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교재 기획 및 개발팀
백윤수 연세대학교
박현주 조선대학교
한혜숙 단국대학교
이성민 조선대학교
강소연 연세대학교
조영우 경기북과학고등학교
송경미 인천가정고등학교
이현숙 광주자동화설비고등학교
이재환 충남대학교
석진영 충남대학교
자문위원
허두영 동아사이언스
김웅서 한국해양과학기술원
삽화제작팀
안은선 삽화전문가
마원 삽화전문가
교재 검토 및 편집팀
김연귀 혜원여자고등학교
남상락 혜원여자고등학교
박정훈 혜원여자고등학교
이언범 혜원여자고등학교
전호균 혜원여자고등학교
심명훈 연세대학교
김현수 연세대학교
김혜영 조선대학교
김건희 조선대학교
▮ 목차 ▮
1. 미래의 개인용 비행장치 만들기 (윙슈트+제트팩) --- 1
2. ‘화석연료를 활용하지 않는 미래의 해상 탈 것’아이디어
제안하기 (Sea orbiter) --- 23
3. 진공튜브트레인을 타고 떠나는 테마 수학여행 (진공튜브트레인)---- 42
4. 화성행 우주요트 (태양돛)--- 63
5. 황금백합을 좇아서 (심해탐사선)--- 85
미래의 개인용 비행장치 만들기
(윙슈트+제트팩)
1~2 차시
고등학교
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[교사용]
고등학교 STEAM
미래의 개인용 비행장치 만들기 (윙슈트+제트팩)
1. 주제 개요
본 차시는 윙슈트와 제트팩의 원리를 바탕으로 미래의 1인용 비행 장치를 제안하는 것 을 목적으로 만들었습니다. 현재 익스트림 스포츠로 주목받고 있는 윙슈트의 무동력 비 행 원리와 동력원을 이용한 제트팩의 원리를 바탕으로 미래에 항공에서 활용될 수 있는 개인용 이동수단으로서의 비행 장치에 대해 학생들 스스로 아이디어를 제안해 보도록 하 였습니다. 이러한 과정을 통해 비행장치가 좀 더 오래, 좀 더 적은 에너지원을 이용하여 효 율적으로 비행하기 위한 요소들을 과학적 원리를 바탕으로 논리적으로 따져보고 새로운 아 이디어를 창출하는 활동을 목적으로 하였습니다.
■ 개인 비행 장치-윙슈트와 제트팩은 무엇인가요?
윙슈트 익스트림
(출처: 네이버블로그 ‘윙슈트 익스트림’ |아쿠아스토리)요즘 젊은이들 사이에서 유 행하는 익스트림 스포츠 중에 윙슈트 익스트림이라는 스포 츠가 있습니다. 윙슈트 익스 트림은 날다람쥐 모양의 옷을 입고 절벽이나 높은 산, 비행 기 등에서 뛰어내려 바람을 맞으며 자유 낙하하는 신종 스포츠입니다.
제트팩(Jatpacks)
(출처: ‘1인 비행장치 제트팩' – 지디넷코리아)SF 영화에나 등장하는 `제트팩(Jatpacks)` 상용화가 머지않았습니다. 제트팩은 몸에 착용 해 하늘을 나는 새로운 형태 비행기기로, 클래스1 초소형 비행기로 분류됐습니다. 포브스는 뉴질랜드 기업인 마틴 제트팩이 일반 사람이 상용화하여 쓸 수 있는 제트팩을 개발해 시험 비행에 성공했다고 보도했습니다.
마틴 제트팩은 뉴질랜드 민간항공위원회의 허가를 받아 실용 제트팩을 시험했습니다.
이 제트팩은 폭발 위험이 있는 과산화수소 연료 대신 가솔린을 쓰는 날개를 두 개 사용 하는 엔진으로 구동합니다. 최대 출력은 200 마력으로, 최대 30분 이상 비행 가능하며, 243m까지 올라가며 최대 시속은 74㎞입니 다. 물론 비상용 낙하산도 있습니다.
마틴 제트팩은 새로운 비행기기의 시장을 개척하고 있습니다. 레저 시장 뿐 만 아니라 좁은 공간에서 수직으로 이착륙하며 조작이 간단하기 때문에 헬기나 소방대원 접근이 어려운 곳에 구조 기기로도 활용할 수 있습 니다. 마틴 제트팩은 수년 이내에 레저용 제 트팩을 판매할 예정입니다.
워터 제트팩(Jatpacks)
(출처: 네이버블로그 ‘워터제트팩’ |jojo)워터 제트팩은 우리나라에는 아직 생소하지만 미 국이나 해양스포츠가 발달한 나라에서 각광받고 있 는 수상스포츠입니다. 워터 제트팩의 원리는 엄청난 수압을 이용하여 사람을 하늘로 들어 올리는 원리 입니다. 소방관들이 사용하는 강력한 소방호스 몇 개를 이용하여 자동차도 들어 올릴 수도 있습니다.
워터 제트팩은 이렇게 강력한 수압을 수면에 장착 한 워터펌프를 통하여 만들어내어, 영화 ‘인간 로켓 티어’에 나오는 주인공처럼 사람을 날 수 있게 하는 것입니다. 워터 제트팩의 상승, 하강, 회전, 방향 전환은 제트팩에 달려있는 노즐을 통하 여 이루어집니다. 엄청난 속도로 사람을 하늘로 밀어올리기도하고 회전도 가능하며 물속 으로 잠수도 가능합니다.
공기 저항력
공기 저항력은 공기 중을 움직이는 물체에 작용하는 마찰력으로, 물체가 운동하는 방향 의 반대 방향으로 작용합니다. 공기 저항력의 크기는 물체의 속력과 움직이는 방향으로 의 면적에 비례합니다. 따라서 천천히 움직일 때에는 힘의 크기가 작아 거의 느낄 수 없 습니다. 그러나 자동차를 타고 가면서 손을 창밖으로 내민 손을 비행기 날개처럼 앞뒤로
세우면 면적이 좁아서 공기의 저항을 적게 받습니다. 반면, 손바닥을 펴서 앞으로 향하면 면적이 넓어지고 큰 저항력을 받아 손이 뒤로 밀려납니다.
스카이다이버의 경우, 팔다리를 몸에 붙여 아래를 향하면 공기 저항력이 작아 더 빨리 떨어지고, 낙하산을 펼쳐 면적을 크게 하면 큰 공기 저항력을 이용해 낙하속력을 늦출 수 있습니다.
공기 저항은 운송 수단의 속력을 크게 하는 데 방해 요소이기 때문에 비행기나 자동차 는 유선형 등으로 특별하게 설계하여 공기저항을 줄이는 노력을 합니다.
(출처: 네이버 지식백과(두산백과))
종단속도
높은 상공에서 떨어지는 빗방울은 일정한 속도로 떨어집니다. 이것은 공기의 저항 때문 입니다. 공기의 저항은 물체의 속도가 그리 크지 않을 때에는 물체의 속도에 비례하여 증가하므로 저항력 로 나타낼 수 있습니다. 이때 비례 상수 는 물체의 모양에 따라 달라집니다. 공기 중에서 낙하하는 물체에 작용하는 힘은 중력에서 공기의 저항을 빼야 합니다. 물체의 질량을 , 가속도를 라고 하면 저항력 로 나타낼 수 있습니다.
낙하 속력이 점점 커져 공기의 저항과 물체에 작용하는 중력이 같아지면 물체는 등속 운동을 합니다. 이때의 속도를 라고 하면 이므로
로 나타낼 수 있
습니다. 이때의 속도를 종단 속도라고 합니다.
