- 고등학교 교과-진로 연계 하브루타 학습 -

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2016년 융합인재교육(STEAM) 교사연구회 결과보고서

- 고등학교 교과-진로 연계 하브루타 학습 -

융합인재교육(STEAM) 자료 개발 및 적용-

2016. 11.

유성고등학교

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2016년 융합인재교육(STEAM) 교사연구회 결과보고서

1

연구 목적

고등학교의 교과-진로를 연계한 융합인재교육(STEAM) 자료 개발 및 적용

2 개발 프로그램 적용 대상 및 시기

◦ 적용 대상: 고등학교 1, 2학년 학생 150명 이상 ◦ 적용 시기: 2016.07월, 2016.10월

3 기대효과

◦ 고등학교 교과 시간 융합인재교육(STEAM)을 통해 진로를 설계

◦ 하브루타, 프로젝트 학습 등 학생중심학습을 통해 미래사회의 핵심역량을 함양

4 연구의 실제

가. 연구 범위

◦ 교과 시간 이용 핵심역량을 기를 수 있는 하브루타 학습 자료 개발 및 적용 ◦ 정기적인 오프라인 협의회를 개최하여 역할 점검 및 자료 개발 내용 점검 ◦ 온라인 협의체(카페, SNS 등)를 구성하여 빠른 협의 및 대응

◦ 전문가 자문위원을 활용하여 개발한 수업 프로그램 검증 및 적용 효과 피드백 ◦ 개발된 자료와 적용 효과는 ‘STEAM 학술대회’에서 발표하여 일반화

나. 연구 일정

일 정 수행내용

추 진 일 정

4월 5월 6월 7월 8월 9월 10월 11월 비고

협의회 O O O O

연구 방향 설정 O

자료개발 O O O O O O

개발자료 적용 O O

자료 수정 보완 O O

자체 보고 발표회 O

합동 보고회 O

최종 보고서 작성

및 자료 일반화 O

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[부록1] 현장적용 결과 요약

<STEAM 프로그램(수업) 현장적용 요약>

구분 STEAM

프로그램명 적용 학교명 적용

학년 적용 교과(시수) 적용 기간 수혜

학생 수

1

공기 오염으로부터 우리 몸 구하기

(다양한 센서 활용을 중심으로)

괴정고 1, 2 과학(3)+영어(1)+정

보(2) 5월~11월 120 괴정고 2 물리(2)+영어(1) 9월~11월 120

멘토 교사 및 학생(동료 교사)

피드백 내용

•교과간 연계 수업을 위하여 적절하게 교과 내용이 재구성되었음

•교과 시간에 활동 내용이 다채롭고 적절하여 학생들이 학습에 집 중할 수 있었음

•융합인재교육(STEAM)의 교육 이념에 적절한 수업이 계획되었고 잘 시행되었음

•일반계 고등학교 학생 수준에 적절한지 의문

수정 및 보완 내용

•학생들이 자신들의 활동 산출물을 발표할 수 있는 기회를 제공했 으면 좋겠음

•이 활동을 수행평가에 활용하여도 적절하겠음

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[부록2] 현장적용 사진

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[붙임1] 수업지도안

1. 프로그램 개요

주제 공기 오염으로부터 우리 몸 구하기

(다양한 센서 활용을 중심으로) 관련교과

(학년) 고1, 고2

(과목) 고등학교 과학, 영어, 사회, 정 보, 진로와 직업

학습 목표

내용 목표

• 대기오염의 문제점을 말할 수 있다.

• 대기환경기준물질의 종류를 구분할 수 있다.

• 여러 센서의 기능을 말할 수 있다.

• 자신만의 창업 아이템을 설계할 수 있다.

• 코딩을 이용해 아두이노를 제어할 수 있다.

과정 목표

• 우리나라와 외국의 미세먼지 피해를 비교할 수 있다.

• 미세먼지의 심각성에 대해 영어로 토의 할 수 있다.

• 자신의 생각을 비주얼씽킹화 할 수 있다.

• 클라우드 펀딩에 참여할 수 있다.

• 아두이노를 이용해 대기오염 측정 장비를 제작할 수 있다.

STEAM 과목 요소

S 대기, 오염, 인체 T 아두이노 E 코딩, 센서

A 의사소통, 진로, 펀딩, 영작

M 펀딩

개발 의도 대기오염의 여러 피해를 알아보고 아두이노를 이용해 직접 대기오염을 측정할 수 있는 장비를 설계, 창업까지 자연스러운 활동이 되도록 개발

STEAM 단계 요소

상황 제시

Co 대기오염을 일으키는 다양한 원인들을 조사 

Co 대기오염이 인체에 미치는 영향 

Co 국내 미세먼지 현황 제시하기 

Co 내가 아이언맨 이라면 ? 

Co 대기오염을 측정할 수 있는 방법은 없을까? 

Co 킥스타터? 

창의적 설계

CD 대기오염의 개념과 대기환경기준물질의 종류와 기준 알기 

CD 대기오염의 종류에 대해 모둠별 발표 

CD 다른 나라의 미세먼지의 피해를 알아보자 

CD 여러 가지 센서의 종류와 기능 비교하기 

CD 내 몸에 고성능 센서가 부착된다면? 

