2018 융합인재교육(STEAM) 교사연구회 결과보고서
2018. 10. 31
성 문 중 학 교
과 제 개 요
과제명 2018년 융합인재교육(STEAM) 교사연구회 운영
STEAM 프로그램
구분
프로그램명 스마트 토이를 활용한 STEAM 프로그램 개발
학교급 중학교 대상 학년(군) 1,2학년
중심과목 과학 중심과목 성취기준 영역
[중학교 1~3학년] 7.과학과 나의 미래 24.과학기술과 인류문명
연계과목 기가 정보 미술
연계과목 성취기준 영역
[중학교 1~3학년] (4) 기술시스템 , (5) 기술활용 [중학교 1~3학년] (4) 프로그램밍
[중학교 1~3학년] (2) 표현
연구기간 2018.3.협약체결일 ~ 2018.11.23.(약 8개월)
신청금액 일금사백만원(￦4,000,000)
참여연구원 4 명 (연구책임자: 1명, 공동연구원: 3명) 연구 수행자에 관한 사항
구분 소속 학교명 담당과목 직위 성명 전화번호 E-mail
연구책임자 성문중학교 과 학 교사 한정호 공동연구원 성문중학교 기술가정 교사 이성민 공동연구원 성문중학교 역 사 교사 최원상 공동연구원 경기영재고등학교 화 학 교사 류상하
2018년도 정부의 R&D 재원으로 한국과학창의재단의 지원을 받아 융합인재교육(STEAM) 교사연구회를 운영하고자 본 신청서를 제출하며, 연구(사업)를 수행함에 있어 관계규정과 제반사항을 준수할 것을 확약합니다.
붙임 1. 연구개발계획서 1부
2. 개인정보 수집·이용·제공 동의서 1부
2018년 10월 31 일
주관연구기관장 : 정 길 현 (인) 연구책임자 : 한 정 호 (인)
한국과학창의재단 이사장 귀하
“이 보고서는 2018년도 정부의 재원으로 한국과학창의재단의 지원을 받아 수행된 성과물임 ”
1. 요약문
2015 개정 교육과정의 인재상은 창의 융합형 인재로, 창의 융합형 인재란 ‘인문학적 상상력, 과학기술 창조력을 갖추고 바른 인성을 겸비하여 새로운 지식을 창조하고 다양한 지식을 융 합하여 새로운 가치를 창출할 수 있는 사람’ 이라 할 수 있다. 이를 위해서 초등학교 5-6학년 부터 블록 코딩을 교육과정에 편성하기 시작했으며, 더 이상 교육현장에서 코딩 수업에 대한 대세를 거스릴 수 없는 시대적 흐름으로 변해가고 있다. 이러한 현실에서 교육현장에서 학생 들이 쉽게 스크래치를 활용한 코딩에 몰입하고 과학적 실험과도 연관성이 있는 스마트 토이 를 선정하여 다양한 과학과 코딩이 연계된 수업 자료를 개발할 필요성을 가지게 되었다. 과학 수업중에 다양한 실험 기구를 활용하여 온도, 기압, 가속도등을 측정한 과거와는 달리 쉽게 실험에 필요한 측정값을 데이터 혹은 그래프화 할 수 있는 다양한 스마트 기기가 출현하였고, 스마트 기기를 활용한 수업을 통해 보다 편리한 수업과 많은 실험 도구를 준비하지 않아도 되는 편리함을 맞이하고 있는 것이 현실이다.
이를 위해서 과학적 실험과 코딩을 연계한 스마트 토이를 선정하고, 스마트 토이를 활용한 수업을 통해 학생들은 과학에 대한 호기심과 실험에 대한 즐거움을 느낄 수 있으며, 다양한 과제를 수행하기 위한 블록 코딩을 작성하고 모둠별 협의를 통한 알고리즘을 배워간다면 코 딩이 어렵지 않게 과학수업과 접목할 수 있을 것으로 예상된다.
학생들의 다양한 사고력과 창의력 증진을 위한 코딩 수업을 진행하기 위해서 10차시 분량의 과학과 연계한 수업을 스마트 토이를 활용하여 실험을 진행하고, 스마트 토이를 활용하여 블 록 코딩을 작성하는 학생 활동지를 개발하였다. 이를 통해 교육 현자에서는 쉽게 과학수업을 진행하고 즐겁게 코딩을 배울 수 있는 계기를 마련하고자 한다.
2. 서론
◦ 스마트 토이는 전통적인 토이와 ICT 기술이 결합한 새로운 유형의 토이로 아직 연구가 활성화 되진 않았지만 전 세계적으로 빠르게 성장하고 있다. 이러한 스마트 토이는 과학 을 기반으로 한 융합인재프로그램을 개발할 다양한 소재를 지니고 있는 것으로 여겨진다.
◦ 이용자는 스마트 토이와 지속적인 인터렉션을 통해 자신이 원하는 바를 구현하기 위해 상호작용하며 전통적인 토이 보다 몰입성이 높고 교육적 효과가 매우 크다고 할 수 있다.
이러한 교육적 몰입성은 학교 현장에서 과학 및 기술, 정보를 학습하는데 중요한 요소이 기도 하다.
◦ 토이의 놀이 기능과 SW교육을 결합한 SW교육형 스마트 토이는 SW교육시장에서 지속 적으로 성장하고 있으며, 다소 어려운 SW교육에 학생들의 호기심과 동기를 유발할 만한 많은 요소를 내포하고 있다.
◦ 다양한 스마트 토이를 학교 현장에서 적용, 활용 가능한 융합인재 프로그램을 개발하고 보급한다면 2015 개정 교육과정에서 요구하는 SW교육을 학교 현장에서 쉽고 편리하게 활용할 것으로 기대한다.
3. 연구 수행 내용
1) STEAM 프로그램 연구 및 적용 ▸연구의 목적
- 전세계적으로 스마트 토이 시장이 확장되고 있으며 다양한 연령에서 다양한 종류의 스 마트 토이를 사용하고 있다. 이에 학교 현장에서 과학과목과 기술가정을 수업으로 기반으 로 하여 스마트 토이를 수업을 활용한 다양한 STEAM프로그램을 개발하고 중학교 학교 현장에 적용함으로 연구의 목적으로 한다.
- 과학을 기반으로 제작한 프로그램을 자유학년제 및 동아리 활동에 활용 가능하도록 교 수학습지도안과 학생 활동지를 제작하고, 학생 평가를 위한 평가도구를 개발하여 교육현 장에 적용 가능한 연구과제를 산출하는 것을 목적으로 한다.
▸연구의 적용
- 중학교 1,2학년 학생들을 대상으로 자유학기제 프로그램 및 과학수업을 통해 과학과 기 술을 익힐 수 있는 스마트 토이 활용 수업을 계발하고 2015 개정 교육과정에 활용 가능 한 SW교육과 관련된 스마트 토이 활용 수업 지도안 및 학생 활동지를 개발하여 학교 현 장에 적용한다.
- 시장에 나와 있는 다양한 스마트 토이에 대한 장단점을 조사하고 학교 현장에 활용 가 능하며 학생들의 동기 및 호기심을 유발할 수 있는 재료들을 추출하여 수업에 최대한 활 용 가능한 요소들을 찾고 이를 바탕으로 프로그램을 개발한다.
- 학생들의 몰입과 즐거움을 자극할 수 있는 스마트 토이 활용 프로그램을 개발하여 교사 와 학생들이 어려움 없이 SW를 교육하고 탐구할 수 있는 프로그램을 개발하여 중학교 현장에 적용한다.
