2020년 STEAM 교사연구회 운영(소사벌초등학교)

(1)

2020 융합인재교육(STEAM) 교사연구회 결과보고서

2020. 11.

소사벌초등학교

(2)

【 2020년 융합인재교육(STEAM) 교사연구회 결과보고서 】

과 제 개 요

과제명

2020년 STEAM 교사연구회 운영(소사벌초등학교)

STEAM 프로그램

유형

유형2) 다양한 교과 간 협동 연구를 통한 STEAM 프로그램 신규 개발 ( √ )

프로그램명

초등학교 고학년 과학 ‘우리는 우주 개척자!’ 프로젝트

학교급 ^초 대상 학년(군) ^3~6학년

중심과목 과학 중심과목 성취기준 영역

[6과17-02] 자연 현상이나 일상생활의 예를 통해 에너지의 형태가 전환됨을 알고, 에너지를 효율 적으로 사용하는 방법을 토의할 수 있다.

[4과16-04] 달을 조사하여 모양, 표면, 환경을 이 해하고 지구와 달을 비교할 수 있다.

연계과목

사회 미술 국어 수학 실과

연계과목 성취기준 영역

[6실05-06] 생활 속에서 로봇 활용 사례를 통해 작동 원리와 활용 분야를 이해한다.

[6미02-03] 다양한 자료를 활용하여 아이디어와 관련된 표현 내용을 구체화할 수 있다.

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 소사벌초등학교 초등담임 교사 김동준

공동연구원 소사벌초등학교 초등담임 교사 윤신영

공동연구원 소사벌초등학교 초등담임 교사 김영준

공동연구원 소사벌초등학교 초등담임 교사 김성훈

공동연구원 소사벌초등학교 초등담임 교사 최성욱

2020년도 정부의 R&D 재원으로 한국과학창의재단의 지원을 받아

융합인재교육 (STEAM) 교사연구회를 운영한 최종 결과로써 본 보고서를 제출합니다.

2020년 11월 20일

주관연구기관장 : 김 형 규 (인) 연구책임자 : 김 동 준 (인)

한국과학창의재단 이사장 귀하

(3)

“이 보고서는 2020년도 정부의 재원으로

한국과학창의재단의 지원을 받아 수행된 성과물임 ”

(4)

목 차

1. 요약문

··· 1

2. 서론

··· 1

3. 연구 수행 내용

··· 2

가. STEAM 프로그램 개발 및 적용 ··· 2

나. STEAM 프로그램 적용 성과 연구 및 조사 ··· 3

다. STEAM 협력연구 강화 및 확산 실천 ··· 4

4. 연구 수행 결과

··· 4

5. 결론 및 제언

··· 6

[부록]

부록1. STEAM 프로그램 개발 내용 및 결과물(학생 활동지, 교사 수업 슬라이드) 부록2. STEAM 연구회 운영 실적

부록3. 회의록

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1. 요약문

○ 초등 3~6학년 과학교과 중 지구와 우주 컨텐츠를 소프트웨어 교육과 융합한 C-STEAM 수업으로 재구성하여 LEGO Spike Prime 활용 피지컬 컴퓨팅, Circus AR 앱 활용 증강현실, 구글 Expeditions 앱 활용 가상현실, 태양계 모형 만들기 프로그램을 적용한 10차시 프로그램으로 개발하여 적용한다.

○ 레고 스파이크 프라임은 시작 단계의 센서 모듈 컨텐츠, 메뚜기 로봇 컨텐츠, 드 라이빙 베이스를 활용한 훈련 캠프 컨텐츠를 적절히 활용하여 행성 탐사 활동에 필요한 로봇, 장비, 장치를 디자인하고 움직임을 프로그래밍하는데 중점을 두어 설계한다.

○ Circus AR 마커는 사이언스 레벨업에서 제공하는 와그작 AR/VR 컨텐츠 중 태양 계 및 우주 탐사를 잘 표현한 컨텐츠 중심으로 미리 준비하여 한 모둠 내에서는 서로 다양한 컨텐츠를 표현하도록 하여 최종 결과물을 모둠원들이 서로 돌려볼 수 있도록 구성한다.

○ 사이언스 레벨업 VR 컨텐츠를 동기유발 자료로 활용하면서 사이트에서 제공되 는 다양한 AR/VR 컨텐츠도 가정에서 자유롭게 체험할 수 있도록 안내한다.

○ 구글 Expeditions 앱 활용시 동일 네트워크 구축이 필요하므로 무선인프라 구축 사업이 완료된 교실을 활용하는 것을 추천한다.

○ 본 프로그램의 원활한 적용을 위해 학생들이 블록명령어를 이용한 소프트웨어 교육의 기초 지도의 병행이 요구된다.

○ STEAM 교사 연구회 운영을 통해 본교 교원들의 융합교육 관련 수업사례를 공 유하고, 미래기술을 접목한 교실환경의 변화에 대해 고민해보는 기회를 갖는다.

○ 연말 평택 교육공동체 열매워크숍을 운영하여 증강현실, 가상현실, 홀로그램 등 미래기술 중심 융합수업, STEAM 교육과 관련한 정보를 공유하고 교원 역량을 함양하는 기회를 마련한다.

2. 서론

○ 학생들에게 의미있는 융합경험 제공을 위해 STEAM 교육 전문가로서의 교사역 량 함양을 위해 STEAM 교육 워크숍, 연수 및 연찬활동, STEAM 운영사례 공유 기회를 확대하여 학교현장의 인식개선에 기여

○ 교실현장이라는 한정된 장소가 아닌 과학, 기술, 공학, 예술, 수학적 경험으로 고 르게 체득할 수 있도록 첨단학습환경을 최대한 활용하여 배움을 장을 찾고 다양 한 경험을 제공함으로써 좀 더 쉽고, 좀 더 재미있게 STEAM 교육에 접근할 수 있는 기회를 제공한다.

○ 참여경험이 부족하지만 배움의 열정이 확산될 수 있도록 지역 STEAM 교육 활

성화를 위한 제반활동에 중심역할 수행

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3. 연구 수행 내용

➀ STEAM 프로그램 개발 및 적용

○ 추진전략 : 4차 산업혁명 시대의 첨단학습환경을 기반으로 하여 우주탐사를 향한 증강현실 실감형 콘텐츠 기반 학습활동, 레고 스파이크 프라임 활용 우 주탐사 프로젝트를 통한 우주 교통장치 연구, 레고 스파이크 프라임의 센서 기능을 활용하여 우주 공간에서 자원을 순환시켜 재활용하는 장치 설계, 로봇 활용 소프트웨어 교육을 통한 새로운 개척지 탐사과정을 교육과정과 융합하여 적용함으로써 학생들의 자기주도적 학습능력 신장과 더불어 미래핵심역량 함 양

○ 절차 : STEAM 수업을 위한 환경조성 → 개발 수업 프로그램 1개 학급(30명) 적용 → 개선방안 모색 및 개선 연구활동 → 개선된 수업 프로그램 5개 학급 (150명) 적용 → 연구결과 정리

○ 환경조성방안 : 학생들의 첨단학습기기 활용능력 함양을 위한 스마트교실 1실, 컴퓨터실(2실, PC 90대) 환경정비, 무선 인프라(학생 개인용 태블릿 120대), 무 선 AP 설치 운영 교실 12실 운영, 학생용 노트북 30대 및 멀티미디어 소양함 양을 위한 교과+창체활동간 ICT 활용교육 실시, AI교육 시범학교 운영 피지컬 컴퓨팅 교구(레고 스파이크 프라임) 구축

○ STEAM 학습 준거

- 상황제시 : #1. 지구의 모양을 실감나게 조사할 수 있는 방법 알아보기 #2 와 그작 VR 태양계로 떠나는 여행 가상현실 체험하기 #3. 우주 탐사와 관련된 영화 ‘마션’ 공식 예고편 시청

- 창의적 설계 : IT, SW 등 첨단학습환경자원을 활용한 문제해결방법 탐구 - 감성적 체험 : 개인/모둠별 문제해결결과를 온/오프라인으로 확인하고 성공적

인 문제해결에 이를 수 있도록 계획수정, 보완방안 연구

○ STEAM 프로그램 구안

STEAM 프로그램

구분

프로그램명

우리는 우주 개척자!

