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목차 1. I Love 홈봇 ( 홈봇의필요성과로봇의작동원리탐구 ) 1 2. 우리집도우미홈봇 ( 온도센서를활용한홈봇만들기 ) 17
초등학교 3,4 학년 1~3 차시 I Love 홈봇 ( 홈봇의필요성과로봇의작동원리탐구 ) [ 학생용 ]
학생용 STEAM I Love 홈봇 ( 홈봇의필요성과로봇의작동원리탐구 ) - 다음일기를읽고물음에답하여봅시다. < 비와서짜증난날 > 20 년 월 일 요일날씨 : 비아... 오늘은정말짜증나는날이다. 학원에다녀와보니엄마가기분이좋지않으셨다. 아침에빨래를하고가셨는데비가많이와서베란다에비가들어와빨래를다시하셨다고한다. 엄마는나에게비가오면창문을닫고가야지그냥나갔다면서화를내셨다. 갑자기억울한마음에눈물이났다. 엄마가닫으면되지왜나한테화내는거야? 내가비가올줄어떻게알고... 비가언제올지미리알수있으면얼마나좋을까? 오늘같이비가갑자기오는날에는빨래들이스스로들어가면좋겠다. < 엄마의건망증 > 20 년 월 일 요일날씨 : 맑음엄마와오랜만에영화를보러갔다. 내가보고싶어했던만화영화였다. 극장에도착해서영화를보려는데엄마가나에게가스레인지를끄고왔는지기억이안난다고하셨다. 극장에오기전에주전자가올려져있는걸보긴했는데엄마가불을껐는지는나도확실히기억이나지않았다. 엄마는영화보는내내걱정을하시더니결국우리는영화가끝나기도전에극장을나와서서둘러집에가야했다. 휴... 가스레인지를켜놓고나오더라고안심할수있는방법은없을까? - 2 -
- < 비가와서짜증난날 > 에서글쓴이가화가난이유는무엇인가요? - < 엄마의건망증 > 에서엄마가걱정하는이유는무엇인가요? - 위와비슷한경험을실제로겪었거나텔레비전이나책에서보았던상황을글이나그림으로표현하여봅시다. - - 3 -
- 위와같은상황에서겪을수있는문제점을어떻게해결하면좋을까요? ( 활동 ) 로봇에대해알아보기 테크노프론티어 2013 로봇만능시대가얼마남지않았다. 한국로봇산업진흥원은로봇융합포럼을통해 2050년이면로봇사회가열릴것이라고전망했다. 일본은경제산업분야를중심으로전통적인제조용로봇기술경쟁력을앞세워다양한로봇산업에진출하고있다. 최근개최된 < 테크노프론티어 2013> 에서는일본의로봇기술력을한자리에서볼수있었다. < 테크노프론티어 2013> 의테마는 ' 미래의모습을만드는최신기술 ' 이었다. 현재일본로봇산업의가장큰화두는역시인간형로봇이다. 미래엔인간형로봇이생활속깊숙이들어올것임을예측하게하는부분이다. 무라타제작소는자전거를타고있는인간형로봇 ' 무라타세이사크쿤 ' 을공개해관람객들의눈길을끌었다. 사카이타가토모무라타제작소매니저는 " 무라타세이사크쿤 - 4 -
에는자이로센서가내장돼있다 " 며 " 이로써균형을인식해평행을유지하고넘어지지않도록중심을잡고있다 " 고설명했다. 인간형로봇은인체와비슷한구조를지니고있어많은기능탑재가능하다는게장점이다. 의료산업에서로봇의활약도대단하다. 현재의료용로봇산업에선미국의다빈치가유명하다. 미국의저명한메디컬저널리스트알렉산드라와이크는 " 의료로봇은 21세기기적의신약가운데첫손가락에꼽힌다 " 고말했다. 일본역시의료용로봇산업에적극나서고있습니다. 일본의의료용로봇인 ' 이비스 ' 는다빈치못지않은성능으로위급한수술을지원한다. 이비스 는조이스틱통제의제한점을해결하기위해진공압력으로인체부위를만지는듯한감각까지전달한다. 현재는절개부위를최소화하고인체부담을줄이는방향으로개선이이뤄지고있다. 로봇은우주탐사에직접나설뿐만아니라사람의마음으로까지파고들고있다. 장시간우주에서체류해야하는우주비행사들의큰적중하나는외로움. 이때문에우주비행사의반려로봇 ' 키로보 ' 가나왔다. 키로보 는일본어로간단한대화를나누거나악수와같은간단한동작을수행할수있다. - < 테크노프론티어 2013> 의주제는무엇인가요? - 이영상에서본것처럼최신로봇의개발이우리에게주는편리한점은무엇인가요? - 5 -
