4차 산업혁명 시대의 창의성과 인공지능기술(AI)의 초등교육 적용 제주서초등학교 교사 전지희.

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1 4차 산업혁명 시대의 창의성과 인공지능기술(AI)의 초등교육 적용 제주서초등학교 교사 전지희

2 01 다가온 4차 산업혁명 시대와 창의성 02 인공지능(AI)이란? 03 인공지능(AI)기술 기반의 창의적 교재 개발 사례 04 Discussion & Q&A

3 4차 산업혁명 시대와 창의성 복잡하다……

4 융합을 기반으로 인공지능 기술을 적용함으로써 기존 산업의 변화를 촉진.
4차 산업혁명 시대와 창의성 융합을 기반으로 인공지능 기술을 적용함으로써 기존 산업의 변화를 촉진. 생산력 강화 인건비 절감 일자리 및 부의 분배 이슈 발생 빠름 광범위 복잡

5 4차 산업혁명 시대와 창의성 시대 변화에 적합한 소양을 준비하는 교육의 필요성 대두

6 세계경제포럼(WEF; World Economic Forum)은 2016년 다보스포럼에서 4차 산업혁명을 촉발시켰으며
4차 산업혁명 시대와 창의성 세계경제포럼(WEF; World Economic Forum)은 2016년 다보스포럼에서 4차 산업혁명을 촉발시켰으며 ‘교육을 위한 새로운 비전(New Vision or Education)’에서 “Social and Emotional Learning(SEL) Skills”를 21세기 핵심 기술로서 강조. “Social and Emotional Learning(SEL) Skills”

7 4차 산업혁명 시대와 창의성 21세기의 시작과 동시에 출현한 4차 혁명은 디지털 혁명을 기반으로 하고 있으며 소프트웨어 기술을 기반으로 생성되는 디지털 연결성이 사회를 근본적으로 변화시키고 있음 교육 전반에 대한 근본적인 시스템 변화요구

8 교육의 새 비전으로 21세기를 위한 16가지 기술을 제안
4차 산업혁명 시대와 창의성 교육의 새 비전으로 21세기를 위한 16가지 기술을 제안

9 학생중심 활동을 통해 ‘사회 정서 학습 기술(SEL)’을 익힐 수 있는 교재 구안 인공지능
4차 산업혁명 시대와 창의성 4차 혁명에 따른 교육의 방향 전환에 대한 요구와 새로운 비전의 제시에 따라 4차 혁명 시대의 기반이 되는 ICT 소양관련 학습내용(인공지능, 실감미디어, 클라우드기술, 인체통신기술)을 선정하고, 학생중심 활동을 통해 ‘사회 정서 학습 기술(SEL)’을 익힐 수 있는 교재 구안 인공지능

10 인공지능(AI)이란? https://youtu.be/RUdVbcefzoI 출처: SK planet 제작
Skplanet의 FaceID 컨셉 영상입니다. 얼굴 인식을 통해 고객을 파악하고, 각 고객별로 리워드포인트를 적립하거나, 쿠폰을 발행하기도 합니다. 이러한 과정은 모두 기계가 알아서 척척 하고 있습니다. 이는 기계가 고객의 얼굴을 학습할 수 있기 때문에 가능한 것입니다. 출처: SK planet 제작

11 인공지능(AI)이란?

12 인공지능(AI)이란?

13 인공지능(AI)이란? 인공지능(AI)은 스스로 학습이 가능하다.

14 인공지능(AI)이 스스로 학습이 가능하도록 하는 기술
머신러닝/딥러닝

15 인공지능(AI)이란? 복잡하다……

16 인공지능(AI)이란?

17 인공지능(AI)이란?

