송원고등학교

2019 융합인재교육(STEAM) 교사연구회 중간보고서

2019. 11.

송원고등학교

과 제 개 요

과제명 2019년 융합인재교육(STEAM) 교사연구회 운영

STEAM 프로그램

구분

유형 (유형1) STEAM 프로그램 개선 및 보완을 통한 확산 모델 개발 ( √ ) - 선행 프로그램명: 신소재로 비춘다-LED를 활용한 라이트 아트 프로그램명 신소재(LED)를 이용한 예술작품 만들기 프로그램

학교급 고등학교 대상 학년(군) 1학년

중심과목 통합과학 중심과목

성취기준 영역 [고등학교1학년] 자연의 구성물질

연계과목

정보 미술 음악

연계과목 성취기준 영역

[고등학교1학년] 컴퓨터 시스템 [고등학교1학년] 표현

[고등학교1학년] 표현, 생활화

연구기간 2019.5.16. ~ 2019.11.30.

연 구 비 일금사백만원(￦4,000,000) 참여연구원 5명 (연구책임자: 1명, 공동연구원: 4명)

연구 수행자에 관한 사항

구분 소속 학교명 담당과목 직위 성명

연구책임자 송원고등학교 통합과학 교사 고영우

공동연구원 송원고등학교 정보 교사 최종진

공동연구원 송원고등학교 미술 교사 정소은

공동연구원 송원고등학교 음악 교사 신시네

공동연구원 송원고등학교 통합과학 교사 고연희

2019년도 정부의 R&D 재원으로 한국과학창의재단의 지원을 받아

융합인재교육(STEAM) 교사연구회를 운영한 중간 결과로써 본 보고서를 제출합니다.

2019년 11월 15일

연구책임자 : 고영우(인)

“이 보고서는 2019년도 정부의 재원으로

한국과학창의재단의 지원을 받아 수행된 성과물임 ”

목 차

1. 요약문··· 1

2. 서론···

3. 연구 수행 내용 및 결과···

※ 연구 추진 내용 및 결과에는 ① STEAM 프로그램 개발 및 적용, ② STEAM 수업 평가 방법 개발 및 적용 성과 조사, ③ STEAM 협력연구 강화 및 확산 실천 등의 내용 을 작성합니다.

➀ STEAM 프로그램 개발 및 적용 : 프로그램 개발 중점 사항(어떤 프로그램을 어떻게 개발하였는지 작성), 교사연구회 운영 및 수업 편성 사례(프로그램 적용시기, 시간표, 대상학년 전체 학생 수, 수혜학생 수 명시)

➁ STEAM 수업 평가 방법 개발 및 적용 성과 조사 : STEAM 수업 적용 학생 성취도 평가 방법 개발, 학교생활기록부 기재 방법(예시) 제시, 적용 성과 (수혜 학생 수, 학 생 사전·사후 태도 검사 시기 및 대상 선정 이유 명시, 학생 인터뷰 내용 등), STEAM 수업 적용 후 학생 및 교사 만족도 조사 관련 내용

➂ STEAM 협력연구 강화 및 확산 실천 : STEAM 교사연구회(또는 소속 학교) 주최 행사 자료 등 제출

※ 당초 계획 대비 변경된 사항이 있는 경우 사유와 함께 기입

가. 연구 수행 내용 ···

나. 연구 수행 결과 ···

1) ···

2) ···

4. 결론 및 제언 ···

※ 결론 및 제언에는 기타 사항 및 시사점을 작성합니다.

-교사연구회 참여를 통한 STEAM 프로그램 개발·적용 관련 좋았던 점과 어려웠던 점 - 교사연구회의 전체 회원 사이의 협력적 활동 내용, 교사연구회를 통해 참여 교사들

의 STEAM 수업 역량이 증가 내용 및 설명 제시

-STEAM 교사연구회와 해당 STEAM 수업 프로그램 발전을 위한 개선 방안 -기타 사항 및 시사점

5. 참고문헌···

[부록]

부록1. STEAM 프로그램 개발 내용 및 결과물(교수학습지도안, 교사용 참고자료, 학생용 활동지)

부록2. (학생 산출물, 사진, 수업 영상, 성찰일지, 교사의견, 자체평가 결과 등) 부록3. 회의록

부록4.

(해당 시) 논문 게재, 특허 또는 실용신안 출원 증빙자료 제출

1. 요약문

본 결과보고서는 송원고등학교 교사 5명이 STEAM 교사연구회를 조직하고, 통합과학 을 중심으로 미술, 음악, 정보 교과목과 함께 조직적으로 수업을 조직해나가는 과정을 연구한 프로그램에 관한 것이다.

