재해〮재난

(1)

재해〮재난 ^에서 안전한 삶 ^{을 위한}

자동화 장치 제작하기

( 학교명 / 지도교사명 ) STEAM & Maker Edu.

(2)

우리 사회의 지속가능발전을 위해 재해 / 재난을 극복하라 .

(3)

경제적 , 사회적인 문제를 야기시켜 우리 사회의

지속가능 발전을 저해한다 .

(4)

재해 / 재난으로부터의 피해를 줄이기 위해서는

어떻게 해야 할까 ?

(5)

과학기술은 재해 / 재난 상황에서의 피해를 줄여 우리 사회의 지속가능발전에 기여한다 .

(6)

프로그램 목차

¹^차시^차시 재해 · 재난과 과학기술^차시명 재해 · 재난의 위험성 인식과^주제 ^Maker^단계 과학기술의 역할 이해하기

Tinkering 2차시 지진에 대한 이해 지진 경보기 제작을 통한

자동화 장치 제작 과정 경험 3차시 지진 경보기 만들기

4차시 재해 · 재난 감지를 위한 센서 선택하기

재해 · 재난 상황의 선택과

이에 대한 자동화 장치 제작하기 Making 5차시 재해 · 재난 피해를 줄이기

위한 동작 설정하기 6차시 재해 · 재난 피해를 줄이기

위한 자동화 장치 만들기 7차시

8차시 함께 공유하는 전시장 학

습 전시장 학습을 통한

학습내용의 공유 및 또래학습 Maker Faire

○ S : 재해 재난에 대한 이해∙ , 과학기술의 효용성

○ T : 인터넷을 통한 자료검색 , 테크놀로지 장비 (MCU, 센서 , 액추에이터 등 ) 의 활용

○ E : 알고리즘 만들기 , 코딩 , 자동화 장치 제작하기

○ A : 문제 원인 및 대처방안을 위해 타인과 공감하기 , 재해 재난이 인간에게 미치는 영향∙

STEAM 요소

(7)

1 차시 . 재〮해재난과 과학기술

(8)

프롤로그 1

영화 속 재해 / 재난 이야기

다음의 영화 예고편을 감상한 후 오른쪽 질문에 대해

생각해봅시다 . ▪ 재해 / 재난이란 무엇일까 ?

▪ 재해 / 재난은 인간의 삶에 어떤 영향 을 줄까 ?

▪ 과학기술과 재해 / 재난은 어떤 관계가 있을까 ?

(9)

프롤로그 2

재해 / 재난이란 ?

• 재해 : 날씨 등의 자연현상의 변화 , 또는 인위적인 사고로 인해 발생하는 사회적 / 경제적 피

•해재난 : 재해로 인해 인간이 받게 되는 피해

자연재해

기상재해 지질재해 질병확산

인위재해

화재 화학물질 유출 운송수단 사고

(10)

프롤로그 3

재해 / 재난 극복을 위한 과학기술의 활용

구분 ^설명 ^예시

예방 재해 · 재난 발생 이전에 이를 대비하는 기술

해일에 대한 대비를 위해 방파제를 설치하여 생활 환경까지 심한 파도가 치지 못하게 한다 .

예측 재해 · 재난 발생 가능성을 예측하는 기술

지진 , 지열 , 가스 방출량 등에 대한 자료를 토대 로 화산 폭발의 가능성을 예측한다 .

감지 재해 · 재난 발생 시 이를 감지하는 기술

지진계를 활용해 지진의 규모 및 크기를 감지한다

.

전달 재해 · 재난 발생사실과 안전대책을 알리는 기술

폭염 발생 시 재난문자 알림 서비스를 활용해 외부 활동 유의사항을 전달한다 .

복구 재해 · 재난 발생 후 피해를 복구하는 기술

재난대응 로봇을 개발하여 인간이 활동하기 어려 운 재해 · 재난 상황에 로봇을 투입한다 .

(11)

생각 열기

우리 주변의 재해 / 재난 이야기

인터넷을 통해 우리 주변에서 발생했던 다양한 재해 · 재난의 사례를 조사한 후 다음의 양식에 따라 정리해보자 .

• 내용 :

• 원인 :

• 결과 :

▶ 사례 :

(12)

생각 펼치기

과학 기술을 활용한 재해 / 재난의 극복

재해 · 재난 사례 중 하나를 선택하여 이를 극복하기 위해 과학기술이 어떻게 활용될 수 있는지 생각해보자 .

