Contents 1 042 043 054 065 076 097 288 329 46

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(5)

1

주제 개요

04

2

학습 목표

04

3

STEAM 과목 요소

05

4

STEAM 단계 요소

06

5

차시구성 계획

07

6

차시별 교수학습과정

09

7

^{평가 계획}

28

8

^{학습 내용}

32

9

진로 탐색 및 지도상의 유의점

46

(6)

고등학교 차시대체형(3차시)

프로그램 명 차시 주요 내용 STEAM

요소

미래 에너지를 활용하여 코딩으로 만드는

가상현실(VR) 테마파크 게임 만들기

-게임 프로그램 기반 코딩전문가되기-

1

미래 에너지 부족과 에너지 원리에 대해 이해하고 ‘미래 에너지를 활용한 미래형 테마파크 게임‘을

기획하기

S

2

코딩과 알고리즘의 원리를 이해하고, 코스페이시스를 활용하여

가상현실(VR) 콘텐츠 제작하기 S, T

3

코스페이시스(Cospaces)를 활용하여 가상현실(VR) 콘텐츠를 제작하고

HMD를 통해 게임 실행 및 체험하기

A, T

차시구성계획

(7)

차시 프로그램 명 내용

고 등 학 교

1

미래 에너지를 활용하여 코딩으로 만드는 가상현실(VR)

테마파크 게임 만들기 (고등학교 차시대체형)

1. 현재를 비롯한 미래에 발생할 에너지 고갈 문제를 인지하고, 문제해결의 필요성에 대해 공감할 수 있 다.

2. 미래 에너지에 대한 배경지식을 바탕으로 과학기 술과 접목된 신재생에너지 등의 활용사례를 분석 하여 세부 정보를 이해하고 탐구할 수 있다.

3. 가상현실 콘텐츠를 활용하여 미래 에너지를 활용 한 미래형 테마파크 게임을 만들어 제안할 수 있 다.

2

3

(8)

주제 개요

학습 목표

내용 목표

- 4차 산업혁명의 대표 기술 중 하나인 가상현실(VR)을 통해 코딩 원리를 이해할 수 있다.

- 에너지로 발생하는 사회적, 환경적 문제에 대해 알 수 있다.

- 지속가능한 에너지를 탐구하여 미래 에너지를 활용한 테마파크 디자인을 구상할 수 있다.

미래 에너지를 활용하여 코딩으로 만드는 가상현실 테마파크 게임 만들기

본 프로그램은 학생들이 미래 과학기술에 흥미를 가지고 창의성을 발휘하여 지속가능한 에 너지 문제에 대한 탐구와 미래 에너지에 대한 학습을 바탕으로 4차 산업혁명의 핵심 기술 중 하나인 가상현실(VR)을 활용하여 최종 결과물을 도출 할 수 있도록 구성하였다. 프로그 램 내용은 총 3차시로 구성되어 있으며, 상황제시에서는 지구의 자원 회복 속도가 인류의 자원 소비량보다 떨어짐으로 인한 자원의 고갈과 환경의 오염문제가 심각해짐으로 인하여 화석 에너지를 대체하는 신재생에너지에 대한 실험을 진행하여 학생들이 관심을 가질 수 있 게 하고 창의적 설계에서는 가상현실과 코딩에 대한 학습을 바탕으로 미래 에너지를 활용한 테마파크 게임을 구상하여 직접 결과물을 제작할 수 있도록 한다. 마지막 감성적 체험에서 는 테마파크 가상현실 게임 체험 부스를 제작하고 광고 안내문을 만들어 서로 감상할 수 있 는 시간을 갖도록 한다.

본 프로그램은 4차 산업혁명의 기술 중 하나인 가상현실(VR) 기술을 사용하여 미래 신재생 에너지 테마파크를 구상해봄으로서 IT분야에 대한 관심과 미래 신재생에너지에 대한 지식을 얻도록 도움을 주며, 미래사회를 대비한 창의적 문제해결력을 개발하는 것에 목적을 두었다.

01

02 2019 STEAM PART 02

(9)

PART

2 1

고 등 학 교 차 시 대 체 형 프 로 그 램 과정 목표

- 자원의 유한성과 화석연료로 인한 환경문제에 대해 토론할 수 있다.

- 에너지 변환 및 전자와 전류의 흐름, 에너지 하베스팅 이론에 대해 알 수 있다.

- 미래 에너지를 활용한 테마파크 디자인을 설계할 수 있다.

- 가상현실 및 코딩을 활용하여 미래 에너지를 활용한 테마파크 게임을 효과적으로 나타낼 수 있다.

창의적 사고 기능 및 태도 목표

- 미래 에너지를 활용한 테마파크 디자인을 창의적으로 계획할 수 있다.

- 미래에 실현될 다양한 신재생 에너지로 인한 변화를 상상해 볼 수 있다.

- 모둠 친구들과 협동하고 배려하여 가상현실 콘텐츠를 계획하고 완성할 수 있다.

- 서로의 작품을 존중하며 감상할 수 있다.

STEAM 과목 요소

S : 에너지와 자원으로 인한 사회문제 및 원리 학습

- 에너지 및 자원의 관계와 사회문제의 연관성에 대해 토론 할 수 있다.

- 미래 에너지로 떠오르는 신재생 에너지에 대해 알 수 있다.

- 에너지 하베스팅 이론에 대해 알아보고 실험함으로써 직접 활용할 수 있다.

T：가상현실 과학 기술 학습

- 4차 산업혁명을 대표하는 가상현실 기술의 특징을 알아보고, 활용할 수 있다.

- 코딩과 알고리즘에 대한 개념과 원리에 대하여 학습할 수 있다.

E：미래 에너지를 활용한 테마파크 게임 설계

- 다양한 미래 에너지를 활용하여 테마파크 게임을 설계할 수 있다.

A：미래 에너지를 활용한 테마파크 게임 계획서 작성 및 감상

- 가상현실 프로그램을 이용하여 테마파크 게임을 제작할 수 있다.

- 가상현실 게임 설명서를 제작하고 서로의 작품을 감상할 수 있다.

03

(10)

STEAM 단계 요소

상황 제시

상황 제시 단계에서는 화석연료로 인해 발생하는 환경문제와 유한적 자원의 사용으로 야기되는 사회 문제를 알아보고 우리 주변에 사용되어지고 있는 에너지와 에너지원에 대한 탐구를 함께 진행하여 신 재생에너지의 필요성에 대해 알게 된다. 이어 친환경 에너지로 떠오르는 에너지 하베스팅에 대해 알아 보고 간단한 정전기를 이용하여 LED에 불을 키는 실험을 통해 에너지의 변환과 전자 및 전류의 흐름 에 대해 학습하고 미래 사회 에너지 문제에 대해 함께 고민해본다.

세계 인구 증가와 화석연료의 가용 기간 연관성 살펴보기 집에서 사용하는 에너지와 에너지원에 대해 탐구하기

에너지 하베스팅에 대해 알아보고 실험하기

미래사회의 지속가능한 에너지 공급을 위한 국내외 사례 알아보기

창의적 설계

창의적 설계 단계에서는 미래 에너지를 활용한 테마파크 게임을 구상하기 위해 1차 계획으로 큰 틀 이 되는 주제를 선정하고 2차 계획으로 미래 에너지와 연관시켜 테마파크 내부에 들어갈 세부 게임 콘텐츠를 구상한다. 3차 계획으로 가상현실에서 보여줄 게임 프로세스를 설계해 봄으로써 가상현실 결 과물 제작을 위한 미래 에너지를 활용한 테마파크 게임 계획서를 완료하고 최종적으로 Cospaces 프로 그램을 이용하여 가상현실 코딩을 통해 게임 결과물을 제작한다.

