2019 융합인재교육(STEAM) 교사연구회 결과보고서
2019. 11. 15.
번천초등학교
【 2019년 융합인재교육(STEAM) 교사연구회 결과보고서 】
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: <2018> 초등학교 실과 ‘기술 활용’ 수업용 STEAM 프로그램 (유형2) 다양한 교과 간 협동 연구를 통한 STEAM 프로그램 신규 개발 ( ) 프로그램명 PBL수업 모델을 적용한 SW기반 STEAM 프로그램
학교급 초등 대상 학년(군) 3학년~6학년
중심과목 실과 중심과목
성취기준 영역 [초등학교5~6학년] 마. 기술 활용
연계과목
과학 사회 미술 수학
연계과목 성취기준 영역
[초등학교 3~4학년] (2) 자석의 이용
[초등학교 5~6학년] 온도와 열, 날씨와 우리생활 [초등학교 3~4학년] (3) 교통과 통신 수단의 변화 [초등학교 5~6학년] 세계의 여러 나라들 [초등학교 3~4학년] 표현
[초등학교 5~6학년] 표현 [초등학교 3~4학년] 도형 [초등학교 5~6학년] 도형 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 번천초등학교 초등 교사 박용철
공동연구원 덕소초등학교 초등 교사 권병수
공동연구원 덕소초등학교 초등 교사 김성구
공동연구원 도심초등학교 초등 교사 김슬기
공동연구원 장승초등학교 초등 교사 노우상
2019년도 정부의 R&D 재원으로 한국과학창의재단의 지원을 받아
융합인재교육(STEAM) 교사연구회를 운영한 최종 결과로써 본 보고서를 제출합니다.
2019년 11 월 15 일
연구책임자 : 박 용 철 (인)
“이 보고서는 2019년도 정부의 재원으로
한국과학창의재단의 지원을 받아 수행된 성과물임 ”
목 차
1. 요약문(Abstract)··· 1
2. 서론··· 1
가. 연구의 필요성 및 목적 ··· 1
3. 연구 수행 내용 및 결과··· 2
가. 연구 수행 내용 ··· 2
나. 연구 수행 결과 ··· 3
4. 결론 및 제언 ··· 6
5. 참고문헌··· 6
[부록]
부록1. STEAM 프로그램 개발 내용 및 결과물 부록2. 학생 산출물
부록3. 자문 의견서
1. 요약문
어느 한 언론에서 우리나라 교육 투자비용과 고등교육 등록률은 OECD평균을 크게 상회 한다고 한다.. 고등교육 등록률이 무려 세계2위(2017년기준)이다. 하지만 교육시스템 질은 138개국중 75위에 불과하다. 특히 4차산업혁명에 필수인 정보통신기술(ICT)분야 고도 지식 과 기능을 보유한 인재는 30.9%로, 중국(47.6%), 미국(71.2%)보다 낮다는 것이다.
4차 산업혁명시대 미래 인재가 갖출 역량은 창의적 문제해결 능력, 다양한 방법으로 사고 하는 대안 도출 역량 , 기계와 협력하고 소통할 수 있는 협력적 소통 역량이 필요하며 이 를 위해서는 몇몇 교과에만 집중하는 것이 아닌 타 교과와의 융합적 교육이 필요하다고 한 다. 이를 위해 STEAM교육의 중요성이 강조되고 있으며, 교사들의 전문성 신장과 융합적 수업능력을 키우기 위하여 정책적으로 지원하고 있다.
이에 본 교사연구회를 구성하여 기 개발된 STEAM 프로그램을 수정 보완하여 학교 현장 에 실제 적용하기 위해 분석하고 교육과정 재구성을 통하여 교육과정간의 연계성 강화와 활용도를 제고하고자 하였다.
본 연구회에서 분석하여 적용하고자 하는 프로그램은 「‘초등학교 실과 ’기술 활용‘ 수업용 STEAM프로그램」으로 발명주제 중심으로 프로젝트 형태의 기존 12차시 수업을 3~6학년으 로 적용범위를 넓히고 발명 위주의 프로그램에 SW 수업 적용 강화하여 「PBL을 통한 SW 기반 STEAM프로그램으로 교육 현장에 적용해 보았다. 이를 통해 교과서 속의 발명교육을 실제 생활과 관련된 문제해결중심의 수업으로 적용해 보았으며 학생들이 STEAM 교육과 함께 해결방법으로 SW 알고리즘의 방법으로 해결하여 봄으로 학생들의 문제해결력 및 창 의력에 도움이 되었을 것으로 여겨진다.
본 연구 결과가 교육현장에 도움이 되며 일반화 되어 적용되었으면 하는 바램 이다.
2. 서론
◦ 융합인재교육 활성화를 위한 교육과정 재구성을 통하여 실과의 기술단원을 실생활의 문제 와 연계된 PBL수업모델을 SW기반으로 STEAM 프로그램으로 확산시키고자 개발하고자 연 구회를 시작하게 되었다. 본 연구회 활동으로 기 개발된 STEAM 프로그램을 개선하고 새로 운 모델로 수정하여 일반화 시키기 위해 아래와 같이 운영하였다.
- 기존 연구에서 실과 생활과 기술을 중심으로 프로그램을 개발하였는데 저학년 수준에서 적용 가능한지 교육과정을 분석
- 분석한 교육과정과 타교과와의 매칭을 통해 새로운 교육과정을 작성
- 실과와 다른 교과와의 융합 수업안을 개발하여 적용하여 학생들의 자기주도적 학습능력 과 문제 해결력을 신장한다.
- 실과 생활과 기술 단원과 다른 교과와의 융합 수업안 개발 - 수업안을 현장 적용하여 장단점 및 개선점 파악
3. 연구 수행 내용 및 결과
가. 연구 수행 내용
① STEAM 프로그램 연구 및 적용
- 2018학년도 STEAM 연구회에서 기 개발한 프로그램과 본 연구회에서 개선하고 개발한 프 로그램을 각 대상 학급에 적용하여 교육과정과의 연계성과 현장 활용도를 높이는데 주안 을 갖고 개발하였다.
- 실제 교실 현장에서 수업에 적용 가능한 STEAM 프로그램을 개발함으로써 직접적으로 그 융합인재교육을 위한 STEAM프로그램이라는 것을 확인 할 수 있도록 하였다
- 연구책임자 및 공동연구원 소속교의 각 학생들에게 적용하여 유의미한 결과를 얻을 수 있도록 100명 이상, 각 학년 2학급 이상 적용할 수 있도록 하였다.
- 현장 적합성 높은 프로그램 개발을 위해 공동 연구 및 공동 수업안을 작성하여 적용하였다.
- 본 연구는 STEAM교사 연구회(유형 1)로서 기존의 STEAM프로그램을 개선 일반화하는데 중점을 두었으며, 기존 프로그램이 기술 활용 수업 STEAM 프로그램으로 발명을 활용한 수업 이지만 소프트웨어 수업이 포함되어 있는 것을 참고하여 문제해결학습(PBL)을 모델 로 SW활용하는 STEAM프로그램을 구안하고자 노력하였다.
② STEAM 수업 평가 방법 개발 및 적용 성과 조사
- 개발한 STEAM 프로그램의 수업 평가를 위하여 다양한 평가 방법을 개발하는데 주안점을 두었으며 STEAM 수업 프로그램에 대한 학생들의 태도와 만족도, 교사들의 만족도 조사 는 온라인 설문으로 사전, 사후 모두 참여하여 실시하였다.
- 차 차시별 평가 방법의 개발 및 적용으로 학생들의 태도와 성취기준에서 유의미한 결과 를 얻었다.