2. 서론

◦ 융합적 사고력과 창의적 문제해결력을 갖춘 인재 육성을 위해 통합과학, 정보,

◦ 융합된 교육과정을 통해 미래 사회를 탐색하고 지식 및 기술을 창출할 수 있는 기회를 가짐

3. 연구 수행 내용 및 결과

가. 연구 수행 내용

◦다양한 신소재 개발 사례를 조사하여 물리적 성질에 따라 분류하고 그 장단점을 파악하여 일상생활에 사용되는 사례를 제시

◦미디어아트와 음악, 코딩을 융합하여 신소재를 활용하여 학습자가 창의적 사고 력을 이해하고 자기주도적인 학습을 위한 프로그램 개발 및 보완

STEAM 프로그램

구분

프로그램명 신소재(LED0를 이용한 예술작품 만들기 프로그램 선행

프로그램명 신소재로 비춘다 - LED를 활용한 라이트 아트

학교급 고등학교 대상 학년(군) 1학년

중심과목 통합과학 중심과목

성취기준 영역 [고등학교1학년] 자연의 구성물질

연계과목

정보 미술 음악

연계과목 성취기준 영역

[고등학교1학년] 문제해결과 프로그래밍, 정보문화 영역 [고등학교1학년] 표현

[고등학교1학년] 표현, 생활화

개발계획

주제 연번

차시

(시수) 과목 연계(안)

1 2 통합과학(1)+미술(1)

2 2 정보(1)+음악(1)

3 2 통합과학(2)

4 3 통합과학(1) + 생활과 과학(2) 5 3 정보(1) + 미술(1) + 음악(1) 개발·적용

현황 ※ 2019. 9. 17. 기준, 12차시 중 8차시 개발 및 8차시 적용 완료

◦ ‘학교 수업에 활용가능한 프로그램 분석 및 개발’ 목표

-정보, 음악, 미술, 통합과학 등 교과 수업에 활용할만한 기존의 프로 그램을 분 석하고 새로운 교수학습프로그램을 개발한다.

-자신의 융합적 지식을 활용하여 협의과정을 통해 학습자 중심의 교육매체를 개

발한다.

-다양한 STEAM프로그램을 분석하고 제작한 수업프로그램을 통해 세계와 소통 하는 민주 시민의 자질을 기른다.

◦ STEAM 협력연구 강화 및 확산 실천

-다양한 교과간 교사 협의회를 구성하여 각 교과마다 STEAM교육 확산을 위한 분위기 조성

-관련내용 전문가를 찾아가 방법 및 내용구성에 대한 연수를 받음 ※박현주 교수님 강의 참석(STEAM교육 워크숍 참석) -6월 중 2019 STEAM교육 워크숍 참석 –11월 중

-교사 전문성 향상을 위한 도서구매 ◦계획대비 변경된 내용

-다양한 교과간 융합의 한계성에 부딪혀 통합과학 교과내 융합수업에 비중을 높임.

-학교행사 및 수행평가 및 지필고사 일정에 겹치는 관계로 프로그램을 현재까지 진 행하고 있는 상황임.

◦STEAM 태도와 만족도 조사 방법

검사도구 한국창의재단에서 개발한 태도검사 및 만족도 검사 학생

태도검사

사전 송원고등학교 1학년 대상 2개반(8월 27일에 실시)

사후 송원고등학교 1학년 대상 2개반(10월3주∼10월 4주에 실시) 학생만족도 검사 송원고등학교 1학년 대상 2개반(10월3주∼10월 4주에 실시) 나. 연구 수행 결과

◦과제 수행 결과

구분 수행 계획

교수학습지도안 개발 차시 총 12차시 예정

수업 적용 일정 2019. 6. 3 . ~ 2019. 11. 30.

(STEAM 수업)수혜학생 수 송원고등학교 191명(고등학교 1학년 전교생) 예정

학생 태도검사 사전검사 8월 27일, 2개 학급(45명) 실시 완료 사후검사 10월 22일, 2개 학급(45명) 예정

학생 및 교사 만족도조사 10월 22일 예정

교사연구회 STEAM 행사 개최 2019. 10. 25. 4교시(11:30~12:20) 수업공개 예정 2019. 11. 22 . ‘STEAM 교육자료전시행사’ 개최 예정

논문 또는 학술대회 해당없음

특허출원(국외, 국내) 해당없음

◦교육과정-STEAM 수업- 평가-기록의 일체화를 통해 2015 개정 교육과정에서 추구하는 학생중심교육과정, 흥미유발이 될 수 있는 수업, 학생 성장 발달을 돕는 평가가 이루어 질 수 있도록 설계함.

프로그램명 신소재(LED0를 이용한 예술작품 만들기 프로그램 프로그램 적용 대상 송원고등학교 1학년 49명

적용시수 학생당 12시간(프로그램 총 12시간) 적용일정 2019년 6월 1주∼11월 4주

학생 평가 및 학생부 기재 예시

◦학생평가계획

◦학생부 기재 방안

: 각 교과학습발달상황의 세부능력 및 특기사항에 주제 별 각 교과안에서 학생의 탐구과정 중심으로 기술

(통합과학)

신소재들이 가지고 있는 다양한 특성을 조사하여 탐구보고 서를 작성함. LED가 기존의 형광등보다 우수한 점을 파악하 여 에너지 효율 측면에서 비교하고 평가함. LED를 활용한 다양한 아트 작품을 만들며 일상생활에서 유용하게 이용할 수 있다는 점을 부각시킴.

평가 형태

평가

항목 평가내용

관찰 평가

내용 학습목표에 잘 도달하였는가?

