2021년 STEAM 교사연구회 결과보고서

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2021년 STEAM 교사연구회 결과보고서

2021. 11.

구례고등학교

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- 2 -

(3)

“이 보고서는 2021년도 정부의 재원으로

한국과학창의재단의 지원을 받아 수행된 성과물임 ”

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목 차

1. 요약문··· 01

2. 서론···01

3. 연구 수행 내용 및 결과··· 02

가. STEAM 프로그램 개발‧적용 ··· 02

(1) 프로그램 개발 내용 ··· 02

(2) 프로그램 개발‧적용 결과 ··· 03

나. 성과 확산 및 실천 ··· 03

- STEAM 교사연구회 간 상호 네트워크 컨설팅 결과 ··· 03

다. STEAM 프로그램 적용 성과 분석 및 조사 ··· 04

(1) 수혜학생 태도 조사 ··· 04

4. 결론 및 제언··· 06

[부록]

부록1. STEAM 프로그램 개발 내용 및 결과물(교수학습지도안, 교사용 참고자료, 학생용 활동지) 부록2. 학생 산출물 및 활동사진

부록3. 회의록

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1. 요약문

◦ 운영 개요 및 주제

1) 운영 목적

SW 코딩 프로그램을 활용한 아두이노 수업을 결합하여 스스로 자기 주도적으로 문제를 해결하는 능력을 기르고 과학 수업의 실험활동에 직접적으로 적용함에 따라 과학 수업의 흥미도를 높여 4차 산업혁명 시대에 적합한 인재 양성을 운영의 목적으로 한다.

2) 활동 요약

가) 아두이노를 이용한 실험수업 - 코딩에 대한 이해

- 지구온난화와 이산화탄소의 관계 찾기 - 지구온난화의 다양한 원인에 대한 논의 - 지구 온난화 방지하기 위한 방안 구성 - 지구 온난화 영어 포스터 제작

나) 아두이노를 실생활에 적용하기 - 코딩에 대한 이해

- 자율자동차의 원리 - 자율자동차 재현하기

2. 서론

- SW 교육을 통해 하드웨어의 작동을 이해하고 자신이 원하는 과정을 구성하는 과정에서 아 이디어, 상상력, 창의성을 키워 줄 수 있을 뿐 아니라 자기 주도적으로 활동함으로써 급변하 는 현대 사회에 빠르게 대처할 수 있는 적응 능력 향상을 기대할 수 있다.

- 체험중심의 다양한 교육활동을 통해 개개인의 끼를 키우고 자율성과 창의성 함양을 목적으 로 하며 교과 교육과정과 연계한 학교 밖 단체 활동을 통해 협동심과 인성을 기름과 동시에 나눔과 배려를 실천하는 민주 시민으로서의 소양을 배양한다.

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- 2 -

3. 연구 수행 내용 및 결과

STEAM 프로그램

구분

프로그램명 고등학교 첨단·융합 수업용 STEAM 프로그램

선행

프로그램명 해당없음

학교급 고등학교

대상 학년(군) 1, 2학년 목표 수혜학생 수 168명

중심과목 과학 중심과목

성취기준 영역 [10과탐03-01]

연계과목

국어 수학 사회 영어 기가

연계과목 성취기준 영역

[10국01-04]

[10수학01-10]

[10통사01-01]

[10영어01-02]

[12기가04-02]

개발계획

주제 연번 차시

(시수) 과목 연계(안)

1 3 과학(2) + 수학(1)

2 3 기가(2) + 과학(1)

3 2 과학(1.5) + 영어(0.5)

4 4 과학(2.5) + 사회(1) + 수학(0.5) 5 4 과학(3) + 국어(0.5) + 기가(0.5)

가. STEAM 프로그램 개발‧적용

(1) 프로그램 개발 내용

가) 아두이노를 이용한 실험수업

- 코딩에 대한 이해 - 지구온난화와 이산화탄소의 관계 찾기 - 지구온난화의 다양한 원인에 대한 논의 - 지구 온난화 방지하기 위한 방안 구성 - 지구 온난화 영어 포스터 제작

나) 아두이노를 실생활에 적용하기

- 다양한 센서에 대한 이해 - 자율자동차의 원리 - 자율자동차 재현하기

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(2) 프로그램 개발‧적용 결과

가) 아두이노를 이용한 실험수업 구성하기

교수학습 지도안 개발

차시(시수)

프로그램명 프로그램 주제 운영

대상(학년)