(초등학교 과학 우주탐사 수업용 STEAM 프로그램)

선행

프로그램명

해당없음

학교급

초등학교 대상 학년(군) 3-6학년

중심과목

과학

중심과목 성취기준 영역

[6과17-02] 자연 현상이나 일상생활의 예를 통 해 에너지의 형태가 전환됨을 알고, 에너지를 효율적으로 사용하는 방법을 토의할 수 있다.

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➁ STEAM 프로그램 적용 성과 연구 및 조사

○ 수업 프로그램 평가 적용 계획

- 적용대상 : 3학년 30명, 4학년 60명(2학급), 5학년 30명, 6학년 30명, 총 150 명

- 적용시기 : 4학년 1개 학급(30명) 대상 개발 수업 프로그램 10차시 적용 → 3~6학년 4개 학급(120명) 대상 개선된 수업 프로그램 10차시 적용

[6과02-02]

별의 의미를 알고 대표적인 별자리를 조사할 수 있다.

[4과17-02] 물의 중요성을 알고 물 부족 현상 을 해결하기 위해 창의적 방법을 활용한 사례 를 조사할 수 있다.

[4과16-04] 달을 조사하여 모양, 표면, 환경을 이해하고 지구와 달을 비교할 수 있다.

연계과목

사회 미술 국어 수학 실과

연계과목 성취기준 영역

[6사08-06] 지속가능한 미래를 건설하기 위한 과제(친환경적 생산과 소비 방식 확산, 빈곤과 기아 퇴치, 문화적 편견과 차별 해소 등)를 조 사하고, 세계시민으로서 이에 적극 참여하는 방안을 모색한다.

[6미02-03] 다양한 자료를 활용하여 아이디어 와 관련된 표현 내용을 구체화할 수 있다.

[4미01-03] 생활 속에서 다양하게 활용되고 있 는 미술을 발견할 수 있다.

[4국05-03] 이야기의 흐름을 파악하며 이어질 내용을 상상하고 표현한다.

[6수05-03] 주어진 자료를 띠그래프와 원그래 프로 나타낼 수 있다.

[6수05-04] 자료를 수집, 분류, 정리하여 목적 에 맞는 그래프로 나타내고, 그래프를 해석할 수 있다.

[4수05-03] 여러 가지 자료를 수집, 분류, 정리 하여 자료의 특성에 맞는 그래프로 나타내고, 그래프를 해석할 수 있다.

[6실05-06] 생활 속에서 로봇 활용 사례를 통 해 작동 원리와 활용 분야를 이해한다.

개발계획

주제 연번

차시

(시수) 과목 연계(안)

1 2 사회(1) + 수학(1)

2 2 국어(1) + 과학(1)

3 3 과학(2) + 국어(1)

4 3 미술(1) + 실과(2)

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- 적용방법 : 수업 프로그램 적용예제 수정, 기존 학생 평가방법 및 도구 적용 후 개선방안 모색, 구체적 실천방법 개선을 통한 수업 프로그램 보완

- 학교생활기록부 : 학생활동 중 STEAM 적용 교과에서 특기할 만한 사항 발생 시 학교생활기록부 교과학습발달상황(성취기준 해당 교과) 및 창의적 체험활 동 자율활동에 해당내용 기록

○ 수업 프로그램의 효과성 검증

- 사전(6~7월)/사후(10~11월) STEAM 설문조사 - 10차시 프로그램 적용 후 학생 만족도 조사 - 참여교사, 참여학생 인터뷰 및 동료교사 의견수렴

<태도요인별 t-검정 결과>

<수학/과학 흥미/배려, 수학소통> <과학소통, 유용성/자아개념> <자아효능감, 진로선택>

➂ STEAM 협력연구 강화 및 확산 실천

○ 연구회 워크숍 및 역량강화 : 월 1회 정례 워크숍을 통한 STEAM 교육역량 함 양, STEAM 교원연수 운영, 실습·체험중심 워크숍·연수 추진

<1차 워크숍> <2차 워크숍> <3차 워크숍>

○ STEAM 협력연구 강화 : 4차 산업혁명 기반 미래형 교수ㆍ학습방법 정착을 위 한 협력연구 및 자율연수 강화

→ 학급에서 활용 가능한 스마트 디바이스, 노트북 중심 플랫폼과 SNS 환경고려 적용방안 제시, 우수작품 공유를 통한 발전방안 모색

→ STEAM 수업공개, 수업상황 줌 활용 온라인 송출, 온라인 사후협의회 운영

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4. 연구 수행 결과

<수업공개> <수업공개 장면 줌 송출> <온라인 사후 협의회>

○ STEAM 교사연구회 주관 워크숍 및 정보공유 방법

- STEAM 교사연구회 정기협의회 : 연구회원+자문위원 참석 - 전문가 초청 STEAM 수업운영의 실제 연수실시(세미나)

- 지역 교과연구회 및 관내 참여희망교사 대상 STEAM 워크숍 운영 - 지역 교사연구회 밴드 운영을 통한 STEAM 교육정보 공유

<연구회원 자율 연수 추진> <연구회원 자율 연수 추진> <연구회원 자율 연수 추진>

구분 수행 계획

교수학습지도안 개발 차시 총 10차시

수업 적용 일정 2020. 10. 5. ~ 2020. 10. 30.

(STEAM 수업)수혜학생 수 소사벌초등학교 150명 예정 학생 태도검사 사전검사 7월 5개 학급(150명)

사후검사 10~11월 5개 학급(150명)

학생 및 교사 만족도조사 11월

교사연구회 STEAM 행사 개최 2020. 11. 6. 3교시(11:00~11:40) 수업공개 (줌 온라인) 2020. 12. 2. ‘STEAM 공동체 열매워크숍’ 개최 예정

논문 또는 학술대회 해당 없음

특허출원(국외, 국내) 해당 없음

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5. 결론 및 제언

※ 교사연구회 참여를 통한 STEAM 프로그램 개발·적용 관련 좋았던 점과 어려웠던 점 ○ 동일학교 내 연구회 운영을 통해

- 수업정보 공유 용이

- 계획성, 짜임새 있는 수업적용 가능 - 연구, 수업자료 개발, 의견교환 유리

※ STEAM 수업 수혜 학생들의 반응(인터뷰)

○ 코로나19로 인해 교실에서 직접 체험할 수 없어서 아쉬움

○ STEAM 수업경험이 전무한 상태에서 다양한 경험을 할 수 있었음

○ 4차 산업혁명에 걸맞는 미래기술을 수업에 접목할 수 있는 다양한 아이디어를 도출할 수 있었음

※ STEAM 교사연구회와 해당 STEAM 수업 프로그램 발전을 위한 개선 방안

○ 학교 안 전문적 학습공동체 연수과정과 연계하여 과학기술 융합 프로젝트 수 업 연구 측면에서 동료교사들과 실습/체험중심 연수활동을 다양하게 진행할 수 있었는데 이와 같은 실질적인 수업중심의 교류가 이루어지는 활동을 지속적으로 운영할 필요가 있음

※ 기타 사항 및 시사점

○ 융합수업 사례를 많이 살펴보는 워크숍 형태의 활동을 꾸준히 계획하여 교수

학습 수업모델 개발 뿐만 아니라 지역 교원들의 STEAM 역량 함양을 위한 다양

한 프로그램을 제공하는데 중요한 의의를 가질 필요가 있음.

