문제해결 파이썬 with 기본 수학 : 수학의 흥미를 높이고 코딩과 친숙해 지는

이경미,이수연,안주연

현안양공업고등학교XR융합응용학과에서"ChangetheWorldwithInnovativeSoftware!라는비전을가지고가상·증강현실인재양성에힘쓰고있다.미래유망분야고졸인력양성사업(AR/VR분야)을운영하며학생들이소프트웨어로꿈을이루어가는과정을지켜보는것이즐거운교사이다.저서로는《웰컴투인공지능:누구나쉽게이해할수있는AI입문서》(서사원,2021)가있다.

[chapter1]함께배우는수학과코딩
UNIT01코딩교육과수학
01파이썬을공부해야하는이유
02인공지능에서수학을강조하는이유
UNIT02파이썬설치
01주피터노트북을설치하기전에꼭확인해야할사항
02아나콘다설치
UNIT03파이썬실행

[chapter2]수학과코딩의기본
UNIT0110진수와2진수
0110진수
022진수
0310진수를2진수로변환
042진수를10진수로변환
UNIT02연산하기
01산술연산
02논리연산
03비교연산
04시프트연산
UNIT03알고리즘

[chapter3]파이썬의기초
UNIT01기본문법
01변수
02입력과출력
03주석
04자료형
05리스트
06튜플
07딕셔너리
08집합
09불
UNIT02제어문
01조건문
02반복문
UNIT03파이썬함수
01내장함수
02사용자정의함수
UNIT04라이브러리
01넘파이(numpy)라이브러리
02매쓰(math)라이브러리
03맷플롯립(matplotlib)라이브러리
04판다스(pandas)라이브러리
UNIT05도형모듈
01터틀(turtle)라이브러리
02여러가지도형그려보기
03정다각형그리기
04별그리기
05원그리기

[chapter4]수와연산코딩
UNIT01총점과평균
01숫자형변수
02리스트형변수
03input()함수를이용한데이터입력
UNIT02최대공약수
01약수
02공약수
03최대공약수
UNIT03최소공배수
01배수
02공배수
03최소공배수
UNIT04소수
UNIT05소인수분해
UNIT06절댓값
UNIT07거듭제곱
UNIT08제곱근

[chapter5]부등식과방정식코딩
UNIT01일차부등식
UNIT02일차방정식
UNIT03연립일차방정식
UNIT04이차방정식

[chapter6]함수와그래프
UNIT01일차함수와그래프
01기울기a가양수일경우
02기울기a가음수일경우
03y절편에따른그래프
UNIT02이차함수와그래프
01이차항계수a가양수인경우
02이차항계수a가음수인경우
03y절편에따른그래프

[chapter7]확률과통계
UNIT01도수분포표
UNIT02히스토그램
UNIT03경우의수와확률
01확률의덧셈
02확률의곱셈
UNIT04평균값,중앙값,최빈값
01몸무게의평균값
02몸무게의중앙값
03몸무게의최빈값
04넘파이(numpy)를활용한대푯값
UNIT05분산과표준편차

[부록]코딩학습사이트

4차산업혁명시대에서는인공지능,빅데이터,사물인터넷,지능형로봇등과같은핵심산업분야가소프트웨어를기반으로구현됩니다.이를위해서코딩이필수요건이되었고,우리나라에서는2018년부터초·중생들을대상으로코딩교육을의무화했습니다.이스라엘,영국,미국,중국,인도,핀란드등세계각국에서는이미코딩교육을정규교과목으로시행하고있습니다.코딩교육은컴퓨팅사고력을통해문제를해결하는능력과창의력을키워줍니다.이러한능력은미래사회에서중요한요소중하나이기때문입니다.

코딩(coding)은컴퓨터작업을위해프로그래밍언어명령문을사용하여프로그램을작성하는일을말합니다.프로그램은코딩으로만들어진결과물입니다.코딩을하기위해서는프로그래밍언어를배워야합니다.대표적인프로그래밍언어로는베이직,C,파이썬,자바등이있습니다.명령문은프로그래밍언어의문법에따라작성된코드입니다.이렇게작성된소프트웨어는컴퓨터하드웨어를작동시키는데사용됩니다.즉,코딩은컴퓨터와소통하는수단이되는것입니다.

