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SW교육 융합 과학교과 연계형 실험 자동화 교구 개발
Development of SW Education Convergence Science Curriculum-linked Experimental Automation Teaching Tool 원문보기

한국전자통신학회 논문지 = The Journal of the Korea Institute of Electronic Communication Sciences, v.15 no.5, 2020년, pp.967 - 972  

손민우 (순천대학교 컴퓨터공학과) ,  김진하 (순천대학교 컴퓨터공학과) ,  주영태 (순천대학교 컴퓨터공학과) ,  김종실 (순천대학교 컴퓨터공학과) ,  김응곤 (순천대학교 컴퓨터공학과)

초록
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현재 사용되는 실험 교구는 센서를 활용하여 대부분 물리분야 실험에 적용하고 특정 실험에 잘 맞는 MBL만을 개발한 사례도 있다. 하지만, SW융합을 활용한 실험설계 단계는 없으며 교과서 속 다양한 화학실험 적용에 한계가 있고 아두이노의 경우 프로그래밍 시 학생들이 언어를 학습하고 이해하는 데 어려움이 있다. 본 논문은 기존의 microcomputer 실험의 단점 및 소프트웨어 교육의 한계를 극복하고 학습자 능동적 실험설계 과정을 포함한 SW교육 융합 과학 실험기구를 설계 및 개발하였다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

Most of the experimental tools currently used are applied to experiments in the physical field by utilizing sensors and only MBL that are suitable for specific experiments have been developed. However, There is no experimental design stage using SW fusion, and there is a limit to the application of ...

주제어

#임베디드   #교육 기자재   #펌웨어   #과학 실험   #소프트웨어 교육  

표/그림 (6)

AI 본문요약
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문제 정의

  • 그래서 소프트웨어 교육과 Microcomputer의 장점을 융합하고 교과서 속 실험 및 주제 중심 프로젝트 수업에 적용 가능한 확장형 기기를 구성하고자 한다. 또한 학습자 중심 수업 시 추가, 수정, 복제가 가능한 모듈형 장치 구성이 가능하도록 개발하였고 소프트웨어 기반 창의적인 융합실험 설계를 할 수 있도록 장치를 고안하였다.
  • 본 논문에서는 기존 Microcomputer 실험의 단점 및 소프트웨어 교육의 한계를 극복하고 학습자 능동적 실험설계 과정을 포함한 SW교육 융합 과학 실험 교구를 제안하고자 한다.
  • 본 연구는 과학 교과와 연계한 자동화 실험용 로봇 기반 구동 시스템을 설계 및 제작하였다. 실험용 로봇 제어장치 하드웨어와 수집된 데이터를 전송할 수 있는 무선 데이터 전송 시스템을 설계 및 제작하였다.
  • 국내에서는 블록형 프로그램은 스크래치와 엔트리가 양분하고 있는 설정이다. 이에 엔트리에서도 프로그램이 가능하도록 개발하였다.
  • 전체 구동시스템의 주요 구동부는 스텝모터로 구성되어 있으며, 피펫팅 시스템도 구동부로 구성되어 있다. 이에 추가적인 스텝모터를 이용한 구동형 장치인 가루 주입장치에 활용될 수 있도록 추가적인 스텝핑 모터 제어단자를 개발하였다. 그림 5는 교반기와 고체주입기의 구성도이다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
자동 피펫팅 시스템은 무슨 장치인가? 자동 피펫팅 시스템은 화학실험에서 주요 기능중 하나인 용액의 희석 설험을 용이하기 위한 장치이다. 피펫팅 장치는 기구의 마지막 브라켓에 장착이 되며, 일반 주사기를 이용하여 주입될 수 있도록 구성하였다.
Liquid Handler 장치는 무엇을 위해 개발된 제품인가? Liquid Handler 장치는 헌혈 장소에서 활용되는 유체펌프를 응용하여 화학실험에서 사용할 수 있도록 개발한 제품이다. Liquid Handler 장치는 구동 시스템 측면에 장착할 수 있도록 구성되어있으며 2개 이상의 Liquid Handler 장치를 장착하도록 구성하였다.
스크래치 프로그램은 몇개의 스크립트가 기본적으로 제공되는가? 스크래치 프로그램은 블록형 소프트웨어 교육용 프로그램으로 사용자에 의하여 스크립트를 추가할 수 있다. 스크립트는 기본적으로 9개가 제공되며, 추가 개발을 통해 명령블록을 직접 개발 추가가 가능하다.
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참고문헌 (10)

  1. J. Kim, M. Son, and E. Kim, "Development of Chemistry Experimental Teaching Aid for Software Education Convergence Type Elementary And Middle School," J. of the Korean Institute of Electronic Communication Sciences, vol. 14, no. 4, 2019, pp. 769-774. 

  2. S. An and Y. Lee, "Elementary and Secondary Programming Education Plan Using App Inventor," The Korean Association of Computer Education, vol. 17, no. 5, 2014, pp. 79-88. 

  3. M. An, "Learning App Development using App Inventor for Preliminary Early Childhood Teacher," Korea Information Electron Communication Technology, vol. 11, no. 4, 2018, pp. 355-361. 

  4. H. Kim, "A Study on the real-time data collection/analysis/," J. of the Korean Institute of Electronic Communication Sciences, vol. 14, no. 2, 2019, pp. 317-322. 

  5. I. Jung, "Study on the Preliminary Teachers' Perception for the Development of Curriculum of the Robot-based Software Education in the Universities of Education," J. korean Association of Information Education, vol. 21, no. 3, 2017, pp. 277-284. 

  6. M. Lee and S. Jeon, "A Study on Improving Logical Thinking Ability of Elementary School Students with Entry and Scratch," J. Korea Elementary Education, vol. 28, no. 1, 2017, pp. 173-185. 

  7. K. Han, "The effect of the entry programming course on the flow of elementary pre-service teacher," J. Korean Association of Information Education, vol. 21, no. 4, 2017, pp. 403-413. 

  8. S. Shin, H. Cho, and M. Kim, "A Curriculum Development on the Robot Literacy Related with A mathematics and Science Curriculum For Elementary and Secondary School Students," The Korean Association of Computer Education, vol. 16, no. 6, 2013, pp. 55-70. 

  9. H. Lee, Y. Kwon, S. Kim, S. Son, U. Han, S. Hong, B. Park, and J. Jeon, "An Analysis on the Trend of the Domestic Researches related to Integrated Education in Science," Korean Association for Learner-centered Curriculum and Instruction, vol. 18, no. 2, 2014, pp. 295-319. 

  10. J. Kwun, W. Kim, W. Chio, J. Lee, D. Seo, and H. Sim, "The Interactive Certificate Test Learning System Based on ITS," J. of the Korean Institute of Electronic Communication Sciences, vol. 12, no. 1, 2017, pp. 163-172. 

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