정보의 전달

(참고: 이 수업은 파트 A와 파트 B로 구성되어 있으며, 표준에 따른 온전한 학습을 위해 두 가지가 다 중요합니다. 시간이 제한적일 경우, 두 파트를 모두 검토한 후, 필요한 요소들을 골라 사용하세요.)

이번 수업은 학생들이 패턴(부호)을 이용해 메시지를 보내는 여러 가지 방법을 비교하는 형태로 진행되며, 자신이 직접 만든 부호를 모델을 이용해 테스트하고 비교할 수 있는 재미있는 체험의 기회를 제공합니다. 학생들에게 독자적으로 부호를 만들고, 부호를 전달할 장치를 디자인하고, 조립을 마치게 하세요. 정답 모델이 따로 없다는 점을 상기시켜주시고요.

• 과학적 배경 - 정보의 전달:
  • 탐구 단계에 제시된 코딩 방법, 즉 라이트 및/또는 사운드 블록을 도구 삼아 패턴을 여러 가지 방식으로 활용하여 메시지를 전달하는 방법을 교사가 먼저 숙지해두시기 바랍니다.
  • 예시된 두 가지의 방법은 모두 대체암호에 해당합니다. 즉, 하나의 글자가 하나의 숫자에 대응되고, 그 하나하나를 한 가지 이상의 빛 점멸 또는 소리(A=1, B=2 등)로 나타내는 식이죠.
  • 학생들이 테스트를 유효하게 수행하려면 기준과 제약이 필요하며, 관심유도 단계에서 이를 정할 수 있습니다.
• 사전 지식 쌓기 - 정보의 전달: 기초 과학 자료를 사용하여 정보, 이미지 및 용어 정의를 공유하세요.
  • 부호란 숫자, 문자, 소리, 빛 또는 기호를 사용하여 메시지를 나타내기 위한 일련의 패턴을 의미합니다. 예를 들어, 모스 부호의 경우 길고 짧은 섬광이나 비프음의 조합을 통해 각각의 글자를 표시합니다.
  • 인류는 동서고금에 걸쳐 부호화된 정보의 전달을 위해 수많은 패턴 시스템을 사용해 왔습니다.
  • 오늘날에는 전자적 수단을 이용해 정보를 한 곳에서 다른 곳으로 보내는 방식을 주로 사용하며, 이때 1과 0을 이용한 바이너리 부호 패턴을 사용하여 텍스트, 사운드 및 이미지를 표시합니다. 그리고 휴대폰과 같은 전자 장치가 숫자를 해독해서 우리가 인식할 수 있는 형태로 바꿔줍니다.
  • 기준이란 프로젝트의 성공을 위해 충족되어야 할 요건을 의미합니다(예: 사용하기 쉽고 안전해야 함).
    제약이란 시간이나 비용과 같은 프로젝트의 한계 요인을 의미합니다.
  • 주요 어휘: 패턴, 부호, 정보 전달, 기준, 제약
• 조립 및 프로그래밍 체험: 학습단원 계획의 제안 사항을 읽어보세요. 아울러 필요하다면, 이번 수업과 관련하여…
  • 스파이크 앱 시작 메뉴의 라이트 및 컬러 센서 튜토리얼을 이용해 내용을 보완하세요.
  • 과학 단원의 다른 수업을 한두 가지 참조하여 조립 체험을 확장하고 스파이크 앱의 단어 블록에 대한 이해도를 높이도록 하세요.
  • 빛과 소리를 이용한 통신 수업이 아이디어를 구상하고 조립하는 데 도움이 될 것입니다.
• 재료: 관심유도 단계에서 학생들에게 보여줄 모스 부호의 예(인쇄본 또는 디지털)를 찾아보세요.

파트 A (45분)

• 이야기의 주인공 소개 및 첫 번째 과제의 제시: 마리아, 레오, 다니엘, 소피가 뭔가 특수한 부호를 사용하여 아이디어를 공유하고 있네요. 우리도 우리만의 부호를 만들어서 친구들과 통신을 해보아요.

• 생각—교사의 판단에 따라, 이야기 그림을 사용하여 수업의 주제에 대해 간략히 토의를 진행하세요.

