Introduction
현대 사회는 지식기반사회에서 하이테크의 시대, 융합의 시대로의 변화에 성공적 으로 대처할 수 있는 창의적 융합인재를 요구하고 있습니다. 이에 창의성과 인성 을 바탕으로 융합적 사고가 가능한 ‘융합인재교육(STEAM: Science, Technology, Engineering, Arts, Mathematics)’의 활성화를 위한 이론적 토대 마련 및 실천적 적 용에 대한 연구가 각계에서 활발히 이루어지고 있습니다. 융합인재교육은 ‘과학기 술에 대한 흥미와 이해를 높이고, 과학기술 기반의 융합적 사고와 문제해결능력을 배양하는 교육’으로 과학기술 관련교과에 대한 관심을 불러일으키고 창의성과 예 술적 감수성을 동시에 길러줄 수 있는 교육 방안으로서 그 역할이 기대되고 있습 니다. 본 교재는 융합인재교육에서의 예술교육의 역할과 기능 제고를 위해 예술중 심 융합교육 프로그램으로서 기존의 융합교육프로그램이 갖는 지식중심, 교육재료 준 비 등의 어려움을 극복하고 학생들의 흥미를 유발하여 쉽게 참여할 수 있는 다양한 창 작활동을 보완한 융합프로그램을 개발하고자 하였습니다. 즉, 학생들의 눈높이에 맞는 적시 교육(just-in-time learning)을 실현하는 예술중심 융합교육프로그램으로 학생 들이 과학기술에 대한 흥미와 재미를 느끼고 융합적 사고와 문제해결력을 배양할 수 있도록 하였습니다.
본 프로그램은 초등학교 3-4학년부터 고등학교까지 총 8개의 프로그램(총32차 시)으로 구성되어 있으며, 대주제 ‘미술로 이해하는 자연의 원리’를 중심으로 학교 급별 관련된 교과와 연계하여 수업할 수 있도록 하였습니다(<그림 1> 참고).
초등학교 프로그램인 ‘자연으로 그리기’는 물, 불, 바람, 식물 등 자연의 기본 구성 요소를 직접 체험하고 특성을 이해하여 이를 활용한 예술작품을 제작하도록 하였 고, 중학교 프로그램 ‘자연의 성질 표현하기’는 자연의 현상을 관찰하고 탐구하여 이를 창의적으로 표현이 가능하도록 하였습니다. 마지막으로 고등학교는 자연의 원 리를 이해하고, 이를 생활 속에서 다양하게 활용할 수 있도록 하였습니다.
각 프로그램은 한국과학창의재단에서 제시한 융합인재교육의 활동 준거(<그림 2>참고)에 따라 상황제시, 창의적 설계, 감성적 체험이 이루어질 수 있도록 단계 에 맞춰 구성되었습니다.
<그림 3> 융합인재교육(STEAM) 학습준거틀
본 프로그램을 통해 과학기술에 대한 관심과 흥미를 높임과 동시에 다양한 예 술창작 경험을 통해서 예술적 감성을 함양하고 창의적 사고와 문제해결능력을 배 양할 수 있는 기회가 되기를 바랍니다. 프로그램을 운영하시는 선생님들께서는 학 생들이 자기주도적으로 문제를 해결하기 위해 적극적으로 학습에 참여할 수 있도 록 지도해주시길 부탁드립니다.
고등학교
STEAM ① 아두이노(Arduino)로 만든 LED(Light Emitting Diode)감지기
1. 주제 개요
본 프로그램은 디지털 시대 정보의 발생과 처리의 과정을 이해하고, LED(Light Emitting Diode) 와 광센서를 사용해서 아날로그 정보에 반응하는 디지털 신호체계를 직접 조작해 보도록 하였 다. 이를 위해서 본 프로그램에서는 아두이노(Arduino)를 활용하였다.
아두이노는 오픈 소스1)를 지향하는 마이크로 컨트롤러를 내장한 기기 제어용 기판으로 무땜납 장치인 브레드보드(Breadboard)를 이용한 회로 서킷(Circuit)을 구성하여 아날로그 데이터 값과 디지털 데이터 값을 받거나 입력할 수 있다. 컴퓨터의 메인보드의 단순 버전으로 기판에 다양
1) 소프트웨어의 소스 프로그램을 공개함으로써 소프트웨어를 이용하는 다수의 사람들에게 소프트웨어의 결함을 발견/수정하고, 부족한 기능이나 개선점을 보충함으로써 저렴하면서도 신속하게 고품질의 소프트웨어를 개발하려는 사고방식을 말함.
차시 흐름 주제 주요 활동
1 상황제시
디지털 시대 정보의 발생과 처리 LED와 디스플레이
Ÿ 디지털 시대 정보의 발생과 처리
Ÿ 아날로그데이터와 디지털데이터의 차이 이해하기 Ÿ LED와 디스플레이 원리 이해
2-3 상황제시 아두이노란? Ÿ 아두이노의 기본 원리 이해하기 Ÿ 아두이노에 LED연결하기
4 창의적 설계
아두이노를 이용하여 LED감지기 만들기
Ÿ 태양광 센서를 장착하여 LED 켜기
5-6
창의적 설계 LED감지기 디자인하기
Ÿ 종이조형의 원리 탐색하기 Ÿ 목적에 맞게 LED 감지기 디자인하기 감성적 체험 감상 및 평가 Ÿ 제품을 시연해보고, 평가하기
프로그램 구성
한 센서나 부품 등의 장치를 연결할 수 있어서 만능기판이라고 불리기도 한다. 하드웨어 형태 인 아두이노에 여러 센서를 이용한 기본 회로 서킷을 만들어, 이를 컴퓨터와 연결해 아두이노 전용 소프트웨어에 프로그래밍 언어를 입력하여 로드하면 동작하게 되어 다양한 제어용 전자 장치부터 로봇까지 만들 수 있다. 이 같은 점들을 통해 아두이노는 프로토타입(Prototype)용 시 제품을 구현하는데 많이 사용되고 있다.
본 프로그램은 아두이노의 기본 사용법을 이해하고, 원리를 이용하여 학생들 스스로 일상에서 사용 가능한 제품을 만들어보고자 기획되었다. 1차시에서는 아날로그 데이터와 디지털 데이터 의 차이를 이해하고, 이를 호환시키는 방법에 대하여 알아본다. 2차시와 3차시에는 아두이노의 기본적인 사용 방법 및 원리를 이해하고, 탐색한다. 4차시에는 태양광센서와 LED를 사용하여 감지기를 제작한 후, 원하는 형태로 디자인하도록 한다. 5차시와 6차시에는 종이조형 방법을 탐색하고, 목적에 맞게 감지기를 제작하여 완성하도록 한다. 아두이노는 수준에 따라 다양하게 적용가능하나, 본 프로그램에서는 학교 현장 수업에 용이하도록 키트를 만들어서 적용하도록 하고, 일부 기본 기능을 활용하였다.
2. 학습 목표
○ 내용 목표
- 아날로그데이터와 디지털데이터의 차이를 설명할 수 있다.
- 아날로그데이터를 디지털데이터로 전환하는 방법을 알 수 있다.
- LED의 종류와 특징, 디스플레이의 원리를 이해할 수 있다.
○ 과정 목표
- 아두이노의 사용법을 알고, 조작할 수 있다.
- 아두이노를 이용하여 아날로그 데이터를 디지털 데이터로 전환할 수 있다.
- 사운드센서와 LED를 이용하여 생활에서 활용 가능한 제품을 만들 수 있다.
3. STEAM 과목 요소
○ S(물리) : 아날로그데이터와 디지털데이터 이해하기 ○ T/E： 전기회로 조작하기
○ A：제품 디자인하기 ○ M : 규칙 만들어 코딩하기
4. STEAM 단계 요소
○ 상황제시
<1차시> 흔히 요즘 디지털 시대라고 한다. 그런데 디지털과 아날로그의 차이는 무엇인가?
디지털과 아날로그의 차이에 대하여 이야기를 해보자.
○ 창의적 설계
<3-4차시> 태양광 광센서와 LED를 사용하여 소리에 반응하는 소리 감지기를 만들어보자.
소리의 세기를 어떻게 LED빛으로 전환할 것인가? 규칙을 정해서 적용해보자.
