STEM+I 생각교실 운영 사업 교육 프로그램 2022 수집한 데이터를 이용하여 AI 예측 모델을 만들어보자. 에너지제로하우스 & 스마트팜 데이터 수집 및 모델링 부산대학교 과학영재교육원 2022년 STEM+I 생각교실 운영 사업 교육 프로그램 프로그램 개요 기관명 구분 부산대학교 영재교육원 프로그램명 주요 과목 신규 (신규/수정보 완) Zero 에너지 하우스 및 스마트팜 과학탐구실 험 관련 과목 정보 STEM+I S, T, E, 요소 M, I 주요 적용 학년 고1 개발차시 4 주요 단원 Ⅱ 생활 속의 과학 탐구 관련 단원 Ⅳ 인공지능 적용 지역 보조 주 개발자명 개발자 에너지 제로의 개념은 사용하는 에너지와 생산하는 에너지가 같은 상태임 사용하는 전력량을 예측하기 위한 인공지능 모델을 개발해 보면서 학습에 주요 수업 개요 필요한 데이터의 중요성과 인공지능 모델 개발 기술을 습득함 스마트팜의 식물생장을 예측하기 위한 인공지능을 개발을 위해 아두이노 를 이용하여 데이터를 수집하고 Orange를 이용하여 인공지능 모델을 개 발함 1. 각자의 집에서 매일매일 수집한 사용 전력량 데이터를 모으고, 데이터 를 학습에 활용하여 사용 전력량을 예측하는 인공지능 모델을 Orange 로 만들어 봄 차시별 주요내용 (키워드 위주) (전력량, 데이터, 학습, 인공지능) 2. 팀별로 상추를 재배하면서 기온, 습도, 흙의 수분량, 잎의 생장 정도를 수집하고, 전체 학년의 데이터를 하나로 모아, 생장을 예측하는 인공 지능 모델을 개발함. 인 공지능 모델의 정확도를 회귀분석으로 파악하 여 가장 적합한 모델을 확정함 (식물의 생장, 데이터, 인공지능, 회귀분석) 물리학 ② 부산대학교 과학영재교육원 57 72 2022 STEM+I 생각교실 프로그램북 - 교사용 활동지 

STEM+I 생각교실 운영 사업 교육 프로그램 2022 친환경+Zero에너 지 주택 만들기 부산대학교 과학영재교육원 2022년 STEM+I 생각교실 운영 사업 교육 프로그램 프로그램 개요 기관명 프로그램명 구분 부산대학교 (신규/수정보 완) 신규 친환경+Zero에너지 주택 만들기 주요 적용 학년 개발차 시 주요 과목 통합과학 주요 단원 Ⅱ. 생활 속의 과학 탐구 관련 과목 과학교양 관련 단원 융합과학 STEM 적용 지역 STEM+I 요소 고1 6 보조 주 개발자명 개발자 신재생에너지의 종류를 탐색하고 에너지를 효율적으로 사용하면서도 주요 수업 아두이노 기반의 스마트팜기술을 접목한 친환경 미래의 에너지 주택 개요 을 설계하고 제작함으로써 공학기반의 융합과학 탐구 능력을 함양하 고자 한다. [1차시] 친환경+에너지 주택 설계하기 1) 친환경적이면서도 에너지를 효율적으로 사용하는 주택을 제작할 때 중심이 되는 친환경 요소, 신재생 에너지 요소들을 조사해보자 2) 친환경적이면서도 에너지를 효율적으로 사용하는 내가 갖고 싶은 STEM 기반의 미래에너지 주택을 설계해보자. [2차시] 아두이노회로 구성, 코딩 연습하기 (TinkerCad 활용) 차시별 주요내용 (키워드 위주) 1) 태양전지가 만들어 내는 전기에너지를 정량적으로 측정할 수 있다. 2) 집안에 가스가 누출되거나 화재가 발생시 알람이 발생하여 안전을 지 켜주는 가스 감지기를 제작할 수 있다. [3차시] 친환경 주택에 필요한 스마트화분 제작하기 1) 교실이나 집안에서 간단히 키울 수 있는 식물을 선정하여 일반화분을 사용하여 기르도록 한다.