면 최단 거리를 다시 계산

    건물한비네

    집공원 식당 학교 마트 학원

    지아네

    가중치

    (3)0 3 13 7 5 16 -

    가중치

    (4)0 3

    7+5=

    127 5

    7+7=

    14

    16→

    14

    -

  • SW교육모듈형교재

    44

    ⑤ 기존의 거리보다 새로 계산한 거리가 짧으면 새로 계산한

    거리로 바꿈

    ⑥ 최종 지점에 도달할 때까지 3단계 ~ 5단계의 과정을 반복

    건물한비네

    집공원 식당 학교 마트 학원

    지아네

    집가중치

    (4)0 3 12 7 5 14 -

    가중치

    (5)0 3 12 7 5

    12+7

    =19

    19→

    14

    12+5=

    17

    - 지아네 집까지 가중치가 나왔습니다. 물론 학원의 가중치가

    14로 더 작지만, 학원에서 지아네 집까지 4를 더 가면

    가중치는 결국 18이 되므로, 지아네 집까지 가는 길의

    가중치는 17이 된다. 이때 학교까지 가중치가 가장 작은 7은

    한비네 집→공원→학교로 이동한 것이므로, 지금까지 방문한

    지점을 순서대로 연결해, 한비네 집→공원→학교→식당→

    지아네 집이 가장 빠른 길이다

    ⑦ 친구들과 서로 지도를 만들어 빠른 길 찾기

    정리 5’ [학습정리] 학습 내용 정리

    - 무인자동차는 순간순간의 엄청난 양의 데이터를 수집하며,

    알고리즘을 복합적으로 사용해 다양한 의사 결정을 내린다.

    - 무인 자동차가 목표 지점으로 가기 위해서는 시작 지점에서

    부터 목표 지점까지 최단 경로를 찾아야 한다.

    - 최단 경로 문제를 풀기 위한 여러 가지 알고리즘 중 가장

    많이 알려진 것은 ‘다익스트라 알고리즘’이다.

  • Part 3. 무인자동차 만들기에 도전!

    45

    Part 3 무인자동차 만들기에 도전!

    활동명 햄스터 무인자동차 만들기 차시 2차시(80분)

    추천대상및

    가이드

    초등 창의적 체험활동 / 초등학교 실과

    이 프로그램은 초등학교 5~6학년 창의적 체험활동(동아리 활동 중 로봇, SW프로그래밍,

    진로 활동 중 보안전문가, 컴퓨터시스템설계분석가, IT 전문가, SW프로그래머 등)과 실과에

    적합한 활동입니다.

    학년 수준에 비해 난이도는 높은 편이기 때문에, 새로운 기술과 구동 원리를 잘 이해할 수

    있도록 지도하는 것이 중요합니다.

    학습목표 엔트리 프로그램과 햄스터 로봇을 활용하여 무인자동차를 제어하는 원리를 알 수 있다.

    준 비 물 모듈형 교재, 활동자료 3-①~③ (30~32쪽), 인터넷에 연결된 컴퓨터, 햄스터 로봇

  • SW교육모듈형교재

    46

    단계 시간 교수 - 학습 활동 자료 및 유의점

    준비 5’ [도입] 기사 읽기

    - 교재의 도입 기사를 읽게 한다.

    - 기사를 읽으며 흥미롭게 느낀 내용을 발표하게 한다.

    모듈형 교재

    가능한 수업 시간 전

    미리 배포해 읽게 함

    전개 70’

    LEVEL 0 LEVEL 1 LEVEL 2 LEVEL 3 LEVEL 4

    설명주행 보조

    장치 없음

    단일 주행

    보조 기능

    복수의 주행

    기능 융합

    보조

    반자율주행완전자율주

    [동기유발] 2035년, 도로의 모습에 대해 상상해보기

    - 2035년 미래의 등교 길 모습을 상상해본다.

    - 현재 도로의 모습과 비교하여 적어본다.

    ex) 운전자가 운전을 하지 않아도 된다. 등

    - 2~3명의 아이들이 발표한다.

    [설명하기] 완전 자율 주행차에 대해 알아보기

    - 무인자동차를 미국도로교통안전국(NHTSA)의 level0(비자동

    단계)부터 level4(완전 자율 주행 단계)까지의 5단계로 나누어

    구분하고 설명한다.

    [설명하기] 무인자동차의 개발 현황

    - 현재 무인자동차의 개발 현황에 대하여 설명한다.