흥미 태도

참여 흥미를 가지고 탐구활동에 적극 적으로 참여하였는가?

과제 수행능력

과제물을 성실하게 잘 수행하였 는가?

동료 평가

정해진 규칙을 준수하고 이에 따라 수업을 진행하였다.

독창성, 논리성, 이해가능성

◦ STEAM 수업 적용 후 학생 및 교사 만족도 조사 관련 내용 -교사 의견

: 체험 및 분임활동을 통해 교사들이 직접 스팀수업을 분석하고 스팀과정을 개발 하면서 실제적인 스팀수업 역량을 높이는 계기를 마련함. 다양한 첨단과학기술 주제들을 수업에 적용해보는 기회를 가짐.

학생들에게 다양한 상황을 제시하여 자기 문제로 인식하게 한 다음 창의적 사고 로 문제 해결능력을 배양함.

-학생의견

: 모듬원끼리 탐구활동을 하면서 다양한 의견을 주고받으며 의사소통능력 및 과학 적탐구능력을 배양할 수 있는 기회를 가짐. 학생들은 과학 수업시간이 기달려지 고 실생활과 연계된 주제를 가지고 수업을 진행하다보니 학생들은 자신들의 문 제가 수업의 주제로서 다뤄지는 것에 흥미를 느낌.

4. 결론 및 제언

◦수업을 통해 교사 연구회에서 종합한 의견은 다음과 같다.

첫째, 신소재의 한 종류인 LED와 그 특징을 활용하여 만든 다양한 생활용품 소개 LED는 우리 생활과 밀접한 관련을 가지고 있다. 환경오염을 낮추고 형광등보다 에 너지 효율이 좋아서 에너지를 절약할 수 있을 뿐만 아니라 그 특징을 활용하여 고성능TV, 인테리어 제품 등이 분야에도 많이 활용되고 있다. 이를 통해서 발광다 이오드를 활용한 LED아트를 직접 제작하여 인테리어, 의류 등에 적용해 보았으며 학생들은 LED를 사용하여 전기회로를 구성하고 연결할 수 있는 능력을 함양하여 지식을 내면화 하도록 독려하였다.

둘째, 실생활의 문제 해결력

STEAM의 독특한 점은 학생들이 매일 접하는 일상생활에서 해결책을 찾는다는 것 입니다. 교과서와 실생활을 분리해서 설명하는 경우 학생들의 흥미를 끌어내기가 어렵습니다. 학습의 의미와 목적을 깨닫게 되면 해결 방안을 스스로 설계해서 직 접 탐구하고 실험하는 과정을 통해 실생활에서 문제 해결력을 키워나갈 수 있는 능력을 함양합니다. 이 과정에서 실생활의 문제에 중점을 둔 자연스런 융합을지 향합니다. 특정교과나 주제 도는 고정된 개념에서 탈피하여 실생활에서 마주칠 수 있는 소재를 이용해 학습을 구성합니다.

셋째, 스스로 깨우치는 교육

기존의 체계화된 지식을 교사의 강의를 통해 학생에게 직접 전달하는 방식에서 탈피하여 다른 학문과 연계하거나 통합하는 방식을 고려하여 주어진 문제를 학생 이 자발적으로 재정의하고 해결하는 과정을 통해 여러 분야의 학문을 통합해 사 고하고 스스로 지식을 깨우치게 하는 교육입니다.

◦과제 수행 향후 계획

-과목간 연계된 내용을 재구성하여 학생들의 참여도를 높일 수 있는 프로그램을 개발하여 학생참여형 수업모델을 개발할 수 있는 계기를 마련함.

-교사와 학생이 끊임없이 대화하고 상호작용을 할 수 있는 활동지를 개발하고 학생들의 동기유발을 이끌 수 있는 과제를 개발함.

※ 교사연구회 참여를 통한 STEAM 프로그램 개발·적용 관련 좋았던 점과 어려웠던 점 창의 융합형 인재 양성을 추구하는 ‘2015 개정 교육과정’에 맞추어 융합적 사고력을 향상 시키기 위해 과목간 유기적 연계를 시도하고 지식 전달 수업에서 탈피하고 학생들이 주도적 으로 참여하는 수업방식을 시도하였다는 측면에서 긍정적인 모습을 보았습니다.

하지만 STEAM 프로그램이 학교 특성과 학교의 제반 환경에 맞는 수업을 구현하기까지는 많 은 한계점을 느꼈고 방과후 활동, 창의적 체험활동, 정규교육과정 등에서 운영할 수 있는 다 양한 프로그램의 개발 필요성을 인식하였습니다.

5. 참고문헌

- 한국과학창의재단,

https://www.kofac.re.kr

※ STEAM 교사연구회와 해당 STEAM 수업 프로그램 발전을 위한 개선 방안

당장 새로운 프로그램을 개발하기보다는 기존의 프로그램을 학교 실정 및 학생 수준에 맞게 수정하여 적용해보는 시도가 필요합니다.