미래 에너지를 활용한 테마파크 게임 주제 선정하기 아이디어 스케치를 통해 테마파크 세부 게임 콘텐츠 구상하기

가상현실 테마파크 게임 프로세스 설계하기 미래 에너지를 활용한 가상현실 테마파크 게임 제작하기

감성적 체험

감성적 체험 단계에서는 모듬별로 제작한 미래 에너지를 활용한 가상현실 테마파크 게임을 바탕으로 게임 설명서를 제작하고, 공간을 분리하여 가상현실 체험 부스 공간을 확립 후 서로의 개임 개발 결과 물을 감상한다. 감상하며 들었던 생각이나 느낌을 서로 나누고, 보안점 등을 통해 피드백을 교환한다.

미래 에너지를 활용한 가상현실 테마파크 게임 체험 부스 제작하기 가상현실 테마파크 게임 설명서 제작하기

미래 에너지를 활용한 가상현실 테마파크 게임 체험하기

04

(11)

PART

2 1

고 등 학 교 차 시 대 체 형 프 로 그 램

프로그램명

미래 에너지를 활용하여 코딩으로 만드는 가상현실(VR)테마파크 게임 만들기 -게임 프로그램 기반 코딩전문가되기-

학교급 고등

학교 차시 총3차시

교육목표 - 에너지와 우리 생활에 대해 알아보고 미래의 시 재생 에너지의 필요성과 배경 학습을 기 초로 미래 에너지를 활용한 테마파크 게임을 VR(가상현실)로 표현하고 체험한다.

관련교과

Ÿ 과학 (1학년) 5단원 : 물질의 상태변화 / 7단원 : 과학과 나의 미래 Ÿ 과학 (2학년) 8단원 : 열과 우리생활

Ÿ 과학 (3학년) 6단원 : 에너지 전환과 보존

Ÿ 사회 2 4단원 : 자원의 개발과 이용 / 5단원 : 환경문제와 지속가능한 환경 Ÿ 미술 (1학년) 4단원 : 미체와 표현의 확장 / 7단원 : 디자인과 생활

교육과정 목표

과학

내용요소 : 과학 기술과 원리에 대한 학습, 관찰, 탐구 성취기준

[1과05-01] 세 가지 상태와 입자배열 [1과07-02] 직업과 과학 관련성, 직업의 변화 [2과08-02] 온도, 열의 이동, 열평형

[3과06-01] 역학적 에너지 전환과 보존

[3과06-01] 역학적 에너지와 전기에너지의 관계 [3과06-01] 소비전력

사회

내용요소 : 에너지와 사회와의 관계에 대한 학습, 관찰 성취기준

[2사04-01] 자원의 의미와 에너지 자원의 특성 [2사04-02] 자원으로 인한 지역 갈등과 주민 생활 [2사04-03] 자원의 지속 가능한 개발과 이용 [2사05-01] 전 지구적 차원의 환경 문제 [2사14-02] 미래 사회와 지속 가능한 발전

미술

내용요소 : 과학으로 상상, 과학 기술이 활용된 미술 작품 감상

[9미01-01]자신과 주변 대상, 환경, 현상의 관계를 탐색하여 나타낼 수 있다.

[9미01-02]시각 문화 속에서 이미지의 다양한 전달 방식을 이해하고 활용할 수 있다.

[9미01-05]미술과 관련된 다양한 직업의 종류와 특징을 이해할 수 있 다.

[9미02-01]표현의도에 적합한 주제를 다양한 방식으로 탐색할 수 있다.

[9미02-02]주제에 적합한 표현 과정을 계획할 수 있다.

[9미02-03]표현 재료와 용구, 방법의 특징을 이해하고 표현 과정을 점

차시구성 계획

05

(12)

검할 수 있다.

[9미02-05]표현매체의 특징을 알고 다양한 표현효과를 탐색할 수 있다.

상황제시

차시별 교수 · 학습 내용 교과목 STEAM 요소

1차시

Ÿ 세계 인구 증가와 화석연료의 가용 기간 연관성 살펴 보기

Ÿ 집에서 사용하는 에너지와 에너지원에 대해 탐구하기 Ÿ 에너지 하베스팅에 대해 알아보고 실험하기

Ÿ 미래사회의 지속가능한 에너지 공급을 위한 국내외 사 례 알아보기

과학,

사회 S / E

창의적 설계

2차시

Ÿ 미래 에너지를 활용한 가상현실 테마파크 게임 계획서 구상하기

Ÿ 코딩을 활용한 가상현실 제작 방법 학습하기

Ÿ 미래 에너지를 활용한 가상현실 테마파크 게임 제작하 기

과학,

미술 A / T

창의적 설계 및 감성적 체험

3차시

Ÿ 미래 에너지를 활용한 가상현실 테마파크 게임 설명서 만들기

Ÿ 작품을 발표하고 HMD를 통해 게임을 체험하고 보완 점 피드백하기

미술 A

(13)

PART

2 1

고 등 학 교 차 시 대 체 형 프 로 그 램 1 차시 교수 학습 과정

대상/과목 고등학생/과학, 사회 수업차시 1/3차시

단원 Ÿ 과학 (1학년) 5단원 : 물질의 상태변화 / 7단원 : 과학과 나의 미래

Ÿ 사회 2 4단원 : 자원의 개발과 이용 / 5단원 : 환경문제와 지속가능한 환경

준비물 - 도화지 1장, 알루미늄 호일 1장, 테프론 200mm x 150mm 1장, 은박테이프 1m, LED, 가위, 송곳, 칼, 양면테이프, 활동지 1

교육과정 학습목표

흐름 문제제시 & 제작활동 학습자료(‣) 및

유의점(※)

도입 (5분)

■ 동기유발하기

○ 유튜브를 통해 ‘만약에 화석 연료가 없어진다면?’ 영상을 보여주고 관 심을 유도

[유튜브] 만약 화석연료가 없어진다면?

- 화석연료는 어디에 쓰이고 있을까요?

- 화석연료가 사라진다면 어떤 일들이 일어날까요?

- 화석연료를 계속 사용한다면 무슨 일이 일어날까요?

- 우리 주변에 쓰이고 있는 다른 에너지원은 어떤 것들이 있을까요?

○ 인구증가 그래프와 화석연료 가용 기간 그래프를 보고 둘 사이의 관계 를 추론하고 설명할 수 있도록 제시

‣ [유튜브]

What if korea : 만약 화석 연료가 없어진다면?

출처

https://www.yout ube.com/watch?

v=adMZ8zzLowc

차시별 교수학습 과정

06

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ex) 이 그래프를 통해 무엇을 알 수 있나요?

· 인구가 증가하고 있어요.

· 석유 및 천연 가스 등의 자원이 한정적이에요.

· 인구가 증가할수록 자원이 더 빨리 사라질 수 있어요.

세계 인구 전망(2017_유엔 경제사회국(UNDESA)

화석연료 가용 기간

- 세계 인구가 2023년 80억을 돌파할 것이며 앞으로 점점 증가할 것임을 인지한다.

- 인구가 증가할수록 화석연료의 가용 기간이 더 줄어들 수 있음을 추론할 수 있도록 유도한다.

- 천연가스, 석유 등의 화석 연료는 이용 과정에서 이산화탄소의 배 출량이 많아, 온실 효과로 지구 온난화를 일으키는 큰 원인임을

‣ 출처 연합뉴스, 교육부 블로그

‣ 교사용 참고자 료 1-1 : 신 재생 에너지를 사용해 야 하는 이유

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PART

2 1

고 등 학 교 차 시 대 체 형 프 로 그 램

지구의 자원 회복 속도가 인류의 자원 소비량보다 떨어져 자 원의 고갈과 환경의 오염문제가 심각해짐으로 인해 화석 에너 지를 대체하는 신‧재생 에너지에 대한 관심이 증가하고 있다.