- 융합인재교육(STEAM) 프로그램의 준거틀에 의한 상황제시, 창의적 설계, 감성적 체험을 경험할 수 있는 수업재료를 개발하여 중학교 학생들에게 적용하고 학생들의 사전사후 조 사를 실시한다.
STEAM 프로그램
구분
프로그램명 스마트 토이를 활용한 STEAM 프로그램 개발 학교급 중학교 대상 학년(군) 중학교 1~3학년 중심과목 과학 중심과목
성취기준 영역
[중학교 1~3학년] 7.과학과 나의 미래 24.과학기술과 인류문명 연계과목
기술가정 정보 미술
연계과목 성취기준 영역
[중학교 1~3학년] (4) 기술시스템 , (5) 기술활용 [중학교 1~3학년] (4) 프로그램밍
[중학교 1~3학년] (2) 표현
개발계획
주제 연번 차시
(시수) 과목 연계(안)
1 3 과학(2) + 기술가정(1)
2 3 과학(2) + 미술(1)
3 2 미술(1.5) + 기술가정(0.5) 4 2 과학(1) + 기술가정(0.5) + 미술(0.5)
2) STEAM 수업 평가 방법 개발 및 적용 성과 조사 ▸STEAM 수업 평가 방법 개발
- 융합인재교육 프로그램을 학교 현장에 적용하여 학생들의 상호평가와 활동지 및 과제 산출물 평가를 위한 평가 성취안을 마련한다. 이를 통해 학생들의 학습 동기와 몰입정도 를 측정할 수 있는 평가도구를 개발한다.
- 수업과 관련된 내용을 모둠별 발표하고 기존의 스마트토이가 아닌 모둠원이 개발한 스 마트 토이 프로젝트를 발표하여 학생들의 진로 계획과 관련된 평가가 이루어지도록 프로 그램과 평가도구를 개발한다.
▸STEAM 프로그램 적용 성과 조사
- 학생들의 설문지 및 개별 면담을 통해 프로그램 적용 전과 후의 학생들의 생각과 과학 에 대한 흥미도 변화를 조사하고 연구자료 개발에 필요한 부분을 수정 혹은 보완하여 완 성도 높은 STEAM 프로그램을 개발한다.
- 창의재단에서 개발한 STEAM 문제해결 측정도구(박현주,2017)를 통해 대상학생들의 문제해결력의 변화 정도를 측정하고 완성도 높은 프로그램을 개발하기 위한 자료로 사용한다.
- 학생들의 과학에 대한 태도 검사를 통해 프로그램 적용 전과 후의 학생들의 과학적 태 도 변화 정도를 측정하고 학교에서 활용 가능한 프로그램을 완성한다.
- 수업에 참여한 학생들의 평가를 위한 평가 도구와 성취척도안을 개발하여 교육현장에서 쉽고 빠르게 적용할 수 있는 프로그램 운영 시스템을 구축하도록 한다.
3) STEAM 협력 연구 강화 및 확산 실천
▸STEAM 협력 연구 강화
- 과학과목을 기반으로 한 프로그램을 개발하고 기술가정 교과목과 팀티칭을 진행하여 융 합적 프로그램을 개발한다.
- 다양한 스마트 토이를 학생들에게 소개하고 단순한 놀이 위주의 수업이 아닌 학생들의 창의성을 신장할 수 있는 연구를 진행하며 다양한 SW전문가의 자문위원으로 초빙하여 프로그램을 개발한다.
- 교육부 및 한국창의재단에서 주최하는 STEAM 워크숍을 통해 스마트 토이를 활용한 STEAM 프로그램을 소개하고 확산을 위해 노력한다.
▸STEAM 프로그램 확산 실천 과제
- 자유학년제와 동아리 활동과 연계할 수 있는 스마트토이 활용 프로그램을 제작하고 과학 및 기술가정, 정보과 교사들이 활용 가능하도록 연구자료를 제공한다.
- 연구과제에 참여한 타 학교 교사들에게 개발한 프로그램을 제공하고 적용에서 도출되는 운영의 문제점과 보완점을 반영하여 프로그램을 수정하는 과정을 통해 완성도 높은 스 마트 토이 활용 STEAM 프로그램을 개발한다.
4. 연구 수행 결과
◦과제 수행 향후 계획
구분 수행 계획
교수학습지도안 개발 차시 총 10차시 예정
수업 적용 일정 2018. 3 . . ~ 2018. 12. .
(STEAM 수업)수혜학생 수 성문중학교 75명 (중학교 2학년 전교생) 예정 학생 태도검사 사전검사 9월 15일, 3개 학급(72명) 실시 완료
사후검사 10월 30일, 3개 학급(72명) 예정 학생 및 교사 만족도조사 10월 30일 예정
교사연구회 STEAM 행사 개최 2018. 11.28. 5교시(13:30~14:15) 전교사 수업공개 예 정
논문 또는 학술대회 해당 없음 특허출원(국외, 국내) 해당 없음
5. 결론 및 제언
1) 교사 연구회 프로그램 개발을 위해서 가장 어려웠던 것은 스마트 토이를 결정하는 문제였 다. 다양한 스마트토이가 다양한 금액으로 시판되고 있고, 연령대 역시 다양하게 제품화 되 어 있기 때문에 어떤 스마트 토이를 결정하는 것이 가장 큰 어려움였으며, 과학 수업에 화용 가능한 스마트 토이를 선정하고 코딩 수업을 진행해야 할지를 분야를 결정하는데 어려움이 있었다.
2) 코딩수업을 처음 접한 학생들은 ‘이런 것을 왜 배워야 하지?’라는 반응부터 ‘흥미롭다’까지 다양하게 나타났다. 하지만 대부분 논리적 사고와 생각을 해야 하는 과정에서는 아직도 많은 어려움을 나타냈으며. 이러한 반응을 통해 중학교 과정에서는 어려운 코딩보다는 쉽고 재미 있는 코딩을 수업에 적용하는 것이 학생들의 흥미를 유발할 수 있는 기회를 제공할 것으로 분석된다.
3) 교사 연구회 프로그램 개발을 통해 다양한 스마트 토이가 교육과정에 활용될 수 있었으면 하는 아쉬움을 갖게 되었다. 또한 고가의 스마트 토이 역시 많이 상품화 되어 있어 교육현장 에서 사용하기 어려운 문제들 역시 직면하고 있다는 아쉬움을 갖게 했다.
4) 저렴하고 작동하기 쉬운 스마트토이가 출시된다면 이를 바탕으로 수업과 관련된 프로그램을 제작하고 보급하는 것이 현장 교사들의 역할이며 정보교사만이 코딩 수업을 전담하는 것이 아니라 과학 및 기술가정 교사까지 코딩 수업을 활용할 수 있는 유익한 자료들이 보급되었 으면 한다.
붙임 STEAM 프로그램
스마트 토이를 활용한 STEAM 프로그램 개발
1. STEAM 프로그램 개발·적용 교육과정
연번 차시 (중심과목)
2015 개정 교육과정 성취기준
(연계과목) 성취기준 영역
1 1∼2/10
[9과07-01] 과학과 관련된 직업의 종류와 하는 일을 조사하고, 그 직업 에 필요한 역량에 대해 토의할 수 있다.
[9과07-02] 현대 사회의 다양한 직업이 과학과 어떤 관련성이 있는지 예를 들어 설명하고, 미래 사회에서의 직업의 변화를 토의 할 수 있다.
[초등 실과5∼6]
(4)기술시스템 (5)기술활용 [정보]
(3) 추상화와 알고 리즘
2 3~5/10
[9과06-01] 물체를 보는 과정을 빛의 경로를 이용하여 표현할 수 있다.
