첨단센서를 이용한 건강진단장치 01 01

첨단센서를 이용한 건강진단장치

01

초등학교 5~6학년

STEAM ⑤

첨단센서를 활용한 건강진단장치

1 주제 개요

첨단의료산업이 발전함에 따라 인간의 평균수명이 100세에 육박하고 있다. 오래 사는 것도 중 요하나 건강하고 활기차게 수명을 누리는 것이 더욱 중요하게 여겨지는 요즈음, 첨단의료장치의 종 류나 형태, 쓰임새가 나날이 진화하고 간편해졌으며 질병과 사고로부터 인간의 삶을 지켜주고자 한 다. 하지만 아직 우리의 생활에서 일상적으로 널리 쓰이고 있지는 않는 실정이다.

최근에는 좀 더 편리하고 효율적인 의료관련 장치로 신체 장착형(wearable) 건강진단 및 치 료 장치가 개발되고 있으며 스마트폰이나 탭 등의 발달로 인해, 누구나 손쉽고 편리하게 기초 건강을 체크하고 치료할 수 있게 되었다.

초등학교 5~6학년에서는 이 부분에 초점을 두고, 첨단의료기기(첨단의약 장치 포함)를 좀 더 넓고 깊게 이해하며, 첨단의료의 필요성을 인식하고 실생활에서 거리낌 없이 활용하며, 나아가 학생들이 좀 더 확장된 사고를 할 수 있도록 도움을 주는 융합 프로그램을 마련하였다.

2 학습 목표

○ 내용 목표

1. 건강 진단의 중요성과 종류에 대해 설명할 수 있다.

2. 첨단 센서를 이용한 간편한 건강진단장치의 필요성을 알 수 있다.

3. 미세전류(몸의 전류)를 감지하는 센서에 대해 이해할 수 있다.

4. 신체장착형(wearable) 건강진단장치에 대해 알고 예를 들 수 있다.

○ 과정 목표

1. 우리 몸의 전류를 감지하는 센서 장치를 구상하여 만들 수 있다.

2. 의공학자로서 또는 미래에 필요한 첨단센서 건강진단(치료)장치를 구상할 수 있다.

3. 자신이 고안한 첨단센서 건강진단장치가 어떤 방식으로 사용될지 상상하여 표현할 수 있다.

3 STEAM 과목 요소

○ S: 건강검진의 여러 가지 방법 파악, 센서의 종류와 작동법, 센서장치 제작 ○ T/E：신체 장착형 첨단 건강진단(치료)기기, 첨단센서를 이용한 건강진단장치 구상

○ A：신체 장착형 건강검진도구 아이디어 내기, 센서장치 디자인하기, 개성을 살려 쓰임 표현하기, 의견 나누기

4 STEAM 단계 요소

○ 상황제시

∙ 건강하시던 할아버지의 위암 판정으로 건강검진의 필요성을 알게 됨

∙ 건강하게 오래 사는 방법 생각해 보기

∙ 일반적인 건강진단의 종류와 방법 알아보기

○ 창의적 설계

∙ 비교적 힘든 건강검진의 검진방법 및 불편한 사항 파악하기

∙ 불편을 해소할 수 있는 방안 구상해보기(아이디어 내기)

∙ 원리와 모양을 생각하며 센서 장치(LED전기회로)구상하고 제작하기

○ 감성적 체험

∙ 첨단센서를 이용한 미래 건강진단장치 구상하고 표현하기

∙ 의공학자가 되어 제작해보는 첨단건강진단(또는 치료) 장치 구상하기

∙ 건강진단장치에 대해 의견 나누고 평가해보기

흐름 문제제시 & 제작활동 학습자료(▶) 및 유의점(※ ) 상황 제시

할아버지의

S, A

○ 할아버지, 건강하게 오래오래 사세요. ▶ppt 1 상황제시

5 지도안 총괄표

과목 과학, 실과, 미술 총차시 총 3차시

단원

[과학] 5~6학년군 우리 몸의 구조와 기능, 생물과 우리 생활, 전기의 작용 [실과] 6-7 일과 진로

[미술] 5-9, 6-9 디자인과 생활

교육과정

2009 개정교육과정_초5~6학년군_실과_일과진로

○ 실생활에서 도구의 사용을 탐색하고, 이를 직업과 연관 짓는다.

○ 현재와 미래의 다양한 직업을 탐색하고 이에 대한 관심을 갖는다.

○ 현재의 도구를 개선하거나, 직업과 관련된 새로운 도구를 구상할 수 있다.

○ 설계한 도구를 사용하여 직업을 체험하는 모습을 다양한 방법으로 발표한다.

2009 개정교육과정_초5~6학년군_과학_우리 몸의 구조와 기능

○ 우리 몸의 소화, 순환, 호흡, 배설, 감각 기관이 유기적으로 관련되어 있음 을 이해한다.

○ 건강한 생활 습관과 운동이 우리 몸을 구성하는 기관을 원활하게 기능하게 함을 이해한다.

2009 개정교육과정_초5~6학년군_과학_전기의 작용

○ 전지, 전선, 전구를 연결하여 전구에 불을 켜고, 불이 켜지는 조건을 안다.

2009 개정교육과정_초5~6학년군_과학_생물과 우리 생활

○ 첨단 생명과학이 우리 생활에서 활용되고 있는 사례를 안다.

2009 개정교육과정_초5~6학년군_미술_디자인과 생활

○ 생활 주변에서 디자인이 잘된 작품을 찾아 좋은 디자인이 무엇인지 설명할 수 있다.

학습목표

1. 건강 진단의 중요성과 첨단 센서를 이용한 간편한 건강진단장치의 필요성을 안다.

2. 의공학자로서 또는 미래에 필요한 첨단센서 건강진단(치료)장치를 구상한다.

3. 자신이 고안한 첨단센서 건강진단장치가 어떤 방식으로 사용될지 상상하여 표현한다.

흐름 문제제시 & 제작활동 학습자료(▶) 및 유의점(※ ) 알아보는

건강진단 (10분) 1/3차시

여러 가지 건강검진

(8분) 1/3차시

학습문제 제시 (2분) 1/3차시

늘 건강하실 것만 같았던 우리 할아버지가 얼마 전부터 소화가 잘 안되고 속이 더부룩하 다고 하십니다. 할아버지와 함께 병원을 찾아 가 보았는데 할아버지께서 위암이라는 뜻밖의 사실을 알게 되었어요.

암을 예방하거나 병에 걸린 사실을 좀더 일 찍 알 수 있는 방법은 없을까요?

건강하게 오래 사는 방법을 알아봅시다.

슈퍼푸드에 대해서 알아봅시다.

○ 건강 상태를 알려면 어떤 검사를 해야할까요?

사진을 보면서 이야기 해봅시다.

무슨 장면인가요?

또 어떤 종류의 진단 방법이 있을까요?

건강진단은 왜 하는 걸까요?

이번 수업활동을 통해 여러분이 해결해야 할 문제는 무엇일지 고민하여 대답해 봅시다.

- 이번 수업을 통해 해결해야 할 학습문제를 사 전에 제시한다.

건강 진단의 중요성을 알고 첨단 센서를 이용 한 간편한 건강진단장치를 생각해보자.

학습문제

이외 오늘 활동의 조건은 다음과 같습니다.

[ 세부 미션 조건 ]

- 첨단 센서를 이용하여 미래에 꼭 필요한 간편한 건강진단장치 구상하기

- 의공학자로서 건강진단(치료)장치 구상하기

▶ppt 2 건강유지법

▶ppt 3슈퍼푸드 그림

※ 건강진단의 필요성을 스스로 인지하도록 한다.

▶ ppt 4

사진(건강진단)

▶ 활동지(1) (학생용 교재 p4)

흐름 문제제시 & 제작활동 학습자료(▶) 및 유의점(※ )

건강진단의 불편한점 살펴보기

(20분) 1/3차시

S, T, E, A, M

○ 건강진단을 할 때 불편한 점은 없나요?

건강진단을 할 때 어떤 점이 불편했어요?

그 불편함을 해소할 수는 없을까요?

검진을 받는 사람이 가장 힘들게 느끼거나 불편할만한 것을 골라 그 이유를 말해봅시다

○ 불편하고 힘든 건강진단 알아보기

다음은 꼭 필요하고 일상에서 많이 실행하지 만 비교적 힘든 검사들입니다.

어떤 종류가 있나요? 이런 검사는 왜 필요하 고 어떤 방법으로 진행되며, 시간은 얼마나 걸릴지 생각해 봅시다.

