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교사용 교재 구성과 활용 방법
1. 주제의 소개
ICT에 대한 일반적 개념을 소개 하였다.
2. 주제 개요
본 주제에서 이루어지는 활동을 간략하게 소개하고 활동 의도를 제시하여 주제를 전체적으로 파악하게 하였다.
3. 차시별 학습목표
주제와 연계된 교육과정 목표를 과목별로 제시하고, 차시별 학습목표를 나타내었다. 교육과정 목표는 2009 개정 교육과정의 내용 체계를 기준으로 하였다.
4. STEAM 과목요소
주제와 연관된 과목에 따라 S(과학)T(기술)E(공학)A(예술 및 인문사회)M(수학) 각 요소별 활동 요소를 추출하여 나타내었다. 이를 참고하여 교사가 STEAM 요소를 가감하여 수업에 활용할 수 있다.
5. STEAM 단계요소
STEAM의 단계요소인 상황제시, 창의적 설계, 감성적 체험에 따라 수업 구성 원리를 제시하여 수업 내용의 흐름을 알 수 있도록 하였다.
6. 차시/단원/교육과정 목표/차시목표
차시에 해당하는 과목, 단원, 교육과정 목표, 학습목표를 제시하였다.
수업 과정 안에 해당하며‘상황제시, 창의적설계, 감성적체험, 생각되돌아보기’로 학습과정을 나누고 각 단계에서 이루어질 교수. 학습 활동을 제시하였다. 더불어 소요시간과 필요한 학습 자료를 제시하여 수업 지도를 더욱 용이하도록 하였으며, 아이콘으로 각 단계별 STEAM 요소를 제시하였다.
7. 평가계획
본 주제에서 이루어진 내용을 정성적, 정량적으로 평가 할 수 있도록 평가 도구를 제시하였다. 평가
기분은 학습목표에 적합하게 설정한다.
3 8. 프로그램 운영의 유의사항
본 차시를 지도하는데 유의해야 할 점을 간략하게 제시하였다. 학생들을 지도하기 전에 본 사항을 미리 숙지하여 프로그램의 이해를 돕는다.
9. 학습자료
교사가 수업을 진행할 때 도움을 주기 위한 자료이다.
10. 활동자료
시범학교 운영 사진을 제시하여 수업 진행에 대한 이해를 돕도록 하였다.
11. 학생활동지
교수. 학습의 순서에 따라 학생들이 활용할 수 있는 활동지이다. 개인 활동지와 모둠 활동지가
있으므로 교사의 판단하여 적절하게 활용하도록 한다.
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ICT 란?
ICT는 정보 통신 기술로 정보화 시대가 도래 하면서, 교육활동의 다양한 상황과 장소에서 컴퓨터나 프로젝터와 같은 ICT 기기가 이용되기 시작하면서 구체화 되었고 당초 IT라고 불리던 컴퓨터 등의 정보기기는 지금에 와서는 커뮤니케이션(Communication)을 나타내는 C를 더해서 ICT 라고 불리게 되었다.
이는 정보기기가 인간의 커뮤니케이션 기능의 확장이라는 측면에서 중요하게 여겨지고 있다는 것으로 알 수 있다. 교육활동도 커뮤니케이션의 일환으로 간주하면 ICT기술을 사용함으로써 다양한 교육적 활용의 가능성을 생각해 볼 수 있다.
이러한 ICT의 개념과 요구를 사용자 관점에서 재고한 감성 ICT가 다양한 산업 부분과 융합하여 감성 융합산업을 형성하고 있으며 창의적 신감성산업으로 불리며 글로벌 IT융합 신시장을 창출하는 미래 혁신산업으로 부상하고 있다.
교육 현장에서도 이러한 ICT 기술 활용 교육은 학교가 가르치는 곳이 아니라
배우는 이라는 것을 인식하고 새로운 문제에 직면했을 때 정보를 수집, 정리,
해결할 수 있는 능력을 키우는 것을 목표로 한다. 따라서 학생들이 학습을 위해
스스로 학습의 목표와 학습전략을 세우고 자신의 목표에 맞게 새로운 정보를 찾고
활용하여 창의력과 문제해결 능력을 신장시킬 수 있다.
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주제의 소개
따라서 기본적인 정보 통신 활용 능력을 통해 학습자의 학습 동기를 유발하고 자기 주도적 학습능력이 신장 되므로 본 프로그램은 교과 수업을 통해 자연스럽게 활용 능력을 키우고 ICT 활용 교육을 통해 교과의 특성과 정보 통신 기술의 특성이 적절히 조화되어 교육의 질을 높이도록 하였다.
이러한 ICT 활용 교육의 장점은
첫째, 지식 전달 위주의 교육방법과 교실이라는 한정된 장소에서 이루어지는 교육에서 벗어나 학습자의 자율성을 존중하여 다양하고 유연한 학습활동을 진행할 수 있다.
둘째, ICT활용 교육은 상호 작용(Interaction)의 장점을 살려 정보 검색, 의견 교환, 평가 등의 과정에 적극적으로 활용하도록 지원하여 자기 주도적 학습 환경을 제공 할 수 있다.
셋째, ICT활용 교육은 스마트 교육을 목표로 다양한 매체와 연계하여 학습자의 창의력과 새로운 문제해결 능력을 키워 고차원적 사고능력을 키운다.
본 프로그램은 교과 수업에 바로 투입될 수 있기 때문에 과정 안에 교사를 위한 해당 차시의 수업 설계정보와 학습자를 위한 각 차시의 교수 학습 내용을 포함하고 있다. 실제 수업을 진행하는 교사의 정보 통신 활용 능력이 중요하므로 본 프로그램에 제시된 기본적인 정보 활용 능력 뿐 아니라 교수 학습 자료를 활용하고 멀티미디어 자료, 하이퍼링크, 인터랙션 등의 방법을 활용하여 그 능력을 신장 시킬 수 있다.
이런 ICT 활용 교육은 이미 스마트 교육으로 발전해가고 있으며 교육의 내용, 방법, 시간, 공간등 기존의 교육과는 차별화된 교육의 확장이 이루어 질 것이다.
따라서 본 프로그램이 변화하는 시대에 미래 맞춤형 스마트 교육의 기반 되기를
기대한다.
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Contents
Part.01
1. ICT 정보의 전달방법 탐구하기
2. 일상 생활 속의 ICT(유비쿼터스)
3. 미니컴퓨터(아두이노)의 기본 원리 이해하기
4. 빛으로 연주하는 악기1
5. 빛으로 연주하는 악기2
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Part.02
6. ICT와 수학
7. ICT와 음악(고유진동수)
8. 광통신으로 ICT정보 전달하기
9. 스마트폰의 NFC 이용 전자기유도 실험
10. ICT 직업 탐색
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PART 01.
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고등학교 1,2학년
STEAM 감성 ICT와 인터렉티브 스페이스
1. 주제 개요
본 프로그램에서는 일상생활 속에서 전자기유도 원리를 이용한 제품과 그 예를 탐구하고, ICT기술이 일상생활 속에 적용되어 삶의 질이 얼마나 향상되었는지를 토의한다. 또한, ICT 와 센서 기술을 활용한 레이저 통신과 NFC에 대해 학습한다. 본 프로그램에서는 첫째, 상황제시를 통해 ICT의 의미와 그 활용에 대해 이해한다. 둘째, 창의적 설계 단계에서는 구체적인 물리학적·공학적 탐구로써 광전효과와 에너지의 양자화 원리를 바탕으로 광센서와 레이저를 활용한 레이저 하프를 제작하게 되는데, 이때 제작된 장치를 개선할 수 있는 방법(디지탈 방식으로 입력 방법 개선)을 평가하고 설계, 모색하는 과정을 경험하게 된다. 셋째, 감성적 체험 단계에서는 학습한 내용을 바탕으로 아두이노 기술을 이용하여 레이저하프를 담아둘 공간을 만들기 위해 창의적 아이디어를 표현하게 된다.
2.학습 목표
○ 내용 목표
- 정보의 전달 방법인 이동 통신 방법의 예를 들어 설명할 수 있다.
- 아두이노의 기본 원리를 설명할 수 있다.
- 광센서와 아두이노를 활용하여 레이저 하프를 제작할 수 있다.
- 8음계가 재생되는 레이저하프를 제작할 수 있다.
○ 과정 목표
- 일상생활 속의 ICT(유비쿼터스)를 조사해 보며, ICT의 미래를 설계할 수 있다.
- 레이저 하프를 제작하는 수행과정에서 결과물 작성을 위해 모둠 내에서 협력적으로 문제 해결을 경험한다.
