<차 례> Ⅰ. 발명품 제작 동기 및 목적 1 1. 발명품 제작 동기 1 2. 발명품 제작 목적 1 3. 나에게 도움을 준 발명기법 2 4. 발명품 소개 3 Ⅱ. 실태 조사 및 제작의 방향 4 1. 선행 연구 검색 4 2. 기존 제품의 분석 및 문제점 파악 4 3. 문

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진구 임
7 years ago
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1 작품번호 505 제35회 전국학생과학발명품경진대회 베르누이의 정리를 이용한 실내 티볼 게임기 출품분야 학생작품 출품부문 과학완구 출품학생 지도교사 임 재 우 김 학 신

2 <차 례> Ⅰ. 발명품 제작 동기 및 목적 1 1. 발명품 제작 동기 1 2. 발명품 제작 목적 1 3. 나에게 도움을 준 발명기법 2 4. 발명품 소개 3 Ⅱ. 실태 조사 및 제작의 방향 4 1. 선행 연구 검색 4 2. 기존 제품의 분석 및 문제점 파악 4 3. 문헌 연구 분석 5 4. 교과서 속의 티볼 7 5. 티볼에 대한 학생들의 생각 조사 8 6. 발명품 제작 방향 10 Ⅲ. 자료 제작의 설계 연구 대상 연구 기간 연구 순서 11 Ⅳ. 재미있는 발명품 만들기 과정 발명품에 적용된 과학원리 탐구 발명품 만들기 발명품을 이용한 게임 활용 방법 17 Ⅴ. 효과 및 전망 효과 실험검증 전망 23 Ⅵ. 제작 후 소감 24

티볼에 대한 학생들의 생각 조사 8 6. 발명품 제작 방향 10 Ⅲ. 자료 제작의 설계 11 1. 연구 대상 11 2. 연구 기간 11 3. 연구 순서 11 Ⅳ.

3 Ⅰ. 발명품 제작 동기 및 목적 1. 발명품 제작 동기 오늘 하기로 한 티볼은 비가 와서 못하니 교실에서 체육 이론 수업 준비하세요. 선생님의 말 한 마디에 불만의 소리가 여기저기서 터져 나왔다.그 때 나의 머릿속에 베르누이의 정리를 이용해 티볼을 실내에서 할 수 있도록 만들어 보면 좋겠다는 아이 디어가 떠올랐다. 선생님과 아이디어를 상의하여 베르누이의 정리를 이용한 실내 티볼 게임기 를 힘든 과정을 거쳐 만들게 되었고,그 결과는 발명품 부문 도 대회 금상과 전국대회 출 전의 영광을 누리게 되었다. 발명은 특별한 사람만 하는 것이라고 단정 짓고 생활하던 나에게 새로운 성취감과 사고의 전환을 가져다 준 발명, 힘든 과정 속에서 새록새록 재미를 느끼게 해 준 발명, 나의 어린 시절,너무도 멋진 추억을 가져다 준 발명. 올 한해 발명 에게 느끼는 고마움은 몇 줄의 글로는 표현할 수가 없다. 2. 발명품 제작 목적 발명품 베르누이의 정리를 이용한 실내 티볼 게임기 를 제작한 목적은 야구형 경 기(티볼)에 학생들이 흥미를 가지고 적극적으로 참여할 수 있도록 하고 비가 오는 날에 도 야구형 경기(티볼)를 실내에서 재미있게 할 수 있도록 하기 위해 만들게 되었다. -1-

선생님과 아이디어를 상의하여 베르누이의 정리를 이용한 실내 티볼 게임기 를 힘든 과정을 거쳐 만들게 되었고,그 결과는 발명품 부문 도 대회 금상과 전국대회 출 전의 영광을 누리게 되었다.

4 재미 UP! 기존의 티볼 배팅티를 변경하여 좀 더 재미있게 게임을 할 수 있도록 한다. 티 위의 공이 움직이도록 해 학생들에게 흥미를 끌 수 있게 제작한다. 실력 UP! 비가 오는 날에도 티볼 게임을 할 수 있도록 실내용으로 제작한다. 좁은 장소나 적은 인원으로 게임을 할 수 있는 게임 판을 제작한다. 타격과 함께 투구 연습도 할 수 있도록 한다. 3. 나에게 도움을 준 발명 기법 발명을 이끌어 내기 위한 방법은 다음과 같은 기법이 있다. 1)합쳐보자 :A와 B를 합하여 새로운 C를 만드는 방법 2)나누어보자 :A를 분리해서 B와 C를 새로 만드는 방법 3)빼보자 :A에서 어느 부분을 제거해 버리는 방법 4)거꾸로 해보자 :A의 방향이나 성질 등을 반대로 바꾸는 방법 5)응용 해보자 :A에 이용된 아이디어를 B에 적용하는 방법 6)작게 해보자 :A를 더욱 축소시켜 B같이 작게 만드는 방법 7)크게 해보자 :A를 더욱 크게 확대 시켜 만드는 방법 8)모양을 바꿔보자 :A의 모양을 B모양으로 바꾸는 방법 9)재료를 바꿔보자 :재료나 원료 등을 다른 것으로 대체하는 방법 10)첨가해보자 :같은 제품의 큰 것과 작은 것을 첨가하는 방법 11)움직이게 해보자 :움직이거나 소리 나게 하는 방법 12)기능을 더해보자 :두 가지 기능을 동시에 나타나게 하는 방법 13)자연물을 이용해보자 :동식물 모양이나 성질을 응용하는 방법 -2-