은주는 70세가 넘으신 할머니와 함께 산다. 할머니께서는 밤에 소변을 보러 화장실을 자주 가신다. 그럴 때 마다 눈이 어두우신 할머니께서는 거실의 등의 스위치를 찾는 것도 힘든 일이다. 은주는 할머니를 위해서 어두워지면 자동으로 불이 켜지는 보조등을 선물하고 싶어 한다. 과학시간에 센서를 이용해서 주변 환경의 정보를 읽을 수 있다고 배웠는데... 어떻게 하면 방 안의 빛의 양에 따라 불이 켜지는 등을 만들 수 있을까? 아두이노와 광센서를 이 용해서 방 안 빛의 밝기를 데이터로 읽고 그 데이터 값을 이용해 LED에 불을 켜보자
○ 감성적 체험
<5-6차시> 사용 용도를 고려하여 제품을 디자인한다. 소리를 잘 감지하고, LED불빛을 효
과목 과학, 기술, 미술 총차
시 6
단원
과학 과학
IV. 정보 통신과 신소재_4.1. 정보의 발생과 처리
미술 미술문화(씨마스)
I. 미술의 기능 2. 미술과 생활_제품 디자인
교육과정
◎ 과학 : 2009개정교육과정_고등학교_과학
○ 빛, 힘, 소리, 온도 변화, 압력 변화, 탄성파, 전자기파 등 자연계의 물리적 정보 발생 과정 을 이해하고, 아날로그 정보와 디지털 정보의 의미와 차이를 이해한다.
○ 정보를 인식하는 여러 가지 센서의 기본 작동 원리를 과학적으로 이해하고 휴대전화, 광통 신등 첨단정보 전달기기를 통하여 정보가 다른 형태로 변환되어 전달되는 과정을 이해한 다.
○ 컬러 영상을 만드는 픽셀의 빛의 원리와 영상 디스플레이 중 하나인 LED의 구조 와원리를 이해한다.
◎ 기술 : 2009개정교육과정_고등학교_기술의 세계
○ 기술 혁신과 발명, 기술 연구 개발 활동이 인류와 사회에 미친 영향을 이해하고 평가하며, 제도와 설계의 기초적 이해를 통해 창의 공학 설계의 개념을 습득하여 기술적 문제를 창 의적으로 해결하는 능력과 설계 능력을 기를 수 있다.
◎ 미술 : 2009개정교육과정_고등학교_미술문화
○ 생활을 디자인하는 미술의 기능을 이해하고 적용한다.
학습목표
1-1. 자연계에서 여러 가지 신호가 발생하는 과정을 이해한다.
1-2 아날로그 신호와 디지털 신호의 차이를 이해한다.
1-3 신호를 인식하는 여러 가지 센서의 작동원리를 이해한다.
1-4 컬러 영상을 만드는 픽셀의 빛의 원리와 영상 디스플레이 중 하나인 LED를 이 해한다.
2-1. 아두이노와 광센서, 발광다이오드를 활용하여 정보처리방식, 영상을 만드는 픽 셀, 빛의 원리, LED의 원리를 심도있게 이해한다.
2-2. 앞의 학습내용과 실습을 통해 LED감지기를 제작할 수 있다.
3-1. LED감지기의 목적에 적합한 디자인을 할 수 있다.
흐름 문제제시 & 제작활동 학습자료(‣) 및 유의점(※)
<상황 제시>
디지털 시대에서의
정보? T/E: 오늘날을 정보화 시대, 디지털 시대라고 한
‣동기 유발 참고기사
「지상파 아날로그 방송 종료…5 만 가구 TV 못 봐」
5. 지도안 총괄표
정보의 발생과 처리-
신호와 정보는 어떻게 발생되는지
알아보자 (1/6차시) (10분)
정보의 발생과 처리-
아날로그 신호와 디지털 신호는 어떻게 다른가?
(1/6차시) (10분)
영수는 수능을 치루고 오랜만에 TV를 켰다. 그 런데 채널번호에 변화가 생긴 것을 알게 되었다.
SBS는 6-1, KBS 2TV는 7-1, KBS 1TV는 9-1, EBS 는 10-1, MBC는 11-1 로 바뀐 것이다. 영수는 부모님께 여쭈어보니 지상파 아날로그 방송이 2012년 12월 31일 오전 4시를 기해 종료되었다 고 한다. 그 동안 지상파 방송국에서는 아날로그 신호와 디지털 신호를 모두 쐈는데 2012년 12월 31일 오전 4시부터 디지털 신호만을 쏜다는 이 야기였다. 영수는 아날로그와 디지털 신호에 대 하여 궁금하였다. 그 둘의 차이는 무엇일까?
- 우선 신호가 무엇인지, 어떻게 발생되는지 알아보 자.
- 디지털은 0과 1을 신호로 정보를 전달하는 것을 말하며 그 예로는 컴퓨터와 스마트폰, 디지털 카메라 등을 말할 수 있다. 아날로그는 연속적으로 정보를 처리하는 것으로 자연 현상, 사람들이 소통하는 정보 등을 말할 수 있다.
T/E: 신호와 정보는 어떻게 발생되는가?
- 에너지 변화로 발생하는 신호
에너지 변화로 다양한 형태의 신호가 발생한다.
이 신호를 받아 해석함으로써 그 속에 담긴 정보를 모은다.
T/E: 다양한 형태의 신호를 알아보자
- 모든 물체는 다양한 신호를 발생시킨다. 신호를 발생시키는데 에너지가 필요하다. 방출된 에너지는 빛, 힘, 소리, 온도, 압력, 탄성파, 전자기파 물질 등 다양한 형태의 신호로 나타난다.
T/E:아날로그 신호와 그 예시를 알아보자 아날로그 신호는 연속적으로 변하는 신호이다.
예) 자연의 소리, 빛, 지진파, 온도, 브라운관 TV
T/E: 디지털 신호와 그 예시를 알아보자 디지털 신호는 불연속적으로 변하는 신호이다.
예) 컴퓨터에서 처리하는 신호, MP3, 동영상 파일 , 디지털 카메라 사진
▶ PPT 1
▶ PPT 2
‣ 디지털 신호의 이진법 0과 1 참고 동영상
http://www.youtube.com/watc h?v=OKpBWNz0QO0
정보의 발생과 처리:
정보는 어떻게 수용되고 전달될까?
(1/6차시) (10분)
T/E: 아날로그 신호와 디지털 신호의 변환과 그 에 따른 디지털 신호의 단점은 무엇인지 알아보자.
디지털 신호는 정보의 양을 압축하고 저장하는 데 용의하며 아날로그 신호보다 정확하게 정보를 전달 할 수 있다. 하지만 아날로그 신호인 자연계 의 정보를 디지털 신호로 기록하거나 이를 다시 아날로그 신호로 재생하면 어쩔 수 없이 왜곡되 는 부분이 있다.
정보의 왜곡을 최소화하는 방법에 대해 토론해 보 자.
기록하는 간격을 작게 해야 한다. 그러나 기록하는 간격을 작게 하면 처리하고 저장하는 디지털 정보 의 양이 많아져 처리속도가 낮아지고 저장 공간이 부족 해 진다.
Tip! 디지털 정보를 빠르게 처리하며 이를 유용하 게 사용하는 방법을 찾아보고 토론해 보자.
정보는 어떻게 수용되고 전달되는지 알아보자.
우리는 감각 기관을 통해 외부로부터 끊임없이 신 호를 받아들이고 있다. 감각기관의 신호를 수용하는 원리와 감각 기관의 기능을 보완해 주는 센서들을 통해 정보가 어떻게 수용되고 전달되는지 알아보자.
시각기관인 눈은 외부의 신호인 빛을 어떻게 수 용되는가?
시각세포가 빛을 받아서 전기 신호로 바꾸면 이 전기 신호는 시신경을 통해 뇌에 전달된다. 뇌는 눈 으로부터 전달된 전기 신호를 분석하여 필요한 정 보를 알아낸다.
눈의 기능을 보안해주는 센서는 어떤 것이 있을 까?
광센서는 우리 눈에서 감지 할 수 없는 전자기파 를 감지하여 전기 신호로 바꾸어 주는 센서이다.
최근 들어 광센서는 특정 반도체 소자가 전자기파 에 따른 전류, 전압 량의 차이를 이용하거나 금속의 전도성을 이용해서 빛의 세기를 측정 할 수 있다.
▶ PPT 3
▶ PPT 4
정보의 저장과 활용- 디스플레이는
영상을 어떻게 만들어 내는
것일까?
(1/6차시) (15분)
Tip! 중심 와에 분포하고 있는 시신경(막대 세포, 원뿔 세포) 칼라 영상의 원리와 비교하면서 이해한 다.