검진을 받는 사람이 가장 불편해할만한 검진 은 무엇일까요? 어떤 점이 불편할까요?

불편함을 해소할 수 있는 방법을 생각해 봅시다.

Tip! 아이디어 캐치! 활동지(1) 활용 팁!

- 다양한 건강검진의 종류와 힘들고 불편한 검진방법 몇 가지를 활동지(1)에 그대로 제시 하여 학생들이 그 해소방안을 생각해낼 때 참 고할 수 있도록 한다.

※ 각자의 경험과 생각에 따라 불편함을 느끼는 종 류와 정도가 다를 수 있 다.

※ 사진과 경험에서 학생들 이 스스로 불편함을 찾아내 어, 첨단센서가 필요함을 알 게 유도한다.

S, T, E, A, M

○ 여러 가지 센서를 살펴보며 아이디어를 얻어 봅시다.

미세한 전류를 감지하는 LED 불켜기 실험과 신체 장착형 건강도구를 살펴보며 아이디어를 얻 어 봅시다.

우리 몸의 미세전류를 감지하는 센서 만들기

▶ 활동지(2) (학생용 교 재 p5~6)

흐름 문제제시 & 제작활동 학습자료(▶) 및 유의점(※ ) 창의적

설계 센서를

활용, 칼라점토로 LED불켜기

(30분) 2/3차시

신체 장착형 기기 탐구

(10분) 2/3차시

[ 터치 센서 만들기]

◽ 칼라점토로 LED 불켜기

① 실험에 필요한 재료를 준비한다.

② 9V건전지에 스냅을 끼우고 연결된 전선 의 끝부분의 피복을 벗겨낸다.

③ 조금 떼어내 모양을 만들어 둔 칼라 점 토에 전선의 끝을 꽂는다.

④두 점토를 가까이 하고 LED의 다리를 벌 려 두 점토에 한 쪽씩 꽂는다.

⑤ 점토를 하나 더 준비하여 LED로 연결되 지 않은 부분에 클립 등 여러 가지 물건을 대본다.

⑥ 클립을 댔던 자리에 손가락을 대어 봄.

⑦ 각자의 개성을 살려 응용 실험

Tip! 만들기 활동 팁!

- 칼라 점토 대신 클레이를 사용하면 실험이 잘 되지 않는다. 칼라 점토에는 염분이 있어 전해질 역할을 하는 것!

클립 대신 손가락을 대어보았을 때 불이 들 어오는 이유는 무엇일까?

여러 가지 방법으로 다이오드에 불이 들어오 게 해보자.

주변에서 볼 수 있는 센서를 찾아 어떻게 작 동하는지 그 방법을 적어봅시다.

Tip! 온도 감지 센서를 사용한다면?

- 센서에는 여러 가지 종류가 있음을 주지하 며, 자신이 관심을 가지고 있는 종류의 센서를 이용한 도구 만들기 아이디어를 내보는 것도 좋다.

○ Wearable 건강진단(치료) 기기 알아보기

▶일반 LED (발광 다이오 드)와 고휘도 LED(과일전 지용)를 함께 준비

※점토가 서로 닿지 않게 주의

※LED는 극성이 있어 긴 다리가 전지의 (+)극과 만 나도록 해야함.

※이 실험에는 과일전지용 고휘도 LED를 사용

※ 몸에도 미세한 전류가 흐르고 있음을 알 수 있 다.

※ 일상생활에서 온도 감 지 센서를 사용하는 예를 먼저 생각해보게 한다.

▶ ppt5. 웨어러블기기

▶ 활동지(3) (학생용 교 재 p6)

흐름 문제제시 & 제작활동 학습자료(▶) 및 유의점(※ ) 신체 장착형 기기란?

밴드형, 패치형, 착용형 등으로 분류해봅시다.

이 밖에 또 어떤 신체 장착형 건강검진(치 료) 기구가 있을까요?

간편하게 검진을 할 수 있는 아이디어를 내 어 봅시다.

감성적 체험 (성공의

경험) 미래에 꼭

필요한 첨단센서 건강검진도

구 (40분) 3/3차시

S, T, A

○ 첨단센서를 이용한 간편한 건강진단장치 불편한 건강검진, 센서, 신체장착형기구 등

앞서 학습한 내용을 한 번 더 생각해 봅시다.

앞에서 한 활동을 바탕으로 얻은 아이디어를 가지고 다음 조건들을 고려하여 미래에, 또는 의공학자가 되어 첨단센서 건강진단장치에 대해 여러 가지 방법으로 표현해봅시다.

- 첨단 센서를 이용하여 미래에 꼭 필요한 간 편한 건강진단장치 구상하기

- 내가 의공학자라면?

의공학자로서 어떤 의료기기를 만들고 싶은 가? 첨단센서를 이용한 건강진단 및 치료 장 치 구상

- 키워드: 첨단센서, 미래, 간편, 건강진단 의공학자

장치의 좋은 점, 특징, 필요성, 간편성 등에 대하여 글과 그림 등으로 나타냅니다.

발표를 들으며.PMI 표를 이용하여 친구들의 아이디어를 함께 나누어 봅시다.

만약 친구의 아이디어 제품을 구매한다면 얼 마에 살지 이야기 해 봅시다.

▶ 활동지(4) (학생용 교 재 p7)

▶ ppt 6.

세부 미션 조건

※ 검진의 needs와 구안 한 장치가 서로 어울려야 함, 간편함을 강조한다.

▶ ppt 7. PMI 기법

▶ 활동지(5) (학생용 교 재 p8)

※ 다른 친구의 아이디어 를 비웃지 않도록 하고 존 중할 수 있도록 지도한다.

▶ ppt 8. 수업 활동 마무

흐름 문제제시 & 제작활동 학습자료(▶) 및 유의점(※ )

○ 수업 돌아보기

활동을 통해 느낀 점을 이야기해봅시다.

새롭게 알게 된 점도 이야기해봅시다.

리

▶ 활동지(6) (학생용 교 재 p9)

연

번 평가 기준 방법

1 건강진단의 필요성에 대하여 이해하는가? 질문

2 센서를 이용한 장치를 이해하고 제작하여 활용할 수 있는가? 관찰, 결과물

3 첨단센서를 이용한 건강진단의 방법을 창의적으로 구안하는

가? 관찰, 결과물

4 친구들의 발표를 들으며 장점, 단점, 재미있는 점 등을 찾아

의견을 나눌 수 있는가? 관찰, 학습지

6 평가 계획

7 부 록 _ 수업자료

1. 사진 자료

~

1~28 건강검진의 종류

<출처: 한국건강관리협회>

손목밴드형 스마트기기

<출처 : 핏비트>

허리밴드형 의료기기

<출처: 필립스 >

Social X-ray

<출처 : 엘지사이언스랜드>

안티바이러스 반창고

<출처 : NCIIA-2012 OPEN MINDS>

헬스패치 <출처 :바이털 커넥트(Vital Connect)가 개발 >

스마트링, 스마트셔츠<출처 : IT뉴스 http://www.asiae.co.kr/news/view.

htm?idxno=2014090809494793040>

골전도 이어폰

<출처 : '어비어링'(UhBeeaRing)>

2. 수업 도움 자료

건강진단 [physical examination, 健康診斷] 의학 | 브리태니커

표면상 건강하고, 증상이 없는 사람을 대상으로 질병이나 건강위해요인을 조기에 발견하여 더 이상의 악화를 방지하고 조속한 치료를 하기 위한 예방적 보건조치.

질병예방과 건강증진에 대한 인류의 소망은 역사와 함께 이어져왔으나, 이를 위한 노력들이 과학적 근거를 가지게 된 것은 인체에 대한 병리학과 생리학의 발전이 본격적으로 시작된 18 세기 이후라고 할 수 있다. 1861년 도벨(Dobell)이 처음으로 질병의 증상이 없는 사람들에게 서 질병을 찾아내기 위해서는 정기적인 건강진단이 필요하다고 주장했으며, 그 이후 결핵 등 몇몇 질병에 대한 건강진단이 시도되었다. 하지만 본격적인 연구와 검사법이 제안된 것은 1970년대 이후로, 특히 1979년 설립된 캐나다 건강진단 특별연구반과 1984년 설립된 미국 의 특별연구반은 정기건강진단의 이론적 원칙을 확립하는 데 중추적인 역할을 했다.