[9과07-02] 현대 사회의 다양한 직업이 과학과 어떤 관련성이 있는지 예를 들어 설명하고, 미래 사회에서의 직업의 변화를 토의 할 수 있다.
[9과06-03] 여러 가지 거울과 렌즈를 통해 나타나는 상을 관찰하여 상 의 특 징을 비교하고, 평면거울에서 상이 생기는 원리를 설명할 수 있다.
<탐구 활동> 거울과 렌즈에 의한 상의 특징 관찰하기
[초등 실과5∼6]
(4)기술시스템 (5)기술활용 [중학교 수학1~3학 년] (4) 기하
3 6~7/10
[9과18-03] 기압의 개념을 알고, 바람이 부는 이유를 설명할 수 있다.
[9과18-04] 기단과 전선의 개념을 이해하고, 일기도를 활용하여 저기압 과 고기압의 날씨를 비교할 수 있다.
[9과24-01] 과학기술과 인류 문명의 관계를 이해하고 과학의 유용성에 대해 설명할 수 있다.
[9과24-02] 과학을 활용하여 우리 생활을 보다 편리하게 만드는 방안을 고안하고 그 유용성에 대해 토론할 수 있다.
[초등 실과5∼6]
(2)가정생활과 안전 (4)기술시스템 (5)기술활용 [정보]
(3) 추상화와 알고 리즘
4 8~10/10
[9과04-01] 기체의 확산과 증발 현상을 관찰하여 입자가 운동하 고 있음을 알고, 이를 입자 모형으로 표현할 수 있다.
[9과04-02] 기체의 압력을 입자의 운동으로 설명할 수 있다.
[9과04-03] 기체의 압력과 부피의 관계를 입자 모형으로 해석하 고, 이와 관련된 실생활의 예를 찾을 수 있다.
[9과04-04] 기체의 온도와 부피의 관계를 입자 모형으로 해석하 고, 이와 관련된 실생활의 예를 찾을 수 있다.
[9과15-01] 물체의 온도 차이를 구성 입자의 운동 모형으로 이해 하고, 열의 이동 방법과 냉난방 기구의 효율적 사용에 대하여 조사하고 토의할 수 있다.
[9과15-02] 온도가 다른 두 물체가 열평형에 도달하는 과정을 시 간-온도 그래프를 이용하여 설명할 수 있다.
[9과15-03] 물질에 따라 비열과 열팽창 정도가 다름을 탐구를 통 해 알고, 이를 활용한 예를 설명할 수 있다.
[9과16-01] 재해･재난 사례와 관련된 자료를 조사하고, 그 원인과 피해에 대해 과학적으로 분석할 수 있다.
[9과16-02] 과학적 원리를 이용하여 재해･재난에 대한 대처 방안을 세울 수 있다.
[초등 실과5∼6]
(4)기술시스템 (5)기술활용
[정보]
(3) 추상화와 알고 리즘
2. STEAM 프로그램 총괄표(총 10차시)
차시 주요내용
3~5 /10
주제(단원)명
스마트 토이에 대해서 알아볼까요?
스마트 토이를 이용하여 빛의 직진과 반사 실험하기 스마트 토이로 코딩하기
스마트 토이를 활용하여 다양한 과학의 실험 측정값을 측정 할 수 있으며, 빛의 직 진 현상과 반사 현상의 실험을 통해 빛의 성질을 이해하고, 빛의 경로를 표현 할 수 있다.
각종 센서의 원리를 이해하고 센서값을 측정하며, 센서의 기술적 원리를 통해 우리 생활에서 이용할 수 있는 현상들을 설계할 수 있다.
Co 상황 제시
스마트 토이에 대해서 알아보고, 스마트 토이를 이용하여 어떤 과학적 실험값을 측정 할 수 있을지 생각해 보자.
CD 창의적 설계
스마트 토이를 이용하여 빛의 성질과 반사를 실험을 설계하고 수행하여 과학적 현상 을 이해할 수 있다.
ET 감성적 체험
스마트 토이를 이용하여 빛의 성질과 각종 센서의 움직임을 이해하고 우리 생활 속에 서 활용 가능한 포트폴리오를 작성하고 모둠별 발표한다.
차시 주요내용
1~2 /10
주제(단원)명 스마트 토이로 코딩 즐기기
코딩이란 무엇인가?
스크래치란 무엇인가?
단순한 코딩을 통해 아이콘이 움직일 수 있다.
주어진 프로젝트를 수행하기 위해 알고리즘을 작성해 보자.
Co 상황 제시
코딩이란 무엇인가? 코딩을 배워야 하는 이유는 무엇인가? 우리의 생활과 코딩은 어 떤 관계가 있는가? 프로그래머들은 어떻게 프로그램을 작성하는가?
CD 창의적 설계
스크래치 프로그램이란 무엇인가? 스크래치 프로그램을 통해 간단한 물체가 움직이는 코딩을 작성해 보자.
ET 감성적 체험
‘나만의 프로젝트 수행하기- 바닷속 풍경 꾸미기’를 다양한 코딩을 이용해서 만들어 보자. 코딩을 만들기 위해서 알고리즘을 먼저 작성하고 스크래치 코딩을 통해 프로젝 트를 수행해 보자. 모둠별 협의를 통해 프로그램을 실행해 보자.
차시 주요내용
6~7
/10 주제(단원)명
1. 고기압과 저기압의 차이는 무엇인지 알 수 있다.
2. 기압의 값을 측정하고 기압의 변화를 관찰 할 수 있다.
3. 지역에 따라 기압이 다르다는 것을 알 수 있다.
4. 나만의 프로젝트 과정을 통해 코딩을 실행 할 수 있다.
기압센서를 이용하여 기압값을 측정하고 기압의 변화에 따라 장면이 변하는 코딩을 설계하고 작성 할 수 있다.
Co 상황 제시
기압에는 저기압과 고기압이 있다. 기압을 실제 눈으로 확인할 수 있는 방법을 생각해 보자.
CD 창의적 설계
지퍼백 안에 공기를 넣고 밀폐한 후 지퍼백 안의 기압을 측정해 보자. 기압의 측정 원 리를 생각해 보자.
ET 감성적 체험
나만의 작품 설계하기- 측정한 기압값이 특정한 기압값 이상이면 화면이 바뀌는 프로 그램을 코딩해 보자.
프로그램 코딩을 위한 알고리즘을 작성해 보자.
알고리즘이 실행되기 위해서 어떤 블록 코딩이 필요한가 생각해 보자.
차시 주요내용
8~10/
10
주제(단원)명
1. 온도센서와 적외선 센서의 차이점이 무엇인지 알 수 있다.
2. 적외선 센서가 온도가 측정 하는 원리를 이해할 수 있다.
3. 압력의 변화에 따라 기체의 온도의 변화를 알 수 있다.
4. 온도의 변화에 따라 기체의 압력의 변화를 알 수 있다.
5. 온도센서를 활용하여 코딩을 할 수 있다.
6. 온도센서를 이용하여 화재경보기의 원리를 이해하고 코딩할 수 있다.
같은 물체와 환경에서 온도 센서와 적외선 센서를 이용해서 물체의 온도를 측정해 보고, 적외선 센서의 원리를 이해한다.
온도와 압력의 관계를 센서를 이용해서 관찰하고, 온도에 따라 서로 다른 상황을 연 출하는 코딩을 작성할 수 있다.
Co 상황 제시
온도센서와 적외선 센서의 원리를 이해하고, 열원의 온도와 적외선 온도를 측정해 보 자.