디스플레이는 영상을 어떻게 만들어 내는 것일 까?
우리가 보는 영상들은 대개 전기 신호로 저장된 정보가 다시 재생되어 만들어진 것이다. 텔레비전은 전파를 이용하여 수신한 정보를 영상으로 변환시켜 서 보여 주는 장치이고, 컴퓨터 모니터는 컴퓨터가 갖고 있는 정보를 영상으로 보여주는 장치이다. 텔 레비전이나 컴퓨터 모니터와 같이 정보를 영상으로 보여주는 장치를 디스플레이라고 한다. 디스플레이 에는 음극선관과, PDP, LCD, LED 등이 있다.
컬러 영상의 원리를 이해하자
컬러 영상을 만들어 내기 위해서는 세 가지 색깔 의 밝기를 나타내는 신호가 있어야 한다. 컬러 영상 을 만드는 픽셀은 빛의 3원색으로 이루어져 있다.
여러 가지 색의 빛을 섞으면 섞을수록 더 밝은 빛 이 되기 때문에 가산혼합이라고 한다. 우리 눈은 가 까이 있는 두 점에서 나온 빛을 구별하지 못하므로 두 색깔이 혼합된 하나의 빛으로 인식한다.
‣음극선관의 원리와 컬러 영상 의 원리 참고 동영상
http://www.ilbe.com/index.php?l istStyle=webzine&mid=ilbe&do cument_srl=1505270242
‣ 가산혼합이란??
빛의 삼원색을 이용하여 색을 표현하는 방식, 빨강, 초록, 파랑 세 종류의 광원을 이용하여 색 을 혼합하면 색을 섞을수록 밝 아지기 때문에 ‘가산 혼합’이라 고 한다.
‣ LCD모니터 이해와 컬러 영상 의 구현 참고 동영상
http://www.youtube.com/watch?
v=oS9HJe8LL_w
▶ PPT 5
‣ OLED의 원리 참고 동영상 http://www.youtube.com/watch?
LED를 이용해 영상을 만드는 방법을 알아보자 ① 글자나 영상을 나타내는 평면 위에 LED를 배열 함
② 수많은 작은 LED를 표면에 심어 놓음 (디스플 레이에서도 하나의 픽셀은 붉은색, 푸른색, 녹색을 내는 세 가지 LED로 이루어져 있음)
OLED의 원리에 대해 알아보자.
과학자들은 화학적인 방법으로 여러 가지 빛을 내 는 다양한 유기물을 합성했다.
유기물은 반도체와 다른 물질이지만 빛을 내는 소 자의 구조가 LED와 비슷하기 때문에 OLED(Organic Light Emitting Diode)라고 부른다. OLED를 이용한 디스플레이는 아주 얇게 만들 수 있기 때문에 보편 화되면 종이처럼 둘둘 말아서 갖고 다닐 수 있는 텔레비전과 컴퓨터가 가능해질 것이다.
<상황제시>
아두이노 시작하기
2/6차시 (5분)
아두이노
은주의 이야기 들어보기
은주는 70세가 넘으신 할머니와 함께 산다.
할머니께서는 밤에 소변을 보러 화장실을 자 주 가신다. 그럴 때 마다 눈이 어두우신 할머 니께서는 거실의 등의 스위치를 찾는 것도 힘 든 일이다. 은주는 할머니를 위해서 어두워지 면 자동으로 불이 켜지는 보조등을 선물하고 싶어 한다. 과학시간에 센서를 이용해서 주변 환경의 정보를 읽을 수 있다고 배웠는데... 어 떻게 하면 방 안의 빛의 양에 따라 불이 켜지 는 등을 만들 수 있을까?
▶ PPT 6
<학습목표> 아두이노와 광센서를 이용해서 방 안 빛의 밝기를 데이터로 읽고 그 데이터 값을 이 용해 LED에 불을 켜보자.
, T/E: 아두이노로 만든 LED감지기를 만들기 전에 아두이노와 광센서(포토셀) 알아보자
준비물 탐색 및 아두이노
설치 2/6차시 (20분)
켜고 끄거나, 모터를 돌릴 수 있다. 그리고 아두이노 는 USB 연결을 통해 컴퓨터에 연결 하여 전자기기 들을 제어 할 수 있다.
, T/E:포토셀(광센서)란?
포토셀은 감지하는 빛의 세기가 증가하면 전기 저 항이 낮아지는 전자부품으로 빛 의존성 저항이라고 불리기도 한다. 아두이노와 연결 시 포토셀과 저항 기 한 개를 조합해서 저항 값의 변화를 전압의 변 화로 바꾼다. 아두이노는 전압의 값을 아날로그 값 으로 읽는다.
, T/E: 아두이노를 활용한 LED감지기 제작에 필요 한 재료들과 그 용도에 대하여 알아보자.
1. 인두기 2. 납 흡입기: 납을 제거할 때 사용 3. 납, 4. 브레드보드: 점프 와이어를 이용해 납땜 없 이 회로를 구성이 가능함. 5. 네오픽셀 6. LEDbar 7.
LED 8. USB 케이블 9. 점프와이어 10. 아두이노 우 노 11. 저항 12. 광센서 13. 만능기판 납 14. 헤더 소켓, 헤더 핀 15. DC잭 16 니퍼 17 와이어 스트 리퍼. ·그 밖의 준비물: 납땜 보조기, 5V전원 어댑터
아두이노 설치하기
다운로드 공식 홈페이지 링크: http://www.arduino.cc 에 가서 'Windows ZIP file (for non-administrator install)'을 눌러서 압축파일을 열어준다.
압축 창 옆의 'Windows Installer'를 눌러서 바로 설치 할 수도 있다. ( USB에 프로그램을 담아 여러 컴퓨터 에서 프로그램을 설치하고 작업할 수 있다.)
▲ 홈페이지 다운로드 창
※ 아두이노 보드에는 아두이노 우노, 메가, 나노, 피오 등 그 종류가 다양하다. 이번 수업에서 는 아두이노 우노를 사용하며 수업에서 언급되는 아두이노 는 아두이노 우노를 말한다.
▶ PPT 7
‣ 실습하기 전에 브레드 보드 사용 방법 참고
http://binworld.kr/13?top3
▶ PPT 8 브레드 보드 사용 방법
‣ 아두이노 설치하는 방법 참 고 동영상
http://blog.naver.com/PostView.
nhn?blogId=vkdlsvnt&logNo=2 20161031966
http://vkdlsvnt.blog.me/220161 031966
예제 1을 아두이노 이해하기
2/6차시 (20분)
'Windows Installer'를 눌러서 바로 설치해도 된다. 아 래에서 언급할 드라이버도 자동으로 설치된다.(컴퓨터 가 Window 버전일 때)
아두이노 예제를 통해 아두이노 알아보기
◎ 예제1) blink코드 적용과 이해
아두이노에서 제공하는 기초 예제인 bink코드를 적 용하여 LED를 on, off 해보자.
● 회로 구성
1. 아두이노 우노의 5V, Ground를 브레드보드의 5V, Ground에 각각 연결한다. (항상 ground는 검 정, 5V는 빨간 점프와이어로 연결하자!!)
2. LED의 +핀은 아두이노의 저항 220Ω을 단 후 D13핀과 연결한다.
Tip!LED의 극성은 LED의 두핀 중 긴 핀이 +, 짧은 핀이 –이다.
● 코드 적용 및 이해
1. ‘파일’을 클릭해서 [예제] → [01.Basics] → [Blink]를 연다.
2. ‘도구’를 클릭해서 [보드] → [Arduino Uno]에 체 크한다.
3. ‘도구’를 클릭해서 [시리얼 포트]에 시리얼 포트 COM%@에 연결 체크한다.
4. (‘업로드’)를 클릭해서 코드를 보드로 업로드 한다.
▶ PPT 9 예제 1 회로구성
‣ 준비물 : 저항 220Ω, LED, 아 두이노 우노, 브레드 보드, 점퍼 와이어, USB 포트 잭
※ LED의 두 핀을 동일하게 잘 났을 경우 상단의 빛이 나오는 부분이 상대적으로 넓은 부분이
‘-’, 좁은 부분이‘+’이다.
▶ PPT 10
※ 아두이노 시리얼 포트와 보 드는 꼭 체크해주어야 한다.
예제 2를 통해 아두이노 이해하기 3/6차시
(30분)
◎ 예제2) 아두이노와 네오픽셀의 활용과 이해
아두이노로 네오픽셀을 제어 시, 많은 LED를 다양 한 색으로 보다 간편하게 제어 할 수 있다.