우리나라에서 건강진단검사가 본격적으로 실시되기 시작한 것은 공무원 및 사립학교 교직원 의료 보험관리공단이 피보험자를 대상으로 폐결핵, 고혈압성 질환, 간질환, 당뇨병, 신질환, 빈 혈, 매독 및 기타 흉부질환에 대한 집단 건강진단검사를 실시한 1980년부터이다. 그 후 의료 보험법 제26조에 의한 성인병건강진단사업과 산업안전보건법 3조에 의한 근로자 건강진단이 본격화되고, 최근에는 의료보험 가입자의 피부양자까지 건강진단을 실시하게 됨에 따라 이제 는 거의 전국민이 건강진단의 대상에 포함되고 있다. 이에 따라 전체적으로 건강진단에 소요 되는 비용은 점차 증대하는 경향에 있어 효율적이고 효과적인 건강진단 시행방안의 모색이 중 요시되고 있다.

건강진단이 효과적으로 되기 위해서는 다음과 같은 조건이 만족되어야 한다. 먼저 선별검사가 효율적이어야 한다. 선별과정이란 간단하고 편리하게 불특정의 모집단(母集團)으로부터 질병에 걸려 있을 확률이 높은 집단과 확률이 낮은 집단을 구분하는 것을 말한다. 즉 건강한 집단으 로부터 질병이나 건강위해인자를 가진 집단을 구별해 내는 방법이다. 따라서 효율적인 선별검 사가 되기 위해서는 선별검사로 채택된 방법이 정확성과 신뢰성을 갖추어야 한다.

그 다음으로 대상 질병은 조기 발견할 경우 효과적으로 치료하거나 예방할 수 있는 질병이라 야 한다. 건강진단에 의해 조기발견이 가능한 질병이라도 임상적으로 치료가 가능해야 건강진 단의 의미가 있기 때문이다. 치료가 불가능한 질병의 조기발견은 거의 의미가 없다.

이처럼 건강진단은 적절한 선별검사 방법의 제공이 가능하고 조기치료 및 예방적 조치의 효과 가 큰 대상 질환을 중점적으로 관리하는 방식을 택하는 것이 효과적이다. 이에 따라 모든 연 령층의 사람을 대상으로 동일한 종목의 검사항목에 의해 건강진단을 시행하는 것은 불합리하 다고 지적되고 있으며, 각 개인의 성별, 나이, 위험인자(危險因子), 현존 건강문제 등에 따라 달리 적용되는 건강진단 계획이 수립되어야 한다고 권고되고 있다. 또한 우리나라에 흔한 질 병을 중심으로 우리 실정에 맞는 중점 대상 질환(重點對象疾患)의 선정이 이루어질 때 보다 효과적인 건강진단의 시행이 가능하게 될 것이다.

센서

열, 빛, 온도, 압력, 소리 등의 물리적인 양이나 그 변화를 감지하거나 구분 및 계측하여 일정 한 신호로 알려주는 부품이나 기구, 또는 계측기. 인간이 보고 듣고 하는 오감을 기계적 · 전 자적으로 본떠 만든 것이라고 이해하면 쉽다. 동작을 감지하거나 소리에 따라 반응하거나, 누 르는 힘에 따라 반응하는 등 그 활용 범위는 매우 넓다. 센서의 종류에는 온도 센서, 압력 센 서, 유량 센서, 자기 센서, 광 센서, 음향 센서, 미각 센서, 후각 센서 등이 있다. 고속도로에 차량이 진입하면 통행 카드가 나오거나, 교실의 화재 감지기, 현관의 자동 점멸등, 어두워지면 켜지는 가로등 등이 간단한 센서의 예이다.

[네이버 지식백과] 센서 [Sensor] (Basic 중학생을 위한 기술·가정 용어사전, 2007.8.10, (주)신원문화사)

광섬유센서[ optical fiber sensor, 光纖維─ ]

광섬유 자체가 검지 기능을 가진 것과 다른 센서로 신호를 전달하는 경로로서 광섬유를 사용 하는 것의 두 가지가 있다. 검지 기능을 가진 것은 주위의 전자기적(電磁氣的)인 잡음에 영향 을 받지 않는 특징이 있다. 온도나 압력에 의한 신축성을 이용하거나 빛의 위상차를 이용한 것, 도플러 효과를 이용한 것 등이 있다.

광섬유 자신이 검지(檢知) 기능을 가진 것과 센서는 따로 있고, 그 신호를 전달하는 경로로서 광섬유를 사용하는 것의 두 가지가 있는데, 검지 기능을 가진 것은 주위의 전자기적(電磁氣的) 인 잡음에 영향을 받지 않는 특징이 있다. 온도나 압력으로 광섬유가 신축하는 것을 이용하여 그 속을 통하는 빛의 간섭무늬 등을 검출하면 온도 ·압력 센서가 되는데 이것은 제트엔진의 제어에 쓰인다. 회전방향에 따라서 진행하는 빛과 반대방향으로 진행하는 빛의 위상차(位相差) 를 가려내는 광섬유 자이로스코프도 있으며 이는 항공기에 탑재된다. 빛의 도플러 효과의 응 용으로는 속도계 ·혈액계 ·진동센서 등이 고안되어 있다.

[네이버 지식백과] 광섬유센서 [optical fiber sensor, 光纖維─] (두산백과)

감지기[ sensor, 感知器 ]

여러 종류의 물리량을 검출하고 계측하는 기능을 갖춘 소자로서 센서라고도 불린다. 출력신호 는 원격조작이 쉽고, 증폭과 축적이 쉬운 전기신호를 주로 사용한다.

센서(sensor)라고도 한다. 사람의 눈·코·귀·혀 등과 같은 역할을 하며, 감지한 정보를 인간의 두뇌에 해당하는 정보처리부에 전달, 판단을 내리게 한다. 즉 인간의 오감에 해당되는 것이 감 지기이고 컴퓨터는 뇌에 해당된다.

대상이 되는 물리량은 앞에서 언급한 것 외에 자기(磁氣)·변위(變位)·진동·가속도·회전수·유량 (流量)·유속(流速)·액체성분·가스성분·가시광(可視光)·적외선·초음파·마이크로파(波)·자외선·방사 선·엑스선 등 20여 종에 이르며 각각 쓰이는 재료도 다양하다.

에너지절약·자원절약·공해방지, 생산부문의 고효율화·정밀화, 주택·사무실의 각종 기기(機器)의

고성능화, 교통통제의 고도화, 재해방지 시스템의 효율화 등 사회 각 부문의 요구를 충족시키 기 위해서는 정보처리 시스템과, 그 정보를 얻기 위한 각종 기기가 필요한데, 그 중심이 되는 것이 감지기이다.

출력신호로는 전기 신호가 많이 쓰이는데, 그것은 증폭·축적(메모리)·원격조작 등이 쉽고, 뇌 에 해당하는 컴퓨터에 입력할 때 취급하기가 쉽기 때문이다.

[네이버 지식백과] 감지기 [sensor, 感知器] (두산백과)

초음파감지기[ ultrasonic sensor, 超音波感知器 ]

두께 2∼3μm의 진동막을 이용하여 2만Hz~300MHz의 인간의 귀로 들을 수 없는 고주파대 음으로 물체의 위치나 거리를 감지하는 센서이다. 어군탐지기, 의료용 진단장치 등에 쓰인다.

두께 2∼3 μm의 진동막에 전압을 가하면 초음파가 발생하고 물체에 부딪혀 반사되어 되돌아 오는 초음파를 다시 이 진동자에 의하여 감지한다. 물체까지의 거리가 멀수록 반사하여 되돌 아오기까지의 시간이 길어지기 때문에 물체까지의 거리를 알 수 있다. 초음파는 기체 외에 액 체 ·고체 속에서도 전하기 때문에 어군탐지기나 탐상기(探傷器) ·의료용 진단장치 등에도 응용 된다. FA(factory automation)분야에서도 도장용(塗裝用) 로봇이 페인트를 뿜는 거리를 검 출하는 데 쓰이거나 나사조임 로봇이 나사구멍 검출용으로 보급되고 있다.

[네이버 지식백과] 초음파감지기 [ultrasonic sensor, 超音波感知器] (두산백과)

광센서[ optical sensor, 光─ ]

사람의 눈에 해당하는 장비로 물체의 모양이나 상태·움직임 등을 감각한다. 과거에는 물체의 빛을 감지하는 방식이었으나, 지금은 기계에서 큰 빛을 내었을 때, 빛이 부딪혀 반사되어 오는 것을 토대로 그 물체의 정보를 얻는 방식을 사용한다.

