현장

IN-SIGHT

※ <현장, In-Sight>는 과학기술, 과학문화, 과학·수학·SW(AI 등)교육 분야의 현장 전문가들의 다양한 목소리를 통해, 관련 현안 및 산업 동향을 파악할 수 있는 유익한 정보들을 제공합니다. 실린 글과 사진은 한국과학창의재단의 허가 없이 사용할 수 없으며, 기사의 내용은 모두 필자 개인의 의견을 따른 것입니다.

외부 전문가 기고

인공지능의 날개를 단 피지컬컴퓨팅 인공지능 수업의 성공적 안착을 위하여

작성자 | 김세호 교사(인천 광성중학교)

외부 전문가 기고

인공지능의 날개를 단 피지컬컴퓨팅

인공지능 수업의 성공적 안착을 위하여

작성자 김세호 교사(인천 광성중학교)

2025년부터 초·중·고 교육과정에 인공지능(AI) 교육이 정식 도입될 예정이라고 한다. 현재는 몇몇 시범학교들을 중심으로 AI교육이 추진되어, 효과적인 교수법들에 대한 논의가 진행되고 있다. 인천시교육청은 고등학생 대상 진로선택 과목으로 ‘인공지능과 피지컬 컴퓨팅’을 주제로 한 인공지능 교과서를 국내 최초로 승인하기도 했다. 당시 교재 개발에 참여하고 AI교육을 실제로 운영하는 교사로서, 그 수업의 실제 모습을 통해 현장 안착 방안에 대해 생각해보았다.

자유학년제 1학기

자유학년제 학생을 대상으로 기본적인

프로그래밍 교육

대상

1학년

광성그래머 (AI동아리) 집중캠프

3학년

중학교 현장에서의 인공지능(AI) 교육 중학교 현장에서의 인공지능(AI) 교육

소속된 중학교에서는 다음과 같은 과정으로 AI교육을 운영하고 있다.

자유학년제 2학기

집중캠프 방과후학교

소프트웨어 기본 인공지능의 기본활용 다양한 프로그래밍

간단한 인공지능 교육으로 어렵지

집중적으로 부여되는 교육을 실시하여

않게 접근하도록 하는 교육

학생들에게 프로그래밍 능력 신장

이를 기반으로 필자의 경우, 아래와 같은 주제와 프로그램으로 수업을 구성하였다.

편성구분

주제

자유학년제 1학기 코딩으로 구현하는

동화이야기

자유학년제 2학기 피지컬컴퓨팅에

인공지능 더하기

AIOT(AI+IOT)

정보교과 1학기 3단원 문제해결과

프 로 그래밍

정보교과 2학기 4단원 컴퓨팅 시스템

3학년 정보수업

프로젝트형 교육

문제를 해결하는 방법을 스스로 찾아 해결하고 발표하는

프로젝트형 교육

적용프로그램

블록언어(스크래치 기반)

블록언어, 인공지능 인식, 머신러닝, 피지컬 컴퓨팅(할로코드)

대면, 비대면 1인 1디바이스제공(아두이노 기반) 수업

블록언어(스크래치 기반)

블록언어, 인공지능 인식, 머신러닝, 피지컬 컴퓨팅(아두이노 기반)

1학년 1학기 자유학년제가 학생들이 만나는 첫 AI입문 시간이다. 기본적인 블록기반의 프로그래밍 교육을 진행하는데, 문제해결 능력 신장을 목표로 학생들이 잘 알고 있는 동화를 바탕으로 한 간단한 게임 또는 이야기책을 만들어 보도록 한다. 한 기수당 총 17차시로 구성되는데, 학생들이 스스로 생각하고 프로그래밍을 할 수 있도록(컴퓨팅 사고, CT) 유도하며, 1학기에 약 40여명의 학생들의 지원을 받아 교육을 운영한다. 2학기에는 블록기반 언어를 기존에 학습하였던 학생들이 지원하여 듣는다.

3학년부터는 정보교과가 2단위로 편성되어 있어 주당 2시간의 정보 수업을 통하여 소프트웨어와 피지컬컴퓨팅을 배우게 된다. 1학기에는 스크래치기반 프로그램의 기본언어(기본블록)를 중점적으로 배우고, 2학기에는 피지컬컴퓨팅의 다양한 ‘센서모듈과 엑추에이터’들에 대해 기본 작동 원리를 배우게 된다. 매 시간 센서 2가지씩을 배우는데, 어느 정도 시간이 지난 뒤에는 여러 센서모듈과 엑추에이터들을 학생들이 조합하여 프로그래밍을 할 수 있게 된다. PC캠을 활용하여 인공지능의 안면인식을 피지컬컴퓨팅과 접목하여 AIOT를 만들어보기도 했다.

필자의 학교에는 2006년부터 시작된 광성그래머라는 동아리를 운영 중인데, 교과내용에서 배운 것 보다 심화된 내용을 배우고자 하는 학생들의 참여가 활발하다. 참여하는 학생들은 활동하는 1년간 다양한 피지컬컴퓨팅 교구를 개인별로 지급 받게 되고, 방과후시간 및 점심시간을 활용하여 하루에 3시간 이상의 컴퓨터실에서 학생 간에 연구하는 시간을 갖는다.

