프로그램명:드론을활용한코딩융합수업

(1)

프로그램 명: 드론을 활용한 코딩 융합수업

1. STEAM 프로그램 개발·적용 교육과정

연번 차시 (중심과목)

2015 개정 교육과정 성취기준

(연계과목) 성취기준 영역 1 1~2/10 [10수학02-01] 두 점 사이의 거리를 구할 수 있다.

2 3~4/10 [12정보04-01]텍스트 기반 프로그래밍 언어의 개발 환경 및 특성을 이해한다.

3 5~6/10 [10통사03-03]자신이 거주하는 지역을 사례로 공간 변화가 초래한 양상 및 문제점을 파악하고 이를 해결하기 위한 방안을 제안한다.

4 7~8/10 [10통과03-01]자유 낙하와 수평으로 던진 물체의 운동을 이용하여 중력의 작용에 의한 역학적 시스템을 설명할 수 있다.

5 9~10/10 [10통과03-02]일상생활에서 충돌과 관련된 안전사고를 탐색하고 안전장치의 효과성을 충격량과 운동량을 이용하여 평가할 수 있다.

2. STEAM 프로그램 총괄표(총 10차시)

[부록1] STEAM 프로그램 개발 내용 및 결과물

차시 주요내용

1-2

주제(단원)명 우리 마을, 여기가 위험해!

Co 상황 제시 : 우리 마을에서 아이가 실종된 문제 상황 발생

CD 창의적 설계 : 우리 마을의 위험 지역과 위험 요소 파악하고, 디자인적 감성을 담은 안전 지도 제작하기

ET 감성적 체험 : 우리 마을에서 발생한 문제를 스스로 해결해 보는 과정에서 창의성과 융합 적 사고력 함양하고, 성취감과 만족감을 느낌

3-4

주제(단원)명 거리가 얼마지?

Co 상황 제시 : 아파트 옥상까지의 거리를 알아야 하는 상황

CD 창의적 설계 : 코딩을 통해 드론을 아파트 옥상까지 올려보내야 하는 상황에서 아파트 옥 상까지의 거리를 알아보고 프로그램 완성하기

(2)

3. STEAM 프로그램 차시별 수업지도안

통해 위급상황 발생시 나서서 도와줄 수 있는 용기와 자신감 성취

5-6

주제(단원)명 드론, 출동(피지컬 컴퓨팅)

Co 상황 제시 : 드론이 활용되고 있는 여러 분야를 제시

CD 창의적 설계 : 기본 작동 코딩 설계, 드론을 조립, 드론 펌웨어 업로드, 스마트폰 앱 설치 및 연동하기

ET 감성적 체험 : ·드론 체험을 통해 실생활에서 필요한 곳에 직접 피지컬 컴퓨팅을 활용해 볼 수 있는 자신감을 얻고, 협업을 위한 의사소통 능력, 협동력의 중요성을 배움

7-8

주제(단원)명 주변에서 사용하는 배터리에 대해 알아보자.

Co 상황 제시 : 활동지를 참고하여 배터리의 역사와 종류에 대해 알아보기

CD 창의적 설계 : 배터리 속 산화 환원 반응을 찾아보고, 드론 배터리에 적합한 종류 찾아보 기

ET 감성적 체험 : 기존 드론 배터리의 문제점을 보완해줄 배터리를 설계하는 과정에서 과학 적 창의성을 함양함.

9-10

주제(단원)명 어떻게 오랫동안 찾을 수 있을까?

Co 상황 제시 : 여러 종류의 배터리 소개 및 드론에 사용되는 배터리 용량 알아보기

CD 창의적 설계 : 드론이 더 오랫동안 날 수 있는 방법을 찾아보기

ET 감성적 체험 : 우리 마을에서 발생한 문제를 스스로 해결해 보는 과정에서 창의성과 융합 적 사고력 함양하고, 성취감과 만족감을 느낌

중심과목 통합사회 학교급/학년(군) 고등학교/1 학년

중심과목 성취기준

영역

[고등학교] (1) 표현 중심과목 성취기준

[10통사03-03] 자신이 거주하는 지역을 사례로 공간 변화가 초래한 양상 및 문 제점을 파악하고 이를 해결하기 위한 방 안을 제안한다.

주제(단원)명 우리 마을, 여기가 위험해!(생활

공간과 사회) 차시 1~2 차시

학습목표 1. 자신이 거주하는 지역의 특성을 다양한 지도를 활용해 파악할 수 있다. 2. 마을의 위험 지역과 위험요소를 파악해 그림지도로 디자인할 수 있다.

연계과목 미술 연계과목

성취기준 영역 미술과 삶/ 디자인으로 읽는 시각문화

STEAM 요소

S

T 실제 거리를 촬영한 로드뷰, 스트리트 뷰 등을 활용하기 E

A 마을의 위험 지역과 위험 요소를 담은 지도 디자인하기 M 위험 장소의 수리적 위치 파악하기

개발 의도 우리 마을에서 발생한 안전사고를 예방할 수 있도록 위험지역과 위험 요소를 파악하고 디

(3)

자인적 감성을 담은 안전지도를 제작해 본다.

"여기 화순 곶자왈인데요…."

2021년 8월 2일 오후 10시쯤 서귀포시 안덕면 화순리 곶자왈에서 길을 잃은 관광객 정모(68)씨 가 휴대전화로 소방 119에 전화를 걸었다. 다급한 목소리였지만 곧바로 연락이 끊겼다. 이날 낮 정 씨는 아내와 함께 곶자왈 탐방로를 걷다가 소 떼를 만났다. 소 떼를 피해 탐방로가 아닌 숲 속으로 들어갔다가 길을 잃었다. 이 과정에서 아내하고도 서로 떨어지게 됐다. 소방 당국이 다시 정씨에게 전화를 걸었으나 휴대전화 전원이 꺼져 있어 연락이 닿지 않았다. 정씨의 위치를 정확히 알지 못한 상태에서 경찰과 소방 구조대는 수색에 나섰다. 수색 활동에는 어려움이 많았다. 제주어로 수풀지대 를 뜻하는 '곶자왈'의 경우 수풀과 돌이 얽히고설켜 있어 진입이 쉽지 않을 뿐만 아니라 야간시간대 라 수색 활동이 제한적이었다. 경찰과 소방 구조대는 밤샘 수색을 벌여도 별 소득이 없자 다음날인 3일 오전 7시 54분쯤 제주경찰청 장비관리계 소속 드론팀에 화순 곶자왈 생태탐방 숲길 일대로 출동을 요청했다. 드론팀은 화순 영농 폐기물 집하장 서쪽 곶자왈을 중심으로 드론 수색을 벌였다. 이후 이날 오전 11시쯤 드론 열화상카메라에 발열 신호가 잡혔고, 카메라로 확대해 정씨를 발견했 다. 발견 당시 정씨는 상공에 떠 있는 드론을 보고 손을 흔들며 구조를 요청했다. 드론팀이 소방 구 조대에 위치를 안내해 정씨를 무사히 구조할 수 있었다. 최초 신고 후 13시간 만이다.