18 인공지능(AI)이란? 인공지능을 가능하게 하는 것은 머신러닝/딥러닝이다. 그 기반에는 신경망구조를 기반으로 한 다양한 원리들이 존재한다. 이 중 회선 신경망 기술(CNN; Convolutional Neural Network)로 불리는 CNN은 이미지를 이해하고 이로부터 고수준의 추상화된 정보를 추출하거나 또는 새로운 질감을 가진 그림을 그리는 등 다양한 영상처리, 컴퓨터 비전 분야에서 많이 연구되고 있는 인공신경망의 한 종류이다. 특히 딥러닝이 현재처럼 폭발적인 인기를 끌기 시작한 것은 2012년 Image Net대회에서 CNN이 기존의 모든 알고리즘을 압도하는 성능으로 1등을 차지했을 정도로 강력한 성능을 보여주었기 때문이다. 이러한 CNN은 Convolution이라는 한글로는 합성곱이라는 단어로 번역되는 일종의 규칙적인, 어떠한 패턴을 가진 곱셈 연산이 이루어지며, 머신이 데이터를 인식하고 처리, 학습할 수 있도록 돕는다.

19 01 다가온 4차 산업혁명 시대와 창의성 02 인공지능(AI)이란? 03 인공지능(AI)기술 기반의 창의적 교재 개발 사례 04 Discussion & Q&A

20 인공지능(AI)기술 기반의 창의적 교재 개발 사례

21 인공지능(AI)기술 기반의 창의적 교재 개발 사례 –차시별 주제
SEL요소 원리 이해 적용 도덕적 문제

22 내용목표 과정목표 인공지능(AI)기술 기반의 창의적 교재 개발 사례 –학습목표(1-2차시)
1. 효율적으로 정보를 제공하고 처리하기 위해서 다양한 형식으로 정보를 구조화할 수 있다. 2. 머신러닝/딥러닝의 개념을 이해하고 기계가 이미지를 인식하고 분석하는 원리인 CNN을 이해하고 체험한다. 과정목표 1. 실생활에서 인공지능의 얼굴인식 기능이 쓰이는 사례를 파악한다. 2. Convolution상자와 Max-pooling법을 이용하여 데이터 비교/분석할 수 있다. 3. 여러 가지 데이터를 일정한 규칙을 가지고 분류하고, 분류 전략을 탐색할 수 있다.

23 인공지능(AI)기술 기반의 창의적 교재 개발 사례 –학습목표(3-4차시)
내용목표 1. 지능형 CCTV의 원리에 대해 이해할 수 있다. 2. 인공지능이 인간의 성향과 상황을 고려한 판단을 하는 원리를 이해할 수 있다. 3. 인공지능을 활용할 수 있는 방안을 설명할 수 있다. 과정목표 1. 지능형 CCTV의 알고리즘을 리치픽처의 방법으로 작성한다. 2. 인물의 성향과 상황에 대한 자료를 수집, 분석해 가장 적합한 길을 길 블록으로 나타내며 상황에 맞는 판단을 내리는 방법을 학습한다. 3. 인공지능이 다양한 분야에 활용될 때의 활용방안을 KEEP, STOP, BEGIN의 방법으로 탐구한다.

24 내용목표 과정목표 인공지능(AI)기술 기반의 창의적 교재 개발 사례 –학습목표(5-6차시)
1. 인공지능의 발달로 일어날 수 있는 윤리적 문제를 알 수 있다. 2. 인공지능 문제 사례를 토론하는 과정을 통해 논리적, 비판적, 창의적 사고를 함양할 수 있다. 과정목표 인공지능 기술이 발달하면서 나타나는 윤리적 문제점을 이야기를 통해 파악한다. 인공지능 윤리에 대해 토론하면서 고차적, 창의적 사고를 발달시킨다. 3. 인공지능 진로를 탐색한다.