CD 대기오염을 쉽게 측정할 수 있는 장치 디자인하기 

CD 모둠별로 진행 한 프로젝트 또는 제작한 아이템의 크라우드 펀딩 실시

감성적 체험

ET 대기오염의 심각성 

ET 우리 생각을 비교해 볼까? 

ET <진로요소> 여러 센서를 이용해 스크린 골프, 야구를 창업한 이야기 제시

ET 퀴즈카드로 알아보는 센서 

ET 모둠별 대기오염 측정장치 장단점 비교 

ET <진로요소> 대기오염 측정 연구원 소개

ET <진로요소>모둠별로 모금액 비교하고 창업 가능성 평가

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2. 차시별 계획 총괄표

차시 학습 내용

1차시

소주제 대기오염이 우리 몸에 미치는 심각성

2차시

소주제 미세 먼지의 심각성 이해하기

3~4 차시

소주제 내가 아이언맨 이라면?

ET<진로요소> 여러 센서를 이용해 스크린 골프, 야구를 창업한 이야기 제시

5~6 차시

소주제 대기오염 측정 센서를 만들어보자

ET<진로요소> 대기오염 측정 연구원 소개

7차시

소주제 클라우딩 펀딩에 참여할 창업 아이템 개발하기

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3. 평가계획

연번 평가 기준 방 법

1

[인지적 영역]

1. 내용 목표를 달성하였는가?

2. 과정 목표를 달성하였는가?

1. 지필평가 2. 관찰평가

2

[의사소통 능력]

1. 본인의 의사를 논리적으로 이야기 하는가?

2. 타인의 의사를 경청하는가?

관찰평가/동료평가

3 [비판적 사고력]

본인 및 타인의 주장을 논리/비판적으로 분석하는가? 관찰평가/동료평가 4 [협업능력]

활동 시 타인과 협업을 잘 하는가? 관찰평가/동료평가

5 [창의성]

창의적 발상을 하는가? 관찰평가/동료평가

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4. 차시(단계)별 교수 학습 과정

소주제 대기오염이 우리 몸에 미치는 심각성 차시 1/7차시

과목 고등학교 과학, 사회

학습 목표

• 대기오염의 문제점을 말할 수 있다.

• 대기환경기준물질의 종류를 구분할 수 있다.

학습

과정 교수학습 활동 준비물

도입 (10분)

- “공기오염 1급 발암물질‘ 영상을 시청하고 심각성인식

대기오염의 개념과 대기환경기준에 대하여 의문제시를 통해 현상과의 대화를 시 도한다.

․동영상

학습 활동 (35분)

- 관련자료를 참고서적이나 인터넷 검색을 통하여 파악

- 관련자료 중 한가지 주제를 선택하여 인체에 미치는 영향을 조사

- 다른 모둠의 발표를 통해 다양한 대기 오염 및 인체에 미치는 영향에 대해 이해 - 동료와의 대화를 통해 학습 내용을 숙지한다.

․인터넷 검색

․활동지

마무리 (5분)

-발표된 자료를 토대로 다양한 대기오염 및 인체에 미치는 영향에 대해 정리한다.

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소주제 미세 먼지의 심각성 이해하기 차시 2/7차시

과목 고등학교 영어

학습 목표

• 우리나라와 외국의 미세먼지 피해를 비교할 수 있다.

• 미세먼지의 심각성에 대해 영어로 토의 할 수 있다.

학습

도입 (5분)

- 미세먼지의 현황과 국내 심각성 정도를 보여주는 동영상, 신문기사 제시

아리랑 TV에서 제공하는 동영상 ‘Wave of smog, fine dust envelops Korea once again’를 시청한다.(~46초)

- 동영상 시청후 해당 동영상이 어떤 내용을 다루고 있으며, 들었던 내용 중 해당 주 제를 표현

https://www.

youtube.co m/ watc h? v

=TPGrIFcCJ UI

학습 활동 (37분)

- (JIGSAW) 전체 지문을 4개 부분으로 나누어 모둠 내 각자 역할을 배정한 후, 전문가 집단으로 이동하여 같은 내용을 읽고 이해하고, 본래 모둠으로 돌아가 공부한 내용 을 생각나누기 활동을 진행

1. 교육과정 범위를 넘어선 어휘는 별도 자료 제시 2. 모둠활동 시 집중할 수 있도록 자유로운 분위기 조성

3. 생각나누기 활동 시 모든 문장을 해석하기보다 주요 내용과 문맥 파악 유도

미세먼지의 심 각성을 다룬 신문기사 Fine dust

pollution rises in Seoul 출처: Korea

J o o n g a n g Daily

마무리 (8분)

- 모둠 대항 퀴즈 문제를 제시

1. 모둠원 모두 함께 확인하도록 지도.

