• 검색 결과가 없습니다.

본 교재의 내용을 사용하고자 할 때는

N/A
N/A
Protected

Academic year: 2022

Share "본 교재의 내용을 사용하고자 할 때는 "

Copied!
48
0
0

로드 중.... (전체 텍스트 보기)

전체 글

(1)
(2)

본 교재의 내용을 사용하고자 할 때는

반드시 출처를 밝히고 사용해주십시오.

(3)

교재 기획 및 개발팀

백윤수 연세대학교

박현주 조선대학교

한혜숙 단국대학교

최정욱 광주일동초등학교

이경학 광주교대부설초등학교

적용 및 자문 협력진

이세희 광주서일초등학교

송창근 광주월산초등학교

정인걸 영천초등학교

진주현 광주운암초등학교

삽화 및 편집 팀

백옥주 조선대학교

김나형 조선대학교

김건희 조선대학교

신선희 조선대학교

곽진원 Univ. of Illinois-Urbana Champaign

이은지 조선대학교

남연지 조선대학교

시뮬레이션 개발

심명훈 연세대학교

장시영 연세대학교

(4)

▮ 목차 ▮

1. I Love 홈봇 (홈봇의 필요성과 로봇의 작동원리 탐구) ··· 1

2. 우리집 도우미 홈봇 (온도센서를 활용한 홈봇만들기 ) ··· 23

(5)

I Love 홈봇

(홈봇의 필요성과 로봇의 작동원리 탐구)

1~3 차시

초등학교 3,4학년

[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[

[교사용 교사용 교사용 교사용 교사용 교사용 교사용 교사용] 교사용 교사용 교사용 교사용 교사용 교사용 교사용 교사용 교사용 교사용 교사용 교사용 교사용 교사용 교사용 교사용 교사용 교사용 교사용 교사용 교사용 교사용 교사용 교사용 교사용 교사용 교사용]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]

(6)

초등학교 3,4학년 STEAM

홈봇의 필요성과 로봇의 작동원리 탐구 (I love 홈봇)

1. 주제 개요

본 차시는 우리 주위에서 흔히 일어날 수 있는 두 가지 상황을 제시하여 이를 자 신의 경험과 연관 지어 글이나 그림으로 표현하는 것으로부터 시작한다. 이 과정 속에서 학생들이 문제 상황을 해결하기 위해 가정에서 센서를 이용한 홈봇이 필요 하다는 것을 느낄 수 있도록 수업을 구성하였다.

첫 번째로 로봇의 기원과 정의, 로봇의 종류를 비롯하여 센서의 정의와 종류, 센 서의 활용 장치 등을 알아보는 과정을 통해 학생들의 창의적인 상상력을 발휘하기 위한 밑거름이 되는 활동을 마련하였다. 다음으로 홈봇이 필요한 상황을 마인드맵 으로 작성해보고 다양한 상황들 중에서 3가지를 골라 필요한 상황에 적절한 홈봇의 작동 방법과 센서의 작동 원리를 작성해보는 활동을 통해 학생들이 다양한 아이디 어를 발현하고 이를 통해 지적 만족감을 느끼도록 하였다. 마지막으로 자신이 상상 한 아이디어를 친구들과 발표를 통해 공유하는 활동을 함으로써 생산적인 의사소통 의 경험을 제공하여 나와 타인에 대한 배려와 성취감을 향상시키도록 구성하였다.

가. 로봇의 종류

[그림1 : 산업용 로봇]

[그림2 : 군사용 로봇]

[그림3 : 청소용 로봇]

[그림4 : 교육용 로봇]

(7)

나. 휴머노이드

(출처 : 위키백과)

인간의 형태를 모습으로 한 로봇 을 의미한다. 형태뿐 아니라, 인간과 같은 인식기능, 운동기능을 구현하 기 위해 로봇기술의 총체적 발전이 이루어진 가장 고난도의 지능형 로 봇이라 할 수 있다. 컴봇은 컴퓨터 와 로봇을 결합한 것으로, 이렇게 하면 컴퓨터는 사람처럼 움직일 수 있는 몸을 가지게 된다. 한국에서 개발한 초기 단계의 컴봇은 ‘휴보’이 다. 사고 능력을 가진 컴봇은 학습

이 가능하며, 병렬 계산을 통해 일반적인 사고를 인간보다 더 빨리 처리할 수 있다.

예를 들어, 체스 시합 중에 게임의 규칙이 바뀌어도 그에 대해 유연하게 대처할 수 있다. 현재 이족보행을 위주로 연구되고 있으나, 상반신을 이용한 균형 잡기, 굴곡이 있는 바닥을 감지하여 안정된 보행 기능 등이 좀 더 보강되어야 가사노동 등 인간 의 다양한 작업을 수행하는 동작제어에 관한 연구로도 발전할 것으로 보인다.

다. 로봇용 센서

(출처 : 네이버 지식백과)

로봇을 보다 고도의 작업에 종사시키고, 또 다양화에 대응한 융통성 있는 생산 시 스템 속에서 활용하기 위해서 로봇의 제어기능에 더하여 감각기능으로서의 각종 센 서가 필요하다. 로봇용 센서의 역할은 대상 및 환경에 관한 물리량의 계측, 대상의 인식으로 나누어진다. 목적, 작업환경, 작업수준 등에 따라서 센서의 종류나 정보의 수준이 달라진다. 표에 로봇용 센서의 분류의 예가 나와 있다. 내계 센서는 로봇의 내부 상태에 관한 여러 가지 양을 계측하는 것으로서 각 자유도에 있어서의 구동변 위나 속도 및 힘(토크), 로봇의 자세의 검출과 내부온도의 검출이 있다. 외계 센서는 대상으로 하는 물체나 환경에 관한 물리량을 계측하고, 또 그것에 의해 대상을 인 식하는 기능을 가진 것으로서, 로봇 자체의 위치의 계측과 대상의 존재 확인 및 위 치, 방향, 속도 등의 계측, 그리고 대상 물체의 식별을 통한 인식의 수행이 그 역할 이다.

(8)

내계 센서 외계 센서

변위 센서, 속도 센서, 가속도 센서, 힘 센 서, 온도 센서, 평형 센서, 위치 센서

시각 센서, 거리 센서, 근접 센서, 힘 센서, 접촉각 센서, 압각 센서, 미끄럼각 센서, 청 각 센서, 온도 센서, 가스 센서, 방사선 센서

2. 학습 목표

○ 내용 목표

- 일상생활에서 로봇이 필요한 상황을 찾아낼 수 있다.

- 홈봇이 필요한 상황에 적절한 센서를 구상하여 홈봇의 작동방법을 정리할 수 있다.

○ 과정 목표

- 센서를 활용한 홈봇의 작동 방법을 정리하여 친구들에게 발표함으로써 지적 만족감, 자아 효능감 및 성취감을 느낄 수 있다.

3. STEAM 과목 요소

○ S : 센서의 종류와 특징을 알고 로봇에 적용하는 방법 알기

○ T/E:로봇이 작동하는 상황에 적절한 센서를 활용하여 홈봇 구상하기

4. STEAM 단계 요소

○ 상황제시

비가 내리는 날 창문을 닫지 않고 학원에 다녀왔는데, 그 사이 빨래가 비에 젖어 엄마 에게 혼났던 상황과 엄마와 함께 영화관에 갔는데 엄마가 자꾸 가스레인지를 켜놓고 왔 다며 영화 보는 내내 걱정하시더니 결국 영화를 다 보지 못하고 나온 상황을 일기형식 으로 제시하고, 이와 비슷한 자신의 경험을 글이나 그림으로 표현하는 활동을 통해, 문 제 상황을 해결하기 위해서는 로봇이 필요하다는 것을 느끼도록 하였다.

