SW교육 교수학습 모델

* SW교육 교수학습 모델

  가. 시연 중심 모델  - 강아지와 고양이 이야기 만들기

 

     1) 시연(Demonstration) : 교사의 설명과 시범, 표준 모델 제시

       - 기능을 소개하고 이 기능이 왜 필요한지 설명한다. 학생들은 블록코딩을 분해하고, 각 패턴을 인식하게 된다. 

       - 스프라이트 삭제, 추가, 배경 꾸미기, 소리 사용, 모양 바꾸기 등을 시연

     2) 모방(Modeling) : 학생 모방하기, 질문과 대답

       - 시범을 따라하는 모델링의 과정을 통해 학생들이 하고자 하는 실행 내용에 대해 명령어로 표현하는 추상화 과정을 이해하게 된다. 

       - 스프라이트 삭제, 추가, 배경꾸미기, 소리 사용, 모양 바꾸기 등을 따라하기 

     3) 제작(Making) : 단계적, 독립적 연습, 반복활동을 통한 기능 습득

       - 학생 나름의 아이디어를 가지고 배운 명령어 문법을 사용하여 새로운 프로젝트를 개발한다. 

       - 실제 상황에 비추어 반복연습을 할 수 있고, 실제 상황의 문제점을 탐색하고, 다른 상황에 적용할 수 있다. 

       - '호랑이와 곶감', '해님과 달님' 등 알고 있는 전래동화의 한 장면을 선정하여 개발하도록 안내한다. 

   나. 재구성 중심 모델 - 나만의 미로 게임 만들기, 장애물 피하기 만들기

   

     1) 놀이(Use) : 학습자 체험 활동, 관찰과 탐색

       - 미로 게임을 해 보면서 나만의 미로 게임을 만들기 위해서는 어떤 요소들이 필요할지 생각해본다. 

       - 분해 활동 : 게임에 필요한 요소 추출하기

       - 패턴 인식 활동 : 게임의 시작, 종료, 주인공의 움직임, 장애물의 움직임이 어떤 패턴을 갖는지 생각해보기

       - 추상화 활동 : 주인공이 이동하는 방법과 벽, 장애물을 피하는 방법을 공식으로 표현하기

     2) 수정(Modify) : 교사가 의도적으로 모듈 및 알고리즘을 변형하여 제시

       - 추출한 요소를 나열해보고, 미로, 주인공, 장애물 등 게임 요소에서 모양이나 크기, 위치 등을 바꾸어 본다. 

       - 교사가 의도적으로 오류를 제시하여 학생들이 수정하거나 불완전한 소스를 학생들이 채워간다. 

       - 알고리즘 활동 : 장애물이 보이는 시간을 바꾼다. 장애물의 개수를 늘린다. 장애물을 추가한다. 

     3) 재구성(reCreate) : 놀이와 수정 활동을 확장하여 자신만의 프로그램 설계/제작

       - 게임을 더욱 재미있게 발전시킬 수 있는 방법은 무엇일지 생각하여 새롭게 재구성된 게임을 만든다. 

       - 요소를 변경함으로서 발생하는 부수적인 문제점들을 해결한다. 

       - 알고리즘 및 프로그래밍 : 새로운 장애물 추가하기, 장애물의 알고리즘 바꾸기, 장애물에 닿으면 생명력 줄이기, 미로 모양 바꾸기 등

 

   다. 개발 중심 모델 - 로봇 청소기 만들기 

   

     1) 탐구(Discovery) : 탐색과 발견을 통한 지식 구성

       - 문제 제시 : 이야기 형태로 주어진 문제 상황을 보고 문제가 무엇이지 생각해 보게 한다. 해결해야 할 문제를 문장으로 쓰게 한다. 

       - 언플러그드 활동으로 문제 해결 방법 탐색

       - 분해 : 로봇에게 명령을 내리는 방법과 로봇이 동작하는 원리를 탐색한다. 

       - 패턴 인식 : 로봇이 목적지까지 가는 방법에 대한 패턴을 찾아본다. 

       - 추상화 : 주어진 공간을 모두 청소하려면 어떤 방법을 사용할 지 공식으로 표현한다. 

                   최단거리 알고리즘, 백트래킹 알고리즘을 통하여 청소하지 못한 공간에 대해 인식한다. 

     2) 설계(Design) : 알고리즘의 계획 및 설계

       - 청소 로봇이 어떻게 이동하면 교실을 모두 청소 할 수 있는지 알고리즘을 설계하고 표현한다. 

       - 알고리즘 활동 : 순서대로 실행하는 알고리즘에서 반복되는 부분을 발견하여 반복에 따라 실행하는 알고리즘으로 설계한다. 

                           실제로 문제가 해결되는지 실행하여 보고 짝과 문제점이 없는지 서로 평가해본다. 

     3) 개발(Development) : 프로그래밍 언어로 구현 및 피드백

       - 알고리즘을 바탕으로 블록 기반 프로그래밍 언어를 활용하여 청소 로봇 프로그램을 만들어 본다. 

       - 프로그래밍 활동 : 청소 로봇 프로그램을 만들어 본다. 다양한 활동을 통해 청소 로봇 프로그램을 발전시킨다. 

