수완중학교

2019 융합인재교육(STEAM) 교사연구회 결과보고서

2019. 11.

수완중학교

【 2019년 융합인재교육(STEAM) 교사연구회 결과보고서 】

과 제 개 요

과제명

중학교 기술

(4) 기술시스템 수업용 STEAM 프로그램을 이용한 우리의 공간 꾸미기

STEAM 프로그램

구분

유형

(유형1) STEAM 프로그램 개선 및 보완을 통한 확산 모델 개발 ( √ ) - 선행 프로그램명: STEAM 교육활동을 통한 자아비전(Vision) 찾기

Project

(유형2) 다양한 교과 간 협동 연구를 통한 STEAM 프로그램 신규 개발 ( )

프로그램명 자연을 표현한 장식등 만들기

학교급 중학교 대상 학년(군) 3학년

중심과목

기술·가정

중심과목

성취기준 영역 [중학교] (4) 기술시스템

연계과목

과학 미술 정보

연계과목 성취기준 영역

[중학교] <과학> 자. 전기와 자기 [중학교] <미술> 나. 표현

[중학교] <정보> 다. 문제해결과 프로그래밍

연구기간 협약체결일 ~ 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 수완중학교 기술∙가정 교사 권혁수

공동연구원 수완중학교 과학 교사 곽두연

공동연구원 수완중학교 기술∙가정 교사 김동호

공동연구원 전대사대부설중학교 기술∙가정 교사 김병주

공동연구원 수완하나중학교 기술∙가정 교사 함형인

2019년도 정부의 R&D 재원으로 한국과학창의재단의 지원을 받아

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

2019년 11월 15일

연구책임자 : 권혁수 (인)

목 차

1. 요약문 및 서론

··· 1

2. 목표

··· 1

3. 연구 수행 내용

··· 2

4. 연구 수행 결과

··· 5

5. 결론 및 제언

··· 6

[부록]

부록1. STEAM 프로그램 수업지도안, 학생활동지, 교사자료 부록2. 수업 사진 및 결과물 사진

부록3. 협의록

“이 보고서는 2019년도 정부의 재원으로

한국과학창의재단의 지원을 받아 수행된 성과물임 ”

1. 요약문

현재의 기술은 단순한 사고로는 한계가 있다. 하나의 제품이 완성되고 판매되는 과정에도 기술 뿐 아니라 인문사회적인 요소와 예술적인 요소가 병행되어야 사람들에게 그 제품이 선택 된다.

이러한 제품을 개발하기 위해서는 기술적 요소, 인문 사회적 요소, 예술적 요소가 포함된 융합적 인 사고를 기를 수 있는 수업이 개발 되어야 한다. 우리 연구회는 다양한 과목의 선생님들이 모 여 융합적 사고를 기를 수 있는 수업을 연구하고 있으며 개발 및 적용을 완료했다. 연구의 주제 를 한해 전에 미리 결정하고, 수업에 필요한 기초 지식 및 기능을 사전 연수를 통해 익혀 ‘자연 의 모습을 표현한 장식등 만들기’ 프로젝트 수업을 개발했다. 자연과 가깝게 지내는 사람의 감성 은 현재를 살아가는 우리에게 다른 사람과의 어울림에 긍정적인 요소로 작용하는 경우가 많다.

도시화 되고 기계화 되어 가는 기술의 발전은 자연과의 어울림을 멀어지게 하는 이유가 되기도 한다. 기술을 통해 자연을 생각하게 하는 수업을 만들고자 했다. 자연 친화적인 삶을 살아가는 사람들은 정서적으로 긍정적인 4차 산업혁명에 빠져서는 안 되는 능력 중 하나인 협업 능력을 기를 수 있도록 모둠원이 각자의 능력에 따른 역할을 분배하고 그 역할을 충실히 수행하여 하나 의 화분이 완성되도록 구성하여 수업을 통해 융합적 사고능력, 협업 능력이 향상되길 기대한다.

2. 서론

가. 연구의 필요성

자연과 가깝게 지내는 사람의 감성은 현재를 살아가는 우리에게 다른 사람과의 어울림에 긍정적인 요소로 작용하는 경우가 많다. 도시화 되고 기계화 되어 가는 기 술의 발전은 자연과의 어울림을 멀어지게 하는 이유가 되기도 한다. 기술을 통해 자 연을 생각하게 하는 수업을 만들어 보고자 한다. 자연을 관찰하고 그 모습에서 원리 를 찾는 활동을 통해 자연과 교과의 연결을 찾아보고, 그 모습을 만들어 활용하면서 자연을 표현하는 기술을 경험할 수 있는 계기를 마련해 보고자 한다.

