로봇세상

(1)

1

내 손으로 만드는

로봇세상

2014 2014

STEAM

^{아웃리치 프로그램}

고등학교

교사용

(2)

아웃리치 프로그램

목차 ^{목 차} _Contents

Ⅰ. 프로그램 요약본 ··· 1

Ⅱ. 수업지도안 ··· 1

1. 주제 및 제작의도 ··· 3

2. 학습목표 ··· 4

3. STEAM 과목 요소 ··· 4

4. STEAM 단계 요소 ··· 4

5. 차시별 계획 총괄표 ··· 6

6. 교육과정 ··· 7

7. 평가계획 ··· 7

8. 차시별 교수학습과정 ··· 8

Ⅲ. 교사를 위한 학생용 교재 ··· 13

목 차 Ⅰ. 프로그램 요약본 ··· 1

Ⅱ. 수업지도안 ··· 1

1. 주제 및 제작의도 ··· 3

2. 학습목표 ··· 4

3. STEAM 과목 요소 ··· 4

4. STEAM 단계 요소 ··· 4

5. 차시별 계획 총괄표 ··· 6

6. 교육과정 ··· 7

7. 평가계획 ··· 7

8. 차시별 교수학습과정 ··· 8

Ⅲ. 교사를 위한 학생용 교재 ··· 13

(3)

1 4

❒ 프로그램 요약본

프로그램 명 내 손으로 만드는 로봇 세상

주제

메카트로닉스공학(로봇공학)의 정의 및 역사에 대해서 학습하고 충남대학교 지 능시스템 및 감성공학 연구실에서 개발한 로봇을 체험을 통해 나만의 로봇을 설계해본다. 또한 메카트로닉스 공학과 관련된 진로를 탐색해본다.

프로그램 소개

우리 주변 생활 속에 있는 다양한 로봇들을 관찰하여 메카트로닉스 공학의 정 의, 역사 및 원리에 대해 이해한다. 또한 미로탈출로봇 설계 실습을 통하여 로 봇의 구성요소와 로봇 언어를 이해하고 궁극적으로는 로봇에 대해 흥미를 느낄 수 있도록 한다. 아울러 로봇 공학자와의 만남과 커리어패스 작성을 통해 로봇 공학자가 갖추어야 할 역량을 알아보는 등의 구체적인 진로 활동을 수행할 수 있다.

프로그램의 목표

○ 내용 목표

- 메카트로닉스공학의 원리를 이해하고, 로봇과 우리 생활과의 관계를 설명할 수 있다.

- 로봇의 구성요소를 활용하여 나만의 로봇을 제작할 수 있다.

- 로봇 전문가가 되기 위한 진로를 설계할 수 있다.

○ 과정 목표

- 현대 사회에서의 로봇이 적용된 분야를 배우고 다양한 로봇(복싱로봇 등)을 체 험해봄으로써 로봇에 대한 흥미를 느낄 수 있다.

- 창의적으로 나만의 로봇을 제작하는 과정을 통해서 문제해결력을 기르고 도전 의식을 기를 수 있다.

- 로봇 공학자 진로 커리어 패스를 작성을 통해 장래 진로 탐색에 도움을 준다.

준비물 교사용 컴퓨터, 빔 프로젝터, PPT, 실습재료, 교사용 교재 학생용 학생용 교재, 펜

STEAM 연계 관련 교과 및 주요내용

과학: 정보와 통신, 정보통신과 신소재, 프로그래밍, 문제해결력, 인류의 건강과 과학기술 기술/공학: 공학기술의 이해, 공학기술의 세계, 공학기술의 실제

진로와 지도, 창의적 체험활동

과정요소 (STEAM 학습준거)

상황제시

- 로봇이 이용되는 예

- 영화나 만화속의 로봇은 무엇이 있을까?

- 현대 사회의 로봇은 어떤 기능을 가지고 있을까?

- 로봇의 어원과 역사는 무엇일까?

- 현대 사회에서 로봇이 적용되는 분야는 무엇일까?

- 지능시스템 및 감성공학 연구실에서 개발한 로봇은 무엇이 있을까?

- 미로를 탈출하는 미로탈출로봇이란 무엇일까?

- 로봇을 구성하는 3대 요소는 무엇일까?

- 로봇이 사용하는 언어는 무엇일까?

- 로봇 공학자 직업은 무엇이 있을까?

창의적 설계

- 2100년에는 로봇이 어떤 기능을 상상을 통해 표현하기 - 체험한 로봇의 원리 이해하기

- 미로탈출로봇을 조립해 보기

- 습득한 프로그램 언어를 사용하여 미로탈출로봇 작동시키기 - 나만의 로봇 공학자 커리어 패스 작성하기

감성적 체험

- 충남대학교 연구실에서 연구한 로봇(복싱로봇, 무선조종자동차, 쿼드 콥터) 체험하기

- 내가 만든 미로탈출로봇의 기능 소개하기 - 나와 로봇 공학자의 관계 탐색하기

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3 2

- 2 -

차시 단계 장소/시간 소주제 주요 내용 관련 교과

1 ^문제 제기

충남대학교 공4710

/50분

우리 주변의

로봇

생각 열기 ^Co 로봇이 이용되는 예

Co 영화나 만화속의 로봇 소개 공학기술

생각 펼치기

Co 로봇의 어원과 역사

Co 영화 속의 로봇과 실제 로봇의 차이

Co 현대 사회속의 로봇이 적용되 는 분야

공학기술 과학

생각 다지기 ^CD 2100년에 로봇은 무엇이 있 는지 상상해 보기

공학기술 과학

2 ^흥미 유발

충남대학교 공4710,

/50분

로봇 시스템

체험

생각 열기

Co 지능시스템 및 감성공학 연 구실에서 개발된 로봇은 무 엇이 있을까?

공학기술

생각 펼치기

ET 복싱로봇을 체험하기

ET 무선조종자동차 체험하기

ET 쿼드콥터 체험하기

공학기술

생각 다지기 ^CD 체험한 로봇의 원리 이해하기 공학기술

3-5 설계

및 실행

공4609 /150분

미로탈출 로봇 만들기

생각 열기

Co 미로를 탈출하는 미로탈출로 봇에 대하여 설명하기

Co 로봇의 사용하는 언어에 대해 서 설명하기

Co 로봇의 3대 요소 설명하기

공학기술 과학

생각 펼치기

CD 각 파트를 활용하여 미로탈출 로봇 제작하기

CD 습득한 프로그램 언어를 사용 하여 로봇 제어하기

CD 프로그램 언어를 조합하여 미 로 찾기 로봇 프로그래밍 하 기

공학기술 과학

생각 다지기 ^ET 내가 만든 미로탈출로봇 소개

하기 공학기술

6 ^사고 확산

공4609 /50분

로봇 공학자로

서 진로 설계

생각 열기 ^Co 로봇 공학자란 무엇일까요? 공학기술 과학

생각 펼치기 ^ET 나와 로봇 공학자 관계 탐색 하기

진로와 직업 창의적체

험활동

생각 다지기 ^CD 나만의 커리어 패스 작성하기

진로와 직업 창의적체

험활동

총 6차시 300분

- 3 -

❒ 수업지도안

프로그램명 내 손으로 만드는 로봇 세상 적용학년/시기 1학년 2학기/ 11월 중

관련과목 과학, 진로와 직업, 창의적 체험활동, 기술/공학

관련단원

(고)공학기술: 공학기술의 이해, 공학기술의 세계, 공학기술의 실제

(고)과학: 과학과 문명-인류의 건강과 과학기술, 정보과학-프로그래밍, 문제해결, 과학과 문명- 정보통신과 신소재, 물리Ⅰ-정보와 통신

창의적체험활동, 진로와 직업

1. 주제 및 제작의도

○

주제

- 메카트로닉스공학(로봇공학)의 정의 및 역사에 대해서 학습하고 충남대학교 지능시스템 및 감성공학 연구실에서 개발한 로봇을 체험을 통해 나만의 로 봇을 설계해본다. 또한 메카트로닉스 공학과 관련된 진로를 탐색해본다.