● 네오픽셀 납땜으로 브레드보드용 전선 연결하는 방법
네오픽셀에 전선을 연결 시에 납땜을 해야한다.
전선은 브레드보드용 전선 검은색, 파란색, 빨간색
‣ 준비물: 저항 220Ω, 네오픽 셀, 아두이노 우노, 브레드 보드, 점퍼와이어, USB 포트 잭 브레 드 보드용 전선(검은색, 파란색, 빨강색 각각 50cm정도), 납땜기, 납, 와이어 스트립퍼, 니퍼
※ 전선은 브레드 보드용 전선
예제 3을 통해 아두이노 이해하기 3/6차시
(20분)
각 각 50cm 정도 준비한다. 네오픽셀의 GND에 검 은색 전선을 ID에는 파란색, 5V+에는 빨강색 전선 을 납땜으로 연결한다.
1. 제조사 튜토리얼 해당 페이지에서 라이브러리와 예제소스를 다운로드한다.
2. 아두이노에 스케치-> 라이브러리 가져오기->
add Library에서 Adafruit_NeoPixel-master폴더의 examples폴더를 불러온다. 아두이노를 다시 끄고 실 행시킨다.
● 회로 구성
네오픽셀의 DIN은 아두이노의 D6(디지털 6번핀)에, +5V은 브레드 보드 또는 아두이노의 5V에 연결한 다. 네오픽셀의 GND(ground)는 브레드 보드 또는 아두이노(ground)에 연결한다.
Tip! DIN은 저항220Ω을 연결해서 D6에 연결하면 신호가 좀 더 안정적으로 들어온다.
● 코드 적용 및 이해
1. 아두이노-> [예제]-> [standtest]를 연다.
※ Adafruit_NeaPixel( 60, PIN, NEO~)；에서 60을 10으로 수정한다.
Tip! 칼라픽셀의 개수에 따라 변경 한다.
◎ 예제3)) 아두이노와 네오픽셀 +광센서 아두이노로 광센서의 데이터를 읽고 네오픽셀, LED 제어해보자
● 회로 구성
포토셀의 한쪽 핀에 아두이노의 5V핀과 연결하고
으로 사용해야 아두이노와 브레 드 보드에 사용하기 편리하다.
‣ 네오픽셀 예제 설치 및 납땜 하는 방법 참고
http://robobob.co.kr/91
▶ PPT 11
▶ PPT 12
※ 네오픽셀과 아두이노의 D6번 핀에 연결되어 있다.-> #define PIN 6으로 수정
▶ PPT 13
Tip!포토셀에는 극성이 없다.
Tip!아두이노는 아날로그 0번 핀과 연결된 포토셀 을 통해 주변의 빛의 세기를 0~1023의 값 즉 아날 로그 데이터로 읽고 저장한다.
● 코드 적용 및 이해_01
1. ‘파일’을 클릭해서 [열기] →[열기]→[예제 파일첨 부]→[neo_sensor_map] 폴더의 [neo_sensor_map.ino] 를 연다.
2. 아두이노 우노에 업로드 한다.
Tip!Quiz6, 7을 통해 아날로그 데이터와 디지털 데 이터를 이해해본다.
1개, 광센서, 네오픽셀, 아두이노 우노, 브레드 보드, 미니 브레드 보드, 점퍼와이어, USB 포트 잭
▶ PPT 14, 15
자신만의 회로를 미니
브레드 보드에 구성하기 4/6차시
(30분)
조형의 원리 이해하기
(20분)
정보의 발생과 신호, 활용 등에 관한 과학의 원리 와 아두이노의 예제를 참고하여 미니 브레드 보드 에 자신만의 회로를 구성해 보자
박스의 크기에 맞게 미니브레드 보드에 LED감지 기 회로를 구성하자
LED감지기의 용도를 고려하여 디자인 해보자.
- 어디에 설치하면 좋을까?
- 빛을 감지하게 하려면?
- 빛을 널리 퍼지게 하려면?
- 어떤 재료를 사용하면 좋을까?
창의적이고 심미적인 LED감지기를 만들기 위해 입체조형의 요소와 원리에 대해 알아보자
조형의 요소, 원리는 무엇인가?
조형의 원리를 요리에 비교하면 조형의 요소는
▶ PPT 16 미니브레드 보드
▶ PPT 1
· 개념요소- 점, 선, 면, 입체
· 시각요소- 형, 크기, 색채, 질감
· 상관요소- 방향, 위치, 공간감, 중량감이 있다.
- 조형의 원리: 무수히 많은 것들이 있지만 '유사’해 보이느냐?(Similar) '달라’보이느냐?(Different)로 크게 두 가지로 나누어 볼 수 있다.
예)반복, 리듬, 조화, 점이, 대칭.
▶ PPT 3
5~6/6차시 종이조형의
원리 이해하기
(35분)
LED감지기의 용도를 고려하여 디자인 해보자.
‣ 준비물: 백색 흑색 도화지, A4종이, 가위, 30cm자 (2인당 1 개 이상), 칼 35개, 받침대(칼 사 용 시, 2인당 1개 이상), 컴퍼스, 순간접착제
(2인당 1개 이상), 테이프(2인당 1개 이상), 딱풀(2인당 1개 이상), 글루건(5인당 1개 이상), 글루건 심.
‣ 종이조형 참고 동영상 http://youtu.be/kcr3b3UT8kU
‣ 종이 조형 체험 PDF http://www.peterdahmen.de/3D -paper-structure.pdf
조형의 원리를 보다 쉽게 적용하기 위해 종이를 이용한 창의적인 LED감지기를 만들어 봅시다.
종이의 다양한 조형 가능성에 대하여 탐색하기 참고 작품을 감상하고, 다음의 조형 방법을 직접 체 험해본다.
- 구부려서 붙이기
- 칼집 내어 구부려서 붙이기
- 기본원통형, 칼선 넣은 원통형, 계단형 원추형
-빗금 모양으로 글자 새기기
LED감지기 디자인 구상하기 (15분)
LED감지기 제작하기
(50분)
-구멍을 뚫어 모양내기, 모양 2/3정도 칼집 내고, 살 짝 접어 올리기
LED감지기 제작하기
- 종이 조형 부분을 어떻게 디자인할 것인가에 대하 여 계획을 세운다.
- 종이의 크기 및 종류, 조형의 방법을 결정한다.
- 구상도를 미리 그려본다.
구상된 종이 조형 방식을 다시 깔끔하게 제작한다.
미리 조립된 박스에 종이 조형을 설치한다.
LED 감지기가 잘 되는지 테스트 해본다.
아두이노LED박스와 종이 조형물을 결합한다.
원하는 곳에 설치하고, 사진을 찍는다.
▶ PPT 4 종이조형 예시작 참고
▶ PPT 5
‣ 키드활용 방법
▶ PPT 6 키드제작 방법
※ 박스 조립 시 아두이노와 센 서를 넣기 쉽도록(여닫을 수 있 도록) 윗부분(뚜껑)은 본드로 붙 이지 않는다.
‣ 키드제작 완성
감상 및 평가 (15분)
감상 및 평가
- 자신의 작품에 대하여 발표하고, 동료들의 작품을 감상한다.
6. 평가 계획
▢ 수행․관찰 평가 계획 평가
영역 평가항목 우수(A) 보통(B) 미흡(C)
정의적 영역
집중과 끈기
과제에 대한 집중력이 좋으며 과제를 끈기 있게 해결함
과제에 대한 집중력은 있 으나 끈기가 부족함
과제에 대한 집중력과 끈기 가 부족함
호기심과 자신감
새로운 내용을 배우고 싶 어 하며 융합적 과제를 해결할 때 어려워하지 않 고 적극적으로 참여함
새로운 내용에 대해 약간 의 흥미가 있으며 융합적 과제를 해결할 때 어려워 하지만 참여함
새로운 내용에 대해 흥미가 거의 없으며 융합적 과제를 해결할 때 어려워하고 참여하 지 않음
창의·융 합영역
창의성
문제를 해결하는 과정에 서 유창성, 융통성, 독창 성, 정교성이 두드러지게 나타남
문제를 해결하는 과정에서 유창성, 융통성, 독창성, 정 교성이 가끔씩 나타남
문제를 해결하는 과정에서 유 창성, 융통성, 독창성, 정교성 이 거의 나타나지 않음
해결방안 및 계획
아두이노의 기본 원리를 정확하게 이용하고, 이를 효율적으로 활용함.