25 인공지능이 이미지를 분석하는 방법인 회선 신경망 원리 이야기하기 ‘Max’와 ‘거름상자＇를 이용하여 제시된 이미지 분석하기
인공지능(AI)기술 기반의 창의적 교재 개발 사례 –프로그램 개발현황 1차시: 인공지능은 어떻게 학습할까? (활동1) 생각 열기 생각 펼치기 생각 다지기 인공지능에 대해 [Visual Thinking] 방법으로 자유롭게 생각 표현하기 인공지능이 이미지를 분석하는 방법인 회선 신경망 원리 이야기하기 ‘Max’와 ‘거름상자＇를 이용하여 제시된 이미지 분석하기 Visual Thinking 생각을 글과 그림, 기호 등을 이용하여 정리하고 그것을 커뮤니케이션에 이용하고 활용하는 창의적 교수학습 방법

26 타일 조작 활동을 통해 규칙을 파악하여 분류하는 연습하기 분류할 수 있는 규칙 만들고 규칙에 따라 분류하기
인공지능(AI)기술 기반의 창의적 교재 개발 사례 –프로그램 개발현황 2차시: 인공지능은 어떻게 학습할까? (활동2) 생각 열기 생각 펼치기 생각 다지기 인공지능이 데이터를 분류하는 방법 이해하기 타일 조작 활동을 통해 규칙을 파악하여 분류하는 연습하기 분류할 수 있는 규칙 만들고 규칙에 따라 분류하기 KJ법(종이조각법) 종이조각법은 집단에서의의 창조성과 직관력을 촉진시키는 방법으로 주제에 대한 키워드에 관한 친화도를 이용한다. 항목들 사이의 자연스러운 연관관계에 따라 관련된 것들끼리 모이도록 조직되고, 그룹간의 관계를 명시

27 3차시: 스스로 판단하는 인공지능 (활동1) 생각 열기 생각 펼치기 생각 다지기
인공지능(AI)기술 기반의 창의적 교재 개발 사례 –프로그램 개발현황 3차시: 스스로 판단하는 인공지능 (활동1) 생각 열기 생각 펼치기 생각 다지기 현재 CCTV가 지니고 있는 한계점 알아보기 스스로 판단하는 CCTV가 감지해야 하는 동작과 기준, 판단을 정하기 지능형 CCTV의 알고리즘을 [리치픽처] 방법으로 작성하기 리치픽처 그림, 말풍선, 상징물 등의 도구를 활용하여 자유롭게 표현함으로써 말로 표현하기 어려운 것을 쉽고 다양하게 표현할 수 있게 하는 창의적 교수 학습 방법

28 4차시: 스스로 판단하는 인공지능 (활동2) 생각 열기 생각 펼치기 생각 다지기 생각 되돌아보기
인공지능(AI)기술 기반의 창의적 교재 개발 사례 –프로그램 개발현황 4차시: 스스로 판단하는 인공지능 (활동2) 생각 열기 생각 펼치기 생각 다지기 생각 되돌아보기 인공지능의 활용 방안을 [KEEP, STOP, BEGIN]의 방법으로 탐구하기 인물의 경험과 성격을 참고하여 성향 파악하기 인물의 성향과 상황에 맞는 길을 추천하여 지도에 나타내기 인공지능이 다양한 상황에서 판단을 내리는 과정 인식하기 KEEP, STOP, BEGIN 실천 방안에 대해 토론을 할 때 주제가 유지되어야 하는 점(KEEP), 제거되어야 하는 점(STOP), 새롭게 시작되어야 하는 점(BEGIN)의 측면에서 사고하도록 하는 창의적 교수학습 방법

29 [창문열기 토의토론] 방법으로 같은 입장의 학생들끼리 의견 정리하기
인공지능(AI)기술 기반의 창의적 교재 개발 사례 –프로그램 개발현황 5차시: 인공지능 윤리 (활동1) 생각 열기 생각 펼치기 생각 다지기 자율주행 자동차 사고 상황 인식하기 [창문열기 토의토론] 방법으로 같은 입장의 학생들끼리 의견 정리하기 토론하기 창문열기 토의토론 가운데 네모 칸에 주제를 적고 나머지 칸에 모둠원들의 생각을 포스트잇에 적어 붙인 뒤 생각을 공유하는 창의적 교수학습 방법