나. 교사연구회 목표

◦ STEAM 프로그램 개발을 통한 융합적 사고력 및 문제해결력 신장

◦ 교과, 자유학년제. 창의적 체험활동에 적용 가능한 STEAM 프로그램 개발

◦ 선행 프로그램 개선을 통한 STEAM 프로그램의 질적 제고 및 교육과정 연계성 강화

3. 연구 수행 내용

➀ STEAM 프로그램 개발 및 적용

➁ STEAM 수업 평가 방법 개발 및 적용 성과

가. 학생 태도 검사 실시

- 2019. 8. 19. STEAM 프로그램을 수업으로 직접 적용할 학생 대상으로 사전 설문 실시

- 2019. 10월 1일 ~ 10월 31일 STEAM 프로그램을 직접 적용한 수혜 학생 대상으로 사후 설문 실시 - 사전설문 학생과 사후 설문 학생이 동일함

나. 차시별 수업 평가 방법 - 1~2차시 : 발표 관찰 평가 - 3~5차시 : 산출물 평가

- 6~12차시 : 산출물 평가(참여도, 포트폴리오, 주제 적합성, 기능성) - 12~14차시 : 산출물 평가 및 발표 관찰 평가

프로그램 주제

‘자연의 모습을 표현한 장식등 만들기 프로젝트’

- 2018 STEAM 연구회에서 2019 주제를 미리 선정

- 기존에 개발했던 자연을 닮은 장식등 만들기 활동을 수업에 적용하여 자신의 생활공간에 활용할 수 있도록 발전된 수업지도안 개발을 계획함

프로그램 요약

인테리어 요소로서의 조명에 대한 이해를 바탕으로 자신의 생활 주변에 장식등을 배치할 곳을 선정한다. 자연의 모습을 관찰하여 조명으로 구현 할 수 있는 방법을 고민한 후 디자인하여 자연의 모습을 표현한 장식등을 제작한다. 장식등 제작에 필요한 기초 전기 지식을 바탕으로 전기회로를 구성하여 LED에 불이 들어오도록 제작한다. 제작한 장식등을 실제 사용 할 곳에 배치하고, 사용하는데 효과적이기 위해 아두이노 센서를 설치하 고 코딩한다. 자연에 적용된 원리, 전회 회로 구성, 장식등 제작, 코딩 등 의 다양한 경험을 통해 하나의 결과를 얻는데 융합적인 사고가 필요하다 는 것을 알 수 있으며 동시에 문제해결력을 기르도록 수업을 구성한다.

수업 해당 학생

3학년 12개반 294명 중 전반(1반~6반) 147명 수업 실시

(7반~12반도 수업은 동일하게 진행되지만 STEAM 연구회 소속 교사가 아님)

실제 수업 일정

8월 19일 ~ 23일 자연 관찰 수업 실시

8월 26일 ~ 8월 30일 조명과 공간, 자연에 적용된 수학적 원리 수업 실 시

9월 2일 ~ 20일 전기에 사용되는 과학의 원리, 자연을 표현한 장식등 만 들기 수업 실시

9월 21일 ~ 27일 아두이노 활용 수업 실시

다. 학교 생활 기록부 기재 방법 예시

융합적인 사고 능력을 바탕으로 자연의 모습을 표현한 장식등 만들기 프로젝트 전 과정을 성실하게 수행함. 쾌적한 주거 환경을 위한 여러 요인을 파악하여 실내 공기 질을 높일 수 있는 방안을 발표함.

주택에 사용되는 조명의 종류를 이해하고 상황에 적합한 조명을 설계하여 배치할 수 있는 방법을 그림 으로 표현함. 자연에 적용되고 있는 수학적인 원리를 찾아내어 실제 조명에 적용함. 옴의 법칙을 알고 전류, 전압, 저항과의 관계를 통해 자연의 모습을 표현한 장식등의 전기 회로에 적용할 수 있음. 자연 을 관찰하고 그 모습을 표현한 장식등을 수학, 과학, 미술의 교과를 내용을 적용하여 효과적으로 제작 함. 장식등을 조명으로 적절한 장소에 배치하고 프로그래밍하여 LED에 불이 들어올 수 있게 제작함.