완료 여부

개발 수업적용 학생수

1~2 코딩의 기초 코딩에 대한 이해 1학년 완료 완료 80

3 지구온난화와 이산화탄소 지구온난화와 이산화

탄고 관계 찾기 1학년 완료 완료 80

4~5 지구온난화의 원인 지구온난화의 원인에

대한 논의 1학년 완료 완료 80

6 지구온난화 방안 논의 지구온난화 방지를

위한 방안 구성하기 1학년 완료 완료 80

7~8 지구온난화 포스터 제작 영어로 지구온난화

표현하기 1학년 완료 완료 80

합계 400

나) 아두이노를 실생활에 적용하기

교수학습 지도안 개발

차시(시수)

프로그램명 프로그램 주제 운영

대상(학년)

완료 여부

개발 수업적용 학생수

1~2 센서 이해하기 다양한 센서 이해하기 1학년 완료 완료 80

3~4 자율자동차의 원리 초음파 센서를 이용하여

자율자동차 만들기 1학년 완료 완료 80

합계 160

나. 성과 확산 및 실천

- STEAM 교사연구회 간 상호 네트워크 컨설팅 결과

회차 일시 장소 참석자 상호 컨설팅 결과

1차 ’21.5.31.(월)

16:30~18:00 온라인 안동진 교사(연구책임자) - STEAM프로그램 개발 방향성 제시- 2차 ’21.7.15.(목)

16:30~18:00 온라인 안동진 교사(연구책임자) - 다양한 STEAM프로그램 확인 - 개발중인 STEAM프로그램 보완 3차 ’21.9.14.(화)

16:30~18:00 온라인 안동진 교사(연구책임자) - 적용한 STEAM프로그램 나눔 및 보완

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다. STEAM 프로그램 적용 성과 분석 및 조사

steam 수업의 민족도를 조사한 결과 많은 학생들이 과학 기술에 대한 관심도가 높아 졌음을 확인할 수 있었으며 배운 내용을 실생활에 연계하려는 노력하게 되었다고 답함. 또한 협력하는 자세와 배려하기 위한 마음이 생겼다는 답변에서 상당히 높게 긍정적인 답변을 보인 것으로 보 아 steam 수업으로 인해 과학과 수학 교과에 대한 긍정적인 변화뿐 아니라 과학 기술에 대한 관심도가 증진됨을 확인할 수 있었다. 또한 문제를 해결하기 위해 스스로 생각하고 다른 학생들 을 배려하고 협력하고자 하는 능력에 대한 증진이 함께 나타남을 통해 지식적인 측면 뿐만 아니 라 정의적인 측면에도 긍정적인 변화가 있음을 확인할 수 있었다.

문항 반 응 N %

(1) 나는 과학 수업이 재미있어졌다

전혀그렇지않다 2 2.5

그렇지않은편이다 0 0

보통이다 22 27.5

그런편이다 30 37.5

매우그렇다 26 32.5

(2) 나는 과학·수학 학습 내용에 대해 많이 이해하게 되었다

그렇지않은편이다 2 2.5

보통이다 41 51.25

그런편이다 15 18.75

매우그렇다 21 26.25

(3) 나는 과학기술에 대한 관심이 생겼다

전혀그렇지않다 0 0

보통이다 25 31.25

그런편이다 30 37.5

매우그렇다 23 28.75

(4) 나는 문제해결을 위해 스스로 생각을 하게 되었다

보통이다 35 43.75

그런편이다 20 25

매우그렇다 13 16.25

(5) 나는 다양한 학습 활동을 끝까지 해내게 되었다

보통이다 25 31.25

그런편이다 23 28.75

매우그렇다 25 31.25

(6) 나는 배운 내용을 실생활과 연관 지으려고 노력하였다

보통이다 25 31.25

그런편이다 35 43.75

매우그렇다 18 22.5

(9)

(단, STEAM 프로그램에 가장 많이 참여한 80명을 모집단으로 이 설문은 이루어 졌다.)

(7) 나는 문제해결에 여러 과목에서 배운 지식을 동시에 적용하려고

노력하였다

보통이다 25 31.25

그런편이다 30 37.5

매우그렇다 22 27.5

(8) 나는 적극적이고 활발하게 수업에 참여하였다

보통이다 15 18.75

매우그렇다 34 42.5

(9) 나는 친구들과 합리적으로 토론하였다.

