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▮ 목차 ▮
1. 고무동력 곤충모방로봇 만들기 (곤충모방로봇)--- 1
2. 새로운 연료 미래 공기압 자동차 UCC 만들기 (공기압자동차)--- 18
3. 로봇에 흐르는 따뜻한 온기 (외골격 로봇)--- 41
4. 신비로운 갯벌 (새로운 탈 것)--- 58
5. 지구를 살리자! (우주엘리베이터)--- 75
고무동력 곤충모방로봇 만들기
(곤충모방로봇)
1~2 차시
고등학교
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[교사용]
고등학교 STEAM
고무동력 곤충모방로봇 만들기 (곤충모방로봇)
1. 주제 개요
가. 장애물을 오르자
“인류는 오늘날 달나라에 사람을 보내고 해저탐사까지 할 수 있습니다. 그런데 우린 휠 체어를 보도 위로 끌어올리지도 못하는가?” 어려서부터 전자제품 조립에 자질을 보였던 카 멘이 한 말입니다. 딘 카멘은 휠체어에서 아이디어를 얻어서 세그웨이를 만들었고, 계단을 오르내리는 아이봇을 만들었습니다.
세그웨이 아이봇을 탄 딘 카멘
(출처: Segway Tours | Pristine World Tours) (출처: www.ablenews.co.kr)
딘 카멘의 여타 다른 발명가들과의 다른 점은 돈을 위해 발명하지 않는 다는 점이었습니 다. 딘 카멘이 발명한 발명품의 궁극적 지향점은 사람입니다. 더 정확히 말하면 인류의 삶 을 이롭게 하는 것입니다.
이러한 철학은 그가 세상에 대한 장애인의 접근성을 높인다는 마음에서 출발한 세그웨이 의 개발에서 나타납니다. 데카리서치의 연구진들은 1억달러의 자금과 10년의 시간을 투자 할 수 있는 환경안에서 일할 수 있었습니다. 이는 돈을 지향하는 것이 아닌 사람을 지향하 는 딘 카멘의 마음을 볼 수 있는 대목입니다.
카멘은 계단을 오르는 휠체어 ‘아이봇’을 만들었고, 가난한 사람들을 위해 어떤 연료라도 사용할 수 있는 스털링 엔진 ‘슬링샷’등 인간 사랑에 기반한 발명품들을 속속 개발합니다.
특히 그가 만든 로봇 팔 루크 암은 지금도 가장 앞선 기술의 인공 의수로 평가 받고 있습 니다.
어찌보면 간단해 보이는 계단을 오르고 산을 오르는 일은 기술적으로 상당히 어려운 일 이고 우리가 극복해야할 중요한 과제입니다.
나. 집에서 만드는 곤충 로봇
(출처:University of California, Berkeley）2009 년 캘리포니아 대학 (University of California, Berkeley) 의 연구자들은 16 그램에 불과 한 생체 모방 (biomimetic) 로봇을 소개했습니다. DASH (Dynamic Autonomous Sprawled Hexapod) 라고 명명한 이 작은 로봇은 곤충을 모방한 것으로 아주 빠른 속도로 복잡한 지형을 통과하지만 사실은 하나의 모터로 움직이는 매우 단순한 구조로 되어 있습니다.
이 로봇은 마치 바퀴벌레를 연상시키는데 의외일 만큼 단순한 구조로 6 개의 다리를 움 직여 복잡한 지형도 통과가 가능하며 생각보다 아주 높은 곳에서 떨어져도 내구성이 강합 니다. 우리는 이 DASH에서 우리가 극복하고자 하는 과제에 대한 힌트를 얻을 수 있습니 다. 곤충을 모방한 이 로봇은 복잡한 지형을 아주 빠르게 통과하고 있습니다.
자연모사는 자연의 생태계와 자연현상 생명체의 기본구조, 원리 및 메커니즘에서 영감을 얻어 공학적으로 응용하는 기술로 오랜 시간동안 놓여진 환경에 최적화되도록 진화된 생명 체의 모습은 비슷한 환경을 극복해야 하는 인간에게 커다란 힌트를 줄 수 있습니다.
곤충의 모습을 통해 극복해야할 과제인 장애물을 오르는 탈것을 개발할 수 있지 않을까 기대해봅니다.
2. 학습 목표
○ 내용 목표- 힘의 평형을 이해하고 이를 적용할 수 있다.
- 자극을 통해 반응하는 과정을 이해하고 이를 적용할 수 있다.
- 다양한 사람들의 요구를 만족시켜 삶의 질을 향상시킬 수 있는 방안을 모색한다.
○ 과정 목표
- 주어진 상황과 조건을 이용하여 최선의 방법을 고안해 낼 수 있다.
- 프로젝트 학습과정을 통하여 소통과 협력을 체험한다.
- 생체모방 기술(Biomimetics)에 대한 연구 방법을 이해하고, 이를 통해 간단한 보행 수단을 제작 할 수 있다.
3. STEAM 과목 요소
○ S : 돌림힘, 힘의 평형, 탄성력
○ T/E：고무 동력을 다리에 전달할 수 있는 방안에 대한 탐색 ○ A：곤충모방로봇의 설계
○ M：다리의 운동의 위상차 설계
4. STEAM 단계 요소
상황제시
휴우~ 요즘 들어 할아버지의 한숨소리를 자주 듣습 니다. 하루하루 깊어지는 할아버지의 한숨소리에 제 마 음도 타들어가는 것만 같습니다.
할아버지께서는 산을 무척 좋아하셨습니다. 쉬는 날에 는 어김없이 산에 가셨지요. 가끔은 저를 데리고 가기 도 하셨습니다. 그런 날이며 너무 힘들어 짜증이 나기 도 했지만, 정상에서 할아버지와 함께 맞은 시원한 바 람은 그 무엇과도 비교할 수 없을 만큼 상쾌했습니다.
할아버지께서도 ‘이 맛에 산에 오지’라고 하셨지요. 이젠 나이가 드시고 점차 기력이 없 어지셔서 산을 오르는 것은커녕 가벼운 산책도 버거워 하십니다.
얼마 전 아끼시던 산악용 배낭과 장비들을 저에게 주시면서 “이제 쓸모가 없어진 것 같구
창의적 설계
자기주도적 학습 •스스로 문제를 발견하고 문제의 해결책을 제시
문제발견 및 정의 •거동이 불편한 사람들이 등산을 할 수 있는 보행 탈 것을 개발 아이디어 발현 •생체 모방 기술을 이용한 보행탈 것을 개발
학습 방법 •미션을 해결하기 위한 과학, 기술, 미술, 사회의 학문적 요소를 자기 주도적으 로 학습할 수 있는 기회 제공
과정, 활동 중심 •미션을 해결하는 프로젝트 활동을 수행 다양한 산출물 •모둠 또는 개인적인 보행탈것 산출
협력 학습 •토의 및 프로젝트 학습을 통한 역할 분담 및 협력
감성적 체험
몰입 •자신에게 일어날 수 있는 문제를 해결하기 위한 과정에서 몰입 경험 Hands-on •실제 보행로봇을 개발하는 과정에서 스스로 작업을 실시
성취의 경험 •자신이 입안한 아이디어를 실제 산출물로 제작함으로서 성취경험 체험 배려 •보행이 불편한 사람을 위한 미션 수행과 토의와 협의 과정을 통하여 상대 배려 새로운 도전 •승차감이 좋은 보행 수단에 대한 아이디어 창안
자기 평가 •체크리스트를 통한 자기 평가
나, 산에 오르는 것은 건강에도 좋고 스트레스 해소에도 좋으니 자주 다녀보거라.” 이렇게 말씀하셨습니다.
