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SW ^{를 활용한 를 활용한} 꿀벌집 꿀벌집 ^{만들기 만들기}

2017 STEAM 아웃리치 프로그램

‘꿀벌’, IoT첨단기술로다시돌아오다

초등 3~4학년

(4차시) 초등 5~6학년

(4차시) 중학교

(4차시) (시간)차시

프로그램명

차시

프로그램명

차시

프로그램명 꿀벌이 좋아하는

먹이 꿀벌이 좋아하는

보금자리 꿀벌 드론

제작하기 (40분)1 꿀벌이 좋아하는 먹이 1

(40분) 꿀벌이 좋아하는

보금자리 1

(45분) 꿀벌 드론 설계하기 (40분)2 IoT 꿀벌통 체험 2

(40분) 코딩으로 애니메이션

만들기 2

(45분) IoT 꿀벌 드론 제작하기 (40분)1 꿀벌이 좋아하는 먹이 1

(40분) 꿀벌이 좋아하는

보금자리 1

(45분) 꿀벌 드론 디자인하기 (40분)2 레이저컷을 활용한

꿀벌 사육통 만들기 2

(40분) SW를 활용한

꿀벌집 만들기 2

(45분) 꿀벌 드론 3D프린팅하기 유형 기관 방문형(4차시)

학교 방문형(2차시) 기관 방문형(4차시)

학교 방문형(2차시) 기관 방문형(4차시)

2차시_SW를활용한 꿀벌집 만들기

주제 개요

꿀과 꽃가루를 채집하러 나간 일벌 무리가 돌아오지 않아 벌집에 남은 여왕벌과 애벌레가 떼로 죽는 군집 붕괴 현상이 전 세계적으로 생태계를 위협하는 문제로 대두되고 있다. 이제 학교 교육현장에서도 학생들과 이러한 문제를 함께 공 유하고 해결하기 위한 관심과 노력이 필요한 때이다. ‘꿀벌이 좋아하는 보금자리’를 주제로, 꿀벌이 생태계에 미치는 영향 및 꿀벌의 중요성에 대해 인지하며 다양한 해결책을 찾아볼 수 있도록 하는 것이 이 수업의 목적이다.

[꿀벌의 실종_현실화되는 침묵의 봄] 영상을 통해 꿀벌이 사라진 후 발생할 문제에 대해 결과를 예측해 보며 학습자 자 신의 문제임을 인식하도록 한다. 모둠별 토론으로 꿀벌이 사라졌을 때 일어날 수 있는 다양한 상황을 상상해 보고 의견 을 모아 정리함으로서 과학과 기술의 발전으로 인하여 발생할 수 있는 문제점에 대하여 생각해 보도록 한다.

꿀벌을 지키고 보호하기 위한 다양한 해결 방안을 함께 고민해보고, SW를 활용한 꿀벌집을 만들어본다. 활동 결과를 발표하는 과정을 통해 서로 평가하고 생각을 더 해 나가며 사고를 확장할 수 있기를 기대한다.

학습 목표

▶

교육 목표

- 군집 붕괴 현상의 원인과 영향을 알 수 있다.

- 꿀벌의 역할과 중요성에 대해 알 수 있다.

- 3D펜의 원리와 작동방법을 알 수 있다.

- 사물인터넷(IoT)의 활용 분야를 알 수 있다.

- SW를 활용하여 꿀벌집을 만들 수 있다.

▶

교육과정 목표

- 탐구 과정에 흥미를 느끼고 참여할 수 있다.

- 모둠별로 SW를 활용한 꿀벌집 만들기를 통해 친구들과 협력하는 태도를 기른다.

- 일상생활과 관련된 문제를 창의적으로 해결하고, IoT(사물인터넷) 첨단기술에 대한 이해와 미래 사회에 적응하는 능력 과 태도를 기른다.

꿀벌이 좋아하는 보금자리

-SW를 활용한 꿀벌집 만들기-

교사용 I 초등 5~6학년

1

2

▶

STEAM 과목 목표

STEAM 단계 요소

▶

상황제시

[꿀벌의 실종] 영상을 통해 꿀벌이 사라지게 되는 이유와 사라진 후 발생할 문제점을 예측해보게 한다. 이 과정에서 인간과 함께하는 꿀벌의 역할과 중요성을 생각할 수 있도록 한다.