( 읽기자료 ) 로봇이란 - 로봇에관련된글을읽고물음에답하여봅시다. 로봇의기원 - 로봇의시작은인간의상상력로봇이란말은 일하다 라는뜻을가진체코어로보타 (robota) 에서유래된말이야. 이단어가처음사용된것은지금으로부터백년도안되었어. 그렇지만그것을꿈꾸거나생각한것은아주오랜옛날부터야. 그리스신화에나오는이카로스의날개는로봇의조상인자동장치라고할수있어. 섬을탈출하기위해밀랍으로깃털을붙여서만든날개는스스로날갯짓을할수있었지. 뿐만아니라피그말리온의인형에서도옛사람들의로봇에대한상상을볼수있어. 자동장치가부착된최초의로봇들사람들은로봇에대해꿈만꾼게아니라실제로만들기도했어. 레오나르도다빈치가남긴연구서들중에는기사모양의인형설계도가있었는데나중에그대로만들어봤더니놀랍게도자동으로움직이는로봇이었다는거야. 또한프랑스의보캉송이만든오리는소리를내며시각을알려주고, 음식을먹어부수고뭉쳐서배설물처럼밖으로내보낼수도있었다고해. 우리나라에서도오래전부터자동장치를만들었어. 그예가세종대왕때장영실이만든물시계자격루야. 로봇의정의 - 인간을대신하고자동으로움직여어떤조건을갖추어야로봇이라고할까? 사람들마다로봇을보는생각은다르지만로봇이라면이래야한다고대체로동의하는조건이있어. 첫째, 로봇은인간을대신해서일을하거나도움을주어야해. 둘째, 자동장치로움직여야해. 마지막으로는주변의상황에스스로반응해야해. - 6 -
TV에서로봇들이서로대결하는프로그램이있는데, 사실은로봇이라고볼수없어. 사람들이원격조정기를이용해서제어하는것을로봇이라고할수없기때문이야. 반면에사람처럼생기지않았지만사람을위해서스스로방향을바꿔가며자동으로청소하는청소로봇은로봇이라고할수있어. - 로봇이란말은어디에서유래되었나요? - 위의글에나와있는로봇의조건 3 가지는무엇인가요? - 7 -
산업용로봇 - 인간의노동을대신하는로봇로봇은산업용로봇과지능형로봇으로나눌수있어. 산업용로봇은인간의노동력을대체할수있는기계를의미해. 사람처럼생길필요없이사람의일을대신처리해주면돼. 산업용로봇은쓰이는곳에따라공업용, 의료용, 가정용, 농업용, 전투용등으로나뉘지. 대부분의산업용로봇은인간의팔처럼생긴로봇팔을갖고있어. 어깨, 팔꿈치, 손목관절을갖고있고피스톤운동이나전동기 ( 모터 ) 를이용해움직여. 손에해당하는부분에특수한장치를붙여서다양한작업을할수있지. 물건을들어올리거나용접과같은공업용로봇과매우높은정밀도를가진수술로봇이그예야. 전쟁터를누비는군사로봇은폭발물처리, 정찰, 군수물자수기, 전투및화력지원등의역할을맡고있어. 우리나라의정찰용로봇리모아이는현재육군에배치되어있는데, 무게가 2kg밖에되지않아종이비행기처럼날릴수있고, 적외선카메라로야간정찰도할수있어. 크기도작아레이더에도잘노출되지않는다고해. 이밖에해저탐사로봇이나화성탐사에서활동한스피릿, 오퍼튜니티같은우주탐사로봇, 혈류를타고다니면서병원균을없애거나손상된세포를살리는나노로봇, 가정생활에도움을주는 PC 기반의생활로봇, 노약자나장애인을위한복지형로봇등다양한로봇이있어. 지능형로봇 - 사람같은로봇현재최고의휴머노이드로평가받는일본의아시모는시속 6 km로달릴수있고장애물을피해서갈수도있다고해. 우리나 - 8 -
라의휴보의최대시속은 3.6km라고해. 아시모가더빠르지만휴보는더가볍고손동작이자유롭다는장점이있어. 아시모나휴보보다훨씬사람처럼생기고행동하는로봇을안드로이드로봇이라고해. 우리나라에는에버라는안드로이드로봇이있어. 피부까지사람을닮았고, 판소리공연까지도했어. - 인간의노동력을대신하는로봇을무엇이라고하나요? - 아시모나휴보보다훨씬사람처럼생기고행동하는로봇을무엇이라고하나요? - 미래에인간을대신해로봇이할수있는일은무엇이있을지생각해봅시다. - 9 -