갑자기 눈물이 왈칵 나면서 “아니에요 할아버지가 기운 내셔서 사용 하셔야지요”라고 했 는데, 정말 할아버지를 다시 등산하게 해드릴 순 없을까요? 제가 업고서라도 가고 싶지만 산이 그렇게 호락호락한 곳도 아니고 답답한 마음이 드네요.
할아버지께 다시 한 번 산의 정상에서 느끼는 그 시원한 바람을 느끼게 해드리고 싶습니 다.
○ 창의적 설계
○ 감성적 체험
과목 물리Ⅰ 총차시 2
단원 힘과 에너지의 이용
교육과정
<2009 개정 교육과정 물리Ⅰ 힘과 에너지의 이용>
- 돌림힘, 힘의평형, 탄성력 등여러 가지 힘의 특징을 알고 다리의 움직임을 최대한 전달될 수 있는 구조를 개발하는 활동을 할 수 있다.
<2009 개정 교육과정 생명과학 Ⅰ>
- 항상성과 몸의 조절단원을 이해하여 상황분석을 통해 새로운 보행 수단의 필요성을 인식하고, 새로운 보행 수단을 개발하는 활동을 할 수 있다.
<2009 개정 교육과정 사회>
- 공정한 삶의 질 단원의 다양성과 관용에 대해 생각해 보는 시간을 갖는다. 다양한 사람들의 요 구를 만족시켜 삶의 질을 향상시킬 수 있는 방안을 모색한다.
<2009 개정 교육과정 산업디자인>
- 새로운 보행 수단을 디자인한다.
학습목표 생체모방 기술(Biomimetics)에 대한 연구 방법을 이해하고, 이를 통해 간단한 보행 수단을 제작 할 수 있다.
흐름 문제제시 제작활동 학습자료 및 유의점
상황 제시 병욱이 이야기
분 차시
상황제시
- 이야기를 읽어보고, 선생님 또는 학생들과 이야기해 보며 상황을 분석하고 감성적 공감대를 형성한다.
- 할아버지는 어떤 상태입니까?
- 할아버지를 위해 필요한 것은 무엇입니까?
< 감성적체험>
- 학생들이 상황분석을 하며 안타까움, 다른 사람을 돕 고 싶다는 느낌과 같은 감성적 체험을 할 수 있도록 합니다.
- 상황제시에서 가장 중요한 것은 내면화입니다. 상황이 실제 자 기에게 일어날 수도 있다는 생 각이 들어야 적극적인 자세로 임하기 쉬워집니다. 비슷한 경 험을 발표해보게 함으로서 내 면화를 좀 더 쉽게 할 수 있습 니다.
창의적 설계 교통시스템
구상 분 차시
무엇이 문제인가?(1. 문제점 분석)
- 과제 해결을 위해 상황을 분석하여 과제를 추출
곤충과 산악동물의 특징을 분석해보자(2. 특징분석) - 생물 모사를 위해 곤충과 산악동물의 특징을 분석 - 지형의 특징과 생물을 특징을 분석
새로운 탈것에 적합한 곤충 선택하기(3. 협의활동) - 구체적인 탈 것 제작을 위한 곤충 선택
- 개인별 구상 이후 조별 회의를 통해 선정
- 산악을 오르기 위한 다리를 선 택하고 다리의 모양을 구상하기 위한 기초가 되는 활동입니다.
발산적 사고를 통해 다양한 생 각을 해보는 것이 중요합니다.
5. 지도안 총괄표
< 감성적체험>
- 문제 해결을 위하여 적극적으로 참여하며 몰입감을 느낄 수 있도록 하며, 토의 과정을 통하여 다른 사람 과 소통하며 배려하는 경험을 합니다.
창의적 설계 교통시스템
제작 분 차시
산을 오를 수 있는 고무동력 곤충모방 로봇 준비물 제시(4. 제작)
- 산을 오를 수 있는 고무동력 곤충모방로봇 제작하기 - 준비물 소개하기
- 준비물 중 고무 동력을 이용하는 방안을 설명하기 - 아이디어 스케치 하기
- 조별토론을 통해 아이디어 구체화 하기 - 구상도 그리기
- 제작하기
< 감성적체험>
- 제작과정에서 스스로 손을 움직여 만들고 있 다.(Hands-on)을 느끼게 하고, 문제해결을 위한 몰입 감을 느끼게 합니다. 제작과정에서 다양한 의견제시 및 수렴을 통하여 소통과 배려를 하는 정신을 기릅 니다.
- 곤충 로봇을 앞으로 움직이게 만들기 위해 고무동력을 이용 하는 방안은 시간 관계상 설명 을 해줄 필요가 있습니다.
- 고무줄을 이용하는 것이 어려우 면 마우스트랩카의 동력부분을 이용하는 것도 좋은 방법입니다.
- 학생들이 준비물을 받고 바로 만들기를 시작하면 실패의 확 률이 커집니다. 정확한 구상도 는 아니더라도 가급적 설계를 자세히 하도록 지도바랍니다.
평가 보상 교통시스템
만들기 분 차시
평가하기
- 제작된 곤충로봇의 장애물 극복정도 확인 - 시제품의 잘된 점과 고처야 할 점을 체크 - 시제품에서 고쳐야 할 부분 조별 협의 - 더 발전된 시스템 제시
< 감성적체험>
- 미션을 수행하여 문제를 해결하면서 성취감을 맛보며 자존감을 형성할 수 있습니다. 현재 아이디어의 고쳐 야 할 점을 생각하여 더 좋은 아이디어를 구상할 수 있는 도전의 기회를 갖습니다.
- 시제품의 개선은 자신들의 작품 의 고쳐야 할 곳에 대한 인정부 터입니다. 학생들이 스스로 어 떤 점이 부족했는지 이야기 해 보도록 하여 주시고, 선생님께 서 해결방법을 스스로 생각해 볼 수 있는 질문을 해 주시면 좋습니다. 답을 바로 주시면 학 생들은 선생님께 의존적이 되 어 아이디어를 내지 않습니다.
6. 평가 및 보상
평가는 다음에 제시되는 평가기준에 의하여 학생과 교사가 평가하여 평균점을 산출한다. 산출된 점수에 의한 순위를 평가하여 보상하도록 합니다.
단
계 평가항목 평가기준 평가
평 정
학 생
교 사
상 황 분 석
제시된 상황에서 상황을 제대로 분석했는가?
해결해야할 상황을 모두 찾아내었다. 상 해결해야할 상황을 반 정도 찾아내었다. 중 해결해야할 상황을 반 미만으로 찾아내었다 하
분석한 상황에 대한 해결과제가 타당한가?
상황분석에 대한 해결과제가 타당성을 갖는다. 상 상황분석에 대한 해결과제가 일부 타당성을 갖는다. 중 상황분석에 대한 해결과제가 타당성을 갖지 못한다. 하
구 상
프로젝트 계획서의 내용이 충실한가?
프로젝트 계획서의 내용이 매우 충실하다. 상 프로젝트 계획서의 내용이 보통이다. 중 프로젝트 계획서의 내용이 부실하다. 하
구상한 아이디어가 창의적이며 실현 가능한가?
창의적이며 실현가능하다. 상
창의적이나 실현가능성이 낮다.
(실현가능성은 있으나 창의적이지 못하다.) 중 창의적이지 못하고 실현가능성이 낮다. 하
조원 간 충분한 협의가 이루어졌는가?
협의한 내용이 계획서에 많이 기록되어있다. 상 협의한 내용이 적당히 기록되어있다. 중 협의한 내용이 거의 기록되어있지 않다. 하
올바르고 충분한 정보의 수집이 이루어졌는가?
