MINDSTORMS® EV3 코어 세트

인공위성 발사

인공위성을 챌린지 매트의 표시된 구역 안에 내려놓도록 로봇을 설계하고 조립하고 프로그래밍하세요.

90-120분
중급
6-8학년
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수업 계획

1. 준비

  • EV3 클래스룸 앱의 학생용 자료를 읽으세요.
  • 통신위성이 무엇이며 장거리 우주 통신에 어떻게 사용되는지에 관한 정보를 수집하세요.
  • 필요하다고 생각될 경우, 앱의 로봇 트레이너 학습단원에 포함된 수업을 몇 가지 계획하세요. 학생들이 레고® 마인드스톰® 에듀케이션 EV3와 친숙해지는 데 도움이 될 것입니다.
  • 수업의 진행을 위해 학생들에게 여덟 가지 스페이스 챌린지 모델을 조립하고 챌린지 매트를 설치하게 하세요.
  • 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 미션과 관련된 토의를 시작하게 하세요.
  • 이 미션의 목적, 규칙, 성과 뱃지를 설명하세요.
  • 학급을 적정 수의 팀으로 나누세요.

3. 탐구(25분)

  • 학생들에게 미션 해결을 위한 아이디어를 브레인스토밍하게 하세요.
  • 학생들에게 여러 개의 프로토타입을 만들고 조립과 프로그래밍 측면을 모두 살펴보게 하세요.
  • 각 팀별로 솔루션을 조립하고 테스트할 수 있도록 약간의 시간을 배정하세요.

4. 설명(10분)

  • 표시된 구역으로 이동한 후 그 안에 인공위성을 내려놓기 위해 로봇이 갖추어야 할 주된 기능에 대해 토의를 시작하세요.

파트 B

5. 다듬기(45분)

  • 각 팀별로 로봇을 정렬하고 미션 현장으로 보내 인공위성을 발사하는 실습을 수행하게 하세요.
  • 학생들에게 판정을 받을 준비가 될 때까지 로봇을 계속 수정하게 하세요.
  • 뒷정리를 위한 약간의 시간을 남겨두는 것을 잊지 마세요.

6. 평가

  • 각 팀별로 미션을 얼마나 잘 해결했는지에 따라 성과 뱃지를 수여하세요.
  • 각 팀별로 솔루션의 창의성과 팀의 협력 수준을 평가하세요.
  • 제공된 활동평가표를 사용하면 프로세스를 간소화할 수 있습니다.

토의 시작

통신위성은 지구를 중심으로 선회하며 지구의 곳곳으로 무선 전파를 중계하고 증폭하는 역할을 해요. 전파는 직선으로 이동하므로, 통신을 하려면 발신자와 수신자 사이에 가시선이 확보되어야 해요. 궤도를 선회하는 인공위성은 지구 기반의 안테나에 비해 화성과의 가시선을 유지한다는 측면에서 더 유리해요. 또한 전자기 간섭이나 대기 장애의 영향도 상대적으로 적고요.

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이러한 질문을 사용하여 학생들에게 통신위성을 이용해 장거리 우주 통신을 하는 방법에 대해 토의를 시작하게 하세요.

  • 통신위성이 무엇일까요?
  • 통신위성이 장거리 우주 통신에 어떻게 사용되나요?

미션 목표
로봇이 표시된 구역을 찾아 이동한 후, 그 안에 인공위성을 내려놓아야 해요.

이 미션의 수행을 위한 예제 솔루션을 아래에서 참조하세요.

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미션 규칙
모든 스페이스 챌린지 미션은 아래의 다섯 가지 규칙에 따라 수행됩니다. 시작하기에 앞서 학생들에게 규칙을 숙지하게 하세요.

