배경

해양 과학 탐험 STEM 실험 과정에서 학생들은 해당 분야의 다양한 요소에 대해 배우고 해양 과학 탐험 경연 대회에 참가합니다.  학생들은 대회에서 다양한 채점 요소를 배우는 과정을 거치면서 해양 과학 탐험에 관련된 다양한 요소를 탐구할 수 있습니다.

해양 과학 탐험 PDF 스토리북

해양 과학 탐험 PDF 스토리북을 사용하여 학생들에게 해양 과학 탐험 대회를 소개하세요! 이 책은 로봇 히어로와 함께 해양 과학 탐험대의 일원으로 수중 모험을 떠난 조 대령의 일기를 담고 있으며, 재미있고 매력적인 이야기 속에서 조 대령의 경험을 통해 학생들의 경쟁 과제를 맥락화합니다. 조 대령이 해양 과학 탐험을 통해 수행하는 다양한 작업을 살펴보세요. 학생들에게 이야기를 읽어주고, 교실 도서관에 사본을 하나 인쇄해 두고, 대회 기간 내내 이야기를 계속 읽어보세요. 학생들이 조 대령과 함께 경쟁 과제를 수행하면서 진행 상황을 추적할 수 있도록 자신의 탐색 일지를 작성하도록 할 수도 있습니다!

MBARI 2016 해양 연구

2016년, 몬터레이 만 수족관 연구소(MBARI)는 Doc Ricketts 이라는 이름의 원격 조종 차량(ROV)을 출격시켜 오리건과 워싱턴 해안으로 3주간의 탐험을 떠났습니다. 이 작업에는 균열대를 매핑하고, 수중 화산 용암 흐름 샘플을 수집하고, 샘플 구성을 분석하고, 이 지역 주변의 수중 생태계의 영향을 살펴보는 작업이 포함되었습니다.

해양 과학 탐사에 사용된 로봇은 원격 조종 차량(ROV)이 해양 연구에서 수행했던 일부 작업을 재현하도록 모델화되었습니다.

출처: MBARI

2016년 MBARI 연구 임무에 해양 과학 탐사 과제 연계

학생들이 다양한 과제를 수행하는 동안, 그들은 히어로 로봇의 행동이 바다에서 진행되는 연구 및 기술과 어떻게 관련이 있는지 듣고 싶어할 것입니다. 아래 표는 경쟁의 채점 요소와 현재 해양 과학 탐사의 일부를 비교한 것입니다.

VEX GO 대회

교실 경연 대회는 로봇 경연 대회의 흥분을 학습 환경으로 가져와, 교사가 교실에서 경연 대회의 창의성과 동기를 활용할 수 있도록 합니다. 교실 경연대회를 조직하면 경연대회의 성공을 보장하는 데 도움이 되며, 수업 중에 교사와 학생이 같은 생각을 가지고 있는지 확인할 수 있습니다.

VEX GO 대회 준비

단원을 진행하면서 VEX GO 경쟁 경기장을 단계적으로 건설할 수 있다는 것을 알게 될 것입니다. 이를 통해 학생들은 현장에서 개별 작업에 집중하여 자신의 기술을 연습할 수 있습니다. 4개 스테이지에서 연습하고 구축한 후, 학생들은 최종 경쟁 경기장에서 모든 채점 방법을 경험하게 됩니다. 시작하기에 앞서, 스스로 스테이지를 구축할 것인지, 아니면 학생들의 도움을 받아 필드를 구축할 것인지 결정해야 합니다. 현장을 구축하면 학생들은 빌드 지침 작업에 대한 소개, 팀에서의 빌드 경험, VEX GO 부품 작업 경험을 얻게 됩니다.

학생들이 필드를 만들도록 선택한 경우, 더 많은 시간을 할애해 주시기 바랍니다(단계당 약 1시간 추가 예상). 각 랩의 촉진 전략(Engage 페이지)에는 팀별로 빌드 지침을 나누는 방법에 대한 권장 옵션이 나열되어 있습니다. 해당 분석의 예는 아래와 같습니다.

