차시 1~2
참고자료
• 적외선은 눈에 보이지 않아요.
동영상 https://youtu.be/-1uXopP-9GA?t=33s 적외선 보안 장치는 눈에 보이지 않아서 적외선 카메라와 같은 장비를 사용해야지만 볼 수 있으므로 동영상의 오류를 찾아서 적외선이 눈에 보이지 않음을 인지할 수 있음.
• 전자기파 스펙트럼
전자기파 [출처 : sciencegood.com]
전자기파의 활용예가 잘 드러나 자료로 활용이 용이함 • 전자기파의 활용 예
동영상 https://www.youtube.com/watch?v=yIEmypwDp7M
전자기파의 각 종류별 특징들과 활용사례 및 전자기파 관련 과학자의 업적까지 전체적인 내용이 포함되어 있음.
차시 4~5 참고자료
•3D 프린트의 놀라운 출력물
동영상 https://youtu.be/FSu19nz7NlE 3D 프린트로 만들 수 있는 놀라운 사례를 제시
4 차 산업혁명과 함께 프로슈머로서 개인별 맞춤형 제작이 가능한 시대를 볼 수 있음.
• 3D 프린트의 방식
동영상 https://youtu.be/FSu19nz7NlE 3D 프린트의 대표적인 방식인 절삭형과 첨가형의 장단점을 비교할 수 있음.
특히 첨가형의 3 가지 유형, 고체기반, 액체기반, 파우더기반의 차이점을 알고 레이저를 활용한 방식도 알 수 있음.
• 레이저의 활용 예
출처: 한국물리학회, ‘생활 속 전자기파’
동영상 https://www.youtube.com/watch?v=yIEmypwDp7M
전자기파의 각 종류별 특징들과 활용사례 및 전자기파 관련 과학자의 업적까지 전체적인 내용이 포함되어 있음.
• [읽기자료] 레이저는 죽음의 광선인가? 사이언스랜드
http://lg-sl.net/product/scilab/sciencestorylist/HHSC/readSciencestoryList.mvc?sciencestoryListId
=HHSC2015030001
[붙임1] 수업지도안
1. 프로그램 개요
주제 나만의 리드 스위치(reed switch)를
이용한 꽃과 나비 카드 만들기 관련교과 중학교 1학년(자유학기제 적용) 과학, 기술가정, 미술,
학습 목표
내용 목표
• 리드 스위치의 구조를 알 수 있다.
• 리드 스위치의 과학적 원리를 설명할 수 있다.
• 전기 회로 기호를 해석할 수 있다.
과정 목표
• 일반적인 전기회로를 만들 수 있다.
• 리드 스위치를 이용하여 전기회로를 만들 수 있다.
• 리드 스위치를 적용한 나만의 창의적인 ‘꽃과 나비’ 카드를 만들 수 있다.
STEA M 과목 요소
S 전기회로의 원리(직류, 교류), 리드 스위치의 원리 T 전기 회로 설계하기, 전기 회로 만들기
E 리드 스위치를 이용한 전기회로 설계하기, 리드 스위치를 이용한 꽃과 나비 카드 설계하기 A 나만의 리드 스위치(reed switch)를 이용한 꽃과 나비 카드 만들기
M
개발 의도
학생들이 접근하기 어려운 새로운 영역의 리드 스위치는 학생들에게 전기에 대한 흥미를 갖게 하고 실제 전기회로를 설계하고 만들어 보면서 전기회로를 쉽게 이해하게하며, 나만의 리드 스위치를 이용한 ‘꽃과 나비’ 만들기 활동을 통해 융합적 사고 활동을 진행할 수 있다.
리드 스위치는 자석에 반응하는 자성체의 자성력과 복원력을 기반으로 한 접점 운동 스위치로서 스위치의 외형은 일반적으로 열, 화학 반응에 강한 유리관으로 되어 있다. 유리관 내부는 금속의 부식을 방지하기 위해 안정적인 불활성가스로 채워져 있다. 이때 자성체의 특징은 자기장 내에서 자화되는 자성을 갖는 물질로 자 기장이 없을 때는 자성이 사라지게 된다. 리드 스위치에서 사용되는 자성체는 주로 니켈+ 철 합금 등과 같은 강자성체를 사용한다. 그리고 리드 스위치 내부의 불활성 기체는 다른 원소와 반응하지 않는 안정적인 성질을 띠는 가스를 말하는데 리드 스위치의 유리관 내부에 이를 채우는 이유는 부품 산화를 막아 접점 불량이나 제품 수명에 개선을 주고자 한다. 이러한 리드 스위치는 우리 가정에서 전자기기, 항공기 통신 분야 등 다양한 분야에서 이미 이용되고 있다. 이러한 리드 스위치를 이용하여 만드는 ‘꽃과 나비’ 카드 maker 활동은 작품을 설계하고 만드는 과정에서 창의적인 사고가 가능하고 자신이 직접 카드를 예쁘게 꾸미는 과 정에서 심미적 감성적 체험도 할 수 있는 수업이다.
