3. 교육 프로그램 구성 ···3

(1)

(2)

(3)

(4)

자율주행차가 가져올 우리 삶의 변화를 생각해보고 자율주행차의 개념, 작동 원리와 기술 등을 알아본다. 싱글보드컴퓨터와 센서를 이용하여 자율주행차 제작하고 창의적인 자율주행 알고리즘을 생각해보며 최신 과학기술에 대한 이해도를 고취시킨다.

비글본블랙으로 과학실험해요

기존의 영재교육을 목적으로 학교현장에서 사용하던 교가의 컴퓨터기반의 실 험교육(MBL : Microcomputer-based Laboratory)의 대안으로 저가의 SBC(Single-Board Computer), 마이크로 컨트롤러와 센서를 이용하여 실 험 데이터를 측정한 후 데이터 분석을 통해 물리, 수학, 지구과학 수업에 활 용한다.

3D 프린터로 쿠키커터 만들기

3D 프린팅 기술은 다양한 분야에서 폭넓게 활용되며 전 세계를 변화시키고 있다. 창의적인 아이디어로 쿠키커터를 디자인·설계하는 3D 디자인 방법을 소개하고, 자신이 설계한 쿠키커터를 3D로 프린팅한다. 그리고 기업 내 식품 신제품 개발은 어떤 과정을 통해 만들어지는지 생각해 보고 각 파트별 실습 을 진행한다.

(7)

2 2. 덕성여자대학교 와이즈센터 소개

○ 덕성여자대학교 와이즈센터는 2007년 9월부터 현재까지 과학기술정보통신 부, 한국연구재단, 한국여성과학기술인지원센터, 한국과학창의재단, 서울특별 시 등 정부기관의 지원을 받아 약 10년간 WISE사업, WISET사업, 과학문 화지원사업 등을 수행하고 있습니다. 청소년 대상 과학․공학 전공체험 및 진 학·진로 교육에 전문성을 갖춘 기관이며, 여성과학기술인 양성 및 역할 강 화, 여학생 진학지도 및 이공계 여성인재 육성에 기여했습니다.

○ 또한, 다수의 전문 교수 및 자문 위원 구성으로 STEAM 교육과 청소년 진학 진로 설계 및 멘토링 프로그램을 운영하여 창의융합적 과학․공학인을 양성하 고 있습니다.

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3. STEAM 아웃리치 프로그램 구성

□ 프로그램 구성표

구분 프로그램명 대상 교육차수 운영장소

1

SBC(Single-Board Computer)로 자율주행 자동차 만들기

고등학생 4차시 45분*4회

기관방문 학교방문

2

비글본블랙으로 과학실험해요

고등학생 4차시 45분*4회

3

3D 프린터로 쿠키커터 만들기

중학생 고등학생

4차시 45분*4회

(9)

4 4. STEAM 아웃리치 프로그램 내용

□ 프로그램명: SBC로 자율주행 자동차 만들기

○ 주제 개요

자율주행 자동차(Self-Driving Car)는 자동차 스스로 도로의 상황을 파악해 자동으로 주행하는 자동차를 의미하며, 관련 산업 분야의 성장 가능성이 높은 기술 집약 산업이므로 전 세계적으로 자동차 회사, IT 기업, 스타트업 등 다 양한 회사가 개발하고 있다. 학생들에게 최신 과학기술을 경험하고 관련 분야 로 진학·진로를 설계할 수 있도록 인공지능 자율주행차를 교육에 활용한다.

○ STEAM 단계 요소

구분 학습준거

상황 제시

Ÿ 다가올 4차 산업혁명이 일상생활에 미칠 영향은 무엇일까?

Ÿ 자율주행 자동차가 보편화되면 인간은 운전에서 해방될까?

Ÿ 만약 자율주행차가 있다면 나의 등굣길은 어떻게 바뀔까?

창의적 설계

Ÿ 자율주행 자동차에 필요한 기능 구상하기 Ÿ 자율주행 알고리즘 설계하기

Ÿ 주어진 센서 모듈을 활용한 자동차 디자인하기 감성적 체험 Ÿ 자신이 만든 자동차로 자율주행 테스트하기

Ÿ 미래의 자율주행 자동차가 해결해야 할 문제점 제안하기

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학습목표

∙ 주변 상황을 판단하여 자율주행하는 자동차를 설계한다.

∙ 프로그래밍 구조(순차, 반복, 선택)를 알 수 있다.

∙ 비글본블랙, 라즈베리파이 등 최신 기술을 체험한다.

∙ Python 프로그래밍 언어로 자율주행 알고리즘을 제작한다.

