STEAM 단계 요소
1 자기력의 본질
자기력의 본질에 관해서는 만유인력과 마찬가지로 옛날부터 두 자극이 공간을 사이에 두고 서로 작 용을 미치는 원거리 힘으로 간주되어 왔으나, 현재는 자극의 존재가 주위의 공간을 일그러지게 하 고, 그 상태가 유한한 속도로 주위의 공간에 전해져서 다른 자극에 힘을 미치는 근거리 힘으로 여겨 지고 있다.
2 자기력계
자기력의 크기를 측정하는 장치로, 보통 지구 자기의 세기와 방향을 측정하는 기기를 가리키지만, 넓 은 의미로는 물체가 가진 자화의 세기를 재는 장치를 포함한다. 원리적으로는 자기장 속에 수평으로 자석을 매달고, 자석이 움직이는 방향을 측정하는 것과 자기장 속에서 코일을 회전시키고 코일에 발 생하는 유도기 전력을 측정해서 자기장의 세기를 재는 것 등이 있다.
[출처 : 두산백과]
인력 척력
231 15 씽! 씽! 3D 자기력 자동차
차시(단계)별 교수 학습 과정 2~3차시
3D 자기력 자동차 만들기
학습 과정 교수 · 학습 활동 준비물
도입 (5분)
자석을 이용해 장난감 자동차를 움직이게 하는 방법 생각하기
자석의 힘(자기력)을 이용하여 장난감 자동차를 움직이게 할 수는 없을까?
- 자석을 이용해 장난감 자동차를 움직이게 하려면 어떤 장치가 필요할까?
- 자석의 성질을 이용하기 위해서는 어떤 재료가 사용되어야 할까?
학습 활동 (70분)
구글 스케치업 프로그램으로 3D 자동차 설계하기 3D 자기력 자동차 만들기
활동 나만의 자동차 설계하기
태블릿 PC를 이용해 설계에 적용할 자동차를 검색하고 다운 받는다.
스케치업 프로그램을 이용하여 자동차 사진의 외각선을 따는 방식으로 3D 자 동차를 설계한다.
- 출력할 자동차의 크기를 설정하고, 3D 프린터를 이용하여 설계된 자동차 를 출력한다.
자석으로 움직일 수 있도록 장난감 자동차에 자석에 붙는 물체를 장착하고, 완 성된 장난감 자동차를 다양한 재료를 이용해 꾸민다.
tip 구글 스케치업 프로그램을 이용한 자동차 설계는 학생들이 작업하는데 어려움 이 많을 수 있으므로 창체 시간을 이용한 사전 지도가 필요하다.
3D 프린터 출력에 상당한 시간이 필요하므로 구글 스케치업 설계가 완료되 면 샘플로 한 대 정도 출력하는 모습만 보여주고 나머지 출력 작업은 방과 후 에 진행하도록 한다.
활동 자료2 태블릿 PC 스케치업 프로그램 3D 프린터 자석
두꺼운 도화지 클립
점토 색골판지 참고 자료2
마무리 (5분)
자석의 성질을 중심으로 내가 만든 자동차를 친구들에게 소개한다.
- 자기력을 이용해 자동차를 움직여 봄으로써 성공의 경험을 느낀다.
지도상의
유의점
자동차의 모습과 똑같지 않더라도 움직일 수 있는 모습의 형태가 나올 수 있도록 지도한다.과목
초등학교/과학, 미술수업 차시
2~3/5차시단원
자석의 성질, 디자인과 생활교육 과정
• 자석이 금속 물체를 끌어당기는 성질, 다른 자석을 끌어당기거나 미는 성질이 있음을 알 수 있고, 자석의 성질을 이용하여 놀이 기구를 만들 수 있다.
• 다양한 표현 방법의 특징을 이해하고 효과적으로 표현할 수 있다.
학습 목표
자석의 성질과 3D 프린터를 이용하여 움직이는 나만의 장난감 자동차를 만들 수 있다.232 과학이 좋아지는 STEAM
❶ 스케치업 프로그램과 3D 프린터를 이용하여 나만의 자동차를 설계하고 만들어 봅시다.
자동차 이름
필요한 재료
자동차 디자인
❷ 완성된 자동차가 자석으로 움직일 수 있도록 자동차에 자석에 붙는 물체를 붙이고 다양한 재료를
이용하여 꾸며 봅시다.
활동 나만의 자동차 설계하기
활동 자료 2
✽예시답안입니다.✽학생용 활동 자료는 STEAM 사이트(http://steam.kofac.re.kr)에 pdf파일로 탑재되어 있습니다.