STEA M 단계
상황
제시 • (동영상 시청 후) 리드 스위치(reed switch)는 무엇일까?
창의적 설계
• 일상생활에서 리드 스위치를 활용하는 사례 조사하고 발표하기
• 리드 스위치를 이용하여 꽃에 불이 켜지는 ‘꽃과 나비’ 카드를 어떻게 만들것인지 설계하기.
2. 교육과정
차시 과목 교육과정 성취기준 STEAM 프로그램 성취 목표/요소
1~2
과학
[9과09-02] 전기 회로에서 전지의 전압이 전자를 지 속적으로 이동하게 하여 전류를 형성함을 모형으로 설명할 수 있다.
[9과09-04] 전류의 자기 작용을 관찰하고 자기장 안에
놓인 전류가 흐르는 코일이 받는 힘을 이 용하여 전동기의 원리를 설명할 수 있다.
리드 스위치의 과학적 원리를 설명할 수 있다.
리드 스위치의 구조를 알고 각 부분의 특징을 설명할 수 있다.
기술
3~4
과학
[9과09-03] 저항, 전류, 전압 사이의 관계를 실험을 통해 이해하고, 일상생활에서 저항의 직렬 연결과 병렬연결의 쓰임새를 조사하여 비 교할 수 있다.
전기 회로도에서 전기 기호 를 알 수 있고, 전기 회로를 해석할 수 있다.
리드 스위치를 연결하여 전기회로를 연결 할 수 있다.
기술
5~6
과학
[9과09-04] 전류의 자기 작용을 관찰하고 자기장 안에
놓인 전류가 흐르는 코일이 받는 힘을 이 용하여 전동기의 원리를 설명할 수 있다.
리드 스위치의 원리를 이용 하여 카드의 꽃에 LED 불이 켜지는 나만의 ‘꽃과 나비’ 카 드를 설계할 수 있다.
주어진 재료를 가지고 전기회 로를 설계할 수 있다.
기술
예술
7~8
과학
[9과09-02] 전기 회로에서 전지의 전압이 전자를 지 속적으로 이동하게 하여 전류를 형성함을 모형으로 설명할 수 있다.
[9과09-04] 전류의 자기 작용을 관찰하고 자기장 안에 놓인 전류가 흐르는 코일이 받는 힘을 이 용하여 전동기의 원리를 설명할 수 있다.
리드 스위치를 이용하 여 만든 전기회로에 자석을 이용하여 꽃에서 빛이나는 ‘나만의 리드 스위치를 이용 한 꽃과 나비’ 카드를 만들 수 있다.
기술
예술
공학
3. 차시별 계획 총괄표
차시 학습 내용
1~2 차시
소주제 리드 스위치(reed switch)란?
Co 리드 스위치(reed switch)란 무엇인가?
- 리드 스위치의 역사와 원리를 알려주는 동영상을 시청한다.
Co 다양한 종류의 리드 스위치를 관찰하기
Co 리드 스위치에 자석을 가까이, 멀리 하면서 리스 스위치 내부 스위치 관찰하기
CD 관찰한 리드 스위치 내부 구조를 그리고 각 부분의 특징을 적어보기
ET 리드 스위치의 원리 발표하기
3~4 차시
소주제 전기 회로란?
Co 전기 회로를 만들기 위해서 필요한 것은 무엇일지 생각해 보기.
Co 과학실 물품 보관장에서 전기 회로 구성에 필요한 재료 꺼내서 책상에 올려놓기
CD 준비한 건전지, 스위치, 꼬마전구, 전선등을 연결한 전기회로도 그려보기.
ET 준비된 재료로 전기회로도 설계대로 회로를 연결하고 꼬마 전구에 불이 들어오는지 확인하기.
건전지의 직렬 연결과 병렬 연결을 수행하고 전압, 전류, 저항의 관계 알아내기
5~6 차시
소주제 나만의 리드 스위치를 이용한 ‘꽃과 나비’ 카드 전기회로 설계 및 카드 구상하기
Co 일상 생활에서 리드 스위치를 활용하고 있는 사례 조사하기.
CD 스티커 LED전구, 트레이싱지, 건전지, 리드 스위치 2개, 알루미늄 테이프, 자석을 이용하여 만들 수 있는 전기회로 설계하기
ET 종이에 전기회로 설계대로 회로를 연결하고 자석으로 스위치가 제대로 작동되는지 확인하기
7~8 차시
소주제 나만의 리드 스위치를 이용한 ‘꽃과 나비’ 카드 완성하기
Co 카드 도안의 꽃에 나비가 가까이 갈 때 꽃에서 불이 켜지게 하려면 어떻게 하면 될지 생각해보기
CD 카드 도안 뒷면에 리드스위치를 이용한 전기회로 설계하기