2019 융합인재교육(STEAM) 교사연구회 결과보고서
2019. 11.
인천삼산초등학교
【 2019년 융합인재교육(STEAM) 교사연구회 결과보고서 】
과 제 개 요
과제명 2019년 융합인재교육(STEAM) 교사연구회 운영
STEAM 프로그램
구분
유형
(유형1) STEAM 프로그램 개선 및 보완을 통한 확산 모델 개발 ( ) - 선행 프로그램명:
(유형2) 다양한 교과 간 협동 연구를 통한 STEAM 프로그램 신규 개발 ( √ ) 프로그램명 미래도시를 운행하는 자율주행버스
학교급 초등학교 대상 학년(군) 5-6학년
중심과목 과학 중심과목
성취기준 영역 [초등학교 5~6학년] 힘과 운동
연계과목
국어 사회 실과 미술
연계과목 성취기준 영역
[초등학교 5~6학년] 듣기말하기
[초등학교 5~6학년] 인문환경과 인간 생활 [초등학교 5~6학년] 기술시스템
[초등학교 5~6학년] 발상, 표현
연구기간 2019.5.16. ~ 2019.11.30.
연 구 비 일금사백만원(￦4,000,000) 참여연구원 6명 (연구책임자: 1명, 공동연구원: 5명)
연구 수행자에 관한 사항
구분 소속 학교명 담당과목 직위 성명
연구책임자 인천삼산초등학교 과학 교사 박찬
공동연구원 인천삼산초등학교 실과 교사 박정민
공동연구원 인천부원초등학교 미술 교사 전은경
공동연구원 인천옥련초등학교 과학 교사 김병석
공동연구원 인천부평동초등학교 국어 교사 전수연
공동연구원 인천부현동초등학교 사회 교사 진성임
2019년도 정부의 R&D 재원으로 한국과학창의재단의 지원을 받아
융합인재교육(STEAM) 교사연구회를 운영한 최종 결과로써 본 보고서를 제출합니다.
2019년 11월 7일
연구책임자 : 박 찬 (인)
“이 보고서는 2019년도 정부의 재원으로
목 차
1. 요약문··· 1
2. 서론··· 2
가. 연구의 필요성과 목적 ··· 2
나. 연구의 범위 ··· 2
3. 연구 수행 내용 및 결과··· 3
가. STEAM 프로그램 개발 및 적용 ··· 3
나. STEAM 프로그램 수업 평가 ··· 4
다. STEAM 협력연구 강화 및 확산 실천 ··· 4
라. 프로그램 개발 중점사항 ··· 7
4. 연구 수행 결과 ··· 8
5. 결론 및 제언··· 8
[부록] 붙임1. 수업지도안 ··· 9
1. STEAM 프로그램 개발·적용 교육과정 ··· 9
1-1. 교육과정 재구성표 ··· 10
2. STEAM 프로그램 총괄표(총 14차시) ··· 11
3. STEAM 프로그램 차시별 수업지도안 ··· 12
4. 학생 활동지/학생 참고자료 ··· 30
5. 차시별 학생 평가 기준 및 방법 ··· 35
[부록2] 수업사진 학생 활동 사진 ··· 38
1. 요약문
【 결과 요약서 】
STEAM 프로 그램
[개발] 미래도시를 운행하는 자율주행버스 (교육과정 성취기준)
[6사01-05] 우리나라의 인구 분포 및 구조에서 나타난 변화와 도시 발달 과정에서 나타난 특 징을 탐구한다.
[6미02-03] 다양한 자료를 활용하여 아이디어와 관련된 표현 내용을 구체화할 수 있다. [6미02-03] 다양한 자료를 활용하여 아이디어와 관련된 표현 내용을 구체화할 수 있다. [6과07-01] 일상생활에서 물체의 운동을 관찰하여 속력을 정성적으로 비교할 수 있다. [6실04-05] 다양한 재료를 활용하여 수송 수단을 구상하고, 제작한다.
[6수02-05] 직육면체와 정육면체의 겨냥도와 전개도를 그릴 수 있다.
[6과07-01] 일상생활에서 물체의 운동을 관찰하여 속력을 정성적으로 비교할 수 있다. [6국01-04] 자료를 정리하여 말할 내용을 체계적으로 구성한다.
[6실04-07] 소프트웨어가 적용된 사례를 찾아보고 우리 생활에 미치는 영향을 이해한다. 창체(자율활동)-학교, 학년(군), 학급의 특색 및 학습자의 발달 단계에 맞는 다양하고 창의적인
주제를 선택하여 활동함으로써 창의적 사고 역량을 기른다.
연구 과정
1. 2015 개정교육과정(5학년) 분석 및 적용 단원 선정
2. 3D모델링 및 오조봇 코딩에 대한 이해 및 영상 콘텐츠 자료 개발 3. 자료개발 : 미래도시 콘텐츠 제작 자료 매뉴얼 개발
4. 오조봇 프로그램 보완 및 교사 대상 연수
5. 프로그램 투입, 수업 중 발생한 다양한 문제점 분석, 문제점 보완 후 다른 학급에 재투입
연구 결과
1. 미래도시에 대한 이해와 관심을 갖게 되었고 미래생태도시를 계획하고 도시브랜드하는 경험 을 통해 자신의 삶과 학습을 연결하는 기회를 갖게 되었다.
2. 학생들이 틴커캐드라는 3D 모델링 프로그램을 익혀서 이름표 이 과정에서 학생들의 상상력 과 아이디어 구현 능력하는 창의성이 신장되는 기회가 되었다.
3. 3D 프린터와 SW 코딩 적용을 적용할 수 있는 수업은 학생들의 과학 학습에 대한 관심과 흥 미를 높이는데 중요한 역할을 하였을 뿐 만 아니라 학생들의 자기 주도적 학습능력이 향상됨을 알 수 있었다.
주요 성과
Ÿ 인천광역시 부평구 관내 교사들을 대상으로 한 교사연수 실시 - 2019.05.22. (연수주제: 우리 마을을 운행하는 자율주행차) Ÿ 인천광역시 관내 희망교사들을 대상으로 직무연수 실시
- 2019.06.29.~07.06 과학교사 스팀테마연수, 주제: 블루투스로 제어하는 RC카 제작) Ÿ 인천광역시 학부모플러스자녀 융합(STEAM) 캠프
- 2019. 07. 13. (캠프주제 : 창의RC카로 즐기는 축구시합)
Ÿ STEAM공개수업-2019. 11. 6. (14:00~14:40), (주제: 우리 마을을 운행하는 자율주행버스) Ÿ 연구장비 재료비 구입시 스마트 기자재가 구입 불가 항목이므로 대여 등을 활성화하고 연구제목: 미래도시를 운행하는 자율주행버스
연구책임자: 박 찬(인천삼산초)
공동연구원: 김병석(인천옥련초), 전은경(인천부원초), 전수연(인천부평동초), 진성임(인천부현동초), 박정민(인천삼산초)
2. 서론
가. 연구의 필요성과 목적
도시는 많은 사람들이 살고 있고 생활하는 공간이다. 최근 들어 거주지와 환경에 대한 관심 이 높아지면서 거시적인 안목을 통해 자연친화적이고 편리한 도시 건설이 주목받고 있으며 생 활구조의 변화로 미래도시에 대한 수요가 계속된다. 도시에 많은 사람들이 살아가면서 요구하 는 것도 매우 다양해지고 있다. 단순히 주거의 기능 뿐 아니라 여가와 문화의 공간에 대한 필 요가 늘어나고 있다. 많은 사람들이 살아가고 있는 도시를 자연친화적이고 편리한 공간으로 만 들기 위해 많은 노력이 이루어지고 있다. 그 뿐 아니라 세계의 많은 도시들이 자신들만의 특징 을 앞세워 도시브랜드화를 추진하고 있다. 이런 시대적 흐름에 발맞추어 학생들과 미래의 도시 에 대한 고민과 도시계획에 대한 아이디어를 내보고 구현해보면서 도시의 여러 문제 해결에 대한 관심도 갖게 한다.
