Code Free 생체인식시스템

Less & More is Free Life : 축적과 생략을 통해 혁신을 거듭한 인류의 문명을 이해하자

[고등학교] 교사용

Code Free 생체인식시스템

프롤로그

STEAM 내용 요소

STEAM 단계 요소

지도안 총괄표

평가 계획

학습 내용

1차시 규칙성과 생체인식기술의 미래 21 2차시 생체인식기술 체험과 시스템 개발 26 3차시 생체인식시스템의 설계 및 구현 49

Contents

06 08

09 09

10 14

17

< 운영상 유의점 >

수준 적용

STEAM 프로그램과 프로젝트 학습에 대한 경험이 적은 집단에 적합함.

STEAM 프로그램과 프로젝트 학습에 대한 경험이 많은 집단에 적합함.

일반

심화

Less & More is Free Life 프로그램 운영 지침

체험 따라하기

STEAM 핵심역량(2015 개정 교육과정 핵심역량 기반)

※ 해당 주제에 맞는 STEAM 핵심역량 표기

: 도전정신, 창의·융합, 문제해결력, 의사소통(표현), 공동체 역량, 지식 정보처리역량

※ 융합적 사고(통찰력, 융합적 사고력) 의사소통(공감, 감성, 소통)

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읽기 자료

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학습 기본개념 Basic Concepts

학습 및 지도 아이콘 의미

지도 방법 Guide

지도 유의점

학생 활동

고등학교 STEAM

기억해야 할 Code가 없는

생체인식시스템이 변화시킬 세상을 예측해보자.

생체인식기술은 연구용, 군사용의 영역에서 벗어나 급속히 상용화되어 보급되고 있다. 상용화되고 있는 생체인식기술의 종류도 다양해지고 있다. 미래를 상상하는 영화에서나 볼 수 있었던 기술이 널리 퍼지면 서 인간의 삶도 변화하고 있다. 최근에 판매되고 있는 휴대폰은 대부분 지문인식이나 얼굴인식, 정맥인식 기술을 탑재하고 있어 잠금장치를 여는데 패턴이나 숫자 형태의 비밀번호를 사용하지 않는다.

보안과 관련된 영역부터 생체인식기술이 빠르게 도입되고 있다. 대표적인 예로 금융 영역을 들 수 있다.

많은 은행들은 지문인식으로 공인인증서를 대체할 수 있는 애플리케이션을 제공하고 있다. 이를 활용하면 공인인증서의 비밀번호를 몰라도 로그인을 할 수 있고 다양한 금융 서비스를 활용할 수 있는 것이다.

프롤로그

물리적인 잠금장치 역시 생체인식시스템이 사용된 예이다. 지문으로 열리는 도어락이나 정맥을 인식하는 잠금장치 등이 그것이다. 홍채인식으로 열리는 USB도 있다.

생체인식은 신체적, 행동적 정보를 확보하여 보안을 해제하는 시스템이라 필연적으로 생체로부터 나오는 신체적 정보 혹은 행동적 정보를 수집하게 된다. 수집된 정보를 해석하면 현재 인간의 건강이나 심리상태와 같은 정보를 얻을 수 있다. 최근에는 이런 2차 기능이라 할 수 있는 2차 정보 활용도 활발히 연구가 진행되고 있다. 스마트워치를 통해 측정된 심박수가 사용자에게 표시되어 위급한 상황을 벗어나게 하는 것 등이 그것이다. 잠금 해제 기능을 넘어 헬스 영역에까지 생체인식정보가 활용되고 있다.

생체인식시스템은 앞으로 큰 발전이 기대되는 영역이며, 우리 사회를 변화시킬 수 있는 영역이다.

우리는 생체인식정보를 해석할 수 있는 논리적 알고리즘을 탐색하고, 생체정보를 활용할 수 있는 영역을 탐색해 봄으로써 변화할 미래사회를 대비해 보자.

02. ^학습목표

- 생활 제품 속에 담긴 과학 원리를 파악할 수 있는 실험을 통해 실생활에 적용되는 과학 원리를 설명할 수 있다.

- 생체의 신체적, 행동적 정보의 종류를 알아보고 이를 이용한 생체정보시스템의 작동원리를 설명할 수 있다.

- 수학의 기하 원리와 확률 · 통계 원리를 이용하여 데이터를 단순화하는 방법을 알아보고 실행할 수 있다.

- 미래 지구촌의 모습을 다양한 측면에서 예측하고, 이를 바탕으로 자신의 미래 삶의 방향을 설정할 수 있다.

- 과학의 핵심개념을 적용하여 실생활 문제를 해결하거나, 탐구에 필요한 도구를 창의적 으로 설계하고 제작할 수 있다.

- 첨단 과학기술 및 원리가 적용된 과학 탐구활동의 산출물을 공유하고 확산하기 위해 발표 및 홍보할 수 있다.

- 생체인식기술 분야의 첨단 기술에 대하여 조사하여 보고, 생체인식기술 산업의 발전 방안을 토의하고 발표할 수 있다.

- 미래의 기술 변화를 예측하고, 그에 따른 직업 세계의 변화를 전망하여, 자신만의 진로 커리어패스를 작성할 수 있다.

- 첨단 제조 기술이 산업의 발달과 우리 생활에 미치는 영향과 미래에 활용 가능한 기술의 분야에 대하여 예측하고 전망할 수 있다.

- 첨단 과학기술 속의 과학 원리를 찾아내는 탐구 활동을 통해 과학지식이 활용된 사례를 추론할 수 있다.

- 공학과 관련된 기술 변화에 흥미를 느끼고 연구할 주제를 발견하고 스스로 연구를 계획, 진행할 수 있다.

- 연구 과정 및 결과를 보고서나 논문의 형태로 작성하여 발표할 수 있다.

내용 목표

과정 목표

03. STEAM 내용 요소

과학탐구실험

기술 · 가정

미술, 통합사회

수학

▷ 인체의 구조 - 심박수의 원인, 홍채의 구조 및 역할, 정맥의 구조와 역할, 지문의 종류의 구별법

▷ 전기회로 - 전류의 전압, 저항, 반도체

▷ 전자회로 - 센서의 작동원리

▷ 정보전달 - 아날로그와 디지털

▷ 정보와 자동화 - 다양한 정보를 수집하고 방법, 정보를 바탕으로 자동화 시스템을 구성하는 방법

▷ 공학 - 공학의 이해를 바탕으로 창의적인 아이디어를 구현 할 수 있도록 설계하고 다양한 기술, 재료, 소재를 이용하여 제작하는 방법

▷ 창의적 사고과정 - 디자인 사고의 과정

▷ 미래사회 예측 - 다양한 요소들이 인간의 삶에 미치는 영향, 미래사회와 지구촌의 모습 예측

▷ 문명과 인간의 삶 - 과학, 기술 문명이 인간의 삶에 미치는 영향

▷ 기하 - 거리의 개념, 거리 구하기

▷ 확률과 통계 - 경우의 수, 데이터 분석

04. STEAM 단계 요소

STep1.

상황제시

• 단순화 원리를 통한 생체인식기술 이해하기 - 복잡한 자료에서 규칙 찾기

- 다른 그림 찾기

- 피카소의 ‘황소’를 통한 큐비즘 이해하기

- 생체인식기술 이해에서의 단순화의 필요성 인식하기

• 새로운 생체인식시스템으로 인해 변화될 사회의 모습 예상하기 - 새로운 생체인식기술은 어떤 것들이 있을까?