( 읽기자료 ) 센서란? 센서란열, 빛, 온도, 압력, 소리등의물리적인양이나그변화를감지하거나구분및계측하여일정한신호로알려주는부품이나기구, 또는계측기라고한다. 인간이보고듣고하는오감을기계적 전자적으로본떠만든것이라고이해하면쉽다. 동작을감지하거나소리에따라반응하거나, 누르는힘에따라반응하는등그활용범위는매우넓다. 센서의종류에는온도센서, 압력센서, 유량센서, 자기센서, 광센서, 음향센서, 미각센서, 후각센서등이있다. 고속도로에차량이진입하면통행카드가나오거나, 교실의화재감지기, 현관의자동점멸등, 어두워지면켜지는가로등등이간단한센서의예이다. - 센서란무엇인가요? - 우리주위에서볼수있는센서를이용한장치에는무엇이있나요? - 10 -
( 활동 ) 센서의활용 - 센서와관련있는제품끼리연결하여봅시다. - 11 -
( 활동 ) 로봇이필요한상황마인드맵하기 - 가정에서사용하는홈봇이필요한상황을마인드맵을만들어봅시다. 홈봇이필요한상황 - 12 -
( 활동 ) 발표하기 - 위내용중적절한상황을선택하여다음을작성하고, 발표하여봅시다. 필요한상황홈봇의작동방법적절한센서의종류 - 친구들의발표를듣고그에대한장점과개선할점을찾아봅시다. - 13 -
( 활동 ) 홈봇의필요성과효과 - 이번활동을통해일상생활에서홈봇이필요한이유는무엇인가요? - 홈봇이있다면우리생활이어떻게달라질까요? ( 활동 ) 자기평가 평가요소 결과 - 로봇이무엇인지설명할수있는가? - 센서가무엇인지이해하는가? - 홈봇이필요한이유를설명할수있는가? - 홈봇으로인해우리생활이어떻게달라지는지설명할수있는가? 잘함 : 보통 : 부족 : - 14 -
생각다지기 - 자신과친구들이작성한내용을바탕으로평가하여봅시다. 평가방법 평가영역 평가기준 평가 상중하 감성적체험 친구들과아이디어를공유하며개선점을찾는활동에적극적으로참여하였는가? 자기평가 창의적설계 홈봇이필요한상황이창의적이었는가? 홈봇의움직임을고려하여센서를구상하였는가? 창의적인상상력을발휘하여자기주도적으로학습하였는가? 동료평가 감성적체험 친구들과아이디어를공유하며개선점을찾는활동에적극적으로참여하였는가? 잘한친구이름 새로운도전 - 로봇 하면 트렌드포머 나 또봇 로보카폴리 등을팔, 다리가모두있는인간형로봇을생각하기마련이지요? 하지만많은과학자와기술자들로인해다양한형태의로봇이개발되어지고있습니다. 로봇의개발이우리생활에어떤영향을미치게될까요? - 15 -
초등학교 3,4 학년 4~6 차시우리집도우미홈봇 ( 온도센서를활용한홈봇만들기 ) [ 학생용 ]
학생용 STEAM 우리집도우미홈봇 ( 온도센서를활용한홈봇만들기 ) - 다음동영상을보고물음에답하여봅시다. 거짓말같은미래모습 출처 : http://youtu.be/bsquiemdaao - < 거짓말같은미래모습 > 속우리의생활은어떠하나요? - 18 -
- < 거짓말같은미래모습 > 에로봇이등장하는장면은어디인가요? 로봇이등장하는장면 로봇이라고생각한이유 ( 활동 ) 홈봇이필요한상황파악하기 중국과일본도무더위기승 [ 앵커 ] 전국에한여름같은더위가계속되고있는가운데이웃일본과중국에서도폭염이기승을부리고있습니다. 일본도역대최고 5 월더위를기록한가운데 2명이사망하고 200여명이병원에서치료를받았습니다. 문경원기자입니다. - 19 -
[ 리포트 ] 일본오이타현히타시에서어제낮최고기온이 35.6도까지치솟는등일본전역에서올해최고기온을경신한무더위가계속되고있습니다. 어제일본전역의 927개관측지점중낮최고기온이 30도를넘은지역은 315곳에달했습니다. 역대최고 5월더위로지바현에서는온실에서작업하던 74세여성이, 이바라키현에서는마당에서일하던 61세여성이사망했습니다. 야외활동을하던학생등 200여명도열사병증세를호소하며병원으로옮겨져치료를받았습니다. 일본기상청은후쿠시마현등 7개현에폭염경보를내린가운데오늘도무더위가계속되겠다며주의를당부했습니다. 중국중남부지역에서도일주일가까이 40도안팎의불볕더위가계속되고있습니다. 베이징시대부분지역과허베이, 톈진등도모두낮최고기온이 40도를넘긴가운데, 5월기온으로는 1951년기상관측이래최고치를경신했습니다. 윈난성에서는 44.5도까지치솟아노인한명등두명이무더위로숨졌습니다. - 무엇에대한뉴스인가요? - 무더위로인한사고가일어나는이유는무엇인가요? - 20 -
