< 미래와함께하는 SW 교육체험캠프 > 로봇과함께하는컬링 총소요시간 30분 학습목표로봇컬링게임을통하여햄스터봇을이해하고컴퓨팅사고를신장시킬수있다. 교수학습자료 구입및지원 태블릿 햄스터봇 20 대( 범어중김윤미 ) 20 대( 연초초김효준 ) 햄스터봇헬맷(3d 프린트로제작, 남포초박우균 ) 경기장현수막 4개 3 만원*4 개 = 120,000 점수판 8 개( 각학교배트점수판협조) 활동인원한팀당(2~4 명) 지도교사수팀별 1명 학습내용 문제해결방법찾기 알고리즘만들기 프로그래밍하기 학습방법 언플러그드 실습 체험 프로젝트 문제해결학습 개념이해 ( ) 기본활동 1. 준비하기 구분 교사 1 준비내용 햄스터로봇과노트북, 태블릿 PC 연결하기 노트북 : 엔트리사이트/ 엔트리오프라인버전 + 엔트리하드웨어 태블릿PC : Roboid launcher( 로보이드런처) 앱사용 2 햄스터로봇의기본사용법, 직진보정방법파악하기 학생순차, 반복코드블록에대한이해및기본적인코딩방법숙지 준비물제작및로봇상태확인 1 컬링매트현수막제작 2 종이로제작가능함 햄스터로봇헬멧제작( 종이컵입구사이즈와동일) 팀별햄스터로봇의수만큼다른색깔로제작 3 햄스터로봇보정확인 로봇의특성상직진주행시틀어짐현상이발생하므로공정한경기진행을 위한사전점검및직진보정필수 경기시작후로봇의직진보정은각팀에서해결하기 컬링매트예시도안, 헬멧디자인파일(*.stl) 첨부함 1
2. 활동규칙안내 단계 기본 활동 경기준비하기 활동규칙 경기규칙숙지하기, 팀별 2대의햄스터로봇제공하기 팀별햄스터로봇의특징과프로그램의기초사용법익히기 가위 바위 보로활동순서정하기 이긴팀이가장마지막순서로진행하기 경기하기 팀별 2분이내로로봇프로그래밍하기 로봇을컬링매트의출발선위에놓고프로그램실행시키기, 출발선위의 어느지점에서라도출발할수있음 햄스터로봇이최종적으로도착한지점에종이컵을놓아두고, 종이컵이위치 한곳의점수를획득함 햄스터로봇의위에서보았을때점수판에조금이라도닿아있으면점수를 인정하며, 상대적으로많이걸쳐있는점수판의점수로인정함 컬링매트에이미놓여있는종이컵을밀어낼수있음 모든팀이위과정을모두실시한경우 1턴이완료됨 승리조건 총4회의턴을진행하여가장점수가높은팀이승리함 주의사항 햄스터로봇이컬링매트밖으로벗어나면해당턴은 0 점처리된다. 햄스터로봇을물리적으로움직여목적지에도달해서는안된다. 경기가진행되는도중컬링매트위에올라가돌아다니거나밟지않는다. 3. 로봇컬링게임활동하기 1 경기규칙을숙지한다. 경기순서는가위 바위 보로정한다. 2 준비시간(1~2 분) 동안햄스터로봇의특징을파악하고, 팀별작전을상의한다. 3 팀별로햄스터로봇을주어진시간 (1~2 분) 안에코딩한다. 4 컬링매트의출발선에로봇을두고프로그램을실행한다. 햄스터로봇이도착한지점에종이컵으로표시하고, 해당점수를얻는다. 5 모든팀이 3 ~ 4 의과정을거쳐서컬링게임을하면한턴이끝난다. 6 팀별로총4 턴을진행한다.( 턴은유동적으로변화가능하다.) 7 컬링매트위에놓여있는종이컵을밀어낼수있다. 8 총4턴을진행한뒤팀별점수를합산하여가장높은점수를획득한팀이우승한다. 4. 프로그램관련소프트웨어지식 1) 피지컬컴퓨팅이란? 실제세계를관측하고실제세계에반응할수있도록하드웨어와소프트웨어를사용 2