▶

창의적 설계

학생들이 스스로 문제를 인식하고 창의적으로 해결하기 위한 활동으로 발전하는 과정이다. 첫 번째 단계에서는 꿀벌이 사라졌을 때 일어날 수 있는 일들을 상상해 보는 과정을 통해 꿀벌의 역할과 중요성을 이해하고 꿀벌을 돕기 위한 활동의 필요성을 느끼도록 한다.

두 번째 단계에서는 꿀벌이 좋아하는 보금자리에 대해 탐구하고 상상해보면서 3D펜을 활용하여 꿀벌집의 모양을 찾아 보게 한다. 또한, 꿀벌집을 3D펜으로 창의적인 아이디어로 구상하면서 그려보게 한다.

세 번째 단계에서는 IoT 첨단기술을 적용해 꿀벌집을 구상해 보고, SW를 활용한 꿀벌 만들 수 있다.

▶

감성적 체험

꿀벌이 좋아하는 보금자리에 IoT 첨단기술을 적용해 보고 학생들이 꿀벌과 잘 살 수 있는 미래의 도시를 생각해보도록 한다. 학생들이 어떤 진로를 선택할 수 있는지 가상 인터뷰를 통해 정리해 본다.

과학 • 생태계 보전의 필요성을 인식하고 생태계 보전을 위해 우리가 할 수 있는 일에 대해 토의할 수 있다.

기술 • 우리 생활에 첨단 생명과학이 이용된 사례를 조사하여 발표할 수 있다.

공학 • 소프트웨어가 적용된 사례를 찾아보고 우리 생활에 미치는 영향을 이해한다.

• 절차적 사고에 의한 문제 해결의 순서를 생각하고 적용한다.

예술 • 의견을 제시하고 함께 조정하며 토의한다.

• 다양한 재료를 활용하여 창의적인 제품을 구상하고 제작한다.

수학

• 평면도형의 둘레를 재어보는 활동을 통하여 둘레를 이해하고, 기본적인 평면 도형의 둘레의 길이를 구할 수 있다.

• 원, 직사각형, 평행사변형, 삼각형, 사다리꼴, 마름모의 넓이를 구하는 방법을 다양하게 추론하고, 이와 관련된 문제를 해결할 수 있다.

3

지도계획

소주제 차시별 주제 STEAM

차시 내용 요소

꿀벌이 좋아하는 보금자리

1/2

・[꿀벌의 실종] 동영상 시청 후 꿀벌이 사라지는 원인 알아보기 꿀벌이 사라지게 된다면 어떤 일이 일어날까요?

・꿀벌집은 왜 육각형일까?

・꿀벌이 좋아하는 보금자리 알아보기

・3D펜의 작동원리와 사용방법을 학습한다.

・꿀벌이 좋아하는 보금자리 구상하고 창의적으로 만들기

창의적 설계상황제시

SW를 활용한

꿀벌집 만들기 2/2

・우리와 꿀벌이 함께 잘 살 수 있는 환경 생각하기

・꿀벌이 살기 좋은 온도 습도 관찰하기 - 회로도 살펴보기

- 프로그래밍하기

・IoT 꿀벌집 구상하기

- 스마트기기 앱 화면 구성하기

・SW를 활용한 꿀벌집 만들기

창의적 설계 감성적 체험

진로 찾기 : 스마트 농업 전문가

농업의 생산, 유통 소비 등 모든 영역에서 정보통신(ICT), 생명공학 (BT), 환경공학(ET) 기술을 접목하여 생산성과 효율성을 높이고 농업･농촌의 가치를 증대시키는 일을 한다.

지도상의 유의점

▶ 학생들이 꿀벌이 사라지는 현상의 심각성이 일상에 미치는 영향을 통해 직접 느끼고 구체적으로 생각할 수 있도록 진행한다. 생태계 및 환경 문제를 인식하고 꿀벌이 살아가기 위한 환경을 만들기 위해 스스로 할 일이 무엇일까 생각해 보는 시간을 갖도록 유도한다.

