레고® 에듀케이션 스파이크™ 프라임 세트

목표를 향해

가변 속도를 이용해 운동 에너지를 조사하세요.

45-90분
고급
6-8학년
Aim for it - Lesson Header

혼합형 학습 준비

(수업 전)

  • 이 페이지의 수업 비디오를 시청하세요.
  • 이 페이지의 링크 또는 스파이크 앱에서 이 수업에 관한 학생용 자료를 찾아 읽으세요.
  • 다음과 같은 방법을 고려해보세요.
    • 올바른 도구와 올바른 장소를 선택하세요. 예를 들어, 비디오를 시청하거나 교과서를 읽거나 체험 학습을 준비하는 것은 집에서도 얼마든지 할 수 있겠죠. 반면, 실험을 하고 “체험” 데이터를 모으는 등의 활동은 교실 환경에서 하는 것이 한결 쉬울 거예요.
    • 다양한 도구를 사용하고 차별화의 범위를 크게 넓혀볼 것을 권장하세요. 학생들의 참여도를 높이고 학습 결과를 개선하는 데 도움이 될 거예요.
    • 가상 협업을 위한 다양한 수단을 제시하세요. 방법을 몇 가지 예로 들어볼게요.
      • 화상 회의
      • 블로그, 채팅 또는 벽면 게시물
      • 학생용 워크시트의 디지털 버전
    • 수업 전반에 걸쳐 교실 환경이 아닌 상황에도 대처할 수 있도록 수업의 흐름을 조정하세요. 수업 흐름의 예를 몇 가지 들어볼게요.
  • 그 외에도 아래와 같은 방법으로 필요에 따라 수업의 흐름을 조정할 수 있습니다.
    • 학생들에게 비디오를 보여주고 무엇을 하려는 것인지 설명합니다. 학생들이 비디오를 찾아볼 수 있도록 스파이크 앱 또는 학생용 워크시트 URL을 알려주세요.
    • 수업 주제와 관련하여 기존에 준비해 놓은 다른 자료를 사용합니다.
    • 학생들이 학습 환경을 준비하고 자신의 과제 수행 결과를 검토할 수 있도록 학생용 발명 노트를 맞춤 구성합니다. (추가 리소스 참조)
    • 수업 브리핑(사용하기 쉬운 1페이지짜리 인쇄본 수업 개요)을 통해 학생들에게 개방형 과제에 대한 아이디어를 심어줍니다. (추가 리소스 참조)

착수

(수업 전, 20분.)

  • 이번 수업에서는 운동 에너지와 속도 및 질량 사이에 어떤 연관관계가 있는지 알아볼 것입니다. 학생들이 바퀴의 회전을 입력값으로 이용해 시간의 경과에 따른 이동 거리를 조사하기 위한 실험을 수행할 것입니다. 시간의 경과에 따른 바퀴 회전수를 나타내는 그래프를 이용해 시간과 이동 거리 사이의 관계를 나타내는 그래프를 만들고, 뒤이어 시간과 속도의 관계를 나타내는 그래프를 만들게 하세요. 끝으로 최대 속도 값을 다음 공식에 대입하여 운동 에너지를 계산하세요: Ek = ½mv2 m = 305 g
  • 다양한 자료를 사용하여 수업의 주제인 운동 에너지에 대한 학생들의 흥미를 북돋워주세요.

토의 시작
수업과 관련된 질문을 제시하면서 토의를 시작하세요. 질문의 예를 몇 가지 들어볼게요.

  • 시간의 경과에 따른 이동 거리를 보여주는 그래프는 어떤 모습일까요?
  • 시간의 경과에 따른 속도를 보여주는 그래프는 어떤 모습일까요?
  • 시간의 경과에 따른 운동 에너지를 보여주는 그래프는 어떤 모습일까요?

학생들에게 자신이 생각한 대로 가설을 세우고 글로 적어보게 하세요.

탐구

(수업 중, 30분.)