보통이다 40 50

그런편이다 21 26.25

매우그렇다 16 20

(10) 나는 다른 친구들에게 나의 아이디어를 표현하였다

보통이다 30 37.5

그런편이다 25 31.25

매우그렇다 18 22.5

(11) 나는 다른 친구들의 의견을 경청하고 존중하였다

보통이다 8 10

그런편이다 38 47.5

매우그렇다 34 42.5

(12) 나는 다른 친구들과 협력하는 것의 중요성을 생각하는 마음이

생겼다

보통이다 3 3.75

매우그렇다 37 46.25

(13) 나는 다른 친구들을 배려하는 마음이 생겼다

보통이다 15 18.75

그런편이다 35 43.75

(14) 나는 실패하는 것을 두려워하지 않고, 도전의식이

생겼다

보통이다 32 40

그런편이다 35 43.75

(15) 나는 과학기술 분야와 관련된 직업에 대한 관심이 생겼다

보통이다 10 12.5

그런편이다 45 56.25

매우그렇다 17 21.25

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4. 결론 및 제언

◦ 학교 운영 결과 반성

고등학교 특성상 수능을 대비해야 한다는 부담감으로 인해 다수의 선생님들이 참여하는데 부정 적인 의견을 갖기도 하였다. 하지만 수업을 공개하고 수업 공개를 통해 피드백을 받음으로써 수업 방법의 개선에 많은 도움이 되며 교사 또한 같이 성장할 수 있는 기회가 되었다는 선생님들의 의 견이 있었다. 그로 인해 STEAM수업에 참여한 선생님들의 STEAM수업에 대한 긍정적인 의견을 확인할 수 있었다.

특히 다수의 선생님들이 처음으로 STEAM을 시도하는 것이기에 처음 시작에 대한 두려움과 방향 성에 어려움을 겪었으나 교사들의 지속적인 수업 연구를 통해 융합수업을 구성하고 적용하는 과정 에서 학생들의 긍정적인 반응을 통해 학생들에게 충분히 의미 있는 수업이였을 것이라는 긍적적인 의견을 확인할 수 있었다. 다만 STEAM활동에 대한 구체적이고 직접적인 연수 활동이 있다면 더 내실 있는 운영이 될 것이라 생각하는 의견을 통해 다양한 연수활동의 필요성을 확인할 수 있었 다.

◦ 학교 운영 결과 반성

1) STEAM 수업은 학생들의 수업에 대한 흥미도 증진과 협력적인 자세 및 배려심의 증진과 적극적인 자세의 향상을 보였기에 STEAM수업의 확대가 필요하다고 생각한다.

2) STEAM 수업은 인문교과와 과학 및 수학, 기술 교과를 접목한 수업으로 인문학적인 소양을 갖춘 미래 인재를 양성할 수 있는 가장 적절한 수업이며 미래 인재 양성을 위해 필요한 교 육 방법이라고 생각된다.

3) 급격하게 변화는 사회의 적응하기 위해서는 실생활 문제를 적극적으로 해결하고 협업하는 능 력이 절대적으로 필요하다. STEAM 교육이 학교 현장에 정착된다면 교과의 간극을 깨고 융 합적인 수업을 구성함으로써 급변하는 시대에 적합한 인재를 양성할 수 있으리라 본다.

주 의 문

1. 본 연구의 주장이나 제언은 연구진의 견해이며, 한국과학창의재단의 공식 입장이 아닙니다.

2. 이 보고서 내용을 대외적으로 공개하거나 발표할 때에는 반드시 한국 과학창의재단과 사전에 상의하여야 합니다.

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[부록1] STEAM 프로그램 개발 내용 및 결과물

1. STEAM 프로그램 개발·적용 교육과정

프로그램명: 지구 온난화의 원인을 찾아서 STEAM 프로그램

연번 차시 (중심과목)

2015 개정 교육과정 성취기준

1 1~6

[12공학02-07]

IT 기반 융합 공학의 원리를 이해하고 동향을 파악하며, 이 공학의 융합 사례를 탐색한다.

[12공학02-02]

자동화 공학의 원리를 이해하고 동향을 파악하며, 그 원리가 응용된 사례를 탐색하고 체험한다.

[10수학01-01]

다항식의 사칙연산을 할 수 있다.

2 7~8

[10통과08-03]

엘니뇨, 사막화 등과 같은 현상이 지구 환경과 인간 생활에 미치는 영향을 분석하고, 이와 관련된 문제를 해결하기 위한 다양한 노력을 찾을 수 있다.

3 9

[10통사02-02]

자연에 대한 인간의 다양한 관점을 사례를 통해 설명하고, 인간과 자연의 바람직한 관계에 대해 제안한다.

4 10 [10국01-03]

논제에 따라 쟁점별로 논증을 구성하여 토론에 참여한다.

