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▮ 목차 ▮
1. 걸리버, 도형 나라에 가다 (새로운 자전거 바퀴의 구상)--- 1
2. 걸리버, 자석 나라에 가다 (새로운 자전거 기능의 구상)--- 16
3. 걸리버 자전거 (새로운 자전거 설계)--- 36
프롤로그
걸리버의 아침은 오늘도 분주합니다. 지난 해 한 방송 프로그램에서 ‘최고의 자동차 정비공’으로 선정되면서 손님이 10배는 늘었거든요. 아마도 지난 조난의 경험이 도움이 되지 않았나 싶습니다. 그 사고로 인해 걸리버는 안전의 중요성에 대해 다시 생각하게 됐고, 고객들의 차를 고치는 데 있어서 도 안전을 목표로 최선을 다했으니까요. 하지만 그 덕분에 하루 종일 삐걱거리는 고장 난 자동차들 과 씨름하다 보면 걸리버의 몸 이곳저곳에서도 삐걱삐걱 소리가 날 지경입니다. 그래도 걸리버는 행 복합니다. 최고의 정비공이라고 자랑스러워하시던 어머니를 생각하면 걸리버는 다시 불끈 힘이 솟아 납니다.
그러나 그런 걸리버에게도 걱정거리가 있습니다. 아이러니하게 걸리버의 걱정거리는 바로 자신을 가장 행복하게 하는 어머니와 가족들입니다. 사실 걸리버의 어머니는 건강이 좋지 않으십니다. 몇 해 전 걸리버가 조난을 당하고 연락이 끊기자, 근심 걱정에 몸져누우셨지요. 걸리버가 돌아오고 많이 호 전되었지만, 아직도 완전히 건강을 되찾진 못하고 계십니다. 특히 가족들은 더욱 심각합니다. 유명해 진 덕분에 많은 돈을 벌게는 되었지만, 그만큼 가족들과 함께 할 시간이 줄어들게 되었지요. 아이들 의 학교 행사에도 가지 못하고, 고민도 들어주지 못하고, 심지어 아내와 마주하고 이야기 나눌 시간 도 없다보니 쌓여가는 미안함에 마음이 무겁습니다.
그러던 중 걸리버는 며칠 간 정비소 문을 닫기로 결심했습니다. 걱정만 하다 가족관계까지 고장 난 자동차처럼 삐걱거릴 수는 없으니까요. 집에 돌아온 걸리버는 아내와 아이들을 한 자리에 불러 모았습니다. 그리고 말했습니다. “우리 여행가자!” 가족들의 반응은 기대 이상이었습니다. “언제 갈 거 야? 어디를 가지? 뭘 입지? ……” 아내와 아이들은 벌써부터 들뜬 표정을 감추지 못했습니다. 그런 가 족들을 보자 걸리버의 입에도 활짝 웃음꽃이 피었습니다.
드디어 여행 첫 날, 걸리버네 가족들이 항구에 도착했습 니다. 평소 크루즈 여행을 다녀온 친구를 부러워하던 아내 의 의견을 받아들여 크루즈 여행을 가기로 한 것이죠. 화창 한 날씨처럼 모든 게 순조로웠습니다. 부드러운 카펫이 깔 린 복도, 넓고 깨끗한 객실, 작은 창으로 내다보이는 파아란 바다, 선원들의 깔끔한 옷차림까지, 어느 것 하나 만족스럽 지 않은 게 없었지요.
그러던 어느 날 밤이었어요. 평소와 달리 배가 심하게 요동치기 시작했습니다. ‘도대체 무슨 일이지? 이렇게 커다 란 배가 흔들리다니……’ 불안한 마음으로 내다 본 창밖의 상황은 심각해 보였습니다. 밤바다는 온통 검은 비와 바람 으로 심하게 요동치고 있었고, 배는 속수무책으로 흔들렸습 니다. 서둘러 가족들을 깨웠지만, 그 순간 집채만 한 파도가 배를 덮쳤습니다. 그렇게 걸리버는 또 한 번 검은 파도에 삼켜지고 말았습니다. 걸리버 가족은 어떻게 되었을까요? 과연 그들은 무사할까요?
걸리버, 도형 나라에 가다
(새로운 자전거 바퀴의 구상)
1~2 차시
초등학교 3,4학년
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[교사용]
- 2 -
초등학교 3,4학년 STEAM
새로운 자전거 바퀴의 구상 (걸리버, 도형 나라에 가다)
1. 주제 개요
본 차시는 배가 난파되어 미지의 세계에 도착한 걸리버의 상황을 제시하여 학생들로 하 여금 걸리버의 처지에 몰입할 수 있도록 하며, 뾰족하고 이상한 해변의 돌과 등장인물을 포인트 씨를 바탕으로 중간 부분의 이야기를 유추하고 꾸밀 수 있게 함으로써 창의적인 상 상력을 발휘할 수 있도록 하였습니다. 또한 여러 가지 도형의 형태를 직접 살피고 알고 있 거나 알게 된 도형의 성질을 찾아 정리하는 활동은 지적 만족감을 키우고 더불어 자기주도 적 학습이 가능하게 하는 원동력이 될 것입니다. 자신이 상상한 새로운 자전거의 모습을 도형 스티커로 표현하고 친구들과 발표를 통해 아이디어를 공유하는 활동은 생산적인 의사 소통의 경험을 제공하여 나와 타인에 대한 배려와 성취감을 향상시킬 수 있을 것으로 기대 됩니다.
가. 새로운 탈 것과 바퀴의 형태
[사진 1 : 호버 바이크]
출처: menguy.tistory.com/entry
[사진 2 : 세그웨이]
출처: blog.hankyung.com/musoyu9
[사진 3 : 솔로휠]
출처: blog.dt.co.kr
[사진 4 : 미래의 오토바이]
출처: 네이버 블로그
나. 옴니휠
(출처: 디바이스마트)옴니휠은 본체를 회전하지 않아도 상하좌우 모두 굴러갈 수 있는 방식의 새로운 바퀴 입니다. 옴니휠을 장착할 경우 장애물을 만났을 때 진행방향을 바꾸지 않고도 옆으로 수평 이동이 가능합니다. 방향 전환이 자유로워 좁은 장소에서 움직일 때 매우 효율적 이라고 합니다.
2. 학습 목표
○ 내용 목표
- 도형을 관찰하고 도형의 성질을 찾아낼 수 있다.
- 도형의 성질을 이용하여 새로운 탈 것을 구상하여 표현할 수 있다.
○ 과정 목표
- 구상한 새로운 탈 것의 장점을 찾아 친구들에게 발표함으로써 지적 만족감, 자아 효 능감 및 성취감을 느낄 수 있다.
3. STEAM 과목 요소
○ S: 바퀴가 잘 굴러갈 수 있는 조건
○ T/E：울퉁불퉁한 지형을 고려한 새로운 바퀴의 형태 구상
○ A：새로운 자전거와 바퀴의 형태 구상하여 도형스티커로 표현
- 4 -
이상한 나라에 도착한 걸리버 가족
얼마나 지났을까요? 걸리버를 깨운 건 놀랍게도 아이들이었습니다. “무사했구나!” 몸은 천근만근 무거웠지만, 아이들의 목소리에 마음이 놓였습니다. 그런데 몸을 일으키려는 그때, 무언가가 따갑도록 손바닥을 찌르는 게 아니겠어요?!
“아빠, 이것 좀 보세요. 돌들이 온통 삼각형과 사각형이에요.”
그러보니 돌들은 모두 일정하게 삼각형과 사각형의 모양을 하고 있었습니다. 어떻게 이 럴 수가 있지? 모두가 신기해하고 있는 그때, 인기척과 함께 낯선 목소리가 들려왔습니 다.
“여기는 도형나라랍니다.”
포인트 씨와 함께 둘러 본 도형 나라는 걸리버가 사는 곳과 비슷하기도 했지만, 이상 한 점도 많았습니다. 신기한 마음에 더 불러보고 싶었지만, 몹시 배가 고팠던 까닭에 걸 리버의 가족은 일단 포인트 씨의 집으로 가 주린 배를 채우기로 했습니다.
자, 여러분. 위의 상황에서 걸리버 가족에게 생긴 문제를 우리가 함께 해결하기 위해 어떻게 하면 좋을까요?