하여상호작용가능한시스템을만드는것. 즉, 기존의컴퓨팅장치에센서를붙여서외부에데이터를받아들여서컴퓨터속의세계가실제물리세계와연결되는활동 2) 햄스터봇 ⓵ 국내에서생산된약 4cm 위한완제품형로봇교육자료 큐브모양의미니로봇으로 피지컬컴퓨팅사고력증진을 ⓶ 10개의센서와 2개의 LED, 2개의 DC모터가달려있어다양하게활용가능하며 ⓷ 블루투스로무선연결가능 기능에비해저렴한가격으로시중에서구하기쉽다. 2) 활동과컴퓨팅사고력간의관계 ⓵ 순차구조학습 : 모터를움직여서전진, 회전, 후진등과같은명령을차례대로 내림으로써순차구조로로봇을움직이게하며순차구조로이루어지는동작을 프로그램해보고실행하는과정을통해서알고리즘의구조를학습하는활동을할수 있다. 학생들은목적지인점수판에도달하기위한과정을순차적으로생각하고 코딩하면서순차구조를학습할수있다. ⓶ 반복구조학습 : 반복구조는일정한횟수를반복하는유한반복( 횟수반복) 및무한 반복과함께, 선택명령과연결되어일정한조건이충족될때까지반복이이루어지는 조건반복구조도있다. 학생들은주어진시간안에로봇을코딩하기위하여동일한 명령을반복적으로실행해야하는부분을파악하고반복코드를사용해야코딩시간이 줄어듦을깨달을수있게된다. 3
엔트리로얼음장벽무너뜨리기 총소요시간 학습목표 교수학습자료 30분 엔트리와과학상자코딩보드를통해로봇공학적원리와프로그래밍 언어와의관계를파악할수있다. 노트북 20 대( 연초 5, 계룡 5, 진남 5, 제석 5) 과학상자 3호 20, 보드포함 : (140,000*20)= 2,800,000원 상자만들기재료비 상자받침대 : 100,000원 2 개특대형사이즈( 제작) 활동인원한팀당(4 명) 지도교사수두팀당 1명 학습내용 문제해결방법찾기 알고리즘만들기 프로그래밍하기 학습방법 언플러그드 실습 체험 프로젝트 문제해결학습 개념이해 ( ) 기본활동 1. 준비하기 구분 교사 준비내용 고정식탁구공발사대 + 과학상자코딩보드, 노트북준비 최초: 탁구공발사장치는사전제작및작동확인 노트북: 엔트리사이트/ 엔트리오프라인버전 + 엔트리하드웨어 고정식탁구공발사대위치, 얼음장벽쌓는위치고정 학생 블록기반형프로그래밍언어에대한이해및기본적인코딩방법숙지 준비물제작및로봇상태확인 1 엔트리코딩을위한코딩도움자료( 워크북) 제작 EPL체험시블록의위치파악에소요되는시간을최소화하기위해코딩도움 자료를컬러로제작 < 변수> 요소가포함되어있기때문에오픈강의( 오프라인의경우, 변수등 기본요소를포함하여초기화면저장) 를제작하여해당요소가사전에 포함될수있도록제작 2 팀당 4 개의발사체( 탁구공) 배부 ( 각두번발사) 3 고정식탁구공발사대의작동여부사전파악 본활동은 EPL 체험활동에중점을두기때문에활동시간전 중고정식탁구 공발사대자체에오류가발생할경우교사등도우미가즉각적으로수리 4 탁구공발사대모터의전극에따라코딩과반대로움직이는경우가있으므로 전극방향또는코딩시정 역방향확인및수정 4