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[부록1] STEAM 프로그램 개발 내용 및 결과물

(프로그램명) 초등학교 융합 우리는 우주 개척자 프로그램

1. STEAM 프로그램 개발·적용 교육과정

연번 차시 (중심과목)

2015 개정 교육과정 성취기준

(연계과목) 성취기준 영역 1 1~2/10 [4과16-01] 지구와 관련된 자료를 조사하여 모양과 표면의 모습을 설

명할 수 있다.

[4국05-03]

[6사08-06]

2 3~4/10 [4과16-04] 달을 조사하여 모양, 표면, 환경을 이해하고 지구와 달을 비교할 수 있다.

[6미02-03]

[4수05-03]

3 5~6/10 [6과17-02] 자연 현상이나 일상생활의 예를 통해 에너지의 형태가 전 환됨을 알고, 에너지를 효율적으로 사용하는 방법을 토의할 수 있다.

[6실05-06]

[4미01-03]

4 7~8/10 [6과02-02]

별의 의미를 알고 대표적인 별자리를 조사할 수 있다. [4국05-03]

5 9~10/10 [6수05-04] 자료를 수집, 분류, 정리하여 목적에 맞는 그래프로 나타내 고, 그래프를 해석할 수 있다.

[6수05-03]

[6수05-04]

2. STEAM 프로그램 총괄표(총 10차시)

차시 주요내용

1~2 /10

주제(단원)명 우주 탐사를 증강현실/가상현실로 체험하기

※ 과학교과의 지구의 모양과 표면의 모습을 조사하고 설명하는 수업내용을 발전시켜 우주 탐사를 증강현실(AR) 및 가상현실(VR)을 활용하여 체험할 수 있는 아이디어로 적용

※ ^Co (상황 제시) : 지구의 모양을 실감나게 조사할 수 있는 방법 알아보기 - 구글 어스(https://www.google.com/intl/ko/earth/versions/)

- 모둠별 우주 탐사와 관련된 체험 실천하는 방법 조사하여 발표하기

- 발표를 통해 우주 탐사를 실감나게 체험할 수 있는 아이디어 함께 나누기 → 사진, 동영상 컨텐츠 언급 유도

- 증강현실(AR)과 가상현실(VR) 소개 뉴스영상 시청

예) 800 년 전 황룡사가 눈앞에(JTBC 뉴스룸) : https://youtu.be/S--luNSyeJE 가상현실로 자동차 설계를(SBS 뉴스) : https://youtu.be/2phIqCG318o

<구글 어스> <증강현실 뉴스> <가상현실 뉴스>

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※ ^CD (창의적 설계) : #1. 증강현실(AR) 체험하기

* Circus AR 증강현실 앱을 활용하여 ‘태양계로 떠나는 여행’ 증강현실로 체험하기 - 서커스 AR 홈페이지 : http://www.circusar.com/?lang=ko

- 서커스 AR 앱 설치 : 플레이스토어, 앱스토어에서 앱 검색 및 설치

<서커스 AR 홈페이지> <서커스 AR 앱 설치> <서커스 AR 앱 실행>

- 사이언스 레벨업 홈페이지 : https://sciencelevelup.kofac.re.kr/

- ‘AR/VR’ 탭에서 서커스 AR 앱과 증강현실 마커로 체험하는 방법 탐색하기

- ‘AR/VR’ 탭 → ‘와그작 사이언스’ 접속 후 마커 다운로드 → 태양계로 떠나는 여행

<사이언스 레벨업> <와그작 사이언스> <태양계로 떠나는 여행>

- ‘태양계로 떠나는 여행’ 증강현실을 직접 체험하고, 느낀 점 발표하기

※ ^CD (창의적 설계) : #2. 가상현실(VR) 체험하기

* 구글 Expeditions 앱을 설치하여 가상현실(VR)을 통해 우주 탐사 체험하기 - 구글 엑스페디션 앱 설치 및 투어 다운로드

<엑스페디션 앱 설치> <엑스페디션 앱 실행> <우주 탐사 투어 다운로드>

- 자이로센서가 내장된 스마트폰 모둠별 1 대씩 준비 - 스마트폰 결합용 HMD 모둠별 1 대씩 준비

- 교사는 가이드 역할, 학생들은 탐험가 역할

- 교사의 안내에 따라 교사가 미리 다운로드한 우주 탐사 관련 투어를 소개하는 가상현실 컨텐츠 탐험진행

<태양계 탐사 체험> <목성 궤도 진입 체험> <달 탐사 체험>

(13)

※ ^ET (감성적 체험) : 증강현실과 가상현실로 체험한 태양계 탐사 활동 경험 발표하기 * 미래기술과 관련지어 태양계 탐사 활동을 체험하고 느낀 점 공유하기

3~4 /10

주제(단원)명 태양계 모형을 직접 만들어 함께 비교하며 감상하기

※ 과학교과의 지구와 달 단원에서 지구와 달을 비교하는 활동을 태양계 모형으로 확대하여 행성들을 비교하는 체험 활동으로 재구성

※ ^Co (상황 제시) : 와그작 VR 태양계로 떠나는 여행 가상현실 체험하기

- 스마트폰과 HMD 를 준비한 후 ‘태양계로 떠나는 여행 가상현실’ VR 앱 설치

- 전시 학습 ‘태양계로 떠나는 여행’ AR 에서 학습한 스토리를 바탕으로 VR 체험을 통해 더욱 즐겁고 이해도 높은 체험 가능

<와그작 태양계 VR> <VR 탐사 체험 시작> <수성 탐사 체험>

- 태양계 가상현실 체험 후 태양계 모형 만들기 아이디어 구안 - 스티로폼과 클레이, 철사를 활용한 태양계 모형 만들기

※ ^CD (창의적 설계) : 스티로폼 공과 클레이, 철사 등을 활용하여 태양계 모형 만들기 - 인터넷 검색을 통해 태양계를 구성하고 있는 태양과 8 개 행성의 크기 비교 자료를

준비한다.

명칭 반지름 명칭 반지름 명칭 반지름

태양 109 지구 1 토성 9.4

수성 0.4 화성 0.5 천왕성 4

금성 0.9 목성 11.2 해왕성 3.9

- 스티로폼 공으로 정확하게 비례를 맞출 수가 없기 때문에 가장 큰 공을 태양으로, 나머지 공들은 크기에 따라 적당히 분류

- 모둠별 준비물 배부

•지름 2.5cm 에서 6.5cm 정도 규격의 크기가 각각 다른 스티로폼 공 9 개 •행성을 꾸밀 클레이 점토

•태양계와 행성을 연결할 굵은 철사(수성~해왕성까지 거리 차이를 표현할 수 있도록 길이를 서로 다르게 하여 8 개 준비)

•행성별 특징에 따른 추가 재료 : 토성 고리 표현할 재료 등 - 스티로폼 공과 클레이 점토를 이용하여 태양계 모형 만들기

- 각 행성의 환경의 차이를 생각하며 클레이 점토로 색 및 외형 표현

(14)

<스티로폼 공 준비> <클레이로 꾸미기> <크기와 거리 고려 연결>

- 태양을 중심으로 각 행성들의 거리를 고려하여 철사의 길이를 순서대로 배열하기

Tip! 태양계 모형만 전시하는 것에서 발전하여 뒷부분에 배경이 될 수 있는 검은 도화지에 우주 형태로 은하를 표현하고, 행성의 명칭이나 간단한 정보를 디자인한 후 함께 전시한다면 더욱 이해를 도울 수 있음.