CD 창의적 설계
밀폐된 공간에서 기체의 온도와 압력을 측정하고, 외부에서 누르는 힘이 커지거나 작 아질 때, 외부에서 온도가 상승할 때 기체 내부의 압력은 어떻게 변하는지 측정해 보 고, 특정한 온도에 따라 상황이 변하는 코딩을 작성해 보자.
ET 감성적 체험
화재경보기의 작동 모습을 시청하고 화재경보기는 어떤 원리에 의해서 프로그래밍 되 어 있는지 생각해 보자. 또한 화재경보기 프로그램을 코딩하기 위해서 필요한 블록코 딩은 무엇인지 토의해 보고, 핫팩의 온도에 따라 상황이 변하는 화재경보기를 코딩해 보자. 또한 우리 생활에서 이러한 예들을 토의해 보고, 비슷한 상황에서 코딩할 수 있 는 것이 무엇인지 생각해보고 발표해 보자.
3. STEAM 프로그램 차시별 수업지도안 1) 스마트 토이로 간단한 코딩 즐기기 (1-2차시)
중심과목 과학 학교급/학년(군)중학교/2 학년
중심과목 성취기준
영역
[중학교 과학]
처. 과학기술과 인류문명 사. 과학과 나의 미래
중심과목 성취기준
[9과07-01] 과학과 관련된 직업의 종류와 하는 일을 조사하고, 그 직업에 필요한 역량에 대해 토 의할 수 있다.
[9과07-02] 현대 사회의 다양한 직업이 과학과 어떤 관련성이 있는지 예를 들어 설명하고, 미래 사회에서의 직업의 변화를 토의할 수 있다.
주제(단원)명 스마트 토이로 코딩하기 차시 1~2/10
학습목표
1. 코딩이란 무엇인가 알 수 있다.
2. 스크래치란 무엇인지 알 수 있다.
3. 단순한 코딩을 통해 스마트 토이의 아이콘을 움직일 수 있다.
4. 나만의 과제를 수행하기 위해서 알고리즘을 수행할 수 있다.
연계과목 과학 연계과목
성취기준 영역 [중학교 1~3학년] 7. 과학과 나의 미래
STEAM 요소
S 과학과 나의 미래상 알기 T 코딩의 논리적 원리 이해하기 E
A
M 좌표의 개념 이해하기
개발 의도
코딩과 스크래치 언어란 무엇인가? 소프트웨어 교육을 위한 단순한 언어의 정의를 이해하 고 코딩교육의 중요성과 필요성을 인식한다. 스크래치 언어를 이용하여 코딩하는 스마트 토 이를 이용하여 단순한 코딩을 작성하고 주어진 프로젝트를 코딩을 수행해 보면서 코딩에 대 한 호기심을 갖도록 한다.
학생들에게 코딩이란 무엇인지 설명하여 주고, 코딩을 배워야 하는 이유와 필요성에 대해서 인식시켜 주고 코딩 교육에 대한 동기를 부여하도록 유도한다. 이를 위해 스마트 토이를 이용하여 단순한 코딩을 실행하여 보고, 아이콘이 이동하고 벽에 튕기는 모습을 통해 스크래치란 무엇인지 이해한다. 다양한 스 크래치의 아이콘의 원리를 이해하고 나에게 주어진 프로젝트를 실행하기 위해서 직접 알고리즘을 작성해 본다. 이러한 알고리즘에 변화를 주어 다양한 과제를 표현하는 능력을 함양하고 코딩을 쉽게 배우고 코 딩을 학습하는데 두려움이나 어려움을 줄이고 학습에 대한 동기를 부여할 기회를 갖도록 한다.
STEAM 학습준거
상황 제시
상 황 제 시
-코딩이란 무엇인가?
-스크래치란 무엇인가?
-코딩과 스크래치가 어 디에서 사용되고 있는 가?
창 의 적 설 계
창의적 설계
- 나만의 수족관 프로 젝트 수행하기 - 프로젝트를 수행하기 위해서 작성해야 할 코 딩의 알고리즘을 생각 해 보자.
감 성 적 체 험 - 스마트 토이의 아이콘이 이동
하고 움직이는 단순한 코딩을 수행해 본다.
감성적 체험
학습
과정 교수-학습 활동 학습자료
및 유의점
도입 ( 45 분)
Co 코딩과 스크래치란 무엇인지 알아보자.
코딩을 무엇이라 하는가? 코딩을 배우면 우리에게 좋은점은 무엇일까?
- 코딩이란 주어진 명령을 컴퓨터가 이해할 수 있는 언어로 입력하는 것을 말함.
우리가 코딩을 배워야 하는 이유에 대해서 생각해보자.
스크래치란 무엇인가?
- 컴퓨터에 명령을 내리는 프로그램을 만드는 일을 프로그래밍(코딩)이라고 한다.
프로그래머들은 프로그래밍 언어(포트란, C-언어, 자바, 파이썬 등)를 이용하여 프로 그램을 작성하는데 우리가 배우기에는 매우 어렵다. 이를 위해 블록코딩 형식의 스 크래치란 프로그래밍 언어를 미국 MIT 미디어랩에서 개발하여 현재 교육용 코딩에 많이 사용되고 있다.
스마트 토이를 이용하여 단순한 코딩을 해보자.
- 동작 코딩을 이용하여 물체를 오른쪽, 왼쪽으로 이동시키고, 좌우로 회전시켜 보 도록 한다.
- 회전하는 물체를 1 초 간격의 시간적 여유를 코딩해 보고, 실행했을 때 코딩한 대 로 동작되는지 확인해 보자.
Tip!
학생 활동 지
전개 ( 25 분)
CD 전시간에 배웠던 코딩보다 좀더 복잡하고 다양한 코딩을 작성해 보자.
반복하기 블록 사용하기
- 전시에 배운 동작에서 같은 코드가 6 번이나 반복된다. ‘제어/10 번 반복하기’ 블 록을 사용하면 60 도 돌고 1 초 기다리기 동작을 6 번 반복하는 모습으로 표현된다.
벽에 닿으면 튕기기 코딩하기
- 동작 블록 중에 동작/벽에 닿으면 튕기기를 이용해서 직접 코드를 작성해보자.
학생 활동 지
특정 좌표로 움직이기
- 동작 블록 중에 동작/∼초동안 x: y: 으로 움직이기 블록을 사용해서 직접 코드를 작성해 보자.
정리 (20 분)
ET 나만의 프로젝트 미션 수행하기
‘나만의 바닷 속 풍경’ 만들기 미션을 수행해보자. 바닷속에 다양한 물고기가 헤엄 을 치는 모습을 코딩을 통해 미션을 수행해 보자.
- 프로젝트의 조건: 물고기 스프라이트는 최소 3 개 이상 등장해야 하고, 물고기의 움직이는 속도는 모두 달라야 한다. 물고기는 벽에 닿으면 튕기도록 한다.
알고리즘을 구상해 보자.
- 알고리즘은 프로그램을 만들기 전에 어떻게 계획을 세우는 일이다. 작은 프로그램 을 혼자 만들기도 하지만 큰 프로그램을 협업해서 만들어간다. 모둠별 자유스럽게 토의해서 서로 알고리즘의 원리를 설명하며 프로그램을 만들어 본다.
2) 빛과 파동의 원리 실험 및 코딩하기 (3-5차시)
중심과목 과학 학교급/학년(군)중학교/2 학년
중심과목 성취기준 영역
[중학교 과학]
바. 빛과 파동
처. 과학기술과 인류문명
중심과목 성취기준
[9과06-01] 물체를 보는 과정을 빛의 경로를 이 용하여 표현할 수 있다.
