하이테크 교실 수업

챗GPT 시대 인공지능 디지털 소양을 키우는

정대홍 , 손미현 , 이동준 , 노동규 , 김종헌 , 민재식 , 김성모 , 전인엽 저자(글)

다빈치books · 2023년 03월 01일

책 소개

챗GPT 시대 인공지능 디지털 소양을 키우는 하이테크 교실수업은 AI융합 교육 대학원 교수진과 선도 교사들이 직접 쓴 교실 수업 가이드입니다. 챗GPT, 파이썬, 엔트리, 오렌지, R, 챗봇, 구글 코랩, 구글시트 활용에 대해 교사들이 수업 현장에서 쉽게 따라할 수 있도록 실행 화면과 설명 중심으로 구성되어 있습니다. 2022 개정 교육과정 총론 연구위원, 2022 개정 과학과 교육과정 연구위원, 전국과학교사협회(전과협) 운영위원들의 생생한 교실수업의 디지털 대전환 사례를 이 책에서 만나보실 수 있습니다. 특히 AI 융합 교육 대학원과, AI교육 기반 융합교육 선도학교에서 교육과정과 프로그램과 기획하는데 많은 도움이 되면 좋겠습니다.

작가정보

저자(글) 정대홍

([e-mail])
서울대학교 화학교육과 교수 | 서울대학교 화학교육과 박사
서울대학교 AIEDAP 사업단 부단장 | 2022 개정 교육과정 과학교과군 교육과정 구성방안 정책연구 책임자 | 서울대학교 시흥영재교육원장
서울대학교 학술연구상(2016)
저서: 〈인공지능 시대, 교사가 만드는 미래학교〉(교육과학사), 〈고등학교 화학〉(미래엔), 〈고등학교 통합과학〉(금성)

저자(글) 손미현

([e-mail])
서울대학교 미래혁신연구원 책임연구원 | 서울대학교 화학교육과 박사
서울 무학중학교 교사 | 2022 개정 교육과정 총론 연구위원 | 2022 개정 교육과정 개정추진위원회 위원 | 과기정통부 미래특별인재위원회 위원
2016 올해의 과학교사상 수상 | STEAM 우수교사 교육부장관상
저서: 〈인공지능 시대, 교사가 만드는 미래학교〉(교육과학사), 〈미래직업 다이어리2〉(다빈치books), 〈인공지능 FOR 클래스룸〉(다빈치books), 〈고등학교 통합과학〉(금성)

저자(글) 이동준

([e-mail])
치악중학교 교사 | 한국교원대학교 중등과학교육 석사
자바실험실(Javalab.org) 운영자 | 전국과학교사협회(전과협) 운영위원
제1회 올해의 과학교사상 수상(과학문화부문) | 스승의날 대통령 표창
저서: 〈키워드로 읽는 물리〉(궁리), 〈STEAM 교육을 위한 융합과학실험 필드매뉴얼 1, 2, 3〉(참과학), 〈브레드보드 전자과학실험〉(참과학), 〈USB 전원을 이용한 DIY 전자회로 프로젝트〉(참과학), 〈전자회로 초보자를 위한 전자과학 워크북〉(참과학)

저자(글) 노동규

([e-mail])
서울 인창고등학교 교사 | 서울대학교 AI융합교육학과 석사 재학 중
서울시교육청 학생평가지원단 | 서울시교육청 AI교육 기반 융합교육 선도교사단 | 서울시 서부교육지원청 디벗 연수지원단
2022 서울시교육청 AI 연계 영재교육과정 온라인 콘텐츠 개발
저서: 〈AI 기반 융합교육 우수사례집〉(서울시교육청), 〈중학교 과학〉(동아출판), 〈고등학교 화학Ⅰ〉(동아출판), 〈EBS 수능완성 화학〉(한국교육방송공사), 〈EBS FINAL 실전 모의고사 화학〉(한국교육방송공사)

저자(글) 김종헌

([e-mail])
세종과학예술영재학교 교사 | 공주대학교 물리교육과 박사
대전과학고 교사 | 서울대 창의교육거점센터 R 관련 강의
과학교과연구회 발전기여 교육인적자원부장관상 | 제41회 스승의 날 유공 부총리 겸 교육부장관 표창
저서: 〈창의적 설계 기반의 STEAM Project〉(KAIST 과학영재교육연구원)