※ ^ET (감성적 체험) : 스티로폼 공으로 만든 태양계 모형 전시하기 - 각 모둠이 특색있게 제작한 태양계 모형을 비교하며 감상하기

5~10 /10

주제(단원)명 우주 탐사를 통해 새로운 행성 정복하기

※ 과학교과의 별의 의미를 알고 별자리를 조사하는 활동을 LEGO Spike Prime 로봇교구를 활용한 피지컬 컴퓨팅으로 구현. 1 블럭씩 3 개의 프로젝트를 난이도를 달리하여 구안

※ ^Co (상황 제시) : 우주 탐사와 관련된 영상 시청

- 영화 마션(The Martian, 2015) 공식 예고편 : https://youtu.be/O87okl1Cycc

<영화 ‘마션’ 예고편 살펴보고 화성 탐사와 관련된 이야기 나누기>

- 지구를 벗어나 우주개발의 필요성 인식 - 우주 탐사를 위해 필요한 것은 무엇일까요?

- 다른 행성에 기지를 건설한다면 어떤 로봇, 구조물, 장치를 개발할 것인가?

※ ^CD (창의적 설계) : #1. LEGO Spike Prime 활용 우주 탐사 장비 디자인 * LEGO Spike Prime 피지컬 컴퓨팅 교구 활용

- 레고 블록으로 우주 탐사에 필요한 로봇, 구조물, 장치를 설계하고 이를 블록명령어를 활용한 프로그래밍으로 움직임을 시연할 수 있는 소프트웨어 수업 구안

- 레고 스파이크 프라임 프로젝트 과제 중 비슷한 과제를 응용하는 형식으로 구현

<스파이크 프라임 기본> <스파이크 프라임 확장> <교구 준비>

(15)

- 디바이스와 교구 2 인 1 세트가 효과적이나 여건이 가용치 않을 경우 모둠당 1 세트를 준비하여 활용

* LEGO Spike Prime 주요 부품 사용방법 익히기

- 라지 허브, 라지 앵글 모터, 미디엄 앵글 모터×2, 컬러 센서, 힘 센서, 거리 센서

<라지 허브> <라지 앵글 모터> <미디엄 앵글 모터>

<컬러 센서> <힘 센서> <거리 센서>

- 5 가지 부품의 기본 모듈 조립 후 조작방법 익히기

<라지 허브 작동> <라지 모터 모듈> <미디엄 모터 모듈>

<컬러 센서 모듈> <힘 센서 모듈> <거리 센서 모듈>

* LEGO Spike Prime 블록명령어 프로그래밍 - 직관적인 블록명령어를 이용한 프로그래밍

<시작하기 단계> <모터 동작> <컬러 센서 동작>

(16)

<힘 센서 동작> <거리 센서 동작> <라지 허브 동작>

* 예상하기 어려운 지형상황에서 탐사 가능하도록 2 족 보행 탐사 로봇 만들어 탐사하기 - 2 족 보행 탐사로봇 만들고 다양한 지형상황에서 이동할 수 있도록 프로그래밍하기

<2족 보행 탐사 로봇> <탐사 로봇 이동하기> <탐사 로봇 동작>

- 2 족 보행 탐사 로봇의 구조를 변경하여 이동 방법을 변형하고, 프로그래밍 수정하기 - 컬러 센서, 힘 센서, 거리 센서를 장착하여 탐사 중 일어날 수 있는 여러 가지 상황에

대응할 수 있는 탐사 로봇 완성하고 시연하기

※ ^CD (창의적 설계) : #2. 복합 탐사 차량을 만들어 탐사 미션 달성하기

* 레고 스파이크 프라임의 기본 드라이빙 베이스 조립 후 응용을 통해 다양한 기능을 수행할 수 있는 복합 탐사 차량 만들기

- 미디움 모터를 이용해 전진, 후진, 좌·우회전 가능한 탐사 차량 만들고 프로그래밍하기

<복합 탐사 차량 1단계> <2단계 센서 탑재> <탐사 차량 동작>

- 복합 탐사 차량에 여러 가지 센서 탑재 후 탐사 미션 수행 •미션 ① 거리 센서 탑재 : 탐사 차량 전방에 장애물 발견시 정지 •미션 ② 컬러 센서 탑재 : 탐사 활동 중 광물 발견시 소리 재생 •미션 ③ 힘 센서 탑재 : 탐사 차량 전방에서 바위표본 접촉시

(17)

<거리 센서 미션> <컬러 센서 미션> <힘 센서 미션>

※ ^CD (창의적 설계) : #3. 행성에 탐사 장치 설치 후 풍속 측정하기

* 상황 : 영화 마션에서 주인공 마크 와트니가 화성을 탐사하던 중 고립된 이유는 갑자기 들이닥친 모래폭풍으로 인한 혼란 → 정확한 기상예측의 필요성 인식

* 레고 스파이크 프라임으로 풍속을 측정할 수 있는 탐사 장치를 조립하여 풍속 측정 - 풍향 지시 표지가 풍속을 표시하도록 프로그래밍 : 바람의 계급을 2 단계로 나누기 - 바람의 계급을 4 단계로 나누어 정밀도를 높이는 방향으로 프로그래밍하기

- 풍속 활동지 위에 탐사 장치를 설치하여 풍속 미션 해결하기

<풍속 탐사 장치 조립> <풍속 프로그래밍> <풍속 활동지 출력>

※ ^ET (감성적 체험) : LEGO Spike Prime 결과물 시연 및 발표 * 우주 탐사를 위해 모둠에서 계획한 내용 소개 및 시연

- 구조상 설계가 어려웠던 점, 의도와 다르게 실제로 구현하지 못한 점 등도 포함해서 발표함으로써 교구의 한계를 극복

(18)

3. STEAM 프로그램 차시별 수업지도안

중심과목 과학 학교급/학년(군) 초등학교/3~6 학년

중심과목 성취기준

영역

[4 과 16-01] 중심과목

성취기준

지구와 관련된 자료를 조사하여 모양 과 표면의 모습을 설명할 수 있다.

주제(단원)명 우주 탐사를 증강현실(AR), 가상현

실(VR)로 체험하기 차시 1~2/10 차시

학습목표 증강현실(AR), 가상현실(VR)을 통해 우주 탐사를 체험할 수 있다.

연계과목 국어, 사회 연계과목

성취기준 영역 [4 국 05-03] [6 사 08-06]

STEAM 요소

S 지구의 모양 조사

T 구글 어스 활용, 증강현실(AR), 가상현실(VR) 기술 적용 E 자동차 설계

A

M 자료 수집 및 분석

개발 의도

※ 과학교과의 지구의 모양과 표면의 모습을 조사하고 설명하는 수업내용을 발전시켜 우주 탐사를 증강현실(AR) 및 가상현실(VR)을 활용하여 체험할 수 있는 아이디어로 적용

※ 증강현실(AR) 체험하기 - Circus AR 증강현실 앱 설치

- 사이언스 레벨업 ‘태양계로 떠나는 여행’ AR 마커 출력 - 증강현실 체험 후 느낀 점 발표하기

※ 가상현실(VR) 체험하기

- 구글 Expeditions 앱 설치, 스마트폰, HMD 준비 - 우주 탐사 관련 투어 다운로드

- 가상현실 컨텐츠 체험 후 느낀 점 발표하기

STEAM 학습 준거

상황 제시

상 황 제 시

지구의 모양을 실감나게 조사할 수 있는 방법 알아보기

창 의 적 설 계

창의적 설계

※ 증강현실과

가상현실로 체험한 태양계 탐사 활동 경험 발표하기

감 성 적 체 험

#1. 증강현실(AR) 체험하기

#2. 가상현실(VR) 체험하기

감성적 체험 학습

과정 교수-학습 활동 학습자료

및 유의점

도입 (10 분)

※ ^Co (상황 제시) : 지구의 모양을 실감나게 조사할 수 있는 방법 알아보기 - 구글 어스(https://www.google.com/intl/ko/earth/versions/)

- 모둠별 우주 탐사와 관련된 체험 실천하는 방법 조사하여 발표하기

- 발표를 통해 우주 탐사를 실감나게 체험할 수 있는 아이디어 함께 나누기 → 사진, 동영상 컨텐츠 언급 유도

- 증강현실(AR)과 가상현실(VR) 소개 뉴스영상 시청

예) 800 년 전 황룡사가 눈앞에(JTBC 뉴스룸) : https://youtu.be/S--luNSyeJE

구글어스

증강현실 뉴스 영상 (유튜브)

(19)

가상현실로 자동차 설계를(SBS 뉴스) : https://youtu.be/2phIqCG318o

<구글 어스> <증강현실 뉴스> <가상현실 뉴스>

- 미래기술을 통해 간접적으로 체험해본 느낌은?