5 11~12 [10영04-04]

주변의 대상이나 상황을 묘사하는 글을 쓸 수 있다.

(12)

- 2 -

2. STEAM 프로그램 총괄표(총 12차시)

차시 학습 내용

1차시

∼ 2차시

소주제 코딩에 대해 이해하기

Co < 코딩이 적용되는 다양한 사례 안내 >

-  우리 실생활의 전자기기에서 사용되는 코딩 확인하기 -  우리 주변에서 사용되는 코딩 예 찾기

CD < 센서 작동하기 >

- ,  다양한 센서 작동 원리 익히기.

- ,  센서 작동을 위해 회로도를 그리고 회로도에 따라 브레드 보드에 센서 연결하기 - ,  센서 작동 명령어를 구성하고 자신만의 명령어 제작하기

(브레인 스토밍을 통해 센서 작동을 위한 다양한 명령어 구성하기)

ET< 모둠별 활동 내용 발표하기 >

- , ,  모둠부스 운영을 통해 구성한 센서 작동 명령어 공유하고 활동을 통해 느낀점 발표

3차시

~ 6차시

소주제 센서를 이용하여 원하는 기기 구현하기

Co < 센서를 이용한 자율자동차 안내 >

-  다양한 센서로 인해 작동되는 전자기기 확인하기 -  우리 주변에서 사용되는 센서 예 찾기

CD < 센서를 이용하여 원하는 움직임 구현하기 >

- ,  다양한 센서로 DC 또는 서보 모터 작동 시키기

- ,  우리 주변에 센서로 작동하는 기기 찾고 그 과정을 알고리즘 하기 - ,  센서를 이용한 기기의 작동을 직접 구현하기

(브레인 스토밍을 통해 센서 작동을 위한 다양한 명령어 구성하기)

ET< 모둠별 활동 내용 발표하기 >

- , ,  모둠부스 운영을 통해 제작한 작동 기기를 공유하고 활동을 통해 느낀점 발표

7차시

∼ 8차시

소주제 지구온난화와 이산화탄소는 어떤 관계를 가지고 있는가?

Co < 지구온난화로 인한 피해 사례 안내 >

-  지구온난화로 인한 피해 사례 영상 시청하기 -  지구온난화의 원인에 대한 문답 활동

CD < 이산화탄소와 복사온도 관계를 확인하는 실험 구성하기 >

-  이산화탄소와 복사온도 관계를 확인하는 실험의 통제 및 조작 변인 설정 - , ,  아두이노 센서를 활용한 실험 구성하기

(13)

- ,  구성한 실험 수행 - ,  실험 결과에 대한 논의

ET < 모둠별 활동 내용 발표하기 >

- , ,  모둠부스 운영을 통해 구성한 실험내용 공유하고 활동을 통해 느낀점 발표

9차시

소주제 지구온난화와 인간의 활동 이해하기

Co < 지구온난화의 원인과 인간의 활동 안내 >

-  산업화와 방목에 대한 영상 시청하기

-  지구온난화와 인간의 관계에 대한 문답 활동

CD < 인간과 자연의 관계에 대한 바람직한 관점에 대한 논의 >

-  자연의 급격한 변화로 인해 발생하는 피해 사례 영상 시청하기 - , ,  인간의 활동으로 생기는 문제점 찾기

- ,  자연과 인간의 긍정적인 관계에 대한 사례 찾기 - ,  자연에 대한 바람직한 관점 세우기

- , ,  모둠별 자연에 대한 바람직한 관점에 대해 공유하고 활동을 통해 느낀점 발표

10차시

소주제 지구온난화의 원인은 이산화탄소 때문인가?

Co < 지구온난화의 원인은 이산화탄소 때문인가? >

- ,  지구온난화의 원인과 관련된 다양한 자료 해석 및 토론 주제 선정(브레인스토밍)

CD < 지구온난화의 원인에 대한 토론활동 >

- , ,  토론주제에 대한 주장 설정 및 주장의 근거 조사 · 과학적 자료 해석을 통한 주장에 대한 근거 수립

- , ,  입론, 반론협의, 1차 반론, 반론꺽기 협의, 2차 반론, 최종 변론의 과정을 통한 토론활동

11~12 차시

소주제 지구 온난화 어떻게 막을 것인가?

