융합 인재교육 [ STEAM ]
창체 활용 수업사례 소개②
1. 강의개요 및 소개 목차
2. 프로그램 개발 배경 , 취지 , 제작의도 3. 프로그램의 학습목표
4. 프로그램의 STEAM 과목 요소 소개 5. 교육과정 설계 방향
6. 프로그램의 STEAM 단계 요소 소개 7. 프로그램 차시별 주제 및 관련 교과
8. 프로그램 운영을 위한 시간표 구성 안내 9. 프로그램 내용 및 관련 교과
10. 로봇 전문가 프로그램 흐름도 11. 로봇 전문가 프로그램 개요
12. 차시별 수업활동 안내 ( 나도 로봇전문가 ) 13. 지도상의 유의점
14. 관련 자료 및 사이트 안내
강의 개요 및 소개
프로그램명 : 나도 로봇 전문가 연계학년 : 6 학년
연계과목 : 과학 , 실과 , 국어 , 미술
학습개념 : 로봇에 대한 이해와 창의성 및 의사소통 능력 개발
학습모형 : 문제해결학습 , 주제중심학습 , 프로젝트 학습
프로그램 개발 배경 , 취지 , 제작의도
현재가 아닌 미래의 유망 직업군과 관련한 진로 교육 필요
설계기반 프로그램을 통한 진로 교육의 필요성
현재의 유망 직종이 미래의 사양 직종이 될 수 있음
미래 사회 준비를 위해 학생들에게 미래 유망 직업군에 대한 소개 및 요구 능력에 관한 정보 제공 필요함
초중고 학생들에게는 직업 교육이 아닌 진로 교육이 되어야 하며 학생들의 흥미 유발을 위해서는 교육이 쉽고 재미있어야 함
이를 위해서는 모둠 활동 중심의 프로젝트 수행을 통한 교육이 요구됨
진로연계형 설계기반 프로그램 1 단계로 로봇전문가 프로그램이 개발됨 .
프로그램 운영을 통한 학습목표
내용 목표
․ 다양한 분야에 사용되는 로봇의 용도를 알고 실생활에 필요한 기능을 가진 로 봇을 디자인 할 수 있다 .
․ 로봇 디자인에 따라 로봇을 여러 가지 재료를 사용하여 제작할 수 있다 .
과정 목표
․ 협업을 통해 상대방을 배려하는 마음을 기를 수 있다 .
․ 여러 사람이 로봇을 디자인해 보면서 의사소통 기술을 기를 수 있다 .
․ 창의적인 로봇 제작을 통해 성취감을 느낄 수 있다 .
• 로봇의 움직임 방식 & 먼지 제거 방법 학습
• 유체역학적 공기의 흐름 & 모터 , 센서 응용 학습
S S
M M T T
E E
A A
• 로봇의 제작관련 로봇의 안정성 수학적 접근
• 로봇의 효율적인 이동 경로 계산 및 로봇 최적 크기 산정
• 로봇의 필요성과 인권간의 관계성 토의
• 로봇이 필요한 직업에 대한 조별 토의 및 발표
• 로봇을 제작하기 위한 구체적인 개념도 그리기
• 구체화된 로봇 부품도 그리기 및 제작방법 학습
• 로봇 디자인과 미적 접목을 통한 시각적 배열 학습
• 적용할 로봇 주변 시각적 환경 학습 및 적용 방안 토론
프로그램의 STEAM 과목 요소 소개
Sci- ence
Mathematics Technology
Engineering
Arts
교과 통합형
수업설계 시수 확보 융합인재교육
학습준거 틀 반영
기본 설계 방향
수업 형태 설계 방향
주제 중심 학습 프로젝트 학습 문제 해결 학습
• 월별 주제 선정 (4 월 ~5 월 )
• 교과
• 창의적 체험활동 ( 재량 )
• 상황제시
• 창의적 설계
• 감성적 체험
교육과정 설계 방향
프로그램의 STEAM 단계 요소 소개
‘ 나는 로봇 전문가’ STEAM 단계 요소
상황제시 창의적 설계 감성적 체험
고층 빌딩의 유리창 닦는 것을 사람이 해야 하나 ? 다른 방법은 없을까 ?
