STEM+I 생각교실 운영 사업 교육 프로그램 2022 게임에서 벡터의 활용 아주대학교 과학영재교육원 2022년 STEM+I 생각교실 운영 사업 교육 프로그램 프로그램 개요 구분 기관명 아주대학교 프로그램명 기하 주요 단원 관련 과목 수학 관련 단원 SW 적용 지역 STEM+I 요소 주요 적용 학년 고2, 3 개발차시 4 2. 평면 백터 보조 주 개발자명 개요 수정·보완 게임에서 백터의 활용 주요 과목 주요 수업 (신규/수정보 완) 개발자 - 캐릭터의 움직이는 속도를 변화시키거나, 왕복이동시키는 움직임을 구 현해보고, 자신만의 창의적인 움직임을 구현하는 코딩을 작성해 본다. 1차시 – 벡터와 게임 Ÿ 벡터의 연산을 이해하고, 벡터가 그래픽, 게임, 모델링 등에서 어떻게 활용되는지를 이해한다. 2차시 – 벡터의 활용 실습(1) 차시별 Ÿ 주요내용 직선의 벡터 방정식을 이해하고, 게임에서 캐릭터의 움직임을 직선 또는 선분의 형태로 이동시킬 수 있다. (키워드 위주) 또한 이차곡선의 매개변수 방정식을 이용하여 캐릭터를 이차곡선을 따라 이동시킬 수 있다. 3차시 – 벡터의 활용 실습(2) Ÿ 캐릭터의 움직이는 속도를 변화시키거나, 왕복이동시키는 움직임을 구현해보고, 자신만의 창의적인 움직임을 구현하는 코딩을 작성해 본 다. (게임에서 벡터의 활용) 교수·학습 지도안 주제 파이썬 사용방법과 예제코드 이해 수업일시 2022년 12월 22일 7교시 수업대상 대단원명 소단원명 II. 평면벡터 – 2. 벡터의 성분과 내적 수업방법 주제(단원) 명 위치벡터 수업형태 STEM요 소 연계 과목 수학, 정보 고등학교 수업교사 2학년 수업차시 대면 4 강의 및 실습 S T [12기하02-03] 위치벡터의 뜻을 알고, 평면벡터와 좌표의 대응을 이해한다. 학습목표 1. 파이썬의 기초적인 사용법과 예제코드를 이해한다. 2. 파이썬 코드에 있는 벡터의 요소를 찾아본다. 교수⋅학습 활동 단원 도입 도입 (5분) 1 (해당/전체) 성취기준 수업단계 김홍겸 O E O M O 수업자료 및 유의점 파이썬 코드를 처음 - 파이썬 코드에 대한 소개 접하는 학생들이 - 4차시 활동을 통한 프로젝트 활동 소개 - 파이썬 언어의 활동 이해 생소하지 않게 자세히 소개한다. [학습활동 1] - 파이썬 프로그램 설치 및 확인 교사가 제시한 경로를 통해서 파이썬 프로그램을 설치하고 이것이 정확 도구: PPT 및 컴퓨터, 하게 설치되었는지 확인한다. 예제 코드 - ATOM 프로그램 설치 및 확인 전개 (40분) 파이썬을 편집하는 데에 필요한 프로그램인 ATOM 프로그램을 설치하고 실습을 진행함에 있어서 정 확하게 설치되었는지를 판단한다. 학생들의 속도에 맞추어 진행하고 잘 모르는 [학습활동 2] 학생들이 있으면 - 명령프롬프트 명령어 실습 dir, cd, python, cls 등 간단한 명령어를 실습한다. - Hello.py 작성 및 실습 교사의 지시에 따라 Hello.py 코드를 작성하고 실행한다. - TOBINARY.py 코드 실행 및 검증 TOBINARY.py를 정리 및 평가 (5분) 실습하고 손으로 계산한 것과 비교한다. [학습정리] 오늘 배운 학습 내용을 정리한다. - Python 설치 및 예제코드 분석 - 4 - 주변에서 잘 하는 학생이나 보조교사가 도와 수업이 원활하게 진행되도록 한다. (게임에서 벡터의 활용) 교수·학습 지도안 주제 게임 로직 이해와 벡터로 오브젝트의 움직임 정의 수업일시 2022년 12월 26일 3교시 수업대상 대단원명 소단원명 II. 