Co < 지구온난화를 늦추기 위한 사례 확인 >

-  지구온난화를 늦추기 위한 다양한 노력 확인하기

(14)

- 4 - ^CD < 지구온난화의 심각성 알리기 활동 >

- , , 지구 온난화의 심각성 알리는 영어 포스터 제작

- , ,  모둠부스 운영을 통해 공유하고 활동을 통해 느낀점 발표

(15)

3. STEAM 프로그램 차시별 수업지도안

흐름 문제제시 & 제작활동 학습자료(‣) 및 유의점(※)

<상황 제시>

(1/12차시)

 4차 산업혁명 ? 유비쿼터스 ?

• 4차 산업혁명의 핵심 기술은 무엇인가?

• 유비쿼터스 예시

Tip! 사물 인터넷

- 사물에 센서와 통신 기능을 내장하여 인터넷에 연결하 는 기술.

• 사물인터넷의 응용분야와 적용분야를 조사하여 발표 하여보자.

Tip! 학생들이 인터넷 검색을 통해 스스로 기사를 검색 할 수 있도록 유도하며, 비슷한 사례를 조사하지 않도록 사전 안내한다.

 현제 사물인터넷이 적용된 제품을 살펴본다.

• 우리 주변에 사물인터넷이 적용된 제품을 찾고 적용 내용을 간략하게 설명한다.

<창의적 설계>

(2/12차시)

 코딩의 특징과 활용 분야에 대하여 살펴본다.

• 코딩의 원리는 무엇인가?

• 코딩을 위한 다양한 보드는 어떻게 나뉘는가?

• 코딩을 위해 필요한 것은 무엇인가?

 코딩을 이용한 각종 분야를 조사하여 모둠별로 발표 한다.

• 코딩 기술을 이용한 공학분야 조사.

• 코딩 기술을 이용한 의학분야 조사.

• 코딩 기술을 이용한 예술분야 조사.

 LED 작동시키기

• 코딩을 통해 LED등 점등 시키기

• LED여러개 점등시키기

• 신호등 재현하기

(16)

- 6 -

(3~4/12차시)

 다양한 센서의 사용하기

• 다양한 센서 작동 연습하기

• 다양한 센서가 사용되는 예를 조사하기

 센서를 이용하여 우리 주변 사물 재현하기

• 센서를 이용하여 우리 주변의 기기 조사하기

• 센서를 이용하여 우리 주변의 기기 재현하기



• 센서를 이용되는 다양한 기기로 인해 변화될 미래 환경 예상하기

Tip! http://www.Arduino.cc 사이트에서 제공하는 프 로그램을 이용하여 코딩한다.

 자신만의 작동 회로 구성하기

(5~6/12차시)

 자율자동차의 원리 파악하기

• 자율자동차의 원리 조사하기

• 자율자동차의 원리를 알고리즘으로 표현하기

• 자율자동차에 적용되는 다양한 센서의 종류 예상하기

 센서를 이용하여 자율자동차 구현하기

• 초음파 센서를 DC모터 움직임 알고리즘으로 표현하기

• 초음파 센서를 이용하여 자율자동차 구현하기



• 자율자동차로 인해 변화될 미래 예상하기

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<감성적 체험>

(9/12차시)

 자연의 급격한 변화로 인해 발생하는 피해 사례 영상 시청하기 - 자연의 급격한 변화가 인간에게 어떤 피해를 주는

지 공유하기

, ,  인간의 활동으로 생기는 문제점 찾기 · 다양한 자료를 통해 문제점을 찾고 공유하기

,  자연과 인간의 긍정적인 관계에 대한 사례 찾기 ·자연과 인간에 대한 바람직한 관점 세우기

- , ,  모둠별 자연에 대한 바람직한 관점에 대해 공유 하고 활동을 통해 느낀점 발표

(7~8/12차시)

 지구온난화로 인한 피해 사례 영상 시청하기 • 지구온난화 심각성에 대해 느낀점 발표하기 • 지구온난화의 요인에 대해 발표하기

< 이산화탄소와 복사온도 관계 확인실험 구성 >

 이산화탄소와 복사온도 관계를 확인위한 통제 및 조작 변인에 대한 논의

 이산화 탄소 주입 방법에 대한 논의 < 실험 주의 및 유의 사항안내 >

- 염산 사용시 보안경, 장갑사용 필수 - 전구에 의한 화상 주의

- 온도센서의 적용방법 및 전송안내

, ,  주어진 준비물(삼각플라스크, 염산, 석회가루, 온도 센서, 광원)을 활용하여 실험을 구성한다.

, ,  구성한 실험 수행

- 통제 변인을 충분히 고려하여 실험 수행되는 지 확인

,  각 조에서 전송된 자료를 바탕으로 각조 결과 발표.

