한국과학창의재단 이사장 귀하

(1)

2020 융합인재교육(STEAM) 교사연구회 결과보고서

2020. 11.20

백운고등학교

【 2020년 융합인재교육(STEAM) 교사연구회 결과보고서 】

과 제 개 요

과제명 2020년 STEAM 교사연구회 운영(과학창의학교(주관연구기관 기재))

STEAM 프로그램

유형

(유형1) STEAM 프로그램 개선 및 보완을 통한 확산 모델 개발 ( √ ) - 선행 프로그램명: 온라인 전기자동차 만들기 프로젝트 활동

을 통한 융합형 인재 양성 진로교육 프로그램의 개발 및 적용.

(유형2) 다양한 교과 간 협동 연구를 통한 STEAM 프로그램 신규 개발 ( ) (유형3) StarT 프로그램 수행을 통한 STEAM 프로그램 신규 개발 ( ) 프로그램명 고카트로 움직이는 자율주행 자동차

학교급 ^고등학교 대상 학년(군) 1, 3학년 중심과목 과학 중심과목

성취기준 영역 [고등학교] (4) 디지털 정보의 처리

연계과목 기술 사회 정보 수학

연계과목 성취기준 영역

[고등학교 기술] 통신기술 [고등학교 수학] 수열과 암호화 [고등학교 정보] 프로그래밍 [고등학교 일반사회] 사회의 변화 연구기간 2020.7.20. ~ 2020.11.30.

신청금액 일금사백만원(￦4,000,000)

참여연구원 5명 (연구책임자: 1명, 공동연구원: 4명) 연구 수행자에 관한 사항

구분 소속(학교명) 담당과목 직위 성명

연구책임자 백운고등학교 교사 교사 심재규

공동연구원 백운고등학교 교사 교사 석다현

공동연구원 당정중학교 교사 교사 이훈

공동연구원 관양고등학교 교사 교사 강정아

공동연구원 성문중학교 교사 교사 한정호

2020년도 정부의 R&D 재원으로 한국과학창의재단의 지원을 받아 융합인재교육(STEAM) 교사연구회를 운영한 최종 결과로써 본 보고서를 제출합니다.

2020년 11월 20 일

주관연구기관장 : 김지환 (인) 연구책임자 : 심재규 (인)

한국과학창의재단 이사장 귀하

(2)

“이 보고서는 2020년도 정부의 재원으로 한국과학창의재단의 지원을 받아 수행된 성과물임 ”

목 차

1. 요약문

··· 1

2. 서론

··· 1

3. 연구 수행 내용

··· 2

4. 연구 수행 결과

··· 3

5. 결론 및 제언

··· 3

[부록]

부록1. STEAM 프로그램 개발 내용 및 결과물 ··· 4

부록2. 학생 산출물, 사진, 수업 영상 ··· 23

(3)

1. 요약문

자율주행차는 기계공학, 전자공학, 센서공학, 자동차공학 등 다양한 장르가 포함된 융합 교육 프로젝트인데 학생들이 접근하는데 다음과 같은 제한이 있음. 자율주행 차를 자신이 직접 타면서 체험할 수 있는데 물리적인 환경에 제약이 많음. 기존의 자율주행차는 작은 RC카를 위주로 구현을 하는데 그침. 본 교사연구회는 목재를 이용한 고카트를 직접 제작하고 학생들이 타고 움직이면서 직접 체험을 하면서 스 스로 고카트의 움직임을 제어하는 수준까지 도달하여 기본적인 수준이긴 하지만 자율주행차를 몸소 체험할 수 있는 프로그램을 개발하였음.

2. 서론

◦ 자율주행차는 기계공학, 전자공학, 센서공학, 자동차공학 등 다양한 장르가 포함 된 융합 교육 프로젝트임

◦ 고카트[gocart]는 프레임 위에 아무런 몸체도 부착시키지 않은 금속제의 1인용 자동 차로 시중에 제품으로 나와있는 것도 있으며 목재등을 이용하여 제작할 수도 있음 ◦ 고카트는 재료나 구조가 간단하여 고등학생 차원에서 비교적 쉽게 접근해서 제작

할 수 있음

◦ 기존의 고카트는 배터리를 이용해서 단순 구동되는 수준에 그침. 아두이노를 이용 하여 센서 및 코딩을 접목하여 자율주행하는 전기 자동차를 제작할 필요가 있음.

◦ 전기 자동차는 미래의 핵심 사업의 하나로 떠오르고 있기 때문에 학생들 융합 수 업 프로젝트 활동으로 좋은 소재라고 판단됨.

