건강을 지켜주는 숫자
나만의 스마트워치 만들기
건강을 지켜주는 숫자
나만의 스마트워치 만들기
CONTENTS
상황관련 문제정의
융합적설계 문제해결
자기주도 성찰
상황관련 문제정의 (1차시)
▶ 초등학생 비만 증가 (1:44) ▶ 스마트워치를 활용한 다이어트 (0:36)
2022 STEAM
건강을 지켜주는 숫자
상황관련 문제정의 (1차시)
Q. 코로나로 인해 실내 생활이 증가하면서 초등학생들에게 발생하는 질병은 무엇인가요?
A. 코로나로 인해 실내생활이 증가하면서 초등학생들의 비만도 함께 증가하고 있습니다.
Q. 스마트워치의 체중감량에 도움이 되는 어떤 기능들이 있나요?
A. 걸음 수를 측정하여 줍니다. 칼로리 소모량을 확인할 수 있습니다. 다이어트의 다양한 관리기능이 가능합니다.
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건강을 지켜주는 숫자
상황관련 문제정의 (1차시)
건강과 관련된 스마트워치의 기능을 알고, 나만의 스마트워치를 구상할 수 있다.
[활동1] 스마트워치의 유용성에 대해 알아보기 [활동2] 나만의 건강 스마트워치 구상하기 |
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건강을 지켜주는 숫자
상황관련 문제정의 (1차시)
[활동1] 스마트워치의 유용성에 대해 알아보기
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건강을 지켜주는 숫자
상황관련 문제정의 (1차시)
[활동1] 스마트워치의 유용성에 대해 알아보기
▶ 스마트워치 피트니스 기능 (3:20 ~ 06:04) ▶ 스마트워치 건강관련 기능 (0:59)
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건강을 지켜주는 숫자
상황관련 문제정의 (1차시)
[활동2] 나만의 건강 스마트워치 구상하기
- 스마트워치를 만들때 필요한 부품(센서)에는 어떤것들이 있을까요?
▶ 마이크로비트(동작센서포함) ▶ 상태표시 장치(OLED) ▶ 심장박동 측정센서
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건강을 지켜주는 숫자
상황관련 문제정의 (1차시)
[활동2] 나만의 건강 스마트워치 구상하기
- 자신만의 스마트워치 그리기
[TIP] 자신만의 스마트워치 그려보기 ① 스마트워치에 필요한 부품(센서)를 나열해 보기 ② 각 센서를 조합하여 어떤 부품(센서)이 어떤 역할을 하는지 구체화 시키기 (예시) 심박센서 : 운동 중 심장 박동수를 모니터링, LED : 걸음걸이 수나 운동 횟수를 LED 창에 표시 ③ 실제로 실현 가능한지 생각해보기 |
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건강을 지켜주는 숫자
스마트워치 만들기 준비하기
① 어떤 제품을 이용하여 스마트워치를 만들까요? | |
마이크로비트와 블록 코딩 | |
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마이크로비트를 이용해요 | 블록 코딩을 통해 마이크로비트를 작동시켜요 |
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건강을 지켜주는 숫자
스마트워치 만들기 준비하기
② 마이크로비트 스마트워치는 어떻게 작동할까요? | |
마이크로비트 기판 | 심박센서(PulseSensor)와 OLED 표시창(ssd1306) |
| |
마이크로비트의 가속도 센서를 이용하여 걸음 수, 앉았다 일어났다 등의 정보를 측정할 수 있어요 | 심박 센서를 통해 심박수를 측정하고 이를 OLED 표시창에 나타낼 수 있어요 |
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건강을 지켜주는 숫자
상황관련 문제정의 (1차시)
[정리 활동] 활동 소감 이야기하기
- 다음 시간에는 마이크로비트를 이용하여 자신이 구상한 스마트워치를 만들고 각 기능을 구현해 봅시다.
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건강을 지켜주는 숫자
융합적설계·문제해결 (2차시)
▶ 농구게임 만들기 (01:40) ▶ 화분 관리기 만들기 (2:22) ▶ 기타 만들기 (1:41)
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건강을 지켜주는 숫자
융합적설계·문제해결 (2차시)
마이크로비트를 이용해 나만의 건강 스마트워치를 만들 수 있다.
[활동1] 기능에 맞게 코딩하기 [활동2] 마이크로비트로 스마트워치 만들기 [활동3] 마이크로비트 스마트워치 작동 확인하기 |
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건강을 지켜주는 숫자
융합적설계·문제해결 (2차시)
[활동1] 기능에 맞게 코딩하기
(활동1-1) 스쿼트 횟수에 따라 숫자가 변하도록 코딩하기
Q. 스쿼트 운동을 할 때 신체의 변화는 어떤 것이 있나요?
A. 스쿼트를 할 때 내려가는 동작과 올라가는 동작이 있습니다
Q. 마이크로비트를 이용해 어떻게 스쿼트 횟수를 측정할 수 있을까요?
A. 마이크로비트의 가속도 센서를 이용하여 앉았다 일어났을때의 센서 변화값을 인식하여 횟수(1회)로
카운트 합니다. 카운트한 횟수는 마이크로비트 LED에 숫자로 표시합니다.
