서강고등학교

(1)

2019 융합인재교육(STEAM) 교사연구회 결과보고서

2019. 11.

서강고등학교

(2)

【 2019년 융합인재교육(STEAM) 교사연구회 결과보고서 】

과 제 개 요

과제명 2019년 융합인재교육(STEAM) 교사연구회 운영

STEAM 프로그램

구분

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

프로그램명 미세먼지 극복하기 프로젝트!!

학교급 고등학교 대상 학년(군) 2학년

중심과목 정보 중심과목

성취기준 영역 고등학교 2학년 컴퓨팅 시스템

연계과목

환경, 지구과학

물리 수학 체육

연계과목 성취기준 영역

고등학교 2학년 환경탐구 고등학교 2학년 대기오염 고등학교 2학년 파동과 정보통신

고등학교 2학년 자료해석 고등학교 2학년 운동과 건강

연구기간 2019.5.16. ~ 2019.11.30.

연 구 비 일금사백만원(￦4,000,000)

참여연구원 6명 (연구책임자: 1명, 공동연구원: 5명) 연구 수행자에 관한 사항

구분 소속 학교명 담당과목 직위 성명

연구책임자 서강고등학교 정보 교사 설희준

공동연구원 서강고등학교 생명과학 교사 양희석

공동연구원 서강고등학교 지구과학 교사 윤승희

공동연구원 서강고등학교 물리 교사 김고은

공동연구원 서강고등학교 수학 교사 김지훈

공동연구원 서강고등학교 체육 교사 박창영

2019년도 정부의 R&D 재원으로 한국과학창의재단의 지원을 받아

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

2019년 11월 8일

연구책임자 : 설 희 준

(3)

“이 보고서는 2019년도 정부의 재원으로

한국과학창의재단의 지원을 받아 수행된 성과물임 ”

(4)

목 차

1. 요약문

··· 1

2. 서론

··· 1

3. 연구 수행 내용 및 결과

··· 1

가. 연구 수행 내용 ··· 1

나. 연구 수행 결과 ··· 3

4. 결론 및 제언

··· 3

5. 참고문헌

··· 4

[부록]

부록1. STEAM 프로그램 개발 내용 및 결과물 ··· 5

부록2. 학생 산출물, 사진, 수업 영상, 성찰일지, 교사의견, 자체평가 결과 등 ··· 45

부록3. 회의록 ··· 48

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1. 요약문

본 연구는 미세먼지에 대한 관심이 높아지고 있는 상황속에서 미세 먼지 의 해결 방법을 융합인제교육 (STEAM)의 관점으로 학생들에게 쉽게 접근 하고 , 이해도를 높일 수 있게 하였음.

2. 서론

◦ 본 연구회는 고등학교 2학년 교과 지도 교사들의 모임으로서 정규 교육과정 내 에서 다양한 교과들과의 연계를 통해 학생들에게 STEAM에 대해 쉽고, 즐겁게 접근 할 수 있는 교육용 교재를 마련하기 위한 모임임.

◦

창의적인 아이디어를 실현하는 성취를 통해 꿈과 끼를 키울 수 있게 하며 , 과학에 관심 있는 학생들이 이공계의 미래에 대한 직업을 탐색함으로써 본인들이 학고 싶은 진로를 결정할 수 있다 .

3. 연구 수행 내용

1) 2019년 STEAM 교사연구회의 과제수행결과 ➀ STEAM 프로그램 개발 및 적용

- 프로그램 개발(초안) 완료, 전문가 자문을 통한 내용 검토 실시 및 일부 프로그램별로 자율 동아리 및 희망 학생들을 대상으로 시범 적용 실시 중

➁ STEAM 프로그램 적용 성과 연구 및 조사

- 사전 조사의 경우 9월 말에 실시 할 예정이며, 작년도 STEAM선도 학교 운영을 하면서 나왔던 학생 설문조사 내용을 바탕으로 학생들의 성향 및 수업 방향에 대한 연구 실시

➂ STEAM 협력연구 강화 및 확산 실천

- 교내 STEAM 교실 운영(매월 1회), 한국과학창의재단 STEAM 프로그램 활용 수업 실시 (총 4회 / 20차시) 및 교내 STEAM 부스 운용

2) 프로그램 개발 중점사항

➀ 융합인재교육에서 중요시 여기는 상황제시, 감성적체험, 창의적 설계에 있어

매 수업 시간마다 학생들이 창의적으로 설계를 할 수 있는 다양한 활동 소재를 제시함

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② 특히 교사들의 수업 준비 부담을 덜기 위해서 특별한 장비나, 준비물을 사용하는 내용 보다는 학교 교육과정상에서 수행할 수 있는 다양한 소재를 선정하고, 필요 물품 또한 통상적인 인문계 고등학교에서 준비할 수 있는 걸로 선정

3) 학생 태도검사 대상의 선정 이유

① 현재 관련 교과이수학생(실용수학, 지구과학1, 정보과학, 환경)의 총합이며 위 학생들의 경우 본교 개방형 교육과정에서 스스로 해당과목을 선택하였기에 관련 과목 이수에 대한 높은 의지가 있음

4) 당초 계획대비 변경된 사항이 있는 경우 사유와 함께 기입

◦ 일부 수업 차시의 변경

- 공기 중 미세먼지 확인 : 1차시 -> 2차시(수업 내용이 증가에 따른 시수 변경) - 미세먼지 측정기 : 4차시 -> 3차시(수업 내용 감소에 따른 시수 변경)

STEAM 프로그램

구분

프로그램명 미세먼지 극복하기 프로젝트!!

선행

프로그램명 “해당없음”

학교급 고등학교 대상 학년(군) 2학년

중심과목 정보과학 중심과목

성취기준 영역 고등학교 2학년 컴퓨팅 시스템

연계과목

환경, 지구과학

물리 수학 체육

연계과목 성취기준 영역

고등학교 2학년 환경탐구 고등학교 2학년 대기오염 고등학교 2학년 파동과 정보통신

고등학교 2학년 자료해석 고등학교 2학년 운동과 건강

개발결과

주제 연번

차시

(시수) 과목 연계(안)

1 2 정보(0.5) + 지구과학(0.5) + 환경(0.5) + 체육(0.5) 2 3 환경(2) + 수학(1)

3 1 정보(1)

4 2 정보(1) + 물리(1)

5 4 정보(1) + 물리(3)

6 4 정보(1) + 물리(1) + 환경(2) + 지구과학(1)

적용결과 ※ 2019. 11. 01. 기준, 전과정 적용 완료

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4. 연구 수행 결과

◦연구 수행 결과

구분 수행 계획

교수학습지도안 개발 차시 총 16차시 예정

수업 적용 일정 2019. 9. 30. ~ 2019. 11. 1.

(STEAM 수업)수혜학생 수 140명(고등학교 2학년 진로가 공학계열인 학생 ) 완료 학생 태도검사 사전검사 8월 31일, 4개 학급(140명) 완료

사후검사 10월 31일, 4개 학급(140명) 완료

학생 및 교사 만족도조사 10월 25일 실시 완료

교사연구회 STEAM 행사 개최 2019. 10. 4. 5교시(13:40~14:30) 수업공개 2019. 11. 2. ‘STEAM 교실행사’ 개최

논문 또는 학술대회 해당 없음

특허출원(국외, 국내) 해당 없음

5. 결론 및 제언

1) 교사연구회 참여를 통한 STEAM 프로그램 개발·적용 관련 좋았던 점과 어려웠던 점

▪ 학생들이 Maker 활동에 익숙해지고 창의적인 아이디어를 실현하는 성취를 통해 꿈과 끼를 키울 수 있게 한다 .

