스마트기기를 활용한 학생 참여 수업

2019 대한민국과학교사큰모임 발표자료입니다. 다른 곳에 인용하실 때는 반드시 출처를 밝혀 주시기 바랍니다.

경기 이천중 김정식

Ⅰ. 스마트폰 활용한 과학수업

각종 실험수업을 하기위해서 MBL과 같은 다양한 장비들을 수업에 활용하고 있다. 하지만 MBL장비를 갖추고 수업을 하기 위해서는 준비과정과 시간적 공간적 제약이 많이 따른다. 전문적인 실험은 아니더라도 스마트폰에 들어있는 센서 및 장비만 이용해도 간단한 실험들을 충분히 할 수 있다. 스마트폰만 있으면 학생들과 함께 가상실험도 해 볼 수 있고 스마트폰에 들어있는 센서를 이용해서 간단한 실험 설계도 가능할 것이다. 스마트폰에 들어있는 센서와 장비를 알아보고 수업에 응용하는 방법에 대해 생각해 보자. Z-Device Test 어플을 이용하여 스마트폰에 들어있는 각종 센서 및 장비들을 살펴보고 Sensor kinetics 어플을 이용해 센서의 그래프도 그려보고 다양한 어플을 이용해 응용해 보도록 하자

1. Z-Device Test 어플을 통한 스마트폰 센서 및 장비 확인

가. 목적 스마트폰에 들어있는 센서 종류를 알아보고 실험에 응용할 수 있다. 나. 센서 종류 Z-Device Test 어플을 설치하여 실행시키면 내 스마트폰에 사용가능한 센서는 초록색으로 체크표시되어 나타나고 지원하지 않는 센서는 붉은색으로 X표시가 되어 나타난다. 또 각각의 센서를 누르면 실시간으로 작동여부를 확인할 수 있다.

Main camera(카메라) : 동영상 및 사진 촬영
GPS : 인공위성을 통한 위치감지, 현재 위도는? 태양의 고도는?
Accelerometers(가속계) : 스마트폰에 작용하는 중력 감지 및 가속도 감지 Linear acceleration(선형 가속 감지), Gravity(중력 감지). 가속도 센서는 이동하는 물체의 가속도나 충격의 세기를 측정하는 센서이다. 물체의 가속도, 진동, 충격 등의 동적 힘을 측정하는 것으로, 물체의 운동 상태를 상세하게 감지할 수 있으므로 활용 분야가 아주 넓다. 엘리베이터의 운동, 진자운동 측정, 수레운동, 원운동 등 다양한 분야의 분석이 가능하다.
Compass(자기장, 나침반) : 지자기 감지, 자기장 변화 감지, 방위를 구할 수 있고, 전자기파 측정(강한 전자기파)도 가능하며, 자극 관련 실험에도 사용할 수 있다.
Screen(스크린) : 다양한 색깔 출력, 시력검사, 빛의 삼원색 합성 등 활용
Sound(스피커) : 다양한 소리 출력, 가청주파수, 맥놀이 등 실험에 활용
Vibrator(진동센서) : 스마트폰 진동 출력, 지진계 등에 활용
Microphone(마이크) : 소리입력을 통한 주파수 분석 및 소리 크기 감지
Light sensor(조도센서) : 빛의 밝기 감지. 거리에 따른 빛의 밝기, 위도에 따른 빛의 밝기 등에 사용
Proximity sensor(근접센서) : 0.5cm 이내로 가까이 접근했는지 감지. 물리적 접촉되기 전 근접하였는지 감지
Pressure sensor(기압센서) : 기압 감지, 압력변화 감지, 고도계, 날씨예측
Temperature sensor(온도센서) : 주변 온도 감지
Relative humidity(습도계) : 공기 중의 상대 습도 감지(온도센서와 함께 활용하면 상대습도 측정)
Flash(플래시) : 조명 실험 및 스트로브스코프 대용
Gyroscope(자이로스코프) : 스마트폰이 어느 방향으로 회전하는지 회전. 감지, 각운동량 보존법칙에 의해 회전 방향 감지, Rotation vector(회전감지) 등이 있다. 또한 이들을 조합하여 다양한 실험이 가능하다.