3. 연구 수행 내용

STEAM 프로그램

구분

프로그램명 고등학교 기술 (1)실습형 STEAM 프로그램 선행

프로그램명

< 2016년 STEAM 교사연구회 >

중학교 기술 (1) 실습형 수업용 STEAM 프로그램 학교급 고등학교 대상 학년(군) 1, 3학년 중심과목 과학 중심과목

성취기준 영역 [고등학교] (4) 디지털 정보의 처리

연계과목 기술 사회 정보 수학

연계과목 성취기준 영역

[고등학교 기술] 통신기술 [고등학교 수학] 수열과 암호화 [고등학교 정보] 프로그래밍 [고등학교 일반사회] 사회의 변화

개발결과

주제 연번 차시

(시수) 과목 연계(안)

1 3 기술(1) + 과학(1)

2 3 정보(1) + 과학(1)

3 2 수학(1) + 과학(1)

4 4 사회(1) + 과학(1)

5 4 사회(1)+기술(1) + 과학(1)+정보(1) 적용 결과 ※ 2020. 11 . 15 . 기준, 16차시 중 16차시 개발 및 16차시 적용 완료

◦ 자율주행 고카트를 제작하기 위한 추진 전략

- 자동차 공학, 컴퓨터 공학, 전기공학, 기계공학 진로를 희망하는 고등학교 학생 중 심으로 동아리 구성

- 기존의 자작 고카트를 제작하면서 아두이노와의 접목 가능성을 연구

S(과학) ▷ 자율주행자동차의 원리 알아보기 – 센서의 원리를 이해하고, 회로도를 구성한다.

T/E(기술․정보) ▷ 자율주행자동차 설계 및 제작하기 – 하드웨어와 소프트웨어를 이용하여 자율주행자동차를 설계 및 제작한다.

A(사회) ▷ 자율주행자동차와 사회 구조 논의하기 –자율주행 자동차가 사

회에 미치는 영향을 분석하고 토론한다.

(4)

4. 연구 수행 결과

◦연구 수행 결과

구분 수행 계획

교수학습지도안 개발 차시 총 10차시 예정 수업 적용 일정 2020. 10 . 2 . ~ 2020. 11 . 22 . (STEAM 수업)수혜학생 수 백운고등학교, 인덕원고등학교,성문중학교 150명 학생 태도검사 사전검사 10월 2일, 3개 학급(52명) 실시 완료

사후검사 11월 15일, 3개 학급(52명)

학생 및 교사 만족도조사 11월 16일 예정

교사연구회 STEAM 행사 개최 2020. 10. 24 . ‘STEAM 고카트’ 개최

논문 또는 학술대회 해당 없음

특허출원(국외, 국내) 해당 없음

5. 결론 및 제언

◦ 진로를 앞둔 고등학교 학생들에게 실재적이고 의미있는 진로체험의 기회를 부여

◦ 다양한 분야의 학생들이 서로 모여서 하나의 완성된 작품을 만드는 전문 메이커과 정을 체험할 수 있음

◦ 조금 더 높은 수준의 자율주행 전기차에 학생들이 도전할 수 있는 기본적인 가능성 및 틀을 제공함

[부록1] STEAM 프로그램 개발 내용 및 결과물

(프로그램명) 중학교 미술 (2)표현 수업용 STEAM 프로그램

1. STEAM 프로그램 개발·적용 교육과정

연번 차시 (중심과목)

2015 개정 교육과정 성취기준

(연계과목) 성취기준 영역 1 1~3/16 [9 미 02-01] 표현 의도에 적합한 주제를 다양한 방식으로 탐색할 수

있다.

[중학교 1~3학년]

(4) 기하 2 4~6/16 [9 미 02-02] 주제에 적합한 표현 과정을 계획할 수 있다.

3 7~8/16 [9 미 02-03] 표현 재료와 용구, 방법의 특징을 이해하고 표현 과정을 점검할 수 있다.

4 9~12/16 [9 미 02-04] 주제의 특징과 표현 의도에 적합한 조형 요소와 원리를 탐색하여 효과적으로 표현할 수 있다.

5 13~16/16 [9 미 02-04] 주제의 특징과 표현 의도에 적합한 조형 요소와 원리를 탐색하여 효과적으로 표현할 수 있다.

1-1. 교육과정 재구성표

프로그램명 고카트로 만드는 자율주행자동차 학교급 고등학교 차시 총 6차시

학습목표

l 자율주행자동차의 작동 원리를 설명할 수 있다.

l 자율주행자동차구성을 위한 센서 요소를 분류하여 설명할 수 있다. l 자율주행자동차를 설계․제작․주행하는 방법을 창의적으로 고안할 수 있다.