    - 관련 동영상을 보여준다.

    [활동] 햄스터 무인자동차 만들기

    - 엔트리와 햄스터 로봇 연결하기

    ① 엔트리 https://playentry.org에 접속하여 하드웨어 연결

    프로그램을 다운로드한다.

    ② 하드웨어 목록에서 햄스터를 선택한다.

    교재의 이미지 이용

    무인자동차 관련

    동영상

    https://www.youtube.

    com/watch?v=Rs0Ftz

    gm3Wc

    https://www.youtube.

    com/watch?v=gcVWll

    aMelI

    출처 - 유튜브

  • Part 3. 무인자동차 만들기에 도전!

    47

    전개 ③ 엔트리와 햄스터를 연결하는 드라이버를 설치한다.

    ④ 컴퓨터에 USB 동글이를 연결하고 햄스터 전원을 켜고 가까운

    위치에 놓는다.

    ⑤ 연결 성공 메시지가 뜨면 종료하지 않고 엔트리 사이트로

    돌아간다.

    ⑥ 엔트리 만들기 페이지의 하드웨어 탭에서 하드웨어 연결하기

    버튼을 누른다.

  • SW교육모듈형교재

    48

    전개 - 햄스터 로봇 기본 움직임 익히기

    ① 키보드 방향키를 누를 때 햄스터의 이동 방향을 지정한다.

    ② 활동자료 3-①을 활용하여 햄스터가 1초 동안 앞으로 움직이는

    거리와 뒤로 움직이는 거리 측정하고 거리를 적는다.

    ③ 활동자료 3-② 중앙에 올려놓고 오른쪽과 왼쪽으로 90도를

    움직이기 위해 필요한 시간(초)을 측정하고 시간을 적는다.

    ④ 활동자료 3-③을 이용한 햄스터를 도착 위치의 장소로 옮기기

    순서도에 햄스터 로봇의 이동 순서를 적는다.반드시 알고리즘으로

    표현(순서도)하여

    생각을 정리하고 난

    후에 블록을 코딩한다.

    단, 알고리즘은

    순서도가 아닌 자연어,

    의사코드로도 가능

    하다.

  • Part 3. 무인자동차 만들기에 도전!

    49

    전개 ⑤ 순서도에 순서에 따라 블록을 코딩하고 실행한다.

    ⑥ 반복 블록을 사용법을 알려준다.

    - 햄스터 무인 자동차로 보물찾기

    ① 활동자료 3-④와 3-④를 이용해 장애물 피하는 피해 도착지점

    까지 이동하는 연습을 한다.

    ② 근접 센서 값이 변화 알아보기

  • SW교육모듈형교재

    50

    ③ 앞에 장애물(손)이 나타날 때까지 이동하기 위한 순서를

    생각해, 아래 순서도를 완성하고 블록을 조립한다.

    ④ 앞으로 이동하다가 장애물(손)을 만나면 회전하기 위한 순서를

    생각해, 아래 순서도를 완성하고 블록을 조립한다.

  • Part 3. 무인자동차 만들기에 도전!

    51

    정리 5’ [학습정리] 학습 내용 정리

    - 무인자동차로 인하여 미래의 모습의 큰 변화가 예상된다.

    현재 무인자동차는 높은 수준의 기술력으로 인해 곧 상용화가

    가능할 전망이다.

  • SW교육모듈형교재

    52

    Part 4 메이커 활동

    활동명 자율주행자동차 콘테스트 소요시간 3시간

    개요 자율주행자동차를 제작하고 안전하게 주행할 수 있다.

    준 비 물컴퓨터, 아두이노(오렌지보드), 초음파센서,

    블루투스 등제작 비용 9만원

    참고자료 코코아팹 홈페이지

    제작방법 창의공학설계 디자인씽킹 공학문제해결 프로젝트

    참고자료

    동영상

    장애물 피하는 로봇https://www.youtube.com/watch?v=Jf2kk2rodqw&ind

    ex=39&list=PLjVH_m8uNhgR4gyf3rwLryPrfHNHejOWT

    아두이노 레이더https://www.youtube.com/watch?v=T6V0TmFlvHk&list

    =PLjVH_m8uNhgR4gyf3rwLryPrfHNHejOWT&index=71

    자율주행차 시대 성큼 /

    YTN 사이언스https://youtu.be/vTcvoECho2o

    현대기아자동차 연구개발,

    자율주행 기술 이야기https://www.youtube.com/watch?v=n3CYrzL9L7c

    인터넷사이트

    1. 사이언스레벨업 : http://sciencelevelup.kofac.re.kr/

    2. Opensource DIY: http://opensource.kofac.re.kr/

    3. 코코아팹: www.kocoafab.cc/

  • Part 4. 인공지능의 활용#2

    53

    단계 시간 활동 내용 재료

    목표

    설정도입 10분 - 자율주행자동차의 현재와 자동차 산업의 이해하기 학습지

    정보수집

    계획

    정보수집 20분

    - 자율주행자동차란?