30 6차시: 인공지능 윤리 (활동2) 생각 열기 생각 펼치기 생각 다지기 생각 되돌아보기
인공지능(AI)기술 기반의 창의적 교재 개발 사례 –프로그램 개발현황 6차시: 인공지능 윤리 (활동2) 생각 열기 생각 펼치기 생각 다지기 생각 되돌아보기 [나뭇가지 토의토론] 방법으로 인공지능 의사와 인간 의사의 특징 정리하기 인공지능 의사와 인간 의사의 판단이 다른 상황 인식하기 같은 입장을 선택한 친구들끼리 이야기 나누며 의견 정리하기 토론하기 나뭇가지 토의토론 긍정적 가지와 부정적 가지에 들어갈 내용을 생각하면서 특징을 정리하는 창의적 교수학습 방법. 가지의 내용을 적을 때 원인, 결과로 나누어 적는 것이 효과적이다.

31 인공지능 전문가 인공지능이 인간처럼 생각하고 판단, 의사결정을 내릴 수 있도록 알고리즘이나 프로그램을 개발하는 사람
인공지능(AI)기술 기반의 창의적 교재 개발 사례 –진로탐색(부록) 인공지능 전문가 인공지능이 인간처럼 생각하고 판단, 의사결정을 내릴 수 있도록 알고리즘이나 프로그램을 개발하는 사람 기계가 스스로 학습하는 딥러닝을 할 수 있는 알고리즘을 만듦 오감으로부터 들어온 정보가 뇌를 거쳐 어떻게 말과 행동으로 표현되는지를 이해하고 이와 유사한 기능을 기계가 갖도록 함

32 인공지능 인공지능(AI)기술 기반의 창의적 교재 개발 사례 –컴퓨팅적 사고력맵 1. 인공지능은 어떻게 학습할까?
2. 스스로 판단하는 인공지능 1차시 2차시 3차시 4차시 [상황제시] 인공지능의 이미지 인식 기술 알아보기 [상황제시] 모자이크 복원 기술 알아보기 [상황제시] 현재의 CCTV 한계점 제시하기 [자료수집] 인물의 성향, 각각의 길의 장점과 단점, 특징에 대한 데이터 수집 [자료분석] 표 안의 이미지를 MAX와 거름상자를 이용하여 분석하기 [추상화] 신경망 원리를 통해 이미지를 단순화하여 인식하기 [자료분석] 지능형 CCTV의 동작 인식 상황을 분석하여 동작 인식 기준 파악하기 [시물레이션] 자신이 선택한 길에 따라 길 안내하기 인공지능 [자동화] Convolution상자와 Max-pooling 방법을 반복 실행하여 이미지 인식하기 [시물레이션] 공통점을 지닌 타일 내려놓기 게임하기 [알고리즘&절차] 지능형 CCTV의 알고리즘을 리치픽처의 방법으로 표현하기 [문제분해 인공지능의 활용 방안을 탐구하기 위해 KEEP, STOP, BEGIN으로 나누어 생각하기 3. 인공지능 윤리 5차시 6차시 [상황제시] 자율주행 자동차 사고 상황 제시하기 [자료표현] 자율주행 자동차 사고 시 누구를 살릴지에 대한 이유를 창문열기 토론 기법에 따라 정리하기 [병렬화] 토론 활동 시 같은 의견을 지닌 학생들끼리 모여 그룹을 나누어 각각 이야기하여 주장 다지기 [상황제시] 인공지능 의사와 인간 의사의 판단이 다른 상황 제시하기 [자료표현] 인공지능 의사와 인간 의사의 특징을 나뭇가지 토의토론 방법으로 정리하기 [병렬화] 토론 활동 시 같은 의견을 지닌 학생들끼리 모여 그룹을 나누어 각각 이야기하여 주장 다지기