평면벡터 – 2. 벡터의 성분과 내적 수업방법 주제(단원) 명 위치벡터 및 벡터의 성분 수업형태 STEM요 소 연계 과목 수학, 물리, 정보 고등학교 수업교사 2학년 4 (해당/전체) 강의 및 실습 S O T [12기하02-03] 위치벡터의 뜻을 알고, 평면벡터와 좌표의 대응을 이해한다 학습목표 1. 파이썬을 활용한 게임 개발에 필요한 로직을 이해한다. 2. 오브젝트 움직임을 정의하고 이에 대한 변화 양상을 탐구한다. O 교수⋅학습 활동 - 지난 차시 학습 점검: Hello.py 및 tobinary.py 실행 도입 (5분) 2 수업차시 대면 성취기준 수업단계 김홍겸 - 이번 차시 학습 내용 소개 : 게임 개발에 있어 필요한 로직 구성 및 오브젝트 움직임 정의 E O M O 수업자료 및 유의점 지난 수업시간에 활용한 hello.py 및 tobinary.py를 통해 파이썬 활용을 간단히 상기한다. [학습활동 1] - pygame 패키지 설치 cmd 창을 활용하여 pygame 패키지를 설치하고 점검한다. pip install pygame라는 명령어를 실행할 수 있도록 한다 - pygame loop에 대한 이해 pygame에서 활용되는 loop에 대해 이해한다. 전개 (40분) 예제 코드 실습을 진행함에 있어서 학생들의 속도에 맞추어 진행하고 잘 모르는 [학습활동 2] - 위치벡터를 활용한 사각형의 위치 정의 위치벡터를 활용하여 사각형의 위치를 정의한다 - 사각형의 위치 및 색깔 변경 코드를 변경하여 처음에 나오는 사각형의 위치 및 색깔을 변경한다 - 사각형의 이동 및 이동 방향, 속도 변경 주어진 코드를 바탕으로 사각형이 이동할 수 있도록 코드를 변경해본다. 이동 방향이나 속도를 변경할 수 있도록 코드를 변경해본다. 정리 및 평가 (5분) 도구: PPT 및 컴퓨터, [학습정리] 오늘 배운 학습 내용을 정리한다. - pygame loop 및 사각형의 움직임 설정 - 18 - 학생들이 있으면 주변에서 잘 하는 학생이나 보조교사가 도와 수업이 원활하게 진행되도록 한다. (게임에서 벡터의 활용) 교수·학습 지도안 주제 벡터와 수식으로 표현하는 오브젝트의 다양한 움직임 표현 수업일시 2022년 12월 29일 7교시 수업대상 대단원명 소단원명 II. 평면벡터 – 2. 벡터의 성분과 내적 수업방법 주제(단원) 명 벡터를 활용한 직선의 방정식 수업형태 고등학교 김홍겸 3 수업차시 대면 4 (해당/전체) 강의 및 실습 STEM요 소 연계 과목 수학, 정보, 물리 수업교사 2학년 S O T O E O 성취기준 [12기하02-05] 좌표평면에서 벡터를 이용하여 직선과 원의 방정식을 구할 수 있다. 학습목표 1. 오브젝트 움직임을 벡터로 표현하고 파이썬과 파이게임으로 코딩할 수 있다. 2. 여러 가지 선형 및 주기적 움직임 프로그래밍으로 나타낼 수 있다. 