    - 자율주행자동차의 작동 원리 이해하기

    - 자율주행자동차 인포그래픽으로 이해하기

    - 자율주행자동차 퀴즈 풀어보기

    학습지

    /

    태블릿

    PC

    해결방법

    탐색30분

    - 자율주행자동차 부품 이해하기

    - 준비물 확인하기

    - 부품 이해하기

    - 브레드보드 연결하기

    - LED 1개 켜보기

    학습지

    /

    아두이노

    세트

    실행설계 및

    제작90분

    - 자율주행자동차 제작하기

    - 회로 구성하기

    - 조립하기

    자율주행

    자동차

    세트

  • SW교육모듈형교재

    54

    평가

    문제해결

    미션20분

    - 미션 해결하기

    블루투스를 이용하여 주행실험 하기

    자율주행자동차 주행실험 하기

    자율주행

    자동차

    /

    태블릿

    PC

    평가 10분 - 트랙에 부딪히지 않고 주행하기자율주행

    자동차

  • 55

    3. 사물인터넷이

    바꾸는

    우리세상

    교사용지도서

    컴퓨팅 사고력 맵 ····················································································57

    part 1. 사물인터넷 Internet of Things(IoT)

    [활동1] 집을 똑똑하게, 스마트홈 만들기 ······························58

    part 2. 사물인터넷과 보안

    [활동2] RSA 암호로 친구 생일 정보 수집하기 ··················69

    part 3. 다양한 사물인터넷 서비스

    [활동3] 스마트 전구 만들기 ···················································73

    메이커 활동 ·····························································································82

  • 57

  • SW교육모듈형교재

    58

    Part 1 사물인터넷 Internet of Things(IoT)

    활동명 집을 똑똑하게, 스마트 홈 만들기 차시 2차시(80분)

    추천대상및

    가이드

    초등 창의적 체험활동 / 초등학교 실과

    이 프로그램은 초등학교 5~6학년 창의적 체험활동(동아리 활동 중 SW프로그래밍,

    진로 활동 중 사물인터넷 서비스 기획자, 사물인터넷 제품 기획자, 서비스 개발자,

    스마트 홈 설계자, 통신공학기술자, SW프로그래머 등)시간과 초등학교 5학년 실과

    교과에 적합한 교육 활동입니다.

    학년 수준에 비해 난이도는 높은 편이지만, 새로운 용어, 개념이 등장하므로 잘

    이해할 수 있도록 지도하는 것이 중요합니다. 특히 활동을 통해 스마트홈에 대한 이해를

    심화하고 알고리즘의 생활 속 응용을 이해할 수 있도록 안내 합니다.

    학습목표스크래치 프로그램을 이용하여 스마트 홈 프로젝트 알고리즘을 이해하고 프로그래밍을

    활용해 스마트 홈 서비스를 만들 수 있다.

    준 비 물 모듈형 교재, 학습 자료, 필기도구, 스크래치를 실행할 수 있는 컴퓨터

  • Part 1. 사물인터넷 Internet of Things(IoT)

    59

    단계 시간 교수 - 학습 활동 자료 및 유의점

    준비 5’ [도입] 기사 읽기

    - 교재의 도입 기사, 스마트 홈에 대한 기사를 읽게 한다.

    - 기사를 읽으며 흥미롭게 느낀 내용을 발표하게 한다.

    모듈형 교재

    가능한 수업 시간 전

    미리 배포해 읽게 함

    전개 70’

    센서 이름 센서 설명 스마트 홈에서 활용 방법

    거리 센서물체와 센서의 거리를 측정

    하여 알려 줍니다.자동문, 조명

    인체감지

    센서

    움직임을 인식하여 사람이

    있는지 여부를 알려 줍니다전등

    조도 센서빛의 밝기를 인식하여 알려

    줍니다. 조명, 커튼

    [동기유발] 스마트 홈에 대해 알아보기

    - 스마트 홈이 적용된 사진 및 동영상을 보여주면서 다양한

    센서가 작동되는 상황에 대해 이해하고 이러한 일을 가능

    하게 하는 사물인터넷에 대한 흥미를 불러일으킨다.

