콜리전 결정

수업 정보

• 학년: 8(13세 이상 학생만 수업에 참여할 수 있음)

• 강좌 시간: 45분 수업 4회. 학생이 포크리에 얼마나 익숙한지에 따라 달라집니다.

• 사용 툴: 포크리

• 수업/교육 환경: 포트나이트를 구동할 수 있으며 인터넷이 연결되어 있는 장치를 1인당 1개씩 사용합니다. 컴퓨터실, 이동식 노트북 거치대가 있는 환경이 이상적입니다.

작성자 연락처

작성자, 단체/역할: Scott Beiter, Rensselaer Junior Senior High School, 교사

이메일: [email protected]

Twitter: @pentaclethra

LinkedIn: linkedin.com/in/scott-beiter-79876b184

강좌 개요

충돌하는 오브젝트를 관찰하는 것은 물리 법칙을 배울 수 있는 좋은 기회입니다. 포크리는 콜리전(충돌)을 지원하므로 뉴턴의 제3법칙 등 기초적인 물리 원칙을 실험해보기 좋습니다.

포트나이트의 물리는 현실의 물리를 얼마나 정확히 반영했을까요? 포크리는 콜리전(충돌)을 지원하므로 뉴턴의 제3법칙 등 기초적인 물리 원칙을 실험해보기 좋습니다. 지금부터 알아보겠습니다!

이번 수업에서 학생들은 실험을 구상해서 오브젝트를 조작하고, 오브젝트 사이의 상호작용을 측정하고, 오브젝트를 서로 부딪쳐서 뉴턴의 제3법칙과 관련된 결과를 도출할 것입니다.

이번 활동의 목표는 다음과 같습니다.

• 문제에 대한 해결책을 디자인합니다.

• 콜리전 전후의 상호작용을 구상합니다.

• 증거를 수집하고 그에 따라 주장을 펼칩니다.

• 현실의 물리와 동영상 게임의 물리를 비교하고 대조합니다.

충돌을 시작해보죠!

소개 동영상부터 시작합니다.

목표 결과

필수 질문/중요 아이디어

콜리전하는 오브젝트의 행동은 어떻게 예측할 수 있는가? 포트나이트의 물리는 현실의 물리와 얼마나 일치하는가?

학습 성과/목표

학습 성과

• 통제된 환경을 디자인합니다.

• 뉴턴의 제3법칙, 제2법칙에 따라 콜리전을 설명합니다.

• 콜리전으로 인한 운동의 결과를 예측합니다.

• 포크리에서 실험을 진행합니다.

• 데이터를 분석합니다.

수업 계획

학습 활동

본 수업은 과학 교육의 5E 모델, 즉 참여, 탐색, 설명, 정교화, 평가에 따라 작성되었습니다.

확장은 5E 수업 내 아이디어에 추가적으로 적용하는 것이며, 5E 모델의 일부로 포함되는 경우가 많습니다.

참여

학생들은 뉴턴의 요람, 자동차 안전 콜리전 실험 등 여러 가지 동영상을 통해 충돌 현상에 관해 배웁니다.

동영상 1: 눈 콜리전

동영상 2: EYC 웃긴 눈 통로 콜리전

동영상 3: 뉴저지 킨스버그의 범퍼 카 사이코

동영상 4*: 포트나이트에서 범퍼 카로 전리품 얻기!

*참고: 동영상 4는 포트나이트의 범퍼 카 미니게임입니다.

탐색

학생들은 포크리를 통해 콜리전과 관련된 물리 현상을 알아봅니다. 공 생성 장치와 연관된 독립된 변수 하나를 선택해서, 종속된 변수가 어떻게 변하는지 관찰합니다. 다른 모든 변수는 통제해야 합니다.

조사 질문

포크리에서 공이 다른 공과 충돌할 때 [독립 변수]는 거리에 어떤 영향을 줄까요?

학생들이 조사 질문 워크시트를 사용해서 제공된 조사 질문을 진행하거나, 이를 기반으로 직접 질문을 만들도록 합니다. 참고용으로 공 생성 장치 옵션을 첨부합니다.

참고/프로젝트 가이드라인:

• 과학자는 통제된 실험에서 한 번에 하나의 독립된 변수만을 조작한다는 사실을 학생들에게 강조합니다. 예를 들어 공 크기를 대상으로 실험하는 경우 충돌당한 공의 크기는 동일하고, 그 공에 충돌한 공의 크기는 달라져야 합니다. 그 반대의 경우도 마찬가지입니다.

• 장치가 포트나이트에서 어떻게 보일지 스케치(모델)를 만들도록 합니다.

• 포트나이트에서 장치를 만들기 전에 위의 모든 결정을 내려야 합니다.

포크리에서 굴리기 장치를 만들기 전에 데이터 표를 준비해야 합니다. 그런 다음 포트나이트에서 다음 절차에 따라 공 굴리기 장치를 만들고 데이터를 수집합니다.

1. 공 생성 장치 편집 메뉴의 "커스터마이징" 섹션에 있는 공 설정을 커스터마이징합니다.

2. 통제군으로 사용할 "기본" 공 유형과 재료를 선택합니다.

3. 데이터 표를 만듭니다.