- 생체인식기술이 사용하면 유용하게 사용될 수 있는 영역은 무엇일까?

STep2.

창의적 설계

• 심박측정장치 속의 단순화 윈리 찾기 - 심박수 측정 장치 만들고 데이터 분석하기

• 생체인식시스템 구축하기 - 지문인식잠금장치 만들기

• 얼굴인식시스템 구축하기 (심화과정) - Google AIR 프로젝트 따라하기

• 새로운 생체인식시스템 구상 및 설계하기 - 현재까지 개발된 센서를 발전시키는 방안 제시 - 새로운 생체특징(신체적, 행동적)을 이용하는 방안 제시 - 생체인식시스템을 사용하는 새로운 영역이나 서비스 제시

STep3.

감성적 체험

• 영화를 통해 생체인식장치의 활용 가능성 사례 탐색하기 - 영화 ‘마이너리티 리포트’ 속 생체인식기술의 아이디어 탐색하기

• 새로운 생체인식시스템 아이디어 발표자료 제작하기

- 가상현실, CF, 상황 극, 디자인 시안 등의 발표자료 제작하기 - 모둠별 제작한 자료 발표하고 내용 공유하기

- 생체인식기술의 발전이 가져올 사회 변화의 모습 토론하

• 생체인식기술과 관련하여 자신만의 진로 커리어패스 작성하기

05. ^{지도안 총괄표}

과목 Code Free 생체인식시스템 학교급 고 1 총 차시 총 3차시

관련교과 과학탐구실험, 기술·가정, 미술, 수학, 통합사회

2015 개정 교육과정

연계

과학 탐구 실험

내용요소 생활속의 과학 원리, 첨단 과학의 원리

성취기준

[10과탐02-01]

생활 제품 속에 담긴 과학 원리를 파악할 수 있는 실험을 통해 실생활에 적용되는 과학 원리를 설명할 수 있다.

[10과탐02-07]

생활 속에서 발견한 문제 상황 해결을 위한 과학 탐구 활동 계획을 수립하고 탐구 활동을 수행할 수 있다.

[10과탐02-09]

과학의 핵심 개념을 적용하여 실생활 문제를 해결하거나, 탐구에 필요한 도구를 창의적으로 설계하고 제작할 수 있다.

[10과탐03-02]

첨단 과학기술 및 원리가 적용된 과학 탐구 활동의 산출물을 공유하고 확산하기 위해 발표 및 홍보할 수 있다.

2015 개정 교육과정

연계

기술 가정

내용요소 기술 시스템, 공학 설계, 기술 변화, 직업 세계

성취기준

[12기가04-01]

기술의 발달에 따라 개량되거나 만들어진 제품을 통해, 최신 기술의 활용과 발전 방향을 예측하여 발표한다.

[12기가04-07]

첨단기술과 관련된 문제를 이해하고, 해결책을 창의적으로 탐색하고 실현하며 평가한다.

[12기가05-01]

미래의 기술 변화를 예측하고, 그에 따른 직업 세계의 변화를 전망한다.

[12기가05-04]

기술 혁신을 위한 창의 공학 설계를 이해하고, 제품을 구상하고 설계한다.

미술

내용요소

성취기준

[12미01-04]

다양한 직업에서 미술의 활용 사례를 찾아 자신의 진로와 연계할 수 있다.

[12미03-01]

역사, 정치, 경제, 사회, 문화적 맥락에 따른 미술 문화의 다양성을 이해할 수 있다.

수학

내용요소 거리, 평면, 확률

성취기준

[10수학02-01]

두 점 사이의 거리를 구할 수 있다.

[10수학05-01]

합의 법칙과 곱의 법칙을 이해하고, 이를 이용하여 경우의 수를 구할 수 있다.

통합 사회

내용요소 과학 기술에 의한 사회 변화, 미래 사회의 모습

성취기준

[10통사03-01]

산업화, 도시화로 인해 나타난 생활공간과 생활양식의 변화 양상을 조사 하고, 이에 따른 문제점을 해결하기 위한 방안을 제안한다.

[10통사09-03]

미래 지구촌의 모습을 다양한 측면에서 예측하고, 이를 바탕으로 자신의 미래 삶의 방향을 설정한다.

학습 목표

• 복잡한 데이터를 단순화할 수 있는 원리를 찾아내고 원리에 따라 데이터를 변경할 수 있다.

• 생체인식센서의 원리를 탐색하고 새로운 생체인식방법을 찾을 수 있다.

• 생체인식센서로 변화할 사회 를 예측하고 바람직한 변화의 방향을 찾을 수 있다.

• 생체인식센서를 작동시키기 위한 회로를 구성하고 실행시킨 후 작동원리를 설명할 수 있다.

• 다양한 생체신호와 인식방법을 탐색하고 활용 영역을 찾을 수 있다.

• 새로운 생체인식시스템이나 서비스 영역을 설계하고 구현할 수 있다.

• 구현한 아이디어를 가장 잘 이해시킬 수 있도록 적절한 표현 방법을 선정하고 발표할 수 있다.

흐름 문제제시 & 제작 활동 학습자료(▶) 및 유의점(※)

모둠 구성 및 역할 분담

•모둠 구성(나의 직업은 OOO입니다!!) - 희망 진로에 따른 모둠 구성하기 - 모둠별 인원은 4인

•생체신호 및 인식 과정에 대한 자료 제시 - 아이폰 CF (얼굴인식)

- 홍채인식 잠금장치

- 애플워치 심박센서를 통해 심장마비를 예측한 사례

•데이터의 규칙성 찾아보기 - 데이터의 규칙성 파악해 보기

- 모둠별로 규칙 찾기 문제와 다른 그림 찾기의 결과에 따라 획득한 포인트 확인하기

•예시작품을 통한 ‘큐비즘 이해하기’

- 내가 생각하는 소의 특징을 선정하여 나만의 단순화 된 소의 이미지를 그려보자.

- 나의 이미지를 모둠 내 구성원에게 설명해 보자.

•생체신호 및 인식 과정에 대한 자료 제시

- 생체특징 및 신호를 수집하는 방법 및 자료의 단순화 원리를 알려주는 동영상 시청

(내 몸이 열쇠다? 생체인식의 미래)

•미술, 수학, 기술·가정, 과 학탐구실험, 통합사회 교과 의 해당 차시를 대체할 수 있음

•1차시는 통합사회나 미 술, 수학 시간에 적용하는 것이 적합하며, 2차시는 실 습 중심이므로 과학탐구실 험이나 기술·가정, 수학 시 간에 적용하는 것이 좋다.

Guide

•교사는 학생들이 얻게 될 포인트와 혜택에 관한 정보 를 제공하여 동기를 유발하 도록 함.

•자신감을 가지고 자신만 의 추상화된 이미지를 그릴 수 있도록 조언함.

•다양한 생체인식시스템 을 인지하고 기술의 발전과 변화 경향을 이해할 수 있 도록 관련 정보를 제공함.

<상황 제시>

기억해야 할 Code가 없는 생체인식시스템이 가져올 사회 변화를

예측해보자.