저자(글) 민재식

([e-mail])
삼일여자고등학교 교사 | 경상국립대학교 교육학 박사, 동아대학교 이학 박사, 한국방송통신대학교 국어국문학과 4학년 재학 중
2022 개정 교육과정 각론 연구위원 | 과학기술정보통신부 과학기술문화사업 심의위원 | 전국과학교사협의회 이사 | 울산청소년과학탐구연구회(NGO) 대표
2006 올해의 과학교사상 수상 | 2019 대한민국 스승상 수상
저서: 〈명문대가 뽑아주는 시리즈〉(이담북스), 〈과정중심평가로 대학 간다 2〉(이담북스)

저자(글) 김성모

([e-mail])
서울대학교 물리교육과 데이터사이언스 연구실 파견
경기도교육청 STEAM 교육 선도교원 | 한국과학창의재단 과학탐구 시뮬레이션 교사연구진
미래교육 국제컨퍼런스 분과강연 | 대한민국 교육박람회 HackingSTEM 강의
SW·수학·과학 융합 교수학습자료 개발연구 | 경기도융합과학교육원 영재원 심층면접 문항개발

저자(글) 전인엽

([e-mail])
경기도 단원중학교 교사 | 한국교원대학교 지구과학교육과 석사
파이썬을 활용한 과학사 기반 ‘허블-르메트르법칙’ 교사교육프로그램 개발 및 적용

목차

• 머리말 15
  
  PART 1 AI·디지털 역량을 키우는 교실
  
  CHAPTER 01 교실에 찾아온 변화
  들어가며 18
  1. 디지털 도구의 도입 19
  2. 인공지능 도구의 도입 22
  3. 공간의 변화 25
  4. 교사의 역할 변화 26
  
  CHAPTER 02 교실에서 요구되는 새로운 교육 역량
  1. 데이터 리터러시 31
  2. 디지털 리터러시 33
  3. 지식정보처리역량 35
  4. 교육과정에 포함된 리터러시 37
  
  PART 2 수업 활용 사례
  
  CHAPTER 01 파이썬 웹 크롤링으로 융합 수업하기
  들어가며 40
  1. ‘구글 코랩’ 소개 41
  1) 구글 코랩 살펴보기 41
  2) 코랩으로 파이썬 코드 실행하기 43
  
  2. 파이썬 웹 크롤링 활용 수업하기 45
  1) 웹 크롤링 활용하기 45
  (1) 뉴스 기사 분석 활동 45
  (2) 파이썬 활용 데이터 리터러시 강화 활동 50
  2) 워드 클라우드 만들어보기 54
  
  3. 파이썬 웹 크롤링 활용 수업 사례 57
  1) 교과 융합에 활용하기 57
  (1) 교과 융합 57
  
  CHAPTER 02 파이썬을 활용한 허블-르메트르법칙 그래프 그리기
  들어가며 61
  1. 프로그래밍 언어 파이썬 62
  1) 프로그래밍 언어 62
  2) 파이썬 64
  3) 라이브러리 65
  
  2. 파이썬을 활용한 그래프 그리기 66
  1) 활동 준비하기 66
  2) 허블-르메트르 법칙이란? 67
  3) 허블 관측 자료를 이용한 산점도 그리기 67
  4) 일차함수 형태의 추세선 그리기 72
  5) 추세선의 y절편 고정하기(새로운 함수 정의) 74
  6) 서로 다른 데이터 그래프 합쳐보기 76
  7) 여러 그래프를 한 번에 출력하기 76
  8) 오차가 표시되는 그래프 그리기 77
  
  3. 파이썬을 통한 그래프 활용 수업 예시 80
  1) 허블-르메트르 법칙 80
  2) 인구동향 공공 데이터를 활용한 데이터의 습득과 표현 82
  
  CHAPTER 03 엔트리 블록 코딩으로 하는 시뮬레이션 만들기
  들어가며 90
  1. ‘엔트리’ 소개 91
  1) 엔트리 살펴보기 91
  2) 엔트리 작품 만들기 92
  3) 엔트리 코딩의 기초 94
  (1) 엔트리로 하는 간단한 코딩 94
  (2) 엔트리 변수 활용 97
  
  2. 자연 현상 시뮬레이션 만들기 100
  1) 시뮬레이션 준비 100
  (1) 운동을 표현할 물체 추가하기 100
  (2) 속도를 담아둘 변수 만들기 101
  2) 중력장에서 물체의 운동 101
  (1) 자유 낙하 운동 101
  (2) 옆으로 던진 물체 또는 포물선 운동 103
  3) 용수철에 매달린 물체의 운동 104
  (1) 훅의 법칙 104
  (2) 진동 운동 시뮬레이션 105
  