▪ 과학에 관심 있는 학생들이 이공계의 미래에 대한 직업을 탐색함으로써 본인들이 학고 싶은 진로를 결정할 수 있다 .

▪ 과학과 인문의 융합적인 사고를 통해 학문은 서로 통한다는 것을 알 수 있다 .

2) STEAM 수업 수혜 학생들의 반응(인터뷰)

- 평소 수학, 과학 과목을 좋아하지 않을 뿐 더러, 잘 하지도 못했던 나는 STEAM교육을 받으면서 수학 , 과학에 흥미를 느껴졌습니다. STEAM 수업이 그냥 생각했는데, 수학의 원리와 과학의 원리를 하나로 합쳐서 배우다보니 이해가 더 쉬웠습니다 . 왜냐하면 과 학 , 기술, 예술,수 학 등을 한 수업을 들으며 배울수 있어서 틀에 박힌 생각보다는 창의 적이고 새롭게 주어진 문제를 다양한 방법으로 쉽게 해결할 수 있었습니다

3) STEAM 교사연구회와 해당 STEAM 수업 프로그램 발전을 위한 개선 방안

- 본교 융합교육교사 연구회 모임시간을 활용하여 프로그램 소개 및 충분한 토론 시간 필요 - 수업 적용전 교사들의 의견을 수렴하여 프로그램 수정 실시 필요

- 수업 시작전 모의 시뮬레이션 적용 및 교사 지원 커뮤니티 제공 필요

- 우수학교 사례 및 전문가 검토 인력풀 요청

(8)

5. 참고문헌

서울연구원 (2016). 서울미래보고서‘미래 기술과 미래 서울’.

국민여가활동조사. 문화체육관광부. 2012.

장하원 (2012). 인간의 얼굴을 한 기술 적정기술. 네이버 케스트 과학사 기획물.

이상호 (2015). 메이커스(1인 창조기업)의 창의성과 심리적 특성이 기술사업화에 미치는 영향에 관한 연구. 금오공과대학교 대학원. 박사학위 논문.

4) 기타 사항 및 시사점

- 융합 수업을 통해 교과와의 연계성을 높이고, 학생들의 흥미와 수업의 집중도를 높일 수

있는 환경 조성 .

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[부록1] STEAM 프로그램 개발 내용 및 결과물

(프로그램명) 미세먼지 극복하기 프로젝트!!

1. STEAM 프로그램 개발·적용 교육과정

연번 차시 (중심과목)

2015 개정 교육과정 성취기준

(연계과목) 성취기준 영역

1 1~2/16 [12정과04-01] 문제 해결을 위한 시뮬레이션 프로그램을 설계한다.

[12 지과Ⅰ04-04]

[12 환경 02–14]

[12 체육 01-04]

2 3~5/16 [12정과04-02] 문제 해결을 위한 시뮬레이션 프로그램을 구현한다. [12 실수 03-04]

[12 환경 03–08]

3 6~7/16 [12정과04-03] 문제 해결을 위한 피지컬 컴퓨팅 시스템을 설계하고 구성한

다. [12 물리Ⅰ03-01]

4 8~9/16 [12정과04-04] 피지컬 컴퓨팅 시스템을 제어하기 위한 프로그램을 구현한다. [12 물리Ⅰ03-01]

5 10~12/16 [12정과04-03] 문제 해결을 위한 피지컬 컴퓨팅 시스템을 설계하고 구성한

다. [12 물리Ⅰ03-05]

6 13~14/16 [12정과04-04] 피지컬 컴퓨팅 시스템을 제어하기 위한 프로그램을 구현한다. [12 물리Ⅰ03-05]

[12 환경 04–03]

7 15~16/16 [12정과04-01] 문제 해결을 위한 시뮬레이션 프로그램을 설계한다. [12 물리Ⅰ03-01]

[12지과Ⅰ03-03]

2. STEAM 프로그램 총괄표(총

16차시)

차시 주요내용

1~2 /16

주제(단원)명 미세먼지 조사

Co 학생들이 미세먼지먼지의 기본적인 개념을 파악하고, ^CD 미세먼지에 대한 다양한 지식을 습득한뒤 미세먼지 시뮬레이션을 실시해 보면서 ^ET 미세먼지의 위험을 깨달음

3~5 /16

주제(단원)명 미세먼지 극복 방안

Co 일반 마스크와 황사 마스크의 차이점을 비교해 보면서 ^CD 마스크의 원리에 대해 탐색해 본 뒤 미세먼지의 크기 및 농도를 직접 구해 본 뒤 ^ET 미세먼지를 예방할 수 있는 마스크를 디자인 해볼 수 있음

6~7 주제(단원)명 공기 중 미세먼지 확인

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3. STEAM 프로그램 차시별 수업지도안

/16 ^Co 생활속의 공공정보데이터의 활용사례를 찾아본 뒤 ^CD 대표적인 공공정보인 미세먼지 데이터를 프로그래밍을 통해 직접 불러와 제작해 본뒤 ^ET 활용 방안에 대해 고민해 볼 수 있음.

8~9 /16

주제(단원)명 미세먼지 측정기

Co 온라인 상에 나와있는 다양한 미세먼지 제품들을 탐색해 보고 사용 소감을 바탕으로

CD 미세먼지 방지 제품의 원리를 파악한뒤, ^CD 미세먼지를 절감할 수 있는 제품을 디자인 해본 뒤 ^ET 조별로 관련 제품을 홍보하는 연극을 제작

10~12 /16

주제(단원)명 미세먼지 측정기 만들기

Co 오픈소스관련 동영상 시청후 오픈소스 프로그램에 대한 관심을 가진 뒤 ^CD 아두이노를 통해 창의적으로 미세먼지 측정기를 제작한후 학교내 다양한 곳을 직접 측정하고 ^ET 해결방법을 탐색해 봄

13~14 /16

주제(단원)명 시뮬레이션

Co 여러 디자인과 방법이 조금씩 다른 미세먼지측정기를 이용하여 감도를 테스트 해봄.

CD 실제로 미세먼지 측정기를 분해하여 원리를 파악하고 데이터를 수집함.

ET 오실로스코프를 이용하여 앞시간에 배웠던 미세먼지 측정원리를 생각해보며 전압을 테스트 해봄.

15~16 /16

주제(단원)명 대기와 해양의 변화

Co 스모그에 대한 대기오염 사례를 조사하고 발표하여 대기오염의 심각함을 인지하게한다.

CD 계절에 따라 바람의 방향이 다르고 어떤 영향을 받는지 실제로 풍향계로 측정해본다.

ET 현재 미세먼지에 어떻게 대처해야하는지 파악해본다.

중심과목 정보과학 학교급/학년(군) 고등학교/2 학년

중심과목 성취기준

영역

시뮬레이션 중심과목

성취기준

[12정과04-01] 문제 해결을 위한 시뮬레이션 프로 그램을 설계한다.