낙하산의 경우에 종단 속도는 정도이고, 스카이다이버의 종단 속도는 자세에 따 라 다르지만 대략 이며, 직경이 약 인 빗방울의 종단 속도는 약 입니다.
(출처: [네이버 지식백과] (Basic 고교생을 위한 물리 용어사전, 2002.4.15, (주)신원문화사))
2. 학습 목표
○ 내용 목표
- 윙슈트와 제트팩의 비행 원리를 바탕으로 미래 개인용 비행 장치 아이디어 제안서 를 제시할 수 있다.
- 과학적 비행 동력 원리를 적용한 새로운 비행 장치를 디자인할 수 있다.
○ 과정 목표
- 토의 및 아이디어 협의를 통해 서로의 생각을 나눌 수 있다.
- 하늘을 날고 싶어 하는 인간의 욕망에 대한 이해와 배려를 바탕으로 공감할 수 있다.
3. STEAM 과목 요소
○ S (물리) : 공기저항과 종단속도 개념을 새로운 탈것에 적용한다.
○ T/E：미래 개인용 비행기의 새로운 아이디어를 개발한다.
○ A：새로운 미래의 개인용 비행기를 디자인한다.
4. STEAM 단계 요소
○ 상황제시
헐~~ 늦었다. 이미 8시입니다. 어제 밤늦게까지 한 롤플레이 게임은 오늘도 어김없이 나에게 지각을 선물하네요. 어머니께서 그만 하고 자라고 할 때 잤어야 했습니다. 머리 감는 것은 뒷전이고 우선 교복을 대충 챙겨 입고 버스 정류장을 향해 달렸습니다.
그러나 도로에 길게 늘어선 차들과 버스정류장에 길게 늘어선 사람, 사람, 사람.. 줄...
지각이다. 아~~ 오늘은 정말 하늘을 날아서 가고 싶은 날이네요.
아주 어렸을 때 다른 친구들의 꿈은 대통령, 과 학자 이런 것이었지만 난 새처럼 하늘을 나는 것 이 꿈이었습니다. 그때 사람들은 나를 바보 같다고 놀렸지만 나는 아직도 내가 새처럼 자유롭게 하늘 을 날 수 있다고 믿습니다.
비록 ... 나는 오늘 지각을 하지만 내일은 하늘을 꼭 날고 말 것입니다. 그러려면 우선 롤플레이 게 임을 끊는 일이 먼저일 것 같긴 합니다.
창의적 설계
자기주도적 학습 •스스로 문제를 발견하고 문제의 해결책을 제시
문제발견 및 정의 •개별 이동수단에 대한 필요 증가에 따라 미래의 개인용 비행장치 설계
아이디어 발현 •무동력 비행 장치와 동력 비행장치의 비행 원리를 바탕으로 개인용 비행 장치 개발
학습 방법 •미션을 해결하기 위한 과학, 기술, 미술, 사회, 체육의 학문적 요소를 자기 주도 적으로 학습할 수 있는 기회 제공
과정, 활동 중심 •미션을 해결하는 프로젝트 활동을 수행
다양한 산출물 •무동력 비행 장치와 인간동력 및 동력 비행 장치의 원리를 바탕으로 한 미래의 비행 장치 아이디어 산출
협력 학습 •토의 및 프로젝트 학습을 통한 역할 분담 및 협력
감성적 체험
몰입 •자신에게 일어날 수 있는 문제를 해결하기 위한 과정에서 몰입 경험
Hands-on •윙슈트 모형 만들기와 오랜 시간 비행하기 경험을 통해 성취 경험 제공
성취의 경험 •자신이 입안한 아이디어를 실제 산출물로 제작함으로서 성취경험 체험
배려 •오랜 시간 비행하기 미션 수행을 위한 토의와 협의 과정을 통하여 상대 배려
새로운 도전 •오랜 시간 날 수 있는 비행수단을 제작하고 새로운 비행수단에 대한 아이디어 창안
자기 평가 •체크리스트를 통한 자기 평가
○ 창의적 설계
○ 감성적 체험
과목 물리, 기술 총차시 2 단원 힘과 운동, 미래 기술과 사회, 과학기술과 인류의 미래
교육과정
<2009 개정 교육과정 과학 힘과 운동>
- 중력, 탄성력, 마찰력, 전기력, 자기력 등 여러 가지 힘의 특징을 알고, 이들이 주변의 현상을 이해하는 데 어떻게 활용되는지 이해한다.
<2009 개정 교육과정 기술가정 미래 기술과 사회>
- 정보통신 기술(정보), 우주항공 기술(수송), 바이오 기술(생명, 로봇과 자동화 기술(제조), 환경과 건설 기술(건설)의 기초적 원리, 사례, 그리고 기술의 미래 동향을 설명할 수 있다.
<2009 개정 교육과정 인류의 미래 사회 과학기술과 인류의 미래>
- 과학 기술 발전 과정에서 나타난 여러 가지 생활의 변화를 살펴보고, 과학 기술이 인간 삶에 미친 영향을 파악한다.
<2009 개정 교육과정 미술 표현>
- 표현 방법에 적합한 재료와 용구, 표현 과정을 탐색하고 표현 효과를 살려 표현한다.
학습목표
1. 윙슈트와 제트팩의 비행 원리를 바탕으로 미래 개인용 비행 장치 아이디어 제안 서를 제시할 수 있다.
2. 과학적 비행 동력 원리를 적용한 새로운 비행 장치를 디자인할 수 있다.
흐름 문제제시 & 제작활동 학습자료(‣) 및 유의점(※)
<상황 제시>
지각대장 이야기
(10분) (1/2차시)
아침에 늦잠을 자서 지각을 하게 된 지각대장이 버스정류장 에 길게 늘어선 줄과 꽉 막힌 도로를 보며 답답해하는 심정을 공 감합니다.
Tip! 누구나 한번쯤은 꽉 막힌 도로에서 날아서 가고 싶단 생각을 함께 이야기 하면 수업을 시작합니다.
- 이 상황을 어떻게 해결할 수 있을까요?
- 자전거처럼 혼자서 쉽게 날아서 이동할 수 있는 방법은 없을까요?
이러한 불편함에 대해 공감하면서 개인용 비행 장치에 대해 함께 이야기할 수 있습니다.
‣ 상황제시에서 가장 중요한 것은 내면화입니다. 상황이 실제 자기에게 일어날 수도 있다는 생각이 들어야 적극 적인 자세로 임하기 쉬워집 니다. 비슷한 경험을 발표해 보게 함으로서 내면화를 좀 더 쉽게 할 수 있습니다.
<창의적 설계>
무엇이 문제인가?
(30분) (1/2차시)
무엇이 문제인가? (활동 1)
- 주어진 상황에서 직면하고 있는 문제점을 파악합니다.
- 문제를 해결하기 위한 해결방안 모색합니다.
윙슈트와 제트팩은 어떤 특징을 가지고 있나?
(활동 2, 3)
-윙슈트와 제트팩의 장‧단점을 추출하여 창의적 아이디어를 위한 요소 추출합니다.
‣ 빗방울의 종단속도에 대 한 개념을 함께 설명하여 중력과 저항력의 평형 상태 에서 등속 운동이 가능함을 함께 학습할 수 있도록 유 도하는 것도 좋습니다.
