| 2022 개정 교육과정 실과(기술·가정) 고등학교 과목 ('25~ 高1) | |||
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■ 이전 교육과정:
2015 개정 교육과정 고등학교 실과(기술·가정)/정보과 과목 |
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1. 성격
{{{-1 ‘로봇과 공학세계’는 고등학교 1~3학년에 해당하는 진로선택 과목으로서 초등학교 ‘실과’ 및 중학교 ‘기술⋅가정’ 교과, 고등학교 ‘기술⋅가정, 창의 공학 설계, 지식 재산 일반’ 교과 간의 연계와 함께 다양한 기술 분야의 지식과 기술적 문제해결 과정, 설계와 제작 활동 등의 교과 내 연계를 함께 고려한 과목이다. 특히 ‘로봇과 공학세계’는 과학, 수학, 정보 등 다양한 과목의 기초 지식을 활용하여 기술에 대한 내용과 수준을 심화⋅확장하고 여러 가지 기술과 공학이 융합된 대표적 사례인 로봇을 이해하고 설계 및 제작하며 로봇 관련 문제를 해결하고 동시에 로봇 관련 공학의 세계에 대한 다양한 진로를 탐색하는 기회를 제공하는 과목이다.
‘로봇과 공학세계’의 내용은 ‘로봇의 이해, 공학세계의 탐색과 로봇의 활용, 로봇공학 프로젝트’의 세 영역으로 구성된다. 각 내용 영역은 영역별 지식⋅이해, 과정⋅기능, 가치⋅태도의 내용 체계를 서로 연계하여 종합적으로 이해하며, 로봇과 관련된 다양한 공학 세계를 탐색하는 기회를 제공하는 데 중점을 두었다.이 과목에서 학습자는 로봇의 구성 요소, 동력전달장치와 원리, 제어를 위한 알고리즘 작성 방법 등에 대하여 학습하고, 생활 속의 로봇 활용에 대하여 살펴보면서 로봇의 공학적 특성을 파악할 수 있다. 또한 제조, 건설, 생명, 에너지, 수송, 정보통신, 인공지능 기술 등 다양한 공학 분야에 활용되는 로봇을 탐구하여 다양한 공학 세계의 특성을 이해하고 관련 공학 분야의 진로를 탐색할 수 있다. 아울러 창의적인 로봇을 설계⋅제작⋅체험하는 로봇공학 프로젝트를 통하여 지식과 기술을 융합하고 활용할 수 있으며 관련 공학 분야에 대한 문제 해결 능력을 기를 수 있도록 하였다. 특히 공학이 소비자의 다양한 요구에 대응하기 위해 학문의 융복합 기술로 활용 및 발전한다는 특성과 기계 및 전자, 재료 등의 하드웨어 기술과 더불어 정보통신 및 인공지능 기술의 발달과 함께 성장하는 특성 등을 종합적으로 고려하여 로봇과 공학에 관한 아날로그 기술과 디지털 기술을 함께 활용할 수 있는 능력을 기를 수 있도록 하였다. 뿐만 아니라 산업, 의료, 국방, 교육 및 금융을 포함한 다양한 서비스 분야에서 로봇을 개발⋅활용할 때 인간의 삶과 연관한 윤리적 문제를 다루어 인간이 로봇의 개발과 활용 주체로서 담당해야할 역할에 대해 탐구하도록 하였다. 이러한 활동을 통하여 학습자들은 창의성, 문제해결력, 협력적 태도 및 의사소통 능력, 디지털 리터러시 및 융⋅복합적 사고력 등을 기를 수 있다.}}}
2. 목표
‘로봇과 공학세계’는 로봇의 공학적 이해와 가치를 인식하고, 다양한 공학 분야의 탐색을 통해 공학을 이해하고 진로를 탐색하며, 공학 분야에서 로봇의 탐색과 문제해결 활동, 로봇공학 프로젝트 체험을 통하여 융합 공학인 로봇을 체계적으로 학습하여 공학에 대한 흥미, 가치, 진로 탐색의 기회를 갖도록 하는데 목표를 둔다.- 로봇의 공학적 개념, 로봇 하드웨어 및 소프트웨어, 그리고 로봇의 바람직한 활용을 탐구하여 로봇의 기본 구조와 기능 및 가치를 이해한다.
- 제조, 건설, 생명, 에너지⋅수송, 정보통신 및 인공지능 기술 등 다양한 공학 분야의 개념과 특징을 이해하고 탐색하며, 공학 분야에서 로봇의 활용 사례를 조사⋅탐구하여 예비 공학자로서의 소양을 기르고 적성과 흥미에 맞는 진로를 탐색한다.
- 로봇에 대한 공학적 문제를 이해하고, 로봇을 구성하는 하드웨어 장치와 로봇을 제어하는 소프트웨어를 활용하는 능력을 종합하여 로봇을 설계하고 제작하고 평가한다.