▶ 꿀벌이 육각형으로 집을 짓는 이유를 탐구하기 위한 모둠별 활동의 역할 분담과 활동이 원활히 이루어질 수 있도록 지도한다. 주변 친구들과 협력하여 적극적으로 활동할 수 있도록 돕는다.

▶ 3D펜을 사용할 때 사용방법을 정확히 익히고, 노즐이 뜨거우므로 화상을 입지 않도록 지도한다.

▶ IoT(사물인터넷)를 적용하여 꿀벌과 함께 하는 미래 도시 환경에 대한 과정에서는 단순히 미래 도시만을 생각해보는 것보다는 자신이 생각하는 진로에 해당하는 직업의 관련성과 이러한 직업이 미래에는 어떻게 바뀔 수 있을 것인지에 대하여 정리할 수 있도록 지도한다.

4

5

평가계획

▶

자기평가 및 동료평가 기준

평가방법 평가기준

자기평가 군집 붕괴 현상의 이유를 이해하였는가?

SW를 활용한 꿀벌집 만들기 과정에서 구상과 설계는 창의적으로 이루어졌는가?

동료평가 모둠별로 역할 분담이 잘 되었으며 협동적으로 활동이 이루어졌는가?

포트폴리오 /관찰평가

꿀벌집이 육각형인 이유를 찾는 과정에서 모둠원들이 잘 참여하고 있는가?

꿀벌집을 만들 때 자신이 구상한 아이디어로 잘 표현했는가?

▶

수행･관찰 평가 기준

평가영역 평가항목 우수(A) 보통(B) 미흡(C)

감성적체험

과제집중 과제에 대한 집중력이 좋으며

과제를 끈기 있게 해결함 과제에 대한 집중력은 있으나

끈기가 부족함 과제에 대한 집중력과 끈기가 부족함

호기심과자신감 꿀벌에 대해 흥미와 호기심을

가지고 적극적으로 참여함 꿀벌에 대해 흥미와 호기심을

조금 가지고 활동에 참여함 꿀벌에 대해 흥미와 호기심을 가지지 않음

창의성

모둠별 결과물에 유창성, 융통성, 독창성, 정교성이 3가지 이상에서 두드러지게 나타남

모둠별 결과물에 유창성, 융통성, 독창성, 정교성 등 의 항목 중 1-2가지에서 두드러짐

모둠별 결과물에 유창성, 융통성, 독창성, 정교성 등 의 항목에서 두드러지지 않음

창의적설계

해결방안및 계획

꿀벌집 만들기 모둠 활동이 실제 생활에 필요하고 활용 할 수 있도록 구체적이고 정확하게 계획되어 진행함

꿀벌집 만들기 제작에 대해 이해가 부족하여 연관성이 다소 떨어짐.

꿀벌집 만들기 제작에 대한 구체적인 계획이 부족함 문제해결과정

미션 해결을 위한 방법을 매우 논리적으로 설계, 분석함

미션 해결을 위한 방법을

논리적으로 설계, 분석함 미션 해결을 위한 방법이 논리적이지 않음 산출물도출

모둠별 결과물을 만들기 위한 활동에 융합적 사고가 잘 나타남

모둠별 결과물을 만들기 위한 활동에 융합적 사고가 부분적으로 나타남

모둠별 결과물을 만들기 위한 활동에 융합적 사고가 나타나지 못함

6

평가영역

감성적 체험 창의적 설계

자기평가 동료

평가 관찰 및

포트폴리오 총평 과제집중 호기심과

자신감 창의성

해결방안 및계획

문제해결 과정

산출물도출

▶

평가기록지

꿀벌이 좋아하는 보금자리

1차시

[학습목표]

- 꿀벌이 사라지는 원인과 영향을 알아 본다.

- 꿀벌이 사라진 후에 발생할 여러가 지 문제점에 대해 생각해 본다.

- 꿀벌이 좋아하는 보금자리에 대해 알 아본다.

