STEM 학습 강화: 2020 제조업의 날 고교·대학생용 리소스

코로나19 팬데믹으로 많은 학교가 대면 수업에서 원격 학습 환경으로 전환하면서 학생 참여 유지가 더욱 중요해졌습니다. 이는 특히 STEM 과목(과학, 기술, 공학, 수학)에서 그렇습니다.

전통적 대면 수업에서 STEM 과목은 이론적 교육(교과서 등 서면 자료에서 얻음)과 실습 교육(실험실, 실험, 기기 및 자재 사용을 통한 실습)을 결합합니다. 원격 학습 환경으로 전환할 때, 과목의 기본 원리 교육 기법은 성공적으로 이전하기 쉽지만, 실습 측면은 그렇지 않습니다.

이 격차를 메우기 위해 고교 또는 대학 수준 학생들이 수행할 수 있는 실습 프로젝트를 제공해 STEM 과목 교육을 보충할 수 있는 리소스를 식별했습니다.

아래 리소스에는 다양한 잠재 프로젝트 아이디어가 혼합되어 있으며, 대부분 집에서 최소한의 특수 자재 구매로 수행할 수 있습니다. 대학 수준 프로젝트, 특히 아래 리소스의 고급 프로젝트는 일반 가정에서 찾기 어려운 자재, 부품, 장비에 대한 투자가 필요할 수 있습니다. 이는 일반적으로 대학 실험실 수업에서 협력 그룹 환경으로, 강사나 지도교수 지도 하에 수행되는 고급 프로젝트입니다.

고등학생용 STEM 프로젝트 리소스

고등학생에게 적합한 프로젝트 아이디어를 제공하는 STEM 리소스입니다.

Science Buddies

Science Buddies 웹사이트는 고등학생이 STEM 과목을 탐구할 수 있는 다양한 과학 프로젝트를 제공합니다. 사이트에서 지구·환경 과학, 생명 과학, 수학·컴퓨터 과학 등 과목별로 필터링할 수 있으며, 더 구체적인 영역으로 세분화할 수 있습니다. 예를 들어 공학 내 하위 주제로는 토목, 전기·전자, 에너지·전력, 환경 공학, 재료 과학, 기계 공학, 로봇 공학, 우주 탐사 등이 있습니다.

프로젝트 희망 학년 수준, 프로젝트 기간, 비용, 자재 가용성 선호도에 따라 필터링도 가능합니다.

특정 프로젝트를 보면 프로젝트 배경, 필요한 특정 자재, 완료 절차 등 추가 세부 정보가 제공됩니다. 사이트는 프로젝트 맞춤화용 변형과 FAQ 도움말 섹션도 제공합니다.

Creation Crate

Creation Crate 웹사이트에는 어린 학생용 키트 스타일 프로젝트가 다양하지만, 블로그 페이지에는 기계 공학 등 주제의 더 고급 프로젝트가 있습니다.

단순한 것부터 정교한 것까지 다양한 복잡도의 프로젝트가 혼합되어 있습니다. 낮은 복잡도로는 골판지와 케이블 타이로 로봇 팔 만들기 프로젝트가 있습니다. 중간 수준으로는 아두이노 오픈 소스 IDE(통합 개발 환경)로 구동되는 데이터 로거가 장착된 고고도 기상 관측 풍선 만들기가 있습니다. 높은 복잡도로는 짐을 실어도 균형을 유지하고 장애물을 피하는 자기 균형 로봇 만들기가 있습니다. 이 프로젝트도 아두이노 IDE 플랫폼으로 구축됩니다.

ThoughtCo.

과학, 기술, 수학 교육에 유용한 콘텐츠를 제공하는 것 외에도 ThoughtCo.com 웹사이트에는 공학 과학 박람회 프로젝트 아이디어 웹페이지가 있습니다. 이 프로젝트들은 절차적 형태로 완전히 개발되지 않았으므로, 수행하는 학생이 범위, 프로세스, 접근 방식을 더 정의하기 위해 독립적 연구를 해야 합니다. 따라서 더 높은 학년과 이미 개발된 프로세스 실행보다 프로젝트 정의에 좌절하지 않는 학생에게 적합합니다.

제트추진연구소 (JPL)

NASA 제트추진연구소(JPL)는 캘리포니아 공과대학(Caltech)이 관리·운영하는 연방 지원 연구개발 센터로, 우주 탐사와 관련된 STEM 과목을 다루는 일련의 교실 활동, 실험, 문제 세트를 제공합니다.

활동 웹페이지의 필터로 활동 유형, 주제 초점, 학년, 일반 주제 내 구체적 주제별 필터링이 가능합니다. 각 활동 세부 사항에는 개요, 필요한 자재, 활동 이해를 위한 배경, 따라야 할 절차가 포함됩니다.

주제 범위는 상당히 넓으며 다음을 포함합니다:

• 항공학
• 우주생물학
• 천문학
• 화학
• 컴퓨터 프로그래밍
• 지구 및 우주 과학
• 전기 및 자기
• 열 및 열역학
• 광학
• 수학
• 물리 과학

STEM-Works

STEM-Works 웹사이트에는 집에서 할 수 있는 활동 전용 프로젝트 섹션이 있습니다. 이 과학 프로젝트는 고등학생과 더 어린 연령대를 대상으로 하며, 극한 날씨, 의료 혁신, 로봇 공학, 우주, 비디오 게임, 로봇 공학, 풍력 에너지 등에 초점을 맞춥니다. 활동 페이지에서 프로젝트나 작업 수행 방법에 대한 추가 세부 정보를 제공합니다. 일부 활동은 인터랙티브 소프트웨어를 사용하는 가상 활동입니다.