  3. 엔트리 활용 수업 사례 107
  1) 미디어 아트 만들기 107
  2) 각종 도형 그리기 111
  
  CHAPTER 04 엔트리로 데이터 분석하기
  들어가며 112
  1. 인공지능 기반 AI 데이터 분석 113
  1) 20××년 지구의 연평균 기온은? 113
  (1) 선형회귀분석이란 113
  (2) 테이블 불러오기 114
  (3) 선형회귀분석 116
  (4) 20××년 지구의 연평균 기온은? 119
  2) 지구형 행성과 목성형 행성의 분류 119
  (1) 외부 데이터 가져오기 119
  (2) 숫자를 기반으로 분류하기 121
  (3) 우주탐사선이 찾은 행성, 지구형일까? 목성형일까? 124
  
  2. 엔트리 데이터 활용 수업 사례 125
  1) 가격탄력성이 가장 큰 품목은? 125
  (1) 물가지수의 예측 125
  (2) 물가지수 차트 만들고 분석하기 126
  2) 펭귄의 분류 128
  (1) 남극의 펭귄 데이터 128
  (2) 분류 모델 선택 129
  (3) 숫자(결정 트리) 모델 학습하기 130
  
  CHAPTER 05 구글의 기후 변화 영향 필터로 생태 전환 수업하기
  들어가며 132
  1. ‘구글 기후 변화 영향 필터’ 소개 133
  1) 구글 기후 변화 영향 필터 살펴보기 133
  2) 기후 변화 영향 필터와 데이터 시각화 141
  
  2. 구글 기후 변화 영향 필터로 수업하기 142
  1) 기후 변화 영향 필터 수업에 활용하기 142
  (1) 개인별 활동지를 이용한 수업 142
  (2) 데이터 시각화 강화 활동 146
  
  3. 생태 전환 교육과 관련된 데이터 시각화 자료 알아보기 151
  1) 데이터 시각화 자료 151
  (1) 에너데이터 151
  (2) 환경 빅데이터 플랫폼 154
  
  CHAPTER 06 Orange를 이용한 분류 프로그램 만들기
  들어가며 157
  1. ‘Orange’ 소개 158
  1) 설치하기 158
  (1) 프로그램 파일 다운로드 158
  (2) 프로그램 파일 설치하기 159
  2) 살펴보기 160
  
  2. Orange 활용 수업하기 162
  1) Orange 활용하기 162
  (1) 사람이 직접 가상 생물 분류를 통해 계통수 작성하기 162
  (2) Orange로 계통수 작성하기 164
  (3) 사람이 작성한 계통수와 Orange로 작성한 계통수 비교하기 169
  2) Orange의 다양한 활용 170
  
  3. Orange 활용 수업 사례 173
  1) 생명과학Ⅱ 수업에 활용하기 173
  2) 융합교육과 창의적 체험활동에서의 활용 175
  
  CHAPTER 07 공공 데이터 데이터의 시각화로 융합 수업하기
  들어가며 178
  1. 데이터와 ‘Posit Cloud’ 소개 179
  1) 공공 데이터 내려받기 179
  (1) 공공데이터포털(www.data.go.kr) 179
  (2) 경기도교육연구원(www.gie.re.kr) 180
  2) Posit Cloud 181
  (1) Posit Cloud 가입하고 프로젝트 만들기 181
  (2) 데이터와 코드 업로드하여 실행하기 183
  3) R 코드의 기초 이해 187
  (1) 작동 원리 및 사용법 이해 187
  (2) 데이터 전처리 193
  
  2. 데이터의 시각화 203
  1) 데이터 전체 둘러보기 203
  (1) 데이터 탐색(EDA) 결과 시각화 203
  2) 데이터의 시각화 207
  (1) 범주형 데이터 1개 시각화 207
  (2) 범주형 데이터 2개 시각화 209
  (3) 연속형 데이터 1개의 시각화 211
  (4) 여러 개의 연속형 데이터 시각화 212
  (5) 범주형 및 연속형 데이터 시각화 216
  (6) 연속형에 대한 연속형 데이터 시각화 217
  