< 실험 과정 공유 및 느낀점 발표 >

,  브레인스토밍 형식으로 포스트잇을 통해 실험에서 나타 난 실수, 느낀점을 발표한다.

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(10/12차시)

,  지구온난화의 원인과 관련된 다양한 자료 해석 및 토론 주제 선정(브레인스토밍)

, ,  토론주제에 대한 주장 설정 및 주장의 근거 조사 · 과학적 자료 해석을 통한 주장에 대한 근거 수립

, ,  입론, 반론협의, 1차 반론, 반론꺽기 협의, 2차 반 론, 최종 변론의 과정을 통한 토론활동

(11~12/12차시)

, , 지구온난화를 늦추기 위한 다양한 노력 확인하기 - 지구 온난화의 심각성 알리는 영어 포스터 제작

,  지구 온난화의 가속화를 막을 수 있는 방안에 대한 논 의 결과를 영문으로 작성하고 발표하기

- 지구온난화을 가속화를 막을 수 있는 방안

, ,  모둠부스 운영을 통해 공유하고 활동을 통해 느낀점 발표

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5. 교사자료

차시 1~2/12

아두이노와 C언어

1. 아두 이노란?

아두이노는 하나의 브랜드로써 여러 가지의 의미를 갖습니다. 아두이노 보드는 아두이노 사에서 제작된 보드들, 혹은 그와 호환되도록 만든 제품을 말하며 아두이노 보드를 프로그 래밍하여 사용하기 위한 컴퓨터 프로그램을 아두이노 통합 개발 환경이라고 합니다.

아두이노 보드와 아두이노 통합 개뱔 환경

아두이노는 보드는 두뇌에 해당합니다. 프로그램을 만드는 과정을 통해 센서와 전자부품 을 연결하여 전자기기를 만들 수 있습니다. 프로그램은 컴퓨터 언어를 통해 이루어지는데 프로그램언어로는 C언어, JAVA, 블록형 언어등이 있으며 각 언어들은 사용 난이도나 사용 목적, 범위 등이 모두 제 각각입니다.

C언어 JAVA

2. 아두이노 통합개발 프로그램 가. 통합개발 프로그램 설치

디지털핀을 포함하여 아두이노의 전반적인 기능을 사용하기 위해서는 통합개발환경을 통해 프로그램을 만들고 아두이노 보드에 업로드시켜야 합니다. 아래의 과정을 통해

통합개발환경(IDE)을 설치 해 보도록 합시다.

(20)

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나. 통합개발환경 기능 알아보기

통합개발환경은 IDE 혹은 스케치라고도 불리며, 아두이노 프로그램을 만들어 보드에 업로드 시킬 수 있는 기능이 있습니다. 아래의 내용을 살펴봅시다.

1. 확인: 컴파일 과정을 통해 코드의 이상 유무를 확인합니다.

2. 업로드: 코드 확인 후 이상이 없을 시 보드에 코드를 업로드합니다.

3. 툴: 포트 및 연결 보드를 설정합니다.

4. 시리얼 모니터 : 컴퓨터와 아두이노간에 시리얼 통신을 통해 아두이노의 상태를 모니터로 확인할 수 있습니다.

5. 코드 입력창: 명령어를 입력하여 프로그램을 만들기 위한 스크린입니다.

다. 프로그램 기본 구조

아두이노 프로그램은 크게 void setup()과 voide loop() 부분으로 나뉩니다. void setup() 혹은 void loop()가 선언되기전에 변수 혹은 라이브러리 추가와 같은 코드들이 사용되기도

합니다.

※ 아두이노 프로그램의 기본 요소

명령어 - 길거나 짧은 모든 프로그래밍 언어(코드)를 지칭합니다.

중괄호 { } - 함수 혹은 여러 명령을 하나로 묶기 위해 사용합니다.

세미콜론 ; - 명령의 끝을 나타냅니다.

대, 소문자 - 대문자와 소문자를 구분하지 않을 경우 오류가 발생합니다.

주석 - 코드에 대한 메모를 적을 때 사용하며 프로그램에는 아무런 영향을 주지 않습니다.

한 줄은 //메모 여러 줄은 /*메모*/를 사용합니다.

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3. 수업에 사용되는 센서와 센서 연결 모습

온도센서 LM35 보드에 연결된 모습

3. 수업에 사용되는 명령 코드

가. LED점등 코딩 나. 온도센서 작동 코딩

다. 온도센서를 이용한 LED점등 코딩

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차시 3~6/12

센서를 이용하여 실생활에 적용하기

1. 모터 드라이버 쉴드 사용하기

·모터 드라이버 쉴드는 아두이노우노, 메가 등에 적층하여 사용하는 확장형 쉴드로 DC모 터 또는 서보모터제어용으로 사용됩니다.