관련교과 과학, 기술, 정보, 사회

2015 개정 교육과정 연계

과학

(내용요소) 정보통신과 신소재

(성취기준) 과1242-1. 정보를 수신하고 인식하는 여러 가지 센서의 구조와 작동 원리를 설명 할 수 있다.

기술

(내용요소) 기술 혁신과 설계

(성취기준) 기가0233-2. 기술과 관련된 융합적 문제를 관련 교과 지식을 활용하여 창의적으로 해결할 수 있다.

사회 (내용요소) 기술과 사회

(성취기준) 사회421. 기술이 사회에 미치는 영향을 분석할 수 있다.

(5)

2. STEAM 프로그램 총괄표(총

16차시) 2015 개정

교육과정 연계 과학

(내용요소) 정보통신과 신소재

(성취기준) 12융과04-02 정보를 인식하는 여러 가지 센서의 기본 작동 원리를 이해하고, 휴대 전화, 광통신 등 첨단 정보 전달기기에서 정보가 다른 형태로 변환되어 전달되는 과정을 설 명할 수 있다.

기술

(내용요소) 기술 활용

(성취기준) 12기가05-03 자동차에 의한 사고의 원인과 사례를 알고, 사고 예방을 위한 올바른 이용 방법을 이해한다.

사회

(내용요소) 표현

(성취기준) 12사02-02 기술과 사회의 관계를 이용하여 다양한 사회변화를 예측할 수 있다.

차시 중심

과목 단원 소주제 학습내용

1차시 기술 가정

4. 미래기술과

세계 전기자동차란?

1. 우리가 전기자동차에 주목해야하는 이유 2. 새로운 전기자동차의 종류

3. (무선충전) 전기자동차란?

2~3 차시

과학

(물리Ⅰ) 3. 미술의 확장 자동차 디자인 1. 자동차 디자인

2. 전기자동차 모형 디자인

4~5 차시

미술 문화

4. 전기・전자와 정보통신공학

자동차 IT 기술 (전자회로의 기초)

1. 자동차 IT 기술 (무인자동차) 2. 전자회로의 기초 실험 (브래드보드)

- led, 스위치, 멜로디ic, tr, 콘덴서 등 6~7

차시 공학 기술

3. 기술혁신과 설계

모형자동차

섀시제작하기 모형 전기자동차 섀시 제작하기

8~9 차시

기술 가정

7. 창의공학설계 체험하기

모형자동차

차체(body) 모형 전기자동차 차체(body) 제작하기

10~11 차시

공학 기술

8. 공학기술과

진로 공학기술과 진로 미래기술과 관련한 진로 알아보기

12~16 차시

공학 기술

9. 고카트

형식의 전기차 공학 목재를 이용해서 자동차 새시 및 몸체 구성

24V배터리를 이용한 모터구동

제작

(6)

3. STEAM 프로그램 차시별 수업지도안

1. 전기자동차란 무엇인가?

과목

과학 + 기술․가정 + 공학기술 수업차시 1~2차시

단원

(과학) 6. 에너지와 환경 (기술‧가정) 미래기술과 세계

교육과정

과 학

2015개정교육과정_제 2부. 과학과 문명_(6) 에너지와 환경

(자) 태양전지, 연료전지, 하이브리드 기술의 기본적인 원리를 이해하고 이러 한 기술의 필요성을 환경적 관점에서 이해한다.

기 술

2015개정교육과정_4. 미래기술과 세계

㈎ 정보통신 기술(정보), 우주항공 기술(수송), 바이오 기술(생명), 로봇과 자동 화 기술(제조), 환경과 건설 기술(건설)의 기초적 원리, 사례, 그리고 기술의 미래 동향을 설명할 수 있다.

공 학

2015개정교육과정_3. 자동화와 기계공학

(나) 기계 공학 기술의 특징 및 다른 기술과의 융합적 발전 방향을 이해하고, 기계공학 기술의 시스템적 관점에서의 활용 및 작용을 안다.

학습목표

1. 우리가 전기자동차에 주목해야 하는 이유에 대해 설명할 수 있다.

2. 최근 새롭게 각광받고 있는 전기자동차의 종류에 대해 설명할 수 있다.

3. 전기자동차에 대해 설명할 수 있다.

학습과정 교수 ‧ 학습 활동 준비물

도입 (20분)

 우리가 전기자동차에 주목해야하는 이유?

Co 나는 투발루 사람입니다...