    [설명하기] 사물인터넷 알아보기

    - 사물인터넷의 개념을 설명한다.

    - 사물인터넷의 기술적 구성 요소를 4가지로 제시하여 설명

    한다.

    : 센싱, 유무선 통신 및 네트워크 인프라, 서비스 인터페이스,

    보안

    [활동 1] 스마트홈 프로젝트 알고리즘 알아보기

    ① 다양한 센서를 통해 스마트 홈에서 할 수 있는 일을 알아본다.

    참고 동영상

    https://www.youtube

    .com/watch?v=CiUe

    W-9M1lU

    출처 - 유튜브

    교재 학습자료

  • SW교육모듈형교재

    60

    전개자이로 센서

    사물의 기울기와 가속도를

    알려 줍니다.액자, 전자렌지, 가스렌지

    압력 센서눌려져서 받은 압력의

    크기를 알려줍니다.스마트 체중계

    온습도 센서 온도와 습도를 알려 줍니다. 에어컨 , 보일러, 가습기

    ② 알고리즘 구상하기

    - 다양한 센서의 값을 받아 스마트 홈서비스를 어떻게 만들어

    볼지 생각해본다.

    - 센서 1개가 2개 이상의 기기를 제어하도록 하려면 어떻게

    해야 할지 토의한다.

    [활동 2] 알고리즘과 절차에 따라 프로그래밍하기

    ① 배경화면 만들기

    무대 배경을 만들기 위해 저장소에서 배경 선택을 클릭한 후

    집안 배경을 가져온다.

    ③ 센서 스프라이트 복사하여 이름 바꾸기

    - 간단하게 동그라미 모양을 이용하여 센서 스프라이트를 만든 후,

    스프라이트의 이름을 바꾼다.

    예) 압력 센서, 거리 센서, 인체감지 센서

    ④ 램프, 문, 센서 스프라이트 배치하기

  • Part 1. 사물인터넷 Internet of Things(IoT)

    61

    전개

    - 를 선택한 후 램프와 문을

    가져와, 위 그림과 같이 배치한다. 그리고 인체감지 센서는

    문 앞에, 압력 센서는 침대 위에, 거리 센서는 거울 앞에

    배치한다.

    ⑤ 램프 스프라이트 모양 추가하기

    - 램프를 복사 한 후 불빛의 색을 바꿉니다.

    모양은 검정색으로, 모양은 노란색으로 색칠

    한다.

    ⑦ 스프라이트 위치 및 이름 변경하기

    - 최종적으로 위 그림과 같이 배치시키고 스프라이트의 이름을

    변경한다.

  • SW교육모듈형교재

    62

    전개⑧ 고양이 스프라이트 방향 모양 추가하기

    - 고양이 스프라이트의 모양을 복사하여 좌우 로 반전시킨

    다음, 오른쪽과 왼쪽을 각각 바라보는 고양이 모양 2개를

    만든다.

    ⑨ 나의 이동속도 변수 만들기

    방향키를 이용하여 고양이를 움직이도록 할 것이다. 이동속도

    제어를 편하게 하기 위해 ‘나의 이동속도’라는 변수를 생성한다.

    ⑩ 고양이 이동 스크립트 넣기

    다른 스프라이트 뒤에 위치할 수도 있으니 맨 앞으로 순서를

    바꾸고 이동속도를 20 정도로 지정한다.

  • Part 1. 사물인터넷 Internet of Things(IoT)

    63

    전개

    위쪽 방향키를 눌렀을 때 y좌표를 바꾼다.

    아래쪽으로 이동하기 위해 이동속도에 –1을 곱해서 음수로 만든다.

    왼쪽으로 이동할 경우 모양을 왼쪽 보기로 바꾼다.

    오른쪽 이동 이벤트도 작성한다.

    ⑪ 램프 스크립트 넣기

    - 램프 스프라이트에 방송을 받았을 때 이벤트를 넣습니다.

    고양이 스프라이트가 압력센서에 닿았을 때 방송을 하면

    램프 스프라이트가 받아 모양을 바꾸도록 함

  • SW교육모듈형교재

    64

    ⑫ 커튼 스크립트 넣기

    - 커튼 스프라이트도 방송을 받으면 열리고 닫히는 모양으로

    바꾼다.