촉진 전략

• 학생들이 여러분과 함께 해양 과학 탐험 분야의 1단계를 구축하도록 선택하는 경우 참여 섹션에서 추가 시간을 허용하세요. 학생들이 체계적으로 정리할 수 있도록 팀별로 조립 지침을 나누세요. 이를 위한 제안은 다음과 같습니다.
  • 팀 1은 수중 연구실 구축 지침을 완료합니다.
  • 2팀이 Ocean Wildlife 1 빌드 지침을 완료했습니다.
  • 팀 3이 Ocean Wildlife 2 빌드 지침을 완료했습니다.
  • 팀 4가 카메라 어레이 빌드 지침을 완료합니다.
  • 팀 5가 압력 센서 제작 지침을 완료합니다.
  • 6팀은 필드 벽을 사용하여 1단계 필드 타일 시공을 완료합니다.

VEX GO 대회 운영

매치 순서 만들기

여러분과 학생들이 언제 경쟁에 나서야 할지 알고 있다면 경기가 더 순조롭게 진행될 수 있습니다. 대부분의 경기는 1분 정도 소요되지만, 학생들이 교실 공간을 쉽게 돌아다닐 수 있도록 준비와 정리에 시간을 할애해야 합니다. 따라서 경기당 약 5분 정도의 일정을 세우려면 학생들의 이동, 준비, 정리를 고려해야 합니다.

팀에 일정을 게시하거나, 인쇄하여 학생들에게 나눠주면 학생들이 언제 준비가 되어야 하는지 명확하게 볼 수 있습니다. 샘플 매치 순서는 랩 요약에 링크되어 있습니다. 다음은 매치 순서의 예입니다.

학생들이 전략을 반복하고 경기 사이에 실력을 키울 수 있도록 여러 라운드의 경쟁을 실시하는 것이 좋습니다. 따라서 시간표를 작성하면 성공적인 경쟁 수업을 위한 수업 시간을 계획하는 데 도움이 됩니다. 미리 정해진 일정이 있으면 수업 시간 내내 경기를 공지할 수 있으므로 경기장에서 득점과 타이밍에 집중할 수 있습니다.

리더보드를 제시하세요

교실의 화이트보드에 경기 일정을 게시하거나 투사하고, 학생들이 총점을 쓰고 각 경기의 승자를 알 수 있는 공간을 제공하세요. 경기의 이러한 눈에 보이는 기록은 학생들이 계속해서 경기를 반복하는 데 동기를 부여할 수 있으며, 경기 전략을 개발할 때 정찰할 다른 팀에 대한 아이디어를 제공할 수 있습니다.

교실에서도 VEX GO 리더보드 사용할 수 있습니다. VEX GO 리더보드와 사용 방법에 대한 자세한 내용은 이 문서를 참조하세요. (곧 출시)

경쟁을 위한 공간을 마련하세요

교실 경연대회를 위해 공간 내에서 지정해야 할 세 가지 주요 영역은 다음과 같습니다.

• 경기장 - 모든 경기가 진행되는 중앙 경기장을 하나 마련하세요. 모든 학생이 쉽게 접근할 수 있어야 하며, 경기에 참여하지 않는 학생도 경기를 관찰할 수 있을 만큼 충분한 공간이 있어야 합니다. 이를 통해 다른 팀을 정찰할 수 있습니다. 경기가 진행되는 동안 교사는 주로 점수를 매기고 시간을 기록해야 하므로, 학생들을 감독할 수 있는 중앙에 위치한 공간을 마련하는 것이 가장 좋습니다.
• 연습 구역 - 학생들이 경기에 대비해 연습할 수 있는 추가 운동장이나 테이프로 막힌 공간을 마련하세요. 공간이 허락한다면, 여러 팀이 동시에 연습할 수 있도록 연습 구역을 두 개 이상 마련하는 것이 좋습니다.
• 팀 회의 및 준비 공간 - 경쟁 기간 동안 연합이 '홈 베이스' 또는 '피트'로 사용할 수 있는 여러 개의 테이블이나 회의 공간을 마련하세요. 이를 통해 엔지니어링 노트북에 기록하고, 게임 전략을 개발하기 위한 회의를 하거나, 로봇을 구축하고 반복할 수 있는 공간이 마련됩니다.

