[SDG15 육상생태계 보전] 식물대화장치 #지구식량 #스마트팜 #버튼 #LED #스피커 #라디오통신 #조도센서 #습도센서

2022-01-29
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 #지구식량 #스마트팜 
#버튼 #LED #스피커 #라디오통신 #조도센서 #습도센서


기획 배경

화분에 키우던 식물이 말랐습니다. 식물과 대화를 나눌 수 있다면, 마르기 전에 더 잘 챙겨줄 수 있지 않을까요? [식물 대화 장치 만들기] 프로젝트를 통하여 식물을 보호하고 잘 자라게 할 수 있는 환경에 대해 생각해보고 생태계를 보전할 수 있는 방법과 식물을 아끼는 마음을 기르고자 합니다.


학습 목표
  • 식물이 자라는데 필요한 조건을 알고 식물을 잘 기르며 생태계를 보전하려는 태도를 가진다.
  • 빛 센서, 습도센서 등을 활용하여 식물 기르기 자동화 장치(스마트팜)를 만들 수 있다.
  • 생태계 보전을 위한 다양한 활동을 통해 공동체 역량을 함양할 수 있다.

탐구 질문
  • 식물은 우리 생태계와 삶에서 왜 중요할까요?
  • 식물이 잘 자라기 위해 필요한 조건은 무엇일까요?
  • 어떻게 하면 식물이 필요한 게 무엇인지 잘 알 수 있을까요?
  • 식물이 필요한 게 무엇인지 어떻게 알려주면 좋을까요?

🌏UN 지속가능발전목표(SDGs) 탐구 
UN SDGs의 의미와 목표에 대해 알아봅시다. 

SDGs는 Sustainable Development Goals의 약어로 Global Goals이라고 부르기도 합니다. 2015년 제70차 UN총회에서 지속가능발전의 이념을 실현하기 위해 결의하였습니다. 인간, 지구, 번영, 평화, 파트너십이라는 5개 영역에서 인류가 나아가야 할 방향성을 17개 목표와 169개 세부 목표로 제시합니다.


목표 15 '육상생태계 보전'에 대해 알아봅시다.

육상생태계는 ‘육지에 사는 생물군과 그 생물들을 제어하는 제반 요인을 포함한 복합 체계’를 의미합니다. 이 목표는 ‘육상생태계의 지속가능한 보호, 복원, 증진, 숲의 지속가능한 관리, 사막화, 토지 황페화의 중지와 회복, 생물 다양성 손실 중단’에 지구촌이 모두 관심을 가지고 육상생태계를 보호해야 함을 강조하고 있습니다.


목표 15와 관련된 우리 생활 속 문제를 살펴봅시다.
  • 식물은 우리 생태계와 삶에서 왜 중요한가요? 우리는 왜 식물을 아끼고 보살펴야 할까요? 
    • 식물은 지구 생물이 살아가는데 필요한 산소와 에너지를 만드는 중요한 존재입니다.
    • 환경 오염으로 식물이 잘 자랄 수 있는 환경이 파괴되고 있습니다. 이는 생태계의 균형과 인류의 식량 문제와도 연결되어 있습니다. 
    • 다양한 동식물종이 사라지면, 사람도 사라질 위험에 처할 수 있습니다.
    • 관련 SDGs: 목표 2 기아 종식, 목표 3 건강과 웰빙, 목표 13 기후 행동 등


💡 SDGs 주제로 프로젝트 기획하기
이번 시간에 해결해야 할 문제를 다시 한 번 살펴봅시다.

지구에서 함께 살아가고 있는 동식물이 사라지면, 사람도 사라질 위험에 처할 수 있습니다. 그래서 다양한 생물종을 보호하고 지키는 일은 지구에 사는 모든 생물을 위해 아주 중요한 일입니다. 식물은 지구 생물이 살아가는데 필요한 산소와 에너지를 만드는 중요한 존재입니다. 우리 주변에 풀, 꽃, 나무 등 여러 식물이 늘 함께합니다. 이러한 식물을 잘 자라고 보호할 수 있도록 식물이 필요한 것을 알 수 있는 [식물 대화 장치]를 만들고자 합니다. 우리의 소중한 식물을 지키고 잘 가꾸기 위해 좋은 아이디어가 없을까요?


아이디어 구상하기
  • 식물을 보호하고 잘 가꾸기 위해서는 무엇을 고려해야할까요?
    • 식물이 잘 자라는 데 필요한 것은 햇빛, 물, 이산화탄소입니다.
    • 식물 종에 따라 적정한 온도와 습도를 맞추어주어야합니다.
    • 식물에 관심을 가지고 필요한 것을 적정한 때에 공급해 주어야 합니다.


  • 식물을 잘 돌보기 위해 기술을 활용해 어떤 도움을 줄 수 있을까요?
    • (예시)식물에게 물이 필요할 때, 자동으로 물을 줄 수 있는 장치를 만듭니다.
    • (예시)식물의 건강 상태를 알려줄 수 있는 장치를 만듭니다.
    • (예시)식물이 자라는데 필요한 빛을 적당히 공급해줄 수 있는 자동 가림막을 만듭니다.
    • (예시)온도와 습도, 햇빛의 양을 조절할 수 있는 스마트팜을 만듭니다.