가상현실 뉴스 영상 (유튜브)

전개 (60 분)

※ ^CD (창의적 설계) : #1. 증강현실(AR) 체험하기

* Circus AR 증강현실 앱을 활용하여 ‘태양계로 떠나는 여행’ 증강현실로 체험하기

- 서커스 AR 홈페이지 : http://www.circusar.com/?lang=ko

- 서커스 AR 앱 설치 : 플레이스토어, 앱스토어에서 앱 검색 및 설치 ☞ 학생 활동지를 참고하여 설치

<서커스 AR 홈페이지> <서커스 AR 앱 설치> <서커스 AR 앱 실행>

- 사이언스 레벨업 홈페이지 : https://sciencelevelup.kofac.re.kr/

- ‘AR/VR’ 탭에서 서커스 AR 앱과 증강현실 마커로 체험하는 방법 탐색하기 - ‘AR/VR’ 탭 → ‘와그작 사이언스’ 접속 후 마커 다운로드 → 태양계로

떠나는 여행

<사이언스 레벨업> <와그작 사이언스> <태양계로 떠나는 여행>

- ‘태양계로 떠나는 여행’ 증강현실을 직접 체험하고, 느낀 점 발표하기

※ ^CD (창의적 설계) : #2. 가상현실(VR) 체험하기

* 구글 Expeditions 앱을 설치하여 가상현실(VR)을 통해 우주 탐사 체험하기 - 구글 엑스페디션 앱 설치 및 투어 다운로드

☞ 학생 활동지를 참고하여 설치

<엑스페디션 앱 설치> <엑스페디션 앱 실행> <우주 탐사 투어 다운로드>

- 자이로센서가 내장된 스마트폰 모둠별 1 대씩 준비

Tip! 서커스 AR 앱을 이 용해 마커 를 인식시 키면 이후 마커를 카 메 라 에 서 제 거 해 도 증 강 현 실 컨 텐 츠 가 그대로 있 어서 자유 롭게 활용 이 가능함

Tip! 구글 엑스페디션 은 동일한 무선환경에 서 교사는 로그인하여 가이드 역 할을 수행 하고, 학생 들은 별도 의 회원가 입 없이 탐 사에 참여 하면 됨

(20)

- 스마트폰 결합용 HMD 모둠별 1 대씩 준비 - 교사는 가이드 역할, 학생들은 탐험가 역할

- 교사의 안내에 따라 교사가 미리 다운로드한 우주 탐사 관련 투어를 소개하는 가상현실 컨텐츠 탐험진행

☞ 교사는 오른쪽 아래의 목록 중 안내할 부분을 선택하거나 화면 중에 안내할 지점을 길게 눌러 표시할 수 있음

<태양계 탐사 체험> <목성 궤도 진입 체험> <달 탐사 체험>

Tip!

HMD 와 자 이로센서가 탑재된 스 마 트 폰 이 있으면 몰 입감을 높 일 수 있음

정리 (10 분)

※ ^ET (감성적 체험) : 증강현실과 가상현실로 체험한 태양계 탐사 활동 경험 발표하기

* 미래기술과 관련지어 태양계 탐사 활동을 체험하고 느낀 점 공유하기

중심과목 과학 학교급/학년(군) 초등학교/3~6 학년

영역

[4과16-04] 중심과목

성취기준

달을 조사하여 모양, 표면, 환경을 이 해하고 지구와 달을 비교할 수 있다.

주제(단원)명 태양계 모형을 직접 만들어 함께 비

교하며 감상하기 차시 3~4/10 차시

학습목표 태양계 모형을 직접 만들어보고 함께 비교하며 감상할 수 있다.

연계과목 미술, 수학 연계과목

성취기준 영역 [6미02-03] [4수05-03]

STEAM 요소

S 태양계 행성 비교 T 가상현실(VR) E

A 행성의 특징을 고려하여 클레이로 행성 표면 디자인 M 크기와 거리 비교

개발 의도 ※ 과학교과의 지구와 달 단원에서 지구와 달을 비교하는 활동을 태양계 모형으로 확대하여 행성들을 비교하는 체험 활동으로 재구성

※ 와그작 VR 태양계로 떠나는 여행 가상현실 체험

- 전시 학습 ‘태양계로 떠나는 여행’ AR 학습 스토리를 바탕으로 즐겁고 이해도 높은 체험 안내 - 스마트폰과 HMD 준비

※ 태양계 모형 만들기

- 준비물 : 스티로폼 공, 클레이, 철사

- 태양과 8 개 행성의 크기 비교 자료를 참고하여 태양계 모형 만들기 - 완성 후 전시하여 비교하며 감상하기

STEAM 학습 준거

상황 제시 상

황 제 시

태양계로 떠나는 여행 가상체험

창 의 적 설 계

태양계 모형 완성 후 비교하며 감상하기

감 성 적 체 험 태양계 모형 만들기

(21)

및 유의점

도입 (10 분)

※ ^Co (상황 제시) : 와그작 VR 태양계로 떠나는 여행 가상현실 체험하기

- 스마트폰과 HMD 를 준비한 후 ‘태양계로 떠나는 여행 가상현실’ VR 앱 설치 - 전시 학습 ‘태양계로 떠나는 여행’ AR 에서 학습한 스토리를 바탕으로 VR

체험을 통해 더욱 즐겁고 이해도 높은 체험 가능

<와그작 태양계 VR> <VR 탐사 체험 시작> <수성 탐사 체험>

- 태양계 가상현실 체험 후 태양계 모형 만들기 아이디어 구안 - 스티로폼과 클레이, 철사를 활용한 태양계 모형 만들기

와그작 VR 스마트폰 HMD

전개 (60 분)

※ ^CD (창의적 설계) : 스티로폼 공과 클레이, 철사 등을 활용하여 태양계 모형 만들기

- 인터넷 검색을 통해 태양계를 구성하고 있는 태양과 8 개 행성의 크기 비교 자료를 준비한다.

명칭 반지름 명칭 반지름 명칭 반지름

태양 109 지구 1 토성 9.4

수성 0.4 화성 0.5 천왕성 4

금성 0.9 목성 11.2 해왕성 3.9

- 스티로폼 공으로 정확하게 비례를 맞출 수가 없기 때문에 가장 큰 공을 태양으로, 나머지 공들은 크기에 따라 적당히 분류

- 모둠별 준비물 배부

•지름 2.5cm 에서 6.5cm 정도 규격의 크기가 각각 다른 스티로폼 공 9 개 •행성을 꾸밀 클레이 점토

•태양계와 행성을 연결할 굵은 철사(수성~해왕성까지 거리 차이를 표현할 수 있도록 길이를 서로 다르게 하여 8 개 준비)

•행성별 특징에 따른 추가 재료 : 토성 고리 표현할 재료 등 - 스티로폼 공과 클레이 점토를 이용하여 태양계 모형 만들기

- 각 행성의 환경의 차이를 생각하며 클레이 점토로 색 및 외형 표현

☞ 행성 표현이 끝나면 태양에 가까운 순으로 책상 위에 배열해보고, 표현이 부족한 부분을 발견해서 보완하는 과정을 안내

다양한 크 기의 스티 로폼 공, 클 레이, 철사, 꾸미기 도 구

(22)

<스티로폼 공 준비> <클레이로 꾸미기> <크기와 거리 고려 연결>

- 태양을 중심으로 각 행성들의 거리를 고려하여 철사의 길이를 순서대로 배열하기

Tip! 태양계 모형만 전시하는 것에서 발전하여 뒷부분에 배경이 될 수 있는 검은 도화지에 우주 형태로 은하를 표현하고, 행성의 명칭이나 간단한 정보를 디자인한 후 함께 전시한다면 더욱 이해를 도울 수 있음.