1)합쳐보자 :A와 B를 합하여 새로운 C를 만드는 방법 2)나누어보자 :A를 분리해서 B와 C를 새로 만드는 방법 3)빼보자 :A에서 어느 부분을 제거해 버리는 방법 4)거꾸로 해보자 :A의 방향이나 성질 등을 반대로 바꾸는 방법 5)응용 해보자 :A에 이용된 아이디어를 B에 적용하는 방법 6)작게 해보자

5 3. 발명품 소개 특징 장점 실내 티볼 게임기 -베르누이의 정리 를 이용해 티볼이 일정 높이에 떠 있 도록 하였다. -에어(공기)를 이 용해 티볼이 비닐티 에서 높이(1m)튀어 오르도록 하였다. -떠 있는 볼이라 정확 한 타격을 하는 훈련을 할 수 있다. -튀어 오르는 볼을 타 격해 정확성과 함께 재 미있는 게임을 즐길 수 있다. 특징 장점 실내 티볼 타깃 -밸크로를 이용해 타격한 공이 타깃에 붙을 수 있도록 하 였다. -공이 멀리 날아가지 않아 교실이나 강당 등 실내에서 게임을 할 수 있다. -타격과 투구 연습을 할 수 있다. -3-

-떠 있는 볼이라 정확 한 타격을 하는 훈련을 할 수 있다. -튀어 오르는 볼을 타 격해 정확성과 함께 재 미있는 게임을 즐길 수 있다.

6 실내 티볼 게임판 특징 -실내 티볼 게임기 에서 타격한 공이 타깃에 붙으면 붙은 색깔로 게임판에서 게임을 할 수 있도 록 하였다. 장점 -실내에서 게임을 통 해 야구의 규칙을 배울 수 있다. -색깔을 바꿔가면서 재미있게 게임을 만들 어 갈 수 있다. -4-

7 Ⅱ. 실태 조사 및 제작의 방향 1. 선행연구 검색 본 작품을 제작지도하기 위해 미리 연구 제작된 발명품이 있는지를 다음과 같이 조 사하였다. 대한민국 발명전시회 출품작 입상목록(htp:/ 전국 학생과학 발명품 경진대회 출품작 및 입상목록(htp:/ 경북 학생과학 발명품 경진대회 출품작 및 입상목록(htp:/ 특허청 특허 검색(htp:/ 한국발명진흥회 기술 검색(htp:/ 이상과 같이 조사한 결과 본 발명 주제인 베르누이의 정리를 이용한 실내 티볼 게 임기 와 같은 작품은 목록에 없었다. 2. 기존 제품의 분석 및 문제점 파악 시제품 사진 및 그림 발명품 내용 및 특징(장 단점) 학교에서 사용되고 있는 티볼 세트 티 볼 티 장점 단점 간편한 티볼 세트를 이용해 야구형 경기(티볼)를 즐길 수 있다. 배팅티 위에 고정되어 있는 공을 타격해 재미가 없다. 실수로 공이 아닌 배팅티를 타격하면 티가 부러 지는 경우가 많다. 실외용으로 만들어져 비가 오는 날에는 경기를 할 수 없다. -4-

kipa.org) 이상과 같이 조사한 결과 본 발명 주제인 베르누이의 정리를 이용한 실내 티볼 게 임기 와 같은 작품은 목록에 없었다. 2.

