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정규 교육 과정에 로봇을 활용하는 학교
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승인 2013.06.12  01:54:43
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서울시 강서구 화곡로 403(9호선 가양역 앞)에 위치한 마포고등학교는 스승을 존경하고 학생을 배려하는 학교문화를 창조하면서 창의 인성을 지닌 심성이 따뜻한 인재를 기르고자 부단히 노력하고 있다.

▲마포고등학교장 엄재중
마포고는 원래 1950년에 마포구 도화동에서 처음 개교하였으나, 1985년 현재의 강서구 등촌동으로 학교를 이전하여 사학의 명문으로 발전하고 있다.

특히, 2006년부터 2010년 까지 5년간 서울 13권역 과학중심학교 운영과 2008년부터 교육과정중점학교 운영을 시작으로 2009년 10월에 교육과학기술부로 부터 과학중점학교로 지정되면서 우수한 이공계 인재 육성과 과학적인 소양을 지닌 인문학의 인재 육성을 목표로 교사와 학생이 행복해하는 학교로 거듭나고 있다.

우리학교는 특색 사업으로 수시ㆍ정시 대학별 ‘대입 전문교사제’를 운영함으로써 양질의 맞춤식 진학지도를 학생들에게 제공하고 있다. 사회 각 층의 자랑스런 선배를 모셔 다양한 경험을 소개하는 ‘진학멘토링’, 내실있는 수업과 행복한 교실을 만들기를 위한 ‘교수-학습 쇄신 프로젝트’, 소통과 원칙을 이루는 행복한 학생과 교사(소원을 이루는 행복한 학교), 학과 및 직업의 이해를 증진시키는 ‘꿈을 찾아주는 진로교육’ 등이 있다.

뿐만 아니라 과학중점학교로써의 특성화된 교육 프로그램으로 창의성과 인성을 두루 갖춘 미래형 과학인재를 양성하는 학생 중심 맞춤형 프로그램을 운영하고 있다.특히 로봇을 활용한 다양한 활동을 통해 정규수업, 동아리 활동, 과제 연구, 로봇 관련 행사 등을 운영하고 있다.

첫 번째는 정규 교육과정에서의 로봇 활용이다.

프로그래밍 교육의 추상성으로 학생들이 어려움을 호소하자 일반계 고등학교에서는 이례적으로 2009학년부터 ‘정보사회와 컴퓨터’(2011학년이후 ‘정보’)의 문제해결 단원에서 로봇을 활용한 프로그래밍 수업을 운영해오고 있다. 추상적인 문법 위주의 프로그래밍 교육은 학생에게는 따분하고 고리타분한 수업의 연장이었으나, 로봇을 활용한 문제 중심의 수업을 도입하면서 학습 동기 및 흥미를 유발해 학생들이 선호하는 과정으로 자리 매김하였다. 이에 2013학년도에는 ‘로봇제어시스템’ 교과를 2단위 수업으로 교육과정에 편성했다. 1학기에는 간단한 문제 중심의 C언어 프로그래밍을 위주로 기초를 닦고, 2학기에는 3~4명이 조를 편성하여 실생활 로봇을 제작하고 구현해보고 보고서를 작성하는 프로젝트 학습으로 운영된다.

로봇을 활용한 수업과정을 통해 단순히 로봇과 프로그래밍 교육에 대한 학습 뿐만 아니라 기계ㆍ로봇ㆍ컴퓨터 공학자들이 실제 문제를 해결하는 과정을 체험해보고 팀 내에서의 역할과 갈등을 해결하는 과정을 통해 진로 및 전공 적성을 경험해볼 수 있다. 실제로 로봇을 활용한 수업을 통해 로봇이나 컴퓨터, 기계, 전자 공학으로 진로 희망을 변경하는 사례도 많이 있다.