(40분) (1/3차시)

<창의적 설계>

생체인식시스템을 구현해 보고 우리만의 생체인식

시스템 설계하기 (60분) (2/3차시)

•아두이노 제어하기 - 아두이노란?

- 스케치 설치 및 실행하기

- 스케치 구성 및 인터페이스 체험하기 아두이노 관련 영상 자료 - 플립러닝용

•심박센서 활용하기

- 아두이노를 이용하여 심박센서 회로 구성하기 - 시리얼플로터를 이용하여 심박데이터 분석하기

•지문인식 잠금장치 만들기 - 지문에 대한 읽기 자료 안내

- 지문인식센서, 아두이노를 이용한 잠금장치 만들기 - 회로도 및 소스 코드 파일 제시

•아두이노에 대한 경험이나 기초지식의 여부에 따라 아두이노 제어하기 단계를 건너뛰어도 무방함.

•아두이노 관련 지식이 없 는 경우 시간 부족이 예상 되므로 관련 영상을 제공하 여 플립러닝이 이뤄질 수 있도록 하는 것이 좋음.

흐름 문제제시 & 제작활동 학습자료(▶) 및 유의점(※)

•Google AI 얼굴인식 장치 사용해보기

- 얼굴인식 기술에 대한 읽기 자료 안내 - google AIR project(vision) 사용해보기 - 표정 분석하기

- 얼굴 윤곽 인식하고 촬영하기

•상황 제시

- 어떤 생체특징이나 신호를 이용하면 인간을 구별해 낼 수 있을까?

- 새로운 생체인식시스템으로 인해 우리의 사회는 어떻 게 변화해 갈까?

- 생체인식시스템이 인간에게 유용한 영역 찾아보기 (디자인씽킹 1단계 : 공감하기)

•생체인식기술의 활용 영역 탐색, 설계하기

- 공감하기 단계에서 토의한 생체신호의 종류와 분석 방안 및 사용영역에 대한 내용을 정리하고 해결해야 할 문제 정의하기

(디자인씽킹 2단계 : 문제 정의하기) - 정의된 문제의 해결 방안 찾기 (디자인씽킹 3단계 : 솔루션)

Guide

•학생의 수준에 따라 지문인식 잠금장치 만들기 까지만 진행하여도 됨.

충분한 속도로 프로그램을 따라올 경우 얼굴인식 장치 까지 진행함.

•디자인씽킹의 5가지 사고 과장에 대한 간단한 안내를 통해 학생들이 혼란스럽지 않도록 지도함.

•모둠별 자료를 활용하여 문제를 정의하고, 브레인 스토밍, 마인드맵 등의 발산적 사고 기법을 통해 솔루션을 찾을 수 있도록 자연스럽고, 비판을 하지 않는 수용적 분위기를 조성 하는 것이 좋음.

<감성적 체험>

산출물 제작 및 발표(50분)

(3/3차시)

•시제품(산출물) 만들기

- 생체인식시스템, 서비스 영역, 서비스 방법 등을 충 분히 설명할 수 있는 영상, 연극, 가상현실, 디자인 시 안, 실제 시스템 등의 산출물 제작하기

(디자인씽킹 4단계 : 시제품 만들기)

•모둠별 발표

- 모둠별로 제작한 자료 시연하기 - 시연 후 의견 청취 수정할 점 찾기 (디자인씽킹 5단계 : 피드백)

•커리어패스 작성하기

- 생체인식시스템 설계 및 구축 과정을 통해 느낀 점을 바탕으로 나만의 커리어패스 작성하기

- 모둠원과의 대화를 통해 나만의 커리어패스 완성도 높이기

•평가하기

- 모둠별 평가(작품에 대한) - 모둠내 평가(협업에 대한)

Guide

•아이디어를 가장 잘 표현 할 수 있는 방법을 선택하 고 산출물을 제작할 수 있 도록 조언함.

•모둠의 아이디어가 충분히 가치 있고 의미 있으며, 포기 하지 않고 산출물을 만들어 낸 것을 칭찬함.

•커리어패스는 커리어넷 과 같은 정보사이트를 통해 완성도 있게 제작할 수 있 도록 지도함.

06. ^{평가 계획}

본 프로그램을 활용한 수업의 평가는, 지필평가의 방식보다 수행평가의 방식으로 이루어지는 것이 바람직하다.

또한 해당 과목의 지식적 성취 수준을 평가하는 것보다 STEAM의 단계 요소인 ‘상황 제시’, ‘창의적 설계’, ‘감성적 체험’과 관련된 활동을 평가하는 방식으로 이루어지는 것이 적절하다. 이에 평가틀은 공감과 분석을 통한 문제 인식, 창의성과 의사소통을 기본으로 한 협업능력을 통한 창의적 설계, 타인의 공감을 유도할 수 있는 공감적 감성 역량과 포기하지 않는 과제집착력을 발휘하는 감성적 체험으로 구성하였다.

♥ 평가틀

구분 사고역량 수행역량 태도역량

역량 공감적 사고 분석적 사고 창의성 의사소통

역량 공감적 감성

역량 과제집착력

상황제시 ○ ○

창의적 설계 ○ ○

감성적 체험 ○ ○

수행평가는 과정 중심의 평가이므로 교사와 학생 모두가 평가에 참여하는 것이 평가의 객관성을 담보할 수 있고, 실제 수업이 진행되는 상황 속에서 교사와 학생의 평가가 이루어져야 하므로 가급적 핵심적인 성취기준을 바탕으로 효율적인 평가가 되도록 구성하였다.

♥ 수행, 관찰 평가 기준표

대영역 역량 내용 (행동지표) 성취기준

상 중 하

사고 역량

공감적 사고

생체인식장치가 인간에게 더욱 유용하게 사용될 수 있는 분야를 제시하였다.

2가지 이상의 분야

1가지 분야에서

제시하지 못했다.

분석적 사고

생체인식장치의 측정 원리 및 자료의 단순화 방법을 분석적으로 파악하였다.

4가지 인식 장치 모두를 분석하였다.

2~3가지 인식장치를 분석하였다.

1가지 인식장치를 분석하였다.

수행 역량

창의성 유창성, 독창성, 융통성을 발휘하여 새로운 생체인식시스템을 구성하고 설계하여 구현하였는가?

유창성, 독창성, 융통성을 발휘

하였음.

유창성과 독창성을 발휘

하였음.

유창성만 발휘하였음.

의사소통

모둠의 대표 아이디어를 정하는 토론 과정에서 다른 사람의 말을 주의 깊게 듣고 반응하며, 자신의 생각을 적절 하게 표현하였는가?

경청태도와 표현력이

우수함

경청태도와 표현력이

보통임

경청태도와 표현력이

부족함

태도 역량

공감적 감성

타인에게 새로운 생체인식시스템을 설명하고, 변화될 사회의 모습을 잘 표 현하고 있는가?

모두가 잘 이해 할 수 있도록

표현함.

대부분이 이해 할 수 있도록

표현함.

일부만 이해 할 수 있도록

표현함.

과제

집착력 주어진 시간 동안 과제에 집중하여 해결을 끊임없이 시도하였는가?

계속 집중하여 해결을 시도하였음.

집중하였으나 중간이 조금씩 끊어짐.

집중하지 못함.

