2018 융합인재교육(STEAM) 교사연구회 최종보고서
“ SW 와 로봇 의 만남 ”
2018. 11.
대구칠성초등학교
과 제 개 요
과제명 2018년 융합인재교육(STEAM) 교사연구회 운영
STEAM 프로그램
구분
프로그램명 SW와 로봇의 만남
학교급 초등 대상 학년(군) 5-6학년군
중심과목 수학 과학
중심과목 성취기준 영역
[초등학교 5~6학년] (2) 도형 [초등학교 5~6학년] (2) 태양계와 별
연계과목 실과
미술
연계과목 성취기준 영역
[초등학교 5~6학년] (4) 기술 시스템, (5) 기술 활용 [초등학교 5~6학년] (1) 체험, (2) 표현
연구기간 2018.4. . ~ 2018.11.23.
연 구 비 일금사백만원(￦4,000,000)
참여연구원 6명 (연구책임자: 1명, 공동연구원: 5명)
연구 수행자에 관한 사항
구분 소속 학교명 담당과목 직위 성명
연구책임자 대구칠성초등학교 수학, 실과 교사 윤현철
공동연구원 대구동도초등학교 수학, 실과 교사 손태권
공동연구원 대구세천초등학교 수학, 실과 교사 신승윤
공동연구원 대구동곡초등학교 수학, 미술 교사 김주석
공동연구원 대구월배초등학교 과학, 미술 교사 전봉춘
공동연구원 대구동곡초등학교 과학, 실과 교사 배효민
2018년도 정부의 R&D 재원으로 한국과학창의재단의 지원을 받아
융합인재교육(STEAM) 교사연구회를 운영한 중간 결과로써 본 보고서를 제출합니다.
2018년 11월 23일
연구책임자 : 윤현철 (인)
“이 보고서는 2018년도 정부의 재원으로
한국과학창의재단의 지원을 받아 수행된 성과물임 ”
연구의 개요 01
1 연구의 필요성
‘통합적 STEAM 교육이 21세기 교육을 선도한다’는 말이 교육의 화두가 되고 있다. STEAM 교육은 우리나라의 이공계 기피 현상과 낮은 과학 학습 동기와 같은 교육의 문제점 및 21세기
‘감성을 지닌 창조지식인의 사회’로의 진화라는 교육 패러다임의 전환과 더불어 대두되었다.
미래 사회는 창의성․인성, 감성과 함께 예술적 가치도 중시될 것이다. 이에 통합적 STEAM 교육은『과학(Science), 기술(Technology), 공학(Engineering), 예술(Arts), 수학 (Mathematics)』의 각 영역을 융합하는 교육 접근 방식으로서 지식, 사고, 감성, 언어 개념을 기반으로 올바른 인성과 실용성을 지향하고 있다. 창의적 과학 교육을 위해 요구되는 융합교육은 이미 전 세계의 모든 분야에서 가장 핵심적인 주제로 논의되고 있다고 해도 과언이 아니다.
융합기술은 차세대 신산업 창출은 물론, 의료․건강, 안전, 에너지․환경 등 미래 사회문제의 해결에 기여할 것이며 우리나라 산업의 현주소는 주력 산업의 제조/생산력 기술 수준은 세계 1-5위 경쟁력을 확보하고 있으나 가격 및 기술경쟁력의 격화로 중국을 비롯한 신흥 산업국가들의 추격이 가시화 하고 있는 현실에서 주력 산업의 Re-vitalization이 필요한 시점임. 따라서 기술혁 신 성과에 따른 핵심원천기술의 개발이 시급한 실정인데 기존의 IT, BT, NT 등 인접 과학기술만의 융합으로는 기술혁신에 한계가 따른다. (지경부 신성장동력 기획단, 2008. 9. 23)
또한 교육과학기술부(현 교육부)는 2010년 12월17일,「2011년 업무계획」보고에서 선진 과학기술의 제도적 기반을 구축하는 데 역점을 두고 창의적 융합인재 양성을 위한 초․중등
『STEAM』교육의 강화를 발표하였다. 또한, 첨단 과학기술에 대한 종합적 사고와 문제해결능력, 과학적 탐구정신과 창의성을 갖춘 미래형 과학기술인재 양성을 위해 추진하고 있는 융합인재교육 (STEAM)을 본격적으로 운영한다고 밝혔다.
이에 본 교사연구회는 보다 앞서가는 미래 과학교육을 위해 조심스레 STEAM 교육에 접근하고 자 했으며, 자연스럽게 교육과정 속에 녹아 있는 STEAM 교육 운영을 구현하기 위해 일부 우수한 학생만이 아닌, 대다수 학생들이 재미있고 쉽게 각 교과를 통함한 융합교육을 접하게 됨으로써 어려운 교과학습이 우리 생활과 밀접한 관련이 있음을 학생들 스스로 체험해 보며 단순한 지식을 생활의 문제로 인식해 나가는 데 그 필요성이 있다고 하겠다.
2 연구의 목적
본 연구의 목적은 다음과 같다.
첫째, 학교 현장에서 융합인재교육(STEAM) 실행을 위한 교육과정 재구조화, 수업모델, 지도방 법, 지도자료 등을 개발한다.
둘째, 개발한 융합인재교육(STEAM) 수업모델을 교과 및 창의적 체험활동에 적용하여 과목별 수업(교과서/차시)일부를 STEAM교육으로 대체한다.
셋째, 적용 결과 일반화할 수 있는 자료를 추출하여 융합인재교육(STEAM)에 활용할 수 있는 STEAM 교육 리소스(Resource)를 제공함으로써 현장교사들의 수업활성화에 기여하고자 한다.
3 연구의 범위
가. 본 연구의 적용 대상은 교사연구회 소속교 5∼6학년으로 한다.
나. 적용 교과는 과학, 수학, 실과, 미술, 음악, 창의적 체험활동 등으로 한다.
이론적 배경 02
1 STEAM의 개념
STEAM은 과학의 Science, 기술의 Technology, 공학의 Engineering, 예술의 Arts 그리고 수학의 Mathematics의 이니셜을 이용하여 만든 용어로 미국의 STEM(Science, Technology, Engineering, Mathematics) 교육과정에 Arts(예술)가 통합된 교육과정을 의미한다.
Yakman(2008)은 STEAM 교육을 첫째, 과학, 기술, 공학, 수학 각 학문이 해당 분야의 기준과 실제에 맞춰 다른 분야를 포함하는 교육이며, 둘째, 의도적으로 과목 자체 또는 교수･학습의 실제에 포함된 통합교육으로 보고 있다.
Yakman(2008)은 아래의 [그림 1]과 같이 STEAM 교육을 평생교육부터 세부적 학문 내용 분류까지 그 수준을 정하고 있다.
[그림 1] STEAM 피라미드
제1단계는 꾸준히 학습하는 평생교육(Life-long)의 단계, 제2단계는 주제 중심으로 학습함으 로써 초ᆞ중등교육에 적합한 통합교육(Integrative)의 단계, 제3단계는 학습자가 선택한 학문에 관한 시각과 실제와의 관련성을 학습함으로써 중학교 교육에 적합한 학제간 교육 (Multidisciplinary), 제4단계는 각각의 교육 분야에 초점이 맞춰져 있고 중등교육에 적합한 학문 분류 교육(Discipline Specific)의 단계, 제5단계는 각 세부 분야의 상세한 연구가 이루어지고 고등교육과 전문교육에 적합한 내용 분류 교육(Content Specific) 단계로 구분할 수 있다.
따라서 STEAM 교육은 어느 한 단계의 교육을 의미하는 것이 아니고 평생 교육에서 전문교육까 지의 전체적인 패러다임을 의미하는 것이며, 특히 초등학교에서는 과학, 기술, 공학, 예술, 수학 등 교과간의 통합적 교육 방식으로 다양한 분야의 학습 내용을 융합적으로 학습함으로써 학생들의 창의력과 실천력을 기를 수 있는 교육을 의미한다.
2 STEAM 각 영역의 정의 및 기능
STEAM 각 영역의 개념은 문대영(2008)의 STEAM 통합 접근의 개념 모형에 예술(Arts) 영역을 추가하여 [그림 2]과 같이 제시하였다.