4. STEAM 단계 요소
○ 상황제시
창의적 설계
자기주도적 학습 자신의 창의적인 상상력을 발휘하여 탈 것을 구상하게 함으로써 자기주도적 학습을 기대
문제발견 및 정의 도형 나라에 도착한 상황을 인식하고 이를 이용하여 자전거 구상 아이디어 발현 디자인과 기능의 요소를 고려하여 도형을 가지고 자전거를 구상함
으로써 다양한 아이디어 발현
학습 방법 모둠별 의사소통을 통한 내용 정리 및 상상 표현
과정, 활동 중심 도형의 성질을 이용하여 새로운 자전거의 모습을 구상하고 표현하 는 활동과 개선점을 찾는 활동 중심
다양한 산출물 도형을 활용한 새로운 자전거의 모습이 다양하게 산출
협력 학습 모둠 관찰을 통해 도형의 성질을 정리하고 자전거의 모습과 장점 에 대한 다양한 아이디어를 공유
감성적 체험
몰입 걸리버의 가족이 미지의 세계에 표류하게 면서 새로운 상황에 접하게 되고 이야기의 중간 부분을 학생들에게 상상하게 함으로써 몰입유도 Hands-on 자신이 상상한 새로운 자전거를 직접 도형 스티커로 표현
성취의 경험 도형 스티커로 표현한 새로운 자전거의 장점을 찾아 발표하고 개 선점을 찾는 활동을 통해 성취 경험을 제공
배려 다른 친구들의 아이디어를 경청하고 공유하며 좋은 점을 수용 새로운 도전 새로운 자전거의 모습을 직접 구상하는 활동으로 도전 의식 제고
자기 평가 친구들과 아이디어를 공유하며 개선점을 찾는 활동을 통해 자기 평가
○ 창의적 설계
○ 감성적 체험
- 6 -
과목 수학, 국어 총차시 2
단원 원, 삼각형, 사각형과 다각형, 정보를 모아
교육과정
<국어 3-2-3. 함께 사는 세상>
- 이야기의 흐름을 생각하며 빈 칸에 들어갈 알맞은 이야기를 상상하여 봅시다.
<수학 3-2-3. 원/ 4-1-4. 삼각형/ 4-2-4. 사각형과 다각형>
- 도형의 이름과 성질을 찾아 정리하여 발표해 봅시다.
<미술 6. 상상 표현>
- 새로운 자전거를 구상하여 보고 완성된 모습을 상상하여 도형 스티커로 표현해 봅시다.
<국어 4-2-5. 정보를 모아>
- 구상한 자전거의 장점을 적고 발표해 봅시다.
학습목표
1. 도형을 관찰하고 도형의 성질을 찾아낼 수 있다.
2. 도형의 성질을 이용하여 새로운 탈 것을 구상하여 표현할 수 있다.
3. 구상한 새로운 탈 것의 장점을 찾아 친구들에게 발표함으로써 지적 만족감, 자 아 효능감 및 성취감을 느낄 수 있다.
흐름 문제제시 제작활동 학습자료 및
유의점
<상황 제시>
이상한 나라에 도착한 걸리버
가족 (20분) (1/2차시)
상황제시
- 배가 난파되어 미지의 세계에 도착한 걸리버의 상황 을 제시하여 흥미를 유발하고, 이야기를 자신의 상황 으로 받아들이고 몰입할 수 있도록 뾰족하고 이상한 해변의 돌과 포인트 씨의 등장을 통해 걸리버가 처한 상황을 구체적으로 상상하기
- 빈칸에 들어갈 알맞은 이야기 상상하기 - 다양한 도형 표현하기
< 감성적체험>
- 몰입 : 상황제시를 통해 학생들이 걸리버의 상황을 자 신의 문제로 받아들일 수 있도록 유도한다.
※ 포인트 씨가 등장하여 걸리버의 가족과 만나 게 하는 상황을 자유롭 게 상상하여 이야기를 완성할 수 있도록 지도 한다.
‣이상한 나라에 도착한 걸리버 가족 이야기(활 동지)
5. 지도안 총괄표
<창의적 설계>
도형의 성질 정리 (20분) (1/2차시)
도형의 성질 정리하기
- 이야기 자료를 읽고 상황 이해하기 - 제시된 바구니 안의 도형 관찰하기
- 교실 안에 있는 여러 가지 모양의 물건 살펴보기 - 활동지에 제시된 표에 도형 성질 정리하기
< 감성적체험>
- 지적 호기심 : 이야기에 등장하는 포인트 씨의 집을 학생 들이 상상할 수 있도록 하고, 여러 가지 도형이 들어 있 는 바구니를 준비하여 학생들이 직접적으로 관찰하는 활동을 하게 함으로써 지적 호기심을 자극시킨다.
‣ 도형의 성질 정리하기 활동지
‣ 여러 가지 도형이 들어 있는 바구니 또는 상자
<창의적 설계>
자전거 바퀴 구상 (20분) (2/2차시)
울퉁불퉁한 지형에서 탈 수 있는 자전거 바퀴 구상 - 이야기 자료를 읽고 상황 이해하기
- 자전거 바퀴를 구상할 때 고려해야 할 사항 생각하기 - 정리한 내용을 바탕으로 자전거의 모습을 상상하여 도
형 스티커로 나타내기
< 감성적체험>
- 성취의 경험 : 도형 스티커로 표현한 자전거의 장점을 찾아 발표하는 활동을 통해 성취감을 느낄 수 있도록 한다.
- 새로운 도전 : 새로운 자전거를 직접 구상하는 활동 을 통해 다음 차시 활동에 도전 의식을 갖도록 한다.
‣이야기 자료
‣여러 가지 도형 스티커
※ 바퀴의 특징이 잘 드 러나게 표현할 수 있도 록 지도한다.
<평가∙보상>
평가 및 개선점 찾기 (20분) (2/2차시)
새로운 자전거의 장점 발표하고 개선점 찾기 - 구상한 자전거 바퀴의 장점 찾기
- 듣는 사람이 이해하기 쉽게 발표하기
- 친구들의 발표를 듣고 내가 구상한 자전거에서 개선할 점 찾기
- 개선 후 예상되는 점 생각해 보기
< 감성적체험>
- 배려 : 친구들의 다양한 의견을 비판적으로 받아들이기 보다 격려하고 좋은 점을 수용하는 태도를 가질 수 있 도록 한다.
‣개선점 정리하기 활동 지
※ 듣는 사람이 이해하기 쉽게 발표하는 방법에 대해 이야기를 나누고 장점을 잘 정리하여 발 표할 수 있도록 한다.
- 8 -
6. 평가 및 보상
자신과 친구들이 발표한 새로운 자전거와 바퀴를 바탕으로 자기/동료 평가를 하도록 합니 다.
평가
방법 평가영역 평가기준
평 가
상 중 하
자기 평가
감성적 체험
◆ 친구들과 아이디어를 공유하며 개선점을 찾는 활동 에 적극적으로 참여하였는가?
창의적 설계
◆ 도형의 성질을 이용하여 자전거 바퀴를 구상하였는 가?
◆ 구상한 자전거 바퀴가 창의적이었는가?
◆ 창의적인 상상력을 발휘하여 자기주도적으로 학습 하였는가?
동료 평가
감성적 체험
◆ 친구들과 아이디어를 공유하며 개선점을 찾는 활동 에 적극적으로 참여하였는가?
잘한 친구 이름
이상한 나라에 도착한 걸리버 가족
얼마나 지났을까요? 걸리버를 깨운 건 놀랍게도 아이들이었습 니다. “무사했구나!” 몸은 천근만근 무거웠지만, 아이들의 목소리 에 마음이 놓였습니다. 그런데 몸을 일으키려는 그때, 무언가가 따 갑도록 손바닥을 찌르는 게 아니겠어요?!
“아빠, 이것 좀 보세요. 돌들이 온통 삼각형과 사각형이에요.”
그러보니 돌들은 모두 일정하게 삼각형과 사각형의 모양을 하고 있었습니다. 어떻게 이럴 수가 있지? 모두가 신기해하고 있는 그 때, 인기척과 함께 낯선 목소리가 들려왔습니다.
“여기는 도형나라랍니다.”
