“이 보고서는 2019년도 정부의 재원으로

(1)

2019 융합인재교육(STEAM) 교사연구회 결과보고서

2019. 11.

부산일과학고등학교

(2)

과 제 개 요

과제명 2019년 융합인재교육(STEAM) 교사연구회 운영

STEAM 프로그램

구분

유형 (유형2) 다양한 교과 간 협동 연구를 통한 STEAM 프로그램 신규 개발 ( √ ) 프로그램명 변화를 표현하고 예측하는 STEAM 프로그램

학교급 고등학교 대상 학년(군) 2학년

중심과목 수학 중심과목 성취기준 영역

[고등학교 2학년] (1) 미분 (2) 적분

연계과목 물리 지구과학

연계과목 성취기준 영역

[고등학교 1학년] (2) 운동 [고등학교 1학년] (3) 기후변화

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 부산일과학고등학교 수학 교사 서창환

공동연구원 부산일과학고등학교 수학 교사 한성표

공동연구원 부산일과학고등학교 수학 교사 천수영

공동연구원 부산일과학고등학교 물리 교사 양승준

공동연구원 부산일과학고등학교 지구과학 교사 장운태

2019년도 정부의 R&D 재원으로 한국과학창의재단의 지원을 받아

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

2019년 9월 19일

연구책임자 : 서 창 환 (인)

(3)

“이 보고서는 2019년도 정부의 재원으로

한국과학창의재단의 지원을 받아 수행된 성과물임 ”

(4)

목 차

1. 요약문··· 1

2. 서론···

※ 서론에는 연구(회)의 필요성 및 연구(회) 목표 등의 내용을 작성합니다.

(교사연구회 참여를 통한 STEAM 프로그램 개발·적용 취지와 목적 등)

3. 연구 수행 내용 및 결과···

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

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

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

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

※ 당초 계획 대비 변경된 사항이 있는 경우 사유와 함께 기입

가. 연구 수행 내용 ···

나. 연구 수행 결과 ···

1) ···

2) ···

4. 결론 및 제언 ···

※ 결론 및 제언에는 기타 사항 및 시사점을 작성합니다.

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

의 STEAM 수업 역량이 증가 내용 및 설명 제시

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

5. 참고문헌···

[부록]

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

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

부록4.

(해당 시) 논문 게재, 특허 또는 실용신안 출원 증빙자료 제출

(5)

1. 요약문

세상 속의 변화는 짧은 시간에 나타나서 그 변화를 인식하기도 전에 변화의 결과가 바 로 나타나기도 하며 너무나도 긴 시간에 걸쳐 이루어져 변화를 깨닫지 못할 수도 있다.

하지만 다양한 변화는 갑작스런 사고와 재앙으로 다가올 수 있으므로 변화를 관찰하여 미래를 예측하는 활동은 매우 중요한 일이 되었다.

그러나 사회적, 자연적 현상의 변화에 따라 세상은 나날이 복잡해지고 있으며 한 가지 일에도 연관되는 많은 관계들이 실타래처럼 엉켜 있어 관찰의 데이터 또한 방대해지고 있다. 또한, 변화를 이용하기 위한 데이터 처리 기술도 나날이 발전해 가고 있으며 빅 테이터 이론과 같이 하나의 학문으로 정립되어 나가고 있는 상황이다.

따라서 학교 내 교사들의 연구 활동으로 규모는 작지만 융합적인 사고를 활성화하는 교육으로 변화를 측정하고 얻은 데이터를 가공하며 미래를 예측하는 힘을 길러나가는 프로그램을 개발하고자 한다.

먼저 학생들이 관심을 갖고 있는 미세먼지에 대한 내용의 학습과 미세먼지 측정기를 만들어 보면서 기후 변화에 대하여 알아본다. 또한 생활 속의 운동을 통해 변화를 측 정하고 함수로 표현하여 예측하는 활동을 전개하도록 한다.