233 15 씽! 씽! 3D 자기력 자동차
234 과학이 좋아지는 STEAM
참고 자료 2
직사각형 툴을 사용하여 기본 밑면을 만든다.
만들려고 하는 크기를 생각하여 가로와 세로를 만든다.
(※고학년일 경우 직접 자동차 그림을 불러와 그 모습 을 제작하도록 지도한다.)
밀기/끌기 툴을 사용하여 평면에 직사각형을 입체로 만 들어 준다.
(평면을 입체로 만들어 줄 때 밀기/끌기 틀을 사용한 다.)
선 툴을 사용하여 자동차 내부의 천장으로 쓸 분분을 만들어 준다.
밀기/끌기 툴을 사용하여 가운데에 위치한 직사각형을 입체로 만들어 준다.
선 툴을 사용하여 끝점과 끝점을 연결하여 자동차의 기 본적인 형태를 만든다.
(※ 기본적인 형태 제작이 익숙해지면, 그 밖의 부속품 (바퀴 등)을 제작하여 좀 더 완성도 높은 모습이 될 수 있도록 지도한다.)
스케치업 프로그램을 이용한 기본틀 만들기
234 과학이 좋아지는 STEAM
235 15 씽! 씽! 3D 자기력 자동차
기존에 자동차 디자인을 불러와 제작할 수도 있다. 스 케치업 프로그램을 실행시킨 다음에 메뉴에서 모델 가 져오기 아이콘을 클릭한다.
3D 이미지 갤러리로 접속하면 다양한 모습의 디자인 을 검색할 수 있다. 여기서 만들고자 하는 자동차를 검 색한다.
3D로 그려진 다양한 모델에 자동차를 검색할 수 있으 며, 이중에서 가장 마음에 드는 자동차를 선택하여 다 운로드 한다.
이 항목을 스케치업 모델로 직접 로드하시겠습니까? 메 시지가 나오면 “예”를 클릭하여 다운로드 한다.
원하는 디자인이 스케치업 프로그램 내에 다운로드 되 며, 이것을 기본 골격으로 하여, 디자인을 수정한다.
모델 가져오기를 통하여 자동차 설계하기
235 15 씽! 씽! 3D 자기력 자동차
236 과학이 좋아지는 STEAM
차시(단계)별 교수 학습 과정 4~5차시
내가 만든 자동차로 Speed Racing
학습 과정 교수 · 학습 활동 준비물
도입 (5분)
여러분이 만든 3D 자기력 자동차로 어떤 놀이를 하면 좋을까?
- 자기력 자동차의 빠르기는 어떻게 측정할 수 있을까?
- 자기력 자동차의 빠르기를 측정하는데 필요한 도구에는 무엇이 있을까?
tip 5학년 물체의 빠르기 단원과 연계해 자동차의 이동 거리와 시간으로 속력을 측 정해 볼 수 있도록 한다.
학습 활동 (70분)
자기력 자동차의 속력 측정 방법 알기
F1 Racing 경기장을 만들고 자기력 자동차 F1 경주하기
활동 내가 만든 자동차로 경주하기
여러 가지 재료로 F1 Racing 경기장을 만든다.
자동차의 속력을 측정하는 방법을 알아보고 자기력 장난감 자동차 F1 경주 를 한다.
- 장난감 자동차가 움직인 거리와 시간을 측정해 속력을 계산한다.
tip F1 Racing 경기장의 두께가 두꺼워 자석의 힘이 미치지 못하는 경우에는 건전 지를 직렬 연결하는 것처럼 자석의 극을 N, S로 여러 개 직렬 연결하면 강한 자 기력을 얻을 수 있다. 이때 자석을 손으로 잡고 조정하기 힘들 땐 자석을 붙일 수 있는 물건에 붙여 자동차를 조정하도록 한다.
활동 자료4 3D 자기력 자동차 초시계
줄자
F1 Racing 경기장 제작 재료(두꺼운 도화지, 수수깡 등) 참고 자료4
마무리 (5분)
장난감 자동차를 움직이는데 이용된 에너지에 대해 생각을 나누고 자기력으로 생기는 탄소 발생량을 알아본다.
- 우리 주변에서 자기력이 이용될 수 있는 경우를 찾는다.
지도상의 유의점
대상 학년이 6학년인 만큼 놀이와 만들기 속에 다양한 과학적 원리를 찾아보고 지금까지 배운 과학적 지식 을 수업에 활용할 수 있도록 지도한다.