주제(단원)명 시뮬레이션 차시 1~2/16

학습목표 미세먼지의 정의와 종류, 실태, 인체 위험성 대해 말할 수 있다.

미세먼지 발생시 피해 방향을 예측하고 프로그래밍으로 구현할 수 있다.

연계과목 지구과학, 환경, 체육 연계과목

성취기준 영역

[12 지과Ⅰ04-04]

[12 환경 02–14]

[12 체육 01-04]

STEAM 요소

S 미세먼지의 원인, 종류, 계절에 따른 미세먼지의 이동 방향에 대해 이해한다.

T 미세먼지 앱을 활용하여 현재 미세 먼지 상황에 대해 이애한다.

E

A 미세먼지가 우리에게 미치는 영향에 대해 생각해 본다.

(11)

M

개발 의도 미세먼지 정의와 종류, 미세먼지 실태조사, 미세먼지의 피해상황 - 현재 문제가 되고 있는 미세먼지의 정의와 종류, 실태를 다양한 매체를 통해 조사함.

- 여러 가지 방면으로 미세먼지로 인한 피해가 어떤 것들이 있고, 인체에 미치는 영향을 구체적으로 조사 해봄.

Co 학생들이 미세먼지먼지의 기본적인 개념을 파악하고, ^CD 미세먼지에 대한 다양한 지식을 습득한뒤 미세먼지 시뮬레이션을 실시해 보면서 ^ET 미세먼지의 위험을 깨달음

STEAM 학습 준거

상황 제시

상 황 제 시

학생들이 앱을 통해서 현재 자신이 살고 있는 지역에 대한 미세먼지의 현황에 대해서 알아보기

미세먼지의 위험성을 알리는 동영상 시청

창 의 적 설 계

창의적 설계

미세 먼지의 위험성에 대해 이해하고

미세먼지의 발생 조건에 대해 깨달음

감 성 적 체 험 학생들이 평상시 알고 있는

미세먼지에 대해 브레인 스토밍 하기

미세먼지의 개념 및 종류, 위험성에 대해서 설명하기 현재 우리나라 기상상태를 보고 미세먼지 시뮬레이션 예상지도 그려보기

감성적 체험 학습

과정 교수-학습 활동 학습자료

및 유의점

도입 (20 분)

Co 미세먼지 앱(미세먼지 지도)를 통해서 현재 우리나라 바람의 방향 및 우리나라 의 미세 먼지 현황에 대해 알아보고 동기 유발 실시

ET 미세 먼지 관련 영상(https://www.youtube.com/watch?v=yumGajo7UbI)을 시청후 감상을 발표해 보기

Co 미세 먼지 프로젝트를 위한 조별 구성 실시 및 역할 분담 실시

동영상

Tip!

전개 (70 분)

CD 학생들이 평상시 알고 있는 미세먼지들의 지식을 브레인스토밍을 통해서 마인드 맵을 그려 볼 수 있도록 한다.

브레인스토밍의 4 원칙 -절대로 남을 비판하지 말 것 -자유로운 분위기를 조성할 것

-남이 내놓은 아이디어에 내 아이디어를 덧붙여 더 좋은 아이디어를 제시 -질 보다 양을 우선시 할 것

(12)

CD 런던 스모그 사건 소개

- 미세 먼지(석탄, 화력발전소, 교통기관의 매연)로 인해 총 1 만 2000 명의 사람들이 사망한 사건

- 미세먼지

: 지름에 따라 PM10 과 PM2.5 등으로 구분하며, PM10 은 1000 분의 10mm 보다 작은 먼지이며, PM2.5 는 1000 분의 2.5mm 보다 작은 먼지로, 머리카락 지름(약 60 ㎛)의 1/20~1/30 크기보다 작은 입자

- 미세먼지의 문제점

: 미세먼지는 천식과 같은 호흡기계 질병을 악화시키고, 폐 기능의 저하를 초래 PM2.5 는 입자가

미세하여 코점막을 통해 걸러지지 않고 흡입 시 폐포 까지 직접 침투하여 천식이나 폐 질환의 유병률과 조기 사망률을 증가시킴. 또한, 미세먼지는 시정을 악화시키고, 식물의 잎 표면에 침적되어 신진대사를

방해하며, 건축물이나 유적물 및 동상 등에 퇴적되어 부식을 일으킴

- 미세먼지 문제가 발생 할 수 있는 요인들에 대해 찾아보기 예) 바람의 방향

CD 현재 우리나라의 기상상태를 보고 미세 먼지의 예상 시뮬레이션 작성해 보기 - 시뮬레이션

: 실제 세상의 현상들을 시간의 흐름에 따라 모방하여 보여주는 것, 컴퓨터를 활용한 시뮬레이션은 다양한 수학적 과학적 현상을 가상으로 실험하거나 시각화 할 수 있다.

- 시뮬레이션시 제한 조건제시 - 각 조별로 다양한 상황을 제시

- 기상 앱을 활용하여 최근 1 주일, 또는 1 달간의 기상 상태를 확인 - 지역별로 다양한 에너지 형태에 대해 조사 실시

- 각조별로 다양한 지역 환경 설정 정리

(10 분)

ET 각 조별로 마인드 맵과 예상 시뮬레이션을 교실에 전시하고 갤리러 워크를 통해 다른 학생들의 의견을 들어 보는 시간을 가짐.

(13)

중심과목 정보과학 학교급/학년(군) 고등학교/2 학년 중심과목

성취기준 영역

성취기준

[12정과04-02] 문제 해결을 위한 시뮬레이션 프로 그램을 구현한다.

학습목표

미세먼지 방지 제품인 마스크의 원리에 대해 알아 볼 수 있다.

미세먼지 크기 및 농도를 탐구해 볼 수 있다.

미세먼지 예방을 할 수 있는 마스크를 디자인 해볼 수 있다.

연계과목 환경, 실용수학, 물리 연계과목

[12 실수 03-04]

[12 환경 03–08]

STEAM 요소

S 마스크의 과학적 원리를 탐구해 볼 수 있다.

T 미세먼지 예방을 위한 마스크를 디자인 해본다.

E

A 미세먼지 방지 제품들의 종류에 대해 알아 볼 수 있다.

M 미세 먼지 크기 및 농도를 계산해 본다.

개발 의도 마스크 원리, 미세먼지 크기 계산, 마스크 만들기 - 미세먼지의 피해를 줄이기 위해 마스크의 원리를 이해함.

- 미세먼지 크기에 따라 마스크 효율을 높이는 방법을 수학적으로 알아봄.

- 실제 미세먼지 대비책으로 마스크를 만들어봄.

- 다양한 디자인도 생각해 봄.

Co 일반 마스크와 황사 마스크의 차이점을 비교해 보면서 ^CD 마스크의 원리에 대해 탐색해 본 뒤

미세먼지의 크기 및 농도를 직접 구해 본 뒤 ^ET 미세먼지를 예방할 수 있는 마스크를 디자인 해볼 수 있음

상황 제시

상 황 제 시

일반 마스크와 황사 마스크를 직접 체험해 보면서 두 개를 비교 해 보기

창 의 적 설 계

미세 먼지의 위험성에 대해 이해하고 미세먼 지의 발생 조건에 대 해 깨달음

감 성 적 체 험 황사마스크에 어떤 과학적 원리

가 있는지에 대해 탐색해 본다.