출처 : 노컷뉴스, 2021년 8월 4일 기사 재인용

위의 뉴스 기사와 같이 우리 마을에서 아이가 실종된 사고가 발생한 문제 상황을 제시한다. 이 문 제를 해결하고 선제적으로 예방하기 위한 다양한 방안을 고민해 본다. 마을 공동체의 구성원으로서 직접 마을을 조사해 마을 특성과 위험 지역 및 위험 요소를 파악하도록 한다. 수업 과정에서 학습 자가 다양한 유형의 지도와 자료를 스스로 활용하고 적용해 보면서 문제 해결을 위한 아이디어를 제안해 본다.

이러한 결과를 바탕으로 직접 마을의 위험 지역과 요소를 담은 지도를 디자인적 감성을 담아 제작 해 본다. 각 모둠별로 완성한 결과물을 발표하고, 상호 평가해 보는 과정에서 자신의 의견을 논리적 으로 표현하게 되고, 아이디어를 서로 공유하며 문제점을 보완하게 된다.

STEAM 학습 준거

상황 제시

상 황 제 시

우리 마을에서 아 이가 실종된 사건 이 발생한 상황

창 의 적 설 계

창의적 설계

우리 마을에 위험 장소와 요소를 담 은 지도를 디자인 의 감성을 담아 제 작하기

감 성 적 체 험 1. 우리 마을의 위험 지역 파악

하기

2. 우리 마을의 위험 요소 파악 하기

감성적 체험

(4)

학습

과정 교수-학습 활동 학습자료

및 유의점

도입 (10 분)

Co 국내외 다양한 사건사고의 발생으로 인해 국민들의 안전에 대한 관심이 높아 졌다. 이러한 가운데 우리 마을에서 한 아이가 갑자기 실종된 안전사고가 발생한 상황을 제시한다.

- 문제를 어떻게 해결하는 좋을지 간단히 의견 나누기 - 본인이나 주변에서 위험 상황에 처했던 경험 나누기 - 학습 과정 안내

ET 문제 상황에 대한 관심과 문제 해결에 대한 의욕을 갖도록 한다.

제주도 곶자왈에 서 실종 사건이 발생하고 해결했 던 뉴스 기사를 제시한다.

전개 (70 분)

Co 우리마을에 안전사고가 발생하여 위험 지역과 위험 요소를 파악해야 하는 상 황을 제시한다.

CD 우리 마을의 특성과 위험 지역 및 위험 요소를 파악한다.

· 스마트폰을 활용해 모둠원들과 우리 마을의 공간적 특성을 파악한다.

· 모둠원들과 마을의 위험 지역과 위험요소를 이야기 나누고, 분석과 논의 과정을 통해 이를 파악한다.

ET 모둠원들이 함께 협력해 나가면서 다양한 의견을 내고, 협력해가는 과정에서 상대방의 의견을 존중하는 태도를 함양할 수 있다.

Co 누구나 쉽게 우리 마을의 위험지역과 위험요소를 파악할 수 있도록 지도 디 자인이 필요한 상황을 제시한다.

CD 디자인 감성을 담은 안전지도를 제작한다.

· 모둠별로 제작한 안전지도에 디자인 감성을 담는다.

· 각각의 모둠별로 제작한 ‘우리 마을 안전지도’에 대해 발표한다.

· 모둠별 평가 점검표를 만들어 상호 평가한다.

ET 모둠원들이 각각 디자인적 요소를 담을 부분들에 대한 역할을 분담하고, 함께 협 력하는 과정에서 활동이 완성될 수 있음을 깨닫게 되고, 의사소통을 통해 자신감과 지 적 만족감, 성취감을 얻을 수 있다.

활동지(1)를 나누 어준다.

Tip! 사전에 스 마트폰을 준비할 있 도록 안내한다.

활동지(2)를 나누 어준다(디자인적 특성을 가미할 수 있도록 모둠별로 전지나 큰 도화지 를 준다.).

상호평가를 할 수 있도록 평가지를 제시한다.

정리 (10 분)

ET 수업 과정을 정리하고, 수업 소감을 발표하도록 안내한다.

· 수업 과정을 정리하고 질의응답을 통해 확인한다.

· 수업의 소감을 간단히 발표하고 정리한다.

· 차시 수업 과정 및 준비물을 안내한다.

모둠별로 한 명씩 간략히 소감을 발 표할 수 있도록 한다.

(5)

중심과목 수학 학교급/학년(군) 고등학교/1 학년

영역

[고등학교] 도형의 방정식 중심과목

성취기준

[10수학02-01] 두 점 사이의 거리를 구할 수 있다.

[10수학02-05] 점과 직선 사이의 거 리를 구할 수 있다.

[10수학02-06] 원의 방정식을 구할 수 있다.

주제(단원)명 도형의 방정식 차시 3-4 차시

학습목표

1. 원의 방정식을 이용하여 ‘채우기 효율’에 대해 알 수 있다. 2. 닮음과 삼각함수를 이용하여 두 점 사이의 거리를 구할 수 있다.

3. 두 점 사이의 거리를 통해 코딩을 이용하여 응급키트를 드론을 이용하여 전달할 수 있다.

연계과목 미술 연계과목

성취기준 영역 미술과 삶/ 디자인으로 읽는 시각문화

STEAM 요소

S

T 실제 거리를 촬영한 로드뷰, 스트리트 뷰 등을 활용하기 E

A 활동지에 드론의 수색반경을 생각해보면서 직접 그려보기 M 원의 방정식을 이용하여 ‘채우기 효율’ 구하기

닮음을 이용하여 두 점 사이의 거리를 실측하기 개발 의도

아파트 옥상에서 발생한 조난사고로 응급키트가 전달되어야 하는데 직접 전달이 어려운 상황에 놓여있다. 이에 코딩을 통해 드론을 이용하여 응급키트를 전달하는 미션을 수행 해본다.

Ÿ 우리 마을에서 실종된 아이를 수색하기 위해 드론을 이용하려고 할 때 한번 수색하는 반경이 배터리의 용량 때문에 한정되어있다고 한다. 이때 채우기 효율을 이해하면서 누락되는 장소를 최소화 하면서 최소 몇 번 수색을 해야 하는지를 알아본다.

Ÿ 아파트 옥상에서 발생한 조난사고로 인해 응급키트를 전달해야 하는 문제 상황을 제시하고 직 접 전달이 힘든 경우 방법을 고민해 본다. 정보 시간에 배운 코드론을 이용하여 거리를 직접 측 정한 후 드론을 통해 응급키트를 전달하는 방법을 모둠별로 알아본다.

Ÿ 직접 측량할 수 없는 거리를 닮음을 이용하여 계산하는 방법을 통해 추후 삼각측량법으로 발전 시킬 수 있도록 한다. 다만 본 수업에서는 삼각함수를 배우지 않았으므로 중학교때 배운 간단한 삼각비와 닮음을 이용하여 계산하도록 한다.