사람을 대신 할 로봇 구상 및 일상 생활용품들을 활 용한 유리 닦는 로봇 제작
창의적인 로봇 제작으로 학습에 대한 즐거움 및 성 취감 갖기
학 년 융합 주제 소주제 교과 단원 주요 학습 활동
6 로봇
(20)
기본원리 (7)
실과 (2) 6. 생활속의 전기 , 전자 ․ 전기 , 전자용품의 사용과 관계 ․ 모형 자동차의 작동 원리 알기 국어 (2) 3. 다양한 주장 ․ 학습상황에서 토의 방법 알기 과학 (3) 5. 자기장 ․ 자기장 배우기
디자인 (8)
과학 (3) 5. 자기장 ․ 전자석 만들기 및 더 센 전동기 만들기 ․ 전자용품 부품알기 , 전자회로 이해하기
실과 (2) 6. 생활속의 전기 , 전자 ․ 전기 , 전자용품이 어떻게 발명되었는지 알기 ․ 발명하고 싶은 로봇 제품 생각 나누기
국어 (2) 미술 (1)
3. 다양한 주장 10. 디자인과 생활
․ 학습상황에서 토의하기 ( 로봇디자인 통합하기 ) ․ 로봇 구상도 그리기
미술 (2) 10. 디자인과 생활
․ 로봇만들기
프로그램의 차시별 주제 및 관련 교과
프로그램 운영을 위한 시간표 구성 방안
기존 시간표
월 화 수 목 금
1 수학 수학 과학 국어 재량
2 국어 수학 과학 수학 사회
3 사회 국어 국어 영어 과학
4 사회 재량 체육 영어 체육
5 실과 음악 미술 계발 영어
6 도덕 음악 미술 자치
첫째주
월 화 수 목 금
1 수학 수학 과학 재량 재량
2 국어 수학 과학 수학 사회
3 사회 국어 과학 영어 국어
4 사회 국어 체육 영어 체육
5 실과 음악 미술 계발 영어
6 실과 음악 미술 자치
둘째주
월 화 수 목 금
1 수학 수학 과학 국어 재량
2 국어 수학 과학 수학 사회
3 체육 과학 체육 실과 국어
4 사회 재량 도덕 실과 국어
5 영어 음악 영어 계발 미술
6 영어 음악 사회 자치
셋째주
월 화 수 목 금
1 수학 수학 과학 국어 재량
2 국어 수학 과학 수학 사회
3 사회 국어 국어 영어 과학
4 사회 재량 체육 영어 체육
5 실과 미술 음악 계발 영어
6 실과 미술 음악 자치
프로그램 내용 및 관련 교과
‘ 나는 로봇 전문가’ 프로그램 안내
단계 소주제 차시 주 요 내 용 교과
주제 확인
로봇이란? 3-4
도입 로봇에는 무엇이 있을까 ?
국어 학습활동 어렸을 때 직접, 간접적으로 경험한 로봇을 활동지에 시간의 흐름에 따라 기록한
다 .
마무리 내가 경험했던 로봇 각각의 기능을 적어본다 .
로봇
필요성 11-12
도입 어떤 일에 로봇을 사용하나 ?
실과 학습활동 로봇을 주로 사용하는 분야를 알아보고 활동지에 기록한다 .
마무리 기록한 내용을 서로 나누고 로봇의 필요성을 공감한다 .
닦는 로유리창
봇 13-15
도입 고층 건물의 유리창 닦는 일을 여러분은 어떻게 생각하세요 ?
국어미술 학습활동 유리창 닦는 로봇에 대한 창의적인 아이디어를 활동지에 기록한다 .
마무리 아이디어들은 서로 공유하고 각각의 아이디어를 통합하여 하나의 유리창 닦는 로봇 을 디자인 해본다 .
탐색 및 탐구
제작 16-19
도입 여러분들이 직접 만들 로봇을 설계하려면 무엇이 필요 할까요 ?
실과미술 학습활동 다양한 재료를 사용하여 디자인한 것을 창의성을 발휘하여 직접 제작해 본다 .
마무리 제작한 것을 발표한다 .
도입 우리 모둠에서 제작한 로봇의 문제점을 토론을 통해 알아보자
로봇 전문가 프로그램 흐름도
문제 제시 문제 제시
필요한 기능 정의 필요한 기능 정의
기능별 로봇 디자인 기능별 로봇 디자인
• 로봇이 필요한 상황 제시
• 제시된 상황과 유사한 상황에서 활용되는 로봇들에 대한 자료 제시
• 상황극을 통해 주어진 상황에서 어떤 기능들이 필요한지 파악한다
전체 로봇 디자인 전체 로봇 디자인
• 각 팀 소속 학생들은 각 기능의 전문가가 됨 .
품평회품평회
기능 A 기능 B 기능 C
회사 가
(A1,B1,C1) 회사 나
(A2,B2,C2) 회사 다
(A3,B3,C3)
• 각 분야 전문가로 이루어진 회사 구성 .