미세 먼지 측정원리를 이해하고 실제 수집된 자료를 바탕으로 미 세먼지 농도를 예측해 본다.

미세먼지를 예방해 볼 수 있는 마스크를 디자인 할 수 있다.

및 유의점

도입 (20 분)

Co 황사마스크와 일반 마스크를 가지고 조별로 1 명씩 직접 체험해 보기

ET 황사 마스크와 일반 마스크에 대해서 조별로 서로 질문을 실시하기 조장

예) 일반마스크와 황사마스크에서 숨을

팀원 1 예)

Tip!

(14)

쉴 때 차이점이 있나요?

팀원 2 팀원 3

예)

전개 (100 분)

CD 미세먼지 측정 원리

- 미세먼지 농도 측정은 공기 1 ㎥의 부피(가로 1m, 세로 1m, 높이 1m 의 공간) 에 포함되어 있는 미세먼지의 양을 정확하게 알아내는 작업이며, 그 양은 질량 으로 표시함. 질량이 너무 적기 때문에 백만분의 1g 을 의미하는 ㎍의 단위를 사용하여 농도 단위는 ㎍/㎥ 임.

예시 문제) 오늘 초미세먼지 농도가 100μg/m3 로 ‘나쁨’ 수준이면, 가로, 세로 높이가 1m 인 방 안을 가득 채운 공기 중 미세먼지 무게는 얼마일까요?

- 학생들이 문제를 해결하는 다양한 방법들을 해결 할 수 있도록 제시 - 추가 문제 제시

CD 미세 먼지 예보 측정 공식

- 미세먼지 농도의 대푯값이 ‘평균’을 활용함을 강조

: 공식적인 미세 먼지 농도와 실제 먼지 농도의 차이가 날 수 밖에 없는 경우를 탐색해 보기

: 미세먼지 농도 측정값의 오차를 줄일 수 있는 방법을 탐색해 보기

CD 황사 마스크의 원리 탐색 - 정전기를 활용한 실험

: 후추와 고춧가루를 혼합한 뒤에 주변의 다양한 재료들을 활용하여 정전기를 일으킨 뒤 어떤 재료들이 더 잘 붙는지 실험 실시

구분 실험 결과

재료명 : 재료명 : 재료명 :

- 오실로스코프를 활용한 미세먼지 측정하기(교사 시범)

: 실제 미세먼지 필터를 추출한뒤 오실로스코프와 연결한 뒤 실제 미세먼지의 모습을 측정

학생들과 다양한 미세먼지 필터들을 가지고 실습이 가능

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- 황사마스크의 원리

CD 미세먼지를 좀더 효과적으로 제거 할 수 있는 마스크 디자인

- 앞에 실시한 내용들과 황사 마스크의 기능을 바탕으로 황사 마스크의 기능을 개선시켜 볼 수 있는 다양한 형태를 디자인 해볼 수 있도록 한다.

(PMI 기법 활용)

- 단순히 집진 필터 교체 뿐만 아니라, 미세먼지를 대처할 수 있는 다양한 방법들에 대해 생각해 볼 수 있도록 한다.

- 실제 황사마스크를 분해하여 효율적인 마스크를 제작해 볼 수 있도록 지도

정리 (30 분)

ET 각 조별로 디자인 또는 제작한 마스크를 전시해 보고 다른조 학생들에게 발표해 보는 시간을 가짐

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성취기준

[12정과04-03] 문제 해결을 위한 피지컬 컴퓨팅 시 스템을 설계하고 구성한다.

학습목표 공공정보를 활용한 미세먼지 측정 프로그램을 제작해 볼 수 있다.

제작된 프로그램을 실생활에 활용할 수 있다.

연계과목 물리 연계과목

성취기준 영역 [12 물리Ⅰ03-01]

STEAM 요소

S 미세먼지 농도에 대해 알아 볼 수 있다.

T

E 공공정보를 활용한 프로그램을 작성할 수 있다.

A 공공정보의 개념과 활용 방안에 대해 알 수 있다.

M

개발 의도 공기 중 미세먼지 확인

- 현재 공기 중에 미세먼지가 어느 정도 있는지 예상해 보고 실제로 미세먼지를 측정할 수 있는 방법을 찾아봄.

Co 생활속의 공공정보데이터의 활용사례를 찾아본 뒤 ^CD 대표적인 공공정보인 미세먼지 데이터를 프로그래밍을 통해 직접 불러와 제작해 본뒤 ^ET 활용 방안에 대해 고민해 볼 수 있음.

상황 제시

상 황 제 시

우리 생활속에서 사용 되는 공공정보의 종류 에 대해 알아보기

창 의 적 설 계

다른 공공정보 활용 방안에 대해서 생각해 볼 수 있다.

감 성 적 체 험 공공정보를 활용하여 프로그램을

제작할 수 있다.

제작된 프로그램을 실생활에 활 용할 수 있다.

및 유의점

도입 (10 분)

Co 공공 데이터 포털(www.data.go.kr)에 접속하여 학생들에게 다양한 공공 데이터에 대해서 알아 볼 수 있도록 한다.

ET 공공데이터로 활용할 수 있는 사례들을 직접 찾아 볼 수 있도록 한다.

공공데이터에서 제공되는 자료의 형태들에 대해 생각하도록 한다.

Tip!

CD 오픈 API

- API(Application Programming Interface, 응용 프로그램 프로그래밍)는

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전개 (40 분)

사용자가 데이터를 제공 받는데 그치지 않고 직접 응용프로그램이나 서비스를 개발할 수 있도록 연결해주는 인터페이스

- 오픈 API 에서 제공하는 pdairp(pypubdata) 라이브러리를 활용한다

CD 프로그램 입출력 설계하기

<입력>

민감군입니까?(y/n) y

<출력>

미세먼지 농도 : 54 미세먼지 등급 : 보통

행동 요령 : 장시간 또는 무리한 실외활동 제한. 특히 천식을 앓고 있는 사람이 실외 에 있는 경우 흡입기를 더 자주 사용할 필요가 있음

CD 프로그래밍 하기

- 파이썬 프로그램을 통해 프로그래밍을 실시 한다

공공데이터포털의 미세먼지 농도를 가져오기 위한 API 사용법은 다음과 같다.

①“Anaconda Prompt”를 실행한다.

② 콘솔 창에서 “pip install pypubdata”를 입력해 API 사용을 위한 라이브러리를 설치한다.

CD 결과 확인 및 평가하기

- 입력 값을 변경해보고 어떤 결과가 나오는지 확인실시

- 공공데이터포털에서 미세먼지 PM10, PM2.5 농도를 제공하고 있다. 두 미세 먼지 농도를 함께 고려해 예보할 수 있는 프로그램으로 변경해보자.

정리 (5 분)

ET 위 프로그램을 응용하여 다양한 공공데이터를 활용하여 프로그래밍을 할 수 있 는 방법을 토론해 보기

(18)

성취기준

[12정과04-04] 피지컬 컴퓨팅 시스템을 제어하기 위한 프로그램을 구현한다.

