수도여자고등학교 AI 과학 융합 실험 - 아두이노 MBL 자유낙하 (2024)
교육 개요
교육 대상 | 수도여고 재학생 13명 |
교육 일정 | 10월 22일, 10월 26일, 10월 29일, |
교육 도구 | MBL 자유낙하 실험 |
교육 내용 | 아두이노 MBL 과학실험 기초 개념 학습과 센서를 통한 샘플 실험으로 MBL 과학실험 필요성 이해 생성형AI를 활용한 실험 분석 및 예측 |
수도여고 학생 13명을 대상으로 아두이노를 활용한 자유낙하운동 실험을 진행했습니다.
이번 실험의 주제는 아두이노와 사이언스 키트를 이용한 자유낙하운동이었습니다. 목표는 학생들이 중력 가속도를 이해하고, 에너지 변환 법칙을 실험을 통해 직접 체험하는 것이었습니다.
추가로 학생들은 학교 수업에 최적화된 생성형AI 기반의 수업도구 [교풀AI]를 수업에 활용하였습니다.
여기서 교풀AI는 단순 계산을 넘어, 학생들이 '왜 내 실험값은 9.8m/s²이 아닐까?'라는 핵심적인 질문을 스스로 던지고 탐구하도록 돕는 '조력자' 역할을 합니다. 학생들이 실험 데이터를 입력하면 AI가 즉각적으로 분석하고 오차 원인까지 함께 탐구해 주는 '교풀AI 앱'을 다음과 같이 사용해보았습니다.
생성형 AI 도구 활용 (교풀AI) 교풀이란? 교사나 강사들이 수업에 필요한 AI 수업 도구를 직접 제작하고 (노코드) 학생들이 학교에서 안전하게 생성형 AI를 사용할 수 있도록 도와주는 AI 교육 솔루션입니다.
학생들은 저희가 사전에 제작한 AI 기반의 과학 탐구 보조 도구들을 활용하여 문제를 해결할 수 있었습니다.
특히 학생 수가 많아서 보조 선생님들이 도움이 어려울 때 AI에게 쉽고 빠르게 도움을 받을 수 있는 장점이 있었죠. 또한 AI를 활용해서 실험 결과에 대한 문제점을 빠르게 실험해볼 수 있고 계산과 오차 확인에 대한 도움도 받을 수 있습니다.
실험에 들어가기 전에 먼저 피지컬 컴퓨팅의 기본 개념과 아두이노 사용법에 대한 교육을 진행했습니다. 학생들은 각종 부품과 회로 연결에 대해 배우고, 실험에 필요한 코드 작성도 연습했습니다. 이 과정에서 학생들은 아두이노가 어떻게 작동하는지, 그리고 실험에 어떻게 활용될 수 있는지를 이해할 수 있었습니다.
실험은 한쪽 벽면에 설치된 실험 장치를 이용하여 물체를 자유롭게 낙하시키는 것으로 시작했습니다. 학생들은 물체가 이동한 거리와 시간을 측정하고, 이 데이터를 통해 속도를 계산했습니다. 이를 바탕으로 에너지 변환 법칙을 적용하여 중력 가속도를 추정하는 과정은 매우 흥미로웠습니다. 실험 중 학생들은 다양한 아두이노 부품을 조립하고, 서로 협력하여 실험 장치를 최적화하기 위해 노력했습니다. 각 팀은 각자의 방식으로 실험을 진행하며, 때로는 실패를 경험하기도 했습니다. 이러한 실패는 오히려 학생들이 문제를 해결하는 기회를 제공했습니다.
학생들은 아두이노 및 피지컬 컴퓨팅에 대한 이해와 관심을 높이게 되었고, 실험 중 발생한 오류를 통해 문제 해결 능력도 키울 수 있었습니다. 특히, 자유낙하운동의 원리와 설계 방법에 대한 심화 학습이 이루어졌습니다.
이 과정에서 학생들은 단순히 이론을 배우는 것을 넘어, 실제로 손으로 만지고 경험하는 소중한 시간을 가졌습니다.
실험에 적극적으로 참여하며 자유낙하 운동에 대한 실험을 통해 과학 원리를 더 깊이 이해하게 되었고 아두이노와 관련된 프로젝트에 대한 흥미도 높아졌습니다. 서로의 의견을 나누고, 도와가며 실험을 진행하는 모습이 인상적이었습니다!
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