과학적재난안전관리

(1)

(2)

“이 교재는 2015년도 정부(교육부)의 재원으로 한국과학창의재단의 지원을 받아 수행된 성과물임”

* 본 연구의 내용은 연구팀의 의견이며, 교육부와 한국과학창의재단의 공식적인 견해와는 다를 수 있습니다.

교제 기획 및 개발팀

한혜숙 단국대학교

이승기 단국대학교

김태정 단국대학교

송인국 단국대학교

이재영 단국대학교

옥승현 봉담고등학교

황혜현 문경여자고등학교

김서영 부곡고등학교

유영리 봉담고등학교

삽화 및 편집팀

김성열 단국대학교

김보현 서울과학기술대학교

김영집 호서대학교

김정아 호서대학교

적용 및 자문협력진

이윤희 봉담고등학교

구서웅 봉담고등학교

박은성 문경여자고등학교 이주형 문경여자고등학교 조송이 문경여자고등학교

윤보람 부곡고등학교

조윤이 부곡고등학교

최계현 풍무고등학교

오우상 영생고등학교

최정태 단국대학교 사범대학부속고등학교

송인수 단원고등학교

(3)

(4)

과학적

재난안전관리

학생용

학문분야 주제별 융합형 프로그램 개발

단국대학교 산학협력단 2016. 02. 29.

고등학교 차시대체형② 6차시

(5)

(6)

Contents _

세균으로부터 살아남기!

(융합적 지식 활용으로 분석부터 예방까지)

세균으로부터 살아남기!

(데이터 활용으로 예측부터 대비까지)

(7)

(8)

세균으로부터 살아남기!

융합적 지식 활용으로 분석부터 예방까지

1~3(4) 차시

고등학교 차시대체형②

[ 학생용 ]

(9)

고등학교 학생용

STEAM

융합적 지식 활용으로 분석부터 예방까지

세균으로부터 살아남기 !

학습목표

2009 개정교육과정

내용 목표

과정 목표

과학 미적분Ⅰ

병원체로 작용하는 세균과 바이러스의 특징과 질병의 확산 방지에 관 련된 면역 과정을 설명할 수 있다.

등비수열의 극한값을 구할 수 있다.

재난의 정의와 유형을 이해하고, 재난 발생 시 능동적으로 대처할 수 있는 능력을 기른다.

창의적인 아이디어를 활용하여 감염병 확산 시 대응요령을 다양하게 표현할 수 있다.

전염병의 확산 상황에 대한 대응 훈련에 적극 참여하고, 안전한 대처 방법을 익힐 수 있다.

통계적 활동을 통해 감염병의 확산을 해석하고, 이를 수학적 모델링에 적용함으로써 사태 추이를 합리적으로 예측하여 대응할 수 있다.

가상 실험 결과로부터 학교 전체의 전염병 확산 비율을 추정하고, 그 결과를 해석할 수 있다.

전염병 예방 방안을 적용한 미술 작품을 완성하여 홍보할 수 있다.

질병 재난의 대응 방법 및 요령에 관한 다양한 활동을 경험하면서 창의성을 기르고, 미션 해결을 통해 융합적 문제해결력을 기를 수 있다.

자신의 진로탐색을 위한 방법을 모색하고, 탐구해보면서 새로운 도전의식과 성취감을 경험할 수 있다.

전염병 예방 기술을 이용한 나만의 미술 작품을 제작, 전시해봄으로써 성취감 경험한다.

(10)

세균으로부터 살아남기! _ 4

프롤로그 ①

재난의 정의, 분류, 단계

재난은 국민의 생명, 신체 및 재산과 국가에 피해를 주는 것으로 자연현상이나 사고, 감염병 확산 등을 말하며 재난 및 안전 관리 기본법에서는 재난을 다음과 같이 세 가지로 분류한다고 합니다.

자연 재해 : 태풍, 홍수, 호우, 폭풍, 해일, 폭설, 가뭄, 황사, 적조 등 자연현상으로 인해 발생하는 재해 인적 재난 : 화재, 붕괴, 폭발, 교통사고, 화생방 사고, 환경 오염 사고 등

사회적 재난 : 에너지, 통신, 교통, 금융, 의료 등 국가 기반 체계의 마비와 감염병 확산 등으로 인한 피해 이런 재난들은 미리 예방할 수 있는 것들도 있으나 대부분 갑자기 발생되어 급격한 피해를 가져옵니다. 따라서 재 난이 일어나기 전에 예측, 대비하고, 재난 발생 후에도 신속한 대응으로 피해가 확산되는 것을 막으며 빠른 복구가 될 수 있도록 해야 합니다. 특히, 재난은 공통적으로 예방(mitigation), 대비(preparedness), 대응(response), 그리고 복구 (recovery)의 4단계 과정으로 분류됩니다. 앞의 두 단계는 재난발생 이전의 단계이며 뒤의 두 단계는 재난발생 이후 단 계이죠. 재난관리의 4단계는 상호 단절적인 과정이라기보다 상호 순환적인 성격을 가지고 있습니다.

피테르 브뤼겔, <죽음의 승리>

재앙의 역사, 중세 유렵 전체를 휩쓸었던 흑사병(페스트)

㈜와이비엠(2013). 중학교 보건 내용출처

(11)

프롤로그 ②

세균과 바이러스

작은 생물을 미생물이라고 하죠. 미생물의 대표 주자는 세균이에요. 이들은 우리 몸에 허락 없이 들어와 세 들어 살면서 그 숫자를 늘려 갈 수 있어요. 집주인 생물을 ‘숙주’

라고 하고, 이렇게 세 들어 사는 것을 ‘기생’이라고 한답니 다.