Ⅰ. 상황제시
도형의 성질을 이해하고 도형을 이용하여 새로운 자전거의 바퀴를 구상 하여 봅시다.
7. 학습내용
- 10 -
포인트 씨와 함께 둘러 본 도형 나라는 걸리버가 사는 곳과 비 슷하기도 했지만, 이상한 점도 많았습니다. 신기한 마음에 더 불러 보고 싶었지만, 몹시 배가 고팠던 까닭에 걸리버의 가족은 일단 포인트 씨의 집으로 가 주린 배를 채우기로 했습니다.
자, 여러분. 위의 상황에서 걸리버 가족에게 생긴 문제를 우리가 함께 해결하기 위해 어떻게 하면 좋을까요?
- 위 이야기의 흐름을 생각하며, 빈 칸에 들어갈 알맞은 이야기를 상상 하여 봅시다.
- 여러분이 알고 있는 다양한 도형을 그려봅시다.
물건의 이름 도형의 이름 도형의 성질
벽시계, 칠판자석, 두루마리 화장지
등
원
한 원에서 반지름은 모두 같다.
한 원에서 지름은 모두 같 다.
한 원에서 지름은 반지름의 2배이다.
탁상 달력의 옆면, 종, 삼각자 등
삼각형
세 개의 선분으로 이루어져 있다.
세 개의 꼭짓점이 있다.
Ⅲ. 우리가 해결해 보자.
■ (모둠활동) 도형의 성질 정리
물건을 수집하는 포인트씨의 집답게 안은 온통 도형으로 가득했 어요. 방마다 물건을 잘 정리해 놓은 것을 보니 마치 작은 도형 나 라에 온 것 같았지요.
“도형 나라에는 여러 마을이 있어요. 그 마을에서 가져온 것들을 방에다 나누어 두었지요. 마구 섞어 놓은 것 같아 보이지만 자세히 보면 공통된 특징이 있어요.”
- 바구니에 담겨져 있는 도형과 교실 안의 여러 가지 모양의 물건을
찾아 잘 살펴보고 다음의 표를 정리하여 발표해 봅시다. ■ 준비물: 여러 가지 도형이 들어있는 바구니(모둠별)
- 12 - 유리창, 칠판,
교과서, 사물함 등
사각형
네 개의 선분으로 이루어져 있다.
네 개의 꼭짓점이 있다.
오각형
다섯 개의 선분으로 이루어 져 있다.
다섯 개의 꼭짓점이 있다.
“포인트씨, 나는 가족들을 데리고 우리가 살던 곳으로 돌아가야 해요. 사실 여기에 오래 머무를 수는 없어요.”
아이들이 깰까 봐 조심스럽게 속삭이는 걸리버를 보고 포인트씨 는 아쉽지만 걸리버를 도와주어야겠다고 생각했어요. 그러고는 종 이에 무언가를 적기 시작했어요.
“내가 물건을 수집하러 여기저기 다니다보니 이곳 주변을 잘 알 아요. 일단 이곳은 매우 넓기 때문에 걸어서 다니기는 힘들어요.
무언가 타고 다닐 것이 필요하다는 말이지요. 자전거 같은 것 말이 지요. 나에게는 여러 가지 나무 도형들이 아주 많아요. 이것이 도 움이 될지 모르겠군요.”
포인트씨의 나무 도형을 이리 저리 살펴 본 걸리버는 못과 망치 를 구해 며칠을 뚝딱거렸어요.
■ (활동) 울퉁불퉁한 지형에서 탈 수 있는 자전거 바퀴
구상
- 자전거 바퀴를 구상할 때 고려해야 할 사항들은 어떤 것들이 있을 까요?
- 여러분이 위에서 정리한 내용을 바탕으로 자전거의 모습을 상상하 여 도형 스티커로 만들어 봅시다.
■ (활동)새로운 자전거의 장점을 발표하고 개선점 찾기
- 여러분이 구상한 자전거 바퀴의 장점을 찾아 적어 발표하여 봅시다.
■ 준비물:
도형 스티커
- 14 -
구분 내용
개선해야 할 부분
개선 후 예상되는 점
- 친구들의 발표를 듣고 내가 구상한 자전거 바퀴에서 개선할 점이 있는지 생각하여 봅시다.
Ⅳ. 나의 생각 다지기
- 자신과 친구들이 발표한 새로운 자전거와 바퀴의 내용을 바탕으로 평가를 하여 봅시다.
평가
영역 평가기준 평 가
상 중 하
자 기 평 가
감성 적 체험
◆ 친구들과 아이디어를 공유하며 개 선점을 찾는 활동에 적극적으로 참여하였는가?
창의 적 설계
◆ 도형의 성질을 이용하여 자전거 바퀴를 구상하였는가?
◆ 구상한 자전거 바퀴가 창의적이었 는가?
◆ 창의적인 상상력을 발휘하여 자기 주도적으로 학습하였는가?
동 료 평 가
감성 적 체험
◆ 친구들과 아이디어를 공유하며 개 선점을 찾는 활동에 적극적으로 참여하였는가?
잘한 친구 이름
Ⅴ. 새로운 도전
- ‘바퀴’하면 동그란 모양을 생각하기 마련이지요? 하지만 많은 과학 자와 기술자들로 인해 미래의 여러 가지 탈 것에 사용할 바퀴의 형 태가 다양하게 개발되어지고 있습니다. 바퀴의 형태뿐만 아니라 자 전거 몸체의 형태도 달라질 수 있지 않을까요?
- 16 -
걸리버, 자석 나라에 가다
(새로운 자전거 기능의 구상)
3~4 차시
초등학교 3,4학년
[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[교사용 교사용 교사용 교사용 교사용 교사용 교사용 교사용 교사용 교사용 교사용 교사용 교사용 교사용 교사용 교사용 교사용 교사용 교사용 교사용 교사용 교사용 교사용 교사용 교사용 교사용 교사용 교사용 교사용 교사용 교사용 교사용 교사용 교사용]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]
[교사용]
초등학교 3,4학년 STEAM
걸리버, 자석 나라에 가다 (새로운 자전거 기능의 구상)
1. 주제 개요
본 차시는 1~2차시와 연계하여 걸리버의 상황을 제시하고 학생들로 하여금 걸리버가 처 한 또 다른 상황에 몰입할 수 있도록 하였습니다. 전체적인 상황의 흐름은 자석 나라 사람 들의 불평을 듣고 자신이 살고 있는 세계에서 자석이 유용하게 쓰이는 예를 소개하며, 이 를 전해들은 자석 나라 사람들이 긍정적인 사고방식으로 살아갈 수 있게 되어 그 고마움의 표시로 걸리버의 자전거에 추가하면 좋을 기능들을 제안한다는 것입니다. 이 상황에 몰입 한 학생들은 자석의 성질을 이용한 탈 것의 기능을 찾게 되고 이를 통해 지적 만족감과 자 기효능감을 향상시킬 수 있을 것으로 기대됩니다. 또한 학습 내용이 우리 삶에 도움이 되 는 사례를 알게 됨으로 인해 긍정적인 학습 동기를 가지며 모둠 활동으로 서로 협력하여 학습하고 의견을 나누는 의사소통 활동을 함으로써 학습에 대한 흥미를 높이고 서로를 배 려하는 경험을 하게 될 것입니다.
가. 나침반
(출처: bloglh.tistory.com/644)나침반은 배의 방향이나 위치를 알아보는 항해용 계측기로, 화약, 종이와 함께 중국 3대발명품의 하나로 꼽힙니다. 저절 로 남북방향을 가리킨다는 사실을 일찍이 발견한 중국인들 은 여러 형태의 나침판을 제작, 사용하였는데 이에 관한 신 뢰성 있는 기록은 11세기 이후의 문헌에서 보이고 있습니다.
중국에서 발명된 나침반은 이후 아라비아를 거쳐 유럽으로 전래되어 폐쇄적이었던 중세 유럽의 세계관을 타파하고 유 럽인들로 하여금 밖으로 눈을 돌려 신대륙의 발견과 대항의 시대로 나서게 하는 초석이 되었습니다.