ET 투발루와 기후난민 영상시청 http://youtu.be/_n-ooLKXT4I

CD 우리나라 투발루에 이러한 일들이 일어난 원인이 무엇일까요? 우리가 할 수 있는 일은 무엇일까요?

이것이 바로 우리가 전기자동차에 주목해야 하는 이유입니다.

컴퓨터, 프로젝션tv

학습활동 (70분)

 전기자동차의 종류 (충전방식에 따른 분류)

Co 저는 환경을 오염시키지 않는 착한 전기 자동차를 구입하고 싶습니 다. 혹시 좋은 전기자동차가 있으면 소개시켜 주실래요?

CD 새로운 전기자동차의 종류에 대해 조사해 봅시다.

Tip! 완속충전, 급속충전, 무선충전, 배터리교체, 수퍼캐패시터, 무선충전, 전차(電車), 하이브리드, 수소연료전지

ET 스마트기기와 참고자료를 보면서 새로운 전기자동차에 대해 정리한 후 발표해 본다.

Co 고카트는 무엇인지 자세히 소개해 주실 수 있나요?

ET 고카트 관련 동영상 시청https://www.youtube.com/watch?v=-7l17esnmeY

CD 스마트 기기와 참고자료를 보면서 olev에 대해 정리한다.

전지, 색연필, 매직, 스마트기기, 참고자료

마무리

(10분)

^Co 다음시간 전기자동차를 개발하고 있는 연구실로 떠나봅시다.

지도상의

유의점

환경오염‧기후변화를 막기 위해 우리는 전기자동차, 특히 본 프로그램의 주제인 전기 자동차에 좀 더 많은 관심을 가질 수 있도록 지도한다.

2. 전기 자동차 연구원 되기 – 자동차 IT기술의 만남 (전자회로의 기초)

과목

기술․가정 + 공학기술 + 과학 수업차시 3~4차시

단원

(과학) 1.정보통신과 신소재 (기술)3.기술혁신과 설계 (공학기술)4. 전기․전자와 정보 통신 공학

교육과정

과 학

2015개정교육과정_제2부. 과학과 문명 (1) 정보통신과 신소재

⑥ 반도체의 도핑과 반도체 소자의 전기적 특성을 통해 다이오드와 트랜지스 터, 고집적 메모리의 구조와 활용 방법을 이해한다.

기 술

2015개정교육과정_3. 기술혁신과 설계

㈎ 공학 설계를 위한 기초적인 제도 방법, 제도 통칙, 투상법 등을 이해하고, 이를토대로 창의적 제품을 구상하고 설계할 수 있으며, 간단한 창의 공학 설 계 프로젝트를 수행할 수 있다.

공 학

2015개정교육과정_4) 전기․전자와 정보 통신 공학

(가) 전기ㆍ전자 부품과 회로에 대한 기초 지식을 알고, 관련 공학 기술에 관 한 특징 및 주요 개념 또는 발전 방향을 이해한다.

학습목표

1. 전기자동차 모형에 적용되는 전자회로에 대해 설명할 수 있다.

2. 전기자동차 모형에 적용되는 전자회로를 브레드 보드를 이용하여 구성할 수 있다.

학습과정 교수 ‧ 학습 활동 준비물

도입 (5분)

 자동차 전자회로?

Co 미래 자동차 전자회로 연구실에 오신 것을 환영합니다. 오늘은 여러분 이 자동차전자공학자가 되어 보는 시간을 가져볼 것 입니다.

ET 무인자동차 동영상 시청http://www.youtube.com/watch?v=i-u2CT3foXg 랭킹으로 알아보는 미래의 스마트카! http://www.youtube.com/watch?v=XB5cl5eYf5g

컴퓨터, 프로젝션tv

학습활동 (90분)

CD 이런 무인자동차와 스마트카 그리고 우리가 만들 전기자동차를 개발 하기 위해서는 IT기술, 전기․전자회로의 기본을 확실히 알아야 합니다. 이번 시간에는 우리가 개발할 전기자동차 모형에 적용할 회로를 창의적으로 구성 해보는 시간을 갖도록 하겠습니다.

ET

1. led를 켜보자.

2. 창의적인 무지개 led회로를 만들어 보자.

3. 누름 스위치가 추가된 무지개 led회로를 만들어 보자.

4. 잠깐 동안 led 반짝 회로를 만들어 보자.

5. 멜로디 ic를 작동시켜 보자.

6. 비안정 멀티바이브레이터 회로를 만들어 보자.