[9과07-02] 현대 사회의 다양한 직업이 과학과 어떤 관련성이 있는지 예를 들어 설명하고, 미래 사회에서의 직업의 변화를 토의할 수 있다.
[9과06-03] 여러 가지 거울과 렌즈를 통해 나타 나는 상을 관찰하여 상의 특 징을 비교하고, 평 면거울에서 상이 생기는 원리를 설명할 수 있다.
<탐구 활동> 거울과 렌즈에 의한 상의 특징 관찰 하기
주제(단원)명 빛과 파동 차시 3~5/10
학습목표
1. 스마트 토이란 무엇인지 알 수 있다.
2. 과학 수업에서 스마트 토이를 활용하여 다양한 실험을 할 수 있다.
3. 우리 주변에서 일어나는 자연현상을 스마트 토이를 이용하여 측정할 수 있다.
4. 스마트 토이에 장착되어 있는 각종 센서 및 센서의 역할들을 이해 할 수 있다.
연계과목 과학 연계과목
성취기준 영역 [중학교 1~3학년] 7. 과학과 나의 미래
STEAM 요소
S 빛의 반사 이해하기 T 각종 센서의 값 측정하기
E 센서값에 따라 동작하는 기계원리 이해하기 A 우리 생활속에서 사례 찾기
M
개발 의도
스마트토이란 무엇인가? 학생들에게 안내하고 스마트 토이의 여러 가지 기능등을 확인하고 스마트 토이에 장착되어 있는 다양한 센서들의 종류와 기능들을 익히기고 과학수업을 스마 트 토이를 이용해서 진행해 보도록 하자.
학생들에게 스마트 토이란 무엇인지 알아보도록 하자. 일반적으로 토이는 장난감을 의미하는 표현이지 만 조작이 쉽고 간단한 토이와 같은 장치를 이용하여 다양한 과학실험을 전개할 수 있다는 것을 알 수 있다. 또한 스마트 토이 안에 있는 다양한 센서들의 종류가 무엇인지 알아보고, 그 센서의 값을 읽어 내 는 방법을 이해해보도록 하자. 과거 과학실험을 하기 위해서 다양한 측정 도구를 준비하고 실험장치를 셋팅하는 등 많은 실험준비 과정이 필요했다. 이러한 어려운 실험의 준비는 교사들의 피로도를 누적시키 고 학생들에게는 실험을 준비하기에는 어려움이 존재했다. 이러한 실험 준비의 과정을 간편하게 하며 학 생들이 실험한 측정값을 빠르게 얻고 분석할 수 있는 스마트 토이를 이용하여 학생들은 간편하게 실험하 고 다양한 실험을 전개할 수 있는 편리함을 가질 수 있다.
STEAM 학습준거
상황 제시
상 황 제 시
-스마트 토이라는 용어 를 들어 보았는가?
-스마트 토이는 어떤 기능들을 할 수 있는 가?
- 스마트 토이에는 어 떤 센서들이 들어 있는 가?
창 의 적 설 계
창의적 설계 - 주변에 일어나는 자 연현상을 스마트 토이 를 이용하여 측정이 가 능한가 생각해 보자.
- 우리 가정이나 학교 에서 스마트 토이를 이 용하여 할 수 있는 것 은 무엇인가 생각해 보 자.
감 성 적 체 험 - 다양한 과학 실험에서 스마트
토이를 사용해 보자.
감성적 체험
학습
과정 교수-학습 활동 <3-5 차시> 학습자료
및 유의점
도입 ( 45 분)
Co 스마트 토이에 대해서 알아보자
스마트 기기를 통해 스마트 토이가 무엇인지 조사해보자. 또한 스마트 토이 시장 의 규모와 확대 과정을 생각해 보고, 수업에 활용 가능한지 생각해 보자.
스마트 토이에는 다양한 센서들이 포함되어 있다. 이러한 센서를 가지고 어떤 것 들을 측정가능한지 생각해 보자.
스마트 폰의 스마트 토이 동작 어플을 실행해 보자. 스마트 토이에서 측정한 값이 스마트 토이에서 확인 가능한지 데이터를 확인해 보자.
Tip!
학생 활동 지
전개 ( 45 분)
CD
스마트 토이의 빛센서의 값을 측정해 보자. 스마트 토이를 이용하여 빛의 직진과 굴 절에 대한 다양한 과학 실험을 진행하고 모둠별 측정값을 확인 후 기록해서 분석해 보자.
스마트 토이를 이용하여 빛의 밝기를 측정할 수 있다. 손전등과 자를 이용하여 스 마토 토이의 손전등 사이의 거리를 다르게 하고 거리에 따른 빛의 밝기를 측정해 보자.
손전등과 스마트 토이 사이의 거리는 어떤 관계가 있는지 적어보자.
CD
스마트 토이를 이용하여 거울로 반사되어 지는 빛을 관찰해 보자.
2 명씩 모둠을 구성하고, 한 명을 레이저 포인트기를 다른 한명은 거울을 갖는다.
레이저 포인트로 스마트 토이의 빛 센서 부위를 맞추어보자. 빛 센서의 값이 상승하 는지 핸드폰의 측정값을 기록해 보자. 여러번 실험을 반복하고 데이터 값의 변화를 관찰해 보자.
거리 맞추기 전 맞춘 뒤
밝기
거리 1cm 5cm 10cm 20cm
밝기
학생 활동 지
전개 ( 45 분)
CD
레이저 포인터를 이용하여 스마트 토이를 맞출 때 빛의 직진 성질만 이용하는 것 이 아니라 반드시 거울에 한번 반사시켜서 스마트 토이의 빛 센서를 맞추어 보자.
레이져 포인트는 고정시키고, 거울만 움직여서 레이져 포인트의 빛을 스마트 토이의 빛 센서에 명중하도록 실험을 설계한다. 빛의 이동경로를 그림으로 그려보자.
CD
모둠별로 거울을 고정시키고, 레이져 포인트를 움직여서 평면거울에 빛을 반사시켜 스마트 토이의 빛센서에 빛이 전달하도록 실험을 설계한다. 레이저 포인트의 빛이 거울에 어떻게 반사되었는지 빛의 경로를 그려보자.
법선을 기준으로 입사광과 반사광의 관계를 설명하고, 입사각과 반사각의 크기는 어떤 관계가 있는지 이 실험을 통해 설명해 보자.
학생 활동 지
정리 ( 45 분)
ET
핸드폰을 이용하여 코팅 언어를 실행하고 다양한 조건에 따라 실행되어지는 모습이 변하는 것을 확인하자.
어두우면 커지는 스마트 전등 코딩하기
주위의 밝기에 따라 어두우면 저절로 불이 켜지고, 밝으면 저절로 불이 꺼지는 전등 을 코딩해 보자.
녹색 깃발을 클릭 했을 때, 조도 센서값이 10 보다 작으면 배경 1 로, 센서 값이 10 보다 크면 배경 2 로 바꾸기 블록 코딩 언어를 사용하여 프로그램을 제작한다.
녹색 깃발을 클릭 햇을 때, 조도 센서값이 10 보다 작다면 모양을 램프 2 로, 아니 면 램프 1 로 바꾸기 프로그램을 블록코딩을 이용하여 제작한다.
학생 활동 지
정리 ( 45 분)
주변에 빛이 있는 곳에 스마트 폰을 가지고 가고, 조도 센서의 값에 따라 핸드폰 에 나타나는 그림이 어떻게 변하는지 확인해 보자. 교실에서 가장 어두운 곳은 어디 인가? 손으로 스마트 토이의 빛 센서 부위를 가리면 스마트 폰의 그림이 어떻게 변 하는지 관찰해 보자.