이러한 사회문제를 바탕으로 신‧재생 에너지에 대해 알아보고 탐구하여, 4차 사업혁명의 핵심 기술인 가상현실(VR)을 활용하 여 미래 에너지를 이용한 테마파크 게임을 디자인해 보자.

알린다.

- 앞으로 화석 연료의 사용을 줄이기 위해 신‧재생 에너지인 태양력, 풍력, 수력, 바이오 에너지 등으로 대체될 것이라고 설명한다.

■ 상황제시

전개 (30분)

■ 에너지와 우리 생활과의 관계에 대해 이야기해보기

○ 일상생활에서 에너지를 사용하는 일은 무엇이 있을지 질문하고 답해보기

- ex) 선풍기로 바람을 쐬어요. 게임기로 게임을 해요 등

■ 자원의 의미와 집에서 사용하는 에너지에 대해 알아보기

○ 에너지와 자원의 개념에 대해 이해하고 집에서 사용하는 에너지 활용 사례를 탐색 후 내용을 정리하도록 안내

- 각자 생각하는 에너지와 자원에 대한 정의를 정리하고 발표한다.

- 마인드 맵을 통해 집에서 사용하는 에너지에는 어떤 것들이 있는지 탐색 한다.

- 장소에 따른 행동과 그에 필요한 사용 에너지 및 에너지원을 신뢰 도 높은 정보원(도서, 백과, 논문, 기사 등)을 이용해 정리한다.

○ 주로 사용되던 에너지원이 모두 사라졌을 때 사회적으로 어떤 상

‣ 활동지 1-1, 1-2

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에너지는 운동에너지, 위치에너지, 전기에너지, 열에너지, 빛에너 지, 소리에너지, 화학에너지 등으로 다양한 형태를 가진다. 한 에 너지의 형태는 다른 에너지의 형태로 변환이 가능하다.

- 출처 : 네이버 두산백과

황이 발생할지 생각해보고 이를 대체할 재생 에너지의 필요성에 대해 이해하기

■ 에너지 하베스팅에 대해 알아보고 실험 진행하기

○ 에너지의 변환에 대해 학습하기 - 에너지 변환이란 무엇일까?

에너지 변환(네이버 두산백과)

- 에너지 변환의 예시는 무엇이 있을까?

· 떨어진 물을 이용한 수력발전의 경우 물의 운동에너지를 발전 기의 회전운동 에너지로 변환

· 발전기에서는 운동에너지가 다시 전기에너지로 변환

· 전기에너지는 가정으로 전해져 선풍기를 회전시키는 운동에너 지로 변하거나 헤어드라이어의 열에너지로 변하기도 함

○ 에너지 하베스팅의 개념 이해하기 - 에너지 하베스팅이란 무엇일까?

‣ 교사용 참고자 료 1-2 : 에너지 하베스팅

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PART

2 1

고 등 학 교 차 시 대 체 형 프 로 그 램

태양광, 진동, 열, 풍력 등과 같이 버려지는 자연적인 에너지원으 로부터 발생하는 에너지를 전기 에너지로 전환시켜 사용하는 기 술이다.

에너지 하베스팅의 종류(네이버 지식백과)

- 에너지 하베스팅은 어떤 장점이 있을까?

전자제품 및 여러 기기들의 에너지 효율을 크게 향상시킬 수 있 을 뿐만 아니라 궁극적으로는 추가적인 에너지 공급 없이 주변 의 에너지를 이용하여 독립적 구동이 가능하도록 도와줌

- 에너지 하베스팅 사례는 어떤 것들이 있을까?

내용

사례1 사람이 걸을 때마다 발바닥이 바닥을 누르는 압력 에너지를 모아 집이나 조명에서의 빛에너지로 전환

사례2 체열을 이용해 전기를 만들어 배터리 교체가 필요 없는 스마트 워치

사례3 변기의 물내림으로 인해 발생하는 힘을 전기에너지 로 바꾸어 핸드폰 충전

‣ 교사용 참고자 료 1-3 : 전자들 의 흐름, 전류

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○ 정전기를 활용한 에너지 하베스팅 실험 계획하고 진행하기

- 실험 원리 : 알루미늄 호일과 테프론 사이 마찰에 의해 전자가 에 너지를 얻게 되어 은박테이프로 이어진 다른 쪽으로 이동하여 LED에 불을 켤 수 있게 됨

- 전자와 전류의 이동 방향에 대해 학습을 진행한다.

- 준비물 : 도화지 1장, 알루미늄 호일 1장, 테프론 200mm x 150mm 1장, 은박테이프 1m, LED, 가위, 송곳, 칼, 양면테이프 - [주의] 칼, 송곳, 가위와 같이 날카로운 물건 사용에 주의를 강조하

며 진행한다.

1. 종이에 원하는 그림을 그린 후 불이 들어오길 원하는 곳에 구멍 을 뚫어 LED 전구를 꽂는다.

2. 아래쪽에는 사각형 2개를 잘라 구멍을 만들어 준 후 구멍 위에 알루미늄 호일을 테이프로 붙여서 구멍을 막는다.

3. 뒷면으로 나온 LED 전구의 두 다리(+,-극)를 좌우로 당겨 펴주고 긴 다리(+극)와 짧은 다리(-극)의 방향을 엇갈리게 배치한다.

(19)

PART

2 1

고 등 학 교 차 시 대 체 형 프 로 그 램

4. 종이 뒷면에 은박테이프로 각각 LED 다리를 연결하고 마지막에 알루미늄 호일을 연결한다.

5. 한쪽 알루미늄 호일에는 손을, 다른 쪽에는 테프론을 대고 동시에 빠르게 문질러서 빛이 들어오는 것을 확인한다.

출처 : https://kidshyundai.tistory.com/580(키즈현대)

○ 실험 작품 감상하며 마무리하기

- 에너지 하베스팅은 자연에서 직접 전기에너지를 획득할 수 있기 때문에 에너지 공급의 안정성, 보안성 및 지속 가능성을 유지할 수 있고 환경공해를 줄일 수 있는 친환경 에너지 활용 기술로 각 광받고 있음을 알려준다.

■ 미래사회의 지속가능한 에너지 공급을 위한 국내외 노력 알아보기

○ 국내 및 영국, 독일의 지속가능한 재생 에너지 공급 노력을 사례를 통해 학습하기

국가 대상 내용

영국 영국 전력회사 페이브젠

전력생산이 가능한 마루 타일 ‘페이브 젠’을 2014년 영국 내 12개 학교에 보 급

독일 정부의 에너지 전환정책

환경오염을 일으키는 원자력과 화석연 료보다 신재생에너지를 사용하자는 취 지의 정책으로 약 22%의 비중으로 높 임(풍력발전 다수)

한국 대구 엑스코 컨벤션센터

태양광 발전시스템을 적용한 건물로 에너지를 한곳에 모아 누적 절감 효과 를 금액별로 보여주고 있음

출처 : https://www.leaderyou.co.kr/1177(리더유의 IT리더)

정리 (5분)

■ 화석연료의 사용으로 인한 사회문제와, 재생에너지를 활용한 미래 사회 대비 방식에 대해 정리해보기

- 화석연료는 환경오염을 일으키고 자원이 유한하다는 단점을 가지고 있다.

- 재생에너지의 활용을 통해 미래 사회의 문제점을 해결할 수 있다.