③ STEAM 협력연구 강화 및 확산 실천
-
STEAM 연구회가 주최하는 지역 교사 초청 워크샵으로 본 연구회의 STEAM 프로그램의 운영방안을 알리고 STEAM 교사 연구회의 활동과 본 활동을 통한 프로그램의 일반화를 위한 연수를 실시하였다.- 자문위원과의 포럼을 통해 STEAM 교육의 효과 및 현장 적용에 대해 컨설팅을 실시하여 프로그램을 수정 개선하였다.
- 개발한 STEAM 프로그램 수업공개로 성과 발표 및 교육 확산의 기회가 되었다.
STEAM 프로그램
구분
프로그램명 PBL수업모델을 적용한 SW기반 STEAM 프로그램 선행
프로그램명
< 2018년 STEAM 교사연구회 >
초등학교 실과 ‘기술 활용’ 수업용 STEAM 프로그램
학교급 초등학교 대상 학년(군) 3학년~6학년
중심과목 실과 중심과목
성취기준 영역 [초등학교5~6학년] 마. 기술 활용
연계과목
과학 사회 미술 수학
연계과목 성취기준 영역
[초등학교 3~4학년] (2) 자석의 이용
[초등학교 5~6학년] 온도와 열, 날씨와 우리생활 [초등학교 3~4학년] (3) 교통과 통신 수단의 변화 [초등학교 5~6학년] 세계의 여러 나라들 [초등학교 3~4학년] 표현
[초등학교 5~6학년] 표현 [초등학교 3~4학년] 도형 [초등학교 5~6학년] 도형
개발계획
주제 연번 차시
(시수) 과목 연계(안)
1 2 실과(1) + 과학(0.5) + 미술(0.5) 2 2 과학(1) + 실과(1) + 미술(0.5) 3 2 실과(1) + 사회(0.5.) + 수학(0.5) 4 3 실과(1) + 미술(1) + 과학(1) 5 3 실과(1) + 미술(1) + 도덕(1) 적용
결과 기존의 12차시 프로그램을 수정하여 새로운 차시 개발 및 수업 적용 완료 나. 연구 수행 결과
① 연구원 및 교사들을 대상으로 한 STEAM 교육 연수
- 2015개정교육과정에 대한 올바른 이해를 위하여 연구원들을 대상으로 개정 교육과정 연수 를 실시하였다.
- STEAM 교육을 위해 기본 소양 교육, 교과 교육과정 분석 및 재 조직화 연수와 워크샵을 실시하였다.
② 맞춤형 컨설팅 활동 전개
- 개정교육과정에 대한 외부전문가의 자문으로 교육과정 및 수업모델 컨설팅을 실시하였다.
- 컨설팅 결과 발명스팀 프로그램에 PBL모델을 적용한 점은 좋았으나 아직 초등학교 수준에 서 SW활용 하여 문제를 해결하기에는 어려움이 따르지 않을까 하는 의견이 나왔다.
- 이 점을 보완하여 교수학습 과정안을 작성, 수업에 적용해 보았다.
③ 수업모델 프로그램 수업 적용 및 평가를 위한 활동
- 연구원들의 담당학년을 프로그램이 적용 가능하도록 조정하고 비교 분석을 위하여 수업을 공유하고 팀티칭을 통해 변인을 통제할 수 있도록 하였다.
- 연구원들의 학교 여건에 따라 수업 내용이 달라질 수 있으나 공동수업을 작성∙적용하여 수 업 전후 STEAM 수업에 대한 학생들의 태도 및 정서 결과가 타당하고 신뢰할 수준으로 나 올 수 있도록 노력하였다.
④ 차시별 STEAM 교과와 수업 주제를 각자의 학교 여건을 고려하여 선정하였다.
⑤ 주제별로 개선사항을 협의하고 적합한 교과 단원을 추출하여 적용하였다.
⑥ 교과와 연계시 아래의 사항을 고려하여 창의적 체험활동과 연계하여 수업을 구성하였다.
- STEAM 교과와 창의적 체험활동 연계운영
일반화를 위해 3학년에도 적용하고자 실과관련 수업을 창의적체험활동 시간에 교사가 학 생 수준에 맞게 수업을 재구성하여 실시하였다.
- 교과와 창의적 체험활동 간 주제 통합이 타당하게 이루어지도록 하였다.
<표 1> 개발 프로그램 적용 개요
프로그램 적용대상 번천 덕소 초등학교 3학년 45 명
덕소초등학교 6학년 68명 (총합 113명)
적용시수 학생당 평균 6시간 (프로그램 총 12시간)
적용일정 9월 1주 ∼ 10월 4주
학생 평가 계획 및 학생부 기재 방안
평가방법: 관찰평가, 수행평가, 지필평가, 자기(동료)평가
학생부 기재 방안: STEAM 교육프로그램(12차시)을 통하여 PBL수업 평가와 SW 활용 능력에 맞추어 기재
◦연구 수행 결과
- 전체 12차시중 12차시 수업을 개발, 적용하였으며 10월까지 수업공개와 최종보고서, 학생 태도검사 및 만족도 조사를 실시하였다
구분 수행 계획
교수학습지도안 개발 차시 총 12차시정
수업 적용 일정 2019. 9. 1. ~ 2019. 10. 31.
(STEAM 수업)수혜학생 수 번천초, 덕소초등학교 총 113명 (3학년 2개 학급 45명, 6학년 68명) 학생 태도검사 사전검사 7월 10일~9월 9일, 2개 학급(110명) 실시 완료
사후검사 10월 30일, 2개 학급(110명) 예정
학생 및 교사 만족도조사 10월 31일 실시 완료
교사연구회 STEAM 행사 개최 2019. 8. 24. ‘STEAM 확산을 위한 워크숍 행사’ 개최 2019. 10. 17. 5~6교시(13:10~14:30) 수업공개
논문 또는 학술대회 해당 없음
특허출원(국외, 국내) 해당 없음
STEAM 융합교육 교사 연구회 운영 자체 평가 결과
◎ 학생 측면
연구 대상이 3, 6학년으로 3학년은 정규교육과정 안에서 수업이 어려워 창의적체활동 담임 재량 활동으로 스팀 프로그램을 적용하였으며 6학년은 정규 교육과정 해당 내용이 끝나고 심화차시로 스 팀교육을 연계되도록 개발한 스팀프로그램을 해당 단원에 분산형태로 투입하였다. 그 결과, 학생들 이 정규 실과 교육과정에서 배운 지식과 기능을 활용하여 스팀교육을 받을 수 있어, 학생들의 핵심 역량 강화에 효과적이었다. 하지만 3학년은 그 수준이 맞지 않아 흥미있어 하면서도 어려워 하는 학 생들이 있었다. 하지만 개발 프로그램을 통해 학생들이 스팀교육에 흥미와 관심을 많이 갖게 되었 다. 특히 스팀교육을 처음 접한 학생들이 실과(발명)과 과학, 사회, 미술 등의 융합가능성에 호기심을 보이고 지속적인 참여 의향을 보였다. 그러나 분산 적용으로 인해 스팀교육을 기존 수업 개선으로만 인식하여 개별 학생에 따라 스팀교육에 대한 학생 인식이 낮은 경우도 있었다.
◎ 교사 측면
연구회 소속 교사들의 기본 교육적 마인드가 긍정적이며, 호혜적이고, 협력적이었다. 그러나 연구 원 학교간 거리가 있어 오프라인으로 자주 협의하기가 쉽지 않았다. 그러나 연구회 프로그램 개발 과정에서 과한 욕심을 버리고 처음 계획 단계에서 의도했던 기본원칙을 지키고자 노력했으며 협의 를 통해 개발방법이나 적용, 사전사후 효과 검증의 절차를 결정하고 실천한 결과, 교사의 스팀교육 에 대한 관심과 역량이 높아지고 있으며 연구회 소속감과 책임감이 강해졌다.