(9)

문제 인식 <테크노 프론티어 2013>을 보고 최근 로봇의 개발 현황 및 활용분야 살펴보기

해결방안 계획

로봇이 우리 생활에 주는 편리함에 대해 이야기해보기

우리 주위에서 볼 수 있는 센서를 활용한 다양한 장치에 대해 알아보기

가정에서 홈봇이 필요한 상황을 마인드맵으로 표현해보기

해결방안 실행

마인드맵에서 작성한 홈봇이 필요한 상황을 살펴보고 이를 해결하기 위한 홈 봇의 작동방법 생각해보기

상황에 알맞은 센서의 종류를 선택하기

지식 산출 우리의 편리한 생활을 도와줄 홈봇의 필요성과 효과 알기

지식 평가 아이디어와 해결방안 평가하기

몰입

비가 내리는 날 창문을 닫지 않고 학원에 다녀왔는데, 그 사이 빨래가 비 에 젖어 엄마에게 혼났던 상황과 엄마와 함께 영화관에 갔는데 엄마가 자 꾸 가스레인지를 켜놓고 왔다며 영화 보는 내내 걱정하시더니 결국 영화를 다 보지 못하고 나온 상황 등 일상생황에서 일어날 수 있는 상황을 일기형 식으로 제시함으로써 몰입유도

Hands-on 홈봇이 필요한 상황을 마인드맵으로 표현

성취의 경험 센서의 기능을 고려하여 홈봇의 작동 방법을 구상하고 개선점을 찾는 활동 을 통해 성취 경험을 제공

배려 다른 친구들의 아이디어를 경청하고 공유하며 좋은 점을 수용

새로운 도전 새로운 홈봇을 직접 구상하는 활동으로 도전 의식 제고

자기 평가 친구들과 아이디어를 공유하며 개선점을 찾는 활동을 통해 자기 평가

○ 창의적 설계

○ 감성적 체험

(10)

과목 과학, 사회, 국어 총차시 3

단원 우리 생활과 물질, 달라지는 생활 모습, 내용을 간추려 보아요, 실감 나게 말해요

교육과정

<국 어 3-2-2. 내용을 간추려 보아요 / 4-2-1. 이야기를 간추려요>

- 일 기 를 읽 고 , 중 요 한 사 건 을 중 심 으 로 내 용 을 간 추 릴 수 있 다 .

<사 회 3-2-3. 달라지는 생활 모습>

- 사 회 가 변 화 함 에 따 라 주 거 공 간 이 달 라 짐 을 알 고 미 래 에 필 요 한 홈 봇 의 특 징 을 찾 아 발 표 해 보 자 .

<과 학 3-1-1. 우리 생활과 물질>

- 로 봇 의 정 의 , 로 봇 의 종 류 , 센 서 의 정 의 , 센 서 의 종 류 를 정 리 해 보 자 .

<국 어 3-2-8. 실감 나게 말해요 / 4-2-8. 정보를 나누어요.>

- 홈 봇 이 필 요 한 상 황 과 작 동 방 법 , 필 요 한 센 서 를 정 리 하 여 발 표 해 보 자 .

학습목표

○ 내용 목표

- 일 상 생 활 에 서 홈 봇 이 필 요 한 상 황 을 찾 아 낼 수 있 다 .

- 홈 봇 이 필 요 한 상 황 에 적 절 한 센 서 를 구 상 하 여 홈 봇 의 작 동 방 법 을 정 리 할 수 있 다 .

○ 과정 목표

- 센 서 를 활 용 한 홈 봇 의 작 동 방 법 을 정 리 하 여 친 구 들 에 게 발 표 함 으 로 써 지 적 만 족 감 , 자 아 효 능 감 및 성 취 감 을 느 낄 수 있 다 .

과 정 수 업 감성적 체험

학습자료(‣) 및

유의점(※)

<상황제시>

일상생활에서 불편한 점

(20분) (1/3차시)

󰋮 상황제시

- 열어 놓은 베란다 창문으 로 비가 들어와 빨래가 젖 게 된 상황과 가스레인지 에 불을 켜 놓고 온 것 같 다며 걱정하는 엄마와 영 화관에 간 상황을 제시함 으로써 이와 비슷한 경험 을 이야기해보도록 하기 - 이와 같은 경험을 글이나

그림으로 표현하기

< 감성적체험>

- 몰입 : 상황제시를 통 해 학생들이 일기의 상황을 자신의 문제로 받아들일 수 있도록 유도한다.

※ 학생들이 비슷한 상 황을 경험하지 않은 경우에는 텔레비전이 나 책에서 본 내용을 이야기해보도록 한다.

‣<비가 와서 짜증난 날>

‣<엄마의 건망증>

5. 지도안 총괄표

(11)

<창의적 설계>

문제 인식 및 해결방안 계획

(20분) (1/3차시)

󰋮 로봇의 정의와 종류 알아 보기

- 동영상 <테크노 프론티어 2013>을 보고 최근 로봇 의 개발 현황 및 활용분야 살펴보기

- 읽기자료 <로봇이란>을 읽고 로봇의 정의와 종류 에 대해 알아보기 - 로봇이 우리 생활에 주는 편

리함에 대해 이야기해보기

< 감성적체험>

- 지적 호기심 : 최근 로 봇의 개발 현황 동영 상과 로봇의 정의와 종류에 대한 읽기 자 료를 통해 지적 호기 심을 자극시킨다.

테크노 프론티어 2013 동영상

읽기 자료 <로봇이란>

<창의적 설계>

해결방안 계획 (20분) (2/3차시)

󰋮 센서의 정의와 종류, 활용 에 대해 알아보기

- 읽기자료 <센서란>을 읽 고 센서의 의미에 대해 파 악하기

- 우리 주위에서 볼 수 있는 센서를 활용한 다양한 장 치에 대해 알아보기

< 감성적체험>

- 몰입 : 학생들의 주위 에서 흔히 볼 수 있는 센서를 활용한 장치들 을 자유롭게 이야기해 봄으로써 창의적 설계 를 위한 몰입도를 증 가 시킨다.

‣읽기 자료<센서란>

‣학습지 <센서의 활용>

<창의적 설계>

해결방안 실행 (20분) (2/3차시)

󰋮 가정에서 홈봇이 필요한 상 황 마인드맵으로 표현하기 - 홈봇의 의미 알아보기 - 현재 가정에서 센서를 활

용한 다양한 장치 생각해 보기

- 가정에서 홈봇이 필요한 상황을 마인드맵으로 표현 해보기

󰋮 홈봇이 필요한 상황에 알 맞은 센서 선택하기 - 마인드맵에서 작성한 홈봇

이 필요한 상황을 살펴보 고 이를 해결하기 위한 홈 봇의 작동방법 생각해보기 - 상황에 알맞은 센서의 종

류를 선택하기

< 감성적체험>

- 성취의 경험 : 센서의 기능을 고려하여 홈봇 의 작동 방법을 구상 하고 개선점을 찾는 활동을 통해 성취 경 험을 제공한다.

- 새로운 도전 : 새로운 홈봇을 직접 구상하는 활동으로 도전 의식 제고한다.

‣마인드맵

※어려워하는 경우 짝이 나 모둠별로 활동할 수 있도록 안내한다.

‣학습지 <센서 선택하 기>

(12)

<창의적 설계>

지식 산출 (20분) (3/3차시)

󰋮 작성한 내용을 바탕으로 발표하고 평가 및 개선점 찾기

- 구상한 홈봇의 장점 찾기 - 홈봇이 필요한 상황과 작

동 방법 및 센서에 대해 듣 는 사람이 이해하기 쉽게 발표하기

- 친구들의 발표를 듣고 내 가 구상한 홈봇에서 개선 할 점 찾기

- 개선 후 예상되는 점 생각 해 보기

󰋮 홈봇의 필요성과 효과 - 홈봇이 필요한 이유 작성

하기

- 홈봇으로 인해 우리 생활 에 어떤 영향을 미치는지 생각해 보기

< 감성적체험>

- 배려 : 친구들의 다양 한 의견을 비판적으로 받아들이기보다 격려 하고 좋은 점을 수용 하는 태도를 가질 수 있도록 한다.

‣개선점 정리하기 활동 지

※ 듣는 사람이 이해하 기 쉽게 발표하는 방 법에 대해 이야기를 나누고 장점을 잘 정 리하여 발표할 수 있 도록 한다.

<창의적 설계>

지식 평가 (10분) (3/3차시)

󰋮 지식 평가하기 - 로봇과 센서의 이해 - 홈봇의 필요성과 효과

< 감성적체험>

- 자기평가 : 친구들과 아이디어를 공유하며 개선점을 찾는 활동을 통해 자기 평가를 하 도록 한다.

<평가∙보상>

평가 (10분) (3/3차시)

󰋮 평가하기

- 아이디어 공유와 개선점 찾기에 참여하기

- 창의적 설계에서 자기 주도 적이고, 참신하게 구상하기 - 적극적으로 활동에 참여하기

(13)

6. 평가 및 보상

전 과정에 걸친 학생의 활동을 평가하기 위하여 다음의 체크리스트를 활용할 수 있다. 체크리스트는 교사평가 뿐 아니라 동료평가 및 자기평가의 도구로도 활용할 수 있다.

