2025 컴퓨터 시스템 개발

1. 교육 전환의 방향성과 기술 기반
2025 로봇 교육의  변화된 방향은 단순한 하드웨어 설계 및 메이킹을 넘어, 컴퓨팅 사고력을 기반으로 데이터 기반의 최적화된 로봇 설계를 목표로 합니다. 변화된 커리큘럼은 Microsoft 365 시스템(Microsoft Teams, OneNote, MS Forms, Whiteboard, Excel Data Stream 등)을 중심으로 에듀테크 가반 설계를 할였으며, 이를 통해 협업 기반 설계, 실시간 피드백, 데이터 분석 역량 내재시켜 이를 '로봇' 개발에 활용할 수 있도록 연계하는 것을 목표로 합니다.

2. 센서 데이터 기반 로봇 이해 및 시뮬레이션 설계 실습(1학기)
1학기 교육에서는 마이크로비트(Micro:bit)와 엑셀로미터(accelerometer) 센서를 활용하여 로봇의 움직임 데이터를 수집하고 시각화하는 기초적인 과정으로 시작됩니다. 이때 Microsoft의 MakeCode에디터를 활용하여 Micro:bit에 프로그래밍을 진행하며, XY 축의 움직임 데이터를 수집하여 Excel을 통해 실시간 그래프화하고, 이를 기반으로 최적화 설계 방향을 도출하는 것을 목표로 합니다.

✔️학생들은 이 과정에서 다음과 같은 공학적 기초 개념을 함께 습득합니다.

• 시리얼 통신(Serial Communication) 및 센서 데이터 수신 처리 과정

• Input → Processing → Output의 컴퓨터 작동 원리 이해

• Micro:bit 하드웨어 구조와 센서 인터페이스 기초 이해

  • 또한, 학생들은 위 아래로 반복하는 로봇의 움직임을 개발하고 엑셀로미터 센서와 데이터 스트리머로 XYZ 축의 데이터가 -2000부터 +2000까지의 변화를 관찰 분석합니다. 이에 따라 로봇이 위아래로 반복 운동을 수행하는 과정에서 X, Y의 데이터를 기반으로 로봇 구동 최적화 상태를 연구하고 알고리즘을 지속적으로 수정하는 작업을 진행합니다.

3. 로봇의 실체 제작 및 개발 프로젝트(2학기)
2학기에는 실질적인 로봇 하드웨어 제작으로 이어지며, 이전 학기에 습득한 데이터를 토대로 서보 모터를 활용한 로봇을 제작합니다. 초기에는 2 DOF (2자유도)를 기반으로 한 기본 메커니즘으로 시작하였으며, 이후에는 링키지 설계(Linkage Design)와 함께 3 DOF 이상(3자유도 이상)의 로봇 시스템으로 발전시켜 실제적인 동작을 구현합니다.

✔️이를 통해 학생들은 다음의 핵심 역량을 기르게 됩니다.

• 다자유도(DoF) 기반의 로봇 메커니즘 이해

• 구조 설계 최적화 및 모터 제어 로직 개발

• 엑셀 데이터를 통한 피드백 루프 설계 및 동작 수정

• 특정 상황과 조건을 분석한  로봇 개발

• 협력을 통한 로봇 개발 및 지속적 피드백을 통한 문제해결
  
  

4. Microsoft 365 기반 학습 생태계 활용
모든 수업 활동은 Teams를 통해 계획됩니다. OneNote를 기반으로 로봇 개발 일지를 정리하며, MS Forms를 통해 형성평가와 피드백을 실시간으로 수집합니다. 또한 Whiteboard를 활용하여 로봇 개발 정보, 로봇 동작 설계 브레인스토밍을 진행하며, Excel 데이터 시각화를 통해 수치 기반 의사결정 능력을 합니다.

• 로봇에 관심이 있는 3개 학교 학생들이 신청한 수업입니다. 재현고 학생은 M365 아이디가 발급되었지만 서라벌고, 불암고 친구들은 MS System에 대해 익숙하지 않아서, 일를 교육해야 했습니다. Teams를 설치하고 로봇 교육에서 활용할 Teams의 고유 기능을 소개 및 익숙하게 하였습니다. 

• 나아가 24차시 수업 흐름에 대해 설명 및 소개하였으며, 1학기 프로젝트 목표를 인지할 수 있도록 도움을 주었습니다.

• 마지막으로 다음 시간에 활용할 MS Whiteboard 사용 방법  및 로봇 개발의 튜터로 활용할 Copilot Chat에 대해 사용방법을 교육하고 헤어졌습니다. 

• 모든 공지는 Teams로 진행하였으며, 과제 또한 Teams로 부여됨을 일렀습니다.

• 런모어 로봇 개발 9단계 교육을 진행하였습니다. 참고 자료로 작년에 개발한 '로봇 개발 인포그래픽'을 활용하였습니다.

• 로봇은 정답이 없다라는 인식을 이해시키기 위하여, WhiteBoard를 활요하여 보둔 로봇 개발 기술을 한 공간에 연결하는 실습을 진행하였습니다.

• 로봇 설계 수업을 위한 링키지 교육을 진행하였습니다. 관련 교안은 런모어 링키지 웹 데이터를 활용하였습니다.

• 서보모터 구동을 위한 설계 방법에 대한 설명을 하였으며, 업다운 로봇 설계를 위한 링키지 기초 설계를 수행평가로 제시하였습니다.

• 나아가, 링키지 움직임만 교육하면, 학생들이 무엇을 제작해야 하는지 상상을 할 수 없어 '링비트' 및 '서보모터'를 구동하는 실습까지 진행하였습니다.

• 아래는 4월 12일 당일 수업을 영상으로 촬영한 내용입니다. 

• 링키지 모델링 최적화 시간을 갖고, Micro:bit를 활용하여 엑셀로미터 데이터 값을 시리얼 창으로 출력하는 알고리즘 및 실습을 진행하였습니다. 

• 나아가, Office 365 설치 및 데이터 스트리머 Add-on에 대해 이야기 하였습니다.