MINDSTORMS® EV3 코어 세트

경사 오르기

매우 가파른 경사로를 오를 수 있는 로봇을 설계하고 조립하고 프로그래밍하세요.

90-120분
중급
6-8학년
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수업 계획

1. 준비

  • EV3 클래스룸 앱의 학생용 자료를 읽으세요.
  • 이번 수업을 위해 경사로를 만들 긴 보드 또는 폼보드가 필요합니다. 그리고 이와 함께 경사도의 조절을 위한 책, 블록 또는 기타 물체가 필요합니다.
  • 각도기를 이용해 경사도를 도 단위로 측정하거나, 줄자를 이용해 이동 거리 대비 높이가 얼마나 상승하는지를 측정하세요.
  • 공정한 경쟁을 위해 각각의 EV3 브릭에 완전히 충전된 EV3 충전식 배터리 또는 새 배터리가 들어 있는지 확인하세요.
  • 더블 블록 수업 시간을 갖기 어려울 경우, 이 수업을 여러 번에 걸쳐 진행하도록 계획을 세우세요.

파트 A

2. 착수(10분)

  • 학생들에게 아래 토의 시작 섹션에 제시된 아이디어를 이용해 이 수업과 관련된 토의를 시작하게 하세요.
  • 프로젝트의 개요를 설명하세요.
  • 학생들이 두 명씩 팀을 이루게 하세요.

3. 탐구(35분)

  • 학생들에게 2인 1조로 가파른 경사로를 오를 수 있는 로봇을 디자인하기 위한 아이디어를 브레인스토밍하게 하세요.
  • 학생들에게 여러 개의 프로토타입을 만들고 조립과 프로그래밍 측면을 모두 살펴보게 하세요.

파트 B

4. 설명(10분)

  • 각 팀별로 최소 세 번 이상 경사로 오르기를 시도하고, 결과를 기록하게 하세요.
  • 학생들이 자체적으로 테스트표를 만들 수 있는지 확인하세요.

5. 다듬기(35분)

  • 학생들에게 과제를 완료할 준비가 될 때까지 로봇을 계속 수정하게 하세요.
  • 뒷정리를 위한 약간의 시간을 남겨두는 것을 잊지 마세요.

6. 평가

  • 학생 개개인의 성과에 대해 피드백을 제공해주세요.
  • 솔루션의 창의성과 팀의 협력 수준을 평가하세요.
  • 활동평가표를 사용하면 프로세스를 단순화할 수 있습니다.

토의 시작

포뮬러 오프로드는 가파른 언덕을 포함한 극한의 지형에서 운전 실력을 겨루는 경기예요. 가파른 경사를 오른다는 것이 어리석은 일처럼 생각될지 모르지만, 정상까지 오를 수 있는 자동차를 만들려면 토크, 기어, 마찰 등에 관한 상당한 지식이 필요해요. 이 대회는 생명을 구하기 위해 극단적인 지형을 극복해야 하는 구조대에 대한 인지도를 높이고 기금을 모으기 위한 목적으로 아이슬란드에서 시작되었어요.

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이러한 질문을 사용하여 학생들에게 경사면을 오르는 방법에 관한 토의를 시작하게 하세요.

  • 가파른 경사를 어떻게 정의하면 좋을까요?
  • 어떤 상황에서 가파른 경사를 오를 수 있는 능력이 유용하게 사용될까요?

프로젝트 개요
매우 가파른 경사로를 오를 수 있는 로봇을 설계하고 조립하고 프로그래밍하세요.

프로젝트 개요를 충족하는 솔루션의 예를 여기에 하나 제시합니다.

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조립 요령

개방형 솔루션
이 프로젝트는 모든 팀이 독창적인 솔루션을 찾아내도록 하기 위한 목적으로 구상되었어요. 이러한 질문을 하고, 각 팀별로 프로젝트의 해결을 위한 아이디어를 브레인스토밍하게 하세요.