수집한 정보량이 많고 출처가 분명하다. 상 수집한 정보량은 많으나 출처가 불분명하다. 중 수집한 정보량도 적고 출처도 불분명하다. 하
제 작
구성원 사이에 역할분담이 제대로 이루어졌는가?
역할분담이 잘 이루어졌다. 상
역할분담은 하였으나 잘 이루어지지 않았다. 중
역할분담을 하지 않았다. 하
주어진 재료를 효과적으로 사용하였는가? 주어진 재료를 효과적으로 사용했다. 상 주어진 재료를 효과적으로 사용하지 못했다. 하 제품과 구상도의 모양, 치수 등이 많이 일치한다. 상 구상도와 작품은 잘 일치하는가? 제품과 구상도의 모양, 치수 등이 일부 일치한다. 중 제품과 구상도의 모양, 치수 등이 일치하지 않는다. 하
목 표 달 성
결과물이 미션의 목표를 잘 달성하였는가?
결과물이 미션의 목표를 대부분 달성했다. 상 결과물이 미션의 목표를 일부 달성했다. 중 결과물이 미션의 목표를 달성하지 못했다. 하
결과물의 장점과 개선점을 잘 알고 있는가?
결과물의 장점과 개선점을 모두 알고 있다. 상 결과물의 장점과 개선점을 일부 알고 있다. 중 결과물의 장점과 개선점을 거의 모른다. 하
Ⅰ. 프롤로그
■ 장애물을 오르자
“인류는 오늘날 달나라에 사람을 보내고 해저탐사까지 할 수 있습니다. 그런 데 우린 휠체어를 보도 위로 끌어올리지도 못하는가?” 어려서부터 전자제품 조 립에 자질을 보였던 카멘이 한 말입니다. 딘 카멘은 휠체어에서 아이디어를 얻 어서 세그웨이를 만들었고, 계단을 오르내리는 아이봇을 만들었습니다.
세그웨이 아이봇을 탄 딘 카멘
딘 카멘의 여타 다른 발명가들과의 다른 점은 돈을 위해 발명하지 않는 다는 점이었습니다. 딘 카멘이 발명한 발명품의 궁극적 지향점은 사람입니다. 더 정 확히 말하면 인류의 삶을 이롭게 하는 것입니다.
이러한 철학은 그가 세상에 대한 장애인의 접근성을 높인다는 마음에서 출발 한 세그웨이의 개발에서 나타납니다. 데카리서치의 연구진들은 1억달러의 자금 과 10년의 시간을 투자할 수 있는 환경안에서 일할 수 있었습니다. 이는 돈을 지향하는 것이 아닌 사람을 지향하는 딘 카멘의 마음을 볼 수 있는 대목입니 다.
카멘은 계단을 오르는 휠체어 ‘아이봇’을 만들었고, 가난한 사람들을 위해 어 떤 연료라도 사용할 수 있는 스털링 엔진 ‘슬링샷’등 인간 사랑에 기반한 발명 품들을 속속 개발합니다. 특히 그가 만든 로봇 팔 루크 암은 지금도 가장 앞선 기술의 인공 의수로 평가 받고 있습니다.
어찌보면 간단해 보이는 계단을 오르고 산을 오르는 일은 기술적으로 상당히 어려운 일이고 우리가 극복해야할 중요한 과제입니다.
<프롤로그>
프롤로그는 학생 들이 첨단 과학을 이용한 제품에 대 한 사전지식 및 문제 해결을 위한 새로운 지식을 쌓 기 위해 필요한 부분입니다. 학생 들이 글을 읽으며 많은 지식과 질문 을 얻을 수 있도 록 지도해 주세 요.
7. 학습내용
■
집에서 만드는 곤충 로봇
2009년 캘리포니아 대학 (University of California, Berkeley) 의 연구자들은 16 그램에 불과한 생체 모방 (biomimetic) 로봇을 소개했습니다. DASH (Dynamic Autonomous Sprawled Hexapod) 라고 명명한 이 작은 로봇은 곤충을 모방한 것으로 아주 빠른 속도로 복잡한 지형을 통과하지만 사실은 하나의 모터로 움 직이는 매우 단순한 구조로 되어 있습니다.
이 로봇은 마치 바퀴벌레를 연상시키는데 의외일 만큼 단순한 구조로 6 개의 다리를 움직여 복잡한 지형도 통과가 가능하며 생각보다 아주 높은 곳에서 떨 어져도 내구성이 강합니다. 우리는 이 DASH에서 우리가 극복하고자 하는 과제 에 대한 힌트를 얻을 수 있습니다. 곤충을 모방한 이 로봇은 복잡한 지형을 아 주 빠르게 통과하고 있습니다.
자연모사는 자연의 생태계와 자연현상 생명체의 기본구조, 원리 및 메커니즘 에서 영감을 얻어 공학적으로 응용하는 기술로 오랜 시간동안 놓여진 환경에 최적화되도록 진화된 생명체의 모습은 비슷한 환경을 극복해야 하는 인간에게 커다란 힌트를 줄 수 있습니다.
곤충의 모습을 통해 극복해야할 과제인 장애물을 오르는 탈것을 개발할 수 있 지 않을까 기대해봅니다.
Ⅱ. 상황제시
휴우~ 요즘 들어 할아버지의 한숨소리를 자 주 듣습니다. 하루하루 깊어지는 할아버지의 한숨소리에 제 마음도 타들어가는 것만 같습 니다.
할아버지께서는 산을 무척 좋아하셨습니다.
쉬는 날에는 어김없이 산에 가셨지요. 가끔은 저를 데리고 가기도 하셨습니다. 그런 날이며
너무 힘들어 짜증이 나기도 했지만, 정상에서 할아버지와 함께 맞은 시원한 바 람은 그 무엇과도 비교할 수 없을 만큼 상쾌했습니다.
할아버지께서도 ‘이 맛에 산에 오지’라고 하셨지요. 이젠 나이가 드시고 점차 기력이 없어지셔서 산을 오르는 것은커녕 가벼운 산책도 버거워 하십니다.
얼마 전 아끼시던 산악용 배낭과 장비들을 저에게 주시면서 “이제 쓸모가 없 어진 것 같구나, 산에 오르는 것은 건강에도 좋고 스트레스 해소에도 좋으니 자주 다녀보거라.” 이렇게 말씀하셨습니다.
갑자기 눈물이 왈칵 나면서 “아니에요 할아버지가 기운 내셔서 사용 하셔야지 요”라고 했는데, 정말 할아버지를 다시 등산하게 해드릴 순 없을까요? 제가 업 고서라도 가고 싶지만 산이 그렇게 호락호락한 곳도 아니고 답답한 마음이 드 네요.
할아버지께 다시 한 번 산의 정상에서 느끼는 그 시원한 바람을 느끼게 해드 리고 싶습니다.
Ⅲ. 우리가 해결해 보자.
할아버지를 산에 모시고 가기 위해서는 산을 타고 올라갈 수 있는 로봇이 필 요합니다. 어떤 형태의 로봇을 이용하면 산을 오를 수 있을지 생각하고 토론해 봅시다. 할아버지를 산에 모시고 갈 수 있는 곤충로봇을 만들어 봅시다.
1. 무엇이 문제인가?
문제 해결을 위해서는 무엇보다 상황을 정확하게 분석하고 그에 맞는 해결과제 를 추출할 수 있어야 합니다. 상황을 분석하고 그에 맞는 해결 과제를 추출해 봅 시다.