두 번째는 로봇을 활용한 동아리 활동이다. 50여명의 학생들로 구성된 마포고 ‘I-robot’ 로봇공학반은 기초적인 로봇 교육, 연구 활동, 대회 출전, 재능 기부 행사 등 다양한 활동을 소화한다. 로봇 교육은 주 1회 2시간의 방과후활동 교육을 통해 로봇의 개념, 구성요소, 제작, 프로그래밍 등에 대해 학습한다. 또한, 선배들이 멘토로 신입생들에게 교육 재능 기부를 하고 있다. 기본적인 로봇 및 프로그래밍 수업 후 로봇대회나 학교 축제, 서울과학축전 등에 전시할 창작 로봇을 준비 하면서 자신만의 작품을 만들게 된다.

이때 교수 설계 과정인 ADDIE 모형을 변형해 공학 프로젝트에 적용한다. 먼저, 해결해야 할 문제를 분석(Analysis)하여 문제 정의, 과제 분석, 환경 분석 등을 통해 수행목표를 상세화하고 센서, 모터, 프로그래밍 언어 등을 설계(Design)한다. 개발(Development) 단계에서 문제에 최적화된 하드웨어를 조립하고 프로그램을 구현하고, 제작된 로봇으로 실행(Implementation) 단계를 통해 문제 해결과정을 끊임없이 테스트 한 후 로봇 대회에 출전하거나 창작 작품을 전시하게 된다. 마지막으로 평가(Evaluation) 단계에서 문제 해결 과정 및 완성된 작품에 대한 긍정적인 면, 부정적인 면, 개선된 점을 평가하며 성취감을 경험한다.

이러한 경험들이 쌓이면서 국내외 로봇대회에 참여하여 많은 성과를 거두었다.

<로봇공학반 대회 참여 결과>
- 2008년 ~ 2012년 연속 5회 임베디드 소프트웨어 주니어 부문(지식경제부 주관) 본선진출
- 2010.02.06. 2010 robofest robotpower부문 전국대회 금상(2위)
- 2011.8.20 2011 robofest robotpower부분 서울지역예선 참가(금상, 은상, 동상 수상)
- 2013년 1월 FLL KOREA Champion Award, Robot Performance 3rd 수상
- 2013년 제 1회 RCJK Endeavor Award 수상
- 2013년 5월 FLL OEC(Open european championship) Robot Design 부문 Best strategy & Innovation 3rd 수상 (Paderborn, Germany ; 33개국 53개팀 참여)

▲ FLL KOREA 2013
▲ FLL OEC 2013

동아리 학생들은 배운 것에서 그치지 않고, 2012학년부터 인근 고등학생을 대상으로 재능기부 행사를 통해 봉사활동을 하고 있다. 2013학년에는 인근 중학생들까지 범위를 확대시킬 예정이다.

▲마포고 로봇공학반 재능기부 행사(청원고, 여의도여고 20여명, 2012.08.09)

셋째는 로봇을 활용한 다양한 교내외 연구활동이다. 교내에는 과제 연구 교과, 교내 마포탐구 발표대회, 영재학급 창의적 산출물대회, 융합(STEAM) 프로젝트 등에 참여하며, 교외 연구활동은 과학창의재단에서 운영하는 청소년 과제지원 사업 등에 참여한다.

과제 연구는 과학중점과정 전문교과 ‘과제연구Ⅰ’ 과정으로 서강대학교와 교육 MOU를 체결하여 대학원생들이 과학 중점학급 학생들의 멘토가 되어 연구 주제를 선정, 과정 설계, 실험 및 보고서 작성을 도와주며 학생들은 관심분야의 연구를 실험하게 된다. 이때, 관심 있는 학생들은 로봇을 활용한 연구 주제로 보고서를 작성하고, 과제 연구 발표회 및 논문집을 제작한다. 특히, 작년에는 “원격 탐사로봇 구현 ”이 금상으로 선정되어 2012 대한민국창의축전(주관 : 한국과학창의재단)에서 우리학교 대표로 “인명 피해 사례를 토대로 한 자기주도적 과제 연구”을 주제로 로봇을 활용한 실험 등의 사례로 체험 부스를 운영했다.

▲ 연구 논문집
▲ 2012 대한민국 창의축전(2012.09.)