  3. 공공 데이터의 시각화 활용 수업 사례 220
  1) 사회 교과 적용 220
  (1) 근로소득 시각화하기 220
  
  CHAPTER 08 원인 분석으로 융합 수업하기
  들어가며 227
  1. 통계 분석 결과 이해하기 228
  1) 통계적 유의도와 효과 크기 228
  (1) 통계적 유의도 228
  (2) 효과 크기 230
  2) 상관관계 232
  (1) 상관관계 이해하기 232
  (2) 상관관계와 인과관계의 차이 234
  
  2. 원인과 결과 찾기 236
  1) T 검정과 ANOVA 236
  (1) T 검정 236
  (2) ANOVA 238
  2) 상관관계와 회귀분석 240
  (1) 상관관계 240
  (2) 회귀분석과 변인통제 243
  (3) 회귀분석을 이용한 사교육 효과 분석 249
  (4) 회귀분석과 오컴의 면도날 251
  
  3. 회귀분석 활용 수업 사례 253
  1) 사회 교과 적용 253
  (1) 소비자물가에 영향을 미치는 변수 확인하기 253
  
  CHAPTER 09 ChatGPT의 의미와 융합 수업하기
  들어가며 258
  1. ‘ChatGPT’ 소개 259
  1) ChatGPT 살펴보기 259
  (1) ChatGPT란? 259
  (2) ChatGPT와 일반 검색, 챗봇과 다른 점 260
  2) ChatGPT 가입하기 265
  (1) ChatGPT 가입하고 로그인하기 265
  (2) ChatGPT 사용해보기 266
  
  2. ChatGPT로 수업하기 267
  1) 과학과 정보의 융합 수업 267
  2) 글쓰기, 토의 수업 271
  
  CHAPTER 10 구글 인터랙티브 시트와 자동화봇을 활용한 데이터 탐구
  들어가며 273
  1. 엑셀과 비교하며 구글 스프레드시트의 특징 살펴보기 274
  1) 구글 스프레드시트와 엑셀 비교 274
  
  2. 구글 시트로 국가 기술 변화 동향을 분석하고 데이터베이스 설계하기 276
  1) 데이터 통계 활용에 관한 데이터 통계분석 276
  (1) 메타데이터 통계 276
  (2) 데이터 전처리 및 재구조화 280
  (3) 데이터 시각화 및 분석 283
  2) DB 구축과 과학·기술 통계분석 284
  (1) 과학·기술 특허 통계분석 284
  (2) 구글 시트 DB 구축을 통한 데이터 간의 연결 287
  
  3. 인터랙티브 데이터를 통한 과학·기술 의사 결정 290
  1) 자연어와 유사한 함수로 데이터와 소통하기 290
  2) 데이터를 통한 과학·기술 통계분석 및 의사 결정 292
  3) 자동화봇 의사 결정 피드백 보고서 295
  (1) DB 기반 구글 설문 자동 작성 295
  (2) 자동화봇 의사 결정 피드백 보고서 발송 298
  4) 시뮬레이션 연계 데이터 기반 과학탐구 302
  (1) 입자의 무작위 운동 DB를 활용한 확산 현상 탐구 302
  (2) 감염병 전파와 개체군 생태학 304
  
  CHAPTER 11 단비로 역사 인물 소환 챗봇 설계하기
  들어가며 307
  1. 단비 챗봇 소개 309
  1) 단비 챗봇 살펴보기 309
  2) 챗봇 카테고리 설정하기 310
  
  2. 단비로 학습용 챗봇 설계하기 311
  1) 예제를 통해 챗봇 설계하기 311
  (1) 시작 메시지 만들기 311
  (2) 실패 메시지 만들기 313
  (3) 대화 의도 생성하기 315
  2) 인물(과학자) 추천 및 탐구 챗봇 318
  (1) 대화 흐름 기능이란 318
  (2) 대화 흐름 생성하기 319
  (3) 대화 의도와 대화 흐름 연결 322
  (4) 분기점 활용해 대화 흐름 설계하기 323
  
  3. 챗봇으로 역사적 인물 소환하기 330
  1) 인물 챗봇 설계를 위한 탐색 330
  (1) 인물의 삶 탐색 및 관련 데이터 수집 330
  2) 역사 인물 소환 챗봇 제작 332
  (1) 흐름도 간의 연결로 단순 대화에서 벗어나기 332
  (2) 인물 조사 내용을 바탕으로 전체 흐름도 완성하기 334
  
  맺음말 340
  
  참고 문헌 342

추천사

• 임완철 (경상국립대학교 교수 // USG공유대학 대학교육혁신본부 부본부장)