세균은 매우 빠르게 증식해요. 우리 몸이 세균을 증 식하기에 아주 적당한 환경을 제공을 주기 때문이지 요. 세균은 증식을 할 때 마치 손오공의 분신술처럼 자 신과 똑같은 세균을 또 하나 만들어 내는 이분법(한 세 포 안에서 유전물질인 DNA를 똑같이 복제하여 세포를 둘로 갈라 복제한 DNA를 나누어 갖는 번식 방법)을 쓴 답니다. 이렇게 증식한 세균들은 우리 몸속 혈액이나 조직을 돌아다니면서 우리가 소화하고 흡수한 양분으 로 살아간답니다.

이에 비해, 바이러스는 스스로 증식을 하지 못해요. 다 른 생물들에게 의지하지 않으면 살아남을 수도, 수를 늘릴 수도 없지요. 세균은 생물이지만 바이러스는 생물일까요?

무생물일까요?

생물과 무생물을 나누는 기준을 (1)자손을 만들 수 있는 능력, (2)스스로 양분을 먹고 소화하여 에너지를 만들 수 있는 능력, (3)외부 반응에 적응하고 진화할 수 있는 능력 이라고 한다면 바이러스는 (2), (3)번째 능력만 가지고 있 기 때문에 생물과 무생물의 중간에 있다고 할 수 있데요.

바이러스가 우리 몸에 들어오면 특별히 자기가 좋아하 는 부위에 자리를 잡아요. 일단 세포에 착 달라붙으면 그 세포 속으로 자신들의 유전물질을 집어넣고, 그 유전물질 들(DNA, RNA)은 세포를 이용해서 바이러스를 복제하게 됩니다. 세포 속에서 무수히 수를 늘린 바이러스는 결국 세포를 뚫고 빠져나와서 우리 몸에 질병을 일으키게 되지 요. 바이러스가 빠져나온 세포는 망가져 버린답니다.

참고로 세균은 병을 일으키기도 하지만 인간에게 이로 운 것들이 더 많아요. 우리가 자주 먹는 김치, 요구르트처 럼 발효 음식을 만드는 것도 세균(유산균)이 한답니다. 그 러나 바이러스는 우리에게 해로운 게 더 많다고 알려져 있 어요. 특히 바이러스는 세균의 1000분의 1 정도에 크기로 너무 작아 전자현미경으로 볼 수밖에 없다고 합니다.

천명선(2014) 재미있는 미생물과 감염병 이야기.

내용 및 그림 출처

(12)

기초감염재생산수(basic reproduction number)

모든 인구가 질병에 감염될 수 있는 사람이라고 가정할 때, 감염성이 있는 환자가 감염 가능기간동안 직접 감염시키 는 평균 인원수입니다.

R0 < 1이면 한명의 감염자가 자신의 감염기간 동안에 평균적으로 한명 미만의 차 감염자를 발생시키기 때문 에 시간에 따라 감염자수가 감소하게 됩니다. 즉 유행이 일어나지 않고 전염병은 소멸하는 것이죠. 반대 R0>1 이면 한명의 감염자가 자신의 감염기간 동안에 평균적으로 2명이상의 2차 감염자를 발생시키기 때문에 시간 에 따라 감염자 수가 증가하게 됩니다.

주요 감염병의 기초감염재생산수

1번이 1명에게 감염시킴(1명),

2번이 2명에게 감염시킴(2명), 3번은 감염시키지 않음(0명),

4번은 1명에게 감염시킴(1), 5번은 3명에게 감염시킴(3)…..

이런 식으로 따져보면,

1+2+0+1+3+2+1+2+1+2/10= 1.5 입니다.

즉, 기초감염재생산수는 1.5라고 할 수 있습니다.

프롤로그 ③

전염병의 기초감염재생산수 (basic reproduction number, R )0

1

2

3

감 염 병 기초감염재상산수

결핵 0.2~0.3

홍역 13~15

SARS 3

인플루엔자 1.5~2.0

메르스 0.6~0.8

메르스 환자 5명 추가돼 30명 (사진: YTN)

중앙일보http://news.joins.com/ article/17944690 집단면역과 예방접종

(http://www.koreahealthlog.com/?p=8929)

출 처

(13)

프롤로그 ④

수학적 모델링

수학적 모델링이란 하나의 수학 이론이라기보다 우리 주변의 실제 문제들을 해결하는 과정에서 나타나는 개 념입니다. 즉, 고려하고 있는 분야에 속하는 어떤 대상들과 그 대상들 사이의 관계와 구조를 선택하여 수학적인 형태로 바꿨을 때 이를 수학적 모델이라고 하는 것입니다. 따라서 이런 수학적 모델을 만들어내는 활동적인 과 정을 수학적 모델링이라고 하는 것이죠.

NCTM(1991)에서 제시한 모델링 과정은 다음과 같은 단계로 구성됩니다.

현상을 관찰하고, 그 현상이 가지고 있는 문제 상황을 서술하고, 문제에 영향을 끼치는 중요한 인자들(변인, 모수)를 찾아낸다.

현상에 대한 모델을 얻기 위해 인자들 사이의 관계를 추측하고, 그 관계들을 수학적으로 해석한다.

모델에 적절한 수학적인 분석을 한다.

결과를 얻고 실제 상황에서 결과들을 해석하고 결론을 끌어낸다.