평가

방법 평가영역 평가기준

평 가

상 중 하

자기 평가

감성적 체험

◆ 친구들과 아이디어를 공유하며 개선점을 찾는 활 동에 적극적으로 참여하였는가?

창의적 설계

◆ 로봇이 필요한 상황이 창의적이었는가?

◆ 로봇의 움직임을 고려하여 센서를 구상하였는가?

◆ 창의적인 상상력을 발휘하여 자기 주도적으로 학 습하였는가?

동료 평가

감성적 체험

◆ 친구들과 아이디어를 공유하며 개선점을 찾는 활 동에 적극적으로 참여하였는가?

잘한 친구 이름

가. 교사평가

교사는 제공된 체크리스트를 활용하여 모둠별로(또는 개별 학생) 학습 활동 전반 에 대한 평가를 실시한다.

나. 동료평가

학생들은 모둠별로 다른 모둠의 활동을 평가하도록 한 후, 평가 점수를 모둠원별 로 기록한다.

다. 자기평가

학생 스스로 학습 활동 전반에 대한 평가를 실시한 후, 평가 결과를 기록한다.

■ 보상

- 적극적인 칭찬과 박수로 학생들의 활동을 격려한다.

- 교사와 학생들의 평가 점수를 합산하여 상위 팀 또는 개인에게 상장, 상품, 토 큰 등을 제공한다.

(14)

<비와서 짜증난 날>

20○○년 ○○월 ○○일 ○요일 날씨 : 비 아...오늘은 정말 짜증나는 날이다.

학원에 다녀와 보니 엄마가 기분이 좋지 않으셨다.

아침에 빨래를 하고 가셨는데 비가 많이 와서 베란다에 비가 들 어와 빨래를 다시 하셨다고 한다.

엄마는 나에게 비가 오면 창문을 닫고 가야지 그냥 나갔다면서 화를 내셨다. 갑자기 억울한 마음에 눈물이 났다.

‘엄마가 닫으면 되지 왜 나한테 화내는 거야?

내가 비가 올 줄 어떻게 알고...’

비가 언제 올지 미리 알 수 있으면 얼마나 좋을까?

오늘같이 비가 갑자기 오는 날에는 빨래들이 스스로 들어가면 좋겠다.

<엄마의 건망증>

20○○년 ○○월 ○○일 ○요일 날씨 : 맑음 엄마와 오랜만에 영화를 보러갔다.

내가 보고 싶어 했던 만화영화였다.

극장에 도착해서 영화를 보려는데 엄마가 나에게 가스레인지를 끄고 왔는지 기억이 안 난다고 하셨다.

극장에 오기 전에 주전자가 올려져 있는걸 보긴 했는데 엄마가 불을 껐는지는 나도 확실히 기억이 나지 않았다.

엄마는 영화 보는 내내 걱정을 하시더니 결국 우리는 영화가 끝나기도 전에 극장을 나와서 서둘러 집에 가야했다.

휴...가스레인지를 켜 놓고 나오더라고 안심할 수 있는 방법은 없을까?

Ⅰ. 생각열기

- 다음 일기를 읽고 물음에 답하여 봅시다.

7. 학습내용

(15)

- <비가 와서 짜증난 날>에서 글쓴이가 화가 난 이유는 무엇인 가요?

비가 와서 빨래가 다 젖어서

- <엄마의 건망증>에서 엄마가 걱정하는 이유는 무엇인가요?

가스레인지 불을 켜놓고 온 것 같아서

- 위와 비슷한 경험을 실제로 겪었거나 텔레비전이나 책에서 보았던 상황을 글이나 그림으로 표현하여 봅시다.

리모콘이 어디 있는지 몰라서 화난 일

에어컨이 켜놓고 나가 전기요금이 많이 나온 일

(16)

테크노 프론티어 2013

로봇 만능 시대가 얼마 남지 않았다. 한국로봇산업진흥원은 로봇 융합포럼을 통해 2050년이면 로봇사회가 열릴 것이라고 전망했다.

일본은 경제 산업 분야를 중심으로 전통적인 제조용 로봇기술 경 쟁력을 앞세워 다양한 로봇산업에 진출하고 있다. 최근 개최된

<테크노 프론티어 2013>에서는 일본의 로봇기술력을 한 자리에서 볼 수 있었다.

<테크노 프론티어 2013>의 테마는 '미래의 모습을 만드는 최 신 기술'이었다. 현재 일본 로봇산업의 가장 큰 화두는 역시 인 간형 로봇이다. 미래엔 인간형 로봇이 생활 속 깊숙이 들어올 것임을 예측하게 하는 부분이다. 무라타제작소는 자전거를 타고 있는 인간형 로봇 '무라타세이사크쿤'을 공개해 관람객들의 눈길 을 끌었다. 사카이 타가토모 무라타제작소 매니저는 "무라타세 - 위와 같은 상황에서 겪을 수 있는 문제점을 어떻게 해결하

면 좋을까요?

로봇이 있으면 좋겠다.

자동으로 문제가 해결되었으면 좋겠다.

Ⅱ. 문제 인식

■ (활동) 로봇에 대해 알아보기

■ 준비물 : 동영상 <테 크노 프론티어 2013>

(17)

이사크쿤에는 자이로 센서가 내장돼 있다"며 "이로써 균형을 인 식해 평행을 유지하고 넘어지지 않도록 중심을 잡고 있다"고 설 명했다. 인간형 로봇은 인체와 비슷한 구조를 지니고 있어 많은 기능 탑재 가능하다는 게 장점이다.

의료산업에서 로봇의 활약도 대단하다. 현재 의료용 로봇 산 업에선 미국의 다빈치가 유명하다. 미국의 저명한 메디컬 저널 리스트 알렉산드라 와이크는 "의료로봇은 21세기 기적의 신약 가운데 첫 손가락에 꼽힌다"고 말했다. 일본 역시 의료용 로봇 산업에 적극 나서고 있습니다. 일본의 의료용 로봇인 '이비스'는 다빈치 못지않은 성능으로 위급한 수술을 지원한다. ‘이비스’는 조이스틱 통제의 제한점을 해결하기 위해 진공 압력으로 인체 부위를 만지는 듯한 감각까지 전달한다. 현재는 절개 부위를 최 소화하고 인체 부담을 줄이는 방향으로 개선이 이뤄지고 있다.

로봇은 우주탐사에 직접 나설 뿐만 아니라 사람의 마음으로까 지 파고들고 있다. 장시간 우주에서 체류해야 하는 우주비행사 들의 큰 적 중 하나는 외로움. 이 때문에 우주비행사의 반려로 봇 '키로보'가 나왔다. ‘키로보’는 일본어로 간단한 대화를 나누 거나 악수와 같은 간단한 동작을 수행할 수 있다.

- <테크노 프론티어 2013>의 주제는 무엇인가요?

미래의 모습을 만드는 최신 기술

- 이 영상에서 본 것처럼 최신 로봇의 개발이 우리에게 주는 편리한 점은 무엇인가요?

다양한 분야에서 로봇이 개발되어지고 있어서 사람들이 편리해지고 즐거운 생활을 할 수 있습니다.

(18)

로봇의 기원 - 로봇의 시작은 인간의 상상력

로봇이란 말은 ‘일하다’라는 뜻을 가진 체코어 로보타(robota) 에서 유래된 말이야. 이 단어가 처음 사용된 것은 지금으로부터 백 년도 안 되었어. 그렇지만 그것을 꿈꾸거나 생각한 것은 아주 오랜 옛날부터야. 그리스 신화에 나오는 이카로스의 날개는 로봇 의 조상인 자동 장치라고 할 수 있어. 섬을 탈출하기 위해 밀랍 으로 깃털을 붙여서 만든 날개는 스스로 날갯짓을 할 수 있었지.

뿐만 아니라 피그말리온의 인형에서도 옛 사람들의 로봇에 대한 상상을 볼 수 있어.

자동 장치가 부착된 최초의 로봇들

사람들은 로봇에 대해 꿈만 꾼 게 아니라 실제로 만들기도 했 어. 레오나르도 다빈치가 남

긴 연구서들 중에는 기사 모 양의 인형 설계도가 있었는 데 나중에 그대로 만들어 봤 더니 놀랍게도 자동으로 움 직이는 로봇이었다는 거야.

또한 프랑스의 보캉송이 만 든 오리는 소리를 내며 시각

을 알려주고, 음식을 먹어 부수고 뭉쳐서 배설물처럼 밖으로 내 보낼 수도 있었다고 해. 우리나라에서도 오래전부터 자동 장치를 만들었어. 그 예가 세종대왕 때 장영실이 만든 물시계 자격루야.