- 18 -
나. GPS
(출처: ko.wikipedia.org/wiki/GPS)GPS(Global Positioning System 글로벌 포지셔닝 시스템) 또는 범지구위치결정시스템은 현재 완전하게 운용되고 있 는 유일한 범지구위성항법시스템이다. 미국 국방부에서 개 발되었으며 공식 명칭은 NAVSTAR GPS(NAVSTAR는 약자 가 아닙니다. 종종 NAVigation System with Timing And Ranging 이라고 하기도 함)입니다. 무기 유도, 항법, 측량, 지도제작, 측지, 시각동기 등의 군용 및 민간용 목적으로 사용되고 있습니다. GPS에서는 중궤도를 도는 24개(실제 는 그 이상)의 인공위성에서 발신하는 마이크로파를 GPS 수신기에서 수신하여 수신기의 위치벡터를 결정합니다.
다. 자이로스코프(자이로센서)
(출처: www.invensense.com/kr/mems)자이로센서는 한 축 또는 여러 축의 회전 움직임의 각 변화량을 측정합니다. 자이로센서는 움직이는 물체 의 기본축에 대한 회전과 방향을 복잡한 움직임에도 정확하고 정밀하게 측정할 수 있습니다. 또한 자이로센 서는 가속도센서와 지자기센서와 다르게 중력이나 자 기장과 같은 외부의 힘에 영향을 받지 않고 독자적으 로 동작합니다. 자이로센서는 소비자 가전제품에서 동 작을 감지하는 메인 센서로 사용되고 있습니다.
라. 지자기센서(전자 나침반)
지자기 센서는 지자계를 이용하여 절대적인 방향을 측정하기 위해 사용되며 네비게이션이 내장한 지도에 서 정확한 방향을 알려주기 위해 사용됩니다. 또한 지 자기 센서는 방향의 정보를 위해서도 사용됩니다. 하지 만 지자계의 세기가 작기 때문에 센서 데이터는 주위 의 다른 자기 성분에 쉽게 영향을 받게 됩니다. 이러한 이유로 인해 정확성을 유지하기 위해 지자기센서는 잦 은 보정을 필요로 합니다.
마. 자기부상 열차
(출처: terms.naver.com)현재의 철도 차량에서는 차륜과 레일 사이의 기계적인 접촉이 차량의 지지ㆍ안내ㆍ추진 기능을 수행하고 있지만 차량의 시속이 300㎞를 넘으면 바퀴가 공회전하여 주행 불능이 된다. 자기작용 차량을 지지ㆍ안내ㆍ추진하면 보다 고속의 철도 차량을 실현할 수 있습니 다. 초전도차량에 탑재한 초전도 자석의 강력한 자기작용으로 지상에서 완전히 떠오른 상 태에서 시속 500㎞의 고속 주행을 합니다. 자기부상 열차의 핵심 기술인 유도 반발형 자기 부상의 원리이다. 자기부상열차 안에는 영구전류가 통하는 초전도 전자석이 여러 개 실려 있 다. 초전도 전자석에는 한번 전류가 흐르면 영구전류로 되기 때문에 전력이 소비되지 않습니 다. 지상에 부설된 동 혹은 알루미늄의 코일 위를 차량에 탑재된 초전도 자석이 이동할 때 코 일 안에는 전류가 유도되어 지상 코일은 일시적으로 차량의 자석과는 반대 방향의 자극을 갖 는 자석이 됩니다. 차량과 지상의 자석간에는 자기적인 반발력이 작용하고, 이 힘으로 차량이 떠올라 지지된다. 마찬가지 원리를 이용하여 차량이 안내됩니다.
[유도 반발형 자기부상의 원리]
[자기부상열차 단면 구조]
- 20 - [독일의 시제 열차]
[상하이의 자기 부상 열차]
[일본 초고속 자기 부상 열차]
[뮌헨 공한 자기 부상 열차]
바. 초전도체
(출처: http://ko.wikipedia.org)초전도 현상은 어떤 물질이 전기 저항이 0이 되고 내부 자기장을 밀쳐내는 등의 성질을 보 이는 현상으로, 대체로 그 물질의 온도가 -200˚
C 이하로 매우 낮을 때 일어납니다. 이러한 사 실은 1911년 네덜란드의 물리학자 오너스가 발 견하였는데 그는 수은의 온도가 약 4K(-269˚C) 이하로 내려갈 때 수은의 전기저항이 0이 된다 는 사실을 발견하였습니다. 이러한 초전도 현상 이 나타나는 물체를 초전도체라 합니다.
2. 학습 목표
○ 내용 목표
- 자석의 성질을 이해하고 실생활에 적용한 예의 원리를 알 수 있다.
- 알게 된 자석의 성질과 원리를 바탕으로 자전거에 추가할 새로운 기능을 구상할 수 있다.
○ 과정 목표
- 창의적인 사고 활동으로 걸리버의 자전거에 추가할 기능을 구상하여 도움으로써 지적 만 족감과 자기효능감, 성취감을 느낄 수 있다.
3. STEAM 과목 요소
○ S: 자석의 성질 이해하고 적용
○ T/E：자전거에 추가할 새로운 기능 구상
○ A：자전거의 디자인을 고려한 기능 구상
- 22 -
‘자석 나라’에 도착한 걸리버 가족
도형나라를 떠나 자석나라에 도착한 걸리버네 가족을 처음 맞은 건 말굽처럼 생긴 커다란 문이었습니다. 낯선 모양에 두렵기도 했지만, 저 문을 통과하지 않고서는 달리 지나갈 방법이 없었습니다. 그런데 살금살금 문 쪽으로 이동하는 순간, 갑자기 자전거가 멈춰버리는 게 아니 겠어요?
“어, 무슨 일이지?”
“아빠, 자전거가 고장 났나 봐요. 어떡하죠?”
“걱정 마. 아빠가 누구니? 최고의 정비공이 아니 니!”
하지만 아무리 살펴보아도 자전거에는 아무런 문 제도 찾을 수 없었습니다. 그때였습니다. 굳게 닫혀 있던 말굽모양의 문이 서서히 열리더니 몇몇의 사람 들이 나오는 게 아니겠어요? 그리고는 걸리버의 자 전거가 있는 곳으로 다가왔습니다. 그런데 신기하게 도 그 사람들은 모두 짝을 이루고 있었고, 움직임 역시 매우 조심스러워 보였습니다. 그때 가장 앞서 있던 사람이 소리쳤습니다.
“오, 모두 조심해요! 철로 된 못이 있어요!”
그리고는 걸리버를 향해 경계하는 목소리로 물었습니다.
“자석 나라에는 무슨 일로 오셨나요?”
걸리버는 지금까지의 일을 자세히 설명해 주었고, 이야기를 전해들은 사람들은 걸리 버를 궁궐로 안내했습니다. 궁궐로 가는 길은 멀지 않았는데 걸리버를 안내하는 자석 나라 사람들이 어찌나 조심하며 길을 걷는지 한참이나 걸렸습니다. 더욱이 가는 내내 끝도 없이 불평을 늘어놓았습니다.
“이쪽 길이 더 빠르다고.”
“아니야. 저쪽 길이 장애물도 없고 편하다니까.”
그뿐만 아니라 사람들은 온갖 쇠붙이들이 달라붙고 또 떼어내느라 정신이 없었습니
4. STEAM 단계 요소
○ 상황제시다. ‘도대체 이 사람들은 무슨 불만이 이렇게도 많지?’ 궁금해진 걸리버가 물었습니다.
“이봐요. 당신들은 무슨 불평들이 그리도 많은 거죠?”
걸리버의 말을 들은 사람들이 너 나 할 것 없이 불평을 하나씩 늘어놓기 시작했습니 다.
“내가 사는 곳에서는 자석이 얼마나 유용하게 쓰이는지 모른답니다.”
걸리버는 자석 나라 사람들에게 자석의 쓰임에 대해 많은 이야기를 해주었습니다.