학습목표 미세먼지 방지 장치들의 원리를 알 수 있다.

미세먼지 측정기의 원리를 알 수 있다.

연계과목 환경, 물리 연계과목

[12 물리Ⅰ03-01]

[12 환경 03–08]

STEAM 요소

S 미세먼지 방지 장치들의 과학적 원리를 알 수 있다.

T 미세먼지 측정기의 원리를 알 수 있다.

E 미세먼지 방지 장치를 디자인 해볼 수 있다.

A 미세먼지 측정장비를 디자인 할 수 있다.

M

개발 의도 미세먼지 측정기, 미세먼지 측정기 원리

- 여러 가지 미세먼지 측정기에 대해 알아봄.

- 측정기에 대해 탐구해본 뒤 3D 프린팅을 생각해봄.

- 미세먼지 측정기의 광학적 원리에 대해 연구해봄.

Co 온라인 상에 나와있는 다양한 미세먼지 제품들을 탐색해 보고 사용 소감을 바탕으로 ^CD 미세먼지 방지 제품의 원리를 파악한뒤, ^CD 미세먼지를 절감할 수 있는 제품을 디자인 해본 뒤 ^ET 조별로 관련 제품을 홍보하는 연극을 제작

상황 제시

상 황 제 시

온라인 판매 사이트들 에서 미세먼지 관련 제품들을 검색해고 사 용 경험 공유하기

창 의 적 설 계

미세먼지 측정기 제작 을 구상한다.

감 성 적 체 험 미세먼지 방지 장치들의 원리를

깨달아 볼 수 있다.

미세먼지 측정기를 체험해 보고 그 원리를 파악할 수 있다.

및 유의점

도입 (20 분)

Co 온라인 판매 사이트들에서 미세먼지 관련 제품들을 검색해 보고 제품들이 어떤 기능을 가지고 있는지 탐색하기

ET 실제 미세 먼지 관련 제품을 사용한 사례와 사용한 후의 소감을 발표해 보기 사용 제품

사용 소감

Tip!

(19)

전개 (60 분)

CD 학생들에게 미세 먼지 관련 제품들 조사해 보고, 각각의 장단점 및 원리에 대해서 알아본다

제 품 명 예) 마스크 예) 공기청청기

미세먼지 제거 능력 상, 중, 하 상, 중, 하 상, 중, 하 장 점

단 점 원 리

CD 미세먼지 방지 제품의 원리 - 전기적 집진

: 전기집진기는 정전기력을 이용하여 먼지 및 미스트(mist) 등의 입자들을 코로나 방전에 의해 하전(荷電)시킨 후 집진전극 표면으로 이동시켜 포집하는 원리를 이용한다

- 여과 집진(필터)

- 원심력 집진, 촉매 반응, 습식 집진

CD 미세먼지 저감 기술 사례 소개

- 버스정류장 공간분리형 미세먼지 저감 기술

CD 미세먼지 측정기 체험 및 원리

- 조별로 미세먼지 측정기를 가지고 주변 공기를 측정해 본다.

- 광산란 방식

: 먼지가 지나는 곳에 레이저 불빛을 비추고 광학센서는 회절, 굴절, 반사되는 정도를 센싱하여 어느 정도 크기의 입자가 몇개 존재하는지 세서 농도를 계산한다.

- 베타선 방식

: 방사선인 베타선이 어떤 물질을 통과할 때 그 물질의 질량이 클수록 더 많이 흡수되는 성질을 이용하여 미세먼지를 채취한 여과지(필터)에 흡수된 베타선 양 을 측정하여 그 값으로부터 미세먼지의 농도를 구한다.

(20)

CD 미세먼지 방지 장치 디자인 하기

- 전기적 집진, 여과 집진, 원심력 집진, 촉매 반응, 습식 집진 중에 하나를 선택하여 조원들과 디자인 및 원리 설명

예) 학생 아이디어 소개

- 자전거 바퀴를 활용한 미세먼지 방지 창지 제작

정리 (20 분)

ET 각 조별로 디자인한 결과물을 바탕으로 관련 제품을 홍보하는 가상의 연극 활동으로 발표 실시

조장(문제분석)

왜 이런 제품을 만들었나요?

팀원1

제가 자전거를 타고 학교를 오는데 자 전거 바퀴에 필터를 달면 좋습니다.

팀원2

사용하다가 불편한 점은 없나요?

팀원3

예)

(21)

성취기준

[12정과04-03] 문제 해결을 위한 피지컬 컴퓨팅 시 스템을 설계하고 구성한다.

학습목표

컴퓨팅 시스템을 활용하여 미세먼지 측정기를 만들어 볼 수 있다.

제작한 미세먼지 측정기를 활용하여 주변을 측정할 수 있다.

측정된 미세먼지 값을 바탕으로 문제점을 분석할 수 있다.

[12 물리Ⅰ03-05]

[12 환경 03–08]

STEAM 요소

S 미세먼지 측정 센서의 원리를 알 수 있다.

T 컴퓨팅 시스템을 활용하여 미세먼지 측정기를 제작할 수 있다.

E

A 미세먼지 해결 방안에 대해 탐구 할 수 있다.

M

개발 의도 광학적 원리, 알고리즘, 테스트

- 레이저를 이용하여 미세먼지를 측정함.

- 측정하기 위한 방법으로 센서 + 알고리즘을 만듬.

- 실제로 테스트 해봄.

Co 오픈소스관련 동영상 시청후 오픈소스 프로그램에 대한 관심을 가진 뒤 ^CD 아두이노를 통해 창의적으로 미세먼지 측정기를 제작한후 학교내 다양한 곳을 직접 측정하고 ^ET 해결방법을 탐색해 봄

상황 제시

상 황 제 시

오픈 소스를 활용한 다양한 제품 만들기 소개 안내

창 의 적 설 계

미세먼지를 측정한뒤 문제점을 분석해 볼 수 있다.

감 성 적 체 험 아두이노의 기본 원리를 설명한

다.

아두이노를 활용하여 미세먼지 측정기를 제작해 본다.

감성적 체험

학습

및 유의점

도입 (10 분)

Co 오픈 소스 관련 동영상 시청하기

- https://www.youtube.com/watch?v=QTFiRFCth1Y - 실비아토드(13 살 미국 학생 메이커)

ET 오픈 소스를 활용한 다양한 제품 알아보기 - 진동 감지기, 지진감지기, 가스 감지기

- https://youtu.be/--9hpekUfYA, https://www.youtube.com/watch?v=7BRinigCAz4

Tip!

(22)

전개 (110 분)

CD 아두이노 소개하기

- 아두이노 정의

- 아두이노(Arduino)는 오픈소스를 기반으로 한 마이크로컨트롤러

- 아두이노 우노 보드의 기본 구조 - 각 핀의 기능 설명

- 14개의 디지털 입/출력 핀을 통해 디지털 정보를 출력하거나 입력 받을 수 있고, 6개의 아날로그 입력 핀을 통해 센서 등의 다양한 정보를 받아들여 제어에 활용

CD

아두이노 스케치 코드 기초 - 스케치의 기본 구조

- 스케치 작성 시 주의점

- 하나의 함수(코드 블록)의 시작과 끝에는 반드시 중괄호{ }를 써주어 야 합니다. void setup, void loop 부분을 살펴보면 이해가 될 것입니다.

