차시 1~2차시
1. 우리 마을의 위치 파악하기(스마트폰을 활용)
수리적 위치 TIP 위도와 경도로 표현하도록 한다(예시 : 경도 : 129.20′ 위도 : 130.50′)
지리적 위치 TIP 예시: 북쪽으로는 △△산, 남쪽으로는 □□산이 위치, ○○천이 도시의 한가운데를 지남
관계적 위치 TIP 예시 : ○○시 △△구 □□동과 △△동 사이
2. 우리 마을의 특성 파악하기(스마트폰을 활용)
구 분 장소
자연환경 TIP 마을의 주요 산, 하천, 농업 경관 등의 특성을 파악한다.
공공 기관 TIP 도서관, 복지관, 학교 등을 파악한다.
주요 시설 TIP 공원, 대형마트, 은행 등을 파악한다.
먹거리 TIP 카페, 음식점 등을 파악한다.
기타
3. 조사하면서 알게 된 점
TIP
예시: ○○관 설립
TIP 예시 : 2021년 6월 △△가게 옆에 ○○관이 세워졌다. □□에서 인기를 얻는 문화시설인데 우리 마을에도 들어왔다. 음료를 마시면서 책도 보고 토론할 수 있고, 영화도 보며 이야기를 나눌 수 있어 청소년들에게 인기 가 많다.
[활동지 1]
모둠명 : 모둠원 :1. 우리 마을을 위험 지역과 위험 요소를 파악해보자. [스마트폰 활용]
위험 지역 대략적인 위치 표기
위험 요소
위험 요소를 구체적으로 설명할 것
정도
별표(★)로 표기(정도에 따라서 1개~5개)
TIP 예시: ○○ 원룸단지 주변
TIP 예시 : ○○ 원룸단지 안쪽 후미진 구역 CCTV
사각지대로 △△ 사고 발생 TIP 예시 : ★★★
[활동지 2]
모둠명 : 모둠원 :1. 우리 마을 안전지도를 그려보자. 아래 조건에 맞춰 지도를 그린다. [스마트폰 활용]
<조건>
1. 지도에 축척과 방위를 표기하고, 지형지물과 주요 시설을 그린다.
2. 왼쪽 하단에 범례를 만들고 주요 장소와 시설은 기호를 사용한다.
3. 위험 지역, 위험 요소, 위험도 등을 표기한다.
TIP 웹에서 제공하는 지도를 참고하여 그릴 수 있도록 안내한다.
2. 위의 지도를 바탕으로 ‘작품 결과지’에 디자인적 감성을 살려 그려본다.
[활동지 3]
모둠명 : 모둠원 :자료출처
차시 3~4 차시
1. 지상에서 아파트 옥상까지의 높이 구하기
코딩을 통해 지상에서 아파트 옥상에 응급키트를 전달하기 위해 드론을 올려보내려면 아 파트의 높이를 측정해야 한다. 위로 몇 m 올라가야 하는지 코딩하려면 아파트의 높이를 어떻게 측정해야 할까?
단, 드론의 위치에서 아파트까지의 거리는 무시하고 단순하게 높이만 측정하도록 한다.
또한 주어진 도구는 10m짜리 줄자와 각도기만 가지고 계산해보도록 한다.
2. 아파트 옥상에서 맞은편 다른 아파트 옥상까지의 거리 구하기
코딩을 통해 옥상에서 맞은편 다른 아파트 옥상에 응급키트를 전달하기 위해 드론을 보 내려면 아파트 사이의 간격을 측정해야 한다. 지상으로 내려가지 않고 옥상에서 건너편 옥상까지의 거리는 어떻게 측정해야 할까?
단, 주어진 도구는 10m짜리 줄자와 각도기만 가지고 계산해보도록 한다.
[활동지 2]
모둠명 : 모둠원 :모둠별로 어떠한 방법이 있는지 알아보고 실제로 교실의 천정 혹은 건물 밖으로 나가 서 건물 옥상까지의 높이를 구해보자.
(예시) 닮음과 삼각비에서 탄젠트를 이용하여 건물의 높이를 측정한다.
중학교때 배운 삼각비 중에서 특수각인 중에서 편한 값을 이용하여 구 하도록 한다. 다만 를 이용할 경우 건물에서 측정하는 장소까지 거리가 멀어져서 10m 줄자로 여러번 측정해야 할 수도 있다.