(사람이 관리) 2) 교실이나 집안에서 간단히 키울 수 있는 식물을 선정하여 스마트 화 분을 제작하여 기르도록 한다.(아두이노 관리) [4차시] 효율적인 에너지사용 태양전지 충전회로 제작하기 1) 태양전지에너지를 충전하다가 필요시 수동으로 에너지를 사용 할 수 있는 에너지 사용 효율적인 회로를 구성할 수 있다.( 사람이 스위치 ON/OFF) 2)태양전지에너지를 충전하다가 필요시 자동으로 에너지를 사용 할수 있 는 에너지 사용 효율적인 회로를 구성할 수 있다.(아두이노가 자동 ON/OFF) [5~6차시] 친환경+에너지 주택 제작 및 발표(공유) (5차시) 지금까지 제작한 소품들을 활용하여 친환경적이면서도 에너지를 효율적으로 사용하는 STEAM+I 주택을 친구들과 협력하여 제작해보자. (6차시)제작한 친환경+에너지 주택의 특징과 기능을 3가지(친환경, 에너 지,아두이노) 영역을 중심으로 발표하고 공유할 수 있다. ※ 작품 제작 시간이 충분히 필요하기 때문에 5,6차시는 통합해서 수업 활동을 전개하는 것이 효율적이다. 물리학 ① 물리학 1 친환경 & Zero에너지 주택 탐구활동지 1 차시 탐구주제 친환경+Zero에너지 주택 (1차)설계하기 탐구목표 친환경 요소, 신재생 에너지 요소를 조사해보고 친환경적이면서도 에너지를 효율적으로 사용하는 STEAM+I 주택을 설계해보자. 내가 갖고 싶은 미래에너지 주택을 설계해보자. 준 비 물 태블릿PC(노트북), 스케치북(설계활동지) 탐구활동 1 (자료 조사) 친환경 + 에너지 주택을 설계하기 전에 다음 3가지 부분을 포함하여 토의하고 조사해보자. ① 친환경적인 요소 ② 효율적인 에너지사용 ③ 코딩 + 아두이노 적용할 부분 학습보조자료(영상) 에너지 제로 하우스 관련 영상 (3분 59초) https://youtu.be/xiVNcopxApo 스마트팜 관련 영상 (5분 6초) https://youtu.be/StwDmsco3jg Tinkercad 아두이노 배우기 (8분31초) https://www.youtube.com/watc h?v=kiujn8TtALw&t=182s 부산대학교 과학영재교육원 13 친환경 & Zero에너지 주택 탐구활동지 탐구주제 2 차시 아두이노 배우기 (태양전지전력측정하기, 가스-화재 감지기) 1. 태양전지가 만들어 내는 전기에너지를 정량적으로 측정 할 수 있다. 탐구목표 2. 집안에 가스가 누출되거나 화재가 발생시 알람이 발생하여 안전을 지켜주는 가스 감지기를 제작 할 수 있다. 준 비 물 태블릿PC(노트북), 태양전지 충전 부품세트, 아두이노박스(부품세트), TinkerCad 탐구활동 1 (태양전지 전력 측정하기) 태양전지 전력 측정하기 신재생에너지로 가장 널리 쓰이는 태양전지가 만들어 내는 전기에너지를 정량적 으로 측정 하여 LCD에 전압, 전류, 전력(전압×전류)값을 나타내도록 한다. [준비물] 태양전지판, I2C LCD, 저항(100Ω) 2개 16 2022 STEM+I 생각교실 프로그램북 - 교사용 활동지 친환경 & Zero에너지 주택 탐구활동지 탐구주제 탐구목표 준 비 물 3 차시 식물 화분 기르기 (2가지) 1. 