    ⑬ 변수 추가하기

    - 각 기기의 상태를 다른 기기에 표시하기 위해 ‘램프말’,

    ‘커튼말’ 변수를 추가한다.

    ⑭ 추가 블록 만들기

  • Part 1. 사물인터넷 Internet of Things(IoT)

    65

    - 제어 스크립트 1개를 여러 곳에 쓰기 위해 기기제어 추가

    블록을 생성한다.

    침대 위에 있는 압력 센서에 고양이 스프라이트가 닿으면

    자려고 누웠다고 판단하고 램프를 끄고 커튼을 닫도록 하며,

    그렇지 않으면 램프를 켜고, 커튼을 열도록 한다.

    ⑭ 추가 블록 만들기

    - 제어 스크립트 1개를 여러 곳에 쓰기 위해 기기제어 추가

    블록을 생성한다.

    침대 위에 있는 압력 센서에 고양이 스프라이트가 닿으면

    자려고 누웠다고 판단하고 램프를 끄고 커튼을 닫도록 하며,

    그렇지 않으면 램프를 켜고, 커튼을 열도록 한다.

    ⑮ 기기제어 추가 블록 추가하기

  • SW교육모듈형교재

    66

    - 고양이 스프라이트의 방향키를 누를 때마다 기기제어 추가

    블록이 실행되어 센서에 감지되는지 확인한다.

    ⑯ 스마트 거울 스프라이트 추가하기

    - 스마트 거울 이미지를 불러온 다음, 스마트 거울 스프라이트를

    만들어 거울에 놓는다.

    ⑰ 스마트 거울 스크립트 넣기

    - 거울 스프라이트가 거울 켜기와 끄기 방송을 받았을 때

    각각 보이기와 숨기기 스크립트를 넣고, 말하기 블록으로

    인사말도 넣는다.

    ⑱ 거리센서 스크립트 추가하기

    장애인, 노인 등

    특별한 대상을 선정

    하여 스마트홈 센서의

    활용을 생각해보게

    할 수 있다.

  • Part 1. 사물인터넷 Internet of Things(IoT)

    67

    - 거울 앞의 거리센서에 고양이가 닿으면 스마트 거울이

    켜지고 거울에서 벗어나면 스마트 거울이 꺼지도록, 기기

    제어 추가 블록에 스크립트를 추가한다.

    ⑲ 인체감지 센서 스크립트 추가하기

    - 기기제어 추가 블록에 문 앞에 있는 인체감지센서와 관련

    된 스크립트를 추가합니다. 문 앞에 고양이가 있으면 집을

    나갔다고 인식하고 램프를 끄고 커튼을 닫도록 한다.

    ⑳ 스마트폰 스프라이트 추가하기

    - 스마트폰 이미지를 이용하여 스마트폰 스프라이트를 만든다.

    스마트폰 스크립트 추가하기

    - 스마트폰으로 전송 방송을 받을 때 현재 집안에 있는 램프,

    커튼, 거울의 상태를 표시하도록 한다.

  • SW교육모듈형교재

    68

    기기제어 추가 블록에 스마트폰 상태 표시 스크립트 넣기

    - 기기제어 추가 블록의 제일 하단에 스마트폰으로 전송

    방송하기 블록을 추가한다.

    [더 나아가기]

    - 각자 자신이 있었으면 하는 좋은 기능을 넣어 센서와 센서가

    결합하여 새로운 기능을 하는 기기를 추가하여 본다.

    정리 5’ [학습정리] 학습 내용 정리

    - 사물인터넷이란 각 사물이 능동적으로 자료를 수집하고

    분석하여 스스로 행동할 수 있는 지능을 가지고 네트워크로

    연결되어 있어야 하며 연결된 사물은 새로운 가치 및

    서비스를 제공할 수 있다.

    - 사물인터넷은 유무선 통신 및 네트워크 인프라, 서비스

    인터페이스, 보안 4가지 기술적 구성요소를 갖는다.

    - 프로그래밍을 활용하여 스마트 홈 알고리즘으로 다양한

    센서를 활용한다.

    사물인터넷에 대한

    흥미와 관심을 가질 수

    있도록 하며, 개념을

    이해하기 쉽게 설명

    한다.

