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과학과 수학, AI가 더 재미있어지는 3D 코딩 챌린지

VPython으로 시작하는

융합 시뮬레이션 수업

지은이｜송석리, 박솔애   발행일｜2025. 9. 1.   판형｜190*260   형 태｜무선철, 본문 224쪽

분  야｜국내도서 > 컴퓨터/IT > 컴퓨터공학

국내도서 > IT 모바일 > 인공지능 > 인공지능 일반

국내도서 > IT 모바일 > 프로그래밍 언어 > 파이썬

국내도서 > IT 모바일 > 그래픽/디자인/멀티미디어 > 3DS/MAX

국내도서 > 청소년 > 청소년 수학/과학

정  가｜25,000원      ISBN｜979-11-407-1541-1 (03000)

◆ 책 소개 ◆

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.

◆ 이 책의 특징

1. 국내 최초의 VPython 중고등용 교재 : 파이썬을 아는 사람은 많지만, VPython을 아는 사람은 그리 많지 않다. 그래서 VPython을 궁금해하는 사람은 많은데 중고등용 교재는 찾아볼 수 없다. 이 책은 2018년부터 VPython 수업을 해온 저자가 쓴 국내 최초의 VPython 중고등용 교재라 할 수 있다.

2. 파이썬의 기초부터 3D 시각화까지 : VPython을 처음 접하는 사람도 기초 문법부터 활용까지 배울 수 있도록 쉽고 체계적으로 구성되어 있으며, 코딩을 하면서 직관적으로 3차원을 이해할 수 있어서 학생들의 흥미를 높일 수 있다.

3. 2022 개정 교육과정 필수 ‘융합 탐구 능력’ 함양 : 디지털 및 AI 역량 강화, 융합형 인재 양성이 목표인 2022 개정 교육과정에서 이 책은 VPython을 통해 수학, 과학(물리) 교과 속 수식과 물리 법칙의 원리, AI까지 쉽게 학습할 수 있도록 이끌어준다.

◆ 이 책을 미리 읽어본 현직 선생님들의 한마디

2022 개정 교육과정은 학생들의 디지털 및 AI 역량 강화, 융합형 인재 양성을 목표로 운영되고 있는데요. 이 책과 함께한다면 파이썬을 통해 수학, 물리 교과를 쉽게 학습할 수 있을 것 같습니다. 파이썬을 잘하지 못하더라도 책에 친절히 설명되어 있으니 어렵지 않게 익힐 수 있을 것으로 기대됩니다.

‒ 서울 동양고등학교, 김진혁

프로그램을 처음 작성하는 사람도 기초 문법부터 활용까지 배울 수 있도록 쉽고 체계적으로 구성되어 있습니다. 특히 코딩을 하면서 직관적으로 3차원을 이해할 수 있어서 학생들과 함께 세상을 바라보는 눈을 넓힐 수 있을 것입니다.

‒ 서울대학교사범대학부설중학교, 오상희

이 책은 ‘물리’라는 언어에 ‘코딩’이라는 목소리를 더해 교실 속 상상을 현실로 바꾸는 마법 같은 도구입니다. 지루했던 운동법칙이 살아 움직이고, 공식을 외우던 손이 키보드를 두드리며 세상을 이해하게 됩니다. 융합교육의 진짜 가능성을 보여 주는 이 한 권, 강력하게 추천합니다!

‒ 서울 수도전기공업고등학교, 노용철

쉽고 흥미로운 3D 시각화로 파이썬과 과학, 수학 개념을 함께 익힐 수 있는 최고의 입문서입니다. 초보자도 쉽게 따라 할 수 있으며, 수업 자료로도 손색없는 구성을 갖추고 있습니다. 학생과 교사 모두에게 강력히 추천합니다.

‒ 부산온라인학교, 심미란

프로그램으로 직접 그리고 움직이며 이해하는 수학과 과학! 이 책을 통해 복잡한 개념을 눈으로 확인하는 경험을 하게 될 것입니다. 특별한 융합 수업을 시도하고 싶다면 더욱 추천하며, 미래를 준비하는 창의융합형 인재에게 꼭 필요한 책입니다.

‒ 인천 강화여자고등학교, 심현준

물리, 수학 개념을 코드로 구현해 보는 다양한 예제와 실습 과제를 통해 문제 해결력을 키울 수 있습니다. 3D 객체 생성에서 이벤트 처리, 위젯 활용, 간단한 게임 제작까지 한 권으로 연결되는 학습 흐름은 교사와 학생 모두를 만족시킬 실습형 VPython 입문서입니다. 웹 기반 실습 환경을 통해 별도 설치 없이 즉시 활용 가능하며, STEM 융합 수업용 교재로서 추천합니다.

‒ 울산 현대청운고등학교, 김춘희

3D 시각화를 통해 코딩의 원리와 흐름을 직접 확인할 수 있어 프로그래밍을 더 쉽게 이해하고 흥미를 가질 수 있도록 도와주는 책입니다. 예제 코드를 직접 실행하고 변형해 보는 과정에서 능동적이고 창의적인 융합 학습이 가능할 것으로 기대됩니다.

‒ 경기 조종고등학교, 홍가영

◆ 지은이 소개

송석리

‘앞으로 100년 후에도 지금의 공교육 시스템이 유지될까?’라는 질문을 던져 보니 ‘No’라는 확신이 들었습니다. 그렇다면 누군가가 앞으로 100년 안에 새로운 공교육의 방향을 찾아낼 텐데, 저도 그중 한 명이 되고 싶어서 이 모험에 참여하고 있습니다. 그 비밀을 푸는 데 디지털은 중요한 키워드라고 생각하며, 특히 데이터와 코드는 핵심적 역할을 할 것이라는 가설을 세우고 다양한 연구를 하고 있습니다.

현재 서울고등학교에서 정보 교사로 재직 중이며, 2020년부터 서울대학교 사범대학과 서울대학교 평생교육원에서도 데이터와 AI라는 주제로 강의를 하고 있습니다. 융합교육에 관심이 많고, 교육자들이 교과와 학교를 넘어 새로운 경험을 하는 것이 미래의 교육에 큰 자산이 될 것이라는 생각이 있습니다. 코딩하는 선생님들의 커뮤니티인 ‘쪼랩’과 정보 선생님들의 커뮤니티인 ‘함께 자라기’를 운영하고 있으며, 많은 선생님들과 IT 분야 전문가들과의 연결을 통해 미래 교육의 방향을 찾고 싶습니다.

저서로는 《모두의 데이터 분석 with 파이썬》(공저), 《최소한의 데이터 리터러시》(공저) 등이 있습니다.

박솔애

성균관대학교에서 컴퓨터교육과 수학교육을 전공했으며, 학생들과의 다양한 활동을 통해 프로그래밍이 수학·과학 같은 학문과 융합될 때 개념을 더 깊이 이해하고 창의적으로 탐구할 수 있다는 가능성을 실감해 왔습니다. 이러한 경험을 바탕으로 수학과 과학 개념을 시각화하는 VPython의 교육적 잠재력에 매료되어 이 책을 집필하게 되었습니다.

현재 경기 서천고등학교에서 정보 교사로 재직 중이며, 정보 및 프로그래밍 과목을 가르치면서 학생들에게 프로젝트 기반의 다양한 학습 경험을 제공하고 있습니다. 또한 경기도 용인교육지원청 부설 영재교육원과 수원교육지원청 부설 영재교육원에서 지도교사로 활동했으며, AI·정보교육 중심학교를 운영하고 있습니다.

저서로는 《오렌지3로 시작하는 융합 데이터 과학》(공저) 등이 있습니다.

◆ 목차

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