- 명령어의 끝에는 반드시 세미콜론 ;을 써야 합니다. 쓰지 않으면 실행이 안됩니다.

- 관련 각종 센서 알아보기

(기울기 센서, 화재 감지 센서 등의 기본 원리에 대해 알아보기)

기울기 센서 미세먼지 센서 블루투스 센서 LED 센서

기본원리: 기본원리: 기본원리: 기본원리:

(23)

(미세먼지 센서의 원리)

- 아두이노를 통해 간단한 미세먼지 측정기 제작하기

정리 (20 분)

ET 각 조별로 제작된 미세먼지 측정기를 가지고 학교의 곳곳에 측정한뒤 결과 보고서를 작성할 수 있도록 한다.

장소 : 공기질 : 해결방안 :

장소 :

공기질 :

해결방안 :

(24)

중심과목 물리, 환경 학교급/학년(군) 고등학교/2 학년 중심과목

성취기준

[12정과04-04] 피지컬 컴퓨팅 시스템을 제어 하기 위한 프로그램을 구현한다.

학습목표

- 미세먼지 측정기를 이용하여 실제로 주변 환경에서 미세먼지를 측정하는 센서를 직접 오실로스코프를 이용하여 테스트하고 데이터를 수집할 수 있다.

- 미세먼지가 우리 몸에 얼마나 해로운지 탐색해 보고 미세먼지의 피해를 줄이기 위해 마스크의 종류에 따라 테스트 할 수 있다.

- 미세먼지에 좋은 영향을 주는 환경을 만들어 보고 미세먼지 측정기로 테스트 할 수 있다.

- 미세먼지 극복하기 위한 노력을 할 수 있다.

[12 물리Ⅰ03-05]

[12 환경 03–08]

STEAM 요소

S 미세먼지 측정 센서의 원리를 적용할 수 있다.

T 미세먼지 측정기로 주변의 환경과 연계해서 테스트 해 볼 수 있다.

E 챔버를 조성하여 공기정화식물을 넣은 후 미세먼지상황을 제시할 수 있다.

A 미세먼지 극복 위한 환경을 조성해 볼 수 있다.

M

개발 의도 광학적 원리, 테스트, 환경조성

Co 여러 디자인과 방법이 조금씩 다른 미세먼지측정기를 이용하여 감도를 테스트 해봄.

CD 실제로 미세먼지 측정기를 분해하여 원리를 파악하고 데이터를 수집함.

ET 오실로스코프를 이용하여 앞시간에 배웠던 미세먼지 측정원리를 생각해보며 전압을 테스트 해봄.

상황 제시

상 황 제 시

여러 브랜드의 미세먼 지 측정기로 주변을 측정해 본다.

창 의 적 설 계

미세먼지에 도움이 되 는 식물과 마스크 종 류에 따른 대책을 생 각해본다.

감 성 적 체 험 미세먼지 측정기를 사용해보고

자료를 만들어본다.

오실로스코프로 미세먼지 전압을 측정해본다.

또 환경을 재구성하여 미세먼지 에 도움이 되는 식물로 하우스를 꾸며본다.

감성적 체험

학습

및 유의점 도입

(10 분)

전 시간에 배웠던 미세먼지 센서에 대해 다시 떠올려 보고 이론을 적용시켜보기 여러 브랜드의 미세먼지 측정기를 직접 보면서 구성과 성능을 살펴보기

(25)

전개 (110 분)

CD 미세먼지 측정기를 분해하여 원리를 직접 확인하기

오실로스코프를 이용해 실제로 미세먼지 측정기가 어떻게 미세먼지를 구분하는지 확인하기

미세먼지 측정기의 감도를 높이기 위한 방법을 생각보기 미세먼지가 많은 날 미세먼지 측정기로 테스트 해보기

미세먼지를 줄일 수 있는 환경을 생각해보고 공기정화식물의 원리를 생각해보기

오 실 로 스 코프 기본 지식 필요

공 기 정 화 식 물 챔버 만 들기(공기유 입 주의)

(26)

식물은 어떻게 미세먼지를 줄여줄까?

마치 자연 속에 있는 것 같은 식물원 카페, 식물이 미세먼지를 없애 사람들이 숨을 쉬기에 편하다고 하는데,

식물은 어떻게 미세먼지를 줄이는지 알아본다.

출처: YTN 사이언스 핫클립

[네이버 지식백과] 식물은 어떻게 미세먼지를 줄여줄까? (핫클립 - YTN 사이언스)

식물은 어떻게 미세먼지를 줄여줄까?

https://terms.naver.com/entry.nhn?docId=5796279&cid=51648&categoryId=63595

실제로 공기 정화를 하는 식물은 무엇이 있고 얼마나 효과가 있는지 알아보기

미세먼지 측정기를 공기정화식물을 넣은 챔버 안에 넣고 실제 미세먼지가 줄어드는 효율 측정하기

추가로 마스크의 종류(KF80/ KF94)에 따른 미세먼지 제거 효율 측정하기

미세먼지 측정기가 공기정화식물이 있으면 어느 정도로 반응하는지 보고서를 작성 해 보기

시간

대기 중 미세먼지

공기정화 식물 넣은 챔버

마스크 (KF80)

마스크 (KF94) PM2.5 PM10 PM2.5 PM10 PM2.5 PM10 PM2.5 PM10 10분 후

20분 후 30분 후 1시간 후

마스크와 공기정화식물처럼 미세먼지 해결방안 모색 (SSI찬반 토론수업)을 해보기

(27)

정리 (20 분)

ET 미세먼지의 정의와 영향 등을 정리해보기

(28)

중심과목 지구과학 학교급/학년(군) 고등학교/2 학년

중심과목 성취기준

영역

성취기준

[12지과Ⅰ03-03]

뇌우,국지성 호우,폭설,황사 등 우리나라의 주요 악기상의 생성 메커니즘을 이해하고,피해를 최소 화할 수 있는 방법에 대해 토의할 수 있다.

주제(단원)명 대기와 해양의 변화 차시 15~16/16

학습목표

• 대기 오염 물질이 배출되거나 생성되는 과정을 이해한다.

• 대기오염이 기상현상에 어떠한 영향을 받는지 말할 수 있다.

• 스모그에 대한 대기오염 사례를 조사하고 발표할 수 있다.

• 실내 대기 오염원과 피해 및 대응책에 대하여 설명할 수 있다.

연계과목 지구과학, 물리 연계과목

[12 물리Ⅰ03-01]

[12지과Ⅰ03-03]

STEAM 요소

S 대기 대순환과 계절풍에 대해서 생각해본다.

T 직접 시뮬레이션을 해본다.

E 바람의 방향을 측정해본다.

A M

개발 의도 대기 순환 적용, 시뮬레이션 적용

Co 스모그에 대한 대기오염 사례를 조사하고 발표하여 대기오염의 심각함을 인지하게한다.

CD 계절에 따라 바람의 방향이 다르고 어떤 영향을 받는지 실제로 풍향계로 측정해본다.

ET 현재 미세먼지에 어떻게 대처해야하는지 파악해본다.

상황 제시

상 황 제 시

계절에 따른 바람의 방향을 알아본다.