∙ 개념 : 자연 세계의 산물을 인간에게 유용하게 변환시키기 위하여 과학적 원리와 기술적 방법을 응용하여 제품 과 공정을 설계하고 개발하는 학문
∙ 탐구방법
- 요구 조사, 설계(design), 모델링 (modeling), 시작품(prototype) 제작
- 테스트와 피드백
∙ 지식 구조와 영역
- 기계ㆍ자동차ㆍ조선ㆍ항공우주 공학 - 금속ㆍ재료공학, 컴퓨터 공학 - 전기ㆍ전자ㆍ정보통신 공학 - 환경ㆍ에너지 공학 등
공학(
E E
ngineering)∙ 개념 : 미적가치를 가진 객관적인 대상을 창작하는 인간의 활동을 다 루는 학문
∙ 탐구방법 - 디자인
- 스토리텔링, 글쓰기 - 조화, 공간, 놀이, 의미 - 시, 회화, 조작, 음악, 무용
∙ 지식 구조와 영역 - 미적 체험, 표현, 감상 - 가창, 기악, 창작
예술(
A A
rts)∙ 개념 : 자연세계의 특성과 원리를 발견하고 탐구하는 학문
∙ 탐구방법
- 기초탐구(관찰, 분류, 측정, 예상, 추리)
- 통합문제(문제인식, 가설설정, 변 인통제, 자료해석, 결론도출, 일 반화)
∙ 지식 구조와 영역 - 물리학(운동과 에너지) - 화학(물질)
- 생물학(생명)
- 지구과학(지구와 우주)
과학(
S S
cience)∙ 개념 : 숫자와 기호를 사용하여 수 량, 도형과 구조, 공간, 변화 및 그것 들의 관계를 다루는 학문
∙ 탐구방법
- 계산, 측정, 추론, 논리와 이론화 - 문제해결
∙ 지식 구조와 영역 - 수와 연산 - 문자와 식 - 기하와 도형 - 측정, 함수 - 확률과 통계
수학(
M M
athematics )∙ 개념 : 자연 세계의 산물을 인간에 게 유용하게 변환하여 만드는데 필 요한 수단과 방법 및 시스템과 과정 을 다루는 학문
∙ 탐구방법
- 원리와 과정의 탐구
- 시스템의 개선, 수단과 방법의 개선 - 기술적 문제해결, 제작과 평가
∙ 지식 구조와 영역
- 제조 기술, 건설 기술, 수송 기술 - 정보통신기술, 생물 기술
기술(
T T
echnology)[그림 2] STEAM의 각 영역의 개념
3 컴퓨팅 사고력(Computational Thinking)과 SW교육의 현 주소
컴퓨팅 사고력(Computational Thinking)은 미래를 살아갈 인간에게 꼭 필요한 능력으로서, 컴퓨터과학의 기본 개념과 원리에 기반한 문제해결능력이다.(wing, 2006).
이러한 컴퓨터과학의 핵심은 소프트웨어(이하 SW)라고 할 수 있으며 SW에 대한 사회적 요구와 관심이 커짐에 따라, 교육부와 미래창조과학부는 ‘SW중심 사회를 위한 인재양성 추진 계획(‘15.7.21.)에서 'SW혁신전략'을 통해 누구나 소프트웨어를 배울 수 있도록 SW의 정규교 육과정화를 추진하여, SW교육이 정규 교과내용으로 편성․운영되도록 하는 2015 개정 교육과정 (초등학교 2018학년도 적용) 고시를 발표하였다.
해외 선진국에서도 컴퓨터과학의 중요성을 인식하고 있으며 영국에서는 초등학생부터 SW교육 을 실시하기 위해 ‘컴퓨터 과학’교과 개설 및 교육과정 개편하고 있는 실정이다. 하지만 지금의 학교교육은 단순활용능력 및 정보통신윤리교육에 머무르고 있다.
SW교육은 알고리즘의 원리와 프로그래밍 활용 교육이라 말할 수 있다. 현재 민(삼성전자, 엔트리, NHN 등)‧관(교육부, 한국과학창의재단)에서 다양한 노력을 기울이고 있으나, SW교육의 미래가치에 비추어 보면 미진한 실정이다. 또한 2015 개정 교육과정의 소프트웨어교육 필수화에 따라 2018년부터(초등) 정규 교육과정으로 편성․운영에 대비한 성취목표 기준 달성 및 지속가능한 SW 교육과정 모델 및 수업 교재 개발이 요구된다.
4 연구의 범위
최정훈(2011)이 제시한 STEAM 교육을 수업모델 개발을 위한 필요 요소와 특징에 대하여 살펴보면 다음과 같다.
첫째, 우선 STEAM 교육의 콘텐츠 개발에서 과학ᆞ기술ᆞ공학을 중심으로 정치, 환경, 사회, 경제 그리고 가치 추구 등의 융합적인 사고로 체계적으로 미래를 예측할 수 있는 활동을 만든다는 자세를 기본적으로 가지고 시작하여야 한다.
둘째, 재미있고 이해가 쉬우면서 창의적인 STEAM 교육을 위해서는 기초 과학 원리에서 첨단 과학ᆞ기술ᆞ공학까지 스토리텔링방식의 자연스러운 흐름으로 체계적으로 표현하는 기술이 필요하다.
셋째, 창의성에서 매우 중요한 요소 중에 하나로 어떤 기초 과학 원리에 대해 그 응용 및 적용 등에 대한 첨단 과학ᆞ기술ᆞ공학의 다양성을 학년별 학생 수준과 눈높이에서 제시하여 주어야한다. 이것을 통해 기초과학의 중요성에 대한 그 의미를 터득하고, 아울러 과학ᆞ기술ᆞ공학 에 대한 발산적 사고와 창의성을 유도하는 가장 중요한 기틀이 된다.
넷째, 창의적인 STEAM 교육에 있어서 다양한 창의 기법과 창의적인 학습도구 및 창의적인 체험 활동의 개발이 중요하다. 그러나 현재는 창의적 체험활동이라는 용어가 너무 남발되는 경향이 있다. 창의적 과학에서의 체험활동은 반드시 이런 STEAM의 개념에 기반을 둔 과학 체험활동이 되도록 하여야 한다.
다섯째, 학생들의 STEAM에 대한 학제 간 협동작업 활동에 대한 종합 설계 개념을 도입하고, 이를 통해 과학ᆞ기술ᆞ공학에 대한 체계적인 탐구능력과 함께 윤리 및 사회성, 협동성, 리더십, 서로를 배려하고 서로 소통하는 능력을 키움에 따라 훌륭한 인성을 가진 창의성과 실무능력을 가진 과학ᆞ기술ᆞ공학자를 육성하는 것뿐만 아니라, 미래 정책 입안자 및 여러 각 분야에 사회 일원으로 활동할 수 있는 인재를 육성하도록 해야 한다.
여섯째, 글로벌 시대에 기여하는 창의적인 인재의 육성으로 과학ᆞ기술ᆞ공학적인 지식을 기반으로 국제적인 감각과 인류의 문화, 역사, 정치, 경제 및 환경 등을 고려하고 인류가 가진 문제를 높은 윤리의식과 함께 과학ᆞ기술ᆞ공학으로 해결해주는 인재 양성을 위한 STEAM 교육이 된다.
일곱째, 통합적이고, 전체적으로 보는 능력을 배양하는 교육, 즉 나무와 함께 숲을 볼 수 있는 능력을 키우는 것이 STEAM 교육의 궁극적인 목적이기도 하다.
여덟째, 빠르게 변하는 융합기술에서는 10년 전의 과학ᆞ기술ᆞ공학은 이제는 의미가 없는 지식이 될 수 있다. 따라서 STEAM 교육의 핵심적인 요소 중 하나가 바로 최신의 급변하는 융합기술 변화에 빠르게 대처하는 교육 즉, 적시교육(just in time learning)이 되어야 한다.
아홉째, 오늘날의 과학기술공학 지식을 다루고 활용하는 주체로서 마땅히 알아야 할 기본 소양을 창의적인 STEAM 교육에서는 특히 강조되어야 한다. 이 STEAM 교육은 미래의 성장 동력이며, 세계 경쟁 속에서 우리나라가 우위를 점하기 위한 우리의 필연적인 교육이다.