■ 차시예고

- 다음 시간에는 미래 에너지를 활용한 가상현실 테마파크 게임 제

(20)

작을 위해 아이디어를 구체화시키고 4차 산업혁명을 대표하는 기 술 중 하나인 가상현실(VR) 콘텐츠 기술을 활용해 결과물을 제작 할 것임을 안내한다.

(21)

PART

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고 등 학 교 차 시 대 체 형 프 로 그 램 2차시 교수 학습 과정

대상/과목 고등학생/과학, 미술 수업차시 2/3차시

단원 Ÿ 과학 (1학년) 5단원 : 물질의 상태변화 / 7단원 : 과학과 나의 미래 Ÿ 미술 (1학년) 4단원 : 미체와 표현의 확장 / 7단원 : 디자인과 생활

준비물 교육과정

학습목표 Ÿ 자원과 신재생에너지에 대해 알아보고 가상현실(VR)을 활용하여 미래형 신재 생에너지 가상현실 테마파크 게임 개발하기

유의점(※)

도입 (5분)

ex) 가상현실은 컴퓨터나 티비 화면과 무엇이 다른가요?

· 직접 체험하는 것 같은 기분을 느낄 수 있어요.

· 360도 화면을 모두 확인할 수 있어요.

· 손을 이용해 직접 활동 할 수 있어요.

■ 가상현실을 활용한 테마파크 체험 프로그램 사례 소개하여 관심 유도

○ ‘Summer Funland’ 게임 소개 영상을 보며, 가상현실을 통해 다양한 테 마파크 게임을 기획하고 체험 할 수 있다는 것을 소개

[유튜브] Summer Funland

- 가상현실로 체험할 수 있는 표현의 다양성을 알려준다.

‣ [유튜브]

Summer Funland

출처

v=7Bp5tacaZ6Q

(22)

전개 30분

아이싱 쿠키 만드는 과정을 코딩으로 적용한다면?

코딩 알고리즘

■ 가상현실의 과학기술 탐색하기

- 가상현실(VR)은 가상의 환경이나 사람들이 실제로 그 상황에 들어와 있 는 것처럼 느끼고, 상호작용을 할 수 있게 만들어주는 인터페이스를 의 미한다.

- 가상현실의 입체영상의 원리 :

가상현실의 입체영상은 양안시차를 이용하는 것인데, 우리 눈은 두 개이고 두 눈 간의 거리가 달라 각각 보는 각도가 다른데, 원근 거리 차를 느낄 수 있고 물체를 3차원으로 인식할 수 있다.

- 헤드마운트디스플레이(HMD) : 머리에 착용하는 기기로 HMD를 착용하 면 왼쪽 오른쪽의 그림이 합쳐져 하나의 입체영상으로 확인할 수 있다.

■ 컴퓨터 코딩과 관련된 과학기술 학습하기

○ 코딩의 개념

- 알고리즘을 통해 컴퓨터와 대화할 수 있는 하나의 방법이다.

○ 알고리즘의 정의

- 목적을 달성하거나 문제를 해결하도록 하는 독립된 동작들의 순서로 정 의로 볼 수 있다.

○ 아이스 쿠키 만드는 과정을 코딩으로 적용한다면?

(23)

PART

2 1

고 등 학 교 차 시 대 체 형 프 로 그 램

가전제품 속 코딩 적용 예시

세탁기 TV 에어컨

알고리즘을 통해 컴퓨터와 대화할 수 있는 방법

그대로 따라 했을 때 목적을 달성하거나 문제를 해결하도록 하는 독립된 동작들의

순서

▼ ▼

아이싱 쿠키 재료 아이싱 쿠키 요리법

-쿠키 재료- Ÿ 버터 95g Ÿ 슈가파우더 60g Ÿ 박력분 230g Ÿ 베이킹파우더 2g Ÿ 계란 1개

-아이싱 재료- Ÿ 계란 흰자 30g Ÿ 슈가파우더 150g

1. 버터를 실온에 두고

핸드믹서를 이용해 잘 풀어준 후 슈가파우더를 넣고 다시 섞는다.

2. 노른자와 흰자를 넣고 휘핑을 해주어 크림화를 한 후 채에 거른 박력분과 베이킹 파우더를 넣는다.

3. 손을 이용해 한 덩어리로 만들어 뭉쳐준다.

4. 냉장고에 1시간 정도 넣어둔다.

5. 아이싱을 만들기 위해 핸드믹서를 이용해 흰자를 섞어 거품을 내고 슈가파우더를 넣은 후 우유색이 될 때까지 휘핑해준다.

6. 냉장고에서 뭉쳐진 쿠키 재료를 꺼내 모양에 맞게 틀을 잡고 180도 예열된 오븐에서 15분 정도 구워준다.

7. 원하는 모양으로 아이싱 디피를 진행한다.

■ 생활 속에 코딩이 적용된 사례 알아보기

○ 가전제품 속 코딩 사례

- 리모컨의 전원버튼을 누르고 텔레비전을 키는 과정, 세탁기에 세탁물을 넣고 작동하는 과정 모두 코딩을 통한 기계의 작동이라 볼 수 있음

(24)

목적 : 빨래를 하기까지의 과정

목적 : 원하는 TV 프로그램을 시청하기까지의

과정

목적 : 방안을 적절한 온도로 맞추기까지의

과정

■ 코딩을 위한 알고리즘(순서도) 그려보기

○ 알고리즘(순서도) 그리기

- 알고리즘 예시를 보고 친구들과 주제를 하나 정하고 문제를 해결하기까 지의 순서도를 A4 용지에 직접 그려보기

ex) 떡볶이 만들기, 탕수육 만들기 등 알고리즘 예시

‘귀차니즘’을 주제로 한 재미있는 알고리즘 사례

■ 미래 에너지를 활용한 가상현실 테마파크 게임 생각해보기

○ 에너지로 일어날 사회 문제를 해결하기 위해 미래 에너지를 활용하여 테마파크 게임을 가상현실(VR) 기술을 활용하여 결과물을 만들어볼 것임을 안내

(25)

PART

2 1

고 등 학 교 차 시 대 체 형 프 로 그 램

- 자신의 테마파크 게임 주제를 생각해봅시다.

- 가상현실 테마파크 게임 안에 어떤 세부 콘텐츠를 제작하고 싶 은가요?

- 어떤 방식으로 미래 에너지를 활용하고 있다는 점을 소개할 수 있을까요?

- 앞으로도 계속 발전할 예정인 가상현실(VR)기술을 활용하여 작품 을 직접 제작할 수 있을까요?

■ 미래 에너지를 활용한 테마파크 게임 계획안 구상하기

○ 가상현실 테마파크 게임 계획을 구상하기 위해 다음의 과정을 따라 설 계하도록 안내

- 가상현실 테마파크 게임 세부 콘텐츠 구상하기 ex) 에너지 활용 미니게임 등

- 가상현실 테마파크 게임 스토리 및 프로세스 설계하기 - 게임 화면 이미지 구상하기

- 게임 프로세스에 맞는 코딩 구축하기 - 가상현실 테마파크 게임 완료 후 테스트하기

■ 테마파크 게임 설계 및 아이디어 스케치

○ 미래 에너지를 활용한 테마파크 디자인 내의 자신이 제작하고 싶은 작 품을 배치하고 아이디어를 스케치로 표현하도록 진행

- 색연필, 싸인펜 등을 준비하여 자유롭게 스케치 할 수 있는 환경 을 조성한다.

■ 가상현실 공간 구성을 위한 Cospaces 익히기 ○ Cospaces 시작하기 (https://cospaces.io/edu/) 접속

(26)

환 경

- 사막, 바다, 숲속 등의 배경 구성

- 아래 ‘360 사진을 업로드 하세요’를 클릭하면 직접 찍은 360도 사진을 배경 으로 넣을 수 있다.