                              발전된 청소 로봇 프로그램을 발표하고 피드백을 받는다. 

                              설계와 구현 과정을 반복하며 더 나은 청소 로봇 프로그램을 만들고 공유한다. 

   라. 디자인 중심 모델 - 물을 주는 화분 만들기, 에너지를 절약하는 똑똑한 선풍기, 스마트한 가정환경 만들기

     1) 요구분석(Needs) : 주어진 문제에 대한 고찰과 사용자 중심의 요구 분석

       가) 문제 상황

         - 이야기 형태로 주어진 문제 상황을 보고 문제의 발생 원인과 해결 방법을 모색한다. 

         - 문제 상황은 토마토를 화분에 심었으나 관리가 잘 되지 않아 시들어버린 상황이 발생한 것이다.

         - 우리가 편하게 화분을 관리하려면 어떻게 해야 할지 고민해본다. 

       나) 사용자 요구 분석

          - 문제 상황을 이해하고 자동으로 물을 주는 화분을 만들 수 있는지 생각한다. 

          - 자동으로 물을 주는 화분이 있다면 얼마나 편리해질지 생각한다. 

          - 물을 주는 화분을 만들기 위해 알아야 할 것이 무엇인지 이해하고 분석한다. 

          - 탐색한 내용을 모둠별로 발표한다. 

       다) 활동 1 - 문제 이해 및 분석

          - 문제를 이해하고 자동화의 주요 요인을 분석한다. 

          - 물의 양에 따라 물을 자동으로 줄 수 있는 원리와 방법을 탐색한다. 

          - 자동화에 필요한 자료를 조사한다. 

          - 목표를 찾고 조건을 분석한다. 

          - 탐색한 내용을 모둠별로 발표한다.

       라) 활동 2 - 문제를 분석하여 정리해 보자

          - 문제 상황의 이해 : 해결할 문제의 최종 목표는 무엇인지 생각한다.

          - 문제 해결 방법 만들기 : 문제를 해결할 아이디어를 모으고 해결 방법을 창의적으로 만들어 본다.

          - 필요한 자료 수집 : 문제 해결에 필요한 자료는 어떤 것이 있을지 찾아본다. 

     2) 디자인(Design) : 분해와 패턴 찾기, 알고리즘의 설계

       가) 분해

          - 물을 주는 화분을 어떤 모양과 기능을 넣어 만들면 좋을지 생각한다. 

          - 물의 양을 측정하는 기능, 물으 주는 기능 등으로 문제를 분해하고, 물을 주는 기능에서 물이 어느 정도일 때 물을 줄지 생각한다. 

       나) 패턴 인식

          - 물의 양에 따라 물을 주는 화문의 동작 패턴을 찾아 나열한다. 

          - 핵심 요소 간 패턴을 쉽게 파악할 수 있도록 시각화 한다. 

          - 시각화를 할 때는 창의성을 신장하기 위해 마인드 맵, 그래프와 도식화 등 다양한 전략을 사용한다.  

       다) 추상화

          - 식물이 잘 자리기 위한 온도와 습도의 조건을 공식으로 표현한다. 

       라) 알고리즘 설계

          - 물을 주어야 할 때와 주지 말아야 할 때 등 알고리즘의 핵심 요소를 추출한다. 

          - 물을 주는 화분의 프로그램의 알고리즘을 생각해보고 의사 코드나 순서도로 표현한다. 

     3) 구현(Implementation) : 프로그래밍과 피지컬 컴퓨팅으로 산출물 구현

        - EPL을 활용하여 가상의 화분을 만들고 프로그래밍하여 구현한다.

        - 학습자의 수준과 환경에 따라 간단한 센서나 기구를 활용하여 실제 화분을 제작할 수 있다. 

     4) 공유(Share) : 산출물 공유와 피드백을 통한 자기 성찰 

        - 물을 주는 화분 프로그램을 발표하고 공유한다. 

        - 서로 좋은 점과 개선할 점에 대한 이야기를 나누고 피드백을 받는다. 

        - 개발 과정에 대한 간략한 소개 글을 작성하여 온라인에 탑재하고 댓글 등의 반응을 통해 자기성찰을 한다.      

   마. 컴퓨팅 사고력(Computational Thinking) 요소 중심 모델

     1) 분해(Decomposition) : 컴퓨터가 해결가능한 단위로 문제 해결

     2) 패턴 인식(Pattern Recognition) : 반복되는 일정한 경향 및 규칙의 탐색

     3) 추상화(Abstraction) : 문제 단순화, 패턴인식으로 발견한 원리 공식화

     4) 알고리즘(Algorithm) : 추상화된 핵심원리를 절차적으로 구성

     5) 프로그래밍(Programmin) : 컴퓨터가 이해할 수 있는 언어로 구현/실행 

  * 정보과 교육과정 표준 모델 개발 - 2016 한국정보교육학회 연구보고서

* 2015 교육정책네트워크 교육현장지원연구 - SW교육 교수학습 모형 개발 연구 (한국교육학술정보원) 

SW교육 교수학습모델 요약 (1).hwp

SW교육 교수학습모델 요약 (1).hwp

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