실제 측정된 값을 바탕으로 건물의 높이를 유추할 수 있다. 교실에서 진행되는 경우 실제 천정까지의 높이를 직접 측정하여 어느정도 오차가 발생하는지를 확인해보고 오 차가 적은 모둠을 선정해본다.
학교 건물의 경우 행정실의 협조를 구해 실제 건물의 도면을 바탕으로 높이를 확인해 볼 수 있다.
건물 높이
실제 측정 거리
3. 삼각측량법을 이용하여 거리 구하기
삼각형 한 변의 길이와 그 양쪽의 각을 알면 남은 변의 길이를 계산해 내는 수학공식을 이용해 평면위치를 결정하는 측량방식을 삼각측량이라 하며, 보통 광대한 지역에서 실제 로 도구를 이용하여 직접 거리를 측정하기 어려운 경우 측량을 통해 계산한다.
예를 들어 아래 그림과 같이 강 건너의 나무까지의 직선거리를 알고 싶다면 아래의 순서 로 계산한다. (AB의 길이와 양쪽의 각 α, β는 측정 가능하므로 이 값을 이용하여 CD의 길 이를 삼각함수를 이용하여 구한다.)
A
C
D B
강
① AB의 길이와 양쪽의 각 α, β를 측정한다.
② C에서 AB에 내린 수선의 발을 D라 하자.
③ 삼각함수의 사인법칙 sin
BC sin
AC sin
AB 에 의해서 AC와 BC의 길이를 구한다.
(단 각 )
모둠별로 어떠한 방법이 있는지 알아보고 실제로 교실의 천정 혹은 건물 밖으로 나가 서 건물 옥상까지의 높이를 구해보자.
AC sin
AB × sin
, BC sin
AB × sin
④ CD의 길이는 위에서 구한 AC 혹은 BC의 값을 이용하여 구한다.
CD AC × sin 또는 CD BC × sin
(주의) 삼각함수를 배우기 전 단계이므로 중학교에서 배운 삼각비를 이용하여 계산할 수 있도록 하며, 특수각이 아닌 경우 교사가 계산하여 제공 혹은 계산기를 이용하여 구할 수 있도록 지도한다.
4. 조사하면서 알게 된 점
알게 된 점을 자유롭게 적어보세요.
TIP 예시 : 실제로 측정할 수 없는 상황임에도 불구하고 삼각함수를 이용하 여 거리를 구할 수 있게 되었다.
자료출처
네이버 지식백과 ‘삼각측량’
https://terms.naver.com/entry.naver?docId=1833358&cid=43667&categoryI d=43667
차시 5~6차시
활동지1. 드론의 구성 및 작동 원리
1. 드론의 구성 요소
Ÿ 프레임 : 드론은 프레임의 대각선 길이로 크기를 구분함 Ÿ 프로펠러 : 양력을 발생시켜 드론을 날 수 있게 함
Ÿ 다래 보드 : 드론의 두뇌 역할을 하는 아두이노 기반의 보드 Ÿ 옵티컬 센서 : 빛을 이용해 드론의 고도 및 이동을 측정
Ÿ 자이로 센서 : 각속도를 측정하는 것으로 드론이 수평을 유지할 수 있게 함 Ÿ 와이파이 모듈 : 조종기의 조종 신호를 받아 메인보드에 전달
Ÿ 모터 : 전기 에너지를 기계 에너지로 바꾸는 물건 Ÿ 베터리 : 전기 에너지를 제공
2. 작동 원리
1) 드론의 각 축에 대한 회전을 요, 피치, 롤이라고 함
2) 출력을 담당하는 Throttle
- 네 개의 모터가 전부 세게 회전하면 드론은 상승
3) 회전을 담당하는 Yaw
- R모터가 세게 회전하면 좌회전, L모터가 세게 회전하면 우회전
4) 전진, 후진을 담당하는 Pitch
- 뒤의 2개 모터가 세게 회전하면 전진, 앞의 2개 모터가 세게 회전하면 후진
5) 좌우 이동을 담당하는 Roll
- 우측 2개 모터가 세게 회전하면 좌로 이동, 좌측 2개 모터가 세게 회전하면 우로 이동
차시 5~6 차시 수업 활용 교구 : [코딩버드] 키위드론 활용
코딩 프로그램 : 엠블록
교육자료, 프로그램 자료 : http://bit.ly/coding_bird