밝기에 따라 전등이 켜지고 꺼지는 원리에 대해서 생각해 보고, 우리 생활 속에서 이용 가능한 예를 모둠별 적어보자. 또한 이러한 원리를 우리 생활 속에서 이용 가 능한 곳은 어디인가?
학생 활동지
스마트폰
스마트 토이
3) 기압의 측정과 눈으로 확인하는 기압 코딩하기(6차시-7차시)
중심과목 과학 학교급/학년(군)중학교/2 학년
중심과목 성취기준 영역
[중학교 과학]
러. 기권과 날씨 처. 과학기술과 인류문명
중심과목 성취기준
[9과18-03] 기압의 개념을 알고, 바람이 부는 이 유를 설명할 수 있다.
[9과18-04] 기단과 전선의 개념을 이해하고, 일기 도를 활용하여 저기압과 고기압의 날씨를 비교할 수 있다.
[9과24-01] 과학기술과 인류 문명의 관계를 이해 하고 과학의 유용성에 대해 설명할 수 있다.
[9과24-02] 과학을 활용하여 우리 생활을 보다 편리하게 만드는 방안을 고안하고 그 유용성에 대 해 토론할 수 있다.
주제(단원)명 기권과 날씨 차시 6~7/10
학습목표
1. 고기압과 저기압의 차이는 무엇인지 알 수 있다.
2. 기압의 값을 측정하고 기압의 변화를 관찰 할 수 있다.
3. 지역에 따라 기압이 다르다는 것을 알 수 있다.
4. 나만의 프로젝트 과정을 통해 코딩을 실행 할 수 있다.
연계과목 과학 연계과목
성취기준 영역 [중학교 1~3학년] 7. 과학과 나의 미래
STEAM 요소
S 고기압과 저기압, 기압이란 무엇인가?
T 다양한 센서의 활용과 이용 E
A 모든별 토의와 협의를 통한 프로그램 완성 M
개발 의도
저기압과 고기압의 개념을 학습하고, 공기가 누르는 힘을 센서를 통해 측정해 본다. 이러 한 과정을 통해 기압이 측정하는 장소에 따라 다르며, 높은 산으로 올라갈수록 기압이 낮아 지는 이유를 이해하고 기압값의 차이에 따라 변하는 애니메이션을 코딩해 보자. 코딩을 통 해 다양한 동작 코딩의 원리를 이해할 수 있다.
우리는 공기가 있는 곳에서 살아가고, 공기가 누르는 압력을 기압이라 한다. 하지만 학생들은 눈에 보이 지 않는 공기의 압력인 기압을 쉽게 확인하지 못한다. 또한 기압에 대한 오개념 역시 많이 가지고 있다.
일반적으로 높은 산에 올라가면 공기가 희박함으로 기압도 낮음에도 불구하고 높은 산으로 올라갈수록 기압이 높아진다고 생각하는 학생들도 많이 있다. 이렇듯 눈에 보이지 않는 기압은 수은 기압계에 대한 설명 및 끓는점을 설명하는 과정에서 반드시 필요한 과정이다. 이러한 기압을 스마트 토이에 창작되어 있는 기압센서를 이용해서 측정하고 변화는 관찰하며 그래프를 그려보는 실험을 진행한다. 또한 기압값 의 변화를 통해 화면이 전환되는 코딩을 작성해 보고, 코딩을 통해 기압이란 무엇이며 실제 기압이 존재 한다는 것을 배우는 과정을 거칠 것이다.
STEAM 학습준거
상황 제시
상 황 제 시
-스마트 토이라는 용어 를 들어 보았는가?
-스마트 토이는 어떤 기능들을 할 수 있는 가?
- 스마트 토이에는 어 떤 센서들이 들어 있는 가?
창 의 적 설 계
창의적 설계 - 주변에 일어나는 자 연현상을 스마트 토이 를 이용하여 측정이 가 능한가 생각해 보자.
- 우리 가정이나 학교 에서 스마트 토이를 이 용하여 할 수 있는 것 은 무엇인가 생각해 보 자.
감 성 적 체 험 - 다양한 과학 실험에서 스마트
토이를 사용해 보자.
감성적 체험
학습
과정 교수-학습 활동 <6 차시> 학습자료
및 유의점
도입 ( 15 분)
Co 우리가 매일 같이 접하는 일기 예배에서 흔히 우리는 고기압과 저기압에 대해 서 듣는다.
고기압이란 무엇인가? 저기압이란 무엇인가? 자신의 생각을 적어보고, 공기의 흐 름에 대해서 자신의 생각을 적어보자.
내가 있는 위치에서의 기압을 측정해 보자. 내가 있는 위치가 더 높아지면 기압의 값은 높아지겠는가? 더 낮아지겠는가?
Tip!
학생 활동 지
전개 ( 25 분)
CD 지퍼백 안에 공기의 압력을 측정해 보자.
지퍼백 안에 공기와 스마트 토이를 함께 넣고 밀봉한 후에 공기의 압력을 측정해 보자. 지퍼백 안의 압력값은 얼마인가?
지퍼백 위에 무거운 물체를 올려 놓았을 때 지퍼백 안의 압력은 어떻게 변하는 가?
지퍼백 안의 압력이 변한 이유는 무엇인가?
CD 나만의 작품 설계하기
다음 그래프를 보고 기압의 변화를 예측해 봅시다. 기압이 어떤 상황일 때 위의 그래프처럼 변화가 생길지 생각해 보자.
다음과 같은 과제를 코딩해 보자.
과제를 실행하기 위한 알고리즘을 작성해 보자. 실행버튼을 클릭 했을 때 실행되 지 않는다면 모둠별 토의를 통해 코딩을 완성해 보자.
만약 기압 센서의 값이 ( ) 갑 보다 크면 엉덩이 그림1에서 엉덩이 그림2로 변화면서 바귀소리가 나는 것으로 화면이 전환된다.
학생 활동 지
정리 ( 45 분)
ET 사용한 블록코딩은 무엇인가? 일상생활에서
과제를 실행하는데 사용한 블록 코딩은 무엇인가 작성해 보고, 사용한 코딩을 통 해 우리 생활에 이용 가능한 상황을 생각해 보자.
학생 활동 지
학습
과정 교수-학습 활동 <7 차시> 학습자료
및 유의점
도입 ( 10 분)
Co 기압의 변화를 눈으로 확인 할 수 있을까?
기압은 지역에 따라 측정하는 값이 다르다. 높은 산에 올라갔을 때 호흡을 하기 어 려운 이유는 무엇일까? 비행기를 타고 올라가면 귀가 멍해지는 이유는 무엇일까?
각 지역에 따른 기압의 차이를 알아보자.
스마트 기기를 이용해서 다음 지역의 기압을 찾아보자.
티벳 라사 인천 앞바다 에베레스트산
Tip!
학생 활동 지
전개 ( 20 분)
CD 진공펌프를 이용한 기압 측정하기
진공펌프안에 공기의 양을 줄여줄 때 기압의 변화를 측정해 보자. 펌프를 움직일 수록 기압은 어떻게 변하는가?
위 세 지역의 기압이 가장 큰 지역부터 차례대로 적어보고, 해발고도와 기압은 어 떤 관계가 있는지 서술해 보자.
높은 산에 올라가거나 비행기를 타고 높은 곳에 올라갈 때 우리는 어떤 신체적 변화를 느끼는가?
학생 활동 지
정리 ( 15 분)
ET 나만의 작픔 설계하기
진공펌프안의 기압이 변함에 따라 위의 3 지역이 스마트폰에서 변하는 코딩을 작 성해 보자.