2. 미세 먼지가 우리에게 미치는 나쁜 영향을 고려하여, 미세 먼지에 대한 대책을 창의 적으로 수립해 보도록 하는것도 좋은 방법

모둠 대항 퀴 즈 대회 과제: 미세 먼지 대책 수 립하기

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소주제 내가 아이언맨 이라면? 차시 3~4/7차시

과목 고등학교 과학, 진로와 직업

학습 목표

• 여러 센서의 기능을 말할 수 있다.

• 자신의 생각을 비주얼씽킹화 할 수 있다.

학습

도입 (15분)

-아이언맨 슈트의 기능에 대한 영화 장면을 살펴보면서 자신이 아이언맨일 때에 대해 토론하도록 유도

학생들이 흥미를 갖을 수 있도록 자유로운 영상 시청과 토론 유도

․동영상

학습 활동 (75분)

- 모둠원에게 완전한 정보를 주지 않고 단절된 일부의 정보를, 순차적 제공 - 모든 모둠원이 서로에게 설명하며 학습(하브루타 학습)

학생들이 활동내용의 순서대로 학습하고 있는지 점검하고 자유로운 토론이 될 수 있도록 독려

- (비주얼씽킹) 고성능 센서를 몸에 부착한다고 가정하고 역할, 장단점 등을 토론

ET <진로요소> 여러 센서를 이용해 스크린 골프, 야구를 창업한 이야기 제시

․정보차 학습 카드 .모둠칠판

․활동지

마무리 (10분)

- 모둠별 퀴즈카드를 제공하고 모둠 대항 퀴즈 활동을 안내

.퀴즈카드

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소주제 대기오염 측정 센서를 만들어보자 차시 5~6/7차시

과목 고등학교 과학, 정보, 진로와 직업

학습

목표 • 아두이노를 이용해 대기오염 측정 장비를 제작할 수 있다.

학습

도입 (10분)

-인터넷 검색을 통한 범지역적인 수치 말고 내가 있는 곳의 대기오염 정도를 간편하 게 측정할 수 있는 방법 활용

-‘디젤 자동차의 대기오염 측정’ 관련 동영상을 시청

대기오염의 측정장비가 고가이고, 다루기 어렵다는 점에 주목

․동영상

학습 활동 (80분)

- 대기오염의 종류에 따른 사용되는 센서를 조사 - 문제해결을 위한 대기오염 측정기 디자인하기 - 아두이노 코딩: 문제해결

모둠별로 조사한 대기오염을 측정할 수 있는 장비를 아두이노를 이용하여 제작

․아두이노 .여러 센서

마무리 (10분)

ET <진로요소> 대기오염 측정 연구원 소개

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소주제 클라우딩 펀딩에 참여할 창업 아이템 개발하기 차시 7/7차시

과목 진로와 직업

학습

목표 • 클라우드 펀딩에 참여할 수 있다.

학습

도입 (5분)

-크라우드 펀딩 시스템인 ‘킥스타터’ 소개 영상 제시

․동영상

학습 활동 (40분)

CD 모둠별로 진행 한 프로젝트 또는 제작한 아이템의 크라우드 펀딩 실시



- 모둠별로 아이템의 판매가격, 모금 목표액을 설정하고 판촉준비 유도

모둠 작품명 단가 모금 목표액

1 아두이노 이퀄라이저

2 스마트조명

3 에어드럼

4 스마트워치

5 LED 시계 6 자동 먹이 장치

7 지진감지기

8 만능 스피커

9 에어 마우스

10 날씨를 알려주는 지팡이 (weather wand)

- 기능, 판매가격을 보고 개인별 펀딩을 실시한다.

발표시 들어간 비용과 부대 비용을 공개하고, 판매 가격을 제시 개인별로 펀딩 총액을 설정하고, 신중한 펀딩이 될 수 있도록 유도 모금 목표액을 초과 달성한 작품에 펀딩한 학생에게 적절한 보상

․모둠칠판

마무리 (5분)

ET <진로요소>모둠별로 모금액 비교하고 창업 가능성 평가 타 모둠원의 의견을 듣고, 수정사항을 기록

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5. 학생 학습·활동지

차시 1. 대기오염이 우리 몸에 미치는 심각성

활동 1 대기오염의 심각성 이해하기

대기오염의 심각성을 다룬 동영상을 제시하여 모둠활동을 통해 학생들에게 내용 이해를 하도록 한 다.

❍ 준비물

 동영상 - https://www.youtube.com/watch?v=7uwGp9wPLVM

❍ 활동 방법

1. 모둠 활동을 위해 4인 1조로 모둠을 구성한다.

2. 모둠별로 동영상을 보고 심각성에 대해 인지하고 토론한다.

3. 주어진 영상 외에 공기오염 물질이 무엇이 있는지 조사한다.

4. 모둠별로 조사한 공기오염 물질을 발표한다.

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차시 2. 미세 먼지의 심각성 이해하기

활동 1 미세 먼지의 심각성 이해하기

미세 먼지의 심각성을 다룬 영문 기사를 제시하여 JIGSAW활동을 통해 학생들에게 내용 이해를 하도록 한다.

❍ 준비물

 영문 기사 - Fine dust pollution rises in Seoul 출처: Korea Joongang Daily

❍ 활동 방법(JIGSAW)

1. 모둠 활동을 위해 4인 1조로 모둠을 구성한다.