분 위 기

- 전체적인 화면의 날씨를 조정할 수 있으며, 크게 3가지로 분류된다.

○ Cospaces 프로그램

- 웹을 기반으로 한 가상현실 제작 도구로서 인터넷만 연결되어 있으면 간편하게 PC에서 작업할 수 있다. 작업한 내용을 스마트 디바이스나 헤 드셋으로 감상하고 체험할 수 있다.

- 배경 설정 후 사물을 배치하면 몇 분만에도 실감나는 가상현실 공간을 만들 수 있다. 글과 그림, 그래프 등으로 2차원적으로 표현하던 방식에 서 벗어나 3차원 가상현실 세계에서 세 방향으로 입체 표현을 할 수 있 게 해준다.

○ Cospaces 주요 메뉴

(27)

PART

2 1

고 등 학 교 차 시 대 체 형 프 로 그 램

코 드

- 코드에서 코블럭스 클릭 후 자신이 원하는 설정에 맞게 선택하여 애니메이 션 제작이 가능하다.

아 이 템 메 뉴

- 말과 대사 삽입, 놀기나 앉기, 박수치기 등의 다 양한 동작, 그 외의 여러 가지의 입력이 가능하다.

Tip! Cospaces는 부분 무료이며 제공되는 오브젝트와 환경이 설정 가능하며 간단한 코딩을 통해 말하고 움직이는 방법을 활용 할 수 있다.

■ Cospaces 프로그램을 활용하여 작품 제작하기

○ Cospaces로 학생들에게 모둠 과제를 내줄 때는 먼저 학급을 만들어 학생들을 가입하게 한다. 학생 추가를 눌러 나오는 코드를 학생들에게 알려준다.

- 학생들이 가입했다면 과제 만들기를 선택하여 과제의 이름과 내용을 정하고 그룹으로 만들어 과제보내기를 선택하여 같은 모둠 학생들이 하나의 작품을 볼 수 있도록 드래그하여 모둠을 구성한다.

○ 모둠별로 설계한 예술작품 스케치를 구체화하고 가상현실 공간을 구

(28)

① google play 또는 app store에서 코스페이시스 앱 다운

② COSPACES(코스페이시스) 앱에 들어가 로그인을 하면 자신 의 스페이스가 나온다.

① TinkerCad의 색 정보를 가 져오기 위해 내보내기 – obj를 선택하여 다운로드하 기

② OBJ파일은 압축파일로 저장되며 반드시 압축 파일의 압축을 해제한 다.

③ 압축 해제된 obj.mtl파일과 tinker.obj파일을 동시에 선택 하여 코스페이시스 환경으로 드래그하여 넣기

상한다.

■ 가상현실(VR) 작품 완성하기

○ 수정하고 보완할 점을 반영하며 작품을 완성하게 한다.

■ COSPACES(코스페이시스)를 HMD에 적용하기

(29)

PART

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고 등 학 교 차 시 대 체 형 프 로 그 램

③ ‘내 스페이스’ 안에 있는 스페이스를 선택하면 웹에서 만든 스페이스가 나온다.

④ 클릭 후 오른쪽 맨 위에 있는 ‘놀기’ 버튼 클릭

⑤ 오른쪽 아래에 있는 VR 아이콘 클릭

⑥ VR 클릭 후 나와야 하는 장면

(30)

- HMD에서 작동여부를 확인하고 최종적으로 수정 보완하여 작업을 마무 리한다.

정리 (5분)

■ 가상현실을 이용한 코딩학습, 미래 에너지를 활용한 테마파크 게임 계 획서에 대해 제작 소감을 이야기하며 정리해보기

- 가상현실을 이용한 코딩학습으로 제작된 결과물에 대해 어떠한 생각을 가지고 있는지 질문한다.

- 미래 에너지를 활용한 가상현실 테마파크 게임을 예시로 추후 재생에너지를 활용한 콘텐츠가 더 많이 생길 수 있음을 시사한 다.

■ 차시예고

- 다음 시간에는 제작한 미래 에너지를 활용한 가상현실 테마파크 게임을 체험하기에 앞서 각 모둠마다 체험 부스를 제작하고 안 내문을 만들어 보는 시간을 가질 것임을 알려준다.

3차시 교수 학습 과정

대상/과목 고등학생/과학, 미술 수업차시 3/3차시

단원 Ÿ 과학 (1학년) 5단원 : 물질의 상태변화 / 7단원 : 과학과 나의 미래 Ÿ 미술 (1학년) 4단원 : 미체와 표현의 확장 / 7단원 : 디자인과 생활 준비물

(31)

PART

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고 등 학 교 차 시 대 체 형 프 로 그 램

교육과정

학습목표 Ÿ 모둠별로 가상현실 테마파크 게임 설명서 제작

Ÿ 제작한 가상현실 게임을 실행 및 감상하고 소감 나누기

유의점(※)

도입 (5분)

ex) 에너지를 주제로 한 테마파크를 보니 어떤 생각이 드나요?

- 에너지 테마파크가 있는지는 처음 알았어요.

- 재미있어 보이고 에너지에 대한 학습을 하기 좋을 것 같아요.

■ 과학기술과 함께하는 ‘미래 에너지를 활용한 미래형 테마파크’로 영상 보여주기

- 부안 신재생 에너지 테마파크를 보여주며, 가상현실을 통해 테마파크를 제작한 사례를 소개한다.

‣ [유튜브]

Summer Funland

출처

v=7uRYjxkiG0E

전개 30분

■ 미래 에너지를 활용한 가상현실 테마파크 게임 설명서 만들기 ○ 미래 에너지를 활용한 가상현실 테마파크 게임 설명서 만들기 - 게임 설명서 사례를 소개하며 설명서에 필요한 내용은 어떤 것들이 있

을지 이야기해 보기

- 게임의 테마, 소개, 방법, 목표 등 소주제 정해보기

(32)

ex) 작품 감상을 위해 테마파크의 구성과 의미를 효과적으로 설명할 수 있는 설명서를 만들기 위한 방법엔 어떤 것들이 있을지 토의한다.

부르마블 게임 설명서(11번가 부르마블 게임 설명)

- 게임 설명서에 들어갈 세부 내용 생각하고 토의하기

- 게임 설명서 활동지를 나누어 주고 게임 이름을 정한 뒤 설명서를 디자 인한다.

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PART

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고 등 학 교 차 시 대 체 형 프 로 그 램

■ 미래 에너지를 활용한 가상현실 테마파크 가상현실 게임 체험 및 감상 하기

○ 모둠별로 제작한 작품 감상하기

- 게임 체험을 위해 공간을 나누고 책상을 배치하여 가상현실 게임을 체 험할 수 있는 장소를 마련한다.

- 제비뽑기를 하여 순서를 정하고 모둠별로 제작한 게임 설명서를 활용하 여 게임을 소개 한 후 직접 체험해본다.

- 시간이 부족할 경우 작품을 몇 개 선정하여 발표를 진행한다.

- 발표가 끝난 후 서로의 아이디어를 공유하며 피드백을 주고받을 수 있 도록 진행한다.

정리 (5분)

■ 활동 소감 나누기

- 가상현실 제작 소감 및 미래 에너지에 대하여 새롭게 배운 점에 대해 발표한다.

- 가상현실(VR)의 장점과 가상현실(VR)분야의 직업을 소개한다.

- 테마파크 뿐만 아니라 미래 에너지를 활용한 다양한 콘텐츠가 생겨날 수 있음을 알려준다.

- 질의응답을 하는 시간을 갖는다.

평가 계획

(34)

수행 과제 자원과 신재생에너지에 대하여 이해하고 가상현실(VR)을 통해 미래형 테마파크의 디자인을 해야 하는지를 안다.