센서란, 인간의 감각기관 구실을 하는 장치를 말하는데, 그 중에서 시각(視覺)에 해당되는 것 이 광센서이다. 그래서 시각 센서라고도 한다. 광센서는 빛의 양, 물체의 모양이나 상태 ·움직 임 등을 감각하는데, 눈의 구실을 하는 것이 렌즈이다. 예전에는 자연의 빛을 감각하는 것이었 으나, 지금은 인공적으로 큰 빛을 발하여, 그 빛이 물체에 부딪혀 반사되어 오는 것을 받아들 여, 그 물체의 움직임이나 빠르기 따위를 알아내는 구조가 많아졌다. 광센서를 사용하면 로봇 을 자동적으로 이동시킬 수가 있다.

초음파나 적외선을 로봇의 전방에서 발사하여, 물체로부터 되돌아오는 빛의 강약으로 제 위치 를 안다. 장애물로부터 멀어져 있으면 받는 빛은 약해지고, 가까워지면 강해진다. 그러므로 어 느 일정한 빛의 세기에서 멈추어 서도록 로봇에게 가르쳐 놓으면 앞쪽에 물체가 있을 때 판단 해서 선다. 그리고 그 이상 앞으로 나아가지 않고, 진행 방향을 바꾸는 것이다. 센서 중에서도 주류를 이루는 것이 광센서이며, 특히 컴퓨터에 의한 이미지(화상 ·도형 ·문자 ·물체 등)의 직 접 인식에 있어서, 높은 정밀도의 이미지 센서 수요가 늘어날 것이다.

[네이버 지식백과] 광센서 [optical sensor, 光─] (두산백과)

초등학교 5~6학년

STEAM ⑤

첨단센서를 이용한 건강진단장치

생각 두드리기

<학생용 활동지 답안 예시>

건강검진은 왜 필요할까요?

건강의 유지하고 병의 조기 발견이나 예방을 위하여 몸과 정신의 기능과 상태를 검사하는 일을 건강진단 이라고 합니다. 특히, 혹시 걸렸을지 모르는 질병을 발견하고 알맞은 대책과 치료를 받을 수 있게 정기적으 로 건강 상태를 점검하는 것을 정기검진이라고 하지요. 최소한 1~2년에 한 번씩 꾸준히 정기 검진을 하면, 발병 초기에 증상이 전혀 나타나지 않는 고혈압, 당뇨병, 암과 같은 무서운 질병도 조기에 발견할 수 있어 치료가 쉬워집니다. 어린이와 청소년도 자신의 몸의 상태를 수시로 체크해 보고 관심을 가지면 좋겠습니 다.

http://hi.nhis.or.kr/main.do http://jr.nhis.or.kr/index.jsp

의공학자는 어떤 사람이지요?

의공학은 의료 분야와 공학기술을 융합한 학문으로, 주로 의사가 의술을 펼칠 수 있는 각종 도구를 개발 하고 발전시키는 일을 합니다. 이젠 대중화된 엑스레이(X-ray), 내시경, 자기공명영상(MRI) 장비 등은 의 공학 발전이 일궈낸 성과라고 할 수 있지요. 우리나라는 의공학 분야에 취약한 편이지만, 앞으로 좀 더 관 심을 가지고 노력하면 굉장히 유망하고 보람된 직업이 될 것입니다.

http://m.site.naver.com/0bQPh

<보기>

짜게 싱겁게 많이 조금씩 야채 생선류 육류

규칙적 게으른 게임 운동 TV시청 담배 술 우유 걸어서 차를 타고 건강검진 예방접종

생각 열기➊

할아버지! 건강하게 오래오래 사세요! ^1차시 우리 할아버지에게 위암이라는 무서운 병이…

늘 건강하실 것만 같았던 우리 할아버지가 얼마 전부터 소화가 잘 안되고 속이 더부룩하다고 하 십니다. 할아버지와 함께 병원을 찾아가 보았는데 할아버지께서 위암이라는 뜻밖의 사실을 알게 되었어요. 평소에 운동을 열심히 하시고 규칙적인 생활을 하셨는데, 왜 암에 걸리신 걸까요? 암 을 미리 예방할 수는 없을까요? 암에 걸리셨다는 것을 조금 더 빨리 알 수 있는 방법은 없을까 요?

의사선생님께서는 할아버지께서 건강하게 오래 사실 수 있는 방법을 알려주셨답니다. 어떻게 하 면 건강한 몸을 유지할 수 있는지 함께 생각해 볼까요? 다음 ( ) 안에 들어가면 알맞은 말을 보 기에서 골라 넣어보세요.

➊ 음식을 ( 싱겁게 , 조금씩 ) 먹어요.

➋ ( 야채 , 생선류 )를 더 많이 먹어요.

➌ 슈퍼 푸드를 즐겨 먹어요.

➍ ( 규칙적 )인 생활을 해요.

➎ 규칙적으로 (운동)하는 습관을 가집시다.

➏ 가까운 곳은 ( 걸어서) 가요.

➐ ( 담배 )와 ( 술 )을 멀리 해요.

➑ 정기적으로 병원에 가서 ( 건강검진 )을 해요.

및 신체계측 위장⦁대장 검사 심전도 검사 소변⦁대변 검사

간기능 검사 신장 검사 갑상선 검사 혈액 검사

MRI 촬영 CT 촬영 초음파 검사 X-ray 촬영

생각 열기➋

건강진단! 제대로 알아보자 ^1차시

건강 상태를 알려면 어떤 검사를 해야 할까?”

다음은 건강진단의 종류와 과정을 보여주는 사진입니다.

위의 건강검진 방법 이외에 또 어떤 종류의 진단방법이 있을까요?

체성분검사, 스트레스검사, 호흡기능검사, 당뇨검사, 암검사, 통풍검사 등 위와 같은 건강진단은 왜 하는 것일까요?

몸 속에 있을지 모르는 병을 알아내거나 미리 예방하려고

오늘의 학습문제를 알아봅시다.

건강 진단의 중요성을 알고 첨단 센서를 이용한 간편한 건강진단장치를 생각해보자.

미래에 나올 첨단 건강진단장치 구상하고 의견 나누기

의공학자가 되어, 만들고 싶은 첨단 건강진단(치료) 장치 구상하기

생각 펼치기➊

불편해! 힘들어! 이런 건강진단 Oh~ No! ^1차시 다음 건강진단을 보고 어떤 것이 얼마나 힘들지 생각해봐요.

건강진단의 종류 왜 필요할까요? 진단하는 방법 소요 시간 위, 대장 내시경 위, 대장의 상태 파악 호스로 연결된 내시경을

집어넣어 30분~2시간

초음파검사

방사선의 위험에 노출되면 안되는 환자나

임산부

피부에 젤을 바르고 문지르면서 화면에 나타나는 영상을 봄

30분 정도

혈액검사 혈액으로 검사하는 모든 진단에 필요

동맥이나 정맥에 주사로

체혈 1~2분

X선 촬영 몸속 뼈나 장기의 상태를 진단할 때

금속을 제외하고 트레이에 몸을 댄 후

숨을 참고 촬영

10분

소변, 대변 검사 소변이나 대변으로 알아야 할 상태 진단

컵이나 용기에 변을

받아 정밀검사 일정하지않음

암검사(조직검사) 암의 발생여부와 진척 정도를 알기 위해

암으로 추정되는 곳의

조직을 떼어냄 30분~2시간

알레르기 검사 체질에 따라 다른 성질을 파악하기 위해

팔에 각종 물질을

묻히고 반응을 기다림 30분~2시간 다음은 꼭 필요하고 일상에서 많이 실행하지만 비교적 힘든 검사들입니다.

위의 방법 중 검진을 받는 사람이 가장 힘들게 느끼거나 불편할만한 것을 골라 그 이유를 말해봅시 다.

ex) 알레르기 검사. 반응이 일어날 때 간지럽거나 아프고 괴롭다.

불편함을 해소할 수 있는 방법을 생각해 봅시다.

ex) 직접 팔에 묻히지 않고 첨단 센서같은 게 있어서 측정만 하면 되면 좋겠다.

➊

① 실험에 필요한 재료를 준비합니다.

② 일반 LED(발광 다이오드)와 고휘도 LED (과일전지용)를 함께 준비합니다.

③ 칼라 점토 대신 클레이를 사용하면 실험이 잘 되지 않습니다.

① 9V건전지에 스냅을 끼우고 연결된 전선의 끝부분의 피복을 벗겨냅니다.