▶ 모둠에서 선택한 재해 / 재난 사례 :

예방 예측 감지 전달 복구

(13)

생각 다지기

학습내용 정리 및 생각 공유하기

-

발표 내용 -

1.

재해 / 재난이란 무엇일까요 ?

2.

재해 / 재난은 우리 일상생활에 어떤 영향을 줄까요 ?

3.

재해 / 재난을 극복하기 위해 과학기술은 어떤 역할을 할까요 ?

학습 소재와 관련한 다음 질문에 대해 생각한 후 발표를 해 봅시다 . 또 , 타 학생의 발표를 경청 하며 생각을 공유해봅시다 .

(14)

생각 되돌아보기

학습 평가하기

자기 성찰 평가를 실시해봅시다 .

(15)

2~3 차시 . 지진 경보기 만들기

(16)

프롤로그 1

재해 / 재난에 대한 과학 기술의 도전 - 경보기

우리가 일상에서 사용하는 경보기

▪ 지진 경보기를 필요로 하는 사람을 어떻게 알 수 있을까 ?

▪ 지진이 발생했다는 것을 어떻게 감지할 수 있을까 ?

▪ 지진이 발생했을 때 , 피해를 줄이기 위한 방법에는 무엇이 있을까 ?

경보기는 감지와 전달의 기능을 수행하며 재해 / 재난으로부터의 피해를 줄여준다 .

(17)

프롤로그 2

지진에 대한 이해

▪ 지진 : 한 지점에 응축되어 있던 지구 내부의 에너지가 급격히 방출될 때 일어나는 현상으로 땅이 흔들리거나 갈라져서 인간에게 피해를 주는 자연재해의 한 종류

▪ 원인 : 맨틀 대류를 따라 이동하던 판의 경계에서 발생하는 충돌 혹은 마찰로 인해 받는 충 격

(18)

프롤로그 3

지진 피해를 줄이기 위해서는 ?

예방 예측 감지

전달 복구

내진설계

지진광 / 지진운 곤충의 대 이동

PS

시의 변화 방사성 동위원소 변화

등

(

과학적 증명 안됨 ) 지진계

긴급재난 안내 재난대응 로봇

(19)

프롤로그 3

지진 피해를 줄이기 위해서는 ?

▪ 지진 발생 시 행동요령을 숙지한다면 , 2 차적으로 발생하는 피해를 줄일 수 있다 .

(20)

생각 열기

지진 경보기 제작을 위한 상황 분석하기 - 지진감지

앞선 학습 자료를 참고하여 지진 발생을 감지할 수 있는 방법과 이를 통해 측정할 수 있는 물리 량을 생각해봅시다 .

현상 측정 물리량

(21)

생각 열기

지진 경보기 제작을 위한 상황 분석하기 – 동작설정

지진대비 행동 요령을 바탕으로 이를 역으로 생각하여 지진이 발생했을 대 2 차적 피해가 발생 하는 이유를 생각해봅시다 .

지진이 났을 때 해야하는 행동 생각하기^역으로 지진에 의한 피해가 발생한 이유

(22)

생각 펼치기

지진 경보기 만들기 – 문제상황 설정

경보기의 작동 과정을 일상어 ( 자연어 ) 로 나타낸 후 , 이를 순서도의 형태로 나타내봅시다 .

<

문제 상황 >

철수는 최근 발생한 지진 때 다리를 다쳐서 병원에 입원을 했다 . 지진이 발생하는 순간 벽에 걸려있 던 시계가 철수의 다리로 떨어졌기 때문이다 . 평소에 지진대비 행동요령을 배워서 지진이 발생했을 때에는 벽에서 떨어져야 한다는 것을 알고 있었지만 예고 없이 갑작스레 찾아온 지진 속에서 철수는 당황한 나머지 행동요령대로 행동하지 못했다 .

<

문제해결 아이디어 >

지진 발생 시 떨어질 물건이 있는 벽에 경고등이 들어오는 지진 경보기를 설치해 놓으면 지진 상황에 당황하며 벽 쪽으로 다가가던 사람이 경고등을 보고 벽에 기대지 않을 것이다 .

(23)

생각 펼치기

지진 경보기 만들기 – 알고리즘 작성

다음의 문제상황과 아이디어를 토대로 지진 경보기를 제작해봅시다 .

(

㉠ ) 이 감지되지 않았을 때에는 벽에 붙어있는 경보기에서 ( ㉡ ) 이 나오지 않고

,

만약 , (

㉠ ) 이 감지된다면 경보기에서 ( ㉡ ) 이 나온다 .