[NCTM이 제시한 수학적 모델링 과정]

이상구 외 2 (2010)

신종 인플루엔자의 수학적 모델링 내용출처

1

2 3 4

(14)

2015년 우리나라에 유행한 ‘신종감염병’으로 인해서 국민적 불안감이 확산된 사례가 있습니다. 학교에서는 손 세 정제나 마스크를 보건실에서 받아가도록 홍보하면서 감염병을 예방했습니다. 이 때, 학교 내에서 단순한 감기를 앓 고 있는 학생이 조퇴를 하면서 우리학교에도 감염병 환자가 생겼다는 유언비어가 퍼지게 되고 이에 우리학교에는 학 생들을 중심으로 한 질병관리본부동아리가 생기게 됩니다. 질병을 막기 위해서는 질병을 먼저 알아내야 한다는 결론 을 내린 우리는 질병을 일으키는 병원체, 질병 확산과정 및 예방방법에 대해서 알아보기로 하였습니다.

생각 열기

그림출처 네이버 통합검색 http://search.naver.com/search.

naver?sm=tab_hty.top&where=nexe arch&ie=utf8&query=%EB%A9%9 4%EB%A5%B4%EC%8A%A4+

문제 상황 분석하기 활동 ①

위의 문제 상황을 한 줄로 간단히 정리해보세요.

1

위의 문제 상황을 자신의 문제라고 가정했을 때, 세균, 바이러스 질병에 관한 역사적 사건 또는 이를 대비하는 방법에 대한 자신의 경험 또는 언론매체를 통해 들은 이야기를 바탕으로 자유롭 게 기술해 보세요.

2

(15)

생각 펼치기

몸 속의 질병을 일으키는 원인, 세균과 바이러스란 무엇인가?

활동 ②

우리 주변에 얼마나 많은 세균과 바이러스가 존재하는지 살펴봅시다. 모바일기기를 활용하여 QR코드를 읽고, 영상을 통해 확인해 보세요. 어디에 얼마나 존재하나요?

모둠별로 세균과 바이러스를 조사하여 그 특징을 정리해 보세요. 세균과 바이러스의 차이점을 모바일기기를 활용하여 영상을 통해 확인하고 정리해보세요.

- 세균은 무엇이고, 그 특성을 3가지 이상 써보세요.

- 바이러스는 무엇이고, 그 특성을 3가지 이상 써보세요.

질병은 몸과 마음이 장애를 일으켜 정상적인 기능을 할 수 없는 상태를 말합니다. 질병의 원인은 고혈압이나 당뇨와 같이 인체 내부의 요인도 있지만, 외부에서 침입한 생명체가 원인이 되는 경우 가 많다고 합니다. 외부에서 인체로 침입하여 사람을 감염시켜 병을 일으키는 생명체를 통틀어 병 원체라고 하는데, 병원체에는 세균, 바이러스, 곰팡이 등이 있습니다.

세균과 바이러스는 어떠한 존재이며 어떠한 차이점이 있을까요?

1

2

(16)

세균으로부터 살아남기! _ 10 http://m.site.naver.com/qrcode/view.nhn?v=0eYAN [원본영상]

박테리아-한 컷의 과학

https://www.youtube.com/watch?v=2K7R8DNHPck

http://m.site.naver.com/qrcode/ewnhn?v=0eYAV [원본영상]

박테리아-한 컷의 과학

https://www.youtube.com/ch?v=2K7R8DNHPck

발표를 위해 개요를 작성하고 전지에 나타낸 뒤 조별로 발표해보세요.

3

영상출처

※스마트기기의 앱을 다운받아 세균과 바이러스의 생김새를 3D로 확대 축소해가면 더 자세히 알아볼 수 있다.

개요작성 후 전지에 나타내기.

(17)

생각 다지기

세균과 바이러스의 차이점을 물질대사와 관련지어 설명해 보세요.

세균 (Bacteria)

바이러스 (Virus)

정의

정의 특징

특징 종류

종류

세균에 의한 질병

바이러스에 의한 질병

현미경으로만 관찰할 수 있는 무핵의 단세포성 생물

라틴어로 독을 뜻하는 ‘비루스(virus)’에서 유래되었으며 아주 작은 크기의 감염성 입자

세균의 세포벽은 탄수화물과 아미노산으로 이루어진 매우 얇은 막입니다. 세포핵은 없습니다. 대장균 등 에서는 DNA 사슬이 둥근 고리로 존재하고, 길이는 1/1000mm 정도입니다. 생장이 빠르고 생화학적인 역 할이 다양하며, 환경에도 잘 적응할 수 있습니다. 지구상의 어느 곳에서든지 부생, 기생, 공생 또는 독립생 활을 하며 살아갑니다. 세균의 몸은 일정한 크기로 자라면 둘로 분열되어 각각 독립적으로 성장하게 됩니 다(이분법).

세균의 평균 크기에 비해 1/1000 정도이고, 핵산(DNA, RNA)과 이를 둘러싼 단백질이 전부입니다. 세균 보다 단순하고 원시적인 구조로, 스스로 먹거나 자라지 못하고 살아 있는 세포에 들어가 살아갑니다. 다른 생명체와 마찬가지로 후손을 만들어 번식합니다.

구균(알균, 둥근모양), 간균(막대균), 나선균(나선형)

숙주세포에 따라 동물바이러스, 식물바이러스, 세균바이러스로 나눔 콜레라, 충치, 위궤양, 흑사병, 폐렴, 결핵, 장티푸스 등

일본뇌염, 유행성출혈열, 간염, 광견병, 인플루엔자, 홍역 등

생김새

(18)

세균 : iCell 바이러스 : Microcosmos

내용출처

그림출처

- 한국민족문화대백과

http://terms.naver.com/entry.nhn?docId=575952&cid

=46638&categoryId=46638 - 두산백과

http://terms.naver.com/entry.nhn?docId=1186021&ci d=40942&categoryId=32332

- 두산백과

http://terms.naver.com/ncrEntry.nhn?ncrDocId=1838 96&dicId=doopedia

- 곰돌이(2008)

바이러스에서 살아남기 1,2.