상황 제시

상 황 제 시

아파트 옥상에 응 급키트를 드론을 이용하여 전달하는 상황

창 의 적 설 계

조난사고 발생시 상대방의 어려움을 공감하며 도울 수 있는 방법 등을 고 민해보기

감 성 적 체 험 1. 아파트 옥상에 응급키트 전달

하기

2. 삼각비와 닮음을 이용하여 아 파트 옥상까지의 높이 계산하 여보기

(6)

감성적 체험 학습

및 유의점

도입 (10 분)

Co 국내에서 발생하는 실종사고에 대해 알아보고, 특히 아파트 화재 발생 시 긴 급대피를 위해 옥상문을 개방하도록 해야 하는데 이 때문에 발생할 수 있는 문제 에 대해 이야기해 본다. 실종된 아이가 아파트 옥상에서 구조신호를 보내고 있는 상황을 제시하고 아이에게 응급키트 및 대피요령등을 알려줘야 하는 상황을 제시 한다.

- 화재 발생시 옥상문 개폐가 되지 않아 인명피해가 발생할 뻔한 상황과 자살사 고 및 안전상의 이유로 잠궈두는 경우가 많음을 동영상을 통해 모둠별로 의견을 나눠본다.

https://www.youtube.com/watch?v=DTeeXjWUnQw - 본인이나 주변에서 위험 상황에 처했던 경험 나누기 - 학습 과정 안내

전개 (70 분)

1. ‘채우기 효율’ 알아보기

Co 우리 마을에서 실종된 아이를 수색하기 위해 드론을 이용하고자 한다. 드론을 이용하여 수색하는 경우 배터리 용량 등의 이유로 한 번에 수색하는 반경은 제한 되어 있다는 상황을 제시한다.

CD 드론으로 수색 시 원 형태로 하게 된다고 가정하고, 반지름이 100m 로 수색 하는 경우 될 경우 최소한 몇 번 수색해야 하는지 알아본다.

· 수색해야 할 곳은 대략 가로 1.6km, 세로 1km인 직사각형의 형태라 했을 때 반지름이 100m인 원이 몇 개나 들어갈 수 있는지를 알아본다.

ET 현지 상황을 

 로 축소하여 가로, 세로의 길이가 각각 16cm, 10cm 인 직사각형 안에 반지름의 길이가 1cm 인 원을 몇 개나 그릴 수 있는지 모둠별로 알아본다.

· 빈 공간과 원의 개수가 최소가 될 수 있도록 원을 그릴 때 몇 개의 원이 그려지 는지를 직접 그려본다.

Co 좀 전에 그린 상태에서 같은 크기의 원을 1 개 더 넣을 수 있을지 알아본다.

CD 처음에 그린 방법과 비교하여 어느 방법이 더 효율적인지를 알아보고 ‘채우기 효율’의 의미를 이해할 수 있도록 한다.

ET 모둠원들이 서로 협력하여 방안을 알아보는 과정을 통해 협업능력과 창의력 을 기를 수 있도록 한다.

2. 지상에서 아파트 옥상까지의 높이 구하기

Co 실종된 아이가 아파트 옥상에서 발견되었다는 가정하에 코드론을 이용하여 아파트 옥상까지의 높이를 측정하여 옥상까지 드론을 직접 보내야 하는 상황을 제 시한다.

CD 아파트 옥상까지의 높이를 구하는 방법에 대하여 알아본다. 직접 실측을 하기 에는 어렵기 때문에 삼각측량법을 사용하여야 하나 이 방법은 삼각함수를 배우기 전 단계이므로 중학교 과정에서 배운 도형의 닮음과 삼각비를 이용하도록 한다.

ET 모둠원들이 서로 협력하여 방안을 알아보는 과정을 통해 협업능력과 창의력

Tip! 사전에 자 와 컴퍼스를 준비할 있도록 안내한다.

활동지(2)를 나누 어준다).

(7)

을 기를 수 있도록 한다.

3. 아파트 옥상에서 맞은편 다른 아파트 옥상까지의 거리 구하기

Co 실종된 아이가 맞은편 아파트 옥상에서 발견되었다는 가정하에 코드론을 이 용하여 아파트 옥상에서 맞은편 옥상까지의 거리를 측정하여 목적지까지 드론을 직접 보내야 하는 상황을 제시한다.

CD 아파트 옥상에서 맞은편 다른 옥상까지의 거리를 구하는 방법에 대하여 알아 본다. 직접 실측을 하기에는 어렵기 때문에 삼각측량법을 사용하여야 하나 이 방 법은 삼각함수를 배우기 전 단계이므로 여기서도 중학교 과정에서 배운 도형의 닮 음과 삼각비를 이용하도록 한다.

ET 모둠원들이 서로 협력하여 방안을 알아보는 과정을 통해 협업능력과 창의력 을 기를 수 있도록 한다.

활동지(3)을 나누 어준다).

정리 (10 분)

(8)

중심과목 정보 학교급/학년(군) 고등학교/1 학년

영역

[고등학교] (1) 표현 중심과목

성취기준

[12정보05-03] 문제 해결에 적합한 하드 웨어를 선택하여 컴퓨팅 장치를 구성한 다.

[12정보05-04] 피지컬 컴퓨팅 장치의 동 작을 제어하기 위한 프로그램을 작성한 다.

주제(단원)명 드론, 출동(피지컬 컴퓨팅) 차시 5~6 차시

학습목표

1. 피지컬 컴퓨팅 장치(드론)의 구성 요소를 파악하고 작동 원리를 이해한다. 2. 드론 작동에 필요한 주요 개념을 코딩을 통해 이해한다.

3. 오픈소스 코딩을 활용하여 드론 장치에 코딩을 입력한다. 4. 스마트폰 앱을 활용하여 드론을 제어해본다.

연계과목 과학, 수학 연계과목

성취기준 영역

STEAM 요소

S 가속, 센서, 베터리 등의 개념 이해 T 스마트폰 앱을 활용한 드론 제어

E 드론의 구성 및 작동 원리 이해 및 조립 A

M 정확한 위치 계산 개발 의도

컴퓨팅 시스템이 다양한 곳에 적용되고 있음을 인지시키며 드론을 활용하여 직접 체험해 봄으로써 현실 세계에 적용 가능한 창의적인 컴퓨팅 시스템에 대해 생각할 기회를 제공 한다.

피지컬 컴퓨팅 도구는 사용자의 활용 목적에 따라 다양하게 사용되고 있음을 안내한다. 드론도 이 런 사례 중 하나로 앞으로 우리 삶에 곳곳에서 활용될 가치가 있음을 이해하도록 한다. 코딩을 활 용하여 피지컬 컴퓨팅 도구를 직접 이용할 수 있음을 직접적으로 체험하도록 한다. 생활 속에서 다 양한 아이디어를 물리적 시스템과 연계하여 만들어 낼 수 있음을 알게 하고, 미래 사회에서는 특정 프로그래머만이 이런 일을 하는 것이 아니라 필요하면 언제든지 내가 직접 만들어 낼 수 있는 생활 코딩 시대가 되었음을 알고 살아가게 한다.