◎ 연구 / 교사연구회 운영 측면
* 연구회 조직 및 비전 공유 단계에서부터 학교장의 사전 승인과 지지를 받아 학교 특색의 하나로 스팀교육을 발전시키고자 노력하였으나, 작은 학교 규모로 열악하고 또한 예술 중심의 주제가 이미 정해져 있어 새롭게 적용하기는 힘들었다. 차후년도에 적극적으로 추진하도록 하겠다.
융합과학교육원 연구사를 연구회 운영 자문위원으로 위촉하여 연구 및 운영 면에서 지속적인 컨 설팅 및 회원간 소속감 증진에 노력하였으며, 자문위원 및 스팀교육 현장 전문가의 자문컨설팅을 2 회 받아 프로그램의 완성도를 높이고자 하였다.
4. 결론 및 제언
STEAM에 대한 전문적인 소양 없이 시작한 연구회로 처음애는 새로운 교수학습 모델을 배운다는 생각으로 시작한 STEAM 프로그램 연구회 모임이었지만 시행착오를 겪으며 기존 프로그램을 개선하여 현장에 적용하고 자 협의회 및 외부 전문가들의 도움으로 STEAM 프로그램의 적용과 수업안 설계, 수업 지도안 작성 등 시나 브로 한 가지씩 배워나가며 우리의 주제에 맞게 STEAM프로그램을 구안하고자 하였다.
본 STEAM 교육 연구회를 함께 참여하면서 STEAM 프로그램 개발 적용을 하면서 얻은 성과라고 한다면
1. 공통된 주제로 지속적인 연구모임을 하며 교사로서 전문성을 키워나갈 수 있었으며 학생들에게도 새로운 프로그램을 적용할 수 있었음
2. 교육과정을 재구성하고 타 교과와의 연관성을 찾아 연계하여 교수학습 적용 방안을 위해 노력함으로 교육 과정간의 유기적인 관계와 주제중심 수업을 계획할 수 있는 기회가 되었음
3. 함께 프로그램을 구안함으로 집단지성을 발휘하여 프로그램을 개선하면서 적용할 수 있으며, 그 과정에서 교육에 대해 함께 고민함으로 더 발전된 방향으로 나아갈 수 있었음
4. 학생들에게 적용하면서 학생들이 STEAM 교육이 무엇인지 새롭게 알게 되었으며, 수업하는 과정 및 결과 면에서 학생들이 ‘재미있다’,‘계속 STEAM수업으로 진행하였으면 좋겠다’, ‘새로운 수업인 것 같다’ 라는 반 응을 보이는 등 본 프로그램에 대한 성취가 높았음
다만, 각 연구회 회원들의 학교 사정으로 일정이 변경될 때가 많았으며, 기존 개발 프로그램인 초등학교 실과의 ‘기술 활용’ 성취기준이 6학년 실과 교과에 제한되어 있어 3학년에게도 적용하기 위해 교육과정을 재 구성하고 수업을 창의적 체험활동 시간을 활용하여 주제에 맞춰 적용하였으며, 발명교육에 SW프로그램을 활 용하기 위해서 선행연구가 조금 부족하였던 점이 아쉬움으로 남는다. 본 연구 결과를 활용할 때 이러한 제한 점에 염두를 두고 좀 더 발전된 연구가 나오기를 바랄 따름이다.
본 연구가 학교 현장에 도움이 되고 STEAM프로그램이 일반화 되는데 기여되기를 바란다.
5. 참고문헌
강경희 (2010), 과학 교수 학습 방법에 관한 국내 연구 동향 및 이슈, 과학교육연구, 34권1호, 22-32.
교육과학기술부 (2011), 2009 개정 교육과정에 따른 과학과 교육과정, 서울: 교육과학기술부.
박상우 (2011), 과학과 디지털교과서 활용이 초등학생의 과학 학업성취도와 흥미도에 미치는 영향, 대구교육대 학교 교육대학원 석사학위논문.
박제윤 (2013), 창의적 과학방법으로서 철학의 비판적 사고: 신경철학적 해명. 한국과학교육학회지, 33(1), 144-160.
김문경 (2014). 초등과학에서 융합인재교육(STEAM) 프로젝트 학습이 학생의 창의적 문제해결력 및 학업성취도
[부록1] STEAM 프로그램 개발 내용 및 결과물
(프로그램명) PBL수업모델을 적용한 SW기반 STEAM 프로그램
1. STEAM 프로그램 개발·적용 교육과정
연번 차시 (중심과목)
2015 개정 교육과정 성취기준
(연계과목) 성취기준 영역
1 1~2/12 [6실05-03] 생활 속에 적용된 발명과 문제해결의 사례를 통해
발명의 의미와 중요성을 이해한다. 미술- 표현
2 3~4/12 [4과02-03] 일상생활에서 자석이 사용되는 예를 조사하고, 자석 의 성질과 관련지어 그 기능을 설명할 수 있다.
실과 -기술과 생활
3 5~6/12 [6실05-06] 생활 속에서 로봇 활용 사례를 통해 작동 원리와 활 용 분야를 이해한다.
사회 -교통과 통신수단
4 7~9/12 [6실05-04] 다양한 재료를 활용하여 창의적인 제품을 구상하고
제작할 수 있다. 과학, 미술
5 10~12/12[6 실 05-04] 다양한 재료를 활용하여 창의적인 제품을 구상하고
제작한다. 도덕, 미술
2. STEAM 프로그램 총괄표(총 12차시)
차시 주요내용
1~2 /12
주제(단원)명 생각을 키우는 발명 기법 알아보기
실생활의 문제를 해결하기 발명 기법의 원리에 대하여 이해하고 발명 기법을 이용 하여 만들어진 다양한 제품을 설명하며, 우리 주변의 여러 문제를 발명기법을 통해 해결할 수 있다.
Co 밤중에 음주운전 단속을 하던 경찰관에게 플래시가 없다면 어떻게 해야 할까?
CD 발명기법을 알아보고 적용된 실제 예 알아보기
ET 우리 주변의 문제를 해결하는 발명아이디어 내기
3~4 /12
주제(단원)명 자석을 이용하여 장난감을 만들어 보기
우리 생활 속 다양한 곳에서 활용되는 자석을 이용하여 나만의 장난감을 발명기법에 따라 만들어 보고 활용하도록 제작해 본다.
Co 자석은 우리 생활에서 어떻게 활용되고 있을까?
CD 자석의 성질을 이용하여 나만의 장난감 설계하기
ET 모둠별로 만들어진 장난감 체험해 보기
5~6 /16
주제(단원)명 햄스터 로봇을 활용하여 미로 찾기
햄스터 로봇의 속력을 구하는 방법을 이해하고 친구들에게 설명할 수 있다.
햄스터 로봇의 속력과 동작원리를 통해 미로를 찾을 수 있다.
모둠의 역할을 성실히 수행하며 주어진 문제를 해결할 수 있다.
Co 햄스터 로봇을 보고 어떻게 동작하는지 살펴보기
CD 햄스터 로봇의 실행원리 알아보고 코딩하기
ET 로봇을 동작하여 미로 통과하기 7~9
/12
주제(단원)명 자연물을 모방한 발명품 만들기
빛을 내는 물건을 보고 공통점을 찾아 전구와 전지의 필요성에 대해 이야기해 본다.
손전등과 같이 빛을 내는 물건들의 전구와 전지를 연결하는 전기회로를 알아본다.
재활용 종이를 활용하여 자연물의 모습을 창의적으로 디자인하여 손전등을 제작해본다.