2. 활동규칙안내 단계 활동규칙 미션설명및기초파악 엔트리로얼음장벽무너뜨리기(30 분) 메카트로닉스코딩하기 표적세우기경기하기정리활동 5분 1015분 2분 510분 3분 기본 활동 경기준비하기 (5 분) 경기규칙숙지하기( 두팀으로나누기) 팀별기제작된고정식탁구공발사대 1 대, 노트북, 발사체제공 팀별엔트리의특징과프로그램의기초사용법익히기 메카트로닉스코딩하기 (1015 분) 팀별엔트리를통해과학상자코딩보드코딩하기( 코딩도움자료제공) 디버깅을통해고정식탁구공발사대가올바르게작동하도록수정 보완하기 사전연습을통해발사의궤적을파악하여목표물을정확히맞히기위한조건 협의하기 ( 주의! 사람을향해발사하지않기) 표적세우기 (2 분) 정해진장소에 6개의종이컵을쌓기 경기하기 (510 분) 경기시간을상황에따라 510분이내로정하여카운트다운하기 상대팀과번갈아가며발사하기 상대팀의종이컵을많이쓰러트려야하며, 경기가끝나기전에모든종이컵이 쓰러진경우, 재설치하여경기를진행 경기중고정식탁구공발사대의작동불량또는코딩의오류가발견될시 팀내에서자체적으로수리하여경기에참여하기 승리조건 팀별같은수의발사체를표적으로발사하여표적을더많이쓰러트린팀이승리 주의사항 탁구공을사람( 동물) 에게발사하는경우실격처리한다. 연습발사시탁구공이사방으로튀지않도록주의한다, 경기가끝난후각팀은넘어진종이컵정리및엔트리코딩내용삭제를통 해다음팀이원활히활동할수있도록배려한다. 5
3. 엔트리와함꼐하는메카트로닉스활동하기 1 두팀( 청팀, 백팀등) 으로나누어자리를배정한다. 2 준비시간(5 분) 동안미션설명을듣고 EPL 의기초를파악한다. 3 코딩도움자료를보며메카트로닉스코딩을한다. 4 올바른작동여부를지속적으로파악하며디버깅및연습발사를실시한다. 5 정해진장소에 6 개의얼음장벽( 종이컵) 을설치한다. 6 상대팀표적의 2m전방에서상대팀표적으로발사체를발사하여얼음장벽을무너뜨린다. 많이무너뜨린팀이승리한다. 6
4. 관련지식 가. 메카트로닉스란? 메카트로닉스(mechatronics) 는기계(mechanics) 와전자(electronics) 의융합기술로서, 지능형로봇, 반도체/ 디스플레이제조장비, 각종자동화장비산업의기반이되는기술 이다. 요소기술로는기계설계(mechanical design), 제어(control), 임베디드시스템 (embedded system), SI(system integration) 기술등이있다. 전세계적으로일본이메 카트로닉스왕국이라불릴정도로이기술과산업이발달해있으며, 한나라의제조산 업경쟁력을결정짓는핵심기술이기도하다. ( 출처: 위키백과) 메카트로닉스는 2018. 청소년과학탐구대회에새롭게들어오는종목으로, 과학상자와 과학상자코딩보드를통해정해진미션을해결하는 기계공학적원리 와 컴퓨팅사고력 이결합된형태이다. 나. 과학상자코딩보드 과학상자코딩보드는보드( 하단) 와쉴드 ( 상단) 으로구성되어있으며, 4개의버튼 을통해기계를제어할수있다. 장엔트리, 스크래치아두이노등으로코 딩이가능하여호환성이높다. 단모터를동작시키기위해서는전원어 댑터등외부전원이필요하다. 관련사이트 코딩보드 : http://www.sciencebox.co.kr/kr/product/coding_board.php 응용모델예시 : http://www.sciencebox.co.kr/kr/product/codingboard_model_02.php 7