상황 제시

상 황 제 시

드론이 활용되고 있는 여러 분야 제 시

창 의 적 설 계

스마트폰 앱을 활용 하여 드론을 정확하 게 날려본다.

감 성 적 체 험 1. 드론의 구성 요소 및 작동 원

리를 코딩을 통해 이해하기 2. 드론을 조립, 드론 펌웨어 업

로드, 스마트폰 앱 설치 및 연 동하기

감성적 체험

(9)

학습

및 유의점

도입 (10 분)

Co 4 차 산업 혁명 시대 피지컬 컴퓨팅 도구는 다양하게 활용되고 있음을 안내하 고. 특히, 드론의 활용 분야를 소개한다.

- 드론의 활용 영상 보기

CD 드론이 활용될 것으로 예측되는 분야에 대해 각자 생각을 이야기해 본다.

ET 드론을 직접 조립하고 조정해보는 체험을 안내 함으로써 호기심을 갖게 한다.

드론 활용 영상 준비하여 동기 유 발

전개 (70 분)

Co 드론의 구성 요소 및 작동 원리에 관해서 설명한다.

CD ·드론 장치의 구성 요소들을 파악한다.

·가속도, 자이로, 옵티컬센서, 모터 등의 동작 원리를 코딩 통해 작동시켜 봄으 로써 직접 개념을 이해한다.

CD ·모둠(2 인)원과 함께 직접 드론을 조립한다.

·같은 조원이 잘 되고 있는지 관찰하면서 돕는다.

Co 드론 펌웨어 업로드 방법에 대해 안내한다.

CD ·컴퓨터에 드론 펌웨어를 업로드 한다.

·같은 조원이 잘 되고 있는지 관찰하면서 돕는다.

Co 스마트폰에 조정기 앱 설치를 안해하고 드론 작동 원리 및 조정기 작동법을 간단히 설명한다.

CD ·모둠(2 인)원과 함께 직접 드론을 조립한다.

·스마트폰에 드론 조정기 앱을 설치한다.

·드론 조정기 작동법을 모둠원끼리 익힌다.

Co 드론 비행시 주의 사항 및 비행의 목적지에 대해 안내를 한다.

ET 직접 드론을 원하는 곳에 정확하게 날려본다.

ET ·컴퓨팅 시스템을 활용한 작업은 논리적이고 매우 정확하게 이루어져야 함을 깨닫게 되고, 모둠원과의 협업을 위한 의사소통 능력, 협동력의 중요성을 알게 된 다.

·피지컬 컴퓨팅을 직접 해본 경험을 통해 실생활에서 필요한 곳에 직접 활용해 볼 수 있는 자신감을 얻는다.

·모둠원과의 수업 활동을 평가하고 서로 피드백한다.

활동지1을 참고하 여 드론 구성 요 소 장치들이 준비 되었는지 확인하 게 한다.

교사용자료를 참 고하여 코딩 실습 진행

활동지2를 참고하 여 실습

활동지3을 참고하 여 실습

활동지4, 교수학습 자료를 참고

자기/동료평가지

사전에 필요한 프 로그램을 각 모둠 컴퓨터(바탕화면) 에 전송해둔다.

정리 (10 분)

Co 수업 과정을 정리하고, 수업 소감을 발표하도록 안내한다.

ET 활동한 소감을 자유롭게 발표하고 정리 및 마무리한다.

(10)

중심과목 통합과학 학교급/학년(군) 고등학교/1 학년

영역

[고등학교] 일상 생활 속 산화, 환원 반응

[10통과06-02] 생명 현상 및 일상생활에서 일어나고 있는 다양한 변화의 이유를 산화와 환원에서 나타나는 규칙성과 특성 측면에서 파악하여 분석할 수 있다.

주제(단원)명 배터리의 역사 및 작동원리 차시 7-8 차시

학습목표

1. 배터리의 역사 및 작동 과정에 대해 말할 수 있다.

2. 배터리 속 산화, 환원 반응을 전자의 이동을 통해 설명할 수 있다. 3. 기존 드론 배터리의 문제점을 해결할 드론 배터리를 설계할 수 있다.

연계과목 기술・가정 연계과목

성취기준 영역 [고등학교] 기술활용

STEAM 요소

S 배터리의 역사 및 종류에 대해 알아보기

T 배터리의 작동 과정을 전자 이동에 의한 산화, 환원 반응으로 설명해 보기 E 기존의 문제점을 해결할 수 있는 배터리를 설계하기

A M

개발 의도 배터리의 역사 및 원리를 산화, 환원 반응을 통해 이해하고, 기존의 문제점을 해결할 수 있는 드론 배터리를 설계한다.

학습 활동지를 참고하여 배터리의 역사 및 종류에 대해 알아본다.

기존에 사용되는 드론 배터리를 알아보고 배터리의 작동원리를 산화, 환원 과정으로 설명해본다. 기존의 드론 배터리의 문제점을 해결해 줄 수 있는 배터리를 직접 설계해보고 발표하는 과정에서 자신이 설계한 배터리의 장단점을 평가해본다.

상황 제시

상 황 제 시

배터리는 역사와 종류에는 어떤 것 들이 있을까?

창 의 적 설 계

기존 배터리가 가진 문제점을 해결할 배 터리를 설계해보자.

감 성 적 체 험 1. 배터리의 종류 알아보기

2. 배터리 속 산화, 환원 반응 찾 아보기

감성적 체험

(11)

학습

및 유의점

도입 (10 분)

Co 배터리의 역사 및 종류에 대해 생각해본다.

- 배터리의 역사에 대한 짧은 영상자료 시청 - 학습 과정 안내

전개 (70 분)

Co 배터리의 역사 및 사진, 화학적 배터리의 종류가 나와있는 활동지를 제시한다.

CD 모둠별로 스마트폰과 참고 자료을 이용해 배터리의 역사, 화학적 배터리의 종류에 대한 자료를 조사한다.

· 시기별 배터리의 원리를 조사한다.

· 화학적 배터리의 종류를 조사한다.

CD 드론에서 많이 사용되는 배터리 종류를 한 가지 정해 조사한다.

· 조사한 배터리의 원리를 전자에 의한 산화,환원으로 설명해본다.

· 사용되는 드론 배터리의 문제점을 파악한다.

ET 기존 배터리의 단점을 극복할 수 있는 배터리를 설계해본다.

· 모둠원들이 함께 협력해 나가면서 다양한 의견을 내본다.

· 모둠원이 설계한 배터리를 발표한 후 다른 조원의 의견을 들어보고 추가적으로 해결할 수 있는 방법을 모둠별로 토의해본다.

활동지를 나누어 준다.