Co 빛을 내는 물건들 살펴보고 공통점 찾아보기
CD 전기회로의 원리 배우고 연결하여 보기
ET 자연물을 모방하여 창의적으로 손전등 디자인 하여 제작하여 보기
10~12 /12
주제(단원)명 넛지효과의 원리를 이해하고, 환경을 생각하는 발명품 만들기
사람들의 행동변화를 일으키는 넛지효과에 대해 배워보고 발명품이 넛지효과를 일으킬 수 있도록 창의적으로 제작하여 보기
Co 넛지 효과에 대해 알아보기
ET 생활 속 넛지 디자인의 사례 조사해보기
CD 넛지 디자인을 활용하여 공익광고 디자인하기
CD 쓰레기통을 이용한 넛지 디자인 제품을 제작해봅시다.
3. STEAM 프로그램 차시별 수업지도안
중심과목 실과 학교급/학년(군) 초등/3학년, 6학년
중심과목 성취기준
영역
[초등학교] 나. 기술의 세계 중심과목 성취기준
[6실05-03] 생활 속에 적용된 발명 과 문제해결의 사례를 통해 발명의 의미와 중요성을 이해한다.
주제(단원)명 2. 생활과 기술 차시 1-2/12
학습목표
발명이란 무엇인지 알아보고 발명과 발견의 차이에 대하여 구별할 수 있다.
간단한 발명 기법의 원리에 대하여 이해할 수 있다.
발명 기법을 이용하여 만들어진 다양한 제품을 설명할 수 있다.
세계 여러 나라의 문제를 발명기법을 통해 해결할 수 있다.
연계과목 과학, 미술 연계과목
성취기준 영역
[초등학교 3~64학년] 전기회로 [초등학교 3~6학년] 표현
STEAM 요소
S 전기회로의 원리 T 다양한 발명 기술 E 발명 아이디어 구상도 A 발명 아이디어 스케치 하기 M -
개발 의도
5-1-2. 생활과 기술 단원에 있는 발명 기법 알아보기에서 발명 기법을 알아보고 주변의 물건에서 발명 기법을 찾아본 다음, 실제로 발명을 해볼 수 있도록 되어 있는 소재를 찾을 때 현재 지구촌에 있는 다양한 문제들과 결부하여 생각해 보도 록 하여 시야를 넓힐 수 있도록 하였다.
5-1-2. 생활과 기술 단원에 있는 발명 기법 알아보기에서 발명 기법을 알아보고, 생활 주변의 물건에서 발명 기법을 찾아본 다음, 실제로 발명을 해볼 수 있도록 되어 있어 그 소재를 찾 을 때 현재 지구촌에 있는 다양한 문제들과 결부하여 생각해 보도록 하여 발명의 시야를 넓 힐 수 있도록 하였다.
수업의 구성으로는 먼저 학생들이 발명 기법이 무엇인지, 우리가 사용하는 물건들이 발명기 법으로 만들어 졌다는 것을 알아본다. 그리고 물건들이 어떤 발명기법으로 만들어 졌는지 확 인해 본 다음, 제시된 세계 여러 나라의 문제들을 공부했던 발명기법을 통해서 해결해 보도 록 하여, 세계 여러 나라에는 다양한 문제가 있음을 깨닫고, 공감하는 마음을 가지며, 직접 해결해 보는 시간을 갖도록 구성 하였다.
STEAM 학습 준거
상황 제시
상 황 제 시
실생활에서 일어나 는 문제점 탐색 다양한 발명기법 얼 아보기
발명 기법을 적용해 보기
창 의 적 설 계
창의적 설계
문제를 해결하기 위 한 다른 모둠의 다 양한 아이디어 들어 보고 공감하기
감 성 적 체 험
○ 다양한 발명 기법을 적용 하여 학생들의 주변에서 일어 날 수 있는 간단한 문제룰 해 결 할 수 있는 발명품 구상하 기
감성적 체험
학습
과정 교수-학습 활동 학습자료
및 유의점
도입 (15 분)
Co 동기유발
◎ 동영상을 보면서 발명이란 무엇인지 생각해보기
T : 발명의 달인이 만든 발명품들이 인정받지 못하는 이유는 무엇일까요?
S : 사용할 수 없는 물건들이었기 때문입니다.
T : 발명이란 무엇일까요?
S : 지금까지 없었던 것을 만드는 것입니다.
S : 쓸모가 있어야 하는 것입니다.
T : 경찰관이 밤에 음주단속을 하는데 플래시가 없다면 어떻게 해야 할까요?Co S : 단속을 할 수 없을 것 같습니다.
경찰서에 가서 다시 플래시를 가져와야 합니다.
T : 이번시간에는 이러한 문제점을 해결하기 위한 발명이란 것에 대해 알 아 봅시다.
Co 학습문제 확인
◎ 학습순서 알아보기
활동 1 : 발명이란 무엇인지 알아보기 활동 2 : 발명의 기법 알아보기
활동3 : 여러 가지 실생활의 문제 생각해보기
발명이란 무엇인지 알아보고, 이를 활용하여 여러 가지 문제를 해결할 수 있는 발명 아이디어를 구상해 봅시다.
생활의 달인 동영상
Tip! 학 생 들 의 자유로운 의견을 모두 허 용 해 주도록 한다.
전개 (50 분)
CD 발명이란 무엇인지 알아보기
◉ 발명과 발견의 차이 알아보기
모둠별로 발명과 발견에 대해 이야기를 나눠 봅시다.
-발견 : 미처 찾아내지 못하였거나 아직 알려지지 아니한 사물이나 현상, 사실 따위를 찾아냄.
-발명은 발견한 현상을 활용하여 이전에 없던 것을 새롭게 만들어 내는 것을 말합니다.
CD 발명의 기법 알아보기
Tip! 학 생 들 의 자유로운 의견을 모두 허 용 해 주도록 한다.
Tip! 발명품 의 사례를 보여 주면서 발 명 품 의 원리를 알 아보는 방식 으로 진행 코카콜라 동영상
학습지
Co 발명품을 보고 기법 알아보기
◉ 제시된 발명품 그림이 어떤 발명 기법으로 만들어 졌는지 알아보기
∘ 개인별로 제시된 발명품 그림이 어떤 발명 기법으로 만들어 졌는지 그 림에 알맞은 발명기법을 써 봅시다.
- 개인별로 그림에 알맞은 발명기법을 쓴다.
ET 기록한 것을 발표해 보도록 합시다.
CD 우리 주변에서 쉽게 찾아볼 수 있는 생활 속 문제점 발명기법으로 해결하기
CD 제시된 문제점을 보고 문제를 해결하기 위해 발명기법을 이용하여 아 이디어 구상해보기
- 제시된 문제를 해결하기 위한 발명 기법을 선택하고, 발명 아이디어를 구상한다.
- 기록한 것을 발표해 봅시다.
정리 (15 분)
Co ET 모둠별 아이디어 발표 및 정리
모둠별로 아이디어를 발표해 보고 여러 아이디어를 비교하여 봅시다.
- 여러 아이디어를 정리하여 제시한다.
- 모둠별 아이디어 중 가장 좋았던 아이디어에 스티커를 붙여본다.
- 스티커가 가장 많은 모둠의 아이디어가 좋았던 이유를 이야기해 본다.
아이디어가 선정 후 해야할 일 알아보기
혹시 나의 아이디어를 다른 사람이 이미 생각하지 않았는지 검색을 통해 찾아봅시다. 검색은 어떻게 할까요?
S : 키프리스나 포털사이트를 활용합니다.
T : 오늘 생각한 아이디어가 이미 있는 것은 아닌지 꼭 검색해 봅시다.
Tip! 자기 모 둠 을 제외한 다른 모 둠 의 작 품 에 붙 이 도 록 한다.
Tip! 검색되 어도 실망 하지 않도록 이 야 기 해 준다.