8 3. 문헌연구 분석 가. 야구 야구의 기원에 대해서는 2가지 설이 있다.하나는 13세기에 영국에서 시작된 크리켓 이 라운더스가 되고,이것이 발달하여 야구가 되었다는 것이다.영국에서는 19세기 전 반 무렵에 배트와 공을 사용하는 놀이가 성행하여 라운더스나 피더,포코너즈 등으로 불려왔는데,이것이 미국에 전해져 1775년의 미국 독립전쟁 이전에 동부 해안지방에서 많이 하다가 19세기 중엽 무렵 전국 각지로 퍼져 나갔다. 당시의 경기방법은 매우 간단하여,투구자가 공을 던지면 타자는 이를 치고 베이스 로 달리는데,수비측도 공을 잡는 즉시 베이스로 달려가 수비측이 빠르면 아웃,타자 가 빠르면 세이프가 되었다.베이스도 오늘날과는 달리 말뚝이나 구멍이었고 인원수도 시합마다 달랐다. 1830년에는 보스턴(Boston)에서 라운더스를 모방한 타운볼이라는 경기가 시작되었 고,3년 후인 1833년에는 필라델피아(Philadelphia)에서,역시 같은 무렵 뉴욕(New York)에서도 내용이 약간 다른 타운볼이 선을 보였고,이와 같은 놀이경기가 발전하여 순수경기로서의 야구로 변천했다는 것이다. 또 하나의 설은 1907년 운동구 상점을 하는 스폴딩의 의뢰로 구성된 베이스볼 기원 조사위원회가 조사한 것으로,야구는 1839년 뉴욕주 쿠퍼즈타운(Cooperstown)에서 애 브너 더블데이(AbnerDoubleday)소장( 少將 )이 창안했다는 설이다.즉 이 야구는 1 2 루 간과 2 3루 간에 야수를 2명씩 두고 11명으로 팀을 짜서 시합을 하였다고 한다. 1939년 뉴욕 도서관의 헨더슨이 조사한 결과 1750년 이전에도 영국에서는 배트와 공을 사용하는 베이스볼이라는 것이 있었고,1789년 출판된 그림책에 삽화가 그려져 있는 베이스볼이라는 제목의 시가 발견된 것으로 보아 두번째 설의 신빙성은 적어졌 다. 나. 티볼의 역사 티볼의 탄생 배경에는 두 가지 설이 있다.하나는 오스트레일리아와 뉴질랜드에서 시작되었다는 설과 또 하나는 미국에서 시작되었다는 설이다. 오스트레일리아와 뉴질랜드에서는 1980년경부터 소프트볼이나 야구를 시작하려는 6~12세의 남녀 어린이를 대상으로 기초를 익히는 운동으로 티볼이 보급되기 시작하 였다고 한다. 한편 미국에서는 1988년에 국제 야구 연맹과 국제 소프트볼 협회가 협력하여 야구 와 소프트볼에 입문하려는 어린이들을 위해 고안하였다고 한다. 티볼은 현재 미국,캐나다,오스트레일리아,뉴질랜든 등의 어린이나 청소년들 사이 에서 급속하게 보급되고 있다.그리고 가까운 일본에서도 1993년에 일본 티볼 협회가 -5-

당시의 경기방법은 매우 간단하여,투구자가 공을 던지면 타자는 이를 치고 베이스 로 달리는데,수비측도 공을 잡는 즉시 베이스로 달려가 수비측이 빠르면 아웃,타자 가 빠르면 세이프가 되었다.베이스도 오늘날과는 달리 말뚝이나 구멍이었고 인원수도 시합마다 달랐다.

9 발족되어 초등학교뿐만 아니라 여성과 중 고령자를 대상으로 규칙을 정하여 새로운 개념의 스포츠로 정착되어 가고 있다. 우리나라에서는 1997년 티볼 협회가 창립되어 학교 체육을 대상으로 보급을 시작하 였다.생활 체육 스포츠의 한 종목으로 정착시키기 위하여 티볼 용구,티볼 규정집,비 디오 등을 제작하고 있으며,전국적인 조직을 만들기 위해 각종 대회나 강습회 등을 통하여 티볼의 홍보와 보급에 주력하고 있다. 다. 티(Tee)란? 공을 칠 때 공을 올려놓는 용구이다.스트라이크 존의 중간,허리 정도의 높이로 세 워진 T자형 모양에서 붙여진 이름이다. 타자는 스트라이크 위치의 티 위에 공을 올려놓고 야구 방망이의 중심에 공을 맞히 는 기본 기능을 익히는 데 활용한다. 높이를 조절하여 공의 위치를 바꿀 수 있으며,공을 원하는 방향으로 보내려면 타석 의 위치를 바꾼다.티 위에 공을 올려놓고 치는 배팅을 티배팅 또는 배팅티 라고 한 다. 라. 티볼의 좋은 점 1)야구와 소프트볼이 지니고 있는 위험성을 최소화함으로써 남녀노소 구분 없이 안 전하게 즐길 수 있다. 2)참가자 전원의 역할이 중요하고 전원이 게임을 즐길 수 있어 이상적인 생활 체육 종목이다. 3)룰이나 규칙 등이 간단하여 누구나 쉽게 즐길 수 있다.볼을 치고,달리고,던지고 하는 전신 운동으로 건강을 증진시킨다. 4)티볼은 단체 운동을 통한 협력 스포츠이다.경기자들이 협력하여 게임을 해야 하 기 때문에 협동 정신이 길러진다.또,경기자는 각자의 위치에서 글 책임을 완수해야 하기 때문에 책임감도 길러진다. 마. 야구와 티볼의 차이점 야구는 단단한 공과 나무 또는 알루미늄 방망이를 사용하기 때문에 초등학생들이 하기에는 위험이 많이 따르는 운동이다.그러나 티볼은 소프트한 공과 플라스틱 방망 이를 사용하기 때문에 위험성이 적다. 티볼의 경기 규칙은 남녀노소 누구나 즐길 수 있도록 야구 규칙에서 위험한 부분을 많이 삭제 하였는데 그 대표적인 예가 주자가 루에 들어갈 때 슬라이딩을 금지 한 것 이다.그리고 야구는 투수 놀음 이라는 말이 있다.투수가 경기의 70% 이상을 차지 하여 다른 경기자들의 책임감이 다소 부족해 질 수 있다.반면에 티볼은 투수가 없어 -6-