마지막으로 모둠별로 변화에 대한 실험과 관찰을 토의하여 설계하고, 실험으로 얻은 데이터를 활용하여 다양한 함수로 회귀 분석할 수 있음을 알게 한다.

이러한 활동을 통하여 변화에 대하여 주의 깊은 관심을 갖고 관찰과 모의실험을 통하 여 변화를 이끌어 나가는 태도와 자세를 갖도록 한다.

2

. 서론

◦ 다양하고 복잡한 시대에 변화를 관찰하여 미래를 예측하는 활동의 중요성 인식

- 인구의 증가에 따라 자연의 변화가 급속한 속도로 이루어짐에 따라 이상 기후와 같은 재난이 발생하기도 한다. 따라서 이러한 변화를 사전에 예측하고 대비하는 신속한 대응이 필요하다.

◦ 관찰과 실험으로 얻은 복잡한 세상 속의 방대한 데이터 처리 능력 신장

- 단순 관찰만으로도 많은 데이터를 쉽게 얻을 수 있으며 세상이 날로 복잡해 짐에 따라 살펴보아야 할 변수 또한 많아지고 있다. 이러한 빅 데이터를 처리하는 방법에 대한 이해가 필요하다.

◦ 여러 교과의 융합적 사고를 통하여 변화를 측정하고 미래를 예측하는 힘의 신장 - 앞으로의 세상이 해결해 나가야 하는 문제는 한 교과의 단편적인 지식으로는 해결할 수 없으며 혼자만의 힘으로 대처할 수 있는 규모의 변화도 아니다.

따라서 여러 교과의 융합적인 사고와 문제 해결 경험이 축적되어야 한다.

(6)

3. 연구 수행 내용

Ⅰ. 2019년 STEAM 교사연구회의 과제 수행 현황 및 내용 1. STEAM 프로그램 개발 및 적용

- 미세먼지 측정도구 제작 및 빅데이터 활용방법 이해하기 (3차시)

변화 중 매일 반복적으로 등장하는 미세먼지 농도에 대한 이야기를 실제 생활에서 측정해 보고 나타난 데이터를 어떻게 활용할 수 있는지를 탐구하는 활동

- 수학적 이해를 바탕으로 변화의 대상 측정하기(서로 다른 분야의 측정 3차시) 제품의 포장, 산의 등고선, 운동 물체의 등시곡선에 대하여 이해하고 그 변화 값을 측정할 수 있는 방법을 탐구하는 활동

2. STEAM 프로그램 적용 성과 연구 및 조사

- 수업 과정에서 여러 영역을 융합한 수행과제 제시 및 해결 후 만족도 조사

단순 1개 교과의 협소한 범위의 주제를 벗어나 여러 교과의 내용을 다양하게 접목 하도록 하였을 때의 만족도가 매우 높음.

사례) 수학 독서 : 23%, 미분 실험 : 89%

3. STEAM 협력연구 강화 및 확산 실천

- 전문적 학습공동체(수학/과학 교과, STEAM&MAKE)에서 주제중심 융합교수학습 방법

적용 안내

가. 통합과학 교과에서의 융합적인 주제 제시 및 토론 나. 수학교과 실생활 중심 주제 활동 토의

- 수업 공개 활동을 통한 융합교육의 필요성 인식 제고 10월 중 공개수업으로 융합교육의 좋은 방향을 제시

Ⅱ. 프로그램 개발 중점사항

1. 우리 주변에서 쉽게 변화를 찾아볼 수 있는 관심분야와 영역을 설정

2. 신기술을 접목하여 직접 측정의 도구를 제작하도록 하거나 측정의 수학적 계산법을 익혀나가도록 함

3. 결과를 토의하고 발표하여 서로의 생각을 공유하고 나누는 문제해결 방법 적용의 일상화

(7)

Ⅲ. 학생 태도검사 대상의 선정 이유

1. 프로그램의 특성상 공통과학적인 지식과 수학의 미분과 적분 등의 연산 능력이 요구 되므로 고등학교 2학년에 적합함.