○

제작의도

- 현대사회에서 로봇의 사회에서 활용되는 분야에 대해서 학생들에게 소개 한다.

- 로봇이 현대사회에 주는 영향에 대해서 알고 공학과 현대사회의 관계에 대해서 이해하게 하며 공학의 중요성에 대해 인식을 할 수 있도록 도움을 준다.

- 로봇의 구성요소를 활용하여 직접 로봇을 제작하여 로봇에 대한 흥미를 높인다.

- 수학과 과학의 영역을 활용하여 공학적인 설계를 하고 나만의 로봇을 제 작하는 활동을 통해 융합적인 사고력을 기른다.

- 로봇공학 전문가의 만남을 통해 직업세계를 탐구하고 커리어패스를 작성

하여 실질적인 진로 설계에 도움을 준다.

(5)

5 4

2. 학습 목표

○

내용 목표

- 메카트로닉스공학의 원리를 이해하고, 로봇과 우리 생활과의 관계를 설명 할 수 있다.

- 로봇의 구성요소를 활용하여 나만의 로봇을 제작할 수 있다.

- 로봇 전문가가 되기 위한 진로를 설계할 수 있다.

○

과정 목표

- 현대 사회에서의 로봇이 적용된 분야를 배우고 다양한 로봇(복싱로봇 등) 을 체험해봄으로써 로봇에 대한 흥미를 느낄 수 있다.

- 창의적으로 나만의 로봇을 제작하는 과정을 통해서 문제해결력을 기르고 도전의식을 기를 수 있다.

- 로봇 공학자 진로 커리어 패스를 작성을 통해 장래 진로 탐색에 도움을 준다.

3. STEAM 과목 요소

○ S : 정보과학-프로그래밍, 문제해결, 정보통신과 신소재, 정보와 통신, 인류 의 건강과 과학기술

○ T/E：공학기술의 이해, 공학기술의 세계, 공학기술의 실제

○ A：창의적체험활동, 진로와 직업

4. STEAM 단계 요소

○

상황제시

- 로봇이 이용되는 예

- 영화나 만화속의 로봇은 무엇이 있을까?

- 현대 사회의 로봇은 어떤 기능을 가지고 있을까?

- 로봇의 어원과 역사는 무엇일까?

- 현대 사회에서 로봇이 적용되는 분야는 무엇일까?

- 지능시스템 및 감성공학 연구실에서 개발한 로봇은 무엇이 있을까?

- 미로를 탈출하는 미로탈출로봇이란 무엇일까?

- 로봇을 구성하는 3대 요소는 무엇일까?

- 로봇이 사용하는 언어는 무엇일까?

- 로봇 공학자 직업은 무엇이 있을까?

○

창의적 설계

- 2100년에는 로봇이 어떤 기능을 상상을 통해 표현하기 - 체험한 로봇의 원리 이해하기

- 미로탈출로봇을 조립해 보기

- 습득한 프로그램 언어를 사용하여 미로탈출로봇 작동시키기 - 나만의 로봇 공학자 커리어 패스 작성하기

○

감성적 체험(성공의 경험 등)

- 충남대학교 연구실에서 연구한 로봇(복싱로봇, 무선조종자동차, 쿼드콥터) 체험하기

- 내가 만든 미로탈출로봇의 기능 소개하기

- 나와 로봇 공학자의 관계 탐색하기

(6)

7

6 - 6 -

5. 차시별 계획 총괄표

차시 과목 단원 주제 학습내용

1차시 기술/

공학

(고)공학기술 -공학기술의 이해 (고)과학 -과학과 문명 -인류의 건강과

과학기술

우리 주변의 로봇

 로봇의 활용

 영화 속의 로봇

Co 로봇이 이용되는 예

Co 영화 속의 로봇과 실제 로봇의 차이는 무엇일까?

Co 로봇의 어원과 역사는 무엇일까?

Co 현대사회에서 로봇의 적용되는 분야는 무엇일까?

CD 2100년에 어떤 로봇이 있을지 상상을 통해 표현하 기

2차시 기술/

공학

(고)공학기술

-공학기술의 세계 로봇 체험하기

 로봇 제어

Co 충남대학교 연구실에서 개발한 로봇은 무엇일까?

ET 복싱로봇을 직접 체험하기

ET 무선조종자동차 체험하기

ET 쿼드콥터 체험하기

CD 체험한 로봇의 원리 이해하기

3-5 차시

과학 수학 미술 기술/

공학

(고)과학과 문명 - 정보통신과 신

소재 (고)물리Ⅰ -정보와 통신 (고)정보과학 -프로그래밍,

문제해결 (고)공학기술 -공학기술의 세계

공학기술의 실제

미로탈출로봇 제작하기

 바퀴에서의 마찰

 로봇 제작하기, 로봇의 요소, 컴퓨터언어

 학습서 작성, 로봇 소개하기

Co 미로를 탈출하는 미로탈출로봇이란 무엇일까?

Co 로봇을 구성하는 요소는 무엇이 있을까?

Co 로봇이 사용하는 언어는 무엇일까?

CD 미로탈출로봇 조립해보기하기

CD 습득한 프로그램 언어를 사용하여 미로탈출로봇을 작동시키기

ET 내가 만든 미로탈출로봇을 테스트하고 친구들에게 나만의 미로탈출로봇을 소개해보자

6차시 기술/

공학 진로 와 직업

(고)공학기술 -공학기술의 실

제 (고)과학 -정보통신과 신

소재

창의적체험활동 진로와 직업

미래의 로봇 공학자를 위한

진로 탐험

 로봇 공학자 진로 설계

Co 로봇 공학자란 무엇일까요?

ET 나와 로봇 공학자의 관계 탐색하기

CD 나만의 로봇 공학자 커리어 패스 작성하기

- 7 -

6. 교육 과정

수업단계 과목 단원 단원 학습 목표 STEAM 성취 목표/STEAM 요소

1차시 기술/공학

(고)공학기술 -공학기술의 이해 (고)과학 -과학과 문명 -인류의 건강과

과학기술

1. 로봇의 정의와 역사에 관해 설명할 수 있다.

2. 현대 사회에서 로봇이 적용되는 분야가 무엇인지 설명할 수 있다.

· 로봇이 활용되는 분야 알기

· 실제 로봇과 영화에서의 로봇 차이 알기

 로봇의 활용,  영화 속의 로봇

2차시 기술/공학 ^{(고)공학기술} -공학기술의 세계

1. 충남대학교 연구실에서 진행되는 로봇을 견학하고 체험한다.

2. 로봇의 기본적인 동작 원리에 대해서 이해한다.

· 다양한 로봇 체험하기

· 체험한 로봇 기본적인 동작 원리 이해하 기

 로봇 제어

3~5차시

과학, 수학, 미술, 기술/공학

(고)과학과 문명 - 정보통신과 신

소재 (고)물리Ⅰ -정보와 통신 (고)정보과학 -프로그래밍,

문제해결 (고)공학기술 -공학기술의 세계

공학기술의 실제

1. 로봇의 기본 3요소를 설 명할 수 있다.

2. 프로그램 언어를 사용하 여 프로그램을 만들 수 있 다.

3. 프로그램을 미로탈출로 봇의 제어부에 입력할 수 있다.