브 래 드 보 드, LED, 스위치, TR, 콘덴서, 저항, 멜로디 IC, 스피커, 전지 등

마무리 (5분)

학생들의 만든 전자회로에 대해 다시 한 번 정리하고 다음시간에 제작 할 전기자동차 모형의 자동차 샤시에 대해 안내한다.

유의점

전기 안전에 유의한다.

(7)

3. 전기 자동차 연구원 되기 – 자동차 IT기술의 만남 (전자회로의 기초)

과목

기술․가정 + 공학기술 + 과학 + 물리 수업차시 5~6차시

단원

교육과정

과 학

기 술

㈎ 공학 설계를 위한 기초적인 제도 방법, 제도 통칙, 투상법 등을 이해하고, 이를토대로 창의적 제품을 구상하고 설계할 수 있으며, 간단한 창의 공학 설 계 프로젝트를 수행할 수 있다.

공 학

학습목표

1. 전기자동차 모형에 적용되는 전자회로에 대해 설명할 수 있다.

2. 전기자동차 모형에 적용되는 전자회로를 브레드 보드를 이용하여 구성할 수 있다.

Co 미래 자동차 전자회로 연구실에 오신 것을 환영합니다. 오늘은 여러분이 자동차전자공학자가 되어 보는 시간을 가져볼 것 입니다.

ET 무인자동차 동영상 시청http://www.youtube.com/watch?v=i-u2CT3foXg 랭킹으로 알아보는 미래의 스마트카! http://www.youtube.com/watch?v=XB5cl5eYf5g

CD 이런 무인자동차와 스마트카 그리고 우리가 만들 전기자동차를 개발하기 위해서는 IT기술, 전기․전자회 로의 기본을 확실히 알아야 합니다. 이번 시간에는 우리가 개발할 전기자동차 모형에 적용할 회로를 창의적으 로 구성해보는 시간을 갖도록 하겠습니다.

4. 고카트 제작 – 목재를 이용한 고카트 몸체 제작

과목

기술․가정 + 공학기술 + 과학 + 물리 수업차시 7~12차시

단원

교육과정

과 학

기 술

[12기가04-05] 수송 기술에서 새롭게 등장한 수송 수단의 종류와 특징을 탐색 하고, 우주항공기술 분야의 발전 방안을 토의하고 발표한다.

공 학

학습목표

1. 동력전달장치, 조향장치 등 자동차의 기본적인 구조를 학습한다.

2. 목공실습과 전동드릴 실습을 한 후 고카를 제작한다.

 고카트란?

Co 고카트는 1인용 자동차를 말합니다. 고카트의 동력은 휘발유로 가는 것도 있으니 미래 사회의 자원난을 고려해서 전기로 구동하는 자동차가 많이 등장하고 있습니다. 특히 자율주행을 구현하기 위해서 고카트를 적용 하는 것이 좋을 것입니다.

ET 고카트 구현영상 시청 https://www.youtube.com/watch?v=oRrncA0f24E

다양한 종류의 고카트 시청 https://www.youtube.com/watch?v=U9cazC7DBFk&list=PLS-WhFKNGib67jGkwLyE1F1l_eS1ujpTL

CD 이제 고카트를 제작하도록 하겠습니다.

STEAM 학습 준거

상황 제시

상 황 제 시

전기를 동력하는 고 카트는 어떻게 작동 될까요?

창 의 적 설 계

창의적 설계

직접 고카트를 제작 한다.

감 성 적 체 험 기존의 설계도와 자신의 설계

도를 비교한다.

감성적 체험

(8)

과목

물리 수업차시 7-12차시

단원

힘과 운동

교육과정

○프로젝트 주 교육과정

•과학. 공학, 예술

자동차 디자인의 원리 소개 후 공기 저항에 가장 최적화된 디자인 설계 및 제작을 할 수 있다.

○차시별 교육과정

•물리Ⅰ. 시간, 공간, 운동

운동 법칙을 공기 저항에 최적화된 자동차 디자인에 적용할 수 있다. 수 있다.

•물리Ⅱ. 힘과 운동

운동 법칙을 이용하여 자동차의 운동을 설명할 수 있다.

학습목표

1. 자동차 디자인의 원리를 설명할 수 있다.

2. 자동차 디자인 설계 및 제작을 할 수 있다.

학습과정 교수 ‧ 학습 활동 준비물

도입 (15분)

 힘과 운동의 개요

Co 여러 가지 모양의 고카트를 관찰해보고, 구조를 비교해 보자.

동영상 및 프레젠 테이션 자료

학습활동 (5시간)

 공기 저항에 최적화된 제가 가능한 나만의 고카트 설계 및 제작하기

CD 주어진 재료를 이용하여 연료 결합 공간을 내장한 움직임 이 가능한 고카트를 제작해보자.

