STEAM 단계 요소
1 자이로스코프 센서 (Gyroscope Sensor) – 자이로스코프 센서 탑재 스마트폰
자이로스코프 센서는 기존의 가속센서에 각각 회전을 넣어 총 6축을 인식할 수 있게 해서, 좀더 정 밀한 동작을 인식할 수 있도록 도와 주는 센서로서, 애플 아이폰4에 처음으로 탑재되어 삼성 갤럭 시 탭, 팬택 베가S에서도 탑재되는 등 최근의 출시되는 제품에는 많이 탑재되고 있다.
2 지자기 센서
(Geo-magnetic Sensor)– 지자기 센서 탑재 스마트폰
지자기 센서는 지구 자기장을 이용해 방위각을 탐지할 수 있는 전자 나침판으로 위치 추적, 3차 원 입체 게임, 나침반 등의 용도로 사용되며 휴대폰, 무전기, GPS, PDA, 내비게이션 항법장치 등 에 사용된다.
3 가속도 센서
(Accelerometer Sensor)– 가속도 센서 탑재 스마트폰
가속도 센서는 이동하는 물체의 가속도나 충격의 세기를 측정하는 센서이다. 가속도 센서는 출력 신호를 처리하여 물체의 가속도, 진동, 충격 등의 동적 힘을 측정하는 것으로, 물체의 운동 상태 를 상세하게 감지할 수 있으므로 활용 분야가 아주 넓고, 갖가지 용도로 사용되고 있다. 가속도 센 서는 자동차, 기차, 선박, 비행기 등 각종 수송 수단, 공장 자동화 및 로봇 등의 제어 시스템에 있 어서는 필수적인 센서이다.
185 11 스마트폰 액세서리 만들기
5 광(조도) 센서
(Light Sensor)– 광(조도) 센서 탑재 스마트폰
빛을 감지하여 이를 다시 처리가 용이한 양으로 변환하는 소자(변환기; Transducer)라고 한다.
일반 터치 휴대폰을 비롯하여 스마트폰에 탑재가 많이 되는데 조도 센서라고도 부른다.
6 근접 센서
(Proximity Sensor)– 근접 센서 탑재 스마트폰
사물이 다른 사물에 접촉되기 이전에 근접하였는지 결정하는 데 사용된다. 근접 센서는 물리적인 접촉없이 전자계의 힘을 이용하여 물체의 존재 여부, 통과, 연속 흐름, 적체 등의 감지 및 위치 제 어에 이용하는 센서이다. 근접 센서는 검출 원리에 따라 고주파 발진형, 정전 용량형, 자기형, 광 전형, 초음파형 등으로 분류된다.
7 디지털 나침반
(Digital Compass)– 디지털 나침반 탑재 스마트폰
디지털 나침반은 자기나침반(지구의 자성을 이용해 북과 남, 동과 서의 방위를 알 수 있게 해주는 용도로 만들어진 것으로, 주로 배나 항공기의 진로를 측정하는데 쓰임)을 디지털화하여 스마트폰 등의 휴대용 디지털 기기에 탑재되어 사용되고 있다. 모바일 어플리케이션(App)을 활용하여 일 반 나침반처럼 동서남북의 방위를 알 수 있고, 위치 정보 활용의 용도로 지도 앱(네이버 지도, 다 음 지도, 구글 맵 등)에서 유용하게 활용할 수 있다.
[출처 : http://viewit.kr/312]
내가 타고 싶은 차 만들기
12
중학교 1학년 / 힘과 운동 과목 : 과학, 기술 · 가정, 미술
현재까지 개발된 STEAM 프로그램을 분석해 보면 협업을 통 한 실험 및 노작이 대부분이었다. 이런 협업 과정에서는 무임 승차 및 자신의 흥미와 관계없이 친구들이 하는 행동에 어쩔 수 없이 따라가는 경우가 많이 있었다. 이번 프로그램을 통해 스스로 문제를 해결해 나가며 성취를 느끼고 재미를 가져 자기 주도적 학습이 가능한 STEAM 프로그램을 만들고자 하였다.
OSEP의 FUSE STUDIO프로그램을 통해 자기주도적 학습이 얼마나 학생들을 변화시키는지 알 수 있다.