  • 정보의 전달을 위해 패턴을 사용하는 방법으로 어떤 것들이 있을까요? (북이나 소리의 패턴, 모스 부호에 사용되는 길고 짧은 신호의 패턴, 공항 또는 선박의 불빛 신호. 모스 부호의 샘플을 보여주는 방안을 고려해보세요.)
  • 부호를 만드는 기준으로 어떤 것들이 있을까요? (정보의 부호화를 위해 패턴이 사용되어야 함, 메시지가 정확하게 전달되어야 함, 시스템이 사용하기 쉽고 빨라야 함)
  • 어떤 제약이 있을까요? (거리, 재료, 안전을 고려해야 함, 너무 많은 학생이 동시에 이동하게 되는 상황을 피해야함, 부호의 메시지 전달 속도가 너무 느릴 경우 긴급한 정보가 지연될 수 있음)
  • 학생들에게 기준과 제약을 정하게 하고, 적절히 도움을 제공하세요. 학급 전체가 동일한 세트를 사용하면 그룹간 비교가 보다 용이해질 것입니다. 또한 선택의 폭이 넓어질수록 해법의 다양성이 확대됩니다.

• 스파이크 에센셜 세트와 장치를 그룹별로 하나씩 나눠주세요.

• 프로그래밍에 도움이 되도록 아래의 예를 학생들과 공유하는 방안을 고려해보세요. 모델이나 프로그램을 만드는 데 정답이 따로 없다는 점을 다시금 말해주시고요. 개방형 프로젝트 형태의 수업이므로 학생들이 얼마든지 자신이 원하는 모델과 메시지 부호를 디자인하고 조립할 수 있습니다.

• 학생 과제:

  • 글자 A–E로 구성된 단어를 전달하기 위한 부호를 최소 두 가지 이상 만들어서 종이에 적으세요(예: A = 늑대 소리, B = 새 소리, C = 고양이 소리 등).
  • 여러 가지 시스템을 사용하여 부호화된 메시지를 전달할 수 있도록 모델을 조립하고 프로그래밍하는 과정을 시작하고, 그것이 친구들과 의사소통하는 데 어떻게 도움이 되는지를 보여주세요.
  • 정해진 기준과 제약 조건을 사용하여 파트너 또는 다른 그룹과 함께 부호를 테스트하세요.

• 라이트 매트릭스를 어떻게 프로그래밍하여 정보의 전달을 위한 패턴을 만들 것인지에 대해 브레인스토밍을 진행하세요. 예를 들어, 모든 학생이 공통의 디자인 기준과 제약 조건을 적용하고, 아래의 아이디어를 테스트하는 것도 하나의 방법이 되겠죠.

  • 글자 A-E에 대해 부호를 정한 후, 라이트 매트릭스의 픽셀 수를 이용해 BED를 씁니다.
  • 글자 A-E에 대해 부호를 정한 후, 동물 소리를 이용해 BEAD를 씁니다.

• 과제 수행 중간에 학생들에게 익숙한 수업 방식에 따라 아이디어를 서로 교환하고 새로 떠오른 영감에 기초하여 모델을 업데이트하게 하세요.

예제 아이디어

• 학생들을 모두 모으고 정보를 공유하세요. 

• 각 그룹별로 직접 만든 모델을 이용해 시연과 설명을 해보라고 하세요.

  • 여러 가지 패턴을 어떻게 이용하여 정보를 전달하도록 부호가 만들어져 있는가.
  • 솔루션을 디자인할 때 사용된 기준과 제약 조건.
  • 두 가지 부호 디자인에 대한 테스트 결과 비교.
  • 자신의 부호가 정보의 전달을 쉽게 해주는지 여부 및 그 이유.

• 각 그룹별로 모델 또는 프로그래밍의 어느 부분이 어려운지 들어보고, 공유하고, 적절히 제안을 해주세요.

파트 B의 설명 섹션을 이어서 하고자 할 경우, 학생들에게 모델을 그대로 보관하게 하거나 따로 시간을 주고 다시 조립하게 하세요.

파트 B (45분)

• 모델을 프로그래밍하는 중에 정보 공유, 브레인스토밍, 아이디어 구상을 지원하는 차원에서 파트 A의 설명 단계를 반복하세요.

• 학생들이 서로의 디자인을 보고 평가할 수 있도록 공유 방법을 정하세요. 예를 들어, 직소(그룹을 나누어 새로운 그룹을 만듦) 방식도 좋고, 인사이드-아웃사이드 서클(두 개의 동심원 형태로 서로 공유하고, 뒤이어 원을 서로 반대 방향으로 돌려 새로운 파트너와 동 과정을 반복) 방식도 괜찮습니다. 그 다음, 학생들에게 각자 살펴본 모델의 비교 데이터를 기록하고(속도, 정확성, 사용 편의성 등의 주된 기준에 비쳐볼 때 자신의 모델과 어떻게 비교되는지에 대한 평가 포함), 시도해보고 싶은 아이디어를 메모하고, 어느 디자인이 비밀 메시지를 친구들에게 전달한다는 목적에 가장 적합한지를 생각해보게 하세요.