<활동 1> 고카트 디자인하기

<활동 2> 고카트 설계 및 제작하기

․활동지

․실험재료:

목재, 24V배터리, 24V모터, 조향장치, 핸들, 전동드릴, 외 날톱 등 기타 연장

마무리 (15분)

ET 빗면을 이용하여 고카트의 조향성과 움직임을 분석해보고,

모둠별 고카트에 대한 평가를 해보자. ^{․약식 보고서 작성}

지도상의

유의점

다양한 차종의 사진을 통해 디자인 및 설계에 대한 사전조사를 해오도록 한다. 고카트 제작 시 공구에 다치지 않도록 주의한다.

5. 고카트에 아두이노 연결하기 – IT 고카트 제작

과목

과학 + 정보 + 공학기술 수업차시 13~15차시

단원

(과학) 1.정보통신과 신소재 (정보)3.기술혁신과 설계 (공학기술)4. 전기․전자와 정보 통신 공학

교육과정

과 학

정 보

2015개정교육과정_3. 추상화와 알고리즘

[9정04-05] 실생활 문제 해결을 위한 소프트웨어를 협력하여 설계, 개발, 비교･

분석한다. 공

학

학습목표

1. 고카트에 필요한 아두이노 기능을 설계할 수 있다.

2. 아두이노의 센서 및 LCD등을 이용하여 고카트에 IT기술을 구현할 수 있다.

학습과정 교수 ‧ 학습 활동 준비물

도입 (5분)

Co 최근에 출시된 자동차에 적용된 IT기술이 무엇이 있는지 알아보는 시 간을 가져볼 것 입니다.

ET 최근 출시된 신차에 적용된 IT기술 동영상 시청

https://www.youtube.com/watch?v=TSYOQWYOAg0

학습활동 (125분)

CD 이런 IT기술 중에 일부를 우리가 제작한 고카트에 적용해서 구현해 보 는 시간을 갖도록 하겠습니다. 먼저 아두이노로 고카트에 어떤 기능을 적용할 지 조별로 토론을 하고 직접 구현하겠습니다.

ET

1. 아두이노를 구현하는 틴커캐드 사이트를 탐색해 보자.

2. 새회로를 구성해 보자.

3. 리모콘으로 작동하는 반응형 주차표시등 만들어 보자.

4. 리모콘으로 작동하는 반응형 자동차 LED를 구현해 보자.

5. 구현된 소스코드를 아두이노에 적용하여 고카트에 부착해 보자.

아두이노, 고카트, 브래드보드, LED, 스위치,

TR, 콘덴서, 저항, 멜로디IC, 스피커, LCD

등

마무리

(5분)

학생들의 만든 전자회로에 고카트에 적용해 보고 고카트를 시승하면서 감성적인 체험을 경험한다.

유의점

전기 안전에 유의한다.

(9)

4. 학생활동지 / 고카트 디자인 설계 및 제작(차시: 7~12)

(마포 메이커 스페이스 자료제공) 1. 목재 재단

(1) 목재를 카트의 크기에 맞게 재단한다.

2. 몸체 만들기

(1) 목재를 몸체 모양에 맞게 배치한 후, 예비홀을 뚫는다.

(2) 몸체에 미리 뚫어둔 예비 홀에 나사를 이용해 고정한다.

3. 뒷바퀴 및 모터 제작

(1) 1에서 제작한 몸체에 베어링을 육각볼트를 이용하여 연결한다.

*베어링이 몸체와 수직이 되도록 연결한다.

(2) 베어링에 스터드볼트를 넣고 스프로킷, 체인, 뒷바퀴를 스터드볼트에 차례대로 연결한다.

(3) 모터를 제작한 후 모터와 뒷바퀴를 체인과 연결한다.

이때 체인이 팽팽해지도록 모터의 위치를 뒷바퀴로부터 최대한 멀리 평평하게 배치한다.

(10)

4. 조향장치 제작

(1) 스티어링 너클을 조립하고, 2에서 제작한 몸체에 연결한다.

(2) 마이크로 스위치을 조립한 후 스티어링 너클에 부착한다.

(3) 앞바퀴를 조립한다.

(4) 핸들 고정대를 제작한 후 핸들 고정대를 고정해준다.