3. 내용 체계
교수･학습 및 평가의 방향 생략3.1. (1) 로봇의 이해
[12로봇01-01] 로봇의 공학적 특성과 구성을 이해하고, 융합공학으로서의 로봇을 탐구하여 로봇에 대한 가치를 인식한다.[12로봇01-02] 로봇 하드웨어와 소프트웨어의 탐구를 통해 로봇의 작동 원리를 이해하고 간단한 로봇을 제작하여 로봇에 대한 흥미와 자신감 및 도전 의식을 갖는다.
[12로봇01-03] 로봇의 활용 분야를 이해하고 생활 속 다양한 로봇 활용 분야를 탐구하여 로봇 개발과 활용에 대한 긍정적인 사고를 함양한다.
[12로봇01-04] 인공지능 기술을 활용한 로봇의 특징과 문제점을 조사⋅분석하고 이를 통해 로봇 개발 및 활용에 대한 바람직한 윤리의식을 함양한다.
(가) 성취기준 해설
• [12로봇01-02] 이 성취기준은 로봇을 구성하는 하드웨어와 인공지능 기술을 포함하는 소프트웨어의 기초 원리를 이해하고 하드웨어와 소프트웨어를 결합하여 간단한 로봇을 만들어 볼 수 있도록 하는 데 중점을 둔다. 특히 전기⋅전자⋅기계요소를 포함하는 마이크로 컨트롤러를 활용한 하드웨어 구성과 코딩프로그램을 포함하는 소프트웨어를 활용한 제어 알고리즘을 해석하여 로봇의 동작 원리를 이해하고 로봇 프로젝트를 위한 기본적인 능력을 기르도록 한다.
• [12로봇01-03] 이 성취기준은 산업용, 의료용, 교육용, 서비스용, 재난구호용 등 일상에서 활용되는 생활 속의 로봇을 중심으로 조사하고 탐색하여 로봇 개발과 활용에 대한 창의적인 사고를 기르도록 한다.
• [12로봇01-04] 이 성취기준은 인공지능 기술에 대하여 이해하고 이를 접목한 로봇의 활용에 따른 장⋅단점을 분석하여 미래 로봇 개발과 활용에 대한 바람직한 윤리의식을 함양하는데 초점이 있다.
(나) 성취기준 적용 시 고려 사항
• 로봇에 대한 정의를 바탕으로 로봇의 공학적 가치와 활용방안을 탐색할 수 있도록 지도한다.
• 로봇을 구성하는 기계요소 및 동력전달장치, 전자 부품 등의 종류 및 특징을 찾아보고 이를 활용한 간단한 로봇 제작을 위한 하드웨어를 구성하고 동작 과정을 알고리즘으로 작성해볼 수 있도록 지도한다.
• 로봇의 제어를 위한 소프트웨어 및 인공지능 기술 관련 내용은 정보 교과의 내용과 연계하여 지도하도록 하며, 공학적 활용에 초점을 둔다.
• 생활 주변에서 쉽게 접할 수 있는 로봇의 종류와 특성(인공지능 기술 활용을 포함)을 조사하고 로봇의 필요성과 장⋅단점에 대한 토의 토론 수업을 통해서 로봇 개발 및 활용에 대한 윤리적인 활용 능력을 자연스럽게 기를 수 있도록 한다.
3.2. (2) 공학세계의 탐색과 로봇의 활용
[12로봇02-01] 제조 분야 공학의 개념과 특징을 이해하고 관련 진로를 탐색하며, 관련 분야의 로봇 활용의 가치를 인식한다.[12로봇02-02] 건설 분야 공학의 개념과 특징을 이해하고 관련 진로를 탐색하며, 관련 분야의 로봇 활용의 가치를 인식한다.
[12로봇02-03] 생명 및 환경 분야 공학의 개념과 특징을 이해하고 관련 진로를 탐색하며, 관련 분야의 로봇 활용의 가치를 인식한다.
[12로봇02-04] 에너지 및 수송 분야 공학의 개념과 특징을 이해하고 관련 진로를 탐색하며, 관련 분야의 로봇 활용의 가치를 인식한다.
[12로봇02-05] 정보통신 및 인공지능 기술 분야 공학의 개념과 특징을 이해하고 관련 진로를 탐색하며, 관련 분야의 로봇 활용의 가치를 인식한다.
[12로봇02-06] 기타 공학 분야의 개념과 특징을 이해하고 해당 분야에서 활용되는 로봇을 탐색하여 로봇 및 공학과 관련된 직업에 대한 흥미와 관심을 높인다.
[12로봇02-07] 공학의 각 분야에서 활용되는 로봇의 발전 방향을 조사⋅탐구하고, 로봇의 개발과 활용에 대한 바람직한 윤리의식을 기른다.
(가) 성취기준 해설
• [12로봇02-01]~[12로봇02-06] 이 성취기준은 제조 분야 공학(기계, 정밀기계, 기계설계, 신소재, 생산기계, 메카트로닉스 공학과 등), 건설 분야 공학(건축, 토목, 건설공학과 등), 생명⋅환경 분야 공학(바이오, 생명, 환경공학과 등), 에너지⋅수송 분야 공학(신재생에너지, 자동차, 우주항공학과 등), 정보통신 및 인공지능 기술 분야 공학(전기, 전자, 정보통신, 컴퓨터 공학과 등) 등에서 공학에 대한 개념과 특징을 이해하고 관련 진로를 탐색하며, 관련 분야에서 활용되는 로봇의 종류와 기능을 조사⋅탐구하여 해당 분야의 문제를 해결하기 위한 공학적 원리를 찾아 발표하여 로봇 활용에 대한 가치와 태도를 함양하도록 설정하였다.