2022년12월22일교육부가발표한2022개정교육과정에정보교육을기존의2배로확정고시하였습니다.2022개정교육과정의주요내용은언어·수리·디지털소양등을기초소양으로강조하고교과에반영하여특히초·중등학교전과정에서수리·디지털소양에대한지식·기능을적용·활용하도록개선하는데중점을두었습니다.우리나라는2018년부터초·중등학교에코딩교육이의무화되었지만,세계여러나라는이미우리나라보다앞서서코딩교육을시작했습니다.예를들어이스라엘은1994년부터소프트웨어교육을정규교과로실시하여수많은소프트웨어인재를배출했습니다.중국은2001년에이미초등학교3학년부터연간70시간이상의소프트웨어교육을시행하였습니다.인도는2010년부터소프트웨어교육을초·중·고등학교의필수과목으로지정했습니다.영국은2014년초등학교1학년부터코딩을가르치고있고,미국워싱턴주는'K-12컴퓨터과학커리큘럼'을채택하여유치원부터고등학교까지컴퓨터교육을하고있습니다.또한핀란드,스웨덴,프랑스,일본등도코딩교육을우리나라보다먼저실시하였습니다.

'국·영·수·코'라는말을들어보셨나요?국어,영어,수학,코딩각과목의첫글자를표현한것입니다.대학입시에중요한역할을하는과목을의미합니다.이말은우리나라학생들에게코딩교육의중요성을가장잘표현한말입니다.2018년대학에‘소프트웨어(SW)특기자전형’이처음도입됐습니다.SW특기자전형은대학수학능력평가시험결과와상관없이컴퓨팅사고력만을평가해신입생을선발하는제도입니다.대학입시에서코딩의중요성을인정한것입니다.하지만.코딩을통해배워야할중요한능력은컴퓨팅사고력과창의성입니다.코딩교육은학생들에게컴퓨팅사고력을길러줍니다.컴퓨팅사고력이란‘문제를추상화하고해결할수있는논리적절차인알고리즘을만들어해결하는능력’입니다.알고리즘의구조를이해하면다양한다른분야와연결하고융합할수있습니다.코딩은정치,경제,인문,사회,교육,예술,스포츠등다양한분야에활용되어창의성을발휘할수있는도구입니다.미래사회는인공지능의발전으로기계가인간의일을대신할것입니다.인간은지능을가진로봇과협업하며살아가야합니다.인간이가진로봇보다우수한능력은창의성입니다.코딩은컴퓨팅사고력을키워주고창의력을향상시켜주는도구입니다.수학을기본으로하여코딩을배운창의·융합형인재는누구도상상할수없는멋진미래를만들것입니다.이책을통해많은학생이코딩에대한두려움을없애고코딩에한걸음다가설수있기를기대해봅니다.

[이책을먼저읽어본학생과선생님들의후기]

인공지능분야의성장과함께데이터과학,머신러닝,딥러닝등용어가일상화되었습니다.그러나수학적지식없이인공지능을배우는것은깊게이해하기어렵습니다.이책은교육적경험이풍부한저자들이누구나쉽게이해할수있도록Python을활용해인공지능학습에필요한수학적지식을다지는방법을담아냈습니다.인공지능학습에관심있는독자들에게적극추천합니다.-건국대학교오경선

우리인류의문명이발전할수있었던이유는언어와문자덕분이었습니다.그럼면에서코딩은새로운언어로서우리의삶에큰변화를일으키고있는주인공이라고볼수있죠.인공지능의발달도모두여기서부터시작되었으니까요.이책은‘코딩’이라는금자탑을쌓기위한코어에해당하는수학학습부터프로그래밍언어학습을강조하고있습니다.무엇보다풍부한시각자료를이용하여학습자가쉽게이해할수있게안내하는점이매우인상적입니다.또한책에적힌내용대로따라하면누구나쉽게그대로해볼수있도록구성되어있습니다.개인적으로이책은일석이조(一石二鳥)그이상의가치를지녔다고생각합니다.첫째,코딩에필요한수학코어를기를수있습니다.둘째,가장많이활용되는프로그래밍언어인파이썬을익힐수있습니다.셋째,코딩학습관련정보를다양하게얻을수있습니다.인공지능과수학이라는분야를섬세하게다룬이책을적극적으로추천합니다.인공지능시대에발맞춰여러분도이책을통해한층더성장하실수있으리라믿고,진심으로응원하겠습니다.-안양외고교사신영환

“선생님저는수포자인데컴퓨터는잘할수있어요?”프로그래밍수업을받던학생이말간눈으로날쳐다본다.수학이컴퓨터와무관하지않으니수학을포기하지는말라고하면서컴퓨터프로그래밍과수학과의관련성을말해주고싶었는데,어떻게설명해야하나막연했다.이제는그학생의질문에대한답으로이도서를흔쾌히권하고싶다.초등학교에서배우는평균내는법부터중학교과정의확률과통계까지수학의핵심적인내용들을계열성있게프로그램으로구현해놓으니수학의과정이한눈에들어온다.그래서한번에끝까지공부하기보다는수학교과서옆에놓고관련페이지를프로그래밍하면서조금씩알아가는것이적합하다.수학에서배운원리를학습해가며알고리즘으로절차를구체화하다보면모호했던개념을확실하게다지게된다.수학과컴퓨터프로그래밍이라는두마리의토끼를잡을수있는도서이다.프로그래밍구현에사용한파이썬은빅데이터분석에많이활용되는라이브러리맷플롯립과넘파이등을자연스럽게익히게해주는유익한도서이다.-정보·컴퓨터교사임미경