5. 교사자료 : 틴커캐드로 학습하는 고카트 IT 전문가(13~15차시)

- Circuits > 새 회로 작성

- Circuits > 기본화면 구성

- Circuits > 기본 회로 연습: LED 불켜기

(11)

- Circuits > 기본 회로 연습: LED 불켜기(관련소스코드) void setup()

{

pinMode(11, OUTPUT); //11번 핀번호를 출력으로 설정 pinMode(10, OUTPUT); //10번 핀번호를 출력으로 설정 pinMode(9, OUTPUT); //9번 핀번호를 출력으로 설정 }

void loop() {

digitalWrite(11, HIGH); //11번 핀에 출력신호를 HIGH로 설정 즉 LED의 불을 켬 digitalWrite(10, LOW);

digitalWrite(9, LOW);

delay(100);

digitalWrite(10, HIGH);

delay(100);

digitalWrite(9, HIGH);

delay(100);

}

- Circuits > 리모콘으로 작동하는 반응형 주차표시등 만들기

- Circuits > 리모콘으로 작동하는 반응형 주차표시등 만들기 소스코드

#include <IRremote.h>

int remote = 10;

IRrecv irrecv(remote);

decode_results results;

#include <LiquidCrystal.h>

LiquidCrystal lcd(12, 11, 5, 4, 3, 2);

void setup() { Serial.begin(9600);

irrecv.enableIRIn();

lcd.begin(16, 2);

}

String lcd1 = "Phone Number";

String lcd2 = "010-1234-5678";

void loop() {

if (irrecv.decode(&results)) { Serial.println(results.value);

if(results.value == 0xFD08F7) lcd1 = "Give me a call!";

else if(results.value == 0xFD8877) lcd1 = "Have a Nice day";

else if(results.value == 0xFD48B7) lcd1 = "Parking Please~!";

else

lcd1 = "Phone Number";

irrecv.resume();

lcd.clear();

}

lcd.setCursor(0, 0);

lcd.print(lcd1);

lcd.setCursor(0, 1);

lcd.print(lcd2);

}

- Circuits > 리모콘으로 작동하는 반응형 자동차 LED

(12)

- Circuits > 리모콘으로 작동하는 반응형 자동차 LED 소스코드

#include <Adafruit_NeoPixel.h>

Adafruit_NeoPixel strip = Adafruit_NeoPixel(4, 2, NEO_GRB + NEO_KHZ800);

#include <IRremote.h>

int remote = 10;

IRrecv irrecv(remote);

decode_results results;

void setup() { Serial.begin(9600);

irrecv.enableIRIn();

strip.begin();

}

void loop() {

if (irrecv.decode(&results)) { Serial.println(results.value);

for(int i=0; i<4; i++){

if(results.value == 0xFD08F7) strip.setPixelColor(i, 255, 0, 0);

else if(results.value == 0xFD8877) strip.setPixelColor(i, 0, 255, 0);

else if(results.value == 0xFD48B7) strip.setPixelColor(i, 0, 0, 255);

else strip.setPixelColor(i, 0, 0, 0);

}

strip.show();

irrecv.resume();

} }

6. 차시별 학생 평가기준 및 방법

차시 평가기준(성취수준) 평가방법 평가도구

1~3 /15

상

- 무인자동차의 정의는 무엇이며 이를 구현하기 위해 필요한 다양한 기술과 알고리즘을 이해할 수 있다.

- 주어진 과제의 프로젝트를 수행하고 정확이 알고리즘 을 작성할 수 있다.

- 고카트를 구현하는 다양한 기계식 구조를 이해할 수 있다.

모둠별 관찰평가/

모둠별 포트폴리오

평가

관찰평가지

중

- 주어진 과제의 프로젝트를 수행하고 정확이 알고리즘 을 작성할 수 있다.

- 고카트를 구현하는 다양한 기계식 구조를 이해할 수 있다

하 - 주어진 과제에 관심이 없고, 올바른 알고리즘을 작성 하는데 관심이 없다.

4~6 /15

상

- 무인자동차에 대해서 자신의 생각을 설명할 수 있다.

- 무인자동차를 수업에 다양하게 활용 가능한 아이디어 를 가지고 있다.

- 무인자동차를 통하여 변화되는 사회현상을 예측할 수

있다. 모둠별

관찰평가/

모둠별 포트폴리오

평가

관찰평가지 중

-- 무인자동차를 수업에 다양하게 활용 가능한 아이디 어를 가지고 있다.

- 무인자동차를 통하여 변화되는 사회현상을 예측할 수 있다.

하 - 무인자동차를 통하여 변화되는 사회현상을 예측할 수 있다.

7~12 /15

상

- 무인 자동차와 일반 자동차의 차이점을 알고, 정리할 수 있다.