(학생들에게 사전 과제, 혹 은 심화학습으로 종단속도
5. 지도안 총괄표
< 감성적 체험>
- 문제 해결을 위하여 적극적으로 참여하며 몰입감을 느낄 수 있도록 하며, 토의 과정을 통하여 다른 사람과 소통하며 배려 하는 경험을 합니다.
Tip! 관련 인터넷 자료와 동영상을 적극적으로 활용하여 익 스트림 스포츠로 소개되고 있는 윙슈트와 제트팩을 학생들 이 이해할 수 있도록 친근하게 다가갑니다.
에 대해 제시하고 운영하 는 것도 바람직합니다.)
‣워터 제트팩의 경우, 현재 여름철 해상 레저스포츠로 많이 보급되어 있는 장치로 서 학생들에게 친밀하게 다 가갈 수 있으나, 제트팩의 경우 좀 더 많은 자료 조사 를 통해 비행 원리를 학습 할 수 있도록 유도합니다.
<창의적 설계>
어떻게 해결할 수 있을까?
(40분) (1~2/2차시)
젓가락과 종이를 이용하여 윙슈트 제작하기 (활동4) -주어진 재료만을 이용하여 제시된 미션을 해결할 수 있도록 아 이디어를 구상하고 실제로 윙슈트를 제작합니다.
미래 개인용 비행 장치 설계하기 (활동5)
-윙슈트의 비행 조건을 바탕으로 미래 개인용 비행 장치를 구상 하고 스케치 및 구상도를 그려보도록 합니다.
‣나무젓가락의 형태를 자 유롭게 하여 사람의 다리와 팔을 벌린 각도를 조절할 수 있으며, 윙슈트의 면적 을 학생들이 자유롭게 조절 하여 윙슈트를 제작할 수 있도록 수업을 유도하시면 유용할 것입니다.
‣개인용 비행 장치의 에너 지원과 비행 방향 등의 컨 트롤 방법 등에 대해 학생 들이 구체적으로 제시할 수 있도록 방향을 유도하는 것 이 산출물 제작 등에도 유 용합니다.
<평가 보상>
평가 및 피드백
(20분) (2/2차시)
평가 및 피드백
-제작한 윙슈트에 대한 평가리스트를 작성하고, 평가리스트를 바탕으로 잘된 점과 개선점에 대한 피드백을 제공합니다.
-개인용 비행 장치에 대한 평가리스트를 작성하고, 평가리스트를 바탕으로 잘된 점과 개선점에 대한 피드백을 제공합니다.
‣학생들이 구상한 아이디 어를 좀 더 구체적으로 표 현할 수 있도록 지도, 또한 다른 조의 발표를 통해 서 로의 아이디어를 선별하는 과정에서 실현 가능성의 정 도를 함께 이야기 하는 기 회를 제공합니다.
6. 평가 계획
평가는 학생 평가와 교사 자체 평가의 체크리스트를 이용하여 실시합니다.
단
계 평가항목 평가기준
평가 평 정
학 생
교 사
상 황 분 석
제시된 상황에서 상황을 제대로 분석했는 가?
해결해야할 상황을 모두 찾아내었다. 상 해결해야할 상황을 반 정도 찾아내었다. 중 해결해야할 상황을 반 미만으로 찾아내었다 하
분석한 상황에 대한 해결과제가 타당한가?
상황분석에 대한 해결과제가 타당성을 갖는다. 상 상황분석에 대한 해결과제가 일부 타당성을 갖는
다. 중
상황분석에 대한 해결과제가 타당성을 갖지못한
다. 하
구 상
윙슈트 만들기 스케치의 내용이 충실한가?
스케치의 내용이 매우 충실하다. 상
스케치의 내용이 보통이다. 중
스케치의 내용이 부실하다. 하
구상한 아이디어가 창의적이며 실현 가능한 가?
창의적이며 실현가능하다. 상
창의적이나 실현가능성이 낮다.(실현가능성은 있으
나 창의적이지 못하다.) 중
창의적이지 못하고 실현가능성이 낮다. 하
조원 간 충분한 협의가 이루어졌는가?
협의한 내용이 계획서에 많이 기록되어있다. 상 협의한 내용이 적당히 기록되어있다. 중 협의한 내용이 거의 기록되어있지 않다. 하 올바르고 충분한 정보의 수집이 이루어졌는
가?
수집한 정보량이 많고 출처가 분명하다. 상 수집한 정보량은 많으나 출처가 불분명하다. 중 수집한 정보량도 적고 출처도 불분명하다. 하
제 작
구성원 사이에 역할분담이 제대로 이루어졌는 가?
역할분담이 잘 이루어졌다. 상
역할분담은 하였으나 잘 이루어지지 않았다. 중
역할분담을 하지 않았다. 하
주어진 재료를 효과적으로 사용하였는가? 주어진 재료를 효과적으로 사용했다. 상 주어진 재료를 효과적으로 사용하지 못했다. 하
스케치와 작품은 잘 일치하는가?
제품과 구상도의 모양, 치수 등이 많이 일치한다. 상 제품과 구상도의 모양, 치수 등이 일부 일치한다. 중 제품과 구상도의 모양, 치수 등이 일치하지 않는
다. 하
목 표 달 성
결과물이 미션의 목표를 잘 달성하였는가?
결과물이 미션의 목표를 대부분 달성했다. 상 결과물이 미션의 목표를 일부 달성했다. 중 결과물이 미션의 목표를 달성하지 못했다. 하
결과물의 장점과 개선점을 잘 알고 있는가?
결과물의 장점과 개선점을 모두 알고 있다. 상 결과물의 장점과 개선점을 일부 알고 있다. 중 결과물의 장점과 개선점을 거의 모른다. 하
Ⅰ. 프롤로그
■ 개인 비행장치, 윙슈트와 제트팩은 무엇인가요?
윙슈트 익스트림
요즘 젊은이들 사 이에서 유행하는 익 스트림 스포츠 중에 윙슈트 익스트림이 라는 스포츠가 있습 니다. 윙슈트 익스 트림은 날다람쥐 모 양의 옷을 입고 절 벽이나 높은 산, 비 행기 등에서 뛰어내려 바람을 맞으며 자유 낙하하는 신종 스포츠입니다.
제트팩(Jatpacks)
SF 영화에나 등장하는 `제 트팩(Jatpacks)` 상용화가 머 지않았습니다. 제트팩은 몸 에 착용해 하늘을 나는 새 로운 형태 비행기기로, 클래 스1 초소형 비행기로 분류 됐습니다. 포브스는 뉴질랜 드 기업인 마틴 제트팩이 일반 사람이 상용화하여 쓸 수 있는 제트팩을 개발해 시험 비행에 성공했다고 보 도했습니다.
마틴 제트팩은 뉴질랜드 민간항공위원회의 허가를 받아 실용 제트팩을 시 험했습니다. 이 제트팩은 폭발 위험이 있는 과산화수소 연료 대신 가솔린을 쓰는 날개를 두 개 사용하는 엔진으로 구동합니다. 최대 출력은 200마력으로, 최대 30분 이상 비행 가능하며, 243m까지 올라가며 최대 시속은 74㎞입니다.
물론 비상용 낙하산도 있습니다.
마틴 제트팩은 새로운 비행기기의 시장을 개척하고 있습니다. 레저 시장
[지도시 유의사항]
빗방울의 종단속 도에 대한 개념을 함께 설명하여 중 력과 저항력의 평 형 상태에서 등속 운동이 가능함을 함께 학습할 수 있도록 유도하는 것도 좋습니다.