2. 신문기사(전체 4페이지)를 페이지 별로 나누어 모둠 내에서 각 구성원에게 할당한다.

3. 각 모둠에서 동일 영역을 할당받은 구성원들끼리 모이도록 한다.(전문가 집단 구성) 4. 모인 구성원들끼리 자신에게 배부된 영역을 함께 학습하도록 한다.

5. 학습을 완료한 후에, 자신의 원래 모둠으로 돌아가도록 하여 각자 공부한 영역에 대해 생각을 나누도록 한다.

활동 2 모둠별 퀴즈 대회

활동 1을 통해 이해한 내용을 모둠별 퀴즈 대회를 개최하여 학생들이 제대로 내용을 이해하였는지 확인함과 동시에 흥미를 유발한다.

❍ 준비물

 퀴즈 문항

 답안 작성을 위한 화이트 보드

❍ 활동 방법

1. 골든벨 형태로 각 모둠에 퀴즈 문항에 대한 답안을 작성할 수 있는 화이트 보드를 지급하고, 스 크린에 문제를 제시하여 모둠별로 답안을 작성할 수 있도록 한다.

2. 정답을 제시한 후, 작성된 답안을 함께 보며 활동 1에 대한 결과로 내용을 제대로 이해하였는지

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활동지 1

Fine dust pollution rises in Seoul

Jan 12,2015

Particle pollution is becoming a chronic phenomenon during winter. Experts say it has the potential to significantly disrupt urban life, and the air pollution index indicates that Seoul has become more polluted over the years.

The Korea Meteorological Administration issued a fine dust alert in Busan and Daegu on Jan. 5, as well as a fine particle pollution watch in Gwangju. Seoul also came under a 21-hour ultrafine dust alert just a few days earlier on Dec. 30.

The issue poses a myriad of public health concerns. Particles are especially dangerous because they’re not always visible to the human eye, allowing the pollution to go easily unnoticed.

Particle pollution is produced when moisture in the air combines with fine particle matter. Particles less than 10 micrometers (PM-10) in diameter, which is about one-seventh the width of a single strand of human hair, are small enough to be inhaled into the lungs.

This type of pollution can also contain other elements like smoke, nitrates, dirt or metals, and make the air appear hazy.

Fine dust shrouds the downtown Sejong-ro area in central Seoul on Dec. 29, 2014.

[NEWSIS]

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But scientists and environment officials are most concerned about particles smaller than 10

micrometers. Fine particle matter, considered anything that is 2.5 micrometers in diameter or less, is especially dangerous. These types of particles are directly emitted from power plants, car exhausts and smoke, and usually contain various chemical elements.

In winter, particle pollution can usually be seen on warmer days. When continental high

pressure in the north expands to Korea, cold northern winds blow away the dust, but when the peninsula is less affected by high pressure, the dust hovers over the country.

Measurements of this pollution are taken by testing a certain volume of air.

According to the Seoul Metropolitan

Government, the capital city’s average fine particle concentration per year was 61

micrograms per cubic meter in 2007, afterward dipping to 41 micrograms per cubic meter in 2012.

But figures began to rise again in 2013 to 44 micrograms per cubic meter, and last year it was 46. But while it usually remains under 50, the standard suggested by the government, it is still more than double the international standard of 20 micrograms per cubic meter proposed by the World Health Organization (WHO).

In a study last year, Yonsei University’s Institute for Environmental Research estimated

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Calculated another way, the research concluded that more than 14,000 people were losing a year off their normal life expectancy annually.

The institute also claimed in another study that going for a walk for an hour when fine particle concentrations were 162 micrograms per cubic meter had the same effect as inhaling cigarette smoke in an enclosed 60-cubic-meter space for about an hour and a half.

Fine particle alerts in Korea are issued when concentrations are 120 micrograms per cubic meter or higher.

Making matters worse, ultrafine particle pollution, which can contain heavy metals, is on the rise. Ultrafine atmospheric particles are one-thirtieth the diameter of a strand of human hair, which means they can enter deep into a person’s respiratory

system.

Ultrafine particulate matter concentration last year hit 24 micrograms per cubic meter, which is lower than the domestic standard of 25 but much higher than the WHO’s standard of 10.

“Ultrafine dust may increase the risk of not just respiratory diseases but also stroke and cardiovascular diseases,” said Prof. Lee Jong-tae, from Korea University’s

Graduate School of Public Health. “Our research projects that an increase of ultrafine particulate matter by 10 micrograms per cubic meter results in 389 additional deaths annually.”

China has long been blamed for atmospheric particle pollution in the country, though newer studies show otherwise.

The city government’s Climate and Environment Headquarters announced on Jan. 2 that China and Mongolia contributed to only 30 to 50 percent of ultrafine particle pollution, while 45 to 55 percent of ultrafine particulate matter was produced in Seoul and the surrounding area. The announcement was indicative of the fact that

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the capital city’s environmental policies will likely face major shifts.

A recent public hearing by the city government and the Ministry of Environment focused, in particular, on regulating vehicles that run on diesel fuel.