- 위키백과

https://ko.wikipedia.org/wiki/%EC%84%B8%EA%B7%A0

생각 펼치기

전염병이 퍼지게 된 우리반, 최초 보균자 X를 찾아라!

활동 ③

우연히 A라는 병원체에 노출이 되어 질병 보균자가 된 학급의 X!! 병원체 A는 강력한 점염성이 있어 한 번 의 접촉만으로도 감염이 된다고 합니다. 모의실험을 통해 최초 보균자 X를 찾고, 질병의 확산과정에 대해 알 아보세요.

활동을 위해 선생님의 설명을 듣고 질문에 답하세요.

준비물 실험과정

형광 파우더, UV 램프

① 학생들은 순서대로 나와 준비된 밀가루 또는 형광파우더를 바릅니다.

② 조에서 자신의 순서가 되면 자신의 조의 다른 친구와 악수를 합니다.

③ 차례대로 악수를 하고 악수를 한 친구들의 이름을 순서대로 기록해 둡니다.

④ UV램프를 비추어 감염자의 수를 파악합니다.

① 실험의 목적은 무엇인가요?

② 형광파우더와 UV램프가 의미하는 것은 무엇일까요?

③ 실험 시 유의사항을 적어보세요.

횟 수 섞은 학생 횟수 섞은 학생

0차시 예 ) 철수 ↔ 영희 5차시

1차시 6차시

2차시 7차시

3차시 8차시

4차시 9차시

(19)

정리하기

UV램프를 비추었을 때 형광파우더가 검출된 학생은 조에서 모두 몇 명인가요?

결과를 이용하여 처음에 형광 파우더를 바른 사람이 누구인지 찾아보세요.

전염병 확산과정에 대해 다양한 방법으로 표현해보세요. ( 그림, 도식, 말 등 ) 1

2

3

☞ 처음 형광파우더를 발랐다고 생각되는 사람은 누구인가요?

☞ 그 이유는 무엇인가요?

(20)

생각 펼치기

수학적 모델링을 활용하여 전염병의 확산에 대해 예측해보자.

활동 ④

메르스 관련 뉴스를 시청하세요. 동영상에서 나온 기초감염재생산수(확산계수)란 무엇일까요?

다음 상황에서 기초감염재생산수를 구해보세요.

1

2

영상출처

http://m.site.naver.com/qrcode/view.nhn?v=0eYz2

① 메르스 환자 7명...빠르게 확산되는 이유는? / YTN

https://youtu.be/-HJX50omcMM ②한국, 메르스 환자발생 세계 3위 '오명' / YTN https://youtu.be/RN6QADldzP4

(21)

활동지 선생님과 함께하기

질병확산에 관한 실험을 통해 수학적 모델링의 실제를 체험해보세요.

실세계 현상

수학적 모델

수학적 결론

결론의 예언

질병확산 실험을 통해 얻은 결과의 도식을 간략하게 나타내보세요.

무한등비수열을 활용하여 다음 문제에 대한 결론을 도출해보세요.

수집한 자료를 바탕으로 기초감염 재생산수와 전염병의 확산에 대한 결과를 도출해보세요.

백신이 개발 되지 않고, 자연 치유가 되지 않는 다고 가정했을 때, n일 후의 새로 감염 되는 환자의 수는 몇 명인지 등비수열의 일반항을 이용하여 나타내보세요.

매일 증가하는 환자의 수는 어떻게 될 것인지 주어진 그래프에 나타내보세요.

수열의 극한을 이용하여 매일 증가하는 환자의 수를 나타내보세요.

0 n

αn

(22)

(조별과제)

실세계 현상

수학적 모델

수학적 결론

결론의 예언

질병확산 실험을 통해 얻은 결과의 도식을 간략하게 나타내보세요.

활동지 새로운 상황을 설정하여 수학적 모델링을 직접 구현해보세요

(23)

생각 다지기

활동지 1, 2를 통해 기초감염 재생산수와 등비수열 극한값과의 관계를 수학적으로 정리 해보세요.

등비수열에서 공비 r <0 일 때 등비수열의 극한값은 어떻게 될지 자유롭게 기술해보세요.

생각 뛰어넘기

(24)

생각 되돌아가기

지금까지 우리는 질병관리본부동아리가 되었다는 가정 하에 질병을 일으키는 병원체, 질병 확산과 정에 대해서 알아보았습니다. 탐구한 결과를 바탕으로 우리가 할 수 있는 질병 확산 예방법에는 무엇 이 있을지 자유롭게 토의하고 정리하여 발표해 보세요.

사진출처 질병관리본부

(25)

생각 다지기

감염 0%에 도전한다. 세균 박멸 손 씻기 콘테스트 활동 ⑤

슈퍼박테리아와 슈퍼바이러스로부터 내 몸을 보호하는 가장 효과적인 방법 중 하나는 ‘손씻기’입니다. 세 균배양과 세균 수 측정을 통해 모둠별로 감염 0%의 세균 박멸 손씻기 방법을 찾아보세요. 다음은 최고의 손씻기 방법을 선정하는 평가방법입니다.

모둠별로 세균 박멸을 위한 창의적인 손씻기 방법을 고안합니다.

정해진 시간(30초) 내에 정해진 손세정제를 이용하여 모둠별로 고안한 방법대 로 손 씻는 과정을 모바일기기로 동영상 촬영합니다.