목표 :
걷기가 힘든 사람이 등산을 할 수 있는 탈것 개발상황 분석 해결과제 추출
다리에 장애가 있음 장애를 극복할 방법 생각 걷지 못하는 사람이 등산을 하고
싶어 함 등산을 할 수 있는 방법 고안
2. 주변의 생물은 어떤 특징을 가지고 있나?
생물의 종류 다리의 특징(위치, 개수) 관절의 특징(위치, 개수)
3. 새로운 탈것에 적합한 곤충 선택하기
우리가 곤충을 모방하여 ‘등산을 위한 탈 것’을 만든다면 어떤 곤충이 가장 적 합할까요? 그리고 그 곤충을 선택한 이유를 이야기해 봅시다.
1) 어떤 곤충을 모방하여 등산을 위한 탈 것을 만들면 좋을지 적어 보세요. 그 이유는 무엇인가요?
곤충
이유
2) 다른 친구들과 선택한 곤충들에 대하여 서로 이야기하고, 탈 것을 만들었을 때 가장 알맞은 곤충과 그렇지 않은 곤충에 대하여 적어보시오. 그 이유는 무엇인가 요?
알맞은 곤충 알맞지 않은 곤충
3) 우리 학급에서 한 종류의 곤충을 선택해야 한다면, 어떤 방법으로 해야 할까요?
위의 방법으로 가장 적합한 곤충을 선택하고, 그 곤충으로 탈 것을 만들었을 때 장점에 대해 이야기해 봅시다.
4) 그 곤충으로 탈 것을 만들었을 때의 단점이 무엇인지 찾아보고, 그 단점을 보완할 수 있는 방법에 대하여 적어보세요.
<휴대폰 스케치>
4. 문턱(장애물)을 넘을 수 있는 고무동력 곤충모방로봇 만들기
산을 오를 수 있는 고무동력 곤충모방로봇 제작하기
아래의 재료를 이용하여 곤충 다리를 모방한 새로운 탈것, 산을 오를 수 있는 고무동력 곤충모방 로봇을 제작해 봅시다.
<준비물>
가위, 칼, 어묵꼬치(2개), 실핀, 폼보드, 연필, 크레파스, 원형틀, 테이프(접착제), 풍선, 동력 가능한 프라모델의 바닥(선택사항), 마우스 트랩(선택사항)
5. 설계의 기초(스케치) 1) 스케치란?
스케치(sketch)란 설계하는 사람의 머릿속에 순간순 간 떠오르는 이미지를 시각적으로 나타내는 기법입 니다. 아무리 훌륭한 제품이라 하더라도 스케치부터 시작하기 때문에 스케치 작업은 제품 전반에 걸쳐 매우 중요한 작업이라 할 수 있습니다. 스케치는 크 게 2가지 종류가 있습니다. 스크래치 스케치(scratch sketch)와 프레젠테이션 스케치(presentation sketch) 로 나뉩니다. 스크래치 스케치는 아이디어를 정교화 시킬 목적으로 하는 스케치이고, 프레젠테이션 스케 치는 다른 사람에게 이해를 구할 목적으로 하는 스 케치입니다. 프레젠테이션 스케치의 경우 보통 투시 도로 작성되며 완성된 형태, 색, 재질 등을 모두 표
<준비물>
학생들의 성향에 따라 준비물을 주 는 것이 좋습니 다. 핀과 고무줄 을 이용하여 동력 을 주는 방식보다 는 마우스트랩카 가 구조화된 준비 물이고 플라모델 의 밑바닥을 사용 하는 경우는 더욱 구조화된 경우입 니다.
학생들의 성향을 고려하셔서 적용 하시면 좋겠습니 다.
마우스 트랩카나 플라모델을 이용 하지 않는 경우도 동력을 사용하는 방법을 제시해주 는 것이 시간을 절약하는 방법입 니다. 고무줄을 당겨 곤충 다리의 축에 걸어 돌리는 방법으로 동력을 줄 수 있습니다.
고무줄을 거는 장치를 만들어야 하는데 동력축에 고무줄을 걸 수 있는 방법이 필요 한테 이때 실핀이 나 철사를 이용하 는 것이 좋습니 다.
<자동차 스케치 과정>
현해야하기 때문에 상당한 기법이 필요합니다. 생활용품 정도를 만들 때에는 스크래치 스케치가 많이 쓰이게 됩니다.
2) 스케치의 기법
스케치를 하는 특별한 기법이 있다기보다는 물체의 이미지를 명확하게 표현하 도록 노력합니다. 스케치는 보통 다음의 과정을 거치
게 됩니다. 첫 단계는 물체의 외관을 대략 그리고, 다음에 불필요한 선을 지우면서 물체를 약간 구체화 시킵니다. 마지막으로 명암을 넣어 물체를 매끄럽게 표현합니다. 하지만 마지막 단계를 꼭 반드시 해야 하는 것은 아닙니다. 스케치를 잘하기 위해서는 다양
한 물건을 그려보는 것이 중요합니다, 특히 원형의 물건의 경우에는 중심선을 그리고 시작하면 쉽게 그릴 수 있습니다.
각자의 아이디어를 스케치 해 봅시다.
조별 토론을 통한 아이디어 선별
조원들의 스케치한 내용을 종합하여 우리조의 아이디어를 만들어 봅시다.
<시간배정>
설계와 만들기에 적용되는 시간이 상당히 많이 필요 합니다. 시간 차 시는 1차시에 준 비물을 제공하고 스케치와 구상도 는 학생들에게 과 제를 제시하는 방 법이 가장 이상적 이라고 보입니다.
2차시에는 제품 을 만드는 것이 좋겠습니다.
6. 설계의 기초(구상도)
간단한 물건이나 아이디어는 스케치와 구상도만 으로도 충분히 제품을 만들 수 있습니다. 제작 도 면을 만들기 위해서는 정투상법, 등각투상법, 경 사투상법을 그리는 것이 원칙입니다. 구상도란 스 케치를 좀더 정교하게 그린 후 정교한 스케치 도 면위에 만들 치수를 기입한 것을 말합니다.
구상도 그리기
- 토의를 통해 산을 오를 수 있는 고무동력 곤충모방로봇의 구상도를 그려봅시다.
제작하기
제작시 유의해야 할 점과 제작 방법 등을 적어봅시다.
<아이디어 구상>
아이디어 구상 단계에서 학생들 이 반드시 구상도 를 그릴 수 있도 록 해야합니다.
제품의 설계도는 정투상법에 의하 여 만드는 것이 옳으나 정투상도 를 그리기 쉽지 않으므로 구상도 를 그리는 것입니 다. 설계없이 제 품 제작을 실시할 경우 제품의 규격 과 일관성이 없어 제작이 쉽지 않 다는 것을 반드시 주지 시켜야 합니 다.
평가하기
프로젝트명 해결과제 수행정도
해결과제
제품의 과제 수행정도
매우
좋음 좋음 보통 나쁨 매우
나쁨
시제품의 잘된점
•
•
•
•
시제품 단점 분석
및 보수 방법 (나의 생각)
나의 생각
고쳐야 할 점 방법
시제품 단점 분석
및 보수 방법 (우리의 생각)
우리의 생각
고쳐야 할 점 방법
Ⅳ. 새로운 도전
지금까지 우리는 산을 오를 수 있는 로봇을 개발하였습니다. 우리가 개발한 로봇의 크기를 크게 할 경우 고려해야 할 상황을 생각해봅시다. 무게가 늘어날 때 발생하는 문제점 등을 고려해 봅시다.