· 로봇의 3대 요소 이해하기

· 로봇이 이해하는 언어인 프로그램 언어 학습하기

· 프로그램 언어를 사용하여 미로탈출로봇 프로그래밍하기

· 내가 만든 미로탈출로봇 소개하기

 로봇 제작하기, 로봇의 요소, 컴퓨터 언어

 학습서 작성, 로봇 소개하기

 초음파센서 거리 계산

6차시

기술/공학, 진로와

직업

(고)공학기술 -공학기술의 실제 (고)과학 -정보통신과 신소

재

창의적체험활동 진로와 직업

1. 로봇 전문가와 관련된 직업세계에 관해 이해할 수 있다.

2. 로봇 공학자가 되기 위 한 진로를 스스로 설계할 수 있다.

· 로봇 공학자가 무엇인지 알기

· 나와 로봇 공학자의 관계 탐색하기

· 나의 진로 설계하기

7. 평가 계획

연번 평가 기준 방법

1 흥미를 가지고 수업에 참여하는가? 관찰 평가

2 제작 활동 시 성실한 자세를 가지고 실습활동에 참여

를 하였는가? 관찰 평가

3 만들어진 작품이 정해진 기준 내에서 어떻게 작동하

는가? 작품 평가

(7)

9 8

8. 차시별 교수학습과정

내 손으로 만드는 로봇세상

과목

^{기술/공학} ^수업차시 ^1/6

단원

(고)공학기술-공학기술의 이해, (고)과학 : 과학과 문명-인류의 건강과 과학기술

교육과정

중학교 기술교과에서 학습한 제조기술과 자동화를 기초로 고등학교 과학과 공학기술에서 심화된 내용을 학습한다. 로봇에 대한 이해를 더하기 위해 공학기술의 발달과 로봇의 발달, 정보통신, 인류의 건강과 과학기술 영역에서 활용됨을 알 수 있다.

학습목표

1. 로봇의 정의와 역사에 관해 설명할 수 있다.

2. 현대사회에서 로봇이 적용되는 분야가 무엇인지 설명할 수 있다.

학습과정 교수 · 학습 활동 준비물

도입 (15분)

 로봇의 활용 및 영화 속의 로봇

Co 로봇이 이용되는 예

- 재난 상황에서 로봇은 무슨 일을 할 수 있을까?

Co 영화나 만화속의 로봇과 실제 로봇의 차이는 무엇일까?

- 학생들이 흥미가 있는 영화나 만화속의 로봇을 소개하고 영화 속에서 의 로봇과 실제 생활에 밀접하게 연관이 되어있는 로봇이 가지는 기능 의 차이에 대해서 이해할 수 있도록 지도한다.

컴퓨터, 빔프로젝터, PPT, 워크북

학습활동 (30분)

 현대 사회에서의 로봇

Co 로봇의 어원과 역사는 무엇일까?

- 로봇의 어원과 역사에 대해서 이해할 수 있도록 지도한다.

Co 현대사회에서 로봇이 적용되는 분야는 무엇일까?

- 실제 로봇이 적용되는 분야를 안내하고 각 분야에서 로봇이 어떤 영향 력을 알아보도록 지도한다.

마무리 (5분)

CD 2100년에 어떤 로봇이 있을까?

- 2100년에는 어떤 로봇이 있을지 상상해보고 표현하도록 지도한다.

지도상의 유의점

- 출결을 확인한 후 학생들이 제자리에서 조용하게 수업에 참여할 수 있도록 지도한다.

- 수업에 집중할 수 있도록 사례 등을 중심으로 소개하고, 발표에 적극적으로 참여할 수 있도록 지도한다.

과목

^{기술/공학} ^수업차시 ^2/6

단원

(고)공학기술-공학기술의 세계

교육과정

현대 사회에서 로봇의 활용을 인식하고 공학기술의 중요성과 역할을 이해할 수 있다. 이를 기초로 로봇 공학자로의 진로 선택의 폭을 넓히고 미래 사회에 적응할 수 있는 창의적 문 제 해결 능력을 기른다.

학습목표

1. 충남대학교 메카트로닉스 연구실에서 개발한 로봇을 체험한다.

2. 로봇의 기본적인 동작 원리에 대해서 이해한다.

학습과정 교수 ‧ 학습 활동 준비물

도입 (5분)

 연구실 소개하기

Co 지능시스템 및 감성공학 연구실에서 개발한 로봇이 무엇이 있을까?

- 충남대학교 지능시스템 및 감성공학 연구실에서 개발한 로봇에 대해서 소개한다.

워크북, 실험실

학습활동

장비

(40분)

 로봇 체험하기

ET 지능시스템 및 감성공학 연구실에서 개발한 로봇에 대해서 알아 본다.

- 충남대학교 로봇 실험실에서 어떤 분야를 연구하고 있는지 소개한 다.

ET 복싱로봇, 무선조종자동차, 쿼드콥터 제어하기 - 3개의 대표적인 로봇을 직접 체험해 본다.

마무리 (5분)

CD 체험한 로봇의 원리에 대해서 이해하기

- 워크북에 학습한 로봇의 기본적인 동작 원리에 대해서 적어본다.

지도상의 유의점

- 실험실에서 체험활동을 할 수 있도록 학생이 장소를 이동할 수 있도록 지도한 후 출결을 다시 확인한 뒤 실험실에서 수업에 적극적으로 참여할 수 있도록 지도한다.

- 각 로봇 체험에서 안전하게 제어 수업이 진행 되도록 지도한다.

(8)

11

10 - 10 -

과목

^{과학, 기술/공학} ^수업차시 ^3~5/6

단원

(고)과학 : 과학과 문명- 정보통신과 신소재 (고)과학 : 물리Ⅰ-정보와 통신

(고)과학 : 정보과학-프로그래밍, 문제해결 (고)공학기술-공학기술의 세계, 공학기술의 실제

교육과정

과학교과에서 다루게 되는 정보통신, 신소재를 통해 반도체 및 여러 가지 센서의 기본 작 동원리를 알고 공학기술교과의 프로그래밍을 통해 분석적, 논리적 사고능력 함양, 데이터 처리 능력과 창의력을 기를 수 있다.

학습목표

1. 로봇의 기본 3요소를 설명할 수 있다.

2. 프로그램을 수정할 수 있으며 프로세서에 입력할 수 있다.

학습과정 교수 ‧ 학습 활동 준비물

도입 (30분)

 미로탈출로봇이란?

Co 미로탈출로봇은 무엇일까?

- 주어진 미로를 탈출 하는 로봇이 무엇인지 설명한다.

학습활동 (105분)

 로봇 제작하기, 로봇의 요소, 컴퓨터언어

 학습서 작성

 초음파센서 거리 계산

Co 로봇을 구성하는 요소는 무엇일까?

- 로봇을 구성하고 있는 3대 요소에 대해서 간략하게 설명한다.

Co 로봇이 사용하는 언어는 무엇일까?

- 로봇이 이해하는 언어와 사용방법을 이해한다.

CD 로봇의 요소를 이해하며 로봇 제작하기

- 로봇의 3요소를 이해한 학생들이 각 파트가 어떤 역할을 하는지 알 도록 돕고 조립을 할 수 있도록 한다.

CD 습득한 프로그램 언어를 사용하여 미로탈출로봇을 움직여 보자 - 주어진 언어를 입력하여 각 명령에 맞는 동작을 하는지 알아본다.

- 초음파 센서를 활용하여 미로탈출로봇이 인식할 수 있는 거리를 계 산해 본다.

