[톡톡에듀] 과학상자, 로봇으로...코로나 개학 연기 집에서 도전하는 메카코딩 미래교육

중앙일보

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부모 세대가 어린 시절 가지고 놀았던 과학상자. 오늘날 아이들은 이 과학상자로 기계를 만드는 것을 넘어 직접 코딩을 해 작품을 움직인다. 사물인터넷(IoT)과 인공지능(AI) 교육의 최첨단에 서 있는 교육, 메카코딩(메카트로닉스와 소프트웨어)이다.
울산 전하초 정윤호 교사(소프트웨어 코딩 연구회 U.S.C. 회장)는 이 분야의 전문가다. 2019년까지 울산과학관 파견교사로 근무하며 메이커 교육과 SW 교육, 메카트로닉스 교육과 3D 프린팅 교육을 담당했다. 소프트웨어 교육 로봇 연구소 J-ROBOT을 운영하고 있으며 《메카코딩:메카트로닉스 종목 대비≫을 집필하기도 했다.

2015개정교육과정으로 학교교육에도 도입돼 #일상생활 문제를 컴퓨팅 사고력으로 해결하는 능력 평가 #전국청소년과학탐구대회 정식종목 채택도

최근 학교 현장의 소프트웨어 교육 현황이 어떤가.: “소프트웨어 교육이 들어온 지 얼마 되지도 않아 메이커 교육을 거쳐 인공지능(AI) 교육으로 넘어가는 흐름이다. 용어만 다르지 교육계에서 이뤄지는 메카트로닉스 교육, 소프트웨어 교육, 코딩 교육, 메이커 교육, 인공지능교육, IoT 교육 모두 사실 비슷하다. 하나라도 제대로 꾸준히 지속할 수만 있다면 분명 아이들에게 큰 도움이 될 교육이다. 수많은 아이를 지도하고, 심사하면서 남들이 보지 못한 부분을 발견하고 창의적으로 해석하는 아이들을 볼 때마다 이 교육의 중요성을 매번 새롭게 깨닫는다.”

‘메카코딩’의 뜻이 궁금하다.: “기계+전자공학(메카트로닉스)과 소프트웨어(코딩교육)를 합친 용어다. 자신이 만든 기계에 명령어를 입력해 움직여보는 방식이다. 피지컬 컴퓨팅 교육이라고도 부른다. 2015 개정 교육과정에 소프트웨어 교육이 들어오면서 초·중학생은 주로 엔트리를 소프트웨어 프로그램으로 사용한다. 기계장치는 주로 과학상자(6호)나 우드락, 폼 보드 등을 이용하는데 3D 프린팅이나CNC 공작기계 등도 활용한다. 대회로는 한국과학창의재단이 주최하는 전국청소년 과학탐구대회의 정식종목으로 메카트로닉스가 개설돼 있다.”

가변저항으로 속도를 조절하는 바람의 독수리

소프트웨어와 기계장치를 연결하는 교육방식을 익혀보는 것이 아이들에게 어떤 점에서 유용한가.: “21세기는 기계와 사람이 의사소통하는 AI(인공지능)의 시대다. 듣고 싶은 노래가 있을 때 예전엔 사람이 스피커를 직접 조작했지만, 이제는 AI 스피커에 말을 건네면 된다. 미국인과 이야기할 때 영어를 사용하듯 기계와 이야기할 때는 기계가 이해할 수 있는 언어를 써야 하는데, 그 언어를 익히는 것이 코딩교육이다. 이러한 원리를 자연스럽게 이해하면서 창의력과 비판적 사고력, 의사소통 능력과 협업 능력 등과 같은 미래 핵심 역량을 기를 수 있다.”

일반 아이들이 혼자 도전하기 어려워 보이는데, 사교육의 도움이 필요한 건 아닌가.: “소프트웨어 교육이 학교 현장에 도입되기 이전에는 많은 대회에서 코딩 학원, 로봇학원에 다닌 학생이 유리했던 것이 사실이다. 공교육과 학생·학부모가 가진 정보가 부족했기 때문이다. 지금은 달라졌다. 충분히 혼자 할 수 있다. 공교육의 방과 후 수업이나, 학교 교사의 도움을 받기도 쉬워졌다. 물론 처음 접할 때 낯설고 복잡한 용어 자체에서 오는 부담감은 있을 것이다. 하지만 지금은 메카트로닉스 대회만 하더라도 인터넷과 방과 후 수업, 시중 도서를 통해 정보를 손쉽게 얻을 수 있다.”

특정 로봇이나 교구 업체에 유리한 대회가 아니냐는 비판도 일부 있다.: “메카트로닉스 대회의 경우 과학 상자가 아니어도 어떤 교구를 사용해도 되며 소프트웨어(코딩) 또한 엔트리나 아두이노 모두 사용해도 된다. 평소에 본인들이 익숙한 교구들을 활용해 제시되는 문제를 해결하는 창의력과 문제해결력 등 미래역량을 겨루는 축제다. 공교육에서 실시되는 첫 미래형 교육 대회인 메카트로닉스 대회가 흐지부지한 사이 특정 코딩 업체, 특정 로봇 및 코딩 교구에 익숙한 민간 대회는 수십, 수백 개가 활성화되어 있다.”