(학생들에게 사전 과제, 혹은 심화 학습으로 종단속 도에 대해 제시하 고 운영하는 것도 좋습니다.)
7. 학습 내용
뿐 만 아니라 좁은 공간에서 수직으로 이착륙하며 조작이 간단하기 때문에 헬기나 소방대원 접근이 어려운 곳에 구조 기기로도 활용할 수 있습니다. 마 틴 제트팩은 수년 이내에 레저용 제트팩을 판매할 예정입니다.
워터 제트팩(Jatpacks)
워터 제트팩은 우리나라에는 아직 생소하지만 미국이나 해양스포츠가 발달한 나라에서 각광받고 있는 수상 스포츠입니다. 워터 제트팩의 원리는 엄청난 수압을 이용하여 사람을 하늘 로 들어 올리는 원리입니다. 소방관들 이 사용하는 강력한 소방호스 몇 개 를 이용하여 자동차도 들어 올릴 수 도 있습니다. 워터 제트팩은 이렇게 강력한 수압을 수면에 장착한 워터펌 프를 통하여 만들어내어, 영화 ‘인간 로켓티어’에 나오는 주인공처럼 사람을 날 수 있게 하는 것입니다. 워터 제트팩의 상승, 하강, 회전, 방향 전환은 제 트팩에 달려있는 노즐을 통하여 이루어집니다. 엄청난 속도로 사람을 하늘로 밀어올리기도하고 회전도 가능하며 물속으로 잠수도 가능합니다.
공기 저항력
공기 저항력은 공기 중을 움직이는 물체에 작용하는 마찰력으로, 물체가 운동하는 방향의 반대 방향으로 작용합니다. 공기 저항력의 크기는 물체의 속력과 움직이는 방향으로의 면적에 비례합니다. 따라서 천천히 움직일 때에 는 힘의 크기가 작아 거의 느낄 수 없습니다. 그러나 자동차를 타고 가면서 손을 창밖으로 내민 손을 비행기 날개처럼 앞뒤로 세우면 면적이 좁아서 공 기의 저항을 적게 받습니다. 반면, 손바닥을 펴서 앞으로 향하면 면적이 넓어 지고 큰 저항력을 받아 손이 뒤로 밀려납니다.
스카이다이버의 경우, 팔다리를 몸에 붙여 아래를 향하면 공기 저항력이 작아 더 빨리 떨어지고, 낙하산을 펼쳐 면적을 크게 하면 큰 공기 저항력을 이용해 낙하속력을 늦출 수 있습니다.
공기 저항은 운송 수단의 속력을 크게 하는 데 방해 요소이기 때문에 비행 기나 자동차는 유선형 등으로 특별하게 설계하여 공기저항을 줄이는 노력을 합니다.
[출처: 네이버 지식백과] (두산백과)
[지도시 유의사항]
워터 제트팩의 경 우 현재 여름철 해상 레저스포츠 로 많이 보급되어 있는 장치로서 학 생들에게 친밀하 게 다가갈 수 있 으나, 제트팩의 경우 좀 더 많은 자료 조사를 통해 비행 원리를 학습 할 수 있도록 유 도합니다.
수업시간이 부족 한 경우 연료를 사용하는 제트팩 의 경우 읽기 자 료로 대체하는 것 도 가능합니다.
종단속도
높은 상공에서 떨어지는 빗방울은 일정한 속도로 떨어집니다. 이것은 공기 의 저항 때문입니다. 공기의 저항은 물체의 속도가 그리 크지 않을 때에는 물체의 속도에 비례하여 증가하므로 저항력 로 나타낼 수 있습니다. 이때 비례 상수 는 물체의 모양에 따라 달라집니다. 공기 중에서 낙하하는 물체 에 작용하는 힘은 중력에서 공기의 저항을 빼야 합니다. 물체의 질량을 , 가속도를 라고 하면 저항력 로 나타낼 수 있습니다.
낙하 속력이 점점 커져 공기의 저항과 물체에 작용하는 중력이 같아지면 물체는 등속 운동을 합니다. 이때의 속도를 라고 하면 이므로
로 나타낼 수 있습니다. 이때의 속도를 종단 속도라고 합니다.
낙하산의 경우에 종단 속도는 정도이고, 스카이다이버의 종단 속도 는 자세에 따라 다르지만 대략 이며, 직경이 약 인 빗방울의 종 단 속도는 약 입니다.
[네이버 지식백과] (Basic 고교생을 위한 물리 용어사전, 2002.4.15, (주)신원문화사)
Ⅱ. 생각열기
○ 상황제시
헐~~ 늦었다. 이미 8시입니다. 어제 밤늦게까지 한 롤플레이 게임은 오늘 도 어김없이 나에게 지각을 선물하는구나. 어머니께서 그만하고 자라고 하실 때 잤어야했습니다. 머리 감는 것은 뒷전이고 우선 교복을 대충 챙겨 입고 버스 정류장을 향해 달렸습니다.
그러나 도로에 길게 늘어선 차들과 버스정류장에 길게 늘어선 사람, 사람, 사람.. 줄... 지각입니다. 오늘은 정말 하늘을 날아서 가고 싶은 날입니다.
아주 어렸을 때 다른 친구들의 꿈 은 대통령, 과학자 이런 것이었지만 난 새처럼 하늘을 나는 것이 꿈이었습 니다. 그때 사람들은 나를 바보 같다 고 놀렸지만 나는 아직도 내가 새처럼 자유롭게 하늘을 날 수 있다고 믿고 있습니다.
비록 나는 오늘 지각을 하지만 내일 은 하늘을 꼭 날고 말 것입니다. 그러 려면 우선 롤플레이 게임을 끊는 일이 먼저일 것 같긴 합니다.
Ⅲ. 생각 펼치기
■ (활동) 무엇이 문제인가?
문제 해결을 위해서는 무엇보다 상황을 정확하게 분석하고 그에 맞는 해 결과제를 추출할 수 있어야 합니다. 상황을 분석하고 그에 맞는 해결 과제를 추출해 봅시다.
목표: 하늘을 나는 개인용 탈것의 개발
상황 분석 해결과제 추출
날기 위한 부력이 필요함 부력을 기울 수 있는 방안
최초 날기 위해 추진이 필요
함 추진할 수 있는 방안 고안
■ (활동) 윙슈트는 어떤 특징을 가지고 있나?
1) 윙슈트 분석하기
윙슈트를 입고 날 수 있는 이유에 대해 생각해 보자.
출처: 네이버블로그 ‘윙슈트’ |취미이야기 출처: undergradnomad.com
2) 영국 멀리 날기 대회(버드맨 경연대회) 영상을 보고 많은 참여자가 실패한 이유에 대해 적어 보자.
http://mbn.mk.co.kr/pages/news/newsView.php?news_seq_no=1418756
출처: http://www.ideahaus.kr/ 출처: 네이버블로그 ‘워터제트팩’ |jojo
<제트팩> <워터 제트팩>
■ (활동) 제트팩은 어떤 특징을 가지고 있나?
제트팩의 장단점에 대해 생각해 봅시다.
■ (활동) 젓가락과 종이를 이용하여 윙슈트 만들기
발사목과 종이를 이용하여 윙슈트 모형을 만들어 봅시다. 발사목을 이용하여 사람 모형을 제작하고, 종이를 이용하여 윙슈트를 만들어 봅시다.
재료 : 발사목, 한지, 풀테이프, 셀로판지, 가위, 칼, 아크릴톱
1) 어떻게 만들면 윙슈트가 천천히 떨어질 수 있는지 자신의 생각을 적어 봅시다.