• [12로봇02-07] 이 성취기준은 미래의 공학 기술(반도체, 자율 주행 자동차, 드론, 우주탐사용 로봇, 심해저 탐사 로봇, 건설용 로봇, 구조 로봇 등) 및 로봇 기술을 이해하고, 미래 공학 및 로봇 활용에 대한 바람직한 윤리 의식을 함양하도록 설정하였다.
(나) 성취기준 적용 시 고려 사항
• 공학에 대한 개념을 바탕으로 사회 전반에 걸친 공학 기술의 발달에 대하여 탐구할 수 있도록 지도한다.
• 다양한 공학 기술 분야(제조, 건설, 생명, 에너지⋅수송, 정보통신 및 인공지능 기술 등)와 교육, 서비스 분야 등 사회 전반에 걸친 로봇의 활용 분야와 특징을 이해하고 자신의 진로와 연계하여 발전 방향 및 활용방안을 탐색할 수 있도록 지도한다.
• 학생 개인의 역량을 고려한 과제 부여 및 개별 피드백을 통해 모든 학생이 성장할 수 있도록 지도하며, 실습 중심 프로젝트 학습의 경우 학습자 주도형 활동으로 기획하고 프로젝트의 과정에서 포트폴리오를 작성하게 하여 학생들이 기록과 공유의 중요성 및 피드백을 경험할 수 있도록 한다.
3.3. (3) 로봇공학 프로젝트
[12로봇03-01] 로봇공학 프로젝트 수행을 위하여 사용자 공감하기를 바탕으로 로봇공학 문제를 확인하고 정의한다.[12로봇03-02] 로봇공학 프로젝트 수행 과정에서 로봇을 구성하는 하드웨어 및 관련 부품을 제어하는 소프트웨어의 특성을 이해하고, 정보를 수집하고 탐색한다.
[12로봇03-03] 로봇공학 프로젝트 수행을 위하여 로봇 제어의 원리를 이해하고, 관련 문제해결을 위한 소프트웨어 알고리즘을 구상한다.
[12로봇03-04] 로봇공학 프로젝트 문제해결을 위한 대안 선정, 제작, 작동을 체험하며, 이를 통해 로봇 제작에 대한 흥미와 협력적 태도를 갖는다.
[12로봇03-05] 로봇공학 프로젝트 수행 과정과 결과에 대한 평가 및 개선을 통해 창의적 자신감 및 의사소통 능력을 기른다.
[12로봇03-06] 제작한 로봇을 시연 및 공유하며 로봇의 활용 분야를 제안하여 로봇에 대한 긍정적 사고와 문제해결에 대한 자신감을 갖는다.
(가) 성취기준 해설
• [12로봇03-01] 이 성취기준은 로봇공학 프로젝트 수행을 위하여 디자인 씽킹 과정에 따라 사용자의 요구 및 공감을 바탕으로 로봇공학 문제를 정의하고 아이디어를 탐색하도록 설정하였다.
• [12로봇03-03] 이 성취기준은 로봇 프로젝트에서 활용되는 전자 부품 및 센서에 대한 종류와 특징, 전기⋅전자회로의 구성, 액추에이터에 대한 전체적인 메카니즘을 이해하고 프로그램과 마이크로 컨트롤러를 활용하여 알고리즘을 작성해 볼 수 있도록 설정하였다.
• [12로봇03-05] 이 성취기준은 모둠별로 제작된 로봇의 문제해결 과정을 동료들과 공유하고 제작과정과 결과를 근거로 성장 중심 평가를 실시하여 로봇공학 문제에 대한 도전 의식을 갖도록 하는 데 초점을 둔다.
(나) 성취기준 적용 시 고려 사항
• 실생활과 연관된 문제를 해결할 수 있는 학습자 주도 프로젝트 활동으로 기획하여 운영할 수 있도록 한다.
• 생활 속의 로봇 문제 해결을 위해 충분한 시간을 제공하며 학생의 문제해결 과정과 결과에 대한 피드백을 제공한다.
• 각 모둠별로 동일한 주제의 문제해결 보다는 서로 다른 주제를 선택하도록 함으로써 다양성 및 창의성을 추구하도록 지도한다.
• 학생 개인별 능력 차이를 고려한 교수⋅학습, 평가 및 피드백을 통하여 수준과 관계없이 모든 학생이 성장할 수 있도록 한다.
• 프로젝트의 과정과 결과를 종합적으로 평가하도록 하고, 개별 활동보다는 모둠 활동을 통하여 과제 참여, 문제해결을 위한 협력적 의사소통 등이 적극적으로 이루어질 수 있도록 한다.
4. 여담
- 기술(공학) 계열 진로 선택 과목이다.