성취 기준

성취기준 학생 활동의 예

1. 자원과 신재생에너 지에 대해 이해 할 수 있다.

신재생에너지는 석유를 대체할 수 있는 에너지원을 의미하며 재생에너지 8가지와 신 에너지 3가지를 말한다.

2. 가상현실(VR)을 이 용한 테마파크 디자인 에 신재생에너지를 활 용하여 제작할 수 있 다.

신재생에너지에 대하여 이해하고 이를 활용하여 가상현실(VR) 에서 미래형 테마파크를 디자인을 하는 것으로 신재생에너지 에 대한 흥미를 높이고 가상현실(VR)을 통해 디자인하는 것으 로 It분야에 대한 관심을 높일 수 있다.

평가 기준

등급

평가요소

평 가 등 급

상 중 하

1. 인지적 영역

자원과 신재생에너 지의 개념을 설명 할 수 있다.

자원과 신재생에너 지의 개념을 이해 할 수 있다.

자원과 신재생에너 지의 개념의 이해 가 미흡하다.

2. 창의적 영역

신재생에너지를 활 용하여 창의적으로 미래형 테마파크를 디자인 할 수 있다.

신재생에너지를 활 용하여 미래형 테 마파크를 디자인 할 수 있다.

신재생에너지를 활 용하여 미래형 테 마파크를 디자인 할 수 없다.

평가 도구

문항 신재생에너지를 활용하여 미래형 테마파크를 디자인 해보자.

과제수행조건

1. 학습 과정 평가 - 주최 : 교사

- 평가 방법 : 모둠 구성원의 참여도, 모둠 역할 분담, 발표력 2. 산출물 평가

- 주제 : 교사, 동료 학생

- 평가 방법 : 내용 평가, 자기/동료 평가

수행, 관찰 평가 계획

(35)

PART

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고 등 학 교 차 시 대 체 형 프 로 그 램

평가 영역

평가

항목 우수(A) 보통(B) 미흡(C)

창의적 설계

문제 해결 계획 및

과정

신재생에너지를 활용하여 테마파크 게임을 제작하는 과정에서 창의적인 아이디 어 도출 과정을 충실이 따 르고 이를 위해 충분한 노 력을 하였음

신재생에너지를 활용하여 테마파크 게임을 제작하는 과정에서 창의적인 아이디 어 도출 과정을 충실이 따 르고 이를 위해 노력을 하 였음

신재생에너지를 활용하여 테마파크 게임을 제작하는 과정에서 창의적인 아이디 어 도출 과정을 따르는 것 과 노력이 미흡함

산출물 도출

신재생에너지를 활용한 테 마파크 게임을 제작하는데 적극적으로 참여함

신재생에너지를 활용한 테 마파크 게임을 제작하는데 참여함

신재생에너지를 활용한 테 마파크 게임을 제작하는데 소극적으로 참여함

감성적 체험

집중과 끈기

주제에 대해 집중하여 끈 기를 가지고 과제를 완성함

주제에 대해 집중력은 있 으나 끈기가 부족함

주제에 대해 집중력과 끈 기가 부족함

호기심 과 자신감

새로운 내용에 대해 호기 심을 가지고 적극적으로 참 여하여 과제를 해결함

새로운 내용에 호기심을 가지고 참여하나 과제해결 을 어려워 함

새로운 내용에 대해 관심 과 호기심이 부족하여 과제 해결을 어려워 함

총평

학생 자기/동료 평가 기준표

평가 방법

평가

영역 평가기준

평 가 상 중 하

자기 평가

창의적 설계

◆ 신재생에너지를 활용하여 창의적으로 디자인 할 수 있다.

◆ 가상현실(VR)을 통해 테마파크 게임을 제작 할 수 있다.

감성적

체험 ◆ 에너지 문제에 대하여 설명할 수 있다.

동료 평가

감성적

체험 ◆ 재생에너지를 활용해 디자인한 부분을 설명 할 수 있다.

학생 동료/자기 평가지

(36)

진로 탐색 활동 평가표

학교 학년 반 모둠 이름

이름

자신의 진로와 관련된 IT 분야에 대한

조사를 잘 하였는가?

IT 분야의 다양한 직업군에

대한 탐색을 잘 하였는가?

조사 및 토론 활동에 적극적으로 참여하였는가?

칭찬할 점과 개선할 점 (매우 잘함 5, 잘함 4, 보통 3, 미흡 2, 매우 미흡 1)

1. 5 4 3 2 1 5 4 3 2 1 5 4 3 2 1

2. 5 4 3 2 1 5 4 3 2 1 5 4 3 2 1

3. 5 4 3 2 1 5 4 3 2 1 5 4 3 2 1

4. 5 4 3 2 1 5 4 3 2 1 5 4 3 2 1

5. 5 4 3 2 1 5 4 3 2 1 5 4 3 2 1

6. 5 4 3 2 1 5 4 3 2 1 5 4 3 2 1

* 다른 친구들의 활동지를 보면서 자신의 진로와 관련된 새로운 직업에 대해 알게 된 것이 있나요? 있다면 어떤 것인지 적어봅시다.

* 이번 수업을 통해 느낀 점은 무엇인가요?

구술 평가 기준표

(37)

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고 등 학 교 차 시 대 체 형 프 로 그 램

평가

영역 평가기준 평가척도

상 중 하

융합적 사고

u 테마파크 게임 제작에 필요한 과학 원리를 이해하였는가?

u 신재생에너지 활용 사례를 설명할 수 있다.

창의적 설계

u 미래형 가상현실 테마파크 게임을 창의적으로 계획할 수 있다.

u 자신이 희망하는 직업과 연계한 효율적인 문화재 보호 방법을 제 안 할 수 있다.

감성적 체험

u 가상현실(VR) 기술 발전의 필요성을 설명할 수 있다.

u 신재생에너지의 다양한 가치를 설명할 수 있다.

의사 소통

u 다른 사람의 생각을 경청하고 수렴할 수 있다.

u 다른 사람의 생각을 수용해 더 나은 결과물을 만들 수 있다.

(38)

학습 내용

①

내용 [ 영상 자료 ]

ebs 클립뱅크 자원의 이용

Ÿ 자원

(https://www.youtube.com/watch?v=1 X_dr_7e9fY)

신재생에너지 관련 영상

Ÿ 신재생에너지

(https://www.youtube.com/watch?v=W cg7adS5f-E)

②

내용 [ 영상 또는 사진 자료 ]

가상현실(VR)을 이용한 교육 콘텐츠

Ÿ YTN 뉴스

(https://www.youtube.com/watch?v=1 X_dr_7e9fY)

가상현실을 통한 운항 교육

Ÿ 운항교육

(https://www.youtube.com/watch?v=fd pj9WyMapE)

③

내용 [ 영상 또는 사진 자료 ]

Cospaces에 대한 소개영상

Ÿ Cospaces 소개

(https://www.youtube.com/watch?v=JL XXPSX9l5M)

07

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PART

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고 등 학 교 차 시 대 체 형 프 로 그 램

활동지 1-1

에너지 자원

미래 에너지를 활용하여 코딩으로 만드는 가상현실 테마파크 게임 만들기 에너지 고갈 문제,

우리가 사용하는 자원도 끝이 있을까?

학년 반 번호 이름

■ 에너지와 자원에 대해 생각해봅시다.

1. 당신이 생각하는 에너지와 자원에 대한 정의를 적어봅시다.

2. 마인드맵을 통해 집에서 사용하는 에너지는 어떤 것이 있는지 생각해봅시다.

(40)

활동지 1-2

■ 에너지와 자원에 대해 생각해봅시다.