로봇의 정의 - 인간을 대신하고 자동으로 움직여

어떤 조건을 갖추어야 로봇이라고 할까? 사람들마다 로봇을 보는 생각은 다르지만 로봇이라면 이래야 한다고 대체로 동의하 는 조건이 있어. 첫째, 로봇은 인간을 대신해서 일을 하거나 도 움을 주어야 해. 둘째, 자동 장치로 움직여야 해. 마지막으로는 주변의 상황에 스스로 반응해야 해.

TV에서 로봇들이 서로 대결하는 프로그램이 있는데, 사실은 로

Ⅲ. 해결방안 계획

■ (읽기 자료) 로봇이란

- 로봇에 관련된 글을 읽고 물음에 답하여 봅시다.

(19)

봇이라고 볼 수 없어. 사람 들이 원격 조정기를 이용해 서 제어하는 것을 로봇이라 고 할 수 없기 때문이야. 반 면에 사람처럼 생기지 않았 지만 사람을 위해서 스스로 방향을 바꿔 가며 자동으로 청소하는 청소로봇은 로봇이라고 할 수 있어.

산업용 로봇 - 인간의 노동을 대신하는 로봇

로봇은 산업용 로봇과 지능형 로봇으로 나눌 수 있어. 산업용 로봇은 인간의 노동력을 대체할 수 있는 기계를 의미해. 사람처 럼 생길 필요 없이 사람의 일을 대신 처리해 주면 돼. 산업용 로 봇은 쓰이는 곳에 따라 공업용, 의료용, 가정용, 농업용, 전투용 등으로 나뉘지.

대부분의 산업용 로봇은 인간의 팔처럼 생긴 로봇 팔을 갖고 있어. 어깨, 팔 꿈치, 손목 관절을 갖고 있 고 피스톤 운동이나 전동 기(모터)를 이용해 움직여.

손에 해당하는 부분에 특 수한 장치를 붙여서 다양한 작업을 할 수 있지. 물건을 들어 올 리거나 용접과 같은 공업용 로봇과 매우 높은 정밀도를 가진 수 - 로봇이란 말은 어디에서 유래되었나요?

‘일하다’라는 뜻을 가진 체코어 로보타(robota)에서 유래된 말이다.

- 위의 글에 나와 있는 로봇의 조건 3가지는 무엇인가요?

첫 째 , 로 봇 은 인 간 을 대 신 해 서 일 을 하 거 나 도 움 을 주 어 야 한 다 . 둘 째 , 자 동 장 치 로 움 직 여 야 한 다 .

마 지 막 으 로 는 주 변 의 상 황 에 스 스 로 반 응 해 야 한 다 .

(20)

술로봇이 그 예야.

전쟁터를 누비는 군사로봇은 폭 발물 처리, 정찰, 군수물자 수기, 전 투 및 화력지원 등의 역할을 맡고 있어. 우리나라의 정찰용 로봇 리모 아이는 현재 육군에 배치되어 있는

데, 무게가 2㎏밖에 되지 않아 종이비행기처럼 날릴 수 있고, 적 외선 카메라로 야간 정찰도 할 수 있어. 크기도 작아 레이더에도 잘 노출되지 않는다고 해.

이밖에 해저 탐사 로봇이나 화성 탐사에서 활동한 스피릿, 오퍼튜니 티 같은 우주 탐사 로봇, 혈류를 타 고 다니면서 병원균을 없애거나 손 상된 세포를 살리는 나노로봇, 가정 생활에 도움을 주는 PC 기반의 생 활로봇, 노약자나 장애인을 위한 복지형 로봇 등 다양한 로봇이 있어.

지능형 로봇 - 사람 같은 로봇

현재 최고의 휴머노이드로 평가받 는 일본의 아시모는 시속 6㎞로 달릴 수 있고 장애물을 피해서 갈 수도 있 다고 해. 우리나라의 휴보의 최대 시 속은 3.6㎞라고 해. 아시모가 더 빠르 지만 휴보는 더 가볍고 손동작이 자 유롭다는 장점이 있어. 아시모나 휴 보보다 훨씬 사람처럼 생기고 행동하

는 로봇을 안드로이드 로봇이라고 해. 우리나라에는 에버라는 안 드로이드 로봇이 있어. 피부까지 사람을 닮았고, 판소리 공연까 지도 했어.

- 인간의 노동력을 대신하는 로봇을 무엇이라고 하나요?

신업용 로봇

(21)

센서란 열, 빛, 온도, 압력, 소리 등의 물 리적인 양이나 그 변화를 감지하거나 구분 및 계측하여 일정한 신호로 알려주는 부품 이나 기구, 또는 계측기라고 한다. 인간이 보고 듣고 하는 오감을 기계적 · 전자적으 로 본떠 만든 것이라고 이해하면 쉽다. 동 작을 감지하거나 소리에 따라 반응하거나, 누르는 힘에 따라 반응하는 등 그 활용 범

위는 매우 넓다. 센서의 종류에는 온도 센서, 압력 센서, 유량 센 서, 자기 센서, 광센서, 음향 센서, 미각 센서, 후각 센서 등이 있 다. 고속도로에 차량이 진입하면 통행 카드가 나오거나, 교실의 화재 감지기, 현관의 자동 점멸등, 어두워지면 켜지는 가로등 등 이 간단한 센서의 예이다.

- 아시모나 휴보보다 훨씬 사람처럼 생기고 행동하는 로봇을 무엇이라고 하나요?

지능형 로봇

- 미래에 인간을 대신해 로봇이 할 수 있는 일은 무엇이 있을 지 생각해봅시다.

대신 집안일 하기, 운전해주기, 친구 되어주기, 경호해주기

■ (읽기 자료) 센서란?

- 센서란 무엇인가요?

열, 빛, 온도, 압력, 소리 등의 물리적인 양이나 그 변화를 감지 하거나 구분 및 계측하여 일정한 신호로 알려주는 부품이나 기 구, 또는 계측기

(22)

- 우리 주위에서 볼 수 있는 센서를 이용한 장치에는 무엇이 있나요?

저절로 켜지는 불, 에스컬레이터, 자동차 와이퍼

■ (활동) 센서의 활용

- 센서와 관련 있는 제품끼리 연결하여 봅시다.

• • • •

• • • •

• • • •

• • • •

(23)

필요한 상황 홈봇의 작동 방법 적절한 센서의 종류 비오는 날

창문이 열려있어서 빗물이 들어오는

상황

창문이 비가 오면 저절로 닫힌다.

비가 오면 빨래 건조대가 정리된다.

󰋯비를 인식하는 센서

가스렌지 불을 끄는 것을 자주

깜박하는 상황

어느 온도 이상이 되면 불이 저절로

꺼진다.

냄비가 넘치면 불이 저절로 꺼진다.

어느 시간 이상이 되면 불이 저절로

꺼진다.

󰋯온도를 인식하는 센 서

󰋯물을 인식하는 센서

󰋯가스를 인식하는 센 서

Ⅳ. 해결방안 실행

■ (활동) 마인드맵하기

- 가정에서 사용하는 홈봇이 필요한 상황을 마인드 맵을 만들 어 봅시다.

홈봇이 필요한 상황

■ (활동) 발표하기

- 위 내용 중 적절한 상황을 선택하여 다음을 작성하고, 발표 하여 봅시다.

(24)

- 친구들의 발표를 듣고 그에 대한 장점과 개선할 점을 찾아 봅시다.

Ⅴ. 지식 산출

■ (활동) 홈봇의 필요성과 효과

- 이번 활동을 통해 일상생활에서 홈봇이 필요한 이유는 무엇 인가요?

홈봇이 사람들의 일을 대신해주거나 도와줌으로 생활이 편리 해진다.

- 홈봇이 있다면 우리 생활이 어떻게 달라질까요?

홈봇이 우리의 일을 대신해주기 때문에 사람들은 자신이 좋아 하는 일을 하거나 가족과 더 많은 시간을 보낼 수 있습니다.

(25)

평가 요소 결 과 - 로봇 이 무엇인지 설명할 수 있는가?

- 센서가 무 엇 인지 이해하는가?

- 홈 봇 이 필 요 한 이 유 를 설 명 할 수 있 는 가 ?

- 홈 봇 으 로 인 해 우 리 생 활 이 어 떻 게 달 라 지 는 지 설 명 할 수 있 는 가 ?

Ⅵ. 지식 평가

잘함 : ◎ 보통 : ○ 부족 : ×

Ⅶ. 생각 다지기

- 자신과 친구들이 작성한 내용을 바탕으로 평가하여 봅시다.