  • 학생들에게 바퀴가 자유롭게 구르고 바퀴의 회전수를 계산할 수 있는 자동차를 조립하게 하세요. 학생들 스스로 모델을 생각하여 만들어도 좋고, 앱의 조립 설명서에 따라 스트리트 컬링스톤 모델을 조립해도 상관없어요.
  • 학생들에게 제안된 프로그램을 이용해 모델을 실험해보게 하세요.
  • 그 다음, 시간의 경과에 따른 이동 거리를 나타내는 그래프를 만들고, 관찰한 바를 설명하게 하세요.
    • 그래프의 꺾인점이 무엇을 나타내는 것일까요?
    • 시간이 경과함에 따라 꺾인점 사이의 간격이 늘어나는 이유가 뭘까요?

설명

(수업 중, 15분.)

  • 학생들에게 다음 지침에 따라 실험을 계속하게 하세요.
    • 초당 회전수를 거리로 변환
    • 시간의 경과에 따른 이동 거리를 속도로 변환
  • 학생들에게 약간의 시간을 주고 프로그램을 조정하여 성능을 개선해보게 하세요.
  • 실험 중에 최대한 많은 데이터를 기록할 것을 권장하세요.
  • 필요에 따라, 학생들에게 다른 소프트웨어에서 조작이 가능하도록 데이터를 CSV 파일로 내보내게 하세요.

다듬기

(수업 후, 20분.)

  • 스파이크 프라임 세트를 계속 사용할 수 있는 경우, 보다 상세한 체험식 학습을 위해 학생들에게 다음과 같은 방식으로 스파이크 앱의 과제를 완료하게 하세요.
    • 학생들에게 서로 게임을 하듯이 실험을 하며 성과를 기록하게 하세요. 스트리트 컬링스톤을 적당한 힘으로 밀어 모델의 앞부분이 표적의 중앙에서 최대한 가까운 곳에 멈추도록 하는 것이 목표예요. 각 학생 또는 팀별로 3번씩 시도를 하되, 매번의 시도 후에 모델의 앞부분과 표적의 중앙 사이의 거리를 측정하게 하세요. 3차례의 시도 후 누적 거리가 가장 적은 학생이나 팀이 승리하는 거예요!
  • 학생들이 세트를 이용할 수 없을 경우, 학생용 발명 노트를 작성하게 하거나 아래에 제시된 확장 활동을 과제로 부여하세요. 참고로, 대부분의 확장 활동은 체험식 실습 중에 수집된 데이터를 이용해 수행할 수 있습니다.
  • 학생들의 정보 교환을 위한 공유 세션을 진행하세요. 정해진 틀은 없으며, 가장 효율적인 방법/도구(즉, 대면 또는 온라인)를 사용하면 돼요.

평가

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

평가 기회

교사 관찰 체크리스트
아래의 예를 참조하여 교사의 요구 사항에 맞는 척도를 만드세요.

부분적으로 달성됨
충분히 달성됨
초과 달성됨

아래의 성공 기준을 사용해 학생들의 진척도를 평가하세요.

  • 학생들이 선 그래프에 데이터를 기록하기 위한 장치를 프로그래밍할 수 있다.
  • 학생들이 선 그래프에 나타나는 값을 해석할 수 있다.
  • 학생들이 속도와 운동 에너지 사이의 상관관계를 설명할 수 있다.

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

  • 파랑: 앱을 통해 제공되는 프로그램을 이용해 데이터를 그래프로 만들 수 있다.
  • 노랑: 내 힘으로 선 그래프를 만들고 결과를 설명할 수 있다.
  • 보라: 내 힘으로 새로운 실험을 만들어냈다.

동료 평가

다음과 같이 학생들에게 서로 피드백을 제공할 것을 권장하세요.

  • 한 학생이 위의 색 브릭 척도를 사용하여 다른 학생의 성과에 대해 점수를 매기게 하세요.
  • 후속 수업 중에 성과가 더욱 향상될 수 있도록 서로에게 건설적인 피드백을 제시하게 하세요. 이때를 기회 삼아 혼합형 학습 시나리오에 따라 비디오 회의 도구나 블로그 게시 도구를 사용해보는 것도 좋겠죠.
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차별화

수업을 단순화하는 방법:

  • 시간의 경과에 따른 이동 거리의 변화만을 조사하는 것으로 수업의 범위를 제한하세요.