이책은수학과프로그래밍을함께공부하고자하는학생들에게좋은책입니다.학생들이쉽게배울수있는파이썬을이용하여수학적개념을다루는방법을가르치며,수학에대한지식이많지않은학생들도쉽게따라갈수있도록구성하려고노력한흔적이많이보입니다.또한,수학을좋아하는학생들이파이썬프로그래밍을배우는새로운방법으로활용하기에도도움이되리라생각됩니다.물론파이썬으로수학과프로그래밍을함께공부하고자하는분들에게도이책을추천합니다.코딩과인공지능이필수가되어가고있는세상에서수학적이론과코딩,알고리즘에대한개념을배우는것은매일밥을먹는것처럼자연스럽고당연한것이되어가고있습니다.그자연스러운과정이어렵지않고재미있게이루어진다면더바랄것이없을것입니다.이책이여러분의수학과자연스럽게함께할수있다면좋겠습니다.-정보·컴퓨터교사김일임

이책은4차산업혁명시대를살아가는우리들이꼭알아야할내용인수학과코딩의융합이어떤것인지찾아갈수있는이정표를독자에게제시합니다.교과과정에서배웠던수학개념이다양한문제해결에쓰임으로써살아있는지식이되고,이를통해수학이란결국프로그래밍의핵심인알고리즘과맞닿아있다는사실을발견하게됩니다.또한책의내용대로따라가기만하면누구나쉽게가장인기있고다양한분야에서활용되고있는파이썬언어에대해자연스럽게익힐수있습니다.더불어수학학습에흥미를느낄수있다는점이매력적이라고할수있습니다.-㈜프로키언대표이재윤

코딩의‘ㅋ’자도모르지만이책을통해코딩이라는걸처음접했습니다.처음에는거부감이조금들었던것이,기계치인데다가수학도좋아하지않는데수학으로배우는코딩이라니….그러나막상읽기시작하니흥미가생기기시작했습니다.컴퓨터와대화하기위해사용되는것이코딩이라니.차차읽어나가며이미알고있는수학원리들을사용해코딩원리들을이해하며단계를차례차례받아들이게되었습니다.그원리들도신기했습니다.이책은코딩입문서로매우좋은것같습니다.만약에중학교수학이기억나지않는다하더라도다시기억하면서할수있고,기억할수있다면더욱쉽게원리들을받아들이고적용해볼수있을테니까일거양득이라고볼수있습니다.수학복습에코딩공부까지!그래도우리가4차산업혁명시대를살고있다는데코딩의‘코’자정도까지는알필요가있지는않을까요?이책을읽고이제조금코딩의세계의발을들여놓았으니우리모두다같이코딩을조금이라도알기위해노력해봅시다!-정세아

이책이특별한이유는시중에나와있는많은코딩책중에서도수년간많은학생들을가르치면서쌓아온노하우와경력이담겨있기때문입니다.책을쓰신선생님들에오래된제자인저는사실코딩에관심이크게있지않아항상어려움을느꼈습니다.그러나이책은코딩을처음배우는사람과관심이없는사람도부담없이읽기좋은책입니다.파이썬을기반으로수학적접근을통해누구든쉽게코딩에입문하기좋습니다.다양한예제와풀이를통해기초를다지기충분하며코딩과친해질수있는책입니다.코딩이대세인시대,이책을통해많은학생들이문제해결능력과창의력을키우는기회를제공합니다.-김승우

이책을통하여코딩을처음접하거나알고리즘을구상하는것에관심이있는사람들에게이책을추천합니다.이책은프로그래밍을시작할때보편적으로입문난이도가낮은컴퓨터언어인python을기반으로알고리즘을구상하는내용이담겨져있습니다.프로그래밍을처음접하는독자들을위해프로그래밍과이를응용하는수학의관계를설명하는내용으로시작합니다.순서도와예시들을통하여알고리즘의구상을이해하고응용을배울수있습니다,이후자기주도적학습의도움이되는예제를풀수있는사이트와프로그래밍진로를계획할수있는계기를제공합니다.-문공명

이책은수학과프로그래밍의연관성을설명하고수학을알고리즘으로만들수있게되는것을목표로한책입니다.책에서는프로그래밍언어중쉽고범용성이높은언어인Python과기본적인수학을기초적으로다루고,거기에더해간결하고정확한설명과예시자료로실습하기좋게구성되어있습니다.자주사용하는개념을위주로알려주기때문에프로그래밍을처음접하시거나기초를다지고싶으신분들에게는강하게추천합니다.코딩과수학의결합에관심있으신분들도다양한모듈과라이브러리를배울수있기에이책을추천합니다.-이재환