4. 공이 출발한 지점부터 정지한 지점까지 마우스 스크롤 휠을 눌러 거리 마커를 배치합니다.

5. 파라미터별로 공이 이동한 평균 거리를 계산합니다.

6. 결론의 증거로 사용할 데이터를 그래프로 만듭니다.

설명

실습 보고서와 조사 동영상을 제출하여 물리를 설명합니다. 학생의 설명은 주장, 증거, 논증(CER) 섹션에 기록됩니다.

평가

교사는 표제에 대한 숙련도, 실습 보고서, 동영상 제출물에 따라 학생의 성과를 평가합니다. 학생 스스로가 적절하다고 생각하는 방식으로 학습의 결과물을 제시할 수 있도록 해야 합니다. 학습 결과물을 보여주는 또 다른 방법으로는 블로그 게시물, 웹사이트 등이 있습니다.

확장

동일한 데이터 표를 가지고 포트나이트 실험과 비슷한 실험을 디자인하여 대리석이나 강철 물체에서 콜리전 방식을 관찰하도록 합니다. 포트나이트 실험과 물리 실험에서 알아낸 차이점을 돌아보고 기록합니다.

외부 자료

NGSS 보고서 템플릿

콜리전 결정 슬라이드

동영상 1: 눈 콜리전

동영상 2: EYC 웃긴 눈 통로 콜리전

동영상 3: 뉴저지 킨스버그의 범퍼 카 사이코

동영상 4: 포트나이트에서 범퍼 카로 전리품 얻기!

평가

아래 내용을 포함해 완성한 실습 보고서를 평가합니다.

• 유도 질문

• 가설

• 절차

• 데이터 표와 결과

• 결론/돌아보기

샘플 실습 보고서 템플릿: NGSS 보고서 템플릿

표제

MS PS2-2 오브젝트의 운동 변화는 오브젝트에 가해진 힘의 합과 오브젝트의 질량 합에 따라 달라진다는 사실을 증명하기 위한 조사를 계획합니다.

일반 매핑

NGSS

MS-PS2-2 움직임과 안정성: 힘과 상호작용 학습 내용을 이해한 학생은 MS-PS2-2. 오브젝트의 운동 변화는 오브젝트에 가해진 힘의 합과 오브젝트의 질량 합에 따라 달라진다는 사실을 증명하기 위한 조사를 계획합니다.

ISTE STANDARDS

3 지식 구축

• 학생들은 현실의 문제와 고충을 적극적으로 살펴보고, 아이디어와 이론을 구축하고, 해답과 해결책을 찾으면서 지식을 쌓습니다.

4 혁신적인 디자인

• 4a 학생들은 의도된 디자인 과정을 배우고 활용하여 아이디어를 생각해 내고, 이론을 시험하고, 독창적인 작품을 만들고, 실질적인 문제를 해결합니다.

• 4c 학생들은 순환식 디자인 과정의 일부로서 프로토타입을 개발, 테스트, 개선합니다.

• 4d 학생들은 불확실함을 인정하고, 끈기와 답이 정해지지 않은 문제를 다루는 능력을 보여줍니다.

5 컴퓨터에 기반한 사고 능력

• 5a 학생들은 데이터 분석, 추상적인 모델, 알고리즘식 사고 등 기술을 기반으로 하는 방법에 적합한 문제 정의를 만들어 해결책을 살펴보고 찾습니다.

• 5b 학생들은 데이터를 수집하거나 관련 데이터 세트를 파악하고, 디지털 도구로 그 데이터를 분석하고, 여러 가지 방법으로 데이터를 발표하여 문제 해결과 의사 결정을 유도합니다.

• 5c 학생들은 문제를 작은 구성 요소로 나누고, 핵심 정보를 추출하고, 기술 모형을 만들어 복잡한 시스템을 이해하거나 문제를 해결합니다.

• 5d 학생들은 자동화의 원리를 이해하고 알고리즘식 사고를 이용해 여러 단계를 만들어 자동화 솔루션을 만들고 테스트합니다.

6 포크리 의사소통

• 6a 학생들은 시각화, 모델, 시뮬레이션 등 다양한 디지털 오브젝트를 제작하거나 이용하여 복잡한 아이디어를 명확하고 효과적으로 전달합니다.

7 글로벌 협력

• 7a 학생들은 여러 가지 역할과 책임을 맡아 공통된 목표를 이루기 위해 효율적으로 작업하면서 프로젝트 팀에 건설적으로 기여합니다.

학제적 및 21세기적 연계

본 수업은 엔지니어링, 과학, 멀티미디어 디자인 관련 분야를 다룹니다. 본 수업은 STEM/STEAM의 모든 분야를 포함합니다.

21세기적 연계

1. 비판적 사고

2. 창의력

3. 협동

4. 커뮤니케이션

5. 기술적 소양

6. 유연성

7. 리더십

8. 이니셔티브

9. 사회적 스킬

수정과 조정

활동을 완료할 수 있는 또 다른 도구(디지털 또는 물리적) 옵션을 학생들에게 제공합니다. 필요시 적응형 컨트롤러 / 게임 컨트롤러를 도입합니다.

추가 수업 자료:

기타 교육 자료는 별도 문서로 첨부합니다 (유인물 등)

• NGSS 보고서 템플릿

• 콜리전 결정 슬라이드