STEAM 프로그램

구분

프로그램명

중학교 기술 (4) 기술시스템 수업용 STEAM 프로그램을 이용한 우리의 공간 꾸미기

선행 프로그램명

< 2014년 STEAM 교사연구회 >

STEAM 교육활동을 통한 자아비전(Vision) 찾기 Project

학교급 중학교 대상 학년(군) 3학년

중심과목 기술 ^중심과목

성취기준 영역 [중학교] (4) 기술시스템 연계과목

과학 미술 정보

연계과목 성취기준 영역

[중학교] <과학> 자. 전기와 자기 [중학교] <미술> 나. 표현

[중학교] <정보> 다. 문제해결과 프로그래밍

개발계획

주제 연번

차시

(시수) 과목 연계(안)

1 2 미술(2)

2 4 과학(2) + 기술(2)

3 4 기술(4)

4 4 정보(3) + 기술(1)

개발·적용

현황 총 14차시 수업을 개발하여 14차시 적용 완료

➂ STEAM 협력연구 강화 및 확산 실천

일시 내용 사진

2019. 6. 14.

‘STEAM 교사연구회 프로그램 자문 회의’

- 내용 : STEAM 프로그램 자문 - 장소 : 수완중 무한상상실 - 참석인원 : STEAM교육 전

문가 8인

2019. 6. 12.

‘STEAM 수업공개 개최’

- 주제 : 동화가 있는 오토마 타 만들기

- 수업공개교사 : 권혁수(연구 책임자)

- 장소 : 수완중 3-1반교실 - 참석인원 : 혁신학교 수업관

찰팀 및 수완중 교사

2019. 08.25

STEAM 교사연구회 협의회 실시

-주제: STEAM프로그램 협의 및 수업적용 방법논의

-참석자: STEAM교사연구회 회원 및 가족

2019. 10. 23.

연구책임자 교내 방문 인도네 시아 교장단 대상 공개수업 실시

- 주제 : 자연의 모습을 표현 한 장식등 만들기(기술부분) - 대상 : 인도네시아 중학생방

문단

- 장소 : 수완중 무한상상실

2019. 10. 31.

교내 교사 대상 STEAM교사 연수 실시

-주제 : 창의공학설계를 적용 한 벤치만들기

- 대상 : 수완중학교 교직원 - 장소 : 수완중 무한상상실

2019.

6월~11월

- STEAM 교사연구회 회원 수업 관찰 및 분석

- 대상: 권혁수(연구책임자), 김 동호, 김병주

- 관찰 및 분석자: 함형인 - 방법: 카메라 및 녹음기를 활

4. 연구 수행 결과

◦ 연구 수행 결과

- 수완중학교 3학년 6개반 147명 학생을 대상으로 2학기 기술가정 수업시간 14시 간을 활용하여 ‘ 자연의 모습을 표현한 장식등 만들기 ’ 프로젝트를 실시함. 모둠의 작 품을 축제 및 학교의 일정한 공간에 전시하여 작품 제작의 취지와 방법 , 평가 방법을 공유함 .

- 수업 후 학생 만족도가 높았고 스스로 훌륭한 작품을 만들었다는 것에 대한 성 취감이 있었다고 함 . 쉬는 시간이나 점심시간 작품 앞에서 관찰하고 관리하는 학생들이 보이는 것으로 보아 직접 제작한 작품이라 더욱 애착이 가는 것이라 판단됨 .

구분 수행 결과

교수학습지도안 개발 차시 총 14차시

수업 적용 일정 2019. 8. 19. ~ 2019. 9. 27.

(STEAM 수업)수혜학생 수 수완중학교 147명(중학교 3학년 6개반) 학생 태도검사 사전검사 8월 19일, 6개 학급(147명) 실시 완료

사후검사 10월 6개 학급(147명) 실시 완료

학생 및 교사 만족도조사 10월 중 실시 완료

교사연구회 STEAM 행사 개최 2019. 6. 12. 5교시(13:40~14:25) 수업공개 실시 2019. 10. 31. ‘STEAM 교내 교사 연수’ 개최 등

논문 또는 학술대회 해당 없음

특허출원 (국외, 국내) 해당 없음

용한 수업행동 및 담화 분석

2019. 11. 7.

광주광역시 교육청 주최 STEAM 교육 워크숍 참석 - 장소: 광주 라마다호텔 - 대상 : STEAM 교사연구회 - 내용: STEAM 교육 활동 공유

- 교내 및 교외의 다양한 융합수업 행사 및 연구회 활동으로 융합수업에 대한 동료 교사의

관심이 상당히 높아졌고, 융합수업을 연구하고자 의지를 이야기하는 선생님이 다수 발생함

5. 결론 및 제언

- STEAM 프로그램을 미리 계획하고 전문가 교사 자문회의, 교사연구회 자체 연수 를 통해 교사의 전문성을 신장한 후 프로그램을 수업으로 적용했기 때문에 발생할 수 있는 실수를 줄일 수 있었음 .