관련교과 과학, 기술, 미술

주강사 1명 보조강사 대학생멘토 4명

교육대상 고등학생 강의시간 180분

학습형태

∙ 강의식 학습 + 실습 구현 개념이해(비글본블랙, 리눅스)

체험활동(자율주행차 제작 + 파이썬 프로그래밍) 학습자료 PPT 자료, 활동지, 설문지

준비물 비글본블랙, 자동차 제작 부품, 각종 센서 등

차시 교육 주제 교수·학습 활동

1

인공지능과 자율주행 자동차의 이해

상황제시 10분

·미래의 자동차는 어떤 모습일까?

·인공지능을 이용하여 스스로 움직이는 자율주행 자동차 소개

창의적설계 25분

·하드웨어와 소프트웨어 융합관계 알아보기

·인공지능과 자율주행의 관계 알아보기 감성적체험

10분 ·내가 생각하는 미래의 자동차 발표하기

2

자율주행 알고리즘 및 센서

데이터 처리 (소프트웨어 프로그래밍)

상황제시

10분 ·자율주행에 필요한 기술은 무엇이 있을까?

·Python 기초 프로그래밍

·Python으로 센서 감지 프로그래밍

·Python으로 자동차 주행 프로그래밍 감성적체험

10분

·SSH 원격접속으로 자동차 제어하기

·충돌 없는 자율주행 확인하기

3

자동차 차체와 전자회로 구성

(하드웨어 설계,제작)

상황제시 10분

·안전한 자동차를 제작하는데 필요한 기능은 무엇일까?

·자동차 디자인 설계와 제작하기

·센서와 모터 작동시키기 감성적체험

10분 ·자동차 디자인 설계 과정 발표

4 직업진로 탐색 (전자공학)

상황제시

10분 ·우리 생활과 밀접한 컴퓨터공학 소개 창의적설계

25분 ·컴퓨터공학 세부전공분야 체험 감성적체험

·컴퓨터공학 전공 관련 직업 탐색

(11)

6 □ 프로그램명: 비글본블랙으로 과학실험해요

상황 제시

Ÿ 컴퓨터 기반의 실험교육(Microcomputer-based Laboratory) 장비를 사용하면 실험 데이터를 컴퓨터를 통해 실시간으로 확인할 수 있다. 과학 실험 시간에 사용한 MBL 실험 장치를 내가 만들 수 있을까?

Ÿ 프로그래밍은 왜 배워야할까?

창의적 설계 Ÿ 비글본블랙으로 중력가속도, 온·습도를 측정하는 실험 장치를 설계하고 제작하기

감성적 체험

Ÿ 4차 산업혁명과 컴퓨터 프로그래밍에 대한 관심가지기 Ÿ 비글본블랙과 Python을 이용해서 실생활에 필요한 장치를

생각해보고 디자인하기

(12)

학습목표

∙ 진자 장치와 프로그래밍을 이용하여 중력가속도 측정 실험을 진행한다.

∙ 중력과 중력가속도를 이해한다.

∙ 최신 기술인 비글본블랙을 이용하여 회로설계를 배우고, 컴퓨터 프로그 램의 기본 구조를 이해한다.

∙ 미래의 컴퓨터공학 관련 직업과 진로를 탐색할 수 있다.

관련교과 과학, 기술, 수학

교육대상 고등학생 강의시간 180분

학습형태

∙ 강의식 학습 + 실습 구현 개념이해(비글본블랙, 리눅스)

체험활동(실험 장치 제작 제작 + 파이썬 프로그래밍) 학습자료 PPT 자료, 활동지, 설문지

준비물 비글본블랙, 실험스탠드, 실, 추, 포토 센서 등

1

비글본블랙 과학실험 수업구상

상황제시

10분 ·실험도구 및 장치를 어떻게 만들까?

·과학실 실험도구 탐색

·하드웨어와 소프트웨어의 이해 감성적체험

10분 ·과학 교과서에 만들고 싶은 실험 탐색

2

실험 데이터 측정을 위한

프로그래밍 (소프트웨어)

상황제시 10분

·어떤 원리로 중력가속도를 측정할 수 있을까?