- 다양한 고카트의 종류를 분류하고 IT 기술을 접목하기 위한 코딩을 실행 할 수 있다.

관찰평가 관찰평가지

중 - 센서를 이용한 측정은 구현하나 주어진 과제의 코딩 을 작성하지 못한다.

하 - 센서를 이용하지 못하며 과제 코딩에 대해서 작성하 지 못한다.

13~15 /15

상

- 각종 센서를 이용하여 실험값을 측정하고, 기체의 온 도와 압력의 관계를 이해하고 주어진 과제의 코딩을 작 성하고 알고리즘을 이해 할 수 있다.

관찰 및

산출물평가 관찰평가지

중

- 각종 센서를 이용하여 실험값을 측정하고 기체의 온 도와 압력에 대한 관계를 이해하나 코딩을 통해 주어진 과제를 실행하지 못한다.

하 - 각종 센서에 대한 이해를 하지 못하고, 과제를 실행할 수 있는 코딩을 작성하지 못한다.

(13)

가. 자기/동료평가지(1~10차시)

평가방법 평가기준 평가

상 중 하

자기평가

- 무인자동차가 무엇인지 설명할 수 있다.

- 무인자동차를 과학 수업에 다양하게 활용할 수 있다.

- 다양한 센서를 이용하여 과학적 측정값을 측정할 수 있다.

- 주어진 프로젝트를 수행하기 위한 알고리즘을 작성하고, 알고리 즘을 이해 할 수 있다.

- 모둠별 토의와 협의를 통해 알고리즘을 이해하고 유사한 예들을 일상생활에서 찾을 수 있다.

동료평가

- 과학 실험에 적극적으로 참여하고, 성실히 실험에 참여 하였다.

- IT자동차를 구현하기 위한 센서를 이용하는 코딩을 작성하고 구 현할 수 있다.

- 모둠별 포트폴리오를 작성할 때 다양한 아이디어를 제시할 수 있 다.

※ 평가 노하우 : 실험에 적극적으로 참여하고 실험설계 과정에서 자신의 아이디어를 창출하는 능력을 평가할 수 있도록 한다.

나. 관찰평가지(1~10차시)

번호 이름

지식 태도

배움과 성장의 기록 고카트를 활용한 다양한 과학수

업을 이해하고, 생활에 활용 가 능한 포트폴리오를 작성 할 수 있다.

실험에 적극적으로 참여하 고 포트폴리오 작성시 다양 한 아이디어를 제시하고, 창의성을 발휘한다.

상 중 하 상 중 하

※ 평가 노하우 : 단순한 과학실험을 통해 지식을 습득하기 보다는 다양한 실험을 스스로 설계 하고 주어진 포트폴리오를 작성하는데 있어 학생 개인의 아이디어를 산출하는 창의성을 발휘하 는 정도를 측정하도록 한다.

다. 포트폴리오 평가지(1~10차시)

모둠명

평가 영역 평가항목

평가

(매우우수5, 우수4, 보통3, 미흡2, 매우미흡1)

5 4 3 2 1

모둠별 평가 (25)

주제선정 프로젝트를 실행하기 위해서 알고리즘을 잘 작성하였는가?

자료수집 프로젝트를 실행하기 위해서 정확한 코딩을 선정하고 실행하였는가?

자료정리 아두이노 회로 구현에 맞게 프로젝트가 올 바르게 실행되었는가?

발표

모둠별 협동 실행이 원활하지 않을 경우 구성원간 원활 하게 협의하고 수정 보완하였는가?

합계

개별 평가 (25)

모둠원(번호) 학생1 학생2 학생3 학생4

자기평가점수(5) 동료평가점수(10)

체크리스트(10) 합계

종합 평가 (50)

모둠별평가 점수 +개별평가 점수 상(40이상), 중(25이상), 하(25미만)

7. 학교생활기록부 기재 예시

항목 학생부 기재 예시

교과학습발달상황 세부능력 및 특기사항

(정보) 첨단 IT 자동차를 구현하기 위한 알고리즘을 작성하고 이를 아두이노에 적용하여 리모컨으로 작동하는 나만의 LCD 를 구현함.

(과학) 고카트의 기계적 작동원리와 전력 전달과정을 이해하고 직접 제작함.

행동특성 및 종합의견

창의적 체험활동상황 (동아리) 무인자동차의 다양한 종류를 조사하고 사회에 미치는 변화를 예측하고 토론함.

(14)

[부록2]

-고카트 제작과정

-아두이노를 고카트에 부착하는 과정

(15)

- 25 - -최종 시승장면