STEAM 교육은 세계에서 가장 선도적인 과학교육 시스템이라고 자부할 수 있다. 그러나 이것이 정착하는 과정은 또한 매우 어렵고, 고도의 기술이 요구되는 것이다. 이제는 우리의 미래를 위해 STEAM 교육이 잘 정착될 수 있도록, 모두의 노력이 필요할 것이다.
연구 수행 내용 03
연구의 필요성, 연구의 목적, 이론적 배경, 실태 분석을 토대로 설정한 연구과제의 수행내용 상황은 다음과 같다.
STEAM 연구를 위한 환경 조성
연구과제 1
가 연구회 조직
연구책임자 교사 윤OO
지도기관 협조기관
한국과학창의재단
대구광역시교육청
대구교육대학교
한국교육학술정보원 연구수행
행정실무자 교사 손OO
자문위원 교수 류OO(대구교육대학교) 연구원 백OO(한국교육학술정보원)
기획분과 수업모델
개발분과 평가분과 홍보분과
이론적 배경 검토
수업모델 전체틀 완성 및 연구추진
보고서작성
교육과정 재구조화
융합주제 추출
수업모델개발 - 주제중심, 차시생성
수업 적용 및 시사점 추출
수업분석 및 검토
연구결과 분석ㆍ평가
평가도구 제작
통계 처리
보고회 영상물 제작
각종 연수
수업 분석
일반화자료 홈페이지 탑재
교사 신OO 교사 배OO 교사 김OO 교사 전OO
나 교육환경 구성
전체적인 STEAM 교육환경 조성을 위한 전체적인 개념틀을 다음과 같이 구조화하여 실행하였 다.
･ 융합인재교육(STEAM) 교육과정 재구조화
･ 교과 간 또는 교과 내 단원 간 통합적 접근
융합인재교육(STEAM) 활성화
교수･학습
교육과정 학생
∙ 인지적 특성 - 학습전략, 준비도 ∙ 정의적 특성
- 성격, 학습흥미, 행복감 등
교사 ∙ 개인적 특성
- 직무만족도, 민주적 태도, 교수효능감 등
∙ 전문성 발달
- 수업반성, 교사연수, 수업장학 등 교수･학습실행
∙ 계획 및 설계 - 선수학습, 수업목표
∙ 실행
- 수업자료활용, 상호작용
구 분 환경 조성 내용 진행상황
교실 환경 ￮ 융합주제에 맞는 환경, 탐구하고 창의적으로 생각하는 환경구성
￮ STEAM 코너 - 프로젝트 학습, 체험 학습 결과
완료 진행중 복도 환경 ￮ 교실 : STEAM개념도, 학습결과물 전시, 체험코너 마련
￮ 과학실 : 발명품, 자연관찰탐구대회 등 우수작품 전시 진행중 컴퓨터/소프트
웨어 메이킹실
￮ 코딩 및 메이킹 관련 과학 자료 전시하기
￮ 3D프린터 및 SW 활동 인프라 구축 완료
STEAM 수업 프로그램 개발
연구과제 2
대과제 SW와 로봇의 만남 진행상황
과제 1
○ Entry를 활용한 창의 Coding - 다양한 기하학 작품 살펴보기
- 엔트리봇 보드게임으로 코딩 기초 익히기 - 엔트리 프로그램으로 합동인 도형 성질 알기 - 엔트리 프로그램으로 선대칭도형, 점대칭도형
프로그래밍하기
- 엔트리 프로그램을 이용하여 나만의 기하학 작품 프로그래밍 하기
- 햄스터 로봇을 이용하여 나만의 기하학 작품 스케치 하기
개발완료 및 일부 시험적용
과제 2
○ 우주 탐사로봇 만들기 - 지구와 달 조사하기 - 태양계와 별 탐구하기 - 우주 탐사 계획 세우기
- 우주 탐사를 위한 탐사로봇 만들기
개발 및 적용완료
※개발 중점사항 및 상세 현황 붙임 참조
STEAM 수업 프로그램 적용 및 효과 검증
연구과제 3
STEAM 교육 효과를 평가하기 위해서 STEAM 태도 검사지와 STEAM 문제해결력 검사지 등을 활용하였다.
사전 검사는 사전 설문지를 제작하여 5학년 학생 32명을 대상으로 과학, 수학 수업 에 대한 학생의 인지적, 정의적 영역에 대한 학생의 실태를 조사할 계획이다.
사후 설문은 본 연구과제가 끝난 후 실시할 계획이며 연구 기간의 제약을 생각하여 학생, 교사의 만족도 등의 반응평가 그리고 학습 평가를 조사할 계획이다. 그리고 학습 평가에서는 STEAM 교육 후 STEAM 문제해결력을 묻는 문항으로 구성할 것이다.
단
계 준거 내용 평가시기
1 반응평가 학생, 교사 또는 교육 프로그램에 대한 전반적인 만족도 평가 사전, 사후 2 학습평가 교육 프로그램 참여자의 교육 내용에 대한 학습 정도를 점검 사전, 사후 3 결과평가 교육 프로그램 결과로 발생되는 효과에 대한 평가 일정 기간 이후
※ 특히 칠성초 5학년 32명은 평소 과학과 수학 수업에 대한 높은 흥미와 관심을 가 지고 있고, 학력의 분포가 고르며, 소프트웨어 선도하교 운영을 통한 기본 인프라가 구축되어 있어 학생태도 검사 대상자로 선정하여 운영할 예정임.
◦ STEAM 프로그램별 계획
STEAM 프로그램
구분
프로그램명 SW와 로봇의 만남
학교급 초등학교 대상 학년(군) 5-6학년군
중심과목 수학
과학 성취기준 영역 [초등학교 5~6학년] (2) 도형 [초등학교 5~6학년] (2) 태양계와 별
연계과목 실과
미술
연계과목 성취기준 영역
[초등학교 5~6학년] (4) 기술 시스템, (5) 기술 활용 [초등학교 5~6학년] (1) 체험, (2) 표현
개발계획1
주제 연번 차시
(시수) 과목 연계(안)
1 2 미술(1) + 수학(1)
2 2 실과(2)
3 2 실과(1) + 수학(1)
4 4 실과(2) + 수학(2)
5 2 실과(1) + 미술(1)
6 2 실과(1) + 미술(1)
개발계획1
1 2 과학(1) + 실과(1)
2 2 과학(1) + 실과(1)
3 2 과학(1) + 미술(1)
4 2 과학(1) + 실과(1)
개발·적용
현황 ※ 2018. 8. 16. 기준, 22차시 중 16차시 개발 및 8차시 적용 완료
향후 계획 04
구분 수행 계획
교수학습지도안 개발 차시 총 22차시 예정
수업 적용 일정 2018. 5. 1. ~ 2018. 11. 31.
(STEAM 수업)수혜학생 수 교사연구회 소속교 학생 100여명 예정 학생 태도검사 사전검사 4월 30일, 2개 학급(32명) 실시 완료
사후검사 10월 19일, 2개 학급(32명) 예정
학생 및 교사 만족도조사 10월 19일 예정
교사연구회 STEAM 행사
개최 2018.10. . ‘STEAM 러닝페어 및 워크샵 행사’ 개최 예정
논문 또는 학술대회 예정
특허출원(국외, 국내) 해당 없음
기타 사항 및 시사점 05
※ 교사연구회 참여를 통한 STEAM 프로그램 개발·적용 관련 좋았던 점과 어려웠던 점
- SW, 코딩, 실물자료 제작, 3D프린터 제작을 활용하여 수업을 계획하고 자료를 제작하여 기존 의 수업의 틀과 자료의 한계를 벗어날 수 있었음. 다양한 자료를 다양한 분야에 융합하여 투 입하여 학생의 이해가 높아짐.
- 자료 개발의 시간이 오래 걸리고 한 가지 주제에 많은 차시를 할애함. 처음으로 적용하는 학 생들에 대한 오개념을 수정해야 함
※ STEAM 수업 수혜 학생들의 반응(인터뷰)
- “재미있다.”, “이해가 잘 된다.”, “책으로 배우는 것 보다 좋다” 라는 긍정적인 반응과 어렵 다는 반응이 공존함.