4. 학생활동지 / 학생참고자료
차시 1~2/12
STEAM Mission 해결 학습지
◎ 우리 주위에서 발명품이라고 생각되는 것들을 생각해봅시다.
▶ 발명과 발견의 차이는 무엇일까요?
▶ 아래의 목록을 앍고, 발명이 아니라고 생각하는 것을 아래 빈칸에 적어봅시다.
▶ 발명이 아닌 것이라고 생각하는 항목들의 이유를 말해 봅시다.
발명인 것 발명이 아닌것
□ 모바일 게임 □ 전기 □ 한글 □ 일본어
□ 성냥 □ 쵸코렛 쿠키 만드는 방법 □ 콜라 만드는 방법
□ 농구 □ 운동화 □ 생일축하 노래 □ 모나리자 그림
□ 손가락으로 그림그리기(finger painting) □ 산불
□ 월석 □ 태백산맥 □ 서해대교 □ 이순신장군 동상
차시 1~2/12
STEAM
Mission 해결 학습지◎ 아래 문제 상황을 모둠에서 해결하여 봅시다.
창의는 미술시간이나 음악시간이 되면 항상 걱정이다. 왜냐하면 미술시간과 음악 시간에 사용하는 풀과 리코더, 단소가 책상위를 굴러 떨어져 주우러 다녀야 하고, 책상 안에서도 굴러다녀 소리 때문에 수업에 방해가 되고, 신경이 쓰여 집중이 안된다.
‘어떻게 하면 굴러다니는 학용품들을 구르지 않게 할 수 있을까?’
◎ 해결을 위한 아이디어 구상
▶ 탐구활동을 통해 얻은 아이디어로 주어진 미션을 해결하기 위한 아이디어를 가능한 많이 내어보고, 각 아이디어의 장단점을 생각해 본 후 최종 아이디어를 선택해 보기
아이디어 장 점 단 점
차시 1~2/12
◎ 선정된 아이디어 스케치
▶ 선정된 아이디어를 아래 예시와 같이 스케치해 봅시다.
자료출처 특허청 발명교육 포털사이트(https://www.ip-edu.net/) 교수학습 자료실
5. 교사자료
차시 1~2/12
■ 특허의 필요성
이 세상에 없던 것을 새로 만들거나 생각해 내는 것으로, 우리의 일상생활에 이미 만들어져 있는 것에 대해 보다 더 편리하게. 보다 더 모양을 좋게 하는 것도 발명이라고 볼 수 있다.
그런 발명품들을 국가가 법으로 보호해 주고, 그 발명품을 다른 사람이 사용하고 만들고 판매 하 는 것에 대해 혼자서 모든 권리를 가지게 되는데 이런 권리를 가질 수 있도록 하는 것이 바로 "
산업재산권"이라고 하는데, 그중의 하나가 특허라고 볼 수 있다. 따라서 특허는 작은 의미의 "산 업재산권"이라고 할 수 있다. 이렇게 국가가 널리 알려 사람들이 그 발명품을 통해 더욱 편리하 게 생활할 수 있도록 하고 또 다른 사람들은 그 발명품을 보고 더 좋은 발명품을 만들 수도 있 다고 한다. 이렇게 특허는 이렇게 회사나 개인이 발명한 것들을 안전하게 보호하여 회사와 나라 가 발전할 수 있게 해 준다.
■ 특허의 의미
아직까지 없었던 물건이나 그 물건을 만드는 방법을 최초로 발명한 것을 바로 특허라고 한다.
우리가 지금 아주 편리하게 쓰고 있는 전화 없으면 너무 답답하겠으나 전화도 바로 벨이라는 사 람이 전자를 응용하여 처음으로 전화기를 생각해 낸 발명품. 즉 특허하고 볼 수 있다.
■ 실용신안의 의미
실용신안이란 이미 발명된 것을 바꾸어서 보다 편리하고 쓸모 있게 만든 것을 실용신안이라고 한다.
벨이 처음 만들어낸 전화기는 지금의 전화기와는 다르게 말하는 곳과 듣는 곳이 따로 따로 되어 있었다. 그런데 그것이 불편해서 지금의 전화처럼 수화기 하나에 말하는 곳, 듣는 곳을 함께 만들 어 지금 우리들이 쓰는 전화기가 되었다고 한다..
자료출처 특허청 발명교육 포털사이트(https://www.ip-edu.net/) 교수학습 자료실
차시 1~3/16
■ 디자인
이것은 특허와 실용 신안과 기술이나 실용적 가치 대신 미적 감각을 기본으로 한다. 즉 물품의 모양, 형상, 색채 또는 이 세 가지의 결합을 통해 시각적으로 미적 감각을 일으키게 하는 새로운 디자인을 말한다.
디자인이란 물건의 형상ㆍ모양을 권리로 인정하는 것입니다. 우리가 일상생활에서 찾을 수 있는 물건들의 디자인을 의미한다. 전화기를 예를 들면 집에 있는 전화기를 모양을 바꾸거나 색깔을 바꾼 것을 말한다.
■ 상표
기호, 문자, 도향 또는 이들을 결합하여 자기상품의 신용을 유지하고, 자기 상품을 다른 상품과 구별시키기 위해서 제품 또는 포장에 사용 하는 상호나 마크를 말한다, 이것을 등록하기 위해서는 타인의 등록 상표와 같거나 비슷해서는 안된다.
우리가 먹는 아이스크림에도 해0, 롯0, 오00 이런 상표가 붙어있고.
또 집에 있는 냉장고나 TV도 삼0이니 L0 니 하는 상표들이 여기에 해당한다.
상표란 다른 사람의 상품과 구분하기 위해 사용되는 기호ㆍ문자ㆍ도형이나 이들을 결합한 것 또 는 이들과 색과 결합으로서 다른 사람들 것과 확실히 구분되는 것을 말한다고 볼 수 있다. 전화 기를 예로 들면 만든 회사에서 자기회사가 만들었다고 표시를 해 다른 회사가 만든 전화기와 구 분이 되도록 하기 위한 표시이다.
자료출처 특허청 발명교육 포털사이트(https://www.ip-edu.net/) 교수학습 자료실
중심과목 과학 학교급/학년(군) 초등학교/3 학년 , 6 학년 중심과목
성취기준 영역
[초등학교] 나. 자석의 이용 중심과목 성취기준
[4 과 02-03] 일상생활에서 자석이 사용 되는 예를 조사하고, 자석의 성질과 관 련지어 그 기능을 설명할 수 있다.
주제(단원)명 4. 자석의 이용 차시 3~4/12
학습목표 일상생활에서 자석이 사용되는 예를 조사하고, 자석의 성질과 관련지어 그 기능을 설명할 수 있다.
연계과목 실과, 미술 연계과목
성취기준 영역
[초등학교 3~4 학년 사회]
필요한 것의 생산과 교환
STEAM 요소
S 실생활에서 자석의 원리가 적용된 도구 찾기
T 자석의 끌어당기고 밀어내는 원리가 들어있는 장난감 만들기 E 인력과 척력의 활용
A 나만의 장난감 디자인 하고 홍보하기 M
개발 의도
자석의 원리를 이용한 장난감을 만드는 활동을 통해 학생들은 원리를 분석하고 끝없이 탐구하는 자세 과학적 탐구력을 기를 수 있다. 또 모둠별 내가 만든 장난감에 여러 의미를 부여할 수 있는 능력을 기를 수 있고 성공의 기쁨을 감성적으로 체험할 수 있는 기회를 얻게 될 것이다.
우리가 의식하지 못하는 사이에 우리 생활 주변에는 자석의 원리를 이용한 다양한 물건이 활용되고 있다. 자석의 원리를 탐구하고 자석의 힘을 느껴보고 이를 자유자제로 활용할 수 있는 능력을 기르는 것은 창의적 융합 인재를 기르는 데 꼭 필요한 것이라 생각된다.
