날씨에 대한 대비

(참고: 이 수업은 파트 A와 파트 B로 구성되어 있으며, 표준에 따른 온전한 학습을 위해 두 가지가 다 중요합니다. 시간이 제한적일 경우, 두 파트를 모두 검토한 후, 필요한 요소들을 골라 사용하세요.)

반려동물 집을 어떻게 설계하느냐에 따라 특정한 문제를 해결할 수 있다는 주장이 과연 타당할까요? 이번 수업에서 학생들이 모델을 사용하여 그것을 보여줄 것입니다. 반려동물 집을 설계하고 조립함에 있어 예제 이미지를 참조하여 아이디어를 구상하되, 각자 자신의 아이디어에 따라 모델을 디자인하고 조립할 것을 당부하세요.

• 과학적 배경 - 날씨에 대한 대비: 날씨와 관련된 구조적 위험에 대한 해결책을 찾기 위해서는 우선 날씨가 어떤 식으로 위험을 일으키는지를 알아야 할 것입니다.
  • 풍속과 풍향, 그리고 구조물의 형태가 모두 구조의 안정성에 영향을 미칩니다. 연결 상태가 견고하면 구조물이 강풍을 버텨낼 수 있으며, 아울러 바람의 방향을 바꿔줄 무언가(예: 줄지어 늘어선 나무)의 뒤에 구조물을 두는 것도 도움이 될 것입니다.
  • 쌓인 눈은 매우 무겁고 분포도 고르지 않아서 지붕을 무너뜨릴 수 있습니다. 이때 버팀대를 추가하면 힘을 더해주며, 경사를 주어 눈이 미끄러져 내리게 하는 것도 좋은 방법입니다.
  • 홍수 피해 대비책으로는 구조물을 높이고, 젖어도 괜찮은 재료를 사용하고, 땅을 경사지게 하여 물을 빼내는 등의 방법이 있습니다.
  • 뇌우로 인해 번개가 일어나고, 번개가 구조물에 직접 손상을 가하거나 나무를 쓰러뜨려서 구조물을 덮칠 수 있습니다.
• 사전 지식 쌓기 - 날씨에 대한 대비: 기초 과학 자료를 사용하여 정보, 이미지 및 용어 정의를 공유하세요.
  • 날씨와 관련된 위험으로는 강풍, 홍수, 번개 또는 눈 피해 등을 꼽을 수 있습니다.
  • 건물을 어떻게 짓고 어디에 배치하느냐에 따라 폭풍 피해의 영향을 줄일 수 있습니다.
  • 문제를 해결할 방법에 대한 주장을 펼치고, 그러한 주장을 논거를 통해 뒷받침하고, 어째서 그 해법으로 문제의 해결이 가능한지를 보여주는 증거와 추론을 통해 논거를 입증하세요. 증거의 범위에는 이유, 사실 및 논리적 인과관계(폭우는 홍수를 일으키고 번개는 화재를 일으킴)가 포함될 수 있습니다.
  • 주요 어휘: 위험, 주장, 증거
• 조립 및 프로그래밍 체험: 학습단원 계획의 제안 사항을 읽어보세요. 아울러 필요하다면, 이번 수업과 관련하여…
  • 스파이크 앱 시작 메뉴의 자이로 센서 및 라이트 튜토리얼을 이용해 내용을 보완하세요.
  • 스파이크 앱의 도움말>단어 블록 메뉴의 센서, 사운드 및 라이트 블록 섹션을 통해서도 추가로 도움을 얻을 수 있습니다. 폭풍 상황의 시뮬레이션을 위한 여러 가지 방법의 일환으로 자이로 센서, 라이트 매트릭스 및 사운드 옵션을 활용하고 프로그래밍하는 방법을 지도해주세요.
  • 공중 정지 비행 헬리콥터 수업을 통해 기울기 센서를 이용해 조립을 하는 방법을 체험해보세요.

파트 A (45분)

이야기의 주인공 소개 및 첫 번째 과제의 제시: 강한 폭풍우가 반려동물 집에 손상을 일으킬 수 있다는 것을 다니엘이 알게 되었어요. 폭풍우 속에서도 동물들을 안전하게 지켜줄 반려동물 집을 함께 설계해봐요.

• 생각—교사의 판단에 따라, 이야기 그림을 사용하여 수업의 주제에 대해 간략히 토의를 진행하세요.

  • 날씨로 인해 발생할 수 있는 위험으로 폭풍 말고 또 어떤 것들이 있을까요? (홍수, 폭설, 강풍, 번개, 토네이도)
  • 사람들이 이러한 위험을 줄이기 위해 어떻게 건물을 설계하나요? (가능한 답변: 젖어도 괜찮은 자재를 사용하여 수면 위로 기둥을 연장하고 그 위에 구조물 세우기, 폭설을 견딜 수 있을 만큼 튼튼한 지붕을 만들고 눈이 미끄러져 내리도록 경사 만들기, 바람에 날아갈 수 있는 크고 평평한 표면을 피하기, 식물을 심어서 바람 분산시키기, 피뢰침 세우기, 토네이도에 대비한 피신용 지하실.)
  • 폭풍 위험 요인을 한 가지 선택한 후, 반려동물 집 모델을 설계하고 조립하세요.

• 스파이크 에센셜 세트와 장치를 그룹별로 하나씩 나눠주세요.

• 조립 또는 프로그래밍에 도움이 되도록 아래의 예제를 학생들과 공유하는 방안을 고려해보세요. 전동식 바람막이가 있는 반려동물 집을 만들어야 하며, 학생이 선택한 폭풍 피해 요인과 피해를 방지하기 위한 설계 아이디어가 모델에 표현되어야 한다는 점을 명확히 말해주세요.