3. 마인드맵을 바탕으로 다음 표를 작성해봅시다.

장소 행동 사용 에너지 에너지원

1 거실

더워서 에어컨을 튼다. 바람 전기, 화석연료 등

2 부엌

3 화장실

4 내방

(41)

PART

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고 등 학 교 차 시 대 체 형 프 로 그 램

[활동지 1-1. 1-2] 활동 시 유의사항

▶ 각자 생각하는 에너 지와 자원에 대한 정의를 작성

▶ 마인드맵을 통해 집 에서 사용하는 에너 지에 대해 알아보고, 최대한 가지치기를 많이 하여 여러 가 지 상황에 대해 생 각해볼 수 있는 기 회를 줄 수 있도록 유도

▶ 마인드맵을 바탕으 로 집 안 장소에서 의 행동과 그에 필 요한 에너지가 무엇 이 있는지 표로 정 리할 수 있도록 진 행하며, 작성에 힘들 어 할 시 인터넷을 활용할 수 있도록 제안한다.

(42)

활동지 2-1

■ 코딩을 위한 알고리즘(순서도)를 그려봅시다.

알고리즘 주제 예) 떡볶이 만들기, 숙제 해오기

나만의 알고리즘 그리기

(43)

PART

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고 등 학 교 차 시 대 체 형 프 로 그 램

[활동지 12-1] 활동 시 유의사항

▶ 떡볶이 만들기, 숙제 해오기 등과 같이 알고리즘을 만들고 싶은 주제를 다양하 게 선택할 수 있도 록 도와준다.

▶ 알고리즘을 완성할 수 있도록 예시를 들어주고 끝까지 완 성할 수 있도록 격 려한다.

(44)

활동지 2-2

내용(그림 혹은 글)

게 임 화 면 구 상

설 명

■ 미래 에너지를 활용한 가상현실 테마파크 게임 구상하기

테마파크 게임 주제

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PART

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활동지 2-3

게임 코딩 알고리즘 그리기

■ 미래 에너지를 활용한 가상현실 테마파크 게임 코딩 알고리즘을 그려보자

(46)

[활동지 1-3] 활동 시 유의사항

▶ 미래 에너지를 활용 한 테마파크 디자인 을 위해 세부 콘텐 츠 3개를 구상할 수 있도록 진행한다.

▶ 콘텐츠에 대한 설명 은 글과 그림 자유 롭게 진행하도록 하 며, 어떤 미래 에너 지를 활용하는지 작 성할 수 있도록 인 터넷 이용을 허가한 다.

(47)

PART

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고 등 학 교 차 시 대 체 형 프 로 그 램

활동지 3-1

■ 미래 에너지를 활용한 가상현실 테마파크 게임 설명서 만들기

게임 명칭 :

(48)

교사용 참고자료 3-1 [활동지 1] 활동 시 유의사항

▶ 테마파크 게임 명칭 을 정한 후 내용은 처음 보는 사용자가 쉽게 알 수 있도록 설명서를 구상하고 디자인은 원하는 대 로 진행할 수 있도 록 소개한다.

▶ 학습지가 없을 시 A4 용지 혹은 V3 용지를 사용하여 광 고 안내판을 만들어 사용한다.

(49)

PART

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고 등 학 교 차 시 대 체 형 프 로 그 램

교사용 참고자료 1-1

교육부 블로그

https://m.blog.naver.com/PostView.nhn?blogId=moeblog&logNo=220460277322&proxyReferer=htt ps%3A%2F%2Fwww.google.co.kr%2F

신·재생 에너지를 이용해야 하는 이유

화석연료 가용 기간

인류의 문명은 빠른 속도로 발달해 왔고, 앞으로도 멈추지 않을 것입니다. 그리고 문명의 발달 에 따라 우리는 더 많은 에너지가 필요합니다. 인류의 에너지 사용량은 급증하고 있지만, 우리가 아직도 가장 많이 의지하고 있는 에너지원인 화석 연료는 그 양이 한정되어 있어 가까운 미래 에 고갈될 것으로 예상합니다. 또한, 화석 연료는 다시 생성되는 데 수백 만 년이라는 시간이 소 요됩니다. 따라서 지속 가능한 발전을 할 수 있는 새로운 에너지의 개발은 필수적인 과제입니다.

그리고 천연 가스, 석유 등의 화석 연료는 이용 과정에서 이산화탄소의 배출량이 많아, 온실 효 과에 의한 지구 온난화를 일으키는 원인으로 손꼽히고 있습니다. 이것은 계속되는 악순환을 낳 는데, 화석 연료의 사용으로 지구 온난화를 발생시키고, 이 때문에 기후의 변화가 심해지게 되면 서, 냉난방에 화석 연료를 더욱 많이 사용하게 되는 결과를 낳기 때문입니다. 그래서 우리는 화 석 에너지의 고갈뿐만 아니라 지구 온난화 같은 문제들을 해결하기 위해서 새로운 신·재생 에너 지를 개발해야 합니다.

또한, 화석 연료와 원자력 에너지 등 현재 인류가 이용하는 많은 에너지원은 지구 온난화뿐만 아니라 환경 오염에도 심각한 영향을 미치고 있습니다. 특히, 산성비와 땅의 사막화는 대표적인 화석 연료 사용으로 인한 부작용입니다.

이런 화석 연료의 사용에 인한 문제점들의 가장 근본적인 해결 방법은 화석 연료의 사용을 줄 이는 것입니다. 앞으로 이용될 에너지는 신·재생 에너지, 즉 태양력과 풍력, 수력, 바이오 에너지 등으로 대체될 것입니다. 그러나 아직까지 개발되어진 신·재생 에너지들은 에너지 효율성이 부족 하거나 비용이 많이 드는 등 문제점이 존재합니다. 때문에 현재 신·재생 에너지에 관한 많은 연 구들이 이루어지고 있고 정부나 기업들의 노력도 계속 되고 있다고 합니다.

(50)

[네이버 지식백과] 에너지 하베스팅 [energy harvesting] (두산백과)

https://terms.naver.com/entry.nhn?docId=2847680&cid=40942&categoryId=32375

에너지 하베스팅

태양광, 진동, 열, 풍력 등과 같이 자연적인 에너지원으로부터 발생하는 에너지를 전기 에너지 로 전환시켜 수확하는 기술을 말한다.

일상적으로 버려지거나 사용하지 않은 작은 에너지를 수확하여 사용 가능한 전기 에너지로 변 환해주는 기술로, 신재생 에너지 원천 기술로 각광 받고 있다. 에너지 하베스팅 기술의 구성은 발생된 에너지를 변환 수집하는 부분과 에너지를 축적하는 부분으로 구성되며 에너지 발생에서 소비까지의 기본 과정은 다음과 같다.

이러한 에너지 하베스팅은 자연에서 직접 전기 에너지를 획득할 수 있기 때문에 에너지 공급 의 안정성, 보안성 및 지속 가능성을 유지할 수 있고, 환경공해를 줄일 수 있는 친환경 에너지 활용 기술로 각광받고 있다.

에너지 하베스팅의 종류로는 다음과 같은 것들이 있다.