기압실험

진동실험

조도 실험

2. 물컵 회전 및 진자운동 및 원운동 실험(Sensor kinetics 어플)

Sensor kinetics 어플의 장점은 센서의 변화를 그래프로 그려주고 실험이 끝난 후 이전 센서 기록을 다시 확인할 수 있다는 점이다. 시간에 따른 변화를 볼 수 있고 실험 후 그래프 크기를 변화시켜 가며 관찰이 가능하다. 가. 실험 목표 CD케이스로 만든 실험도구를 이용하여 주기운동, 원운동을 할 수 있다. 나. 실험 과정

1.2m 길이의 실 4개와 CD케이스를 준비한 후 실을 대칭이 되도록 묶는다.
추후에 스마트폰을 잡을 수 있도록 고무밴드 10개를 CD케이스에 감는다.
길이를 맞춰서 4개의 실 끝을 묶는다.
종이컵에 물을 절반정도 담아 CD 케이스 위에 올리고 감아놓은 실을 움직여 종이컵이 5) CD케이스와 종이컵을 회전시키면서 물이 쏟아지는지 관찰한다.
종이컵에 담긴 물위에 종이배 또는 병뚜껑을 띄우고 같은 방법으로 회전시키면서 종이배가 가라앉는지 관찰한다.
종이컵 대신 스마트폰을 고무밴드 사이에 끼우고 Sensor kinetics 어플을 실행시켜 가속도계를 선택한 후 진자운동을 시킨다.
실의 길이를 바꾸어 가면서 진자운동의 주기를 측정해 본다.
원운동을 시키면 어떤 변화가 생길지 관찰해 본다.

다. 실험활동 장면

3. 참고자료

가. 제주도에서 청주공항까지 비행기 내부 압력변화와 엘리베이터 안의 가속변화

4. 초성퀴즈 활용한 수업 전략

가. 수업전략 1) 수업을 마무리 할 때 수업정리용으로 사용 수업이 끝날 때 정리용이나 형성평가 문제로 사용하면 좋다. 오늘 수업정리 내용을 문제로 만들어 문제를 풀게 하면 문제를 풀면서 중요한 내용을 정리할 수 있다. 힌트를 준다는 명목 하에 수업시간에 가르쳤던 내용들을 중간에 제시해 줄 수 있다. 2) 모둠이 함께 맞추기 개인 보다는 모둠이 함께 문제를 풀게 하면 자연스럽게 협동학습을 하게 할 수 있다. 상의해서 정답을 알아낸 모둠은 모둠명을 외치며 동시에 손을 들게 하고, 가장 빨리 함께 손을 든 모둠에 기회를 주면 된다. 정답을 맞출 때는 한 명이 이야기 하게 하지 말고, 한명이 절반의 답을 이야기 하면, 나머지 3명 중에 선생님이 지목한 학생이 나머지 절반을 이야기 하게 하면 좋다. 그래야 모둠원 전체가 정답을 말하기 전에 서로 논의하고 가르쳐 주게 된다. 3) 문제 출제할 때 재미있는 수식어를 많이 넣자 문제 뜻과 관계없는 재미있는 수식어를 많이 넣어 주면, 공부를 잘하는 학생뿐 아니라 수업에 잘 참여하지 않은 학생들도 답을 맞힐 수 있게 된다. 그러면 수업을 잘 들은 학생과 잘 듣지 않은 학생들이 포기하지 않고 함께 문제를 풀기위해 협동하게 된다. 적당한 수식어는 학생들을 협동하게 하는데 많은 도움이 된다. 4) 힌트 버튼 사용 문제를 잘 맞히지 못하면 힌트를 줄 수 있다. 1단계힌트 버튼을 누르면 출제된 문제에 받침이 나타난다. 그래도 못 맞추면 2단계힌트 버튼을 눌러 주면 된다. 2단계 힌트 버튼은 여러 번 누를 수 있는데 누를 때 마다 무작위로 한 글자씩 나타나게 된다. 아무리 어려운 문제도 힌트를 많이 눌러 주면 결국 누구나 정답을 맞출 수 있게 된다. 5) 원하는 글자만 보여주기 출제된 문제에 원하는 글자를 마우스로 누르면 그 글자만 완전한 글자로 화면에 보이게 된다. 학생들이 궁금해 하는 글자가 있다면 선생님이 미리 선택해서 화면에 보여줄 수 있다. 나. 실행화면