아이디어 구체화하기
  • 식물이 자라는데 필요한 햇빛의 양을 어떻게 유지할 수 있을까요?
    • (예시)빛 센서를 활용하여 빛의 양이 적을 때 LED로 빛의 양이 필요함을 표시합니다.
  • 식물에게 물이 필요한 지 어떻게 알 수 있을까요?
    • (예시)습도 센서를 이용하여 토양 습도가 70% 아래로 내려가면, LED로 물의 양을 표시합니다.
  • 식물이 필요한 것을 알려줄 수 있는 기능은 어떻게 추가할 수 있을까요?
    • (예시)라디오 기능을 활용해 다른 micro:bit로 신호를 보낼 수 있도록 합니다.
    • (예시)원거리에서 식물의 상태를 확인하고 식물이 필요한 것을 보충할 수 있습니다.
  • 식물이 필요한 것을 자동화 시킬 수 있는 방법은 없을까요? 
    • (예시)햇빛의 양에 따라 가림막을 조정한다던지, 습도에 따라 자동 급수 장치를 고안할 수 있습니다.
  • 그 밖에 또 어떤 방법들이 있는지 생각해 봅시다. 

✂️ 창작하기 : 프로젝트 만들기
  • 키우고 싶은 식물을 조사해보고 그 특징을 정리해봅니다. 
  • 다양한 만들기 재료, 화분 등을 활용하여 식물 대화 장치 프로젝트를 스케치해보거나 프로토타입을 제작해봅니다.
  • 참고 : 못으로 토양 습도 센서 만들기 회로 / 회로2

(프로젝트 예시)


⚙️ 창작하기 : 프로그래밍 하기

*Tip. 아래 제시된 프로젝트는 어린이 청소년들이 도출할 수 있는 샘플 프로젝트입니다.
교육 현장에서는 ‘아이디어 상상하기’ 과정을 통해 스스로 제시한 프로젝트 아이디어를 구체화할 수 있도록 가이드해주세요!


샘플1. [식물 대화 장치] 하나! : 지금 햇빛이 딱 좋아! 


  • 식물이 잘 자랄 수 있는 빛의 밝기를 설정합니다. 설정한 빛의 밝기일 경우, LED로 하트를 표시합니다. 빛이 너무 많을 경우 LED로 햇빛을 표시합니다. 빛이 너무 적을 경우 LED로 달을 표시합니다.
  • micro:bit 입출력 장치 : 조도 센서, LED 매트릭스
  • 코딩 링크 :  https://makecode.microbit.org/_R2wihtU5rccu 


샘플2. [식물 대화 장치] 둘! : 물 내 뿌리에 양보해!

  • 습도를 측정하는 장치를 만들어 봅시다. 마른 흙에 못을 넣고 A값을 누르고 값을 기록합니다. 젖은 흙에 못을 넣고 A값을 누르고 값을 기록합니다. 습도가 낮을 수록 따라 micro:bit의 LED가 적게 켜집니다.
  • micro:bit 입출력 장치 : 못 2개, 버튼, LED 매트릭스, 스피커 모듈
  • 코딩 링크 : https://makecode.microbit.org/_eRCYdCeKcUux
    ⋇ micro:bit 2.0 버전에는 스피커 모듈이 내장되어 있습니다.


샘플3. [식물 대화 장치] 셋! : 안녕! 나는 식물이야, 내 얘기를 들어줄래?

  • 식물에 수분이 부족하면 라디오 기능으로 필요한 것을 나의 micro:bit로 알려줍니다.
  • micro:bit 입출력 장치 : 빛 센서, 못 2개, LED 매트릭스, 라디오 통신
  • 코딩 링크 : https://makecode.microbit.org/_5g9EfAAHtdvJ


🔨 프로젝트 시연 및 개선하기
  • 모둠별로 개발한 프로젝트를 시연해 봅시다.
  • 친구들의 피드백을 반영(또는 고려)하여 수정/개선해 봅시다.

📢 공유하기
  • 모둠별로 최종 완성된 프로젝트에 대해 발표해 봅시다. 발표 내용은 사진/영상으로 촬영하여, 학급 SNS 또는 홈페이지에 게시하여 공유합니다. 인스타그램에 #mgc2022를 달아 프로젝트를 소개하여 더 많은 사람들에게 알립니다.
  • 앞으로 식물을 아끼며 잘 가꾸는 마음을 실천합니다.
  • 각자 프로젝트에 대한 글과 사진/영상을 정리하여 MGC 2022 프로젝트에 제출합니다.


구태윤 / 청주교대부설초등학교 / 9rang2@hanmail.net 

2015년부터 초등학교에서 소프트웨어교육과 인공지능교육을 아이들과 함께 하고 있습니다. 충북에 있는 SW교육연구회 활동을 하면서 어떻게 하면 더 쉽고 재미있는 소프트웨어교육과 인공지능 교육을 할 수 있을까 선생님들과 함께 고민하고 있습니다. 미국 MIT 스크래치 컨펀런스에서 발표하였고, 대한민국 미래교육박람회에 참여하였습니다. 현재는 충북소프트웨어교육 연구회 회장과 선도교원으로 활동 중입니다.