본 프로그램은 학생 스스로 할 수 있고 융합적인 사고를 향상 시킬 수 있는 주제로 자신이 타고 싶은 차를 디자인 함으로 과 학적 사고와 기술적 능력 및 미적 능력을 신장시키기 위해 제
주제 및 제작 의도
스케치업 프로그램을 활용하여 내가 타고 싶은 차를 만들 수 있다.
187 12 내가 타고 싶은 차 만들기
학습 목표 내용 목표 • 자신이 타고 싶은 자동차를 직접 디자인하면서 공기 저항 및 고속 주행시 나타날 문제점 을 고민해 보고 문제를 해결할 수 있다.
• 자동차의 공간적인 문제를 고민하여 2인승으로 제작할지 1인승으로 제작할지에 대한 고 민을 하고 문제를 해결하기 위한 기술적 공간 배치를 해결할 수 있다.
• 자동차의 기능을 중심으로 제작하다 보면 미적인 부분이 부족하게 된다. 기능과 미를 동 시에 살릴 수 있는 디자인을 할 수 있다.
• 디자인하기 위해 사용하는 스케치업 프로그램을 자유롭게 다룰 수 있도록 익힌다.
과정 목표
STEAM 과목 요소
공기 저항에 따른 자동차의 효율성, 고속 주행시 자동차에 나타날 문제점 자동차 기능에 따른 공간적인 효율성자동차의 효율적 기능과 미적인 기준 고려
STEAM 단계 요소
• 현재의 자동차는 4인승 및 다인승으로 불필요한 많은 연료를 소비하고 있으며 자동차의 디자인도 획일적으로 다양한 직업군을 가진 현대 사회 에 적합하다고 하기 어렵다. 따라서 다양한 직업에 효율적으로 활용이 가능한 자동차 또는 에너지 소비가 적은 자동차의 설계가 필요하다. 이 러한 여러 가지의 가치를 잘 고려한 자신만의 자동차를 디자인 해 본다.
상황 제시
Step1
• 스케치업 프로그램을 활용하여 연료를 줄일 수 있는 1인승 및 다인승 자동차 를 설계하기
• 공간의 활용, 공기의 저항 등 과학적 요소 및 미적인 기준을 고려하여 자동차 를 디자인하기
창의적 설계
Step2
• 나만의 자동차를 만들어 성취감 느껴보기
감성적 체험
(성공의 경험 등) Step3차시별 계획 총괄표
과목 과학, 기술 · 가정, 미술단원 과학(힘과 운동), 기술 ·가정(자동차와 생활), 미술(표현)
차시 학습 내용
1~3 차시
소주제 내가 타고 싶은 자동차 만들기 자동차와 인간의 생활 관계 알기
자동차가 인간의 생활에 어떤 영향을 주었을까?
tip 자동차가 인간의 생활에 미친 긍정적인 영향과 부정적인 영향을 생각하게 한다.
공기의 저항과 자동차의 공간적 기능, 미를 생각한 자동차 디자인하기 활동 나만의 자동차 디자인하기
마찰력과 공기 저항이 자동차에 미치는 역할을 알아본다.
– 다양한 형태의 자동차를 찾아보고 그 형태가 왜 유용한지를 알아본다.
스케치업 프로그램을 본인 스스로 사용해 보며 기능을 익히고 나만의 자동차를 디자인한다.
자동차의 기능(공간의 활용)에 대한 생각이 디자인에 반영될 수 있도록 한다.
tip 학생들이 블로그를 적극적으로 참고하여 스케치업 프로그램을 익힐 수 있도록 유도한다. 스케치업 프로그램을 미리 익히고 수업에 임하면 더욱 빠르게 수업이 진행될 수 있음을 사전에 공지하여 학생들이 미리 익히고 수업 에 임할 수 있도록 전 시간에 안내한다.
189 12 내가 타고 싶은 차 만들기
교육 과정
수업 단계 과목 단원 단원 학습 목표 STEAM 성취 목표/STEAM 요소
1~3차시
과학 힘과 운동 마찰력, 공기 저항에
대해 알 수 있다. 나만의 자동차 만들기
공기의 저항과 자동차의 관계 다양한 자동차의 형태 목적에 맞는 디자인하기 기술 · 가정 자동차와 생활 자동차와 생활에 대
해 알 수 있다.
미술 표현 물건을 디자인하고 표 현할 수 있다.