교실 공간의 배치 예로는 중앙에 경쟁 경기장을 두고, 교실 한쪽에 책상을 배치하여 팀 회의 공간을 만들고, 반대쪽에 연습 공간을 지정하는 방식이 있습니다. 공간 제약과 학생들의 요구 사항을 토대로 귀하의 환경에 가장 적합한 방법을 결정해야 합니다. 아래의 레이아웃 예시에는 경쟁, 연습, 팀 회의 공간, 리더보드를 게시할 수 있는 공간이 있습니다.

경기가 진행되는 동안 학생들이 모두 필드 주변에 앉아 경기를 관람하게 할 수도 있고, 다음과 같은 흐름을 따를 수도 있습니다. 

• 교사는 경쟁 분야와 리더보드 사이에 위치하게 됩니다.
• 경기가 끝나면 선생님이 우승자를 발표하고 리더보드에 점수를 기록합니다. 경쟁에 참여한 두 그룹은 경기를 마치고 다음 경기를 위해 경기장을 재설정합니다.
• 선생님은 다음에 경쟁할 그룹을 발표하고, 경기 시작 2분 전에 경고합니다.
• 경기장이 정리되면, 경쟁을 마친 학생들은 로봇을 회의 공간으로 돌려보내 다음 라운드를 위한 전략을 세우고, 경쟁에 참여하는 학생들은 연습 공간 및/또는 회의 공간에서 경기장에 모일 수 있습니다.

VEX GO 대회 진행 

경쟁이 성공적이고 여러분과 학생들이 이 학습 경험을 최대한 활용할 수 있도록 돕는 여러 가지 촉진 전략이 있습니다.

균형 잡힌 팀 만들기

일부 대회는 팀 단위로 진행되며, 학생들이 경쟁을 위해 함께 노력합니다. 교사는 경쟁 수업에 앞서 팀을 배정해야 합니다. 팀 파트너십을 할당할 때는 학생들의 강점과 약점을 고려하여 교실 전체에서 팀의 구성이 균형을 이루도록 하세요. 경험이 많은 그룹과 경험이 적은 그룹을 짝지어 놓으면 학생들은 진정한 방식으로 서로에게서 배우고 함께 배울 수 있는 기회를 얻습니다.

학생들이 교실에 들어오면 팀 단위로 시작하여 게임 전략, 로봇 준비, 연습, 경기 자체까지 팀 단위로 전체 경쟁에 참여해야 합니다. 이를 용이하게 하기 위해, 학생들이 팀 과제에 쉽게 접근할 수 있도록 목록을 교실에서 잘 보이는 곳에 게시하거나, 인쇄하여 학생들에게 배포하세요.

경쟁을 촉진하기 위한 팁과 요령

교실 경연대회를 설정하고 조직하는 방법은 여러 가지가 있으며, 시간이 지나면서 여러분과 학생들에게 가장 적합한 방법을 찾게 될 것입니다. 성공적인 교실 경연대회를 개최하는 데 도움이 될 수 있는 몇 가지 고려 사항은 다음과 같습니다.