새로운 연료 미래 공기압 자동차 UCC 만들기
(공기압 자동차)
3~4 차시
고등학교
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[교사용]
고등학교 STEAM
새로운 연료 미래 공기압 자동차 UCC 만들기 (공기압 자동차)
1. 주제 개요
압축공기를 이용하여 갈 수 있는 자동차
석유자원의 고갈이 예상되면서 대체 에너지 산업의 일환으로 압축공기를 이용하여 갈 수 있는 자동차를 여러 나라에서 개발 중입니다. 대체 에너지를 이용할 때 대체 에너지의 실 효성에 대한 가치 판단을 하는 것이 상당히 중요합니다.
<타타 모터스 에어팟> <혼다 압축공기 자동차 컨셉트카>
출처: www.zdnet.co.kr 출처: www.popularmechanics.com
압축공기를 이용하면 장점은 무엇이고, 단점은 무엇일까요?
우선 첫째로 친환경자동차를 만들 때 가장 중요한 것은 에너지 효율입니다. 에너지의 형 태를 바꿀 때 열에너지로 변해서 우리가 사용하고자 하는 에너지의 양이 적어지는 경우가 발생합니다. 또한 압축과정과 팽창과정을 거치는 동안 이상적인 단열압축이 되지 못하는 경우의 외부로의 열손실을 고려해야 할 필요가 있고, 팽창과정에서도 단열팽창하지 못하는 경우 온도가 내려가 압력이 낮아지는 문제를 지니고 있습니다. 두 번째로 고려해 볼 사항 은 충전시간입니다. 전기 자동차와 같은 배터리 방식은 충전시간이 상당히 오래 걸려 사용 이 불편할 수 있습니다. 그에 비해 압축공기를 넣는 방식은 전기 자동차에 비해서는 상당 히 빠른 시간 안에 충전을 마칠 수 있을 것입니다. 세 번째로 고려해 볼 사항은 공기를 압축할 때 에너지가 들어간다는 점입니다. 그렇다면 이런 방식이 과연 친환경적인가에 대 해 고민해볼 필요가 있습니다. 마지막으로 고려해야 할 부분은 안전입니다. 공기압자동차의 경우 압축공기통을 싣고 다녀야 합니다. 사고시 압축공기통의 안전을 보장할 수 없으면 공 기압자동차는 사용이 어려울 것입니다.
2. 학습 목표
○ 내용 목표- 에너지 효율과 열역학 법칙을 이해하고 이를 적용할 수 있다..
- 과거에서 현재까지 사용해온 에너지의 변천사를 이해하고 에너지 문제에 대해 자신 의 의견을 제시할 수 있다
- 미래 사회를 예측해보고 경제적 가치를 판단하는 활동을 할 수 있다.
○ 과정 목표
- 과학적인 원리를 이용하여 공기압 자동차의 장단점을 찾을 수 있다 - 프로젝트 학습과정을 통하여 소통과 협력을 체험한다.
- 공기압 자동차가 미래에 어떻게 적용될 수 있는지 알아보고 UCC로 제작할 수 있다.
3. STEAM 과목 요소
○ S : 열역학 법칙, 에너지○ T/E：공기압을 이용하여 움직이는 물체 제작 ○ A：UCC 동영상 제작
<UCC 공모전 포스터>
새로운 연료
미래 공기압 자동차 UCC 공모전
공모주제
새로운 동력을 이용한 미래자동차
◎ 포함될 내용
- 공기압을 이용한 창의적 미래자동차 - 공기압의 장점과 단점 제시
- 공기압을 이용한 움직이는 창의적인 모형이 나올 것 - 아이디어 산출과정이 간단히 들어갈 것
(발산적 방법, 수렴적 방법 중 1개 이상) - 조원들의 얼굴이 모두 한번이상 나올 것 - 시간제한 : 5분
◎ 공모일정, 대상
- ○○○○년 ○○월 ○○일∼ ○○월 ○○일
◎ 시상내역
- 통닭 및 맛있는 간식
◎ 접수방법
- 심사기준
- 창의성, 의사전달력 표현력, 예술성, 조원의 단결 및 화합, 재미, 공기압 모형의 독창성 및 실용성, 과학적 원리 활용
4. STEAM 단계 요소
○ 상황제시
창의적 설계
자기주도적 학습 •스스로 문제를 발견하고 문제의 해결책을 제시
문제발견 및 정의 •공기압자동차의 장단점을 찾고, 미래 자동차로 사용방안을 UCC로 제작 아이디어 발현 •공기압을 이용해서 앞으로 가는 재미있는 물체 만들기
학습 방법 •미션을 해결하기 위한 과학, 미술, 사회의 학문적 요소를 자기주도적으로 학습 할 수 있는 기회 제공
과정, 활동 중심 •미션을 해결하는 프로젝트 활동을 수행 다양한 산출물 •모둠별 UCC 및 창의적 산출물
협력 학습 •토의 및 프로젝트 학습을 통한 역할 분담 및 협력
감성적 체험
몰입 •자신에게 일어날 수 있는 문제를 해결하기 위한 과정에서 몰입 경험 Hands-on •실제 창의적 산출물과 UCC를 만드는 과정 경험
성취의 경험 •자신이 입안한 아이디어를 실제 산출물로 제작함으로서 성취경험 체험 배려 •토의와 협의 과정을 통하여 상대 배려
새로운 도전 •친환경적인 교통 시스템 아이디어 창안 자기 평가 •체크리스트를 통한 자기 평가
덜컥 친구의 제의에 승낙을 해버렸다. 교내 과학부에서 개최하는 ‘새로운 연료 미래 공기압 자동차 UCC 공모전’
이라...
공기압을 이용한 탈것을 친구들과 함께 고민에 고민을 거듭하던 중 우연하게 아빠가 예전에 사주셨던 말 인형 을 생각하게 되었다.
친구들에게 공기압 말을 설명해줘도 다들 기억을 하지 못해서 여러 곳의 문방구를 뒤져서 어렵게 공기로 가는
말 인형을 구했다. 공기압 말 인형을 보자마자 친구들은 이런걸 아직도 파냐면서 재밌 어 했고, 이런 장난감들을 이용해서‘새로운 연료 미래 공기압 자동차 UCC 공모전’에 참 가하기로 했다.
‘새로운 연료 미래자동차 UCC공모전’에 도전! 공기압을 이용한 미래 자동차로 교내 행 사 1등을 거머쥐겠어.
○ 창의적 설계
○ 감성적 체험
과목 물리Ⅰ 총차시 2
단원 힘과 에너지의 이용
교육과정
<2009 개정 교육과정 물리Ⅰ 열역학 법칙>
- 열역학 법칙, 에너지효율에 대해 이해하고 이를 공기압자동차 문제에 적용한다.
<2009 개정 교육과정 과학>
- 에너지 문제와 미래에 단원을 이해하여 대체 에너지 자원에 대한 가치판단 기준을 마련한다.
<2009 개정 교육과정 사회>
- 미래를 바라보는 창 단원을 이해하여 미래사회를 예측하는 활동으로 공기압 자동차 문제에 대 한 가치판단 기준을 마련한다.
<2009 개정 교육과정 산업디자인>
- 새로운 탈것으로 공기압을 이용하여 움직이는 물체를 디자인한다.
학습목표 1. 과학적인 원리를 이용하여 공기압 자동차의 장단점을 찾을 수 있다.
2. 공기압 자동차가 미래에 어떻게 적용될 수 있는지 알아보고 UCC로 제작할 수 있다.
흐름 문제제시 제작활동 학습자료 및 유의점
상황 제시 분 차시
상황제시
- 새로운 연료 공기압 미래 자동차 UCC대회 개최 - 공기압 자동차가 필요할까?