- 24 - 창의적
설계
자기주도적 학습 자석의 성질을 알고 이를 이용하여 자기주도적으로 새로운 기능 을 추가하도록 하는 학습 활동
문제발견 및 정의 자석이 생활에 유용하게 쓰임을 알고 새로운 기능에 적용
아이디어 발현 걸리버의 자전거에 새로운 기능을 추가하기 위한 다양한 아이디 어 제안
학습 방법 생활 속의 예를 통해 자석의 성질을 알고 이를 활용하여 자전거 에 새로운 기능을 추가하기 위한 협력학습
과정, 활동 중심 자석의 성질을 알고 이를 적용하여 자전거에 새로운 기능을 추가 하는 과정에서 이루어는 활동 강조
다양한 산출물 자전거에 추가할 새로운 기능 산출
협력 학습 자전거에 추가하는 다양한 기능에 대해 토의하고 다양한 아이디어 를 공유
감성적 체험
몰입 자석 나라에 도착한 걸리버 가족이 만나게 되는 문제점을 인식하고 상황 제시의 내용을 파악하는 활동을 통해 상황에의 몰입 유도
Hands-on 학습자들이 직접 자전거에 추가할 새로운 기능을 구상
성취의 경험 알게 된 자석의 성질을 활용하여 자전거에 추가할 새로운 기능을 구상하고 발표하는 활동을 통해 성취를 경험
배려 다른 친구들의 아이디어를 경청하고 공유
새로운 도전 창의적인 사고 활동을 통해 실현 가능한 기능을 추가하게 함으로 써 도전 의식 배양
자기 평가 기준에 따라 추가한 기능을 평가하는 활동을 통해 자기 평가 ○ 창의적 설계
○ 감성적 체험
과목 과학, 사회, 국어 총차시 2
단원 자석의 성질, 이동과 의사소통, 함께 사는 세상
교육과정
<과학 3-1-2. 자석의 성질>
- 자석의 성질을 활용하여 자전거에 새로운 기능을 추가한다면 어떤 것이 있을 지 생각하여 적어 봅시다.
<사회 3-2-2. 이동과 의사소통>
- 자석의 성질을 활용하여 자전거에 새로운 기능을 추가한다면 어떤 것이 있을 지 생각하여 적어 봅시다.
<국어 3-2-3. 함께 사는 세상>
- 우리 주변에 자석이 활용되고 있는 예를 찾고 이를 바탕으로 자석의 장점을 찾 아 적어 봅시다.
학습목표
1. 자석의 성질을 이해하고 실생활에 적용한 예의 원리를 알 수 있습니다.
2. 알게 된 자석의 성질과 원리를 바탕으로 자전거에 추가할 새로운 기능을 구 상할 수 있습니다.
3. 창의적인 사고 활동으로 걸리버의 자전거에 추가할 기능을 구상하여 도움으 로써 지적 만족감과 자기효능감, 성취감을 느낄 수 있습니다.
흐름 문제제시 제작활동 학습자료 및 유의점
<상황 제시>
‘자석 나라’에 도착한 걸리버
가족 (20분) (1/2차시)
상황제시
- 자전거를 타고 이곳저곳을 돌아다니던 걸리버 가족이 자석 나라에 도착하였는데 갑자기 가전 거가 움직이지 않아 당황스러워 하는 상황을 제시하기
- 자석의 성질을 바탕으로 나라 사람들의 불만 상 상하기
- 자석 나라 사람들과 우리의 다른 점 찾아보기
< 감성적체험>
- 몰입을 통한 자기 문제화 : 상황 제시를 통해 학 생들이 걸리버의 문제점을 인식하고 함께 해결하 고자 하는 마음을 가질 수 있도록 하여 학습에 대한 동기를 유발합니다.
우리 주변에서 사용되는 자석
- 우리 주변에서 자석이 활용되고 있는 예 찾기 - 정리한 내용을 바탕으로 자석의 장점 생각하기
※ 학생들이 미리 배운 자석 의 성질을 바탕으로 편리 한 점과 불편한 점을 생각 할 수 있도록 배운 내용을 상기시켜 지도하는 것이 좋습니다.
‣‘자석 나라’에 도착한 걸리버 가족 이야기(활동지)
5. 지도안 총괄표
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< 감성적체험>
- 지적 만족감: 학생들이 자석이 사용되는 예를 찾 아내며 자기주도적으로 문제를 해결하는 과정에 서 지적 만족감을 느낄 수 있도록 격려하고 칭찬 합니다.
<창의적 설계>
자기부상 열차 원리 탐색
(20분) (1/2차시)
자기부상 열차 알아보기
- 자기부상 열차에 관한 읽기 자료 읽기 - 자기부상 열차의 원리 탐색하기
자기부상 열차와 일반 열차의 장점과 단점 비교하 기
- 인터넷을 활용하여 일반 열차와 자기부상 열차의 장점과 단점 찾기
- 정리한 내용 비교하기
- 관련 자료 <자이로드롭> 읽기
< 감성적체험>
- 지적 호기심 : 읽기 자료를 통해 학생들이 잘 알지 못하는 자기부상열차에 대해 호기심을 가지고 자기 부상열차에 대해 더 알고자 하는 욕구를 가질 수 있도 록 합니다.
‣ 자기부상 열차 읽기 자료
‣ 인터넷 환경
‣ 자기부상 열차와 일반 열차 의 장단점 비교표 활동지
<창의적 설계>
자전거에 새로운 기능 추가
(20분) (2/2차시)
자석의 성질을 이용하여 자전거 기능 추가하기 - 이야기 자료를 읽고 상황 이해하기
- 자석의 기능을 이용하여 추가할 수 있는 기능 생 각하여 적어보기
< 감성적체험>
- hands on / 성취의 경험 : 학생들이 알게 된 내용을 바탕으로 자석의 성질을 이용하여 직접 자전거에 추가할 새로운 기능을 다양하게 생각하고 이를 통 해 성취를 경험할 수 있도록 합니다.
‣이야기 자료
‣자전거 기능 추가 활동지
※ 자석의 장점을 살려 기능 에 자석의 성질이 잘 접목 될 수 있도록 지도한다.
<평가∙보상>
평가 및 개선점 찾기 (20분)
새로 추가 할 기능 평가하기
- 자신이 생각한 자전거의 기능 발표하고 친구들과 아이디어 나누기
- 자전거 기능에 대한 평가 기준에 대해 알아보기
‣평가하기 활동지
(2/2차시)
- 친구들이 발표한 자전거의 기능을 듣고 기준에 맞게 평가하기
< 감성적체험>
- 배려 : 다른 친구들이 발표하는 자전거의 새로운 기능에 대해 비판하기보다는 격려하고 경청하며 좋은 의견은 수용하는 태도를 가질 수 있도록 합 니다.
- 자기평가 및 상호평가 : 친구들과 의견을 공유하 며 자전거의 기능을 기준에 맞게 객관적으로 평 가할 수 있도록 합니다.
※ 듣는 사람이 이해하기 쉽 게 발표하는 방법에 대해 이야기를 나누고 자신이 생각한 자전거의 기능을 잘 정리하여 발표할 수 있 도록 합니다.
6. 평가 및 보상
자신과 친구들이 발표한 새로운 자전거의 기능을 바탕으로 자기/ 동료 평가를 하도록 합 니다.
평가 방법
평가
영역 평가기준 평 가
상 중 하
자기 평가
감성적
체험 ◆ 즐거운 마음으로 활동에 참여하였는가?
창의적 설계
◆ 자석의 성질을 이용하여 자전거 바퀴를 구상하였는가?
◆ 구상한 자전거의 기능이 경제적, 창의적, 실용적이었는가?
◆ 창의적인 상상력을 발휘하여 자기주도적으로 학습하였는 가?
동료 평가
감성적 체험
◆ 친구들과 아이디어를 공유는 활동에 적극적으로 참여하고 다른 사람 의견을 존중하였는가?
잘한 친구 이름
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‘자석 나라’에 도착한 걸리버 가족
도형나라를 떠나 자석나라에 도착한 걸리버네 가족을 처음 맞은 건 말굽처럼 생 긴 커다란 문이었습니다. 낯선 모양에 두렵기도 했지만, 저 문을 통과하지 않고서 는 달리 지나갈 방법이 없었습니다. 그런데 살금살금 문 쪽으로 이동하는 순간, 갑자기 자전거가 멈춰버리는 게 아니겠어요?
“어, 무슨 일이지?”
“아빠, 자전거가 고장 났나 봐요. 어떡하죠?”
“걱정 마. 아빠가 누구니? 최고의 정비공이 아니니!”