4차 산업혁명시대 관심 받는 영역중의 하나인 자율주행차이다. 세계 산업계가 선점경쟁에 나 선 자율주행차가 대중교통에까지 발전하고 있다는 증거가 바로 자율주행버스이다. 5G의 시대 가 되면서 사물인터넷이 확산되고 인공지능이 대중화되면 우리 생활에 자율주행차가 깊숙이 들어올 것이다. 미래도시를 운행하는 자율주행버스를 디자인하고 제작해보면서 과학기술이 바 꿀 우리의 생활을 기대해보도록 한다.
이에 본 교사연구회에서는 학생들이 미래의 우리 생활에 대해 생각해보고 미래도시를 제작 해보고 코딩을 통해 움직이는 자율주행버스를 제작하여 운행해보는 ‘미래도시를 운행하는 자율 주행버스’이라는 STEAM 적용 프로그램을 개발하고자 한다. 이를 통하여 다음과 같은 목표를 실현하고자 한다.
첫째, 학생들로 하여금 미래사회에 대한 이해를 높이고 학생들의 관심을 유발하여 창의적인 사고력을 갖도록 한다.
둘째, 프로그램 적용을 통하여 학생 주도적 참여형 수업을 실현하여 지식 정보 처리 역량, 창의적 사고 역량, 심미적 감성 역량을 높이도록 한다.
셋째, 미래도시를 제작하기 위한 메이커 활동과 3D프린터, 코딩 등 다양한 콘텐츠를 적용하 여 학생들의 만족도와 학업성취수준을 조사하여 그 효과성을 검증해 본다.
나. 연구의 범위
본 연구는 초등학생들을 대상으로 학생들이 미래도시와 미래도시를 운행하는 자율주행버스 를 만들어보면서 미래사회에 대한 관심을 갖는 STEAM 적용 프로그램을 개발하는데 그 목적이 있다. 따라서 본 연구는 초등학교에 재학중인 학생들을 지도하는 현직의 교사를 중심으로 실천 중심의 연구이다.
3. 연구 수행 내용
가. STEAM 프로그램 개발 및 적용
① 미래도시 제작
3D 프린터를 활용하여 미래도시의 건물을 디자인하고 출력한 후 후가공을 통해 미래 건물을 제작한다. 초등학생이 사용하기 용이한 틴커캐드(https://www.tinkercad.com)를 활용하여 3D 모델링을 할 수 있도록 STEAM 프로그램을 개발하여 수업에 적용하였 다.
② 자율주행버스 제작 프로그램
오조봇을 이용하여 자율주행버스를 제작하도록 하였다. 오조봇의 특징을 이해하고 오 조봇의 경로를 오조코드로 코딩하여 제어하는 수업을 통해 도로를 운행하는 자율주행 버스를 제작하고 운영하도록 하였다.
STEAM 프로그램
구분
프로그램명 미래도시를 운행하는 자율주행버스 선행
프로그램명 해당없음
학교급 초등학교 대상 학년(군) 5--6학년 중심과목 과학 중심과목
성취기준 영역 [초등학교 5~6학년] 힘과 운동
연계과목
국어 사회 실과 미술
연계과목 성취기준 영역
[초등학교 5~6학년] 듣기말하기
[초등학교 5~6학년] 인문환경과 인간 생활 [초등학교 5~6학년] 기술시스템
[초등학교 5~6학년] 발상, 표현
개발결과
주제 연번
차시
(시수) 과목 연계(안)
1 2 사회(1) + 국어, 실과(1) 2 4 미술(2) + 과학(1) + 수학(1)
3 2 미술(1) + 창체(1)
나. STEAM 프로그램 수업 평가
본 프로그램의 수업 평가 방법을 다음과 같다.
순서 평가 기준 방 법
1 미래도시를 계획할 때 모둠원들의 의견을 충분히 경청하여 원만 한 결정을 이끌어 냈는가?
관찰평가 동료, 자기평가 2 3D모델링 기능을 잘 습득하여 미래도시에 어울리는 건물을 디자
인하고 공유하였는가?
산출물평가 관찰평가 3 미래도시에 어울리게 건물을 표현하고 색칠하였는가? 관찰평가 동료평가 4 직육면체 전개도를 그려서 자율주행버스 디자인을 창의적으로 하
였는가?
관찰평가 산출물평가 5 오조봇의 원리를 충분히 이해하고 자율주행 버스 운행경로를 코
딩하는데 기여하였는가?
관찰평가 동료, 자기평가 6 자율주행버스로 미래도시를 운행하며 미래도시의 특징과 자율주
행버스 경로에 대한 설명을 잘 하였는가?
산출물평가 동료평가
다. STEAM 협력연구 강화 및 확산 실천
가. 교사대상연수
(1) 과학교과연구회, 영재교과연구회 연수
대상 인천시 관내 초등학교 과학교과연구회, 영재교과연구회 교사 40여명 일시 2019. 5. 22(수)
내용 우리 마을을 운행하는 자율주행차
(2) 과학교사 스팀테마연수
대상 인천시 관내 초등학교 교사 30여명 일시 2019. 6. 29.(토), 7.6(토) 09:00~16:00 내용 블루투스로 제어하는 RC카 제작
나. 학부모, 학생 STEAM 캠프
대상 인천시 관내 초등학교 학생, 학부모 30가족 일시 2019. 7. 13.(토) 10:00~16:00
내용 창의RC카로 즐기는 축구시합
다. STEAM공개수업
대상 인천시 관내 초등학교 학생, 학부모 30가족 일시 2019. 11. 6.(수) 14:00~14:40
주제 우리 마을을 운행하는 자율주행버스
라. 인터넷 커뮤니티를 통한 확산
연구회 카페 스팀교과연구회 카페 (http://cafe.naver.com/scinuri)
SNS 선생님과 함께 하는 미래교육
(https://www.facebook.com/groups/smartlearningkorea)
라. 프로그램 개발 중점사항
2015 개정교육과정이 올해부터 초등학교 전학년에 적용되기 시작하였다. 4차산업 혁명의 시대에 걸맞게 창의적 융합인재육성을 목표로 하고 있다. 4차 산업혁명시대 관심 받는 영역중의 하나인 자율주행차이다. 세계 산업계가 선점경쟁에 나선 자율주 행차가 대중교통에까지 발전하고 있다는 증거가 바로 자율주행버스이다. 5G의 시대 가 되면서 사물인터넷이 확산되고 인공지능이 대중화되면 우리 생활에 자율주행차 가 깊숙이 들어올 것이다. 미래도시를 운행하는 자율주행버스를 디자인하고 제작해 보면서 과학기술이 바꿀 우리의 생활을 기대해보도록 한다. 또한 도시는 많은 사람 들이 살고 있고 생활하는 공간이다. 최근 들어 거주지와 환경에 대한 관심이 높아지 면서 거시적인 안목을 통해 자연친화적이고 편리한 도시 건설이 주목받고 있으며 생활구조의 변화로 미래도시에 대한 수요가 계속된다. 도시에 많은 사람들이 살아가 면서 요구하는 것도 매우 다양해지고 있다. 단순히 주거의 기능 뿐 아니라 여가와 문화의 공간에 대한 필요가 늘어나고 있다. 많은 사람들이 살아가고 있는 도시를 자 연친화적이고 편리한 공간으로 만들기 위해 많은 노력이 이루어지고 있다. 그 뿐 아 니라 세계의 많은 도시들이 자신들만의 특징을 앞세워 도시브랜드화를 추진하고 있 다. 이런 시대적 흐름에 발맞추어 학생들과 미래의 도시에 대한 고민과 도시계획에 대한 아이디어를 내보고 구현해보면서 도시의 여러 문제 해결에 대한 관심도 갖게 하는 것이 본 STEAM프로그램의 중요한 배경이다.
