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이 연구는 스마트팜을 이용하여 초등학생들이 인공지능 학습원리를 쉽게 이해할 수 있는 발명교육 프로그램을 개발하기 위해 수행하였다. 스마트팜은 입력값에 따라 출력값이 결정되는 인공지능의 동작과 흡사하며, 스마트팜에서 사용하는 입력 데이터는 온도, 습도와 같이 초등학생들도 일상에서 쉽게 접할 수 있는 형태이고 출력 데이터 역시 채소, 과일, 축산물과 같은 식생활 재료 형태로서 초등학생들에게 친숙한 소재이므로 스마트팜은 초등학생 대상의 인공지능 학습원리 교수⋅학습자료로서 좋은 소재가 될 수 있다.
프로그램의 내용 구성을 위해 2015 교육과정에 따른 실과교과의 발명⋅원예⋅sw⋅로봇 단원과 인공지능교육 내용 체계에 관한 선행연구를 분석하여 스마트팜 적용이 용이하고, 인공지능의 학습원리를 잘 설명할 수 있는 13개의 구성 요소와 16개의 성취 기준을 선정하여 4회기(총 8차시) 분량의 프로그램과 스마트팜 기능이 내장된 ...

이 연구는 스마트팜을 이용하여 초등학생들이 인공지능 학습원리를 쉽게 이해할 수 있는 발명교육 프로그램을 개발하기 위해 수행하였다. 스마트팜은 입력값에 따라 출력값이 결정되는 인공지능의 동작과 흡사하며, 스마트팜에서 사용하는 입력 데이터는 온도, 습도와 같이 초등학생들도 일상에서 쉽게 접할 수 있는 형태이고 출력 데이터 역시 채소, 과일, 축산물과 같은 식생활 재료 형태로서 초등학생들에게 친숙한 소재이므로 스마트팜은 초등학생 대상의 인공지능 학습원리 교수⋅학습자료로서 좋은 소재가 될 수 있다.
프로그램의 내용 구성을 위해 2015 교육과정에 따른 실과교과의 발명⋅원예⋅sw⋅로봇 단원과 인공지능교육 내용 체계에 관한 선행연구를 분석하여 스마트팜 적용이 용이하고, 인공지능의 학습원리를 잘 설명할 수 있는 13개의 구성 요소와 16개의 성취 기준을 선정하여 4회기(총 8차시) 분량의 프로그램과 스마트팜 기능이 내장된 비닐하우스 교구를 개발하였다. 이 연구에서 개발한 프로그램은 비닐하우스 교구를 활용해서도 수업할 수 있지만, 교구가 갖추어져 있지 않은 교실 안에서도 언플러그드 형태의 인공지능 수업도 가능하도록 구성하였다.
프로그램의 회기별 내용을 살펴보면, 1회기에서는 작물 관리에 필요한 환경 전반에 대해 알아보는 내용으로 구성하였고, 2회기에서는 스마트팜에서 사용하는 온도, 습도센서와 비닐하우스 운영에 필요한 장치를 알아보도록 하였다. 3회기에서는 온도와 습도와 같은 외부 환경이 변하더라도 비닐하우스 내부 상태는 항상 일정한 조건을 유지하도록 하는 제어시스템 동작을 통해 지도학습과 인공신경망을 이해할 수 있도록 구성하였고, 4회기에서는 스마트팜이 작물 성장을 위한 최적화된 환경을 구축하는 과정을 알아보면서 강화학습을 이해할 수 있도록 하였다.
이 연구에서 개발한 스마트팜을 이용한 인공지능 발명 프로그램은 비닐하우스 교구가 준비된 피지컬 환경뿐 아니라 언플러그드 환경에서도 모두 수업이 가능한 장점을 갖고 있으며, 초등학생들에게 어려울 수 있는 인공지능의 원리를 온도, 습도, 채소, 과일 같은 친숙한 형태의 입·출력 데이터를 사용함으로써 초등학생 대상의 교수·학습 자료개발을 위한 참고자료로 활용할 수 있을 것이다.