11 3. STEAM 과목 요소
○ S(물리Ⅰ) : 에너지 양자화의 의미와 중요성(빛의 성질과 이용) ○ S(물리Ⅰ) : 반도체의 의미와 중요성(반도체와 신소재) ○ S(물리Ⅰ) : 광전효과의 원리와 중요성(빛의 성질과 이용) ○ S(물리Ⅱ) : 레이저의 원리와 실생활 활용(빛의 이용) ○ T/E： 일상생활 속에 ICT관련 기술을 찾아보기 - RFID의 활용, NFC 기술
○ T/E： 일상생활 속에 광전효과 관련 기술을 찾아보기
- CdS 광센서의 동작 특성을 확인하고 레이저하프 장치를 제작한다.
○ T/E： 일상생활 속에 반도체관련 기술을 찾아보기
- 다이오드와 트랜지스터, 정보의 저장(플래시 메모리 등) ○ A：레이저하프의 케이스 설계하기
4. STEAM 단계 요소
○ 상황제시
유비쿼터스는 ‘언제 어디에나 존재한다’라는 뜻의 라틴어에서 출발했다. 유비쿼터스 컴퓨팅 개념의 제안자인 마크 와이저 박사는 사람을 포함한 현실 공간에 있는 모든 것들을 연결해 사용자에게 필요한 정보나 서비스를 바로 줄 수 있는 기술을 유비쿼터스 컴퓨팅이라고 정의했다. 마치 촘촘히 짜인 실처럼 컴퓨터가 생활 모든 곳을 연결해서 사람의 다양한 요구를 즉시 만족시켜 줄 수 있는 정보통신 환경을 의미하는 것을 말한다. 지금은 스마트란 말이 대신 사용되고 있다. 이처럼 우리 주변을 감싸듯 ICT 환경은 구현되어 있으며, ICT 환경의 영향 아래 살아간다고 해도 과언이 아니다.
ICT 환경구성에 필수요소인 반도체와 센서 등의 원리와 다양한 활용 방법을 이용하여 아날로그의 입력 방식과 좀 더 많은 입·축력이 가능한 디지털 방식 입력의 레이저하프를 제작해 보자.
- 1차시에서 ICT의 의미와 그 활용에 대해 알 수 있다. 또한 반도체를 기본 원리로 하는 소자와 광센서에는 어떤 종류들이 있으며, 다양한 활용방법을 익히고 창의적인 설계과정을 통해 레이저 하프의 제작 과정을 탐색해 본다.
○ 창의적 설계
창의적 설계 단계에서는 구체적인 물리학적·공학적 탐구로써 광전효과와 에너지의 양자화 원리를 바탕으로 광센서와 레이저를 활용한 레이저 하프를 제작하게 되는데, 이때 제작된 장치를 개선할 수 있는 방법(디지탈 방식으로 입력 방법 개선)을 평가하고 설계, 모색하는 과정을 경험하게 된다.
- 3~4차시에서 보다 효율적이고 디자인을 고려한 레이저 하프를 구성하기 위한 방안을 모색 해 보고, 설계, 제작, 실험해 본다.
- 미니 컴퓨터인 아두이노를 활용하여 작은 공간을 차지하며 신호의 입·출력 및 처리가 수월 한 장점을 살려 13인치 노트북보다 작은 디지털 악기를 제작해 본다.
○ 감성적 체험
감성적 체험 단계에서는 학습한 내용을 바탕으로 아두이노 기술을 이용하여 레이저하프를 담아둘 공간을 만들기 위해 창의적 아이디어를 표현하게 된다.
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5. 지도안 총괄표
과목 물리, 기술 총차시 5
(1~5차시)
단원 Ⅲ. 정보와 통신
1. 소리와 빛 2. 공명과 화음
Ⅱ. 물질과 전자기장
2. 물질의 구조와 성질 03. 반도체
교육과정
기술: IV 미래 기술과 사회 _ 1 미래 기술의 세계 01. 정보 통신 기술 물리I: II 물질과 전자기장 _ 2. 물질의 구조와 성질 03. 반도체
III 정보와 통신 _ 1. 소리와 빛 02.공명과 화음,03. 마이크와 스피커 _ 2 정보의 전달과 저장 02.무선통신과 방송
미술: 5 생활 속 디자인 _ 미적체험/표현/감상
흐름 문제제시 & 제작활동 학습자료(▶) 및
유의점(
※
)상황제시 ICT 정보의 전달방법
탐구하기 (10분)
(1/5)
S T A
영상을 보면서 우리가 미래에 ICT가 어떻게 사용되고 활용될 것인가에 대한 영상을 보면서 앞으로 다가올 시대를 상상해 보도록 한다.
창의적 설계 일상 생활 속의 ICT(유비쿼터스)
(30분) (2/5)
S T A
유비쿼터스 및 네트워크 개념에 대해 이해하고 은상이의 하루를 통해 일상 속에 있는 ICT 관련 기술을 찾아본다.
▶ppt: 은상이의 하루
창의적 설계 미니컴퓨터(아두이노)의
기본 원리 이해하기 (30분)
(3/5)
S T E
아두이노의 기본 개념에 대해 이해하고, 깜빡이는 LED를 만들어본다.
- 아두이노의 설치 및 설정에 대해 알아본다.
- PC에서 아두이노의 설정에 대해 알아본다.
- 아두이노 제작키트로 깜빡이는 LED를 만들어본다.
▶아두이노 제작키트
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창의적 설계 빛으로 연주하는 악기1
(35분) (4/5)
S T E A
레이저 하프를 아두이노 컨트롤러 활용하여 5음이 구현되게 제작한다.
- 레이저 하프를 조립한다.
- 작동원리를 이해한다.
▲1차 레이저하프 제작 (아날로그 입출력방식)
▶레이저하프 제작키트
▶스마트폰 혹은 아이패드
※ 제작방법은 지도안 참고
감성적 체험 빛으로 연주하는 악기2
(35분) 5/5
S T E A
레이저 하프를 아두이노 컨트롤러 활용하여 1옥타브의 연주가 구현되게 제작한다.
- 4차시에서 제작한 레이저 하프를 연주해본다.
- 8음계(1옥타브) 가 안되는 이유를 생각해본다.
▲디지털 입력방식으로 교체한 2차 레이저하프
▶레이저하프 제작키트
※ 제작방법은 지도안 참고
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6. 평가 계획
□ 수행.관찰 평가 계획 (예시)
□ 수행.관찰 평가 계획 (예시)
평가영역 평가항목 우수(A) 보통(B) 미흡(C)
감성적 체험
집중과 끈기
과제에 대한 집중력이 좋으며 과제를 끈기 있게 해결함
과제에 대한 집중력은 있으나 끈기가 부족함
과제에 대한 집중력과 끈기가 부족함
호기심과 자신감
새로운 내용을 배우고 싶어 하며 융합적 과제를 해결할 때 어려워하지 않고 적극적으로 참여함
새로운 내용에 대해 약간의 흥미가 있으며 융합적 과제를 해결할 때 어려워하지만 참여함
새로운 내용에 대해 흥미가 거의 없으며 융합적 과제를 해결할 때 어려워하고 참여하지 않음
창의성
문제를 해결하는 과정에서 유창성, 융통성, 독창성, 정교성이 두드러지게 나타남
문제를 해결하는 과정에서 유창성, 융통성, 독창성, 정교성이 가끔씩 나타남
문제를 해결하는 과정에서 유창성, 융통성, 독창성, 정교성이 거의 나타나지 않음
창의적 설계
해결방안 및 계획
아두이노 프로그램을 작성하고 결과를 구하는 과정이 구체적이고 정확함
아두이노 프로그램을 작성하는 과정이 구체적이나 언어에 대한 이해가 부족하여 정확도가 떨어짐
아두이노 프로그램을 작성하고 해를 구하는 과정에 대한 구체적 계획이 부족함
문제해결 과정
프로그램의 구현을 정확하게 표현하고 문제를 해결하는 과정이 타당함
원활한 작동을 위해 입력의 문제 요소를 찾아냈으나 문제를 해결하는 과정이 타당하지 못하지만 문제를 끝까지 해결함
아두이노 언어의 논리(과학적) 요소를 이해내지 못하여 문제를 해결하지 못함
산출물 도출
제작한 레이저 하프에 과학과 공학·예술의 융합적 사고가 잘 나타남
제작한 하프에 공학과 예술의 융합적 사고가 부분적으로 나타남
제작한 레이저 하프에 과학과 예술의 융합적 사고가 나타나지 못함
총평
감성적 체험 창의적 설계
집중과 총평 끈기
호기심과
자신감 창의성 해결방안
및 계획
문제해결 과정
산출물 도출
평가 영역
이름
15 7. 학습 내용
□ 다음 페이지부터 기술되는 세부차시 참고
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1. ICT 정보의 전달방법 탐구하기
수업주제
정보의 전달과 다양한 통신 방법수업 학습목표
정보 통신 기술의 기초 원리와 사례를 설명할 수 있다.정보의 전달 방법인 이동 통신 방법의 예를 들어 설명한다.
