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학술·연구

‘방아 찧는 토끼’로 배우는 자동화 역사

전국교육자료전 국무총리상
신민철 경기 신길중 교사

인력·모터·아두이노 제어로
움직이는 3종 모형 개발


제48회 전국교육자료전에서 신민철(사진) 경기 신길중 교사는 ‘도구-기계-자동화의 단계별 이해를 위한 운동물체 시리즈’(실과 분야)로 국무총리상을 받았다.

신 교사는 인간이 도구를 사용한 이후 인력, 모터, 사물인터넷 등으로 발전해온 자동화 단계를 한눈에 파악할 수 있도록 자료를 구성했다. 

겉으로 보기에는 똑같아 보이는 ‘방아 찧는 토끼’ 모형 세 가지지만 구동방식이 모두 다르다. 1단계 모형은 손으로 돌려야 토끼가 방아를 찧고 2단계는 전기모터로 작동된다. 3단계는 아두이노 키트에 조도센서까지 장착해 빛의 양이 줄어들어야 토끼가 움직인다. 아두이노 키트 덕분에 블루투스로 스마트폰 제어까지 가능한데 이는 4단계로 분류할 수 있다.

크랭크축, 기어, 모터, 회로 등은 어른 손바닥 크기의 통으로 가린 뒤 그 위에 토끼 모형을 연결해 겉으로는 모두 같아 보인다. 그러나 막상 뚜껑을 열어보면 그 방식은 수천 년의 차이가 나도록 구성된 것이 이 자료의 매력이다.
심사위원들도 친근하고 단순한 모형으로 교육과정을 녹여낸 참신한 접근 노력을 높이 평가했다. 심사위원들은 “도구(손), 기계(동력), 자동화(컴퓨터)로 연결되는 학습의 순서, 확장 가능성이 눈에 띈다”며 “흥미, 유용성, 문제해결 학습 등이 기대된다”고 밝혔다.

실습 비용도 적게 들어 일반화하기에도 좋다. 

1단계 자료는 일반 합판(MDF), 볼트, 너트, 나무막대 등 3000원이 채 들지 않는다. 2단계는 여기에 감속기어, 모터, 건전지, 크랭크를 더해도 1만2000원 정도다. 3·4단계 자료는 아두이노, 모터 드라이버, 기어박스, 건전지, 케이블, 조도센서까지 3만 원이면 가능하다. 

신 교사는 이처럼 부담 없는 실습을 통해 제자들이 만든 창작물도 자료전에서 함께 공개했다. ‘자전거 타는 아이’, ‘치킨 먹기’, ‘숲속 마을 축구경기’ 등 재미난 미술품 같은 외형이 관람객들의 눈길을 사로잡기에 충분하다. 이는 단순한 실과 수업을 넘어 창의융합교육도 충분히 가능하다는 것을 보여주고 있다.

신 교사는 “크랭크 축, 캠, 링크 등 다양한 구동방식을 적용해 자신만의 창작물을 만들게 했더니 나조차 예상 못한 작품들이 다수 나왔다”며 “하드웨어와 소프트웨어의 접목을 통한 첨단기술의 발전을 설명하기 좋고 자료의 활용범위가 넓은 것이 장점”이라고 말했다.