손 씻기가 끝난 후 핸드플레이트 뚜껑을 열고 세정한 손바닥을 약 10초간 가볍 게 찍는다.

핸드플레이트 뚜껑을 닫고, 모둠명을 기입한 후 세균배양기에 넣고 30~37℃로 24시간 배양합니다. (세균배양기가 없는 경우에는 따듯한 실내에서 48시간 배 양할 수 있습니다.)

측정된 세균의 수가 가장 적은 모둠을 선정합니다.

※ 최고의 세균 박멸 손씻기 방법으로 선정된 모둠의 손씻기 동영상을 공개하고 모든 학생들이 실천할 수 있도록 홍보합니다.

핸드플레이트

세균 배양기 1 2 3 4

5 평가 방법

평가 결과

조 세균의 수 순위

(26)

평가

자기 평가

보 상

활동의 전 과정에 걸쳐 체크리스트로 평가합니다.

교사와 학생들의 평가 점수를 합산하여 상위 팀(또는 개인)을 선정 한 후 상장 또는 상품이 제공됩니다.

( )평가대상

평가대상 평가항목

문제상황분석하기

몸 속에 질병 을 일으키는 원인, 세균과 바이러스란

무엇인가.

전염병이 퍼 지게 된 우리

반, 최초의 보균자 X를

찾아라!

수학적 모델 링을 활용하 여 전염병의 확산에 대해 예측해보자.

감염 0%에 도전한다. 세 균 박멸 손 씻 기 콘테스트 정의적 태도

문제 상황을 올바르게 파악하여 정리하였는가?

세균과 바이러스에 대하여 이해하였는가?

세균과 바이러스의 차이점을 물질대사와 관련지어 논리적으 로 설명할 수 있는가?

실험 과정을 올바르게 이해하고 실험 과정에 적극적으로 참여 하였는가?

자신의 실험 결과를 논리적으로 정리하였는가?

주어진 상황을 무한등비수열의 극한값과 연결 짓고 결론을 도 출할 수 있는가 ?

새로운 상황을 설정하고 무한등비수열의 극한과 연관 지어 수 학적 모델링을 구현할 수 있는가?

모둠별로 창의적인 손씻기 방법을 고안하고 이를 올바르 게 동영상 촬영하였는가?

모든 활동에서 모둠원들을 배려하며 협업을 잘 진행하는가?

우수3 2

보통 1

미흡

(27)

세균으로부터 살아남기!

( 데이터 활용으로 예측부터 대비까지 )

1~3 차시

고등학교 차시대체형②

[ 학생용 ]

(28)

고등학교 학생용

STEAM

세균으로부터 살아남기!

( 데이터 활용으로 예측부터 대비까지 )

학습목표

2009 개정교육과정

내용 목표

과정 목표

확률과 통계

공학기술 미술창작

모비율을 추정하고, 그 결과를 해석할 수 있다. 실제로 추정이 어떻 게 이용되는지 이해하고, 표본비율의 분포로부터 모비율이 속해 있 는 범위의 확률을 구할 수 있다.

공학 기술과 관련된 문제를 창의적으로 해결하는 과정과 방법을 알고, 이 를 실천할 수 있다.

다양한 발상 방법을 활용하여 표현할 수 있다.

가상 실험 결과로부터 학교 전체의 전염병확산비율을 추정하고, 그 결과를 해석할 수 있다.

전염병 예방 방안을 적용한 미술 작품을 완성하여 홍보할 수 있다.

가상 실험 결과로부터 학교 전체의 전염병확산비율을 추정하고, 그 결과를 해석할 수 있다.

전염병 예방 기술을 이용한 나만의 미술 작품을 제작, 전시해봄으로써 성취감 경험 한다.

스마트 빅보드 기술을 활용한 모의 데이터 브리핑 활동을 통해 과학 기술에 대한 흥 미를 향상시킨다.

바이러스 전염에 영향을 미치는 요인을 찾는 활동을 확률과 통계의 통계적 추정 단 원과 관련지어 학습함으로써 수학의 가치와 유용성을 인식한다.

빅 데이터와 통계적 추정을 통한 전염병 이외의 재난대응 방안에 대한 탐구를 통해 새로운 과제에 대한 도전 의식을 함양한다.

(29)

프롤로그 ①

통계 이용 사례 (출처 : 통계청 , KOSIS 국가통계포털)

현대의 정보화 사회에서 우리는 매일 다양한 매체를 통해 경제ㆍ사회 현상 등에 관한 많은 통계를 접하면서 살고 있 습니다.

통계는 의사결정의 기준이 되는 여러 정보를 내포하고 있으므로, 일반 국민들은 이러한 통계 속에서 유익한 정보를 많이 획득할 수 있습니다. 하지만, 일반적으로 통계의 주요 부분이 전문용어나 표 등으로 이루어져 있어 일반인들이 이해하기에는 어려운 점이 많은 것이 사실입니다. 기본 통계지식을 숙지한다면, 향후 각종 통계표나 국가에서 공표하 는 여러 보도자료 및 이를 인용한 뉴스 등을 이해할 수 있는 토대가 조금이나마 마련될 수 있을 것입니다.