평가 방법

평가

영역 평가기준 평 가

상 중 하

자기 평가

감성적 체험

◆ 친구들과 아이디어를 공유하 며 개선점을 찾는 활동에 적 극적으로 참여하였는가?

창의적 설계

◆ 홈봇이 필요한 상황이 창의적 이었는가?

◆ 홈봇의 움직임을 고려하여 센 서를 구상하였는가?

◆ 창의적인 상상력을 발휘하여 자기 주도적으로 학습하였는 가?

동료 평가

감성적 체험

◆ 친구들과 아이디어를 공유하 며 개선점을 찾는 활동에 적 극적으로 참여하였는가?

잘한 친구 이름

Ⅷ. 새로운 도전

- ‘로봇’하면 ‘트랜스 포머’나 ‘또봇’ ‘로보카 폴리’ 등을 팔, 다 리가 모두 있는 인간형 로봇을 생각하기 마련이지요? 하지 만 많은 과학자와 기술자들로 인해 다양한 형태의 로봇이 개발되어지고 있습니다. 로봇의 개발이 우리 생활에 어떤 영 향을 미치게 될까요?

(26)
(27)

우리집 도우미 홈봇

(온도센서를 활용한 홈봇 만들기 )

4~6 차시

초등학교 3,4학년

[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[교사용 교사용 교사용 교사용 교사용 교사용 교사용 교사용 교사용 교사용 교사용 교사용 교사용 교사용 교사용 교사용 교사용 교사용 교사용 교사용 교사용 교사용 교사용 교사용 교사용 교사용 교사용 교사용 교사용 교사용 교사용 교사용 교사용 교사용]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]

[교사용]

(28)

초등학교 3,4학년 STEAM

온도센서를 활용한 홈봇 만들기 (우리집 도우미 홈봇)

1. 주제 개요

본 차시는 미래의 우리 일상생활 모습을 동영상으로 보여주고, 미래 생활에 대해 현재 생활과 비교해 달라진 점을 알아보도록 하였다. 그런 다음 영상 속에서 로봇 이라고 판단되는 장면과 그 이유를 작성해봄으로써 로봇의 이해도를 높이도록 하였 다. 일본과 중국이 무더위로 인해 사람이 겪는 피해 상황과 더위를 이겨내는 아이 디어 상품 뉴스 영상을 통해 이러한 현상이 일어나는 이유와 해결방법에 대해 생각 해보도록 구성하였다. 3~4학년 수준을 고려하여 가상의 온도 센서(온도계, 눈, 손, 스위치)를 활용하여 일정온도가 올라가면 냉방장치가 작동하는 활동으로 해결방법 을 실행하도록 하였으며, 벽면의 재질에 따른 온도변화와 벽면과 벽면사이의 물질 의 종류에 따른 온도변화에 대해 탐구해보는 활동으로 해결 방법을 탐색할 수 있도 록 하였다. 마지막으로 모둠별로 계획하여 실행한 실험 결과를 친구들과 발표를 통 해 공유하는 활동을 함으로써 생산적인 의사소통의 경험을 제공하여 나와 타인에 대한 배려와 성취감을 향상시키도록 구성하였다.

가. 스마트 홈(Smart Home)

[스마트 홈 기능]

(29)

▲ 스마트 냉장고

‘스마트 홈(Smart Home)’이란 자동화를 지원하는 개인 주택을 말한다. 미국에서는

‘도모틱스(Domotics)’라고도 하는데 조명이나 온도, 문과 창, 보안 시스템 등을 제어 하는 인텔리전트 빌딩의 각종 자동화 기법 역시 여기에 포함될 수 있다. 안방극장 제어, 자동적이고 효율적인 에어콘, 방범 시스템, 의료 시스템 접속 등도 여기에 포 함된다. 인텔리전트 하우스 또는 IT 주택이라고도 하는데, 유비쿼터스시티(u-City)을 향한 출발점이라고 보면 된다.

‘스마트 홈’을 만들기 위해서 먼저 해야 할 일은 자동 제어를 위해 전선을 설치하 는 일이다. 배선은 콘트롤러에 연결되어 다양한 제어를 수행할 수 있는 통로가 된 다. 최근에는 무선을 이용하는 경우도 많아지고 있다.

나. 스마트 가전

고객은 냉장고에 설치된 LCD 디스플레이 를 통해 이마트에서 판매 중인 신선 식재료 부터 가공식품에 이르는 약 2만2000가지 식 품의 주문이 가능하다. 휴대폰으로 간단히 결재만 하면 원하는 시간에 주문한 상품을 배송 받을 수 있다. LCD에 나타나는 쇼핑 버 튼을 누르면, 화장지와 같은 생필품과 각종 채소, 과일 등의 신선식품 등이 나타난다. 이 중 원하는 상품을 누르면, 다양한 포장과 가 격의 제품 종류가 나타나고, 소비자는 선택 만 하면 된다. 상품 이미지와 가격, 할인가, 원산지, 수량 둥이 나타나 구매를 돕는다. 가 격적인 이점도 있다. 현재 이마트 할인 5%에 삼성프리미엄 할인 5%를 추가로 제공한다.

총 10%를 저렴하게 구입할 수 있으며, 1만 원 이상은 무료배송이 가능하다. 특히, 스마 트 냉장고의 이마트 애플리케이션을 이용해 냉장고에 없는 식료품을 체크, 장바구니에 담아 두었다가 나중에 구매할 수도 있다. 향후 푸드 매니저 기능까지 탑재되면 냉장고 에서 보관 중인 식품의 관리와 남은 재료로 가능한 요리법을 제공받을 수도 있어 냉장 고를 보다 스마트하게 활용할 수 있다. 또한 이 제품에 채용된 '스마트 케어' 기능은 소

(30)

▲ 스마트 에어컨

▲ 스마트 세탁기

비자가 스마트폰으로 스마트 케어 앱을 통해 냉장고의 이상 여부를 직접 확인할 수 있 으며, 편리하게 서비스 센터에 연결할 수 있다. 공급자와 소비자 간 실시간 전력정보 교환을 통해 에너지를 효율적으로 사용하는 '스마트 그리드' 기능을 탑재하고 있다. 냉 장고 스스로 전력 소모량을 조절해 향후 시간·계절별 차등 요금제가 시행됐을 때 전기 료를 절감할 수 있다.

더운 날 미리 실내를 시원하게 해놓고 싶거나, 외출 시 에어컨 전원을 껐는지 걱정될 때 언제 어디서든 휴대폰만 있으면 에어컨을 간단히 조정할 수 있다. 휴대폰으로 문자 메시지를 보내면 집안에 설치한 무선공유기를 통해 에어컨이 응답, 명령을 수행할 뿐만 아니라 작동 상황을 실시간으로 회신한다. 일례로 더운 여름날이라면, 집에 도착해 부 랴부랴 에어컨을 켜는 것이 아니라, 도착 20분 전 미리 에어

컨을 동작시켜 이미 시원해진 집 안으로 들어가는 것이 가능 하다. 손님과 함께 집으로 가는 날이라면 더욱 유용한 기능이 다. 뿐만 아니라 단순히 센서로 사람을 인식하는 수준을 넘어 움직임에 따라 바람을 자동 조절한다. 사람의 수·위치·거리 인 식 뿐 아니라 움직임이 많은 사람에게는 강한 바람을, 적은 사람에게는 약한 바람을 보내 단순 온도조절을 뛰어넘는 맞춤 냉방을 실현한다.

소비자가 스마트케어 애플리케이션 을 사용해 세탁기의 정상 여부를 직 접 확인할 수 있는 만큼, 고장 상황 에서 매뉴얼을 찾거나 AS 신청 없이 바로바로 대처할 수 있기 때문에 기 존보다 시간과 비용을 절약할 수 있

다. 애플리케이션을 다운로드 받아 사용할 수 있으며 갤럭시S 나 갤럭시S2 등의 스마트폰에서 사용이 가능하다. 세탁기에 이상 동작이 발생하면 ▲세탁기의 전원을 껐다 켠 후 ▲헹굼 버튼과 탈수 버튼을 동시에 3초 동안 누르고 ▲세탁기 LCD창 에 나타난 결과 화면을 스마트폰에 다운로드받은 스마트케어 애플리케이션에 비춰 에러코드를 인식시키면 된다. 1초 내에 복합적인 에러유형이 나타나고 그에 따른 조치사항을 알 수 있다. 특히 해당 애플리케 이션은 고장 진단 후 서비스 센터에 연락을 취할 수 있는 기능까지 가지고 있어, 더욱 빠른 문제 해결이 가능하다. 또한 진단결과를 저장할 수도 있어 고장 이력 관리 뿐 아 니라 서비스 기사가 방문했을 때 더욱 손쉽게 맞춤형 AS를 받을 수 있다.

