학생들이 스스로 실험을 하고, 표를 작성하고, 그래프를 그리게 하기 위해 만든 게임이다.
단순한 실험은 재미가 없다. 그래서 재미요소를 넣기 위해 대포게임을 선택했다. 정확하게 탐구 하면, 나중에 게임에서 좋은 점수를 받을 수 있게 구성해 보았다.
또 컴퓨터가 모든 것을 다 해 주는 것이 아니라, 실험은 컴퓨터로 하고, 기록과 그래프는 종이 학습지에 기록하도록 하였다.
대포를 쏘는 힘과 각도를 바꾸면 포탄은 얼마나 멀리, 얼마나 오래 날아가는지를 탐구하면 된다.
본문 아래 소개한 <교사팁> - 탐구하기 전에 미리 보여 주는 프로그램을 활용해서 상황설명을 해 주고 본 활동을 하면 좋다.
학습지도 함께 첨부 한다.
이 가상 실험은 학생들이 직접 포를 쏘고, 날아간 거리와 걸린 시간을 기록하면서 그 속에 숨은 규칙을 스스로 찾아가도록 만든 탐구 프로그램이다. 실험으로 찾은 규칙은 마지막에 움직이는 표적 맞히기 미션에서 그대로 사용된다.
설치 없이 인터넷 브라우저에서 바로 실행되며, 컴퓨터·태블릿·전자칠판 어디서나 쓸 수 있다.
https://sciencej1.cafe24.com/html5/s_inquiry/fortress.html
이런 탐구를 할 수 있다.
하나는 고정하고 하나만 바꾸는 변인 통제 실험을 직접 설계해 본다. 측정값을 표로 정리하고 그래프로 나타내면서 힘과 거리, 힘과 시간, 각도와 거리 사이의 관계를 찾는다. 마지막으로 찾은 규칙을 이용해 움직이는 표적을 맞히며 배운 내용을 적용해 본다.
화면 살펴보기
왼쪽 실험 화면에는 포와 거리 눈금자가 있다. 포가 있는 곳이 0칸이고, 각도 80°·힘 100으로 쏘면 꼭 100칸을 날아가도록 맞춰 두었다. 포탄이 멀리 날아가면 눈금자가 100칸 → 200칸 → 300칸으로 자동으로 늘어나고, 대포와 배경도 같은 비율로 작아진다.
오른쪽 위 미니맵은 포탄이 화면 위로 높이 올라가 보이지 않을 때도 전체 궤적과 포탄 위치를 보여 준다.
오른쪽 조작 패널에서 실험 종류, 각도, 힘을 고르고 발사한다. 쏠 때마다 날아간 거리와 걸린 시간이 기록 표에 자동으로 쌓인다. 시간은 실제로 날아간 시간(초)이다.
실험 1 · 각도 고정
- 패널 위쪽에서 각도 고정을 누른다.
- 모둠원들끼리 서로 다른 원하는 각도를 하나씩 선택하고 그 각도로 맞춘다.
- 쏘는 힘을 10부터 100까지 10씩 바꿔 가며 발사한다.
- 날아간 거리와 걸린 시간을 학습지 표에 기록한다.
💡 생각해 보기 – 힘을 2배로 하면 거리도 2배가 될까요? 걸린 시간은 어떻게 달라질까요?
실험 2 · 힘 고정
- 이번에는 힘 고정 을 누릅니다.
- 모둠원들끼리 서로 다른 힘을 선택한다. (각자 70,80,90,100 중에 하나를 선택 한다.)
- 각도를 10°부터 80°까지(45° 포함) 바꿔 가며 발사한다.
- 날아간 거리와 걸린 시간을 기록한다.
💡 생각해 보기 – 가장 멀리 날아가는 각도는 몇 도일까요? 같은 거리에 떨어지는 두 각도가 있을까요? 그렇다면 걸린 시간도 같을까요?
⚠️ 주의 – 실험을 하다가 고정한 값을 바꾸면 "지금까지 실험한 데이터는 사라집니다"라는 확인 창이 뜹니다. 값을 바꾸기 전에 꼭 학습지에 먼저 옮겨 적으세요.
기록 보기와 그래프 덮개
[기록 보기] 를 누르면 지금 조건의 기록이 표로 나온다. 그래프는 덮개로 가려져 있다. 학생이 결과를 보기 전에 먼저 학습지에 직접 그래프를 그려 보게 하려는 장치이다.
그래프를 다 그린 뒤 선생님께 비밀번호를 받아 [그래프 보기]를 누르면 덮개가 열린다. 내가 그린 그래프와 모양을 비교해 볼 수 있다. (비밀번호는 1004 이다)
편리한 기능
궤적 전체보기를 켜면 화면 위로 벗어나는 포물선 전체가 한 화면에 들어오고, 지금까지 쏜 자리 푯말도 모두 보인다. 끄면 방금 쏜 푯말 하나만 보인다.
거리를 300칸으로 고정해 두고 보기를 체크하면 각도를 바꿔도 화면 축척이 변하지 않아 포물선 모양을 같은 기준으로 비교하기 좋다.
키보드로도 조작할 수 있다. ←→ 힘, ↑↓ 각도, Space 발사, ESC 창 닫기.
전체화면은 오른쪽 위 아이콘을 누르면 된다. 창 크기에 맞춰 화면이 자동으로 커지고 작아진다.
🎯 미션 : 움직이는 표적을 맞혀라!
실험에서 찾은 규칙을 실제 상황에 적용해 볼 차례다. 표적은 100~300칸 사이를 일정한 빠르기로 왕복 운동 한다.