② 조금 떼어내 모양을 만들어 둔 칼라 점토에 전선의 끝을 꽂습니다.

➋

➌

① 두 점토를 가까이 하고 LED의 다리를 벌려 두 점토에 한 쪽씩 꽂습니다.

(점토가 서로 닿지 않게 주의합니다.)

② 불이 들어오는 것을 확인합니다.

③ LED는 극성이 있어 긴 다리가 전지의 (+) 극과 만나도록 해야 합니다.

생각 펼치기➋

간편한 첨단센서를 어떻게 이용할까? ^2차시 여러 가지 센서를 살펴보며 아이디어를 얻어 봅시다.

미세한 전류를 감지하는 LED 불켜기 실험과 신체 장착형 건강도구를 살펴보며 아이디어를 얻어 봅시다.

[활동 1] 칼라점토로 LED 불 켜기

* 준비물 : LED(발광 다이오드), 고휘도LED, 9V건전지, 스냅, 칼라점토, 클립

① 점토를 하나 더 준비하여 LED로 연결되지 않은 부분에 클립 등의 여러 가지 물건을 대어 봅니다.

② 클립을 댔던 자리에 손가락을 대어 봅니다.

(이 실험에는 과일전지용 고휘도 LED를 사

용하도록 합니다.)

➍

➎

각자의 개성을 살려 응용 실험을 하여 봅 시다.

클립 대신 손가락을 대보았을 때 불이 켜지는 이유는 무엇일까요?

사람의 몸에도 전류가 흐르기 때문에

센서에 대해 알아보아요.

열, 빛, 온도, 압력, 소리 등의 양이나 그 변화를 감지하여 구분하거나 측정하고 그 것을 일정한 신호로 알려주는 부품이나 기구를 센서라고 합니다. 인간이 보고 듣고 느끼는 오감을 기계적⋅전자적으로 본떠 만 든 것이라고 할 수 있지요.

동작을 감지하거나 소리에 따라 반응하거나, 누르는 힘에 따라 반응하는 등 그 활용 범위는 매우 넓답니다.

센서의 종류에는 온도 센서, 압력 센서, 유량 센서, 자기 센서, 광센서, 음향 센서, 미각 센서, 후각 센서 등이 있어요. 고속도로에 차량이 진입하면 통행 카드가 나오거나, 교실의 화재 감지기, 현관의 자동 점멸 등, 어두워지면 켜지는 가로등이 모두 간단한 센서를 이용한 예라고 할 수 있지요.

주변에서 볼 수 있는 센서를 찾아 어떻게 작동하는지 그 방법을 적어봅시다.

현관의 자동 점멸등: 사람이 드나들 때 움직임을 감지하는 센서가 작동

어두워지면 켜지는 가로등: 빛의 양이 기준 이하로 줄어들면 감지하여 불이 켜짐

ex) 스마트 목걸이, 스마트 매니큐어, 스마트 해어밴드 등

1. 편리하다. 2. 보기에도 멋지다. 3. 시간과 돈을 절약할 수 있다.(검진에 드는)

ex) 스마트 알약을 먹으면 몸 속의 여러 가지 정보를 알게 해준다.

[활동 2] 신체 장착형 건강진단(치료)기기 알아보기

Ÿ 손목밴드형 스마트 기기

Ÿ Social X-ray(마음의 상태를 읽는 안경)

Ÿ 헬스패치(가슴에 붙이면 심박수, 호흡수, 체온 측정) Ÿ 인체 정보가 측정되는 섬유를 내장한 스마트 셔츠

Ÿ 허리밴드형 의료기기 Ÿ 안티바이러스반창고 Ÿ 스마트반지

Ÿ 골전도 이어폰

이 밖에 또 어떤 신체 장착형 건강검진(치료)기구가 있을까요? 어떤 신체 장착형 건강검진 기구 가 있으면 편리할까요?

신체 장착형 건강검진기구의 좋은 점은 무엇일까요?

간편하게 검진을 할 수 있는 아이디어를 내어 봅시다.

생각 펼치기➌

편리하게 건강검진 해요! ^3차시

내가 생각한 첨단 센서 건강진단장치는 어떻게 쓰일까요?

첨단 센서를 이용하여 미래에 꼭 필요한 간편한 건강진단장치 구상하기 내가 의공학자라면?

의공학자로서 어떤 의료기기를 만들고 싶은가요? 첨단센서를 이용한 건강진 단 및 치료 장치를 구상하여 봅시다.

미래의 건강 진단 장치

제품명

[제품설명]

※ 장치의 좋은 점, 특징, 간편성 등에 대하여 글과 그림 등으로 나타냅니다.

의공학자로서의 구상

의료기기명

※ 의료기기의 필요성, 환자에게 편리한 점 등에 대하여 글과 그림

등으로 나타냅니다.

앞에서 한 활동을 바탕으로 얻은 아이디어를 가지고 다음 조건들을 고려하여 미래에, 또는 의공 학자로서 구상한 여러 가지를 표현해봅시다.

생각 다지기

첨단센서 활용 건강진단장치 발표회 ^3차시 첨단 건강진단장치에 대하여 의견을 나눠봅시다.

친구 이름

장점이나 따라하고 싶은 점(Plus)

고쳐주고 싶거나 아쉬운 점(Minus)

재미있거나 창의적인 점(Interesting)

친구들의 발표를 들으며 친구들의 건강진단장치의 장점이나 따라하고 싶은 점(Plus), 고쳐주고 싶은 점이나 아쉬운 점(M inus), 재미있거나 창의적인 점(Interesting)을 찾아 적어보도록 합시 다.

생각 되돌아보기

수업 돌아보기 ^3차시

이번 수업 활동에 대하여 수업 소감문을 간단히 작성하여 발표해봅시다.

1 수업에 적극적으로 참여하였나요?

2 건강진단의 필요성에 대하여 이해하였나요?

3 첨단센서를 이용한 건강진단의 방법을 창의적으로 생각하였나요?

4 친구들의 발표를 들으며 장점, 단점, 재미있는 점 등을 찾아 의견을 나누었나요?

5

수업 소감문 : 활동을 통해 느낀 점, 새롭게 알게 된 점 등을

자유롭게 적기

이번 수업에서는 첨단센서를 이용한 건강검진의 모습을 알아보고 미래의 가상 첨단 의료 검진도 구를 생각해 보았습니다. 수업을 마치며 스스로 수업에 대한 평가도 해보고, 소감문도 간단히 작 성해봅시다. 그리고 의공학자, 신체 장착형 첨단의료기기에 대하여 더 알고 싶은 점이 있으면 적 어봅시다.

첨단센서를 활용한 건강진단, 또는 신체 장착형 건강도구, 의공학자에 대하여 인터넷이나 참고 서적 등을 이용하여 더 알아봅시다.

8 참고 문헌 및 사이트

http://durl.me/7etmye 애플워치 심박수 체크 '비결'은 무엇?

http://anitooni.tistory.com/9 헬스케어 위치정보 Bluetooth LE로부터 http://www.kbench.com/?q=node/131829 헬스패치 시판안내

(가슴에 붙이면 심박수,호홉수,피부온도까지.. '헬스패치' 2달내에 시판) http://www.seoulfn.com/news/articleView.html?idxno=190462 갤S5 체험해보니…심박센서와 방수기능 '눈길’

http://www.asiae.co.kr/news/view.htm?idxno=2014090809494793040 웨어러블 기기 김유리 기자 yr61@asiae.co.kr

http://news.inews24.com/php/news_view.php?g_serial=847767&g_menu=020800 IFA에서 살펴본 웨어러블 기기 동향

http://www.epnc.co.kr/atl/view.asp?a_id=13171 빅데이터와 웨어러블 기술로 파킨슨병 고친다

스마트알약!

그것이 알고 싶다!

02

초등학교 5~6학년

STEAM ⑥

스마트 알약! 그것이 알고 싶다!

1 주제 개요

의사들이 가지는 큰 고민 중의 하나는 환자들이 처방 받은 약을 ‘처방 해준대로’ 정확하게 복용하지 않는다는 것이라고 한다. WHO 의 통계에 따르면 미국의 경우 환자의 절반은 처방 받은대로 정확하게 약을 복용하지 않는다고 한다. 의사들은 환자들을 치료하기 위해 최선을 다 하는데도, 환자가 일단 진료실 밖으로 나간 후에는 약을 제대로 복용하는지를 알 방법이 없기 때문에 무력감을 느낀다는 의사도 있다고 한다. 이러한 문제를 해결하기 위해 IT와 의학이 만 나 첨단의료기기 등이 만들어지고 있다. 그 중 하나가 스마트알약이다. 실제 디지털 헬스케어 기업들은 이러한 문제를 해결하기 위해서 여러 가지 방법을 내어 놓았다고 한다. 스마트폰 앱, 스마트 약통 뚜껑 (smart pill caps), 스마트 약 상자 (smart pillboxes) 등이 그것이다. 요즘 과 같은 이런 시대에 미래의 주역이 될 학생들로 하여금 미리 첨단의료기기에 대한 경험을 제 공하는 것은 큰 의미가 있다고 할 수 있다.

