AI개념의 시작: 발 조심

• 이번 수업의 주제는 일정한 속도로 걷는 사람의 운동 에너지 입니다. 학생들이 자신의 걸음 수를 측정하는 것부터 과제가 시작되며, 측정된 값을 이용해 걸음 중의 이동 거리, 평균 걸음 속도, 평균 운동 에너지 값을 산출해 내야 합니다. 허브의 내부에는 가속도계가 내장되어 있어 3축(즉, 상하, 좌우, 전후)의 움직임을 감지할 수 있습니다. 즉, 허브를 둔부에 고정해 두면 허브가 걸음 중의 가속도 값을 기록하며, 그래프에 기록된 가속도 값의 최소치와 최대치가 표시됩니다. 이러한 최소치와 최대치의 정밀도는 학생이 걷는 동안 허브의 수직 위치에 따라 달라집니다. “걸음 수”의 정밀도는 이러한 최소치와 최대치의 질에 따라, 그리고 프로그램에 사용되는 보정 값에 따라 달라집니다.

• 다양한 자료를 사용하여 수업의 주제인 운동 에너지에 대한 학생들의 흥미를 북돋워주세요.

토의 시작

수업과 관련된 질문을 제시하면서 토의를 시작하세요. 질문의 예를 몇 가지 들어볼게요.

• 자신이 얼마나 빨리 걷고 있는지를 어떻게 측정할 수 있을까요?
• 움직이는 물체의 에너지를 어떻게 측정하거나 계산할 수 있나요?
• 그게 어떤 종류의 에너지인가요?

학생들에게 자신이 생각한 대로 가설을 세우고 글로 적어보게 하세요.

• 학생들에게 걸음 수를 측정하기 위한 만보계를 조립하게 하세요. 학생들 스스로 모델을 생각하여 만들어도 좋고, 앱의 조립 설명서에 따라 만보계 모델을 조립해도 상관없어요.
• 학생들에게 제안된 프로그램을 이용해 모델을 실험해보게 하세요.
• 학생들에게 시간의 경과에 따른 가속도의 그래프를 살펴보고 “걸음”이 무엇인지 설명하게 하세요.

• 학생들에게 약간의 시간을 주고 프로그램을 조정하여 성능을 개선해보게 하세요.
• 실험 중에 최대한 많은 데이터를 기록할 것을 권장하세요.
• 필요에 따라, 학생들에게 다른 소프트웨어에서 조작이 가능하도록 데이터를 CSV 파일로 내보내게 하세요.

• 스파이크 프라임 세트를 계속 사용할 수 있는 경우, 보다 상세한 체험식 학습을 위해 학생들에게 다음과 같은 방식으로 스파이크 앱의 과제를 완료하게 하세요.
  • 학생들에게 걸음 중의 운동 에너지를 실제 걷기 동작이나 프로그램을 통해 보여달라고 하세요. 도킹 스테이션을 이용해 프로그래밍을 하고 과제를 수행하는 것도 한 가지 방법이 될 거예요.
• 학생들이 세트를 이용할 수 없을 경우, 학생용 발명 노트를 작성하게 하거나 아래에 제시된 확장 활동을 과제로 부여하세요. 참고로, 대부분의 확장 활동은 체험식 실습 중에 수집된 데이터를 이용해 수행할 수 있습니다.
• 학생들의 정보 교환을 위한 공유 세션을 진행하세요. 정해진 틀은 없으며, 가장 효율적인 방법/도구(즉, 대면 또는 온라인)를 사용하면 돼요.

• 학생 개개인의 성과에 대한 피드백을 제공하세요.
• 제공된 활동평가표를 사용하면 프로세스를 단순화할 수 있습니다.

교사 관찰 체크리스트
아래의 예를 참조하여 교사의 요구 사항에 맞는 척도를 만드세요.