타자는 스트라이크 위치의 티 위에 공을 올려놓고 야구 방망이의 중심에 공을 맞히 는 기본 기능을 익히는 데 활용한다. 높이를 조절하여 공의 위치를 바꿀 수 있으며,공을 원하는 방향으로 보내려면 타석 의 위치를 바꾼다.티 위에 공을 올려놓고 치는 배팅을 티배팅 또는 배팅티 라고

10 모든 경기자가 책임감을 가지고 경기에 임해 협동심을 기를 수 있는 운동이다. 분 석 티볼은 야구형 경기를 시작하는 학생들에게 흥미와 호기심을 유발하고 타격과 수비의 기초 및 야구형 경기의 규칙을 익힐 수 있는 좋은 운동이 다. 제작 방향 티볼 게임을 보다 재미있게 하고 학생들이 야구형 게임을 만들어 즐길 수 있 도록 하기 위해 색 다른 유형의 티볼 게임의 제작이 요구된다. 4. 교과서 속의 티볼 가. 관련 단원의 개관 야구형 게임은 던지기,받기,치기의 기본 기능과 수비와 공격 전략이 필요한 경쟁 활동 이다.이 단원의 티볼은 초등학교 학생들 수준의 발달 단계에 적합한 활동이다.티볼은 티 위에 공을 올려놓고 공을 치는 활동으로,투구가 던지고 타자가 치는 야구형 게임과는 차 이가 있다.정지된 공을 치는 것을 통해 학생들은 타격의 기본 기능을 익히고 쉽게 게임에 임할 수 있다.타자는 공을 치고 누를 달리고 수비는 타자가 친 공을 수비하여 아웃시키거 나 점수를 잃지 않아야 한다.던지고 받기,치기의 기본 기능은 학생들이 하는 게임 수준 을 결정한다. 나. 단원의 학습 전개 제 재 주요 활동 내용 차시 티볼 게임이란 단원 도입,티볼 게임의 의미와 특성 이해 1 던지고 받기 던지고 받기,연습하기,협동하여 수비하기 2 야구 방망이로 공 치기 다양한 공 치기,공을 쳐서 콘 사이로 보내기 3 1루가 2개인 티볼 게임 위치에 따른 역할 익히기,적극적으로 게임하기 4 누가 두 개인 티볼 게임 티에 공을 놓고 치기 5 7명이 치는 티볼 게임 정정당당하게 티볼 게임하기 6 정식 티볼 게임 및 감상 정식 티볼 게임하기 야구형 게임 만들고 게임하기 7~8-7-

티볼은 티 위에 공을 올려놓고 공을 치는 활동으로,투구가 던지고 타자가 치는 야구형 게임과는 차 이가 있다.정지된 공을 치는 것을 통해 학생들은 타격의 기본 기능을 익히고 쉽게 게임에 임할 수 있다.타자는 공을 치고 누를 달리고 수비는 타자가 친 공을 수비하여 아웃시키거 나 점수를 잃지 않아야 한다.

11 다. 단원의 학습 목표 1)야구형 게임인 티볼 게임의 의미와 특성을 이해할 수 있다. 2)공을 안전하게 잡고 빠르게 던질 수 있으며 수비 전략을 이해하고,게임 활동에 즐겁게 참여할 수 있다. 3)티볼 게임에서 야구 방망이를 이용하여 원하는 곳으로 공을 칠 수 있고,공격 전 략을 이해하며 게임 활동에 즐겁게 참여할 수 있다. 4)위치가 다른 누의 의미를 알고 적극적인 태도로 게임에 참여할 수 있다. 5)7명이 치는 티볼 게임에서 주어진 역할에 책임을 다하며 참여할 수 있다. 6)정식 티볼 경기에 참여하여 자기의 역할을 다하고,야구형 게임을 만들 수 있다. 라. 단원 지도상의 유의점 1)티볼은 필드형 게임인 야구형 게임이므로 학생들이 4학년 때 배운 영역형 게임과 는 차이가 있다는 것을 강조한다. 2)다른 게임과 마찬가지로 단순히 게임만 한다고 해서 기본 기능을 기를 수 없다. 정식 게임을 하고자 하는 학생들에게 기본 기능을 활용한 게임의 필요성을 강조해야 한다. 3)야구형 게임에서 타자가 던진 방망이에 맞아 다치는 경우가 자주 발생하므로 타자 는 공을 친 다음 방망이를 살며시 내려놓고 1루로 뛰도록 지도한다. 4)티볼 게임의 기본 기능을 익힐 때는 지나친 경쟁을 하지 않도록 한다. 마.모든 학생들에게 공격의 기회를 주고 적극적인 참여를 유도한다. 5)게임 변형은 경기장의 모습뿐만 아니라,인원수,경기 규칙 또는 방법,용 기구의 다양성을 통해 이루어진다는 것을 이해시킨다. 6)같은 편의 실수에 대해 비난하지 않도록 이해하고 배려하는 마음을 강조하고 상대 편은 적이 아니라 게임의 협조자임을 알고 서로 이해하고 협조하도록 한다. 5. 티볼에 대한 학생들의 생각 조사 가.조사 일시 : ~ 나.대상 :초등학교 5,6학년 53명 다.조사 방법 :면접 및 설문조사법 설문 내용 질문1)여러분이 체육 시간이나 놀이 시간에 많이 하는 티볼(TEE BALL)에 대해 어떻게 생각하고 있나요? 가 아주 재미있다.나 재미있다. 다 재미없다. 질문2)티볼(TEE BALL)을 하면서 불편했던 점이나 티볼을 더 신나고 재미있 게 할 수 방법은 어떤 것들이 있을까요? -8-

