STEM+I 생각교실 운영 사업 교육 프로그램 2021 열역학 로봇(Lawbot) 인천대학교 과학영재교육원 2021년 STEM 생각교실 운영 사업 교육 프로그램 프로그램 개요 기관명 인천대학교 과학영재교육원 프로그램 열역학 로봇(Lawbot) 이름 주요 과목 화학 관련 단원 관련 과목 정보, 환경 관련 단원 STEM 요소 S, T 지역 물질대사, 연소와 호흡, 열량 / 열기관, 열역학 / 반응열, 엔탈피, 헤스의 법칙, 엔트로피 인공지능 기초, 챗봇만들기, 지속가능성 개발자 ❍ 화학 교과에서 다루는 열역학 용어에 관한 기본 개념 학습 ❍ 학생들은 열화학 단원에서 헤스의 법칙을 통하여 열역학 제1법칙을 학 주요 수업 개요 습 ❍ 화학 반응에 수반되는 열을 측정하는 실험을 설계 및 수행 ❍ 열역학 로봇(Lawbot)을 제작하고 열역학적 개념을 정리하는 산출물 제 작 1차시: ‘확찐자’가 되지 않으려면 열량을 제어해야한다. 음식의 열량은 어 차시별 주요내용 (키워드 위주) 디에서 나오는 걸까? 2차시: 도서와 인터넷 검색을 통해다음 질문에 대해 답을 써봅시다. 3차시: 열역학 제 1법칙에 대해 학습해보자. 4차시: 엔탈피란 무엇인가? 1차시 열에 관한 법칙 학습 목표 1. 열역학적 기본 개념을 기술할 수 있다. 2. 화학 반응에 수반되는 열을 열화학 반응식으로 표기할 수 있다. 3. 상태함수의 개념을 기초로 화학 반응에 수반되는 열량을 헤스의 법칙으로 설명할 수 있다. 4. 화학 반응에 수반되는 반응 엔탈피를 계산할 수 있다. 준비물 활동지, 스마트펜 유의 사항 스마트 펜을 이용하여 학생이 에너지 도표를 직접 그려 발표하고 토의하게 할 수 있으나 스마트 펜이 없는 경우 대면 수업에서는 칠판, 비대면 수업에서는 태블릿 또는 노트북의 그림판 기능, 줌 화면공유 화이트보드, 잼보드 등을 이용하여 학생 발표 내용을 공유할 수 있다. - 3 - STEM 생각교실 교재 2차시 반응열을 측정하려면? 학습 목표 1. 반응 엔탈피를 측정하는 실험을 설계할 수 있다. 준비물 노트북, 실험 계획서, 전자 계산기 유의 사항 반응 엔탈피의 다양한 예를 학습하고 반응 엔탈피를 측정할 수 있는 방법을 스스로 설계 하여 실험을 수행할 수 있는 준비를 마치도록 한다. 들어가기 2019년 7월의 인터넷 뉴스 기사를 읽어 봅시다. - 14 - STEM 생각교실 교재 3차시 [실험] 반응 엔탈피 측정 학습 목표 1. 반응 엔탈피를 측정하는 실험을 수행할 수 있다. 준비물 노트북, 실험 계획서, MBL interface, Temperature Strobe, 각 조별 실험 바구니. 유의 사항 1. 반응 엔탈피를 측정하는 실험을 수행하기 위하여 각 조별로 실험 바구니를 스스로 준비 하게 한다. 2. 실험 바구니에는 도구뿐만 아니라 시약의 제조가 필요한 경우 용액을 미리 제조하게 지 도해야 하며 실험 바구니는 시건 장치가 되어 있는 곳에 안전하게 보관하다. 3. MBL interface, Temperature Strobe를 이용하여 데이터를 확보할 때는 데이터를 측 정한 기기의 조건을 반드시 기록하도록 지도한다. 4. MBL interface, Temperature Strobe를 노트북과도 연결하여 노트북 화면으로 그래프 를 확인하고 다운로드 받을 수 있다. 5. 실험 데이터를 파일로 내려받아 데이터 처리 프로그램을 통하여 그래프를 작성하도록 지 도한다. 기초 학습 예) 용해열 측정 1. 실험 목적: 용질이 물에 용해할 때 출입하는 열량을 측정할 수 있다. 2. 준비물: 전자저울, 웨잉보트, 약수저, 열량계, 증류수, MBL센서, 온도 프로브, 눈금실린더(100mL), 집게클램프, 스탠드, 비커(250mL), 교반기, 마그네틱바(2cm), 3. 방법 - 20 - STEM 생각교실 교재 4차시 열역학 법칙 Lawbot 만들기 학습 목표 1. 열역학 법칙과 관련된 열역학적 개념을 옳게 기술할 수 있다. 2. 챗봇 제작 도구인 Dialogflow를 이용하여 챗봇을 제작할 수 있다. 준비물 노트북, 화학 교과서, Dialogflow 유의 사항 1. 챗봇 제작도구인 Dialogflow를 사용하는 방법을 미리 학습하고 올 수 있도록 안내 자료 를 만들어 한달 전에 배부한다. 2. 채팅은 구어체로 작성하되 개념을 정확하게 기술하도록 지도한다. 3. 일반적인 채팅이 아닌 지식 백과 같은 대화를 만드는 학생이나 단순 질문 1문 1답의 인 텐트를 제작하는 학생이 있을 수 있다. 따라서, Add Follow-up Intent 기능을 사용하 여 채팅이 심화된 질문으로 학습자를 이끌어가는 대화를 만들 수 있도록 지도한다. 4. 학습자가 제작한 챗봇을 테스트하기 위한 URL 주소를 제출하게 하여 다음과 같은 화면 에서 교사가 테스트해본다. - 25 - STEM 생각교실 교재