일명, ‘소프트웨어 집중캠프’라는 이 집중 과정은 일반 교과 시간에서 다룰 수 있는 내용 이상의 다양한 인공지능과 피지컬컴퓨팅을 활용한 프로젝트 주제를 만나게 한다.

AI 교육의 목표를 생각하며.. 교육을 위한 제언 AI 교육의 목표를 생각하며.. 교육을 위한 제언

인공지능 기술은 문제해결을 위한 하나의 과정이다. 컴퓨팅사고(CT)를 통해 스스로 생각하고 주어진 문제를 해결할 수 있도록 하는 것이 정보교과의 목표라면, 교사는 학생들이 인공지능을 그 과정에서 적절히 활용할 수 있도록 유도해야 한다.

이에, 학생들이 처음 블록 코딩을 시작할 때 수업이 ‘단순 과정 따라하기’가 되지 않도록 주의할 필요가 있다. 프로그래밍 과정을 보여주고 그대로 따라하도록 하기 보다는, 각자가 ‘표현하고 싶은 내용’을 중심으로, 필요한 블록을 활용할 수 있는 방법에 대해 설명을 하여야 한다는 것이다.

또한 피지컬컴퓨팅 교구 선정 시, 처음부터 복잡한 것 보다는 어느 정도 센서모듈이 내장되어 있는 교구를 선택하는 것도 도움이 된다. 이는 학생들이 인공지능을 적용할 수 있는 안면인식, 음성인식 등의 기능들을 보다 쉽게 활용할 수 있게 한다. 특히, 1학년 학생들에게는 심화 내용보다는 단순한 인공지능 서비스를 활용할 수 있는 방법을 체험해 보고 간단하게 구현하도록 하는 것을 권장한다. 인공지능이 어렵지 않고 언제든지 활용이 가능하다는 생각을 하게하고, 나중에 앞에서 배운 내용을 모니터가 아닌 ‘피지컬컴퓨팅’으로 표현하게 될 때, 더욱 흥미를 갖고 창의적인 생각이 들도록 하는 바탕이 된다.

2022개정 교육과정과 미래세대를 위한 AI교육 중학교 현장에서의 인공지능(AI) 교육

인공지능 분야는 빠르게 성장하는 분야로, 교사들에게도 아직 낯설게만 느껴지는 어려운 교과목일 것이라는 생각이 든다. 그럼에도 인공지능이 우리의 삶의 문제를 해결하는 방법을 배우기 위한 필수적인 교과라는 시선에서 접근한다면, 인공지능 학습을 위한 학교 현장의 준비는 ‘학생중심’, 그리고 ‘프로젝트 기반’으로 다른 교과목보다 더 흥미롭게 구성될 수 있을 것이다.

이에 학교 현장에서의 수업은 단순 인공지능 기술이 직접 만들어 가는 것이 아닌, 학생 각자에게 어렵지 않게, 충분히 ‘해결가능한’ 수준의 프로젝트를 중심으로 수업을 구성하는 것이 중요할 것이다.

일례로, 학생들에게 배웠던 내용을 활용해서 ‘문제분석·분해·해결방법’을 스스로 고민하게 하고, 해결방법에 관련된 프로그래밍을 하여 발표하는 수업을 진행한 적이 있었다. “인공지능의 원리를 배우긴 하였지만 어디에 사용하는지 몰랐다. 하지만 이번 과정(인공지능과 피지컬컴퓨팅)에 참여하고 인공지능이 이렇게 활용될 수 있는가를 알게 되어 매우 좋았다.”라는 학생들의 말은 현재 진행하고 있는 교육이 틀리지 않았다는 확신을 갖게 했다.

‘생활 속의 문제’를 해결 또는 ‘직접 제작한 프로젝트’의 문제를 분석 및 분해하여 해결방법을 찾게 하는 수행평가를 실시하고 발표를 하는 과정 속에서, 학생들은 교과목의 내용을 정리하는 것 이상으로 배웠었다.

2022개정 교육과정은 ‘인공지능 시대’를 위한 미래세대 교육에 그 초점이 맞춰지고 있다고 한다. 스스로 문제를 해결하고 자신의 만든 것에 대한 자긍심을 느끼게 하는 인공지능 교과의 프로젝트 기반

수업들이 현장에 잘 정착되는 일은 무엇보다 중요할 것이다. 향후 교육과정의 개정이 더 많은 학생들이 인공지능 분야를 경험하고 성장하는 토대가 되길 바란다.

김세호

필자소개

인천 광성중학교 교사 단국대학교 컴퓨터교육학 석사, 인천광역시 SW교육 강사, 남부영재 SW강사 「2015 개정 교육과정 정보교과서(이오북스)」, 「아두이노보다 더 쉬운 아두이노(광문각)」, 「인공지능과 피지컬컴퓨팅, 인공지능과 피지컬컴퓨팅기초(금성출판사)」