이에 학생들이 미래의 우리 생활에 대해 생각해보고 미래도시를 제작해보고 코딩 을 통해 움직이는 자율주행버스를 제작하여 운행해보는 ‘미래도시를 운행하는 자율 주행버스’이라는 STEAM 적용 프로그램을 개발하고자 한다.
미래도시를 운행하는 자율주행버스 STEAM 프로그램을 통해 학생들의 창의적 사 고능력과 자기 주도적인 탐구 능력이 잘 발휘될 것으로 본다.
위와 같은 프로그램 개발을 통해 본 연구회는 학생들로 하여금 미래사회에 대한 이해를 높이고, 자기 주도적 학습 능력과 창의적 사고능력을 함양하는 경험을 가질 수 있으리라 기대해본다.
4. 연구 수행 결과
구분 수행 결과
교수학습지도안 개발 차시 총 14차시
수업 적용 일정 2019. 9. 16. ~ 2019. 10. 31.
(STEAM 수업)수혜학생 수 인천삼산초등학교, 인천부원초등학교, 인천옥련초등학교 120명(초등학교 5-6학년)
학생 태도검사
사전검사 7월 10일, 2개 학급(50명) 실시 완료 사후검사 10월 19일, 2개 학급(50명) 실시 완료 학생 및 교사 만족도조사 10월 19일 실시 완료
교사연구회 STEAM 행사 개최 2019. 11. 6. 6교시(14:00~14:40) 공개수업실시 2019. 11. 19. 15:00~17:00 STEAM 워크숍 실시
논문 또는 학술대회 해당 없음
특허출원(국외, 국내) 해당 없음
5. 결론 및 제언
가. 4차산업혁명으로 대변되는 미래사회의 변화에 대한 관심을 갖고 이 기술들이 우리의 삶을 어떻게 변화할지에 대해 상상하면서 사회에 관심을 갖게 되었다. 학생들이 자신의 삶과 관심을 갖게 되면서 학습에 몰입하는 과정에서의 자기주도적인 학습 태도는 다른 어떤 수업보다 훨씬 더 활성화되는 모습을 볼 수 있었다.
나. 본 프로그램을 적용함으로써 학생들에게 3D프린터 모델링과 마이크로로봇을 활용한 코딩 자료 자체가 동기유발의 기폭제가 되어 학생들의 흥미를 유발할 수 있으며, 학습의 전이 효과가 매우 큰 것을 알 수 있었다.
다. 오조봇을 활용한 코딩은 특별한 기기가 없어도 누구나 쉽게 사용할 수 있어 학생들이 SW 학습에 좀 더 쉽게 적응할 수 있게 해 줄 뿐 만 아니라 원하는 지식이나 정보를 좀 더 실감나게 얻을 수 있을 것이다. 누구나 쉽게 오조봇의 경로를 제어할 수 있고 자신의 의도대로 오조봇을 제어하면서 자율주행자동차가 실제로 삶에 적용될 때 생길 문제점에 대해서도 고민할 수 있었다.
라. 3D모델링을 하여 자신이 디자인한 작품들을 직접 출력해보면서 미래 기술에 대해 체험해 보고 상상한 것을 실제로 만들 수 있다는 메이커로서의 경험을 할 수 있었다. 이를 통해 자신의 삶의 문제를 해결해보고자 하는 동기를 갖게 되었다.
마. 교사연구회 교사의 자발적인 참여와 정보 공유를 통해 좀 더 나은 프로그램을 개발할 수 있었으며, 토의, 토론 및 제작의 공유를 통해 프로그램의 질적 향상을 가져올 수 있었다.
[부록1] STEAM 프로그램 개발 내용 및 결과물
(프로그램명) 미래도시를 운행하는 자율주행버스
1. STEAM 프로그램 개발·적용 교육과정
연번 차시 (중심과목)
2015 개정 교육과정 성취기준
(연계과목) 성취기준 영역
1 1~2/14 [6사01-05] 우리나라의 인구 분포 및 구조에서 나타난 변화와 도시 발달 과정에서 나타난 특징을 탐구한다.
(국어), (실과) [초등학교 5~6학년]
2 3~6/14 [6미02-03] 다양한 자료를 활용하여 아이디어와 관련된 표현 내용을 구 체화할 수 있다.
(과학), (수학) [초등학교 5~6학년]
3 7~8/14
[6미02-03] 다양한 자료를 활용하여 아이디어와 관련된 표현 내용을 구 체화할 수 있다.
창체(자율활동)-학교, 학년(군), 학급의 특색 및 학습자의 발달 단계에 맞 는 다양하고 창의적인 주제를 선택하여 활동함으로써 창의적 사고 역량을 기른다.
(수학), (창체) [초등학교 5~6학년]
4 9~11/14
[6과07-01] 일상생활에서 물체의 운동을 관찰하여 속력을 정성적으로 비 교할 수 있다.
[6실04-05] 다양한 재료를 활용하여 수송 수단을 구상하고, 제작한다. [6수02-05] 직육면체와 정육면체의 겨냥도와 전개도를 그릴 수 있다.
(실과), (수학) [초등학교 5~6학년]
5 12~14/14
[6과07-01] 일상생활에서 물체의 운동을 관찰하여 속력을 정성적으로 비 교할 수 있다.
[6국01-04] 자료를 정리하여 말할 내용을 체계적으로 구성한다.
[6실04-07] 소프트웨어가 적용된 사례를 찾아보고 우리 생활에 미치는
영향을 이해한다.
(국어), (실과) [초등학교 5~6학년]
1-1. 교육과정 재구성표
차시 과목 교육과정 성취기준 STEAM 프로그램 성취 목표/요소
1~2 사회
[6국01-02] 의견을 제시하고 함께 조정하며 토의한다.
[6사01-05] 우리나라의 인구 분포 및 구조에 서 나타난 변화와 도시 발달 과정에서 나타난 특징을 탐구한다.
[6실03-04] 쾌적한 생활공간 관리의 필요성을 환경과 관련지어 이해하고 올바른 관리 방법 을 계획하여 실천한다.
도시문제 알아보기
생태도시 쿠리치바 알아보기
미래도시-스마트 시티 상상하기
신도시 개발 계획서 작성하기
신도시 개발 계획서 발표하기
3~6 미술
[6미02-03] 다양한 자료를 활용하여 아이디어 와 관련된 표현 내용을 구체화할 수 있다.
[6과17-01] 생물이 살아가거나 기계를 움직이 는 데 에너지가 필요함을 알고, 이때 이용하 는 에너지의 형태를 조사할 수 있다.
[6수02-04] 직육면체와 정육면체를 알고, 구 성 요소와 성질을 이해한다.