2. 아두이노 등의 정보기술 작용이 필요하며 따라서 사전 경험이 있는 학생들이 친구들의 어려움을 해결하는 보조적인 역할 필요

따라서 아두이노 등의 기술에 대한 관심도 조사가 필요함.

3. 학생들의 변화 영역 중 관심분야에 대한 여러 가지 흥미도를 조사하여 실험 환경을 조성하여야 할 필요성이 있음

Ⅳ. 당초 계획대비 변경된 사항

1. 기후변화의 넓은 영역에서 미세먼지의 좁은 영역으로

- 기후변화는 그 영역과 폭이 넓어 몰입하여 융합적인 사고를 진행하기에 어려우며 다양한 데이터가 존재하여 그 활용에도 어려움이 예상됨

- 기후 변화 예측은 전문적인 영역으로 쉽게 학습의 결과를 얻기 어려움

- 미세먼지에 대한 관심이 높고 새로운 정보기술을 접목하여 경험하도록 하고 데이터의 활용에도 유익함

STEAM 프로그램

구분

프로그램명 변화를 표현하고 예측하는 STEAM 프로그램 선행

프로그램명 해 당 없 음

학교급 고등학교 대상 학년(군) 2학년

중심과목 수학 중심과목 성취기준 영역

[고등학교 2학년] (1) 미분 (2) 적분

연계과목 물리 지구과학

연계과목 성취기준 영역

[고등학교 1학년] (2) 운동 [고등학교 1학년] (3) 기후변화

개발결과

주제 연번

차시

(시수) 과목 연계(안)

1 3 지구과학(2) + 수학(1) 2 3 물리(2) + 수학(1) 3 3 물리(1.5) + 수학(1.5) 4 3 지구과학(1) + 물리(1) + 수학(1) 적용결과 물리, 지구과학, 수학교과 시간을 활용하여 적용

◦4개의 주제를 유기적으로 묶어 12차시의 프로그램 개발 및 적용 - 미세먼지의 측정(지구과학 + 정보)과 데이터의 활용(수학) - 생활 속 운동 실험(물리) 및 측정(수학)

- 변화의 대상(지구과학+물리)의 측정(수학의 미분과 적분)

(8)

4. 연구 수행 결과

5. 결론 및 제언

◦연구 수행 결과

- 변화를 주제로 하는 STEAM 프로그램 개발

- STEAM 확산을 위한 공개 수업 및 다양한 프로그램 운영

구분 수행 계획

교수학습지도안 개발 차시 총 12차시

수업 적용 일정 2019. 10. 7. ~ 2019. 11. 7.

(STEAM 수업)수혜학생 수 부산일과학고등학교 98명(2학년 전교생)

학생 태도검사 사전검사 5월 27일, 5개 학급(98명) 실시 완료 사후검사 11월 8일, 5개 학급(98명) 실시 완료 학생 및 교사 만족도조사 11월 8일 실시 완료

교사연구회 STEAM 행사 개최

2019. 10. 22. 5교시(13:00~13:50) 수업공개 2019. 10. 27. 6교시(14:10~15:00) 수업공개

‘STEAM 수학체험행사(2019.12.16 ∼ 20)’ 개최 예정

논문 또는 학술대회 해당 없음

특허출원(국외, 국내) 해당 없음

Ⅰ. 교사연구회 참여를 통한 STEAM 프로그램 개발·적용 관련 좋았던 점과 어려웠던 점 - 한 교과에 머물러 개념과 공식 유도 위주의 수업에서 탈피하여 학생들의 생각의 폭을 넓혀 나가는 융합적인 활동이 수업 관심도와 참여도를 모두 높여주었음.

- 측정의 실험에서 다양한 기자재의 활용을 통하여 학교에 비치된 첨단기자재를 직접 사용하는 경험을 제공함.

- 실험 설계의 준비와 실험 후 활동이 바르게 이루어지지 않아 실내 여기저기 실험과 관련된 기구와 재료들이 잘 정리되지 못함.