- UCC 제작의 흥미 유발
< 감성적체험>
- 학생들이 공기압자동차를 이용하여 대체 에너지 제안 을 하고 싶다는 느낌과 같은 감성적 체험을 할 수 있 도록 합니다.
- 상황제시에서 가장 중요한 것은 내면화입니다. 상황이 실제 자 기에게 일어날 수도 있다는 생 각이 들어야 적극적인 자세로 임하기 쉬워집니다. 비슷한 경 험을 발표해보게 함으로서 내 면화를 좀 더 쉽게 할 수 있습 니다.
창의적 설계 아이디어 구상
분 차시
아이디어의 구상
- UCC 제작을 위해 아이디어를 구상하는 과정 - 발산적 사고기법과 수렴적 사고기법을 사용
아이디어의 정리Ⅰ
- 공기압을 이용하여 앞으로 가는 재밌는 물체를 스케치하기
- 공기압 모형 제작 Plan 작성하기
아이디어의 정리Ⅱ
- UCC 제작에 관련된 아이디어를 모으고 콘티를 제작 해 봅시다.
- 발산적 사고나 수렴적 사고를 학생들이 원활하게 하지 못합 니다. 기법에 대해 설명을 해주 시는 것이 필요합니다.
- 공기압 모형을 만드는 것도 무 작정 만들기를 하는 것보다는 계획 단계를 거쳐 만들기를 할 때 실패를 줄일 수 있습니다.
- UCC를 제작하고 편집하는 것은 대부분의 학생들이 잘하는 과 정으로 간략하게 설명해 주시 고 과제로 제시합니다.
5. 지도안 총괄표
< 감성적체험>
- 문제 해결을 위하여 적극적으로 참여하며 몰입감을 느낄 수 있도록 하며, 토의 과정을 통하여 다른 사람 과 소통하며 배려하는 경험을 합니다.
평가 보상 동영상 관람 및 평가
분 차시
공기압 모형에 사용된 과학적 원리 제시하기 - 영상에 나오는 공기압 모형의 과학적 원리를 학생이
제시하고 교사가 정리하는 활동입니다.
평가하기
- 창의적인 아이디어 평가하기 - 단결 및 화합 평가하기 - 심미성 평가하기 - 과학적인 개념 평가하기 - 흥미영역 평가하기
- 학생이 평가영역을 만들어 평가하기
< 감성적체험>
- 미션을 수행하여 문제를 해결하면서 성취감을 맛보며 자존감을 형성할 수 있습니다. 현재 아이디어의 고쳐 야 할 점을 생각하여 더 좋은 아이디어를 구상할 수 있는 도전의 기회를 갖습니다.
- 학생이 평가영역을 만들어 평가 하는 부분은 창의적으로 학생이 평가영역을 만드는 것입니다.
- 평가 시 학생들의 즐거운 축제 같은 느낌으로 하면 좋겠습니다.
6. 평가 및 보상
평가는 다음에 제시되는 평가기준에 의하여 학생과 교사가 평가하여 평균점을 산출한다. 산출된 점수에 의한 순위를 평가하여 보상하도록 합니다.
단계 평가항목 평가기준
평가
평 정
학 생
교 사
예술 적 발상
많은 아이디어를 산출했는가?
다양한 아이디어를 찾아내었다. 상
아이디어의 양이 보통이다. 중
아이디어의 양이 부실하다. 하
아이디어를 효과적으로 선별했는가?
선별한 아이디어가 타당성을 갖는다. 상 선별한 아이디어가 일부 타당성을 갖는다. 중 선별한 아이디어가 타당성을 갖지 못한다. 하
구상
콘티의 내용이 충실한가?
콘티의 내용이 매우 충실하다. 상
콘티의 내용이 보통이다. 중
콘티의 내용이 부실하다. 하
구상한 아이디어가 창의적이며 실현 가능한 가?
창의적이며 실현가능하다. 상
창의적이나 실현가능성이 낮다.
(실현가능성은 있으나 창의적이지 못하다.) 중 창의적이지 못하고 실현가능성이 낮다. 하
조원 간 충분한 협의가 이루어졌는가?
협의한 내용이 계획서에 많이 기록되어있다. 상 협의한 내용이 적당히 기록되어있다. 중 협의한 내용이 거의 기록되어있지 않다. 하
올바르고 충분한 정보의 수집이 이루어졌는 가?
수집한 정보량이 많고 출처가 분명하다. 상 수집한 정보량은 많으나 출처가 불분명하다. 중 수집한 정보량도 적고 출처도 불분명하다. 하
제작
구성원 사이에 역할분담이 제대로 이루어졌는 가?
역할분담이 잘 이루어졌다. 상
역할분담은 하였으나 잘 이루어지지 않았다. 중
역할분담을 하지 않았다. 하
주어진 제한사항을 잘 반영하였나?
제한사항이 잘 반영되었다. 상
제한사항이 보통 수준으로 반영되었다. 중 제한사항이 전혀 반영되지 못하였다. 하
콘티와 작품(UCC)은 잘 일치하는가?
콘티가 잘 반영된 영상물이 제작되었다. 상 콘티와 영상물이 보통수준으로 일치한다. 중 콘티가 영상물에 전혀 반영되지 못하였다. 하
목표 달성
결과물이 미션의 목표를 잘 달성하였는 가?
결과물이 미션의 목표를 대부분 달성했다. 상 결과물이 미션의 목표를 일부 달성했다. 중 결과물이 미션의 목표를 달성하지 못했다. 하
결과물의 장점과 개선점을 잘 알고 있는 가?
결과물의 장점과 개선점을 모두 알고 있다. 상 결과물의 장점과 개선점을 일부 알고 있다. 중 결과물의 장점과 개선점을 거의 모른다. 하
Ⅰ. 프롤로그
■ 압축공기로 가는 자동차
석유자원의 고갈이 예상되면서 대체 에너지 산업의 일환으로 압축공기를 이 용하여 갈 수 있는 자동차를 여러 나라에서 개발 중입니다. 대체 에너지를 이 용할 때 대체 에너지의 실효성에 대한 가치 판단을 하는 것이 상당히 중요합니 다.
<타타 모터스 에어팟> <혼다 압축공기 자동차 컨셉트카>
압축공기를 이용하면 장점은 무엇이고, 단점은 무엇일까요?
우선 첫째로 친환경자동차를 만들 때 가장 중요한 것은 에너지 효율입니다. 에 너지의 형태를 바꿀 때 열에너지로 변해서 우리가 사용하고자 하는 에너지의 양 이 적어지는 경우가 발생합니다. 또한 압축과정과 팽창과정을 거치는 동안 이상 적인 단열압축이 되지 못하는 경우의 외부로의 열손실을 고려해야 할 필요가 있 고, 팽창과정에서도 단열팽창하지 못하는 경우 온도가 내려가 압력이 낮아지는 문제를 지니고 있습니다. 두 번째로 고려해 볼 사항은 충전시간입니다. 전기 자 동차와 같은 배터리 방식은 충전시간이 상당히 오래 걸려 사용이 불편할 수 있 습니다. 그에 비해 압축공기를 넣는 방식은 전기 자동차에 비해서는 상당히 빠른 시간 안에 충전을 마칠 수 있을 것입니다. 세 번째로 고려해 볼 사항은 공기를 압축할 때 에너지가 들어간다는 점입니다. 그렇다면 이런 방식이 과연 친환경적 인가에 대해 고민해볼 필요가 있습니다. 마지막으로 고려해야 할 부분은 안전입 니다. 공기압자동차의 경우 압축공기통을 싣고 다녀야 합니다. 사고시 압축공기 통의 안전을 보장할 수 없으면 공기압자동차는 사용이 어려울 것입니다.
