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천하부고 살기

선농수학아카데미 1년을 보내고

1학년 지도교사 김호경

선농수학아카데미는 2020학년도에 처음으로 생긴 프로그램입니다. 수학 선생님들은 학생들의 역량을 높이기 위해 여러 학교의 사례를 수집하고, 오랜 토론과 연구를 하였고 그 결과 선농수학아카데미 프로그램을 만들게 되었습니다. 2020년 한 해 동안 선농수학아카데미에서 어떤 프로그램과 활동을 했는지, 그리고 그 결과는 어떠했는지 간단하게 설명하고자 합니다.

먼저 2020년은 코로나 사태로 인하여 모집 및 활동은 상당히 늦게 시작하였습니다. 거듭된 계획 수정 끝에 더 이상 미룰 수 없다고 판단하여 본격적인 활동은 9월에 온라인으로 시작하게 되었습니다. 일단 온라인의 구글 클래스룸을 통하여 평소 수학 수업 시간에는 다루기 힘든 고난이도의 문제들을 탐구하였습니다. 교사가 클래스룸에 1~2문제를 내면 학생들은 1주일 안에 해당 문제를 풀이하고, 풀이 과정을 클래스룸에 업로드하였습니다. 학생들의 풀이는 교사가 첨삭, 부연 설명을 하고, 오프라인 수업 또는 실시간 수업(줌)을 통하여 발표하는 시간을 가지기도 하였습니다. 문제에 따라 풀이 과정이 2장 이상이 되는 경우도 있었고, 때로는 정해진 시간(1주일)에 한 문제도 풀이하지 못하는 경우도 많았지만, 학생들에게는 좋은 문제들을 충분한 시간을 두고 고민하고 노력하였던 기회가 되지 않았을까 합니다.

이와 동시에 선농수학아카데미에서는 몇 개의 프로젝트 수업을 진행하였습니다. 첫 번째 프로젝트는 ‘단일 카메라로 거리 측정하기’였습니다. 보통 거리를 측정하는 것은 자, 줄자라든가 아니면 초음파나 레이저 거리 측정기를 사용하는 데, 카메라 한 대만을 가지고 거리를 측정하는 것은 학생들이 도전하기 상당히 어려운 과제이지만 자율주행 자동차를 비롯하여 현실에서도 많이 사용되는 기술이기도 합니다. 이 과정에서 우리는 스테레오 카메라(카메라 두 대)를 이용하여 거리를 측정하는 방법을 살펴보았는데 이는 동물이 두 눈을 이용하여 거리감을 느끼는 방법과 유사하다는 것도 학습하였습니다. 그리고 카메라의 초점거리를 이용한 방법, 원근법을 수학적으로 해석하는 기초 지식에 대하여 탐구한 후, 단일 카메라로 거리를 측정할 수 있는 창의적인 방법을 모둠별로 구상하는 미션을 수행하였습니다. 닮음, 삼각비, 평면좌표, 카메라의 초점거리 등 다양한 방법이 제안되었고, 이를 실제 레이저 거리 측정기로 측정하여 검증하였으며 수학적인 근거와 함께 발표하고 그 아이디어를 공유하였습니다.

다음으로 진행된 ‘통계 프로젝트‘에서는 먼저 데이터를 시각화하는 방법, 분석하는 방법에 대하여 학습한 후, 국가 공인 통계 자료가 수록되어 있는 ‘국가통계포털’, 언론 기사 데이터가 있는 ‘빅카인즈’, 인터넷 검색 및 쇼핑 정보가 있는 ‘네이버 데이터랩’ 등을 살펴보았습니다. 그리고 코로나에 따른 우리나라의 변화라는 주제로 개별, 혹은 팀별 탐구 과제를 수행하였습니다. 학생들은 코로나 유행에 따른 식생활의 변화, 대중교통 이용률, 범죄의 변화 등 다양한 자료에 대하여 나름대로 분석을 하였고, 교사의 피드백을 받았습니다.

마지막으로, 겨울방학 직전 1,2학년 선농수학아카데미 학생들을 중심으로 추가 희망자들을 모아 ‘인공지능 자율주행 자동차 알고리즘 프로젝트’를 수행하였습니다. 학생들은 레이다 및 카메라에서 얻는 차선 정보를 통하여 모형 자동차의 다양한 주행 알고리즘을 파이썬 프로그램을 이용하여 작성하였습니다. 이후 진행된 대회에서는 학생들의 알고리즘이 적용된 자율주행 자동차로 트랙을 완주하였고, 자신들의 알고리즘 발표하고 그 아이디어를 나누었습니다.

단일카메라로 거리 측정하기
자율주행자동차 프로그램

이 프로그램을 운영하는 동안 가장 아쉬웠던 점은 학교 인근 도서관에서 보드게임을 가지고 수학적인 활동을 하는 재능기부 봉사를 기획하였었는데 갑작스레 악화된 코로나 상황으로 인해 활동 이틀 전에 취소된 것이었습니다. 또한 온라인 활동은 활발한 토의, 토론이 이루어지기 쉽지 않았기 때문에 문제 풀이 활동에서 학생들의 적극적인 발표가 조금 부진하기도 하였습니다.

그러나 올 한 해 ‘수학’이라는 주제로 자발적으로 모인 학생들과 다양한 주제로 많은 탐구를 같이 하게 된 것은 큰 보람이었습니다. 내년에는 올해의 아쉬웠던 점들을 보완하고 학생들에게 수학의 즐거움을 줄 수 있는 더 좋은 프로그램을 개발하도록 하겠습니다. 2021학년도에도 의욕 있는 많은 학생들의 관심과 지원을 바랍니다.