[준비물]

[교사] 교사용 교재, 사진자료, PPT [학생] 학생용 교재, 필기도구, 3D펜, 구슬

[학습구조]

[평가계획]

흐름 단계 내용

상황제시 생각

열기 꿀벌이 사라지는 이유

창의적설계

펼치기생각 꿀벌이 좋아하는 보금자리 는 어떻게 생겼을까요 활동하기 꿀벌의 생태 이해 및 SW를

활용한 꿀벌집 만들기 감성적체험 생각

다지기 꿀벌을 지키기 위한 방법 찾아보기

연번 평가내용 시기 방법

1

꿀벌이 사라지는 현상의 원인과 영향을 파악하고 있는가?

수업중 관찰평가

2 모둠원과 함께 적극 적인 태도로 활동에

참여하였는가? 수업중 관찰평가

[배움전략]

자기주도 □ 관찰 ☑ 추론 ☑ 조작 ☑ 요약 ☑ 토론 ☑ 발표 □ 기타 타자주도 ☑설명 ☑ 시범 □ 연습 ☑ 발문 □ 단서 ☑ 매체 ☑ 기타

• 추론 : 꿀벌이 사라진 후 나타날 상황 추론

• 조작 : 꿀벌집 모양 만들기

• 토론･발표 : 꿀벌이 사라진 후 나타날 상황과 꿀벌을 지키기 위한 방법에 대한 토론 및 발표

• 설명･시범 : SW를 활용한 꿀벌집 만들기

[교수 ･학습활동]

★ 생각열기

・문제 인식

- 꿀벌이 사라진다면 어떠한 일들이 발생 될까요?

- 꿀벌이 사라지는 이유는 무엇일까요?

- 동영상 ‘EBS News_ep121. 꿀벌의 실종‥현실화되는 침묵의 봄’을 보고 꿀벌이 사라지는 원인과 문제점을 인식하도록 한다.

- 꿀벌들이 사라지는 원인은 아직 정확히 밝혀지지 않았지만, 기생충, 바이러스, 농약, 기상 악화, 휴대전화 전파, 살충제, 이스라엘 급성마비 바이러스(IAPV) 등이 이유로 제기되고 있다.

★ 생각펼치기

・꿀벌집의 재료는 무엇일까요?

- 일벌의 배아래 쪽에서 분비하는 노랑 색 물질인 밀랍으로 벌집을 만든다.

- 적은 재료를 사용하여 집을 짓기 위해 어떤 모양으로 집을 지어야할지 생각해 보도록 유도한다.

・꿀벌집의 모양은 어떻게 생겼을까요?

(꿀벌이 좋아하는 보금자리는 어떻게 생겼을지 상상해보고 자유롭게 표현해 보도록 한다.)

- 튼튼한 집을 짓고 꿀과 알을 많이 저장 하기 위해서 어떤 모양이 좋을지 생각해 보도록 한다.

- 꿀벌이 싫어하는 주변 환경은 무엇이 있을지 생각해 보고 그 이유를 서로 이 야기해보도록 한다.

- 꿀벌이 좋아하는 먹이와 환경을 알아 본 후에 꿀벌에게 꼭 필요한 꿀벌이 살기 좋은 보금자리를 생각해 보고 연필 또는 3D펜으로 표현해보도록 한다.

<학생 예시 답안>

- 꿀벌이 좋아하는 보금자리는 나무, 꽃, 꿀이 많은 곳이다. 3D펜을 이용하여 창 의적으로 표현해보게 한다.

- 학생들의 다양한 아이디어를 서로 공유 하여 감성적 체험의 기회가 되도록 한다.

[교수 ･학습활동]

★ 활동하기

・꿀벌집은 왜 정육각형일까?

- 둘레가 일정한 정삼각형, 정사각형, 정육 각형, 원을 3D펜을 이용하여 그려보게 한다.

- 각자 한 개씩 만들고 같은 모둠끼리 만 든 도형을 모아 평면에 배치해본다.

- 둘레가 같은 도형 가운데 빈틈이 없이 평면을 채우면서 내부가 가장 넓은 도형 을 학생 스스로 찾아볼 수 있도록 한다.