·모터 드라이버 쉴드는 4개의 DC모터 또는 2개의 서보 보터를 동시에 저아 가능합니다.

▷ 모터 드라이버 쉴드 사용하여 DC모터 구동하기

DC모터에 드라이버 쉴드 연결하기

DC모터 구동 코딩 코딩에 따른 모터 움직임

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▷ 초음파 센서 사용하기

·40kHz의 주파수 초음파를 사용하여 최대 약 4.5m까지 거리 측정이 가능

·Trig에서 초음파가 발생하여 물체에 의해 반사되어 Echo에서 초음파를 수신사고 수 신될 때까지 걸린 시간을 바탕으로 물체까지 거리를 측정한다.

초음파 센서 연결 모습 초음파 센서 사용 코딩

2. 초음파 센서를 사용하여 자율자동차 만들기 ▷ 초음파 센서, DC모터 연결하기

초음파 센서 연결 DC모터 연결

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▷ 최종 연결 모습

▷ 자율 주행자동차 코딩 내용

초음파 센서를 통해 장애물을 판단하는 코딩 내용

각 함수의 의미 파악하기

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차시 7~8/12

지구온난화의 주범을 찾아라

1. 지구의 온실효과

지구는 태양 복사 에너지를 흡수하고 지구 복사 에너지를 방출하면서 우주와 에너지 를 주고받는다. 이때 대기 중의 온실 기체가 주로 가시광선의 형태인 태양 복사 에너지 는 대부분 통과시키지만 주로 적외선의 형태인 지구 복사 에너지는 흡수한다. 온실 기 체가 지구 복사 에너지를 흡수하였다가 지표로 재복사하기 때문에 지구의 평균 기온이 높게 유지되는데, 이 현상을 온실 효과라고 한다. 아래 그림과 같은 온실 효과로 지구는 평균 기온이 높고, 밤과 낮의 기온 차이가 적어 생물체가 살아가는 데에 적절한 환경이 만들어졌다.

최근에는 지구의 온실 효과가 강화되어 지구의 평균 기온이 점점 높아지고 있는데, 이를 지구 온난화라고 한다. 대다수의 과학자는 지구가 점점 따뜻해지고 있는 원인으로 기후변화의 인위적 요인 중 온실 기체의 양이 증가하였기 때문이라고 생각한다. 아래 그림을 보면 이산화 탄소(CO2), 메테인(CH4)과 같은 온실 기체의 양이 꾸준히 증가하고 있음을 확인할 수 있다.

지구의 기온은 관측된 이래로 꾸준히 높아졌고, 19세기 말에 비해 약 0.85 °C 상승하였다. 아래 그림을 보면 지구의 기온은 기후 변화를 일으키는 인위적 요인까지 고려하였을 때 높아짐을 알 수 있다. 산업 혁명 이후 산림이 파괴되고, 화석 연료의

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사용이 급격히 증가하여 온실 기체가 대량으로 방출되면서 지구 온난화가 일어난 것이다.

2. 기후 변화를 해결하기 위한 과학적 노력

지구 온난화와 같은 기후 변화에 대처하기 위해 여러 과학적 방법이 제시되고 있다.

그 방법으로는 기후 변화의 주된 원인인 온실 기체의 배출을 줄이거나 대기 중의 온실기체를 흡수하는 것이 있다.

온실 기체를 줄이기 위해 아래 그림과 같이 온실 기체를 배출하지 않는 신재생 에너지의 사용을 확대하거나 에너지 효율을 높이는 기술을 개발하고 있다. 에너지 효율을 높이는 기술에는 전기 에너지에서 빛에너지로 전환하는 효율을 높인 발광

다이오드(LED)기술, 마찰로 발생하는 열에너지 손실을 최소화하는 초전도 기술, 전기나 수소 에너지를효율적으로 저장하는 기술 등이 있다.

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활동지

이산화탄소와 복사평형 온도관계

실험 준비물

삼각플라스크 탄산칼슘 염산 온도센서 아두이노 보드

콕 달린 깔대기 전자저울 브레드 보드 보안경 장갑

통제변인, 조작변인 설정

이산화탄소와 복사온도의 관계를 밝히기 위한 실험을 위해 통제해야 할 변인과 조작해야 할 변인에 대해 논의하세요.