정리 (10 분)

※ ^ET (감성적 체험) : 스티로폼 공으로 만든 태양계 모형 전시하기 - 각 모둠이 특색있게 제작한 태양계 모형을 비교하며 감상하기

☞ 태양계 행성을 표현한 사진 자료를 제시하여 학생들의 이해를 도울 수 있도록 정리하며 마무리

중심과목 과학 학교급/학년(군) 초등학교/3~6학년

영역

[6과17-02] 중심과목

성취기준

자연 현상이나 일상생활의 예를 통해 에너지의 형태가 전환됨을 알고, 에너 지를 효율적으로 사용하는 방법을 토 의할 수 있다.

주제(단원)명 우주 탐사를 통해 새로운 행성 정복

하기 차시 5~6/10차시

학습목표 레고 스파이크 프라임을 활용하여 우주 탐사 장비를 디자인하고 작동할 수 있다.

연계과목 실과, 미술 연계과목

성취기준 영역 [6실05-06] [4미01-03]

STEAM 요소

S 우주 탐사 T 프로그래밍, 센서 E 로봇, 장치, 구조물 설계 A

M

개발 의도

※ 과학교과의 별의 의미를 알고 별자리를 조사하는 활동을 LEGO Spike Prime 로봇교구를 활용한 피지컬 컴퓨팅으로 구현. 1 블럭(80 분)씩 3 개의 프로젝트를 난이도를 달리하여 구안

※ 영화 마션(The Martian, 2015) 공식 예고편 영상 시청 - 우주 개발의 필요성

- 우주 탐사를 위해 필요한 것은 무엇인가?

- 다른 행성을 탐사하기 위한 창의적 아이디어 나누기

※ 레고 스파이크 프라임 활용 피지컬 컴퓨팅

- 레고 스파이크 프라임 조립형 교구를 활용하여 우주 탐사에 필요한 로봇, 장치, 구조물 디자인 - 레고 스파이크 프라임 로봇, 구조물, 장치 설계 방법 익히기

- 레고 스파이크 프라임 프로그래밍 익히기

STEAM 상황 제시

(23)

학습준 거

상 황 제 시

영화 ‘마션’

공식 예고편 영상 감상하기

창 의 적 설 계

2 족 보행 탐사 로봇 완성하고 시연하기

감 성 적 체 험 레고 스파이크 프라임으로

우주 탐사 장비 디자인하기

및 유의점

도입 (10 분)

※ ^Co (상황 제시) : 우주 탐사와 관련된 영상 시청

- 영화 마션(The Martian, 2015) 공식 예고편 : https://youtu.be/O87okl1Cycc

<영화 ‘마션’ 예고편 살펴보고 화성 탐사와 관련된 이야기 나누기>

- 지구를 벗어나 우주개발의 필요성 인식 - 우주 탐사를 위해 필요한 것은 무엇일까요?

- 다른 행성에 기지를 건설한다면 어떤 로봇, 구조물, 장치를 개발할 것인가?

마션 영상 (유튜브)

전개 (60 분)

※ ^CD (창의적 설계) : #1. LEGO Spike Prime 활용 우주 탐사 장비 디자인 * LEGO Spike Prime 피지컬 컴퓨팅 교구 활용

- 레고 블록으로 우주 탐사에 필요한 로봇, 구조물, 장치를 설계하고 이를 블록명령어를 활용한 프로그래밍으로 움직임을 시연할 수 있는 소프트웨어 수업 구안

- 레고 스파이크 프라임 프로젝트 과제 중 비슷한 과제를 응용하는 형식으로 구현

<스파이크 프라임 기본> <스파이크 프라임 확장> <교구 준비>

- 디바이스와 교구 2 인 1 세트가 효과적이나 여건이 가용치 않을 경우 모둠당 1 세트를 준비하여 활용

* LEGO Spike Prime 주요 부품 사용 방법 익히기

- 주요 부품 : 라지 허브, 라지 앵글 모터, 미디엄 앵글 모터×2, 컬러 센서, 힘 센서, 거리 센서

☞ 각 주요 부품의 모양과 기능을 간단히 소개하고, 허브에 연결하는 방법, 주의 사항 등을 함께 안내

① 라지 허브 : 입출력 포트 6 개, 라이트 인터페이스 버튼 3 개 ② 라지 앵글 모터 : 속도 175RPM, 토크 8Ncm, 모터 출력 5~9V ③ 미디움 앵글 모터 : 2 개, 속도 135RPM, 토크 3.5Ncm, 출력 5~9V ④ 컬러 센서 : 백/청/흑/녹/황/적/연청/적보라 감지, 주변광 감지, 16mm

스 파 이 크 프라임, 태 블릿

(24)

⑤ 힘 센서 : 간단한 터치 감지 및 힘 측정, 2.5~10N

⑥ 거리 센서 : 초음파 기술을 사용하여 거리 측정, 50~2000mm 감지

<라지 허브> <라지 앵글 모터> <미디엄 앵글 모터>

<컬러 센서> <힘 센서> <거리 센서>

- 레고 에듀케이션 스파이크 실행 → 시작하기 → 모터와 센서 선택 후 작용-반작용 탐구하기 학습하기

- 라지 허브의 이름을 알기 쉽게 수정하여 활동 중간 중간 페어링을 스스로 진행할 수 있도록 지도

- 5 가지 부품의 기본 모듈 조립 후 조작방법 익히기

☞ 허브의 A~E 포트에 연결하여 해당 포트에 연결되 모듈이 정상적으로 작동하는지 확인

<라지 허브 작동> <라지 모터 모듈> <미디엄 모터 모듈>

<컬러 센서 모듈> <힘 센서 모듈> <거리 센서 모듈>

* LEGO Spike Prime 블록명령어 프로그래밍 - 직관적인 블록명령어를 이용한 프로그래밍

- 일반 프로젝트를 실행해서 블록명령어 전체 목록을 보여주고 간략히 설명

<시작하기 단계> <모터 동작> <컬러 센서 동작>

(25)

<힘 센서 동작> <거리 센서 동작> <라지 허브 동작>

* 예상하기 어려운 지형상황에서 탐사 가능하도록 2 족 보행 탐사 로봇 만들어 탐사하기

- 2 족 보행 탐사로봇 만들고 다양한 지형상황에서 이동할 수 있도록 프로그래밍하기

<2족 보행 탐사 로봇> <탐사 로봇 이동하기> <탐사 로봇 동작>

- 2 족 보행 탐사 로봇의 구조를 변경하여 이동 방법을 변형하고, 프로그래밍 수정하기

- 컬러 센서, 힘 센서, 거리 센서를 장착하여 탐사 중 일어날 수 있는 여러 가지 상황에 대응할 수 있는 탐사 로봇 완성하고 시연하기

영역

[6과17-02] 중심과목

성취기준

주제(단원)명 복합 탐사 차량으로 탐사 미션 수행

하기 차시 7~8/10차시

학습목표 복합 탐사 차량을 만들고 센서를 탑재하여 탐사 미션을 수행할 수 있다.