부모가 어떻게 도와줘야 하나.: “코딩이나 메이커, 메카트로닉스 대회 심사를 하다 보면 어느 지역의 어느 학원 학생 작품인지 감이 온다. 수백 개의 작품이나 아이디어가 똑같아서다. 학원에서 알려주는 대로 무한 반복 연습만 하다 보니 창의력이 떨어지는 경우가 많다. 그런데 아이디어가 참신한 작품을 보고 학생을 만나 이야기 나눠보니 엄마표 메카코딩 교육을 받은 학생이었다. 어머니가 직접 메카트로닉스 공부 및 코딩교육을 독학해 아이를 지도한 것이다. 정보는 이미 넘쳐나는 세상이다. 공교육이나 사교육에서 좋은 스승을 만날 수 있다면 좋겠지만 그렇지 않더라도 부모님이 충분히 좋은 스승이 될 수 있다. 학습이라기보다는 놀이처럼 생각하도록 이끌어보라. 초등 저학년 때에는 ‘엔트리’나 ‘스크래치’와 같은 놀이 중심의 블록 코딩이나 로봇 교구, 드론 등 기계 장치에 흥미를 느끼는 것이 좋다. 초등 고학년으로 갈수록 사물인터넷(IoT), 메카트로닉스, 메이커 교육 등으로 자연스럽게 옮겨 가면 된다.”

교체시기를 알려주는 사물인터넷(IoT) 휴지걸이

구체적으로 초등 저학년 아이들이 집에서 할 수 있는 활동을 추천해달라.: “메카코딩 미래 교육은 ‘소프트웨어 교육-〉하드웨어 교육-〉메카트로닉스 교육’의 3단계 순으로 발전한다. 초등 저학년의 소프트웨어 교육 목표는 코딩과 친해지기다. 코드닷오알지(code.org)나 엔트리(playentry.org)로 게임처럼 익혀라. 하드웨어 교육 목표는 기계와 친해지기다. 핑퐁·햄스터로봇, 오조봇, 거북이·알버트스쿨버전 등이 학교에서 사용된다. 방과 후 교육이나 로봇 교육에서는 레고 EV3, 로보티즈, 로보로보 시리즈가 많이 사용된다. 이들을 활용해 기계와 친숙해져 보아라. ”

초등 고학년도 스스로 메카코딩에 도전할 수 있나.: “4학년 이상 고학년의 소프트웨어 교육 목표는 코딩에 익숙해지기다. 단순한 흥미에서 역량 향상으로 발전하는 것이다. 엔트리의 ‘작품 만들기’ 모드나 라이트봇(lightbot.com)이 좋고, 이미 블록 코딩이 익숙하다면 아두이노나 파이선 텍스트 코딩을 해보는 것도 좋다. 유튜브에 검색하면 무료로 배울 수 있는 영상이 많다. 하드웨어 교육 목표는 코딩으로 작동하는 힘을 기르는 것이다. 일체형 로봇에 익숙해지면 보드형, 모듈형으로 넘어가는 것이 좋다. 과학상자코딩보드나 마이크로비트, 오렌지보드와 E센서보드, 아두이노 보드 등이다. 일체형 로봇보다 가격은 저렴하지만, 기계에 익숙해지기 위해선 시간이 필요하다. 대부분의 보드는 아두이노(UNO) 보드를 사용하기 쉽게 개량한 보드다.”

사물인터넷(IoT) 애완동물 자동 사료 장치

부모가 지도하면서 주의할 점을 알려달라.: “메카트로닉스든 코딩이든 영재교육이든 부모님이 아이가 배우는 내용의 기본은 볼 줄 알아야 한다. 학원에 가서 상담해 보고 “아, 이 사람들은 나보다 더 전문가구나.”라는 확신이 생기지 않는다면 보내지 않는 것이 낫다. 초등학교 1학년 아이라면 처음부터 비싼 교구 사주지 말라. 무료 사이트인 엔트리를 놀이처럼 해보게 하고 관련 책을 빌려 읽어도 된다. 아이 자신이 관심 있고 배움의 욕구가 생기면 엔트리에 있는 하드웨어(로봇, 과학 상자, 교구)들과 연결하고 싶어한다.“

현장에서 아이들을 지도하면서 안타까운 점이 있나.: “아이들의 아이디어가 단순 대회에서 끝나버리는 교육 환경이 안타깝다. 세계 민간 드론 시장의 70%는 중국 “DJI”라는 기업이다. 가격경쟁력뿐만 아니라 센서 융합, 제어 알고리즘 등 기술력이 전통적 소프트웨어 강국 미국, 유럽보다 앞선다. 이들의 무서움은 기술력이 아니라 직원들의 나이가 대부분 20대~30대라는 점이다. 코딩 로봇 세계 1위 기업 메이크 블록의 대표와 직원 또한 마찬가지다. 그들을 처음 보았던 때에는 우리와 별 차이가 없었는데 부러울 뿐이다. 우리 아이들의 창의성과 잠재력은 세계 최고다. 아이들의 꿈이 메카코딩을 활용해 이들 기업처럼 현실로 실현된다면 좋겠다.”

사물인터넷(IoT) 타종장치

메카코딩 미래 교육 3단계(S.H.E.) *자료 : 정윤호 교사
▶ 프로그래밍(SW) 능력 기르기

▶ 하드웨어(HW) 메카트로닉스 능력 기르기

▶ 메카트로닉스 엔지니어링(Engineering)
코딩과 피지컬 컴퓨팅 교구(로봇)에 익숙해졌다면 이제 사물과 기계의 본질에 대한 학습의 욕구가 생기지 않나요? 메카트로닉스는 기계공학+전자공학의 합성어입니다. 공학도나 메이커들에게 가장 익숙한 도구는 “아두이노”입니다. 오픈소스이고 보드도 저렴하고 언어 또한 쉽습니다. 하지만 “아두이노” 조차 공학도나 메이커들에게는 쉽지만, 기계공학 및 전자공학을 처음 접하게 되는 어린 친구들이 처음 접했을 때는 어렵답니다. 엔트리와 연동되는 과학 상자나 보드 형태의 기계장치를 이용하여 메카코딩을 학습한다면 어렵지 않게 쉽게 메카트로닉스에 대해 공부할 수 있습니다.