다양한 조작 활동을 통해 자석의 힘을 이해하고 장난감의 작동 원리를 알게 된다면 좀 더 학생들의 창의성과 상상력을 키울 수 있을 것이다. 즉 자석의 힘을 이용한 장난감을 단순히 갖고 놀기만 한다면 그 이상의 발전이 없으나 자석의 힘이 작용되는 원리를 이해하고 이를 발전시켜 자석의 힘을 이용한 또 다른 장난감을 만들어 볼 수 있다면 큰 의미가 있을 것이다. 또한 우리나라의 문화적, 자연적 특징이 잘 드러날 수 있도록 디자인하여 제작하고, 다양한 수단을 동원한 홍보를 한다면 경제적 가치도 충분히 창출할 수 있을 것이다.
STEAM 학습 준거
상황 제시
상 황 제 시
※ 생활 속에서 자석 필통을 본 적이 있나 요? 자석 필통은 자석 의 어떤 원리를 이용 하여 만들었을까?
창 의 적 설 계
창의적 설계
- 모둠별 자석 장난감 홍보하는 자료를 만들 고 친구들에게 소개하 고 경험을 통해 감성 적 체험 기르기
감 성 적 체 험 - 생활 속 자석의 이용 예 알아보기
- 자석 장난감 설계하기기 - 자석 장난감 만들기
감성적 체험
학습 교수-학습 활동 학습자료
과정 및 유의점
도입 (10 분)
Co 전시학습 상기
- 발명이란 무엇일까요?
ET 지난 시간에 봤던 발명기법에는 어떤 것들이 있었나요?
더하기 기법 : 힐리스 운동화, 라이트 볼펜 빼기 기법: 오픈카, 무선 마우스
모양 바꾸기 기법: 주름 빨대, 코카콜라병
반대로 생각하기 기법: 벙어리 장갑, 발가락 양말 등 재료 바꾸기 기법: 다양한 재료의 컵, 장갑
재활용하기 기법: 계란판-방음재 등
ET 학교에서 자석을 사용한 경우가 있었나요?
칠판 자석과 실험할 때 봤습니다.
Co 학습문제 확인
일상생활에서 자석이 사용되는 예를 조사하고, 자석의 성질과 관련지어 그 기능을 설명하여 봅시다.
Tip! 우리나 라 발명가 장 영 실 의 발명영상을 함께 보며 발 명 원 리 생각해보기
전개 (60 분)
ET 생활 속 자석이 이용되는 예 알아봅시다.
- 자기부상열차 움직임 영상 자료 확인하기
(움직임이 있기 위해서 어떤 성질을 이용하였는지 확인하기) - 생활에서 자석이 이용되는 예 발표하기
(자석 필통, 자석 클립 통, 가방 자석 단추, 자석 드라이버, 다트) - 발명가가 되어 탐구한 결과 발표하기
- 생활에서 자석이 이용되는 예와 확산 아이디어 적어보기
CD 모둠별 자석을 이용한 장난감을 설계해봅시다.
- 자석의 원리를 이용한 장난감 설계하기
- 모둠별 필요한 재료 생각하고 활용 방안 생각하기 - 기능과 기자인을 고려한 제품 설계하기
CD 모둠별 자석을 이용한 장난감을 제작해봅시다.
- 자석의 원리를 이용한 장난감 만들기
- 제품 제작과정에서 서로 활발한 토의 토론 하기
CD 모둠별 장난감 소개하고 홍보하는 자료를 만들어 봅시다.
- 자석 장난감 소개 자료 만들기
- 디자인, 경제성 등을 생각하여 제품 홍보자료 만들기
Tip! 발명 가가 되어 탐구하면서 기초단계의 더하기 기 법을 학습 하고 자석 의 성질을 이용한 아 이 디 어 를 서로 더해 가며 흥미 로운 발명 아이디어를 탐색해보는 계기가 된 다.
정리 (10 분)
ET 모둠별 만든 장남감 발표하고 체험하기 - 자석이 이용되는 예 정리하고 자기평가하기
- 수업을 통해 알게 된 점과 느낀 점을 이야기해 보기
Tip! 자기평 가도 하면 서 감성적 체험의 기 회를 갖도 록 한다.
4. 학생활동지 / 학생참고자료
차시 3~4/12
STEAM
Mission 해결 학습지1. 자석을 활용하는 생활 속 물건을 정리하여 적어 보세요.
2. 자석을 이용하여 작동하는 장난감의 장점 생각하여 적어 보세요.
3. 자석과 관련하여 떠 오르는 것을 자유롭게 적어 보세요.
자석
차시 3~4/12
STEAM
Mission 해결 학습지4. 만들고 싶은 장난감에 대해 치대한 많이 써보세요.
장난감 그림 구상 제품 설명 및 특징
5. 교사자료
차시 3~4/12
STEAM
Mission 해결 학습지◎ 자석의 힘을 이용한 장난감의 경제적, 문화적 가치를 높일 수 있는 랩핑 디자인 학습 ★ 랩핑 디자인(Wrapping Design)이란?
- 통째로 에워싸는 디자인
<한글, 서울을 누빈다>
지난 10월 9일, 567번째 한글날을 맞이해 전국 곳곳에서 한글과 관련된 다양한 행사가 열 렸다. 특히 올해에는 23년만에 한글날이 공휴일로 재지정되면서 다시 한 번 그 의미를 조명 하자는 열기를 느낄 수 있었다. 그 중에서 서울 도심을 운행하는 간선버스에 한글 디자인을 랩핑한 ‘한글 버스’가 운행을 계시해, 사람들의 눈길을 사로잡았다.
“한글, 세계적 디자인으로 꽃 피우다”를 주제로 기획된 이번 프로젝트는 한글 자음을 입체 적으로 시각화해 기존에 운행되는 버스 위에 랩핑했다. 마치 한글 자음이 움직이는 것처럼 표현한 이 버스는 버스를 디자인요소로 새롭게 조명한 시도를 했다는 점에서도 주목 받고 있 다. 또한 시민들과 외국인 관광객 모두에게 한글을 즐거움을 느낄 수 있게 해줬다.
-2013.10.15. 이건만 에이앤애프 기사 발췌-
<핀에어 마리메꼬 디자인 담은 두번째 랩핑 비행기 선보여>
핀에어는 핀란드 대표 패션&디자인 회사 마리메꼬와의 디자인 협력을 기념해 마리메꼬의 디자 인을 담은 두 번째 랩핑 비행기를 선보인다고 16일 밝혔다.
이번에 새롭게 선보인 A330 항공기는 마리메꼬의 '메트산바키(숲의 주인)' 패턴을 바탕으로 한 푸른 숲의 모습을 담았다.
메트산바키 랩핑 항공기는 지난해 10월부터 운항 중인 '우니꼬(양귀비)' 패턴의 A340 항공기와 함께 핀에어의 헬싱키 허브로부터 뉴욕 및 아시아 지역의 13개 취항지로 운항될 예정이다.
-2013.5.16. 파이넨셜 뉴스 기사 발췌-
자료출처 -2013.10.15. 이건만 에이앤애프 기사 발췌- -2013.5.16. 파이넨셜 뉴스 기사 발췌-
중심과목 실과 학교급/학년(군) 초등학교/3 학년, 6 학년 중심과목
성취기준 영역
[초등학교] 기술활용 중심과목 성취기준
[6 실 05-06] 생활 속에서 로봇 활용 사례를 통해 작동 원리와 활용 분야를 이해한다.
주제(단원)명 햄스터 로봇을 활용하여 미로
찾기 차시 5~6/12
학습목표
생활 속 다양한 곳에서 로봇이 활용되는 사례를 통해 로봇의 작동원리를 설명 할 수 있다.