성취기준 영역 [6실05-06] [4미01-03]

STEAM 요소

(26)

M

개발 의도

※ 레고 스파이크 프라임 경진대회 준비의 ‘훈련 캠프’ 단원 응용 피지컬 컴퓨팅

- 레고 에듀케이션 스파이크 실행 → 단원 중 경진대회 준비 선택 → 훈련 캠프 1, 2 선택 - 자이로 센서를 이용한 동작 제어 프로그래밍하기

- 컬러 센서, 힘 센서, 거리 센서를 이용한 동작 제어 프로그래밍하기

STEAM 학습준

거

상황 제시

상 황 제 시

행성 탐사 차량 디자인하기

창 의 적 설 계

탐사 미션 수행 감 성 적 체 험 복합 탐사 차량 만들어

탐사 미션 달성하기

및 유의점

전개 (60 분)

※ ^CD (창의적 설계) : #2. 복합 탐사 차량을 만들어 탐사 미션 달성하기

* 레고 스파이크 프라임의 기본 드라이빙 베이스 조립 후 응용을 통해 다양한 기능을 수행할 수 있는 복합 탐사 차량 만들기

- 레고 에듀케이션 스파이크 실행 → 단원 중 경진대회 준비 선택 → 훈련 캠프 1 선택 후 드라이빙 베이스 조립하기 → 행성 탐사 능력을 가진 복합 탐사 차량으로 개조하기

- 바퀴 2 개를 미디움 모터 2 개에 연결하기 - 미디움 모터를 이용해 전진, 후진하기

- 좌·우회전, 원 모양으로 이동이 가능한 탐사 차량 만들고 프로그래밍하기

<복합 탐사 차량 1단계> <2단계 센서 탑재> <탐사 차량 동작>

- 레고 에듀케이션 스파이크 실행 → 단원 중 경진대회 준비 선택 → 훈련 캠프 2 선택 → 드라이빙 베이스 2 조립 후 복합 탐사 차량으로 개조하기 - 복합 탐사 차량에 여러 가지 센서 탑재 후 탐사 미션 수행

☞ 센서의 작동 원리를 알고, 이를 적용할 수 있는 방법으로 센서 탑재 ☞ 탐사 차량의 개조는 학생들이 자율적으로 시도할 수 있도록 지도 •미션 ① 거리 센서 탑재 : 탐사 차량 전방에 장애물 발견시 정지 •미션 ② 컬러 센서 탑재 : 탐사 활동 중 광물 발견시 소리 재생

스 파 이 크 프라임, 태 블릿

(27)

•미션 ③ 힘 센서 탑재 : 탐사 차량 전방에서 바위표본 접촉시

<거리 센서 미션> <컬러 센서 미션> <힘 센서 미션>

- 본 수업에서는 감성적 체험 단계로 진행 없이 복합 탐사 차량의 개조, 블록명령어 수정을 통해 다양한 움직임을 시도해보는 단계로 마무리

영역

[6과17-02] 중심과목

성취기준

주제(단원)명 행성에 탐사 장치 설치 후 풍속 측

정하기 차시 9~10/10

학습목표 풍속을 측정할 수 있는 탐사 장치를 설계하여 풍속을 측정할 수 있다.

성취기준 영역 [6실05-06] [4미01-03]

STEAM 요소

M 풍속 측정

개발 의도

※ 레고 스파이크 프라임 라이프 핵의 ‘풍속’ 단원 응용 피지컬 컴퓨팅

- 레고 에듀케이션 스파이크 실행 → 단원 중 라이프 핵 선택 → 풍속 선택 - 클라우드 데이터를 이용한 정량적 연산 수행 해결하기

STEAM 학습준

거

상황 제시

상 황 제 시

영화 ‘마션’에서 마크 와트니가

고립된 이유 생각해보기

창 의 적 설 계

풍속 미션 해결하기 감 성 적 체 험 풍속 측정 탐사 장치 설계하기

감성적 체험

(28)

학습

및 유의점

전개 (60 분)

※ ^CD (창의적 설계) : #3. 행성에 탐사 장치 설치 후 풍속 측정하기

* 상황 : 영화 마션에서 주인공 마크 와트니가 화성을 탐사하던 중 고립된 이유는 갑자기 들이닥친 모래폭풍으로 인한 혼란 → 정확한 기상예측의 필요성 인식

* 레고 스파이크 프라임으로 풍속을 측정할 수 있는 탐사 장치를 조립하여 풍속 측정

- 풍향 지시 표지가 풍속을 표시하도록 프로그래밍 : 바람의 계급을 2 단계로 나누기

- 바람의 계급을 4 단계로 나누어 정밀도를 높이는 방향으로 프로그래밍하기 - 풍속 활동지 위에 탐사 장치를 설치하여 풍속 미션 해결하기

<풍속 탐사 장치 조립> <풍속 프로그래밍> <풍속 활동지 출력>

스 파 이 크 프라임, 태 블릿, 풍속 활동지

정리 (10 분)

※ ^ET (감성적 체험) : LEGO Spike Prime 결과물 시연 및 발표 * 우주 탐사를 위해 모둠에서 계획한 내용 소개 및 시연

- 구조상 설계가 어려웠던 점, 의도와 다르게 실제로 구현하지 못한 점 등도 포함해서 발표함으로써 교구의 한계를 극복

☞ 완벽한 프로그래밍 시연보다 학생들의 제작 의도에 초점 맞추기

(29)

4. 학생활동지 / 학생참고자료

차시 1~2/10

(30)

차시 1~2/10

(31)

차시 1~2/10

(32)

차시 1~2/10

(33)

차시 5~6/10

(34)

차시 5~6/10

(35)

차시 7~8/10

(36)

차시 9~10/10

(37)

차시 9~10/10

(38)

5. 교사자료

차시 1~2/10 차시 수업 슬라이드

(39)

자료출처 자체 제작

(40)

(41)

(42)

(43)

6. 차시별 학생 평가기준 및 방법

차시 평가기준(성취수준) 평가방법 평가도구

1~2 /10

상 태양계 탐사활동을 통해 태양계 행성을 구체적으로 이해 할 수 있게 설명할 수 있다.

모둠별 발표평가

자기평가지 (학생용) 중 태양계 행성을 설명할 수 있다.

하 태양계 행성을 이해하기 쉽게 설명하지 못한다.

3~4 /10

상 태양계 행성들의 공통점과 차이점을 비교하여 태양계 모

형을 만들 수 있다. 관찰 및

산출물평가 관찰평가지

중 태양계 행성들의 공통점과 차이점을 비교할 수 있다.

하 태양계 행성들의 공통점과 차이점을 비교하지 못한다.

5~10 /10

상 행성 탐사에 필요한 구조물, 로봇, 장치를 설계하고 움직 일 수 있다.

관찰 및

산출물평가 관찰평가지

중 행성 탐사에 필요한 구조물, 로봇, 장치를 설계할 수 있 다.

하 행성 탐사와 관련된 구조물, 로봇, 장치를 설계하지 못한 다.

가. 자기/동료평가지(1~2차시)

평가방법 평가기준 평가

상 중 하

자기평가

증강현실(AR), 가상현실(VR)을 활용한 태양계 탐사활동에 적극적 으로 참여하였다.

태양계 행성의 모습을 실감나게 만들 수 있다.

레고 스파이크 프라임을 활용한 C-STEAM 활동에 적극적으로 참 여하였다.

나. 관찰평가지(3~4차시)

번호 이름

지식 태도

배움과 성장의 기록 태양계 행성들의

차이점을 발견하여 비교할 수 있다.

우주 탐사 장비 디자인 활동에 성실하게

참여하였다.

상 중 하 상 중 하

(44)

다. 관찰평가지(5~10차시)

7. 학교생활기록부 기재 예시

모둠 모둠원

지식 태도

배움과 성장의 기록 행성 탐사를

위한 구조물, 로봇, 장치를 설계할 수 있다.

행성 탐사를 위한 구조물, 로봇, 장치를 소프트웨어로 구현할 수 있다.

모둠활동에 적극적으로 참여하였다.

상 중 하 상 중 하 상 중 하

항목 학생부 기재 예시

교과학습발달상황 세부능력 및 특기사항

(실과) 센서를 활용하여 장치를 설계하고 프로그래밍할 수 있음.