모든 학생이 꿈과 끼, 창의 융합적 사고력을 기를 수 있는 교육과정을 운영하고 소수에 의해 서 운영되는 것이 아니라 모든 교사가 참여할 수 있도록 체계적인 컨설팅 운영 지원을 통한 STEAM 수업 프로그램의 운영 내실화를 구축해야 합니다.

붙임 STEAM 프로그램

(프로그램명) 신소재(

연번 차시 (중심과목)

2015 개정 교육과정 성취기준

(연계과목) 성취기준 영역 1 1~2/12 [10통과02-01] 지각과 생명체를 구성하는 다양한 광물과 탄소 화합물은

특정한 규칙에 따라 결합되어 만들어진다는 것을 논증할 수 있다.

2 3~4/12 [12정보01-01] 정보사회에서 정보과학의 지식과 기술이 활용되는 분야를 탐색하고 영향력을 평가한다.

(미술)

[고등학교 1~3학년]

(표현) 3 5~6/12 [12음01-04] 다양한 예술에 어울리는 음악 작품을 만든다.

4 7~9/12

[10통과09-05] 인류 문명의 지속가능한 발전을 위한 신재생 에너지 기술 개발의 필요성과 파력발전, 조력발전, 연료전지 등을 정성적으로 이해하 고 에너지 문제를 해결하기 위한 현대과학의 노력과 산물을 예시할 수 있다.

5 10~12/12 [12정보04-10] 다양한 학문 분야의 문제 해결을 위해 설계한 알고리즘을 프로그램으로 구현하고 효율성을 비교 분석한다.

2. STEAM 프로그램 총괄표(총 12차시)

차시 주요내용

1~2 /12

주제(단원)명 탄소 화합물에서 발견되는 결합의 규칙성 찾기

탄소로만 이루어진 물질을 조사한 뒤 우리 주변에서 탄소 화합물로 제작한 생활용품을 찾아 우리 주변에서 사용되는 물질 중 탄소를 기본골격으로 하는 고분자 물질을 찾아보도록 한다.

Co 우리 주변에서 탄소로만 이루어진 물질을 찾아보자.

CD 탄소로만 이루어진 물질들이 갖고 있는 공통적인 특징을 모듬별로 토의한다.

ET 우리 주변에서 사용되는 물질 중 탄소를 기본 골격으로 하는 고분자 물질을 찾아본다.

3~4 /12

주제(단원)명 물리적 성질을 변화시킨 다양한 신소재를 조사하고, 각 신소재의 활용사례와 장단점을 파악도록 한다.

전기적 성질을 이용한 신소재로 LCD 와 반도체를 이용한 발광 다이오드의 성질과 활용사례를 설명하기

자기적 성질을 이용한 신소재로 초전도체와 네오디뮴 자석의 성질과 활용사례를 설명하기 다양한 신소재의 개발 사례를 조사하여 신소재의 특성과 활용사례를 정리하여 보고서 작성하기 5~6

/12

주제(단원)명 LED 크리스탈 광섬유 조명등 만들기

LED 에 불이 들어오면 가늘고 긴 광섬유에 빛이 퍼져 반짝반짝 빛나는 조명들 제작하기 LED 조명등에 들어갈 음악의 구성요소를 이해하여 예술작품 만들어보기

7~9 /12

주제(단원)명 인류 문명의 지속가능한 발전을 위한 신재생 에너지 기술 개발의 필요성 알아보기

Co 지속적으로 사용할 수 있는 에너지 자원을 찾아보도록 한다.

CD 지속가능한 발전을 위한 신재생 에너지 기술 개발의 필요성에 대해 모듬별로 토의한다.

3. STEAM 프로그램 차시별 수업지도안

중심과목 통합과학 학교급/학년(군) 고등학교/1 학년

중심과목 성취기준

영역

[고등학교] 물질의 규칙성과 결합 중심과목 성취기준

[10통과02-01] 지각과 생명체를 구성하 는 다양한 광물과 탄소 화합물은 특정한 규칙에 따라 결합되어 만들어진다는 것 을 논증할 수 있다.

주제(단원)명 탄소화합물에서 발견되는 결합의

규칙성 차시 1~2/12

학습목표 생명체를 구성하는 탄소 화합물은 탄소와 다른 원자들의 규칙적인 화학 결합으로 만들어 진다는 것을 알게 한다.

연계과목 생활과 과학 연계과목

성취기준 영역 [고등학교 1학년] 건강한 생활

STEAM 요소

S 탄소화합물 T

E

A 다양한 탄소 골격 만들기 M

개발 의도 우리 주변에서 사용되는 물질 중 탄소를 기본골격으로 하는 고분자 물질을 찾아 탄소화합 물이 가지는 특징을 알아보고자 한다.

활동 1. <사례조사> 탄소를 기본골격으로 하는 고분자 물질 찾기 - 탄소 섬유가 포함되어 있는 생활용품 찾기

활동 2. <모듬별 발표> 탄소가 포함된 용품의 특징 발표 - 조별로 조사한 내용을 발표한다.

- 다른 조들과 이야기 하면서 다양한 특징을 토론한다.

활동 3. <창의 융합 활동> 다양한 탄소 골격 만들기

- 다양한 형태의 탄소 골격을 만들어 결합방식에 맞는 특징을 찾는다.