- 연구회 참여 교사가 같은 학년을 지도하여 수업을 배분하면 각 과목에서 수업이 진행되어 더 전문적인 STEAM 프로그램이 될 수 있었을 것이라는 아쉬움이 있었음.

- 구성원이 수시로 협의회를 갖고 SNS를 통해 의견을 나누어 프로그램을 수정 보 완할 수 있었음 .

- 결과물을 확인했을 때 기술과목에서만 진행되었으면 나올 수 없었을 예술적인 부분이 직접 눈에 보였을 때 ‘이런 것이 STEAM 수업이다.’ 라는 느낌을 받았음.

- 학생들의 반응은 미술과 기술 과목에서 흥미로운 주제로 수업활동 할 수 있어 서 좋았다고 함 .

- 직접 만든 장식등을 학교 축제 및 학교의 일정한 공간에 실제로 활용하는 모습 을 통하여 학생들이 배움과 삶을 연결할 수 있었음 .

- 본 교사연구회가 소속된 학교의 경우 무한상상실을 운영하고 있어, 3D프린터 , 레이저 커터기와 같은 장비를 활용하여 수업을 할 수 있었지만 , 그러한 기계를 갖추 지 못한 학교에 적용하기 위해서는 학교 상황에 맞는 프로그램의 고려가 필요함 .(3D 프린터가 없어도 수업이 가능하도록 프로그램을 계획함 )

- 흥미로운 주제와 활동, 다양한 경험으로 다른 과목이나 선생님들이 수업에 적용 한다면 좋은 수업이 될 것으로 파악됨 .

- 수업을 위해 미리 예산을 확보할 수 있는 방안을 연구할 필요가 있음.

[부록1] STEAM 프로그램 개발 내용 및 결과물

중학교 기술 (4) 기술시스템 수업용 STEAM 프로그램을 이용한 우리의 공간 꾸미기

1. STEAM 프로그램 개발·적용 교육과정

연번 차시 (중심과목)

2015 개정 교육과정 성취기준

(연계과목) 성취기준 영역 1 1~2/14

[

기가

04-08]

생명 기술 시스템의 각 단계별 세부 요소 및 생명 기술의 활

용 분야를 이해하고 생명 기술의 발달 전망을 예측한다

.

(미술)

[중학교 1~3학년]

체험

2 3/14 기가

04-04]

제조기술과 관련된 문제를 이해하고

,

해결책을 창의적으로

탐색하고 실현하며 평가한다

.

(기술) [중학교 1~3]

기술시스템

3 4/14 기가

04-04]

제조기술과 관련된 문제를 이해하고

,

해결책을 창의적으로

탐색하고 실현하며 평가한다

.

(수학) [중학교 1~3]

4 5/14 기가

04-04]

제조기술과 관련된 문제를 이해하고

,

해결책을 창의적으로

탐색하고 실현하며 평가한다

.

(과학)

[중학교 1~3학년]

운동과 에너지-전기와 자기

5 6~12/14 기가

04-04]

제조기술과 관련된 문제를 이해하고

,

해결책을 창의적으로 탐색하고 실현하며 평가한다

.

(기술) [중학교 1~3]

기술시스템

6 13~14/14 기가

04-04]

제조기술과 관련된 문제를 이해하고

,

해결책을 창의적으로 탐색하고 실현하며 평가한다

.

(정보) [중학교 1~3]

문제해결과 프로 그래밍

2. STEAM 프로그램 총괄표(총 14차시)

차시 주요내용

1~2/1 4

주제(단원)명 자연과 함께하는 미술

※ 자연의 모습을 닮은 장식등을 만들기 위하여 우리 학교의 정원을 관찰하고 그 모습을 표현 한다.

Co 자연의 모습을 담은 장식등을 만들 수 있을까?

- 우리 학교 정원의 모습을 촬영한 사진을 보여주고 이를 닮은 장식등을 만들기 위해서 어떻게 해야 하는지 생각을 발표한다.

CD 학교 정원에서 자라는 식물의 일부분을 살펴보면서 관찰력을 기른다.

- 열매와 씨앗, 나뭇잎 등 자연물의 다양한 생김새 관찰하고 분류해보기

CD 모둠활동으로 식물 관찰하고 스케치하기

- 관찰할 식물을 정하고 관찰한 특징을 글과 그림으로 자세히 표현해본다.