학습자료
교사 -수업 지도안(지도 계획), ppt자료
학생 -학습자료, 스마트폰
교육과정
기술·가정
Ⅳ. 미래 기술과 사회 1. 미래 기술의 세계 01. 정보 통신 기술
물리Ⅰ
Ⅲ. 정보와 통신
2. 정보의 전달과 저장 02. 무선통신과 방송
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학습단계 지도내용 및 활동 시간 *교재/자료
상황제시
▶상황제시 - 미래의 스마트(유비쿼터스)세상
· 은상이의 하루
· ICT 동영상: 유리와 함께 하는 하루2
- http://www.youtube.com/watch?v=eOSJdQ3e6JE
· [채널IT] ICT 컨버전스가 변화시킬 놀라운 미래
- http://www.youtube.com/watch?v=pCUXbz5XNek
· [CS] 2019년 미래 사회의 모습(by MS)
- http://www.youtube.com/watch?v=Wo7KbLgk9S4
5
*ppt/활동지
*스마트폰 혹은 아이패드
창의적 설계
▶정보 통신 기술의 개념 및 스마트폰 개념 설명하기 - 장거리 이동 통신에 대한 개념 설명
- 이동 통신 규격의 발전 과정에 대한 설명
▶학생탐구활동: 스마트폰 기능 중에 있는 근거리 이동 통신 조사하기
- 스마트폰 기능 중에 있는 정보 전달 방법을 조사해 본다.
- 정보 전달 방법을 어떻게 활용하는 찾아보도록 한다.
- 스마트폰을 이용하여 ppt 자료로 작성 후 발표하도록 한다.
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*ppt/활동지
*스마트기기 및 컴퓨터
*ppt
감성적 체험
▶한 대의 스마트폰이 만들어지기까지...(뉴스 영상)- http://www.ytn.co.kr/ _ ln/0102 _ 201202260020135847
5 *동영상
지도상
유의점
스마트기기 활용 정도에 대한 제한을 사전공지한다.18
상황 제시
우리가 미래에 ICT가 어떻게 사용되고 활용될 것인가에 대한 영상을 보면서 앞으로 다가올 시대를 상상해 보도록 한다.
· 은상이의 하루
아침 6시! 경쾌한 음악의 스마트 폰의 알람시계가 울린다.
은상이는 어제 늦게까지 스마트폰으로 학교폭력에 대한 사례와 자료들을 찾아 클라우드에 업로드 시키고 자료 정리 하느라 피곤이 가시지 않은 상태이지만, 아침에 일찍 만나기로 한 약속 때문에 평소보다 30분정도 일찍 알람 시간을 조정해서 설정했었다.
아침 7시에 학교 도착했으나 아직 반 친구들은 아무도 없다. 잠시 후 영도와 탄이도 교실에 도착했다. 1교시 시작 전까지 인터넷에 소개된 사례를 재구성해서 UCC 영상의 콘티 작성과 각자 맡을 부분에 대해 논의를 했다.
쉬는 시간마다 모여 다시 의논하고, SNS를 통해 다른 반에 있는 친구들을 물색해서 주인공과 주변 인물까지 캐스팅까지 끝냈다.
점심을 먹으며, 탄이가 QR코드를 만들어 스마트폰으로 스캔하면 우리가 현재 만들고 있는 동영상과 함께 학교폭력 근절이라는 문구가 첫 장면에 나오도록 만들자는 제안을 했다.
영도도 탄이의 의견에 찬성하며, 둘이서 QR코드 만드는 방법을 스마트 폰으로 검색하고 자료를 다운받는 등 모두가 이번 UCC 공모전에 적극적이었다.
수업이 모든 끝난 3시 30분! 캐스팅 된 출현자가 모두 모였다. 스마트 폰으로 여러 번 동영상을 찍었다. 조금씩 상황을 바꾸어가며 찍은 동영상들은 클라우드에 업로드하고 나니 벌써 시간은 6시! 학원갈 시간이 늦어버렸다.
저녁시간 동영상 편집을 맡은 은상이는 학원을 다녀온 9시부터 확 눈에 들어올 영상을 만들기 위해 컴퓨터와 스마트 폰을 이용해 고군분투하지만 편집에 마음만 조급하다. SNS를 통한 친구들의 격려와 함께 편집을 마친 은상이는 동영상을 클라우드와 SNS를 통해 다시 친구들에게 전달했다. 동영상이 이웃 학교의 모르는 친구들에게까지도 어떻게 전달되어 갈지 생각해보자.
미래의 스마트(유비쿼터스)세상
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출처: http://www.youtube.com/
watch?v=eOSJdQ3e6JE
· [채널IT] ICT 컨버전스가 변화시킬 놀라운 미래
· ICT 동영상 : 유리와 함께 하는 하루2
유비쿼터스는 ‘언제 어디에나 존재한다’라는 뜻의 라틴어에서 출발했다. 유비쿼터스 컴퓨팅 개념의 제안자인 마크 와이저 박사는 사람을 포함한 현실 공간에 있는 모든 것들을 연결해 사용자에게 필요한 정보나 서비스를 바로 줄 수 있는 기술을 유비쿼터스 컴퓨팅이라고 정의했다. 마치 촘촘히 짜인 실처럼 컴퓨터가 생활 모든 곳을 연결해서 사람의 다양한 요구를 즉시 만족시켜 줄 수 있는 정보통신 환경을 의미하는 것을 말한다. 지금은 스마트란 말이 대신 사용되고 있다.
· [CS] 2019년 미래 사회의 모습(by MS)
출처: http://www.youtube.com/
watch?v=pCUXbz5XNek
출처: http://www.youtube.com/
watch?v=Wo7KbLgk9S4
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창의적 설계
1. 장거리 이동 통신에 대한 개념 설명 가. 정보통신기술
정보 기술(Information Technology)과 통신 기술(Communication Technology)의 합성어정보 기기의 운영 및 정보 관리에 필요한 소프트웨어 기술과 이들 기술을 이용하여 정보를 수집, 생산 가공, 보존, 전달, 활용하는 모든 방법을 말한다.
나. 스마트 폰[smart phone]
휴대폰에 컴퓨터 지원 기능을 추가한 지능형 휴대폰. 휴대폰 기능에 충실하면서도 개인 휴대 정보 단말기(PDA) 기능, 인터넷 기능, 리모콘 기능 등이 일부 추가되며, 수기 방식의 입력 장치와 터치스크린 등 보다 사용에 편리한 인터페이스를 갖춘다. 무선 인터넷 기능의 지원으로 인터넷 및 컴퓨터에 접속되어 이메일, 웹브라우징, 팩스, 뱅킹, 게임 등 단말기로서의 기능도 수행한다.
다. LTE[long term evolution]
노키아와 소니에릭슨이 주도하는 3.9세대(3.9G) 이동통신 기술
3세대 HSPA기술에서 진화한 LTE는 초당 100Mb급의 전송속도를 구현할 수 있어 이동통신망에서 대용량 동영상도 원활하게 송수신할 수 있다. 기존 2세대 C DM A ( 코 드 분 할 다 중 접 속 ) , G S M ( 유 럽 형 이 동 통 신 ) , 3 세 대 WC DM A ( 광 대 역 코드분할다중접속) 기술에 이은 것으로 다운로드 속도 100Mb, 업로드 속도 50Mb로 송신할 수 있다. 기존 네트워크와 유연한 연동이 이뤄지고, 투자 비용이 저렴해 세계의 많은 이동통신사들이 차세대 기술로 채택하고 있다. 한편, 롱텀에볼루션(LTE)를 3세대(3G)인 CDMA 2000과 4세대(4G)의 중간 기술에 해당한다 하여 3.9세대라고도 한다. 4세대(4G)는 LTE를 진화시킨 기술이라는 뜻에서 '4G LTE' 또는 'LTE Advanced'라 부른다.
라. LTE-A[long term evolution-advanced]
LTE보다 2배 빠른 속도 구현이 가능한 이동통신 서비스
주파수 집성(CA : carrier aggregation, 다른 주파수 대역을 묶어 주는 첨단 기술)을
정보 통신 기술의 개념 및 스마트폰 개념 설명하기
출처:
http://www.softwarecatalog.
c o . k r / i s r c / m p / 2 0 1 1 / 0 7 / software_web/review.htm
출처: http://navercast.naver.com/
contents.nhn?rid=122&contents_
id=5712
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활용한 이동통신서비스로 서로 떨어져 있는 주파수 2개를 묶어서 빠른 속도를 구현한다.