창 의 적 설 계

계절에 따라 바람의 방향과 미세먼지의 영 향도 생각해본다.

감 성 적 체 험 풍향 풍속계를 이용하여 바람의

방향을 직접 측정해본다.

및 유의점

도입 (20 분)

Co 바람이 잘 부는 날과 고요한 날 중 어느 경우 대기오염에 의한 피해가 심각할 지 생각해보기

ET 실제 대기 오염에 의해 피해를 보거나 건강에 나쁜 영향을 받았던 소감을 발표 해 보기

Tip!

(29)

전개 (60 분)

CD 주요 대기오염 물질의 종류를 알고 그들의 배출원, 특징, 영향 등에 대해 이해 하고, 오염물질이 생성되고 체류하며 영향을 주기까지 과정을 과학적으로 이해 하도록 한다.

CD 한국환경공단 사이트에 직접 접속하여, 환경부에서 모니터링 중인 대기오염 물 질이 무엇인지 조사하도록 한다. 한국환경공단, 환경부 등 인터넷 홈페이지에 서 대기오염 물질의 종류별로 어떤 배출원에서 주로 나오며 어떠한 영향을 주 는지 조별로 과제를 준다.

(30)

CD 계절별로 오염물질의 추이를 알아보고 그 원인에 대해 토의하도록 한다.

https://earth.nullschool.net/#current/particulates/surface/level/overlay=pm 2.5/orthographic=-230.65,37.30,633/loc=132.323,26.817

실제로 우리나라 대기 시뮬레이션을 해본다.

CD 로스앤젤레스형 스모그와 런던형 스모그의 차이점에 주목하여 사례 조사를 하 고 피해의 종류와 규모를 비교하여 심각성을 인식할 수 있도록 한다. 또한, 우 리나라 대도시의 스모그는 어느 경우에 해당하는지 생각해보게 한다.

정리 (20 분)

ET 여러 가지 대기 오염물질의 배출원, 특징, 영향 , 대기의 안정도와 대기오염의 피해 사이의 관계, 스모그의 종류와 발생 과정에 대하여 알고 있는지 다른 학 생들의 의견을 들어 보는 시간을 가진다.

ET 현재 우리나라의 계절 상황을 생각해보고 미세먼지의 근본적 대책을 생각해본 다.

(31)

4. 학생활동지 / 학생참고자료

차시 1~2/16

이번 활동에서는 모둠 활동으로 진행될 예정입니다. 시작하기 전에 각자의 역할에 대해서 분담해 봅시다.

팀명 : Team

구 분 역할 이름

조장 전반적인 프로젝트 진행 및 주어진 문제 분석

팀원1

팀원2

팀원3

미세먼지 마인드맵 예시

(32)

미세 먼지 발생 원인들에 대해서 적어봅시다

환경적 측면 사회적 측면 경제적 측면

발생원인 : 발생원인 : 발생원인 :

생각한 이유 : 생각한 이유 : 생각한 이유 :

미세먼지 시뮬레이션 지도 그리기

미세먼지 선정 지역 해당 지역의 환경측면 해당 지역의 사회적 측면

지역명

선정한 이유 :

직접 그려보도록 합시다

(33)

차시 3~5/16

인터뷰 실시

인터뷰를 진행할 때에는 가설에 맞는 답을 유도하기보다는 응답자가 의견에 제약없이 답할 수 있도록 열린 질문을 하는 것이 중요합니다. 질문자가 생각해둔 가설을 증명하는 것이 목적이 아니라 예상하지 못한 다양한 점들을 최대한 많이 찾아야 다음 단계인 방향 설정 단계에서 근거를 마련할 때 유리합니 다.

왼쪽과 같은 질문들은 이미 세워둔 가설을 예/아니오로 테스트하는 데에 그치는 제한적인 질문 방법 입니다. 오른쪽과 같이 질문자가 생각지 못한 요소나 가치를 얻을 수 있도록 질문을 설정한다면 더 폭넓은 응답을 얻어 보다 효과적인 솔루션에 도달할 수 있을 것입니다.

조장

예) 일반마스크와 황사마스크에서 숨을 쉴 때 차 이점이 있나요?

팀원 1 예)

팀원 2 팀원 3

예)

미세 농도 측정 방법

미세먼지 농도 측정은 공기 1 ㎥의 부피(가로 1m, 세로 1m, 높이 1m 의 공간)에 포함되어 있는 미세 먼지의 양을 정확하게 알아내는 작업이며, 그 양은 질량으로 표시함. 질량이 너무 적기 때문에 백만분 의 1g 을 의미하는 ㎍의 단위를 사용하여 농도 단위는 ㎍/㎥ 임

1) 미세먼지 농도를 계산할 수 있는 방법들을 창의적으로 생각해 보면?

2) 우리반 교실의 미세 먼지 농도를 측정을 어떻게 하면 될까요?

<연습문제>

식약처에서 인증받은 미세먼지 마스크는 KF80, KF94, KF99의 세 종류가 있다.

KF80은 PM0.6인 미세먼지를 80%를 차단함을 의미한다. KF94, KF99은 PM0.4인 미세먼지를 각각 94%, 99% 차단함을 의미한다. 차단률이 높다고 반드시 좋은 것은 아니다. 차단률이 좋을수록 숨쉬기 가 곤란해지므로 상황에 맞는 마스크를 선택해야한다.

<등비수열의 일반항>

첫째항이



_이고 공비가



인 등비수열의 일반항



_

 

_

×

^{  }

(34)

<로그의 성질>

  

,

≠

, 

 

, 

 

일 때, 1)

log

_

  

2)

log

_

 log

_

 log

_

3)

log

_







 log

_

 log

_

4)

log

_^

 log

_ (단,



는 실수)

<상용로그>

밑이



인 로그를 상용로그라 하고 양수 에 대하여 상용로그

log

_은 보통 밑



을 생략하여

log

으로 나타낸다.

예제)

공기 중에 PM0.6인 미세먼지가

㎍

있을 때 KF80마스크를 사용하면 한 번 마스크를 통과할 때마 다



미세먼지를 줄일 수가 있다. 이 마스크를



번 통과하였더니 미세먼지가

㎍

이하가 되었다.

자연수



의 최솟값을 구하시오.(단,

log  

) 풀이)

미세먼지를



를 제거하므로 마스크를 한 번 통과한 미세먼지의 양은 통과하기 전 미세먼지 양의



이다.

 ×

^

≤ 



^

≤  





^

≤  



양변에 상용로그를 취하면

log≤ log  ^ 

 

log  ≤ log

^{ }

log  ≤ log  

  log≥ log  

 ≥    log

log  

    

 ×  

  



≒

따라서 최소의 자연수



은 6이다.

(고급 문제)

A지역에는 현재

㎍

의 미세먼지가, B지역에는

㎍

의 미세먼지가 있다. A지역에서는 한 번 마스크를 통과할 때 마다 미세먼지의



를 걸러주는 KF94마스크를 사용하고, B지역에서는 한 번 마스크를 통 과할 때 마다 미세먼지의



를 걸러주는 KF99의 마스크를 사용한다고 하자. 미세먼지가 마스크를



번 통과했을 때 B지역의 미세먼지가 A지역보다 작아졌다고 한다. 자연수



의 최솟값을 구하시오.