2) 어떤 방식으로 윙슈트를 제작할 것인지 자신의 아이디어를 적어봅시다.
[지도시 유의사항]
발사목의 형태를 자유롭게 하여 사 람의 다리와 팔을 벌린 각도를 조절 할 수 있으며, 윙 슈트의 면적을 학 생들이 자유롭게 조절하여 윙슈트 를 제작할 수 있 도록 수업을 유도 하시면 유용합니 다.
3) 제작해본 윙슈트의 예시(교사용)
Ⅳ. 생각 다지기
■ (활동) 미래 개인용 비행 장치 설계하기
나만의 미래 개인용 비행 장치에 적용될 아이디어를 적어봅시다.
[지도시 유의사항]
개인용 비행 장치 의 에너지원과 비 행 방향 등의 컨 트롤 방법 등에 대해 학생들이 구 체적으로 제시할 수 있도록 방향을 유도해 주시는 것 이 산출물 제작 등에도 유용하다.
<휴대폰 스케치>
<자동차 스케치 과정>
■ 설계의 기초 (스케치)
1) 스케치란?
스케치(sketch)란 설계하는 사람의 머릿속에 순간 순간 떠오르는 이미지를 시각적으로 나타내는 기 법이다. 아무리 훌륭한 제품이라 하더라도 스케 치부터 시작하기 때문에 스케치 작업은 제품 전 반에 걸쳐 매우 중요한 작업이라 할 수 있다. 스 케치는 크게 2가지 종류가 있다. 스크래치 스케 치(scratch sketch)와 프레젠테이션 스케치 (presentation sketch)로 나뉜다. 스크래치 스케치 는 아이디어를 정교화 시킬 목적으로 하는 스케 치이고, 프레젠테이션 스케치는 다른 사람에게 이해를 구할 목적으로 하는 스케치이다. 프레젠 테이션 스케치의 경우 보통 투시도로 작성되며 완성된 형태, 색, 재질 등을 모두 표현해야하기 때문에 상당한 기법이 필요하 다. 생활용품 정도를 만들 때에는 스크래치 스케치가 많이 쓰이게 된다.
2) 스케치의 기법
스케치를 하는 특별한 기법이 있다기보다는 물체의 이미지를 명확하게 표현하도록 노력한 다. 스케치는 보통 다음의 과정을 거치게 된 다. 첫 단계는 물체의 외관을 대략 그리고, 다 음에 불필요한 선을 지우면서 물체를 약간 구 체화시킨다. 마지막으로 명암을 넣어 물체를 매끄럽게 표현한다. 하지만 마지막 단계를 반 드시 해야 하는 것은 아니다. 스케치를 잘하기 위해서는 다양한 물건을 그려보는 것이 중요하다. 특히 원형의 물건의 경우에 는 중심선을 그리고 시작하면 쉽게 그릴 수 있다.
※ 각자의 아이디어를 스케치 해 봅시다.
※ 조별 토론을 통한 아이디어 선별: 조원들의 스케치한 내용을 종합하여 우리 조의 아이디어를 재구성해 봅시다.
[지도시 유의사항]
활동 에서 학생 들이 구상한 아이 디어를 좀 더 구 체적으로 표현할 수 있도록 지도 합니다. 또한 다 른 조의 발표를 통해 서로의 아이 디어를 선별하는 과정에서 실현 가 능성의 정도를 함 께 이야기 합니 다.
※ 우리 조의 최종 아이디어를 스케치해 봅시다.
평가하기: 최종아이디어의 장점과 단점을 분석해 보고 발전방안을 제시해봅시다.
‘화석연료를 활용하지 않는 미래의 해상 탈 것’
아이디어 제안하기
(Sea orbiter)
3~4 차시
고등학교
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[교사용]
교사용 교재
고등학교 STEAM
‘화석연료를 활용하지 않는 미래의 해상 탈 것’아이디어 제안하기
(Sea orbiter)
1. 주제 개요
본 차시는 Sea orbiter를 모티브로 하여 무동력 이동수단에 대해 아이디어를 제안하기 위한 차시입니다. 해상에서 무동력 이동수단으로 이용할 수 있는 표층해류나 바람뿐만 아 니라 해저에서 밀도류에 의한 흐름을 활용할 수 있는 다양한 아이디어를 학생들이 산출하 여 새로운 탈 것을 제안하기 위한 활동입니다.
■ Sea orbiter에 대해 알아봅시다.
출처 : 네이버블로그 ‘Sea Orbiter’ |재크
Sea orbiter는 프랑스 건축가가 고안한 해양 스테이션으로 동력을 사용하지 않고 바람과 해류를 타 2년 주기로 지구를 한 바퀴 돕니다. 거대한 해마를 연상시키는 기묘한 외양에 직경 10m, 수직 50m나 되는 거대한 몸통의 3분의 2를 바다에 담근 채 떠다니는 새로운 개념의 탐사방식을 가지고 있습니다. 탐사선 공개 후 제작자는 인터뷰에서 “24시간 바다 밑 세계를 관찰할 수 있는 Sea orbiter는 해저 세계에 대한 또 다른 이해를 가져다 줄 것”
이라며 “이는 인간적인 탐험방식이자 탐험가들의 진정한 모험이 될 것”이라고 말했습니다.
탐사선은 대양과 기후변화의 관계, 어자원 분포, 바이러스, 박테리아 등 수중생물계 조사 와 같은 본연의 해저 탐사 임무는 물론 우주 탐험훈련도 함께 수행할 예정입니다.
2. 학습 목표
○ 내용 목표- 동력 없이 해류를 이용하여 전 바다를 탐사할 수 있는 탐사선 제작을 위한 아이디어 제안서를 작성하고 프레젠테이션 할 수 있다.
○ 과정 목표
- 해양생태계를 보존하기 위한 배려, 토론을 통한 상대방 의견 존중하고 공감할 수 있다.
- 토의 및 아이디어 협의를 통한 다양한 의사소통하고 배려할 수 있다.
3. STEAM 과목 요소
○ S(물리) : 새로운 해양 탈것이 표층과 심해층을 다닐 수 있도록 적용하는 활동, ○ S(지구과학) : 표층해류와 심층수의 순환과정을 이해하고 적용하는 활동
○ T/E：미래 무동력 해양 탈 것의 새로운 아이디어 제작 ○ A：새로운 해양 탈것에 대한 디자인
4. STEAM 단계 요소
○ 상황제시여수 엑스포 프랑스관을 관람하면서 아주 기묘한 것을 봤습니다. 이건 배라고 하기도 어 렵고, 생긴 것도 이상한 것이 어디에 쓰는 물건인지 상당히 호기심을 끌었습니다.
Sea orbiter로 불리는 해상탈 것은 특별한 동력을 사용하지 않고 해류를 타고 다니는 해 양탐사선이라고 했습니다. Sea orbiter에서 특별히 끌리는 점은 동력을 사용하지 않고 떠다 닌다는 점이었습니다.
얼마 전 교내 미래 탈것 아이디어 공모전에서 제시했던 ‘화석연료를 활용하지 않는 미래 의 탈 것’ 아이디어 경진대회에 이 Sea orbiter를 이용하여 출품을 한다면 좋은 성과가 있 을 것이라고 생각되었습니다. 우선 Sea orbiter가 이용한다는 해류에 대해 알아보고, 멋진
‘화석연료를 활용하지 않는 미래의 탈 것’을 제작해야겠습니다.
