빛과 소리를 이용한 통신

(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.)

이번 수업은 빛이나 소리를 사용하여 먼 거리에서 통신을 할 수 있는 메시지 전달 장치를 디자인하고 조립하는 것을 주된 학습 목표로 제시하고 있습니다. 아울러 학생들이 각자 빛이나 소리를 이용한 메시지 부호를 디자인하고, 메시징 장치 모델을 만들어서 재미있는 체험식 방식으로 부호를 테스트해볼 것입니다. 수업 내용에 포함된 부호 예제와 조립/프로그래밍 예제를 참고하여 아이디어를 구상하되, 학생들이 각자의 생각대로 메시지 부호와 장치를 디자인하도록 지도를 해주세요.

• 과학적 배경 - 빛이나 소리를 이용한 통신: 장거리 통신 솔루션은 인류의 역사만큼이나 오래 전부터 존재했습니다.
  • 고대 문화권의 경우, 북, 사람이 달려와 전하는 음성 메시지, 진흙이나 파피루스에 기록된 메시지를 들고 다니는 운반원, 연기 신호가 주로 사용되었습니다.
  • 그 후로는 깃발, 거울, 수기 신호를 사용하여 부호를 전달하는 방법이 사용되었고요.
  • 19세기 이후로 등장한 전기 장치(전신, 전화, 라디오, 위성 및 인터넷)는 사람들이 메시지를 보내고 받을 수 있는 거리를 전 세계는 물론 먼 우주까지로 연장해 주었습니다.
• 사전 지식 쌓기 - 빛이나 소리를 이용한 통신: 기초 과학 및 수학 자료를 사용하여 정보, 이미지 및 용어 정의를 공유하세요.
  • 숫자(예: 1부터 20까지)는 셀 수 있는 양을 나타냅니다.
  • 사람들은 일상 생활 중에 말하고 디지털 장치를 사용하고 전자 알람을 사용하고 불을 켜거나 끄는 등의 상황에서 소리와 빛을 사용합니다.
  • 주요 어휘: 부호, 통신.
• 조립 및 프로그래밍 체험: 학습단원 계획의 제안 사항을 읽어보세요. 아울러 필요하다면, 이번 수업과 관련하여…
  • 스파이크 앱 시작 메뉴의 라이트 튜토리얼을 이용해 내용을 보완하세요.
  • 스파이크 앱의 도움말>아이콘 블록 메뉴의 이벤트, 사운드 및 라이트 블록 섹션을 통해 메시지 전달 목적으로 사운드와 라이트를 프로그래밍하는 방법에 대한 지식을 보완하세요.
  • 음악과 진동 수업을 통해 소리를 내는 장치를 디자인하는 방법을 체험해보세요.
• 재료: 필요에 따라, 등대와 신호등의 이미지를 찾아 학생들의 배경 지식 쌓기를 도와주세요.

파트 A (45분)

• 이야기의 주인공 소개 및 첫 번째 과제의 제시: 다니엘은 소피네 맞은편에 살고 있어요. 소피에게 메시지를 보내려면 무얼 만들어야 할까요?

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

  • 멀리 떨어져 있는 사람과 이야기를 하고 싶다고 가정해보세요. 방 건너편에 있는 누군가에게 어떻게 메시지를 보내야 할까요? 단, 말로 하는 건 안 돼요. (학생들에게 빛이나 음향 효과를 사용하여 의사소통을 해야만 하는 상황을 생각해보라고 하세요.)
  • 상대방이 방에 없을 경우 어떻게 해야죠? 뭘 해볼 수 있을까요? (전화, 화상통화, 이메일)
  • 사람들이 빛을 사용하여 메시지를 보내는 방법으로 어떤 것들이 있을까요? (지식 쌓기에 도움이 될 이미지를 보여주는 것도 괜찮은 방법이 될 것입니다. 운전자에게 진행/멈춤 상황을 빛으로 알려주는 신호등, 배가 위험에 빠지지 않도록 빛을 비춰 길안내를 해주는 등대, 사람들이 신호를 보내기 위해 차의 전조등을 깜박이는 경우 등을 예로 들 수 있겠죠.)
  • 다니엘의 문제에 대해 생각을 해보세요. 어떤 의문이 드나요? 어떻게 해야 문제 해결에 도움을 줄 수 있을까요? (다니엘과 소피네 집 창문의 개폐 여부, 해결책이 필요한 시점이 낮인지 밤인지 등에 대해 학생들이 질문을 할 수 있을 것입니다.)

• 레고^® 에듀케이션 스파이크^™ 에센셜 세트와 장치를 그룹별로 하나씩 나눠주세요.

• 조립 또는 프로그래밍에 도움이 되도록 아래의 아이디어를 학생들과 공유하는 방안을 고려해보세요. 다만 이것은 하나의 본보기일 뿐이며, 학생들이 각자 디자인한 장치를 조립하고 프로그래밍해야 한다는 점을 분명히 말해주시고요.

• 학생 과제:

  • 다니엘의 문제와 해결 방법을 토의해 보세요.
  • 빛을 메시지 부호로 사용할 방법을 몇 가지 고안하고, 종이에 적으세요(학생들에게 몇 가지 예를 보여주세요. 이를테면, 한 번 깜박임 = 예, 두 번 깜박임 = 아니오, 세 번 깜박임 = 모름).
  • 빛의 점멸을 이용해 의사소통을 할 수 있는 장치를 기본 모델을 사용하여 디자인하고 조립하되, 스케치를 통해 아이디어를 탐구하는 것부터 시작하세요.
  • 자신이 고안한 빛 부호를 이용해 메시지를 보낼 수 있도록 장치를 프로그래밍하세요.