정리 (10 분)

(12)

중심과목 통합과학 학교급/학년(군) 고등학교/1 학년 중심과목

성취기준 영역

[고등학교]발전과 신재생 에너지 중심과목 성취기준

[10통과09-01] 화석 연료, 핵에너지 등 을 가정이나 산업에서 사용하는 전기 에 너지로 전환하는 과정을 분석할 수 있다.

주제(단원)명 더 오랫동안 드론을 날려보자. 차시 9-10 차시

학습목표 1. 드론에서 운행 중 필요한 소비전력을 계산할 수 있다.

2. 드론을 오래 날리기 위한 방법과 그에 따른 문제점을 말할 수 있다.

연계과목 기술・가정 연계과목

성취기준 영역 [고등학교] 기술활용

STEAM 요소

S 전류와 전압, 소비전력에 대한 개념 이해

T 드론을 오랜시간 운용하기 위한 공학 설계를 이해하고, 제품을 구상 E

A

M 배터리 용량에 따른 운용시간 계산하기

개발 의도 드론을 안전사고에 실제로 활용하기 위해서 생기는 문제점과 이를 극복하는 방안을 고민 해보고 더 개발해야할 과학 기술을 알아본다.

현재 드론을 안전사고에 활용하기 위한 가장 큰 문제인 짧은 배터리 운용시간 해결을 위해서 배 터리의 기본 원리를 이해한다.

새로운 배터리 기술을 드론에 적용했을 때 생길 수 있는 장・단점을 찾아보고, 그 외에 생길 수 있는 문제점을 찾아본다.

미래 산업에서 안전을 위해서 더욱 투자해야할 분야를 찾아보고 고민해본다.

상황 제시

상 황 제 시

실제로 사용하고 있는 드론의 사용 시간을 알려준다. 왜 이렇게 밖에 못

날리는거지?

창 의 적 설 계

실제로 안전사고에 활 용하기 위한 드론의 개선 방향 토의 후 발표해보기

감 성 적 체 험 1. 드론의 실제 사용시간 계산해

보기

2. 배터리 용량 증가에 따른 문 제점 찾아보기

감성적 체험

(13)

학습

및 유의점

도입 (10 분)

Co 드론의 일반적인 종류 및 사용되는 영역에 대해서 제시한다.

- 드론에 써 있는 제원 읽어보기 - 학습 과정 안내

전개 (70 분)

Co 실제로 운용되는 드론을 이용하여 실종자를 구하는 상황을 제시한다.

CD 전력량 등 필요한 물리 용어에 대해 학습하고 드론의 제원 파악해본다.

· 드론이 운용 시간 및 배터리 용량을 파악한다.

· 드론의 한계를 파악한다.

· 드론의 개량할 수 있는 방법을 조별로 파악한다.

· 사회적 안전 시스템을 개선할 수 있는 방법을 조별로 파악한다.

· 모둠별로 작성한 내용을 발표한다.

ET 모둠원들이 함께 협력해 나가면서 다양한 의견을 내고, 협력해가는 과정에서 상대방의 의견을 존중하는 태도를 함양할 수 있다.

정리 (10 분)

(14)

4. 학생활동지 / 학생참고자료

차시 1~2차시

1. 우리 마을의 위치 파악하기(스마트폰을 활용) 수리적 위치

지리적 위치

관계적 위치

2. 우리 마을의 특성 파악하기(스마트폰을 활용)

구 분 장소

자연환경

공공 기관

주요 시설

먹거리

기타

3. 조사하면서 알게 된 점

[활동지 1]

^{모둠명 :} ^{모둠원 :}

(15)

차시 1~2차시

1. 우리 마을을 위험 지역과 위험 요소를 파악해보자. [스마트폰 활용]

위험 지역 대략적인 위치 표기

위험 요소

위험 요소를 구체적으로 설명할 것

정도

별표(★)로 표기(정도에 따라서 1개~5개)

[활동지 2]

^{모둠명 :} ^{모둠원 :}

(16)

차시 1~2차시

1. 우리 마을 안전지도를 그려보자. 아래 조건에 맞춰 지도를 그린다. [스마트폰 활용]

<조건>

1. 지도에 축척과 방위를 표기하고, 지형지물과 주요 시설을 그린다.

2. 왼쪽 하단에 범례를 만들고 주요 장소와 시설은 기호를 사용한다.

3. 위험 지역, 위험 요소, 위험도 등을 표기한다.

2. 위의 지도를 바탕으로 ‘작품 결과지’에 디자인적 감성을 살려 그려본다.

[활동지 3]

^{모둠명 :} ^{모둠원 :}

(17)

차시 3~4 차시

1. ‘채우기 효율’에 대해 알아보기

‘채우기 효율’이란 일정한 영역에 채워진 부분의 비율(%)을 말한다. 어떤 영역을 빈틈없 이 채웠을 때 ‘채우기 효율’은 1이다.

- 평면에서의 채우기 효율을 구하는 방법은 (단위 격자에 채워진 원의 넓이)÷(단위 격 자의 넓이)로 구할 수 있다.

- 공간에서의 채우기 효율을 구하는 방법은 (단위 격자에 채워진 구의 부피)÷(단위 격 자의 부피)로 구할 수 있다.

2. ‘채우기 효율’ 구해보기

[문제 1] 가로와 세로의 길이가 각각 16cm, 10cm인 직사각형 안에 반지름의 길이가 1cm인 원을 그린다고 할 때 겹치지 않고 그린다면 최대 몇 개를 그릴 수 있는지 알아보고 ‘채우기 효율’을 구하여라.

16cm

10cm

[문제 2] 위의 상황에서 같은 크기의 원을 1개 더 그려 넣으려고 한다. 가능한 방법을 설명하고

‘채우기 효율’을 구하여라.

16cm

10cm

[활동지 1]

^{모둠명 :} ^{모둠원 :}

(18)

알게 된 점을 자유롭게 적어보세요.

차시 3~4차시

코딩을 통해 지상에서 아파트 옥상에 응급키트를 전달하기 위해 드론을 올려보내려면 아 파트의 높이를 측정해야 한다. 위로 몇 m 올라가야 하는지 코딩하려면 아파트의 높이를 어떻게 측정해야 할까?

단, 드론의 위치에서 아파트까지의 거리는 무시하고 단순하게 높이만 측정하도록 한다.

또한 주어진 도구는 10m짜리 줄자와 각도기만 가지고 계산해보도록 한다.

코딩을 통해 옥상에서 맞은편 다른 아파트 옥상에 응급키트를 전달하기 위해 드론을 보 내려면 아파트 사이의 간격을 측정해야 한다. 지상으로 내려가지 않고 옥상에서 건너편 옥상까지의 거리는 어떻게 측정해야 할까?

단, 주어진 도구는 10m짜리 줄자와 각도기만 가지고 계산해보도록 한다.

[활동지 2]

^{모둠명 :} ^{모둠원 :}

모둠별로 어떠한 방법이 있는지 알아보고 실제로 교실의 천정 혹은 건물 밖으로 나가 서 건물 옥상까지의 높이를 구해보자.