• 전체 시스템 구현 위해 전문가들 간의 의견 조율 필요함
Career Path Design Career Path
Design
• 제안한 로봇을 실제로 구현하기 위해 필요한 전문 지식이 어떤 것일지 생각해보고• 로봇 전문가가 되기 위한 학생 자신의 career path 를 디자인 해본다 . Speed boats 방법을 통해 을 로봇 디자인을 기반으로 한
제작 발표회와 토론학습을 진행 한다 .
로봇 전문가 프로그램 개요
로봇이란
외부환경을 센서를 통하여 인식 (Perception) 하고 인공지능 및 알고리즘을 통한 스스로 상황을 판단 (Cognition) 하여 자율적으로 동작 (Mobility & Manipulation) 을 하는 창조물
로봇 전문가 프로그램 개요
로봇 개발
을 위해서는창의적인 아이디어
및 다양한 분야의기술 융합
이 중요함 을 이해하는 것을 학습목표로 함로봇 전문가 프로그램
에서는 응용 분야에 따라 어떤 로봇이 필요한가를 디자인 ( 기획 ) 하고 , 각 분야의 전문가들이 필요한 기능 개발 후 다양한 분야의 전문가 들이 모여 하나의 최적화된 시스템을 만드는 과정로봇과 관련된 기술 분야를
로보틱스 (Robotics)
라고 하며로봇의 개발에서 활용까지의 전 과정에는 다양한 분야의 전문가들이 필요함 로보틱스 (Robotics): 로봇과 관련된 기술 분야로 로봇의 설계 , 제작 , 작동 , 생산 , 응용 , 로봇의 제어 및 정보 처리를 위한 컴퓨터 시스템 등을 포함
프로그램명 : 유리창 닦는 로봇
나는 로봇 전문가
1 단계 : 도입
이제 까지 경험했던 다양한 로봇들을 기록해 본다 .
로봇 공학에 대한 기본개념과 로봇의 발전 동향을 같이 알아본다 .
나는 로봇 전문가
2 단계 : 문제 제시
고층 건물의 유리 닦는 작업 상황 제시
국내외의 고층건물 사진 및 유리 닦는 작업 사진을 제시한다 .
나는 로봇 전문가
학생들이 모둠을 조직하도록 유도하고 , 유리창 닦는 로봇의 기능별로 창의성을 발휘하여 디자인 하고 , 4 개의 디자인을 토론을 통해 통합하도록 지도한다 .
3 단계 : 실험 참여
로봇 활동지
일시 : 월 일
모둠명 및
모둠원 ( ) 모둠
나는 로봇 전문가
로봇의 개념을 구체화한다 .
4 단계 : 개념화 구현
- 구상했던 로봇의 외형을 다양한 재로를 이용하여 창의적으로 표현하도록 지도 한다 .
나는 로봇 전문가
5 단계 : 의미 구현
제작한 결과물을 발표하게 하면서 학생들이 제시한 장점과 단점들을 토론을 통해 해결해 가도록 유도한다 .
나는 로봇 전문가
학생들이 프로그램을 통해 배우고 알게 된 내용을 성찰노트 (reflection note) 형 식으로 작성하게 한다 .
6 단계 : 진로 지도 설계
로봇 전문가가 되기 위한 학생 자신의 커리어 포트폴리오를 작성해본다 .
포트폴리오에는 미래에 얻고자 하는 경험 , 지식 , 기술 등의 다양한 내용이 포함 되게 한다 .
지도상의 유의점
프로그램 수행이 학생들에게는 새로운 지식의 습득보다는 새로운 발상의 기회가 되어 야 함
향후 다양한 직업군에 대한 프로그램 개발 예정으로 다양한 직업군에 대한 프로그램 수행을 통해 학생 스스로 자신의 적성에 맞는 진로 설계가 가능할 것으로 기대 됨 새로운 분야에 대해 자신의 career path 를 디자인해보는 기회가 되어야 함
프로그램을 운영하는 교사는 각 직업군의 전문 지식을 학생들에게 전달하는 것이 아 니라 학생들 스스로 문제를 파악하고 해결할 수 있도록 도와주는 역할을 해야 함
관련 자료 및 사이트 안내
http://www.ted.com/talks/lang/en/dennis_hong_my_seven_species_of_robo t.html
1. 데이비드 홍 교수님의 개발중인 로봇 설명 동영상
http://www2.pullbbang.com/video.pull?vcode=l6241167
2. 신기한 로봇들
http://
serviceapi.nmv.naver.com/flash/NFPlayer.swf?vid=DD9EA8773B6DED7B
1C37791EE8036437AAE6&outKey=V129be26125e0f2b849a03f050433d42b46f e440c972daaaea1453f050433d42b46fe
3. 시판중인 유리창닦는 로봇