○ 창의적 설계
창의적 설계
자기주도적 학습 •스스로 문제를 발견하고 문제의 해결책을 제시
문제발견 및 정의 •화석연료 없이 움직일 수 있는 해양의 새로운 탈것의 개발
아이디어 발현 •과학적 원리를 이용한 해양의 새로운 탈 것을 개발
학습 방법 •미션을 해결하기 위한 과학, 미술, 사회의 학문적 요소를 자기주도적으로 학습할 수 있는 기회 제공
과정, 활동 중심 •미션을 해결하는 프로젝트 활동을 수행
다양한 산출물 •모둠 또는 개인적인 보행탈것 산출
협력 학습 •토의 및 프로젝트 학습을 통한 역할 분담 및 협력
○ 감성적 체험
감성적 체험
몰입 •자신에게 일어날 수 있는 문제를 해결하기 위한 과정에서 몰입 경험
Hands-on •에너지 없이 탈 수 있는 해양 탈 것 제안서를 작성하는 과정에서 스스로 작업을 실시
성취의 경험 •자신이 입안한 아이디어를 실제 제안서로 작성함으로서 성취경험 체험
배려 •에너지를 절감하는 활동 수행과 토의와 협의 과정을 통하여 상대 배려
새로운 도전 •승차감이 좋은 해양 탈 것에 대한 아이디어 창안
자기 평가 •체크리스트를 통한 자기 평가
과목 물리, 지구과학, 기술 총차시 2
단원 힘과 에너지의 이용, 생동하는 지구, 미래 기술과 사회, 과학기술과 인류의 미래
교육과정
<2009 개정 교육과정 물리 힘과 에너지의 이용>
- 유체에서 아르키메데스 법칙과 파스칼 법칙을 이해하고, 실생활과 산업에 대한 이용을 안다.
<2009 개정 교육과정 지구과학 생동하는 지구>
- 여러 기상 현상을 대기와 해양의 대순환과 연계하여 설명할 수 있다.
-대기와 해양에서 일어나는 다양한 현상이 우리 생활에 많은 영향을 준다는 사실을 이해한다.
<2009 개정 교육과정 기술가정 미래 기술과 사회>
- 정보통신 기술(정보), 우주항공 기술(수송), 바이오 기술(생명, 로봇과 자동화 기술(제조), 환경과 건설 기술(건설)의 기초적 원리, 사례, 그리고 기술의 미래 동향을 설명할 수 있다.
<2009 개정 교육과정 인류의 미래 사회 과학기술과 인류의 미래>
- 과학 기술 발전 과정에서 나타난 여러 가지 생활의 변화를 살펴보고, 과학 기술이 인간 삶에 미 친 영향을 파악한다.
<2009 개정 교육과정 미술 표현>
- 표현 방법에 적합한 재료와 용구, 표현 과정을 탐색하고 표현 효과를 살려 표현한다.
학습목표 1. 동력 없이 해류를 이용하여 전 바다를 탐사할 수 있는 탐사선 제작을 위한 아이 디어 제안서를 작성하고 프레젠테이션 할 수 있다.
흐름 문제제시 & 제작활동 학습자료(‣) 및 유의점(※)
<상황 제시>
Sea orbiter와의
첫만남 (10분) (1/2차시)
여수 엑스포 프랑스관을 관람 하던 중 Sea orbiter를 처음 접하게 되었습니다. 아주 거대한 잠수함도 아니고 배도 아닌 것이 동력없이 이동한다는 점이 너무나 매력적 입니다.
Tip! 크고 무거운 물체일수록 움직이기 위해 큰 에너 지원이 필요하다는 상식을 거슬러 크고 웅장한 해 상 탈것이 해류만을 이용해 서서히 움직이며 지구 를 여행할 수 있음을 학생들과 이야기합니다.
- 과연 어떻게 Sea orviter를 움직이게 하는 것일까요?
- 해류는 과연 어떤 흐름을 보이고 있으며 어떤 주기 로 운동하고 있을까요?
‣ 상황제시에서 가장 중요한 것은 내면화입니다. 상황이 실제 자기에게 일어날 수도 있다는 생각이 들어야 적극적인 자세로 임하기 쉬워집니다.
비슷한 경험을 발표해보게 함으로서 내면화를 좀 더 쉽게 할 수 있습니다.
<창의적 설계>
무엇이 문제인가?
(20분)
- 1 무엇이 문제인가?(활동 1)
- 주어진 상황에서 직면하고 있는 문제점 파악 - 문제를 해결하기 위한 해결방안 모색
‣ 화석 연료를 사용하지 않고 지구 대순환의 관점에서 해양 탈 것의 이동 동력이 될 수 있는 것들을 찾 아 볼 수 있도록 지도할 수 있습니
5. 지도안 총괄표
(1/2차시)
- 1 세계지도에 해류 나타내기
- 표층해류와 심층해류의 움직임을 알아보고, 과거 세 계대전에서 유보트의 침투상황에 대해 이야기 하며 해류를 이용할 수 있는 방안을 함께 모색해 봅니다.
- 1 마젤란과 콜럼버스 따라잡기
- 마젤란의 세계일주 경로와 콜럼버스의 신대륙 발견 항 로를 조사하고 세계지도 위에 나타내 봅시다.
< 감성적체험>
- 문제 해결을 위하여 적극적으로 참여하며 몰입감을 느낄 수 있도록 하며, 토의 과정을 통하여 다른 사람 과 소통하며 배려하는 경험을 합니다.
Tip! 세계대전 당시 유보트 일화를 역사적 사실과 과 학적 원리를 함께 다루며 학생들의 흥미를 유발 시킬 수 있습니다.
다. 학생들의 흥미를 끌기 위해 애 니메이션 ‘니모를 찾아서’에서 니 모가 부모와 떨어지는 상황을 함께 보는 것도 도움이 될 수 있을 것입 니다.
‣학생들의 발표를 듣고, 정리 단계 에서 교사가 해양표층류와 심층류 의 흐름 지도를 함께 병행하여 수 업에 활용하시면 도움이 됩니다.
‣마젤란의 항해경로와 콜럼버스의 신대륙 발견 당시 항해 경로를 세 계지도 위에 그려봄으로써 해류의 흐름과의 상관관계를 찾아보도록 합니다.
<창의적 설계>
어떻게 해결할 수 있을까?
(50분) (1~2/2차시)
- 1 우리가 발전시켜 보자.
- 미래의 해양 탈 것 제안서 작성하기
- 화석 연료를 사용하지 않는 미래의 해양 탈 것 아이디 어 공모전의 제한 조건에 적합한 해양 탈 것을 제안합 니다.
Tip! 해양은 아직도 인류에게는 미지의 세계이며 현재 인류가 직면하고 있는 여러 에너지, 환경 문제를 해 결하기 위해서는 많은 탐사와 연구가 필요함을 함 께 이야기하며 해양 탈 것의 필요성을 학생들에게 심어줄 수 있습니다. 또한 해안가에 밀려오는 수많 은 오염물질들을 보며 환경을 오염시키지 않는 방 안에 대해 고민하며 탈 것을 제안하도록 합니다.
- 1 프레젠테이션 흐름도 작성하기
- 자신들의 아이디어 제안서를 효과적으로 표현하고 소 통하기 위한 프레젠테이션 제작의 방법을 익히고 효과 적인 프레젠테이션을 작성합니다.