STEAM 학습 준거

상황 제시

상 황 제 시

우리 주변에서 탄소를 기본골격으로 하는고 분자 물질을 찾아보자.

창 의 적 설 계

창의적 설계

탄소의 결합방식에 따 른 특징과 탄소화합물 이 가지는 성질을 이 해하여 다양한 신소재 에 대한 관심을 갖게 된다.

감 성 적 체 험 우리가 일상생활에서 사용하는

생활용품에서 탄소가 작용하는 역할을 고민하고 탄소의 결합방 식에 따라 가지는 특징을 생각해 보도록 한다.

ET 신재생에너지 사용과 다양한 첨단 기술이 접목된 친환경 에너지 도시의 사례를 조사하고 에너지 제로하우스 설계하기

10~12 /12

주제(단원)명 다양한 학문 분야의 문제 해결을 위한 소프트웨어를 협력적 프로젝트 수행을 통해 개발하기

동일한 문제해결을 위한 다양한 알고리즘을 프로그램으로 구현하고 수행시간의 관점에서 프로그램의 효율성을 비교 분석하기

학습

과정 교수-학습 활동 학습자료

및 유의점 도입

(10 분)

Co 일상생활에서 사용하는 다양한 생활용품을 제시한다.

ET 팀별 자기소개를 하고 역할을 선정한다.

전개 (30 분)

Co 일상생활에서 탄소를 기본골격으로 하는 고분자 물질 찾기

ET 우리가 일상생활에서 사용하는 생활용품에서 탄소가 작용하는 역할과 탄소의 결합방식에 따라 가지는 특징을 생각해 보기

CD 다양한 탄소 골격 만들기

조별 활동지

정리 (10 분)

ET 팀별 조사한 내용을 토대로 탄소의 결합방식에 따른 특징과 탄소화합물이 가 지는 성질을 이해하여 다양한 신소재에 대한 관심을 갖고 그 결과를 공유한다.

감성적 체험

중심과목 통합과학 학교급/학년(군) 고등학교/1 학년 중심과목

성취기준 영역

[고등학교] 자연의 구성물질 중심과목 성취기준

[10통과02-03] 물질의 다양한 물리적 성 질을 변화시켜 신소재를 개발한 사례를 찾아 그 장단점을 평가할 수 있다. 주제(단원)명 신소재의 개발과 활용 차시 3~4/12

학습목표 물리적 성질을 변화시킨 다양한 신소재를 조사하고, 각 신소재의 활용 사례와 장단점을 파악하도록 한다.

연계과목 생활과 과학 연계과목

성취기준 영역 [고등학교 1학년] 미래와 지속가능한 삶

STEAM 요소

S 신소재 개발

T 신소재의 특성 찾기

E 팀원별 신소재가 활용된 사례 조사

A 다양한 신소재를 활용하여 나만의 예술작품 만들기 M

개발 의도 과학적 원리를 적용하여 신소재가 가지는 특성과 신소재가 활용된 사례를 정리하여 신소 재가 가지는 장단점을 알아가게 됨.

활동 1. <사례조사> 전기적 특성에 따라 분류하기, 자기적 특성에 따라 분류하기 - 전기적 성질과 자기적 성질을 조사하고 토의하기

활동 2. 사용되고 있는 신소재의 예와 현대에 활용되는 사례 조사 - 전기적 성질을 변화시킨 예

- 자기적 성질을 변화시킨 예

활동 3. 물리적 성질을 변화시킨 다양한 신소재를 조사하고, 각 신소재의 활용사례 발표

- 다양한 신소재의 개발사례를 조사하고 신소재의 특성과 활용 사례를 정리한 보고서를 작성하기

STEAM 학습 준거

상황 제시

상 황 제 시

생활에 다양하게 활용 되어 온 기존의 소재 들을 전기적 특성과 자기적 특성으로 분류 해 보자

창 의 적 설 계

창의적 설계

신소재의 특성과 신소 재가 활용된 사례를 정리하여 보고서를 작 성하고 신소재를 활용 한 나만의 예술 작품 만들기

감 성 적 체 험 물리적 성질을 변화시킨 다양한

신소재를 조사하고 활용 사례와 장단점을 파악하기

학습

과정 교수-학습 활동 학습자료

및 유의점 도입

(10 분)

Co 생활에 다양하게 활용되어온 기존의 소재들을 찾아보자

ET 활동으로 단원열기- 스무고개놀이 시작

전개 (30 분)

Co 전기적 성질에 따른 물질의 분류

- 물질을 전기적 성질에 따라 도체, 절연체, 반도체로 분류할 수 있음을 설명한다.

- 도체, 절연체, 반도체의 특성을 설명하고, 각각의 예를 든다.

Co 자기적 성질에 따른 분류

- 물질을 자석이 될 수 있는 물질과 자석이 될 수 없는 물질로 분류할 수 있음을 설명한다.

- 자석이 될 수 있는 물질과 자석이 될 수 없는 물질의 특성을 설명하고, 각각의 예를 든다.

