2017 강원영재교육담당교원 워크숍 강원도교육청창의진로과강원영재교육연구회
목차 초청강연 - 영재교육에서의소프트웨어교육적용방안 창의체험프로그램 - 고전적로봇체험하기 리더십프로그램 - 마시멜로챌린지 창의체험프로그램 - EV3 와함께하는소프트웨어교육
영재교육에서의소프트웨어교육적용방안 최상일 - 3 -
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고전적로봇체험하기 이상만 1. 로봇의의미로봇은기계적인움직임과행동을수행할수있는시각적으로볼수있는외형을갖는기계적인공물을의미한다. 최근에는특정한기능을수행하는소프트웨어, 명령체제에따라작동해특정한결과를산출하는것도로봇이라고부르는경향이있다. 예를들어구글의검색색인어작성을위해전세계의웹을돌아다니며웹문서에서검색어를모아오는소프트웨어명령체제도로봇이라부르기도한다. 로봇은인간과비슷한모양과기능을가진기계를의미한다. 로봇은스스로작업하는능력을가진기계다. 생산공장에서인간의손노동을대신해조립, 용접등의노동을수행하는 ( 반 ) 자동화된로봇을산업용로봇이라한다. 주변환경을스스로인식한후자신의행동을조절하고결정하는로봇은 ' 지능형로봇 ' 이라부른다. 외관이인간과닮은모습을하고있는점을강조해 ' 안드로이드 ' 라부르기도한다. 로봇의최고단계는스스로생각할수있는인공지능과몸을결합한것이될것이다. 2. 로봇의발전로봇은반복적이고위험한노동에서인간노동력을대신하기위해고안되었다. 산업혁명을거치면서공장노동을통해기계와인간은노동과정에서서로긴밀하게통합되었다. 현재는산업현장의대부분에로봇이자리잡고있으며, 앞으로는로봇에게도세금을부과하는방안을검토하고있는중이다. 로봇의가장원초적인형태로오토마타가있다. 오토마타 (automata) 는자동인형을뜻하는데, 기계식태엽장치를원동력으로해복잡한전달기를거쳐서최종적으로인간육체의동작을모방하는인형이다. 오토마타는산업혁명이전개되는 18세기부터호기심을충족하는장난감으로생산되었다. 최근에는오토마타를활용한다양한장난감들이개발되고있으며이를통해로봇문화의발전을추억할수있다. 3. 앞으로의로봇 지능형로봇은외부환경을인지해상황판단을하고자율적동작을전개할수있어야한다. 몸과로봇의상동성이중요한이유는로봇이인간노동의대체물에서출발했기때문이다. 로봇공학은인간과기계사이의인터페이스를확보하는것으로서인공감각기관과인공지능을기계의몸과결합시키는것이다. 로봇공학은자연과기계의인터페이스문제곧, 감각센서를통한외부환경의인지 ( 인공지능 ) 와자율적동작 ( 모터 ) 을해결해야한다. 동작부분은산업혁명이후기계공학이발전하면서많은기술이축적된분야다. 로봇이최초로응용된곳도생산기계분야다. 로봇의실용화는로봇손, 용접로봇등특정화된기능을담당하는인간몸의확장과대체물에서시작되었다. 용접하는로봇팔, 무거운물건을드는기중기, 세밀한조립을담당하는로봇손가락등은인간몸이갖는힘과용도를확장했다. 한편센서분야는기계의보는능력과듣는능력이관련된분야다. 자동제어분야에서센서기술이발전해왔다. 로봇공학에서는감각과동작을연결하는인지분야의발전이중요하다. 센서와동작을자연스럽게연결하는방식또한연구개발이요구되는분야이다. - 21 -
1. 테오얀센의스텐드비스트네덜란드출신의융합형예술가인테오얀센의작품이다. 테오얀센은예술가이기이전에물리학을공부한과학자였다. 그의물리학이론 ( 기계의움직임 ) 이다음과같은작품을만들어낸것이다. 이작품은화석연료나인공적인에너지원을사용하지않으며바람이불어오면바람의에너지만을이용하여기계관절이움직인다. 이런종류의예술품을 움직이는조각 이른바 키네틱아트 라고부른다. 왼쪽의사진은테오얀센의작품중 스탠드비스트 의기본적인골격구조를학습할수있는 가켄 사의 미니비스트 이다. 테오얀센이고안한바람의에너지만으로걷는기계공학의원리가고스란히담겨있으며복잡해보이는모양과달리매우단순한구조로되어있다. - 22 -