최대 속도가 150Mbps에 달해 유선인터넷보다 1.5배 빠르며 800MB 영화를 43초 만에 내려 받을 수 있어 3G보다 10배, LTE보다 2배 빠른 속도로 서비스가 가능하다.
마. 와이파이[Wireless Fidelity]
와이파이(Wi-Fi)란 wireless fidelity의 약자로, 하이파이(Hi-Fi : high fidelity)에 무 선 기 술 을 접 목 한 것 으 로 , 고 성 능 무 선 통 신 을 가 능 하 게 하 는 무 선 랜 기 술 을 말한다.무선랜이란 네트워크 구축 시 유선을 사용하지 않고 전파나 빛 등을 이용하여 네트워크를 구축하는 방식이다.
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2. 이동 통신 규격의 발전 과정에 대한 설명
* 참고자료 : 1G~5G, 이동통신 세대 변천사
우리가 언제부터 통신 방식에 G를 이토록 자연스럽게 붙이기 시작했나 이제 와서 돌이켜 생각해보면 아마도 3G시절부터였던 것 같다. 3G는 이전 세대인 2G와 확연히 달라진 점이 바로 유심의 사용이다. 그 이유로 ‘3G 휴대전화라서 유심이 꼭 필요하다’는 이야기를 하곤 했따. 이제는 4G LTE를 지나 LTE-A가 상용화되었으며 벌써 5G에 대한 이야기도 나오고 있다. 이번 시간에는 세대를 뜻하는 ‘Generation’의 머리글자인 G가 어떤 모습으로 발전해왔고 또 우리 생활에는 어떤 영향을 미쳤는지 알아보자.
(중략)
5G, 얼마나 빨라질까
전송속도의 발전은 언제까지 계속될까? 아직까지 5세대 이동통신의 표준이나 기준에 대해 정해진 것은 없지만 벌써부터 예측은 조심스레 나오고 있다. 우선 5월경 삼성이 공개한 5세대 이동통신 기술을 보면 데이터 전송속도는 초당 기가급(Gbps)에 이르며 초고주파 대역을 이용하게 된다고 전했따. 주파수 대역이 높아질수록 신호의 도달거리는 짧아지는 특성이 있지만 64개의 안테나를 활용하는 새로운 기술로 이를 극복해서 1Gbps 전송속도로 2km까지 전송하는 시연에 성공했다고 한다. 1Gbps면 현재 LTE-A의 전송속도보다 7배가량 빠른 속도다.
이동통신 세대가 올라가면서 데이터 전송속도의 향상으로 단지 데이터 사용량만 늘어난 것이 아니라 초기 문자만 주고받던 방식에서 사진을 주고받기 시작하고 이제는 완전한
1G 2G 3G 4G
접속방식 아날로그 GSM
CDMA
WCDMA CDMA2000
와이브로
LTE / LTE- Advanced 와이브로-에볼루션
(와이맥스2)
전송속도 - 14.4 ~
64kbps
144kbps ~ 2Mbps
100Mbps ~ 1Gbps
전송형태 음성 음성/문자 음성/문자/동영
상 등 음성/문자/동영상 등 다운로드
속도
다운로드
불가 약 6시간 약 10분 약 85초~6초
(이론적) 출 처: h t t p:// n a v e r c a s t .
n a v e r . c o m / c o n t e n t s . nhn?rid=122&contents_id=5712
출처: http://navercast.naver.
com/magazine_contents.
nhn?rid=1103&contents_
id=33842
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멀티미디어 환경으로 바뀐 것처럼 5세대에 이르러서는 현재에 상상하지 못한 무언가가 추가될지도 모른다. 이미 3D 화상통신이 가능해질 것이라는 이야기도 있고 스마트폰 역시 Full HD의 4배 높은 해상도인 UHD 영상을 지원하게 될 것이라는 예상도 나오고 있다. 지금은 이런 이야기가 한낱 허무맹랑한 이야기처럼 들릴 수도 잇겠지만 세대가 넘어가기 이전에는 다음 세대에 대한 상상은 항상 믿기 힘든 수준이었다는 것을 떠올린다면 2020년경으로 예상되고 있는 5세대 이동통신 시대에는 어떤 세상이 펼쳐질지 기대해도 될 것이다.
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1. 스마트 폰의 기능 중에서 정보를 전달하는 방법을 찾아 정리 하도록 한다.
창의적
설계 학생탐구활동: 스마트폰 기능 중에 있는 근거리 이동 통신 조사하기
1G 2G
NFC
NFC는 전자태그(RFID)의 하나로 13.56Mz 주파수 대역 을 사용하는 비접촉식 근거리 무선통신 모듈로 10cm의 가까 운 거리에서 단말기 간 데이터를 전송하는 기술을 말한다.
물품 정보
교통, 신용카드 결제 전시물 정보 안내 서비스 버스 도착 정보 안내 서비스 택시 안심 귀가 서비스 가전제품
홍보
출입통제 잠금장치
불루투스
블루투스(Bluetooth)는 10M 정도의 짧은 거리에서 사용 이 가능한 근거리 무선 통신망으로, 다른 기술에 비해 상대적으 로 저렴하고 전력 소모가 적어 대부분의 스마트폰 기기에 기본 장착되어 있다.
전자제품
(무선 헤드셋, 무선 키보드 마우스 등)
테이터 전송, 자동차
RFID
[ radio frequency identification ]
IC칩과 무선을 통해 식품·동물·사물 등 다양한 개체의 정보를 관리할 수 있는 인식 기술을 지칭한다. '전자태그' 혹은 '스마트 태그', '전자 라벨', '무선식별' 등으로 불린다. 이를 기업의 제 품에 활용할 경우 생산에서 판매에 이르는 전 과정의 정보를 초 소형 칩(IC칩)에 내장시켜 이를 무선주파수로 추적할 수 있다.
제품식별 태그 비접촉식 요금지불 후불제 요금정산 및 열쇠 데이터 수집 및 정보파악
안드로이드 Beam/
S Beam
안드로이드 빔(Android Beam)은 10cm 이내의 가까 운 거리에서 데이터를 송수신하는 통신 기술인 NFC(Near Field Communication)를 이용, 안드로이드폰에서 데이터 통신을 할 수 있도록 지원하는 기술이다. S빔은 갤럭시3에 새 롭게 등장한 기술로 NFC와 와이파이 다이렉트 기술을 결합해 전송 속도를 향상시킨 기술이다.
전화 번호부, 사진 유튜브 동 영상 링크, 길 찾기, 웹 북마 크 등의 데이터 공유
테더링
휴대전화를 PC와 연결하여 모뎀처럼 사용할 수 있다. 휴대 전화는 전국 어디서나 통신이 가능하며, 내부적으로 PC용 모 뎀과 같이 신호 변환 기능을 갖추고 있기 때문이다. 이렇게 휴 대전화(특히 스마트폰)를 모뎀으로 이용해 PC와 같은 외부기 기가 인터넷이 가능하도록 하는 기능을 '테더링(Tethering)' 이라고 한다.
무선인터넷 사용
핫스팟
AP 주변의 통신이 가능한 구역을 핫스팟(hotspot)이라고 한다. 본래는 분쟁구역이나 유흥업소를 가리키는 용어였으나, 정보화시대에 들어서면서 이동통신사들이 자사의 무선 통신 서 비스 가입자를 유치하기 위해 사람들이 많이 몰리는 장소에 AP 를 설치하는 경우가 늘어나면서 핫스팟은 자연스럽게 '와이파이 통신을 통해 인터넷을 할 수 있는 구역'이라는 의미를 가지게 되었다.
카페나 도서관처럼 특정한 장 소에만 사용
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2. 정리한 자료를 ppt로 자료로 정리한다.
3. 스마트폰 기능 중에 하나인 Screen Mirroring를 이용하여 발표한다.
위 기능이 없는 경우 인터넷 클아우드 서비스를 활용하여 컴퓨터로 자료 전송 후 수업용 컴퓨터를 통해 발표하도록 한다.
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· [YTN] 한 대의 스마트폰이 만들어지기까지...
[앵커]
스마트폰 한 대가 만들어지려면 500번이 넘는 작업과 검사가 필요하다고 합니 다.
또, 소비자의 손에 넘어가기 직전에 이동통신사가 다시 5만 번이 넘는 테스트를 한다고 하는데요, 스마트폰이 만들어져서 판매되기 까지의 과정을, 강성웅 기자 가 취재했습니다.
[리포트]
한 달이 멀다하고 신제품이 쏟아지는 스마트폰.