Co 신소재

- 기존 소재의 화합물 조성이나 결합 구조를 변화시켜서 새로운 성질을 띠게 만드는 물질이 신소재임을 설명한다.

ET 전기적 성질과 자기적 성질을 변화시켜 만든 신소재를 정리하여 보고서를 작성함.

CD 팀원들과 토의하고 결과를 공유함.

조별 활동지

정리 (10 분)

ET 다양한 신소재의 개발 사례를 조사하여 신소재의 특성과 활용 사례를 정리한 보고서를 작성하고 신소재를 활용한 나만의 예술 작품을 만들어 보자.

감성적 체험

중심과목 통합과학 학교급/학년(군) 고등학교/1 학년 중심과목

성취기준 영역

[고등학교] 자연의 구성물질 중심과목 성취기준

[10통과02-03] 신소재를 활용한 LED클 리스탈 광섬유 조명등 만들기

주제(단원)명 신소재의 개발과 활용 차시 5~6/12

학습목표 전기적 성질을 이용한 신소재인 발광 다이오드를 활용하여 예술작품 만들 수 있다.

연계과목 음악 연계과목

성취기준 영역

[고등학교 1학년] 음악의 구성을 이해하여 음악작품을 만든다.

STEAM 요소

S 전기적 성질을 이용한 신소재 찾기 T 신소재의 특성 찾기

E 팀원별 신소재가 활용된 사례 조사

A 다양한 신소재를 활용하여 나만의 예술작품 만들기 M

개발 의도 신소재를 활용한 다양한 예술작품의 아이디어를 제시하고 조원들과 협업과정을 통하여 완 성해 나가는 즐거움과 자신감을 느끼게 하고자 함.

기존 소재의 화합물 조성이나 결합 구조를 변화시켜 새로운 성질을 띠게 만든 신소재를 생각해보고 신소재를 활용한 다양한 예술작품을 만들 수 있는 충분한 시간을 주며 창의적인 생각을 할 수 있도록 환경을 조성해 주는 것이 필요함.

STEAM 학습 준거

상황 제시 상

황

아이디어가 잘 반영된 예술작품을 어떻게 제

창

의 창의적 설계 신소재의 특성과 신소

재가 활용된 사례를 감 성

4. 학생활동지 / 학생참고자료

차시 1~2/12

제

시 작해야 할까

적 설 계

예술작품을 제작하는데 신소재의 특성이 잘 구현될 수 있는 작품 이 되도록 설계를 할 수 있도록 한다.

작품을 만들면서 많은 시행착오를 거치면서 할 수 있다는 자신감 을 체험한다.

적 체 험

감성적 체험

중심과목 통합과학 학교급/학년(군) 고등학교/1 학년

중심과목 성취기준

영역

[고등학교] 발전과 신재생 에너지 중심과목 성취기준

[10통과09-05] 인류 문명의 지속 가능한 발전을 위한 신재생 에너지 기술 개발의 필요성과 파력발전, 조력발전, 연료전지 등을 정성적으로 이해하고, 에너지 문제 를 해결하기 위한 현대 과학의 노력과 산물을 예시할 수 있다.

주제(단원)명 신소재의 개발과 활용 차시 7~9/12

학습목표 지속 가능한 친환경 에너지 도시를 설계하고, 친환경 에너지 도시에서 환경오염, 지구온난 화 문제 등을 해결하는 방안 구상하기

연계과목 생활과 과학 연계과목

성취기준 영역 [고등학교 1학년] 편리한 생활

STEAM 요소

S 신재생에너지, 에너지 제로하우스. 에너지 효율 T 단열의 원리

E 독특한 건축물 설계

A 건축물의 미적 아름다움 표현 M

개발 의도 인류 문명의 지속 가능한 발전을 위한 신재생 에너지 기술 개발 필요성을 알게 하고 조원 끼리 과학적 노력과 산물로써 지속가능한 친환경 에너지 도시 설계를 고안해 보게 한다.

신재생 에너지의 종류를 암기하는 것이 초첨이 되지 않도록 하고, 지속 가능한 발전을 위한 신재생 에너지 기술 개발으 필요성을 인식할 수 있도록 충분한 시간과 탐구할 수 있는 여건을 조성하며 신재생 에너지 사용과 다양한 첨단 기술이 접목된 친환경 에너지 도시의 사례를 조사하고, 조사한 자료를 바탕으로 학생 수준에서 친환경 에너지 도시를 설계하도록 기회를 제공한다.

STEAM 학습 준거

상황 제시

상 황 제 시

환경 문제의 해결방안 을 구상하고, 지속 가 능한 친환경 에너지 도시를 설계할 수 있 도록 한다.

창 의 적 설 계

창의적 설계

신재생 에너지를 활용 한 미래의 생활모습을 상상하여 즐거움을 경 험한다.

감 성 적 체 험 신재생 에너지 사용과 다양한 첨

단 기술을 접목하여 개발된 외국 의 친환경 에너지 도시의 사례를 참고하여 에너지 공급방법. 건물 관리, 교통정책, 이산화탄소 배출 감축을 위한 노력을 정리하여 설 계한다.