Ⅱ. STEAM 수업 수혜 학생들의 반응(인터뷰)

- 주제를 제시하고 실험을 자신들이 설계하는 수업이 자주 있었으면 좋겠다고 생각함 - 변화의 측정에서 다양한 신기술을 선생님과 친구들로부터 설명을 듣게 되어 막연히 힘들겠다는 생각을 갖고 있었는데 크게 어렵지 않음

- 따분하게 진행되는 수업이 아니라 자신들이 직접 만들어보고 실험해 보는 경험이 좋다고 생각함

(9)

Ⅲ. STEAM 교사연구회와 해당 STEAM 수업 프로그램 발전을 위한 개선 방안

- 전문적인 강의보다는 학생들이 직접 참여하는 활동형 수업을 위한 자료나 공간 등을 제공하여 안내 필요.

- 학생들 전체를 대상으로 수업재료를 구입하기에 학교의 재료비 구입 예산 부족.

(학교에서 교육 활동하고자 하는 STEAM 교육키트의 저렴한 제공 필요)

Ⅳ. 기타 사항 및 시사점

- 주제를 중심으로 융합하는 통합교육과정은 영재성을 갖고 있는 학생들에게 매우 좋은

학습 방법.

- 과학고의 우수한 인재를 대상으로 전개되는 연구 활동에서 가급적 융합적인 주제중심 탐구활동의 전개 필요.

- 교사연구회의 활성화를 통하여 교사들이 모여 연구하고 그 결과를 주변에 확산하는 노력은 한 순간에 끝내지 않고 지속적으로 시행 필요.

(10)

[부록1] STEAM 프로그램 개발 내용 및 결과물

변화 실험과 관찰로 이해하고 예측하기

1. STEAM 프로그램 개발·적용 교육과정

연번 차시 (중심과목)

2015 개정 교육과정 성취기준

(연계과목) 성취기준 영역 1 1~3/12 [2지과I-03-03. 뇌우, 국지성 호우, 폭설, 황사 등 우리나라의 주요 악기상의

생성 메커니즘을 이해하고, 피해를 최소화할 수 있는 방법에 대해 토의할 수 있다.

[고등학교 2학년]

(1) 지구과학

2 4~6/12 [고등학교 1학년]

3 7~8/12 [고등학교 2학년]

4 9~12/12 [고등학교 2학년]

2. STEAM 프로그램 총괄표(총 12차시)

차시 주요내용

1~3 /12

주제(단원)명

※ 중심과목의 교육과정 성취기준을 달성하기 위해 다른 교과 과목의 관련 영역(내용)과 어떤 주제(소재)를 어떻게 융합한 STEAM 프로그램인지 간략히 기술

※ 위와 관련, 주요활동내용 작성 및 STEAM 학습 준거 표시( ^Co 상황 제시, ^CD 창의적 설계, ^ET 감성적 체험)

4~6 /12

※ (참고)상황 제시는 수업 (전 과정)에서 학생들이 스스로 문제해결의 필요성과 도전정신을 가지는데 조력할 수 있도록 개발

※ (참고)감성적 체험은 수업 (전 과정)에서 학생들이 자연스럽게 경험하고 깨달을 수 있도록 개발

7~8 /12

9~12 /12

(11)

3. STEAM 프로그램 차시별 수업지도안

중심과목 지구과학 학교급/학년(군) 고등학교/2 학년

중심과목 성취기준

영역

[고등학교] (1) 지구과학 중심과목 성취기준

[2지과I-03-03. 뇌우, 국지성 호우, 폭설, 황 사 등 우리나라의 주요 악기상의

생성 메커니즘을 이해하고, 피해를 최소화 할 수 있는 방법에 대해 토의할 수 있다.

주제(단원)명 미세먼지 차시 1 ~ 3

학습목표

ㆍ미세먼지 생성 매커니즘을 이해하여 설명할 수 있다.

ㆍ미세먼지 측정 도구를 아두이노를 활용하여 만들 수 있다.

ㆍ미세먼지 빅데이터를 활용하여 과학적 결과를 도출해 낼 수 있다.