아두이노의 기본 원리는 이해하나, 이를 활용하는 능력이 미흡함.
아두이노의 기본 원리에 대한 이해가 부족하고, 이를 활용 하지 못함.
문제해결 과정
사운드센서와 LED의 작동 원리를 이해하고, 규칙을 만들어 코딩에 적용함.
사운드센서와 LED의 작동 원리를 이해하나, 코딩에 적용하는 능력이 부족함.
사운드센서와 LED의 작동 원 리에 대한 이해가 부족하고, 코딩을 하지 못 함.
산출물 도출
사용 목적과 기능에 적합 하고 창의적인 감지기를 디자인함.
사용 목적과 기능에는 적 합하나, 감지기의 디자인이 창의적이지 않음.
감자기의 사용 목적과 기능에 적합하지 않으며, 디자인이 창의적이지 못 함.
총평
▢ 평가기록지 평가 영역
이름
정의적 영역 창의적 설계
총평 집중과 끈기 호기심과
자신감 창의성 해결방안
및 계획
문제해결 과정
산출물 도출
▢ 학생 자기 평가 계획
평가영역 평가기준 평 가
상 중 하
정의적 영역
◆ 과제에 대하여 집중력과 끈기를 가지고 참여하였는가?
◆ 과제에 대하여 흥미를 가지고 즐거운 마음으로 참여하였는가?
인지적 영역
◆ 디지털과 아날로그 신호의 차이를 이해하였는가?
◆ 아두이노의 사용 방법과 작동 원리를 이해하였는가?
◆ LED의 작동 원리와 활용 방법을 설명할 수 있는가?
창의성 및 융합적
능력
◆ 소리를 디지털 신호로 전환하는 규칙이 창의적인가?
◆ 감지기의 디자인이 사용 목적과 기능에 적합한가?
◆ 감지기의 디자인이 보기 좋은가?
▢ 학생 동료 평가 계획
1 친구들의 작품 중에서 사고 싶은 생각이 드는 것이 있는가? 누구의 작품인가?
그렇게 생각한 이유는 무엇인가?
2 아두이노를 가장 능숙하게 다루는 친구는 누구인가?
3 프로젝트에 가장 성실하게 참여한 친구는 누구인가?
7. 학습 내용
1차시 1차시
자연에서 볼 수 있 는 에너지 변화에 따른 신호와 정보 Ÿ 태양에서 핵융합 반
응이 일어나 우주에 서 별이 폭발하면 태양과 별의 에너지 가 변하면서 전자기 파로 나타난다. 이 러한 별의 폭발은 초기 은하의 모습의 정보를 알 수 있다.
Ÿ 지진이 일어나면 에 너지가 변하여 지진 파로 나타난다. 이 지진파를 통해 지구 내부의 정보를 알 수 있다.
Ÿ 우리 몸에서는 심장 의 박동소리, 혈압, 얼굴색, 체온 등 신 호가 나타나면 이를 통해 몸 상태의 정 보를 얻는다.
디지털 신호의 이진 법 0과 1의 관련 동 영상
지도상의 유의점
디지털 정보를 빠르게 처리하며 이를 유용하게 사용하는 방법을 찾아보고 토론해 보자.
지도상의 유의점 중심와에 분포하고 있는 시신경(막대 세 포, 원뿔 세포)을 칼 라 영상의 원리와 비교하면서 이해한 다.
오감과 센서표
감각 신호 센서
눈 시각 빛 광센서
코 후각 기체
화학물질 가스센서
혀 미각 액체
화학물질 이온센서
귀 청각 소리 소리센서
가속도센서
피부 촉각 압력
온도
압력센서 온도센서
음극선관의 원리와 컬러 영상의 원리
LCD모니터 이해와 컬러영상의 구현
네오픽셀
네오픽셀은 3개의 핀 으로 여러 개의 LED를 다양한 색으로 제어 할 수 있다.
OLED의 원리참고 동영상
네오픽셀이란?
Neopixel은 내장된 LED 컨트롤러를 통해서 RGB 색상을 제어하는 최신 LED이다. 여러 개의 LED를 아두이노의 핀 3개(Ground, 5V, 아날로그 핀)를 사용하여 제어하는 것이 장점이며, 이로 인해 손쉽게 다양한 컬러를 만들 수 있습니다.
2차시 2차시
주변 환경이 어두워질수록 보조등의 빛의 세기는 밝아진다. ( 빛 센서의 값이 작아질수록 보조등 인 LED빛의 세기는 밝아진다.)
아두이노 설치하기
아두이노 종류알기
아두이노(Arduino)는 오픈소스를 기반으로 한 단일 보드 마이크로컨트롤러이다. 아트멜 AVR을 기반으로 한 보드로 이루어져 있고 최근에는 Cortex-M3를 이용한 제품(Arduino Due)도 있다. 소 프트웨어 개발을 위한 통합 환경(IDE)이 있다. 아두이노는 다수의 스위치나 센서로부터 값을 받아 들여, LED나 모터와 같은 외부 전자 장치들을 통제함으로써 환경과 상호작용이 가능한 물건을 만 들어낼 수 있다. 또한 어도비 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 과정 을 거쳐야 하는데 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 여 러 OS를 모두 지원한다. 아두이노 보드의 회로도가 CCL에 따라 공개되어 있으므로, 누구나 직접 보드를 만들고 수정할 수 있다. 아두이노가 인기를 끌면서 이를 비즈니스에 활용하는 기업들도 늘어나고 있다. 장난감 회사 레고는 자사의 로봇 장난감과 아두이노를 활용한 로봇 교육 프로그 램을 학생과 성인을 대상으로 북미 지역에서 운영하고 있다. 자동차회사 포드는 아두이노를 이용 해 차량용 하드웨어와 소프트웨어를 만들어 차량과 상호작용을 할 수 있는 오픈XC라는 프로그램 을 선보이기도 했다.
브레드 보드 사용 방법
아두이노의 USB단자와 컴퓨터의 USB단자에 연결하여 전원을 공급받는 방법 외에 DC 전원 잭을 연결하여 외부의 전원을 공급 받는 방법도 있다.
▲ 아두이노 우노와 DC전원 잭 연결 ▲ 5V DC 아답터
3-4차시 3-4차시
저항 읽는 방법
지도상의 유의점
Ÿ LED의 극성에 맞게 아두이노에 연결하자!! ( LED의 두 핀을 동일하게 잘났을 경우 상단의 빛이 나오는 부분이 상대적으로 넓은 부분이‘-’, 좁은 부분이‘+’이다.)
Ÿ 220옴의 저항을 연결해야 아두이노와 연결시 LED의 발열을 줄 일 수 있다.
아두이노 코드의 이해 Ÿ void: 함수를 부르는 것
이다. void뒤에는 함수의 이름과 괄호가 차례대로 있어야 하며, 괄호 안에 는 0개 이상의 인수가 포함될 수 있다. 함수가 호출되었을 때 수행되어 야 하는 작업에 해당하 는 코드 부분은 중괄호 ({})로 묶어야 한다.
Ÿ setup: 스케치를 시작할 때, 필요한 함수들을 seting하는 함수이다.
Ÿ loop: loop안에 있는 함 수를 순차적으로 실행한 후 반복해서 실행하도 록 하는 함수이다.
Ÿ setup함수는 스케치가 시작될 때 한번만 실행 된다.
Ÿ digitalWrite: 아두이노 보드에 있는 출력 핀을 설정하는 작업을 수행하 게 될 내장 함수의 이름 이다. 핀번호와 핀 상태 (HIGH 또는 LOW)를 지 정해주어야 한다.
Ÿ 세미콜론은 한 명령의 끝을 표시하므로 각 줄 은 세미콜론으로 끝나야 한다.
Ÿ 변수: 변수란 간단히 말 해서 이름에 어떤 숫자 값을 지정하는 것이라고 생각할 수 있다.
Quiz 1 답
LED가 깜박거리는 간격, 속도 조절, 1초 동안 앞줄의 코드를 수행한다. 1000은 1초를 의미한다.
지도상의 유의점
‘도구’를 클릭해서 [보드] → [Arduino Uno]를 [시리얼 포트]에 시리얼 포트 COM%@이 체크 되 어 있는지를 확인한다.
네오픽셀 설치 및 납땜 하는 방법
지도상의 유의점
Ÿ 네오픽셀의 화살표 흐름은 신호가 흘러가는 방향이다. 이 방향과 반대로 전선 연결 시 작동이 안 될 수 도 있다.