(과학) 태양계를 조사하여 각 행성의 모양, 표면, 환경을 이해하고 지구와 다른 행성을 비교할 수 있음.

행동특성 및 종합의견 미래기술이 우리 생활에 미치는 영향에 대해 관심을 갖고, 미래교육 융합수업활동에 적극적으로 참여함.

(45)

[부록2]

<증강현실(AR) 교실 수업활동>

<스파이크 프라임 활용 수업>

<레고 로봇 교구 활용 온라인 수업공개 및 온라인 수업협의회>

<융합수업 운영사례 온라인 연수 운영>

<평택 디지털 역량강화 연수 – STEAM 융합수업, 무한상상실 운영사례 공유>

(46)

[부록3]

<회의록>

○ 1차 워크숍

○ 일시 : 2020.08.28.(금) 16:00~19:00

○ 장소 : 소사벌초등학교 과학실/4-1 교실

○ 참석인원 : 김동준, 윤신영, 최성욱, 김영준, 김성훈 (5명)

○ 주제 : C-STEAM 수업자료 개발방향 논의

김동준(대표) : 워크숍 주제 안내

김동준(대표) : 현재 진행상황 소개 – 우주 탐사 수업 아이디어 수집 중 윤신영(공동) : 수업진행의 어려움 질의

김동준(대표) : 실습중심 C-STEAM 적용을 통해 소프트웨어 교육과 스마트교육 융합 최성욱(공동) : 수업자료 제작 방법 질의

김동준(대표) : 학급 활용 레고 스파이크 프라임 소개

김성훈(공동) : 단위 차시간 학생들의 수업목표 도달 상태 확인 김동준(대표) : 차시별 활동 결과물 제시

김성훈(공동) : 4학년 수준 이상의 작품성 칭찬 윤신영(공동) : 충분한 참고자료 제시 필요성 언급

최성욱(공동) : 4차 산업혁명 관련 미래기술 연구도서 활용한 자료 보충 제안 김영준(공동) : 샘플 자료 제작 지원

김동준(대표) : 밴드활용 제작 자료 공유 제안

최성욱(공동) : 소프트웨어 교구 활용 방법 꾸준히 안내 필요

윤신영(공동) : 개인 산출물 제작 결과 모둠에서 협의 후 전체 발표 방법도 고려 김동준(대표) : 수업안 지도시 시간 운영 측면 제한사항 없음

최성욱(공동) : 개발 프로그램 진행상태 질의

김동준(대표) : 선도학급 대상 시행착오를 거쳐 기본안 개발 진행 중 최성욱(공동) : 증강현실, 가상현실 활용시 어려운 점 질의

김동준(대표) : 원격수업에 따른 시간 부족으로 스마트 기기 활용에 따른 제한사항 발생(오류, 기능 등) 김영준(공동) : 완성예제 공유를 통해 수준향상 유도 제안

윤신영(공동) : 수업 결과물 각 반 수업시 활용

김동준(대표) : 현재까지 진행상황 및 개발자료 밴드 탑재. 각 회원별 자료 보완 최성욱(공동) : 역량강화 워크숍 주제의 개방성 질의

김동준(대표) : 연구 주제 외 STEAM 역량강화 가능 컨텐츠 적극 활용 김동준(대표) : 7월 STEAM 태도 및 만족도 온라인 설문조사 안내 김영준(공동) : 설문 문항 수정으로 재응시

(47)

<회의록>

○ 2차 워크숍

○ 일시 : 2020.09.23.(수) 16:00~19:00

○ 장소 : 소사벌초등학교 4-1 교실

○ 주제 : 2학기 STEAM 자료개발 추진실적 공유, 설문조사 방법 안내, 2학기 수업적용시 유의사항 공 유

김동준(대표) : 2차 워크숍 주제 안내

최성욱(공동) : 레고 스파이크 프라임 활용 수업 적용 소감 발표

윤신영(공동) : 학생 결과물 학급별 비교시 수준차 발생 – 원인분석 필요 김영준(공동) : 학급 교육중점 방향성에 따른 차이로 인지 필요

김성훈(공동) : 학급간 수준차 질의

김동준(대표) : 미래기술 운영 측면 4~6학년 학생들의 사전/유사경험 차이에 따른 수준차 발생 김성훈(공동) : 기본수업목표 달성 어려움 질의

최성욱(공동) : 기본수업목표 달성은 충분히 가능

김동준(대표) : 현재 완성된 개선자료 및 개발자료 적용시 개선사항 도출 김영준(공동) : 레고 스파이크 프라임 수업 활용 후 개선사항 탑재 예정 윤신영(공동) : 증강현실/가상현실 적용 수업 후 개선사항 탑재 예정 김영준(공동) : 중간 발표회 준비상태 확인

김동준(대표) : 연구회 운영상황 정리. 교원 역량강화 활동 중심으로 발표 예정 김성훈(공동) : 교육공동체 연계 부분에 관한 질의

김동준(대표) : 교육지원청과의 특별한 연계성 없음.

김영준(공동) : 소프트웨어 교육 선도학교, 소프트웨어 교육 연구회 연계 추진 고려?

김동준(대표) : 지역 교원 공동 형태의 워크숍 추진 예정

최성욱(공동) : 연구주제 중심의 컨텐츠 외 STEAM 관련 컨텐츠 소개 제안 김동준(대표) : 협의안 반영 후 추후 일정 추진

(48)

<회의록>

○ 3차 워크숍

○ 일시 : 2020.11.06.(금) 16:00~19:00

○ 장소 : 소사벌초등학교 스마트교실

○ 주제 : 최종 보고서 작성상태 공유, 자체 열매공유 워크숍 추진계획 협의

김동준(대표) : 3차 워크숍 주제 안내

최성욱(공동) : 레고 스파이크 프라임 활용 수업 적용 소감 발표

윤신영(공동) : 원격수업 시간 제한으로 교구 숙달 시간 학생 결과물 학급별 비교시 수준차 발생 김영준(공동) : 미래기술 지도 역량 차이 인식

김성훈(공동) : 학급 운영시 어려운 점 질의

김동준(대표) : 미래기술 운영 측면 3~6학년 학생들의 수준차 발생, 전문가 집단 편성 필요 김영준(공동) : 중간 보고서 작성 후 수정/보완사항 검토

김동준(대표) : 연구회 운영상황 정리. 교원 역량강화 활동 중심 보완 예정 최성욱(공동) : 교육공동체 워크숍 운영방향 질의

김성훈(공동) : 12월 중 STEAM 연구회 소개 및 미래기술 활용 워크숍 진행 건의 최성욱(공동) : 일정 동의

김성훈(공동) : 현재 완성된 수업자료 적용시 개선사항 도출 김영준(공동) : 스파이크 프라임 수업 활용 후 개선사항 탑재 예정 윤신영(공동) : 증강현실/가상현실 적용 수업 후 개선사항 수정

김동준(대표) : 최종 결과보고서 제출 후 4차 워크숍을 통해 최종 자료 정리 김영준(공동) : 현장 일반화를 위한 기초 단계 슬라이드 제작 필요

김동준(대표) : 레고 스파이크 프라임과 블록명령어 기초 활용 수업 자료 제작 검토 최성욱(공동) : 수업지도안 수정 및 실제 활용사례 반영 검토

김동준(대표) : 협의안 반영 후 최종 설문조사 일정 추진 및 결과 보고서 작성 지속 김영준(공동) : 학생 안내를 위한 활동지 추가 필요성 건의

김동준(대표) : 12월 평택 교원 대상 STEAM 열매 공유 워크숍 개최 안내 김성훈(공동) : 주요 프로그램 소개

김동준(대표) : STEAM 관련 사업소개, STEAM 융합수업 사례 안내, 홀로그램 교구 실습