- 주어진 알고리즘을 학생들이 재배치할 수 있도록 하고 보조강사를 활용하여 프로그램 구성할 수 있도록 한다.

- 주어진 미로를 탈출하는 프로그램을 입력하여 알맞은 동작을 하도 록 지도한다.

컴퓨터, 워크북, 로봇키트

마무리 (15분)

 로봇 소개하기

- 학생들이 제작한 로봇의 기능을 친구들에게 소개할 수 있도록 한다.

^ET 내가 만든 미로탈출로봇을 구동하고 친구들에게 미로탈출로봇 이 어떤 움직임을 가지는지 소개하도록 지도한다.

로봇키트

지도상의 유의점

- 수업을 시작하기 전 간단한 안전교육을 시킨 후 보조강사의 도움을 받아 수업을 진행한 다.

- 실험실에서 수업에 적극적으로 참여할 수 있도록 지도한다.

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과목

기술/공학, 진로와 직업 수업차시 6차시/6차시

단원

(고)과학 : 과학과 문명- 정보통신과 신소재

(고)과학 : 물리Ⅰ-정보와 통신 (고)과학: 정보과학-프로그래밍, 문제해결 (고)공학기술-공학기술의 세계, 공학기술의 실제

교육과정

메카트로닉스공학(로봇공학) 분야와 관련된 직업 세계 등을 이해하고 미래 기술의 탐색을 교과 간 연계를 통해 통합적으로 접근할 수 있다.

메카트로닉스공학(로봇공학)과 관련된 직업인의 역할을 이해하고, 자신의 진로에 관한 정보 를 탐색·분석 할 수 있다. 이를 통해 구체적인 진로 계획을 수립하고 책임감을 확립한다.

학습목표

1. 로봇 전문가와 관련된 직업세계에 관해 이해할 수 있다.

2. 로봇 공학자가 되기 위한 진로를 스스로 설계할 수 있다.

학습과정 교수 ‧ 학습 활동 준비물

도입 (10분)

Co 로봇 공학자란 무엇일까요?

- 로봇 공학자는 무엇인지 설명하고 로봇 공학자에 대한 이미지를 그려 볼 수 있도록 한 후 어떤 일을 하는지 학습하도록 한다.

Tip 흥미가 없는 학생에게는 관심이 있는 분야를 적을 수 있도록 한다.

학습활동 (30분)

ET 나와 로봇 공학자의 관계 탐색하기

- 내가 어떤 사람인지 나에 대해 알아보고 전문가와의 면담을 통해 로봇 공학자가 무엇인지 파악한 후 나와 어울리는 로봇 공학자를 알아보도 록 지도한 후 워크북을 작성하도록 지도한다.

Tip 흥미가 없는 학생에게는 나에 대해는 자세히 적도록 하고 로봇 공학 자가 된다면 이라는 가정을 주어 작성하도록 지도한다.

마무리 (10분)

ET 나만의 커리어 패스 작성하기

- 로봇 공학자가 되기 위해서 어떤 과정이 필요한지 생각할 수 있도록 하고 최대한 구체적으로 작성할 수 있도록 지도한다.

Tip 로봇 공학자가 꿈이 아닌 학생이라도 로봇 공학자가 되는 가정으로 작성 할 수 있도록 지도한다.

지도상의

유의점

- 출결을 확인한 후 학생들이 제자리에서 조용하게 수업에 참여할 수 있도록 지도한다.

(9)

13 12

우리 주변의 로봇

1차시

1

[생각 열기] 로봇이란 무엇일까?

아, 바나나 먹고 싶다. 로봇이 있다면 가져오라고 시킬 수 있을 텐데.

그러면 미처 알지 못한 로봇들도 많겠네?!

그런 로봇은 먼 미래에나 가능할껄? 한번 우리 주변에서 로봇이 활용되는 것을 찾아보자

아니야 ! 우리 주변에도 많아. 로봇청 소기나 로봇강아지도 있는 걸 돌아보 면 로봇들이 활용되는 예가 많아.

읽어보기

후쿠시마 원전 사고

일본의 후쿠시마 원전 사고는 2011년에 발생하였고 이는 지역적인 문제가 아닌 세계가 주시해야 할 문제로 야기되었다. 지금도 방사능 유출로 인해서 많은 문제들이 발생하고 있다. 이렇게 사고가 났을 때 가장 긴급하게 해결해야 하는 것은 누출을 막는 것이고 매우 위험한 일이다. 후쿠시마에는 사람이 직접 들어가기에 너무 위험하다. 이때 활용할 수 있는 것은 무엇이 있을 까? 바로 로봇이다.

한국의 고리 원전도 160회 이상의 잔고장이 일어나고 언제 원전사고가 일어날지 모른다. 원전 사고는 발생하면 안 되지만 빠른 원전 사고에서 원자력 누출을 위해서 미로와 같은 길을 피해서 목표지점에 도달해야 한다. 그럼 미로를 탈출 할 수 있는 로봇은 무엇이 있을까? 또한 탈출하기 위해서 어떤 프 로그램이 필요한지 학습해 보자.

지도 시 유의 사항

출결을 확인한 후 학생들이 제자리에서 조용하게 수업에 참여할 수 있도록 지도한다.

수업에 집중할 수 있도록 사례 등을 중심으로 소개하고, 발표에 적극적으로 참여할 수 있도록 지도한다.

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❒ 로봇의 어원알기

∙

로봇을 처음 부른 사람은 누구일까? 언제부터 로봇은 만들어지고 사용되었을까 공부해 보 자.

u 로봇이라는 ‘말’은 어디에서 처음 나왔을까?

'Robot'이라는 말은 1920년 체코슬로바키아의 극작가 카렐 차펙(Karel Čapek)의 희곡 R.U.R.(Rosuum' s Universial Robots)에서 처음 사용되었다.

로봇의 어원은 체코어의 노동을 의미하는 단어 'robota'에서 나왔다고 알려 지고 있다. 차페크는 R.U.R.에서 모든 작업능력에서 인간과 동등하거나 그 이상이면서 인간적 “감정”이나 “혼”을 가지고 있지 않은 로봇이라고 불리는 인조인간을 등장시키고 있다. 로봇은 언젠가 쇠조각으로 변하여 반항하는 정신을 발달시킴으로써 자신들의 창조주인 인간을 전부 죽여 버린다고 하 는 비극을 인상적으로 나타내고 있다.

❒ 영화 속의 로봇과 실제 로봇의 차이는 무엇일까?

∙

영화를 보면 새롭고 신기한 로봇들이 많이 있다. 독특한 기능과 디자인으로 우리의 눈길 을 사로잡는 영화에서 나오는 로봇은 수많은 기능을 가지고 무엇이든 할 수 있다. 그러면, 실제 로봇이 할 수 있는 일은 무엇이 있을 까? 영화 속의 로봇과 실제 로봇의 차이는 무 엇인지 알아보자!

u 영화나 만화에는 어떤 로봇이 있을까?

u 그리고 어떤 로봇들이 있는지 적어보자~~!

수업이 진행되는 동안 학생들이 졸지 않도록 지도한다.

로봇 예시를 보여 줄 때 동영상이나 사진을 적극 활용하도록 한다.

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u 로봇이 할 수 있는 일은 무엇일까?

u 현대 사회의 로봇

u 실제 로봇이 가지고 있는 기능은 무엇이 있을 까?

영화나 만화속의 로봇들이 어떤 일을 할 수 있는지 자유롭게 생각해서 적을 수 있도록 한다.

수업 시 여러 종류의 실제 로봇 사진을 학생들에게 보여주고, 실제 현대 로봇들은 어떤 일을 할 수 있는지 생각나는 대로 적을 수 있도록 지도한다.