Ÿ 전선은 브레드보드용 전선으로 사용해야 아두이노와 브레드보드에 연결 시 사용하기 편리하다.
Quiz 2 답 보라색
Quiz 3 답
❶: 빛의 Red을 조정하 는 값
❷: 빛의 Green을 조정 하는 값
❸:빛의 Blue을 조정하는 값
❹: 빛이 순차적으로 들 어오는 시간
힌트! 빛의 삼원색: 빨강 초록 파랑
지도상의 유의점
Ÿ //표시는 코드 맨 앞에 있으면 그 줄의 문장이 주석처리가 되어 실행되지 않는다.
Ÿ 코드의 한 줄이 끝날 때 마다 (;)를 붙여준다.
▲ 미니 브레드 보드 LED감지기 회로를 구성 할 시에는 미 니 브레드 보드를 사용해야 LED감지 기 밑 박스(키드) 안에 넣을 수 있도 록 한다.
아두이노 코드 이해
연산자 의미 예 결과
< 보다 작음 9<10 참
> 보다 큼 10>10 거짓
<= 작거나 같음 9<=10 참
>= 크거나 같음 10>=10 참
== 같음 9==9 참
Quiz 3 답
map: 어떤 범위 내에 있 는 숫자를 다른 범위내의 숫자로 매칭한다.
❶:매핑할 값의 이름
❷,❸:매핑할 값의 기존 범위 ❹, ❺: 새로운 범위 o u t p u t V a l u e 는 sensorValue가 새로운 범 위로 매칭된 값이다.
Quiz 4 답
1. digitalWrite는 아두이 노 우노에서 값을 출력 하고 analogRead 센서에 서 값을 읽도록 하는 명 령어이다.
2. digitalWrite는 디지털 값 high, low(1, 0)의 값을 출력하며 analogRead는 0~1023의 연속적인 값을 읽고 있다.
Quiz 5 답 :
delay의 숫자의 값이 클 수록 센서의 값을 받는 횟수가 적어지므로 빛의 변화를 실시간으로 파악 할 수 없다.
지도상의 유의점
센서 값을 확인 하면서 if구문의 값을 적절하게 수정 할 수 있다.
아두이노코드 이해 Ÿ i f ( 명 령 하 다 기 ) :
if(~){...}(만약 ~하면 ....을 실행하라)명령은 마치 함수 정의처럼 보이지만 그저 형태 만 비슷할 뿐이다. if 문의 괄호안에는 인 수가 아니라 조건이 들어간다. 따라서 이 예제의 경우에는 버 튼 스테이트의 값이 HIGH(+5V)이면이 조 건이 된다. 조건이 참 이 되면 레드핀(13번 핀)에 HIGH(+5V)를 출력하게 된다.
Ÿ else: else{####}는 그 렇지 않다면 앞의 if (들)의 조건에 참이 아니면 ####를 수행 한다.
지도상의 유의점
Ÿ 코드를 변경 할 때는 세미콜론이나 중괄호가 적당한 곳에 쓰여 있거나 빠져있지는 않는지 확인한다.
Ÿ 아두이노 코드에 지정된 핀의 번호에 맞게 아두이노에 연결되어 있는지 확인한다.
Ÿ 네오픽셀을 사용할 시 코딩은 neo_sensor_map.ino와 neo_sensor_if_code.ino를 참고하고, LED 사용 시 Sensor_LED.ino 예제 파일을 참고한다.
5차시 5차시
Quiz 1의 해설 왼쪽 그림: 점, 면, 시각 요소: 형, 색채 오른쪽 그림: 선, 면 시 각요소: 형, 크기, 상관 요소: 위치, 공간감
참고 PPT
참고 블로그
준비물
백색 흑색 도화지, A4종 이, 가위,
30cm자 (2인당 1개이 상), 칼 35개, 받침대(칼 사용시, 2인당 1개이상) , 순간접착제
(2인당 1개이상), 테이프 (2인당 1개이상), 딱풀(2 인당 1개이상), 글루건(5 인당 1개 이상), 글루건 심
접기를 이용한 종이조형 접기선을 이용한 조형이 간단하면서 놀랄 정도로 안정성 있는 조형이다.
한 장의 사각형 종이에 접어 넣은 하나의 접기 선의 가능성을 탐구하고 있다. 이 접기선은 얇은 종이에 손으로 접은 것 이다. 적당하게 두꺼운 종이나 보드지라면 어느 기법을 이용해도 좋을 것이다.
지도상의 유의점
종이를 구부려서 붙일 때 종이의 두께는 너무 얇지 않도록 한다.
칼선을 넣은 원통 형
장방형이나 대각선으 로 자른 삼각형의 종 이에 오른쪽 그림처럼 칼선을 넣으며, 안쪽으 로 둥근 느낌을 주는 원통형이 완성된다. 둥 근 모양을 늘이 듯이 종이의 양끝을 잘 붙 여, 둥근 모양을 나무 의 봉을 대어 깨끗하 게 늘이면, 세로로 길 고 가는 흠이 있는 기 둥이 된다. 칼선을 넣 은 원통형을 토대로 할 경우는 속에 보통 의 원통형을 넣어 심 으로 삼아 강도를 높 여 줄 필요가 있다
지도상의 유의점
종이의 오려진 면적을 적당히 하여 LED의 빛이 눈에 직접적으로 오는 것을 피하도록 하자 참고 동영상
http://youtu.be/kcr3b3UT8kU
참고 블로그
http://blog.naver.com/shopzzing/2 20057826328
종이조형 동영상
종이조형 체험 PDF
종이조형 동영상
지도상의 유의점
칼집을 내거나 직선의 형태로 종이를 접을 때는 자를 이용하는 것이 좋다.
유닛 조립 블로그 http://alone36.blog.me/901
32062194
유닛 조립 동영상
지도상의 유의점
Ÿ 구부려서 붙이기 계단형, 연속 유닛 조립하기, 칼선을 넣은 원통형, 기본 원통형, 표면에 접기선 넣기, 표면에 자르는 선 넣기, 계단형 원추형 등 다양한 방식을 혼용해서 디지인 할 수도 있다.
Ÿ 앞의 예시들을 모방하는 것 뿐만 아니라 예시를 바탕으로 새롭고 창의적인 LED감지기를 만들도록
6차시 6차시
지도상의 유의점 앞에서 만든 LED감지 기의 부품을 고려해서 디자인하도록 한다.
박스 조립 시 아두이노와 센서를 넣기 쉽도록(여닫을 수 있도록) 윗부분(뚜껑)은 본드로 붙이지 않는다.
게릴라 가드닝 사례: Berlin Tempelhof Gardens
고등학교
STEAM ②
Eco-Art 프로젝트
1. 주제 개요
현대사회에 이르러 예술은 사회·문화적인 삶과 매우 밀접한 연관을 지님으로써 개인의 미적 예술 행위를 강조하기 보다는 사회참여예술과 같이 사회적 문제에 대하여 대중이 직접 참여하도록 그 범 주와 영역이 크게 확장되었다. 그 중 가장 대표적인 Eco-Art는 Ecological Art의 줄임말로서 생태계 의 문제를 반영한 미술 작품 또는 프로젝트를 의미한다. Eco-Art는 생태계의 문제에 대한 경각심을 일깨워줄 뿐 아니라, 직접 생태계의 문제 해결에 참여하는 형태로 이루어지기도 한다. 따라서 Eco-Art 프로젝트는 생태계에 대한 과학적 이해를 바탕으로 하며, 해결 방법을 찾는데 있어서도 과 학의 원리를 활용하도록 하는 것이 중요하므로, STEAM 교육 프로그램에 적합한 주제이다. 본 프로
차시 흐름 주제 주요 활동
1 상황제시 위기의 식물들
Ÿ 토종식물과 외래식물 알아보기 Ÿ 멸종위기에 처한 토종식물 알아보기 Ÿ 생태계 교란 외래종에 대해 알아보기
2~3 창의적 설계
Eco-Art 프로젝트로서의
게릴라 가드닝 기획하기
Ÿ 사회 참여 예술의 의미 이해하기 Ÿ Eco-Art의 개념 및 특성 이해하기 Ÿ Eco-Art 프로젝트 사례 감상하기
Ÿ 게릴라 가드닝의 유래, 참여 방법 등에 대하 여 알아보기
Ÿ 게릴라 가드닝 실천을 위한 계획 세우기 Ÿ 게릴라 가드닝 홍보 전단지와 표지판 만들기
4 감성적 체험 게릴라 가드닝 실천하기
Ÿ 게릴라 가드닝 실천하기 (씨앗 폭탄 만들기, 모종 심기, 화분제작 및 설치)
Ÿ 게릴라 가드닝 참여 소감 발표 및 과정 되 돌아보기
프로그램 구성 로서의 사회적 행위를 경험한다.