하지만 새 스마트폰이 탄생하기까지 과정은 멀고 험난합니다.
먼저 충격 낙하시험.
1.5m 높이에서 20번 이상 떨어져도 멀쩡해야 합니다.
60도 이상의 고온과 영하 2,30도의 저온도 견뎌야 합니다.
화면은 수십만 번 터치를 해도 문제가 없어야 합격입니다.
[인터뷰:김경수, 팬택 품질기술1팀 차장]
"LCD 화질, 오디오 품질, 터치 사용성, 이런 부분에 대한 체감 품질을 향상시킬 수 있도록 신뢰성 시험을 구성해 평가를 진행하고 있습니다."
개발이 끝나고 양산되는 과정은 정밀함과 섬세함이 동시에 필요합니다.
명함 크기의 기판 위에 깨알만한 부품들을 얹어 회로를 만듭니다.
카메라와 스피커,진동모터 등을 다는 공정은 일일이 손으로 해야 합니다.
각 공정이 끝날 때마다 정상 작동 여부를 꼼꼼히 확인합니다.
(중략)
감성적
체험 한 대의 스마트 폰이 만들어지기까지... (뉴스 영상)
출처: http://www.ytn.co.kr/_
ln/0102_201202260020135847
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생각
되돌아보기
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2. 일상 생활 속의 ICT (유비쿼터스)
수업주제
일상 생활 속의 ICT(유비쿼터스)수업 학습목표
유비쿼터스의 개념을 이해한다.
일상생활 속의 ICT(유비쿼터스)를 조사해 보며, ICT의 미래를 미래를 생각해 본다.
학습자료
교사 -수업 지도안(지도 계획), ppt자료
학생 -학습자료, 스마트기기
교육과정
기술·가정Ⅳ. 미래 기술과 사회 1. 미래 기술의 세계 01. 정보 통신 기술
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학습단계 지도내용 및 활동 시간 *교재/자료
상황제시
▶상황제시 - 유비쿼터스 세상
·‘국제 스마트 홈·빌딩전’에서 만난 미래 거주 환경
- http://blog.naver.com/gico12?Redirect=Log&log No=20199428991&jumpingVid=8C051F3ADBF8A02 79F14C0A6F6B48DEC76C8
· [채널IT]3D프린터 쇼 파리 2013
- http://tvcast.naver.com/v/103184/list/10183
· [T타임] 당신의 10년 뒤 미래, 이미 영화는 알고 있었다!
- http://news.naver.com/main/tvgallery/index.nhn
?cid=961792&sid1=105#056 _ 0000018745
5
*ppt/활동지 스마트기기
창의적 설계
▶유비쿼터스 및 네트워크 개념 설명하기 - 유비쿼터스에 대한 개념을 설명한다.
- 네트워크 개념을 설명한다.
- 스마트네트워크 개념을 설명한다.
▶은상이의 하루
- 은상이의 하루를 통해 일상 속에 있는 ICT 관련 기술을 찾아본다.
10
30
*ppt/활동지
*스마트기기 및 컴퓨터
*ppt
감성적 체험
▶아미쉬 프로젝트(지식e채널)
- http://blog.naver.com/pluered?Redirect=Log&lo gNo=50135338510&jumpingVid=557DF7EF255355F 662D20FC3B833223888E9
5 *동영상
지도상
유의점
스마트기기 활용 정도에 대한 제한을 사전공지30
상황
제시 상황제시: 유비쿼터스 세상
· ‘국제 스마트 홈·빌딩전’에서 만난 미래 거주 환경
· [채널IT]3D프린터 쇼 파리 2013
· [T타임] 당신의 10년 뒤 미래, 이미 영화는 알고 있었다!
출처: http://tvcast.naver.com/
v/103184/list/10183
출 처 : h t t p : / / n e w s . n a v e r . c o m / m a i n / t v g a l l e r y / i n d e x . n h n ? c i d = 9 6 1 7 9 2 & s id1=105#056_0000018745 출처:http://blog.naver.com/gico1 2?Redirect=Log&logNo=2019942 8991&jumpingVid=8C051F3ADBF 8A0279F14C0A6F6B48DEC76C8
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창의적 설계
1. 유비쿼터스
유비쿼터스는 '언제 어디에나 존재한다'는 뜻의 라틴어로, 사용자가 컴퓨터나 네트워크를 의식하지 않고 장소에 상관없이 자유롭게 네트워크에 접속할 수 있는 환경을 말한다. 컴퓨터 관련 기술이 생활 구석구석에 스며들어 있음을 뜻하는 '퍼베이시브 컴퓨팅(pervasive computing)'과 같은 개념이다.
2. 네트워크
① 넓은 뜻으로, 지리적으로 떨어져 있는 장치(전화기, 팩스, 컴퓨터, 단말기 등) 간에 정보를 교환할 수 있도록 이들 장치를 상호 접속하기 위하여 사용되는 전기 통신 기기와 장치, 전송로의 결합. 전기 통신 기기와 장치에는 회선 다중화 장치, 교환 기기, 송수신 기기 등이 포함되고 전송로는 동선 케이블, 광섬유, 마이크로파 링크, 통신 위성 등 다양한 매체로 구성된다. 네트워크는 사용되는 단말 장치 또는 서비스에 따라서 전신망, 전화망, 컴퓨터 통신망 등으로 발전해 왔으나 컴퓨터 처리와 통신의 결합으로 이들 간의 경계는 없어지고 종합 정보 통신망(ISDN)으로 발전하였으며, 컴퓨터는 컴퓨터실의 경계를 훨씬 벗어나게 되어 분산 컴퓨터 처리를 가능하게 하였다.
② 좁은 의미로, 컴퓨터 상호 간의 정보 교환과 정보 처리를 위한 데이터 통신망. 통신망 운영 체계, 통신망 데이터베이스 등 네트워크 관련 용어는 대부분 컴퓨터 통신망과 관련하여 사용되는 용어이다. 네트워크의 규모에 따라 구내 정보 통신망(LAN), 도시권 통신망(MAN), 광역 통신망(WAN), 세계적 통신망 등으로 분류된다.
3. 스마트네트워크
고성능 저비용 데이터센터를 구축해 PC휴대폰 등 인터넷과 연결된 모든 단말기를 통제하며, 대용량 데이터와 동영상을 빠르고 싸게 처리할 수 있는 통신망을 말한다. 이를 이용하면 하나의 데이터로 모든 단말기를 통제하여 3스크린(휴대폰, PC, TV)을 1개의 스크린으로 이용할 수 있으며, 데이터 센터를 통해 기존보다 더욱 빠르고 많은 양의 데이터를 처리할 수 있게 된다.
유비쿼터스 및 네트워크 개념 설명하기
출처: [네이버 지식백과] 네트워크 [network, -階層] (IT용어사전, 한국 정보통신기술협회)
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창의적 설계
1. 은상이의 하루 생활 속의 ICT이다.
학생탐구활동1: 은상이의 하루
33
2. 은상이의 하루 생활을 통해 일상생활 속에 ICT관련 기술을 찾아보자.
- 글, 그림, 사진 어는 것이든지 자신만의 방법으로 찾아 보도록 한다.
홈(집) 스쿨(학교) 사회(그 외 생활)
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-진정한 스마트한 삶은 무엇인지 생각해보기
‘더 아미쉬 프로젝트’ 아미쉬라는 프로젝트 이름은 현대 문명의 이기를 모두 거부한 채 19세기 생활방식으로 살아가고 있는 미국 필라델피아주에 있는 아미쉬공동체에서 따왔다. (중략)
감성적
체험 아미쉬 프로젝트(지식e채널)
출처: http://blog.naver.com/pluere d?Redirect=Log&logNo=501353385 10&jumpingVid=557DF7EF255355F 662D20FC3B833223888E9
35
생각
되돌아보기
3. 미니컴퓨터(아두이노)의 기본 원리 이해하기
수업주제
아두이노의 기본 기능을 이해하기수업 학습목표
아두이노의 기본 원리를 이해한다.깜박이는 LED 만들기 예제를 통해 아두이노의 활용 방법 이해한다.
학습자료
교사 -수업 지도안(지도 계획)
학생 -학습자료, 스마트폰
교육과정
물리ⅠⅡ. 물질과 전자기장 2. 물질의 구조와 성질 03. 반도체
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학습단계 지도내용 및 활동 시간 *교재/자료
상황제시
▶상황제시
· 프랑스 ICT의 모범 - 오토리브
- http://blog.daum.net/withmsip/398
· [행복동행] 인천 전통시장에서 무료로 첨단 ICT 서비스를 체험해 보세요~ - T뉴스
- http://blog.sktworld.co.kr/4185
· `'로봇·ICT 융합'` 지능형 휴먼기술 태동
- http://www.dt.co.kr/contents.html?article _ no=2013112102011076731001
5
*ppt/활동지 스마트폰 혹은
아이패드
창의적 설계
▶아두이노의 기본 개념
- 아두이노의 설치 및 설정에 대해 알아본다.