• 경쟁 수업 동안 학생들이 집중하고 참여할 수 있도록 돕기 위해 랩 이미지 슬라이드쇼의 역할과 일상에 따라 팀 내에서 역할을 할당하도록 할 수 있습니다. 
• 게임 전략을 연습하고 개발하는 데 충분한 시간을 할애하세요. 특히 경쟁 환경에 익숙하지 않은 학생의 경우, 팀에서 일하고 게임 전략에 대해 심도 있게 고민하는 데는 시간과 연습이 필요합니다. 학생들이 교실 경쟁 경험을 최대한 활용할 수 있도록 각 랩의 플레이 파트 1에 추가 시간을 할애하여 학생들이 기술을 연습할 수 있도록 하세요. 학생들이 팀으로 나뉘기 전에 동일한 시작점에서 작업할 수 있도록 전체 학급 토론에서 게임 전략 개념을 소개하는 것이 좋습니다.
• 학생들에게 팀에서 의사 결정을 내리는 전략을 제공합니다. 이러한 내용은 게시판에 게시하거나 전략에 대한 의견 불일치가 있는 그룹과 공유할 수 있습니다. 그룹 활동을 시작하기 전에 '동점자 결정 방식'에 동의하면 학생들이 경쟁 중에도 계속 전진하는 데 도움이 될 수 있습니다.

각 랩의 2부 플레이에는 경기 전, 경기 중, 경기 후에 학생들에게 무엇을 물어봐야 할지에 대한 촉진 지침도 포함되어 있습니다. 이를 활용하여 경쟁 내내 학생들의 참여를 유지하세요.

엔지니어링 설계 프로세스

학생들은 엔지니어링 설계 프로세스 (EDP)을 사용하여 게임 전략을 만들고 로봇을 수정합니다. EDP는 엔지니어가 문제에 대한 해결책을 찾기 위해 따르는 일련의 단계입니다. 종종 해결책에는 특정 기준을 충족하거나 특정 작업을 완수하는 제품을 설계하는 것이 포함됩니다.

차세대 과학 표준은 EDP를 다음 단계로 구분합니다. 정의 → 솔루션 개발 → 최적화. 이는 순환적 과정입니다. 학생들은 높은 점수를 얻기 위해 이러한 과정을 반복해서 수행할 수 있습니다.

• 문제 정의 성공 기준, 제약 또는 한계를 고려하여 해결해야 할 문제를 가능한 한 명확하게 명시하는 것을 포함합니다. 경쟁의 경우 다음 요소를 정의하는 것이 포함됩니다.
  • 득점 
  • 게임 규칙
  • 로봇 디자인
  • 게임 전략
• 솔루션 설계여러 가지 가능한 솔루션을 생성하는 것으로 시작한 다음, 잠재적 솔루션을 평가하여 문제의 기준과 제약 조건을 가장 잘 충족하는 솔루션을 찾는 것입니다. 이 설계 옵션에는 의사결정 과정의 일부로 사용할 수 있는 데이터를 수집하기 위한 단계가 있을 수 있습니다.
  • 시험
  • 경쟁하다
  • 평가하다
  • 관찰하다
• 설계 솔루션 최적화 에는 솔루션을 체계적으로 테스트하고 개선하는 프로세스가 포함되며, 덜 중요한 기능을 더 중요한 기능으로 교환하여 최종 설계를 개선합니다.
  • 규칙을 확인하세요
  • 게임 전략
  • 로봇 디자인

EDP는 본질적으로 순환적이거나 반복적입니다. 제품이나 공정을 만들고, 시험하고, 분석하고, 개선하는 과정입니다. 테스트 결과에 따라 새로운 반복 버전이 만들어지고, 팀이 결과에 만족할 때까지 계속 수정됩니다. EDP는 팀원 간의 원활한 의사소통에 크게 의존합니다. 이 단원에서 학생들이 협력적인 결정을 내리도록 격려하는 방법에 대한 자세한 내용은 다음 섹션을 참조하세요.

협력적 의사 결정

학생들이 엔지니어링 설계 과정을 진행하는 동안 팀원들과 소통해야 합니다. 효과적인 의사소통과 협력적 의사결정은 학생들이 전략에 대해 생산적인 대화를 나누고, 훌륭한 의사소통자로서의 기술을 키우는 데 큰 도움이 됩니다. 학생들이 결정을 내릴 때, 먼저 데이터를 공유하고, 데이터를 사용하여 전략 아이디어를 제안하고, 서로의 의견을 듣고, EDP의 다음 주기에서 시도하고 싶은 전략에 대한 합의에 도달하도록 격려하세요. 