※ STEAM 교사연구회와 해당 STEAM 수업 프로그램 발전을 위한 개선 방안
- SW 및 피지컬 컴퓨팅 도구와 3D프린터 등 인프라 구축이 더 필요함.
※ 기타 사항 및 시사점
- 기존 지식 및 이해력의 차이로 인하여 학생들이 흥미를 가지는 분야가 다르고 잘하는 분야도 달라 모든 학생이 소외되지 않고 참여 할 수 있도록 역할을 정하여 협력학습의 형태로 수업에 적용하여야 함.
붙임 STEAM 프로그램
Entry를 활용한 창의 Coding (나만의 기하학 작품 만들기)
주제 및 제작의도
기하학 작품을 구상하고 로봇을 이용하여 나만의 기 하학 작품을 그려본다.
본 융합 프로젝트는 미술과 실과를 바탕으로 수학, 과학, 기술 등 다양한 교과가 융합된 프로젝트로 나만의 기하학 작품을 만들 어가는 과정에서 다양한 학습내용들을 익히고 목표를 달성 할 수 있도록 구성하였다.
엔트리 프로그램과 햄스터 로봇이라는 주제를 적용하여 학생들 이 흥미를 느끼고 적극적으로 참여할 수 있도록 하였으며 서로 협 동하고 감상하는 활동을 통하여 바른 인성도 기를 수 있다. 특히 수학에서는 다양한 도형의 특징을 살펴보고 토의를 통해 관계를 이해하며 익힌 개념과 원리를 활용하여 엔트리 프로그램을 이용하 여 나만의 기하학 작품을 제작하면서 문제해결력을 기르고 수학적 사고력을 신장할 수 있다.
STEAM 관련 요소
과학
• 속도와 방향
• 회전 중심
기술
• 센서
• 하 드 웨 어
공학
• 센서값 측정
• 송수신
예술
• 기하학 작품
• 나만의 도형
수학
• 대칭 도형
• 다각형
학습목표
내용 목표
• 다각형(삼각형, 사각형 등)과 원의 정의를 알고 작도할 수 있다.
• 엔트리봇 보드게임을 활용하여 순차, 반복, 선택 구조의 알고리즘을 이해할 수 있다
과정 목표
• 엔트리를 활용하여 선대칭 도형 작도 프로그램을 프로그래밍할 수 있다.
• 햄스터봇 로봇을 활용하여 나만의 기하학 작품을 스케치해보고 다 양한 다각형을 활용한 나만의 도형을 그릴 수 있다.
학습 흐름도
1-2차시
미술(1)수학(1)
다양한 기하학 작품 살펴보고 나만의 작품 그리기 ․ 기하학 작품 살펴보기
․ 나만의 기하학 작품 그리기
3-4차시
실과(2)
엔트리봇으로 코딩 익히기
․ 엔트리봇 보드게임으로 코딩 기초 익히기
․ 엔트리봇 카드게임으로 순차, 반복, 선택
구조 익히기
5-6차시
실과(1)수학(1)
엔트리 프로그램을 이용하여 합동인 도형 성질 알기 ․ 엔트리 프로그램 익히기
․ 합동인 도형 그리기 프로그램 하기 ․ 프로그램하며 합동인 도형 성질 이해하기
7~10차시
실과(2)수학(2)
엔트리 프로그램을 이용하여 선대칭도형, 점대칭도형 프로그래밍 하기
․ 엔트리 프로그램 익히기 ․ 선대칭도형 프로그래밍 하기 ․ 점대칭도형 프로그래밍 하기
11~12차시
실과(1)미술(1)
엔트리 프로그램을 이용하여 나만의 기하학 작품 프로그래밍 하기 ․ 엔트리 프로그램 익히기
․ 기하학 작품 프로그래밍 하기
13~14차시
실과(1)미술(1)
햄스터 로봇을 이용하여 나만의 기하학 작품 스케치 하기 · 햄스터 로봇을 이용하여 센서의 개념 익히기 · 햄스터 로봇을 이용하여 나만의 기하학 작품
스케치 하기
프로그램 운영 안내
1. 관련 교육과정 및 성취기준
과목 성취기준 영역 성취기준
수학 (중심과목)
[초등학교 5~6학년]
(2) 도형
[6수02-02] 합동인 두 도형에서 대응점, 대응변, 대응각을 각각 찾고, 그 성질을 이해한다.
[6수02-03] 선대칭도형과 점대칭도형을 이해하고 그릴 수 있다.
미술 [초등학교 5~6학년]
(1) 체험 [6미01-05] 미술 활동에 타 교과의 내용, 방법 등을 활용할 수 있다.
실과
[초등학교 5~6학년]
(4) 기술 시스템
[6실04-08] 절차적 사고에 의한 문제 해결의 순서를 생각하고 적용한다.
[6실04-09] 프로그래밍 도구를 사용하여 기초적인 프로그래밍 과정을 체험한다.
[초등학교 5~6학년]
(5) 기술 활용 [6실05-07] 여러 가지 센서를 장착한 로봇을 제작한다.
2. STEAM 프로그램 개발∙적용 교육과정
연
번 차시 (중심과목)
2015 개정 교육과정 성취기준
(연계과목) 성취기준 영역 1 1-2/14 [6미01-05] 미술 활동에 타 교과의 내용, 방법 등을 활용할 수 있다. [초등학교 5~6학년]
(2) 도형 2 2-3/14 [6실04-09] 프로그래밍 도구를 사용하여 기초적인 프로그래밍 과정을 체험한다.
3 5-6/14 [6수02-02] 합동인 두 도형에서 대응점, 대응변, 대응각을 각각 찾고, 그 성질을 이해한다.
[초등학교 5~6학년]
(4) 기술 시스템 4 7-10/14 [6수02-03] 선대칭도형과 점대칭도형을 이해하고 그릴 수 있다. [초등학교 5~6학년]
(4) 기술 시스템 5 11-12/14 [6미01-05] 미술 활동에 타 교과의 내용, 방법 등을 활용할 수 있다. [초등학교 5~6학년]
(4) 기술 시스템 6 13-14/14 [6미01-05] 미술 활동에 타 교과의 내용, 방법 등을 활용할 수 있다.
[초등학교 5~6학년]
(5) 기술 활용
3. STEAM 프로그램 총괄표(총 14차시)
차시 주요내용
1-2 /14
주제(단원)명 다양한 기하학 작품 살펴보고 나만의 작품 그리기 ․ 기하학 작품 살펴보기 Co
․ 나만의 기하학 작품 그리기 CD ET
3-4 /14
주제(단원)명 엔트리봇으로 코딩 익히기
․ 엔트리봇 보드게임으로 코딩 기초 익히기Co
․ 엔트리봇 카드게임으로 순차, 반복, 선택 구조 익히기CD ET 5-6
/14
주제(단원)명 엔트리 프로그램을 이용하여 합동인 도형 성질 알기 ․ 엔트리 프로그램 익히기 Co
․ 합동인 도형 그리기 프로그램 하기CD ET
4. STEAM 프로그램 차시별 수업지도안
중심과목 수학 학교급/학년(군) 초등학교/5 학년
중심과목 성취기준
영역
[초등학교 5~6학년] (2) 도형 중심과목 성취기준
[6수02-02] 합동인 두 도형에서 대응점, 대응변, 대응각을 각각 찾고, 그 성질을 이해한다.
주제(단원)명 엔트리 프로그램을 이용하여 합동인
도형 성질 알기 차시 5-6/14
학습목표
♣ 합동인 두 도형을 그릴 수 있다.
♣ 엔트리로 프로그램으로 대응점 대응변, 대응각을 알아보는 코딩을 할 수 있다.
♣ 자신이 코딩한 프로그램으로 대응점, 대응변, 대응각을 찾고 성징을 알 수 있다.
연계과목 실과 연계과목
성취기준 영역 [초등학교 5~6학년] (4) 기술 시스템
STEAM 요소
S
T 프로그램 코딩 E
A 데칼코마니, 도장찍기, 종이겹쳐 오리기 표현 M 도형의 합동
개발 의도 합동인 도형을 실제로 그려보고 엔트리 프로그램으로 코딩하여 정확한 합동인 도형의 성질을 찾도록 함.