표적은 포탄이 날아가는 동안에도 계속 움직인다. 그래서 표적이 지금 있는 곳이 아니라 포탄이 떨어질 때 있을 곳을 겨눠야 한다. 학습지에 기록한 거리와 시간을 모두 써야 맞힐 수 있다.
점수 – 한 발에 100점 만점이고, 표적에서 떨어진 거리(칸)만큼 점수가 깎인다.
작은 시계 – 미니맵 아래에 시계가 있다. 표적과 함께 흐르고 함께 멈추므로, 시계를 보며 표적이 한 번 왕복하는 데 몇 초 걸리는지 재어 볼 수 있다.(참고로 10번 왕복 운동한 시간을 측정하고, 1/10 로 나누면 한번 왕복하는데 걸린 시간을 정확하게 구할 수 있다)
미션 수행 연습
비밀번호 없이 바로 시작하며, 횟수와 시간 제한 없이 마음껏 연습할 수 있다. [다시하기]로 점수를 지우고 새로 시작할 수 있고, [연습 끝내기]를 누르면 실험 화면으로 돌아간다.
최종 미션 수행
선생님께 받은 비밀번호를 넣어야 시작할 수 있다. 시작할 때 [쏠 포탄 수(1~10발)]와 [표적 속도(1~10단계)]를 고른다. 1단계가 가장 느리고 10단계가 가장 빠르며, 고른 단계의 왕복 시간은 시작 창에 표시된다.
최종 미션은 도중에 나갈 수 없고 [다시하기]만 할 수 있다. 미션이 끝나면 결과 화면이 1분 동안 그대로 유지되고 그동안은 아무것도 눌리지 않는다. 결과를 학습지에 적거나 선생님이 확인하는 시간이다. 1분이 지나면 다시 도전하거나 실험 화면으로 돌아갈 수 있다.
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<교사 팁> - 탐구하기 전에 미리 보여주는 프로그램
한때 유행했던 포트리스 게임(대포 게임) 이 인기가 없어진 이유를 설명하기 위해 프로그램을 만들었다.
아래 프로그램을 이용해서 설명한다.
포트리스 게임이 인기가 없어진 이유는 참여자들이 어느순간 시키지도 않았는게 게임에 이기기 위해 우리가 위에서 하고자 하는 탐구활동을 실제 게임 상황에서 적용해 버렸기 때문이다.
포트리스 게임을 분석해서 상대방 까지의 거리를 측정하고, 그 거리를 맞추려면 대포의 각도와 힘을 어느정도로 해서 쏘면 되는지를 탐구활동을 통해 모두 알아내 버린 것이다. 이 값들을 엑셀에 표로 정리한 족보가 인터넷에 공개되면서 게임의 묘미가 사라져 버렸다.
족보를 가지고 있는 참여자는 그 족보대로 세팅을 하고 대포를 쏘기만 하면 맞으니까 게임 재미가 없어지고 신규 사용자가 처음 게임하러 들어 왔다가 바로 패배해 버리니까 신규 사용자 유입이 줄었다고 한다.
족보를 보면 변인통제 해 가면서 바람이 부는 풍향까지 고려해서 모든 경우를 다 탐구해서 족보로 만들어 버렸다.
그래서 선생님이 학생들에게 설명하기 쉽도록 족보가 들어간 시뮬레이션을 만들었다.
https://sciencej1.cafe24.com/html5/s_inquiry/teacher_fortress.html
족보 모드에서 족보대로 쏘기를 누르면 쏠때 마다 상대방 대포에 다 맞는다. 이렇게 족보를 펴 놓고 게임을 하면 게임의 묘미가 사자려 재미가 없어 진다.
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<응용게임> - 탐구한 학습지를 가지고 2인용 게임을 통해 승부를 가른다.
혼자 탐구로 끝나지 않고 응용해서 상대방과 게임을 하도록 만들었다. 탐구를 제대로 한 학생이 유리 하다
자신이 탐구한 종이 학습지를 가지고 2인용 포트리스 게임에 도전한다.
학습지 탐구결과를 이용하면 쏘기만 하면 다 맞기 때문에, 이동 옵션을 적용 했다.
대포를 쏘고 나면 어디로 이동할 건지 선택을 해야 한다. 선택 된 거리까지 상대방이 대포를 쏘는 순간 4초동안 이동해 간다.
이동할 때 마다 이동 에너지가 줄어 든다. 매번 이동하지 말고 에너지를 아껴 가며 꼭 필요할 때만 이동하자.
내 차례가 되면 4초동안 이동하는 적 대포의 이동경로를 파악하고, 내 포가 날아가는 시간을 계산해서 탄착지점을 예상하고 내 학습지를 보면서 포를 발사하면 된다. 적 탱크를 먼저 파괴시키면 게임이 끝난다.
특수포탄은 딱 1번만 사용할 수 있고, 위력은 일반 포탄보다 3배나 강하다.
아래 링크에서 2인용 게임을 실행할 수 있다. 위 탐구활동이 다 끝난 후에 링크를 주고 2인용 게임을 하면 좋다.
https://sciencej1.cafe24.com/html5/s_inquiry/fortressgame.html
대포는 한번 쏘고 나서 옆으로 이동할 수 있다. 이동은 4초동안 이루어 진다. 따라서 포가 떨어질 위치, 또 대포가 이동해 가는 속력등을 고려 해서 탐구 학습지를 보고 상대방 대포를 맞추면 된다.
가끔 날아가는 새에 맞으면 공중에서 포탄이 폭발한다.