이때, 자와 구슬을 이용하여 측정한다.

★생각다지기

・정리

우리 일생생활에 중요한 꿀벌을 지키기 위해서는 꿀벌이 좋아하는 먹이와 환경을 알아본 후에 꿀벌에게 꼭 필요한 집을 지어주기 위해 꿀벌이 살기 좋은 집을 생각해보게 한다.

- 학생들의 다양한 아이디어를 공유하여 감성적 체험의 기회가 되도록 한다.

※ 보충설명

・둘레가 같은 도형을 3D프린터로 크고 튼튼하게 만들어서 큰 구슬을 넣고 숫 자를 세게 한다.

- 정육각형은 평면을 덮을 수 있는 정다 각형 중에서 둘레의 길이가 일정할 때 내부 면적이 가장 큰 도형이다. 최소의 재료를 이용하여 가장 튼튼한 최적의 공간을 만들려면 정육각형이 가장 적합 하다는 것을 학생들 스스로 생각할 수

있도록 유도한다.

・문제 제시

- 꿀벌은 가장 적은 재료로 집을 짓기 위해 어떤 모양으로 집을 지을까요?

- 꿀벌이 튼튼하면서도 꿀과 알을 많이 저장하기 위해서 어떤 도형으로 집을 지

SW를 활용한 꿀벌집 만들기

2차시

[학습구조]

[평가계획]

연번 평가내용 시기 방법

1 IoT 꿀벌집을 창의 적으로 구성하였는

가? 수업중 관찰평가

2 모둠원과 함께 적극 적인 태도로 활동에

참여하였는가? 수업중 관찰평가

[학습목표]

꿀벌이 좋아하는 보금자리에 IoT 첨단기술을 적용해 보고, 꿀벌들을 지키 고 보호하기 위해 SW를 활용한 꿀벌집을 만들어본다.

[준비물]

컴퓨터, 코드이노보드, 센서키트(LCD, 온습도 센서, 전선, LED, 저항), 필기 도구

자기주도 □ 관찰 ☑추론 ☑ 조작 ☑ 요약

☑토론 ☑ 발표 □ 기타

타자주도 ☑설명 ☑ 시범 □ 연습 ☑ 발문

□ 단서 ☑ 매체 ☑ 기타

• 추론 : 사물인터넷이 우리생활에 미치는 영향

• 조작 : SW를 활용한 꿀벌집 만들기

• 토론･발표 : 사물인터넷이 활용에 대한 토론, 발표•설명･시범 : 온습도 회로도와 프로그래밍 방법

• 매체 : 사물인터넷이란

• 발문 : IoT 꿀벌 집의 추가적인 기능에 대한 발문

흐름 단계 내용

상황제시 생각

열기 사물인터넷(IoT)이 우리 생활에 미치는 영향

창의적설계

펼치기생각 IoT 꿀벌집을 창의적으로 구상하기

활동하기 SW를 활용한 꿀벌집 만들기

감성적체험 다지기생각

꿀벌을 지키기 위한 IoT 꿀벌집의 추가적인 기능 생각해보기

진로 찾기 스마트 농업 전문가와의 가상 인터뷰

[배움전략]

[교수 ･학습활동]

★ 생각열기

・문제 인식

- 사물인터넷(IoT)이 우리 생활에 어떠한 영향을 미치고 있는지 생각해볼까요?

사물인터넷이 주는 양면성에 대해 각자 생각해보고 해결 방법을 고민해봅시다.

또한, 우리 주변에서 활용되는 예를 친 구들과 찾아보고 자유롭게 이야기해봅 시다.

★ 생각펼치기

・사물인터넷 이란?

- IoT 는 ‘Internet of Things’ 라는 영어의 약자로 우리말로 풀이하면 ‘사물(또는 물건/물체)들의 인터넷’ 이라는 말이다.

- 사물인터넷은 각종 사물에 센서와 통신 기능을 내장하여 인터넷으로 연결된 사 물들이 데이터를 주고받아 스스로 분석 하고 학습한 정보를 사용자에게 제공하 거나 사용자가 이를 원격 조정할 수 있는 인공지능 기술이다.