• 부분적으로 달성됨
• 충분히 달성됨
• 초과 달성됨

아래의 성공 기준을 사용해 학생들의 진척도를 평가하세요.

• 학생들이 선 그래프에 데이터를 기록하기 위한 장치를 프로그래밍할 수 있다.
• 학생들이 선 그래프에 나타나는 값을 해석할 수 있다.
• 학생들이 속도와 운동 에너지 사이의 상관관계를 설명할 수 있다.

자기 평가
학생 개개인에게 자신의 성과를 가장 잘 나타낸다고 생각되는 브릭을 선택하게 하세요.

• 파랑: 앱을 통해 제공되는 프로그램을 이용해 데이터를 그래프로 만들 수 있다.
• 노랑: 내 힘으로 선 그래프를 만들고 결과를 설명할 수 있다.
• 보라: 내 힘으로 새로운 실험을 만들어냈다.

동료 평가

다음과 같이 학생들에게 서로 피드백을 제공할 것을 장려하세요.

• 한 학생이 위의 색 브릭 척도를 사용하여 다른 학생의 성과에 대해 점수를 매기게 하세요.
• 후속 수업 중에 성과가 더욱 향상될 수 있도록 서로에게 건설적인 피드백을 제시하게 하세요. 이때를 기회 삼아 혼합형 학습 시나리오에 따라 비디오 회의 도구나 블로그 게시 도구를 사용해보는 것도 좋겠죠.

수업을 단순화하는 방법:

• 학생들에게 허브만을 사용하여 실험을 재현하게 하세요. 데이터는 허브가 지면과 수직을 이루고 있는 동안 걸음 수를 계산하기에 적합해야 합니다.

수업을 다음 단계로 연결하는 방법:

• 학생들에게 각자 만보계를 조립하게 하세요.
• 학생들에게 폰이나 태블릿을 이용해 실험을 반복하고 그 실험 결과들을 비교하게 하세요.
• 이렇게 하려면 장치의 센서 값을 시각화할 수 있는 앱이 필요합니다.

조립 팁

코딩 팁

이번 수업은 허브가 USB 또는 블루투스를 통해 연결된 상태에서 실행하도록 설계되었습니다. 이렇게 연결될 경우, 허브를 통해 수집된 데이터가 장치로 직접 스트리밍되고 선 그래프에 실시간으로 표시됩니다.

기본 프로그램

솔루션 프로그램

과학 데이터 팁

이 실험을 통해 얻을 수 있는 데이터의 예가 아래에 제시되어 있습니다.

수학교과 확장

수학 기술 계발 요소의 통합:

• 학생들에게 실험의 어느 부분에서 어림값이 필요한지를 찾아보게 하세요. 보폭이 항상 일정한 것은 아니며 만보계의 측정 성공률에 한계가 있다는 사실에 유념할 것을 말해주세요(즉, 오차 범위 내에서 정확하다는 뜻임).
• 학생들에게 자신이 수행한 실험에 기초하여 이론을 세우고 걸음걸이의 특성을 말해주는 이상적인 곡선이 어떤 모습일지 설명하게 하세요.

참고: 이렇게 하려면 추가 시간이 필요합니다.

국어교과 확장

국어교과 기술 계발 요소의 통합:

• 학생들에게 스마트 시계 또는 폰이 어떻게 걸음 수를 기록하는지 조사하고 그러한 기술의 작동 원리(오류 비율 포함)를 설명하기 위한 짧은 글을 작성하게 하세요.
• 학생들에게 AI 관점에서 패턴 인식 기술이 스마트 장치가 걸음 수를 감지하는 데 어떻게 도움이 되는지를 알아보게 하세요.

참고: 이렇게 하려면 추가 시간이 필요합니다.

진로 연결

이 수업이 즐거웠던 학생이라면 아마 다음과 같은 진로 개발 영역에 대해서도 관심이 있을 것입니다.

• 치료 서비스
• 엔지니어링 및 기술