또한, 마포탐구 발표대회는 교과 동아리나 계발 활동반에서 연구팀을 구성하여 자신들이 관심 있는 분야에 연구주제를 선정하여 연구, 결과보고서 제출, 발표대회까지 참여하는 교내 최대 규모의 연구 발표대회로 2012년도에는 54개 연구팀이 출전했다. 여기에서도 로봇을 활용한 주제로 10% 이상의 연구팀이 참여하고 있다.
<마포탐구발표대회 수상 결과>
- 제1회 마포고등학교 마포탐구발표대회(2010.12) : ‘아이폰 어플리케이션 개발 연구’(대상), ‘Embbed SW 로봇프로그래밍’(은상)
- 제2회 마포탐구발표대회(2011.09) : ‘스마트 쓰레기통’(금상), ‘PID를 이용하여 서보모터 제어’(은상)
- 제3회 마포탐구발표대회(2012.09) : ‘자격루 12시보 장치의 로봇화’(동상), ‘친환경 유비쿼터스 하우스’(동상)

▲ 스마트 쓰레기통, 2011
▲ 친환경 유비쿼터스 하우스, 2012
로봇을 활용한 연구활동은 교내 뿐만 아니라 한국과학창의재단에서 운영하는 청소년 과제 탐구 지원 사업을 통해 연구비를 지원받으며 6개월 간의 연구를 통해 연구 보고서, 발표 포스터를 제작하여 서울 지역예선에 참여하게 된다.
<교외 과제 연구>
- 2009년 YSC 과학체험 및 연구활동(‘창의적 아이디어를 적용한 지능형 로봇 경진대회의 과제해결에 관한 연구’)
- 2011학년도 YSC 과제 지원 연구사업(‘스마트폰을 활용한 로봇 제어 어플 구현’)

과제연구, 교내 마포탐구 발표대회, 청소년 과제 사업 등의 연구과제를 통해 연구과제에 대한 논문 작성의 기회를 제공하여 탐구정신과 연구의식을 고취한다. 또한, 최근 입학사정관제도 의 확대 시행으로 학습 역량 강화를 위한 자기주도적 학습 능력 및 포트폴리오 작성에도 도움이 된다.

넷째는 다양한 로봇 관련 활동 프로그램을 운영하고 있다. 창작 로봇을 설계하고 제작하여 과학축전, 삼개제(교내 축제) 등에서 전시하고, 포스트 발표 등을 통해 자신만의 포트폴리오를 구축하고 자기주도적인 탐구활동을 통해 관심분야의 창작활동이 진로선택에 대한 도움 및 자신의 비전을 찾는 경험 기회 제공한다.

<로봇 관련 활동 프로그램 참가>
- 2009년 서울가족과학축전, 2010~2011년 서울과학축전 마포고등학교 체험 부스운영
- 2011년 제5회 디지털리더 창의성 경진대회(주관 : 한국전자정보통신산업진흥회(KEA)) 참가
- 2011년 제1회 대한민국 좋은학교 박람회 상설 체험부스 운영
- 2012년 제2회 대한민국 좋은학교 박람회 ‘로봇을 활용한 조선의 시계, 자격루 재현’ 운영

▲ 2010 서울과학축전(9.3~5)
▲ 2011 대한민국 좋은학교 박람회(9.22~25)
가장 큰 프로젝트는 우리학교의 자랑인 전통과학복원 융합프로젝트에서 로봇을 적용한 것이다. 융합프로젝트는 2010년부터 전통과학을 주제로 전통과학에서 인문ㆍ자연ㆍ예술이 만날 수 있는 다양한 분야의 융합연구를 통해 미국의 STEM교육에 인문/예술 측면을 보완한 한국형 융합인재교육(STEAM) 모델을 제시하고자 학교 차원에서 지역 사회와 연계한 융합 프로젝트를 진행해 오고 있다. 2010년에는 『변이중 화차 복원』, 2011년에는 『수원 화성』 프로젝트를 진행하였다. 2012년에는 조선시대 물시계인 자격루를 복원하면서 로봇을 접목했다.