하지만 아무리 살펴보아도 자전거에는 아무런 문제도 찾을 수 없었습니 다. 그때였습니다. 굳게 닫혀 있던 말굽모양의 문이 서서히 열리더니 몇몇의 사람들이 나오는 게 아니겠어요? 그리고는 걸리버의 자전거가 있는 곳으로 다가왔습니다. 그런데 신기하게도 그 사람들은 모두 짝을 이루고 있었고, 움 직임 역시 매우 조심스러워 보였습니다. 그때 가장 앞서 있던 사람이 소리 쳤습니다.
“오, 모두 조심해요! 철로 된 못이 있어요!”
그리고는 걸리버를 향해 경계하는 목소리로 물었습니다.
“자석 나라에는 무슨 일로 오셨나요?”
걸리버는 지금까지의 일을 자세히 설명해 주었고, 이야기를 전해들은 사 람들은 걸리버를 궁궐로 안내했습니다. 궁궐로 가는 길은 멀지 않았는데 걸 리버를 안내하는 자석 나라 사람들이 어찌나 조심하며 길을 걷는지 한참이 나 걸렸습니다. 더욱이 가는 내내 끝도 없이 불평을 늘어놓았습니다.
“이쪽 길이 더 빠르다고.”
“아니야. 저쪽 길이 장애물도 없고 편하다니까.”
그뿐만 아니라 사람들은 온갖 쇠붙이들이 달라붙고 또 떼어내느라 정신 이 없었습니다. ‘도대체 이 사람들은 무슨 불만이 이렇게도 많지?’ 궁금해진 걸리버가 물었습니다.
“이봐요. 당신들은 무슨 불평들이 그리도 많은 거죠?”
걸리버의 말을 들은 사람들이 너 나 할 것 없이 불평을 하나씩 늘어놓기 시작했습니다.
Ⅰ. 상황제시
자석의 성질을 이해하고 이를 이용하여 새로운 자전거의 기능을 구상하여 봅 시다.
7. 학습내용
“내가 사는 곳에서는 자석이 얼마나 유용하게 쓰이는지 모른답니다.”
걸리버는 자석 나라 사람들에게 자석의 쓰임에 대해 많은 이야기를 해주 었습니다.
- 자석 나라 사람들에게 어떤 불만들이 있었을까요?
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- 자석 나라 사람들은 우리와 무엇이 다를지 생각하여 적어 봅시다.
■ (활동) 우리 생활 주변에서 사용되는 자석 알아보기
- 우리 주변에서 자석이 활용되고 있는 예를 찾아 적어 봅시다.
- 위에서 찾아 적은 것을 바탕으로 자석이 가지고 있는 장점을 생각하여 봅시 다.
자기부상열차의 탄생
[헤이커 카메를링 오너스]
네덜란드의 물리학자 헤이커 카메를링 오너스(Heike K′amerlingh Onnes)는 1911년 아주 낮은 온도인 -269.2℃에서 수은의 저항이 사라지는 현상을 발견 하였습니다. 저항이란 물체에 전류가 흐르는 것을 방 해하는 성질을 말하는 것으로, 저항이 클수록 전류가 잘 흐르지 못하게 됩니다. 저항이 없는 완벽한 전기 도체를 발견한 오너스는 이러한 현상에 초전도라는 이름을 붙이고 초전도 현상을 보이는 물체를 초전도 체라고 하였습니다. 실제로 사용할 수 있는 초전도체 는 1960년대에 개발되었습니다. 초전도체를 이용하 면 에나멜선이나 철심을 이용하여 만든 전자석보다
매우 강력한 세기의 전자석을 만들 수 있습니다. 초전도 전자석은 강한 자기 장을 만들 수 있을 뿐만 아니라 전기 에너지의 손실도 없어서 매우 경제적 입니다. 그러나 초전도체는 낮은 온도에서만 작동하고, 초전도성이 쉽게 사 라진다는 단점이 있어, 이런 단점을 극복하기 위한 연구가 계속되고 있습니 다. 초전도 전자석을 이용하면 자기부상열차를 만들 수 있는데, 열차의 밑바 닥에 초전도체로 만든 고리가 달려 있습니다. 열차가 움직이면 이 고리는 철 로 속에 있는 전선 고리에 전류가 흐르게 만드는데, 이때 두 고리 사이에 서 로 밀어내는 힘이 작용하게 되어 열차를 뜨게 합니다. 열차가 철로에서 몇 cm 정도 뜨게 되면 열차의 속력을 줄이는 마찰력이 매우 작아져서 같은 연 료를 이용해서 훨씬 더 빠르고 더 먼 거리를 이동할 수 있게 됩니다. 자기부 상열차의 원리를 쉽게 관찰할 수 있는 것이 초전도체와 자석을 이용한 실험 입니다. 초전도체의 온도를 아주 낮은 온도로 유지하면서 초전도체 위에 자 석을 올리면 자석의 자기장과 초전도체가 만드는 자기장 사이에 서로 밀어 내는 힘이 생기면서 자석이 공중에 뜨게 됩니다. [출처 : 네이버 지식백과]
Ⅲ. 우리가 해결해 보자.
■ (활동) 자기부상열차 알아보기
자기 부상 열차에 관한 이야기를 읽고 물음에 답하여 봅시다.
- 32 -
- 자기 부상 열차의 원리를 쉽게 관찰하기 위해서는 무엇이 필요한가요?
- 열차가 철로 위에 떠서 움직이게 되면 어떤 점이 좋을까요?
■ (활동) 자기부상열차의 장점과 단점
- 인터넷을 활용하여 일반 열차와 자기 부상 열차의 장점과 단점을 정리해 봅 시다.
구분 기 준
일반 열차
장점
단점
자기부상열차
장점
단점
■ 준비물:
인터넷 환경
자이로 드롭의 비밀
만약 이 자이로 드롭이 낙하 하면서 속력이 줄지 않는다면 곧바로 엄청난 사로로 이어질 것입니다. 그러나 전문가들을 전자기 유도현상으로 인해 절대 로 이런 사고를 없을 것이라고 장담합니다. 그렇다면 어떤 원리로 자이로드 롭이 멈추게 되는 것일까?
자이로 드롭은 시속 97km의 속도로 약 45m 자유낙하다가 지상 25m에 오 면 브레이크가 작동합니다. 이 브레이크는 전자기 유도 현상을 이용한 것으 로 자이로 드롭의 탑승의자 아래쪽에는 720개의 말굽자석이 붙어 있고 타워 본체 23m지점부터 맨 아래 까지는 구리, 철, 주석, 아연 등을 첨가한 금속판 이 붙어 있습니다. 자이로 드롭이 25m지점에 이르게 되면 의자에 붙은 자석 과 금속판 사이에 반발력이 작용하면서(유도 기전력은 자기장의 변화를 막 는 방향으로 발생하므로) 제동이 걸리게 됩니다. 금속판에 구리, 철, 주석, 아 연들을 첨가한 이유는 하강속도를 천천히 줄이기 위해서이며 우리가 항상 애용하는 지하철도 이런 방식으로 멈추게 됩니다. [출처 : 에질런트-신과람 과학활동 2 : 전기와 자기]
[자이로 드롭 사진]
출처 : http://www.sedotravel.com/xe/files/attach/images/26141/620/037/LotteWorld06.jpg
■ (읽기 자료) 자이로드롭
자이로드롭에 관련된 글을 읽고 물음에 답하여 봅시다.
■동영상 자료
- 34 -
구분 새로운 기능
자전거 물받이 연결 비가 오는 날 자석을 부착한 자전거 물받이 탈부착이 가능하게 한다.
야간 렌턴 달기 자전거 앞에 야간에 사용하는 렌턴을 연결할 수 있게 한다.
자석 나라 사람들은 걸리버의 이야기를 듣고 가슴이 뿌듯해지는 것을 느꼈습니 다. 궁에 도착한 사람들은 왕에게 이 이야기를 전했고 왕은 불평만 늘어놓던 사람 들이 행복해 하는 모습을 보고 크게 기뻐했습니다.
“걸리버. 그대에게 우리도 무언가 선물을 하고 싶은데 필요한 것이 있으면 말을 해 보시오.”
“아닙니다. 그저 우리 가족을 데리고 빨리 집으로 돌아가고 싶은데 이곳 자석 나라 문 앞에서 자전거가 멈추어 버렸으니 그게 걱정되었습니다. 하지만 이곳의 자석이 자전거를 끌어당겨 그렇다는 것을 알게 되었지요. 이곳에서 자석 나라 사람들의 모습을 보고 집으로 돌아가면 만들어 보고 싶은 것들도 생겼답니다.”
