시행착오

1. 준비

• EV3 클래스룸 앱의 학생용 자료를 읽으세요.
• 엔지니어와 물리학자가 사용하는 프로세스와 절차에 관한 정보를 수집하세요.
• 수업의 진행을 위해 줄자와 마커가 필요합니다.
• 필요하다고 생각될 경우, 앱의 “시작하기” 활동을 이용해 수업을 계획하세요. 학생들이 레고^® 마인드스톰^® 에듀케이션 EV3와 친숙해지는 데 도움이 될 것입니다.

2. 착수(10분)

• 학생들이 학습단원 동영상을 시청하고 아래 토의 시작 섹션에 제시된 아이디어를 사용해 이 학습단원/수업과 관련된 토의를 시작하게 하세요.
• 학생들이 두 명씩 팀을 이루게 하세요.

3. 탐구(15분)

• 각 조별로 베벨 봇을 조립하게 하세요.
• 학생들에게 약간의 시간을 주고, 테스트를 하여 모델이 올바르게 조립되었고 기대한 대로 작동되는지 확인하게 하세요.

4. 설명(10분)

• 각 팀별로 실험을 실시하고, 결과를 기록하게 하세요.
• 학생들이 자체적으로 테스트표를 만들 수 있는지 확인하세요.
• 학생들에게 로봇의 프로그램과 디자인을 세밀하게 조정하여 로봇이 정확히 100cm를 움직이도록 만들게 하세요.

5. 다듬기(10분)

• 학생들에게 어떻게 조정을 했을 때 오류가 가장 적었는지를 분석하게 하세요.
• 각 팀별로 실험 결과를 간략히 요약하게 하세요.
• 뒷정리를 위한 약간의 시간을 남겨두는 것을 잊지 마세요.

6. 평가

• 학생 개개인의 성과에 대한 피드백을 제공하세요.
• 제공된 활동평가표를 사용하면 프로세스를 단순화할 수 있습니다.

세상에 완벽한 기계는 없어요. 그래서 엔지니어들이 정밀도와 정확도를 확보하기 위해 그렇게 애를 쓰는 것이에요. 그럼에도 늘 어느 정도의 오류가 발생하곤 하죠. 물론 기계의 사양은 계산과 시뮬레이션을 기반으로 정하지만, 그럼에도 실제 기계는 항상 실험실에서 테스트해보아야 해요. 즉, 테스트, 반복, 그리고 시행착오를 거쳐야만 기계의 성능을 최적화할 수 있어요.

학습단원 동영상을 시청하고, 엔지니어들이 사용하는 프로세스에 대해 토의를 시작하세요. 다음과 같은 질문을 해 보세요.

• 엔지니어들이 어떤 작업 방식을 통해 새 기계를 개발하나요?
• 기계의 성능을 측정하기 위한 실험을 어떻게 설정할 수 있나요?
• 허용 가능한 오류의 크기와 기계가 충분한 성능을 내는지 여부를 결정하는 요인은 무엇인가요?

조립 설명서

• 베벨 봇

모델의 사용
모델을 단단하고 평평한 표면 위에 놓고, 시작 위치에 표시를 하세요. 프로그램을 실행하고, 이동을 멈추는 대로 정지한 위치에 표시를 하세요. 계산된 모터 회전수, 실제 모터 회전수, 그리고 계산된 이동 거리(cm 단위)가 디스플레이에 표시됩니다.

실험 수행:
실험을 수행하는 중에 다음 사항을 학생들에게 상기시켜주세요.

• 계산된 모터 회전수, 실제 모터 회전수, 그리고 계산된 이동 거리(cm 단위)가 디스플레이에 표시됩니다.
• 줄자를 이용해 실제 이동 거리를 측정하세요.
• 실험 번호, 계산된 이동 거리, 측정된 이동 거리를 테스트표에 기록하세요. 추가로 계산을 할 수 있도록 여분의 열에 충분한 공간을 남겨두어야 해요.
• 실험을 최소 3 번 이상 수행하고, 가장 신뢰할 만한 결과의 보장을 위해 평균값을 사용하세요.

프로그램

수업을 단순화하는 방법:

• 학생들과 함께 참여하여, 속도 파라미터가 오류의 크기에 미치는 영향을 분석하는 과정을 도와주세요.

수업의 수준을 한 단계 높이는 방법:

• 평균값(예: 산술 평균 vs 중간값, 이상치에 대한 민감도)의 중요성, 즉 평균값을 이용해 일련의 실험에서 나타나는 측정 오류를 균등화할 수 있다는 점을 설명해주세요.
• 학생들에게 정확도와 정밀도가 개선되도록 로봇의 디자인을 개선하게 하세요.

교사 관찰 체크리스트
교사의 요구 사항에 맞는 척도를 만드세요(예시 참조).

1. 부분적으로 달성됨
2. 완전하게 달성됨
3. 초과 달성됨.

아래의 성공 기준을 이용해 학생들의 진척도를 평가하세요.

• 학생들이 로봇 디자인 또는 프로그램의 어떠한 요소가 정확도나 정밀도를 떨어뜨리는지를 알아냈다.
• 학생들이 로봇의 정확성과 정밀도에 영향을 미치는 외부 요인들을 찾아냈다.
• 학생들이 로봇의 디자인 또는 프로그램에 변화를 주어 오류(즉, 예상치 또는 바람직한 결과로부터의 편차)를 줄이는 데 성공했다.

자기 평가
학생 개개인에게 자신의 성과를 가장 잘 나타낸다고 생각되는 레벨을 선택하게 하세요.

• 브론즈: 실험을 수행하기는 했으나, 로봇 디자인 또는 프로그램의 어떠한 요소가 정확도나 정밀도를 떨어뜨리는지를 알아내지 못했다.
• 실버: 약간의 도움을 받은 덕에, 로봇 디자인 또는 프로그램의 어떠한 요소가 정확도나 정밀도를 떨어뜨리는지 알아냈다.
• 골드: 로봇 디자인 또는 프로그램의 어떠한 요소가 정확도나 정밀도를 떨어뜨리는지 알아냈으며, 정확도와 정밀도가 개선되도록 변경을 가하였다.
• 플래티넘: 로봇 디자인 또는 프로그램의 어떠한 요소가 정확도나 정밀도를 떨어뜨리는지 알아냈으며, 정확도와 정밀도가 개선되도록 변경을 가하였다. 또한 로봇의 정확도와 정밀도에 영향을 미치는 외부 요인들을 찾아냈다.

국어교과 기술 계발 요소의 통합:

• 학생들에게 간단한 보고서를 작성하게 하되, 자신이 수행한 실험의 결과 및 정확도와 정밀도가 중요시되는 현실 세계의 사례에 초점을 맞추게 하세요.
• 실험 결과와 학습 요점의 설명을 위한 프레젠테이션을 작성하게 하세요.

참고: 이렇게 할 경우 수업이 더 길어집니다.

이 수업이 즐거웠던 학생이라면 아마 다음과 같은 진로 개발 영역에 대해서도 관심이 있을 것입니다.

• 제조 및 엔지니어링(예비 엔지니어링)
• 과학, 기술, 공학 및 수학(과학 및 수학)