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[생각 펼치기] 로봇은 어떤 것일까?

❒ 로봇의 기본 원칙

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로봇은 인간을 해치는 것에 사용되지 말아야 한다. 제작자는 로봇을 군사용으로 제작하지 않았지만 사용자의 편의에 따라 사람을 해치는 로봇으로 사용이 될 수 있다. 이렇듯 로봇이 지켜야 하는 원칙이 무엇인지 알고, 로봇을 사용하는 사람들이 지켜야 할 윤리의식에는 어 떤 것들이 있을까?

u 로봇 제작자가 고려할 로봇의 3원칙

제 1원칙 로봇은 인간에게 해를 끼쳐서는 안 되며, 위험에 처해 있는 인간 을 방관해서도 안 된다.

제 2원칙 로봇은 인간의 명령에 반드시 복종해야만 한다.

제 3원칙 로봇은 자기 자신을 보호해야만 한다. 단, 제1법칙과 제2법칙에 거스를 경우는 예외다.

u 로봇 사용자가 생각해야 할 로봇 사용자의 윤리

인간 윤리 인간은 로봇을 제조하고 사용할 때 항상 선한 방법으로 판단하고 결정해야 한 다.

로봇 윤리 로봇은 인간의 명령에 순종하는 친구·도우미·동반자로서 인간을 다치게 해서는 안 된다.

제조자 윤리

로봇 제조자는 인간의 존엄성을 지키는 로봇을 제조하고 로봇 재활용, 정보보호 의무를 진다.

사용자 윤리

로봇 사용자는 로봇을 인간의 친구로 존중해야 하며 불법개조나 로봇 남용을 금한다.

설명식 수업으로 진행되기 때문에, 학생들이 지루해 하지 않도록 사례를 들어 지도한다.

❒ 로봇의 역사알기

∙

로봇은 어떻게 발전해 왔을지 생각해 보자. 예전에는 어떤 로봇 들이 있었고 어떤 특징을 가지고 있는지 살펴보자.

고대의 로봇

움직이는 동상 바커스

고대에는 로봇보다 자동화 장치에 가까운 형상을 하고 있다.

중세의 로봇

태엽인형 진동자 속도 조절기

시계태엽으로 작동하며 기구적 설계에 의한 정교한 움직임 가능

최초의 자동화 장차로 속도가 올라가면 볼이 올라가게 되어 증기가 들어가는 입구를 막아 속도를 떨어뜨리고 반대로 속도가 떨어지면 볼이 내려와서 입구를 열게 함, 증기기관의 속 도 제어에 사용됨

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❒ 현대사회에서 로봇이 적용되는 분야는 무엇일까?

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과거에는 어떤 로봇이 있는지 살펴보았다. 그럼 이제 현대사회에는 다양한 로봇들이 존재하 고 다양한 분야에서 사용되고 있다. 그럼 현대사회에 사용되는 로봇의 분야와 어떤 로봇이 있는지 살펴보자.

분야 로봇이 바퀴로 움직이는 로봇, 무한궤도를 사용하면 험난한 곳도 무사 히 통과할 수 있다.

분야 예

정찰용 로봇 설상차

분야

이 분야는 1986년에 일본 혼다에서 처음 개발에 들어간 휴머노이드 프로젝트로 인해 다른 나라들 보다 일찍 인간에 가장 가까운 로봇 개 발을 시작하였으며, 휴머노이드 로봇을 개발한 목적으론 혼다의 기술 력 홍보를 위해 제작한 제품이다. 한국도 카이스트에서 휴보라는 휴머 노이드를 개발하였으며, 실제 사용에는 어려움이 있지만, 로봇 기술 발 달에 많은 영향을 끼쳤다.

분야 예

아시모 로봇 소니 보행 로봇 독일 TUM 로봇 KAIST 휴보 로봇

- 19 - 분야

집에서 아이들의 교육을 위해 사용되는 로봇으로 2000년대 에는 유행 을 하였으며 현재도 개발 중에 있다. 현대 사회의 로봇 도전 과제에 들어있는 만큼 서비스 로봇으로 전망을 지니고 있다.

분야 예

삼성의 아이꼬마 유진의 페가수스 한울로봇의 네트로 유진의 아이로비

분야

이 분야는 현대 사회에서 가장 기본적인 로봇이며 고정되어 있어 이동 을 할 수 없지만 무거운 물체를 들거나 반복적인 공정에 사용한다. 일 반적으로 로봇 팔이라 하며 자동차 조립공장에서 주로 사용하는 로봇 이다.

분야 예

적재용 산업용 로봇(ZD 130S) 자동차 도색용 로봇

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분야

군사 로봇은 실재 위험 지역에 작업을 진행하기 위해서 인간이 가지 않고 로봇이 대신하여 작업할 수 있도록 개발 되었으며, 폭탄 탐사, 정 찰, 직접 전투에 참가하는 목적을 가진 로봇으로 가장 최신의 기술이 집약된 로봇이다.

분야 예

4족 보행 로봇 와일드 캣 무인 전투 장비

분야

이 분야는 지진 및 해양 사고 등 큰 재난이 발생한 경우 사람이 직접 고치고 수습을 해야 하지만, 주변 환경이 너무 위험하여 사람이 직접 재난 지역에 접근하지 못 하는 경우 투입되는 로봇을 말한다. 이는 원 격 제어 혹은 자율 제어가 가능하며 상황에 따른 판단을 자율적으로 해야 한다.

분야 예

무인 크랩스터 일본 소방청의 로보큐

다양한 동영상을 활용하여 현대사회에서 사용되는 로봇에 대해 소개한다.

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3

[생각 다지기] 22세기에는 로봇이 어떤 기능을 가지고 있을까?

❒ 2100년, 22세기에는 어떤 기능을 가진 로봇이 있을지 생각해보자!

미래의 로봇

MEMO

강의 내용을 바탕으로 미래에는 어떤 로봇들이 있을지 학생들이 상상할 수 있도록 하고 그림, 글 관 계 없이 자유롭게 표현을 하도록 지도한다.

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로봇 체험하기

2차시

1

[생각 열기] 지능시스템 및 감성공학 연구실에서 개발한 로봇은 무엇이 있을까?

우와~ 재밌고 신기한 로봇들이 참 많이 있는 것 같아.

(스마트폰을 두드리며) 충남대학교에 한 연구실에서 로봇을 체험 해 볼 수 있 대~

이렇게 다양한 로봇들을 우리가 직접 체 험할 수 있을까?

어떤 로봇들이 있는지 궁금하다 함께 가 보자!

실험실로 자리를 옮기고 분반을 하는 동안 학생들이 다른 장소로 빠져나가지 않도록 지도한다.

수업을 시작하기 전 출결을 확인 한 뒤 수업을 진행한다.

실제 다양한 체험을 한 사진을 보여주며 학생들의 흥미를 고취시킨다.

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∙

로봇에는 어떤 것들이 있는지 학습이 진행되었다. 이제 충남대학교 연구실에서 개발한 로 봇은 무엇이 있고 어떤 원리를 가지고 있는지 살펴보자~

지능시스템 및 감성공학 연구실에서 개발한 로봇들

무선 조종 자동차 복싱 로봇

무선 통신을 활용하여 선이 없이 움직이는

자동차 무선으로 제어하여 복싱을 하는 로봇

펜듈럼 Humanoid 로봇

위의 봉을 넘어뜨리지 않도록 균형을 잡는 로봇

총 12자유도를 가진 로봇으로 인간과 유사한 움직임을 제어하는 로봇

헬리콥터 자이로보

무게의 동적 평형을 위해 연구한 로봇 자이로 센서(기울기 센서)를 활용하여 외바퀴 로 전후좌우 넘어지지 않고 움직이는 로봇

동영상을 활용하여 과거 실험실에서 개발한 로봇을 소개한다.

