[출처]
Apple 삼성전자
Ⅷ
평가와 보상
■ 평가
평가대상 평가 항목
평가 대상 ( ) 5
(매우좋음)
4
(좋음)
3
(보통)
2
(나쁨)
1
(매우나쁨)
제품분해 조립 보고서
동영상 시청 후 다양한 내용을 올바 르게 표현하고 있는가?
표현된 내용이 타당한가?
활동에 적극적으로 참여하였는가?
모둠원의 의견을 잘 조율하였는가?
발표 태도 영역
목소리의 크기와 속도는 적당하였는가?
시선처리 및 올바른 태도를 보였는가?
정의적 태도
모든 활동에서 모둠원들을 배려하며 잘 참여하는가?
■ 보상
체크리스트 점수를 통하여 상위팀 및 개인에게 상장 및 상품 또는 토큰을 제공한다.
■ 청소 로봇 외관, 내부
관련 개념 내용
외관의 경우 납작한 원통형을 하고 있어 높 이가 낮은 가구 밑을 청소할 수 있도록 되어 있습니다. 검정색 고무 처리가 된 범퍼는 다수 의 적외선 센서들과 충격을 감지하는 범퍼센 서들이 나열되어 있어 청소로봇이 벽이나 장 애물을 감지하고 회피할 수 있도록 합니다. 상 단에는 사용자 인터페이스를 위한 버튼과 상 태 알림 등을 위한 표시창이 장착되어 있습니 외관 다.
외관에 보이는 나사를 제거하여 안을 들여다 보면 다음과 같습니다. 중앙 위쪽에는 센서의 감지, 모터 및 펌프의 구동과 다양한 명령을 지시하는 중앙처리장치(CPU)가 포함된 메인 보드가 있습니다. 양 옆에는 두 개의 바퀴가 모터에 연결되어 있으며, 청소로봇이 바닥에 놓여 졌을 때에만 회전 동력을 전달하도록 기 어가 맞물려 있습니다. 아래쪽에는 흡입한 먼 지가 모이는 먼지통이 보입니다.
외관 뚜껑 제거
먼지통과 덮개를 제거하면 다음과 같은 모습 을 볼 수 있습니다. 먼저 이동용 모터가 보이 고, 흡입된 공기와 먼지가 지나가는 통로 끝에 는 흡입 펌프가 장착되어 있습니다. 청소용 솔 (브러시)은 회전 모터에 연결되어 있어 펌프로 인하여 흡입되는 먼지를 보다 효과적으로 먼 지통으로 들어갈 수 있도록 안내하는 역할을 수행합니다.
먼지 통 및 덮개 제거
교사용 참고자료
■ 청소 로봇 내부 세부 모습
관련 개념 내용
바퀴 모듈은 통채로 분리할 수 있도록 되어 있는데, 플라스틱 케이스에 쌓여있습니다. 크게 바퀴와 감속기, 그리고 모터로 구성되어 있으 며 청소로봇을 바닥에 놓았을 때 바퀴가 올려 지면서 감속기와 맞물려서 돌아가는 구조로 되 어있습니다.
바퀴 모듈
청소로봇의 뇌에 해당하는 부분으로써 센서를 통해 장애물 등을 감지한 신호가 전달되어 내 부에 심어진 프로그램으로 처리를 한 후 구동 부(브러시, 바퀴 등)에 신호를 보내 움직이도록 합니다. 최근에 출시되는 제품에는 다수의 카 메라가 장착되어 있어 방의 구조와 가구의 배 치 등을 알아내고 최적의 청소패턴을 스스로 생각하는 등 다양한 기능을 포함하고 있습니다.
메인 보드
전방 장애물 및 벽 감지 센서 모듈입니다. 가 까운 거리의 장애물을 탐지하기 위한 적외선 센서(거리)와 외부와의 접촉에 반응하기 위한 압력 감지 범퍼센서가 있습니다.
전방 감지 센서
먼지 통에는 필터와 먼지 통으로 구성되어 있 고, 배터리가 1팩 포함되어 있습니다.
청소로봇의 심장! 모터의 베일을 벗겨라!
(모터의 원리)
4,5차시
중학교
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[교사용]
4,5. 청소로봇
4,5. 청소로봇 4,5. 청소로봇의 심장! 모터의 베일을 벗겨라!