♥ 교사 평가 (60점)

대영역 역량 내용 (행동지표) 성취기준

상 중 하

사고 역량

공감적

사고 생체인식장치가 인간에게 더욱 유용하게

사용될 수 있는 분야를 제시하였다. 10점 8점 6점

분석적 사고

생체인식장치의 측정 원리 및 자료의

단순화 방법을 분석적으로 파악하였다. 10점 8점 6점

수행 역량

창의성 유창성, 독창성, 융통성을 발휘하여 새로운 생체인식시스템을 구성하고 설계하여 구현하였다.

10점 8점 6점

의사소통

모둠의 대표 아이디어를 정하는 토론 과정에서 다른 사람의 말을 주의 깊게 듣고 반응하며, 자신의 생각을 적절 하게 표현하였다.

10점 8점 6점

태도 역량

공감적 감성

타인에게 새로운 생체인식시스템을 설명하고, 변화될 사회의 모습을 잘 표현하였다.

10점 8점 6점

과제 집착력

주어진 시간 동안 과제에 집중하여

해결을 끊임없이 시도하였다. 10점 8점 6점

♥ 학생 평가 - 다른 모둠 평가(25점)

반 번호 이름 내용 (행동지표) 성취기준

상 중 하 총점

새로운 생체인식시스템은 타당하며 사회의 변화에 긍정적인 영향을 줄 것이다.

발표는 흥미로웠으며, 전달하고자 하는 메지를 잘 알 수 있었다.

팀원들이 협업하고 노력하여 완성하는 것을 보았다.

상대평가로 각 팀의 총점을 합산한 후 학급의 상위 40%는 25점 다음 상위 30%는 22점 마지막 30%는 19점 으로 한다. 단, 자기 팀에 대한 평가는 하지 않는다.

♥ 학생 평가 - 모둠원 평가 (15점)

번호 평가 항목 (각5점) 평가 척도

상 중 하

1 적극적으로 아이디어를 제시하였다.

2 다른 사람의 의견을 경청하고 본인의 의견을 적절히 표현하였다.

3 산출물 제작과정에 적극적으로 참여하였다.

총점 : 평균 :

♥ 학교생활기록부 기재 예시

학생생활기록부 기재 예시 자료 기재 상황 예시

과학

센서의 측정원리를 파악한 후 팀원들의 이해를 돕기 위해 비유적 설명 과정 을 실행하였음.

간단한 마인드맵을 작성하는 과정을 주도하여 팀의 아이디어 도출과정을 이끌었음.

자료를 단순화하는 방법을 찾아내고 이를 바탕으로 다양한 생체신호를 해석 할 수 있는 기준을 제시하였음.

탐구활동 과정에서 협력적 모습과 과학적 원리 이해 및 활용 능력이 관찰되어 기술 한 경우

센서의 측정원리를 팀원과의 토론과정에서 다른 사람의 의견을 경청하는 자세를 바탕으로 차근차근 사고하여 이해하는 모습을 보였음.

새로운 생체 특성 및 신호를 생물학적 지식과 연계하여 찾아내었으며, 측정 원리를 찾아내기 위해 관련 자료를 찾아서 분석하고 정리하여 과학적 원리 를 제시하였음.

성장과정 중심으로 기술하는 경우

기술

· 가정

산출물의 수준이 자원의 다양성, 나이에 따른 수준, 완성도에서 높음. 특히 다수의 아이디어를 제시하는 것에서 그치지 않고 융통성을 발휘하여 남들이 생각하기 어려운 영역을 찾아내고 구체화 하였음. 또한 아이디어를 정교화 하는 과정에서 여러 문제점이 도출되어 힘든 상황에 직면하여도 과제집착력 을 발휘하여 문제점을 해결하고 산출물을 완성하였음.

탐구활동 과정에서 창의적인 사고과정을 자 세 히 관 찰 하 여 기술한 경우

아두이노를 이용한 전자회로 장치를 처음 접해봐서 곤란을 겪었지만, 작동 원리 및 인터페이스에 대한 이해도가 높아지면서 점점 과제에 몰입하였음.

또한 장치구성의 원리를 이해하고 이를 바탕으로 새로운 생체인식시스템에 대한 아이디어를 다수 제안하였으며, 아이디어로 인해 변화해 가는 사회의 모습을 구체적으로 표현하였음.

성장과정 중심으로 기술하는 경우

교사용 지도자료 1 ^차시

07. ^{학습 내용}

학습 목표

- 복잡한 데이터를 단순화시킬 수 있는 원리를 찾아내고 원리에 따라 데이터를 변경할 수 있다.

- 생체인식센서의 원리를 탐색하고 새로운 생체인식방법을 찾을 수 있다.

- 생체인식센서로 인해 변화될 사회를 예측하고 바람직한 변화의 방향을 찾을 수 있다.

융합 요소

생체인식센서의 원리 탐구 및 미래의 생체인식방법 탐색

생체인식센서로 인해 변화될 사회를 예측하고 바람직한 방향에 대해 토론해 보기 복잡한 데이터를 단순하게 변경할 수 있는 원리 찾아보기

수업 단계 교수 · 학습 활동 수업 자료 및 유의점 소요시간

모둠구성 •모둠 구성(나의 장래 희망은 OOO입니다!!) - 희망진로에 따른 모둠 구성하기

- 모둠별 인원은 4인 _{• 활동지 배부}

• 여러 진로가 모여 서 모둠을 형성할 수 있도록 함.

40분 상황제시 •생체 신호 및 인식 과정에 대한 자료 제시

- 아이폰 CF(얼굴인식)

https://www.youtube.com/watch?v=YH7iCH7kty4 - 홍채인식 잠금장치

https://www.youtube.com/watch?v=PCdBb6C-cvQ - 애플워치 심박센서를 통해 심장마비를 예측한 사례 https://www.upinews.kr/news/newsview.php?ncode=

1065601810912084 해보기 •데이터의 규칙성 찾아보기

규칙 찾기 문제

다른 그림 찾기

- 모둠별로 규칙 찾기 문제와 다른 그림 찾기의 결과에 따라 획득한 포인트 확인하기

• 모둠별로 아이스 브레이킹을 즐길 수 있도록 편안한 분위 기를 조성, 모둠별 로 추후에 다양한 재료를 얻을 수 있 는 포인트 부여를 미리 공지하여 의욕 을 불러일으킴.

수업 단계 교수 · 학습 활동 수업 자료 및 유의점 소요시간

•피카소 그림을 통한 ‘큐비즘 이해하기’

이중섭의 소 내가 그린 소

큐비즘을 구현한 예시

- 내가 생각하는 소의 특징을 선정하여 나만의 단순화된 소의 이미지를 그려보자.

- 나의 이미지를 모둠 내 구성원에게 설명해 보자.

•학생들이 부담을 느끼지 않도록 편안 한 상황을 조성하고 그 속에서 학생들이 자연스럽게 이미지 를 완성하도록 함.

•읽기 자료 참고 40분

동기유발 •생체신호 및 인식 과정에 대한 자료 제시

- 생체 특징 및 신호를 수집하는 방법 및 자료의 단순화 원리를 알려주는 동영상 시청

- 내 몸이 열쇠다? 생체인식의 미래

(https://www.youtube.com/watch?v=VcLFpCA2oi0)

• 교사용 참고자료 https://www.youtube.

com/watch?v=dERc BGqEKDE https://www.youtube.

com/watch?v=X- q6v3NcNb88 상황제시 •상황제시

- 어떤 생체특징이나 신호를 이용하면 인간을 구별해 낼 수 있을까?