실험 과정 계획하기

이산화탄소와 복사온도의 관계를 밝히기 위한 실험의 과정을 계획하세여.

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- 18 - 실험 결과 논의하기

시험을 통해 어떠한 사실을 알 수 있었는지 논의해 봅시다.

실험 결과 그래프

다른 모둠의 결과와 비교하기

가. 다른 모둠과 비교하여 어떤 차이가 보였는지 논의해 봅시다.

나. 다른 모둠의 결과를 통해 배운 내용에 대해 적어봅시다.

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6. 차시별 학생 평가기준 및 방법 1) 평가 기준

평가

영역 평가항목 우수(A) 보통(B) 미흡(C)

창의적 설계

센서 작동

코딩을 활용하여 센서를 작 동시키고 다양한 조건을 추 가하여 센서를 자유롭게 작 동시킴.

코딩을 활용하여 센서를 작 동시키기는 하나 다양한 조 건을 추가하여 센서를 작동 할 정도 수준에 미치지 못 하였음.

코딩을 활용하여 센서 작동 이 원활하지 않음.

센서 활용

센서를 활용하여 자율자동 차의 움직임을 완전히 원하 는 대로 작동시킴.

센서를 활용하여 움직임을 작동시키나 원하는 움직임 을 완전히 구현하지는 못 함.

센서의 작동과 DC모터의 움직임의 연동이 원활하지 않음.

실험 설계

통제변인과 조절변인을 정 확히 설정하여 실험을 구성 함.

통제변인과 조절변인을 설 정하여 실험을 구성하기는 하나 그 과정이 매끄럽지는 못함.

통제변인과 조절변인 설정 에 어려움이 커 실험 설계 가 거의 불가능함.

감성적 체험

토의활동

다른 학생의 이야기를 경청 하는 태도가 좋으며 논리적 인 근거를 바탕으로 반박하 고 자신의 주장에 대한 근 거가 뚜렷함.

다른 학생의 이야기를 경청 하는 태도가 좋고 자신의 의견을 자신 있게 주장하는 태도를 보이나 그 근거가 부족함.

다른 학생의 이야기에 대한 집중도가 낮고 자신의 주장 을 자신있게 이야기 하는데 어려움이 있음.

포스터 제작

지구 온난화의 원인을 분명 히 알고 이에 대한 경각심 을 줄 수 있는 포스터를 제 작함.

지구 온난화의 원인을 알리 고 경각심을 주기에는 부족 한 포스터를 제작함.

지구 온난화의 원인을 전혀 알 수 없고 그 경각심 또한 알기는 매우 부족한 포스터 를 제작함.

총평

2) 평가지

평가 영역

이름

창의적 설계 감성적 체험

총평

센서 작동 센서

활용 실험설계 토의활동 포스터 제작

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7. 학교생활기록부 기재 예시 번

호 평가도구 학생생활기록부 기재 방안

1 아두이노 활용

예시 1) 다양한 센서 작동을 위한 명령어 구성에 능하며 2, 3 개의 센서의 작동을 서 로 연계시켜 새로운 작동과정을 창안하는 모습이 인상적임.

예시 2) 초음파 센서를 활용하여 DC 모터의 움직임을 제어하기 위해 알고리즘을 구성하 는 과정에서 상당한 논리적 사고 능력을 보임.

예시 3) 타인의 주장에 대해 경청하는 태도 가 우수하며 객관적인 근거를 바탕으로 논 리적으로 자신의 주장을 펼치는 모습이 인 상적임.

예시 4) 이산화탄소와 복사평형의 관계를 찾기위해 통제, 조작변인을 명확히 설정하 여 실험에 임하였으며, 온도센서를 활용하 여 실험결과를 산출함. 특히 실험도구의 활 용능력이 우수하며 온도센서와 부저를 활용 하여 특정온도에 도달 시 부저가 울릴 수 있도록 구성함.

예시 5)STEAM 수업의 일환으로 ‘지구온난 화의 심각성’라는 주제로 자신의 생각을 뚜 렷하게 드러날 수 있도록 중요한 핵심을 표현하는데 우수한 모습을 보임.

2 RC카 제작하기

3 지구온난화 원인 토론활동

2 이산화탄소와 복사온도 실험과정

3 지구온난화 심각성 알리는 포스터 제작

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[부록2] 학생 산출물 및 활동 사진

아두이노 센서 작동하기

지구온난화 실험

자율자동차 제작 활동

미래 사회 예상하기 코로나와 미래 사회변화 예상하기

지구 온난화 영어 포스터 제작

STEAM 나눔의 날 부스 운영