수학시간에 합동인 도형을 그리거나 만드는 활동을 하고 엔트리 프로그램으로 코딩하여 합동을 도형을 그리도록 한다. 그리고 엔트리 프로그램을 통해 대응점, 대응변, 대응각을 찾고 성질을 알아볼 수 있도록 하여 정확하고 다양한 도형을 확인하여 합동인 도형의 성질을 알도록 한다.
STEAM 학습준거
상황 제시
상 황 제 시
합동인 도형 찾아보기 창 의 적 설 계
창의적 설계
다양한 방법으로 합동인 도형 그려보기
감 성 적 체 험 합동인 도형 코딩
합동인 도형 확인 합동인 도형 성질 토의
감성적 체험 ․ 프로그램하며 합동인 도형 성질 이해하기 CD ET
7-10 /14
주제(단원)명 엔트리 프로그램을 이용하여 선대칭도형, 점대칭도형 프로그래밍 하기 ․ 엔트리 프로그램 익히기 Co
․ 선대칭도형 프로그래밍 하기CD ET ․ 점대칭도형 프로그래밍 하기CD ET 11-12
/14
주제(단원)명 엔트리 프로그램을 이용하여 나만의 기하학 작품 프로그래밍 하기 ․ 엔트리 프로그램 익히기 Co
․ 기하학 작품 프로그래밍 하기CD ET 13-14
/14
주제(단원)명 햄스터 로봇을 이용하여 나만의 기하학 작품 스케치 하기 · 햄스터 로봇을 이용하여 센서의 개념 익히기 Co
· 햄스터 로봇을 이용하여 나만의 기하학 작품 스케치 하기CD ET
학습
과정 교수-학습 활동 학습자료
및 유의점
도입 (10 분)
◎ 교실에서 다양한 합동인 도형 찾아보기 Co - 교실 속 크기와 모양이 같은 도형 찾아보기
- 크기와 모양이 같은 것이 합동인 것을 확인하기 등
Tip! 실제 교실에서의 도형은 입체이지만 평면의 형태로 재해석 하거나 사진을 찍 어 도형의 형태를 따와서 설명할 수 있도록 한다.
태블릿 PC
전개 (60 분)
◎ 합동인 도형 만들기 ET
- 모양과 크기가 같아서 포개었을 대 완전히 겹쳐지는 도형을 그리기 위해 종이 겹쳐 오리기, 도장 찍기, 데칼코마니 등의 방법을 이용하여 서로 합동인 도형 만들기
◎ 대응점, 대응변, 대응각 알아보는 프로그래밍 하기CD
- 주어진 소스를 실행하고 핵심 코딩을 수정하여 여러 가지 모양의 합동인 도형 을 선택하여 겹칠 수 있는 프램 코딩하기
◎ 대응점, 대응변 대응각을 찾고 성질 알아보기CD
- 합동인 두 도형을 완전히 포개었을 때 겹쳐지는 점을 대응점, 겹쳐지는 변을 대 응변, 겹쳐지는 각을 대응각인 것을 알고 수정한 프로그램에서 대응점, 대응변, 대응각을 찾아 정리하기
- 대응변 대응각의 크기를 재서 비교하여 보기
Tip! 엔트리 프로그램을 코딩할 때 주어진 소스를 활용하도록 하고 수업의 핵심이 합동인 도형의 성질임을 상기시켜 프로그램을 화려하게 꾸미는 것을 자제하도 록 한다.
태블릿 PC 프로그램 소스
정리 (10 분)
◎ 합동인 도형에 대해 알게 된 점을 토의한다. CD
Tip! 다양하게 코딩한 프로그램에서 알게된 사실을 서로 공유하고 공통된 성질을 찾 아 정리할 수 있도록 한다.
차시별 활동지 및 참고 자료
1-2차시 다양한 기하학 작품 살펴보고 나만의 작품 그리기 1. 다양한 기하학 작품 살펴보기
가. 어떤 느낌이 드나요?
나. 어떤 도형을 사용하였나요?
다. 어떻게 스케치를 해야 할까요?
라. 어떻게 색칠을 해야 할까요?
2. 여러 가지 도형의 특징 살펴보기
가. 다각형의 뜻과 여러 가지 다각형의 특징에 대해 친구들과 의견을 나눠 봅시다.
다각형이란?
삼각형의 특징
사각형의 특징
오각형의 특징
나. 원의 정의는 무엇이며 원의 특징은 무엇인지 친구들과 이야기해 봅시다.
원이란? 모양 그리기 특징
3. 나만의 기하학 작품 구상하기
나만의 기하학 작품을 구상하여 봅시다. 다음 표안에 나의 작품을 스케치하면서 작품제목과 사용할 도형의 종류, 도형의 개수 등을 생각해 봅시다.
작품 제목
제목을 정한 이유
사용할 도형의 종류
사용할 도형의 개수
4. 나만의 기하학 작품 그리기
앞에서 구상한 나만의 작품을 자, 연필, 컴퍼스를 사용하려 그려보고, 예쁘게 색칠해 봅시다.
3-4차시 엔트리봇 보드게임으로 코딩하기
1. 엔트리봇 보드게임으로 코딩 기초 익히기
가. 엔트리봇 보드게임이란?
· 친구들과 함께 놀며 프로그래밍의 원리를 배움
· ‘순차’, ‘반복’, ‘판단’과 같은 프로그램의 핵심원리를 습득
· 컴퓨터 없이 손으로 직접 만지며 배우는 프로그래밍
· 알고리즘적 사고를 통한 논리적 문제해결력 향상
나. 엔트리봇 보드게임의 게임 방법
1. 큰 부품카드, 해킹카드, 특수이동카드를 종류별로 정리하여 뒤집어 놓음
2. 기본이동카드 6장씩 나누어 가짐
3. 특수이동카드 종류별로 1장씩 나누어 가짐 4. 큰 부품카드 1장씩 가짐
5. 작은 부품카드를 맵 위에 자유롭게 배치한다. 6. 가위바위보를 통해 순서를 정한다.
8. 이긴 순서대로 네 곳의 출발 위치 중 원하는 곳을 선택하여 엔트리봇이 화살표 방향을 보 도록 놓는다.
9. 자신이 가지고 있는 큰 부품카드와 같은 작 은 부품카드를 획득하게 되면 새로이 큰 부 품카드 한 장을 갖는다.
2. 엔트리봇 카드게임으로 순차, 반복, 선택 구조 익히기
가. 엔트리봇 카드게임이란?
·간단한 카드게임을 통해서 '순차, 반복, 조건 ' 개념을 학습할 수 있는 교구
·블록형 언어에 대한 이해도도 높일 수 있음
·최소 2명, 최대 4명이서 할 수 있음
·초등학교 3-4학년부터 적용 가능
나. 게임 목표
성공카드 칸에 자신의 카드가 가장 많이 들어간 사람이 이기는 게임입니다. 자신의 턴에 카드를 하나씩 놓아야 하며, 내려놓은 카드의 능력에 따라 카드를 재배치 합니다. 성공카드와 실패카드 사이에 5장의 카드가 놓여지면 첫 번째와 두 번째 카드는 성공카드 칸으로 이동하고 맨 뒤의 카드는 실패카드 칸으로 이동합니다. 남은 카드는 앞으로 당겨지고 12장의 카드를 다 내려놓으면 게임이 끝납니다.
다. 엔트리봇 카드게임 방법
1. 폭탄 카드를 잘 섞은 뒤 4장만 손에 들고 나머지 폭탄 카드는 뒤집어 놓습니다.
2. 성공카드와 실패카드는 테이블 위의 가운데 놓습니다.
4. 처음으로 카드를 내려 놓을 사람을 정합 니다.
5. 자기 차례가 되면 카드르 한 장 씩 순 서대로 내려 놓습니다.
6. 폭탄 카드의 능력에 따라 해체 대기 줄 을 재배치합니다.
7. 폭탄 카드 한 장을 내려놓은 후에는 뒤 집어 놓은 카드를 한 장 가지고 옵니다.
8. 순서대로 내려놓는 도중 폭탄이 5개 모 이면 해체 과정이 시작됩니다.
9. 해체에 성공한 폭탄 카드는 ‘성공카드’에 쌓이고 폭발한 폭탄 카드는 ‘폭발 카드’
에 쌓입니다.