3D프린터로 만든 주택
●모델링 기법 익히기
●미래 건물 디자인하기
3D 모델링 공유하기
3D건물 디자인 발표하기
7~8 미술
[6미02-03] 다양한 자료를 활용하여 아이디어 와 관련된 표현 내용을 구체화할 수 있다.
창체(자율활동)-학교, 학년(군), 학급의 특색 및 학습자의 발달 단계에 맞는 다양하고 창의 적인 주제를 선택하여 활동함으로써 창의적 사고 역량을 기른다.
인공장기 뽑는 3D프린터
3D 프린터 출력
3D 작품 색칠하기
신도시 건물 쉽게 제작하기
3D 신도시 건물 자랑하기
9~11 과학
[6과07-01] 일상생활에서 물체의 운동을 관찰 하여 속력을 정성적으로 비교할 수 있다.
[6실04-05] 다양한 재료를 활용하여 수송 수 단을 구상하고, 제작한다.
[6수02-05] 직육면체와 정육면체의 겨냥도와 전개도를 그릴 수 있다.
세계의 자율주행버스
자율주행버스 구현
오조봇 제어하기
버스모형 제작
자율주행버스 시범운행하기
12~14 과학
[6과07-01] 일상생활에서 물체의 운동을 관찰 하여 속력을 정성적으로 비교할 수 있다.
[6국01-04] 자료를 정리하여 말할 내용을 체 계적으로 구성한다.
[6실04-07] 소프트웨어가 적용된 사례를 찾아 보고 우리 생활에 미치는 영향을 이해한다.
도시를 운행하는 자율주행버스
도로그리기
운행경로 정하기
자율주행버스 운행하기
평가하기
2. STEAM 프로그램 총괄표(총 14차시)
차시 주요내용
1~2 /14
주제(단원)명 사회-1. 국토와 우리 생활
Co 도시는 어떤 문제점이 있는가?
Co 꿈의 생태도시라는 쿠리치바의 특징 살펴보기
CD 만들고 싶은 미래도시 개발계획서 작성하기
ET 미래도시 개발계획서 발표하기
3~6 /14
주제(단원)명 미술-3. 생각이 꿈틀꿈틀
Co 3D 프린터로 만든 주택
CD 모델링 기법 익히고 미래 건물 디자인하기
CD 디자인을 한 3D 모델링 공유하기
ET 3D 건물 디자인 발표하기
7~8 /14
주제(단원)명 미술-4. 개성과 특징을 담아요.
Co 인공장기를 뽑는 3D 프린터
CD 3D 프린터 출력하고 출력물 색칠하기
CD 신도시 시설물 간단히 만들기
ET 신도시 건물 자랑하기
9~11 /14
주제(단원)명 과학-4. 물체의 운동
Co 세계의 자율주행버스
CD 자율주행버스 구현, 오조봇 제어하기
CD 버스모형 제작
ET 자율주행버스 시범운행하기
12~14 /14
주제(단원)명 과학-4. 물체의 운동
Co 도시를 운행하는 자율주행버스
CD 도로그리기
CD 운행경로 정하기
ET 자율주행버스 운행하고 평가하기
3. STEAM 프로그램 차시별 수업지도안
중심과목 사회 학교급/학년(군) 초등학교 5 학년
중심과목 성취기준
영역
[사회] 인문환경과 인간 생활 중심과목 성취기준
[6사01-05] 우리나라의 인구 분포 및 구 조에서 나타난 변화와 도시 발달 과정에 서 나타난 특징을 탐구한다.
주제(단원)명 1. 국토와 우리 생활 차시 1~2/16
학습목표
우리나라의 인구 분포 및 구조에서 나타난 변화와 도시 발달 과정에서 나타난 특징을 알 수 있다.
의견을 제시하고 함께 조정하며 토의할 수 있다.
미래에 살고 싶은 도시를 계획할 수 있다.
연계과목 국어, 실과 연계과목
성취기준 영역
[초등학교 5~6학년] 듣기•말하기 [초등학교 5~6학년] 자연관리와 자립
STEAM 요소
S 전기를 절약하는 미래도시 계획하기 T 친환경 미래도시 계획하기
E
A 도시문제 알아보기, 미래도시 브랜드하기 M
개발 의도 많은 사람들이 살고 있는 도시의 문제점을 알아보고 세계의 친환경 도시의 특징을 살펴 본다. 이를 통해 미래도시를 구상해보고 개발 계획서를 작성해보도록 한다.
도시는 많은 사람들이 살고 있고 생활하는 공간입니다. 최근 들어 거주지와 환경에 대한 관심이 높 아지면서 거시적인 안목을 통해 자연친화적이고 편리한 도시 건설이 주목받고 있으며 산업구조의 변 화나 신도시·신시가지 중심의 도시 확장으로 낙후되고 있는 기존 도시에 새로운 기능을 도입하려는 도 시재생이 각광을 받고 있다.
신도시 건설 프로젝트를 통해 학생들이 자신이 살고 싶은 도시를 상상하면서 좀 더 편안하고 쾌적 하며 효율적인 도시를 만들기 위해 필요한 요소가 무엇인지 고민해보도록 하였다. 도시를 브랜드화하 고 도시에 꼭 있으면 좋은 시설을 고민해본다. 이런 과정 속에서 신도시 건설이 혼자만의 생각과 역량 으로 할 수 없다는 부족함을 느끼고 여러 사람과 의사소통을 통해 생각과 능력을 공유하여 함께하는 것의 가치를 깨닫도록 한다.
STEAM 학습 준거
상황 제시
상 황 제 시
※ 도시의 문제 살펴보기
※ 꿈의 생태도시 쿠리치바 알아보기
창 의 적 설 계
창의적 설계
※ 미래도시 개발계획 서 발표하기
감 성 적 체 험
※ 미래도시 개발계획서 작성하기
※ 도시 슬로건 만들기
※ 도시 시설과 자랑거리 정하기
감성적 체험
학습 과정
교수-학습 활동
※ STEAM 학습 준거 표시( Co 상황 제시, CD 창의적 설계, ET 감성적 체험)
학습자료 및 유의점
도입 (10 분)
Co 도시문제 관련 영상
우리나라 전체 면적의 16.7 인 도시지역에 인구가 92%정도가 거주하고 있다. 좁은 공간에 많은 사람들이 함께 살고 있기 때문에 편리한 것도 많지만 불편할 뿐 아니 라 많은 문제를 가지고 있다. 과연 도시에 많은 사람들이 살고 있기 때문에 생기는 직간접적인 문제들은 무엇이 있을까? 그리고 이런 도시문제들을 해결할 수 있는 방 법은 어떤 것들이 있을까?
<도시문제 관련 영상>
동영상 https:// w ww.youtub e.com/wat ch?v=zjeIX gszw8U
전개 (60 분)
Co 세계적인 생태도시 쿠리치바 알아보기
브라질에는 세계가 부러워하는 생태도시 쿠리치바가 있다. 쿠리치바 시민들은 쿠 리치바를 ‘거대한 숲 속에 묻혀있는 녹색 도시’라며 자랑스러워하고 있다. 쿠리치바 는 교통문제가 없는 도로시스템. 자전거도로, 굴절버스, 녹색교환 프로그램의 생태도 시로 유명하다.
쿠리치바의 모습을 통해서 우리의 도시문제를 해결하는데 어떤 점을 받아들이면 좋을지 생각해보자.
CD 미래도시-스마트 시티 상상하기
미래도시는 어떤 모습을 가지면 좋을까? 스마트 시티 영상을 보면서 우리가 살 미 래도시의 특징에 대해 생각해보자.