로봇의 활용을 통해 달라질 미래의 교통수단의 변화에 대해 이야기 할 수 있다.
연계과목 사회 성취기준 영역연계과목 [초등학교] 교통과 통신 수단의 변화
STEAM 요소
S 햄스터 로봇이 움직이는 원리 이해 T 햄스터 로봇의 구성과 작동 기술 E 기계의 작동 원리
A 다양한 형태의 미로와 미래의 생활 모습이 담긴 영상 M 시간 측정
개발 의도
햄스터 로봇이라는 교육용 로봇과 이를 제어하는 스크래치라는 교육용 소프트웨어를 활용하 였다. 먼저 문제를 해결하기 위해 햄스터 로봇의 속력을 알고 이를 활용하여 모둠별로 알고리즘을 설계하였으며, 이를 기반으로 스크래치를 활용하여 햄스터 로봇을 제어하여 문제를 해결하였다.
본 차시는 원래 자전거, 인라인 스케이트와 같은 움직이는 물체의 속력을 측정함으로써 일상생활에서의 속력을 이해하고 문제 상황을 해결하기 위하여 속력을 이해하고 학생 스스로 움직이는 물체의 속력을 측정하는 학습을 통하여 이 단원에서 학습한 물체의 속력을 생각하는 차시이지만 차시를 재구성하여 소프트웨어교육의 방법을 적용하였다.
STEAM 학습 준거
상황 제시
상 황 제 시
햄스터 로봇의 동작 영상을 보고 어떻게 하면 미로를 통과할 수 있을 지 다양한 의견을 듣고 문제 해결 방법을 토의 한다.
창 의 적 설 계
창의적 설계
학생들은 수업의 전 과 정에서 로봇의 특징을 이해하고 그 불확실성 을 인지하 고 그것을 극 복할 수 있는 제어 방 법 을 체험한다.
감 성 적 체 험 단순하게 로봇이 미로를 통
과하는 것이 아닌 로봇의 속 력과 이동 각도를 과학과 수 학의 원리를 이용하여 계산하 고 이를 이용하 여 알고리 즘을 표현하는 수업 설 계를 실시함.
감성적 체험
학습
과정 교수-학습 활동 학습자료
및 유의점
도입 (15 분)
Co 동기유발 하기
• ‘메이지 런너’의 영화를 보고 미로를 어떻게 빠져나가는지 이야기해 본다.
- 미로를 장애물이 있으면 피하면서 미로를 빠져나가고 있습니다.
• 위험한 미로를 사람 대신 로봇이 빠져나가 준다면 어떨까요?
- 안전하게 빠져나갈수 있을 것입니다.
• 미로 학습지를 제시하며 모둠별로 햄스터 로봇을 동작하여 미로를 빠져 나가야 함을 설명한다.
• 미로를 빠져나가려면 햄스터 로봇이 어떤 동작을 해야 합니까?
-미로 한 칸의 크기에 맞게 전진해야 합니다.
-장애물이 있으면 회전해야 합니다.
• 햄스터 로봇이 전진하는 정확한 거리를 코딩할 수는 없으며 전진하는 시 간만 알 수 있습니다. 그러면 햄스터 로봇이 정확히 미로를 빠져나가려면 무엇을 알아야 할까요?
-햄스터 로봇의 속력을 알아야 합니다.
Co ◉ 학습 문제 파악
학습문제 해결을 위한 전략을 세우고 공부할 순서 정하기 [ 활동 1 ] 햄스터 로봇 속력 알아보기
[ 활동 2 ] 미로를 찾는 알고리즘 생각하기 [ 활동 3 ] 햄스터 로봇으로 미로 찾아보기
생활 속 다양한 곳에서 로봇이 활용되는 사례를 통해 로봇의 작동원 리를 설명하고, 미래의 교통 수단에 대해 이야기해 보기
□
자 ‘메이지 런너’ 동영상
Tip! 햄스터 로봇의 속력 을 알아야 미로를 빠져 나갈 수 있 음을 알게 한다.
전개 (50 분)
CD ET 【활동1】햄스터 로봇 속력 알아보기
◉ 햄스터 로봇 속력 알아보기
•다음과 같이 ‘앞으로 1초 이동하기 블록’을 활용하여 햄스터로봇의 이동 거리를 알아봅시다.
• 모눈종이 위에 햄스터 로봇을 올려놓고 햄스터 로봇이 1초 동안 이동한 거리를 측정 하여 봅시다.
-모든 모둠원이 문제를 푸는 방법을 알 수 있도록 토의하여 봅시다.
• 햄스터 로봇의 이동거리를 3번 측정하여 측정한 거리를 모두 더한 후, 3 으로 나누어 봅시다.
-1초 동안 약 5cm를 이동하였습니다.
• 햄스터 로봇의 속력은 얼마입니까?
-약 5cm/초입니다.
CD ET 【활동2】미로를 찾는 알고리즘 생각하기
◉ 미로를 찾는 알고리즘 생각하기
•햄스터 로봇이 미로를 통과하는 방법을 생각하는 데, 다음과 같은 조건을 활용합니다.
□
자 모눈종이, 햄스터로봇, 컴퓨터
Tip! 지 난 시간에 학습 한 속력공식 을 활용한다.
□
자 학습지, 자
☆ 순서대로 하나씩 동작하도록 합니다.
☆ 앞으로 한 칸 이동하기와 오른쪽으로 90도 돌기만을 사용합니다.
CD • 햄스터 로봇의 미로를 통과하는 알고리즘을 모둠별로 표현하여 봅시다.
【 활동3 】 햄스터 로봇으로 미로 찾아보기 CD ET 미로를 찾는 알고리즘 코딩하기
모둠별로 표현한 알고리즘을 토대로 엔트리를 활용하여 코딩하여 봅시다.
◯ 로봇을 동작하여 미로 통과하기 CD ET
로봇을 실행시켜 햄스터 로봇이 미로를 통과하도록 합니다.
-햄스터 로봇이 미로를 통과하여 목적지에 도착한다. 혹시 실패하면 코딩 을 수정하여 성공하도록 한다.
□
자 모둠칠판
Tip! 앞으로 1초이동하면 혼란이 올 수 있으므로 한칸 이동으 로 알고리즘 을 설계한다
Tip! 오른 쪽으로 회전하는 방법은 교사가 제시한다.
정리 (15 분)
ET 공부한 내용 검토하기 ET
- 햄스터 로봇의 속력을 알아보았습니다.
- 햄스터 로봇을 활용하여 미로를 통과하였습니다.
과제 안내
- 주변의 다양한 아이디어를 활용할 수 있는 방법 알아오기
Tip! 학생들 의 자유로운 활동에 대한 비판을 금지 한다.
4. 학생활동지 / 학생참고자료
차시 3~4/12
차시 3~4/12
5. 교사자료
차시 5~6/12
1. 햄스터 설치 및 작동하기
① 설치파일 다운로드
(hamster.school/ko/software)
② 설치파일 다운로드- 윈도우 사양 확인 (스크래치+엔트리+자바스크립트)
③ 햄스터 전원 켜기 ④ c:＼RobotCoding 폴더안에 RobotCoding.cmd 파일 실행
⑤ 로봇 찾기(연결) 확인 및 프로그램 선택 ⑥ 스크래치 초급, 중급, 고급 중 택1
⑦ 초급- ‘추가블록’메뉴 확인 ⑧ 중급, 고급에 더 많은 블록이 있어요.