연계과목 장보, 수학 연계과목

성취기준 영역

STEAM 요소

S 과학 T 기술 E 공학 A M 수학

개발 의도

미세먼지의 발생원을 이해하고 이를 측정하는 도구를 직접 제작하여 보도록 하여 우리 주변에 미세먼지에 대한 실제적 관심을 가지도록 유도하고 미세먼지의 빅테이터를 활용하여 과학적 결과를 도출하는 능력을 기르고자 함.

일상생활에서 자주 접하게 되는 미세먼지에 대해 좀 더 자세하게 알 수 있는 기회를 제공하고자 하였다. 미세먼지를 직접 측정하는 도구를 아두이노를 활용하여 제작함으로써 손쉽게 측정도구를 만들 수 있다는 경험을 하도록 만들었으며, 빅테이터를 활용하여 과학적 결과를 추론해 볼 수 있도록 수업을 개발하였다.

- 미세먼지 발생원 이해하기 - 미세먼지 측정 도구 제작하기 - 미세먼지 빅테이터를 활용하기

STEAM 학습 준거

상황 제시

상 황 제 시

미세먼지의 농도가 우리 주변에서 올라가고 있는 상황(동영상)을 제시

창 의 적 설 계

창의적 설계

미세먼지를 값을 측정하고 빅데이터를 활용하여 과학적 결과를 도출해 냄

감 성 적 체 험 미세먼지를 측정하는 도구를

만들고 데이터를 구함.

감성적 체험

(12)

제목 미세먼지 학습대상 2학년 소요시간 80분

학습주제 미세먼지의 개념과 발생원을 이해한다. 장소 지구과학실험실

학습목표

- 미세먼지의 개념을 정의한다.

- 미세먼지의 발생원에 대해 이해한다.

- 팀별활동을 통해 역할을 분담하여 협동하는 모둠활동을 통하여 자료를 수집하고 공유 하며 협동심, 책임감 등을 고취시킬 수 있다.



^^

 _^ 



^_cos  ^ _sin    ^

3. 시간 t 초 후 이동한 거리

(1) 수평 방향으로 이동한 거리:   _cos   (2) 연직 방향으로 이동한 거리:   _sin    

^

4. 물체 경로:   tan    _^cos^

 ^

5. 최고점에 도달하는 데 걸리는 시간(연직 방향의 속도가 0일 때):

_  

_sin 

6. 공이 수평으로 이동한 거리():

 _cos  × _  _cos  ∙  

_sin 

 

_^ sin  

7. 최고점의 높이 (^):

  _sin  

_sin 

  

 

_sin 

^  

_^sin^

▲ 비스듬히 위로 던져진 물체의 운동 분석

▶개인별로 등속도 운 동과 등가 속도 운동 에 대하여 자료를 찾 아본다.

▶교과서에 나오는 실 험 장치를 찾 아 보 고 , 개 인 별 로 새로운 장 치에 대하 여 도안을 설계한다.

(31)

▶ 3. 통합과학 교과서에서 자유 낙하 운동과 수평으로 던진 물체의 운동 실 험 설계를 분석하고 새로운 실험을 설계한다.

통 합 과 학

교과서 비스듬히 던진 물체의 운동 실험 장치

비상교육

포물선 발사기기를 사용하여 공을 비스듬히 쏘아 올려 스마트 폰으로 촬영하여 공의 운동을 분석할 수 있다.

미래앤

모눈이 그려진 칠판의 아래쪽 모서리 면에 붙여 공을 비스듬히 위로 던지고 공이 날아가는 동안 공의 운동을 동영상으로 촬영하고, 촬영한 파일을 동영상 분석 프로그램으로 재생한다. 시간에 따라 공의 위치를 수평 방향, 연직 방향으로 측정하고 표에 기록한다.

통합과학 교과서에 나와 있는 실험 장치는 가격이 비싸 구매하기 어렵거나 또는 실험의 정확도가 떨어져 새로운 장치를 개발하고자 새로운 아이디어를 모아 실험을 설계한다.