STEAM지도안 중학교
Ⅰ
STEAM 열기
청소기의 생명은 흡입력이며, 흡입력은 모터에 의해 만들어진다. 이는 청소로봇 역시 마찬가 지이다. 이번 시간에는 청소로봇의 심장이라고 할 수 있는 모터에 대해 살펴보고자 한다. 이를 위해 모터의 원리와 기능을 이해하고, 이를 바탕으로 어떻게 하면 더 나은 흡입력을 만들기 위 한 모터의 조건과 이를 청소기에 적용할 수 있는 방법에 대해 알아보도록 하겠다.
Ⅱ
교육과정 분석
교육 과정
학
년 과목 소단원 영역 내용요소 활동적용예
2007 9
과학 일과 에너지의 관계 일과 에너지 여러 형태의 에너지
l 다양한 형태의 에너지가 있음을 소개하 고 모터의 역할을 에너지 전환 차원에 서 설명한다.
l 전기를 통해 회전력을 얻는 모터에 대 해 알아보고, 동력원으로서 그것의 사용 처에 대해서도 알아본다.
기술 에너지와 동력 기술의 세계 모터의 원리
2009
과학 과학 기술 혁신 과학과 인류문명
과학 기술 혁신과 인류문명
l 과학의 개념 및 원리와 기술 ․ 공학 등 이 통합된 사례로서의 모터를 제시하고, 모터의 각 부분의 특징을 과학 및 기술 적 차원에서 찾아본다.
l 전류가 변할 때 자기장이 형성됨을 정 석적으로 확인하고, 이를 이용하는 여러 전자기기의 원리에 대해 설명한다.
과학 전기와 자기 일과 에너지
전환 전자기유도
기술 전기 전자의 이용 전기의 이용 모터의 원리
Ⅲ
본시 STEAM 수업 구성 및 준비물
<구성>
상황 제시 ▶
내용 융합
▶ 평가/보상
창의적 설계 감성적 체험
n 청소기가 고장 난 핸디 형 청소기로 청소를 할 때 흡입력이 작아진 이 유가 모터의 출력 차이 임을 인식
n 모터의 원리를 이해하 고 간이 모터 제작활동 을 통해 청소로봇의 모 터를 개선할 수 있는 방안을 탐색
n 간이 모터를 직접 제작 해 봄으로써 모터의 원 리를 직접 경험하고 이 해
n 청소로봇 모터를 제안 하고 광고를 직접 제작 하며 타인을 설득하는 대화법을 경험
n 스스로 학습한 이론적 원리를 실험해 보고 청 소로봇의 모터가 갖출 조건을 스스로 정리해 봄
n (평가)체크리스트 평가 n (보상)모둠 및 개인별
누적 보상
새로운 문제에 도전
<준비물>
활동순서 활동명 준비물
1 나만의 간이 모터 만들기
가위, 자(30cm), 펜치(6인치 1개), 에나멜 선(6mm 1.5m), 클립(2개), 전기테이프 (10cm), 하드보드지(5cm*10cm), 송곳(보 통 1개), 자석(동전형), 건전지(1.5V 1개) , 네오디뮴자석, 칼, 연필
2 청소로봇의 모터는 어떻게 만들어야
할까? 활동지, 필기구
3 청소로봇 모터 광고전 활동지, 평가지, 필기구
Ⅳ
STEAM 체크리스트
구분 요소 포함내용
목적 융합인재 양성
Ÿ (창의)모터의 원리를 이해하고 강력한 모터 제안 Ÿ (소통)새로운 모터의 광고를 통한 서로의 의견교환 Ÿ (융합)모터의 과학적 원리와 공학적 원리의 융합 Ÿ (배려)역할분담과 협동을 통한 서로에 대한 배려
개념
학생흥미 증진 Ÿ 강력한 청소로봇을 만들기 위한 모터의 조건 탐색 실생활 연계 Ÿ 생활주변 모터의 활용 예를 통해 실생활 속 필요성 인식 융합적 사고력
배양 Ÿ 모터의 과학적 원리와 공학적, 구조적 원리를 탐색해 봄
교육 활동 준거
상황
상황 제시 Ÿ 청소기가 고장 난 핸디형 청소기로 청소를 할 때 흡입력이 작아지는 이 유가 모터의 차이임을 인식
자기 문제화 Ÿ 강력한 모터를 만들어 최고의 청소로봇 만들기 내용
