아두 회전기구 구성

들어가는 말

위 장면은 피셔테크닉-네오엘보가 아두이노와 연결된 장치로서, 전자회로상의 빛감지센서가 빛의 양이 변하면 피셔테크닉으로 만든 회전그네가 빨리 돌아가도록 구성되어 있습니다.

닥터과학에서는 이런 과학-기술-공학이 복합적으로 융합된 융·복합 교육을 닥터과학과 연계한 수업을 통해 실시하게 됩니다.

구체물 활용교육의 선두주자, 키즈닥터

키즈닥터는 구체물을 활용한 교육에 있어서 국내 선두주자입니다.

특히, 닥터과학은 에너지 영역에서 특화된 다양한 선진 교구로 그 교육적 효과를 인정받아 왔습니다. 브레인박스-네오엘보를 통한 체계적인 전자회로 교육, 블록 및 피셔테크닉을 이용한 구조 및 기계 교육을 통해 첨단 전자제품의 작동원리 및 각종 도구와 기기의 동작 메커니즘을 직접 조립 및 동작하면서 그 원리를 습득하는 탁월한 교육을 실시해왔습니다.

닥터과학은 여기에서 한 발 더 나아가 전자회로와 구조물에 아두이노를 접목한 교육을 실시함으로써 과학-기술-공학이 연계된 일체형 교육을 2016년 하반기부터 실시합니다.

사람으로 따지면 전자회로는 신경이나 혈액의 흐름에 해당하며 에너지를 공급해주는 역할을 합니다. 이에 반해 구조물 및 이와 연결된 모터는 뼈대와 관절로 기구물의 외양과 다양한 동작을 할 수 있게 표현력을 제공합니다.

사람으로 따지면 이제 무엇이 부족한 걸까요?

그렇습니다. 바로 제일 중요한 ‘뇌’가 없지요? 뇌는 어떤 일을 하나요?

외부환경에 대해 판단을 내리거나 자신이 원하는 동작에 대해 명령을 내릴 수 있습니다.

이렇게 되면 원하는 동작을 스스로 제어(control)할 수 있게 되는 것이죠.

네오엘보를 이용한 전자회로에서도 IC와 트랜지스터 등 여러 가지 부품을 이용해 일부 제어의 개념이 들어가 있습니다. 하지만 원하는 간단한 제어를 하려고 할 때 회로가 아주 복잡해져서 초등학교 저학년 학생들이 구성은 할 수 있지만, 회로를 이해하기 어려운 단점이 있었습니다.

아두이노를 이용하면 이런 문제가 해결되며, 아두이노를 제어하기 위한 간단한 블록프로그램로 외부환경에 대한 판단 및 원하는 동작에 대한 명령과 관련된 제어의 개념을 쉽게 습득할 수 있습니다.

아두이노를 전자회로 및 구조물과 연결하면 하나의 시스템이 완성되는 데, 이것은 바로 ‘Robot System’입니다. 로봇시스템은 외부환경에 대해 인지한 다음 스스로 주어진 조건하에서 움직일 수 있는 장치입니다.

닥터과학 로봇 시스템과 일반 로봇교육의 차이점

이제 닥터과학에서의 로봇시스템 교육과 일반 로봇교육의 차이점을 설명드립니다.

닥터로봇을 포함해 일반 로봇교육에서는 주어진 프레임을 통해 로봇 구조를 만든 다음, 여기에 자체 제어기 및 센서를 연결한 후 배터리를 통해 전원을 공급해주어 동작시키는 형태입니다.

닥터과학에서의 로봇시스템 교육은 피셔테크닉 구조물 부품을 이용해 다양한 도구와 기계 및 로봇구조(뼈대와 관절)를 만들며, 아두이노가 제어기 역할(뇌)을 합니다. 이 때 전자회로(신경과 혈액)를 센서(감각기관)와 함께 연결해주어 하나의 종합적인 로봇시스템을 완성하는 교육을 실시합니다. 아두이노는 제어기가 여러 가지 핀으로 되어 있어서 원하는 모터와 센서의 동작을 알아보고자 할 때 핀연결후 프로그램 명령만으로 구동이 가능합니다. 또한 명령이 전송되는 통로를 전자회로를 통해 파악할 수 있습니다. 즉, 원하는 기계의 동작을 제어하기위한 메커니즘을 체계적으로 알 수 있게 되는 교육이 이루어집니다.

이에 반해, 기존 로봇교육은 제어기가 일부 잭을 제외하고 내부 작동메커니즘이 숨겨져 있습니다. 또한 신호의 전달체계를 제대로 알 수 없게 되어 있습니다. 로봇의 탁월한 기능을 앞세워서 결과론적인 동작에 만족하는 교육인 것입니다.

융합사고력 및 과학-기술-공학 연계 기반 과제집착능력 극대화 전략

우리는 앞서서 <아두이노를 이용한 전자회로-구조기계를 연결한 로봇시스템 교육>이 일반 로봇교육에 비해 원리 및 로봇 창작 활동에 있어 월등한 교육임을 파악했습니다.

닥터과학은 이와같이 ‘전자-기계교육’에 제어개념을 도입함으로써 기술-공학 연계형 교육을 실시하고자합니다.

더 나아가 NEW닥터과학의 특장점은 과학실험(에너지-물질-지구-생명)을 기술공학실험(전자-기계-제어)과 접목함으로써 전자-기계-제어의 과학적 원리를 탐구하거나, 완성된 구조물 및 로봇시스템으로 자연현상에 접근하는 교수학습모델을 취합니다.

이렇게 되면 과학-기술-공학이 연계된 융합사고력 바탕하에 아이들은 확산적사고, 과제집착력이 놀랍도록 향상이 되어 다양하고 복합적인 현상에 대한 문제를 창의적으로 해결하는 성공적인 과학영재로 자라나게 됩니다.

맺는말

닥터과학은 초창기부터 자연현상에 대한 호기심을 바탕으로 다양한 구체물 및 선진과학교구를 활용한 수준높은 교육을 실시해 왔습니다.

교육부의 2015년 과학교육과정이 2017년부터 전격 실시되는 것과 아울러, 과학기술이 갈수록 첨단화되고 있고, 전국적으로 아두이노 및 3D프린터를 이용한 MAKER열풍이 불면서 창의적 상상력과 문제해결능력을 가진 인재육성을 위해 닥터과학프로그램은 2016년부터 전격 개편되고 있습니다.

아두이노를 이용한 로봇시스템 접목 등 다양한 첨단기법을 과학교육과 접목함으로써 국내 유일무이한 최상의 과학교육프로그램으로 맡겨주신 아이들을 지혜롭고 똑똑한 창의적 인재로 육성하겠습니다.

-글: 김형진 실장