아이디어 작품

▶ 동 료 와 협 력 하 여 실험을 하 여 자료를 해석한다.

(32)

준비물 : 눈금이 표시된 보드 판, 쇠구슬, 고무관, 스마트 폰, 노트북

실험과정

1. 눈금 간격이 일정한 보드 판을 세운다.

2. 쇠구슬이 비스듬히 날아가도록 고무관을 고정시키고 고무관의 끝에서 쇠구 슬

을 굴린다.

3. 고무관의 다른 쪽 끝에서 쇠구슬이 빠져나가는 순간부터 초고속카메라 기 능

이 있는 스마트 폰을 이용하여 쇠구슬의 운동을 촬영한다.

4. 촬영한 자료를 (시간, 위치) 표에 작성하고, 엑셀 파일을 이용하여 위치- 시간 그래프로 나타낸다.

실험 결과

1. 쇠구슬의 시간에 대한 위치를 표에 기록해보자 1) 수평 방향 운동

시간(s) ⁰ ^0.034 ^0.068 ^0.102 ^0.136 ^0.17 ^0.204 ^0.238 위치 (m) ⁰ ^0.0646 ^0.1292 ^0.1938 ^0.2584 ^0.323 ^0.3876 ^0.4522

그래프에 나타난 그래프와 가장 적절한 함수를 찾으면   으로 중력가속 도의 크기가 ms임을 알 수 있다.

2) 수직방향

시간(s) ⁰ ^0.034 ^0.068 ^0.102 ^0.136 ^0.17 ^0.204 ^0.238 위치 (m) ⁰ ^0.08 ^0.138 ^0.1734 ^0.1859 ^0.1757 ^0.1429 ^0.0874

(33)

수평 방향의 운동을 그래프로 나타내면

그래프에 나타난 그래프와 가장 적절한 함수를 찾으면     

^로

수직 방향의 처음 속력이 2.7m/s이고, 중력가속도가 ms^인 등가속도 운동임을 알 수 있다.

정리 (10분)

▶ 비스듬히 던진 물체의 운동을 분석하면 수평 방향은 등속도 운동을

  _{ }인 시간에 대하여 1차 함수의 운동이고, 수직 방향은

  _  

^으로 시간에 대하여 2차 함수의 운동임을 알 수 있다.

▶ 다음 시간에는 등속 원운동을 분석하여 지구-달 시스템의 상호 작용 관계 를 분석할 수 있다.

■ 학생 의 변화된 점 기술

▶ 모둠별 실험과 토의를 통하여 비스듬히 던진 물체의 운동이 1차 함수와 2차 함수의 합성임을 알 수 있다.(수리 계산 및 탐구 능력)

(34)

제목 프로젝트 만들기 학습대상 2학년 소요시간 80분 학습주제 기본회로 및 연산회로의 원리를 이해하고 로직 시

스템을 활용한 프로젝트 만들기 장소 수학교과실

학습목표 - 기본회로 및 연산회로의 원리를 이해하고, 이를 활용할 수 있는 방안을 생각한다.

- 로직 시스템을 이용하여 팀별 프로젝트를 만든다.

관련교과 정보컴퓨터 - 코딩 수학 – 경우의 수 성취기준

수심2511. 합의 법칙과 곱의 법칙을 이해하고, 이를 이용하여 경우의 수를 구 할 수 있다.

학습형태 모둠학습 교육재료 로직 시스템

기대 효과

-신호의 전달 과정을 파악하기 위해 논리적이고 체계적인 사고력을 기른다.

-입력과 출력의 경우의 수를 고려함으로써 수학적인 사고력을 기른다.

-생활 속 기술원리를 체험하면서 실용적이고 폭넓은 사고력을 기른다.

-회로의 개선방향을 생각하면서 미적 감각, 경제성 원리를 습득한다.