<프롤로그>
프롤로그는 학생 들이 첨단 과학을 이용한 제품에 대 한 사전지식 및 문제 해결을 위한 새로운 지식을 쌓 기 위해 필요한 부분입니다. 학생 들이 글을 읽으며 많은 지식과 질문 을 얻을 수 있도 록 지도해 주세 요.
7. 학습내용
■ 발산적, 수렴적 사고기법
1. 발산적 사고 기법
1) 브레인스토밍 (Brainstorming) (1) 문제를 분명히 말하도록 노력하라.
ex) ‘엎질러지지 않는 커피 컵 뚜껑’은 브레인스토밍 주제로 적절하지 않습니다.
-> ‘자전거 통근자들이 커피를 엎지르거나 혀를 데지 않으면서 커피를 마시 도록 도와주는 법’
브레인스토밍 참가자들이 적극적으로 덤벼들 수 있는 구체적 주제를 제 시하여 다양한 해결안이 나오도록 유도해야합니다.
ex) ‘어떻게 하면 X 회사로부터 시장 점유율을 되찾아올 수 있을까?’
-> ‘우리의 제품 A에 대해 고객이 지적하는 B라는 불만을 어떻게 하면 개 선할 수 있을까?’
브레인 스토밍을 시작할 때 주제가 구체적일수록 좋은 개선점이 나올 수 있습니다.
(2) 규칙을 만든다.
“많은 것을 찾아나서라”, “엉뚱한 아이디어를 격려하라.”, “시각화하라” 등등 엄청나게 큰 포스트잇 메모지나 커다란 화이트보드에 브레인스토밍 규칙을 써 놓는 것도 좋은 방법입니다.
(3) 아이디어에 번호를 매긴다.
아이디어에 번호를 매기면 모임 전이나 진행 중에 참가자를 자극하는 도구 가 되며 브레인스토밍이 얼마나 거침없이 진행되었는지 평가하는 수단이 됩니다. 그리고 현재 위치에 대한 감각을 잃지 않으면서도, 아이디어와 아이 디어 사이로 도약하는 놀라운 방법이 됩니다.
(4) 때로는 단숨에 뛰어넘는다.
구축하고 뛰어넘을 기회를 살핍시다. 아이디어를 토대로 토론하도록 합시 다. 팀원들이 분발하도록 격려하거나 자그만 변화를 끌어들입시다. 아니면 아주 급하게 건너뛰었던 예전의 길로 되돌아가거나 혹은 아예 새로운 접 근으로 전진합시다.
(5) 아이디어를 사방에 기록한다.
아이디어를 팀원 모두가 볼 수 있는 매체에 기록합시다.
보행원리 자체는 매우 어렵습니다.
특히 2족 보행의 경우 매우 어려운 기술로 실제 2족 보행 기술을 가지 고 있는 나라는 몇 나라 되지 않 는다고 합니다.
이러한 보행의 원 리를 중학생에게 모두 이해시킨다 는 것은 불가능 합니다. 그러므로 수업의 초점을 보 행원리에 두지 마 시고, 보행원리 및 특징에 대한 소개를 해 주시 고, 과학적 원리 가 부족하여도 보 행 보조 기구을 창의적으로 개발 하는 데 초점을 두시면 좋겠습니 다.
(6) 워밍업 시간을 가진다.
다음과 같은 상황이라면 워밍업은 반드시 필요한 작업입니다 . - 팀이 이전에 함께 일한 적이 없었을 때
- 팀원 대부분이 브레인스토밍을 자주 하지 않았을 때 - 필요하지만 관련 없는 쟁점 때문에 주의가 산만해졌을 때
(7) 바디 스토밍을 실시한다.
뛰어난 브레인스토밍은 아주 시각적입니다. 여기에는 스케치, 마인드매핑, 도 형, 인체도가 포함됩니다.
훌륭한 브레인스토밍은 흔히 입체적입니다.
- 싱크대를 제외한 모든 것을 회의에 동원합니다.
- 재료를 구해 아이디어와 콘셉트가 잘 드러나는 모델을 만들어야 합니다.
- 바디 스토밍을 두려워하지 말아야합니다. 현재의 사용패턴을 실행해보고 그 것 이 어떻게 변하는지 만져보고 느껴보고 살펴봅니다.
유쾌한 이노베이션, 톰켈리
2) 스캠퍼 기법
3) 여섯 색깔 모자 기법
- 여섯 색깔 모자 기법은 브레인스토밍과 같은 회의기법입니다. 브레인스 토밍 이 자칫 중구 난방식이 되던가, 참신한 아이디어가 초기에 사장되어 버릴 수 있게 되는 면을 보완한 사고 기법으로 해당 색깔에 관한 논의만 하게 되는 것입니다.
(1) White Hat
정보를 모으는 과정입니다. 우리가 필요한 정보, 이용 가능한 정보, 부족 한 정보를 찾아나가는 과정을 말합니다.
(2) Green Hat
아이디어를 도출해 내는 과정입니다.
인간은 두뇌 스스로 정보를 조직화 하는 과정에서 고정화된 패턴이 생겨 납니다. 이 패턴을 깨뜨려 수평적 사고를 합니다.
Green Hat을 쓰고는 다양한 아이디어를 전혀 제한 없이 나누어 볼 수 있습니다.
* 이 때 아이디어를 도출을 위해 아래와 같은 방법을 사용할 수 있습니다.
1) 무작위 단어 기법 : 어떤 단어가 가지고 있는 속성에 대해 생각하고 연결시킵니다.
2) PO 기법(도발 기법, Provocative Operation) :
도발기법을 통해서 당연하게 여겨지는 것으로부터 이탈할 수 있습니다.
도발기법은 소망도발, 탈출도발, 역전도발로 구분되며 ‘이동’과정을 통해 현실화할 수 있습니다.
– 소망도발 : 도저히 일어날 수 없는 어떤 일을 소망하는 과정을 통 해 아이디어를 도출해 냅니다.
– 탈출도발 : 고정관념을 탈출하기 위한 방법으로 주제의 요소 중 중요 한 것을 제외하는 방법을 사용합니다. “기존의 어떤 것이 없다면… ” 이라고 표현하여 아이디어를 도출해 냅니다.
– 역전도발 : 기존의 사고를 반대로 생각해 아이디어를 도출합니다.
– 이동 : 도발을 통하여 인식의 틀에서 벗어난 것을 인식의 틀 안으로 들 어 오게 하는 것. 다시 말하면 도출된 아이디어를 현실화하기 위 한 과정이라고 보면 됩니다.
<상황분석>
노인 보행보조 도구의 경우 노인 들이 산책해야 하 는 지형을 고려할 필요가 있습니다.
보도블럭을 올라 간다거나 계단, 지하철역등의 다 양한 상황을 연결 해서 학생들과 활 동하는 것이 좋겠 습니다. 학습자 들에게 현재 사용 하고 있는 노인 보행보조 기구가 불편하다는 것을 충분히 인식시키 시고, 어떻게 하 면 좀더 편한 보 행보조 도구를 만 들 수 있을지에 활동하도록 해 주 세요.
하이라이팅 기법의 단계
- 히트를 찾습니다. (아이디어들을 나열하고 차례대로 번호를 매긴 후 그럴 듯 해 보이는 아이디어에 표시하는 것.)
- 서로 관련되어있는 것 같아 보이는 히트 아이디어들을 함께 묶습니다.