Ⅱ. 마치며

학생들이 가지고 있는 스마트폰을 이용한 간단하면서도 효과적인 수업기법을 제시해 보았다. 가장 좋은 수업이란 어떤 수업일까? 필자가 생각하는 좋은 수업이란 학생들이 열심히 참여하면서 즐거워야 하고 또한 선생님도 즐거운 수업이라고 생각한다. 위에서 제시한 방법들의 특징은 수업설계를 하는데 많은 시간을 필요로 하지 않는다는 점이다. 주변에 많은 선생님들이 새로운 기법을 배워 시도하지만 결국 수업준비에 지쳐서 중간에 포기하는 경우를 많이 보아왔다. 때로는 별다른 준비없이 스마트폰을 이용하여 간단하면서도 큰 효과를 볼 수 있는 수업기법을 시도해 보길 바란다. 마지막으로 꼭 기억해야 할 점은 스마트폰과 같은 기기는 수업을 효과적으로 진행하기 위한 단순한 도구일 뿐이지, 목적이 되어서는 안된다는 점이다. 수업의 효과를 높이기 위해 다양한 수업기법 중 하나로 스마트기기를 사용하는 것이 바람직하다. 스마트기기를 위해서 수업을 설계하는 실수를 범하지 않길 바란다. 오늘 소개한 자료 및 프로그램은 김정식 허명성 과학사랑(http://sciencelove.com)에서 다운 받을 수 있다. [부록] 유용한 과학실험 및 수업용 어플

시험지 그림검사2 : 원안지를 등사했을때 그림이 제대로 나올지 미리 확인
소리분석(진폭,진동수,파형)2 – 소리의 3요소를 실험할 수 있는 앱
빛 가상실험실2 : 빛의 직진,반사,굴절,분산,합성 관련 가상실험
빛의 삼원색 조명 가상실험 : 암실을 만들지 않아도 스마트폰으로 조명효과
원형도선 주위 자기장 가상실험2 : 원형 도선주위에 생기는 자기장 모양 관찰
사진 CMY인쇄물 만들기 : 사진을 색의 삼원색으로 만들어 TP용지에서 합성가능
소음경보기2 : 학생 활동수업에 사용하는 소음경보기 – 선생님 목소리 반응 안함
생일축하케이크2 : 바람을 불어 촛불을 끌 수 있는 생일케이크
퀴즈부저 AR2 : 선생님 스마트폰 1개로 진행하는 퀴즈부저
인원점검용(명렬표) 2018 – 체험학습이나 계발활동때 학생들 인원점검 및 전화
국민의례 행사용2 – 학교에서 행사 진행할때 방송부 없이 혼자 진행 가능
교육용 실물화상기2 : 미러링하면서 쉽게 화면 정지하고 표시할 수 있는 앱
다음-DAUM : (QR코드, 꽃, 노래인식) – 다음사전 추가설치시 한자인식
Line Tools : 15개의 편리한 도구 모음 (확대경,소음측정기,QR코드 등등)
HP Reveal – 증강현실을 이용한 거꾸로교실 가능
구글별지도 : 별자리 실시간 관측
Googles – 화면인식 사물 검색 및 스도쿠 풀이
Framelaps – 인터벌 촬영
PlayScore Lite : 악보 인식해서 연주해 주는 어플
plickers : 스마트폰 없이 종이(마커)를 이용하여 응답받을 수 있음.
Explain Everything – 스마트패드 화면 녹화 어플 – 거꾸로 교실 제작에 용이특성 이미지 설정
Power Director : 스마트폰으로 동영상 편집하는 프로그램