- 생체인식시스템으로 발달로 인해 우리 사회는 어떻게 변화해 갈까?

수업에 활용할 수 있는 추가 자료

교사를 위한 추가 자료

생체인식과 관련한 산업이 급성장하고 있는 모습을 보도하고 있는 뉴스영상이다. 생체인식과 관련한 배경지식이 부족한 학생들을 위해 활용할 수 있다. 또한 무인스토어 프로그램을 경험한 학생들은 생체인식을 무인스토어의 경험과 연결할 수 있다는 것을 인지할 수 있다.

https://www.youtube.com/watch?v=dERcBGqEKDE

<생체인식기술의 급성장>

교사를 위한 추가 자료

생체인식기술을 의미하는 바이오매트릭스에 대한 설명부터 다양한 생체인식기술의 현황과 앞으로의 전망을 설명하고 있는 영상이다. 영상이 길이가 길어 수업에 활용하기에는 어려움이 있지만 생체인식기술에 대한 전반적인 이해를 돕기에는 좋은 자료이다.

https://www.youtube.com/watch?v=Xq6v3NcNb88

<생체인식 기술>

창의적 역량

도전정신 창의·융합 의사소통 문제해결력 공동체 역량 지식정보처리 역량

○ ○ ○ ○ ○

팀 빌딩

♥ 모둠 구성 전 단계

STEAM프로그램은 과학을 의미하는 S, 기술을 의미하는 T, 공학을 의미하는 E, 인문학과 예술을 의미하는 A, 수학을 의미하는 M이 모여있는 프로그램이다. 따라서 다양한 진로를 가지고 있는 친구들이 한 모둠에 모여서 활동할 때 더 좋은 결과를 만들어 낼 수 있다. 이번에는 진로를 다음의 4가지로 나누어 본인이 희망하거나 관심 있는 진로 영역을 선택하고 이에 따라 모둠을 조직해보자. 4가지 영역은 마케팅· 통계 영역 C(calculate) 인문·예술 영역의 O(observe), 창업· 경영 영역의 D(development), 공학 영역의 E(engineering) 이다.

C O D E

경영, 경제학과 수학, 통계학과 마케팅 전문가 빅데이터전문가

머신러닝 딥러닝 AI(인공지능)

디자인 계열 인문학 계열 건축 계열 IT, 미디어 계열

컨설턴트

CEO 기술 창업 연구 개발 밴처 기업 기업가 정신

기계공학 전자, 전기공학 각종 공학 계열

연구원 바이오 계열 의생명 계열

♥ 모둠 구성

모둠별 4인이 가장 적당하다. 앞에서 제시한 진로 영역에서 서로 다른 영역을 가진 학생들이 모일 수 있도록 모둠을 편성하는 것이 좋다. 만약 학급당 인원수가 많아서 4명 이상의 모둠이 발생 한다면 5명을 넘기기는 않는 것을 권장한다. 체험 활동이 있고, 토의·토론 활동이 많은 관계로 모둠원이 많아지면 자연스럽게 참여하지 않는 학생이 발생할 가능성이 커지므로 가급적이면 4명 정도를 유지하는 것이 좋다.

♥ 모둠 활동 시 유의사항

모둠 활동은 참여하지 않는 학생을 발생시킬 수 있고, 의견충돌이나 모둠별 갈등을 일으킬 수 있으므 로 다음과 같은 유의사항을 학생들에게 알려주고 활동을 시작할 필요가 있다.

✔ 서로 다른 친구들이 모여서 새로운 관점과 생각을 공유할 때 새롭고 가치 있는 아이디어를 찾아낼 수 있으므로 서로의 생각을 존중하고 성급한 비판을 하지 말아야 한다.

✔ 모둠 활동에서 침묵하거나 참여하지 않는 것은 방해를 하는 행위이므로 적극적으로 참여하고 의견을 제시하여야 한다.

✔ 모둠 활동이 평가의 대상이기 때문에 적극적으로 임하는 것은 좋으나, 지나친 경쟁은 오히려 창의적인 생각이나 공감적 아이디어를 떠올리지 못하게 하는 이유가 될 수 있으므로 유의한다.

✔ 집단지성은 우리 사회를 진보시키고 혁신시키는 힘임을 알고 모둠 활동에 임하자.

활동지1 - 팀 빌딩

Student Activities

규칙성과 생체인식기술의 미래 1 ^차시

자신의 진로와 관련하여 질문에 답을 하기 곤란해 하는 경우 유사한 경우라도 선택하도록 Guide 안내함

✔ 아래 질문에 답하고 아래에 있는 점수를 적어 보세요.

전혀 관심없다(1) 관심없다(2) 관심있다(3) 매우 관심있다(4)

C

나는 마케팅에 관심이 많아, 사람들이 원하는 것을 알고 싶다. ( ) 나는 빅데이터 관련 분야를 알고 싶다. ( )

점수 합계 : ( )

O

D

나는 새로운 것을 만들기 위한 아이디어를 생각한다. ( ) 나는 사람들이 필요로 하는 것을 잘 캐치하는 편이다. ( ) 점수 합계 : ( )

E

나는 공학 관련 계열로 진학하기를 희망한다. ( ) 나는 코딩을 해보고 싶다. ( )

점수 합계 : ( )

✔ 나의 진로와 관련 있는 영역은?

C 진로 ( ) O 진로 ( ) D 진로 ( ) E 진로 ( )

♥ 모둠 구성 방법

· 본인이 가장 높은 점수가 나온 것을 나의 진로로 결정한다.

담당 역할

개발 책임자 R 유형에 적합함. 개발의 전 과정을 책임지는 사람으로 의견을 조율하고 진행과정을 체크하고 새로운 문제를 해결해 나가는 회의를 진행하는 사람.

마케팅 담당자 C 유형에 적합함. 생체인식시스템을 사용할 사용자를 분석하여 개발의 방향에 대한 정보를 제공 하고, 홍보할 수 있는 자료를 개발하는 사람.

디자인 담당자 O 유형에 적합함. 스케치와 설계를 주로 담당하며 개발하게 될 산물의 대략적인 모습을 미리 보여 주는 사람.

기술개발 책임자 D 유형에 적합함. 생체인식시스템의 기술 전문가로 다양한 센서의 작동원리 및 생물학적 지식을 기반으로 한 새로운 센서 개발자.

영화 ‘마이너리티 리포트’는 지금으로부터 17년 전인 2002년 7월에 개봉하였다. 이 영화에서는 다양한 미래의 모습을 보여준다. 범죄를 예측하는 시스템이 영화의 주요 줄기이지만, 홍채인식, 안면인식과 같은 생체 인식시스템이 일반화된 미래사회의 모습을 그리고 있었다. 영화가 개봉한 지 17년이 지난 지금 우리는 영화

‘마이너리티 리포트’에서 볼 수 있었던 안면인식 기술이 적용된 제품의 CF를 매일 TV를 통해 보고 있다. 상상 속의 기술이 17년 사이에 현실 속에 나오게 된 것이다. 앞으로 다시 17년이 지나면 TV에서는 어떤 제품의 CF가 나오고 있을까?

- 생체인식시스템의 원리를 알아보자

- 앞으로 개발되어 사용될 수 있는 생체인식시스템을 상상해 보자.