감성적 체험

스무고개 놀이하기

1. 모둠별로 종이를 잘라 카드 5~6장을 만든 후 철, 종이, 플라스틱 등 물질의 이름을 쓴다.

2. 책상 위에 카드를 뒤집어 섞는다.

3. 한 모둠원이 카드를 선택하면 다른 모둠원들은 스무고개 놀이를 하며 알아맞힌다.

질문 예시

• 전기가 잘 통하나요?

• 자석에 잘 달라붙나요?

• 부식이 잘 되나요?

• 가벼운가요?

• 단단한가요?

• 쉽게 깨지나요?

• 여러 가지 모양으로 만들 수 있나요?

4. 다음 두 가지 물질의 성질을 조합하면 어떤 새로운 성질이 나타날지 이야기해 보자.

철 유리 알루미늄 플라스틱 종이 유리

차시 2~4/12

탐구/조사, 토의 ❰과학적 탐구 능력 ∙ 과학적 의사소통 능력❱

탐구 활동지 신소재의 개발 사례 조사

___ 월 ___ 일 ____________ 모둠 이름 _______________

목표 물리적 성질을 변화시킨 신소재를 조사하고, 그 장단점을 토의할 수 있다.

준비물 인터넷이 연결된 컴퓨터, 과학 도서

문제 인식❙ 물질의 물리적 성질을 이용하여 개발한 신소재에는 어떤 것이 있을까?

과정

1. 모둠을 구성하고, 물질의 물리적 성질을 이용하여 신소재를 개발한 사례를 조사해 보자.

[예시] 형상 기억 합금, 전도성 고분자, 유기 태양 전지 등

2. 신소재의 특성과 신소재가 활용된 사례를 정리하여 보고서를 작성해 보자.

구분 특성 활용

형상 기억 합금 모양을 변형해도 가열하면 원래 모양

으로 되돌아 온다. 안경, 치아 교정 틀, 인공 근육 등

결과 및 논의

조사한 사례를 바탕으로 신소재의 장단점을 토의해 보자.

차시 5~6/12

5. 교사자료

차시 2~4/12

탐구/조사, 토의 ❰과학적 탐구 능력 ∙ 과학적 의사소통 능력❱

탐구 활동지 신소재의 개발 사례 조사

___ 월 ___ 일 ____________ 모둠 이름 _______________

목표 물리적 성질을 변화시킨 신소재를 조사하고, 그 장단점을 토의할 수 있다.

문제 인식❙ 물질의 물리적 성질을 이용하여 개발한 신소재에는 어떤 것이 있을까?

과정

1. 모둠을 구성하고, 물질의 물리적 성질을 이용하여 신소재를 개발한 사례를 조사해 보자.

[예시] 형상 기억 합금, 액정, 전도성 고분자, 유기 태양 전지 등 2. 신소재의 특성과 신소재가 활용된 사례를 정리하여 보고서를 작성해 보자.

구분 특성 활용

형상 기억 합금

모양을 변형하더라도 뜨거운 물에 담 그거나 가열하면 원래의 모양으로 되 돌아온다. 니켈과 티타늄의 합금(니티 놀)으로 만든다.

치아 교정용 보철기, 안경테, 파이프 의 이음쇠, 자동으로 닫히는 온실 문, 인공 심장의 인공 근육 등

액정(액체 결정)

고체처럼 결정을 이루고 있으면서도 액체와 같은 유동성이 있다. 액정 층 에 따라 결정축의 방향이 바뀐다. 전 압을 이용하여 액정의 결정 방향을 조절하여 빛(편광)의 투과성을 조절할 수 있다.

휴대 전화나 텔레비전 등의 영상 표 시 장치, 3D 안경용 액정 셔터 등

전도성 고분자

합성 섬유나 플라스틱과 같은 고분자 물질이면서도 전기가 통하는 성질이 있다. OLED는 전도성 고분자 물질로 만든 발광 다이오드라고 할 수 있다.

투명한 전도체, 전자파 차폐용 고분자 박막, 고분자 센서, 고분자 LED, 유 기 박막 트랜지스터, 초고속 고분자 스위치 등

유기 태양 전지

고분자 물질로 만든 태양 전지를 뜻 하며 빛에너지를 전기 에너지로 변환 시킨다. 연료 감응형 태양 전지와 유 기 박막형 태양 전지로 나눌 수 있다.

실리콘 태양 전지를 대체할 고효율 태양 전지, 휘어지는 태양 전지 등

6. 차시별 학생 평가기준 및 방법

차시 평가기준(성취수준) 평가방법 평가도구

1~2 /12

상

그림이나 모형을 통해 지각을 구성하는 규산염 광 물과 생명체를 구성하는 탄소 화합물이 결합하는 방식에서 규칙을 찾고 근거를 들어 설명할 수 있다.

모둠별 토론평가 자기/동료평가지 (학생용) 중

지각을 구성하는 규산염광물과 생명체를 구성하는 탄소 화합물이 공유결합으로 이루어졌음을 말할 수 있다.

하 지각과 생명체를 구성하는 대부분의 물질이 화합물 임을 말할 수 있다.