• 스파이크 에센셜을 이용해 디자인 아이디어를 뒷받침할 방법에 대해 브레인스토밍을 진행하세요. 예를 들자면…

  • 빛을 이용한 통신에 있어 세트의 어느 부품이 가장 중요한지를 학생들로 하여금 선택하게 함(조명 매트릭스와 센서).
  • 색상을 바꿔서 부호가 더 재미있어지도록 라이트 센서를 프로그래밍하는 방법을 고안함(예: 빨간색 한 번 깜박임 = 행복, 파란색 한 번 깜박임 = 슬픔).

• 학생들에게 예상대로 작동할 때까지 모델을 반복하여 개선하게 하세요.

• 과제 수행 중간에 학생들에게 익숙한 수업 방식에 따라 아이디어를 서로 교환하고 새로 떠오른 영감에 기초하여 모델을 업데이트하게 하세요.

예제 아이디어

• 학생들을 모두 모으고 정보를 공유하세요.

• 각 그룹별로 직접 만든 모델과 디자인 계획을 이용해 시연과 설명을 해보라고 하세요.

  • 디자인 아이디어 및 그것을 선택한 이유.
  • 장치가 원거리 통신에 어떻게 도움이 되는가.
  • 문제를 해결함에 있어 가장 어려운 부분.
  • 디자인이 효과가 있었는지, 아니면 수정해야 했는지.
  • 어떤 부호를 만들었는가.

파트 B의 설명 섹션을 이어서 하고자 할 경우, 학생들에게 모델을 그대로 보관하게 하거나 따로 시간을 주고 다시 조립하게 하세요.

파트 B (45분)

• 다른 그룹이 추가로 배운 내용의 시연과 설명을 할 수 있도록 파트 A의 설명 단계를 반복하세요.

• (5분) 정교화 단계에서 도움이 될 배경 지식을 공유하세요.

  • 사람들은 일상 생활 중에 신호의 전달을 위해 빛뿐 아니라 소리를 사용하기도 합니다.
  • 어떤 예를 들 수 있을까요? 어떤 메시지를 보내나요? (화재 경보기, 경찰차나 구급차의 사이렌, 전화기의 벨소리, 초인종 소리 - 이런 소리들은 주로 사람들의 주의를 촉구하거나 위험한 상황을 경고할 때 사용합니다.)
  • 학생들에게 일상 생활 중에 사용하는 소리 신호를 더 많이 말해보라고 하세요. 그 다음, 스파이크 앱의 세 가지 사운드 블록을 사용하는 방법에 대해 간략하게 브레인스토밍을 진행하세요.
  • 질문: 어떤 소리를 사용할 수 있을까요? (답은 스파이크 앱>도움말 메뉴>아이콘 블럭을 보아주세요.)

• (15분) 학생들에게 모델을 반복 테스트하며 앱의 다음 과제를 완료하게 하세요.

  • 소리를 메시지 부호로 사용할 방법을 몇 가지 고안하고, 종이에 적게 하세요. (예시를 통해 학생들을 도와주세요. 이를테면, 손뼉치는 소리 = 행복, 개 짖는 소리 = 놀고 싶다).
  • 소리를 내는 장치를 디자인하고 조립한 후, 소리를 사용하여 부호화된 메시지를 보내도록 장치를 프로그래밍하세요. (음악과 진동 수업을 참조하세요. 학생들에게 도움이 될 것입니다.)

• (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.
  • 소리와 빛을 사용하여 자신만의 부호를 개발할 수 있다.
  • 빛과 소리(부호)를 사용하여 원거리 통신 문제를 해결해줄 장치를 디자인하고 조립하며 그 기능을 묘사할 수 있다.
  • 예상대로 작동할 때까지 장치를 반복해서 개량할 수 있다.

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:

• 간단한 부호 제안(예: 한 번 깜박임 = 예, 두 번 깜박임 = 아니오, 세 번 깜박임 = 모름; A = 1, B = 2; 손뼉치는 소리 = 행복; 개 짖는 소리 = 놀고 싶다)을 통해 학생들이 장치를 빠르게 디자인할 수 있도록 도움을 주세요. 학생들이 도중에 생각이 막힐 경우, 탐구 섹션에 제시된 예제를 통해 생각을 이끌어주세요.

수업의 수준을 높이는 방법:

• 네 명 단위로 그룹을 짜고, 각 그룹별로 빛과 소리를 복합적으로 사용하여 원거리 통신이 가능한 장치를 디자인하게 하세요.

• 학생들에게 탐구 및 정교화 단계에서 만든 플래시카드에 부호를 쓰고 그리게 하세요. 그 다음, 색상, 숫자, 그림, 소리 단어(예: "짖다")를 사용하여 플래시카드를 만들게 하세요. 플래시카드를 친구나 가족과 공유하고 설명을 할 수 있겠나요? 커뮤니케이션을 위해 부호가 어떻게 사용되는지를 알 수 있어야 해요.

이렇게 할 경우 수업 시간이 45분 이상으로 길어집니다.