코딩을 작성하기 위해 필요한 블록은 무엇이며, 코딩을 위한 알고리즘을 작성해 보자.
진공펌프를 이용해서 기압의 측정값을 점점 낮아질 때 스마트폰의 표시되는 지역 의 사진이 변하는지 코딩을 실행해 보자. 모둠별 코딩이 실행되지 않는다면 무엇이 잘못되었는지 생각해 보자.
학생 활동 지
4) 기체의 압력과 온도와의 관계 실험 및 코딩하기 (8차시-10차시)
중심과목 과학 학교급/학년(군)중학교/2 학년
중심과목 성취기준 영역
[중학교] 중심과목
성취기준
[9과04-02] 기체의 압력을 입자의 운동으로 설명 할 수 있다.
[9과04-03] 기체의 압력과 부피의 관계를 입자 모형으로 해석하고, 이와 관련된 실생활의 예를 찾을 수 있다.
[9과04-04] 기체의 온도와 부피의 관계를 입자 모형으로 해석하고, 이와 관련된 실생활의 예를 찾을 수 있다.
[9과16-01] 재해･재난 사례와 관련된 자료를 조 사하고, 그 원인과 피해에 대해 과학적으로 분석 할 수 있다.
[9과16-02] 과학적 원리를 이용하여 재해･재난에 대한 대처 방안을 세울 수 있다.
주제(단원)명 차시 8~10/10
학습목표
1. 온도센서와 적외선 센서의 차이점이 무엇인지 알 수 있다.
2. 적외선 센서가 온도가 측정 하는 원리를 이해할 수 있다.
3. 압력의 변화에 따라 기체의 온도의 변화를 알 수 있다.
4. 온도의 변화에 따라 기체의 압력의 변화를 알 수 있다.
5. 온도센서를 활용하여 코딩을 할 수 있다.
6. 온도센서를 이용하여 화재경보기의 원리를 이해하고 코딩할 수 있다.
연계과목 과학, 기술가정, 정보 연계과목
성취기준 영역 [중학교 1~3학년] 7. 과학과 나의 미래
STEAM 요소
S 온도와 압력의 관계 T
E 알고리즘 분석과 코딩 실행 A
M 과제 수행과 협의
개발 의도
온도와 압력의 관계를 실험을 통해 이해하고, 온도 센서에 측정되는 값과 기압센서에 측정 되는 측정값을 기록하고, 측정값의 변화에 따른 다양한 상황에서 화면이 변하는 프로그램을 블록 코딩을 이용해서 작성해 보자.
밀폐된 지퍼백 안에 온도센서와 적외선 온도 센서를 이용하여 온도값과 적외선 온도값을 측정해 보고, 온도와 적외선 온도의 차이점을 알아보자. 적외선 온도 센서의 원리를 이해하고, 밀폐된 지퍼백 안에 무 거운 물체를 올려 놓고 누르기 전의 압력과 누른 후의 압력 변화를 측정하고, 누르기 전의 온도와 누른 후의 온도를 측정해 보자. 기체의 압력과 온도와이 관계를 알아보자. 또한 지퍼백 위에 핫팩을 올려 놓 았을 때 지퍼백 안의 압력은 어떻게 변하는지 알아보고, 더운 여름 자동차 타이어의 공기압력을 조절해 야 하는 원리를 이해해보자.
온도센서는 우리 생활에 어떤 곳에 활용되고 있는지 알아보고, 측정되는 온도값에 따라 상황이 변하는 프로그램을 코딩하고, 화재경보기의 원리는 무엇인지 이해할 수 있는 코딩을 작성해 보자.
STEAM 학습준거
상황 제시
상 황 제 시
-온도센서와 적외선 센 서의 차이점을 알 수 있다.
-기체의 온도와 압력의 관계를 알 수 있다.
창 의 적 설 계
창의적 설계 - 화재경보기는 어떻게 동작하는것인가?
- 화재경보기의 동작을 코딩으로 표현해 보자.
- 코딩을 실행하고 문 제점을 파악하고 수정 해 보자.
감 성 적 체 험 - 나만의 프로젝트 실행하기
온도센서의 값이 특정한 값이상 으로 측정되면 애니메이션의 그 림이 변화는 코딩을 작성해 보자
감성적 체험
학습
과정 교수-학습 활동 <8-10 차시> 학습자료
및 유의점
도입 ( 45 분)
Co 기체의 온도와 압력의 관계를 알아보자
지퍼백 안에 공기를 넣고 밀폐한 후 온도센서와 적외선 온도 센서를 이용하여 측 정해 보자.
지퍼백 안에 손난로를 넣고 지퍼백 안의 온도와 적외선 온도를 측정해 보자.
공기중에 손난로를 적외선 온도센서를 이용해서 측정해 보자. 지퍼백 안에서 측정 한 값과 어떻게 다른지 차이점을 서술해 보자.
온도값과 적외선 온도값에 차이점이 있다면 적어보고, 적외선 온도 센서의 원리가 무엇인지 생각해 보자.
CD 기체의 압력과 온도의 관계를 측정해 보자.
지퍼백에 공기를 넣고 밀폐한 후 무거운 물체를 올려 놓고 지퍼백 안의 기압을 측정해 보자. 물건을 올려놓기 전과 후의 압력에는 차이가 있는가?
지퍼백 위에 무거운 물체를 올려놓은 후 지퍼백 안의 공기의 온도를 측정해 보자.
무거운 물체를 올려 놓기 전과 후의 온도는 변화가 있는가?
지퍼백에 공기를 넣고 밀폐한 후 핫팩을 올려놓고 지퍼백 안의 공기의 온도와 압 력을 측정해 보자. 핫팩을 올려놓기 전과 후의 온도와 압력에는 어떤 변화가 있는 가?
ET 기체의 온도와 압력의 관계를 서술해 보자.
실험한 결과를 바탕으로 밀폐된 공간에서 기체의 온도와 압력은 어떤 관계를 갖 는지 서술해 보자.
Tip!
학생 활동 지
전개 ( 45 분)
Co 온도센서의 기능을 알아보자.
온도센서의 기능에 대해서 생각해 보고, 핫팩의 온도를 측정해 보자.
CD 나만의 작품을 설계해 보자.
핫팩의 온도를 측정했을 때 특정 온도 이상이 되면 송아지의 모습이 변화는 작품 을 설계해 보자.
위와 같은 상황을 코딩할 때 필요한 스크래치 명령어들에는 어떤 것들이 있는지 생각해 보자.
특정 온도 이상 측정 되었을 때 화면이 바뀌는 코딩이 실행되기 위한 알고리즘을 작성해 보자.
ET 작품이 실행을 위한 토의
작품이 실행되지 않는다면 모둠별 알고리즘에 어떤 문제가 있는지 토의하고 실행 된 모둠의 알고리즘과 차이가 무엇인지 조사해 보자.
학생 활동 지
정리 ( 45 분)
Co 온도센서를 이용한 화재경보기의 원리 이해
우리가 생활하는 가정이나 학교에는 화재가 발생했을 때 알려주는 경보기가 설치 되어 있다. 화재경보기의 원리에 대해서 생각해 보자.
CD 화재경보기 실행을 위해 필요한 코딩을 찾아보자.
화재경보기를 실행하기 위해서 어떤 블록 코딩이 필요할지 토의를 통해 찾아보고, 화재 경보기가 실행되기 위한 알고리즘을 작성해 보자.
ET 핫팩의 온도를 측정하고 화재경보기를 실해해 보자.