3~4 /12

상 다양한 신소재 개발 사례를 조사하여 물리적 성질 에 따라 분류하고, 그 장단점을 평가할 수 있다.

중 다양한 신소재 개발 사례를 조사하여 물리적 성질 에 따라 분류할 수 있다.

하 신소재의 의미를 알고 신소재가 일상생활에 사용되 는 사례를 제시할 수 있다.

5~6 /12

상

정보과학의 발전이 정보사회에 주는 사회문화적 영 향력을 분석하여 미래 사회의 발전 방향을 예측할 수 있다.

관찰평가 관찰평가지

중

정보사회에서 정보과학의 지식과 기술이 활용되는 분야를 탐색하고 각 분야에 정보과학이 미치는 영 향력을 설명할 수 있다.

하 정보사회에서 정보과학의 지식과 기술이 활용되는 사례를 제시할 수 있다.

결과 및 논의

조사한 사례를 바탕으로 신소재의 장단점을 토의해 보자.

➜ OLED

장점: 자체발광소자이기 때문에 LCD와 달리 백라이트가 필요 없고, 박막화가 가능하여 무게가 가볍다.

응답속도도 LCD에 비해 뛰어나며, 에너지 효율이 좋다.

단점: 발광 소자의 수명이 짧은 편이며, 산소와 수분에 취약한 편이다. 기술 공정의 문제로 LCD에 비 해 가격이 비싼 편이다.

➜ 유기 태양 전지

장점: 실리콘 태양전지에 비해 매우 얇게 만들 수 있다. 자유자재로 휘어질 수 있으며, 가격이 저렴하 다.

단점: 실리콘 태양 전지에 비해 전력 효율이 낮다. 시간 경과에 따라 효율이 저하되는 특성이 있으며, 내구성이 낮다.

자료출처

차시 평가기준(성취수준) 평가방법 평가도구

7~9 /12

상

지속가능 측면에서 신재생 에너지의 특징과 파력발 전, 조력발전, 연료전지의 원리를 정성적으로 설명 하고 에너지 문제를 해결하기 위한 현대 과학의 노 력과 산물의 예를 제시할 수 있다.

모둠별 토론평가 관찰평가지 중

파력발전, 조력발전, 연료전지 등 신재생에너지 기 술 개발 사례를 조사하고 지속가능한 발전의 관점 에서 신재생에너지의 특징을 설명할 수 있다.

하 파력발전, 조력발전, 연료전지 등 신재생에너지 기 술개발 사례를 조사하여 발표할 수 있다.

10~12 /12

상

건축물을 설계할 때 고려해야 하는 사항들을 오부 환경, 주거의 개념, 건물의 기능, 편안함, 쓰레기, 안 전 등 다양한 관점에서 조사하고 종합하여 발표할 수 있다.

중 건축물을 설계할 때 고려해야 하는 사항들을 다양 한 관점에서 조사하여 제시할 수 있다.

하 건축물을 설계할 때 고려해야 하는 사항을 말할 수 있다.

가. 자기평가지(1~4차시)

평가 방법

평가

항목 평가기준 평가

상 중 하

자기 평가

지식

신소재의 물리적 성질을 정확하게 이해하였다.

각각의 신소재 활용 사례를 3가지 이상 말할 수 있다.

탐구 조사한 자료를 바탕으로 신소재의 장단점을 파악하였다.

태도 문제 해결을 위한 과정에서 모듬원들과 잘 협동하였고, 협동 학습으로 더 많은 것을 알게 되었다.

※ 평가 노하우: 자기평가로 자신의 활동을 반성해 봅시다.

나. 동료평가지(5~9차시)

평가 방법

평가

항목 평가기준 평가

상 중 하

동료 평가

의사 소통

다른 모듬원들의 의견을 존중하며 경청하였는가?

문제 해결을 위한 다양한 아이디어를 제시하였는가?

참여

개별과제를 성실하게 잘 하였다.

흥미를 가지고 탐구에 적극적으로 참여하였다.

태도 정해진 규칙을 준수하고 이에 따라 수업을 진행하였다.

시간을 잘 지켰다.

※ 평가 노하우: 모둠활동에 대한 모둠 구성원들의 참여 태도를 평가해 봅시다. 개인적인 감 정에 얽매이지 말고 솔직하게 답하자

다. 관찰평가지(10~11차시)

번호 이름

지식 태도

배움과 성장의 기록

~ 수 있다.

상 중 하 상 중 하

라. 관찰평가지(12차시)

모둠 모둠원

지식 태도

배움과 성장의 기록

상 중 하 상 중 하 상 중 하

마. 포트폴리오 평가지

모둠명

평가 영역 평가항목

평가

(매우우수5, 우수4, 보통3, 미흡2, 매우미흡1)

5 4 3 2 1

모둠별 평가

(25)

주제선정 자료수집 자료정리

발표 모둠별 협동

합계

개별 평가

(25)

모둠원(번호) 15 17 20 21

자기평가점수(5) 동료평가점수(10)

체크리스트(10) 합계

종합 평가

(50)

모둠별평가 점수 +개별평가 점수

상(40이상), 중(25이상), 하(25미만)

상 중 상