“Most of the fine dust in Seoul is produced by cars,” said Kang Gwang-gyu, a

researcher at the Korea Environment Institute. “Diesel vehicles, in particular, produce black carbon, which is a Group 1 carcinogen.”

The Climate and Environment Headquarters’ chief Jang Hyeok-jae also called for

“innovative and overall regulations on cars.”

But the city government is going for even stronger measures and confirmed that it had requested the Environment Ministry to approve strong exhaust gas regulations.

It is also working toward designating large green areas in central Seoul as “clean zones,” which would allow only hybrid or electronic cars to enter.

Additionally, the municipal government is looking to collaborate with other local governments that put more importance on environmental protection, such as Changwon and Jeju, to jointly invest in electric cars.

“We hope domestic car manufacturers will provide a discounted rate if several cities buy electric cars at a time,” said Kang Hee-eun, head of the city government’s Atmospheric Management Division. “If not, we’re considering buying foreign electric vehicles.”

Experts say implementing anti-fine particle policies is only a matter of time,

particularly given that similar measures have already come into effect in many other metropolitan cities in advanced countries.

Paris last year enforced double shifts for drivers - those with even- and

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diesel-fueled cars from entering the city center.

New York City also reduced the number of lanes in front of Times Square, a chronically congested area, discouraging drivers from entering. The New York City Department of Transportation assessed that reduction in pollution was the measure’s biggest merit.

“Europe currently has a large-scale incentives policy that rates houses according to fuel use,” said Kim Un-su, a researcher at the Seoul Institute. “The auto industry will also undergo a major paradigm shift as the use of public transportation and bicycles increase and roads become narrower and narrower.”

BY KANG CHAN-SOO, KANG IN-SIK [bongmoon@joongang.co.kr]

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활동지 2

퀴즈 문항

1. What made the urban life be disrupted?

Particle pollution

2. Why are particles dangerous to human health?

They are not always visible to the human eye, allowing the pollution to go easily unnoticed

3. When is particle pollution produced?

It is produced when moisture in the air combines with fine particle matter.

4. What size of fine particle matter is especially dangerous to human?

under 2.5 micrometers in diameter

5. What are causes of 2.5 micrometers in diameter or less particles?

They are emitted from power plants, car exhausts and smoke

6. When are fine particle alerts in Korea issued?

when concentrations are 120 micrograms per cubic meter or higher

7. How is ultrafine dust harmful to us?

Ultrafine dust may increase the risk of not just respiratory diseases but also stroke and cardiovascular diseases

8. What causes most of the fine dust in Seoul?

It is produced by cars, particularly, diesel vehicles.

9. What are “clean zones” that the city government designates?

Those are large green areas in central Seoul that would allow only hybrid or electronic cars to enter.

10. What are anti-fine particle policies of two other cities, Paris and New York?

Paris: enforcing double shifts for drivers to drive on certain days and considering prohibiting all diesel-fueled cars from entering the city center

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차시 3~4. 내가 아이언맨 이라면?

○선수 개념

1. 도플러 효과(과학 1단원에서 학습)- 파동 발생원과 측정자가 상대 운동하며 진동수를 측정하면 원 래의 것과 다르게 측정되는 현상

○본 학습

2. 센서- 인간의 5감처럼 자연계의 신호를 감지해 전기 신호로 바꿔 주는 기계 장치

3. 광센서- 빛 신호를 전기 신호로 바꾸어 주는 센서. 대표적으로 황화카드뮴(CdS)으로 만든 반도체 는 빛이 닿으면 전기 저항이 작아짐. 이 같은 효과로 전류의 흐름이 달라지는 현상을 이용 4. 소리 센서- 공기, 물 등의 진동을 전기 신호로 바꾸어 주는 센서. 매질의 진동으로 인해 자석과 진

동판에 부착된 코일이 상대 운동함으로써 유도 전류가 발생하는 현상을 이용

가. 수중/어군 탐지기, 비파괴 검사기, 초음파 진단기- 초음파가 물체 표면에 반사되어 되돌아오는 데 걸리는 시간을 측정하여 물체 표면까지의 거리를 측정

나. 스피드 건- 음파 발생원과 측정자가 상대 운동하고 있다면 도플러 효과가 발생. 진동수가 달라 지는 현상을 이용

5. 압력 센서- 외부의 압력을 전기 신호로 바꾸어 주는 장치. 전압 차가 있는 두 막의 한 부분을 손으 로 누르면 사이 간격이 좁아져 전류가 흐르는 현상을 이용.

※이 두 막 방식(감압식 터치스크린)은 현재 우리 스마트폰(정전식 터치스크린)과는 다르다는 것을 주지.

6. 온도 센서- 온도를 전기 신호로 자꾸어 주는 센서.