쿠 리 치 바 기사
http://news .chosun.co m/site/data /html_dir/2 014/06/02/
2014060201 391.html?rs Mobile=fals e
스마트시티 https:// w ww.youtub e.com/wat ch?v=f23- z8MXYjo
CD 신도시 개발 계획서 작성하기 • 도시 이름정하기
- 신도시의 특징과 이미지를 대표할 수 있는 이름을 만들도록 한다.
• 도시의 특징 정하기
학생들이 만들 신도시의 특징을 정리해보도록 한다.
(환경문제를 해결하기 위한 생태환경신도시인지, 여가나 관광을 위한 신도시, 주변 대도시의 주택, 인구문제를 해결하기 위한 신도시인지를 정해보도록 한다.)
• 도시 슬로건 정하기
세계 여러 도시들의 슬로건과 의미를 살펴보고 우리가 건설할 미래도시 슬로건 을 만들어 본다.
• 도시 시설물 및 자랑거리 정하기
신도시의 특징과 시설물들을 이용하여 도시의 자랑거리를 정리해보도록 한다.
신 도 시 개 발 계획서 학 습지
정리 (10 분)
ET 신도시 개발 계획서 발표하기
다른 모둠 친구들에게 신도시 개발 계획서를 발표한다.
각 모둠이 생각하는 신도시의 특징을 잘 듣고 질문하고 대답하는 시간을 갖는다.
Tip! 신도시 개발 계획서는 마지막 차시에 도시 홍보를 할 때 사용될 수 있다. 따 라서 첫 시간에 작성하였지만 프로젝트 제작과정에서 수정하여 사용할 수 있도록 한다.
중심과목 미술 학교급/학년(군) 초등학교 5 학년 중심과목
성취기준 영역
[미술] 발상 중심과목
성취기준
[6미02-03] 다양한 자료를 활용하여 아 이디어와 관련된 표현 내용을 구체화할 수 있다.
주제(단원)명 3. 생각이 꿈틀꿈틀 차시 3~6/14
학습목표 3D모델링 프로그램의 모델링 기능을 익힐 수 있다.
미래도시 건물을 3D모델로 디자인할 수 있다.
연계과목 과학, 수학 연계과목
성취기준 영역
[초등학교 5~6학년] 에너지 전환 [초등학교 5~6학년] 입체도형
STEAM 요소
S 에너지를 효울적으로 사용할 수 있는 건물 디자인하기 T 3D 모델링 기법 익히기
E
A 미래도시에 어울리는 창의적이고 스마트한 건물 디자인하기 M 기본적인 입체도형의 결합으로 새로운 건물 디자인하기
개발 의도 미래 도시에 어울리는 건물을 3D 프린터로 출력하기 위해 3D 모델링을 한다. 학생들의 수준에 맞게 틴커캐드를 이용하여 다양한 건물을 디자인하도록 한다.
미래 도시에 어울리는 건물을 만들기 위해 3D프린터를 사용한다. 3D프린터를 사용하기 위해 3D모 델링이 필요한데 3D모델링을 할 수 있는 여러 가지 프로그램 중에서 초등학생이 쉽게 익히고 사용할 수 있는 틴커캐드를 사용한다. 단순한 가입을 통해 웹기반으로 3D모델을 하고 공유할 수 있기 때문에 접근성이 좋고 메뉴가 직관적으로 구성되어 있어서 초등학생들도 쉽게 익힐 수 있다.
틴커캐드의 기능을 익히기 위해 간단히 집을 모델링하는 연습을 통해 기본적인 입체도형을 결합하 여 새로운 디자인을 만들 수 있도록 한다. 그 후에 자신들이 상상하는 미래건물을 디자인한다. 이 때 신도시나 미래도시에 어울릴만한 사진을 인터넷을 통해 검색해보면 보다 쉽게 3D모델링을 할 수 있 다.
STEAM 학습 준거
상황 제시
상 황 제 시
※ 3D 프린터로 만든 주택
창 의 적 설 계
창의적 설계
※ 3D 건물 디자인 발표하기
감 성 적 체 험
※ 모델링 기법 익히기
※ 미래 건물 디자인하기
※ 3D 모델링 공유하기
감성적 체험
학습 과정
교수-학습 활동
※ STEAM 학습 준거 표시( Co 상황 제시, CD 창의적 설계, ET 감성적 체험)
학습자료 및 유의점
도입 (10 분)
Co 3D 프린터로 만든 주택
4 차산업혁명시대의 주요 키워드 중에 빠지지 않는 것이 3D 프린터이다. 3D 프린터 로 사용자가 원하는 것을 뚝딱 만들어내기도 하지만 요즘은 건물, 자동차 등도 3D 프린터로 만들어서 판매하기도 한다. 앞으로 우리가 살 집도 3D 프린터로 뽑아낸다 면 어떤 집을 만들고 싶은가?
상상하면 이루어지는 이 시대에 미래에 대한 신나는 상상을 해보자.
<3D 프린터로 뽑은 주택>
동영상 https:// w ww.youtub e.com/wat ch?v=qLn wlrOsYm8
전개 (140 분)
CD ●모델링 기법 익히기
3D 모델링을 하기 위해 틴커캐드를 이용하여 집 만들기를 해보자. 유튜브에서 틴커 캐드 집만들기 영상을 함께 따라하면서 기본 입체도형을 이용하여 디자인하는 방법 을 익혀본다. 직사각형, 원기둥, 구, 원뿔 등의 기본도형을 결합하면 다양한 디자인 의 건물을 디자인할 수 있다.
<집 모델링 따라하기>
틴 커 캐 드 집만들기 https://ww w.youtube.c om/watch?
v=SpJCBGuJ LJE
CD ●미래 건물 디자인하기
집을 모델링한 경험을 바탕으로 자신의 모둠에서 작성한 신도시 개발계획서에서 꼭 필요한 건물이나 시설물을 맡아서 모델링하도록 역할을 나눈다. 이 때 모델링이 익숙하지 못한 친구들에게 잘하는 친구들이 도우미가 되어 줄 것이라고 설명한다.
따라서 모델링에 익숙하지 못한 학생들은 언제든지 도우미를 요청할 수 있다
<미래 건물 디자인하는 학생들>
CD 3D 모델링 공유하기
학생들이 디자인한 3D 모델링 작품을 서로 공유하면 다른 친구를 통해 배움이 일어 난다. 이를 위해 교사는 자료를 공유할 구글드라이브를 만들고 틴커캐드에서 내보내 기로 stl파일을 만들어 구글드라이브에 공유한다. 그러면 학생들은 원하는 모델들을 가져와서 관찰할 수 있다. 또 다른 방법으로 틴커캐드에서 모델링 파일의 특성을 공 개로 하여 친구들이 검색을 통해 모델링을 공유할 수 있도록 한다.
<공유한 건물 디자인들>
ET 3D 건물 디자인 발표하기
중심과목 미술 학교급/학년(군) 초등학교 5 학년 중심과목
성취기준 영역
[미술] 표현 중심과목
성취기준
[6미02-03] 다양한 자료를 활용하여 아 이디어와 관련된 표현 내용을 구체화할 수 있다.
주제(단원)명 4. 개성과 특징을 담아요. 차시 7~8/14
학습목표 신도시 건물을 디자인에 어울리게 색칠할 수 있다.
연계과목 창체 연계과목
성취기준 영역 [초등학교 5~6학년] 창체
STEAM 요소
S
T 3D 프린터로 신도시 건물 출력하기 E 3D 형태로 신도시 건물 제작하기 A 신도시에 어울리는 건물 제작하기 M
개발 의도
3D 프린터로 자신들이 상상한 건물을 직접 뽑고 색칠하여 미래도시를 제작해보도록 하였 다. 무엇이든지 상상하면 만들 수 있는 3D 프린터에 익숙해지고 신도시를 보다 입체적으 로 만들려는 의도로 수업을 구상하였다.