(31)

▲ 스마트 청소로봇 퇴근 후에 미뤄둔 청소를 하는 것이 피곤하거나 주말에 맘 편히 휴식을 즐기고 싶은 맞벌이 신혼부부들에게 유용한 아이템이다. 2개의 CPU(중앙처리장치)를 장착한 스마트 청소로봇은 유선형으로 움직임을 구현, 청소시간이 20% 빨라졌다. 바닥에 있는 먼지의 양을 측정한 후 먼지가 많은 부분에 한해 터보모드로 스스로 전환해 강하게 한 번 청 소해주고, 다시 일반모드로 전환하는 ‘스마트 터보’ 기능을 채택해 더욱 깔끔한 바닥 청 소를 지원한다.

스마트 탱고는 12개의 고성능 장애물 센서를 통해 얇고 가는 장애물은 더욱 잘 감지해 피해가는 한편, 몸체를 세계 최저 수준(79mm)으로 구현해 손이 잘 닿지 않는 소파나 침 대 밑 구석의 먼지까지도 청소할 수 있다. 204mm 길이의 와이드 브러시로 한 번에 넓게 청소하면서, 탈부착 가능한 초극세사걸레로 먼지 흡입 후 바로 바닥에 남아있는 미세먼 지까지 닦아 내 실내 공기를 깨끗하게 유지하는데 도움을 준다.

2. 학습 목표

○ 내용 목표

- 일상생활에서 홈봇이 필요한 상황에 적절한 해결방법을 찾을 수 있다.

- 가상센서와 작동장치를 활용하여 상황에 적절하게 홈봇을 설계하고 실행할 수 있다.

○ 과정 목표

- 가상센서와 작동장치를 활용하여 제품을 만들고, 실험 결과를 친구들에게 발 표함으로써 지적 만족감, 자아 효능감 및 성취감을 느낄 수 있다.

3. STEAM 과목 요소

○ S : 벽면의 열을 차단하기에 적절한 재료 찾기

○ T/E:열을 차단하기에 효과적인 벽면 구상하기

○ M:실험결과를 그래프로 나타내기

(32)

필요 발견 무더위로 피해를 입고 있는 뉴스를 통해 홈봇의 필요성을 발견

문제 정의 더위에 대처하기 위한 이색상품 관련 뉴스를 통해 문제를 정의

제품 설계 집 안이 일정 온도 이상이 되면 자동으로 냉방장치가 작동하는 홈봇 설계

제품 산출 벽 면 의 재 질 , 벽 면 과 벽 면 사 이 에 들 어 가 는 물 질 을 달 리 하 여 최 적 의 홈 봇 만 들 기

제품 평가 실험 계획의 적절성, 결과의 타당성 모둠원과의 협동성을 평가

4. STEAM 단계 요소

○ 상황제시

다양한 홈봇으로 이루어져 있는 미래의 우리 일상생활 모습을 동영상으로 보여주 고, 현재와 비교해 달라진 점을 알아보고 로봇이라고 판단되는 장면과 그 이유를 작성해봄으로써 로봇의 이해도를 높여, 창의적 설계시 필요 발견과 문제 정의가 자 연스럽게 연결될 수 있도록 하였다.

○ 창의적 설계

○ 감성적 체험 몰입

거짓말 같은 미래 모습을 통해 홈봇이 멀지 않은 미래에 실현될 수 있다는 인 식을 하고, 자신의 문제로 받아들일 수 있도록 유도

무더위로 인한 피해 상황이 심각함을 알고 홈봇의 필요성을 발견

지적 호기심 더위에 대처하기 위한 이색상품들을 통해 홈봇 제작 방법에 대한 지적 호 기심을 자극

새로운 도전 홈봇을 제작하기 위해 제품 설계를 하고 직접 실험해봄으로써 학생들의 도 전 정신을 배가

성취의 경험 홈봇을 만들고 실험결과를 표와 그래프로 나타내는 활동

배려 친구들의 다양한 의견을 비판적으로 받아들이기보다 격려하고 좋은 점을 수용하는 태도

(33)

과목 사회, 과학, 수학, 국어 총차시 3

단원 우리 생활과 물질, 달라지는 생활 모습, 실감 나게 말해요

교육과정

<사 회 3-2-3. 달라지는 생활 모습>

- 상 황 (시 대 , 계 절 , 장 소 등 )에 따 라 필 요 한 홈 봇 이 다 름 을 이 해 하 고 , 상 황 에 맞 는 홈 봇 을 상 상 하 여 보 자 .

<과 학 3-1-1. 우리 생활과 물질>

- 실 험 을 통 해 열 차 단 에 가 장 효 율 적 인 물 질 을 찾 아 보 자 .

<수 학 3-2-6. 자료의 정리/ 4-1-6. 막대그래프/ 4-2-5. 꺽은선그래프>

- 실 험 한 자 료 를 정 리 하 여 실 험 결 과 를 그 래 프 로 나 타 내 어 보 자 .

<국 어 3-2-8. 실감 나게 말해요/ 4-2-8. 정보를 나누어요.>

- 실 험 결 과 를 정 리 하 여 발 표 해 보 자 .

학습목표

내용 목표

- 일 상 생 활 에 서 홈 봇 이 필 요 한 상 황 에 적 절 한 해 결 방 법 을 찾 을 수 있 다 .

- 가 상 센 서 와 작 동 장 치 를 활 용 하 여 상 황 에 적 절 하 게 홈 봇 을 설 계 하 고 실 행 할 수 있 다 .

과정 목표

- 가 상 센 서 와 작 동 장 치 를 활 용 하 여 제 품 을 만 들 고 , 실 험 결 과 를 친 구 들 에 게 발 표 함 으 로 써 지 적 만 족 감 , 자 아 효 능 감 및 성 취 감 을 느 낄 수 있 다 .

과 정 수 업 감성적 체험

학습자료(‣) 및

유의점(※)

<상황 제시>

거짓말 같은 미래 모습

(20분) (1/3차시)

󰋮 상황제시

- [거짓말 같은 미래 모습]

동영상 속 우리의 생활 모 습을 제시

- 로봇이 등장하는 장면과 로 봇이 등장한 이유를 작성

< 감성적체험>

- 몰입 : 상황제시를 통해 학생들이 미래의 일상 생활 모습이 멀지 않은 자신의 문제로 받아들 일 수 있도록 유도한다.

‣ 거짓말 같은 미래 모습 동영상

5. 지도안 총괄표

(34)

<창의적 설계>

필요 발견 (10분) (1/3차시)

󰋮 홈봇이 필요한 상황 파악 하기

- [중국과 일본도 무더위 기 승] 이란 제목의 뉴스를 보고 무더위로 인해 피해 상황을 파악하기

- 무더위로 인한 사고가 일 어난 이유 생각해보기

< 감성적체험>

- 몰입 : 무더위로 인한 피해 상황이 심각함을 알고 홈봇의 필요성을 발견할 수 있도록 한다.

뉴스 영상

<창의적 설계>

문제 정의 (10분) (1/3차시)

󰋮 해결방법 모색하기 - [찜통더위 쫓는 이색 상품

‘봇물’]이란 뉴스를 보고 더위에 대처하기 위한 이 색상품들 알아보기 - [중국과 일본도 무더위 기

승], [찜통더위 쫓는 이색 상품 ‘봇물’] 영상을 통해 무더위로 인한 사고를 예 방할 수 있는 방법 생각해 보기

< 감성적체험>

- 지적 호기심 : 더위에 대처하기 위한 이색상 품을 통해 홈봇 제작 방 법에 대한 지적 호기심 을 자극한다.

뉴스 영상

학습지

<창의적 설계>

제품 설계 (20분) (2/3차시)

󰋮 도전! 홈봇 설계하기 - 집 안이 일정 온도 이상이

되면 자동으로 냉방장치 가 작동하는 홈봇을 제작 하기 위한 실험 주제 정하 기

- ‘벽면의 재질에 따른 집안 의 온도 변화 ’라는 주제 로 실험 계획 세우기 - ‘벽면과 벽면 사이를 채우

는 물질에 따른 집안의 온 도 변화’라는 주제로 실험 계획 세우기

< 감성적체험>

- 새로운 도전 : 홈봇을 제작하기 위해 제품 설 계를 하고 직접 실험 해 봄으로써 학생들이 도 전 정신을 키운다.