·Python 기초 프로그래밍

·Python으로 센서 감지 프로그래밍 감성적체험

10분

·센서 값 측정하기

·데이터 분석

3

비글본보드로 과학실험 하기 (하드웨어 설계,

제작)

상황제시

10분 ·중력가속도, 기상관련 과학 실험 찾기 창의적설계

25분

·중력가속도 측정 장치 제작 및 측정

·온·습도 측정 장치 제작 및 측정 감성적체험

10분 ·프로그래밍과 데이터 분석

4 직업진로 탐색 (컴퓨터공학)

상황제시

10분 ·우리 생활과 밀접한 컴퓨터공학 소개 창의적설계

25분 ·컴퓨터공학 세부전공분야 체험 감성적체험

·컴퓨터공학 전공 관련 직업 탐색

(13)

8 □ 프로그램명: 3D프린터로 쿠키커터 만들기

상황 제시

Ÿ 세상에 하나 뿐인 쿠키를 만들어 내 마음을 선물해 보면 어떨까?

Ÿ 만약 원하는 쿠키 커터가 없다면 어떻게 하면 좋을까?

Ÿ 식품 신제품 개발은 어떤 과정을 통해 만들어지는지 생각해보기

창의적 설계 Ÿ 새로운 쿠키디자인 설계하기 Ÿ 쿠키 커터 모델링하기

감성적 체험

Ÿ 쿠키 디자인 로고를 3D 프린터로 출력하기 Ÿ 3D 쿠키 커터를 이용하여 초콜릿 쿠키 만들기

Ÿ 3D 프린터의 활용 방안을 제안하고 기업과 개인의 생산 방법 차이점 생각하기

(14)

학습목표

∙ 기업 내 식품 신제품 개발은 어떤 과정을 통해 만들어지는지 생각해 보 고 각 파트별 진행과정을 이해할 수 있다.

∙ 식품회사 직원이 되어 신제품 쿠키 출시를 위한 쿠키커터를 디자인·설 계한다.

∙ 3D 프린터를 활용한 컴퓨터 공학과 진로 및 직업을 탐색한다.

관련교과 과학, 기술, 미술

교육대상 중학생, 고등학생 강의시간 180분

학습형태

∙ 강의식 학습 + 실습 구현 개념이해(3D 프린터)

체험활동(3D 모델링, 3D 프린터 출력, 쿠키 제작 등) 학습자료 PPT 자료, 활동지, 설문지

준비물 3D 프린터, 조리시설 등

1 3D 프린팅의 원리와 과정

상황제시 10분

·특별한 날을 위한 세상에 하나뿐인 쿠키를 만 들어 선물해 보면 어떨까?

·3D프린터로 만들어진 물건, 관련 내용을 본 경험 이야기 나누기

·3D 프린팅 기술을 이용한 1인 창조기업가를 꿈꾸며 예측하고 설계해 보기

감성적체험 10분

·3D 프린팅 기술을 이용한 나만의 1인 창조 기업 발표하기

2

3D 모델링 G코드 변환 3D 프린팅

상황제시 10분

·내가 상상한 쿠키를 만들기 위해 쿠키커터를 직접 디자인·설계한다면 어떨까?

·Tinkercad 프로그램을 익히고 내가 상상한 디자인으로 쿠키커터 설계하기

·3D 모델링한 쿠키커터와 실제 출력물을 비 교·분석하고 개선방안 발표하기

3

식품 가공과 식품화학

· 쿠키 만들기

상황제시 10분

·쿠키를 만들 때 어떤 재료를 넣으면 좋을까?

·건강한 생활을 위한 저당 쿠키를 맛있게 만들 수 있는 방법은 무엇일까?

·3D 프린터로 출력한 쿠키커터를 이용하여 모 둠별로 협업하여 쿠키 만들기

·3D 프린터로 출력한 쿠키커터와 실제 구워진 쿠키 모양을 비교․분석한 후 개선하기

4

쿠키 신제품 품평회

·

진로 ․ 직업 탐색

상황제시 10분

·시판되는 쿠키와 내가 만든 쿠키는 어떻게 다 르고 대량생산할 수 있는 방법은 무엇일까?

·첨단기술인 3D 프린터를 활용해서 내가 개발 한 신제품 쿠키를 대량 또는 소량 생산할 수 있는 방법 생각해 보기

·나에게 어울리는 직업은 무엇이며 진로디자인 과 준비를 위한 방법과 목표는 무엇인지 발

(15)

10 5. 프로그램 성과제고 방안

□ STEAM 아웃리치 프로그램 운영자의 역할과 준비사항

○ 프로그램 운영자의 주요역할

- 프로그램 운영자는 STEAM 아웃리치 프로그램 전체에 대한 진행 및 관리를 담당하며, 프로그램의 전체적인 내용에 과학(S), 기술(T), 공학(E), 예술 (A), 수학(M) 분야를 연계 및 융합할 수 있는 프로그램을 진행