▶아두이노의 설정
- PC에서 아두이노의 설정에 대해 알아본다.
▶깜박이는 LED 만들기 예제
15
27
아두이노 키트
LED 광센서 브래드 보드
스마트폰 혹은 아이패드
감성적 체험
▶아두이노의 간단한 활용 방법을 이해한다. 3 활동지지도상
유의점
스마트기기 활용 정도에 대한 제한을 사전공지38
상황 제시
· 프랑스 ICT의 모범 - 오토리브
-오토리브란?
파리 시내 곳곳을 누비는 전기 자동차, ‘오토리브’는 회원 가입만 하면 누구나 저렴한 가격으로 이용할 수 있는 렌터카입니다. 자신의 위치에서 가장 가까운 곳에서 오토리브를 대여할 수 있으며 목적지 근처의 충전소를 편리하게 예약할 수 있는 IT시스템이 잘 갖춰져 있어 누구나 쉽고 편리하게 이용 가능하다는 장점이 있습니다. 파리는 이 오토리브 시스템을 지난 2011년부터 현재까지 성공적으로 운영해 오고 있습니다.
(중략)
-NFC를 이용한 무인 대여 시스템
대여와 반납도 100% 무인 시스템으로 이루어집니다. 사용자는 NFC* 기술이 접목된 카드를 자동차에 갖다 대는 것만으로 대여 절차가 한 번에 끝납니다.
* NFC : 근거리 무선 통신(Near Field Communication)을 뜻하며, 아주 가까운 거리의 무선 통신을 하기 위한 기술이다. 현재 지원되는 데이터 통신 속도는 초당 424 킬로비트다. 교통, 티켓, 지불 등 여러 서비스에서 사용할 수 있다.
(중략)
· [행복동행] 인천 전통시장에서 무료로 첨단 ICT 서비스를 체험해 보세요~
- T뉴스
상황제시
출처: http://blog.sktworld.
co.kr/4185
출처: http://blog.daum.net/
withmsip/398
39
SK텔레콤이 지원하고 있는 인천 신기시장 내에 26일 새롭게 오픈하는 고객센터에 ICT 체험 공간이 마련됩니다.
전통시장에서 스마트로봇, 초소형 빔프로젝터, 소상공인 경영지원 솔루션을 만나보세요!
인천 신기시장은 인천의 대표적인 전통시장 중 하나로, 고객센터 및 주차빌딩 건립을 통해 시설을 현대화 하고, 인천에 정박하는 크루즈선 승객과 인천국제공항 환승객을 위한 체험시장으로서 특화 전략을 추진하는 등 새로운 도약을 준비하고 있습니다.
SK텔레콤은 고객·사회와 함께 하는 ‘행복동행’의 일환으로, 지난 5월부터 인천 신기시장에 자사가 보유한 ICT 솔루션 및 마케팅 역량을 지원해 경쟁력을 강화할 수 있도록 지원하고 있답니다.
이러한 전통시장 활성화 지원 활동의 일환으로, SK텔레콤은 신기시장 고객센터를 보다 특화된 고객친화적 공간으로 만들기 위해 방문고객과 상인들을 위한 다양한 ICT 솔루션을 모은 ICT 체험 및 교육 공간을 마련했습니다.
(중략)
· `로봇·ICT 융합` 지능형 휴먼기술 태동
(왼쪽부터 시계방향)ETRI 연구원이 미래형 로봇컴퓨터를 통해 애플케 이션을 실행하고 있다, 견마형 로봇을 원격 운용시스템으로 작동시키 고 있는 모습, ETRI가 개발한 무인 자율주행 전기 자동차인 `에스트로`가 ETRI 야외 시험구간을 운행하고 있다, ETRI가 개발 한 미래형 로봇
컴퓨터의 모습과 탁자에 비춰진 애플리케이션.
-스타트C 코리아-과학·ICT 융합빅뱅 (10) 인간을 닮아가는 융합 결정체 `로봇`
과학기술과 ICT를 핵심으로 한 기술과 산업융합은 미래 먹거리뿐만 아니라 의료, 에너지, 복지 등 국가적 이슈를 해결할 수 있다. 본지는 `융합으로 새 길 여는 과학기술·ICT` 기획 시리즈를 통해 과학기술과 ICT를 핵심으로 하는 산업·기술 융합 현장을 소개한다.
(중략)
출처: http://blog.daum.net/
withmsip/398
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창의적 설계
아두이노(Arduino)는 오픈소스를 기반으로 한 단일 보드 마이크로 컨트롤러이다. AVR을 기반으로 한 보드로 이루어져 있고 최근에는 Cortex-M3를 이용한 제품(Arduino Due)도 있으며 소프트웨어 개발을 위한 통합 환경(IDE)이 있다. 아두이노는 다수의 스위치나 센서로부터 값을 받아들여, LED나 모터와 같은 외부 전자 장치들을 통제함으로써 환경과 상호작용이 가능한 물건을 만들어낼 수 있다. 또한 플래시, 프로세싱, Max/MSP와 같은 소프트웨어를 연동할 수 있다.
아두이노의 가장 큰 장점은 마이크로컨트롤러를 쉽게 동작시킬 수 있다는 것이다.
일반적으로 AVR 프로그래밍이 WinAVR로 컴파일하여, ISP장치를 통해 업로드를 해야하는 등 번거로운 과정을 거쳐야하는데 비해, 아두이노는 컴파일된 펌웨어를 USB를 통해 업로드를 쉽게 할 수 있다. 또한 아두이노는 다른 모듈에 비해 비교적 저렴하고, 윈도를 비롯해 맥 OS X, 리눅스와 같은 여러 OS를 모두 지원한다. 아두이노 보드의 회로도가 CCL에 따라 공개되어 있으므로, 누구나 직접 보드를 직접 만들고 수정할 수 있다.
아두이노의 기본 개념
41
출처: http://robobob.co.kr/51
-PC에서 아두이노의 설정에 대해 알아본다.
-아두이노 가이드. 설치하고 프로그래밍 해보기 RT1
1단계. 준비물 확인
2단계. 아두이노 개발환경 설치하기 3단계. PC에 아두이노 연결하기
4단계. 드라이버 설치하기(드라이버 설치 과정 캡쳐이미지, WINDOWS 7 기준) 5단계. 아두이노 개발환경(스케치)을 실행합니다.
6단계. 아두이노 보드종류 선택하기 7단계. 시리얼 포트 선택하기 8단계. Blink 예제 소스코드 불러오기 9단계. 컴파일 및 아두이노에 전송하기
10단계. LED Blink - 발광다이오드의 깜빡임 확인하기 11단계. 문제처리
12단계. 참고사항(LED사용할땐 꼭 저항과 함께 사용하며, 직접 원하는 핀에 LED를 장착하여 작동하려면 저항과 함께 연결해야 한다.)
창의적
설계 아두이노의 설정
42
1. 준비물 확인
2. 소프트웨어를 준비
http://arduino.cc/en/Main/Software 여기로 가서 자의 컴퓨터 환경에 맞게 다운 받는다.
압축을 풀면 스케치 실행 파일과 드라이버 설치파일이 있다.
① 간단한 설정을 한다.
먼저 컴퓨터와 아두이노 보드를 USB로 연결하면, 드라이버 설치가 진행되면서 설치파일을 요구한다.
설치파일은 방금 전에 다운받은 파일에 있으므로 경로에 맞게 설정을 해주고 설치한다.
① LED 다리가 짧은 쪽이(-)이
며, 다리가 긴 쪽이(+) ② Bread Board, 브래드보드(빵판)
③ 아두이노 보드와 빵판을 서로 연결시키기 위한 전선
④ 아두이노 보드 (기본적으로 위의 부품만 있으면 예제를 충분히 할 수 있다.
출 처 : h t t p : / / 4 d i s t r i c t . com/10162718740
창의적
설계 학생탐구활동 1: 깜빡이는 LED만들기 예제
43
② [제어판 -> 하드웨어및 소리 -> 장치관리자 -> 포트]
Ardoino 또는 UNO 라고 표기된 새로운 포트가 생겼을 것이다. (이 포트 번호를 기억해 둔다.) 스케치를 실행해 본다.
여기서도 몇 가지 설정이 필요하다.
③ 일단은 자신이 구입한 보드에 맞게 소프트웨어와 연동시키는 것이다.
[도구 -> 보드 -> 보드선택]
보통 가장 흔하게 사용하는 리스트 최상단에 있는 UNO를 찾아본다.