(드론 펌웨어: 파일>코딩버드_공유>프로그램>아두이노 레오나르도 업로드>K-Up.zip 다운로드) 1. 자이로 센서 실습
2. 가속도 센서 실습
3. 다래보드 모터 실습
4. 옵티컬 센서 실습
5. 간단한 동작 프로그램 실습
거리나 가속도에 따라모터의 속도가 바뀌도록 실습해 보기
차시 5~6차시
활동지2. 드론 조립(실습)
1. 키위드론 구성
2. 드론 조립 절차
차시 5~6차시
활동지3. 드론 펌웨어 업로드(실습)
<드론 펌웨어 업로드 절차>
1. http://bit.ly/coding_bird에 접속하여 프로그램 다운로드(사전에 모둠별 컴퓨터 바탕화면에 다운 받아 놓음) 2. K-Up.exe 실행한 뒤, 열기 버튼 클릭
3. kiwi_v2.x.x(최신버전)을 클릭한 뒤, 열기 버튼 클릭
4. USB를통해 다래보드와 컴퓨터 연결
5. R버튼을 한 번 눌러 포트 정보를 가져온 뒤, 화살표를 클릭하고 아두이노를 선택, 업로드 버튼 클릭
6. 다음과 같이 cmd창이 켜졌다 꺼지면서 Completed가 뜨면 성공
7. 완료되면 USB가 연결된 상태에서 0번 RGB LED에 불이 들어옴 (빨강: 충전 중, 초록 : 충전 완료, 파랑 : 배터리 미결합)
차시 5-6 차시
활동지4. 조종기 앱 설치 및 드론 날리기(실습)
<조종기 앱 설치 및 조정 기능>
1. 구글 플레이 스토어(앱스토어)에서 키위컨트롤러(코딩버드)를 검색해 설치
2. 조정기 알아보기
<드론 날리기>
차시 7-8차시
차시 9-10차시
[활동지]
모둠명 : 모둠원 :1. 전력량
1) 전력량(W) = V・I・t (전압×전류×시간) 2) 단위 : Wh
3) 의미 : 일정한 시간동안 사용한 전력의 양
4) 예 : 1Wh = 1w・1h → 전력을 1w를 소비하는 전기 기구가 1시간 동안 작동하여 사용한 전력의 양
2. 산업용 드론의 사양 알아보기
1) 드론 무게 (배터리 무게) : 4.9kg (0.9kg) 2) 크기(가로×세로×높이) : 88cm×89cm×43cm 3) 전류 : 7660mA = 7.66A
4) 전압 : 22.8V 5) 드론 사용 시간 : 30분 = 0.5시간
6) 최대 상승 고도 : 3,000m 3. 드론 전력량 구하기
1) 드론의 전력량 구하기
・・ × ×
2) 드론을 30분 운용할 때 사용한 전력 구하기
1시간의 절반의 시간이기 때문에 86.64w의 전력을 소비한다.
3) 드론 사용 시간은 가장 이상적인 상황에서 측정한 시간이다. 드론 배터리 운용 시간을 줄게 할 요인은 무 엇이 있을까?
잦은 방향 이동과 바람, 온도와 습도, 배터리 자체 온도 등을 요인으로 얘기할 수 있어 야 한다.
4. 드론을 이용한 실종자 수색에 대한 다양한 생각을 조별로 나누기 (발표하기) 1) 현재 드론을 수색에 이용할 때 생길 수 있는 기계적 문제점 이야기하기
산악 지대가 많기 때문에 작으면 좋지만 작을수록 바람의 영향을 받기 쉽다.
배터리 무게가 많이 나가서 운용시간을 획기적으로 늘리기가 쉽지 않다.
등등의 얘기가 나오도록 유도
2) 현재 드론을 수색에 이용할 때 생길 수 있는 그 외의 문제점 이야기하기
드론을 띄우기 위한 주변 비행장의 허가 및 전선 등의 영향 고려
3) 드론에 꼭 추가됐으면 하는 기능 및 개량돼야 하는 기능 고려하여 디자인해보기(그림 또는 글로 설명)
배터리 무게를 극복해서 날릴 수 있는 방안 모색
나무가 많은 지역에서 실종자를 수색할 수 있는 방법 모색
4) 우리 동네 안전을 위한 시스템 제안하기
드론 동호회(민간) 등과 경찰이 협조할 수 있는 시스템 등을 제안