자격루의 핵심 부분인 자동시보장치를 로봇화 한 것이다. 파수호에서 흘러 내려오는 물을 수수호에서 저장하며 방목으로 구슬을 연결하는 부분은 센서로 연결하고, 숟가락장치 및 시보장치를 로봇의 컨트롤러와 블루투스 및 모터를 결합한 현대적인 자격루로 재해석했다. 한국형 STEAM의 우수 사례로 2012 대한민국 좋은학교 박람회에 출품하고 KBS 생방송 ‘2012 대한민국 좋은 학교 박람회’(2012.09.20.), YTN ScienceTV <한국사, 探>(2013.06.05.) 등에 소개되었다.

로봇을 활용한 수업, 동아리 활동, 과제 연구 등을 하면서 느낀 점은 첫 번째는 학생을 위한 재미있는 도구라는 것입니다. 로봇을 활용한 교육은 주입식 교육에서 벗어나 스스로 원인을 발견하고 해결하는 과정을 통해 호기심과 동기가 유발되고 창의력과 문제 해결력까지 연결이 가능하다. 최근 과학, 수학에 대한 흥미 감소로 인해 이공계 기피 현상이 두드러짐으로써 국가경쟁력이 약화되는 것을 방지하기 위해 이론 위주의 주입식 교육을 탈피하고 실험과 체험 위주의 교육으로 창의적 설계와 감성적 체험을 통해 과학, 수학 교과의 흥미, 관심을 갖는 것을 목표로 하는 STEAM 교육과도 같은 맥락이다.

둘째는 학생들의 진로 선택에 영향을 준다는 것이다. 대부분 학생들에게 희망 진로나 직업을 발표하게 하면 ‘의사, 판사, 검사, 연예인, 교사, 공무원’ 등 뻔한 대답을 한다. 하지만, 로봇을 활용한 교육을 통해 막연히 기계, 전자, 전기, 컴퓨터, 생명공학, 건축 등 다양한 활동을 직접 경험하고 소질을 찾을 수 있다는 것이다.

마지막으로는 자기주도적 학습 능력의 향상이다. 창작 로봇이나 과제 연구 등을 통해 처음에는 문헌 검색, 보고서 작성, 실험 설계 등 모르는 것을 하나씩 알아가고, 결과 발표나 보고서 등을 통해서 자신의 결과물을 남들에게 알리는 단계를 거치게 되면 자신감을 갖게된다. 한 두 번의 경험 후에는 필요한 부분을 스스로 찾아서 할 수 있는 자기주도적 학생으로 조금씩 변해가는 모습을 볼 수 있다.

마포고등학교는 로봇을 활용한 다양한 활동 뿐만 아니라 수학과 과학을 중심으로 인문적 소양을 겸비한 창의인성을 갖춘 글로벌 인재 육성을 위해 노력하고 있다. 그 결과 2011년 서울시 교육청 교육과정 우수학교 표창에 이어 2011년부터 2년 연속 대한민국 좋은학교 박람회에 참가하여 우수학교로 교육과학기술부장관 표창을 받았다.

우리학교는 1950년 개교한 이래 60회 34,079명의 졸업생을 배출했으며 매회 각 계층에서 마포고의 영예를 빛내고 있다. 일례로 ‘아프니까 청춘이다’의 저자이자 서울대학교 교수인 김난도 교수, 폭발적 에너지 연기
의 배우 설경구, ‘진짜 사나이’ 류수영, 인기가수 ‘휘성’ 등이 마포고 출신이다.

로봇을 활용한 교육은 단순한 로봇에 대한 학습이 아닌 학생이 스스로 그리고, 친구들과 함께 고민하는 과정이다. 이는 우리학교의 교육이념인 ‘인간교육’과도 부합하며 과학적인 소양을 지닌 인문학의 인재 육성의 뜻을 가진 학교 교육 철학과도 일치한다.
앞으로 미래의 과학인재를 양성하는 마포인을 기약한다. 서성원 교사(정보)

서성원  seosw78@naver.com

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이 기사에 대한 댓글 이야기 (1)
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구자현
오 ㅋㅋ 나 세컷이나 나왔다
마포고 아이로봇 흥해라 !

(2013-06-14 23:23:03)
이 기사에 대한 댓글 이야기 (1)
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