  • Part 2. 사물인터넷과 보안

    69

    Part 2 사물인터넷과 보안

    활동명 RSA 암호로 친구 생일 정보 수집하기 차시 1차시(40분)

    추천대상및

    가이드

    중등 자유학기 / 중학교 1학년 수학 자연수의 성질

    이 프로그램은 중학교 1학년 자유학기제 및 중학교 1학년 수학 교과에 적합한 교육

    활동입니다.

    학년 수준에 비해 난이도는 높은 편이지만, 새로운 용어와 개념이 등장하므로 학생들이

    흥미를 잃지 않도록 지도하는 것이 중요합니다. 특히 활동을 통해 사물인터넷을 활용한

    보안에 대한 탐색을 통해 생활 속 응용을 원리를 이해할 수 있도록 활동을 안내합니다.

    학습목표 RSA 암호화 알고리즘을 이용하여 RSA 방식으로 암호화된 생일 정보를 수집할 수 있다.

    준 비 물 모듈형 교재, 학습 자료, 필기도구, 공학용 계산기 또는 인터넷이 연결된 컴퓨터

  • SW교육모듈형교재

    70

    단계 시간 교수 - 학습 활동 자료 및 유의점

    준비 5’ [도입] 기사 읽기

    - 교재의 ‘암호를 걸고 푸는 데 같은 키를 쓰는 대칭키 암호’를

    읽게 한다.

    - 읽을 거리를 보면서 흥미롭게 느낀 내용을 발표하게 한다.

    모듈형 교재

    가능한 수업 시간

    전에 미리 배포해

    읽게 함

    전개 30’ [동기유발] 암호 풀어보기

    -

    [설명하기] 대칭키 암호와 비대칭키 암호 구분하기

    - 암호화와 복호화에 같은 키를 쓰는 대칭키 암호의 특징

    연산 속도가 빠름, 암호키가 유출될 확률이 큼, 관리가 힘듦

    - 블록암호

    - 스트림 암호

    - 개인키와 공개키를 갖는 공개키 암호의 특징

    공개키를 갖는 누구나 암호화해서 정보를 전달할 수 있음

    개인키를 공유할 필요가 없으므로 보안에서 유리함

    속도가 대칭키 방식에 비해 느림

    암호를 푸는데 집중

    하기 보다 암호를

    이용해 제3자가

    모르게 정보를 전달

    할 수 있다는 측면을

    강조한다.

  • Part 2. 사물인터넷과 보안

    71

    전개

    - 공개키 암호화 그림을 보여주면서 다른 사람과 키를 공유하지

    않으면서 암호를 통한 안전한 통신의 장점을 이야기한다.

    - 누구나 암호화할 수 있지만, 개인키를 가진 사람만 암호를

    해독할 수 있게 하는 개념에 대한 흥미를 불러일으킨다.

    [설명하기] RSA 암호화 알아보기

    - RSA 암호화 알고리즘의 개념을 설명한다.

    - RSA 암호화 알고리즘의 작동 방법을 설명한다.

    [활동 1] RSA 암호로 친구 생일 정보 수집하기

    ① 소인수분해하기

    - 20미만의 소수 2개를 정하고 이 소수의 곱을 친구에게 전달

    한다.

    - 서로가 낸 숫자를 소인수분해하여 곱해진 소수 2개를 구한다.

    ② 나머지구하기

    - 제시된 문제를 풀어 빈칸을 완성한다.

    20 mod 6 2

    36 mod 4 0

    17 mod 9 8

    88 mod 9 7

    RSA 암호화 작동

    방법은 학생들 수준에

    따라 어려울 수

    있으므로 참고하는

    수준에서 수준별로

    설명한다.

    이때 두 소수는 친구가

    볼 수 없도록 한다.

    mod는 앞의 숫자를

    뒤의 숫자로 나눴을 때

    나머지를 뜻하는 연산

    기호이다.

    계산은 공학용 계산기나

    윈도우의 계산기 앱

    또는 구글 검색창에

    수식을 입력하면

    자동으로 계산되어

    결과가 나오므로

    이를 활용할 수 있도록

    한다.

    다소 엉뚱한 상상

    이더라도 허용적인

    분위기를 유도하여

    학생들의 창의적인

    발표를 유도한다.

  • SW교육모듈형교재

    72

    ③ 서로의 생일을 암호화해서 주고받기

    - 제시된 공개키와 개인키 쌍 중 하나를 선택하여 암호화된

    친구들의 생일을 해독한다.

    - 친구들에게 공개키를 나눠주고 암호화해서 보내도록 한다.