(19)

3. 삼각측량법을 이용하여 거리 구하기

삼각형 한 변의 길이와 그 양쪽의 각을 알면 남은 변의 길이를 계산해 내는 수학공식을 이용해 평면위치를 결정하는 측량방식을 삼각측량이라 하며, 보통 광대한 지역에서 실제 로 도구를 이용하여 직접 거리를 측정하기 어려운 경우 측량을 통해 계산한다.

예를 들어 아래 그림과 같이 강 건너의 나무까지의 직선거리(CD)를 알고 싶다면 어떻게 해야 할지 모둠별로 의견을 나누고 실제로 구하는 방법을 알아보자.

A

C

D B







강

(20)

차시 5~6차시

활동지1. 드론의 구성 및 작동 원리

1. 드론의 구성 요소

Ÿ 프레임 : 드론은 프레임의 대각선 길이로 크기를 구분함 Ÿ 프로펠러 : 양력을 발생시켜 드론을 날 수 있게 함

Ÿ 다래 보드 : 드론의 두뇌 역할을 하는 아두이노 기반의 보드 Ÿ 옵티컬 센서 : 빛을 이용해 드론의 고도 및 이동을 측정

Ÿ 자이로 센서 : 각속도를 측정하는 것으로 드론이 수평을 유지할 수 있게 함 Ÿ 와이파이 모듈 : 조종기의 조종 신호를 받아 메인보드에 전달

Ÿ 모터 : 전기 에너지를 기계 에너지로 바꾸는 물건 Ÿ 베터리 : 전기 에너지를 제공

2. 작동 원리

1) 드론의 각 축에 대한 회전을 요, 피치, 롤이라고 함

2) 출력을 담당하는 Throttle

(21)

- 네 개의 모터가 전부 세게 회전하면 드론은 상승

3) 회전을 담당하는 Yaw

- R모터가 세게 회전하면 좌회전, L모터가 세게 회전하면 우회전

4) 전진, 후진을 담당하는 Pitch

- 뒤의 2개 모터가 세게 회전하면 전진, 앞의 2개 모터가 세게 회전하면 후진

5) 좌우 이동을 담당하는 Roll

- 우측 2개 모터가 세게 회전하면 좌로 이동, 좌측 2개 모터가 세게 회전하면 우로 이동

(22)

차시 5~6차시

활동지2. 드론 조립(실습)

1. 키위드론 구성

2. 드론 조립 절차

(23)

(24)

(25)

차시 5~6차시

활동지3. 드론 펌웨어 업로드(실습)

<드론 펌웨어 업로드 절차>

1. http://bit.ly/coding_bird에 접속하여 프로그램 다운로드(사전에 모둠별 컴퓨터 바탕화면에 다운 받아 놓음) 2. K-Up.exe 실행한 뒤, 열기 버튼 클릭

3. kiwi_v2.x.x(최신버전)을 클릭한 뒤, 열기 버튼 클릭

4. USB를통해 다래보드와 컴퓨터 연결

(26)

5. R버튼을 한 번 눌러 포트 정보를 가져온 뒤, 화살표를 클릭하고 아두이노를 선택, 업로드 버튼 클릭

6. 다음과 같이 cmd창이 켜졌다 꺼지면서 Completed가 뜨면 성공

7. 완료되면 USB가 연결된 상태에서 0번 RGB LED에 불이 들어옴 (빨강: 충전 중, 초록 : 충전 완료, 파랑 : 배터리 미결합)

(27)

차시 5-6차시

활동지4. 조종기 앱 설치 및 드론 날리기(실습)

<조종기 앱 설치 및 조정 기능>

1. 구글 플레이 스토어(앱스토어)에서 키위컨트롤러(코딩버드)를 검색해 설치

2. 조정기 알아보기

(28)

<드론 날리기>

(29)

차시 7-8차시

(30)

(31)

차시 9-10차시

[활동지]

^{모둠명 :} ^{모둠원 :}

1. 전력량

1) 전력량(W) = V・I・t (전압×전류×시간) 2) 단위 : Wh

3) 의미 : 일정한 시간동안 사용한 전력의 양

4) 예 : 1Wh = 1w・1h → 전력을 1w를 소비하는 전기 기구가 1시간 동안 작동하여 사용한 전력의 양

2. 산업용 드론의 사양 알아보기

1) 드론 무게 (배터리 무게) : 4.9kg (0.9kg) 2) 크기(가로×세로×높이) : 88cm×89cm×43cm 3) 전류 : 7660mA = 7.66A

4) 전압 : 22.8V 5) 드론 사용 시간 : 30분 = 0.5시간

6) 최대 상승 고도 : 3,000m 3. 드론 전력량 구하기

1) 드론의 전력량 구하기

2) 드론을 30분 사용할 때 사용한 전력 구하기

3) 드론 사용 시간은 가장 이상적인 상황에서 측정한 시간이다. 드론 배터리 운용 시간을 줄게 할 요인은 무 엇이 있을까?

(32)

4. 드론을 이용한 실종자 수색에 대한 다양한 생각을 조별로 나누기 (발표하기) 1) 현재 드론을 수색에 이용할 때 생길 수 있는 기계적 문제점 이야기하기

2) 현재 드론을 수색에 이용할 때 생길 수 있는 그 외의 문제점 이야기하기

3) 드론을 개량하여 디자인해보기(그림 또는 글로 설명)

4) 우리 동네 안전을 위한 시스템 제안하기

(33)

5. 교사자료

차시 1~2차시

1. 우리 마을의 위치 파악하기(스마트폰을 활용)

수리적 위치 TIP 위도와 경도로 표현하도록 한다(예시 : 경도 : 129.20′ 위도 : 130.50′)

지리적 위치 ^TIP 예시: 북쪽으로는 △△산, 남쪽으로는 □□산이 위치, ○○천이 도시의 한가운데를 지남

관계적 위치 TIP 예시 : ○○시 △△구 □□동과 △△동 사이

2. 우리 마을의 특성 파악하기(스마트폰을 활용)

구 분 장소

자연환경 TIP 마을의 주요 산, 하천, 농업 경관 등의 특성을 파악한다.

공공 기관 TIP 도서관, 복지관, 학교 등을 파악한다.

주요 시설 TIP 공원, 대형마트, 은행 등을 파악한다.

먹거리 TIP 카페, 음식점 등을 파악한다.

기타

TIP

예시: ○○관 설립

TIP 예시 : 2021년 6월 △△가게 옆에 ○○관이 세워졌다. □□에서 인기를 얻는 문화시설인데 우리 마을에도 들어왔다. 음료를 마시면서 책도 보고 토론할 수 있고, 영화도 보며 이야기를 나눌 수 있어 청소년들에게 인기 가 많다.