가. 접촉식- 금속의 전기 저항이 온도에 따라 달라지는 현상을 이용 나. 비접촉식- 물체에서 발산하는 적외선을 측정

7. 가스 센서- 기체 분자를 감지하여 전기 신호로 바꾸어 주는 센서

8. 이온 센서- 용액의 특정 이온(액체 분자)을 감지하여 전기 신호로 바꾸어 주는 센서

○추가 학습

9. 가속도 센서- 가속도, 중력방향을 측정하는 센서(어려우니 언급만)

10. 전자기 센서- 자기장의 변화를 감지하여 전기 신호로 바꾸어 주는 센서

가. 앙페르 법칙(전류에 의한 자기장)- 전류(하전 입자의 운동) 주변에는 자기장이 발생.

1) 방향- 오른나사 법칙

2) 세기- 전류의 세기가 증가할수록, 전선과 가까울수록 자기장이 강해짐. 단, 솔레노이드(코일) 의 경우 코일의 반지름에 무관하며 코일을 촘촘하게 많이 감을수록 자기장이 강해짐

나. 패러데이 법칙- 코일을 통과하는 자기장이 변하면 유도전류가 발생

1) 같은 시간동안 자기장의 변화가 클수록, 코일을 많이 감을수록 유도전류가 증가

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차시 5~6. 대기오염 측정 센서를 만들어보자

학습자료 1. 무선 온습도계 만들기 1. 준비물 : 아두이노, 무선온습도계 2. 연결방법

1번핀 : 아두이노 5v 2번핀 : 아두이노 5번핀 3번핀 : 연결안함 4번핀 : 아두이노 gnd

3. 코딩(프로그래밍)

#include<dht.h>

dhtDHT;

#defineDHT11_PIN5 // 5번핀으로 신호를 보내겠다.

voidsetup() {

Serial.begin(9600);

}

chardata[7]={0,};

voidloop() {

DHT.read11(DHT11_PIN); // 5번 핀의 신호를 읽어라.

int a=DHT.humidity; //

int b=DHT.temperature; //

sprintf(data,"%03d%03d",a,b);

//bluetooth.print(data); //블루투스로 연동하여 출력할 경우 사용 Serial.print(data);

delay(1000);

(25)

- 23 -

학습자료 2. 미세먼지 측정기 1. 준비물 : 아두이노, 미세먼지측정기 2. 연결

노란선 : 아두이노 8번핀 빨간선 : 아두이노 5V 검정선 : 아두이노 gnd

3. 코딩(프로그래밍) int pin = 8;

unsigned long duration;

unsigned long starttime;

unsigned long sampletime_ms = 30000;//sampe 30s ; unsigned long lowpulseoccupancy = 0;

float pcsPerCF = 0;

float ugm3 = 0;

float ratio = 0;

float concentration = 0;

void setup() { Serial.begin(9600);

pinMode(8, INPUT);

starttime = millis(); //get the current time;

}

void loop() { {

duration = pulseIn(pin, LOW);

lowpulseoccupancy = lowpulseoccupancy + duration;

if ((millis() - starttime) > sampletime_ms) //if the sampel time == 30s {

ratio = lowpulseoccupancy / (sampletime_ms * 10.0); // Integer percentage 0=>100 concentration = 1.1 * pow(ratio, 3) - 3.8 * pow(ratio, 2) + 520 * ratio + 0.62; //

using spec sheet curve

pcsPerCF = concentration * 100;

ugm3 = pcsPerCF / 13000;

(26)

Serial.print(" ");

Serial.print(ugm3);

lowpulseoccupancy = 0;

} } }

(27)

- 25 -

학습자료 3. 일산화 탄소 측정기

1. 준비물 : 아두이노, 일산화탄소측정기(MQ7) 2. 연결

VCC : 아두이노 5V GND : 아두이노 GND DIN : 아두이노 D12 CS : 아두이노 D10

CLK : 아두이노 D11 A0 : 아두이노 analog input pin GND : 아두이노 GND 5V :아두이노 +5V

3. 코드(프로그래밍)

unsigned char i;

unsigned char j;

/*Port Definitions*/

int Max7219_pinCLK = 11;

int Max7219_pinCS = 10;

int Max7219_pinDIN = 12;

int vol;

int val;