걸리버의 이야기를 들은 왕은 무릎을 치며 신하에게 말했습니다.
“자석 나라 사람들에게 알려라. 자석의 성질을 이용하여 걸리버의 자전거에 새 로운 기능을 추가하는 자에게 큰 상을 내리리라.”
■ (활동) 자석의 성질을 이용하여 자전거 기능 추가하기
- 자석 나라 사람들은 자석의 성질을 이용하여 자전거에 대한 기능을 아래와 같이 추가하였습니다. 자석의 성질을 이용하여 자신이 추가하고 싶은 자전거 의 새로운 기능을 써 봅시다.
새로운 기능 경제성 창의성 실용성 순위 자전거 물받이 연결
야간 렌턴 달기
Ⅳ. 나의 생각 다지기
■ (활동) 새로 추가할 기능 평가하기
- 친구들이 발표한 자전거의 기능을 다음의 기준에 맞게 평가해 봅시다.
(아주 좋음 : ◎ 좋음 : ○ 보통 : △)
Ⅴ. 새로운 도전
- 요즘 환경 문제를 걱정하는 사람들이 ‘가까운 거리는 걸어 다니기’ 운동, ‘자 전거타기’ 운동 등 환경을 깨끗하게 지키기 위한 다양한 노력에 힘쓰고 있습 니다. 타는 사람의 건강과 깨끗한 환경을 모두 지킬 수 있는 기능에는 어떤 것들이 있을까요?
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걸리버 자전거
(새로운 자전거 설계)
5~6 차시
초등학교 3,4학년
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[교사용]
초등학교 3,4학년 STEAM
걸리버 자전거 (새로운 자전거 설계)
1. 주제 개요
본 차시는 걸리버가 미지의 세계에서 집으로 돌아가기 위해 자전거를 제작하는 상황을 제 시하여 학습 활동의 목표를 인지시킵니다. 또한 걸리버 자전거가 빠르고 안전하게 움직이 기 위해 제안할 수 있는 다양한 것들을 생각하게 함으로써 창의적인 문제해결력을 기를 수 있게 하였습니다. 걸리버 자전거 제작을 도와주는 미지의 세계 친구들이 모두 걸리버를 도 와주기 위한 마음으로 작업을 시작하지만 작업을 하며 생기는 마찰로 인해 싸움이 잦아지 자 걸리버가 설득하는 글을 쓰라고 제안을 하며 문제를 해결하는 상황과 자신이 설계한 자 전거를 발표하는 활동을 통해 올바른 의사소통 방법 및 남을 배려하고 서로 존중하는 태도 를 배울 수 있게 될 것입니다. 학년 수준을 고려하여 걸리버 자전거를 직접 제작하기보다 는 설계도로 표현하게 하였는데 학생들이 직접 자신이 생각하는 디자인과 기능을 표현하면 서 성취감과 지적 만족감, 자아 효능감을 향상시킬 수 있을 것으로 기대됩니다.
가. 다이휠
(출처: http://www.etnews.com/news/international/2495049_1496.html)- 38 -
모노휠(Monowheel)에 이어 영화서나 나올 법한 듀얼 휠바이크 ‘다이휠(Diwheel, 또는 dicycle이라고도 불림)’ 프로젝트가 뒤늦게 해외 언론에 소개돼 해외 네티즌들 사이에서 관 심을 끌고 있습니다. 7일 해외 매체들의 보도에 따르면 지난 해 말 공개된 에드워드 (EDWARD, Electric Diwheel With Active Rotation Damping)라는 이 프로젝트는 마치 스타 워즈 영화 속에서 볼 수 있는 모습을 가지고 있다. 호주 아델라이드(Adelaide) 대학 기계공 학과 학생들이 주축이 되어 만든 이 제품은 완전히 전기로만 동작하는 다이휠 장치입니다.
휠 안에 사람이 탑승하면 저글링을 하듯 자유롭게 움직일 수 있다. 시속 40km까지 주행도 가능하고, 어지럽겠지만 360도 회전도 됩니다. 모노휠과 달리 다이휠은 탑승자가 균형을 잡기 위해 신경을 쓰지 않아도 쓰러지지는 않는다는 점이 특징입니다.
나. 새로운 형태의 자전거(디자인)
(출처: 네이버블로그)
다. 넘어지지 않는 자전거
(출처: http://www.wildbike.co.kr/Shoppingguide/2245592)기존 자전거의 개념을 뛰어넘는 DUAL FRONT CYCLE을 실현시킨 획기적인 구조의 전2륜 후1 륜의 3륜 자전거입니다. 최고시속 40킬로미터입 니다.
자전거 무경험자가 넘어지지 않고 1~2시간 만 에 혼자서 자전거를 탈 수 있는 꿈의 자전거이 며 나아가 이륜 자전거도 손쉽게 탈 수 있게 됩 니다. 세계특허의 PLS(Parallel Link System)를 채용하여 전륜과 후륜이 동시에 경사될 수 있도 록 좌우 전륜을 평행하게 링크로 연결하고 있습 니다. 주행 중이나 서행 시 넘어지기 어려운 안전 구조로 되어 있어 넘어지면 안 되는 노 년층, 장년층 그리고 장애개선중이거나 재활 중이신 분들을 위한 건강 생활자전거나 레포 츠용 안전 자전거로 최적입니다.
*뛰어난 안정성 : 3륜이기 때문에 주정차시나, 저속주행, 고속주행 시에도 넘어지지 않는 뛰어난 안정성 확보. 제자리에 정지하거나 빗길, 스키장에서도 활주 가능 한 뛰어난 접지력 유지
*짧은 회전반경 : 전륜이 16인치의 콤팩트설계로 회전반경이 짧아 좁은 장소에서도 회전 가능
*스포티 : 코너링 할 때 차체가 경사지기 때문에 스키의 슬라럼처럼 스포티한 주행과 직 진성이 뛰어나 스피드감이 넘치는 주행이 가능
*쾌적 : 패러럴 링크시스템이 도로의 장애물이나 요철로 부터 받는 충격을 완화해주어 쾌 적한 주행가능
- 40 - 외형 사이즈 : L1480 x W560 x H875 mm 휠베이스 : 1050 mm
전륜폭 : 450 mm 전륜구조 : 2륜 PLS구조 중량 : 19 KG
타이어 사이즈 : 전륜 16 X 1.75인치 X 2, 후륜 22 X 1.75인치
라. 미래의 탈 것(미래형 자동차)
(출처: http://www.ideakeyword.com/3266)이 미래형 자동차의 디자인은 미국의 한 산업디자인 회사가 직접 했다고 알려졌습니다.
이 자동차는 가면 갈수록 바빠지는 현대인의 삶의 모습을 반영하여 그대로 만들어진 자동 차라고 합니다. 내부를 구체적으로 살펴보면 이 차 안에서 기본적인 생활이 가능합니다. 예 를 들어 화장실과 침대 등과 같은 인간적이 삶에 필수적인 요소들은 거의 다 포함되어 있 으며 자동차의 시동을 끄면 사람이 차 안에서 걸어 다닐 수 있도록 차체가 위로 들려 올려 지기도 합니다.
2. 학습 목표
○ 내용 목표
- 토의하는 방법과 제안하는 글을 쓰는 방법을 알 수 있다.
- 도형과 자석의 성질을 바탕으로 걸리버 자전거를 설계할 수 있다.
○ 과정 목표
- 창의적인 사고 활동으로 걸리버 자전거를 설계함으로써 지적 만족감과 자기효능감, 성취감을 느낄 수 있다.
3. STEAM 과목 요소
○ S: 자석의 성질을 활용한 자전거의 기능 적용
○ T/E：바퀴의 형태와 새로운 자전거의 기능을 고려한 자전거 설계 ○ A：디자인을 고려하여 걸리버 자전거 설계도 표현
○ M：도형의 성질을 활용한 자전거 바퀴 적용
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걸리버 가족을 위한 자전거 만들기
낯선 곳이었지만, 도형나라 사람들도 자석나라 사람들도 모두 친절하게 걸리버를 대 해주었습니다. 하지만 걸리버의 마음은 편하지만은 않았습니다. 혼자 계실 어머니가 내 내 마음에 걸렸으니까요. 근심 걱정에 또 다시 건강이 나빠지진 않으셨을지, 하루라도 빨리 돌아가 어머니를 뵙고 싶은 마음뿐이었습니다.