단원 지도상의 유의점 1)티볼은 필드형 게임인 야구형 게임이므로 학생들이 4학년 때 배운 영역형 게임과 는 차이가 있다는 것을 강조한다. 2)다른 게임과 마찬가지로 단순히 게임만 한다고 해서 기본 기능을 기를 수 없다. 정식 게임을 하고자 하는 학생들에게 기본 기능을 활용한 게임의 필요성을 강조해야 한다.

12 질문1)에 대한 응답 결과 질문1)여러분에 체육 시간이나 놀이 시간에 많이 하는 티볼(TEE BALL)에 대해 어 떻게 생각하고 있나요? 응답 재미있다 보통이다 재미없다 N % N % N % 대 상 분 석 티볼에 대해 94%가 보통 이상의 흥미를 가지고 있으며 6%가 재미없 어 한다. 질문2)에 대한 응답 결과 (중복 응답) 질문2)티볼(TEE BALL)을 하면서 불편했던 점이나 티볼을 더 신나고 재미있게 할 수 방법은 어떤 것들이 있을까요? N % 응답 내용 항상 제자리에 있는 공을 때려야해 흥미가 점점 줄어든다 비가 오는 날에는 티볼을 할 수 없는 경우가 많다 티볼 대 위에 고정된 공을 때리니까 멀리 날아가지 않는다 타자가 바뀔 때마다 티볼 대를 타자의 키에 맞추어 조정해야하는 불 편함이 있다 공을 때리기 전에 보다 많은 변수가 있어야 재미있을 것 같다 기타 분 석 티볼을 할 때 항상 공을 제자리에 놓고 때려야 해 흥미가 점점 떨어진 다가 29%로 가장 많았으며,비가 오는 날에 티볼을 할 수 없다는 대 답이 20%로 나왔다. 시사점 위의 조사 결과 초등학교 5,6학년들은 티볼을 재미있게 생각하고 있고 즐기고 있음을 알 수 있다.하지만 더 재미있는 티볼이 되기 위해 공이 티볼 대 위에 고 정 되어 있지 않고 움직이면 좋겠다는 의견을 많이 제시했다.그리고 비가 날에도 티볼을 할 수 있었으면 좋겠다는 의견이 많이 나왔다. -9-

25 17 티볼 대 위에 고정된 공을 때리니까 멀리 날아가지 않는다. 23 16 타자가 바뀔 때마다 티볼 대를 타자의 키에 맞추어 조정해야하는 불 편함이 있다. 12 8 공을 때리기 전에 보다 많은 변수가 있어야 재미있을 것 같다.

13 6. 발명품 제작 방향 선행연구물을 분석한 하고 학생들의 의견을 조사한 결과,발명품의 제작 방향을 다 음과 같이 설정하여 지도하였다. 방향1 재미 UP 기존의 배팅티를 변경하여 좀 더 재미있게 게임을 할 수 있도록 한다. 티 위의 공이 움직이도록 해 학생들에게 흥미를 끌 수 있게 제작한다. 티 안에서 공이 튀어 올라 학생들에게 흥미를 끌 수 있게 제작한다. 방향2 실력 UP 비가 오는 날에도 티볼 게임을 할 수 있도록 실내용으 로 제작한다. 좁은 장소와 적은 인원으로 게임을 할 수 있는 게임 판을 제작한다. 타격과 함께 투구 연습도 할 수 있도록 한다. -10-

티 위의 공이 움직이도록 해 학생들에게 흥미를 끌 수 있게 제작한다. 티 안에서 공이 튀어 올라 학생들에게 흥미를 끌 수 있게 제작한다.