따라서 초등학교 5~6학년에서는 실제로 첨단의료기기로서의 스마트알약을 구현할 수는 없지 만 아이디어 창출만으로도 큰 의미가 있다고 생각되어 프로그램을 구성하여 보았다. 이 수업에 서 학생들은 주어진 문제를 해결하기 위하여 탐구활동과 조사활동을 한 뒤, 이를 통해 아이디 어를 얻고, 이를 바탕으로 약의 기능, 효과 등을 상상하여 나만의 스마트알약을 구안하게 하고 그 약을 입에서 장까지 보내기 위해 탐구활동 내용을 바탕으로 창의적인 해결책을 찾도록 하였 다. 초등학생의 특성을 고려하여 마지막 발표는 스마트알약 제품 홍보회 형식으로 구성하고 서 로의 장단점, 재미있는 점을 찾아 적게 하여 서로 배울 수 있도록 융합프로그램을 구성하였다.

2 학습 목표

○ 내용 목표

- 스마트알약에 대하여 안다.

- 지시약과 산성용액 및 염기성 용액의 반응에 대하여 설명할 수 있다.

- 우리 몸의 각 기관의 위치와 생김새를 안다.

- 우리 몸의 ph가 부분별로 다르다는 것을 안다.

- 입에서 장까지의 약의 이동경로를 말할 수 있다.

○ 과정 목표

- 여러 가지 용액에 지시약을 넣었을 때의 변화를 관찰하고, 이를 이용하여 용액을 분류할 수 있다.

- 카멜레온 캡슐을 이용한 탐구활동을 할 수 있다.

- 탐구활동과 조사활동을 통하여 문제를 해결할 수 있다.

- 주어진 조건을 고려하여 모둠만의 스마트알약 약상자를 만들 수 있다.

- 모둠만의 스마트알약 제품 홍보회를 할 수 있다.

3 STEAM 과목 요소

○ S : 산과 염기의 성질, 지식약과 산염기 용액의 반응, 우리 몸의 구조와 기능 ○ T/E：입에서 장까지 갈 수 있는 스마트알약 설계하기

○ A：스마트알약 약 상자 꾸미기

○ M：제품 홍보회 자료 그래프로 표현하기

4 STEAM 단계 요소

○ 상황제시

- 스마트 알약! 그것이 알고 싶다!

- 병을 치료할 수 있는 약의 종류와 모양 탐구하기 - 스마트 알약에 대해 알아보기

- 미션 안내 : 스마트 알약! 장까지 가려면? : 제품발표회까지

○ 창의적 설계

- 모둠별 탐구활동으로 미션 해결하기

- 카멜레온 캡슐을 만들기(알긴산 나트륨+염화칼슘+양배추지시약) - 카멜레온 캡슐과 일반 캡슐 알약으로 캡슐 약 원리 탐구하기 - 입에서 장까지 약의 이동 경로 및 각각 ph 정리하기

- 모둠별로 창의적으로 미션 해결하기

○ 감성적 체험

- 약 상자 꾸며 홍보하기

- 미션 해결 방법 및 활동지 안내에 따라 약 상자 만들기 - 모둠별로 약 홍보하기(제품 발표회)

흐름 문제제시 & 제작활동 학습자료(▶) 및 유의점(※ )

상황 제시 스마트

알약!

그것이 알고 싶다!

S, E, M

○ 스마트 알약! 그것이 알고 싶다!

- 스토리텔링을 이용하여 영국에서 편지가 왔다 고 가정한 뒤 자연스럽게 최신의 의료 약인 스마트알약에 대해 소개하면서 오늘의 미션을 안내하도록 한다.

▶ PPT 자료

5 지도안 총괄표

과목 과학, 수학, 미술, 실과 총차시 총 3차시

단원

[과학] 산과 염기, 우리 몸의 구조와 기능 [수학] 자료의 표현

[미술] 표현방법, 조형요소와 원리 [실과] 정보기기와 사이버공간

교육과정

2009 개정교육과정_초5~6학년군_과학_산과염기, 우리 몸의 구조와 기능 ○ 산성 용액과 염기성 용액의 성질을 안다.

○ 산성 용액과 염기성 용액을 섞은 후 변하는 지시약의 색을 통해 각각의 성질 이 약해지는 것을 안다.

○ 우리 몸의 각 기관의 위치와 생김새를 안다.

○ 모형을 통하여 소화, 순환, 호흡, 배설, 감각 기관의 종류와 위치, 생김새와 기능을 이해한다.

2009 개정교육과정_초5~6학년군_수학_자료의 표현

○ 실생활 자료를 그림그래프로 나타내고, 이를 활용할 수 있다.

2009 개정교육과정_초5~6학년군_미술_ 주제표현, 조형요소와 원리 ○ 다양한 주제를 탐색하여 자유롭게 표현한다.

○ 조형 요소와 원리를 탐색하여 표현한다.

2009 개정교육과정_초5~6학년군_실과_정보기기와 사이버공간

○ 정보기기의 종류와 기능을 이해하여 다양한 활용 방법을 익히며, 올바른 정 보 윤리 의식을 가지고 정보기기와 사이버 공간을 이용할 수 있다.

학습목표

1. 스마트 알약의 개념과 필요성을 알고 우리 생활에서 적용할 수 있는 예를 찾는다.

2. 탐구활동을 통하여 스마트 알약이 입에서 장까지 가기 위한 문제를 해결할 수 있다.

3. 창의적으로 문제해결 후 모둠별로 포스터(약 상자)를 만들어 발표할 수 있다.

흐름 문제제시 & 제작활동 학습자료(▶) 및 유의점(※ )

1/3차시

상황 제시 스마트

알약!

그것이 알고 싶다!

(20분) 1/3차시

영국의 한 실험실에서 편지가 왔습니다. 편지 를 살펴보고 이번 수업활동을 통해 해결해야 할 문제는 무엇인지 고민하여 대답해봅시다.

[ 상황제시 ]

◽ 안녕하세요? 저는 영국에서 스마트알약을 개발하고 있는 의사이자 연구원(과학자)인 안토니오 메디슨이라고 합니다. 제가 여러분 에게 편지를 보낸 이유는 여러분의 도움을 받으려고 하기 때문입니다. 도와 줄거죠! 그 럼 제 이야기를 좀 들어주세요! 여러분, 아 프면

무엇을 먹나요? 네, 약을 먹죠. 약은 다음과 같이 종류와 모양이 다양합니다. 제가 개발 중인 스마트알약입니다. 이 약을 먹으면, 의 사 선생님과의 ‘약은 시간 맞춰 드셨어요?’

‘혈압 한번 재봅시다.’ ‘요새 많이 피곤하세 요?’ 등의 대화는 사라질 지도 몰라요! 24 시간 당신을 ‘밀착’ 검진하는 마이크로 칩 알약이니까요! 정말 똑똑한 알약이죠! 그런 데 여러분의 도움이 필요해요!! 다음 영상을 보고 이야기해보죠! 몸에 좋은 유산균! 장까 지 가게 하기 위해 이 제품은 어떻게 하였나 요? 스마트알약을 입에서 장까지 안전하게 보내려고 합니다. 도와주세요!

안토니오 메디슨 박사의 고민은 무엇입니까?

스마트알약이란 무엇입니까?

이 상황에서 문제가 무엇이라고 생각하나요?

이번 수업활동을 통해 여러분이 해결해야 할 문제는 무엇일지 고민하여 대답해봅시다.

- 이번 수업을 통해 해결해야 할 학습문제를 사 전에 제시한다.

※ 동영상을 보고 무엇이 문제인지 학생들이 스스로 찾아내도록 유도한다

▶PPT 자료, 동영상자 료

※ 학생들이 약을 먹었 던 경험을 바탕으로 발 표해보도록 한다.

흐름 문제제시 & 제작활동 학습자료(▶) 및 유의점(※ )

모둠만의 스마트 알약을 무사히 장까지 갈 수 있도록 문제를 해결해봅시다.