‣프레젠테이션을 처음 제작하는 경우 가장 많이 범하는 실수가 쓸 데없이 글만 많고, 전달력이 떨어 지는 프레젠테이션을 제작하기 일 쑤입니다. 따라서 학생들에게 길게 쓴 말 보다는 사진 한 장, 함축된 문구 하나가 더욱 강한 메시지를 줄 수 있음을 예시 자료와 함께 제 시하면 수준 높은 프레젠테이션 산 출물을 얻을 수 있습니다
‣프레젠테이션을 따로 작성하여도 좋고, 전지를 활용하여 아이디어 제안서를 한 장에 표시하는 활동을 하는 것도 한눈에 아이디어를 보여 줄 수 있어 효과적입니다.
<평가 보상>
평가 및 피드백
(20분) (2/2차시)
- 1 평가 및 피드백
- 제안서에 대한 평가리스트를 작성하고, 평가리스트를 바탕으로 잘된 점과 개선점에 대한 피드백을 제공합니다.
‣학생들이 구상한 아이디어를 좀 더 구체적으로 표현할 수 있도록 지도해 주십시오. 또한 다른 조의 발표를 통해 서로의 아이디어를 선 별하는 과정에서 실현 가능성의 정 도를 함께 이야기 해 주십시오.
6. 평가 계획
평가는 학생 평가와 교사 자체 평가의 체크리스트를 이용하여 실시합니다.
단
계 평가항목 평가기준
평가 평 정
학 생
교 사
상 황 분 석
제시된 상황에서 상황을 제대로 분석했는 가?
해결해야할 상황을 모두 찾아내었다. 상 해결해야할 상황을 반 정도 찾아내었다. 중 해결해야할 상황을 반 미만으로 찾아내었다 하
분석한 상황에 대한 해결과제가 타당한가?
상황분석에 대한 해결과제가 타당성을 갖는다. 상 상황분석에 대한 해결과제가 일부 타당성을 갖는
다. 중
상황분석에 대한 해결과제가 타당성을 갖지 못한
다. 하
구 상
프로젝트 계획서의 내용이 충실한가?
프로젝트 계획서의 내용이 매우 충실하다. 상 프로젝트 계획서의 내용이 보통이다. 중 프로젝트 계획서의 내용이 부실하다. 하
구상한 아이디어가 창의적이며 실현 가능한 가?
창의적이며 실현가능하다. 상
창의적이나 실현가능성이 낮다.
(실현가능성은 있으나 창의적이지 못하다.) 중 창의적이지 못하고 실현가능성이 낮다. 하
조원 간 충분한 협의가 이루어졌는가?
협의한 내용이 계획서에 많이 기록되어있다. 상 협의한 내용이 적당히 기록되어있다. 중 협의한 내용이 거의 기록되어있지 않다. 하 올바르고 충분한 정보의 수집이 이루어졌는
가?
수집한 정보량이 많고 출처가 분명하다. 상 수집한 정보량은 많으나 출처가 불분명하다. 중 수집한 정보량도 적고 출처도 불분명하다. 하
제 작
구성원 사이에 역할분담이 제대로 이루어졌는 가?
역할분담이 잘 이루어졌다. 상
역할분담은 하였으나 잘 이루어지지 않았다. 중
역할분담을 하지 않았다. 하
아이디어 제안서는 상세한가?
아이디어가 구체적이고 실생활에 적용가능하다. 상 아이디어가 중간수준이며 적용이 가능하다. 중 아이디어의 수준이 떨어지며 적용이 불가능하다. 하
목 표 달 성
결과물이 미션의 목표를 잘 달성하였는가?
결과물이 미션의 목표를 대부분 달성했다. 상 결과물이 미션의 목표를 일부 달성했다. 중 결과물이 미션의 목표를 달성하지 못했다. 하 결과물의 장점과 개선점을 잘 알고 있는
가?
결과물의 장점과 개선점을 모두 알고 있다. 상 결과물의 장점과 개선점을 일부 알고 있다. 중 결과물의 장점과 개선점을 거의 모른다. 하
Ⅰ. 프롤로그
■ Sea orbiter에 대해 알아봅시다.
Sea orbiter는 프랑스 건축가가 고안한 해양 스테이션으로 동력을 사용하지 않고 바람과 해류를 타 2년 주기로 지구를 한 바퀴 돕니다. 거대한 해마를 연상시키는 기묘한 외양에 직경 10m, 수직 50m나 되는 거대한 몸통의 3분 의 2를 바다에 담근 채 떠다니는 새로운 개념의 탐사방식을 가지고 있습니 다. 탐사선 공개 후 제작자는 인터뷰에서 “24시간 바다 밑 세계를 관찰할 수 있는 Sea orbiter는 해저 세계에 대한 또 다른 이해를 가져다 줄 것”이라며
“이는 인간적인 탐험방식이자 탐험가들의 진정한 모험이 될 것”이라고 말했 습니다.
탐사선은 대양과 기후변화의 관계, 어자원 분포, 바이러스, 박테리아 등 수 중생물계 조사와 같은 본연의 해저 탐사 임무는 물론 우주 탐험훈련도 함께 수행할 예정입니다.
[지도시 유의사항]
화석 연료를 사 용하지 않고 지 구대순환의 관점 에서 해양 탈 것 의 이동 동력이 될 수 있는 것들 을 찾아 볼 수 있도록 지도할 수 있습니다. 학 생들의 흥미를 끌기 위해 애니 메이션 ‘니모를 찾아서’에서 니모 가 부모와 떨어 지는 상황을 함 께 보는 것도 도 움이 될 수 있을 것입니다.
7. 학습 내용
Ⅱ. 생각열기
○ 상황제시
여수 엑스포 프랑스관을 관람하면서 아주 기묘한 것을 봤습니다. 이건 배 라고 하기도 어렵고, 생긴 것도 이상한 것이 어디에 쓰는 물건인지 상당히 호기심을 끌었습니다.
Sea orbiter로 불리는 해상탈 것은 특별한 동력을 사용하지 않고 해류를 타 고 다니는 해양탐사선이라고 했습니다. Sea orbiter에서 특별히 끌리는 점은 동력을 사용하지 않고 떠다닌다는 점이었습니다.
얼마 전 교내 미래 탈것 아이디어 공모전에서 제시했던 ‘화석연료를 활용하 지 않는 미래의 탈 것’ 아이디어 경진대회에 이 Sea orbiter를 이용하여 출품 을 한다면 좋은 성과가 있을 것이라고 생각되었습니다. 우선 Sea orbiter가 이용한다는 해류에 대해 알아보고, 멋진 ‘화석연료를 활용하지 않는 미래의 탈 것’을 제작해야겠습니다.
[지도시 유의사항]
학생들의 발표를 듣고, 정리 단계 에서 교사가 해 양표층류와 심층 류의 흐름 지도 를 함께 병행하 여 수업에 활용 하시면 도움이 됩니다.
목표: 화석연료를 활용하지 않는 미래의 해양 탈것 제작
상황 분석 해결과제 추출
화석연료의 고갈 대체 에너지 필요 사용할 수 있는 대체 에너지 풍력, 해류 등등
Ⅲ. 생각펼치기
■ (활동) 무엇이 문제인가?
문제 해결을 위해서는 무엇보다 상황을 정확하게 분석하고 그에 맞는 해결 과제를 추출할 수 있어야 합니다. 상황을 분석하고 그에 맞는 해결 과제를 추출해 봅시다.