수업단계 교수⋅학습 활동 M O 수업자료 및 유의점 - 지난 차시 학습 점검: 사각형의 움직임 나타내기 사각형의 움직임을 두 가지 방법으로 표햔해보자 도입 (5분) - 이번 차시 학습 내용 소개 지난 수업시간에 배운 사각형의 움직임을 1) 오브젝트 움직임을 벡터로 표현하고 이를 코딩하기 2) 여러 가지 선형 및 주기적 움직임을 코딩으로 나타내기 나타내는 코드를 실행한다. [학습활동 1] - 직선의 방정식을 벡터로 나타낼 때의 장점 살펴보기 1) 고등학교 1학년 때 배운 직선의 방정식 표현법 알아보기 도구: PPT 및 컴퓨터, 예제 코드 2) 벡터로 직선을 나타내고 장점 살펴보기 - 두 벡터간 선형 이동 표현하기 실습을 진행함에 있어서 1) 선형이동(벡터로 표현함) 학생들의 속도에 맞추어 2) 선형함수 소개(선형함수의 특징) 전개 (40분) 진행하고 잘 모르는 3) 주기적 이동(sin 함수 등) 학생들이 있으면 4) dx를 변화시켜서 움직임의 속도 조절하기 주변에서 잘 하는 학생이나 보조교사가 도와 수업이 원활하게 [학습활동 2] - 사각형의 움직임을 여러 가지 함수로 나타내보기 진행되도록 한다. 1) sin 함수 및 cos 함수 교육과정 내에서 최대한 2) tan 함수 다양한 함수를 3) 주기 바꿔보기 4) 함수 바꿔보기 (여러 가지 다양한 함수, 로그함수 및 지수함수) 정리 및 평가 (5분) [학습정리] 오늘 배운 학습 내용을 정리한다. - 벡터를 활용한 선형 이동 및 주기 운동, 여러 가지 운동 - 32 - 사용하도록 한다. (게임에서 벡터의 활용) 교수·학습 지도안 주제 수업일시 대단원명 소단원명 주제(단원) 명 벡터와 수식으로 표현하는 오브젝트의 다양한 움직임 표현 2023년 1월 2일 3교시 수업대상 II. 평면벡터 – 2. 벡터의 성분과 내적 수업방법 벡터를 활용한 직선 및 원의 방정식 수업형태 연계 과목 수학, 정보, 물리 성취기준 고등학교 2학년 수업교사 김홍겸 수업차시 대면 4 4 (해당/전체) 강의 및 실습 STEM요 소 S O T O E O M O [12기하02-05] 좌표평면에서 벡터를 이용하여 직선과 원의 방정식을 구할 수 있다. 1. 게임에서 벡터로 표현된 오브젝트 움직임을 이해하고 응용할 수 있다. 2. 움직임을 벡터로 표현할 때의 장점을 이해할 수 있다. 수업단계 교수⋅학습 활동 학습목표 - 지난 차시 학습 점검: 선형 및 주기적인 이동 도입 (5분) - 이번 차시 학습 내용 소개 수업자료 및 유의점 지난 수업시간에 활용한 코드를 실행하여 이전 1) 게임에서 벡터로 표현된 오브젝트 움직임을 이해하고 응용해 보기 2) 움직임을 벡터로 표현할 경우 장점 이해 시간에 배운 내용을 복습한다. [학습활동 1] - 공이 벽에 부딪혔을 때 반대쪽으로 튕겨 나오게 하는 코드 설정하기 1) 코드 이해하기(입사각과 반사각이 같도록 해주기) 도구: PPT 및 컴퓨터, 2) theta의 범위에 따라 오브젝트의 움직임 관찰하기 예제 코드 3) 여러 가지 코드를 변경해보면서 실습하기 실습을 진행함에 있어서 학생들의 속도에 맞추어 전개 진행하고 잘 모르는 (40분) 학생들이 있으면 주변에서 잘 하는 [학습활동 2] - PONG 게임 실행하기 학생이나 보조교사가 1) PONG게임에 대해 알아보기 도와 수업이 원활하게 진행되도록 한다. 2) 코드 관찰하고 해석하기 3) 코드를 변경하고 움직임 예상하기 3) 움직임을 벡터로 표현할 때의 장점 이야기하기 정리 및 평가 (5분) [학습정리] 오늘 배운 학습 내용을 정리한다. - 오브젝트의 움직임 및 벡터의 장점 이해하기 - 46 - 