2 [생각 펼치기] 로봇 체험하기

∙

위에서 제시된 로봇 중 복싱로봇, 무선조종자동차 로봇과 새로 개발한 쿼드콥터를 직접 체험해 보는 시간입니다. 직접 로봇을 제어하며 로봇을 움직여 봅시다.

u 복싱로봇은 어떤 방향으로 움직일 수 있을까?

u 상대의 로봇을 넘어뜨리기 위해 어디를 움직여야 될까?

복싱로봇

u 몇 개의 바퀴로 움직일까?

u 여러 개의 자동차를 한 번에 조종할 수 있을까?

무선조종자동차

u 날개가 몇 개가 달려있을까?

u 공중에서 어떤 방향으로 움직일 수 있을 까?

쿼드콥터

로봇을 다룰 때 위험한 점을 강조하고 조심히 다루도록 지도한다.

복싱로봇 및 무선조종자동차를 체험 시 보조강사의 지도에 따라서 제어를 할 수 있도록 한다.

복싱로봇 체험 시 친구들에게 공격적인 행동을 하지 않도록 지도한다.

쿼드콥터 체험 시 날개 부분이 빠르게 돌아가서 손을 다칠 위험이 있으니 보조강사의 지도를 따르도 록 한다.

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3 [생각 다지기] 체험한 로봇의 원리 이해하기

∙

체험한 로봇들의 원리나 동작에 대해서 간단히 적어보자. 어디에 사용할 수 있는지 적어 보자.

u 복싱로봇의 원리 및 활용방법

복싱로봇의 팔은 복싱을 하는 것처럼 센서를 통해 모터를 제어하여 팔을 움직일 수 있다.

이 로봇은 원격 조종을 하여 다양한 분야에서 활용되는데 특히 사람이 접근하기 힘든 에서 대신 일을 수행할 수 있다.

u 그 외의 사용 방법은 무엇이 있을까?

u 무선조종자동차의 원리 및 동작

선이 없이 자동차와 조종기가 통신을 할 수 있어 원격으로 신호를 받는 통신을 통해 무선 조종자동차를 조종하여 무선조종자동차가 자유롭게 움직이도록 바퀴를 움직일 수 있다.

이 로봇이 활용할 수 있는 분야로는 무선 조종을 가능한 특징과 이동을 하는 바퀴의 특징 을 활용하는 분야에서 사용될 수 있으며, 특히 에서 활용할 수 있다.

u 쿼드콥터의 원리 및 동작

네 개의 날개를 이용해 공중에서 멈춰 있거나 방향전환에 자유롭다. 센서를 통하여 중심을 맞출 수 있어서 자세가 안정감 있다. 이를 통해 에 활용 된다.

1차시에 배운 내용과 연계될 수 있도록 분야를 바탕으로 체험한 로봇의 원리 및 동작을 적도록 지도 한다.

사용 방법에는 학생들이 자유롭게 생각하여 적을 수 있도록 지도한다.

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미로탈출로봇 만들기

3~5차시

1

[생각 열기] 로봇과 대화하기

다양한 로봇을 체험해 보니 정말 즐겁 다.

음, 우리가 직접 조종하지 않고 자율적으 로 움직일 수 있는 로봇이 과연 있을까?

로봇을 활용할 수 있는 분야도 참 많은 것 같아 신기했어!

길을 찾는 로봇이 있다고 들었어. 우리가 한 번 만들어보자!

근데 로봇은 꼭 우리가 조종을 해야만 움직일 수 있는 걸까?

❒ 미로를 탈출하는 미로탈출로봇이란 무엇일까?

∙

자동차 로봇을 활용하여 사용자가 직접 조종을 하지 않고 자율적으로 움직여 정해진 미 로를 탈출하는 로봇이다.

미로탈출로봇

- 벽을 만나면 센서를 통해서 장애물을 감지하고 프로세서(제어부)를 통해서 회전하도록 명 령을 하여 주어진 미로를 탈출하는 로봇

2차시에서 체험한 것을 바탕으로 ‘미로를 탈출하기 위한 로봇은 어떤 기능들이 필요할까?’ 생각할 수 있도록 지도한다.

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2

[생각 펼치기] 로봇 만들기

❒ 로봇을 구성하는 요소는 무엇이 있을까?

∙

로봇을 구성하는 3가지 요소는 무엇이 있으며 각각 무슨 역할을 수행할까?

u 로봇의 3대 요소란 무엇일까?

u 로봇의 3대 요소

인간의 뇌에 해당하는 부분으로 로봇의 목적을 수행하기 위해 구동기를 어 떻게 조작할 것인지 판단하여 지령을 내리고 센서로 신호를 입력 받아 기계 의 상태가 어떠한지, 목적대로 움직이는지 판단하는 곳

제어부에서 오는 지령에 따라 로봇을 구동하는 장치 실제로 작동하고 있는 로봇의 상태를 측정하는 장치

❒ 로봇의 3대 요소를 이해하고 로봇 조립하기

∙

로봇은 사람의 머리와 같은 제어부, 눈이나 코와 같이 바깥의 환경을 받아들일 수 있는 센서부, 팔과 다리처럼 외부의 환경에 맞게 몸을 움직이는 구동부로 구성되어 있다.

로봇의 각 부품이 어떤 역할을 하는지 적어본 뒤에 그에 맞게 조립을 해보자.

로봇과 3대 요소

인체와 비유하여 로봇의 각 영역이 하는 역할을 이해하도록 지도한다.

❒ 로봇이 사용하는 언어는 무엇일까?

∙

로봇이 사용하는 언어에는 무엇이 있을까? 그리고 미로탈출로봇을 위한 프로그래밍을 하 기 위해 어떤 언어들이 필요한지 알아보자.

u 로봇이 사용하는 언어

가장 대표적인 언어로는 가 있고 그 외에 JAVA, 핵사 언어, 이진수, 파이선, 파스칼, 비주얼 베이직, Haskell 등 다양한 언어가 있다.

u 프로그램 언어가 어떻게 동작하는지 알아보자_http://studio.code.org/hoc/20

위의 그림은 인터넷 상에서 주어진 미로이다.

아래는 이를 탈출하기 위해서는 어떤 명령을 해야 할까?

한 번 생각해보고 직접 프로그램을 만들어보자

프로그램 언어가 처음부터 이해하기 어렵기 때문에,

직관성이 좋고 게임의 형태로 먼저 접근하여 기본적인 알고리즘을 이해할 수 있도록 돕는다.