미래 도시에 어울리는 건물을 만들기 위해 3D로 모델링 한 것들 직접 3D프린터로 출력하도록 한 다. 3D프린터 출력시간이 오래 걸리기 때문에 수업시간에 직접 출력하지 않고 수업시작 몇일 전부터 출력을 시작하여야 한다. 학생들에게는 출력되는 과정을 직접 볼 수 있도록 한다.
3D프린터로 뽑은 출력물로 모든 신도시 건물을 구현하려면 너무 많은 시간이 필요하기 때문에 간 단히 건물을 제작할 수 있도록 클레이나 재활용품을 사용하면 좋다. 학생들이 입체물을 색칠하거나 꾸 밀 수 있도록 하면 보다 실감나는 도시를 만들 수 있다.
STEAM 학습 준거
상황 제시
상 황 제 시
※ 인공장기 뽑는 3D 프린터
창 의 적 설 계
창의적 설계
※ 3D 신도시 건물 발 표하기
감 성 적 체 험
※ 3D 프린터 출력
※ 3D 작품 색칠하기
※ 신도시 건물 쉽게 제작하기
감성적 체험
학습 과정
교수-학습 활동
※ STEAM 학습 준거 표시( Co 상황 제시, CD 창의적 설계, ET 감성적 체험)
학습자료 및 유의점
도입 (10 분)
Co 인공장기 뽑는 3D 프린터
집과 자동차를 뽑는 것을 넘어서 사람의 손과 귀와 같은 장기도 이제는 3D 프린터 로 저렴하게 뽑아서 사람에게 이식할 수 있게 되었다. 실리콘 귀, 로봇 손을 3D 프 린터로 새로운 삶을 살 수 있는 사람들도 생기고 있다. 가격도 저렴하기 때문에 많 은 사람들에게 새로운 희망을 줄 수 있다.
앞으로 3D 프린터로 우리의 생활은 어떻게 변화될지 즐거운 상상을 해보자.
<3D 프린터로 뽑은 주택>
동영상 https:// w ww.youtub e.com/wat ch?v=Lz84 UO7WC5U
전개 (60 분)
CD 3D 프린터 출력
학생들이 모델링한 작품을 출력하여 신도시를 제작할 준비를 한다. 일반적으로 3D 프린터의 필라멘트로 ABS나 PLA를 많이 쓴다. 유의할 사항은 2가지를 모두 사 용할 때 ABS와 PLA의 녹는점이 다르기 때문에 다른 재료로 설정하여 프린트하면 문제가 발생할 수 있다.
<3D 프린터로 건물 출력>
Tip! 3D 프린터로 출력하는데 시간이 많이 걸리기 때문에 모델링 수업이후 출력하 는데 일주일이상의 시간이 소요된다. 학교마다 3D프린터 사정에 따라 3D모델링 한 후에 다음 건물제작 수업까지 여유 있게 시간을 두는 것이 좋다. 또한 한 번에 여러
CD 3D 작품 색칠하기
출력한 신도시 건물들을 학생들이 색칠할 수 있도록 한다. 출력한 건물들이 반투 명색이기 때문에 에나멜유광으로 원하는 색을 칠하도록 하면 좋다. 유성매직을 이용 해서 색을 칠할 수도 있다. 색을 칠하기 좋게 필라멘트의 색을 반투명이나 흰색으로 선택해서 출력하면 좋다.
<공유한 건물 디자인들>
[준비된 3D 건물]
CD 신도시 건물 쉽게 제작하기
3D 프린터로 모든 건물을 출력하려면 시간이 많이 걸릴 수 있다. 그러므로 3D 프 린터 이외에 다른 재료를 이용할 학급의 경우에는 아이클레이와 물감, 종이박스와 색종이 등을 이용하여 입체 건물을 제작해 신도시 건설에 사용할 수 있다. 이 때 모 든 재료를 교사가 생각해서 준비할 필요는 없다. 학생들과 상의해서 학생들이 준비 하거나 학생들이 요청하는 준비물을 준비해서 사용하면 좋다.
예를 들어 수수깡, 점토, 이쑤시개, 매직, 과자상자, 휴지심, 색종이 등을 활용할 수 있다. 아이클레이가 흰색이기 때문에 색을 넣고 싶을 때 포스터물감이나 일반 물 감을 아이클레이에 덜어서 반죽을 하면 다양한 색상을 표현할 수 있다.
아이클레이에 포스터물감을 넣을 때 너무 묽어지면 아이클레이가 끈적거리고 손 에 달라붙을 수 있기 때문에 물을 넣지 않고 원액을 조금씩 덜어서 반죽해서 사용 하면 좋다. 또한 포스터물감을 넣고 바로 반죽을 하게 되면 손에 포스터물감이 많이 묻을 수 있다. 먼저 포스터물감을 아이클레이에 넣은 후에 가능한 포스터물감이 아 이클레이 안쪽으로 들어가도록 면 반죽하듯이 아이클레이를 늘렸다가 뭉치는 것을 반복한 후 반죽하면 손에 포스터물감이 많이 묻지 않을 수 있다.
정리 (10 분)
ET 3D 신도시 건물 발표하기
학생들이 자신이 만든 건물의 특징과 디자인한 방법에 대해 발표한다.
공유된 디자인을 살펴보고 친구들의 건물디자인의 잘된 점을 칭찬하면서 자연스 러운 배움이 일어나도록 한다.
중심과목 과학 학교급/학년(군) 초등학교 5 학년 중심과목
성취기준 영역
[과학] 힘과 운동 중심과목 성취기준
[6과07-01] 일상생활에서 물체의 운동 을 관찰하여 속력을 정성적으로 비교할 수 있다.
주제(단원)명 4. 물체의 운동 차시 9~11/14
학습목표 자율주행버스를 제작할 수 있다.
연계과목 실과, 수학 연계과목
성취기준 영역 [초등학교 5~6학년] 기술시스템, 도형
STEAM 요소
S 자율주행버스의 속력과 방향을 제어하기 T 색의 조합을 이용하여 코딩하기
E 자율주행버스를 코딩으로 제어하기 A 자율주행버스모형 제작하기
M 직육면체의 전개도로 자율주행버스 모형도 제작하기
개발 의도
자율주행버스는 정해진 노선을 따라 움직이는 특징이 있다. 이 특징을 활용해서 오조봇으 로 자율주행버스를 제작하도록 한다. 색을 인식하여 색 조합으로 경로를 명령하도록 하여 미래도시를 운행할 준비를 한다.
자율주행버스는 정해진 노선을 따라 움직이는 특징이 있는데 이를 위해 오조봇을 사용한다. 오조봇 은 색을 인식하여 색의 조합으로 움직임을 제어할 수 있는 마이크로 로봇이다. 또한 라인을 따라 움직 일 수 있는 라인트래이서이기 때문에 미래도시의 도로를 따라 움직이는데 적합하다. 오조봇에 버스모 형을 제작하여 자율주행버스로 만들 수 있다. 이 때 직육면체 전개도를 이용하여 학생들이 자신이 원 하는 모양으로 버스를 제작할 수 있다.