14 Ⅲ. 자료 제작의 설계 1. 연구 대상 베르누이의 정리를 이용한 실내 티볼 게임기 2. 연구 기간 ~ 연구 순서 순 서 내용 방법 기간 비 고 1 작품 제작 계획 수립 작품 제작 계획 세우기 3.01 ~ 자료 수집 및 실태 조사 자료 수집 실태 조사 설문 및 면접 조사 3.2 ~ 3.15 설문 조사 대상 :초등 5,6학년 3 작품 제작 작품 작품 설계 및 만들기 3.15 ~ 차 작품 완성 4 문제점 보완 및 2차 작품 만들기 문제점 보완 2차 작품 만들기 3.21 ~ 차 작품 완성 5 문제점 보완 및 3차 작품 만들기 문제점 보완 3차 작품 만들기 3.21 ~ 차 작품 완성 6 문제점 보완 및 완성 작품 만들기 문제점 보완 완성 작품 만들기 5.01 ~ 5.20 최종 작품 완성 7 설명서 작성 지도논문 작성 설명서 작성 지도논문 작성 5.20 ~

15 설문 조사 대상 :초등 5,6학년 3 작품 제작 작품 작품 설계 및 만들기 3.15 ~ 3.20 1차 작품 완성 4 문제점 보완 및 2차 작품 만들기 문제점 보완 2차 작품 만들기 3.21 ~ 4.

15 Ⅳ. 재미있는 발명품 만들기 과정 1. 발명품에 적용된 과학원리 탐구 가.베르누이의 정리 -12-

16 나.지레의 원리 옛 그리스의 수학자이자 발명가였던 아르키메데 스는 "지구도 들어올릴 수 있다"는 말로 지레의 장점을 자랑했다. 어떻게 해서 지레는 작은 힘으 로도 큰 일을 해낼 수 있을까. 시소를 생각하면 그 원리를 쉽게 이해할 수 있다. 받침점으로부터 물체가 놓여 있는 작용점까지의 거리보다 힘을 가하는 힘점까지의 거리가 더 길 면 작은 힘으로도 물체를 들어올릴 수 있다. 힘점 까지의 거리가 작용점까지의 거리의 세 배라면 물체를 들어올릴 때는 그냥 들어올릴 때의 1/3의 힘만 있으면 된다. 1종 지레는 시소와 같이 가운데에 받침점이 있고 한쪽에서 힘을 가하면 반대쪽으로 힘이 전해지 게 되어 있다. 펜치나 가위와 같은 것들이 1종 지레의 원리를 이용한 것이다. 2종 지레는 받침점이 한쪽 끝에 있고 힘점과 작용점 이 모두 같은 쪽에 있다. 즉 힘을 주는 방향과 물체가 움직이는 방향이 모두 같다. 호두까는 기계, 병따개, 손톱깎이가 2종 지레의 원리를 이용한 것이다. 3종 지레는 받침점과 힘점의 위치가 반대로 되어 있어서 작용점이 힘점보다 먼 지레 를 말하는데, 물체를 들어올리려면 오히려 더 큰 힘을 주어야 한다. 우리 몸의 팔도 3 종 지레의 일종으로, 팔의 뼈가 지레의 역할을 하고 경첩 역할을 하는 팔꿈치 관절이 받침점이다. 그렇다면 왜 우리 몸은 이렇게 힘에서 손해를 보게 되어 있는 것일까. 바 로 빨리 움직이기 위해서이다. 근육이 내는 힘이 10배나 더 크지만 손이 움직이는 거 리는 근육이 움직인 거리의 10배나 된다. 그만큼 물체를 빨리 들어올릴 수 있다는 뜻 이다. 만일 우리의 팔다리가 이렇게 되어 있지 않았다면 우리는 매우 동작이 둔한 동 물이 되었을 것이다. -13-

1종 지레는 시소와 같이 가운데에 받침점이 있고 한쪽에서 힘을 가하면 반대쪽으로 힘이 전해지 게 되어 있다. 펜치나 가위와 같은 것들이 1종 지레의 원리를 이용한 것이다. 2종 지레는 받침점이 한쪽 끝에 있고 힘점과 작용점 이 모두 같은 쪽에 있다. 즉 힘을 주는 방향과 물체가 움직이는 방향이 모두 같다.

17 2. 발명품 만들기 가.베르누이의 정리를 이용한 실내 티볼 게임기 1)티볼 게임기 1차 작품 만들기 1차 작품 만들기 중점 베르누이의 정리를 이용해 티볼 공을 공중에 띄울 수 있도 록 제작 하였다. 1 고물상에서 폐 보일러 송풍기를 구함 2 송풍기가 들어 갈 만한 크기의 플라스틱통을 구 함 3 플라스틱통 안 에 송풍기를 넣음 4 바람이 새 나 가지 않도록 송풍 기 크기만큼의 구 멍을 뚫고 뚜껑을 닫음 7 전원을 넣으면 5 양방향 스위치 6 티볼 티를 비 티볼 티가 세워지 8 완성된 실내 연결 닐로 만들어 세움 고 공이 공중에 티볼 게임기 뜸 1차 작품 문제점 송풍기에서 나오는 바람이 여러 곳으로 빠져나가 비닐 티가 잘 세워지지 않는 경우가 있다. -14-

하였다. 1 고물상에서 폐 보일러 송풍기를 구함 2 송풍기가 들어 갈 만한 크기의 플라스틱통을 구 함 3 플라스틱통 안 에 송풍기를 넣음 4 바람이 새 나 가지