• 학생 과제:

  • (15분) 공유 활동을 통해 얻은 아이디어를 바탕으로 조립 및 프로그래밍을 계속하세요.
  • (10분) 완성된 모델을 사용하여 디자인과 테스트 결과를 학급 전체와 공유하고, 여러 가지 부호 디자인이 속도, 정확성 및 사용 편의성의 기준을 어떻게 충족하는지를 다함께 비교해보세요. 그 다음, 어떤 부호 디자인이 친구에게 비밀 메시지를 보내는 데 가장 효과적인지를 표결로 정하세요.

• (5분) 학생들에게 아래의 기준에 부합하는 지식, 아이디어 또는 기술을 모두와 공유하게 하세요.

  • 과제를 완료하는 데 도움이 되었다.
  • 모델을 디자인하고 프로그래밍하는 중에 배움을 얻었다.

• 학생들에게 세트와 수업 공간을 정리정돈하게 하세요.

• 학생들이 아이디어를 구상하고 조립과 프로그래밍을 하는 동안 유도질문을 통해 생각과 결정을 들어보세요.

관찰 체크리스트

• 학습 목표(교사 지원_ 참조)_를 읽어보세요.
• 체크리스트를 사용하여 학생들의 진척도를 관찰하세요.
  • 정보의 전달을 위한 부호 디자인을 최소 두 가지 이상 고안하였다.
  • 시스템의 테스트와 사용에 관한 기준(예: 메시지가 정확하게 전달됨, 정보의 부호화를 위해 패턴이 사용됨, 시스템이 빠르고 사용하기 쉬움)과 제약(예: 거리, 재료, 안전)이 제대로 규정되어 있다.
  • 속도, 정확성 및 사용 편의성에 기초하여 각각의 부호와 솔루션을 평가하였다.

자기 평가

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

• 파란색 브릭: 프로그램 작성 지침을 따를 수 있다고 생각한다.
• 노란색 브릭: 프로그램 작성 지침에 따라 프로그램을 만들 수 있다.
• 녹색 브릭: 프로그램 작성 지침에 따라 프로그램을 만들 수 있으며, 친구에게 도움을 줄 수도 있다.

동료 피드백

학생들을 소규모 그룹으로 나누고, 협업의 체험에 대해 토의를 하게 하세요.
다음과 같은 문장을 사용할 것을 제안하세요.

• 네가 어땠을 때 좋았냐 하면…
• 내가 너에게서 더 듣고 싶었던 것은…

수업을 단순화하는 방법:

• 부호의 패턴을 고안함에 있어 한 번의 깜박임(“아니요”)과 두 번의 깜박임(“예”)을 이용해 간단한 질문에 대응하는 식으로 패턴을 한정지어주세요. 그 다음, 비교를 함에 있어서도 예/아니요 형태의 질문을 사용하거나 기준의 개수를 줄이고 비계설정 방식으로 지원을 해주세요.

수업의 수준을 높이는 방법:

• 학생들에게 알파벳 글자의 개수를 늘리고 더 많은 단어들을 사용하여 정보를 전달할 수 있도록 디자인의 범위를 확장하게 하세요. (샘플 부호에는 글자가 A–E밖에 없습니다.) 아울러 시스템 자체의 문제들을 찾아낼 준비를 하라고 말해주세요(예: 일부 부호의 확장이 불가능함).

• 역사적으로 중요한 시기를 포함하여 예로부터 정보의 전달을 위해 사용되었던 부호와 패턴에 관한 학습 자료를 제공하세요(예: 모스 부호, 남북전쟁 시의 깃발 신호, 1차 세계대전 시의 촉토 암호, 2차 세계대전 시의 에니그마 장치 또는 “역사상 최고의 암호” 검색 결과). 그 다음, 학생들에게 한 가지 방법에 대해 조사를 수행하고, 그 작동 원리에 대한 설명과 그림이 포함된 포스터를 만들고, 발표를 하게 하세요.

이렇게 할 경우 수업 시간이 45분 이상으로 길어집니다.