- 한 분야의 지식만을 이용해 문제 해결을 하는 것이 아니라 여러 학문 지식 을 활용해야 해결이 가능한 복합적인 문제 해결 능력을 갖게 하는 목적으로 학생들에게 다양한 체험이 가능하게 프로그램을 운영

○ 프로그램 진행 시 주의점

- STEAM 아웃리치 프로그램 학생 토론, 체험 위주의 교육으로써 학생들에게 다양한 체험을 하도록 지도하고, 다양한 분야의 지식을 통해 복합적인 문제 해결 능력을 키울 수 있도록 지도

○ 성과관리 방법

- 참가자 대상 프로그램 만족도 조사, 수업 후 후기 및 건의사항, 강사 및 대 학생 멘토활동단 후기 등을 작성하여 프로그램 운영에 대한 피드백과 개선 할 사항을 점검

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□ 프로그램 만족도 조사

○ 프로그램 운영이 완료되는 시점에 수업 참가자에게 분야별 만족도와 수업에 대해 좋았던 점, 아쉬웠던 점에 대한 의견수렴을 통해 프로그램을 개선

(17)

12

(18)

□ 중·고등학생 결과보고서

○ 프로그램 운영이 완료되는 시점에 수업 참가자에게 STEAM 수업을 통해 배 운 내용과 생각한 점을 정리하도록 작성을 유도하여 수업에 대한 피드백을 받고 수업 내용을 개선

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14 □ 대학생 멘토활동단 결과보고서

○ 프로그램 운영 후 수업에 참여한 주강사와 보조강사가 수업 내용, 수업 난이 도 등 수업 전반적인 운영에 관한 결과보고서를 작성하여 프로그램을 개선

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6. 프로그램 신청 안내

□ 프로그램별 대상 정보

프로그램명 대상 소요시간 비고

SBC(Single-Board Computer)로 자율주행

자동차 만들기

고등학생 20~30명

4차시 180분

Ÿ 기관방문 또는 학교방문 가능 Ÿ 프로그램운영, 장소, 시간

협의 비글본블랙으로

과학실험해요

고등학생 20~30명

4차시 180분

협의 3D 프린터로 쿠키커터

만들기

중학생 고등학생 20~30명

4차시 180분

협의

□ 프로그램 신청 및 운영 절차

○ 웹 설문지 또는 이메일에 신청 학교, 담당자, 참여인원, 참여 프로그램에 대 한 사항을 게재 후 덕성여자대학교 와이즈센터로 발송

○ 운영일정 결정 후 해당 학교로 공문 송부

□ 덕성여자대학교 와이즈센터　프로그램 신청 문의

○ 전화 :02-901-8644 / FAX：02-901-8645

○ 메일 : dswise@duksung.ac.kr

○ 주소 : (01369)서울특별시 도봉구 쌍문1동 삼양로144길 33 덕성여자대학교 와이즈센터 자연관 C동 117호

(21)

16 □ STEAM 아웃리치 프로그램 참가 신청서

STEAM 아웃리치 프로그램 참가 신청서

소속 학교

학교명

지역

학생

성명 성별

학번 전화번호

본인

은 교육부와 한국과학창의재단에서 후원하고 덕성여자대학교 와이즈센터에서 주관하는 20 년 STEAM 아웃리치 프로그램에

참가 신청합니다.

년 월 일

학생 (인) 학부모 (인)

덕성여자대학교 와이즈센터 귀하

□ STEAM 아웃리치 참가자 개인 정보 동의서

(22)

1. 수집하는 개인정보 - 이름, 학년 반, 성별

2. 목적 - 수료증 발급

3. 보유 및 이용기간

- 사업 종료 후 1년 보관

- 정보제공자가 개인정보 삭제를 요청할 경우 즉시 삭제 합니다.

년 월 일

학부모 (인)

영상정보 이용 동의서

( )학년 이름 : ( )

1. 수집하는 영상 정보 - 개인의 얼굴 정보를 포함하는 수업 중 활동 사진

2. 목적

- STEAM 아웃리치 프로그램 홍보 - STEAM 아웃리치 교재 제작

- STEAM 아웃리치 연구 보고서 제작 3. 보유 및 이용기간

- 사업 종료 후 1년 보관

- 정보제공자가 개인정보 삭제를 요청할 경우 즉시 삭 제합니다.

년 월 일

학부모 (인)

덕성여자대학교 와이즈센터 귀하

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3. 교육 프로그램 구성 ···3

Contents

1. 덕성여자대학교 STEAM 아웃리치 프로그램 개요 ···1

2. 덕성여자대학교 와이즈센터 소개 ···2