18 2)티볼 게임기 2차 작품 만들기 2차 작품 만들기 중점 송풍기에서 나온 바람이 비닐 티 이외의 다른 곳으로 빠져 나가지 않도록 한다. 1 바람이 나오는 송풍기를 안전하 게 담을 수 있도 록 함 제작 2 송풍기를 철판 에 고정시키고 바 람 구멍을 만듦 3 송풍기를 나무 함에 넣고 바람을 모아 줄 수 있도 록 입구를 만듦 4 비닐 티를 세 워 2차 작품 완성 2차 작품 문제점 비닐 티가 고정되어 있어 티 높이가 조절이 되지 않아 불편 하다. 3)티볼 게임기 3차 작품 만들기 3차 작품 만들기 중점 타자의 키에 맞게 티의 높이를 쉽게 바꿀 수 있도록 한다. 1 송풍기입구와 같은 크기의 관을 세움 2 송풍기와 연결 된 관 보다 큰 관 에 비닐티를 연결 함 3 비닐티가 연결 된 관을 상하로 움직여 티 높이를 조절함 4 3차 작품 -15-

4 비닐 티를 세 워 2차 작품 완성 2차 작품 문제점 비닐 티가 고정되어 있어 티 높이가 조절이 되지 않아 불편 하다.

19 3차 작품 문제점 공이 베르누이의 정리를 이용해 비닐티 위에서 돌고만 있어 다소 단조롭다. 4)티볼 게임기 최종 작품 만들기 최종 작품 만들기 중점 공이 베르누이의 원리를 이용해 비닐티 위에서 돌 수 있도 록 하는 기능과 함께 공이 비닐티 안에서 위로 높이(1m)튀어 올라 더 재미있는 티볼게임기를 만들 수 있도록 한다. 1 공이 티의 아 래에서 들어 갈 수 있도록 통로를 만듦 2 여러 개의 공 이 반자동으로 들 어 갈 수 있도록 만듦 3 비닐티 위에서 공이 돌아가고 있 는 최종작품 4 비닐티 안에 서 공이 위로 튀 어 오르는 최종작 품 나.실내 티볼 타깃 만들기 만들기 중점 실내 티볼 게임기에서 타격한 공이 멀리 도망가지 않고 벨 크로를 이용해 붙을 수 있도록 제작 하였다. 1 실내 티볼 타 2 실내 티볼 타 3 타격한 티볼 깃을 세울 수 있 깃 세로대 사이에 공이 붙을 수 있 4 완성된 실내 도록 세로대를 제 가로대를 제작하 도록 벨크로를 이 티볼 타깃 작 여 끼움 용해 타킷을 제작 -16-

한다. 1 공이 티의 아 래에서 들어 갈 수 있도록 통로를 만듦 2 여러 개의 공 이 반자동으로 들 어 갈 수 있도록 만듦 3 비닐티 위에서 공이 돌아가고 있 는 최종작품 4 비닐티 안에 서 공이 위로 튀 어 오르는 최종작 품

20 다.실내 티볼 게임판 만들기 만들기 중점 실내 티볼 타깃에 붙은 공을 이용해서 재미있는 티볼 게임 을 할 수 있도록 게임판을 제작 하였다. 1 실내 티볼 게 임을 즐길 수 있 도록 야구장 베이 스 만들기 2 야구 규칙을 익히면서 게임을 할 수 있도록 말 제작 3 여러 가지 방 법으로 티볼 게임 을 만들 수 있도 록 만들어 가는 티볼 게임 제작 4 완성된 실내 티볼 게임판 3. 발명품을 이용한 게임 활용 방법 가.타격게임1:비닐티 위에 떠 있는 공을 쳐 타킷에 붙은 색깔로 게임판에서 보드형 게임을 한다. 나.타격게임2:비닐티 위로 높이(1m)뛰어 오르는 공을 쳐 타킷에 붙은 색깔로 게임판에서 게임을 한다. 다.던지기게임 :멀리서 또는 가까이서 공을 타깃에 던져 타킷에 붙은 색깔로 게임판에서 게 임을 한다. 라.양궁형게임 :1세트 5개의 공을 쳐 타깃에 붙은 색깔로 10점~5점의 점수를 매겨 승패를 가르는 게임을 한다. -17-

완성된 실내 티볼 게임판 3. 발명품을 이용한 게임 활용 방법 가.타격게임1:비닐티 위에 떠 있는 공을 쳐 타킷에 붙은 색깔로 게임판에서 보드형 게임을 한다. 나.