STEM+I 생각교실 운영 사업 교육 프로그램 2020 유니티 게임 프로그래밍을 활용한 벡터개념 활용 소개 아주대학교 과학영재교육원 2020년 STEM+I 생각교실 운영 사업 교육 프로그램 프로그램 개요 기관 명 프로그램 이름 주요 과목 아주대학교 과학영재교육원 유니티 게임 프로그래밍을 활용한 벡터개념 활용 소개 기하 관련 과목 STEM 요소 관련 단원 II. 평면벡터 / 1. 벡터의 연산, 2. 평면벡터의 성분과 내적 관련 단원 T, M 지역 차시 8 개발자 주요 수업 개요 차시별 주요내용 (키워드 위주) 유니티 게임 프로그래밍을 활용하여 벡터개념 및 그 활용을 배운 다. 실제 2차원 슈팅게임을 프로그래밍하고 벡터를 변경해 가며 게 임 케릭터의 움직임의 변화를 관찰한다. 1차시 : 벡터 개념 복습. 벡터가 적용된 게임 실습 2차시 : 유니티를 이용하여 게임 배경 및 유닛 만들기. 3차시~7차시 : 유니티를 이용한 게임 만들기. (유닛, 총알, 음악 등) 8차시 : 벡터를 이용한 게임 캐릭터 움직임 제어. ◎ 게임 만들기(1차시) (기하)교수·학습 지도안 수업일시 단원명 수업주제 2020.12.30. II-1. 벡터의 연산 수업대상 수업장소 2학년 ZOOM 온라인 수업 벡터의 연산 복습하기 학습목표 수업교사 김홍겸 수업차시 1/8 수업형태 실시간 화상 수업 벡터의 연산과 관련된 내용을 복습하고 이를 설명할 수 있다. 수업단계 교수·학습 활동 수업자료 및 유의점 ▶ 수업 목표 확인 - 이번 수업을 통해서 탐구해야 할 최종적인 목표를 인식한다. 배움열기 (5분) ▶ 동기유발 - 벡터가 우리가 알고 있는 것 주 어느 부분에서 활용되는지 소개한다. - 프로젝트 수업의 전체적인 목표에 대해 설명한다. ▶ 학습 목표 제시 - 이번 시간에 학습해야 할 목표를 제시한다. ▶ 학습활동 1: 벡터의 덧셈, 뺄셈에 대해서 학습한다. - 실시간 화상 수업을 통해 교사가 설명하는 내용을 바탕으로 학생들이 주어진 문제를 해결한다. - 문제를 해결하는 과정에서 서로 질문을 통해 해결할 수 있 도록 한다. - ppt - 비대면 배움활동 로 학생들의 이해 (40분) ▶ 학습활동 2: 벡터의 실수배 및 평행에 대해서 학습한다. - 실시간 화상 수업을 통해 교사가 설명하는 내용을 바탕으로 정도를 - 문제를 해결하는 과정에서 서로 질문을 통해 해결할 수 있 도록 한다. (5분) ▶ 학습 내용 복습 및 후속 차시 소개 - 오늘 학습한 내용을 간단하게 복습하고 다음 시간에 배울 벡터의 내적을 소개한다. • 11 • 체크해가 면서 수업한다. 학생들이 주어진 문제를 해결한다. 배움정리 수업이므 - ppt ◎ 게임 만들기(2차시) (기하)교수·학습 지도안 수업일시 2020.12.31. 수업대상 II-2. 단원명 수업주제 학습목표 평면벡터의 수업장소 2학년 ZOOM 온라인 수업 성분과 내적 평면벡터의 성분과 내적 수업교사 김홍겸 수업차시 2/8 수업형태 복습하기 실시간 화상 수업 평면벡터의 성분과 내적에 관련된 내용을 복습하고 이를 설명할 수 있다. 