STEAM 학습 준거
상황 제시
상 황 제 시
※ 세계의 자율주행버스
창 의 적 설 계
창의적 설계
※ 자율주행버스 시범 운행하기
감 성 적 체 험
※ 자율주행버스 구현
※ 오조봇 제어하기
※ 버스모형 제작
감성적 체험
학습 과정
교수-학습 활동
※ STEAM 학습 준거 표시( Co 상황 제시, CD 창의적 설계, ET 감성적 체험)
학습자료 및 유의점
도입 (10 분)
Co 세계의 자율주행버스
2016 년 7 월, 벤츠의 자율주행버스인 퓨처 버스가 네덜란드 암스테르담에서 20km 구간에 걸쳐 시험주행을 마쳤다. 미국 IBM 에서 자사 인공지능(AI)을 탑재한 12 인 승의 운전대 없는 무인 자율주행버스를 출시했다. 이 자율주행버스는 3D 프린터로 생산해 더욱 화제가 되었는데, 특히 왓슨의 자연어 처리 기술을 활용해 승객과 대화 하면서 이동할 수 있다.
이런 자율주행버스가 대중교통에 어떤 혁신을 불러일으킬까?
<자율주행버스>
동영상 https:// w ww.youtub e.com/wat ch?v=sfJB VWjtUX0
전개 (100 분)
CD 자율주행버스 구현
자율주행버스는 정해진 노선을 달리고, 교차로에서 정해진 길로 움직인다. 이런 특 징을 활용해서 자율주행버스 역할을 할 수 있는 교구로 오조봇을 사용하자.
<오조봇>
Tip! 오조봇의 원리는 학습지를 통해서 알아본다. 또한 기본 코딩을 통해서 라인이 만나는 교차로에서 어떻게 움직이는지 확인하면서 코딩의 기본을 익힐 수 있도록
CD 오조봇 제어하기
먼저 A4 용지에 마커를 이용해 자유롭게 선을 그린다. 다양한 색으로 그려도 되나 검은 색 마커로 그리는 것이 좋다. 오조봇은 센서를 이용하여 색을 인식하고 그것으 로 코딩이 이루어진다. 그러므로 선은 검은 색으로 그리는 것이 오류를 발생시키지 않을 수 있다.
Tip! 라인에 마커로 색띠를 그려 명령을 입력하거나 오조코드를 붙여서 명령을 입력 할 수 있다. 손쉽게 코딩하기 위해서는 오조코드를 구입해서 활용하는 것도 좋다.
<오조코드>
◈ 오조코드로 제어하기
검은 색 마커로 선을 그리고 오조코드를 붙여서 오조봇의 경로를 입력한다. 삼거리 를 만들고 교차로에서 ‘우회전’ 오조코드를 붙이고 우회전 한 이후에 ‘유턴’ 오조코 드를 붙인다. 학생들이 오조코드를 이용하여 다양한 오조봇의 움직임을 확인해보도 록 한다.
<오조코드로 코딩한 오조봇의 움직임>
CD 버스모형 제작
학생들이 ‘타요버스’를 좋아하기 때문에 인터넷에서 타요도안을 검색해서 버스의 폭 이 3.5cm가 되도록 인쇄하여 버스모형을 제작해도 좋다. 학생들이 수학시간에 배운 직육면체의 전개도를 변형해서 버스모형을 직접 제작해도 좋다. 오조봇의 폭이 3.5cm이기 때문에 버스모형을 제작할 때 버스의 폭이 3.5cm가 되도록 만든다.
<버스모형도 예시>
참 고 영 상 -https://y outu.be/0 RNWYXFW Lus
<제작한 버스모형>
Tip! 버스모형을 오조봇에 붙일 때 오조봇의 진행방향과 버스의 앞부분이 일치시키 도록 붙인다. 또한 오조봇의 모터가 약하기 때문에 버스의 바퀴 부분이 바닥에 닿지 않고 떠 있도록 붙여야 한다.
정리 (10 분)
ET 자율주행버스 시범운행하기
학생들이 자신이 제작한 자율주행버스를 움직여본다. 라인을 따라 잘 움직이는 지, 교차로 부분에서 오조코드로 명령한 대로 움직이는지 확인하면서 미래도시를 운 행하는 자율주행버스로의 가능성에 대해 이야기한다.
중심과목 과학 학교급/학년(군) 초등학교 5 학년 중심과목
성취기준 영역
[과학] 힘과 운동 중심과목 성취기준
[6과07-01] 일상생활에서 물체의 운동 을 관찰하여 속력을 정성적으로 비교할 수 있다.
주제(단원)명 4. 물체의 운동 차시 12~14/14
학습목표 자율주행버스로 미래도시를 운행할 수 있다.
연계과목 국어, 실과 연계과목
성취기준 영역
[초등학교 5~6학년] 듣기말하기, 기술시스템
STEAM 요소
S 자율주행버스의 속력과 방향을 제어하기 T 오조코드를 이용하여 코딩하기
E 자율주행버스 경로를 코딩으로 제어하기 A 미래도시와 도로 제작하기
M
개발 의도
자율주행버스가 실제로 도시를 운행하기 시작했다. 시범운행을 통해 문제를 해결하면서 미래 도시의 대중교통 혁신을 기대하고 있다. 학생들이 이런 상황을 실제로 경험해보면서 미래도시를 운행하는 자율주행버스를 체험해보도록 하였다.
이미 우리나라의 여러 도시에서 자율주행버스가 실제로 도시를 운행하기 시작했다. 거기에 5G 인터넷 이 보급되면서 자율주행버스에 대한 기대감과 가능성이 한층 높아지고 있으며 시범운행을 통해 문제 를 해결하면서 미래 도시의 대중교통 혁신을 기대하고 있다. 학생들이 이런 상황을 실제로 경험해보면 서 자신들이 제작한 미래도시를 운행하는 자율주행버스를 체험해보도록 하였다. 도로의 경로와 정거 장, 버스의 방향과 속도를 제어하면서 도시의 구조와 기능, 자율주행버스의 문제점 등을 미리 경험해 보면서 미래의 삶에 대한 관심을 키우도록 한다.
STEAM 학습 준거
상황 제시
상 황 제 시
※ 도시를 운행하는 자율주행버스
창 의 적 설 계
창의적 설계
※ 평가하기
감 성 적 체 험
※ 도로그리기
※ 운행경로 정하기
※ 자율주행버스 운행하기
감성적 체험
학습 과정
교수-학습 활동
※ STEAM 학습 준거 표시( Co 상황 제시, CD 창의적 설계, ET 감성적 체험)
학습자료 및 유의점
도입 (10 분)
Co 도시를 운행하는 자율주행버스
자율주행버스가 실제로 도시의 도로를 운행하고 있다. 판교, 서울, 대구, 세종 등에 서 자율주행 셔틀버스들이 시범운행을 하면서 미래도시의 대중교통 시스템 변화를 예고하고 있다. 더군다나 5G 시대가 열리면서 앞으로 빅데이터와 인공지능을 활용한 자율주행버스로의 기대가 커지고 있다.
이런 자율주행버스가 운행하는 미래도시는 과연 어떤 모습을 띨지 궁금하다.
<자율주행버스>
동영상 https:// w ww.youtub e.com/wat ch?v=3Hk QriYKEjQ
전개 (140 분)
CD 도로그리기
자율주행버스가 다닐 미래도시의 도로를 그린다. 주의해야 할 점은 도로나 지도를 너무 복잡하게 그리지 않게 해야 한다는 것이다.
<미래도시 도로>
Tip! 도로를 그릴 때 선이 너무 좁게 겹치거나 90도보다 작은 각도로 급하게 회전
CD 운행경로 정하기
오조봇으로 만든 자율주행버스의 운행경로를 오조코드를 이용하여 정한다. 오조 코드를 모두 붙인 후에 자율주행버스를 운행시키지 말고 중간 중간 자율주행버스를 운행하면서 문제점을 해결하도록 하는 것이 좋다.