21 실내 티볼 게임 1(타격게임Ⅰ) 1 실내 티볼 게임기의 전원을 켜면 비닐 티 볼 티가 곧게 세워지고 그 위에 티볼 공을 올려놓는다. 2 타자가 티 위의 공을 타격한다. 3 타격한 공이 실내 티볼 타깃에 붙는다. 4 공이 붙은 타깃의 색깔에 보고 말을 움직 인다. 실내 티볼 게임 장면 -18-

22 실내 티볼 게임 2(타격게임 Ⅱ) 1 실내 티볼 게임기의 아랫부분으로 공을 넣어주면 공이 비닐 티를 통과해서 높이(1m) 튀어 오른다. 2 타자가 튀어 오른 공을 타격한다. 3 타격한 공이 실내 티볼 타깃에 붙는다. 4 공이 붙은 타깃의 색깔에 보고 말을 움직 여 게임을 한다. -19-

23 실내 티볼 게임 3(던지기게임) 1 타깃을 보고 힘차게 공을 던진다. 2던진 공이 실내 티볼 타깃에 붙는다. 3 공이 붙은 타깃의 색깔에 보고 말을 움직 이면서 게임을 한다. -20-

24 실내 티볼 게임 4(양궁형게임) 1 실내 티볼 게임기의 전원을 켜면 비닐 티 볼 티가 곧게 세워지고 그 위에 티볼 공을 올려놓는다. 2 타자가 티 위의 공 한 세트(다섯개)를 격한다. 타 3 타격한 공이 실내 티볼 타깃에 붙으면 연두색은 10점,주황색 9점,분홍색 8점,보라색 7점,빨간색 6점,초록색 5점의 점수를 주고 더한 점수가 높은 사람이 이기는 경기 -21-

25 Ⅴ. 효과 및 전망 1. 효과 효과 1 실내 티볼 게임기 는 고정된 공이 아닌 움직이는 공을 치기 때문에 학생들이 보 다 흥미를 가지고 게임에 참여한다. 효과 2 실내 티볼 게임기 는 비가 오는 날에도 실내에서 재미있는 티볼 게임을 즐길 수 있다. 효과 3 체육 수업뿐만 아니라 학생들이 짧은 여유시간을 이용하여 혼자서 티볼 타 격 연습을 할 수 있고 투구 연습도 할 수 있다. 효과 4 실내 티볼 게임기 를 활용하면 다양하고 재미있는 야구형 게임을 만들 수 있다. 2. 실험 검증 누구나 쉽게 사용할 수 있는가를 알아보았다. 1) 베르누이의 정리를 이용한 실내 티볼 게임기 는 베르누이의 원리를 이용해 비닐 티 위에 공을 띄우고,지레의 원리를 이용해 반자동으로 공을 연속해 튀어 오르게 할 수 있으며 초등학교 학생들도 힘을 적게 들이고 쉽게 사용할 수 있다. 2) 베르누이의 정리를 이용한 실내 티볼 게임기 는 전기만 연결하면 바람이 나오 면서 공이 튀어 나오기 때문에 초등학생들도 쉽게 조작할 수 있다. -22-

26 나.안전성 검사 사용할 때 안전한가를 알아보았다. 1) 베르누이의 정리를 이용한 실내 티볼 게임기 는 누름장치를 제외한 모든 부품이 통 안에 들어가 있어 위험성 없이 안전하게 사용할 수 있다. 다.견고성 검사 작품 자체의 견고함과 작품이 지닌 내용상의 견고함을 검사했다. 1)계속적으로 반복 사용해도 제품은 변형이 없고 잘 작동돼 견고함을 알 수 있다. 3. 전망 실내 티볼 게임기 는 비가 오는 날에도 실내에서 티볼 게임을 할 수 있고 교실이나 강당 등의 좁은 공간에서 활용이 가능해 체육시간에 많이 활용되리라 생각한다. 실내 티볼 게임기 는 게임판을 이용해 다양한 야구형 게임을 만들 수 있고 타격과 투구연습을 할 수 있어 학생들이 많이 이용하리라 생각된다. -23-

27 Ⅵ. 제작 후 소감 1.생각나는 아이디어는 항상 메모해 두면 생활에 유익하게 쓸 수 있다. 2.생활의 불편함은 새로운 것을 만들게 하므로 우리 생활의 불편한 점을 찾아 고치 면 좋은 발명이 될 수 있다는 것을 깊이 생각하게 되었다. 3.발명품을 만들면서 어려운 점도 많았지만 과학에 대한 관심과 발명에 대한 생각을 다시 한 번 더 깊이 할 수 있는 계기가 되었다. 4.발명품 제작은 창의성을 기르고 탐구 능력을 기르는 아주 적합한 교육이라 생각된 다. -24-

회원번호 대표자 공동자 KR000****1 권 * 영 KR000****1 박 * 순 KR000****1 박 * 애 이 * 홍 KR000****2 김 * 근 하 * 희 KR000****2 박 * 순 KR000****3 최 * 정 KR000****4 박 * 희 조 * 제

회원번호 대표자 공동자 KR000****1 권 * 영 KR000****1 박 * 순 KR000****1 박 * 애 이 * 홍 KR000****2 김 * 근 하 * 희 KR000****2 박 * 순 KR000****3 최 * 정 KR000****4 박 * 희 조 * 제 KR000****4 설 * 환 KR000****4 송 * 애 김 * 수 KR000****4