VPython으로 시작하는 융합 시뮬레이션 수업 - 과학과 수학 AI가 더 재미있어지는 3D 코딩 챌린지(청소년 IT 교양서 시리즈)

과학, 수학, 정보에 대한 이해를 바탕으로 이뤄지는

창의적 융합 프로젝트 수업

VPython(Visual Python)은 파이썬 프로그래밍언어로 작성된 코드를 3D 결과물로 보여주는 라이브러리이다. 복잡한 그래픽 코드를 작성하지 않고도 간단한 명령어로 3D 오브젝트를 만들 수 있어 물리 시뮬레이션이나 과학·수학·공학 등의 교과와 융합이 가능하다. 하지만 파이썬과는 다르게 VPython은 우리나라에서 널리 알려지지 않은 것이 사실이다.

2018년도부터 VPython 프로젝트 수업을 처음 시작한 송석리 저자는 학생들이 수학·과학 지식을 코드라는 디지털 언어를 활용하여 3차원 공간에 창의적 작품으로 만드는 것을 보고 ‘VPython은 창의적인 융합 프로젝트 수업을 위한 참 좋은 도구’라는 생각이 들었다고 한다. 그후로 ‘어떻게 하면 VPython을 활용한 융합 교육을 더 많은 이들에게 전파할까’를 생각하던 차에 정보 교사 커뮤니티에서 수학교육을 복수전공한 정보 교사 박솔애 저자를 만나 이 책을 출간하게 되었다.

VPython의 가장 큰 장점은 시각화다. 상자, 구 등의 물체를 만들고 이것들의 위치, 길이, 색깔 등을 직접 조절할 수 있다. 또한 과학·수학 개념이나 수식을 시뮬레이션함으로써 그동안 의미를 제대로 이해하지 못한 채 암기만 하던 방식에서 벗어나 3D로 확인하며 습득하는 등 교과에 대한 이해도를 높이는 데도 큰 역할을 할 수 있다.

이 책은 이러한 VPython의 장점을 지면으로 보여주고 직접 해볼 수 있도록 상세히 안내하는 길잡이다. 파이썬과 VPython의 기초부터 과학과 수학 교과와의 융합까지 담고 있어 인공지능의 원리를 배우고 융합적 사고력을 마음껏 펼칠 수 있으며, ‘수학, 과학, 정보에 대한 이해를 바탕으로 창의적 프로젝트 수업을 어떻게 할 수 있을까?’라는 질문을 품고 있는 교사들에게도 큰 도움이 될 것이다.

[목 차]
  

추천사_ 조정효 교수(서울대 물리교육과)

머리말

베타테스터의 한 줄 평

 

CHAPTER 1. VPython 기초 다지기

Unit 1-1. VPython으로 시작하는 3D 프로그래밍

Unit 1-2. 3차원 공간에서 사고력 키우기

Unit 1-3. 키보드로 움직이는 애니메이션 만들기

Unit 1-4. 랜덤을 활용한 애니메이션 만들기

Unit 1-5. 다양한 오브젝트 활용해 보기

Unit 1-6. 여러 이벤트 및 위젯 사용하기

Unit 1-7. VPython으로 나만의 게임 만들기

 

CHAPTER 2. VPython으로 과학하기

Unit 2-1. 물체의 운동

Unit 2-2. 탄성충돌 시뮬레이션

Unit 2-3. 포물선운동을 이용한 원숭이 포획

 

CHAPTER 3. VPython으로 수학하기

Unit 3-1. 재귀함수와 프랙털 구조

Unit 3-2. 몬테카를로 방법을 이용한 값 추정하기

Unit 3-3. 경사하강법으로 최솟값 찾아보기

Unit 3-4. 데이터의 3차원 군집화

 

부록. 연습문제 정답 및 해설