- 준비물 : 마이크로비트 기판, 연결 선, 코딩용 컴퓨터 또는 테블릿(micro:bit 어플리케이션)
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건강을 지켜주는 숫자
마이크로비트 사이트 살펴보기 (https://makecode.microbit.org)
내 프로젝트 - 새 프로젝트를 눌러 블록코딩 실행 / 테블릿 활용시 어플리케이션 마켓에서 다운로드
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건강을 지켜주는 숫자
마이크로비트 사이트 살펴보기 (https://makecode.microbit.org)
코딩을 완성한 후 시물레이션으로 확인 가능
색상으로 각 블록을 구분하여 블록코딩 가능
블록코딩에 사용할 변수를 가장 먼저 입력
완성한 코딩을 다운로드하여 마이크로비트에 업로드 후 구동하기
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건강을 지켜주는 숫자
프로그램 코딩하기 (https://makecode.microbit.org)
start 와 count 변수를 각각 만든다.
마이크로비트가 실행되면 두 변수 초기값에 각각 0이 저장
A버튼을 누르면 start 변수에 1이 저장되고 이후
가속도 센서 z축 값이 변화함에 따라
count 변수 값이 1씩 증가하게 된다.
증가된 count 값은 마이크로비트 화면에 표시된다.
화면에 스쿼트 횟수를 출력하여 준다.
B버튼을 누르면 화면이 초기화 된다.
마이크로비트가 움직이지 않을 때 기본적인 가속도 값은 –1023 이다. 앉았다 일어났을 때의 변화 편차값을 50로 한다고 가정했을 때 처음 앉을 때 –1023보다 낮은 값(예: -1073)을 가지고
다시 일어설 때 는 기본값(-1023) 대비
50을 더한 값(-973)을 입력해 주면 스쿼트 1회로 인식하여 숫자를 표시 할 수 있다.
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융합적설계·문제해결 (2차시)
[활동1] 기능에 맞게 코딩하기
(활동1-2) 걸음 수와 소모 칼로리를 확인할 수 있는 코딩 하기
Q. 사람이 걸을 때 신체 모습의 변화는 어떤 것이 있나요?
A. 팔을 저으면서 앞으로 갑니다. 이때 수평 또는 수직의 변화가 생깁니다.
Q. 마이크로비트를 이용해 어떻게 걸음 수를 측정할 수 있을까요?
A. 마이크로비트의 가속도 센서를 이용하여 걸음을 걸을 때 변화하는 가속도 센서값의 변화(x축 변화)를
측정하여 걸음 수를 측정할 수 있습니다.
- 준비물 : 마이크로비트 기판, 연결 선, 코딩용 컴퓨터 또는 테블릿(micro:bit 어플리케이션)
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건강을 지켜주는 숫자
프로그램 코딩하기 (https://makecode.microbit.org)
걸을 때 x축의 변화 값을 600으로 하고 손이 한 번
움직일 때 300 ~ -300까지 범위 안에서 한 걸음으로
카운트 하고 count 변수에 저장한다.
이때 소모한 칼로리 값은 걸음수 ÷ 25 값으로 대략적인
칼로리를 추측할 수 있는데 이 값을 kcal 변수에
저장한다. (12,500보를 걸을 때 약 500Kcal 소모)
마이크로비트 LED화면에 심장이 뛰는 모습을
100ms 간격으로 에니메이션 효과로 나타낸다.
A 버튼을 누르면 count 변수에 저장된 걸음걸이가
led에 표시된다.
B 버튼을 누르면 kcal 변수에 저장된 소모된 칼로리가 led에 표시된다.
A+B 버튼을 동시에 누르면 모든 값이 초기화 된다.
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융합적설계·문제해결 (2차시)
[활동1] 기능에 맞게 코딩하기
(심화 활동) 펄스 센서를 활용하여 심장박동수를 확인할 수 있는 스마트워치 만들기
- 펄스 센서의 각각의 선을 마이크로비트 GND(검), 3V(빨), 2번(파)에 연결합니다.
- 펄스 센서는 혈관에 강한 빛을 보내어 혈관을 통해 흐르는 혈액을 스캔하여 혈액의 빛 흡수율을 계산하여
심장의 박동수를 측정합니다.
- 준비물 : 마이크로비트 기판, 연결 선, 펄스 센서, 코딩용 컴퓨터 또는 테블릿(micro:bit 어플리케이션)
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프로그램 코딩하기 (https://makecode.microbit.org)
펄스 센서로부터 받는 아날로그 값의 변화는 최소 165에서 최대 949 사이의 값을 전송받는다.
펄스 미터로부터의 신호 레벨이 870이상, 430 이하로 변화할때 심박수를 카운트 한다.