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∙

위의 언어는 아래와 같은 언어를 사용해야 로봇이 이해 할 수 있다. 위의 언어와 아래의 언어를 비교해보자.

u 미로탈출로봇을 위해 필요한 언어

C언어 기반의 BOS 언어를 사용

전진 및 후진 $porta = 0x50 // 바퀴를 직진하도록 내보내는 신호

$porta = 0xA0 // 바퀴를 후진하도록 내보내는 신호 좌회전 및

우회전

$porta = 0x10 // 로봇이 좌회전 하도록 내보내는 신호

$porta = 0x80 // 로봇이 우회전 하도록 내보내는 신호

전지 후진 반복

#loop_start // 신호 반복 시작

$porta = 0x50 // 로봇을 직진하도록 내보내는 신호 Delay 1000 // 1000ms, 1s 동안 신호 유지 $porta = 0xA0 // 로봇을 후진하도록 내보내는 신호

Delay 1000 // 1000ms, 1s 동안 신호 유지

#loop_end // 신호 반복 끝

LED 켜기 Setbit $portc 0 // LED 신호 0으로 주어 불 켜기 초음파 센서

입력 $x = usonic $portc 2 3 // 입력받는 초음파 값은 x라는 값으로 입력

비교/판단 문

# if $x < 300 #then // x값이 300이하면, 장애물이 있음 Println “장애물”

# else // x값이 300보다 크면, 장애물이 없음 Println “길”

# endif

기본적인 회피 주행

프로그램

#loop_start // 신호 반복 시작

$x = usonic $portc 2 3 // 입력받는 초음파 값은 x라는 값으로 입력 # if $x < 300 #then // x값이 300이하면, 장애물이 있음

$porta = 0x10 // 로봇을 왼쪽으로 회전하도록 내보내는 신호 # else // x값이 300보다 크면, 장애물이 없음

$porta = 0x50 // 로봇을 직진하도록 내보내는 신호 # endif

#loop_end // 신호 반복 끝

인터넷 상의 알고리즘과 코드 상의 알고리즘을 비교해서 이해할 수 있도록 지도한다.

BOS언어로 사용되는 코드로 다음 단계에서 실행할 수 있도록 이해시키는 것에 중점을 두어 지도한 다.

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❒ 습득한 프로그램 언어를 사용하여 미로탈출로봇을 움직여보자.

∙

위에서 배운 프로그램 언어를 사용하여 로봇을 자유롭게 움직여보자~ 미로를 탈출하기 위해서 어떻게 프로그램을 구성해야 할지 알아보자.

u 입력한 프로그램에 맞게 움직이는지 확인해보세요.

동작 명령 동작 확인

전진하는 동작을 해본다.

후진하는 동작을 해본다.

오른쪽으로 회전하도록 해본다.

왼쪽으로 회전하도록 해본다.

장애물이 있으면 다른 방향으로 움직이도록 해본다.

초음파 센서의 값을 바꿔 거리를 다르게 인식할 수 있게 해본다.

LED를 깜빡여 보자.

∙

위의 동작을 확인 한 후 간단하게 동작을 하기 위한 언어를 순서대로 적어서 미로탈출로 봇을 위한 생각 펼치기의 그림과 같이 프로그램 모형을 만들어 보고 선생님과 함께 로봇 이 움직일 수 있도록 다듬어보자.

미로탈출로봇을 위한 프로그램 꾸미기

실제 동작을 하나씩 수행할 수 있도록 하되, 학생들이 처음 행하기 때문에 보조강사를 적극적으로 활용하여 수업을 진행하도록 한다.

미로 탈출로봇의 기본적인 알고리즘으로 모든 학생들이 실행시켜 로봇이 구동해 보도록 한다.

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미로탈출로봇을 위한 프로그램 꾸미기

미로 탈출 로봇을 위한 알고리즘은 기본적인 회피주행 프로그램을 기반으로 작성할 수 있도록 지도 한다.

보조강사의 도움을 받아 여러 방식(딜레이 방식과 회피 방식)을 자유롭게 활용할 수 있도록 지도한 다.

MEMO

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3

[생각 다지기] 내가 만든 미로탈출로봇 확인하고 소개하기

∙

내가 만든 미로탈출로봇은 주어진 구간을 통과하는데 시간이 얼마나 걸렸을까? 동작은 제대로 했는지 확인해 보자.

미로탈출로봇 테스트

통과 시간 30초 60초 90초 120초 150초

프로그램 길이 20줄 이하 20~40줄 40~60줄 60줄 이상

내 로봇의 이름을 적고 친구들에게 움직임을 소개해보자

예) 내 로봇의 이름은 미노야, 미로를 헤매고 다니는 미노타아루스에서 이름을 지었어 움직 임은 출발할 때 먼저 한 바퀴 회전하고 직진을 해 그리고 앞에 장애물을 만나면 몇 초 동안 정지하고 오른쪽으로 회전하게 만들었어, 그 다음 장애물은 왼쪽으로 회전하고, 이 동작을 반복하여서 주어진 미로를 탈출 할 수 있어

기준에 따라 평가하는 것보다 학생들의 성공경험에 더 큰 의의를 두며 지도한다.

학생들이 내가 만든 로봇에 관해서 다양한 방식으로 친구들에게 소개할 수 있도록 지도한다.

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미래의 로봇 공학자를 위한 진로 탐험

6차시

1

[생각 열기] 로봇 공학자란 무엇일까요?

나는 로봇이 엄청 먼 미래에 있는 건 줄 알았는데, 이렇게 직접 로봇을 체험 해 보니 신난다.

음... 아직 무엇을 해야 하는지 잘 모르겠 어. 어떻게 시작하지?

(안경을 쓰며) 좋아 결심했어! 나는 로 봇 공학자가 될거야!

우선 커리어패스를 통해 정리하면서 조금 씩 알아가보자.

로봇 공학자가 되기 위해서 어떤 공부 를 할건데?

∙

로봇 공학자는 무엇일까요? 로봇 공학자에 대한 이미지와 어떤 일을 하는지 공부해 봅시 다.

u 로봇 공학자란?

로봇 공학자는 산업용, 의료용, 해저자원개발용 및 실생활에 이용할 수 있는 로봇을 연구하 고 개발하는 일을 담당한다. 로봇의 구성요소를 연구하여 제작한다. 공장의 생산설비를 자 동화하기 위하여 최신제조기슬, 자동화기술 등에 대하여 자문하고 전기,전자,기계장치를 자 동화 하는 설비를 연구.개발하기도 한다.

강의실로 자리를 옮기는 동안 학생들이 헤매지 않도록 지도한다.

출결을 확인한 후 학생들이 제자리에서 조용하게 수업에 참여할 수 있도록 지도한다.

수업에 집중할 수 있도록 사례 등을 중심으로 소개하고, 발표에 적극적으로 참여할 수 있도록 지도 한다.

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u 로봇 공학자를 생각하면 어떤 이미지가 떠오르나요? 자유롭게 적거나 그려보세요.

u 인터넷을 활용하여 로봇을 연구하는 직업은 무엇이 있는지 찾고 적어보세요 (키워드 : 로봇, 전기, 기계, 메카트로닉스, 제어)

직업명 하는 일

이미지를 다양한 방식으로 워크북에 표현할 수 있도록 지도한다.

로봇에는 여러 복합적인 분야가 있음을 유의시키고 다양한 분야의 로봇 공학자가 있음을 지도한다.

강의실의 컴퓨터 및 스마트폰을 사용할 때 적합하지 않은 사이트에 들어가지 않도록 지도하고 몇 가 지 직업정보 사이트를 소개하여 직업에 관한 정보를 찾을 수 있도록 지도한다.

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2

[생각 펼치기] 나와 로봇 공학자는 어떤 관계일까? 직업 탐색하기

‘로봇 공학자’라고 정의되는 직업은 없습니다.

로봇 공학을 전공한 전문가를 통틀어서 로봇 공학자라고 부르지요.

수많은 로봇 공학자 직업군 중에서 나와 가장 잘 어울리는 로봇 공 학자를 찾아봅시다.

∙ 나에 대해 자세히 알아보자!

u 나는 어떤 과목이 재미있나요? 또 내가 잘하는 과목은 무엇인가요?

로봇 공학자와 나와의 공통점을 찾아보세요.