5-6차시 엔트리 프로그램을 이용하여 합동인 도형 성질 알기
1. 합동인 도형 그리기
모양과 크기가 같아서 포개었을 때 완전히 겹쳐지는 두 도형을 서로 합동이라고 합니다. 종이 겹쳐 오리기, 도장 찍기 데칼코마니의 방법을 사용하여 합동인 서로 합동인 도형을 만들어 봅시다.
2. 대응점, 대응변, 대응각 알아보는 프로그래밍 하기
주어진 소스를 실행하여 보고 수정하여 여러 가지 모양의 합동인 도형을 선택하고 겹칠 수 있는 프로그램을 만들어 봅시다.
3. 대응점, 대응변, 대응각을 찾고 성질 알아보기
합동인 두 도형을 완전히 포개었을 때 겹쳐지는 점을 대응점, 겹쳐지는 변을 대응변, 겹쳐지는 각을 대응각이라고 합니다. 수정한 프로그램에서 대응점, 대응변, 대응각을 찾아서 정리해 봅시다.
대응변 대응각의 크기를 재서 비교하여 보고 알게 된 점을 정리해 봅시다.
7-10차시 엔트리 프로그램을 이용하여 선,점대칭도형 프로그래밍하기
1. 선대칭도형 그리기
미술시간에 선을 중심으로 왼쪽과 오른쪽 또는 위와 아래가 대칭되는데 칼코마니를 해본 적 있나요? 데칼코마니는 대칭을 활용한 예술입니다. 이번 시간에는 엔트리를 이용해 함께 선대칭 도형을 그려봅시다.
2. 선대칭 도형 프로그래밍하기
1. 화면에서 필요하지 않은 ‘엔트리봇’ 오브 젝트를 삭제합니다.
2. 오브젝트 추가하기 버튼을 누릅니다.
3. [인터페이스] 카테고리에서 ‘대칭축’ 오 브젝트를 추가합니다.
4. 크기 조절점을 끌어 화면에 맞게 대칭 축 길이를 조절합니다.
5. 선대칭 도형을 그릴 ‘연필(1)’ 오브젝트 를 추가합니다.
6. 크기 조절점을 끌어 화면에 맞게 대칭축 길이를 조절합니다.
7. 마우스를 눌렀을 때 연필 오브젝트가 그 림을 그리고, 해제했을 때 그리기를 멈춰야 하므로 다음과 같이 블록을 조립해봅시다.
8. 대칭 도형을 그려야하므로 ‘~의 복제본 만들기’ 블록을 가져옵니다.
9. 연필이 계속해서 마우스를 따라 움직이 도록 아래와 같이 블록을 조립합니다.
10. 이제 복제된 연필을 움직일 차례입니다.
11. 그림을 그릴 때 원본 연필과 복제된 연필을 구분해주기 위해 연필 오브젝트 모양을 좌우 대칭 시켜줍시다. [생김새] 카테고리에서 '좌 우 모양 뒤집기' 블록을 가져와 조립합니다.
12. 연필이 움직일 때마다 복제본이 움직 여야하므로 [흐름] 카테고리에서‘계속 반복 하기’ 블록을 가져와 조립합시다.
13. 좌우대칭의 경우 세로 대칭축으로부터 x좌표 오른쪽으로 5칸을 그리고 x좌표 왼쪽으로 5칸을 그려야 종이를 접었을 때 왼쪽과 오른쪽 모양이 겹칩니다. 즉, 오른쪽에 있는 연필의 경우 세로 대칭축으로부터 앞으로 5칸을 갔기 때문에 좌표 를 표현할 때 5칸을 더해줍니다.( 대칭축 + 5 ) 반대로, 왼쪽에 있는 연필의 경우 세로 대칭축으 로부터 뒤로 5칸을 갔기 때문에 좌표를 표현할 때 5칸을 빼줍니다.( 대칭축 - 5 )
14. 좌우대칭도형을 그리기 위해 복제된 연필이 세로 대칭축으로부터 이동해야할 알맞은 x좌표를 채워보고 직접 그림도 그려봅시다.
복제된 연필 원본 연필
x좌표 x좌표
대칭축- 대칭축+3
대칭축- 대칭축+
대칭축- 대칭축+
대칭축-(연필의 x좌표) 대칭축+(연필의 x좌표)
15. 따라서 좌우대칭 도형을 만들기 위해서는 대칭축(대칭축 x좌표)으로부터 연필의 x좌표를 빼주 면 됩니다. [계산] 카테고리에서 빼기 블록과 ‘~의 x좌표값’ 블록을 가져와 조립합니다.
⇩
16. 전 단계에서 설정한 복제본의 x좌표들을 이어주면 대칭축을 중심으로 좌우대칭 도형이 완성됩 니다. 그 위에 연두색 점선들이 보이나요? 점선들이 의미하는 것은 무엇일까요? 점선들은 두 도 형이 x좌표는 다르지만 y좌표는 동일함을 의미합니다. 따라서 ‘~의 y좌표값’ 블록을 가져와 y 위치에 조립해줍시다.
17. 최종적으로 조립한 블록들을 ‘계속 반복하 기’ 블록 안에 삽입합니다.
18. 새로운 도형들을 그리기 위해서 도 화지를 지워 주어야합니다. 그린 도 형을 지우기 위해 ‘지우개’ 오브젝트 를 추가합니다.
19. [속성] 탭에서 ‘지워라’ 신호를 생성합니다. 20. ‘지우개’ 오브젝트를 선택하고 [시 작] 카테고리에서 ‘~ 신호 보내기’
블록을 가져옵니다.
21. 연필 오브젝트를 선택하고 ‘~ 신호를 받았 을 때’ 블록을 가져옵니다.
22. [붓] 카테고리에서 ‘모든 붓 지우기’
블록을 가져와 조립해줍시다.
선대칭 도형에는 좌우대칭 도형만 있을까요? 가로 대칭축을 기준으로 대칭되는 상하대칭 도형도 있습니다. 배웠던 좌표 개념을 활용하여 이번에는 상하대칭 도형에 도전해봅시다.
3. 점대칭도형 그리기
잠자리 프로펠러를 날려본 적 있나요? 날개가 2개인 잠자리 프로펠러를 얼마나 돌리면 처음의 모양과 같은까요? 그 밖에도 180° 회전시켰을 때 똑같은 모양의 예술이 많습니다. 이번 시간에는 엔트리를 이용해 함께 점대칭 도형을 그려봅시다.
4. 점대칭 도형 그려보기
모눈종이와 투명종이, 장구핀를 이용하여 다양한 점대칭도형을 그려보고 맞게 그렸는지 확인해 봅시다.
5. 점대칭도형 프로그래밍 하기
점대칭 도형을 그리는 방법을 배워보았습니다. 그러면 이제 선대칭도형 그리기 프로그램을 수정하여 점대칭도형 그리기 프로그램을 만들어 봅시다.
7-8차시 엔트리 프로그램을 이용하여 나만의 기하학 작품 프로그래밍하기
1. 나만의 기하학 작품 알고리즘 구상하기
이제 엔트리를 이용하여 내가 손으로 그린 작품을 그려볼 것입니다. 그러면 나의 작품을 어떻게 표현할지 생각해 봐야겠지요? 프로그램을 어떻게 자야할지 생각하여 적어 봅시다. 엔트리를 이용하여 삼각형, 사각형, 오각형, 원 등을 어떻게 표현해야할지 생각해서 적어 봅시다.
<나의 작품 그리기 예시>
(삼각형 그리기)
▶시작하기 버튼을 눌렀을 때 -그리기 시작하기
-앞으로 100 이동 -오른쪽으로 300도 돌기 -앞으로 100 이동 -오른쪽으로 300도 돌기 -앞으로 100 이동 -그리기 멈추기 -30도 방향보기 (사각형 그리기)
▶시작하기 버튼을 눌렀을때 -이동방향으로 200 움직이기 -그리기 시작하기
-4번 반복하기 -앞으로 150이동하기 -오른쪽으로 270도 돌기
▶시작하기 버튼을 눌렀을때 -만약에 벽에 닿으면 -오른쪽으로 90도 돌기 -왼쪽으로 90도 돌기
2. 엔트리로 기본 도형 그리기
지난 시간에 생각해본 알고리즘을 엔트리 프로그램을 사용하여 표현해 보는 시간입니다. 순차와 반복, 조건을 생각하면서 차근차근 프로그램을 만들어 나가는 것이 중요해요. 자 그럼 먼저 삼각형 그리기를 통해 순차와 반복을 배워보고 이를 응용하여 나의 작품을 만들어 봅시다.