Exploratorium

Exploratorium 웹사이트에는 고등학생과 어린이를 위한 다양한 활동이 있습니다. 과학 프로젝트는 'Science Snacks'라고 불리며, 저렴하고 쉽게 구할 수 있는 자재를 사용하는 교사 검증 활동입니다. 주제는 천문학·우주 과학, 생물학, 화학, 지구 과학, 공학·기술, 환경 과학, 물리학, 수학을 다룹니다.

Sciencing

Sciencing에는 9학년 수준까지 과학 프로젝트 섹션이 있습니다. 프로젝트 주제에는 생체의공학, 화학, 생물학, 법의학이 포함됩니다. 다른 기사에도 교육용 동영상이 있습니다.

대학생용 STEM 프로젝트 리소스

대학생 또는 고급 고등학생에게 적합한 프로젝트 아이디어를 제공하는 STEM 리소스입니다.

Electronicsforu.com

전기 공학을 공부하는 이들을 위해 electronicsforu.com 웹사이트에는 기능하는 회로 기판을 만들고 디지털 및 아날로그 회로 이해를 돕는 30가지 전기 공학 프로젝트 아이디어 페이지가 있습니다.

각 프로젝트는 회로 기능이나 해결하려는 문제에 대한 간략한 설명과 해당 프로젝트 페이지 링크를 보여줍니다. 세부 사항에는 회로도, 부품 목록, 논리 회로 표, 회로 작동 설명, 조립 가이드, 다운로드 가능한 PCB 및 부품 레이아웃 다이어그램이 포함됩니다.

프로젝트 예시:

• 이축 태양 추적 시스템
• 팬텀 파워용 5V DC → 48V DC 컨버터
• JFET 고임피던스 오디오 버퍼
• PIN 다이오드 기반 화재 센서
• 9V 배터리에서 ±5V 전원 공급
• 적외선 모션 센싱 릴레이 스위치
• 저비용 LPG 누출 감지기
• 메인/태양광 인버터/발전기 자동 전원 전환
• NE555 타이머 활용 신호 발생기 및 인버터
• 설정 가능한 RS232 → TTL → I2C 어댑터

PhET Interactive Simulations

콜로라도 대학교 볼더 캠퍼스가 운영하는 PhET Interactive Simulations는 소프트웨어 프로그래밍과 그래픽을 활용해 학생이 컴퓨터에서 가상 실험실 시뮬레이션을 통해 과학과 수학의 기본 원리를 탐구할 수 있는 일련의 인터랙티브 시뮬레이션 프로그램을 제공합니다. 예를 들어 이상 기체 법칙 시뮬레이션에서 학생은 기체 분자를 밀폐 챔버에 주입하고 열을 가하거나 빼거나 챔버 부피를 변경할 때 압력과 온도 변화를 관찰할 수 있습니다. 기체 분자 입자 크기를 변경하고 주어진 기간 동안 챔버 벽과의 충돌 횟수를 셀 수도 있습니다.

물리학, 화학, 수학, 지구 과학, 생물학 등 주제 영역을 다루는 150개 이상의 시뮬레이션을 탐구할 수 있습니다. 필터로 일반 주제 영역 내 하위 주제, 학년(대학 수준 포함), 소프트웨어 호환성별로 결과를 좁힐 수 있습니다. 일부 시뮬레이션은 Java나 Flash가 필요하지만, 다른 것은 표준 HTML 브라우저에서 실행됩니다. 언어 옵션도 다양한 지역의 사용자에게 맞게 제공됩니다.

Instructables

Instructables에서 사용자는 완료한 다양한 프로젝트를 가이드와 동영상과 함께 업로드합니다. 웹사이트에서 다양한 카테고리를 다루지만, 회로 관련 프로젝트 중 전기 공학 학생이 집에서 구현할 수 있는 것들이 있습니다. 계정 생성 후 PDF 다운로드와 다른 사용자 질문이 가능합니다. 3D 프린팅, CNC, 전자공학 등 주제를 다루는 수업도 있으며 워크숍, 재봉, 공예, 요리, 디자인, 어린이 프로젝트 등 일반 관심 주제도 있습니다.

GeeksforGeeks

GeeksforGeeks 웹사이트에는 대학 수준 코더를 위한 코딩 프로젝트가 있습니다. 사용자는 프로그램(C++, Java, Python 프로젝트 포함)으로 프로젝트를 선택할 수 있습니다. 컴퓨터 과학에 관심 있는 학생이 수강할 온라인 강좌도 있습니다.

Code.org

Code.org에는 웹페이지 개발, 게임, 앱 랩, 게임 랩, 스프라이트 랩, 그리기 등 다양한 코딩 프로젝트를 제공하는 집에서도 할 수 있는 프로젝트 아이디어 페이지가 있습니다. 학생은 무료 온라인 수업을 들으며 코딩 실습 경험을 쌓고 배울 수 있습니다.

Interesting Engineering

Interesting Engineering 웹사이트에는 전기 장비 설계, 제어, 유지보수 지식을 확장하는 12가지 전기 공학 프로젝트 페이지가 있습니다. 프로젝트는 간략히 설명되지만 완전히 상세하지 않으므로, 학생이 연구하고 설계를 다듬고 자재 명세서를 만들고 구축하고 테스트해야 합니다. 그래서 더 고급 STEM 프로젝트 리소스 섹션에 포함시켰습니다.

요약

이 기사는 고등학생과 대학생의 원격 교육에 사용할 수 있는 STEM 관련 프로젝트 리소스를 살펴보았습니다. 자재와 절차가 이미 갖춰진 잘 정의된 프로젝트부터 창의적 설계 사고와 프로젝트 개발이 더 필요한 프로젝트 아이디어까지 다양한 리소스가 있습니다.

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