  읽고-쓰고-말하고-듣는’ 행위는 인간이 세계와 상호작용하는 기본 방법입니다.
  그리고, 교육은 한명 한명 인간의 ‘읽고-쓰고-말하고-듣는’ 능력을 키워주는 인류 문명의 기초 시스템입니다.
  이제, ‘읽고-쓰고-말하고-듣는’ 능력을 가진 AI가 자라기 시작했습니다.
  그리고, 개별 인간이 외부 세계와 상호작용하기 위해 사용해온 인터페이스(시각과 청각)와 정보의 형식(자연어, 그리고 code로 상징되는 인공어)에 적응하고 있는 AI가 인류와 세계 사이에서 자기 자리를 찾고 있습니다.
  ‘읽고-쓰고-말하고-듣는’ 능력을 가진 즉, 개별 인간과 대화가 가능한 인공물이 인류와 세계 사이에 자리를 잡게 된다면,
  교육은 무엇을 추구해야 할까요? 앞으로 여러해 동안 집중해야 하는 이 문제와 관련된 책이 출간되었습니다. 미래의 계획이 아니라, 지금 당장 실행해볼 수 있는 실행계획을 포함하고 있습니다. 생성형-대화형 인공지능 시대의 교육을 궁리하고 있는 분들께 일독을 권합니다.

• 송석리 (모두의 데이터 분석 with 파이썬 저자, 카카오임팩트 이사, 서울고 정보교사)

  디지털 교육의 총론은 이제 충분히 나온 것 같습니다. 그럼에도 현장에선 참고할 수 있는 구체적인 사례가 너무 부족해서 첫 발을 내딛기 어려운 상황입니다. 이 책은 데이터 기반 수업을 어떻게 시작하면 좋을지 고민하시는 초등 선생님부터 영재들을 위한 인공지능 융합수업을 고민하시는 중등 선생님까지 다양한 선생님들에게 좋은 참고가 되어드릴 것입니다.
  데이터/인공지능 융합수업 뷔페에서 좋아하는 맛도, 새로운 맛도 마음껏 맛보시기 바랍니다.

출판사 서평

대화형 인공지능 챗GPT의 발달로 세상은 더 빨리 변해가고 있습니다. 정부는 이미 2022 개정 교육과정을 개편하면서 디지털 역량을 모든 교과를 통해 키워야 할 가치로 강조하고 있습니다. 이전까지 해오던 교육 내용과 방법으로는 미래를 준비하기 어려워졌습니다. 새롭게 등장하는 기술을 배우고 그 기술을 어떻게 적용해서 수업에 활용할 것인지 고민하고 연구해야 합니다. 각 교실에서 다루는 교과에 AI·디지털 소양을 유기적으로 융합해 학생들에게 제공한다면 좋겠다는 생각에서 본 책을 기획하게 되었습니다. 기술의 변화를 바라보고 조금 앞서 공부하고 학생들과 학교 수업에 어떻게 활용할지 고민했던 교사들의 논의를 모아 책을 엮었습니다. 이 책이 혁신적인 수업을 고민하시는 많은 선생님들의 노고를 조금이나마 덜어드렸으면 하는 바람입니다.

디지털 소양이 어느 때보다 강조되는 요즘, 교육에 디지털 소양을 어떻게 결합할지 고민하는 선생님들에게 도움을 드리고자 하는 저자들의 의지에 감명을 받아 본 책을 기획하여 출간하게 되었습니다. 본 책에는 다양한 소프트웨어를 활용한 수업 사례가 소개되어 있습니다. A~Z 까지 모두 배우기엔 시간이 부족하셨던 분들이 따라하기에 편하도록 구성하였습니다. AI와 코딩을 교육에 접목하고자 하는 선생님, 대학생, 모든 분들께 이 책의 내용이 도움이 되면 좋겠습니다.

최고의 집필진이 디지털 대전환 사례를 소개합니다.

AI 융합 교육 대학원 교수진
AI교육 기반 융합교육 선도 교사
STEAM 교육 선도교원

올해의 과학교사상 수상자
핀란드 융합교육연구대회 최우수상 수상자
STEAM 우수 교원 교육부 장관상 수상
2019 대한민국 스승상 수상
스승의날 대통령 표창

기본정보

ISBN	9791192775067
발행(출시)일자	2023년 03월 01일
쪽수	346쪽
크기	173 * 231 * 27 mm / 834 g
총권수	1권