[활동지 1]

^{모둠명 :} ^{모둠원 :}

(34)

1. 우리 마을을 위험 지역과 위험 요소를 파악해보자. [스마트폰 활용]

위험 지역 대략적인 위치 표기

위험 요소

위험 요소를 구체적으로 설명할 것

정도

별표(★)로 표기(정도에 따라서 1개~5개)

TIP 예시: ○○ 원룸단지 주변

TIP 예시 : ○○ 원룸단지 안쪽 후미진 구역 CCTV

사각지대로 △△ 사고 발생 ^TIP 예시 : ★★★

[활동지 2]

^{모둠명 :} ^{모둠원 :}

(35)

1. 우리 마을 안전지도를 그려보자. 아래 조건에 맞춰 지도를 그린다. [스마트폰 활용]

<조건>

1. 지도에 축척과 방위를 표기하고, 지형지물과 주요 시설을 그린다.

2. 왼쪽 하단에 범례를 만들고 주요 장소와 시설은 기호를 사용한다.

3. 위험 지역, 위험 요소, 위험도 등을 표기한다.

TIP 웹에서 제공하는 지도를 참고하여 그릴 수 있도록 안내한다.

2. 위의 지도를 바탕으로 ‘작품 결과지’에 디자인적 감성을 살려 그려본다.

[활동지 3]

^{모둠명 :} ^{모둠원 :}

자료출처

(36)

차시 3~4 차시

코딩을 통해 지상에서 아파트 옥상에 응급키트를 전달하기 위해 드론을 올려보내려면 아 파트의 높이를 측정해야 한다. 위로 몇 m 올라가야 하는지 코딩하려면 아파트의 높이를 어떻게 측정해야 할까?

단, 드론의 위치에서 아파트까지의 거리는 무시하고 단순하게 높이만 측정하도록 한다.

또한 주어진 도구는 10m짜리 줄자와 각도기만 가지고 계산해보도록 한다.

코딩을 통해 옥상에서 맞은편 다른 아파트 옥상에 응급키트를 전달하기 위해 드론을 보 내려면 아파트 사이의 간격을 측정해야 한다. 지상으로 내려가지 않고 옥상에서 건너편 옥상까지의 거리는 어떻게 측정해야 할까?

단, 주어진 도구는 10m짜리 줄자와 각도기만 가지고 계산해보도록 한다.

[활동지 2]

^{모둠명 :} ^{모둠원 :}

(예시) 닮음과 삼각비에서 탄젠트를 이용하여 건물의 높이를 측정한다.

중학교때 배운 삼각비 중에서 특수각인   중에서 편한 값을 이용하여 구 하도록 한다. 다만 를 이용할 경우 건물에서 측정하는 장소까지 거리가 멀어져서 10m 줄자로 여러번 측정해야 할 수도 있다.

실제 측정된 값을 바탕으로 건물의 높이를 유추할 수 있다. 교실에서 진행되는 경우 실제 천정까지의 높이를 직접 측정하여 어느정도 오차가 발생하는지를 확인해보고 오 차가 적은 모둠을 선정해본다.

학교 건물의 경우 행정실의 협조를 구해 실제 건물의 도면을 바탕으로 높이를 확인해 볼 수 있다.

건물 높이

실제 측정 거리

(37)

3. 삼각측량법을 이용하여 거리 구하기

삼각형 한 변의 길이와 그 양쪽의 각을 알면 남은 변의 길이를 계산해 내는 수학공식을 이용해 평면위치를 결정하는 측량방식을 삼각측량이라 하며, 보통 광대한 지역에서 실제 로 도구를 이용하여 직접 거리를 측정하기 어려운 경우 측량을 통해 계산한다.

예를 들어 아래 그림과 같이 강 건너의 나무까지의 직선거리를 알고 싶다면 아래의 순서 로 계산한다. (AB의 길이와 양쪽의 각 α, β는 측정 가능하므로 이 값을 이용하여 CD의 길 이를 삼각함수를 이용하여 구한다.)

A

C

D B







강

① AB의 길이와 양쪽의 각 α, β를 측정한다.

② C에서 AB에 내린 수선의 발을 D라 하자.

③ 삼각함수의 사인법칙 _ sin

BC  sin

AC  sin

AB 에 의해서 AC와 BC의 길이를 구한다.

(단 각        )

(38)

_{AC  } sin

AB × sin

, _{BC  } sin

AB × sin

④ CD의 길이는 위에서 구한 AC 혹은 BC의 값을 이용하여 구한다.

CD  AC × sin 또는 CD  BC × sin

(주의) 삼각함수를 배우기 전 단계이므로 중학교에서 배운 삼각비를 이용하여 계산할 수 있도록 하며, 특수각이 아닌 경우 교사가 계산하여 제공 혹은 계산기를 이용하여 구할 수 있도록 지도한다.

TIP 예시 : 실제로 측정할 수 없는 상황임에도 불구하고 삼각함수를 이용하 여 거리를 구할 수 있게 되었다.

자료출처

네이버 지식백과 ‘삼각측량’

https://terms.naver.com/entry.naver?docId=1833358&cid=43667&categoryI d=43667

(39)

차시 5~6차시

활동지1. 드론의 구성 및 작동 원리

1. 드론의 구성 요소

Ÿ 프레임 : 드론은 프레임의 대각선 길이로 크기를 구분함 Ÿ 프로펠러 : 양력을 발생시켜 드론을 날 수 있게 함

Ÿ 다래 보드 : 드론의 두뇌 역할을 하는 아두이노 기반의 보드 Ÿ 옵티컬 센서 : 빛을 이용해 드론의 고도 및 이동을 측정

Ÿ 자이로 센서 : 각속도를 측정하는 것으로 드론이 수평을 유지할 수 있게 함 Ÿ 와이파이 모듈 : 조종기의 조종 신호를 받아 메인보드에 전달

Ÿ 모터 : 전기 에너지를 기계 에너지로 바꾸는 물건 Ÿ 베터리 : 전기 에너지를 제공

2. 작동 원리

1) 드론의 각 축에 대한 회전을 요, 피치, 롤이라고 함

2) 출력을 담당하는 Throttle

(40)

- 네 개의 모터가 전부 세게 회전하면 드론은 상승

3) 회전을 담당하는 Yaw

- R모터가 세게 회전하면 좌회전, L모터가 세게 회전하면 우회전

4) 전진, 후진을 담당하는 Pitch

- 뒤의 2개 모터가 세게 회전하면 전진, 앞의 2개 모터가 세게 회전하면 후진

5) 좌우 이동을 담당하는 Roll

- 우측 2개 모터가 세게 회전하면 좌로 이동, 좌측 2개 모터가 세게 회전하면 우로 이동

(41)

차시 5~6 차시 수업 활용 교구 : [코딩버드] 키위드론 활용

코딩 프로그램 : 엠블록

교육자료, 프로그램 자료 : http://bit.ly/coding_bird

(드론 펌웨어: 파일>코딩버드_공유>프로그램>아두이노 레오나르도 업로드>K-Up.zip 다운로드) 1. 자이로 센서 실습

2. 가속도 센서 실습

3. 다래보드 모터 실습

4. 옵티컬 센서 실습

(42)

5. 간단한 동작 프로그램 실습

거리나 가속도에 따라모터의 속도가 바뀌도록 실습해 보기

(43)