교실이나 집안에서 간단히 키울 수 있는 식물을 선정하여 미니 화분을 사용하여 기르도록 한다.(사람이 관리) 2. 교실이나 집안에서 간단히 키울 수 있는 식물을 선정하여 스마트 화분을 제작하여 기르도록 한다.(아두이노 도입) 태블릿PC(노트북), 식물화분 , 아두이노박스(부품세트), TinkerCad 탐구활동 1 (일반화분) 일반화분 식물기르기 교실이나 집안에서 간단히 키울 수 있는 식물을 선정하여 미니 화분을 사용하여 기르도록 한다.(사람의 손길이 필요함) 탐구하기 실내에서 기르는 식물을 선정 할 때 다음 3가지 부분을 포함하여 토의하고 조사해보자 1. 햇빛을 많이 필요한 식물인가? 2. 물을 많이 필요로 하는 식물인가? 3. 성장이 빠르게 일어나는 식물인가? 20 2022 STEM+I 생각교실 프로그램북 - 교사용 활동지 물리학 ① 친환경 & Zero에너지 주택 탐구활동지 탐구주제 탐구목표 준 비 물 4 차시 태양전지 충전회로 만들기 (2가지) 1. 태양전지에너지를 충전하다가 필요시 수동으로 에너지를 사용 할 수 있는 에너지 사용 효율적인 회로를 구성 할 수 있다. (스위치 사용) 2. 태양전지에너지를 충전하다가 필요시 자동으로 에너지를 사용 할수 있는 에너지 사용 효율적인 회로를 구성 할 수 있다. (아두이노 사용) 태블릿PC(노트북), 태양전지 충전 부품세트, 아두이노박스(부품세트), TinkerCad 탐구활동 1 (스위치사용) 수동 태양전지 충전회로 만들기 태양전지에너지를 충전하다가 필요시 수동으로 에너지를 사용 할수 있는 에너 지 사용 효율적인 회로를 구성 하도록 한다. [준비물(세부항목)] 태양전지판, 충전지(콘덴서), LED, 직류모터(날개포함), 스위치(버튼) 탐구하기 다음 3가지 부분을 포함하여 토의하고 조사해보자. 1. 전기에너지를 생산하는 부품을 명시하고 작동원리를 조사해보자. 2. 전기에너지를 충전하는 부품을 명시하고 작동원리를 조사해보자. 3. 전기에너지를 소비하는 부품을 명시하고 작동원리를 조사해보자. 4. 스위치가 on, off 일 때 전기회로의 기능이 어떻게 달라지는지 알아보자. 부산대학교 과학영재교육원 23 친환경 & Zero에너지 주택 탐구활동지 탐구주제 탐구목표 준 비 물 5 차시 친환경& 에너지 주택 (2차) 설계하기 1. 1차 설계도를 중심으로 친환경적이면서도 에너지를 효율적으로 사용하는 STEAM+I 주택을 개선하여 2차 설계를 완성할 수 있다. 2. 2차 설계를 바탕으로 친환경적이면서도 에너지를 효율적으로 사용하는 STEAM+I 주택을 친구들과 협력하여 제작해보자. 태블릿PC(노트북), 스케치북(활동지), 아두이노박스(태양전지, 부품세트), 제작박스(글 루건, 공구, 소품), 하드보드지, 골판지, 재활용품 탐구활동 1 (설계활동지) 1차 설계 개선하기 1차 설계한 친환경+에너지 주택을 다음 3가지 부분을 고려하여 2차(최종) 설계를 수정해서 완성 해보자 1. 친환경적인 요소 2. 효율적인 에너지사용 3. 코딩+아두이노 적용할 부분 1차 설계의 문제점 26 2차 설계 개선내용 ∙ ∙ ∙ ∙ ∙ ∙ ∙ ∙ ∙ ∙ ∙ ∙ ∙ ∙ 2022 STEM+I 생각교실 프로그램북 - 교사용 활동지