학습문제

- 학습문제 이외 최종 산출물의 조건도 미리 제 시한다.

이외 오늘 활동의 조건은 다음과 같습니다.

[ 세부 미션 조건 ]

- 최종 발표는 모둠별로 약의 이동 경로, 약 의 기능, 효과 등이 적힌 약상자를 만들어 제 품발표회 형식으로 발표를 할 예정입니다.

스마트알약에 대하여 마인드맵으로 간단히 정 리해봅시다.

내가 만약 스마트알약을 개발한다면, 어떤 기 능과 효과를 가진 알약을 만들 것인지 자유 롭게 상상해봅시다.

▶PPT 자료

※ 스마트알약에 대한 자세한 내용을 정리하는 것이 아니라 상황제시 등을 통해 알게 된 내용 을 정리하고 자유롭게 나만의 스마트알약을 상 상하여 써보도록 한다.

흐름 문제제시 & 제작활동 학습자료(▶) 및 유의점(※ )

창의적 설계 모둠별 탐구활동으

로 미션 해결하기 (60분) 2/3차시

S, T, E, M

○ 모둠별 탐구활동으로 미션 해결하기

- 학생들과 카멜레온 캡슐을 만들을 만들고(알 긴산 나트륨+염화칼슘+양배추지시약) 카멜레 온 캡슐과 일반 캡슐 알약을 이용하여 캡슐 약 원리 탐구한다.

- 탐구활동을 통해 입에서 장까지 약의 이동 경 로 및 각각 ph 정리할 수 있도록 한다.

- 이러한 활동을 바탕으로 모둠별로 창의적으로 문제를 해결 할 수 있도록 한다.

약은 우리 몸 안에서 어떻게 이동할까요? 약 을 먹게 되면 약은 우리 몸의 소화기관을 따 라 순서대로 우리 몸을 이동하게 됩니다. 안 토니오 메디슨 박사의 부탁대로 스마트알약 을 장까지 보내려면 어떻게 해야 할까요? 다 음 탐구활동을 통해 문제 해결을 위한 아이 디어를 얻어 봅시다.

탐구 활동에 사용할 카멜레온 캡슐을 만들 어봅시다.

이름이 가려져 있는 비커에 앞에서 만든 카 멜레온 캡슐과 일반약 캡슐을 함께 넣고 변 화를 관찰해봅시다.

비커의 이름을 공개하고 탐구결과를 통해 알게 된 내용을 정리해 봅시다.

▶PPT 자료

※ 미션을 해결하기 위해 학생들로 하여금 탐구활동 을 통해 자연스럽게 문제 를 해결하기 위한 방법을 알아낼 수 있도록 유도한 다.

▶PPT 자료 준비물

양배추지시약, 알긴산나 트륨, 비커, 스포이드, 산성, 염기성, 중성 용 액, 염화칼슘, 체 혹은 거름종이, 유리 막대

※ 교사가 정답을 제시 하기 전에 학생들 스스 로 고민하고 탐구해볼 수 있도록 시간을 준다.

흐름 문제제시 & 제작활동 학습자료(▶) 및 유의점(※ )

◽ 캡슐약의 원리

: 카멜레온 캡슐과 일반 캡슐 약 반응 실험 1) 카멜레온 캡슐을 만든다.

1. 양배추 지시약을 준비한다.

2. 양배추 지시약 50ml에 알긴산나트륨을 2g 정도 넣고 잘 젓는다.

3. 스포이트로 2% ~ 5% 정도의 염화칼슘 수용액을 떨어뜨린다.

4. 연어알처럼 생긴 캡슐을 체나 거름종이 에 걸러낸다.

2) 비커에 염산, 물, 수산화나트륨을 넣고 각 각, 위, 소장, 대장 기관을 쓰고 가려놓는다.

3) 카멜레온 캡슐과 일반 캡슐 약을 각 비커 에 넣고 관찰한다.

4) 반응을 기록하고 각 비커에 가렸던 이름 을 공개한다.

→ 활동을 통해 학생들이

① PH에 따라 캡슐이 녹는 것을 알고 ② 우리 몸의 PH가 부분별로 다르다는 것 을 알게 한다.

S, T, E, A, M

○ 약 상자 꾸며 홍보하기

앞에서 한 활동을 바탕으로 얻은 아이디어를

※ 다른 친구의 아이디 어를 비웃지 않도록 하 고 존중할 수 있도록 지 도한다.

흐름 문제제시 & 제작활동 학습자료(▶) 및 유의점(※ )

감성적 체험 (성공의

경험) 약 상자

꾸며 홍보하기

(40분) 3/3차시

입에서 장까지 갈 수 있도록 문제를 해결해봅 시다.

조건을 고려하여 모둠원들과 함께 약상자를 꾸며봅시다. 상자 도안을 이용하여 나만의 스마트알약 제품 상자를 만들어봅시다.

제품 상자에는 1) 제품명, 2) 스마트알약의 기능, 효능, 3) 약의 이동 경로에 따른 해결 방안

등이 들어가 있어야 합니다.

- PMI 표를 이용하여 친구들의 아이디어를 평 가해 본다.

친구들의 스마트알약 제품 홍보 발표를 들으 며 친구들의 스마트 알약이나 문제 해결책의 장점이나 따라하고 싶은 점(Plus), 단점이나 아쉬운 점(Minus), 재미있거나 창의적인 점 (Interesting)을 찾아 적어보도록 합시다.

[ PMI 기법 ]

◽ P(Plus): 아이디어에 대한 좋은 점 이야기하기

◽ M(Minus): 아이디어에 대한 나쁜 점 이야 기하기

※ 이번 수업에서는 나쁜 점 → 아쉬운 점, 보 충할 점

◽ I(Interest): 아이디어에 대해 발견한 흥미로 운 점 이야기하기

친구들의 새로운 스마트알약 및 문제해결 방법 에 대해 이야기해봅시다.

활동을 통해 느낀 점을 이야기해봅시다.

새롭게 알게 된 점도 이야기해봅시다.

▶PPT 자료

6 평가 계획

연번 평가 기준 방법

1 스마트 알약의 개념과 필요성을 알고 우리 생활에서 적용할 수

있는 예를 찾을 수 있는가? 관찰평가, 활동지평가

2 탐구활동을 통하여 스마트 알약이 입에서 장까지 가기 위한 문

제를 창의적으로 해결할 수 있는가? 관찰평가, 활동지평가

3 모둠별로 협력하여 포스터(약 상자)를 만들어 발표 하는가? 관찰평가, 산출물평가 동료평가

7 부 록 _ 수업자료

1) 수업 PPT 장면

아래 동영상을 보세요!

< e-play>

‘100세 시대, IT와 의료의 융 합에 주목하다!’

http://www.youtube.co m/watch?v=-XfUqPieIpw

초등학교 5~6학년

STEAM ⑥

스마트알약! 그것이 알고 싶다!

생각 두드리기

<학생용 활동지 답안 예시>

똑똑한 알약이 나타났다! 그건 바로! 스마트 알약!

「먹으면 몸 상태 다 알려주는 ‘스마트 알약’ 영국서 시판」

환자나 의사에게 적절한 복용 정보를 알려주는 알약 ‘스 마 트

필(smart pill)’이 영국에서 만들어졌다고 합니다. 스마트 필 은

먹을 수 있는 소형 센서가 내장된 알약입니다. 이약을 먹 으 면

환자의 체내에서 어깨나 팔에 붙인 패치 형태의 수신기로 다 양

한 정보를 전송한다고 합니다. 환자의 심박동수, 체온, 약 품

복용량, 다음 복용시간, 숙면 여부와 운동량도 알려준다고 하 네

요. 정보는 환자나 의사가 컴퓨터, 스마트폰으로 다운로드 해

활용하게 됩니다. 이런 시스템은 하루에 세 차례 여러 종 류 의

약품을 동시에 복용해야 하는 고령의 환자들에게 유용할 전망이라고 합니다.

이 약은 쌀알 크기의 식용 센서가 내장된 알약이 환자의 위에 도달하면 위액에 반응, 어깨에 붙인 패치형 수신기에 5분간 디지털 신호를 보내는 방식으로 정보를 다운로드한 의사는 환자가 약품을 정확하게 복용 했는지 확인할 수 있다고 합니다. 이처럼 과학기술이 발달과 함께 최첨단의 의료기기들이 사람들의 건강을 지켜주고 있답니다.