수업을 다음 단계로 연결하는 방법:

  • 학생들에게 자유롭게 구르는 자동차와 컬링스톤을 디자인하고, 조립하고, 실험을 반복하며, 자신의 데이터를 다른 모델의 성능(예: 다른 학생의 데이터)과 비교해보게 하세요.
  • 학생들에게 보다 일정한 결과를 얻을 수 있는 밀기 장치를 디자인하여 조립하게 하고, 디자인 과정을 문서화하게 하세요.
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조립 팁

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코딩 팁
다운로드 모드 사용
이 수업은 다운로드 모드에서 실행하도록 설계되었습니다. 다운로드 모드를 사용하면 허브의 데이터 수집 속도가 보다 빨라집니다. 즉, 선 그래프의 해상도가 향상됩니다. 아울러 프로그램을 중지한 후 데이터 집합을 가져와야 한다는 것을 의미합니다.

멈춤 블록을 이용한 데이터셋 자동 전송
이 블록을 사용하면 프로그램이 종료되며, 블루투스가 연결된 경우 수집된 데이터셋이 허브로부터 사용자의 장치로 자동 업로드됩니다. USB 연결을 사용할 경우 데이터셋을 수동으로 업로드해야 합니다.

SPIKE PRIME Science Stop Block - en

기본 프로그램

SPIKE Prime Science Aim for It - Step03 - ko-kr

과학 데이터 팁
이 실험을 통해 얻을 수 있는 데이터의 예가 아래에 제시되어 있습니다.

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확장

수학교과 확장

수학 기술 계발 요소의 통합:

  • 구성품(예: 모터) 또는 무거운 물체(예: 물병)를 덧붙여 컬링스톤의 질량을 바꿀 경우 어떤 일이 일어나는지 알아보게 하세요. 모델을 업데이트하고, 실험을 다시 해봐야겠죠? 질량이 변할 때 시간의 경과에 따른 속도 변화를 보여주는 그래프가 어떻게 달라지는지 비교해보세요.

참고: 이렇게 하려면 추가 시간이 필요합니다.

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국어교과 확장

국어교과 기술 계발 요소의 통합:

  • 학생들에게 모델의 주요 기능을 홍보하기 위한 마케팅 캠페인을 구상해보게 하세요. 모델의 기술적 특성이 내용에 포함되어야 하며, 속도와 에너지의 개념에 관한 과학적 사실에 근거하여 모델의 이점을 강조할 수 있어야 해요.

참고: 이렇게 하려면 추가 시간이 필요합니다.

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진로 연결

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

  • 교육 및 훈련
  • 건강 과학

교사 지원

학생 과제:

  • 시간의 경과에 따른 이동 거리를 보여주는 그래프를 이용해 감속 이동이 시작되는 시점의 속도를 계산하세요.
  • 이 속도 근사치를 이용해 평균 운동 에너지를 계산하세요.

레고® 에듀케이션 스파이크 프라임 세트
레고 에듀케이션 스파이크 앱이 설치된 장치

2015 개정교육과정

[6국01-05]
매체 자료를 활용하여 내용을 효과적으로 발표한다.

[6국03-03]
목적이나 대상에 따라 알맞은 형식과 자료를 사용하여 설명하는 글을 쓴다.

[9과19-01]
등속 운동하는 물체의 시간-거리, 시간-속력의 관계를 표현하고 설명할 수 있다.

[9수03-02]
다양한 상황을 그래프로 나타내고, 주어진 그래프를 해석할 수 있다.

[9수03-05]
일차함수의 의미를 이해하고, 그 그래프를 그릴 수 있다.

[9정03-03]
논리적인 문제 해결 절차인 알고리즘의 의미와 중요성을 이해하고 실생활 문제의 해결과정을 알고리즘으로 구상한다.

[9정03-04]
문제 해결을 위한 다양한 방법과 절차를 탐색하고 명확하게 표현한다.

학생용 자료

학생용 워크시트

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