- KOSIS국가통계포털

- 통계청 (statistics korea ) 통계이해 - http://blog.naver.com/sanny0314

내용 및 그림 출처

http://kostat.go.kr/portal/korea/kor_ki/1/1/index.action 통계청 통계 활동 사례 광공업, 농림어업, 인구 가구, 교통, 경기, 교육, 한경 보건 사회복지 등

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프롤로그 ②

스마트 빅보드의 활용 (출처 : 안전행정부, 빅 데이터 책 참조)

빅 데이터의 핵심은 예측에 있습니다. 혹자는 빅 데이터를 인공지능이라는 컴퓨터 과학의 분과로 설명하거나 기계 학습이라는 분야의 일부로 설명하지만 이런 식의 설명은 핵심을 오도하는 측면이 있습니다. 빅 데이터의 핵심은 컴퓨 터가 인간처럼 생각하도록 가르치려는 데 있지 않습니다. 빅 데이터는 엄청난 양의 데이터에 수학을 적용해 확률을 추 론하려는 노력입니다. 무단횡단 중인 사람의 궤도와 속도로 보아 그 사람이 제때 길을 건널 가능성, 무인 자동차가 속 도를 살짝 늦춰야 할 가능성 같은 것들 말이죠. 이런 시스템이 잘 작동하는 것은 예측에 필요한 많은 데이터를 공급받 기 때문입니다. 그리고 시스템이 스스로 개선되어나갈 수 있도록, 더 많은 데이터가 들어오면 어느 것이 최상의 신호 이고 패턴인지 기록해나가게끔 설계되어 있기 때문입니다.

똑같은 기술이 질병 진단과 치료법 추천에도 적용될 것입니다. 어쩌면 정말로 실제 범죄가 일어나기도 전에 ‘범죄자’

를 찾아내게 될지도 모릅니다. 인터넷이 컴퓨터에 통신 기능을 부가하여 세상을 완전히 바꿔놓았듯이 빅 데이터도 컴 퓨터에 지금까지와는 차원이 다른 양적 측면을 부가해 우리 생활의 기본 양상을 바꿔놓을 것입니다. IBM이 최근 발 표한 보고서에 따르면 2018년까지 인간보다 더 뛰어난 오감을 가진 PC가 현실화돼 다방면에서 인간의 삶을 바꿔놓을 것으로 예측했습니다. 오감을 인지하는 컴퓨팅 시대에는 스마트폰을 통해서 만질 수 있고, 픽셀 하나하나가 단어의 역 할을 하고, 컴퓨터에서 소리를 수신하고, 컴퓨터가 냄새를 맡을 수 있게 된다고 합니다. 이처럼 ‘사람 두뇌를 모방한 컴 퓨팅 시대’의 도래는 빅데이터가 있어 가능할 것입니다.

[출처] 빅데이터의 핵심은 예측|작성자 테크노 인문학 멘토

빅 데이터 적용이 답이다 - 이상옥 스마트빅보드 – 안전행정부 국립재난안전연구원

https://www.r-project.org/ R프로그래밍 다운 사이트

참고자료

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프롤로그 ③

프롤로그 ④

진로- 빅 데이터 분석 전문가

Flipped Learning (거꾸로 학습)

빅 데이터 분석 전문가란 빅 데이터 이해 및 처리 기술에 대한 기본지식을 바탕으로 빅 데이터 분석 기획, 빅 데이터 분석, 빅 데이터 시각화 업무를 수행하고 이를 통해 프로세스 혁신 및 마케팅 전략 결정 등의 과학적 의사결정을 지원하 는 직무를 수행하는 전문가를 말합니다.

Flipped learning은 이전의 교실에서 이루어졌던 수업 학습 활동을 교실 수업과 수업 전 학습 활동으로 나누어 교실 수업의 공간적, 시간적 제한을 뛰어넘어 학습의 효과를 최대화하는 교수-학습 방법입니다. 거꾸로 수업은 이전에 이루어지던 학생들이 교실에서 수업에 참여하고 집에서 숙제를 수행하는 학습과정의 순서와 학습내용을 바꾸는 것입니다. 즉 교실 수업에서 이루어지던 학습내용을 집에서 학습하고, 집에서 했던 숙제를 교실 수업 시 간에 하는 것입니다. 교실 수업 전 학습 활동은 인터넷, 스마트폰 등의 다양한 스마트 매체를 통하여 제공됩니다.

이때 수업에서 교사의 역할은 지식을 전달하는 것이 아니라 학생들을 도와주는 것입니다. Flipped Learning에서 는 교실 수업의 100% 시간을 온전히 학생들과의 상호작용에 사용하며 학습의 목적을 수업에서 학생 중심의 자 기 주도적 학습을 실현하는 것에 두고 있다고 할 수 있습니다. Flipped Learning을 통해 학습자는 자신에게 필요 한 맞춤형 교육을 받을 수 있고 교사는 단순한 지식을 반복 전달하는 것이 아니라 진정한 학습코치가 되어 학생 들에게 더 긴밀하고 적절한 도움을 줄 수 있습니다.

본 프로그램의 거꾸로 학습 자료는 <활동4. 통계적 추정: 통계를 이용한 질병 확산 속도 예측>에 제시되어 있습니다.

경영 빅 데이터 분석가 자격증 시험 안내 사이트

※ (거꾸로 학습) 관련 동영상 - 모바일 장비가 지원되지 않는 경우에는 노트북을 활용하여 시청한다.

내용출처

경영 빅데이터 분석사 사이트 http://www.bigtest.co.kr/

academy/exam_guide/exam_

guide.php?c=1_1

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만약에 우리 학교에 감기바이러스 가 퍼질 거라는 걸 미리 예측할 수 있다 면 어떻게 될까? 여러 궁금증이 생겨났 다. 선생님의 말씀에 따르면 빅 데이터 나 통계적 추정을 이용하면 앞으로 일 어날 일을 어느 정도 예측하는 것이 가 능하다고 하다. 그리고 그 예방 방안을 우리가 직접 실천할 수 있다면 어떻게 될까? 그 방안들에는 무엇이 있는지 차 근차근 친구들과 찾아봐야겠다.