(단,

log  

,

log  

,

log  

)

(35)

 ×

^

  ×

^ 양변에 상용로그를 취하면

log  log    log  log  

   log  log

  log

    

  

  



≒

따라서 최소의 자연수



은



이다.

미세먼지 농도 측정값의 오차를 줄일 수 있는 방법을 생각해 보면?

정전기를 활용한 실험

구분 실험 결과

재료명 :

왜 이런 결과가 나왔는지 자신의 생각을 적어 봅시다.

미세먼지를 좀더 효과적으로 제거 할 수 있는 마스크 디자인

관찰 조사를 통해 얻은 발견사항과 의문점들이 풍성할수록 다음 단계에서 해결해야 하는 과제가 지향 하는 지점을 정하기가 쉬워집니다.

(36)

01. 자유롭게 생각하기 02. 새로운 시각으로 바라보기 03. 자세하게 기록하기

· 정해진 답은 없습니다.

· 문제를 겪는 당사자의 입장이 되어 새로운 관점으로 문제를 바라봅니다.

· 관찰하면서 보이는 것, 의문 스러운점들을 자유롭게적 습니다.

· 사소한 발견점도 매우 의미 있는 솔루션으로 이어질 수 있으니 제한을 두지 않고 자유 롭게 생각합니다.

· 당연하게 생각해왔던 것들에 대해 의문을 가지고관찰합니다.

· 예전에 미처 보지 못 했던 것 들이 보이고, 새로운 문제를 발견할 수도 있습니다.

· 발견점, 의문점 등을 자세하 게

적을 때 노트 작성과정에서 생각이 발전되고, 더욱 다양한 생각들로이어집니다.

· 기록한 내용은 다음 단계인 방향 찾기에서 진정한솔루션 의

실마리를 찾는 중요한 기초 자료로 활용될 것입니다.

- PMI 기법의 활용 순서

•주어진 주제에 따라 모둠원들이 다양한 의견 내기 •제시된 아이디어의 좋은점, 나쁜점을 찾아냄.

•긍정과 부정 내용 중에서 흥미로운 내용 찾기

•모둠별로 모은 의견을 정리하여 발표하기(P.M,I 를 철저히 분리해서 생각을 함) 아이디어

- 장점(Plus) :

- 단점(Minus) :

- 흥미로운 점(Interesting) :

- 위의 기법을 활용하여 디자인을 실시해 봅시다.

(37)

(38)

차시 6/16 공공데이터포털 사용법

- 대기오염정보 조회서비스 신청

① 공공데이터포털 회원 가입 후 로그인을 한다. 그리고 첫 화면에서 “대기오염정보조회 서비스”를 입력해 검색한다.

② 검색된 데이터 중 오픈 API 에서 “한국환경공단_대기오염정보 조회 서비스”를 클릭한다.

③ 대기오염정보 조회 서비스에서 “활용신청”을 클릭한다.

④ 신청 페이지에서 시스템 유형은 “일반”, 활용목적은 “연구”, 상세기능정보는 모두 체크를 한 다음

“신청” 버튼을 클릭해 신청한다.

다음과 같이 작성해 봅시다.

import pdairp

data =

pdairp.PollutionData('nESF1DreNeshOI7Q6zdswaS7wzLtVFLILOfnpEs%2B2QIUSVhqQoZ6udu8Eil

%2FNLlWOP4UfsTvE%2B4DJQaZyjekaA%3D%3D')

pm10 = int(data.station('서석동', 'DAILY')['0']['pm10Value']) pm25 = int(data.station('서석동', 'DAILY')['0']['pm25Value'])

a = input("민감군입니까?(y/n)")

print('미세먼지 농도 : %d' %pm10)

if pm10 >= 151:

print("미세먼지 등급 : 매우 나쁨") if a == "y" :

print("가급적 실내활동. 실외활동시 의사와 상의") else :

print("행동 요령 : 장시간 또는 무리한 실외활동 제한. 목의 통증과 기침 등의 증상이 있는 사람은 실외활동을 피해야 함")

elif pm10 >= 81:

print("미세먼지 등급 : 나쁨") if a == "y" :

print("행동 요령 : 장시간 또는 무리한 실외활동 제한. 특히 천식을 앓고 있는 사람이 실외에 있는 경우 흡입기를 더 자주 사용할 필요가 있음")

else :

print("행동 요령 : 장시간 또는 무리한 실외활동 제한. 특히 눈이 아픈 증상이 있거나 기침이 나 목의 통증으로 불편한 사람은 실외활동을 피해야 함")

elif pm10 >= 31:

print("미세먼지 등급 : 보통") if a == "y" :

(39)

print("행동 요령 : 장시간 또는 무리한 실외활동 제한. 특히 천식을 앓고 있는 사람이 실외에 있는 경우 흡입기를 더 자주 사용할 필요가 있음")

else :

print("별도의 행동 요령이 없습니다.") else:

print("미세먼지 등급 : 좋음")

print("별도의 행동 요령이 없습니다.")

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차시 8-9/16 미세먼지 관련 제품 사용 소감을 적어보기

사용 제품

사용 소감

미세먼지 관련 제품 사용 소감을 적어보기

제 품 명 예) 마스크

미세먼지 제거 능력 상, 중, 하 상, 중, 하 상, 중, 하

장 점

단 점

원 리

미세먼지 방지 장치 설계해 보기

- ALU(Advantage, Limitation, Unique Qualities(독특함)) •강점, 약점, 독특한 점을 살펴보는 기법

•선택된 아이디어를 좀 더 면밀하게 살펴보는 방법으로 여러사람이 공감할 필요가 있을 때에 주로 이용함.

•마음에 드는 아이디어를 보다 발전시키고 싶을 때 이용함.

아이디어 : 강점 : 약점 : 독특한점 :

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위 아이디어를 바탕으로 디자인을 실시해 봅시다.

가상의 연극 실시해 보기

가상의 수혜자는 여러분들이 구상할 적정기술을 수혜 받을 가상의 인물로, 다양한 조사를 통해 얻어진 자료를 기반으로 만들어 냅니다. 수혜자가 어떤 사람인지 우리가 생각하는 가상의 수혜자를 설정해 보 세요. 수혜자의 입장을 생각하며 공감대를 형성하는 과정을 통해 만들어진 가상의 수혜자는 실제 수혜 자에게 정말 필요한 해결점 무엇인지 계속해서 확인하는 도구로 사용됩니다.

조장(문제분석)

왜 이런 제품을 만들었나요?

팀원 1

제가 자전거를 타고 학교를 오는데 자전거 바퀴 에 필터를 달면 좋습니다.

팀원 2

사용하다가 불편한 점은 없나요?

팀원 3 예)

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차시 10-12/16

아두이노의 기본 구조

아두이노 UNO 보드는 14개의 디지 털 입/출력 핀을 통해 디지털 정보를 출력하거나 입력 받을 수 있고, 6개 의 아날로그 입력 핀을 통해 센서 등 의 다양한 정보를 받아들여 제어에 활용 할 수 있다. 그리고 PWM 출력 과 시리얼 통신 등이 가능해 모터제 어나 다양한 통신제어를 할 수 있다.

(아두이노 디딤영상 :

https://youtu.be/9wBK6RdkN7U)