2. 테오얀센의이족보행로봇 테오얀센의 스텐드비스트 는일본의 Gakken( 株式会社学習研究社 ) 사의교육용완구중하나로탄생이되었다. 학연사의완구제작은테오얀센의검수를거쳐스텐드비스트의움직임을완벽히재현해내었다. 학연사는이에그치지않고일본인의가슴에깊이남아있는 건담 과스텐드비스트의믹싱을추진하여위의그림과같은 2족보행로봇을제작해내었다. 스텐드비스트 와 2 족보행로봇 모두여기에그치지않고다양한창조물이쏟아져나온다. 로봇을사랑하 는이들로부터다양한변형로봇들이업그레이드되고상상속에서현실로뛰쳐나온다. 영재교육에있어우리가앞으로해야할일이이러한일이라고생각한다. 새롭고창의적인아이디어는아무것도없는곳에서나오지않는다. 모방을통하여, 개선의노력을통하여새로운아이디어가형성되고이를바탕으로발전을이루게된다. 단순히새로운지식을접하고익히며경험해보는것으로영재교육의교육과정이끝나서는안될것이다. 학습한내용, 새로운지식을바탕으로더욱발전하고진화하는사고의교육으로이끌어나가야할것이다. 단순한장난감로봇속에서우리는변화를추구하는정신과아울러새로운것에대한창조의욕구를배 워야할것이다. - 23 -
1. 미래를준비하는자세세계는지금 4차산업혁명을준비하고있다. 4차산업혁명이란인공지능, 로봇기술, 생명과학이주도하는다음시기의산업혁명을말한다. 로봇이나인공지능 (AI) 을통해실재와가상이통합되어사물을자동적, 지능적으로제어하는시스템의구축이우리의눈앞에가시화되고있다. 이에정부에서는소프트웨어교육을교육과정에포함하여기초교육에서부터이를준비하려는시도를하고있다. 자원이부족하고고부가가치를추구해야하는우리나라의입장에서이는미래사회의원동력으로서반드시해결하고철저히준비해야할부분이다. 2. 영재교육에서추구해야할것소프트웨어교육이교육과정에들어오면서아직철저한준비와검증을거치지못하였다는생각이든다. 국내의로봇관련대학의학과에서의커리큘럼역시체계화되어있지못한경우가많다는언론의보도가있었다. 대학에서조차 SW관련전문교육이이루어지고있지않은셈이다. 정말중요한것이무엇인지, 반드시선행되어야할것이무엇인지를아직모르고있는것이다. 지금껏대한민국의발전은남의것을빌려따라온사례가많았다. 지금까지의산업세대에서는충분히가능했던일이다. 하지만어느정도수준에오른우리나라의현실은이제는더이상기초, 기본이충실하지못했던문제점들이속속들어나고있다. 소프트웨어교육과로봇교육에서컴퓨터언어와시스템프로그래밍만을배우는것으로성공할수있으리라는계산은큰오산이다. 소프트웨어와로봇교육은한마디로종합예술이다. 과학과기술과예술이융합된거시적관점에서접근해야하는것이다. 기계의원리를모르는데소프트웨어만안다고해서가시적결과물이나올수는없는것이기때문이다. 영재교육에서는일반학생들과는다른특화된프로그램이운영되어야한다. 예컨대, 융합교육, 컴퓨터과학, 기계공학, 로보틱스등의다양한프로그램을기반으로영재학생들의융합력이극대화되어야한다. 이를위해관련분야의물적 인적인프라를확보하여학생들에게다양한경험을제공하여창의적, 융합적사고력을이끌어내야하는것이다. 3. 영재교사의자세 Early adopter( 얼리어답터 ) : 남들보다먼저제품에관한정보를접하고, 제품을먼저구입해제품에관 한평가를내린뒤주변사람들에게제품의특성을알려주는성향을가진소비자군. 영재교사에게어울리는 (?) 단어로얼리어답터를떠올릴수있다. 위의정의에서보듯변화에민감하고새로운것에대한궁금증을가지고이를파악하여다른사람에게전파할수있어야한다. 영재교육대상자가일반학생과다른교육을추구해야한다면영재교사는이와관련된다양한정보를제공해줄수있는준비가되어있어야한다. 물론과거의지식과이론이모두필요없다는말은아니다. 과거로부터현재와미래가생산되듯과거의것역시매우중요하다. 하지만과거의것을새롭게볼수있는관점, 과거로부터변화를도출할수있는노력이중요하다는이야기이다. 溫故知新 : 옛것을익혀새것을안다. 영재교육에몸담고있는지금이자리의여러분이다시한번새겨야할중요한말씀이아닌가한다. - 24 -
융합적사고 Marshmallow Challenge 김재기 마시멜로챌린지는마시멜로와스파게티면, 그리고몇몇추가된준비물만을이용해가장높은구조물을세우고유지시키는게임이다. Tom Wojec이라는학자가각종디자인워크숍에서실행하면서얻은결과를 TED 2010에서소개함으로써알려지게되었다. 학생, 디자이너, 건축가, 경영자등전세계각계각층의사람들이참여한이게임에서 협동 에대한성찰을하게되었다고한다. 영재교육원운영의초반에또는그이후에라도구성원간의협력과공동체정신의함양, 융합적사고력신장에도움을줄수있는프로그램으로소개한다. - 25 -
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LEGO EV3 와함께하는소프트웨어교육 김정웅 - 29 -
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