본 프로그램은 체험활동을 포함하고 있으므로 적용 시에 현장 이동 시간이나 활동 장소 등을 사전 에 조율할 필요가 있다. 프로젝트의 의도를 살려서 게릴라 가드닝을 홍보할 수 있는 자료를 함께 만들도록 한다.
2. 학습 목표 ○ 내용 목표
- 생물 다양성 및 중요성에 대해 이해하고 생태계 보전 방법을 설명할 수 있다.
- 생태계 교란 외래식물의 개념을 알고, 종류를 말할 수 있다.
- 외래식물과 토종식물을 구분할 수 있다.
- 사회참여예술, Eco-Art에 대해 설명할 수 있다.
- 게릴라 가드닝의 유래, 목적, 방법 등을 설명할 수 있다.
○ 과정 목표
- 토종식물과 외래식물을 구분할 수 있다.
- 게릴라 가드닝을 계획하여 실천할 수 있다.
- 생물의 다양성을 이해하고, 이를 보전하기 위해 노력하는 자세를 가진다.
- 사회구성원으로서의 참여의식을 고취시킬 수 있다.
3. STEAM 과목 요소
○ S(생물) : 생물 다양성의 중요성 이해하기 외래식물과 토종식물 구분하기 생태계 교란 외래종 알아보기
위기에 처한 토종식물 알아보기 ○ A(미술문화)：Eco-Art 프로젝트로서의 게릴라 가드닝
사회참여미술의 개념 및 특징 이해하기 Eco-Art의 특성을 이해하고 사례 감상하기
게릴라 가드닝의 유래, 목적, 및 실천 방법 알아보기
게릴라 가드닝 계획하고 실천하기(모종 화분 제작, 전단지, 표지판 등)
4. STEAM 단계 요소
○ 상황제시
본 프로그램은 사라져가는 토종식물에 대한 인식을 통해서 생태계의 문제를 인식하고, 생 태계 교란 외래식물에 대한 기사를 통해서 외래식물과 토종식물에 대하여 관심을 갖도록 한다.
<1차시>
다윤이는 00꽃 박람회에서 다양한 종류의 꽃 이름과 원산지를 보고 깜짝 놀랐습니다. 우리 주변에서 흔하게 볼 수 있는 들꽃조차도 대부분 외래종이고, 토종식물은 거의 찾아볼 수 없 었습니다. 우리 주위에서 볼 수 있는 외래식물과 토종식물에는 어떤 것이 있습니까? 토종식 물을 보호하기 위한 방법에는 어떤 것이 있을까요?
생태계 교란 외래식물 퇴치’에 관한 신문기사를 읽은 후, OOO은 깜짝 놀랐다. 식물은 다 이롭다고 생각했는데 그렇지 않은 경우도 있을 수 있다는 것을 알았다. 과연 생태 계를 교란시키는 외래식물은 어떤 것이 있는가? 우리 주위에 토종식물은 어떤 것이 있 나?
○ 창의적 설계
본 프로그램에서는 토종식물과 외래식물의 차이를 알고, 위기에 처한 토종식물을 보존하기 위한 게릴라 가드닝을 시행하고자 한다. 2차시에서는 Eco-Art 프로젝트로서 게릴라 가드닝 을 홍보하기 위한 방법으로 전단지와 표지판을 제작하고, 3차시에서는 게릴라 가드닝(화분 제작 및 설치)을 계획하고 실천하도록 한다.
<2차시> 게릴라 가드닝을 홍보하는 방법에는 어떤 것이 있을까? 게릴라 가드닝의 취지와
목적을 알리기 위한 홍보물을 제작해보자. 게릴라 가드닝의 취지에 맞게 게릴라 성 메시지를 전달하는 방법에 대하여 알아보고, 이 중의 한 가지 방법을 선택하 여 실천한다.
<3차시> 게릴라 가드닝을 계획하여보자. 게릴라 가드닝을 실천하기에 적합한 토종 식물과 장소를 선정하여 게릴라 가드닝을 실천해보자.
○ 감성적 체험
감성적 체험 단계는 활동의 결과를 정리하고 결과물을 감상한 후 자기평가와 동료평가를 수행하는 단계로 게릴라 가드닝 실천 과정을 기록한 사진 및 영상을 통해서 활동을 되돌 아보고, 반성하고, 앞으로의 실천 의지를 다지도록 한다.
<4차시> 게릴라 가드닝의 과정을 되돌아보고, 소감을 이야기한다.
과목 과학, 미술 총차시 4
단원
과학 생명과학 I 생물의 다양성
미술 미술문화 I 미술의 기능_ 1.미술과 언어
교육과정
◎ 과학 : 2009개정교육과정_고등학교_생명과학I_생물의 다양성과 환경 ○ 생물의 다양성의 중요성을 이해하고 생태계 보전 방법을 안다.
◎ 미술 : 2009개정교육과정_고등학교
○ 미술과 그 밖의 예술, 과학, 기술, 환경 등 다양한 분야와의 통합을 이해한다.
○ 다양한 분야의 지식과 기술을 미술에 창의적으로 적용한다.
학습목표
1-1. 생물의 다양성의 중요성을 이해할 수 있다.
1-2. 외래식물과 토종식물의 종류와 특징을 이해할 수 있다.
1-3. 생태계 교란 외래종의 종류와 특징을 설명할 수 있다.
2-1. 사회참여미술과 Eco-Art의 특징을 이해하고, 대표적인 작품을 말할 수 있다.
2-2. 게릴라 가드닝의 유래와 의미를 설명할 수 있다.
2-3. 게릴라 가드닝을 기획하고, 실천할 수 있다.
2-4. 사회구성원으로서 참여의식을 고취시킬 수 있다.
흐름 문제제시 & 제작활동 학습자료(‣) 및 유의점(※)
<상황제시>
사라져가는 토종식물
1/4차시 (10분)
외래식물과
다음의 이야기를 읽고 생각해보세요.
다윤이는 00꽃 박람회에서 다양한 종류의 꽃 이름과 원산지를 보고 깜짝 놀랐습니다. 우리 주변에서 흔하 게 볼 수 있는 들꽃조차도 대부분 외래종이고, 토종식 물은 거의 찾아볼 수 없다는 것을 알게 되었습니다.
그날 저녁 ‘생태계 교란 외래식물’에 대한 뉴스를 보 보고 생태계 교란 외래 식물을 제거하고자 하는 운동 은 곳곳에서 일어나고 있는 반면, 토종식물을 더 가꾸 고 심으려는 의식은 부족하다는 생각이 들었습니다.
토종식물에 대해서 알리고, 함께 가꾸기 위한 방법에 는 무엇이 없을까? 그러기 위해서 우리 주위에 있는 토종식물과 외래식물에 대해서 알아보기로 했습니다.
- 우리 주위에서 볼 수 있는 외래식물과 토종식물에는 어 떤 것이 있습니까?
▶PPT 1
‣관련 기사 동영상 (kbs보도자료) http://news.kbs.co.kr/news/NewsView.do?
SEARCH_NEWS_CODE=2953803&ref=A
▶ PPT 2
5. 지도안 총괄표
생물의 다양성 (20분) 1/4차시
- 생태계 교란 외래 식물이란 무엇인가?
생태계에 교란을 일으키거나, 교란을 일으킬 우려가 있는 생물 을 말함. 번식력이 강한 외래종은 자연생태계에 유입되면서 토 종서식지를 잠식하여 생태계의 균형을 깨고 종의 다양성을 떨 어뜨리는 등 심각한 문제를 일으킨다. 정부차원에서 생태계 교 란 야생생물을 법으로 규정, 규제하고 관리기구를 설치하거나 외래종 생태계영향 평가제도를 실시하여 수입여부를 결정한다.
- 생태계 교란 외래식물에는 어떤 것들이 있는가?
환경부에서는 총11종인 돼지풀, 단풍잎돼지풀, 서양등골나물, 털물참새피, 물참새피, 도깨비가지, 가시박, 애기수영, 서양금혼 초, 미국쑥부쟁이, 양미역취 등을 생태계교란 외래식물로 지정 관리하고 있다.