④ 외부포트를 설정 해줘야 한다.
드라이버 설치 후 확인했던 포트번호에 맞게 설정해주면 설정 완료
44
⑤ 프로세스: [하드웨어 세팅 -> 코딩 -> 컴파일 -> 아두이노에 업로드 -> 실행]
하드웨어 세팅부터 해본다.
보드에 숫자가 적혀 있는데 그 부분은(+) 그중 13번에 연결해 본다.
GND는 Ground의 약자로 (-)
빵판에 LED와 해당 전선을 극에 맞게 잘 꼽아주면 하드웨어 세팅 완료
45
⑥ 스케치에서 코딩한다.
-스케치에는 초보자들이 쉽게 따라 할 수 있는 예제프로그램이 들어 있다.
[파일 -> 예제 -> Basic -> Blink] 를 선택하면 Blink 소스코드가 첨부된 창이 뜬다.
코드는 다음과 같다.
int led = 13;
// the setup routine runs once when you press reset:
void setup(){
// initialize the digital pin as an output.
pinMode(led, OUTPUT);
}
// the loop routine runs over and over again forever:
void loop(){
digitalWrite(led, HIGH);
// turn the LED on (HIGH is the voltage level)
delay(1000); // wait for a seconddigitalWrite(led, LOW); // turn the LED off by making the voltage LOW delay(1000); // wait for a second
}
46
13이라는 값을 가진 led라는 변수 하나가 선언 되었다.
아까 13번 핀과 LED의 (+) 를 연결했었다. 보드에 숫자가 적혀 있었던 이유가 바로 저것이다. 보드에 있는 고유의 숫자 핀과 연결된 장치를 프로그래밍을 통해 제어 할 수 있다. 그리고 밑의 소스는 주석이 달려있다.
⑦ 코딩이 끝났으면 컴파일을 한다.
노란색으로 표시된 체크버튼(컴파일)은 자신이 입력한 코드에 이상이 없는지 확인해주는 맞춤법 검사와 같은 기능이다.
컴파일 버튼을 누르고 작성한 코드에 별 이상이 없으면 컴파일 완료라고 뜬다.
⑧ 컴파일이 끝났으면 보드에 업로드한다.
컴파일버튼 바로 우측에 업로드버튼이 있다. 업로드가 완료 되었다.
47
⑨ 업로드가 되면 하드웨어에서는 즉각적인 반응을 보인다.
48
감성적
체험 학생탐구활동 2: 아두이노의 간단한 활용 방법을 이해한다.
1. 반도체의 특징은 무엇인가?
상황에 따라 도체가 될 수도 있고, 부도체가 될 수도 있다.
2. 주변에서 반도체를 포함하고 있는 물체를 찾아보자.
컴퓨터, MP3, TV, 휴대폰, 카메라 등 거의 모든 전자 제품에 사용되고 있다.
3. 트랜지스터의 증폭 작용을 이용하여 어떤 장치를 만들 수 있을지 상상하여 적어 보자.
라디오 신호를 증폭시키거나, 전자 악기 등의 전기 신호를 증폭시키는 앰프 등에 이용할 수 있다.
49
생각
되돌아보기
4. 빛으로 연주하는 악기1
수업주제
빛으로 연주하는 악기 만들기1-아날로그 입력 방식수업 학습목표
광센서의 원리를 이해한다.학습자료
교사 -수업 지도안(지도 계획)
학생 -학습자료, 스마트폰
교육과정
물리Ⅰ Ⅲ. 정보와 통신 1. 소리와 빛02. 공명과 화음, 03. 마이크와 스피커
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학습단계 지도내용 및 활동 시간 *교재/자료
상황제시
▶상황제시
· [세상의 창] 우주 쇼와 구름 파도가 한 곳에
- http://news.kbs.co.kr/news/NewsView.do?SEAR CH _ NEWS _ CODE=2755002
· 레이저 다이오드 브래드보드에 제작
- http://www.youtube.com/watch?v=LxeDyDbE6S4
· `국내최초의 최첨단 의료용 레이저조사기, 관절염치료
- http://www.youtube.com/watch?v=NzmZRLU6yqs
10 *ppt/활동지 CdS 광센서 스마트폰 혹은
아이패드
창의적 설계
▶레이저 하프에 대한 설명 - 레이저 하프의 개념 - 레이저 하프의 기본 원리 - 레이저 하프의 작동 원리
▶레이저 하프 제작 1차
(Arduino 컨트롤러 활용하여 5음이 구현되게 제작)
- 주어진 회로도를 보며 회로를 연결한다.
- usb로 연결하여 pc에서 음을 인식하고, 처리할 수 있게 소스를 입력한다.
- 상판에서 조사하는 레이저의 각도를 조절하여 CdS 광센서로 향하게 하며, 광센서 머리 부분에 빨대나 튜브를 끼워 빛을 잘 받고, 주변의 영향을 덜 받게 한다.
- 작동원리를 이해한다.
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레이저하프 제작 키트 아두이노 키트기판
스마트폰 혹은 아이패드
감성적 체험
▶레이저 하프 연주하기▶광센서의 원리 이해 5 활동지
지도상 유의점
Arduino 컨트롤러의 PC 설치(드라이버 인식 등) 및 조정은 지도교사의 안내 및 도움이 필요하다.
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상황 제시
·[세상의 창] 우주 쇼와 구름 파도가 한 곳에
[앵커]
인터넷으로 보는 <세상의 창>입니다.
공상 과학 영상 속 장면을 옮겨 놓은 듯한 하와이 명소가 화제입니다.
지금 바로 감상해보시죠.
[리포트]
밤하늘을 수놓다 못해 땅으로 쏟아질 듯한 별들을 만날 수 있는 곳!
하와이 휴화산 '할레아칼라' 정상에 위치한 마우이 우주 관측 시설입니다.
슈퍼 망원경과 레이저 추적 장비들이 24시간 지구 궤도를 관측 중인데요.
공상과학 영화 속 우주 기지를 옮겨놓은 듯합니다.
한 잡지사 소속 사진작가와 프로듀서가 최첨단 관측 시설과 신비한 우주가 빚어내는 조화를 타임랩스 기법으로 촬영한 건데요.
게다가 이곳은 고도가 높고 공해가 없어 늘 맑은 대기 환경을 갖춘 덕분에 새벽녘이나 저녁 무렵엔 이처럼 역동적인 파도 구름도 감상할 수 있다고 합니다. 경
이로운 자연 장관을 한 곳에서 볼 수 있는 명소 중 명소네요.
상황제시
출처: http://news.kbs.co.kr/
news/NewsView.do?SEARCH_
NEWS_CODE=2755002
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·레이저 다이오드 브래드보드에 제작
·국내최초의 최첨단 의료용 레이저조사기, 관절염치료
병원에 가지 않아도, 값비싼 치료비 안 들여도 스스로 치료할 수 있는 관절염 치료기 하이리빙 라파 402이 라파 402가 관절염 치료 분야에서 누구나 집에서 치료받을 수 있는 '하우스클리닉', '셀프케어' 시대를 엽니다. 無수술, 無투약 퇴행성 관절염 통증치료 효과 뿐만 아니라 라파402의 저출력(650nm)레이저는 흉터나 화상 등 피부손상부위의 재생 및 미용 효과도 얻을 수 있습니다. 뿐만 아니라 환부에 조사된 레이저는 한의학분야, 한방병원에서 쓰는 침치료 이상의 경혈치료효과가 까지 있습니다.
출처: http://www.youtube.com/
watch?v=LxeDyDbE6S4
출처: http://www.youtube.com/
watch?v=NzmZRLU6yqs
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창의적 설계
1. 레이저 하프의 개념
레이저 하프란 이름에서 알 수 있듯이 현악기 ‘하프’의 현을 대신에 레이저로 대체하여 연주할 수 있게 만든 악기를 말한다.
우리가 여기서 다룰 레이저 하프의 종류는 Artisan’s Asylum hackerspace가 Somerville, Massachusetts에서 만든 것과 RadioShack East Vs. West Hackerspace Challenge의 우승팀이 만든 레이저 하프 프로젝트의 간소화된 버전이다. 초심자들을 위해 간소화했지만 작동 원리는 기본적으로 같다.
2. 레이저 하프의 기본 원리
레이저 하프의 기본 원리는 레이저를 포토셀에 연결하고 스텝모터로 레이저를 8개의 경로로 나눈다. 손으로 레이저의 경로를 차단하면 포토셀이 자극을 받아 그 즉시 아두이노 마이크로 컨트롤러는 MIDI “note on” 메시지를 보내 소리가 나게 한다.