그런데 마을사람들은 아직은 때가 아니라고 걸리버를 말렸습니다. 이곳엔 1년마다 한 번씩 무시무시한 토네이도가 지나가는데, 지금이 그때라는 겁니다. 더욱이 정확히 언제 인지를 알 수 없으니, 일단 토네이도가 지나가면 돌아가라고 충고했습니다. 하지만 그러 다가 어머니가 잘못되기라도 한다면…… 생각만으로도 끔찍한 일이 아닐 수 없었습니다.
걸리버뿐만 아니라 가족들 모두 어머니 걱정에 잠 못 드는 날이 늘어만 갔습니다.
‘안 돼. 이렇게 기다리고만 있을 수는 없어. 1분 1초가 급하다고!’
어떻게든 방법을 찾아야겠다고 다짐한 걸리버는 그동안 보고 듣고 생각했던 것들을 정리하기 시작했습니다. 하지만 아무리 생각하고 또 생각해도 딱히 방법이 떠오르지 않 았고, 그럴수록 더 초조해만 졌습니다. 그런 걸리버의 모습에 만류하던 사람들도 하나 둘 태도를 바꾸기 시작했습니다. 걱정은 되지만, 걸리버를 도와주기로 한 것이죠.
“걱정 마, 걸리버. 어머니는 무사하실 거야. 우리가 도와줄게. 우리 함께 돌아갈 방법 을 생각해 보자고!”
머리를 맞대자 일은 생각보다 쉽게 풀려나갔습니다. 그리고 걸리버와 친구들은 지금 까지 없었던 새로운 것을 만들기 시작했습니다. 아주 새롭고 멋진 것을 말이죠. 여러분, 어떤 게 만들어졌을지 그 모습이 궁금하지 않으세요?
4. STEAM 단계 요소
○ 상황제시
창의적 설계
자기주도적 학습 자기가 필요하다고 생각하는 기능과 그 이유로 모둠원과 토의하고 제안하는 글쓰기를 하는 활동을 통해 주도적으로 학습
문제발견 및 정의 앞에서 구상한 바퀴의 모양과 기능의 측면을 걸리버 자전거에 적용
아이디어 발현 걸리버의 자전거를 정비하기 위한 다양한 아이디어 제안
학습 방법 걸리버 자전거에 필요하다고 생각되는 기능을 모둠원과의 의사소 통을 통해 결정하고 자전거를 설계하는 협력학습
과정, 활동 중심 걸리버 자전거에 넣을 기능을 선별하고 제안하기 위해 글을 쓰는 과정과 자전거를 설계하는 활동 중심
다양한 산출물 새로운 바퀴와 다양한 기능을 갖춘 걸리버 자전거 산출
협력 학습 걸리버 자전거에 필요한 기능에 대해 토의하고 다양한 아이디어를 공유
감성적 체험
몰입
미지의 세계를 떠나 집으로 돌아가려는 걸리버가 자전거를 정비하고 재설계하기 위해 친구들에게 도움을 청하는 상황을 제시하고 직접 친 구들의 입장에서 제안하는 글쓰기를 하는 활동을 전개하여 상황에의 몰입 유도
Hands-on 학습자들이 직접 새로운 바퀴와 다양한 기능의 걸리버 자전거를 설계
성취의 경험 앞에서 배운 내용을 활용하여 걸리버 자전거를 설계하고 발표하는 활동을 통해 성취감을 경험
배려 다른 친구들의 아이디어를 경청하고 공유
새로운 도전 창의적인 사고 활동을 통해 새로운 바퀴와 다양한 기능을 포함한 걸리버 자전거를 설계하게 함으로써 도전 의식 배양
자기 평가 설계한 걸리버 자전거를 발표하고 재설계하는 활동을 통해 자기평 가
○ 창의적 설계
○ 감성적 체험
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과목 과학, 미술, 국어 총차시 2
단원 자석의 성질, 의견을 나누어요, 상상 표현
교육과정
<과학 3-1-2. 자석의 성질>
- 여러분이 걸리버의 친구가 되어서 걸리버 자전거가 빠르고 안전하게 움직이게 하기 위해서 다양한 아이디어를 제안해 봅시다.
<미술 6. 상상 표현>
- 나만의 걸리버 자전거의 설계도를 그려 봅시다.
<국어 4-1-6. 의견을 나누어요>
- 걸리버 자전거에 꼭 들어가야 하는 기능에 대해 걸리버에게 제안하는 글을 써 봅 시다.
학습목표
1. 토의하는 방법과 제안하는 글을 쓰는 방법을 알 수 있습니다.
2. 도형과 자석의 성질을 바탕으로 걸리버 자전거를 설계할 수 있습니다.
3. 창의적인 사고 활동으로 걸리버 자전거를 설계함으로써 지적 만족감과 자기효 능감, 성취감을 느낄 수 있습니다.
흐름 문제제시 제작활동 학습자료 및 유의점
<상황 제시>
걸리버 가족을 위한 자전거
만들기 (10분) (1/2차시)
상황제시
- 미지의 세계를 떠나 집으로 돌아가려는 걸리버 가 자전거를 정비하고 재설계하기 위해 친구 들에게 도움을 청하는 상황 제시하기
- 걸리버 자전거가 갖추어야 할 조건 생각하기 - 빠르고 안전한 걸리버 자전거를 만들기 위한 다
양한 아이디어 제안하기
< 감성적체험>
- 몰입 : 걸리버가 최고의 정비공이기는 하지만 다른 친구들의 도움을 받아 좀 더 새롭고 멋진 자전거를 만들 수 있었다는 점을 강조하여 우리가 걸리버를 도울 친구들임을 인지시켜 이야기 상황에 몰입할 수 있도록 합니다.
- 배려: 제안하는 다양한 아이디어를 수용하는 태 도를 가질 수 있도록 합니다.
※ 다양한 아이디어를 제안할 수 있도록 수용적인 분위기를 조성합니다.
‣걸리버 가족을 위한 자전거 만 들기 이야기(활동지)
<창의적 설계>
걸리버 자전거에
걸리버 자전거 기능에 대한 제안하는 글쓰기
- 이야기 자료를 읽고 상황 이해하기 ‣ 이야기 자료
5. 지도안 총괄표
들어갈 기능 제안 (30분) (1/2차시)
- 걸리버 자전거에 꼭 들어가야 할 기능에 대해 제 안하는 글쓰기
< 감성적체험>
- 새로운 도전 : 제안하는 글쓰기를 통해 걸리버를 설 득시키는 활동이므로 자신의 생각에 대한 뒷받침 내용을 잘 구상하여 논리적으로 쓸 수 있도록 격려 하고, 자신이 생각한 기능이 걸리버 자전거에 꼭 필 요한 것임을 글로 표현하며 그러한 기능이 추가된 자전거를 만들어 보고자 하는 도전 의식을 기를 수 있도록 지도합니다.
걸리버 자전거에 꼭 들어가야 할 기능
- 제안하는 글을 서로 발표하며 아이디어 공유하 기
- 발표 내용을 표에 정리하며 듣기
< 감성적체험>
- 배려 : 다른 친구들이 발표하는 자전거에 꼭 들 어가야 할 기능에 대해 비판하기보다는 격려하 고 경청하며 좋은 의견은 수용하는 태도를 가질 수 있도록 합니다.
- 자기평가 및 상호평가 : 친구들과 의견을 공유 하며 자신이 생각했던 기능에 대해서도 객관적 으로 평가하고 평가 결과를 통해 기능을 결정할 수 있도록 합니다.
‣제안하는 글쓰기 활동지
‣ 활동지
※ 친구들과 의견을 나누고 아 이디어를 공유하는 과정에서 서로의 의견을 존중할 수 있 는 분위기를 조성합니다.
<창의적 설계>
걸리버 자전거 구상 (20분) (2/2차시)
걸리버 자전거 구상하기
- 걸리버 자전거 특징을 살려 이름 짓기
- 나만의 걸리버 자전거에서 중요하다고 생각하는
것이 무엇인지 이유와 함께 정리해 보기 ‣설계도 그리기 활동지