  • 로봇이 항상 기지 구역에서 미션을 시작해야 해요.
  • 로봇이 미션을 수행하기에 앞서 일단 기지 구역을 벗어나야 해요.
  • 로봇의 일부분이 기지 구역의 테두리에 걸치기만 해도 “성공적인 로봇 귀환”으로 인정되어요.
  • 기지 구역을 벗어난 곳에서 로봇에 손을 대면 안 돼요.
  • 기지 구역을 완전히 벗어난 로봇에 손을 댈 경우, 로봇이 가지고 있던 물체는 원래의 위치에 되돌려 놓고 미션을 다시 시작해야 해요.

미션 성과 뱃지
성과 뱃지는 총 네 가지 등급으로 구분되어요. 미션을 얼마나 잘 수행했는지에 따라 각 팀별로 성과 뱃지가 수여된다는 점을 설명해주세요. 이번 미션에 적용되는 성과 뱃지에 대한 설명은 아래의 평가 기회 섹션을 참조하세요.

조립 요령

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

  • 로봇이 표시된 구역을 찾아가게 할 방법으로 어떠한 것들이 있을까요?
  • 어떠한 유형의 전동 메커니즘을 이용하면 인공위성을 표시된 구역에 정확하게 놓을 수 있을까요?
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미션 솔루션 예제
이번 미션 솔루션 예제에 사용된 솔루션 확장 요소는 다음과 같습니다.

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미션 수행
예제 솔루션 모델을 챌린지 매트의 시작 위치 “2”에 배치하고, 인공위성인공위성 모듈에 배치하고, 미션을 수행하세요.

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미션 문제 해결
컬러 센서를 사용하여 챌린지 매트의 표시 구역을 찾는 대신, 각도와 거리를 측정하고 세심하게 계획된 궤도를 따라 목적지를 찾아가게 하세요.

코딩 요령

솔루션 프로그램

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차별화

수업을 단순화하는 방법:

  • 학생들과 함께 참여하여, 표시된 구역으로 찾아갈 방법을 알아내는 과정을 도와주세요.
  • 학생들에게 이동 및 회전 수업(로봇 트레이너 학습단원)을 먼저 완료한 후에 이 미션을 시도하게 하세요.
  • 학생들에게 서로 가르쳐주고 코칭할 것을 장려하세요.

수업의 수준을 한 단계 높이는 방법:

  • 시간 제한을 두고 학생들에게 미션을 해결하게 하세요.
  • 사용 가능한 레고® 구성 요소의 개수를 제한하거나 레고 구성 요소의 유형별 “가격” 및 로봇의 최대 “단가”를 적용하여 디자인에 제약을 가하세요.

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 미션의 요구 사항을 충족하는 로봇을 디자인하였다.
  • 학생들이 창의적 솔루션을 찾아냈고 여러 가지의 솔루션을 고려하였다.
  • 학생들이 한 팀으로 활동하며 미션을 완료하였다.

성과 뱃지
각 팀별로 미션을 얼마나 잘 해결했는지에 따라 성과 뱃지를 수여하세요.

  • 브론즈: 인공위성의 어느 부분도 표시된 구역 안으로 들어가지 못했다.
  • 실버: 인공위성의 일부분이 표시된 구역 바깥에 걸쳐 있다.
  • 골드: 인공위성의 모든 부분이 표시된 구역 안에 들어갔다.
  • 플래티넘: 인공위성의 모든 부분이 표시된 구역 안에 들어갔다. 또한 미션 요구 사항을 초과하는 기능을 디자인에 추가하였다.
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자기 평가
학생 개개인에게 자신의 성과를 가장 잘 나타낸다고 생각되는 성과 뱃지를 선택하게 하세요.

  • 브론즈: 어려운 상황에서도 최선을 다하였다.
  • 실버: 중도에 몇 번 사고가 있었지만, 굴하지 않고 미션을 끝까지 수행하였다.
  • 골드: 미션을 완료하고 탁월한 성과를 거두었다.
  • 플래티넘: 미션을 완료했을 뿐 아니라 독창적이고 효과적인 기능을 디자인에 추가하였다.

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:

  • 미션을 해결하는 능력을 보여주세요.

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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