핫팩의 온도를 적외선 센서로 측정해 보고, 특정 온도 이상이 측정된다면 경보기 1 에서 경보기 2 로 화면이 전환되는 것을 확인해 보자. 실제 실행이 되지 않는다면 작성한 코딩의 문제점이 무엇인지 토의 해 보자.
일상생활 속에서 화재경보기와 같은 원리로 작동되는 장치가 있다면 무엇이 있는 지 생각해 보고, 우리가 프로젝트로 사용할 수 있는 경우를 찾아보자. (예: 거리 센 서를 이용하여 특정 거리 이상 접근하면 동작을 멈추는 자동차 등, 특정 밝기 이하 로 어두워지면 자동으로 켜지는 가로등 등)
경보기 1 경보기2
학생 활동 지
4. 학생활동지 / 학생참고자료
차시 1-2 차시
제목: 스마트 토이로 코딩하기
1. 동작 코딩을 이용하여 물체가 이동하는 현상을 구현해 보자. 이동하는 수치를 다르게 했을 때 이동하는 모습은 어떠한가?
2. 동작 코딩 중 회전하기 현상을 구현해 보자. 이동 수치를 다르게 하고 기다리는 시간을 다 르게 했을 때 이동하는 모습은 어떠한가?
3. 반복하기 코딩을 이용하여 위에 실행한 것을 간단하게 작동해 보자. 6 번 반복하기를 블록 대신 제어-무한반복하기를 블록을 이용하여 코딩하면 어떻게 될까?
4. 벽에 닿으면 튕기기를 코딩해 보자. 자신이 코딩한 것이 어떻게 해서 움직이지는 코딩 언 어를 보고 적어보자. 이렇게 반복적으로 움직이는 것은 뭐가 있을지 생각해 보자.
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5. 벽에 닿으면 튕기는 코딩에서 모양을 축구공으로 바꾸어 보자. 축구공으로 바꾸기 위해서 어떻게 해야 할지 생각해 보자.
6. ‘나만의 바닷속 풍경’을 코딩을 통해 만들어 보자. 최소 3 마리의 물고기가 움직이고 서로 다른 속도로 움직이고 있는 바닷속를 표현해 보자. 바닷속 풍경을 어떻게 만들지 자유롭게 코 딩을 계획해 보자.
차시 3 차시 [ 주제 ] 스마트 토이에 대해서 알아볼까요?
1. 스마트 토이란 무엇인지 정리해 보자.
2.스마트 토이와 일반적인 장난감의 차이점은 무엇이라 생각하는가?
3. 수업에 활용할 스마트 토이의 구조와 기능에 대해서 알아보자.
4. 수업에 사용할 스마트 토이를 통해 우리는 어떤 것들을 측정할 수 있는가?
관련 동영상
출처: https://www.youtube.com/watch?v=CmzcMrMVdqE
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5. 스마트 토이를 이용하여 교실의 온도, 기압, 밝기 등의 데이터 값을 측정해 보자.
6. 스마트 토이를 이용하여 어떤 과학실험을 할 수 있을까?
차시 4 차시 [ 주제 ] 스마트 토이를 이용하여 빛의 직진과 반사 실험하기
1. 손전등과 스마트 토이를 이용하여 광원과 거리에 따른 빛의 세기를 측정해 보자.
2. 빛을 거울에 반사시켜서 스마트토이의 빛 센서에 감지하도록 실험을 설계해 보자. 이 실험 을 통해 알 수 있는 과학적 사실은 무엇인가?
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거리 1cm 5cm 10cm 20cm
밝기
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3. 스마트 토이를 고정시키고 거울을 움직여서 스마트 토이가 빛을 감지했을 때의 경로를 그
림으로 그려보자. 이 실험을 통해 알게 된 것은 무엇인가?
4. 거울을 고정시키고 광원과 스마트 토이를 움직여서 스마트토이에 감지된 빛의 세기를 측정 해 보자. 또한 빛 센서가 빛을 감지할 때까지의 이동경로를 그림으로 그려보자. 또한 그림에 입사각과 반삭의 크기를 표시해 보자.
5. 입사각과 반사각의 크기는 어떤 관계가 있는지 설명해 보자. 이 실험을 통해 알 수 있는 빛의 성질은 무엇인가 적어보자.
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차시 5 차시
제목: 스마트 토이로 코딩하기
1. 조도값이 10 보다 크거나 작을 때 핸드폰 어플에 나타난 배경은 어떻게 변하는가?
2. 조도값이 10 보다 크거나 작을 때 핸드폰 어플에 나타난 그림은 램프 1 과 램 2 가 어떻게 변하는가?
3. 스마트토이가 측정하는 조도값에 따라 핸드폰 어플에 나타난 전등이 자동으로 꺼졌다 켜졌 다를 반복하는 코딩을 작성해 보자.
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4. [나만의 작품 설계하기]
조도 센서의 값에 따라 전등의 켜기거나 다른 기계의 움직임을 제어할 수 있는 장치를 모둠 별 고안해 보고, 작품에 대하여 상세히 설명하고 그림으로 그려보자.
작품 이름:
사용 가능한 곳 : 작품 설계도 :
작품에 대한 설명서을 적어봅시다.
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제목: 스마트 토이를 이용하여 기압 측정하기
1. 우리는 매일 같이 일기예보에서 고기압과 저기압이란 용어를 듣는다. 고기압과 저기압이란 무엇이라 생각하는가? 자신의 생각을 적어보자.
2. 우리는 기압을 느낄 수 없다. 하지만 공기가 누르는 압력인 기압은 존재한다. 스마트 토이 와 핸드폰을 연결하여 지금 내가 있는 위치의 압력을 측정해 보자.
3. 지퍼백에 공기를 주입하고 단단히 밀봉한 후 지퍼백 안의 기압을 측정해 보자.
4. 지퍼백 위에 무거운 올려놓고, 지퍼백 안에 기압은 어떻게 변했을까? 기압의 변화를 그래 프로 그려보자.
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[나만의 작품 설계하기]
5. 다음의 그래프를 보고 기압의 변화를 예측해 봅시다. 기압이 어떤 상황에서 이렇게 변할 수 있을까 생각해 보자.
6. 지퍼백에 스마트 기기를 넣고 다음 상황에 맞는 코딩을 작성해 봅시다.
과제 실행을 위한 블록 코딩 과제
만약 기압센서의 값이 ( ) 값 보다 크면 엉덩이 2 그림이 보이고 방귀소리가 재생된 다.
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차시 7 차시
제목: 기압의 변화를 눈으로 확인해 보자.
1. 진공 펌프기에 스마트 토이를 넣고 펌프를 움직여 보자. 펌프를 움직일수록 기압값은 어떻 게 변하는가?
2. 인터넷을 이용해서 위 사진의 세 지역의 기압을 알아보자. 기압이 높은 순서대로 나열해 보자.
3. 높은 산에 올라가면 우리는 어떤 경험을 할 수 있을까? 자신의 경험을 바탕으로 적어보자.
4. [나만의 작품 설계하기]
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진공 펌프기 티벳 라사 인천 앞바다 에베레스트산
프로젝트 미션-기압에 맞는 지형 애니메이션 만들기
진공펌프기 안에 스마트토이를 넣고 펌프를 움직였을 때, 기압의 변화에 따라 위의 3개의 지형이 나타나는 것을 코딩으로 작성해 보자.
위의 과제를 수행하기 위해서 필요한 코딩은 무엇인가 알고리즘을 작성해 보자.
5. 과제를 코딩한 후 스마트 기기를 진공펌프기에 넣고 가압의 값을 변화시켜 보자. 기압값에 따라 스마트 폰의 사진이 변하는지 알아보자.
<알고리즘 작성>