(35)

<창의적 설계>

제품 산출 (40분) (2~3/3차시)

󰋮 홈봇 만들기

- 벽면의 재질을 달리하여 온도변화를 측정하고, 실 험결과를 표와 그래프로 나타내기

- 벽면과 벽면 사이의 채우 는 물질을 달리하여 온도 변화를 측정하고, 실험결 과를 표와 그래프로 나타 내기

< 감성적체험>

- 성취의 경험 : 홈봇을 만들고 실험결과를 표 와 그래프로 나타내는 활동을 통해 성취의 경 험한다.

학습지

<창의적 설계>

제품 평가 (10분) (3/3차시)

󰋮 발표

- 듣는 사람이 이해하기 쉽 게 발표하기

- 친구들의 발표를 듣고 나 의 실험의 장점과 개선할 점 찾기

󰋮 제품 평가

- 실험 계획의 적절성 - 실험 결과의 타당성 - 모둠원과의 협동성

< 감성적체험>

- 배려 : 친구들의 다양한 의견을 비판적으로 받 아들이기보다 격려하고 좋은 점을 수용하는 태 도를 가질 수 있도록 한 다.

‣개선점 정리 활동지

평가지

※ 듣는 사람이 이해하 기 쉽게 발표하는 방법에 대해 이야기 를 나누고 장점을 잘 정리하여 발표할 수 있도록 한다.

<평가∙보상>

평가 (10분) (3/3차시)

󰋮 평가 및 보상

- 아이디어 공유와 개선점 찾기에 참여하기

- 창의적 설계시 자기 주도 적이고, 참신하게 구상하 기

- 적극적으로 활동에 참여 하기

(36)

6. 평가 및 보상

전 과정에 걸친 학생의 활동을 평가하기 위하여 다음의 체크리스트를 활용할 수 있다. 체크리스트는 교사평가 뿐 아니라 동료평가 및 자기평가의 도구로도 활용할 수 있다.

평가

방법 평가영역 평가기준

평 가

상 중 하

자기 평가

감성적 체험

◆ 친구들과 아이디어를 공유하며 개선점을 찾는 활 동에 적극적으로 참여하였는가?

창의적 설계

◆ 홈봇 설계 과정에서 물질의 특성을 고려하여 실험 을 설계하였는가?

◆ 홈봇 만들기 과정에서 실험 결과가 타당한가?

◆ 창의적인 상상력을 발휘하여 자기 주도적으로 학 습하였는가?

동료 평가

감성적 체험

◆ 친구들과 아이디어를 공유하며 개선점을 찾는 활 동에 적극적으로 참여하였는가?

잘한 친구 이름

가. 교사평가

교사는 제공된 체크리스트를 활용하여 모둠별로(또는 개별 학생) 학습 활동 전반 에 대한 평가를 실시한다.

나. 동료평가

학생들은 모둠별로 다른 모둠의 활동을 평가하도록 한 후, 평가 점수를 모둠원별 로 기록한다.

다. 자기평가

학생 스스로 학습 활동 전반에 대한 평가를 실시한 후, 평가 결과를 기록한다.

■ 보상

- 적극적인 칭찬과 박수로 학생들의 활동을 격려한다.

- 교사와 학생들의 평가 점수를 합산하여 상위 팀 또는 개인에게 상장, 상품, 토 큰 등을 제공한다.

(37)

거짓말 같은 미래 모습

출처 : http://youtu.be/bsQuIEMDaAo

Ⅰ. 생각열기

- 다음 동영상을 보고 물음에 답하여 봅시다.

- <거짓말 같은 미래 모습> 속 우리의 생활은 어떤가요?

다양한 로봇들이 많아 생활이 편리하다

- <거짓말 같은 미래 모습>에 로봇이 등장하는 장면은 어디인 가요?

로봇이 등장하는 장면 로봇이라고 생각한 이유

책상 다양한 정보를 자동으로 보여줌

냉장고 음식 상태가 저절로 표시

■ 거짓말 같은 미래 모습

http://youtu.be/bsQuI EMDaAo

■ 스마트홈 시장, 해 마다 고공 성장 http://youtu.be/Y9MJ dJkf_H0

■ 미래의 집은 어떨 까? '인텔리전트 하우 스' 화제

http://youtu.be/rQ0e ok2Wynw

7. 학습내용

(38)

중국과 일본도 무더위 기승

[앵커]

전국에 한여름 같은 더위가 계속되고 있는 가운데 이웃 일본과 중국에서도 폭염이 기승을 부리고 있습니다. 일본도 역대 최고 5월 더위를 기록한 가운데 2명이 사망하고 200여명이 병원에서 치료를 받았습니다. 문경원 기자입니다.

[리포트]

일본 오이타현 히타시에서 어제 낮 최고기온이 35.6도까지 치 솟는 등 일본 전역에서 올해 최고 기온을 경신한 무더위가 계속 되고 있습니다. 어제 일본 전역의 927개 관측 지점 중 낮 최고 기온이 30도를 넘은 지역은 315곳에 달했습니다. 역대 최고 5월 더위로 지바 현에서는 온실에서 작업하던 74세 여성이, 이바라 키 현에서는 마당에서 일하던 61세 여성이 사망했습니다.

야외 활동을 하던 학생 등 200여 명도 열사병 증세를 호소하 며 병원으로 옮겨져 치료를 받았습니다. 일본 기상청은 후쿠시 마 현 등 7개 현에 폭염경보를 내린 가운데 오늘도 무더위가 계 속되겠다며 주의를 당부했습니다. 중국 중남부 지역에서도 일주 일 가까이 40도 안팎의 불볕더위가 계속되고 있습니다. 베이징 시 대부분 지역과 허베이, 톈진 등도 모두 낮 최고기온이 40도 를 넘긴 가운데, 5월 기온으로는 1951년 기상관측 이래 최고치 를 경신했습니다. 윈난성에서는 44.5도까지 치솟아 노인 한 명 등 두 명이 무더위로 숨졌습니다.

Ⅱ. 필요 발견

■ (활동) 홈봇이 필요한 상황 파악하기

■ 중국과 일본도 무 더위 기승

http://news.tvchosun.

com/site/data/html_d ir/2014/06/01/20140 60190032.html#none;

■ 숨막히는 살인 더

http://news.kbs.co.kr/

news/NewsView.do?S EARCH_NEWS_CODE

=2904641&ref=A

(39)

찜통더위 쫓는 이색 상품 '봇물'

【 앵커멘트 】

연일 기승을 부리는 찜통 더위에, 더위 쫓는 이색 상품이 특수 를 누리고 있습니다. 더위를 물리칠 톡톡 튀는 아이디어 제품들, 이상범 기자가 알아봤습니다.

【 기자 】

사무실 내 에어컨이 가동되고 있지만 계속되는 불볕더위로 그 다지 시원하지 않습니다. 이러다 보니 책상에는 미니 선풍기가 자리를 차지했습니다. 전력 소비가 낮은데다 컴퓨터에 간편하게 연결해 사용하는 USB 선풍기 등 종류도 다양합니다.

- 무엇에 대한 뉴스인가요?

중국과 일본에서 무더위로 인해 사람들이 죽거나 병에 걸리고 있다는 내용

- 무더위로 인한 사고가 일어나는 이유는 무엇인가요?

날씨가 더워지면 그늘에서 쉬거나 냉방장치를 사용해서 더위를 식혀야 하는데 그렇지 못했기 때문에

Ⅲ. 문제 정의

■ (활동) 해결방법 모색하기

■ 찜통더위 쫓는 이 색 상품 ‘봇물’

http://news.naver.co m/main/read.nhn?mo de=LPOD&mid=tvh&

oid=057&aid=00001 98615

(40)

▶ 인터뷰 : 이주호 / 직장인

- "에어컨 사용이 한계가 있으니까, 개인 선풍기 등으로…." 발열 로 인해 이른바 '더위 먹은' 노트북의 열기를 식혀주는 '쿨러'도 여름철 무더위 탈출의 필수품입니다. 열대야용 이색 침구류도 봇물을 이룹니다. 이 패드는 특수 아이스 젤을 사용해 얼리지 않고도 열대야에 시원한 잠자리가 가능하도록 도와줍니다. 특수 섬유를 사용해 야외활동 하는 사람들의 체온을 떨어뜨린다는 기 능성 조끼도 눈에 띕니다.