경영 빅 데이터 분석가 자격증 시험 안내 사이트

생각 열기

사진출처

문제 상황 분석하기 활동 ①

위의 문제 상황을 한 줄로 간단히 정리해보세요.

1

위의 문제 상황(감기바이러스 예측 방안)을 자신의 문제라고 가정했을 때, 통계를 이용하여 질 병을 예방하는 방법을 자신의 경험 또는 언론매체를 통해 들은 이야기를 바탕으로 자유롭게 기 술해 보세요.

2

생각 펼치기

질병관리본부 뉴스 기사

http://news.naver.com/main/read.nhn?mode=LSD&mid=

sec&sid1=102&oid=023&aid=0003038485

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빅 데이터를 활용한 질병 예측사례 보기 활동 ②

빅데이터의 대표적인 성공사례 중 하나인 구글의 'Google Flu Trends'

구글의 독감 예보 홍보 영상을 보고 빅 데이터가 이처럼 정확한 예보를 할 수 있게 된 원인에 대해 서 이야기해봅니다. 또한 영상에서 제시된 ‘구글 독감 예보’의 실제 사례인 미국의 독감 예측 사례에 대해서 생각해봅니다.

교사가 제시한 영상의 내용을 간단히 정리해 보세요.

1

어떻게 빅 데이터를 활용하여 이처럼 정확한 예보를 할 수 있는 것일까요?

2

내용출처 영상출처

- 천재교육 교과서 - 빅 데이터 홍보 블로그

http://khjun0524.tistory.com/59 구글 홍보 영상

https://www.youtube.com/watch

?v=6111nS66Dpk

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세균으로부터 살아남기! _ 28 - 구글 검색어 사용도 도표화 서비스 - 구글트렌드 활용

http://www.google.com/trends/ - 네이버 제공 검색 통계 서비스 네이버 트렌드 활용 trend.naver.com

생각 다지기

빅 데이터를 활용하여 질병 예측해보기

_ 간이 스마트 빅보드 만들기

활동 ③

자신이 직접 빅 데이터를 활용하여 다양한 사례를 예측하여 조별로 발표해보세요.

‘Google trends'와 ’naver trends' 활용하여 자신이 평소에 관심 있던 질병의 전염을 예측해보세요.

내용출처

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생각 펼치기

※ 이 활동을 위해서는 교사가 제공한 ‘거꾸로 교실 동영상’을 시청해야 합니다.

거꾸로 수업

목표 : 통계의 유용성 인식하기, 모비율의 신뢰구간 이해하기.

통계를 이용하여 할 수 있는 일을 서술해보세요.

앞서 실시한 실험에서 전염병 원인을 파악하는데 이용할 수 있는 것을

서술해보세요.

모비율의 신뢰구간을 구하기 위해 필요한 다음 개념들에 답해보세요.

[ 모비율의 신뢰구간 ] 모집단에서 크기 n인 표본으로부터

얻은 표본비율이 p일 때

모비율 : 표본비율 :

모비율 p에 대한 신뢰도 95%의 신뢰구간은

모비율 p에 대한 신뢰도 99%의 신뢰구간은

^

참고자료 탐구형 소프트웨어 - 신뢰도 95%의 의미 파악하기 스마트 교과서 http://statisticshelp.com/confidence-interval-

simulation

비상 스마트 교과서- 확률과 통계 활용

활동지

교사가 미리 제시한 ‘거꾸로 수업 - 통계적 추정 편’을 참고하여 모비율의 신뢰구간을 구하는 방법을 다시 한 번 복습하는 활동을 합니다.

모집단에서 크기 인 표본을 임의 추출하였더니 표본비율이 이었습니다.

(1) 모비율 P에 대한 신뢰도 95%의 신뢰구간을 구하세요.

(2) 모비율 P에 대한 신뢰도 99%의 신뢰구간을 구하세요.

1 문제

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※ 이 활동을 위해서는 교사가 제공한 ‘거꾸로 교실 동영상’을 시청해야 합니다.

다음은 작년 우리 반 학생들의 보건실 이용 현황입니다. 표에서 제시된 보건실 이용의 경우, 전염성이 강한 감기의 경우라고 가정했을 때 다음 물음에 답해보세요.

생각 다지기

활동지 선생님과 함께하기

통계적 추정: 통계를 이용한 질병 확산 속도 예측하기.

활동 ④

2015년 우리 반 보건실 이용 현황 (30명)

기준 구분 횟수

1월 보건실 이용수 25

환자 수 10

환자 수 12

환자 수 6

환자 수 3

환자 수 7

환자 수 8

환자 수 9

환자 수 3

환자 수 1

환자 수 15

환자 수 12

환자 수 17

합계 누적 보건실 이용수 160

누적 환자 수 112

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한 해 동안 우리 반 평균 보건실 이용 횟수는 얼마인가요?

보건실 이용 수가 가장 많은 달은 언제인지 이야기하고, 그 이유를 자유롭게 추측해보세요.

감기 환자 수가 가장 많은 달은 언제인지 이야기하고, 그 이유를 자유롭게 추측해보세요.

10월의 우리 반 학생들의 감기 환자 비율은 얼마인가요?

우리 학교 감기 환자의 비율 P에 대한 신뢰도 95%의 신뢰구간을 구해보세요.

우리 학교 감기 환자의 비율 P에 대한 신뢰도 99%의 신뢰구간을 구해보세요.