차시 5~6차시

활동지2. 드론 조립(실습)

1. 키위드론 구성

2. 드론 조립 절차

(44)

(45)

(46)

차시 5~6차시

활동지3. 드론 펌웨어 업로드(실습)

<드론 펌웨어 업로드 절차>

1. http://bit.ly/coding_bird에 접속하여 프로그램 다운로드(사전에 모둠별 컴퓨터 바탕화면에 다운 받아 놓음) 2. K-Up.exe 실행한 뒤, 열기 버튼 클릭

3. kiwi_v2.x.x(최신버전)을 클릭한 뒤, 열기 버튼 클릭

4. USB를통해 다래보드와 컴퓨터 연결

(47)

5. R버튼을 한 번 눌러 포트 정보를 가져온 뒤, 화살표를 클릭하고 아두이노를 선택, 업로드 버튼 클릭

6. 다음과 같이 cmd창이 켜졌다 꺼지면서 Completed가 뜨면 성공

7. 완료되면 USB가 연결된 상태에서 0번 RGB LED에 불이 들어옴 (빨강: 충전 중, 초록 : 충전 완료, 파랑 : 배터리 미결합)

(48)

차시 5-6 차시

활동지4. 조종기 앱 설치 및 드론 날리기(실습)

<조종기 앱 설치 및 조정 기능>

1. 구글 플레이 스토어(앱스토어)에서 키위컨트롤러(코딩버드)를 검색해 설치

2. 조정기 알아보기

(49)

<드론 날리기>

(50)

차시 7-8차시

(51)

(52)

차시 9-10차시

[활동지]

^{모둠명 :} ^{모둠원 :}

1. 전력량

1) 전력량(W) = V・I・t (전압×전류×시간) 2) 단위 : Wh

3) 의미 : 일정한 시간동안 사용한 전력의 양

4) 예 : 1Wh = 1w・1h → 전력을 1w를 소비하는 전기 기구가 1시간 동안 작동하여 사용한 전력의 양

2. 산업용 드론의 사양 알아보기

1) 드론 무게 (배터리 무게) : 4.9kg (0.9kg) 2) 크기(가로×세로×높이) : 88cm×89cm×43cm 3) 전류 : 7660mA = 7.66A

4) 전압 : 22.8V 5) 드론 사용 시간 : 30분 = 0.5시간

6) 최대 상승 고도 : 3,000m 3. 드론 전력량 구하기

1) 드론의 전력량 구하기

  ・・   ×  ×   

2) 드론을 30분 운용할 때 사용한 전력 구하기

1시간의 절반의 시간이기 때문에 86.64w의 전력을 소비한다.

3) 드론 사용 시간은 가장 이상적인 상황에서 측정한 시간이다. 드론 배터리 운용 시간을 줄게 할 요인은 무 엇이 있을까?

잦은 방향 이동과 바람, 온도와 습도, 배터리 자체 온도 등을 요인으로 얘기할 수 있어 야 한다.

(53)

4. 드론을 이용한 실종자 수색에 대한 다양한 생각을 조별로 나누기 (발표하기) 1) 현재 드론을 수색에 이용할 때 생길 수 있는 기계적 문제점 이야기하기

산악 지대가 많기 때문에 작으면 좋지만 작을수록 바람의 영향을 받기 쉽다.

배터리 무게가 많이 나가서 운용시간을 획기적으로 늘리기가 쉽지 않다.

등등의 얘기가 나오도록 유도

2) 현재 드론을 수색에 이용할 때 생길 수 있는 그 외의 문제점 이야기하기

드론을 띄우기 위한 주변 비행장의 허가 및 전선 등의 영향 고려

3) 드론에 꼭 추가됐으면 하는 기능 및 개량돼야 하는 기능 고려하여 디자인해보기(그림 또는 글로 설명)

배터리 무게를 극복해서 날릴 수 있는 방안 모색

나무가 많은 지역에서 실종자를 수색할 수 있는 방법 모색

4) 우리 동네 안전을 위한 시스템 제안하기

드론 동호회(민간) 등과 경찰이 협조할 수 있는 시스템 등을 제안

(54)

6. 차시별 학생 평가기준 및 방법

차시 평가기준(성취수준) 평가방법 평가도구

1~2 /10

상

자신이 거주하는 지역을 사례로 공간 특성을 파악하 고 이를 담은 안전지도를 디자인적 감성을 살려 제작 한다.

모둠별 산출물 평가 및 발표 평가

자기/동료평가지 (학생용) 중 자신이 거주하는 지역을 사례로 공간 특성을 파악하

고 이를 담은 안전지도를 제작한다.

하 자신이 거주하는 지역을 사례로 공간 특성을 이해하 고 이를 담은 안전지도를 제작한다.

3~4 /10

상

채우기 효율의 정의를 이해하고 응용할 수 있으며, 두 점사이의 거리를 구하는 공식 및 닮음을 이용하 여 직접 거리를 구할 수 없는 실제상황에서 수학적 인 사고로 거리를 구할 수 있다.

관찰 및 산출물 평가

학생 활동지 및 관찰평가지 중

채우기 효율이 무엇인지 이해할 수 있으며, 두 점 사이의 거리를 구하는 공식을 응용하여 직접 거리 를 구할 수 없는 실제 상황에서 거리를 구할 수 있 다.

하

두 점사이의 거리를 구하는 공식이 무엇인지 알 수 있으며, 직접 거리를 구할 수 없는 실제 상황에서 거리를 구하는 방법이 무엇인지를 알 수 있다.

5~6 /10

상

드론 동작과 관련된 개념을 이해하기 위한 코딩을 할 수 있고, 드론을 조립하여 펌웨어 업로드를 할 수 있고 드론을 정확한 곳에 날릴 수 있다.

관찰 및 산출물 평가

학생 활동지 및 관찰평가지 중 드론 동작 관련 개념을 이해하고 펌웨어 업로드 하

고 드론을 조립하여 날릴 수 있다.

하 드론 동작 관련 개념을 이해하고 드론 펌웨어 업로 드 하고 드론을 조립할 수 있다.

7~8 /10

상

기존에 드론에서 사용하는 배터리의 종류를 이해하 고 이를 전자 이동에 의한 산화,환원으로 설명할수 있으며, 문제점을 보완할 배터리를 설계할 수 있다.

관찰 및 산출물평가 관찰평가지 중

기존 드론에서 사용하는 배터리의 종류를 이해하고, 이를 전자 이동에 의한 산화, 환원으로 설명할 수 있 다.

하 기존 드론에서 사용하는 배터리의 종류를 이해할 수 있다.

9~10 /10

상

소비전력에 대한 개념을 이해하고, 드론의 소비전력 값을 계산 후 드론의 개선점에 대한 내용을 두가지 이상 말할 수 있다.

관찰 및 산출물평가 관찰평가지 중 소비전력에 대한 개념을 이해하고 드론의 개선점에

대한 내용을 한가지 이상 말할 수 있다. 하 드론의 개선점을 말할 수 있다.