• 학생 과제:

  • 다니엘을 위해 반려동물 집을 하나 조립하고 프로그래밍하세요. 단, 자신이 선택한 폭풍 위험 요인을 막아줄 하나의 요소가 디자인에 포함되어야 하고, 주어진 기본 모델을 사용해야 합니다. 그에 더하여 원한다면 새로운 아이디어를 프로그램에 적용해도 좋습니다.

• 폭풍 상황 및 폭풍 속에서 반려동물의 안전을 지켜줄 모델을 프로그래밍할 방법에 대해 브레인스토밍을 진행하세요. 예를 들어, 라이트 매트릭스와 폭풍 사운드 효과를 사용하여 천둥과 번개를 시뮬레이션하는 방법, 기울기 센서를 사용하여 집이 기울어지는지 여부를 감지하는 방법, 또는 예제 모델과 같은 전동식 바람막이를 추가하는 방법 등…

• 학생들을 모두 모으고 정보를 공유하세요. 

• 각 그룹별로 조립 중인 모델을 이용해 시연과 설명을 해보라고 하세요.

  • 자신의 설계가 어떤 폭풍 위험 문제(증거 포함)를 해결해주는가.
  • 자신의 설계가 폭풍의 영향을 어떻게(증거 포함) 줄여주는가.
  • 문제의 해결을 위해 그러한 설계를 선택한 이유(증거)는?
  • 프로그램이 무슨 기능을 하는가.

• 학생들에게 진행 상황을 수시로 공유하고 아이디어 공유를 통해 새로운 영감을 찾아보게 하세요.

• 학생들에게 부분적으로 완성된 모델을 그대로 보관하라고 하세요. 파트 B의 조립, 프로그램 및 설명 섹션에서 다시 사용하게 될 테니까요. 아니면 따로 시간을 주고 다시 조립하게 하는 것도 괜찮습니다.

파트 B (45분)

• 모델을 조립하고 프로그래밍을 하는 중에 정보 공유, 브레인스토밍, 아이디어 구상을 지원하는 차원에서 파트 A의 설명 단계를 반복하세요.

• 학생 과제:

  • (10분) 설명 단계에서 정보 공유를 통해 얻은 아이디어를 바탕으로 조립 및 프로그래밍을 계속하세요. 예를 들어, 센서를 추가하고 프로그래밍하는 식으로 디자인을 계속 개선하라는 것이죠.
  • (10분) 완성된 모델에 기초하여 자신의 설계가 반려동물을 지켜줄 것이라는 주장을 펼치고, 증거와 추론을 추가하여 진행 과정에 대한 설명을 보다 명확하게 보완하세요.

• (5분) 학생들에게 아래의 기준에 부합하는 지식, 아이디어 또는 기술을 모두와 공유하게 하세요.

  • 과제를 완료하는 데 도움이 되었다.
  • 조립하는 중에 배움을 얻었다.

• 학생들에게 세트와 수업 공간을 정리정돈하게 하세요.

• 학생들이 아이디어를 구상하고 조립과 프로그래밍을 하는 동안 유도질문을 통해 생각과 결정을 들어보세요.

관찰 체크리스트

• 학습 목표(교사 지원_ 참조)_를 읽어보세요.
• 체크리스트를 사용하여 학생들의 진척도를 관찰하세요.
  • 날씨와 관련된 특정한 위험의 영향을 줄이기 위한 기능이 모델에 포함되어 있다.
  • 자신의 디자인이 반려동물을 위험으로부터 지켜줄 것이라는 주장을 제기한다.
  • 위험 요소로 인한 문제(예: 겨울 폭풍으로 인해 반려동물 집의 지붕에 폭설이 쌓여 무너질 수 있음) 및 자신의 설계가 반려동물 집의 문제를 해결해줄 것이라 주장하는 이유(예: 지붕이 기울어져 있어서 눈이 미끄러져 내려오고, 따라서 지붕이 무너지지 않음)를 제시하고, 그러한 주장을 증거를 통해 뒷받침한다.

자기 평가

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

• 파란색 브릭: 프로그램 작성 지침을 따를 수 있다고 생각한다.
• 노란색 브릭: 프로그램 작성 지침에 따라 프로그램을 만들 수 있다.
• 녹색 브릭: 프로그램 작성 지침에 따라 프로그램을 만들 수 있으며, 친구에게 도움을 줄 수도 있다.

동료 피드백

학생들을 소규모 그룹으로 나누고, 협업의 체험에 대해 토의를 하게 하세요.
다음과 같은 문장을 사용할 것을 제안하세요.

• 네가 어땠을 때 좋았냐 하면…
• 내가 너에게서 더 듣고 싶었던 것은…

수업을 단순화하는 방법:

• 폭풍 관련 위험 요소에 대처하는 방식을 한두 가지로 제한하고(예: 주어진 기본 모델/프로그램에 예시된 바람막이), 예/아니오 질문을 통해 학생들의 설명을 이끌어내세요.
  수업의 수준을 높이는 방법:
• 두 가지 이상의 날씨 관련 위험에 대처할 방법을 디자인에 반영하게 하세요.

학생들에게 인근 지역의 건물들을 조사하여 날씨와 관련된 영향을 줄이기 위한 디자인 요소를 찾아보게 하세요. 아울러 자신이 선호하는 방법(예: 글, 말 또는 비디오)으로 조사 결과를 공유하게 하세요.

이렇게 할 경우 수업 시간이 45분 이상으로 길어집니다.