[순차와 반복을 이용하여 엔트리로 삼각형 그리기 실습]
◇ 그리기를 시작하려면 먼저 ‘ ’라는 블록으로 그림을 그릴 수 있는 상태를 만들어야 합니다. ‘ ’ 블록을 불러온 후 움직임 블록을 가져와야 움직인 이동경로가 그려집니다.
◇ 그리기를 시작하면 붓의 색깔을 정할 수 있습니다. 붓의 색깔은 ‘ ’블록을 이용하면 됩니다.
◇ 자! 그럼 이동방향과 회전방향을 생각하면서 삼각형을 그려 봅시다. 다음 블록을 참고해서 만들어 보세요.
◇ 왼쪽 그림과 같이 반복명령어를 이용하서 삼각형 4개를 하나의 코드로 그려보는 프로그래밍을 해봅시다.
<글로 표현하기>
3. 엔트리로 나만의 작품 프로그래밍 하기
기본도형 그리는 방법을 배워보았습니다. 그러면 이제 삼각형, 사각형, 원그리기 등을 통해 나만의 기하학 작품을 완성해 봅시다. 이 때 오브젝트가 벽에 닿을 경우에는 조건을 이용하여 다른 방향으로 돌아서 가도록 해봅시다. 완성된 작품을 출력하여 붙여 봅시다.
9-10차시 햄스터 로봇으로 나만의 기하학 작품 스케치하기
1. 햄스터 로봇을 이용하여 센서의 개념 익히기
햄스터 로봇은 어떻게 주변의 상황을 알고 움직일까요? 가. 센서란?
센서란? 열, 빛, 온도, 압력, 소리 등의 물리적인 양이나 그 변화를 감지하거나 구분 및 측정하여 일정한 신호로 알려주는 부품이나 기구를 뜻한다.(Basic 중학생을 위한 기술·가정 용어사전)
사람이 눈,코,귀 등의 오감을 통해 외부환경을 받아들이는 것처럼 기계나 로봇 또한 센서를 통해 외부환경과 변화를 받아들일 수 있습니다. 그리고 센서에서 받아들이는 값을 통해 햄스터 로봇에게 반응을 명령내릴 수 있게 됩니다.
나. 햄스터 로봇의 센서는?
▷근접센서: 적외선 센서로서 로봇이 앞쪽의 거리 를 감지
▷바닥센서: 적외선으로 로봇의 바닥의 거리를 감지
▷3축가속도 센서: 3개의 축의 기울어진 정도를 감지(햄스터 내부)
▷밝기 센서: 주변의 밝기의 정도를 감지
다. 햄스터 로봇의 센서값을 어떻게 확인할 수 있을까요?
① 블록 종류 중에 ‘하드웨어’를 클릭합니다.
② 블록 안에 사용할 센서 블록을 안에 넣습니다.
③ 옆의 그림과 같이 코딩을 하면 오브젝트가 센서값을 계속 말해주게 됩니다.
④ 그림처럼 오브젝트가 계속 센서값을 실시간 으로 말해줍니다.
① 두 개 이상의 센서 값을 말하게 하려면 오브 젝트를 추가합니다.
② 같은 방법으로 코딩을 하고 원하는 센서 블록만 바꾸어 줍니다.
③ 동시에 2개 이상의 센서값을 각각의 오브젝 트가 말해줍니다. (왼쪽 보기에서 엔트리봇 왼쪽 바닥 센서값을, 강아지는 오른 바닥 센서값을 얘기해주고 있습니다.)
라. 햄스터 로봇 회전하기
구 분 제자리 돌기(A) 한쪽 바퀴를 축으로 돌기(B) 부드럽게 돌기(C)
바퀴의 회전 속도와
방향
회전 중심 위치
2. 햄스터 로봇으로 나만의 기하학 작품 그리기
햄스터 로봇에 수성사인펜을 테이프로 고정하고, 앞에서 만들었던 ‘나만의 기하학 작품’을 햄스터봇으로 그려 보고, 색칠해 봅시다.
3.작품 발표 및 비교하기
손으로 그린 작품과 엔트리, 햄스터 로봇으로 표현학 작품을 보면서 친구들과 이야기 나눠보고 모양이 서로 다른 이유와 어떻게 하면 서로 비슷한 작품이 나올 수 있을지 이야기 나눠 봅시다.
세 작품의 모양이 서로 다른 이유
서로 비슷한 작품이 나올 수 있게 하는 방법
5. 지도상 유의점
첫째, 직접 그릴 때와 로봇으로 그릴 때의 차이점을 잘 알도록 지도한다.
둘째, 사전에 도형을 정하고 너무 복잡하게 그리지 않도록 한다.
셋째, 햄스터 로봇으로 그려보는 활동을 할 때, 계속해서 시행착오하면서 반복하여 그려봄으 로써 문제점을 파악하고 수정해 나갈 수 있도록 한다.
6. 평가 계획
차시 평가기준(성취수준) 평가방법 평가도구
1∼2 /14
상 다양한 기하학 작품 살펴보고 나만의 작품 그린다.
산출물 평가 관찰평가지 중 다양한 기하학 작품을 살펴보고 작품을 그린다.
하 기하학 작품을 그리기 어려워한다.
3∼4 /14
상 코딩 기초를 익혀 순차, 반복, 선택 구조를 설명한다.
산출물 평가 관찰평가지 중 코딩의 순차, 반복, 선택 구조를 일부 설명한다.
하 코딩의 순차, 반복, 선택, 구조를 어려우한다.
5∼6 /14
상
엔트리 프로그램을 이용하여 합동인 도형을 그 린 후 대응점, 대응변, 대응각을 찾고 그 성질을 설명한다.
산출물 평가 포트폴리오
자기평가지 (학생용) 중
엔트리 프로그램을 이용하여 합동인 도형을 그 린 후 대응점, 대응변, 대응각을 찾고 그 성질을 일부 설명한다.
하
엔트리 프로그램을 이용하여 합동인 도형을 그 린 후 대응점, 대응변, 대응각을 찾고 그 성질을 일부 설명하는 활동을 어려워 한다.
7~8 /14
상 프로그램을 이용하여 선대칭도형을 바르게 만든다
관찰 및 산출물평가 동료평가지 (학생용) 중 프로그램을 이용하여 선대칭도형을 만든다
하 선대칭도형을 만드는 것을 어려워 한다.
9~10 /14
상 프로그램을 이용하여 점대칭도형을 바르게 만든다
산출물 평가 관찰평가지 중 프로그램을 이용하여 점대칭도형을 만든다
하 점대칭도형을 만드는 것을 어려워 한다.
11∼12 /14
상 엔트리 프로그램을 이용하여 나만의 기하학 작품 을 의도한대로 프로그래밍 한다.
산출물 평가 관찰평가지 중 엔트리 프로그램을 이용하여 나만의 기하학 작품
을 프로그래밍 한다.
하 엔트리 프로그램을 이용하여 나만의 기하학 작품 을 프로그래밍 하는 것을 어려워 한다.
13∼14 /14
상 햄스터 로봇의 센서를 설명하고 햄스터 로봇을 이 용하여 나만의 기하학 작품을 의도대로 만든다.
산출물 평가 포트폴리오
자기평가지 (학생용) 중 햄스터 로봇의 센서를 설명하고 햄스터 로봇을
이용하여 나만의 기하학 작품을 만든다.
하
햄스터 로봇의 센서를 설명하고 햄스터 로봇을 이용하여 나만의 기하학 작품을 만드는 것을 어 려워 한다.
가. 자기/동료평가지
평가방법 평가기준 평가
상 중 하
자기평가
스스로 적극적으로 참여 했나요?
내가 알고 있는 지식 및 정보를 얼마나 활용하였나요?
친구들과 얼마나 적극적으로 협력하였나요?