▶ 인터뷰 : 서오석 / 기능성 조끼 제조업체 대표

- "특수 소재가 들어가 있어 체온을 4~5도까지 떨어뜨리는 효과 를 나타냅니다." 시원한 쿨맥스 소재의 내의도 불볕더위에 반짝 특수를 누립니다. 올해는 9월까지 이어지는 무더위와의 전쟁. 톡 톡 튀는 아이디어 상품이 효자 노릇을 톡톡히 하고 있습니다.

MBN뉴스 이상범입니다. [ boomsang@naver.com ]

- 찜통더위를 쫓는 이색 상품에는 어떤 것들이 있나요?

컴퓨터에 간편하게 연결해 사용하는 USB 선풍기 '더위 먹은' 노트북의 열기를 식혀주는 '쿨러' 열대야용 이색 침구류

- [중국과 일본도 무더위 기승] 영상과 [찜통더위 쫓는 이색 상품 '봇 물'] 영상을 통해 무더위로 인한 사고를 예방할 수 있는 방법 을 생각해봅시다.

스마트폰으로 날씨 정보를 자주 확인합니다.

무더운 날에는 외출을 삼간다.

더위에 대비한 제품을 가지고 다닌다.

(41)

실험 주제

1. 벽면의 재질에 따라 집안의 온도가 변화는 속도는 다를 것입 니다.

2. 벽면과 벽면 사이를 채우는 물질에 따라 온도가 변화는 집안 의 온도가 변화는 속도는 다를 것이다.

Ⅳ. 제품 설계

■ (활동) 도전! 홈봇 설계하기

- 집 안이 일정 온도 이상이 되면 자동으로 냉방장치가 작동하 는 홈봇을 제작하고자 합니다. 필요한 센서와 작동장치는 무 엇일까요?

센서 온도 센서

작동장치 에어컨이나 선풍기

- 위의 센서와 작동장치를 대신하여 온도계와 스위치를 준비 하였습니다. 다음 준비물로 실험 주제를 정하여 봅시다.

준비물

철판, 플라스틱판, 우드락, 나무, 종이, 온도계, 스위치, 컴퓨터용 냉각팬, 헤어드라이기 등등

■ 준비물 : 철판, 플 라스틱판, 우드락, 나 무, 종이,

온도계, 스위치, 컴퓨 터용 냉각팬, 헤어드 라이기

(42)

- 실험 주제 1에 맞게 실험 계획을 세워봅시다.

실험 주제 1 벽면의 재질에 따라 집안의 온도가 변화는 속도 는 다를 것이다.

준비물 철판, 플라스틱판, 우드락, 나무, 종이, 온도계, 스 위치, 컴퓨터용 냉각팬, 헤어드라이기

실험방법 벽면의 재질을 철판, 플라스틱판, 우드락, 나무, 종 이로 하여 각각이 온도변화를 측정합니다.

예상 나무가 가장 온도변화가 적을 것이다.

결과 나무가 가장 온도변화가 적다.

- 실험 주제 2에 맞게 실험 계획을 세워봅시다.

실험 주제 2 벽면과 벽면 사이를 채우는 물질에 따라 온도가 변화는 속도는 다를 것이다.

준비물 철판, 플라스틱판, 우드락, 나무, 종이, 온도계, 스 위치, 컴퓨터용 냉각팬, 헤어드라이기

실험방법 벽면과 벽면 사이를 채우를 물질을 달하여 각각 이 온도변화를 측정합니다.

예상 ○○○가 가장 온도변화가 적을 것이다.

결과 ○○○가 가장 온도변화가 적다.

(43)

재질

시간 플라스틱 나무 고무 알루미늄

10초 후 21 20 20 20 20

20초 후 26 22 21 23 22

30초 후 32 24 25 26 28

40초 후 38 27 27 27 31

50초 후 41 32 28 28 36

벽면 재질의 변화에 따른 온도변화 그래프

Ⅴ. 제품 산출

■ (활동) 홈봇 만들기

- 벽면의 재질을 달리하여 온도변화를 측정하여 보고, 실험결 과를 그래프와 함께 나타내 봅시다.

■ 벽면의 재질을 모 둠별로 1가지 선택하 여 실험하고 실험결과 는 발표를 통해 공유 하도록 한다.

(44)

재질

시간 스티로폼 고무찰흙 화장지

20초 후 20 20 20 20 20

40초 후 22 21 21 23 22

60초 후 22 22 23 26 25

80초 후 24 23 25 27 37

100초 후 26 24 26 28 29

벽면과 벽면 사이의 물질의 변화에 따른 온도변화 그래프

- 벽면과 벽면 사이를 채우는 물질을 달리하여 온도변화를 측 정하여 보고, 실험결과를 그래프와 함께 나타내어 봅시다.

■ 첫 번째 실험 결 과를 통해 가장 효율 적인 벽면의 재질로 실험한다.

(45)

- 실험을 통해 알게 된 사실을 정리해 봅시다.

벽 면의 재질은 나무와 고무가 좋다는 실험결과가 나왔 으나, 고무는 실험도중 타는 냄새가 나서 집의 벽면 재질 로는 나무가 가장 좋다고 생각합니다.

벽면과 벽면 사이의 물질의 변화 실험에서는 대부분의 재질이 좋은 것 같으나 그중에서도 스티로폼과 흙이 가장 좋다는 실험결과가 나왔습니다.

Ⅵ. 제품 평가

■ (활동) 발표 및 상호평가하기

- 친구들의 발표를 듣고 그에 대한 장점과 개선할 점을 찾아봅 시다.

- 모둠별로 실험결과를 발표해봅시다.

평가 요소 결 과

- 실험 계획이 적절한가?

- 실험 결과가 타당한가?

- 모둠원과 협동하여 실험에 참여하였는가?

잘함 : ◎ 보통 : ○ 부족 : ×

(46)

Ⅶ. 생각 다지기

- 자신과 친구들이 작성한 내용을 바탕으로 평가하여 봅시다.

평가 방법

평가

영역 평가기준 평 가

상 중 하

자기 평가

감성적 체험

◆ 친구들과 아이디어를 공유하며 개선점을 찾는 활동에 적극적 으로 참여하였는가?

창의적 설계

◆ 홈봇 설계 과정에서 물질의 특 성을 고려하여 실험을 설계 하 였는가?

◆ 홈봇 만들기 과정에서 실험 결 과가 타당한가?

◆ 창의적인 상상력을 발휘하여 자기 주도적으로 학습하였는 가?

동료 평가

감성적 체험

◆ 친구들과 아이디어를 공유하며 개선점을 찾는 활동에 적극적 으로 참여하였는가?

잘한 친구 이름

Ⅷ. 새로운 도전

- 우리가 느끼지 못하고 있지만 이미 우리 주변에는 로봇들이 많이 있습니다. 우리의 생활을 편리하게 해줄 로봇! 그들과 인간이 함께 지내기 위해서 많은 사람들이 노력하고 있습니 다. 로봇들이 많아지면서 생겨나는 새로운 직업에는 어떤 것 들이 있을까요?

(47)

2014 학문 분야 주제별 융합형 프로그램 개발 초등학교 3-4학년 교사용 교재

작성일 : 2014년 12월

작성자 : 연세대학교 백윤수 교수 연구팀

연락처 : 02-2123-2827

(48)

참조

관련 문서

제시된 상황 이나 활동을 학생 스스로 가 해결해야하는 상황으 로 인식시키기 위한 과정 이

중앙처리장치에서는 센서에서 보내 오는 신호를 프로그램대로 처리하도록 설계되어 있습니다.. 동력전달의 시작은

그로부터 70년 가까이 지난 현재, 이 황금백 합을 쫓는 사람들이 당시 매장된 보물의 실마리를 찾아 다니고 있습니다.. 실마리는 또 다른

하이라이팅 기법은 이러한 적중영역을 문제해결에 적합한 형태로 재진술 하는 기법입니다.... 아이디어

현재 아이디어의 고쳐 야 할 점을 생각하여 더 좋은 아이디어를 구상할 수 있는 도전의 기회를 갖습니다?. - 학생이 평가영역을 만들어 평가 하는

나는 어떻게든 할아버지를 도와드리고 싶었습니다.. 학생들의 결과물에 대해서 격 려와 칭찬을 아끼지 않습니다.. 그러나 한국가스공사를 비롯하여 전

여러분이 친구들에게 가장 기억에 남는 연구를 소개한다면 어떤 내용을 포함시킬지 그 내용을 적어 봅시다.

음성에 의한 개인식별이란 사람의 음성으로 사람을 구분하는 것으로 학문적으로는 화자인식 (Speaker Recognition)이라 하며 화자식별(Speaker