석천중학교에서 진행한 자율주행 센서와 알고리즘 설계 수업.
석천중학교에서 자율주행차가 왜 센서를 여러 종류나 다는지를 주제로 수업했습니다.
보통 자율주행 수업은 차를 굴리는 데서 시작하는데, 이 반은 순서를 바꿨어요. 센서 세 가지가 각각 무엇을 잘하고 무엇을 못 하는지부터 나눠 본 다음에 코드를 짰습니다.
이렇게 하면 미션이 안 될 때 학생이 찾는 곳이 달라집니다. 코드만 뒤지지 않고 “지금 이 상황은 어느 센서가 봐야 하는 상황이지”부터 묻게 되거든요.
운영 개요
학교 · 석천중학교
주제 · 센서별 역할 비교 · 데이터 해석 · 주행 알고리즘 설계
시간 · 2차시 80분 또는 3차시 120분
장소 · 일반 교실 (1인 1PC 또는 태블릿 필요)
셋이 하는 일이 다르다
도입에서 학생들에게 먼저 묻습니다. 사람이 운전할 때 무엇으로 판단하느냐고요. 대부분 “눈”이라고 답합니다.
그러면 되묻습니다. 밤이나 안개 속에서는요? 앞차가 지금 빨라지는지 느려지는지는 눈으로 정확히 재나요?
여기서 세 가지가 갈립니다. 카메라는 글자와 색을 읽습니다. 차선, 신호등, 표지판은 카메라 몫이에요. 대신 어두우면 약해집니다. 레이더는 물체가 얼마나 빨리 다가오는지를 잽니다. 비가 와도 웬만큼 됩니다. 대신 그게 무엇인지는 모릅니다. 라이다는 주변 모양을 점으로 훑어 입체로 그립니다. 형태는 정확한데 유리나 비에 약하죠.
정리하면 한 줄입니다. 어느 하나로는 모자라서 셋을 겹쳐 쓴다. 중학생에게 이 문장 하나가 남으면 그날 수업은 성공입니다.
자율주행차에 들어가는 센서를 직접 보며 역할을 나눠 봅니다.
센서가 서로 다른 말을 하면
재미있는 질문을 하나 던집니다. 카메라는 앞이 비었다고 하고 레이더는 뭔가 있다고 하면, 차는 어느 쪽 말을 들어야 할까요.
정답을 알려 주지 않고 모둠끼리 정하게 합니다. 대부분 “멈추는 쪽”을 고릅니다. 그러면 다시 묻습니다. 그렇게 만들면 그림자만 봐도 급정거하는 차가 되는데 괜찮으냐고요.
여기서 학생들이 처음으로 안전과 쓸모가 부딪히는 지점을 만납니다. 어른들이 실제로 회의에서 다투는 주제를 중학생이 같은 모양으로 겪는 거예요. 답은 안 나오는 게 정상이고, 답이 안 나온다는 걸 아는 게 이 시간의 목적입니다.
센서마다 들어온 값을 나란히 놓고 견줍니다.
숫자를 판단으로 바꾸는 자리
이제 코드로 넘어갑니다. 센서에서 들어오는 것은 그냥 숫자예요. 이 숫자를 멈춘다·돈다·간다로 바꾸는 것이 학생이 할 일입니다.
처음에는 다들 “몇 이하면 멈춤” 한 줄로 시작합니다. 그리고 곧 문제가 생겨요. 값이 경계선 근처에서 흔들리면 차가 갔다 섰다를 반복하며 덜덜거립니다.
이 현상을 보고 나면 해결책을 학생들이 스스로 냅니다. 멈추는 기준과 다시 가는 기준을 다르게 두거나, 몇 번 연속으로 같은 값이 나올 때만 믿거나. 노이즈라는 말을 쓰지 않고도 노이즈를 다루게 되는 순간입니다.
들어온 값을 어떤 기준으로 나눌지 정하는 과정.
판단 순서를 코드로 옮겨 적습니다.
미션은 통과가 아니라 관찰이 목적
마지막은 주행 미션입니다. 장애물을 피해 코스를 빠져나오는 과제예요.
다만 한 번 통과했다고 끝내지 않습니다. 장애물 위치를 바꿔서 다시 굴립니다. 아까 됐던 코드가 이번에는 안 되는 경우가 많거든요.
학생들이 여기서 알아챕니다. 자기 코드가 문제를 푼 게 아니라 그 배치 하나를 외운 것이었다는 걸요. 이걸 알고 나면 조건을 다시 짜기 시작합니다. 이 장면까지 가야 자율주행 수업이 끝났다고 봅니다.
장애물 배치를 바꿔 가며 다시 시험합니다.
모둠별로 완성한 주행 결과를 확인합니다.
수업을 마치며.
담당 선생님이 자주 묻는 것
Q. 자유학년제 주제선택으로 맞나요?
맞습니다. 센서 비교와 판단 설계가 축이라 한 차시만으로도 한 덩이가 되고, 차시를 늘리면 미션 난이도를 올려 이어 갈 수 있습니다.
Q. 코딩 경험이 전혀 없는 반인데요.
괜찮습니다. 처음부터 코드를 쓰게 하지 않고 동작하는 코드의 기준값을 바꾸는 것부터 시작합니다. 문법을 몰라도 무엇을 바꾸면 무엇이 달라지는지는 바로 보입니다.
Q. 교구는 학교에서 준비해야 하나요?
학교에 있으면 그걸 쓰고, 없으면 저희가 가져갑니다. 보유 장비가 있으면 종류를 알려 주세요. 있는 장비에 맞춰 실습을 짭니다.
프로그램 문의 · 출강 일정 확인
선생님, 아래 세 가지만 알려주시면 프로그램 제안서와 견적을 보내드립니다.
1. 대상 학년과 인원
2. 희망 일정과 차시
3. 실습 공간 여건 (교실 형태, 컴퓨터실 여부, 콘센트)
전화 · 070-8064-0829
메일 · hyedu0829@gmail.com (제안서·견적 요청은 메일이 빠릅니다)
프로그램 목록 · https://hyedu.kr/ko/programs
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