과목
초등학교 6학년/과학수업 차시
4~5/5차시단원
자석의 성질, 물체의 속력교육 과정
• 자석이 금속 물체를 끌어당기는 성질, 다른 자석을 끌어당기거나 미는 성질이 있음을 알 수 있고, 자 석의 성질을 이용하여 놀이 기구를 만들 수 있다.
• 물체의 운동을 위치의 변화로 이해하게 한 후, 여러 가지 방법으로 물체의 빠르기를 비교하는 방법 을 알 수 있다.
학습 목표
내가 만든 3D 자기력 자동차로 자기력 자동차 경주를 진행할 수 있다.237 15 씽! 씽! 3D 자기력 자동차
❶ 물체의 빠르기를 비교하는 방법에는 무엇이 있는지 적어 봅시다.
일정한 거리를 가는데 걸린 시간, 일정 시간에 간 거리로 빠르기를 비교한다. 또는 물체가 이동한 거리와 걸린 시간을 측정하여 빠르기를 구한다.
❷ 경기장을 만들고 친구들과 함께 자동차 경주를 해 봅시다.
모둠 이동한 거리
➌ 가장 빠른 자동차의 특징을 분석해 보고, 더 쉽게 더 빨리 움직이려면 어떻게 만들어야 할지 이야
기 해봅시다.
자동차와 경기장의 마찰을 최소한으로 줄이고, 자동차가 쉽게 움직일 수 있도록 바퀴 부분을 동그랗고 부드 럽게 잘 굴러갈 수 있도록 수정한다. 자기력이 더 많이 발생할 수 있도록 자석의 세기를 다르게 조절한다. 등
활동 내가 만든 자동차로 경주하기
활동 자료 4
✽예시답안입니다.✽학생용 활동 자료는 STEAM 사이트(http://steam.kofac.re.kr)에 pdf파일로 탑재되어 있습니다.
238 과학이 좋아지는 STEAM
자동차 경기장 만들기 활동 모습
참고 자료 4
▲여러 장의 판을 모아서 경기장을 넓게 만든다. ▲ 판 위에 자동차 경주를 하기 위한 도로를 그린다.
▲ 만든 자동차가 도로 밖으로 넘어가지 않도록 울타리를
만들어 준다. ▲ 주변을 꾸며 경기장을 완성한다.
▲ 경기장에 만든 자동차를 올려놓고, 기록을 측정한다. ▲ 기록지에 기록한 후, 2차 3차 시도를 거쳐 수정 보완 한다.
238 과학이 좋아지는 STEAM
메모
과학이 좋아지는 STEAM 240
투명 구슬의 비밀을 풀어라!
16
초등학교 6학년 / 산과 염기 과목 : 과학, 미술
본 프로그램은 학생들이 알갱이 형태의 지시약을 직접 만들어 보고, 그 알갱이를 활용하여 캐리커처 디자인을 해 봄으로써 캐리커처 시각 디자인을 학습하고 자기 표현력을 기르도록 하 였다. 또한 산과 염기에 대한 이해를 높이고 지시약의 효과를 체험해 볼 수 있도록 제작되었다.
주제 및 제작 의도
알갱이 지시약의 특징을 알고, 이를 이용하여 나의 캐리커처를 만들 수 있다.
16 투명 구슬의 비밀을 풀어라! 241
학습 목표 내용 목표
• 알갱이 지시약을 만드는 방법을 이해할 수 있다.• 지시약을 이용하여 산성과 염기성을 구분할 수 있다.
• 나만의 캐리커처를 디자인하고, 자신의 모습과 개성을 소중히 여기는 마음을 가진다.
과정 목표
STEAM 과목 요소
지시약을 이용해 산과 염기 구분하기 알갱이 지시약의 활용 방법 알기 나만의 캐리커처 만들기STEAM 단계 요소
나만의 캐리커처를 어떤 형태로 만들 수 있을까?
상황 제시
Step1
• 알갱이 지시약 만들기
• 나만의 캐리커처를 만들고 알갱이 지시약으로 모자이크하기
• 여러 가지 용액을 떨어뜨려 원하는 색으로 캐리커처 채색하기
창의적 설계
Step2
• 자신의 모습과 개성에 대해 스스로 성찰해 보기
• 자신을 아끼고 사랑하는 마음을 갖기
• 지시약 알갱이를 만들고 캐리커처를 제작하는 과정에서 성취감 느껴보기