동료평가 도시를 제작하는 과정에서 창의적인 측면을 고려하였다.
도시를 제작하는 과정에서 미적인 측면을 고려하였다.
나. 관찰평가지
번호 이름
지식 태도
배움과 성장의 기록 도시계획서를 만들 수 있다.. 활동에 참여할 수 있다
상 중 하 상 중 하
다. 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) 5 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
6. 평가 계획
항목 차시 학생부 기재 예시
교과학습발 달상황 세부능력
및 특기사항
1∼2 미술-수학의 다양한 도형을 이용하여 미술작품에 활용함.
3∼4 실과-프로그래밍 도구를 이용하여 창의적으로 체험함.
5∼6 수학-엔트리프로그램을 이용하여 합동의 도형의 성질을 이해하고 바르게 설명함.
7~8 수학-선대칭도형의 성질을 이용하여 선대칭도형을 그리는 프로그래밍을 함.
9~10 수학-선대칭도형의 성질을 이용하여 점대칭도형을 그리는 프로그래밍을 함.
11∼12 미술-엔트리 프로그램을 기하학 작품 만들기에 활용함.
13∼14 실과-여러 가지 센서를 장착한 로봇을 활용하여 작품을 만듦..
우주탐사 로봇 만들기
주제 및 제작의도
과학적 원리와 프로그래밍 을 통해 우주탐사 로봇을 만들 수 있다.
우주탐사 미션 해결하기는 초등학교 2015개정 교육과정에 따른 과학과 교육과정과 연계한 활동이다. 3~4학년군 ‘지구와 달’에 서 발전하여 5~6학년군 ‘태양계와 별’, ‘지구와 달의 운동’
과 연계된 내용으로, 행성을 중심으로 하여 태양계에 대해 알아보 고 우주탐사계획을 세우는 과정을 통하여 우주에 대한 호기심과 탐구심을 가지도록 하는데 중점을 두고 있다. 본 과정은 학생들이 융합적인 사고를 바탕으로 엔트리를 활용하여 직접 지구와 달의 움직임을 시뮬레이션으로 만들어보고 우주 탐사 미션을 수행함으 로써 알고리즘을 체험하는 데에 그 목적이 있다.
STEAM 관련 요소
과학
• 지구와 달
• 태양계와 별
기술
• 탐사로봇
• 센서
공학
• 탐사로봇 주행
• 우주환경 조사
예술
• 탐사로봇 디 자인
• 우주환경 꾸미기
수학
• 물체간 거리
• 로봇의 넓이
학습목표
내용 목표
• 엔트리 프로그램의 활용하여 알고리즘을 만들 수 있다.
• 지구와 달에 대해 조사할 수 있다.
• 태양계와 별에 대해 조사할 수 있다.
과정 목표 • 탐사로봇을 디자인하고 만들 수 있다.
• 탐사로봇을 작동시키고 탐사할 수 있다.
학습 흐름도
1-2차시
과학(1)실과(1) 지구와 달 조사하기 ․ 낮과 밤, 계절의원리
․ 달의 모양변화
․ 자전과 공전 시뮬레이션
3-4차시
과학(1)실과(1) 태양계와 별 탐구하기 ․ 행성의 크기별로 나타내 보기
․ 태양에서 행성까지 거리 알아보기
․ 엔트리를 활용하여 태양계 모형 만들기
5~6차시
과학(1)미술(1) 우주 탐사 계획 세우기 ․ 미션공간 만들기
․ 우주환경 꾸미기 ․ 탐사계획하기
7~8차시
과학(1)실과(1)
우주 탐사를 위한 탐사로봇 만들기
․ 탐사로봇 만들기 ․ 탐사로봇 작동하기
․ 탐사로봇 주행 및 표본 수집하기
프로그램 운영 안내
1. 관련 교육과정 및 성취기준
과목 성취기준 영역 성취기준
과학 (중심과목)
[초등학교 5~6학년]
(2) 태양계와 별
[6과09-01] 하루 동안 태양과 달의 위치가 달라지는 것을 지구의 자전으로 설명 할 수 있다.
[6과09-03] 달의 모양과 위치가 주기적으로 바뀌는 것을 관찰할 수 있다.
미술 [초등학교 5~6학년]
(1) 체험 [6미01-05] 미술 활동에 타 교과의 내용, 방법 등을 활용할 수 있다.
실과
[초등학교 5~6학년]
(4) 기술 시스템
[6실04-08] 절차적 사고에 의한 문제 해결의 순서를 생각하고 적용한다.
[6실04-11] 문제를 해결하는 프로그램을 만드는 과정에서 순차, 선택, 반복 등 의 구조를 이해한다.
[초등학교 5~6학년]
(5) 기술 활용 [6실05-07] 여러 가지 센서를 장착한 로봇을 제작한다.
2. STEAM 프로그램 개발∙적용 교육과정
연
번 차시 (중심과목)
2015 개정 교육과정 성취기준
(연계과목) 성취기준 영역 1 1-2/8
[6과09-01] 하루 동안 태양과 달의 위치가 달라지는 것을 지구의 자전으로 설명
할 수 있다. [초등학교 5~6학년]
(4) 기술 시스템 [6과09-03] 달의 모양과 위치가 주기적으로 바뀌는 것을 관찰할 수 있다.
2 2-3/8 [6실04-11] 문제를 해결하는 프로그램을 만드는 과정에서 순차, 선택, 반복 등의 구조를 이해한다.
[초등학교 5~6학년]
(2) 태양계와 별 3 5-6/8 [6과09-01] 하루 동안 태양과 달의 위치가 달라지는 것을 지구의 자전으로 설명
할 수 있다.
[초등학교 5~6학년]
(1) 체험
4 7-8/8 [6실05-07] 여러 가지 센서를 장착한 로봇을 제작한다. [초등학교 5~6학년]
(2) 태양계와 별
3. STEAM 프로그램 총괄표(총 14차시)
차시 주요내용
1-2/8
주제(단원)명 지구와 달 조사하기
․ 낮과 밤, 계절의원리 Co ․ 달의 모양변화 Co
․ 자전과 공전 시뮬레이션CD ET
2-3/8
주제(단원)명 태양계와 별 탐구하기
․ 행성의 크기별로 나타내 보기 Co ․ 태양에서 행성까지 거리 알아보기 Co
․ 엔트리를 활용하여 태양계 모형 만들기CD ET
5-6/8
주제(단원)명 우주 탐사 계획 세우기
․ 미션공간 만들기 Co ․ 우주환경 꾸미기 ET
․ 탐사계획하기 CD
7-8/8
주제(단원)명 우주 탐사를 위한 탐사로봇 만들기
․ 탐사로봇 만들기 Co ․ 탐사로봇 작동하기 CD
․ 탐사로봇 주행 및 표본 수집하기 ET
차시별 활동지 및 참고 자료
1-2차시 지구와 달 조사하기
1. 지구의 자전과 공전
지구의 자전 방향을 화살표로 나타내 봅시다. 지구의 공전 방향을 화살표로 나타내 봅시다.
소프트블러비트브릭, 노트북, 모니터
- 지구의 자전 주기는? ( )에 한바퀴 - 지구의 공전 주기는? ( )에 한바퀴
2. 달의 자전과 공전
- 달의 자전과 공전 주기는? 약 ( ) 일
- 지구에서 보는 달의 모습은?
가: ( ), 나: ( ), 다: ( ), 라: ( )
3. 지구와 달의 운동 모형
지구와 달이 움직이는 모습을 그림으로 표현해봅시다.
<선택 활동>
지구에서 본 달의 모양 변화를 그림으로 표현해 봅시다.
4. 지구와 달의 움직임 알고리즘
지구와 달의 움직임 알고리즘을 만들어 봅시다.
<예시: 지구의 자전>
지구가 중간에 위치해 있다.
▼
지구가 모양을 바꿔 회전하는 것처럼
보이도록 한다.
지구와 달의 움직임 시뮬레이션
3-4차시 태양계와 별 탐구하기
1. 태양계 구성원
가. 태양계를 구성하고 있는 행성에 대해 알아봅시다.
빈 칸에 알맞은 행성을 써 보세요.
나. 행성들의 크기를 비교해 봅시다. 크기 순서대로 나열해보세요.