- 생체인식시스템으로 변화될 사회의 모습을 예측해 보자.

여러분은 생체인식시스템 개발자입니다. 새로운 생체인식시스템을 개발하여 새로운 시장을 창출하여 수익을 만들어내어야 합니다. 또한 수익을 지속적으로 유지하기 위하여 인간의 삶과 문화를 창조해내야 합니다. 지금 부터 새로운 생체인식시스템을 개발해 보세요.

영화 ‘마이너리티 리포트’ 중에서

상황제시

기억해야 할 Code가 없는 미래사회의 모습은 어떨까?

활동지2 - 데이터의 규칙성 찾아보기

Student Activities

✔ 다음 문제를 모둠별로 해결해 봅시다.

문제당 500원 획득 (산출물 제작을 위해 원하는 재료를 구매할 수 있도록 함)

정답 : 25 정답 : 78

이유 : 옆의 숫자와 위의 숫자의 각 자리 수

값을 더하면 된다. 이유 : 뒤집어서 보면 연속된 숫자들이다.

[규칙 찾기 문제]

문제당 500P 획득

[다른 그림 찾기]

우리 모둠의 획득 금액은 ( )원

학생들에게 서로 의논하면서 같이 해결할 수 있도록 유도함.

Guide

이중섭의 소

다음은 우리나라를 대표하는 작가인 이중섭의 ‘흰 소’라는 작품이다. 작가가 생각한 소를 간략한 선으로 표현하고 있다. 이중섭이 그린 대상인 소를 나의 관점에서 분석하여 단순화한 이미지를 그려보자.

이중섭의 소

학생 작품 예시 내가 그린 소

활동지 3 - 단순화 기법(큐비즘)

Student Activities

정답이 없는 문제이므로, 자신만의 생각을 그림으로 표현해 보세요. 자신감을 가지세요.

잘할 수 있어요.

Guide

♥ 단순화 기법을 회화에 활용한 예(피카소의 황소)

사물의 본질을 꿰뚫고 이를 간략하고 추상적인 선으로 표현하는 과정을 잘 보여주고 있는 자료이다.

회화에서는 최대한 자세히 사물을 그리기 위해 선과 점을 계속 쌓아가는 방식이 있는 반면에 이처럼 간략한 선으로 작가가 생각한 사물의 본질을 표현하는 방법도 있다.

- 큐비즘의 사고에 따라 말을 형상화한 이미지(김해경원고 2학년 학생 작품)

황소 시리즈(석판화, 뉴욕 현대미술관 소장)는 피카소가 1945년 12월부터 46년 1월에 걸쳐 제작한 11편 의 연작 시리즈이다. 피카소는 구체적인 황소의 형태를 시작으로 하여 형체를 점점 간략하게 추상적인 선 으로 나타내는 과정을 통해 사물의 본질을 표현하는 방법을 강조하고자 하는 의도로 이 그림을 그리게 되 었다고 한다. 특히 소의 형태를 기하학적인 형태로 파악하고, 명암을 사용하여 입체함을 암시하는 방법 으로 소의 그림을 발전시켰다. 비단 ‘황소 시리즈’뿐만 아니라 피카소의 여타 다른 작품에서도 이러한 단 순화의 과정을 잘 살펴볼 수 있다. 피카소의 이런 활동은 큐비즘이란 용어가 만들어진 이유가 된다. 큐비즘 (Cubism)이란 용어는 사람들이 이러한 피카소의 그림을 마치 입방체(cube)처럼 보인다고 한데서 유래하 였다고 한다.

피카소는 “내가 본 것을 그리는 것이 아니라 내가 생각하는 것을 그린다.” 라고 말했다. 피카소를 포함 한 많은 입체파 화가들에게서 이러한 단순화의 과정을 거친 작품들을 어렵지 않게 발견할 수 있다. 단순 화란 그냥 ‘간단하게 한다.’의 개념이 아닌 사물의 본질을 꿰뚫는 압축의 작업이라는 것을 우리에게 시사 하고 있다.

생체인식시스템도 동일한 경우가 아닐까? 생체로부터 정보를 얻어 그 사람만의 본질을 꿰뚫고 파악할 수 있는 정보만을 이용하여 구분한다는 개념에서 피카소의 활동은 우리가 생각해 볼만한 가치가 있다.

피카소의 큐비즘

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생체인식기술 체험과 시스템 개발 2 ^차시

학습 목표 - 생체인식센서를 작동시키기 위한 회로를 구성하고 실행시켜 작동원리를 설명할 수 있다.

- 다양한 생체신호와 인식방법을 탐색하고 활용 영역을 찾을 수 있다.

융합 요소

생물학적 관점에서 생체신호의 원인과 특징을 파악, 인식방법 탐색하기 생체인식센서 구동을 위한 회로 구성하고 실행시키기

생체인식기술의 활용 영역 탐색하고 설계하기

수업 단계 교수 · 학습 활동 수업 자료 및 유의점 소요시간

• 아두이노 제어하기 - 아두이노란?

- 스케치 설치 및 실행하기

- 스케치 구성 및 인터페이스 체험하기

아두이노 메가 심박센서 • 심박센서 활용하기

- 아두이노를 이용하여 심박센서 회로 구성하기 - 시리얼플로터를 이용하여 심박데이터 분석하기

심박센서 시리얼플로터 - 심박수 측정하기 및 심박 이상 확인하기

• 지문인식 잠금장치 만들기 - 지문에 대한 읽기 자료 안내

- 지문인식센서, 아두이노를 이용한 잠금장치 만들기 - 회로도 및 소스 코드 파일 제시

•아두이노 따라하 기 참고

•심박센서는 접촉 하는 위치에 따라 데 이터의 정확도에 많 은 차이가 나므로 여 러 위치에 대하여 시 험해볼 필요가 있음.

60분

수업 단계 교수 · 학습 활동 수업 자료 및 유의점 소요시간

• 지문인식 잠금장치 만들기 - 지문에 대한 읽기 자료 안내

- 지문인식센서, 아두이노를 이용한 잠금장치 만들기 - 회로도 및 소스 코드 파일 제시

회로도 사용방법 • Google AI 얼굴인식 장치 사용해보기 - 얼굴인식 기술에 대한 읽기 자료 안내 - google AIR project(vision) 사용해보기 - 얼굴 표정 분석하기

- 얼굴 윤곽 인식하고 촬영하기

프레임 설계 작동모습 • 공감하기

- 어떤 생체 특징이나 신호를 이용하면 인간을 구별해 낼 수 있을까?

- 생체인식시스템으로 발달로 인해 우리 사회는 어떻게 변화해 갈까?

- 생체인식시스템이 인간에게 유용한 영역 찾아보기 - 생체인식을 이용하여 사회적 약자를 위한 서비스 생각해

보기 (디자인씽킹 사고기법에 따라 공감하기 단계 수행)

• 생체인식기술의 활용 영역 탐색, 설계하기

- 공감하기에서 토의한 생체신호의 종류와 분석방안 및 사용 영역에 대한 내용을 정리하고 해결해야 할 문제 정의하기 - 공감지도 참고 (디자인씽킹 2단계 : 문제정의하기) - 정의된 문제의 해결 방안 찾기

- 브레인스토밍 실시 - 브레인스토밍의 규칙 안내

- 스케치와 같은 이미지 작성 (디자인씽킹 3단계 : 솔루션)

•아두이노 따라하 기 참고

•심박센서는 접촉 하는 위치에 따라 데 이터의 정확도에 많 은 차이가 나므로 여 러 위치에 대하여 시 험해볼 필요가 있음.