단계 (180분)

학습

유의점

도입 (10분)

■흥미 유발

▶ ‘빛으로 작동하는 메시지 알람’ 소개

첨보요원들은 침입자로부터 특별한 시설이나 장비를 지켜야 한다. 몰래 방 에 들어올 때 어떻게 경고할 수 있을까? 그가 방불을 켜는 것을 감지하여 경고 메시지가 나오면 좋을 것이다. 어두운 방에 누군가 방불을 켜면 “들 어오지 마세요”라고 소리가 나면 침입자는 불을 켜자마자 놀랄 것이다.

이러한 시스템을 어떻게 제작할 수 있을까?

학습목표 : 일상 생활 속에서 사용할 수 있는 자신만의 프로젝트를 만 들어 본다.

▶빛으로 작 동하는 메시 지 알림을 통 해 제작 원리 에 대해 생각 해본다.

전개 (50분)

■ 학 습 활동

▶ 기본 회로 1-1

구성

건전지 박스 1개, 버튼 블록 1개, 교차 블록 1개, 삐삐 블록 1개

신호의 흐름

1. 입력 버튼을 누르면 신호가 발생된다.

2. 발생된 신호는 경로블록을 통해 삐삐블록으로 들어간다.

3. 전달받은 신호 때문에 삐삐블록이 작동한다.

▶팀별 조사 활동을 통해 기본회로 1-1 의 활용방안 에 대해 생각 해보게 한다.

(35)

▶ 기본 회로 1-1의 활용 방안에 대해 질문한다.

- 초인종, 전화기 등 버튼으로 작동되는 모든 전자기기에 활용될 수 있다.

▶ 기본 회로 1-2

구성

건전지 박스 1개, 버튼 블록 1개, 부정 블록 1개, 교차 블록 1개, 삐삐 불록 1개

신호의 흐름

1. 부정블록은 신호를 반전시킨다.

버튼 블록의 신호를 반대로 전달한다.

2. 버튼블록을 누르면 신호를 전달하지 않고, 버튼을 누르지 않으면 신호를 전달한다.

이 회로는 버튼을 누를 때 까지 소리가 난다.

▶ 기본 회로 1-3

구성

건전지 박스 1개, 버튼 블록 1개, 부정 블록 1개, 교차 블록 1개, 삐삐 블록 1개

신호의 흐름

1. 회로1-2와 같이 버튼을 누를 때까지 소리가 나는 회로.

하지만 부정블록의 위치 때문 에 신호 흐름은 다르다.

2. 버튼블록의 신호가 교차블록까 지는 그대로 전달되다가, 삐삐 블록 앞에서 반전된다.

3. 블록을 배치할 때에는 결과만 아니라 신호의 흐름을 생각해야 한다. 회로의 확장성을 고려 하면, 1-3회로가 더 바람직 하다.

(36)

▶ 기본 회로 2

구성

건전지 박스 1개, 서킷 블록 1개, 교차 블록 1개, 삐삐 블록 1개

신호의 흐름

1. 입력버튼을 서킷 블록으로 변 경

2. 서킷블록의 두 전선이 전기적 으로 연결되면 신호가 발생되어 회로로 전달

3. 기본회로 1-1과 동일한 작동

▶ 기본 회로 2의 활용 방안에 대해 질문한다.

- 금속감지, 수위감지 등 무인으로 작동하는 곳에 활용될 수 있다.

▶ 기본 회로 3

구성

건전지 박스 1개, 광센서 블록 1개, 교차 블록 1개, 삐삐 블록 1개

신호의 흐름

1. 입력버튼을 광센서 블록으로 변경

2. 광센서 블록에 햇빛이 들어 오면 신호가 발생되어 회로로 전달

3. 기본회로 1-1과 동일한 작동

▶ 기본 회로 3의 활용 방안에 대해 질문한다.

- 센서등, 입장객 카운터 등 사람의 움직임, 햇빛의 정도에 따라 작동하는 것에 활용될 수 있다.

▶팀별 조사 활동을 통해 기본회로 2의 활 용 방 안 에 대해 생각해 보게 한다.

▶팀별 조사 활동을 통해 기본회로 3의 활 용 방 안 에 대해 생각해 보게 한다.