생각 열기

< / 과학상식>

‘스마트필(알약)이란?’

http://www.youtube.com/wa tch?v=-VfJKJAxjeM

아래 동영상을 보세요!

“스마트 알약! 그것이 알고 싶다!” ^1차시 스마트 알약에 대하여 알아봅시다.

영국의 한 실험실에서 편지가 왔습니다. 편지를 살펴보고 이번 수업활동을 통해 해결해야 할 문 제는 무엇인지 고민하여 대답해봅시다.

안토니오 메디슨 박사의 고민은 무엇입니까?

스마트알약을 무사히 장까지 보내려고 한다.

스마트알약이란 무엇입니까?

과학기술이 접목된 다양한 기능을 지닌 약 등 이번 시간에 해결해야 할 문제는 무엇입니까?

오늘의 학습문제를 알아봅시다.

“스마트 알약을 무사히 장까지 가게 하려면 어떻게 해야 할까?”

세부 미션 조건

최종 발표는 모둠별로 약의 이동 경로, 약의 기능, 효과, 제품명 등을 적어 제품 발표회 형식으로 발표할 예정입니다.

스마트알약에 대하여 마인드맵으로 간단히 정리해봅시다.

정의 :

스마트필은 먹을 수 있는 소형 센서가 내장된 알약입니다.

기능 :

이 약을 먹으면 환자의 체내에서 어깨나 팔에 붙인 패치 형태의 수신기로 다양한 정보를 전송한다고 합니다. 환자의 심박동수, 체온, 약품 복용량, 다 음 복용시간, 숙면 여부와 운동량도 알려준다고 하네요. 정보는 환자나 의 사가 컴퓨터, 스마트폰으로 다운로드해 활용하게 됩니다.

모양 :

이 약은 쌀알 크기의 식용 센서가 내장된 알약이 환자의 위에 도달하면 위 액에 반응, 어깨에 붙인 패치형 수신기에 5분간 디지털 신호를 보내는 방식으 로 정보를 다운로드한 의사는 환자가 약품을 정확하게 복용했는지 확인할 수 있다고 합니다.

내가 만약 스마트알약을 개발한다면, 어떤 기능과 효과를 가진 알약을 만들 것인지 자유롭게 상 상해봅시다.

( 영철이 ) 가 제안하는 나만의 스마트알약!

지금 당장 이 약을 만들 수는 없지만 미래에 꼭 이런 스마트알약이 개발 되지 않을까?

똑똑한 알약 어린이에서 어른 누구나

아주 작은 소형차 모양 등 리모콘으로 몸 속 아픈곳으로 가서 병을 치료함.

생각 펼치기➊

모둠별 탐구활동으로 미션 해결하기 ^2차시 탐구활동을 통해 문제를 해결하기 위한 아이디어를 얻어 봅시다.

약은 우리 몸 안에서 어떻게 이동할까요? 약을 먹게 되면 약은 우리 몸의 소화기관을 따라 순서대로 우리 몸을 이 동하게 됩니다. 안토니오 메디슨 박사의 부탁대로 스마 트알약을 장까지 보내려면 어떻게 해야 할까요? 다음 탐 구활동을 통해 문제 해결을 위한 아이디어를 얻어 봅시 다.

[활동1] 캡슐약의 원리를 알아봅시다.

탐구 활동에 사용할 카멜레온 캡슐을 만들어 봅시다.

준비물 : 양배추지시약, 알긴산나트륨, 비커, 스포이드, 산성, 염기성, 중성 용액, 염화칼슘, 체 혹은 거름 종이, 유리 막대

➊ 양배추 지시약을 준비한다.

➋ 양배추 지시약 50ml에 알긴산나트륨을 2g 정도 넣고 잘 젓는다.

➌ 스포이트로 2%~5% 정도의 염화칼슘 수용액을 떨어뜨린다.

➍ 연어알처럼 생긴 캡슐을 체나 거름종이에 걸러낸다.

구분

캡슐 비커 가 비커 나 비커 다

일반 캡슐

처음

색/모양 녹는다 덜 녹는다

안녹는다 안녹는다

반응 후 색

녹아서 색 구분이

어렵다 그대로 그대로

달라진 점

약 캡슐이 녹아서 내용물이 밖으로

나옴

거의 그대로 이다. 거의 그대로 이다.

카멜레온 캡슐

처음 색/모양

자주색, 동그란 모양

자주색, 동그란 모양

자주색, 동그란 모양

반응 후

색 빨간색 그대로 연두색

노란색

달라진 점 딱딱하게 굳었다.

① PH에 따라 캡슐이 녹는다.

② 우리 몸의 PH가 부분별로 다르다 등

이름이 가려져 있는 비커에 앞에서 만든 카멜레온 캡슐과 일반약 캡슐을 함께 넣고 변화를 관찰해 봅시다.

비커의 이름을 공개하고 탐구결과를 통해 알게 된 내용을 정리해 봅시다.

생각 펼치기➋

탐구활동 정리하고 미션 해결하기 ^3차시

탐구활동을 바탕으로 모둠별로 창의적으로 문제를 해결해봅시다.

“ 스마트 알약을 무사히 장까지 가게 하려면 어떻게 해야 할까?”

세부 미션 조건

최종 발표는 모둠별로 약의 이동 경로, 약의 기능, 효과, 제품명 등을 적어 넣은 약상자 제품발표회 형식으로 발표할 예정입니다.

스마트알약 제품명

제품설명

※약의 기능, 효과 등을 글과 그림으로

나타냅니다.

입에서 장까지 보내기 위한 약의 이동 경로와 해결

방안 설명

앞에서 한 활동을 바탕으로 얻은 아이디어를 가지고 다음 조건들을 고려하여 스마트알약이 입에 서 장까지 갈 수 있도록 문제를 해결해봅시다.

상자 도안을 이용하여 나만의 스마트알약 제품 상자를 만들어봅시다.

제품 상자에는

➊ 제품명

➋ 스마트알약의 기능, 효능

➌ 약의 이동 경로에 따른 해결 방안 등이 들어가 있 어야 합니다.

생각 다지기

스마트알약 제품 발표회 ^3차시

스마트알약 제품을 발표해봅시다.

모둠 이름

장점이나 따라하고 싶은 점(Plus)

단점이나 아쉬운 점(Minus)

재미있거나 창의적인 점(Interesting)

친구들의 스마트알약 제품 홍보 발표를 들으며 친구들의 스마트 알약이나 문제 해결책의 장점이 나 따라하고 싶은 점(Plus), 단점이나 아쉬운 점(M inus), 재미있거나 창의적인 점(Interesting) 을 찾아 적어보도록 합시다.

생각 되돌아보기

수업 돌아보기 ^3차시

이번 수업 활동에 대하여 수업 소감문을 간단히 작성하여 발표해봅시다.

1 수업에 적극적으로 참여하였나요?

2 첨단의료기기 및 첨단의료기기의 한 종류인스마트 알약에 대하여 이해하였나요?

3 주어진 조건을 고려하여 창의적으로 주어진 문제를 해결하였나요?

4 친구들의 발표를 들으며 장점, 단점, 재미있는 점 등을 찾아 의견을 나누었나요?

5

수업 소감문 : 활동을 통해 느낀 점, 새롭게 알게 된 점 등을

자유롭게 적기

6

스마트알약 또는 첨단의료기기에 대하여 더

알고 싶은 점

이번 수업에서는 나날이 발전하고 있는 첨단의료기기 중 하나인 스마트알약에 대하여 알아보고 우리만의 스마트알약을 입에서 장까지 보내기 위한 문제를 해결한 뒤 제품 홍보회를 열어보았습 니다. 수업을 마치며 스스로 수업에 대한 평가도 해보고, 소감문도 간단히 작성해봅시다. 그리고 스마트알약 또는 첨단의료기기에 대하여 더 알고 싶은 점이 있으면 적어봅시다.

스마트알약 또는 첨단의료기기에 대하여 더 알고 싶은 점에 대하여 집에서 인터넷이나 참고 서 적 등을 이용하여 더 알아봅시다.

8 참고 문헌 및 사이트

<그림 및 사진 출처>

● 활동지 1p

그림 1 http://www.yoonsupchoi.com/2013/03/07/proteus-digital-healt/

그림 2 http://www.yoonsupchoi.com/2013/03/07/proteus-digital-healt/

큐알코드 http://www.youtube.com/watch?v=-XfUqPieIpw

● 활동지 2p

큐알코드 http://www.youtube.com/watch?v=-VfJKJAxjeM