- 신체 에너지 하베스팅 : 신체의 움직임을 통해 발생하는 체온, 정전기, 운동에너지 등을 이용하는 방법

- 광 에너지 하베스팅 : 태양광을 이용하는 방법

- 진동 에너지 하베스팅 : 진동이나 압력을 가해 압전 소자를 발전시키는 방법 - 열 에너지 하베스팅 : 산업 현장에서 발생하는 수많은 폐열을 이용하는 방법

- 전자파 에너지 하베스팅 : 방송전파나 휴대전화 전파 등의 전자파 에너지를 이용하는 방법 - 중력 에너지 하베스팅 : 도로의 과속 방지턱, 횡단보도 일시정지선 등에 공기 압력 펌프를

설치하여 차량의 중량을 이용해 공기를 압축시킨 후 압축 공기 발전을 하는 방법

- 위치 에너지 하베스팅 : 수력발전소의 방수구 및 화력발전소 냉각수 방수로에서 발생하는 위치에너지 차이를 이용하는 방법

-

영국의 시장조사기관인 아이디테크엑스(IDTechEx)는 전세계의 에너지 하베스팅 시장규모가 2020년에 한화 약 43조에 육박할 것으로 예상했다. 특히 영국의 전력회사 페이브젠(Pavegen)은 전력 생산이 가능한 마루 타일 “페이브젠(pavegen)”을 2014년 영국 내 12개 학교에 보급하여, 학생들이 복도에서 뛰노는 것만으로도 전기를 생산할 수 있는 압전 에너지 하베스팅 시스템을 구축하였다. 또한 동일 시스템을 브라질의 리우데자네이루 빈민가에 설치하여 운동에너지를 이 용해 불을 밝히는 축구장을 건설하였다.

(51)

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고 등 학 교 차 시 대 체 형 프 로 그 램

[네이버 지식백과] 전자들의 흐름, 전류

https://terms.naver.com/entry.nhn?docId=1524131&cid=47341&categoryId=47341

전자들의 흐름, 전류

물의 높이가 다른 두 물통을 연결하면 높은 물통에 있는 물이 낮은 물통으로 흐른다. 이 때 물 을 흐르게 하는 에너지원은 두 물통의 수압차이다. 두 물통의 수압차가 클수록 물의 흐름은 빨 라지고, 수압차가 작을수록 물의 흐름은 느려진다. 또 물의 높이가 같아지면 물은 더 이상 흐르 지 않게 된다. 물을 계속 흐르게 하려면 펌프를 이용하여 수압차를 계속 유지시켜 주어야 한다.

전기 회로에서 전자가 도선을 따라 흐르기 위해서도 에너지원이 필요하다. 그 역할을 하는 것 이 전지이다. 전지에서 (+)극은 전위가 높고, (-)극은 전위1)가 낮다. 두 극 사이의 전위 차이를 ' 전위차' 또는 '전압'이라고 한다. 전압의 기호는 V이고, 단위는 볼트(V)를 사용한다.

전위차에 의해 전자들은 (-)극에서 도선을 따라 (+)극으로 이동한다. 이러한 전자들의 흐름을 ' 전류'라고 한다. 전류란 전하를 띤 입자들의 흐름이다. 과학자들은 전류가 흐르는 방향을 (+)극 에서 (-)극으로 정하였다. 전지와 같은 화학 전지를 회로에 연결하면 전자들이 일정한 방향으로 움직인다.

이와 같이 도선 내에서 전자들이 한 방향으로 움직일 때 생기는 전류를 '직류'라고 한다. 그러 나 전기 에너지를 만들기 위해 전자들이 한 방향으로만 움직일 필요는 없다. 도선 속에 있는 전 자들이 움직이는 방향이 바뀌더라도 전류가 흐를 수 있다. 이와 같이 도선 내에서 전자들이 움 직이는 방향이 주기적으로 바뀔 때 생기는 전류를 '교류'라고 한다. 가정에서 사용하는 전기는 교류이다. 60㎐의 교류가 흐른다는 것은 전자들이 1초에 120번씩 방향을 바꾼다는 것을 의미한 다.

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진로 탐색

- 과학, 공학 등 전공분야와 디자인이 융합된 진로에 대해 탐색한다.

주제 직업 명 내용

가상 현실 활용

가상현실전문가 이용자가 실제 세계와 유사한 느낌을 갖도록 3D모델링 및 VRML 등의 기술을 이용해 3차원 가상현실시스템을 개발

증강현실전문가 모니터나 스크린, 스마트폰의 액정 등 화면을 통해 현실세계에 각종 정보 및 가상현실을 합성하는 증강현실 시스템을 개발

게임테크니컬아 티스트

게임테크니컬아티스트는 기술로 대표되는 프로그래밍의 구현 가능성과 효율성, 그리고 아트로 대표되는 그래픽 아티스트의 감성과 예술적 지 식 등 두 가지를 다 이해하면서 기술과 예술 사이에서 대화를 돕는 일 을 수행

증강현실 엔지니어

증강현실엔지니어는 프로그래머로서 증강현실 시스템에 적용할 알고리 즘을 개발하고 응용하는 일을 한다. 영상처리 기술을 기반으로 증강되 어 나타나게 할 객체를 안정적이고 정확하게 표현해 내는 시스템을 개 발하는 것

공간정보 연구원

공간정보연구원은 지상 · 지하 · 수상 · 수중 등의 다양한 정보를 활용 해 새로운 가치의 공간정보를 만들고, 공간정보에 대한 정책과 기술개 발, 제도수립 등에 필요한 연구를 수행

코딩 활용

웹프로그래머 웹상에서 각종 자료들을 보여줄 수 있도록 웹 프로그래밍 언어를 이용 하여 프로그램을 설계하고 작성함

응용소프트웨어 개발자

응용소프트웨어개발자는 워드프로세서(한글, MS워드 등), 회계관리프로 그램, 통계처리프로그램, 이미지 편집 툴(포토샵, 일러스트레이터 등) 학 교, 가정, 회사 등에서 더욱 빠르고 효율적으로 일을 처리할 수 있도록 돕는 응용소프트웨어를 개발

웹 및 멀티미디어디자

이너

웹 및 멀티미디어디자이너는 컴퓨터그래픽을 활용하여 인터넷 홈페이 지를 도안하거나 방송, 영화, 게임에 필요한 그래픽, 그림, 문자 등을 디 자인함

시스템소프트웨 어개발자

시스템소프트웨어의 개발과 공급, 소프트웨어의 유지보수 등과 관련된 활동을 기획, 지휘 및 조정

웹 퍼블리셔 웹사이트 제작에서 웹디자이너 또는 프로그래머가 디자인하고 웹코딩 한 것을 웹표준성과 웹접근성에 부합하도록 재정리함

반도체디지털회 로설계개발자

HDL(Hardware Description Language, 하드웨어 기술언어)코딩, 시뮬레 이션, 게이트 레벨 합성, 시스템 레벨 회로 검증, 자동 배치배선 등을 수 행하여 반도체 칩의 전기적 특성에 맞게 디지털 회로를 설계함

| 한국직업정보시스템 워크넷, 미래의 직업세계 : 직업편(진로정보망 커리어넷, 2014), 미래가 온다

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PART

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고 등 학 교 차 시 대 체 형 프 로 그 램

지도상의 유의점

도입

▶ 에너지로 인한 사회적 환경적 문제점에 대해 학생들이 제대로 이해 할 수 있도록 도와주고 이로 인한 문제해결을 위해 미래 신재생에너 지에 대해 관심을 갖도록 유도한다. 에너지 하베스팅 실험의 경우 날카로운 물건 사용에 주의하고 개인적으로 실험을 진행할 수 있도 록 준비물 준비에 유의한다.

전개

▶ 코딩 및 가상현실 학습에 어려움을 겪는 학생을 위해 쉽게 이해할 수 있도록 예시를 든 설명이 필요하며, 시간이 부족할 경우 학습에 맞게 실습 시간을 늘려 학습하는 것을 장려한다.

정리

▶ 체험 부스를 제작함에 있어 완성도보다는 체험할 수 있는 시간을 확 보하는 것에 유의하며 대다수의 학생 작품을 모두 감상할 수 있도록 유도하고 긍정적 피드백을 받을 수 있도록 진행한다.

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