•모둠별 1개이며 계 속 다른 학급의 수업 에 사용해야 하므로 조립 과정에서 구성 품이 파손되지 않도 록 유의하도록 지도 해야 함.

•디자인씽킹의 5가 지 사고과정에 대한 사전 설명이 필요함.

•충분히 생각하고 의논하여 결정할 수 있도록 지도함.

60분

가장 쉽게 사용할 수 있는 생체인식센서로 심박측정장치가 있다. 가격도 저렴하고 회로를 구성하고 코드를 만드는 것도 간단하기 때문에 초보자도 쉽게 따라할 수 있는 센서이다. 일반적으로 적외선을 방 출하고 되돌아오는 미세한 흐름을 이용하여 심박을 측정하는 센서와 피부와 접촉시켜 측정하는 센서가 있다. 우리는 직접 접촉시켜 측정하는 센서를 사용해보자.

아두이노 회로도

아두이노와 심박센서 연결 회로도 소스 코드

- 다음의 소스 코드를 다운로드 하여 사용하자.

- 업로드를 시켜보자.

- 시리얼 플로터를 이용하여 심박데이터를 받아보자.

시리얼플로터를 이용한 심박데이터 확인하자.

- 모둠원의 심박을 30초 정도 그래프로 측정하고, 다른 양상을 띄는 친구가 있는지 찾아보자.

- 심박수를 제어서 분당 심박수를 계산해 보자.

회로의 연결부위를 잘 확인하고 연결하자. 손가락에 올려 놓고 사용해도 잘 측정됨.

아두이노를 이용한 심박측정장치 만들기

Student Activities

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지문인식센서는 가장 일반화된 생체인식센서로 주변에 많이 보급되어 있다. 센서의 가격도 저렴한 편 이라 구매하여 사용하기에 용이하다. 하지만 사용법은 조금 난이도가 있다. 초기비밀번호 설정, 지문등 록, 지문확인의 기능이 구현되어야 하기 때문에 복잡한 소스코드가 필요하다. 이번 과정에서는 주어진 소스 코드를 이용하여 지문인식센서에 지문을 등록하고 지문을 확인하여 잠금장치를 열고 닫을 수 있는 생체인식보안시스템을 만들어 보자.

아두이노 회로도

지문인식센서 연결 회로도 소스코드

- 다음의 소스코드를 다운로드하여 사용하자.

- 업로드를 시켜보자.

- 사용 설명서에 따라 작동시켜 보자.

회로가 복잡한 편이라 차근차근 인내심을 가지고 회로를 구성할 수 있도록 지도함.

소스는 미리 학생들에게 파일로 제공하는 것이 편리함.

아두이노를 이용한 지문인식잠금장치 만들기

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사용 설명서

사용법 메뉴얼

다시 켰을 때 비밀번호 1337로 변경 Press the Number

id 혹은 passward 입력 id를 입력했을 때(1~255) 지문을 받음

지문과 id가 일치하면 문을 10초 동안 열어두고 닫는다.

passward를 입력했을 때(1000~9999) 관리자 모드로 들어감

1을 입력했을 때 등록

사용할 id 입력

(만약 id가 이미 등록되었다면

1 입력 시 id를 변경, 2 입력 시 계속 진행) 지문 받기

(만약 등록된 지문이면 처음으로) 지문 받기

지문 받기 2를 입력했을때 삭제

3을 입력했을때 비밀번호 변경

9999를 입력했을 때

지문 초기화 및 비밀번호 초기화

- 정상적으로 작동되는지 확인해 보자.

Google AIY 얼굴인식 장치 사용해보기

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Google AIY 프로젝트

인공지능에 대한 관심이 높아지며 다양한 인공지능 기기들이 개발되어 보급되고 있다. 구글에서는 딥 러닝 기반의 알파고를 통해 인공지능 연구를 진행하고 있다고 널리 알려져 있으며 구글 AI스피커도 판매 되고 있다. 최근 구글에서는 메이커를 비롯한 개발자를 위해 두가지 AI기반의 프로젝트를 지원하기 시 작하였다. 한 가지는 음성기반 AI이며 나머지 하나는 영상기반 AI이다. 이번에는 구글의 영상기반 AI 를 이용하여 얼굴인식장치를 구현해 보자.

세부 회로를 조립하는 방법은 구글 전용 페이지를 이용하면 된다.

전용 페이지 : https://aiyprojects.withgoogle.com/vision

라즈베리파이와 bonnet모듈 카메라 모듈

터미널을 통해 얼굴인식 프로그램 실행시키기

라즈베리파이 기반의 프로젝트이므로 Wi-Fi 기반으로 작업하는 것이 편하다. 만약 무선기반이 되지 않는다면 유선도 가능하므로 유선기반으로 진행하면 됨.

조립을 완성한 후 처음에는 웃는 얼굴이면 노란색으로 찡그린 얼굴이면 파란색으로 LED가 변하는 모습을 볼 수 있다. 웃는 얼굴을 연습해 보면서 학생들의 흥미를 유발하자.

Student Activities

아두이노

Basic Concepts

아두이노(Arduino)란?

'절친한 친구'라는 뜻의 이탈리아어인 아두이노는 프로젝트 이름으로 저렴하고 유용한 컨트롤 장치를 만 들기 위해서 시작되었다. 저렴하고 유용하지만 누구나 쉽게 만들 수 있는 하드웨어를 표방한 것처럼 아두 이노는 단순한 기판과 메인프로세서로 구성이 되어있다. 아두이노의 장점은 오픈 하드웨어, 오픈소프트웨 어, 그리고 오픈소스(C언어) 기반으로 제작이 가능하여 머리 속의 생각들을 직접 만들어서 작동까지 할 수 있다는 것이다. 단순하게 하드웨어만 작동하는 것이 아니라 오픈소스를 활용하여 하드웨어를 원하는 기 능으로 구동이 될 수 있도록 할 수 있다. 최근에는 아두이노를 이용한 다양한 활동들이 일어나고 있고 관련 된 자료를 쉽게 검색해서 찾을 수 있기 때문에 회로나 소스를 모두 알아야 한다는 생각을 할 필요는 없다.

다음은 아두이노와 관련된 자료를 찾을 수 있는 대표적인 사이트이다.

한국과학창의재단 ODIY https://www.youtube.com/channel/UCRU2G2NpTuOBqAySTAxXrAw 한국과학창의재단 무한상상실 https://www.ideaall.net/index.php

최근에 많이 사용되고 있는 IOT제품도 아두이노를 이용하여 제작할 수 있다.

불편한 점 아두이노로 해결 출처: https://youtu.be/OKCOSunO77E

아두이노 주요구성

[아두이노 우노 구성도]

아두이노 우노 보드의 주요 연결부분 설명은 다음과 같다.