■ 세계지도에 해류 나타내기
동력도 없고 돛도 없고 바람도 없는 바다 위를 표류하는 배가 무사히 뭍에 닿았다면 어떤 힘이 작용한 것일까요? 아마도 대부분의 사람들이 해류라고 자신 있게 대답할 것입니다. 그러나 해류가 어떻게 발생하냐고 물어보면 선 뜻 대답을 못할 수도 있습니다. 그리고 해류가 얼마나 빠른가를 물어보아도 마찬가지일 것입니다.
1. 표층 해류는 어떻게 발생하는 것일까요? 어떻게 움직일까요? 조사하여 발표해 봅시다.
준비물 : 세계지도, 모루철사 2색(적, 청), 풀테이프
모루철사와 풀테이프를 이용하여 해류를 표시해 보도록 합니다.
(세계지도를 재활용하기 위해서는 지도 위에 투명 아세테이트지를 붙여 그 위에 모루철사를 붙여 작성하도록 합니다.)
2. 심해 바다 속에서도 표층해류와 같은 방향으로 해류가 움직일까요?
어떻게 움직일까요? 조사하여 발표해 봅시다.
3. 앞에서 조사한 해류의 움직임을 세계지도에 나타내 봅시다.
준비물 : 해류 표시를 한 세계지도, 다른 색깔의 모루철사 2가지, 풀테이 프, 투명 아세테이트지 2장(세계지도 사이즈), 스카치 테이프, 풀 테이프, 매직
4. 세계대전 당시 독일의 잠수함들은 시동을 끈 채로 마치 돛단배가 바람에 몸을 맡기듯 대서양으로 흘러나갔다고 합니다. 시동을 켜지 않은 독일 잠 수함은 잘 발견되지 않았겠지요. 어떻게 독일의 잠수함들이 시동도 켜지 않고 깊은 바다 속에서 흘러나갔을지 생각해봅시다.
■ 마젤란과 콜럼버스 따라잡기
1. 마젤란의 세계일주 경로를 인터넷으로 조사하여 세계지도 위에 나타내 봅시다.
2. 콜럼버스의 신대륙 발견 경로를 인터넷으로 조사하여 세계지도 위에 나타내 봅시다.
3. 해류와 마젤란과 콜럼버스의 경로를 비교해 보고, 함께 토론해 봅시다.
화석연료를 사용하지 않는 미래의 해양 탈 것 아이디어 공모전
현재 우리의 바다는 많은 오염에 노출되어 바닷속 생물들의 삶을 위협하고 있습니다.
그렇지만 그러한 이유로 우리 인류가 바다를 포기할 수는 없는 일이죠!!!
따라서 우리는 해양 생태계의 파괴를 최소화 하고 자연과 함께 어우러질 수 있는
미래의 해양 탈 것에 대한 아이디어를 공모합니다.
※ 미래의 해양 탈 것이 갖추어야 할 조건!!!
1. 화석연료를 사용하지 않는 미래의 해양 탈것 제시 2. 과학적 원리가 들어간 참신한 장치
3. 해류나 해풍 등 화석연료를 이용하여 에너지 소모 없이 움직일 수 있는 장치 제시
4. 기상악화 시 탈것이 잘 버틸 수 있는 디자인 고안 5. 탈 것의 쓰임새 제시
6. 화석연료를 사용하지 않는 미래의 해양 탈것 아이디어를 스케치하고 설명 을 첨부하여 아이디어 제안서에 작성하여 제출할 것
■ 우리가 발전시켜 보자.(미래의 해양 탈 것 제안서 작성하기) 1. Mission 설명
[지도시 유의사항]
아이디어 산출을 시작할 때 아무 렇게나 시작하면 미션을 수행할 때 많은 어려움 을 겪게 됩니다.
꼭 필요한 일을 빼먹거나, 하지 않아도 될 일을 반복적으로 하는 일이 발생할 수 있습니다. 그러므 로 아이디어 산 출 계획을 철저 하게 세워 운영 할 수 있도록 해 주세요. ‘어떻게 문제를 해결할 까?’ 꼭지는 이러 한 일련의 과정 을 모두 담고 있 습니다. 제시된 순서대로 진행하 시면 큰 어려움 없이 아이디어 산출이 진행될 것입니다.
<프로젝트 해결>
■ 어떻게 문제를 해결할까?
문제를 해결하는 방법이 꼭 1가지만 있는 것은 아닙니다. 따라서 상황과 조건 에 맞추어 가장 좋은 해결방법을 찾는 것 이 문제를 해결하는데 가장 좋은 방법이 라 할 수 있습니다. 한 사람의 생각보다 는 여러 사람의 생각을 모아 힘을 합치면 더 좋은 결과를 만들어 낼 수 있겠죠?
그럼 여러분의 미션을 돕기 위해 제시된 미션을 해결하는 방법으로 가장 많이 쓰이는 프로젝트법 하나를 소개하고자 합니다. 프로젝트법은 상황의 문제를 스스로 발견하고 발견한 문제를 해결하 기 위해 아이디어 및 자료를 모으고, 아이디어와 수집된 자료를 바탕으로 팀 원 사이의 토의를 통하여 가장 좋은 해결방법을 제시합니다.
1. 아이디어 산출 준비단계
아이디어 산출 준비단계에서는 아이디어 산출을 시작하기 전에 프로젝트와 관 련된 지식을 정리하고, 선행학습으로 어떤 것을 배웠는지 정리를 합니다. 그리 고 프로젝트의 수행에 필요한 상황과 제공되는 조건들을 꼼꼼히 체크해 봅니다.
체크한 상황과 조건을 바탕으로 미션 수행을 위한 아이디어를 생각해 봅니다.
2. 아이디어 선정단계
팀원 개인적으로 생각한 아이디어를 공유하며 미션을 해결하기 위한 가장 좋은 방법을 결정하는 단계입니다. 이 단계에서는 팀의 프로젝트 주제를 정 하고 구체적인 세부 활동 계획을 정합니다. 주제를 정할 때는 팀원들의 관심 과 흥미를 고려해야 하고, 이미 활동 했던 것을 참고할 수 있습니다. 그리고 이 단계에서는 여러 가지 현실적인 고려사항을 참조하여 아래와 같은 아이 디어 선정기준을 활용하는 것이 좋습니다.
1. 해결 과제의 목표와 관련이 있는가?
2. 해보고 싶은가?
3. 주어진 시간에 해결할 수 있는가?
4. 수행 인원이 적절하게 구성되었는가?
5. 아이디어가 실현 가능성이 있는가?
6. 아이디어가 창의적인가?
7. 아이디어와 관련된 자료가 있는가?
8. 아이디어 실현 시 전문가의 도움이 가능한가?
<아이디어 선정 기준표>
Ⅳ. 생각 다지기
■ (활동) 아이디어 정리하기
아이디어를 개략적으로 정리해 봅시다.
- 아이디어를 전지에 개념도로 그려가며 정리해 봅시다.
이용하고자 하는 에너지
에너지 흐름 (탈 것의 이동방향)
탈 것의 개략적인 주기
탈것의 안정성 문제
탈것의 활용방안
최종아이디어
예시
■ (활동) 해양 탈것의 아이디어 제안서를 작성해 보자!
토의를 통해 얻은 아이디어를 제안서로 작성해봅시다.
아이디어 제안서(상세)
문서분류
페이지번호 / 페이지 작성자
작성일자
아이디어제안자 성
명
소 속
직 위 내 용
아이디어의 종류
제목
개요 (그림포함)
현재의 문제점
기 대 효 과
현재 문제개선효과
경제적 개선 효과