성격 혁신 분석적 사고 독립성 인내 꼼꼼함

흥미 탐구형 탐구심이 많고 논리적이며 분석적임

합리적이며 지적호기심이 많고 수학적 화학적 정성이 높음 현실형 기계, 도구, 동물에 관한 체계적인 조작활동을 좋아함, 사물 지향적

직업 가치관

경제적 보상 생활하는데 경제적인 어려움이 없고 돈을 많이 벌 수 있는지를 중시하는 가치 심신의 안녕 건강을 유지할 수 있으며 스트레스를 적게 받고 마음과 몸의 여유를 가질 수 있

는 업무나 직업을 중시하는 가치

지적 추구 일에서 새로운 지식과 기술을 얻은 수 있고 새로운 지식을 발견할 수 있는지를 중시하는 가치

신체활동 주로 사무실에서 일할 수 있으며 신체 활동을 적게 요구하는 업무나 직업을 중시 하는 가치

다양성 일이 반복적이거나 정형화 되어 있지 않으며 다양하고 새로운 것을 경험 할 수 있는 지를 중시하는 가치

∙ 나와 가장 잘 어울리는 로봇 공학자를 알아보자!

u 로봇 공학자와 나와의 공통점을 찾아보세요.

u 로봇 공학 전공 전문가와 상담 후 로봇 공학자 중 내가 되고 싶은 분야의 직업이 있다면 적어보세요.

“미래의 나는 (가)이 되고 싶다”

학생들 스스로에 대해서 솔직하게 적도록 지도한다.

로봇 공학자가 꿈이 아닌 학생들에겐 ‘내가 로봇 공학자가 된다면 어떨까?’를 가정하게 하여 적을 수 있도록 지도한다.

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3

[생각 다지기] 나만의 커리어패스 작성하기

❒ 로봇 공학자가 되려면 어떻게 해야 될까? 나만의 커리어 패스를 작성해보자.

(을)를 직업으로 갖는 방법에는 어떤 것이 있을까요?

나만의 커리어패스(Career-Path) 완성하기

미래의 나의 직업 결정하기 최대한 구체적으로 작성하세요.

커리어 멘토 정하기 실제 그 직업에 종사하는 사람 혹은 관련 전공 대학(원)생을 멘토로 정하는 것이 좋아요. 사람을 찾기 어렵다면 도서나 인터넷 검색 등을 활용하세요.

해당 직업에 가까이 가기

위한 방법 찾아보기 최대한 다양한 방법을 찾아보세요.

자기 모습 되돌아보기 나의 성격, 적성, 흥미, 성적 등 나의 모습을 꼼꼼히 되돌아보세요.

커리어 목표 정하기 최대한 구체적이고 실현 가능한 목표로 정하세요. 짧은 기간에 이룰 수 있는 목표로 정하는 것이 좋아요.

로봇 공학자가 꿈이 아닌 학생들에겐 “내가 로봇 공학자가 된다면 어떨까?”를 가정하게 하여 적을 수 있도록 지도한다.

강사의 도움을 받아 추상적이 아니라 구체적이고 실제적인 방법을 적을 수 있도록 지도한다.

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MEMO

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로봇세상

내 손으로 만드는

로봇세상

2014 2014

STEAM

고등학교

교사용

목차 목 차 Contents

Ⅰ. 프로그램 요약본 ··· 1

Ⅱ. 수업지도안 ··· 1

1. 주제 및 제작의도 ··· 3

2. 학습목표 ··· 4

3. STEAM 과목 요소 ··· 4

4. STEAM 단계 요소 ··· 4

5. 차시별 계획 총괄표 ··· 6

6. 교육과정 ··· 7

7. 평가계획 ··· 7

8. 차시별 교수학습과정 ··· 8

Ⅲ. 교사를 위한 학생용 교재 ··· 13

목 차 Ⅰ. 프로그램 요약본 ··· 1

Ⅱ. 수업지도안 ··· 1

1. 주제 및 제작의도 ··· 3

2. 학습목표 ··· 4

3. STEAM 과목 요소 ··· 4

4. STEAM 단계 요소 ··· 4

5. 차시별 계획 총괄표 ··· 6

6. 교육과정 ··· 7

7. 평가계획 ··· 7

8. 차시별 교수학습과정 ··· 8

Ⅲ. 교사를 위한 학생용 교재 ··· 13

❒ 프로그램 요약본

❒ 수업지도안

1. 주제 및 제작의도

주제

제작의도

- 현대사회에서 로봇의 사회에서 활용되는 분야에 대해서 학생들에게 소개 한다.

- 로봇이 현대사회에 주는 영향에 대해서 알고 공학과 현대사회의 관계에 대해서 이해하게 하며 공학의 중요성에 대해 인식을 할 수 있도록 도움을 준다.

- 로봇의 구성요소를 활용하여 직접 로봇을 제작하여 로봇에 대한 흥미를 높인다.

- 수학과 과학의 영역을 활용하여 공학적인 설계를 하고 나만의 로봇을 제 작하는 활동을 통해 융합적인 사고력을 기른다.

- 로봇공학 전문가의 만남을 통해 직업세계를 탐구하고 커리어패스를 작성

하여 실질적인 진로 설계에 도움을 준다.

2. 학습 목표

내용 목표

- 메카트로닉스공학의 원리를 이해하고, 로봇과 우리 생활과의 관계를 설명 할 수 있다.

- 로봇의 구성요소를 활용하여 나만의 로봇을 제작할 수 있다.

- 로봇 전문가가 되기 위한 진로를 설계할 수 있다.

과정 목표

- 현대 사회에서의 로봇이 적용된 분야를 배우고 다양한 로봇(복싱로봇 등) 을 체험해봄으로써 로봇에 대한 흥미를 느낄 수 있다.

- 창의적으로 나만의 로봇을 제작하는 과정을 통해서 문제해결력을 기르고 도전의식을 기를 수 있다.

- 로봇 공학자 진로 커리어 패스를 작성을 통해 장래 진로 탐색에 도움을 준다.

3. STEAM 과목 요소

○ S : 정보과학-프로그래밍, 문제해결, 정보통신과 신소재, 정보와 통신, 인류 의 건강과 과학기술

○ T/E：공학기술의 이해, 공학기술의 세계, 공학기술의 실제

○ A：창의적체험활동, 진로와 직업

4. STEAM 단계 요소

상황제시

- 로봇이 이용되는 예

- 영화나 만화속의 로봇은 무엇이 있을까?

- 현대 사회의 로봇은 어떤 기능을 가지고 있을까?

- 로봇의 어원과 역사는 무엇일까?

- 현대 사회에서 로봇이 적용되는 분야는 무엇일까?

- 지능시스템 및 감성공학 연구실에서 개발한 로봇은 무엇이 있을까?

- 미로를 탈출하는 미로탈출로봇이란 무엇일까?

- 로봇을 구성하는 3대 요소는 무엇일까?

- 로봇이 사용하는 언어는 무엇일까?

- 로봇 공학자 직업은 무엇이 있을까?

창의적 설계

- 2100년에는 로봇이 어떤 기능을 상상을 통해 표현하기 - 체험한 로봇의 원리 이해하기

- 미로탈출로봇을 조립해 보기

- 습득한 프로그램 언어를 사용하여 미로탈출로봇 작동시키기 - 나만의 로봇 공학자 커리어 패스 작성하기

감성적 체험(성공의 경험 등)

- 충남대학교 연구실에서 연구한 로봇(복싱로봇, 무선조종자동차, 쿼드콥터) 체험하기

- 내가 만든 미로탈출로봇의 기능 소개하기

- 나와 로봇 공학자의 관계 탐색하기

5. 차시별 계획 총괄표

6. 교육 과정

수업단계 과목 단원 단원 학습 목표 STEAM 성취 목표/STEAM 요소

7. 평가 계획

연번 평가 기준 방법

1 흥미를 가지고 수업에 참여하는가? 관찰 평가

목차 ^{목 차} _Contents