① USB 연결 : PC와 연결하여 실제 프로그램이 가능할 수 있도록 연결(전원공급)

② 외부전원 : 별도 외부전원 연결부로 9V어댑터나 사각건전지로 연결

③ Digital 연결 : 13개의 디지털 입출력과 6개의 아날로그 출력이 가능한 연결단자

④ 전원부 : 5V 출력과 접지가 가능한 연결단자

⑤ Analog 연결 : 6개의 아날로그 정보가 들어오게 되는 연결단자

아두이노 스케치 설치하기

아두이노 공식 사이트 스케치 다운로드

아두이노 연결 및 설정하기

아두이노 PC연결 포트 확인 시리얼 모니터, 플로터 사용

소스코드 컴파일 및 업로드

컴파일하기 업로드하기

심박수

심박수(^心搏數, heart rate)는 단위시간 당 심장박동 수로 일반적으로 분당 맥의 수(beats per minute, bpm)로 표현되는 숫자이다. 심박수는 신체적인 운동이나 잠자는 것처럼, 몸이 산소를 흡수하고 이산화탄소를 배출하는 것의 요구에 따라 다양해질 수 있다. 휴식기 심박수(resting heart rate, HRrest)는 실험자가 깨어있는 상태에서 측정되는 것이다. 일반적인 성인의 휴식기 심박수는 분당 60-100회이다. 휴식기 심박수가 분당 60회 이하이면 서맥(bradycardia)이라고 하고 분당 100회 이상이면 심박급속증(tachy- cardia)이라고 한다. 운동은 왼쪽 심실의 비대와 근육조직의 혈관신생과 같은 심혈관의 변화를 이끌 수 있다. 이것은 운동선수심장증후군으로 알려진 상태로 이끌 수 있는데, 병리학적으로 심실비대를 보인다.

운동선수들의 휴식기의 심박수는 60회 미만이다. 사이클선수인 Miguel Indurain은 휴식기 심박수가 28회이다.

평균 심박수는 나이와 연관이 있다.

남성 나이

18~25 26~35 36~45 46~55 56~65 65+

운동선수 49~55 49~54 50~56 50~57 51~56 50~55 뛰어남 56~61 55~61 57~62 58~63 57~61 56~61 좋음 62~65 62~65 63~66 64~67 62~67 62~65 평균 이상 66~69 66~70 67~70 68~71 68~71 66~69 평균 70~73 71~74 71~75 72~76 72~75 70~73 평균 이하 74~81 75~81 76~82 77~83 76~81 74~79

나쁨 82+ 82+ 83+ 84+ 82+ 80+

여성 나이

18~25 26~35 36~45 46~55 56~65 65+

운동선수 54~60 54~59 54~59 54~60 54~59 54~59 뛰어남 61~65 60~64 60~64 61~65 60~64 60~64 좋음 66~69 65~68 65~69 66~69 65~68 65~68 평균 이상 70~73 69~72 70~73 70~73 69~73 69~72 평균 74~78 73~76 74~78 74~77 74~77 73~76 평균 이하 79~84 77~82 79~84 78~83 78~83 77~84

나쁨 85+ 83+ 85+ 84+ 84+ 85+

지문

지문(Fingerprint)은 손가락 끝 피부에 있는 땀샘의 입구가 융기한 선(융선)에 따라 만들어지는 모양 또는 이 융선의 형태를 만드는 모양이 물체의 표면에 부착된 후 만들어진 자취를 말한다. 사람의 지문은 기본적으로 모두 다르고 평생 변하지 않는다. 어떤 두 사람의 지문이 우연히 같을 확률이 약 870억분의 1정도에 불과하고, 일란성 쌍둥이도 서로 지문이 같지 않기 때문에 이 경우에는 DNA 감정과 비교해도 더 정확도가 높은 감정 방법이라 할 수 있다.

생체신호

Basic Concepts

(단, 지문이 유전되지 않는다는 인식은 잘못이며 실제로 인종이나 거주 지역마다 차이가 있다고 한다.) 이러한 지문의 특징 때문에 범죄 수사나 개인 인증에 사용된다. 또한 사인 대신 도장의 사용이 더 일반적 인 한자 문화권에서는 도장이 없을 경우, 지장을 찍는 관습이 있다. 지문의 대상이 되는 융선이 중단되는 끝점과 선이 나뉘는 점 "분기점" (이것을 특징점이라고도 함)이 선명한 부위를 8부위 이상 (8부위로 표현 할 수 있는 확률은 임, 즉 1억분의 1) 추출한다. 다음에는 대상자의 손가락의 지문으로부터 같은 부위의 특징 점을 추출한다. 그러고 나서 쌍방의 특징점의 위치와 방향을 비교해 동일한 부위가 있는지 확인한다. (다 만 특징점과 특징점 사이를 횡단하는 융선의 수 "릴레이션"을 추가해서 보다 정밀한 감정이 가능해짐)

| 지문의 특징점 |

융선은 연속되는 영선과 중간에 끊어지는 끝점, 2개의 융선이 만나는 분기점으로 되어 있으며, 이를 특징점 이라 한다. 특징점은 사람마다 다르며, 지문 인식은 특징점의 위치와 개수를 DB화하여 비교 조사하는 것 이다.

| 지문의 종류 |

궁상문 : 지두의 한쪽에서 다른 쪽으로 향한 활 모양으로 된 융선이 있는 지문. 지두의 한쪽에서 시작된 융기선이 모두 다른 쪽으로 흐르고, 결코 원래 시작된 쪽에 되돌아오는 일이 없는 것이다.

제상문 : 융선이 심하게 활모양으로 굽은 말굽형태. 융기선 중 적어도 1개는 다시 원래 시작한 쪽에 되돌아 오는 것이다. 이것에 의하여 만들어진 제선의 개구가 엄지손가락 쪽으로 향하고 있는 것은 갑종 또는 요골측 제상문이라고 하고, 제선의 개구가 새끼손가락 쪽으로 향하고 있는 것은 을종 또는 척골측 제상문이라고 한다. 갑종 제상문은 궁상문과 더불어 빈도가 적고, 을종 제상문은 상당히 많아 세분되어 있다.

와상문 : 달팽이형 또는 회오리 형의 지문. 융기선 중 적어도 1개는 그것이 시작한 쪽으로 되돌아올 뿐만 아니라, 다시 만곡이 형성된다. 몇 개의 원으로 형성되어 있거나, 나선상으로 소용돌이를 만들고 있는 단순한 것도 있다. 그러나 2개의 제상문이 같은 쪽으로부터, 또는 다른 쪽으로부터 시작 하여 중앙에서 소용돌이 모양으로 맞물리고 있는 이중 및 쌍태 제상문, 와상문과 제상문이 복잡 하게 조합되어 있는 복합문과 같은 복잡한 것도 있다.

| 영국의 헨리(Henry) 분류방식 |

지문의 융선을 기초로 한 분류로 중심점과 삼각점의 사이에 있는 융선수, 중심점 수, 루프 수, 특징 점들 간의 위치로 확장 분류되며 영문과 숫자로 표기되고, 미국 FBI와 영어권 국가 들에서 채택하고 있다.

| 함부르크식 패턴 |

독일의 Dr. Theoder Roscher가 제안한 방법으로 융선 흐름을 기초로 해서 중심점과 삼각주 사이의 융 선 수에 따라 세분화 된다.

| 지문의 분포 |

동양계에서 궁상문은 2.2~3.3%, 제상문은 45~52%, 와상문이 45~52%

유럽계에서 궁상문과 제상문이 많고 와상문이 적다.

남양계에서 궁상문이 동양계보다 적다.