  • 모터 출력을 높이려면 기어를 어떻게 사용해야 할까요?
  • 경사로를 올라가야 할 필요성이 로봇의 설계에 어떤 영향을 미칠까요?

조절식 경사로 설정
약 1미터 길이의 길다란 보드 또는 폼보드를 이용해 조절 가능한 경사로를 만드세요. 책, 블록 또는 기타 물체를 이용해 경사도를 조절하세요.

실험 수행:
솔루션을 테스트하는 중에 다음 사항을 학생들에게 상기시켜주세요.

  • 실험 번호, 경사 각도, 기어비, 모터 출력을 테스트표에 기록하세요. 다른 관측 결과를 기록할 수 있도록 충분한 공간을 남겨두어야 해요.
  • 적어도 세 가지 이상의 경사각에서 로봇을 테스트하세요.
  • 조정을 할 때마다 테스트를 하고 그 효과를 알아보세요.
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솔루션 예제
이 솔루션 예제는 프로젝트의 기준을 충족합니다.

코딩 요령

솔루션 프로그램

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차별화

수업을 단순화하는 방법:

  • 학생들과 함께 참여하여, 기어 감속을 통해 모터의 기계적 이점을 향상시키는 방법을 찾는 과정을 도와주세요.
  • 학생들에게 서로 가르쳐주고 코칭할 것을 장려하세요.

수업의 수준을 한 단계 높이는 방법:

  • 학생들에게 어느 팀이 가파른 경사로를 가장 빠르게 올라갈 수 있는지 겨뤄보게 하세요.
  • 튼튼한 보드를 이용해 표면이 약간 미끄러운 경사로를 만드세요.

평가 기회

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 프로젝트 개요의 요구 사항을 충족하는 로봇을 디자인하였다.
  • 학생들이 기어를 이용해 로봇의 토크를 높이는 방법을 이해하였다.
  • 학생들이 창의적 솔루션을 찾아냈고 여러 가지의 솔루션을 고려하였다.

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

  • 브론즈: 평평한 표면에서 움직일 수 있는 로봇을 만들었다.
  • 실버: 완만한 경사로(15도)를 올라갈 수 있는 로봇을 만들었다.
  • 골드: 가파른 경사로(30도)를 올라갈 수 있는 로봇을 만들었다.
  • 플래티넘: 매우 가파른 경사로(45도)를 올라갈 수 있는 로봇을 만들었다.
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국어교과 확장

국어교과 기술 계발 요소의 통합:

  • 자신이 만든 로봇의 특성과 성능을 강조해 보여주기 위한 프레젠테이션 또는 동영상을 만들게 하세요.
  • 자신이 작성한 프로그램의 중요한 특성을 설명하기 위한 프레젠테이션을 작성하게 하세요

참고: 이렇게 할 경우 수업이 더 길어집니다.

진로 연결

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

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

교사 지원

학생 과제:

  • 가장 가파른 경사로를 올라가도록 로봇을 조립하고 프로그래밍하세요.
  • 기계 및 전력을 이용해 기계의 속도와 힘을 바꿀 수 있다는 사실에 대해 알아보세요.

레고® 마인드스톰® 에듀케이션 EV3 코어 세트
EV3 클래스룸 앱
경사로를 만들 긴 보드(또는 폼보드).
경사도의 조절을 위한 블록, 책 또는 기타 물체.
각도기 또는 줄자

2015 개정교육과정
추상화와 알고리즘[9정03-03]
논리적인 문제 해결 절차인 알고리즘의 의미와 중요성을 이해하고 실생활 문제의 해결과정을 알고리즘으로 구상한다.
추상화와 알고리즘[9정03-04]
문제 해결을 위한 다양한 방법과 절차를 탐색하고 명확하게 표현한다.
프로그래밍[12정보04-09]
다양한 학문 분야의 문제 해결을 위한 알고리즘을 협력하여 설계한다.
컴퓨팅 시스템[12정과04-03]
문제 해결을 위한 피지컬 컴퓨팅 시스템을 설계하고 구성한다.

학생용 자료

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