- 스마트폰 사진촬영 및 인터넷 검색 활용 가능.

ET 모둠별로 작품을 게시판에 전시한 후, 모둠별 전시된 작품을 감상하며 식물에서 친구들이 발견한 새로운 의미와 예상치 못한 장면을 찾아본다.

3/14 주제(단원)명 조명과 공간

3. STEAM 프로그램 차시별 수업지도안

중심과목 기술∙가정 학교급/학년(군) 중학교/3 학년

중심과목 성취기준

영역

[중학교] (4) 기술시스템

^중심과목 _성취기준

[기가04-04] 제조기술과 관련된 문제를 이해하고, 해결책을 창의적으로 탐색하 고 실현하며 평가한다.

주제(단원)명 자연과 함께하는 미술 차시 1~2/14

학습목표 학교 정원의 식물 관찰을 통해 식물의 특징을 파악함으로써 자연에 대한 친화력을 기르고 각 식 물의 특징을 그림으로 표현 할 수 있다.

연계과목 미술 연계과목

성취기준 영역

[중학교 1~3학년] 체험

Co 적은 비용과 짧은 시간으로 학교(교실) 공간을 카페처럼 아늑한 공간으로 바꿀 수 있는 것은 무엇이 있을까?

CD 실생활에 사용되는 조명의 종류와 특징, 모양을 인터넷 자료 조사를 통해 모둠별로 학습활동지를 해결해보자.

ET 학생들의 발표 내용을 학교 측에 전달하여 실제로 학교 공간의 사용자인 학생들의 의견을 반영 하여 조명을 설치한다.

4/14

주제(단원)명 자연에 적용된 수학적 원리

Co 체험학습을 간 기술이는 들판에 있는 꽃을 관찰하며 사진을 찍는다. 집에 돌아와 찍은 사진을 보는데 신가하게도 꽃잎의 수가 일정하다는 것을 발견한다. 1,2,3,5,8,13,21...그 이유가 궁금해진 기술이는 꽃잎의 수가 일치하는 이유를 알아보기 시작한다.

CD 꽃잎의 수에서 찾을 수 있는 규칙성 찾아보기

ET 양귀비열매, 솔방울의 나선 배열에서 나선개수를 찾아보고 나선 수에서 찾을 수 있는 규칙 이 야기해보기

5/14 주제(단원)명 저항의 연결

※ 저항을 직렬 또는 병렬로 연결하였을 때의 특징을 비교하고, 옴의 법칙을 이용하여 전기회 로에서의 전류값을 계산할 수 있다.

Co 크리스마스트리에서 같은 줄에 연결된 전구들이 모두 켜지지 않은 까닭은 무엇일까?

CD <탐구활동> 저항의 직렬연결과 병렬연결의 차이 - 저항을 직렬 또는 병렬로 연결했을 때의 특징 비교 - 전기회로에 작용하는 전류, 전압, 저항 계산하기

ET 우리 모둠이 정한 장식등에 사용될 전기회로도를 구상하여 본다.

6~12/

14

주제(단원)명 자연을 표현한 장식등 만들기

Co 자연의 모습을 표현하는 장식등을 제작하여 활용할 수 있을까?

CD 자연의 모습에 적용된 교과 원리를 파악하고, 전기회로에 대한 이해를 바탕으로 자연의 모습을 표현한 장식등을 제작한다.

ET 자연의 모습을 장식등으로 만들어 보는 활동을 통해 자연과 기술의 조화에 대해 생각해 보는 경험을 한다.

12~14 /14

주제(단원)명 아두이노를 활용하여 주변 환경에 따라 반응하는 IoT 장식등 제작하기

- 장식등이 자동으로 켜지고 꺼질 수 있도록 센서 사용하기

학습 과정

교수-학습 활동

※ STEAM 학습 준거 표시( ^Co 상황 제시, ^CD 창의적 설계, ^ET 감성적 체험)

학습자료 및 유의점

도입 (45 분)

Co 자연의 모습을 담은 장식등을 만들 수 있을까?

- 우리 학교 정원의 모습을 관찰하고 사진을 촬영하여 이를 닮은 장식등을 만 들기 위해서 어떻게 해야 하는지 생각을 발표한다.

<사진자료>

사진자료(P PT)

전개 ( 40 분)

CD 학교 정원에서 자라는 식물의 일부분을 미리 준비하여 나누어준 후 모둠별로 식물의 생김새를 관찰하고, 특징을 알아본다.