수업단계 교수·학습 활동 ▶ 전시학습 확인 배움열기 (5분) - 지난 시간에 배운 벡터의 연산에 대해서 복습한다. ▶ 학습 목표 제시 - 이번 시간에 학습해야 할 목표를 제시한다. 수업자료 및 유의점 - 너무 시간이 길어 지지 않도록 한 다. ▶ 학습활동 1: 평면벡터의 성분과 관련된 내용을 학습한다. - 실시간 화상 수업을 통해 교사가 설명하는 내용을 바탕으로 학생들이 주어진 문제를 해결한다. - 문제를 해결하는 과정에서 서로 질문을 통해 해결할 수 있 도록 한다. - ppt - 비대면 배움활동 로 학생들의 이해 (40분) ▶ 학습활동 2: 벡터의 내적과 관련된 내용을 학습한다. - 실시간 화상 수업을 통해 교사가 설명하는 내용을 바탕으로 정도를 - 문제를 해결하는 과정에서 서로 질문을 통해 해결할 수 있 도록 한다. (5분) ▶ 학습 내용 복습 및 후속 차시 소개 - 오늘 학습한 내용을 간단하게 복습하고 다음 시간에 배울 Unity 프로그램을 소개한다. • 17 • 체크해가 면서 수업한다. 학생들이 주어진 문제를 해결한다. 배움정리 수업이므 - ppt ◎ 게임 만들기(3차시) (기하)교수·학습 지도안 수업일시 2021.1.4. 수업대상 2학년 수업교사 김홍겸 단원명 Unity 1 수업장소 온라인 수업 수업차시 3/8 수업주제 Unity 설치 및 배경세팅 학습목표 수업형태 동영상 컨텐츠 활용수업 Unity에 대해서 간단히 알아보고 배경을 만들 수 있다. 수업단계 교수·학습 활동 수업자료 및 유의점 ▶ 전시학습 확인 - 전시학습에서 배운 위치벡터 및 평면 벡터의 내적에 대한 내용 배움열기 (5분) 을 복습한다. - 너무 시간이 길어 ▶ 동기유발 지지 - Unity로 만든 게임을 학생들이 직접 시연할 수 있도록 한다. 다. 않도록 한 ▶ 학습 목표 제시 - 이번 시간에 학습해야 할 목표를 제시한다. ▶ 학습활동 1: 유니티를 설치하도록 한다. - 동영상에 나와 있는 설명을 바탕으로 학생들이 Unity를 설치할 수 있도록 한다. - 교사는 실시간으로 피드백을 주며 상호작용한다. - 동영상 - 학생들이 배움활동 차근차 근 따라할 수 있 (40분) 도록 설명한다. ▶ 학습활동 2: 배경을 설정한다. - 주어진 동영상에 나와있는 설명을 바탕으로 하여 학생들이 배 경을 설정하고 배경이 움직이도록 간단히 조작하도록 한다. 배움정리 (5분) ▶ 학습 내용 복습 및 후속 차시 소개 - 오늘 학습한 내용을 간단하게 복습하고 다음시간에 배울 주인 공 설정 방법에 대해서 소개한다. • 41 • - 동영상 ◎ 게임 만들기(4차시) (기하)교수·학습 지도안 수업일시 2021.1.5. 수업대상 2학년 수업교사 김홍겸 단원명 Unity 2 수업장소 온라인 수업 수업차시 4/8 수업주제 주인공 설정 및 총알 세팅 학습목표 수업형태 동영상 컨텐츠 활용수업 Unity를 통해 주어진 과제를 수행할 수 있다. 