통합 내용통합 Ÿ 모터의 원리와 실제 모터 제작을 통한 공학적 원리 통합
창의 적 설계
자기주도적 학습 Ÿ 모터의 전자기력을 높일 수 있는 방안을 스스로 고안 문제발견 및 정의 Ÿ 모터의 구조를 통해 전자기력을 높이기 위한 방안을 제안
아이디어 발현 Ÿ 청소로봇의 모터가 갖추어야 할 조건을 학생들 스스로 탐색
학습 방법 Ÿ 자료조사, 분석, 토의를 통하여 청소로봇 모터가 갖추어야 할 조건 탐색 의 기회 제공
과정, 활동 중심 Ÿ 모둠원이 각자의 역할에 충실하며 함께 강력한 모터를 제작해 가는 과 정을 계획, 평가하는 기회 제공
다양한 산출물 Ÿ 간이 모터와 모둠별로 청소로봇 모터의 기능 제안 및 광고 제작
협력 학습 Ÿ 역할 분담과 토의를 통한 의사소통과 협력학습 제고
감성 적 체험
몰입 Ÿ 자신의 필요에 맞는 청소로봇 모터 설계 과정을 통한 몰입
Hands-on Ÿ 청소로봇을 위한 모터가 갖추어야 하는 조건을 스스로 탐색 및 모둠원 들 간에 광고를 제작하는 경험을 통한 직접적 체험
성취의 경험 Ÿ 간이 모터의 제작을 통해 자신이 만든 모터의 성능을 경험함으로써 성 취감 경험
배려 Ÿ 모둠별 청소로봇 모터의 조건을 제안하고 광고를 제작하여 발표회를 통 해 다른 모둠의 의견을 존중하고 이해하는 경험
새로운 도전 Ÿ 읽기자료를 통해 전자기 유도와 관련된 다양한 주변의 활용 예를 이해 하고 관련된 진로탐색
Ÿ 체크리스트를 통해 간이모터 제작과 청소로봇 모터의 조건 제안 및 광
Ⅴ
본시 수업과정안
차시 학습목표
1. 모터의 구조와 기능에 대해 알 수 있다.
2. 간이 모터를 제작하고 전자기유도 ․ 공학적 설계의 관점에서 성능을 개선 할 수 있다.
수업 단계
소요 시간
교수 학습 내용
수업 자료
수업 활동 감성적
체험
상황
제시 5분
¡ 동기유발
-청소기가 고장 난 핸디형 청소기로 청소를 할 때 흡입력의 차이가 모터의 출력에 의해 달라짐을 인식하고 모터의 출력을 높일 수 있 는 방안을 고민해 보자.
¡ 학습목표 제시
-모터의 원리를 이해하고 모터의 성능에 영향을 주는 요소들을 설명 할 수 있다.
-간이 모터를 제작하고 전자기유도 ․ 공학적 설계의 관점에서 성 능을 개선 할 수 있다.
몰입 PPT
창의 적설 계
문제 인식 20분
¡ 활동 1: 생활 주변 모터의 활용 예 찾기
-생활 주변에서 사용되고 있는 모터의 종류와 예를 찾아 자료조사 하기
몰입
해결 방안 계획
15분
¡ 활동 2: 모터의 원리 탐색 1) 모터의 정의
2) 모터의 원리 이해하기
3) 모터의 성능에 영향을 주는 요소 찾기
몰입
해결 방안 실행
30분
¡ 활동 3: 간이 모터 만들기 1) 재료준비
2) 제작하기
3) 간이 모터 성능 개선하기
¡ 활동 3: 청소로봇의 모터는 어떻게 만들어야 할까?
1) 청소로봇 모터의 조건은?
2) 자신이 생각하는 청소로봇의 모터는?
¡ 활동 4: 청소로봇 모터 광고 제작하기
-모둠원들과 토론한 청소로봇 모터를 제안하기 위한 광고방법을 토론하고 광고 제작하기
hands-on 성취의 경험 배려 자기 평가
지식
산출 15분 ¡ 모터의 개념과 원리에 대한 이해를 바탕으로 지식으로 산출
¡ 청소로봇에서 모터의 역할과 조건에 대한 지식을 산출
평가/보상 5분
¡ 소통
- 청소로봇 모터 광고 프레젠테이션을 통해 서로의 의견을 교환
¡ 자아효능감
-스스로 배운 내용을 가지고 청소로봇에 필요한 모터의 조건을 적용할 수 있다 는 자신감 형성