게다가 레이저 센서가 손의 위치를 파악하여 소리의 질을 바꾼다. 즉 레이저의 경로를 차단하고 이것을 감지한 센서가 신호를 보내 소리를 나게 하는 것이다. 레이저 하프를 이용해 다양한 음을 찾아 신나는 연주를 해보자.
-레이저의 원리(물리Ⅱ), CdS 광센서(물리Ⅰ) 이해-
3. 레이저 하프의 작동 원리
레이저 하프에는 악기를 연주할 수 있는 현 대신에 레이저 포인터가 사용된다. 연주자는 현을 튕기는 것 대신에 레이저 포인터에서 나오는 레이저를 막음으로써 음을 연주할 수 있다. 연주자가 어떤 레이저를 손가락으로 막으면 브레드보드에 장착된 황화카드뮴셀이 어두워지며 저항이 증가한다. 아두이노는 브레드보드에 연결되어있어 이 변화를 감지하게 되고 미리 입력된 프로그램에 따라 이에 걸맞는 전기신호를 스피커에 보내면 특정 음이 나오게 된다. 이때 황화카드뮴셀은 어두운 날, 밝은 날과 같이 주위 환경에 따라 의도하지 않은 결과를 낼 수 있으므로 분압기를 이용하여 보정한다.
레이저 하프에 대한 설명
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창의적 설계
1. 제작 방법
① 아두이노를 위한 레이저하프의 스케치는 아래 링크에서 다운받을 수 있다.
http://www.radioshack.com/graphics/uc/rsk/Support/ProductManuals/
RS_DIY_LaserHarpJr.ino.zip
② 레이저하프의 제작을 위해서는 특별히 “Tone” 라이브러리가 필요하다.
라이브러리는 아래 링크에서 받을 수 있다. 라이브러리는 아두이노 소프트웨어 폴더의 라이브러리 폴더에 있어야 한다.
http://code.google.com/p/rogue-code/wiki/ToneLibraryDocumentation
※라이브러리에 대한 자세한 설명: http://arduino.cc/it/Reference/Libraries
③ 컴퓨터에 아두이노 소프트웨어를 깔고 라이브러리를 넣은 후 위 스케치를 열면 작동 코드가 보인다. 우리는 이것들을 다 알 필요는 없지만 중요한 코드를 하나 살펴보자.
이 코드는 센서의 개수, 세 개의 센서와 세 개의 음의 관계를 나타낸다. G3, D4, A4는 각각 ‘솔’‘레’, ‘라’, 를 나타낸다. 이 아르페지오 대신 ‘도’‘레’, ‘미’, 를 연주하고 싶다면 G3을 C4로, A4를 E4로 바꾸면 된다. 또한 현의 개수를 늘리고 싶다면 코드를 비슷하게 따라 적고 센서 개수를 3에서 원하는 숫자로 바꿔야한다.
④ 회로도는 다음과 같다. 아두이노와 주어진 부품으로 회로도를 완성한다.
학생탐구활동1: 레이저 하프 제작 1차
sensor[0].pin = A0;
sensor[0].note = NOTE_G3;
sensor[1].pin = A1;
sensor[1].note = NOTE_D4;
sensor[2].pin = A2;
sensor[2].note = NOTE_A4;
const int SENSOR_COUNT = 3;
※브레드보드의 구조
위 그림의 하단에 구멍이 규칙적으로 잘게 난 기판이 브 레 드 보 드 이 다 . 보 드 의 가 장 자 리 를 이 루 는 두 쌍 의 파란색과 빨간색줄 사이의 두 행에 나열된 여러 구멍들은 각 행끼리의 구멍만 서로 일직선으로 모두 연결되어있으며 두 행은 서로 떨어져있다. 또 중앙의 넓은 구멍들 중 윗부분의 5행 구멍은 아랫부분의 5행 구멍들과 독립돼있으며 둘 다 서로 같은 열끼리만 연결되어있다.
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⑤ 조립이 끝났으면 아두이노를 컴퓨터에 꽂고 코드를 업로드 한다.
⑥ 업로드가 끝났으면 아두이노가 적절한 때에 소리가 날 수 있도록 분압기로 소리가 나는 지점과 안나는 지점의 경계를 찾고, 평상시에 소리가 안 나도록 경계에서 가까운 곳에 임계점을 잡는다.
⑦ 보정이 끝났으면 황화카드뮴셀에 손가락을 갖다 대어 특정 소리가 나는지 확인해볼 필요가 있다. 만약 소리가 나지 않는다면 다음을 확인해본다.
- 접합, 연결이 제대로 되어있는지 확인할 것.
- 황화카드뮴셀을 아두이노에서 분리하고 멀티미터로 황화카드뮴이 조도에 따라 전압이 잘 바뀌는지 확인할 것.
- 멀티미터로 황화카드뮴이 조도에 따라 전압이 잘 바뀌는지 확인할 것. 만약 셀에 문제가 없을 시 저항을 바꿔볼 것.
- 아두이노에서 무엇이 진행되는지 알고 싶다면,
const boolean DEBUG = false; 를 const boolean DEBUG = true; 로 바꿔보기 바란다.
⑧ 이제 레이저포인터가 황화카드뮴셀을 쪼일 수 있게 레이저포인터를 적절히 고정시키고 레이저포인터를 모두 켜놓는다. 손가락이 레이저를 가리면 레이저하프가 음을 연주할 것이다.
▲레이저하프 제작(아날로그 입출력방식)
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1. 5음이 나는 레이저 하프를 이용하여 연주해본다.
2. 재생한 음을 무슨 음인지 맞춰본다.
감성적
체험 레이저 하프 연주하기
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감성적
체험 학생탐구활동 2: 광센서의 원리 이해
※ 광센서란?
1. 광센서 : 빛에 의해 물리량이 변하는 광전 효과 등을 이용하여 빛의 세기, 물체의 움직임 등을 감지하는 장치
2. 이용 : 화재 탐지기, 자동문, 도난 경보기 속도 측정기 등
3. 광다이오드
· 흔히 사용하는 광센서의 일종.
· p-n 접합 구조로 되어 있어 p-n 접합부에 빛을 비추면 광전 효과로 전류가 흐름.
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감성적
체험 형성평가
1. 금속판에 빛을 쪼였을 때 금속판의 전자들이 떨어져 나오는 현상을 무엇이라고 하는가?
광전효과
2. 광센서의 역할을 간단히 쓰시오.
빛의 밝기나 파장의 차이를 전기 신호로 바꾼다.
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생각
되돌아보기
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5. 빛으로 연주하는 악기2
수업주제
빛으로 연주하는 악기 만들기2-디지털 입력 방식수업 학습목표
8음계가 재생되는 레이저 하프를 제작한다.에너지의 양자화 개념을 이해한다.
학습자료
교사 -수업 지도안(지도 계획)
학생 -학습자료, 스마트폰
교육과정
물리Ⅰ Ⅲ. 정보와 통신 1. 소리와 빛02. 공명과 화음, 03. 마이크와 스피커
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학습단계 지도내용 및 활동 시간 *교재/자료
생각열기
▶상황제시
· 야마하의 빛으로 연주하는 악기 [테노리온]
- http://www.youtube.com/watch?feature=player _ detailpage&v=7kEvAksVTN0
· 멜버른 거리에서 신기한 악기를 연주하는 예술가
http://www.youtube.com/watch?v=Vu5NWtIeMpA
· `아이폰 어플리케이션 "종이건반(Paper Piano)"-신기한 종이 피아노
- http://www.youtube.com/watch?v=4cq4V9LElpg
· 레이저 하프 연주
- http://tvpot.daum.net/v/43014722
10 *ppt/활동지 CdS 광센서 스마트폰 혹은
아이패드
생각펼치기
▶레이저 하프 제작 2차
(Arduino 컨트롤러 활용하여 1옥타브의 연주가 구현되게 제작)
- 주어진 회로도를 보며 회로를 연결한다.
- usb로 연결하여 pc에서 음을 인식하고, 처리할 수 있게 소스를 입력
- 상판에서 조사하는 레이저의 각도를 조절하여 CdS 광센서로 향하게 하며, 광센서 머리 부분에 빨대나 튜브를 끼워 빛을 잘 받고, 주변의 영향을 덜 받게 한다.
- 작동원리 이해
▶에너지의 양자화
▶광센서
- CdS(황화카드뮴) 셀의 기능
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레이저하프 제작 키트
아두이노 키트기판
스마트폰 혹은 아이패드
생각다지기
▶레이저 하프 연주하기▶광센서의 원리 이해 5 활동지
지도상 유의점
Arduino 컨트롤러의 PC 설치(드라이버 인식 등) 및 조정은 지도교사의 안내 및 도움이 필요하다.