    공개키(n, e) 개인키(n, d)

    (33, 7) (33, 3)

    (187, 7) (187, 23)

    (119, 5) (119, 77)

    (143, 23) (143, 47)

    [알아보기] RSA 암호화 알고리즘의 해법

    - RSA 암호화 알고리즘을 깰 수 있는 방법을 생각해 봅시다.

    - 자신의 생각을 정리한 후 발표한다.

    정리 5’ [학습정리] 학습 내용 정리

    - RSA 암호화 알고리즘은 소수의 특징을 이용하여 공개키와

    개인키를 생성한다.

    - 공개키 암호는 누구나 암호화할 수 있지만, 개인키를 가진

    사람만 암호를 해독할 수 있으므로 다른 사람과 키를 공유

    하지 않으면서 암호를 통한 안전한 통신을 한다는 장점이

    있다.

    - 두 소수의 곱을 소인수분해하는 과정을 통해 RSA 암호화

    알고리즘을 이해한다.

    암호화 알고리즘에

    대한 흥미와 관심을

    가질 수 있도록 하며,

    개념을 이해하기 쉽게

    설명한다.

  • Part 3. 다양한 사물인터넷 서비스

    73

    Part 3 다양한 사물인터넷 서비스

    활동명 스마트 전구 만들기 차시 2차시(80분)

    추천대상및

    가이드

    초등 창의적 체험활동 / 초등학교 실과

    이 프로그램은 초등학교 5~6학년 창의적 체험활동(동아리 활동 중 SW프로그래밍,

    진로 활동 중 사물인터넷 서비스 기획자, 사물인터넷 제품 기획자, 서비스 개발자,

    스마트 홈 설계자, 통신공학기술자, SW프로그래머 등) 및 초등학교 실과 교과에 적합한

    교육 활동입니다.

    학년 수준에 비해 난이도는 높은 편이지만, 새로운 용어, 개념이 등장하므로 학생들이

    흥미를 잃지 않도록 지도하는 것이 중요합니다. 특히 활동을 통해 다양한 사물인터넷

    서비스가 생활 속에서 활용되는 예를 이해하고 다양한 사물인터넷 서비스 산업에 대한

    이해를 바탕으로 관련 분야 진로를 안내합니다.

    학습목표전구에 통신장비를 연결하여 스마트폰과 연동하여 다양한 서비스와 편리함을 체험할 수

    있는 스마트 전구를 제작할 수 있다.

    준 비 물 모듈형 교재, 학습 자료, 필기도구, 앱 인벤터를 실행할 수 있는 컴퓨터, 비트브릭

  • SW교육모듈형교재

    74

    단계 시간 교수 - 학습 활동 자료 및 유의점

    준비 5’ [도입] 기사 읽기

    - 교재의 ‘다양한 사물인터넷 서비스 제품 및 사례’를 읽게

    한다.

    - 읽을거리를 보면서 흥미롭게 느낀 내용을 발표하게 한다.

    모듈형 교재

    가능한 수업 시간

    전에 미리 배포해

    읽게 함

    전개 70’ [동기유발] 스마트조명에 대해 알아보기

    - LED와 스마트폰을 이용해 조명의 색상과 밝기를 조절하거나

    깜빡이는 주기를 조정할 수 있는 등 스마트조명의 장점을

    이야기한다.

    - LED 스마트 조명에 대한 관심을 가지고 생활에서 어떻게

    활용할 수 있을지 이야기하도록 한다.

    [설명하기] 다양한 사물인터넷 서비스 알아보기

    - 다양한 사물인터넷 서비스의 사례를 설명한다.

    - 사물인터넷 서비스의 작동 원리를 설명한다.

    [활동 1] 스마트 전구 만들기를 위한 준비활동

    ① 우리가 익숙하게 사용하던 물건이 스마트해지는 상상해보고

    적어본다.

    물건 기능

    ② 스마트 전구를 제어하는 스마트폰 인터페이스 구상해 본다.

    ③ LED 전구가 다양한 색을 내는 원리를 찾아서 적어본다.

    학생들의 실생활과

    관련지어 설명하여

    쉽게 이해할 수 있도록

    한다.

    교재 학습자료

    사용자 입장에서

    편하게 쓸 수 있는

    인터페이스를 구상해

    보도록 한다.