( 활동 ) 해결방법모색하기 찜통더위쫓는이색상품 ' 봇물 ' 앵커멘트 연일기승을부리는찜통더위에, 더위쫓는이색상품이특수를누리고있습니다. 더위를물리칠톡톡튀는아이디어제품들, 이상범기자가알아봤습니다. 기자 사무실내에어컨이가동되고있지만계속되는불볕더위로그다지시원하지않습니다. 이러다보니책상에는미니선풍기가자리를차지했습니다. 전력소비가낮은데다컴퓨터에간편하게연결해사용하는 USB 선풍기등종류도다양합니다. 인터뷰 : 이주호 / 직장인 " 에어컨사용이한계가있으니까, 개인선풍기등으로." 발열로인해이른바 ' 더위먹은 ' 노트북의열기를식혀주는 ' 쿨러 ' 도여름철무더위탈출의필수품입니다. 열대야용이색침구류도봇물을이룹니다. 이패드는특수아이스젤을사용해얼리지않고도열대야에시원한잠자리가가능하도록도와줍니다. 특수섬유를사용해야외활동하는사람들의체온을떨어뜨린다는기능성조끼도눈에띕니다. - 21 -
인터뷰 : 서오석 / 기능성조끼제조업체대표 " 특수소재가들어가있어체온을 4~5도까지떨어뜨리는효과를나타냅니다." 시원한쿨맥스소재의내의도불볕더위에반짝특수를누립니다. 올해는 9월까지이어지는무더위와의전쟁. 톡톡튀는아이디어상품이효자노릇을톡톡히하고있습니다. MBN뉴스이상범입니다. [ boomsang@naver.com ] - 찜통더위를쫓는이색상품에는어떤것들이있나요? - [ 중국과일본도무더위기승 ] 영상과 [ 찜통더위쫓는이색상품 ' 봇물 '] 영상을통해무더위로인한사고를예방할수있는방법을생각해봅시다. - 22 -
( 활동 ) 도전! 홈봇설계하기 - 집안이일정온도이상이되면자동으로냉방장치가작동하는홈봇을제작하고자합니다. 필요한센서와작동장치는무엇일까요? 센서 작동장치 - 위의센서와작동장치를대신하여온도계와스위치를준비하였습니다. 다음준비물로실험주제를정하여봅시다. 준비물 - 23 -
실험주제 - 실험주제 1 에맞게실험계획을세워봅시다. 실험주제 1 준비물 실험방법 예상 결과 - 실험주제 2 에맞게실험계획을세워봅시다. 실험주제 2 준비물 실험방법 예상 결과 - 24 -
( 활동 ) 홈봇만들기 - 벽면의재질을달리하여온도변화를측정하여보고, 실험결과를그래프와함께나타내어봅시다. 재질시간 철플라스틱나무종이우드락 벽면재질의따른온도변화그래프 - 25 -
- 벽면과벽면사이를채우는물질을달리하여온도변화를측정하여보고, 실험결과를그래프와함께나타내어봅시다. 재질시간 흙스티로폼물고무찰흙화장지 벽면과벽면사이의물질의따른온도변화그래프 - 26 -
- 실험을통해알게된사실을정리해봅시다. ( 활동 ) 발표및상호평가하기 - 친구들의발표를듣고그에대한장점과개선할점을찾아봅시다. - 모둠별로실험결과를발표해봅시다. 평가요소 결과 - 실험계획이적절한가? - 실험결과가타당한가? - 모둠원과협동하여실험에참여하였는가? 잘함 : 보통 : 부족 : - 27 -
생각다지기 - 자신과친구들이작성한내용을바탕으로평가하여봅시다. 평가방법 평가영역 평가기준 평가 상중하 감성적체험 친구들과아이디어를공유하며개선점을찾는활동에적극적으로참여하였는가? 자기평가 창의적설계 홈봇설계과정에서물질의특성을고려하여실험을설계하였는가? 홈봇만들기과정에서실험결과가타당한가? 창의적인상상력을발휘하여자기주도적으로학습하였는가? 동료평가 감성적체험 친구들과아이디어를공유하며개선점을찾는활동에적극적으로참여하였는가? 잘한친구이름 새로운도전 - 우리가느끼지못하고있지만이미우리주변에는로봇들이많이있습니다. 우리의생활을편리하게해줄로봇! 그들과인간이함께지내기위해서많은사람들이노력하고있습니다. 로봇들이많아지면서생겨나는새로운직업에는어떤것들이있을까요? - 28 -
2014 학문분야주제별융합형프로그램개발초등학교 3-4학년학생용교재 작성일 : 2014 년 12 월 작성자 : 연세대학교백윤수교수연구팀 연락처 : 02-2123-2827