1

2

3

4

5

6

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생각 뛰어넘기

통계적 추정: 사례 적용하기 활동 ⑤

위의 문제들을 참고하여 올해 10월에는 보건실에서 감기약을 어느 정도 구비하는 것이 좋을 지 이야기해보세요.

위의 문제 답안들을 참고하여 우리학교에서 할 수 있는 전염병 예방 방안은 무엇인지 자유롭게 토론해보세요.

1

2

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생각 되돌아가기

건강한 우리학교 만들기 홍보 대작전!

활동 ⑥

미술작품을 이용한 홍보가 많은 효과가 있다는 사실은 이미 많이 알려져 있습니다. 우리는 앞선 활동을 통해서 감기바이러스의 감염을 예방하는 방안 중 하나가 ‘깨끗한 손 만들기’라는 것을 알 았습니다.

학교 복도와 창문에 부착된 홍보지를 보고, 이와 같이 학생들 눈에 띄는 학교의 여러 장소를 전 염병 예방 홍보물 전시 장소로 쓰면 좋을 것 같다는 생각을 하게 됩니다. 모둠별로 재료에서 디자 인까지 자유롭게 창의적인 아이디어를 활용하여 ‘건강한 우리학교 만들기’ 홍보에 참여해보세요.

건강한 우리학교 만들기 홍보 미술 작품 만들기 예시

▲ POP작품

▲ 포스터 작품

▲ 영상제작 작품

홍보작품명 예시) 지금 당신은 사랑하는 사람과 무엇을 나누고 계십니까.

재료 예시) 컴퓨터 그래픽

디자인 예시 ) 복도를 활용하여 포스터 홍보하기

출 처 - 식품의약품 안전처

http://www.mfds.go.kr/index.do - S리더 치과병원 손씻기 홍보포스터 http://blog.naver.com/

beautydent?Redirect=Log&lo...

- POP디자인 사이트

http://blog.naver.com/hunbun77?Redirect=

Log&log No=130148146187

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평가

자기 평가

보 상

교사와 학생들의 평가 점수를 합산하여 상위 팀(또는 개인)을 선정 한 후 상장 또는 상품이 제공됩니다.

( )평가대상

평가대상 평가항목

문제상황분석하기

빅 데이터 활용하기

통계적 추정 활용하기

건강한 우리 학교 만들기 홍보 대작전!

정의적 태도

문제 상황을 올바르게 파악하여 정리하였는가?

빅 데이터의 사용법을 이해하고, 직접 자신의 사용 결과를 논리적으로 설명할 수 있는가?

통계적 추정을 이용하여 표본 비율을 통해 모비율을 추정할 수 있는가?

창의적인 재료와 디자인을 활용하여 감기 예방 홍보 미술 작품을 완성하였는가?

모든 활동에서 모둠원들을 배려하며 협업을 잘 진행하는가?

모든 활동에서 다른 학생에 대한 발표를 경청하고, 질문을 하 면서 적극적으로 수업에 임하였는가?

우수3 2

보통 1

미흡

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진로탐색을 위한 직업소개

빅 데이터 분석 전문가

필요한 적성과 능력은?

진로 방법 하는 일은?

미국 저장장치 기업 EMC 디지털 유니버스 보고서.

EMC는 2020년 디지털 데이터의 35%가 빅데이터 기술을 통해 기업 등 사회 각 분야에 활용될 것으로 전망하고 있습니다.

빅 데이터 분석가는 실시간 쏟아지는 빅 데이터를 어떻게, 어디에 활용할 것인지 기획하는 일부터 시작합니다.

예를 들어 모바일 쇼핑몰을 운영한다면 요즘 젊은이들 또는 중년층이 즐겨 찾는 키워드는 무엇이고, 어느 사이트에 서 얼마나 머물며, 실제 구매하는 데는 가격과 상품 평가 중 어떤 요인이 영향을 미치는지 사전에 분석해 보는 것이 지요.

일단 기획안을 세웠다면 분석할 빅 데이터의 자원을 찾고, 프로그램을 짠 뒤 통계학적으로 분석하는 작업을 거쳐 야 합니다. 대용량의 데이터를 처리하는 플랫폼을 통해 빅 데이터를 처리한 뒤에는 결과물을 시각화합니다. 결과물 을 다양한 분야에서 활용하려면 통제 변인 등 키워드를 바꾸면 됩니다. 빅 데이터 분석가는 최신 유행이나 트렌드 를 많이 다루기 때문에 세계 각 기업이나 분야별 시장동향을 수시로 파악할 수 있어야 합니다. 또 세계 각국의 빅 데 이터와 관련한 새로운 기술과 내용, 기사와 논문 등을 신속하게 찾아내는 것도 중요합니다.

대학에서 통계학이나 컴퓨터 공학, 기계공학 등을 전공하면 도움이 된다고 합니다. 빅데이터를 활용할 수 있는 기초 지식과 기술을 우선 갖춰야 하기 때문이지요. 빅데이터 분석가는 단순히 수치를 나열하는 연구를 하지 않기 때문에 경영학이나 마케팅분야의 지식과 경험을 쌓아두면 좋습니다. 인문학 전공자라면 통계학을 추가로 공부하 면 됩니다. 기존 직장인들은 단기 전문 교육과정을 통해 자기계발 차원에서 빅데이터를 연구하는 추세입니다.

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Q Q

출 처 한국직업능력개발원 커리어넷

http://www.career.go.kr/cnet/front/base/job/

jobView.do?SEQ=1436#tab1

두산백과

http://navercast.naver.com/contents.

nhn?rid=222&rid=&contents_id=54761

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