외래식물은 다 해로울까? 생각해보기
외래식물과 토종식물의 종류 알아보기 - 외래식물의 정의
외래식물은 외국에서 들어온 모든 종을 총칭한다.
- 외래식물의 종류
대표적인 외래식물은 코스모스, 토끼풀, 개망초, 개맨드라미, 노 랑 코스모스, 달맞이꽃, 데이지, 돼지풀, 땅꽈리, 뚱딴지(돼지감 자), 물참새피, 붉은 토끼풀, 서양가시엉겅퀴, 원추천인국 등이 있다.
- 귀화식물
외래식물 중에서 본래 생육하지 않은 지역에서 자연적, 인위적 인 원인에 의해 2차적으로 도래 침입하여 야생화되고 기존 식 물과 어느 정도 안정된 상태를 이루는 식물을 귀화식물이라고 한다. 귀화식물은 크게 5가지로 구분한다.
① 자연귀화식물 ② 인위적 귀화식물 ③ 가주귀화식물 ④ 예비귀화식물 ⑤ 사전귀화식물
- 우리 주변에서 흔히 볼 수 있는 귀화식물에는 어떤 것 이 있나?
환삼덩굴, 가시박, 어저귀, 서양민들레, 달맞이꽃, 개망초, 아까 시나무 등이 있다.
- 토종식물은 우리나라에서 원래부터 존재했던 식물을 뜻한다. 우리주위에 볼 수 있는 토종식물은 어떤 것이 있는가?
구절초, 할미꽃, 백리향, 금방울꽃, 산수유, 생강나무, 민들레,
▶ PPT 3
※ 식물의 이미지를 함께 제시하여 학생들 주위의 식물들에게도 관심을 가질 수 있도록 한다.
▶ PPT 4 귀화식물
※ 외래종이 반드시 나쁜 것이 아님 을 알 수 있도록 한다.
▶ PPT 5
▶ PPT 6, 학생용 학습지
너도바람꽃, 노루귀, 노랑제비꽃, 얼레지, 동의나물, 히어리 (송광납판화), 기생꽃, 자란, 개느삼, 홀아비바람꽃, 신작약, 등칡, 연영초, 난장이붓꽃, 노랑무늬붓꽃, 깽깽이 풀, 노랑만 병초, 동강할미꽃, 새우난, 금새우난, 나도풍란, 붓꽃, 날개하늘나리, 월귤, 섬백리향 등
우리 주위의 흔히 보던 식물들 중 외래식물이 더 많을까? 아니면 토종식물이 많을까?
- 불행히도 토종식물들이 우리주위에서 많이 사라져가고 있다.
멸종위기의 토종식물은 어떤 것이 있는가?
- 나도풍란, 노랑무늬붓꽃, 노랑만병초, 날개하늘나리 등은 멸종위기 종으로 지정되었다.
토종식물이 사라지는 것은 생물의 다양성의 감소 로 볼 수 있다. 이와 같이 생물의 다양성이 감소하는 원인은?
-서식지 파괴 -생물의 무분별한 채취 -외래생물의 도입 -환경오염과 기후변화
생물의 다양성을 보존해야 하는 이유는 무엇인가?
- 인간에게 필요한 재료 공급 - 농업에서의 재난 예방 - 학문 연구
- 생태계의 유지(유기적인 관계를 통한 순환 및 재생)
우리가 할 수 있는 일은 무엇인가?
▶ PPT 7
<상황제시>
Eco-Art의 이해 (2/4차시)
(10분)
사회참여 예술이란 무엇인가?
사회 참여 예술은 사회적 상호작용을 바탕으로 사회적 이슈를 대중들이 직접 체험하게 하는 집합적인 예술이 다. 실질적인 사회적 행위를 바탕으로 하고 있다.
예)소록도 벽화 프로젝트, 게릴라 가드닝(Eco-Art 사례)
Eco-Art란 무엇인가? 환경(생태)문제해결에 대해 직·
간접적으로 참여하는 형태의 예술 프로젝트를 일컬음.
Eco-Art의 사례 알아보기 : 멜 친의 부활의 땅
: 스페인 루진테럽투스의 에코트리 : 제주 Sea Eco Art Project : 폴 럿코프스키의 아트 앨리
▶ PPT 1-2
게릴라 가드닝에 대해
알아보기 2/4차시
(10분)
게릴라 가드닝의 의미와 유래에 대하여 알아보기 - 지식채널 e 게릴라 가드닝 편 감상하기
게릴라 가드닝(guerrilla gardening)은 버려졌거나 누구도 돌보지 않는 땅을 가꾸는 일이다. '총 대신 꽃을 들고 싸운 다'를 모토로 한다. 그 곳을 사용할 법적 권한을 가지고 있 지 않은 사람들이 실천하기도 한다. 게릴라 가드너들은 땅 에 작물을 심거나 그 구역을 아름답게 하는 데 초점을 맞 춰 식물을 심는다. 이러한 실천은 땅을 땅답게 사용한다는 것의 의미, 즉 토지 소유권에 대한 재인식을 유도함으로써 방치된 땅을 되찾고 그 땅에 새로운 목적을 부여한다. 몇몇 게릴라 가드너들은 밤에 행동하며, 그에 따라 비밀스럽게 씨를 뿌리고 작은 땅에 채소나 꽃을 가꿔 그 구역을 더욱 매력적으로 보이게 한다.
게릴라 가드닝의 목적 - 환경을 아름답게 꾸민다.
- 내가 먹을 것은 내가 기른다.
- 공동체를 위한 꽃밭을 가꾼다.
- 건강에도 긍정적인 영향을 준다.
- 상업적인 이득을 얻을 수 있다.
- 식물을 통해 타인과 소통한다.
게릴라 가드닝의 방법 알아보기 - 씨앗폭탄 제작하기
- 의외의 장소에 모종 심기 - 화분 설치하기
‣지식채널 e ‘게릴라 가드닝’편 http://www.ebs.co.kr/replay/show
?courseId=BP0PAPB0000000009&
stepId=01BP0PAPB0000000009&l ectId=10104720
▶ PPT 5
▶ PPT 6 게릴라 가드닝의 목적
<창의적 설계>
게릴라 가드닝 계획하기
2/4차시 (10분)
전단지 및
, 게릴라 가드닝 실천 계획세우기 - 게릴라 가드닝에 적합한 식물 알아보기 - 게릴라 가드닝에 적합한 장소 선별하기 - 게릴라 가드닝을 알리기 위한 방법 구상하기
게릴라 가드닝을 알리기 위한 홍보 방법 실천하기 - 게릴라 가드닝을 통해 전달하고 싶은 메시지를 포스트
‣ 포스트 잇, 필기도구
‣ 표지판 제작을 위한 재료(하드 보드지, 유성펜, 가위 등)
Tip! 게릴라 가드닝 장소에 대한 안내 혹은 취지에 대한 설명, 참여 유도 등에 대한 다양한 홍보물을 제작할 수 있으며, 본 수업의 경우에는 모종을 입양해가는 것을 권 하는 형태로 진행하도록 한다.
모종 심기 (40분)
또는
씨앗 폭탄 제작하기
(40분)
게릴라 가드닝을 위한 모종 심기
① 페트병을 칼로 자른다.
② 물빠짐을 위한 구멍(10개내외)을 뚫어준다.
③ 소포지(또는 신문지 등)을 페트병에 딱풀로 붙인다.
④ 아크릴 물감으로 스텐실 또는 페인팅을 한다.
⑤ 바니쉬로 코팅을 해준다.
Tip! 본 수업은 제한된 상황에서 프로젝트 수행하기 위 해 업사이클링의 한 방법으로서 페트병을 사용하였으나, 지속가능성과 친환경적 측면을 고려할 때 씨앗폭탄 또는 직접 땅에 모종을 심는 것이 더욱 바람직할 것이다.
게릴라 가드닝 씨앗폭탄 제작하기
① 혼합씨앗과 퇴비를 2:3의 비율로 섞는다.
② ①과 같은 양의 황토 또는 적토를 넣고 다시 섞는다.
▶ PPT 8 페트병으로 화분만들기
▶ PPT 9 씨앗폭탄 만들기
▶ 토종식물(구절초) 모종, 모종 삽, 흙, , 페트병, 딱풀, 소포지, 스텐실, 아크릴 물감, 물뿌리개, 큰 대야, 비닐장갑, 신 문지 등