Tip! 교차로에서 방향을 정할 뿐 아니라 학교 앞과 같이 저속으로 운행해야 될 곳은
‘천천히’ 코드를 사용하거나 정류장에서는 ‘3초 정지’ 코드를 사용할 수 있다. 또한 빨리 갈 수 있는 구간에서는 ‘터보’ 코드 등을 적절하게 사용하여 자율주행버스 운 행경로를 학생들이 창의적으로 의사소통하면서 정할 수 있도록 한다.
<경로 코딩하기>
<오조코드로 자율주행버스 경로 정한 사례>
ET 자율주행버스 운행하기 ◈미래 도시 설명하기
① 미래도시의 특징은 무엇입니까?
② 미래도시에는 어떤 것들이 있습니까?
③ 정거장은 어디에, 왜 만들었습니까?
④ 빨리 가거나 천천히 운행하는 구간을 만든 까닭은 무엇입니까?
◈자율주행버스 운행하기
정리 (10 분)
ET 평가하기
◈ 자율주행버스 수업에 대한 소감적기
자율주행버스 수업에 대한 소감을 적어보면서 수업에서 재미있고 유익했던 점, 아쉽 고 힘들었던 점을 이야기하면서 보완하고 발전시켜야할 부분을 찾도록 한다. 자연스 럽게 과정중심 평가로 학생들이 자기평가 및 동료평가를 하도록 한다. 수업의 결과 물뿐만 아니라 수업과정에 대한 평가가 이루어질 수 있도록 한다.
4. 학생활동지 / 학생참고자료
차시 1~2/16
신도시 개발 계획서
학년 반 번 이름
도시 이름
도시 특징
도시 슬로건
꼭 필요한 건물
및 시설
우리 도시의 자랑거리
1.
2.
3.
차시 9~11/14
오조봇 알아보기
1. 오조봇의 원리
오조봇(Ozobot)은 라인을 따라가는 로봇입니다. 오조봇 아래쪽에 있는 4개의 라이트 센서(light Sencer)가 라인을 인식하여 움직입니다. 이 센서가 색을 인식하기 때문에 색의 조합으로 좌회전, 우회 전, 정지, 빠르게, 느리게 등의 특정한 명령 실행이 가능한 스마트 로봇입니다.
[오조봇과 코딩용 펜]
2. 오조봇의 움직임
- 5mm 이상의 선을 따라가다가 흰색을 만나면 멈춥니다.
- 교차로를 만나면 랜덤으로 방향을 정합니다.
(왼쪽-https://youtu.be/27Z6ViiJ1yk, 오른쪽-https://youtu.be/sUg9T44OyHY) - 오조봇을 항상 원하는 방향으로 움직이게 하기 위해서는 코딩이 필요합니다.
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5. 교사자료
차시 1~2/16
신도시 개발 계획서
학년 반 번 이름
도시 이름
예) 우주시, 숲속도시, 높은 도시, 편리시 등도시 특징
예) 우주센터와 우주박물관, 천문대 많다.
나무와 산이 많고 공기가 깨끗하다.
높은 건물이 많고 낮은 건물이 적다.
자율주행자동차와 로봇이 많다.
도시 슬로건
예)
꼭 필요한 건물
및 시설
예1) 우주시-케이블카, 천문대, 박물관, 호텔, 리조트 등 예2) 숲속 도시-공원, 관광지, 캠핑장, 숲, 수목원 등 예3) 높은 도시-병원, 아파트, 공항, 박물관, 빌딩, 호텔 등 예4) 편리시-공항, 자율주행자동차, 로봇, 빌딩
예5) B2A1O1도시-아이언맨 빌딩, 공항, 시계탑, 과학관, 빌딩
우리 도시의 자랑거리
예1) 대한민국 최고의 천문대, 자연과 함께 하는 우주센터, 초대형 항공우주박물관
예2) 깨끗하고 맑은 공기, 초록으로 뒤 덮인 도시, 마음 놓고 뛰놀 수 있는 아이들
예3) 높은 스카이라인, 잘 닦여진 도로, 아름다운 야경 예4) 편리하고 여유로움, 인공지능이 돕는 도시, 자동차 사고가 없고 소음이 적은 도시
자료출처
https://www.youtube.com/watch?v=zjeIXgszw8U
http://news.chosun.com/site/data/html_dir/2014/06/02/2014060201391.html?rsMobile=false https://www.youtube.com/watch?v=f23-z8MXYjo
자율주행버스 모형제작
1. 버스를 색칠하여 버스모형의 디자인을 완성합니다.
2. 버스모형도의 실선 부분을 오려서 버스모형을 제작합니다.
3. 버스모형도를 조립하여 버스모형을 완성합니다.
버스모형도
자율주행버스모형 제작사례
자율주행버스가 운행할 마을지도 제작 1. 마을지도(인터넷 지도활용)
삼산동 마을지도
2. 내가 살고 싶은 도시지도 제작
살고 싶은 도시제작
5. 차시별 학생 평가기준 및 방법
순서 평가 기준 방 법
1 미래도시를 계획할 때 모둠원들의 의견을 충분히 경청하여 원만한 결정을 이끌어 냈는가?
관찰평가 동료, 자기평가 2 3D모델링 기능을 잘 습득하여 미래도시에 어울리는 건물을 디자인하고
공유하였는가?
산출물평가 관찰평가
3 미래도시에 어울리게 건물을 표현하고 색칠하였는가? 관찰평가
동료평가
4 직육면체 전개도를 그려서 자율주행버스 디자인을 창의적으로 하였는가? 관찰평가 산출물평가
5 오조봇의 원리를 충분히 이해하고 자율주행 버스 운행경로를 코딩하는데 기여하였는가?
관찰평가 동료, 자기평가
6 자율주행버스로 미래도시를 운행하며 미래도시의 특징과 자율주행버스 경 로에 대한 설명을 잘 하였는가?
산출물평가 동료평가
차시 평가기준(성취수준) 평가방법 평가도구
1~2 /14
상
미래도시를 계획할 때 자신의 의견을 적극적으로 제시하고 모둠원들의 의견을 충분히 잘 경청하여 원만한 결정을 이끌어 냈다.
모둠별 토론평가 자기/동료평가지 (학생용) 중
미래도시를 계획할 때 자신의 의견을 적극적으로 제시하고 모둠원들의 의견을 충분히 잘 경청하였 으나 원만한 결정을 이끌어내는데 어려움이 많았 다.
하
미래도시를 계획할 때 자신의 의견을 적극적으로 제시하고 않고 모둠원들과 결정을 이끌어내는데 어려움이 많았다.
3~6 /14
상 3D모델링 기능을 잘 습득하여 미래도시에 어울 리는 건물을 디자인하고 공유하였다.
관찰 및
산출물평가 관찰평가지
중
3D모델링 기능을 능숙하게 활용하지는 못했으나 미래도시에 어울리는 건물을 디자인하려고 노력 하였다.
하
3D모델링 기능을 능숙하게 활용하지는 못하여 미래도시에 어울리는 건물을 디자인하는데 어려 움이 많았다.
7~8 /14
상 3D출력물을 미래도시에 어울리게 색칠하고 디자 인하였다.
관찰평가 관찰평가지
중 3D출력물의 완성도가 떨어졌으나 미래도시에 어 울리게 색칠하고 디자인하였다.