학교 정원 에서 수집 STEAM

요소 S T E

A 학교 정원의 식물을 관찰하고 그림으로 표현하기 M

개발 의도 주변의 자연 환경을 효과적인 방법으로 조형물로 표현하기 위한 기본 탐색활동을 하기 위함 이다.

주변 환경과의 관계 속에서 대상과 자신을 이해하고 자연을 관찰하고 표현하는 체험을 통해 환경 친화적인 태도와 생태감수성을 키우고자 한다. 특히, 일상생활의 대부분의 시간을 보내는 학교 정원에 서 자라는 식물을 관찰하고 특징을 파악함으로써 자연에 대한 친화력을 기르고, 이를 그림으로 표현하 는 활동을 통해 자연이 지닌 있는 그대로의 모습을 찾고 발견해 볼 수 있도록 한다.

STEAM 학습 준거

상황 제시

상 황 제 시

자연의 모습을 담 은 장식등을 만들 수 있을까?

창 의 적 설 계

창의적 설계

모둠별로 작품을 게 시판에 전시한 후, 모둠별 전시된 작품 을 감상하며 식물에 서 친구들이 발견한 새로운 의미와 예상 치 못한 장면을 찾 아본다.

감 성 적 체 험 1. 학교 정원에서 자라는 식물의

일부분을 살펴본다.

- 열매와 씨앗, 나뭇잎 등 자연 물의 다양한 생김새 관찰하고 분류해보기

2. 관찰할 식물을 정하고 특징을 글과 그림으로 자세히 표현해 본다.

- 식물을 자세히 관찰하면서 스케치하고, 발견한 세세한 특 징을 글로 쓴다.

감성적 체험

- 특징을 살펴보고 모둠별로 기준을 정하여 분류해보기

CD 모둠별로 관찰 장소를 분담하여 식물을 자세히 관찰하면서 스케치한 후 발견 한 세세한 특징을 글로 쓴다.

- 학교도면을 이용하여 관찰할 구역을 분담한다.

- 각자의 장소로 나가서 모둠별로 소개할 식물을 정하고 역할을 나눈다.

- 다양한 방법으로 식물을 관찰하면서 스케치한 후 특징을 세세히 적도록 한다.

한 열매와 씨앗, 잎들.

학 교 도 면 , 스마트폰

Tip! 학 교 도 면 을 출력하여 모둠별로 조 사 할 장 소 를 구 분 한 다.

Tip! 스마트 폰 사진 촬영 및 식물정보 앱 활 용 가능.

정리 ( 5 분)

ET 모둠별로 완성된 작품을 일정기간 전시 후 포트폴리오에 정리한다.

1. 교실 게시판에 전시

- 모둠별로 완성된 작품을 교실 게시판에 전시할 수 있도록 하고, 모둠별 전시 된 작품을 감상하며 식물을 통해 친구들이 발견한 새로운 의미와 예상치 못 한 장면을 찾아본다.

일 정 기 간 전시 후 포 트폴리오에 정 리 하 도 록 안내한다.

중심과목 기술∙가정 학교급/학년(군) 중학교/3 학년

중심과목 성취기준

영역

[중학교] (4) 기술시스템

^중심과목

성취기준

[기가04-04] 제조기술과 관련된 문제를 이해하고, 해결책을 창의적으로 탐색하 고 실현하며 평가한다.

주제(단원)명 공간을 바꾸는 조명 차시 3~4/14

학습목표 실생활에 사용되는 여러 가지 조명에 종류와 특징을 파악하여 공간의 크기와 목적에 맞는 조명을 선택할 수 있다.

연계과목 기술 연계과목

성취기준 영역

[중학교 1~3학년] 기술시스템

STEAM 학습 준거

상황 제시

상 황 제 시

적은 비용과 짧은 시간 으로 학교(교실) 공간을 카페처럼 아늑한 공간 으로 바꿀 수 있는 것은 무엇이 있을까?

창 의 적 설 계

창의적 설계

학생들의 발표 내용을 학교 측에 전달하여 실 제로 학교 공간의 사용 자인 학생들의 의견을 반영하여 조명을 설치 한다.

감 성 적 체 험 실생활에 사용되는 조명의 종류

와 특징, 모양을 인터넷 자료 조 사를 통해 모둠별로 학습활동지 를 해결해보자.

