달 기지

• 프로젝트의 내용과 관련 교사 지원 자료를 읽으십시오.
• 이 프로젝트를 어떻게 소개할 것인지를 정하십시오. 프로젝트에 포함된 비디오를 사용해도 좋고, 직접 준비한 자료를 사용할 수도 있습니다.
• 프로젝트의 최종 결과를 판정하십시오. 예를 들어, 프레젠테이션의 파라미터와 문서에 포함되어야 할 특정

달은 지구의 천연 위성이며, 우주에서 우리가 갈 수 있는 가장 가까운 곳이기도 합니다. 달, 화성 또는 다른 행성에 기지를 구축하는 일은 인류의 미래를 위해 매우 중요한 과제 중 하나입니다. 인간은 이미 달에 가본 적이 있으므로 일부 과제에 대해서는 해법이 밝혀져 있는 상태입니다. 하지만 목표를 달성하기 위해서는 그 밖에도 여러 가지 문제를 해결해야 할 것입니다. 예를 들어, 우주 공간에서 물체를 움직이는 능력도 그러한 과제에 해당하며,
사람과 자재를 우주로 보내기 위한 장치로는 로켓을 꼽을 수 있습니다. 또한 우주인이 우주 공간에서 과제를 용이하게 수행하도록 하기 위해 다양한 기능을 가진 로봇이 개발되었습니다. 로봇은 독자적으로 움직이거나 물체를 붙잡도록 프로그래밍할 수 있습니다. 달에서 사용할 로봇의 설계는 지구에서 시작되며, 로봇을 우주에 보내기 전에 동작을 테스트하고 설계를 조정하는 과정이 수행됩니다.

룹 토의 질문
1.어떻게 해야 물체를 달에 보낼 수 있을까요?
로켓을 사용하면 물체를 달이나 다른 곳으로 보낼 수 있습니다.

2.어떻게 해야 물체를 달에 착륙시킬 수 있을까요?
원하는 물체를 안전하게 착륙시키기 위해 낙하산, 풍선, 로켓 등 여러 가지 수단이 발명되었습니다. 달의 대기는 매우 희박하므로 낙하산은 좋은 해법이 될 수 없습니다. 로켓은 예로부터 많이 사용되어 온 방법입니다.

3.달에 기지를 만들고 조립하기 위한 좋은 방법이 무엇입니까?
인간이 수행하기에 너무 위험한 작업을 위해 로봇이 흔히 사용됩니다.

모델의 특성
학생들에게 구동과 회전이 가능한 로봇을 조립하게 하고, 이어 지면 위에서 이동이 가능하도록 프로그래밍하게 하십시오.

수집 대상 물체로는 작은 모듈이 적당하며 자체적으로 조립해도 무방합니다.

이 프로그램은 로봇의 행동에 대한 학생들의 이해를 돕기 위한 목적으로 구상되었습니다. 학생들에게 탐구와 실험을 위한 시간을 주어 로봇의 동작에 친숙해지도록 하십시오.

로봇의 동작을 제어하려면 모터의 출력과 시간 사이의 관계를 이해하는 것이 중요합니다. 예를 들어, 시간이 동일하다면 출력을 4로 설정할 때보다 10으로 설정할 때 로봇이 더 멀리 움직일 것입니다.

모델을 조립할 때 학생들이 주의를 기울여야 할 몇 가지 요소를 예시하자면 다음과 같습니다.

• 앞 타이어가 뒷 타이어보다 커야 합니다
• 모터에 연결된 선이 기계장치를 방해하지 않아야 합니다
• 타이어가 축에 바르게 조립되어야 합니다

팀 조립 옵션
여분의 장치가 있을 경우, 학생들에게 팀 로봇 조립 작업을 분담하게 함으로써 이 모델의 조립 시간을 줄일 수 있습니다.

• 학생 A가 1-23단계의 조립을 담당
• 학생 B가 24-41단계의 조립을 담당

해법 계획 및 시도:

• 첫 번째 달 기지 모듈에 다다르기 위해 로봇이 따라가야 할 경로를 계획하세요.
• 첫 번째 모듈로 이동하도록 로봇을 프로그래밍하세요.

해법 시도 및 수정:

• 첫 번째와 두 번째 달 기지 모듈에 다다르기 위해 로봇이 가야 할 경로를 계획하세요.
• 최종 위치에 다다르기 위해 로봇이 거쳐야 할 경로를 계획하세요.
• 이 경로들을 따라 이동하도록 로봇을 프로그래밍하세요.

학생들에게 시간을 주고 이 프로젝트를 통해 수집된 정보를 취합하게 하십시오. 아울러 중점을 두어야 할 기술에 대한 교사의 판단에 따라 각 팀별 또는 학생별로 다음 중 몇 가지 과제를 부여할 수 있습니다.

• 전략의 개략적 스케치(분해)
• 로봇이 달 모듈을 수거하는 장면이 담긴 비디오(평가)
• 해법에 대한 설명이 담긴 비디오(추상화)
• 프로그래밍 문자열의 화면 캡처 이미지(알고리즘적 사고)
• 프로그램에 대한 설명(알고리즘적 사고)
• 학생들이 프로젝트 중에 수행한 테스트에 관한 그림 및 설명(평가)

각 팀별로 해법을 시연해 보이기 위한 발표회를 준비합니다.

다음과 같은 요구 사항을 몇 가지 추가하여 프로젝트를 더욱 까다롭게 바꿀 수 있습니다.

• 세 개 이상의 모듈을 사용해야 함
• 경로를 1분 안에 통과해야 함
• 이동 중에 로봇을 우측으로 90도씩만 회전할 수 있음

다음과 같은 수학 관련 문제를 구성하십시오.

• 두 개의 모듈이 달 표면에 완벽하게 착륙했습니다. 다른 두 개의 모듈은 이전의 두 모듈과 평행을 이루는 선 위에 착륙했습니다. 이들 모듈이 착륙했을 것으로 판단되는 위치를 보여주고, 로봇이 모듈을 수거하도록 프로그램을 작성하십시오.

• 두 개의 모듈이 서로 20cm의 거리를 두고 착륙했습니다. 여기에 다른 두 개의 모듈이 착륙한 위치를 더하면 네 개의 모듈이 직사각형을 이루며, 그 둘레는 60cm보다 작습니다. 모듈이 착륙했을 것으로 판단되는 위치를 보여주고, 로봇이 모듈을 수거하도록 프로그램을 작성하십시오.

• 네 개의 모듈을 서로 다른 두 개의 로봇이 수거하도록 하되, 모든 로봇이 동시에 기지에 도착해야 합니다.

• 학생들에게 각자 모듈을 조립하고 각자 달 기지 조립에 관한 임무를 제안하게 하십시오.