unsigned char disp1[65][8] = {

{0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF}, //0 {0xFE, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF}, //0 {0xFC, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF}, //0 {0xF8, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF}, //0 {0xF0, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF}, //0 {0xE0, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF}, //0 {0xC0, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF}, //0 {0x80, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF}, //0 {0x00, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF}, //0 {0x00, 0x7F, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF}, //0 {0x00, 0x3F, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF}, //0 {0x00, 0x1F, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF}, //0 {0x00, 0x0F, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF}, //0 {0x00, 0x07, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF}, //0 {0x00, 0x03, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF}, //0 {0x00, 0x01, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF}, //0 {0x00, 0x00, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF}, //0 {0x00, 0x00, 0xFE, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF}, //0 {0x00, 0x00, 0xFC, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF}, //0 {0x00, 0x00, 0xF8, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF}, //0 {0x00, 0x00, 0xF0, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF}, //0 {0x00, 0x00, 0xE0, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF}, //0 {0x00, 0x00, 0xC0, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF}, //0 {0x00, 0x00, 0x80, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF}, //0 {0x00, 0x00, 0x00, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF}, //0 {0x00, 0x00, 0x00, 0x7F, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF}, //0 {0x00, 0x00, 0x00, 0x3F, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF}, //0 {0x00, 0x00, 0x00, 0x1F, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF}, //0 {0x00, 0x00, 0x00, 0x0F, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF}, //0 {0x00, 0x00, 0x00, 0x07, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF}, //0 {0x00, 0x00, 0x00, 0x03, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF}, //0 {0x00, 0x00, 0x00, 0x01, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF}, //0 {0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF}, //0 {0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0xFE, 0xFF, 0xFF, 0xFF}, //0 {0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0xFC, 0xFF, 0xFF, 0xFF}, //0 {0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0xF8, 0xFF, 0xFF, 0xFF}, //0 {0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0xF0, 0xFF, 0xFF, 0xFF}, //0 {0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0xE0, 0xFF, 0xFF, 0xFF}, //0 {0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0xC0, 0xFF, 0xFF, 0xFF}, //0 {0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x80, 0xFF, 0xFF, 0xFF}, //0 {0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0xFF, 0xFF, 0xFF}, //0 {0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x7F, 0xFF, 0xFF}, //0 {0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x3F, 0xFF, 0xFF}, //0 {0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x1F, 0xFF, 0xFF}, //0 {0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x0F, 0xFF, 0xFF}, //0

(28)

{0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x07, 0xFF, 0xFF}, //0 {0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x03, 0xFF, 0xFF}, //0 {0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x01, 0xFF, 0xFF}, //0 {0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0xFF, 0xFF}, //0 {0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0xFE, 0xFF}, //0 {0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0xFC, 0xFF}, //0 {0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0xF8, 0xFF}, //0 {0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0xF0, 0xFF}, //0 {0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0xE0, 0xFF}, //0 {0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0xC0, 0xFF}, //0 {0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x80, 0xFF}, //0 {0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0xFF}, //0 {0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x7F}, //0 {0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x3F}, //0 {0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x1F}, //0 {0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x0F}, //0 {0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x07}, //0 {0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x03}, //0 {0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x01}, //0 {0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00}, //0 };

void Write_Max7219_byte(unsigned char DATA) {

unsigned char i;

digitalWrite(Max7219_pinCS, LOW);

for (i = 8; i >= 1; i--) {

digitalWrite(Max7219_pinCLK, LOW);

digitalWrite(Max7219_pinDIN, DATA &0x80); // Extracting a bit data DATA = DATA <<1;

digitalWrite(Max7219_pinCLK, HIGH);

} }

void Write_Max7219(unsigned char address, unsigned char dat) {

digitalWrite(Max7219_pinCS, LOW);

Write_Max7219_byte(address); //address，code of LED Write_Max7219_byte(dat); //data，figure on LED digitalWrite(Max7219_pinCS, HIGH);

}

void Init_MAX7219(void) {

Write_Max7219(0x09, 0x00); //decoding ：BCD Write_Max7219(0x0a, 0x03); //brightness Write_Max7219(0x0b, 0x07); //scanlimit；8 LEDs

Write_Max7219(0x0c, 0x01); //power-down mode：0，normal mode：1 Write_Max7219(0x0f, 0x00); //test display：1；EOT，display：0 }

void setup() {

Serial.begin(9600);

pinMode(Max7219_pinCLK, OUTPUT) ; pinMode(Max7219_pinCS, OUTPUT);

pinMode(Max7219_pinDIN, OUTPUT) ; delay(50);

for (i = 1; i <9; i++) {

Write_Max7219(i, disp1[0][i - 1]) ;

(29)

- 27 - {

Write_Max7219(i, disp1[(val) / 10][i - 1]);

delay(10);

} }

(30)

학습자료 4. 알콜측정기

1. 준비물 : 아두이노, 알콜센서(MQ3) 2. 연결

H1, A1 : 아두이노 GND B1 : 아두이노 A0

GND : 아두이노 GND

int mq3_analogPin = A0; // connected to the output pin of MQ3

void setup(){

Serial.begin(9600); // open serial at 9600 bps }

void loop() {

// give ample warmup time for readings to stabilize

int mq3_value = analogRead(mq3_analogPin);

Serial.println(mq3_value);

delay(100); //Just here to slow down the output.

}

(31)

- 29 -

학습자료 5. 가스감지기

1. 준비물 : 아두이노, 가스감지센서(MQ135) 2. 연결

B : 아두이노 A0 GND : 아두이노 GND A, H, M : +5V

B : 10kΩ+GND

#include <SoftwareSerial.h>

SoftwareSerial bluetooth(2,3);

void setup() {

// put your setup code here, to run once:

Serial.begin(9600);

bluetooth.begin(9600);

pinMode(A0,INPUT);

}

char value[5];

void loop() {

// put your main code here, to run repeatedly:

int a = analogRead(A0);

sprintf(value,"%04d",a);

Serial.println(value);

bluetooth.print(value);

(32)

차시 7. 클라우딩 펀딩에 참여할 창업 아이템 개발하기

arduion 아이템 제작 활동지

1

여러분의 제작하고자 하는 아이템은 무엇인가요? 자신이 원하는 아이템을 정하여 그 이유와 함께 적어봅시다.