감성적 체험

학습 과정

교수-학습 활동

※ STEAM 학습 준거 표시( ^Co 상황 제시, ^CD 창의적 설계, ^ET 감성적 체험)

학습자료 및 유의점

도입 ( 5 분)

Co 수완이는 답답한 학교나 도서관 보다는 카페에서 공부하는 일명 ‘카공족’이 늘 고 있다는 뉴스를 보던 중 문득 자신의 삶 중에서 가장 오랜 시간을 보내는 학교공 간을 카페처럼 쾌적하고 아늑한 공간으로 바꿀 수 있는 방법에 대해 고민하기 시작 했다.

동영상 자 료

전개 ( 70 분)

Co 적은 비용과 짧은 시간으로 학교(교실) 공간을 카페처럼 아늑한 공간으로 바꿀 수 있는 것은 무엇이 있을까? 예상 답변) 벽화, 가구, 조명 등

CD ET 실생활에 사용되는 조명의 종류와 특징, 모양을 인터넷 자료 조사를 통해 모둠별로 학습활동지를 해결해보자.

CD ET 모둠별로 우리 학교(교실)공간에서 조명을 변경하거나 새로 설치하고 싶은 곳을 선정하고 그 이유를 발표해보자.

CD ET 모둠별로 우리 학교(교실)공간 평면도에 조명 배치도를 작성하고 발표해보자.

PPT 컴퓨터 학습활동지

Tip! 조명의 모양은 비 쥬얼 싱킹 으로 표한 다.

Tip!

학교 평면 도는 행정 실에서 미 리 구해 놓 는다.

정리 ( 5 분)

ET 학생들의 발표 내용을 학교 측에 전달하여 실제로 학교 공간의 사용자인 학생 들의 의견을 반영하여 조명을 설치한다.

학습 활동 지

중심과목 수학, 과학 학교급/학년(군) 중학교/3 학년

중심과목 성취기준

영역

[중학교] 문자와 식 [중학교] 전기와 자기

중심과목 성취기준

[9

수

02-13]

이차방정식을 풀 수 있고

,

이 를 활용하여 문제를 해결할 수 있다

.

[9

과

09-03]

저항

,

전류

,

전압 사이의 관

계를 실험을 통해 이해하고

,

일상생활에 서 저항의 직렬연결과 병렬연결의 쓰임 새를 조사하여 비교할 수 있다

주제(단원)명 자연의 모습을 담은 피보나치 수 차시 4/14

학습목표

자연현상에서 나타나는 피보나치 수의 사례를 설명할 수 있다.

꽃잎의 수, 식물의 나선배열에서 나타나는 피보나치 수의 원리를 이차방정식을 활용하여 설명할 수 있다

연계과목 수학 연계과목

성취기준 영역

[중학교 1~3학년]

STEAM 요소

S T

E 자연 모사 A

M 이차방정식

개발 의도

전체 프로그램은 자연을 닮은 장식장을 만드는 활동을 통하여 자연에서 작용하고 있는 융합적 원리를 찾아보는 프로그램이다. 2 차시에서는 자연에 있는 꽃잎에 숨은 수학적인 원리를 찾아내어 학생들이 호기심을 갖고 수업에 참여할 수 있도록 개발하였다.

STEAM 학습 준거

상황 제시

상 황 제 시

체험학습에 참여한 기 술이는 자신이 모은 꽃 사진에서 꽃잎의 수가 일치하는 것을 발견한다. 왜 꽃잎의 수는 일치하는 것일 까? 궁금해진 기술이 는 그 이유를 알아보 기 시작한다!!!

창 의 적 설 계

창의적 설계

※ 감성적 체험은 수업 (전 과정)에서 학생들이 자연스럽게

경험하고 깨달을 수 있도록 개발

감 성 적 체 험

감성적 체험 학습

과정

교수-학습 활동

※ STEAM 학습 준거 표시( ^Co 상황 제시, ^CD 창의적 설계, ^ET 감성적 체험)

학습자료 및 유의점

도입 ( 분)

Co 체험학습을 간 기술이는 들판에 있는 꽃을 관찰하며 사진을 찍는다. 집에 돌아 와 찍은 사진을 보는데 신가하게도 꽃잎의 수가 일정하다는 것을 발견한다.

1,2,3,5,8,13,21...그 이유가 궁금해진 기술이는 꽃잎의 수가 일치하는 이유를 알아 보기 시작한다.

tip) 학생들이 꽃잎의 숫자에 관심을 갖을 수 있도록 꽃잎의 사진을 보여주고 교사 는 그에 대하여 학생들의 호기심을 자극한다. 예) 꽃잎의 공통점은 무엇인가요? 꽃 잎에 일정한 규칙은 없나요? 등

동영상

전개 ( 분)

★ 피보나치 수는 무엇인가?