평가 계획
연번 평가 기준 방법
1 자동차의 공기 저항은 어느 정도인가? 실험 평가
2 자동차의 공간적 부피는 어느 정도 확보되었는가? 실험 평가
3 제작한 자동차의 디자인은 어떠한가? 산출물 평가
차시(단계)별 교수 학습 과정
학습 과정 교수 · 학습 활동 준비물
도입 (10분)
자동차와 인간 생활의 관계 알기
자동차가 인간의 생활에 미친 영향을 알아본다.
tip 순기능으로 KBS ‘인간의 조건 - 자동차편’을 보여주고 인간의 활동 범위의 비 약적인 증가를 보여준다. 역기능으로 KBS ‘환경 스페셜 - 대기 오염과 온난화’
를 보여주고 인간의 화석 연료 사용에 의한 환경 파괴를 제시해 준다.
동영상
학습 활동 (95분)
공기의 저항과 자동차의 공간적 기능, 미를 생각한 자동차 디자인하기 활동 나만의 자동차 디자인하기
마찰력과 공기 저항이 자동차에 미치는 역할을 알아본다.
스케치업 프로그램을 스스로 사용해 보며 기능을 익히고 나만의 자동차를 디 자인한다.
자동차의 기능(공간의 활용)에 대한 생각이 디자인에 반영될 수 있도록 한다.
tip 학생들이 블로그를 적극적으로 참고하여 스케치업 프로그램을 익힐 수 있도 록 유도한다. 프로그램을 미리 익히고 수업에 임하면 더욱 빠르게 수업이 진행 될 수 있음을 사전에 공지하여 학생들이 미리 익히고 수업에 임할 수 있도록 전 시간에 안내한다.
tip 자동차 디자인 시 공기의 저항 및 고속 주행 시 자동차에 어떠한 영향을 미칠
활동 자료1 컴퓨터
스케치업 프로그램 3D 프린터 참고 자료1 과목 중학교/과학, 기술 · 가정, 미술 수업 차시 1~3/3차시 단원 힘과 운동, 자동차와 생활, 표현
교육 과정
• 중력, 탄성력, 마찰력, 전기력, 자기력 등 여러 가지 힘의 특징을 알고 이들이 주변의 현상을 이 해하는 데 어떻게 활용되는지 이해할 수 있다.
• 우리 생활 속에서 수송 기술의 세계를 이해하고, 수송 기술에 활용되는 에너지와 동력을 이해하 며, 수송 기술과 관련된 문제를 해결할 수 있다.
•표현 방법과 매체를 창의적으로 활용하고 계획을 세워 표현할 수 있다.
학습 목표 •환경을 생각하고 기능과 미를 생각한 나만의 자동차를 디자인한다.
•3D 프린터를 사용하여 제작하여 나만의 자동차를 실험을 통해 검증한다.
1~3차시
내가 타고 싶은 자동차 만들기
191 12 내가 타고 싶은 차 만들기
❶ 마찰력과 공기 저항이 자동차에 미치는 역할을 알아보고 써 봅시다.
자동차의 모양에 따라 공기 저항을 많이 받는다. 예를 들어 스포츠카와 덤프 트럭을 비교해 보면 공기 저항을 아주 적게 스포츠카가 받는다는 것을 알 수 있다. 또한 스포츠카는 고속 주행을 하여야 하기 때문에 스포츠카가 하늘로 뜨는 것을 방지하기 위해 공기가 아래로 눌러주는 힘 또한 존재하여야 한다. 이렇게 지상 또는 공기와의 마찰이 자동 차에 미치는 역할은 다양하다.
❷ 다양한 형태의 자동차를 찾고, 그 형태가 왜 유용한지에 대하여 알아보고 써 봅시다.
위에서 언급한 것 처럼 스포츠카는 공기 저항을 적게 받아야 하며 바닥으로 붙은 힘을 받아야 한다. 하지만 요즘 개발된 하늘을 나는 자동차가 스포츠카처럼 설계된다면 날개에서 받는 하늘로 올라가는 힘과 자동차 본체에서 받는 힘이 서로 충돌하여 불안정하게 되거나 날개가 부러지는 현상이 생길 것이다. 이러한 점을 보안하기 위해 다양한 형태의 자동차가 존재하여야 한다.
❸ 나만의 자동차를 과학적 원리, 기능, 미적인 요소를 융합하여 디자인하여 그려 봅시다.
활동 나만의 자동차 디자인하기
활동 자료 1
✽예시답안입니다.✽학생용 활동 자료는 STEAM 사이트(http://steam. kofac.re.kr)에 pdf파일로 탑재되어 있습니다.