- 적중영역을 발견합니다.(히트 아이디어들이 서로 어떻게 유사한지를 음미해 보고 같은 영역으로 결집시켜 '적중 영역' 을 찾아낸다. 각 적중영역에 속하 는 히트 아이디어들을 그 아래에 나열합니다.)
- 적중 영역을 재진술 합니다.
3) Red Hat
Green Hat에서 나온 아이디어를 선택하는 과정입니다.
어떠한 아이디어를 생각할 때 논리성을 따지기 전에 직관적으로 느끼 는 것을 선택하는 과정을 말합니다.
물론 직관적 선택이 아닌 다른 선택 방법을 이용할 수도 있습니다.
4) Yellow Hat
Red Hat에서 선택된 아이디어의 가치에 대해 생각해 보는 과정입니다.
누가, 어떤 이익을 얻을 것인지 그리고 아이디어에 내재된 가치에 대 해 생각해 볼 수 있는 과정을 말합니다.
5) Black Hat
Yellow Hat과 반대되는 개념으로 볼 수 있습니다. Red Hat에서 선택된 아이디어의 결함, 잠재적 문제점에 대해 생각해 보는 과정입니다.
아이디어의 문제점과 위험, 어려운 점, 잘못되거나 안 좋게 될 위기사 항을 생각해 볼 수 있는 과정을 말합니다.
6) Blue Hat
최종 선택을 하는 과정입니다. White Hat에서부터 시작된 과정을 마무 리 하는 단계로 후속단계에 대한 고려가 필요한 과정을 말합니다.
2. 수렴적 사고 기법 1) 하이라이팅 기법
생성된 아이디어 중에서 괜찮다고 느껴지는 아이디어를 골라 낸 다음, 공통적인 측면이나 요소에 따라 묶음을 만드는데, 이를 적중영역이라고 합니다. 하이라이팅 기법은 이러한 적중영역을 문제해결에 적합한 형태로 재진술 하는 기법입니다.
<미션 설명>
미션을 설명할 때 최대한 자세하고 명료하게 설명해 주셔야 합니다.
특히 어떤 점에 초점을 맞출 것인 지 정확하게 알려 야 수업의 방향이 제대로 설정됩니 다. 학생들이 미 션을 제대로 이해 했다면 경쟁을 위 한 규칙을 발표합 니다.
PMI 기법의 예
P (Plus) M (Minus) I (Interest)
* 계절별로 옷을 다양하게 갈 아입어야 하니 패션 감각이 늘어난다.
* 계절별로 다양한 운동을 즐 길 수 있다.
(여름 : 수영, 겨울 : 스키)
* 계절별로 옷을 사야 하니 다른 나라 사람들보다 돈이 많이 든다.
* 달라진 날씨에 적응할 만하 면 계절이 바뀐다.
* 여름에는 너무 더워서 방학 이 있고, 겨울에는 너무 추워 서 방학이 있다는 사실
* 봄과 가을에는 비슷한 옷을 입어도 된다는 사실
* 여름옷은 천이 얼마 안 드 는 데도 비싸다는 사실
<UCC 공모전 포스터>
새로운 연료
미래 공기압 자동차 UCC 공모전
2) PMI 기법
드 보노가 개발한 CoRT(Cognitive Research Trust) 프로그램에 포함된 방법으 로 아이디어를 떠올리거나 제안을 할 때 보다 열린 생각을 하게 하여 창의적 인 생각이 나오도록 하는 전략입니다.
* P Plus - ,좋은 점만 이야기하기
* M Minus - 나쁜 점만 이야기하기
* I Interest - 아이디어에 대하여 발견한 흥미로운 점만 이야기하기
Ⅱ. 상황제시
공모주제
새로운 동력을 이용한 미래자동차
◎ 포함될 내용
- 공기압을 이용한 창의적 미래자동차 - 공기압의 장점과 단점 제시
- 공기압을 이용한 움직이는 창의적인 모형이 나올 것 - 아이디어 산출과정이 간단히 들어갈 것
(발산적 방법, 수렴적 방법 중 1개 이상) - 조원들의 얼굴이 모두 한번이상 나올 것 - 시간제한 : 5분
◎ 공모일정, 대상
- ○○○○년 ○○월 ○○일∼ ○○월 ○○일
◎ 시상내역
- 통닭 및 맛있는 간식
◎ 접수방법
- 심사기준- 창의성, 의사전달력 표현력, 예술성, 조원의 단결 및 화합, 재미, 공기압 모형의 독창성 및 실용성, 과학적 원리 활용
덜컥 친구의 제의에 승낙을 해버렸습니다.
교내 과학부에서 개최하는 ‘새로운 연료 미래 공기압 자동차 UCC 공모전’ 이라...
공기압을 이용한 탈것을 친구들과 함께 고 민에 고민을 거듭하던 중 우연하게 아빠가 예전에 사주셨던 말 인형을 생각하게 되었습 니다.
친구들에게 공기압 말을 설명해줘도 다들 기억을 하지 못해서 여러 곳의
문방구를 뒤져서 어렵게 공기로 가는 말 인형을 구했습니다. 공기압 말 인 형을 보자마자 친구들은 이런걸 아직도 파냐면서 재밌어 했고, 이런 장난감 들을 이용해서 ‘새로운 연료 미래 공기압 자동차 UCC 공모전’에 참가하기로 했습니다.
‘새로운 연료 미래자동차 UCC공모전’에 도전! 공기압을 이용한 미래 자동차 로 교내 행사 1등을 거머쥐겠어.
Ⅲ. 우리가 해결해 보자.
UCC 대회에 참여해서 공기압자동차에 대한 창의적인 UCC를 제작해 봅시다.
1. 아이디어 구상하기
UCC 제작을 위해서는 무엇보다 아이디어를 구상하는 과정이 우선시 되어야 합 니다. 발산적 사고 기법을 통해 많은 아이디어를 제시해보고, 수렴적 사고를 통 해 좋은 아이디어를 선별하여 보세요.
<주제Ⅰ : 공기압을 이용해서 앞으로 가는 재미있는 물체를 만들어 봅시다.>
<주제Ⅱ : 공기압 자동차의 장단점은 무엇이고, 어떻게 표현할까?>
<주제Ⅱ : UCC를 재밌게 구성할 수 있는 요소는 무엇이 있을까?>
1) 아이디어 쏟아내기(발산적 사고하기)
2) 아이디어 정리하기(수렴적 사고하기)
2. 아이디어 정리 Ⅰ
토론을 통해 정한 공기압을 이용해서 앞으로 가는 재미있는 물체를 스케치 해봅시다.
영감을 얻은 것
과학적 원리
창의적 설계 내용
준비물
사운드 영상 예시 영상
시작하는 웅장한 사운드 ○○ 채널
3. 공기압 모형 제작 Plan 작성하기
4. 아이디어의 정리Ⅱ
아래와 같은 방식으로 UCC 제작 콘티를 제작해 봅시다.
■ 참고자료 (콘티의 예)
1. UCC 콘티 : 하이투자증권 UCC 제작 콘티
2. 만화로 작성한 콘티
■ (활동) 동영상 제작 및 편집
앞서 그린 콘티를 이용하여 동영상을 제작해 봅시다.
1. 간단한 무료 동영상 편집기
<편집할 동영상 불러오기>
동영상을 불러와 간단한 잘라내기와 붙이기를 할 수 있고, 오프닝과 엔딩, 로고 등을 넣는 기능을 가지고 있습니다.
2. 윈도우 무비메이커
간단한 잘라내기와 붙이기 및 효과를 줄 수 있습니다.
<동영상 불러오기>
<편집한 동영상 저장하기>
<효과 넣기>