• 1순위 :

• 2순위 :

• 3순위 :

2

위 아이템 중 한 가지를 선택하여 자세한 제작 방법을 찾아봅시다.

(33)

- 31 -

3

아이템을 실현하기 위해 필요한 비용을 알아보고, 재무 설계를 작성해 봅시다.

재무설계를 위한 경제 용어 공부하기

‣ 여기에서 말하는 비용은 기회비용이며, 기회비용에는 명시적 비용과 묵시적 비용이 모두 포함됨

- 명시적 비용 : 실제로 화폐를 지불하는 비용 (예: 등록금, 교재비, 하숙비 등) - 묵시적 비용 : 화폐의 지출을 필요로 하지 않는 비용. 그 시간 동안 자신이 포기한

다른 기회의 가치

‣ 편익은 금전적 수입과 주관적인 만족감 등을 포함함.

(34)

4

아이템 제작을 위한 위한 시기별 계획을 세워 봅시다.

5

아이템 제작 사진을 담아보고, 활동하며 느낀 점을 기록해봅시다.

사 진

(35)

- 33 -

6

제작한 아이템을 판매한다고 생각하고, 판매 계획서를 작성해 봅시다.

판매계획서

제품명 제품 사진

제품 내용

제품 단가

(36)

6. 참고자료

□ 킥스타터(www.kickstarter.com)

□ 인디고고(www.indigogo.com)

(37)

- 35 -

읽기 자료

[자료1]

& 스티브 잡스의 비전과 열정 – 1학년 사회120쪽 발췌

오늘날 많은 젊은이가 존경하는 인물로 스티브 잡스(Steve Jobs)를 꼽는다. 미국의 한 청 소년 교육 기관에서 2009년에 12세에서 17세 청소년 1000명을 대상으로 ‘가장 존경하는 기 업가’를 주제로 설문조사를 시행하였다. 그 결과, 스티브 잡스가 전체의 35%에게 뽑혀 1위를 차지하였다. 스티브 잡스를 뽑은 사람 중 61%는 그가 ‘차별화를 이뤘기 때문에’, ‘’우리 삶을 변화시켜서‘, ’세상을 더 좋게 만들어서‘라고 그 이유를 밝히고 있다.

1977년 잡스와 스티브 워즈니악이 개발한 개인용 컴퓨터가 첫선을 보이자 미국의 유명 컴 퓨터 회사의 설립자 켄 올슨은 “사람들이 굳이 집에서까지 컴퓨터를 써야 할 이유는 없다”라 고 단어하였다. 이처럼 시장에서 성공을 거둔 기업가들은 대부분 초기에 수많은 반대 의견에 맞서 힘든 싸움을 벌인다. 하지만 잡스는 이상과 열정, 그리고 자신에 대한 믿음을 끝까지 지 키면서 수많은 반대와 비판에 정면으로 맞서 혁신을 이루어 내었다. - 카민 갤로, “스티브 잡 스 무한 혁신의 비밀”, 2010년-

[자료2]

& 나이 17살이 자신의 최고 경쟁력이라고 말하는 청소년의 창업 이야기

한 의류 인터넷 쇼핑몰의 대표 김00 양은 2년 전 고교 진학을 앞두고 문득 이런 생각이 들 었다. “지금 시작하지 않으면 때를 놓칠지도 모른다. 내가 가장 하고 싶은 일을 하면서 그 분 야의 최고가 되는 길을 지금 시작해야겠다.” 김 양은 1년이 지난 지금, 의류 인터넷 쇼핑몰을 창업하여 본격적인 의류 사업에 뛰어들었다. 김양이 이류 마케팅에 관심을 두게 된 계기는 중 학교 시절이다. 중학교 2학년 때 자신이 입었던 옷들을 사진으로 찍어 인터넷 사이트 중고 의 류 매매 카페에 하나둘씩 올렸더니 조금씩 판매가 됐다. 취미로 시작한 ‘중고 의류 마케팅’이 용돈 벌이가 됐다. 인터넷 판매에 재미와 자신감이 붙기 시작했고 그 때 ‘본격적으로 의류 쇼 핑몰 사업을 해야겠다.“라는 생각이 들었다고 한다. 1년간 준비 과정을 거쳤고, 창업 과정의 모든 일은 혼자 해냈다. 17세 소녀가 인터넷 쇼핑몰의 대표가 된 것이다. 이 쇼핑몰의 주요 콘셉은 ’친구들이 즐겨 입는 옷을 내가 직접 팔자/‘는 것이다. 김양은 자신이 10대이기 때문에 또래인 10대와 20대 초반까지 같은 눈높이에서 소통하고 공류할 수 있다는 것이 기성세대가 따라 할 수 없는 가장 큰 장점이라고 말한다. 김 양의 목표는 크다. ”우선 여성 의류 쇼핑몰 분야에서 성공하는 것이 1차 목표이다. 그리고 앞으로 내 이름을 딴 화장품상표도 만들고 봉 사 단체도 결성한 예저이다.“라고 밝혔다.