수업단계 교수·학습 활동 수업자료 및 유의점 ▶ 전시학습 확인 배움열기 (5분) - 전 시간에 배운 Unity 관련 프로젝트를 불러와 테스트 해본다. - 너무 시간이 길어 지지 않도록 한 다. ▶ 학습 목표 제시 - 이번 시간에 학습해야 할 목표를 제시한다. ▶ 학습활동 1: 주인공을 설정한다. - 동영상에 나와 있는 설명을 바탕으로 학생들이 주인공(player) 을 설정한다. - 교사는 실시간으로 피드백을 주며 상호작용한다. - 동영상 - 학생들이 배움활동 차근차 근 따라할 수 있 (40분) 도록 설명한다. ▶ 학습활동 2: 총알을 설정한다. - 주어진 동영상에 나와있는 설명을 바탕으로 하여 학생들이 총 알을 설정하고 이것이 제대로 작동되는지 확인한다. 배움정리 (5분) ▶ 학습 내용 복습 및 후속 차시 소개 - 오늘 학습한 내용을 간단하게 복습하고 다음시간에 배울적과 게임 매니지먼트를 소개한다. • 55 • - 동영상 ◎ 게임 만들기(5차시) (기하)교수·학습 지도안 수업일시 2021.1.6. 수업대상 2학년 수업교사 김홍겸 단원명 Unity 3 수업장소 온라인 수업 수업차시 5/8 수업주제 몬스터 설정 및 게임매니저 학습목표 수업형태 동영상 컨텐츠 활용수업 Unity를 통해 주어진 과제를 수행하고 반성할 수 있다. 수업단계 교수·학습 활동 수업자료 및 유의점 ▶ 전시학습 확인 - 전 시간에 배운 Unity 관련 프로젝트를 불러와 테스트 해본다. 배움열기 - 주인공(Player)가 움직이는 원리에 대해서 이야기해본다. (5분) - 너무 시간이 길어 지지 않도록 한 다. ▶ 학습 목표 제시 - 이번 시간에 학습해야 할 목표를 제시한다. ▶ 학습활동 1: 적(Enemy)을 설정한다. - 동영상에 나와 있는 설명을 바탕으로 학생들이 적(Enemy)을 설정한다. - 교사는 실시간으로 피드백을 주며 상호작용한다. - 동영상 - 학생들이 배움활동 차근차 근 따라할 수 있 (40분) 도록 설명한다. ▶ 학습활동 2: 게임매니저를 수행한다. - 주어진 동영상에 나와있는 설명을 바탕으로 하여 학생들이 게 임 매니저를 수행하고 잘 작동되는지 확인한다. 배움정리 (5분) ▶ 학습 내용 복습 및 후속 차시 소개 - 오늘 학습한 내용을 간단하게 복습하고 다음시간에 배울 적과 게임 매니지먼트를 소개한다. • 69 • - 동영상 

STEM+I 생각교실 운영 사업 교육 프로그램 2021 게임에서 벡터의 활용 아주대학교 과학영재교육원 2021년 STEM 생각교실 운영 사업 교육 프로그램 프로그램 개요 기관명 아주대학교 과학영재교육원 프로그램 게임에서 벡터의 활용 이름 주요 과목 기하 관련 과목 STEM 요소 관련 단원 II. 평면벡터 – 2. 벡터의 성분과 내적 관련 단원 S,T,E,M 지역 개발자 1. 파이선 코딩을 통한 벡터 표현 주요 수업 개요 2. 벡터로 표현된 오브젝트 움직임 이해하기 3. 움직임을 벡터로 표현할 때의 장점 이해하기 4. PONG 게임 로직을 살펴보면서 벡터를 통한 오브젝트 움직임 표현 이해 차시별 주요내용 (키워드 위주) 1차시 : 파이선, 명령프롬프트, ATOM 에디터 2차시 : pygame, 위치벡터 3차시 : 직선 방정식, 선형 이동, 왕복 이동 4차시 : 충돌 처리, Pong 게임                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                