좋은 협력적 의사결정은 어떤 모습일까요? 

• 적극적 청취: 팀원 모두에게 말할 기회가 주어져야 합니다. 팀원들은 다른 아이디어에 대해 질문하고 차례로 대답해야 합니다.
  • 학생들이 팀원의 아이디어를 이해하지 못하는 경우, 팀원에게 아이디어가 무엇인지 다시 말하게 하세요. 그러면 팀원이 필요한 부분을 명확히 설명할 수 있습니다.
• 데이터에 기반한 결정:학생들은 시험과 연습을 통해 수집한 정보를 활용하여 결정을 내려야 합니다. 그 전략을 세우는 데 얼마나 걸렸나요? 점수는 몇 점이었나요? 반대로 더 많은 점수를 얻었나요? 학생들에게 이 정보를 데이터 수집 시트나 청사진 워크시트에 기록하도록 권장하여 팀 대화 중에 참조할 수 있는 숫자를 확보하도록 합니다.
• 생산적이고 존중하는 태도로 의견 불일치를 해소하는 것:팀원들이 명확한 합의에 도달하지 못하는 순간이 있을 것입니다. 의견이 다를 때에도 서로를 존중하는 방식으로 그렇게 하는 것이 중요합니다. 생산적인 방식으로 의견 차이를 해소하는 방법에 대한 몇 가지 예는 다음과 같습니다. 
  • 차분하고 친절한 어조로 말하세요
  • 차분하게 질문하세요
• 전략 아이디어를 계속 공유합니다. 팀은 모든 아이디어의 가장 강력한 부분을 결합한 공유 전략을 도출할 가능성이 높습니다. 학생들이 타협점을 찾을 때까지 차례를 지키고 서로의 말을 경청하도록 격려하세요.

모든 학생과 팀이 명확한 합의에 도달할 수 있는 것은 아닙니다. 분쟁을 해결해야 하는 경우, 학생들에게 미리 명확하게 정의된 방법을 마련해 두세요. 예를 들어, 학생들에게 역할 및 일상 체크리스트에서 '빌더' 역할을 맡은 사람부터 시작하여 두 가지 전략을 모두 시도해 보라고 말합니다. 그러면 두 학생 모두 각자의 전략을 시도하고 시험에서 어떤 성적을 거두는지 볼 수 있다는 것을 이해하게 될 것입니다. 그러면 그들은 그 테스트에서 얻은 데이터를 사용하여 결정을 내릴 수 있습니다.

VEXcode GO의 드라이브 탭

VEXcode GO의 드라이브 탭은 조이스틱 컨트롤을 사용하여 Competition Advanced 2.0 Hero Robot을 구동하는 데 사용됩니다. 기기에서 VEXcode GO에 액세스하는 방법에 대한 자세한 내용은 이 페이지를 참조하세요. 

드라이브 탭 내부에는 히어로 로봇을 제어하기 위한 여러 가지 옵션이 있습니다. 이러한 구성은 드라이브 구성 또는 드라이브 모드라고도 합니다. 여기에 표시된 버튼 중 하나를 선택하여 주행 모드를 선택하세요. 

경쟁의 첨단 2.0 영웅 로봇의 팔을 조종하다

Competition Advanced 2.0 Hero Robot의 팔 움직임을 제어하려면 드라이브 탭에서 포트를 '모터'로 설정해야 합니다. 팔 모터가 포트 2에 연결되어 있으므로 포트 2를 전환하여 히어로 로봇의 팔을 제어합니다.

팔 모터를 제어하려면 빨간색과 녹색 화살표를 선택하세요. 이는 모터의 회전 방향을 제어하는 것이지, 반드시 팔이 움직이는 방향을 제어하는 것은 아닙니다. 학생들은 로봇의 팔을 위로 움직이려면 빨간색 화살표를 눌러야 하고, 아래로 움직이려면 녹색 화살표를 눌러야 합니다.