・사물인터넷의 활용분야

- 사물인터넷은 가전제품에서부터 자동 차, 물류, 유통, 헬스케어에 이르기까지 다양한 분야에서 활용되고 있다. 우리가 매일 타고 다니는 버스 정보시스템에서

이미 사물인터넷이 적용되고 있다. ・스마트 홈 (Smart Home)

- 스마트 홈은 집안의 여러 장치를 네트워크로 연결하여 휴대폰이나 컴퓨터 등으로 쉽게 관리할 수 있다. CCTV와 같은 영상 장치를 연결하여 외부에서도 집안을 들여다 볼 수 있으며 여러 가전제품을 연결하여 외부에서도 켜거나 끌 수 있다. 그리고 침입 감지기, 화재 감지기, 가스 감지기, 스마트 에어콘, 의료 시스템 접속 등과 연결하여 발생할 수 있는 여러 가지 문제에 대비할 수 있다.

・꿀벌이 살기 좋은 온·습도

- 꿀벌은 냉혈동물에 속하며 온도에 예 민한 동물 중 하나이고 그만큼 온도는 벌의 생활에 중대한 영향을 미친다. 꿀 벌은 따뜻하고 건조한 곳을 좋아한다.

고온 건조한 도시는 꿀벌을 기르기 좋은 환경이다.

- 꿀벌이 살아가기 위한 적당한 환경에 대해 조사한 내용을 제시하여 학생들이 꿀벌의 생육 조건에 대해 인지할 수 있 도록 돕는다.

[교수 ･학습활동]

★ 활동하기

・꿀벌이 살기 좋은 온도와 습도를 관찰할 프로그래밍

- 학생들은 미리 만들어 놓은 회로도를 살펴보면서 직접 프로그래밍할 수 있도록 한다.

- 꿀벌이 살기 좋은 온도와 습도를 찾아보게 하고 프로그래밍을 수정해가면서 관찰할 조건들을 바꾸어본다.

- 수업 전에 충분한 시간이 있다면 회로도를 학생들이 교사와 함께 직접 구성 하도록 한다. 모둠별 활동으로 회로도와 프로그래밍을 만들기 과정에서 역 할분담과 활동이 원활히 이루어질 수 있도록 지도하며, 주변 친구들과 협력 하여 적극적으로 활동할 수 있도록 돕는다.

(http://blog.daum.net/hown38/8125288)

・온도 습도 센서를 이용하여 주위의 온도와 습도를 측정하고 이를 LCD에 표시되게 프로그래밍을 한다.

① 디지털 온습도 센서를 설정한다.

② LCD를 초기화하고 백라이트를 켠다.

③ 습도 값이 40보다 크고 60보다 작으 면 디지털 7번 핀의 LED를 켜고 그렇지 않으면 끈다.

④ 온도 값이 19보다 크고 25보다 작으 면 디지털 8번 핀의 LED를 켜고 그렇지 않으면 끈다.

⑤ LCD 커서를 0.0으로 이동한 다음 LCD에 Humidity와 습도를 결합하여 내보낸다.

⑥ LCD 커서를 0.1로 이동한 다음 LCD 에 Temperature와 온도를 결합하여 내 보낸다.

구분 최적조건 한계조건

온도 습도 최고 온도 최저

온도 내부 조건 35℃벌통 55~

60% 38℃ 14℃

기상조건외부 17~

23℃ 52~

57% 25~

28℃ 0~4℃

벌통 내부 외부 차이와

18℃12~ 약3%

차이 10~

13℃

14℃10~

이상

[교수 ･학습활동]

★ 활동하기

<예시 답안>

- 꿀벌이 살기 좋은 온도가 25℃~35℃

이면 8번 LED가 꺼지고 그 범위를 벗어 나면 켜지게 한다.

- 꿀벌이 살기 좋은 습도가 55%~60%

이면 7번 LED가 꺼지고 그 범위를 벗어 나면 켜지게 한다.