차시 5~6/16
2. 명령어 예시
① 순차 (순서대로 명령하기) ② 반복
앞으로 가기 횟수 반복하기
뒤로 가기 LED 불 켜보기
왼쪽/오른쪽 돌기 삐 소리내기
(반복블록을 써보아요)
③ <손 찾음?> 활용
손 찾을 때까지 앞으로 이동하기
3. 더 알아보기
바퀴 회전을 조절하여 회전하기(1) 회전하기(2)
제자리 돌기
한 방향으로 돌기 회전하기(3)
자연스러운 턴
차시 1~3/16
4. 근접센서 활용
5. 바닥센서 활용 (떨어지기 싫어요~~~)
햄스터 로봇의 전방에 있는 근접 센서는 적외 선을 방출하는 IR-LED와 적외선을 감지하는 광 트랜지스터로 이루어져 있다. 광 트랜지스터는 IR-LED가 방출하는 적외선이 전방의 물체에 반 사되어 들어오는 광량을 검출한다. 장애물이 가 까이 있으면 반사된 광량이 많아져서 측정되는 값이 증가하고, 장애물이 멀면 반사된 광량이 적 어져서 측정되는 값이 감소하게 된다. 즉, 장애물 까지의 거리에 반비례한다고 할 수 있다. 장애물 이 없으면 반사된 빛이 없어 0의 값을 가진다.
전방의 1cm 이상, 30cm 이하의 거리에 있는 물체나 장애물을 감지할 수 있으며, 0부터 255까 지의 값을 가진다.
중심과목 실과, 학교급/학년(군) 초등학교 3, 6 학년 중심과목
성취기준 영역
[초등학교] 기술활용 중심과목
성취기준
[6실05-04] 다양한 재료를 활용하여 창의적인 제품을 구상하고 제작할 수 있다.
주제(단원)명 자연물을 모방한 발명품 만들기 차시 10~12/12
학습목표 자연에서 볼 수 있는 발명의 원리를 알아보고, 이를 활용하여 여러 가지 문제를 해결할 수 있는 발명품을 구상하여 보기
연계과목 과학, 미술 연계과목
성취기준 영역
[초등학교 5,6 학년 과학]식물의 구조와 기능
[초등학교 5,6 학년 미술] 표현
STEAM 요소
S 자연에서 볼 수 있는 과학 원리 찾아보기 T 작동하는 메카니즘에 대해 연구하기 E 클레이로 모형 만들기
A 자연에서 관찰 가능한 원리를 적용할 수 있는 구상 디자인 해보기 M
개발 의도
자연, 생물에서 관찰 가능한 과학 원리를 탐색하고 이해하는 활동을 통해 과학적 탐구력을 기른다. 또한 생활 속에서 발견 가능한 기존 물건들을 새롭게 생각하여 용도와 디자인을 변형하는 발산적 사고를 통해 발명에 대한 접근을 생각해 보도록 도움을 줄 것이다.
발명의 시작은 생활 속에서 새로운 것을 보는 생각에서 출발한다. 기존에 있는 물건들을 새로운 시각으로 바라보고 접목시키며 융합하는 힘을 찾는 것이다.
자연은 인간이 과학과 같은 학문을 연구하는 무한한 재료이다. 자연과 생물에서 찾을 수 있는 과학 원리를 탐색하며 원리를 탐구해 보는 것을 통해 발명을 실제로 구현할 수 있는 원동력을 찾을 수 있을 것이다.
이번 학습 지도안에서는 원리에 대한 탐색과 발견, 그것을 적용할 수 있는 디자인에 대한 구상을 통해 발명을 할 수 있는 확산적인 사고에 대한 학습을 터득하며 성장할 수 있을 것으로 기대한다.
STEAM 학습 준거
상황 제시
상 황 제 시
※ 자연 속에서 볼 수 있는 원리를 생각해 본 적 있나요? 자연, 생물에서 원리를 찾아 물건에 적용한 사례를 찾아 봅시다.
창 의 적 설 계
창의적 설계
- 구상도를 통해 기존 의 물건에서 자연에서 관찰 가능한 원리를 적용하여 새로운 물건 을 디자인하기
감 성 적 체 험 - 생활 속 물건 디자인하기
- 자연에서 찾은 원리 적용하기
감성적 체험
학습
과정 교수-학습 활동 학습자료
및 유의점
도입 (10 분)
Co 스파이더맨은 거미의 어떤 능력들을 갖게 되었나요?
ET 거미줄을 발사하는 능력, 벽을 오르내리는 능력, 거미줄을 이용하여 이동할 수 있는 능력
Co 스파이더맨처럼 동물 또는 식물의 특징 중에서 닮고 싶은 특징이 있나요?
빨리 달리고 싶다, 개미처럼 몸이 작아졌다 커졌다 하고 싶다 등등
Co 학습문제 확인
자연에서 볼 수 있는 발명의 원리를 알아보고, 이를 활용하여 여러 가 지 문제를 해결할 수 있는 발명품을 구상하여 봅시다.
자료)영화 스 파이더맨 일부 분
Tip! 자연 생 물에서 얻은 아이디어를 탐 색해 본다.
전개 (100 분)
ET ◉ 활동 1. 자연 이나 생물에서 관찰 가능한 원리 살펴보기.
- 생체모방기술이 접목된 원리 탐색하기
(움직임이 있기 위해서 어떤 성질을 이용하였는지 확인하기) - 생활 속에서 이미 개발된 제품들 중 예시 찾아보기
- 발명가가 되어 탐구한 결과 발표하기
- 새로운 제품을 만드는 디자인 구상, 확산 아이디어 적어보기
CD ◉ 활동 2. 생활 속에서 적용 가능한 원리 찾기 - 생체모방과학 - 자연 속에서 구현되는 원리 연구하기
CD ◉ 활동 3. 생활 속에서 새로운 물건 제작에 대한 아이디어 찾기 - 불편함을 느꼈던 부분을 찾아보고 발명의 필요성 찾기
- 자연에서 찾은 원리를 통해 새로운 발명품 구상하기
CD ◉ 활동 4. 모둠별 구상품을 디자인하고 구상도 제작하기 - 새로운 발명품 구상도 만들기
- 디자인, 경제성 등을 생각하여 제품 홍보자료 만들기
자연에서 찾은 원리 발명품
연잎에 맺힌 물방울 방수복
식물 도꼬마리 열매의 가시 벨크로
민들레 씨 낙하산
단충나무 열매 프로펠러
Tip! 발 명 가가 되어 탐 구하면서 확산 적인 사고를 갖을 수 있도 록 한다. 자연 의 원리를 탐 색하는데 어려 운 학생에게는 동물과 식물의 모양을 본떠보 도록 유도하고 발문을 통해 탐색을 유도.
정리 (10 분)
ET 새로운 발명 구상도를 보고 아이디어 평가하기 - 자연에서 찾은 아이디어를 통한 발명품 자기 평가하기 - 수업을 통해 알게 된 점과 느낀 점을 이야기해 보기
Tip! 자 기 평 가도 하면서 감성적 체험 의 기회를 갖 도록 한다.
4. 학생활동지 / 학생참고자료
차시 7~9/12
STEAM Mission 해결 학습지
1. 생물과 관련하여 떠오르는 것을 자유롭게 적어 보세요.
생물
2. 생물이 갖고 있는 모습에서 어떤 아이디어를 얻을 것이 있었나요?
3. 구현하거나 접목하고 싶은 생물의 모습을 고민해보기
생물의 모습 담겨진 원리
차시 7~9/12
STEAM Mission 해결 학습지
4. 기존의 물건을 새롭게 발명해 보기
5. 생물의 원리를 접목시켜 생활에 필요한 발명품 구상하기
불편했던 점 발명 하고 싶은 물건 강조할 점
← →
↓ 새롭게 추가할 기능
또는 생략할 기능 ↙ 다른 것과 결합하기 ↘ 크게 또는 작게 해보기
제품 구상도
자료출처