(37)

▶ 연산회로 1

구성

건전지 박스 1개, 교차 블록 1개, 버튼 2개, 논리곱 블록 1개, 삐삐 블록 1개

신호의 흐름

논리곱 블록은 2개의 신호를 입력 받을 수 있다. 버튼을 동시에 누 를 때 신호가 발생하여 삐삐블록 이 작동한다.

▶ 연산 회로 1의 활용 방안에 대해 질문한다.

- 동시에 눌러야 작동하는 안전장치, 키보드의 기능키 등에 활용될 수 있 다.

▶ 연산회로 2

구성

건전지 박스 1개, 교차 블록 1개, 버튼 2개, 논리합 블록 1개, 삐삐 블록 1개

신호의 흐름

논리합 블록은 2개의 신호를 입력 받을 수 있다. 버튼을 동시에 누 를 때 신호가 발생하여 삐삐블록 이 작동한다.

▶ 연산 회로 2의 활용 방안에 대해 질문한다.

- 엘리베이터 버튼, TV 버튼과 리모컨 등 여러 곳에 작동 버튼을 두는 경 우에 활용될 수 있다.

▶팀별 조사 활동을 통해 연산회로 1의 활 용 방 안 에 대해 생각해 보게 한다.

▶팀별 조사 활동을 통해 연산회로 2의 활 용 방 안 에 대해 생각해 보게 한다.

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▶ 연산회로 3

구성

건전지 박스 1개, 교차 블록 1개, 버튼 3개, 논리합 블록 1개, 논리곱 블록 1개, 부정 블록 1개, 삐삐 블록 1개 신호의

흐름

버튼 3개로 누를 수 있는 경우의 수는 총 8가지.

팀별로 제작한 프로젝트 결과물을 발표하며 공유하는 시간을 갖는다.

예) 금속탐지기

▶팀별로 서 로 찾은 것에 대해 공유할 수 있도록 지 도하자.

▶다른 팀의

(39)

구성 : 건전지 박스 1개, 서킷 블록 1개, 점프 블록 1개, 교차 연결 1개, 삐삐블록 2개

소개 : ‘도체’는 전기가 통하는 물체를 말한다. 금, 은, 철, 구리, 알루미늄 과 같은 금속들은 도체이다. 반대로 전기가 통하지 않는 물체는 ‘부도체’라 고 한다. 종이, 비닐, 유리, 나무, 플라스틱, 고무 등은 부도체이다.

도체와 부도체를 구별해주는 프로젝트를 만들었다.

원리 : 서킷 블록의 두 전선의 끝을 서로 맞닿게 한다. 그러면 신호가 발 생되며 삐삐 소리가 나게 된다. 서킷 블록의 두 전선으로 전기가 통하면 소리가 나는 것이다. 사용 중에 탐지기가 잘 작동하는지 궁금하다면 전선 을 맞닿게 하여 확인할 수 있다. 소리가 나지 않으면 블록이 느슨해 진 것 이다. 이 탐지기로 다양한 물건들의 금속성을 알아낼 수 있다.

발표 내용에 대해 질문이 있으면 자유 롭게 질의응 답하는 시간 을 갖도록 한 다.

정리 (10분)

▶ 기본회로, 연산회로 등 다양한 회로와 원리에 대해 이해한다.

▶ 팀별로 제작한 프로젝트 발표를 통해 생활 속 기술의 원리를 직접 체험 한다.

▶ 팀별로 제작한 프로젝트 결과물의 장단점에 대해 서로 토의해보는 시간 을 갖는다.

▶ 로직시스템으로 다양한 기본회로, 연산회로들을 만들어 보며 그 원리를 이해하고, 각각의 회로가 일상 생활 속에서 활용될 수 있는 방안에 대해 생각해 봄.

▶ 팀별로 일상 생활 속에서 사용할 수 있는 자신만의 프로젝트를 만들어 보며 생활 속 기술의 원리를 직접 체험해보았으며, 각 결과물의 장단점을 서로 토의해보는 시간을 가짐.