・스마트 기기 앱 화면 구성하기 - 꿀벌집의 온습도가 높거나 낮을 때 어 떻게 제어해야 할까요? 꿀벌집 안에 유 해가스가 발생하거나 외부의 침입자가 나타났을 때 어떻게 제어해야 할까요?

IoT 꿀벌집의 환경을 제어할 수 있도록 스마트 기기의 화면을 창의적으로 구상 하면서 자유롭게 만들어 봅시다.

<예시 답안>

- 온도와 습도가 너무 높아 적정 범위를 벗어나면 경고를 하기 위해 전등이 켜지 게 한다. 이때, 선풍기는 켜지고 창문은 열리게 만드는 앱 화면을 구성한다.

★ 생각 다지기

- IoT 꿀벌집 안의 여러 환경을 제어하기 위해서는 추가적으로 유해가스 감 지기, 침입자 감지기 등 꿀벌들을 보호하기 위한 기기들을 추가로 설치할 수 있도록 생각을 유도한다.

- 꿀벌집에 IoT 첨단기술을 적용해 보고 학생들이 꿀벌과 잘 살 수 있는 미래 의 도시를 생각해보도록 한다.

・스마트 농업

- 농사 기술에 정보통신기술(ICT)을 접목 하여 만들어진 지능화된 농장. 스마트 팜은 사물 인터넷(IoT) 기술을 이용하여 농작물 재배 시설의 온도･습도･햇빛의 양･이산화탄소･토양 등을 측정 분석하고, 분석 결과에 따라서 제어 장치를 구동하 여 적절한 상태로 변화시킨다. 그리고 스마트폰과 같은 모바일 기기를 통해 원 격 관리도 가능하다. 스마트 팜으로 농 업의 생산･유통･소비 과정에 걸쳐 생산 성과 효율성 및 품질 향상 등과 같은 고 부가가치를 창출시킬 수 있다.

・스마트 농업 전문가

- 농업의 생산, 유통 소비 등 모든 영역에 서 정보통신(ICT), 생명공학(BT), 환경 공학(ET) 기술을 접목하여 생산성과 효율 성을 높이고 농업･농촌의 가치를 증대 시키는 일을 한다.

・기타

- 네트워크시스템개발자, 사고예측 전문 가, 비용절감 컨설턴트, 사물인터넷 보안 전문가

[교수 ･학습활동]

★ 진로찾기

・스마트 농업 전문가

- 스마트 농업을 적용하여 꿀벌과 함께 하는 미래 도시 환경과 자신이 생각하는 진로에 연관 지어 생각할 수 있도록 한다.

- 진로와 관련하여 생각하거나 느낀 점을 함께 이야기해본다.

- 다양한 진로 체험을 통해 자신의 적성과 진로를 설계할 수 있도록 지도한다.

교사용 참고 자료 1.

교사용 참고자료 1

군집 붕괴 현상이란?

꿀과 꽃가루를 채집하러 나간 일벌 무리가 돌아오지 않아서, 벌집에 남은 여왕벌과 애벌레가 떼로 죽는 현상 을 말한다. 꿀벌의 실종이 문제가 되는 것은 꿀벌이 생태계에서는 없어서는 안 될 중요한 존재이기 때문이다.

꿀벌은 꽃의 수술에서 꽃가루를 묻혀 암술로 옮겨 열매를 맺도록 해주는 대부분의 역할을 담당한다. 꿀벌의 대붕괴 현상의 원인은 아직 정확히 밝혀지지 않았지만 기생충, 바이러스, 농약, 기상 악화, 휴대전화 전파, 살 충제, 이스라엘 급성마비바이러스(IAPV) 등이 이유로 제기되고 있다.