YES

NO

(24)

생각 펼치기

지진 경보기 만들기 – 회로도 만들기

다음 회로도를 참고하여 지진 경보기의 회로를 만들어봅시다 .

(25)

생각 펼치기

지진 경보기 만들기 – 코드 작성하기

오른쪽의 코드 아두이노 IDE 에 입력한 후 아두이 노에 업로드 시킨 후 경보기를 흔들어가며 정상적으 로 작동하는지 확인해봅시다 .

(26)

생각 펼치기

지진 경보기 만들기 – 개선방안 찾기

현재 만든 경보기보다 더 좋은 성능의 경보기를 만들기 위한 개선 방안을 생각해봅시다 .

(27)

생각 다지기

-

발표 내용 -

1.

지진의 발생 원인과 특징은 무엇인가요 ?

2.

지진을 감지하기 위한 물리량은 무엇인가요 ?

3.

지진 발생 시 피해를 줄이기 위한 방법은 무엇인가요 ?

(28)

학습 평가하기

(29)

4~7 차시 . 재해 / 재난 자동화 장치 만들기

(30)

자동화 장치를 만들기 위해서는…

프롤로그 1

▪ 자동화 장치 제작을 위해 필요한 부품은 어 떻게 선택할 수 있을까 ?

▪ 문제 상황 해결을 위한 진짜문제 ( 도전과 제 ) 는 어떻게 찾을 수 있을까 ?

knowledge emphasize

engineering

creativity

자동화 장치

(31)

센서와 액추에이터

프롤로그 2

◈ 센 서 (SEN-

SOR) :

외부 자극 ( 신호 ) 를 감지하는 부품 인간의 감각기관에 해당하는 부품

빛

시신경을 통한 생체 신호의 전달

빛

도선을 통한 전기 신호의 전달

(32)

센서와 액추에이터

프롤로그 2

컴퓨터의 명령에 따라 작동하는 부품

◈ 액 추 에 이 터 (ACTUA-

TOR) :

인간의 운동기관에 해당하는 부품

뇌 / 축수가 명령을 보냄

팔이 움직임

아두이노가 명령을 보냄

모터가 돌아감

(33)

알고리즘 작성하기

프롤로그 3

주어진 문제를 논리적으로 해결하기 위해 필요한 절차와 방법을 설계하는 과정

◈ 알 고 리 즘

(Algorithm) :

(34)

센서와 액추에이터의 종류 확인하기

생각 열기

인터넷 검색을 통해 다양한 센서와 액추에이터를 조사해 정리해보자 .

센서의 종류 기능 및 특징

초음파 센서 온습도 센서 사운드 센서 자기장 센서

압력 센서

(35)

센서와 액추에이터의 종류 확인하기

생각 열기

인터넷 검색을 통해 다양한 센서와 액추에이터를 조사해 정리해보자 .

액추에이터의 종류 작동내용 및 특징

LED LCD

피에조 스피커 서보 모터

DC 모터

(36)

재해 / 재난의 특징 확인하기

생각 펼치기

우리 주변에서 발생할 수 있는 재해 / 재난 중 한 가지를 선택한 후 , 그 특징을 확인해봅시다 .

1) 우리가 극복하고 싶은 재해 / 재난 : 2) 재해 / 재난에 대한 이해 :

• 발생 원인 :

• 발생 시 특징 :

• 안전을 위한 행동요령

(37)

공감 인터뷰를 통한 진짜 문제 발견하기

생각 펼치기

1)

다음 단계에 따라 모둠에서 선택한 재해 / 재난 상황에서 발생하는 피해에 관한 공감 인터뷰를 실시해보자 .

▪ 재해 / 재난 시 발생할 수 있는 피해와 관련된 핵심 질문 을 만든다 .

▪ 모둠원의 역할을 질문자와 답변자로 나눈 후 질문자는 모둠 활동지를 가지고 돌아다니며 인터뷰를 실시한다 .

▪ 인터뷰가 완료되면 본인의 모둠으로 복귀하여 인터뷰 내용을 분류한다 .

(38)

공감 인터뷰를 통한 진짜 문제 발견하기

생각 펼치기

2)

인터뷰 내용을 재구성한 후 아래의 표에 정리해보자 .

구분 내용

3)

모둠 토의를 통해 재해 / 재난 상황에서 피해가 발생하는 핵심 원인을 정리해봅시다 .