  • Part 3. 다양한 사물인터넷 서비스

    75

    전개 [활동 2] 스마트 전구 프로그래밍하기

    ① 스마트 전구 프로젝트의 첫 화면입니다. 타이틀은 스마트 전구로

    하고, 가운데 앱 이미지는 bulb.png를 업로드합니다. 버튼에

    표시될 텍스트는 시작하기로 한다.

    ② 메인 스크린 안에 정렬레이아웃 3개를 넣고 각각 그 안에 제목을

    넣을 label, 전구 로고 이미지를 넣을 canvas, 시작하기

    버튼을 넣는다. 각 컴포넌트의 이름은 labelTitle, canvasLogo,

    btnStart로 변경한다.

    비트브릭에 배터리

    전원을 연결한 후

    LED 출력 단자에

    LED 모듈을 연결한다.

    비트브릭 연결설정

    스위치를 오른쪽

    끝으로 밀어

    블루투스로 선택한다.

    정렬레이아웃의

    높이를 퍼센트로

    지정하면 스마트폰

    해상도에 상관없이

    일정한 레이아웃을

    유지할 수 있다.

  • SW교육모듈형교재

    76

    전개 ③ 을 클릭하여 ControlScreen 이라는 이름의

    새 스크린을 추가한다.

    ④ Blocks 모드를 열어 시작하기 버튼을 클릭하였을 때,

    ‘ControlScreen’이라는 새로운 창이 열리도록 한다.

    ⑤ 시작버튼을 터치하면 나타나는 두 번째 화면이다.

    ⑥ 상단 블루투스 연결 부분 디자인하기

    - 가로정렬 레이아웃 안에 ListPicker와 버튼을 넣은 후 각각

    이름을 lpBluetoothConnect, btnDisConnectBluetooth로

    변경한다. 하단에는 블루투스 상태를 표시하는 label을 넣고

    그림과 같이 처음에 표시될 텍스트를 적어줍니다. 이름은

    labelBluetoothStatus 로 변경한다.

  • Part 3. 다양한 사물인터넷 서비스

    77

    전개 ⑦ 색상 그림을 넣을 캔버스 컴포넌트를 추가한다.

    - 이 캔버스에 colorwheel.jpg 그림을 적용한다. 캔버스 하단에는

    선택한 색상을 바로 볼 수 있도록 label을 추가하고 이름을

    labelCurrentColor로 변경한다.

    ⑧ 선택한 색상에 대한 RGB 값을 사용자가 쉽게 알 수 있도록

    slider를 넣는다. 최댓값은 255, 최솟값은 0으로 설정하고,

    ThumbEnabled 옵션은 해제하여 사용자가 슬라이더를 이용

    하여 RGB값을 변경하지 못하도록 한다. 가장 하단에는 LED를

    켜고 끌 수 있도록 버튼 2개를 추가하고 btnLedOn, btnLedOff로

    이름을 변경한니다.

    ⑨ bitBrick 익스텐션 임포트하기

    - 비트브릭을 앱인벤터에서 쉽게 사용하기 위해 비트브릭 익스텐션을

    임포트한다. 왼쪽 팔레트에서 Extension을 선택하고 URL을 클릭

    하여 다음 주소를 넣어 준 후 Import 버튼을 클릭한다.

  • SW교육모듈형교재

    78

    전개http://bitbrick.cc/appinventorExtension/BitBrick.aix

    ⑩ 임포트가 완료되면 위와 같이 Non-visible components

    영역에 비트브릭 컴포넌트가 생깁니다. 이를 이용하여 앱

    인벤터에서 비트브릭을 보다 쉽게 제어할 수 있다.

    ⑪ 비트브릭과 스마트폰을 블루투스로 연결하기 위해 다음과 같은

    코드를 넣어준다.

    - ListPicker인 lpBluetoothConnect가 클릭되기 전에 리스트의

    목록에 연결 가능한 비트브릭 목록을 넣어준다.

    lpBluetoothConnect가 클릭되면 선택한 비트브릭의 블루

    투스와 연결을 하고 정상적으로 연결이 되면 label Bluetooth

    Status에 올바른 연결 메시지를 나타내도록 한다. 연결이 잘

    안 되었을 경우는 연결이 안 되었다는 메시지를 나타내도록

    한다.

    btnDisconnectBluetooth 버튼에는 클릭되었을 때 비트브릭

    과의 연결을 끊고, 연결이 해제되었다는 메시지가 출력

    되도록 한다.

  • Part 3. 다양한 사물인터넷 서비스

    79

    전개