꿀벌의 집짓기의 비밀

꿀벌의 집은 왜 정육각형 모양일까요? 정다각형 중에서 정삼각형, 정사각형, 정육각형만이 빈틈없이 평면을 덮을 수 있다. 정육각형은 평면을 덮을 수 있는 정다각형 중에서 둘레의 길이가 일정할 때 내부 면적이 가장 큰 도형이다. 정삼각형은 같은 크기의 공간을 만드는데 정육각형에 비해 재료가 많이 들고, 정사각형은 정 육각형에 비해 구조가 튼튼하지 못하다. 따라서 최소의 재료로 가장 튼튼한 최적의 공간을 만들려면 정육 각형이 가장 적합하다고 할 수 있다. 이러한 꿀벌의 집안에 꿀을 저장하면 자체 중량의 30배 가까이 저장이 가능하며, 육각형의 방은 위로 9~14° 정도 치켜 올려져 있어서 꿀이 바깥으로 전혀 흐르지 않는다고 한다.

주제 : 군집 붕괴 현상

[그림 1] 꿀벌의 집짓기의 비밀

빈틈이생긴다 빈틈없이 늘어

놓을 수 있다

벌집이 육각형인 이유

벌집이 육각형인 이유에 대해서 고대부터 두 가지 이론이 다투고 있었다.

하나는 벌의 다리가 6개이기 때문에 육각형과 잘 맞는다는 것이고, 다른하나는 수학자들이 주장하는 것처럼 평면을 최대한 효율적으로 사용 하는 방법이란 것이다. 과학 잡지인 ‘네이처’ 2013년 7월 17일자 온라인판 에서는 영국 키디프 대학 부샨 카리할루(Bushan Karihaloo) 박사팀이 벌집의 육각형구조는 벌이 만든 것이 아니라 표면 장력에 의하여 만들어 진다는 사실을 밝혀냈다고 한다.

교사용 참고 자료 1.

교사용 참고자료 2 주제 : 3D펜의 구조와 작동원리

3D펜이란?

3D펜은 어려운 소프트웨어, 컴퓨터가 필요 없는 저렴한 3D프린팅 장치이다. 또한, 복잡한 3D프린터를 간단 한 펜으로 그림을 그리듯 누구든지 3D펜으로 물건을 만들 수 있는 도구이다.

3D펜의 구조와 작동원리

3D펜은 글루건의 작동원리와 비슷하게 플라스틱 심지를 녹여서 굳히는 과정을 반복하면서 입체물을 만든다.

3D펜은 녹은 플라스틱을 재빨리 다시 굳히는 중요한 기술이 있다. 펜의 끝에 달린 작은 환풍기에서 나온 바람 이 플라스틱을 순간적으로 식히기 때문에 허공에 그릴 수 있다.

[그림 2] 펜의 구조 http://www.the3doodler.co.kr

LED전원 연결부 냉각팬(내부)

속도조절버튼 (느리게/빠르게)

노즐 on/off, 온도선택스위치

온도 조절기 컨트롤 포트

교사용 참고 자료 1.

교사용 참고자료 3 주제 : SW를 활용한 꿀벌집

꿀벌이 살기 좋은 온도와 습도를 관찰할 프로그램의 순서도와 회로도를 살펴 봅시다.

순서도

[그림 3] 순서도

회로도

온습도 센서 회로연결 - 온도와 습도 측정

- Vcc, Data, GND핀으로 구성

[그림 4] 온습도 센서

※ 메뉴>확장>입력관련센서>디지털 온습도 체크

온도 0~50℃ ±2℃

습도 20~90%RH ±5%RH

디지털 온습도 센서를 설정한다 무한 반복하기

디지털 7번 핀의 LED 끄기 40 < 습도 < 60

18 < 온도(섭씨) < 25

디지털 7번 핀의 LED 켜기

디지털 8번 핀의 LED 끄기 디지털 8번 핀의 LED 켜기 프로그램이 실행되면

교사용 참고 자료 1.

교사용 참고자료 4

<주의사항>

5V와 GND 핀의 위치를 확인하고 정확한 위치에 꽂는다. 그렇지 않으면 센서가 손상된다.

SW를 활용한 꿀벌집 만들기

3D펜 또는 3D프린팅으로 만든 꿀벌집에 SW를 활용하여 꿀벌집을 만들어봅시다.

주제 : SW를 활용한 꿀벌집

[그림 5] 회로도

[그림 6] SW를 활용한 꿀벌집 만들기

NOTE

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