(39)

자동화 아이디어 구상하기

생각 펼치기

1)

토의를 통해 재해 / 재난 상황의 피해 원인을 바탕으로 피해를 줄이기 위한 방안을 설명해보자

.

2)

위와 같은 방안을 실현시키기 위해 필요한 센서와 액추에이터를 선정해보자 .

• 센서 -

• 액추에이터 -

(40)

자동화 아이디어 구상하기

생각 펼치기

3)

위에서 구상한 자동화 아이디어의 작동 단계를 자연어 ( 일상어 ) 로 표현해봅시다 .

4)

자연어 ( 일상어 ) 로 표현된 자동화 장치의 작동 과정을 알고리즘 순서도로 표현해봅시다 .

(41)

나만의 경보기 만들기

생각 펼치기

위의 알고리즘을 바탕으로 다음 단계에 따라 자동화 장치를 만들어봅시다 .

1.

회로 점검하기

2.

외관 만들기

3.

회로와 외관 조립하기

제작 후 . 개선 아이디어 구상하기

(42)

나만의 경보기 만들기

생각 펼치기

위의 알고리즘을 바탕으로 다음 단계에 따라 자동화 장치를 만들어봅시다 .

1.

회로 점검하기

2.

외관 만들기

3.

회로와 외관 조립하기

제작 후 . 개선 아이디어 구상하기

(43)

생각 다지기

-

발표 내용 -

1.

센서와 액추에이터는 우리 인체의 무엇에 비교할 수 있을까요

?

2.

자동화 장치를 만들기에 앞서 재해 / 재난의 특징을 살펴보는 이유는 무멋일까요 ?

3.

알고리즘을 작성하는 이유는 무엇일까요 ?

(44)

학습 평가하기

(45)

8 차시 . 작품 공유하기

(46)

전시장에서 이루어지는 교육의 형식을

차용하여 수행하는 수업 방식 ▪ 과거에 전시장을 관람한 경험을 떠올리며 전시장에서의 학습이 주는 장점을 생각해봅 시다 .

▪ 전시장 학습이 주는 자료의 공유는 어떤 장 점을 가지고 있는지 생각해봅시다 .

전시장 학습이란 ?

프롤로그

(47)

모둠에서 구상한 자동화 장치에 대하여 다음 내용들을 포함해 작품 개요를 자유롭게 작성해봅시다 .

작품명 / 작품의도 / 작품의 특징

작품의 장단점 / 기대효과 / 개선 아이디어

작성개요 작성하기

생각 열기

(48)

작품 소개자료 만들기

생각 펼치기

▪ 필수내용

-

재해 · 재난 관련 :

모둠에서 선택한 재해 · 재난의 종류 와 원인 , 발생시 피해 규모

-

자동화 장치 관련 :

센서와 액추에이터를 선택한 목적 , 장치를 통한 기대효과

작품 개요를 참고하여 모둠에서 제작한 자동화장치를 소개하는 자료를 만들어봅시다 .

(49)

전시장 관람하기

생각 펼치기

관람자와 발표자의 역할을 나누어 전시장을 관람하며 관람일지를 작성해봅시다 .

(50)

생각 다지기

-

발표 내용 -

1.

우리 주변에서 발생하는 재해 / 재난의 원인은 무엇일까요 ?

2.

재해 / 재난 상황에서 피해를 줄이기 위한 방법은 무엇일까요 ?

(51)

학습 평가하기

재해〮재난

재해〮재난 에서 안전한 삶 을 위한

자동화 장치 제작하기

프로그램 목차

STEAM 요소

1 차시 . 재〮해재난과 과학기술

.

-

1.

2.

3.

2~3 차시 . 지진 경보기 만들기

PS

(

<

<

㉠ ) 이 감지되지 않았을 때에는 벽에 붙어있는 경보기에서 ( ㉡ ) 이 나오지 않고

㉠ ) 이 감지된다면 경보기에서 ( ㉡ ) 이 나온다 .

-

1.

2.

3.

4~7 차시 . 재해 / 재난 자동화 장치 만들기

knowledge emphasize

engineering

creativity

SOR) :

TOR) :

(Algorithm) :

1)

2)

3)

1)

.

2)

3)

4)

1.

2.

3.

1.

2.

3.

-

1.

?

2.

3.

8 차시 . 작품 공유하기

-

-

-

1.

2.

재해〮재난 ^에서 안전한 삶 ^{을 위한}