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프로그램 코딩하기 (https://makecode.microbit.org)
-맥박계 신호의 간섭(신호가 870 이상으로 상승하면 짧은 시간 내 이 레벨보다 약간 낮아진 다음에 다시 위로 올라가는 현상)로
심박수 측정의 오류를 초래함. 따라서 임계값인 430을 설정하여 이러한 오류를 낮춤. [그림 1]
-알고리즘을 통해 임펄스를 감지하고 두개의 연속 임펄스 사이의 시간 경과를 계산할 수 있음. [그림 2] delta_t = time2 - time1
-time2 변수에 저장된 시간은 가장 최근의 임펄스 감지 순간이고, time1 변수에 저장된 시간은 이전 임펄스 감지 순간임.
[그림 1] [그림 2]
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프로그램 코딩하기 (https://makecode.microbit.org)
- 임펄스 간의 시간 경과를 계산한 후 분당 심장 박동 수로 정의되는 펄스를 계산할 수 있음.
- 블록 프로그램에서 사용되는 "실행 시간" 기능은 시스템 시간을 변수에 기록함. 이 시간은 이 함수가 호출되는 바로
그 순간에 기록됨. 시간 값은 밀리초 단위로 기록됨. 따라서 프로그램에서 계산된 시간 경과도 1000분의 1초 단위로 저장됨.
- 정확한 맥박수 계산을 위해 60,000(1분은 60초, 60,000밀리초)을 경과 시간 또는 "delta_t"로 나눔.
* micro:bit 블록 프로그래밍 환경에서 변수는 정수 값만 가짐. 따라서 계산결과에는 나눗셈의 나머지에 대한 보정이 이뤄짐.
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건강을 지켜주는 숫자
프로그램 코딩하기 (https://makecode.microbit.org) - 자바스크립트 코딩(심화)
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융합적설계·문제해결 (2차시)
[활동2] 마이크로비트로 스마트워치 만들기
- 준비물 : 코딩이 완료된 마이크로비트 세트, 손목 스트랩(여분의 천 조각, 부지포, 종이 테이프 등)
- 착용의 편리성과 웨어러블 기기로서의 심미성을 고려하여 나만의 스마트 워치를 완성해 봅시다.
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융합적설계·문제해결 (2차시)
[활동3] 마이크로비트 스마트워치 작동 확인하기
- 자신이 제작한 스마트워치를 착용하고 자신에게 맞는 운동을 선택하여 실시해 봅시다
- 실제 운동을 하면서 발견된 오류를 확인하고 각 조건의 값을 조정하면서 나에게 맞는 스마트워치를
완성해 봅시다.
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융합적설계·문제해결 (2차시)
[정리 활동] 활동 소감 이야기하기
- 다음 시간에는 스마트워치 박람회를 개최하여 친구들이 만든 다양한 스마트워치를 나누어 착용해보고
함께 다양한 운동을 하면서 공유하는 시간을 갖도록 하겠습니다
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건강을 지켜주는 숫자
감성적체험 (3차시)
- 친구들이 만든 다양한 스마트워치의 작동 영상을 확인해 봅시다.
- 친구들이 만든 스마트워치에 관해 이야기를 나눠 봅시다.
학생들 작품 영상 삽입
(2차시에 촬영한 영상)
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건강을 지켜주는 숫자
자기주도 성찰 (3차시)
스마트워치 체육대회를 통해 경험을 공유하고 문제점을 개선할 수 있다.
[활동1] 스마트워치 체육대회개최하기 [활동2] 스마트워치 개선점 이야기 나누기 |
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건강을 지켜주는 숫자
자기주도 성찰 (3차시)
[활동1] 스마트워치 체육대회 개최하기
- 같은 종류(스쿼트 스마트워치, 걸음 수 스마트워치 등)의 스마트워치를 만든 학생끼리 모둠을 만들어 봅시다.
- 자신이 만든 스마트워치를 차고 모둠별로 체육대회를 통해 게임을 진행하도록 합니다.
- 체육대회를 통해 나의 스마트워치의 디자인적 요소, 기능적 요소를 확인하고 잘된 점, 아쉬운 점, 개선이 필요한 점을 생각해봅시다.
[TIP] 스마트워치 체육대회 ① 같은 종류의 스마트워치를 만든 학생들끼리 모둠을 만든다. ② 모둠에서 짝을 이뤄 짝과 함께 토너먼트식의 게임으로 체육대회를 진행한다. (예시) 스쿼트 게임 : 1분 안에 스쿼트를 가장 많이 한 학생 선발, 칼로리 소모 게임 : 1분 안에 가장 많은 칼로리를 소모한 학생 선발 ③ 친구들과 스마트워치를 바꿔 착용해보고 다양한 게임을 진행한다. |
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건강을 지켜주는 숫자
자기주도 성찰 (3차시)
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건강을 지켜주는 숫자
자기주도 성찰 (3차시)
[활동2] 스마트워치 개선점 이야기 나누기
- 친구들의 스마트워치를 직접 착용 후 각자 느낀점 (잘된 점, 아쉬운 점, 개선이 필요한 점)을 발표해 봅시다.
[정리 활동] 활동 소감 이야기하기
[활동3] 스마트워치의 미래기술에 대해 이야기 나누기
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