[활동 1] 자연 속에 숨은 피보나치 수

CD 꽃잎의 수에서 찾을 수 있는 규칙성 찾아보기

Co 양귀비열매, 솔방울의 나선 배열에서 나선개수를 찾아보고 나선 수에서 찾을 수 있는 규칙 이야기해보기

- 꽃잎의 수, 식물의 나선배열을 모둠별 학습지에 정리한다.

- 정리한 내용을 모둠별로 정리하여 발표하고 다른 모둠의 생각과 비교한다.

꽃잎의 경우 이러저리 겹쳐 암술과 수술을 보고해야 하는데, 피보나치 수일 때 꽃잎을 가장 효율적으로 겹칠 수 있다. 해바라기, 솔방울, 파인애플의 경우 나 선배열을 통해 씨앗을 담을 때 비는 곳 없이 촘촘하게 하여 햇빛을 받고, 비바 람에 잘 견뎌 생식을 하기 위한 가장 효율적인 방법이기 때문에 피보나치 수를 따른다.

수학에서 피보나치 수는 첫째 및 둘째 항이 1이 며 그 뒤의 모든 항은 바로 앞 두 항의 합인 수의 나열이다. 처음 여섯 항은 각각 1,1,2,3,5,8이다.

편의상 0번째 항을 0으로 두기도 한다.

피보나치 수를 이용한 사각형 채우기

정리 ( 분)

ET

1. 자연에 숨은 피보나치 수의 원리를 이해함으로써 수학이 책에만 있는 내용이 아닌 우리 생활 속 어디에나 있다는 것을 느낄 수 있다.

2. 꽃잎의 수나 나선의 수가 왜 피보나치 수를 따르는지에 대한 호기심을 해결하는 과정에서의 성취감과 만족감을 느낄 수 있다.

중심과목 기술∙가정 학교급/학년(군) 중학교/3 학년 중심과목

성취기준 영역

[중학교] (4) 기술시스템

^중심과목 _성취기준

[기가04-04] 제조기술과 관련된 문제를 이해하고, 해결책을 창의적으로 탐색하 고 실현하며 평가한다.

주제(단원)명 저항의 연결 차시 5/14

학습목표 저항을 직렬 또는 병렬로 연결하였을 때의 특징을 비교하고, 옴의 법칙을 이용하여 전기회 로에서의 전류값을 계산할 수 있다.

연계과목 과학 연계과목

성취기준 영역

[중학교 1~3학년] 운동과 에너지-전기와 자기

STEAM 요소

S 저항의 직렬연결과 병렬연결의 차이를 알고, 전기회로에서의 전류값을 계산하기 T

E A M

개발 의도 장식등을 제작에 사용되는 과학 원리 중 저항의 연결 방법을 이해하기 위함

장식등 제작에 LED 전구가 사용되므로 전기 회로에 대한 이해가 우선되어야 한다. 따라서 모둠이 연결해야 하는 전원, 저항, 전류 등의 전기에 관한 개념을 익히기 위한 의도이다.

STEAM 학습 준거

상황 제시

상 황 제 시

크리스마스트리에서 같은 줄에 연결된 전구들이 모두 켜지지 않는 까닭은 무엇일까?

창 의 적 설 계

창의적 설계

우리 모둠이 정한 장식 등에 사용될 전기회로 도를 구상하여 본다.

감 성 적 체 험 1. <탐구활동> 저항의 직렬연결과

병렬연결의 차이 비교 2. 전기회로에 작용하는 전류, 전

압, 저항 계산하기

감성적 체험

학습 과정

교수-학습 활동

※ STEAM 학습 준거 표시( ^Co 상황 제시, ^CD 창의적 설계, ^ET 감성적 체험)

학습자료 및 유의점

도입 (5 분)

Co 크리스마스트리에서 같은 줄에 연결된 전구들이 모두 켜지지 않은 까닭은 무엇 일까?

1. 옴의법칙 이론 확인 2. 동기유발

- 크리스마스트리에서 같은 줄에 연결된 전구들이 모두 켜지지 않은 까닭은? 동영상(크리 스마스트리)

전개 ( 30 분)

CD <탐구활동> 저항의 직렬연결과 병렬연결은 어떤 차이가 있을까?

- 두 개의 니크롬선을 직렬과 병렬로 각각 연결하고, 각 니크롬선에 걸리는 전압의 크기와 전류의 세기를 측정한다.

- 실험결과 정리: 측정결과를 활동지에 정리한다.

구분 직렬연결 병렬연결

니크롬선1 니크롬선2 니크롬선1 니크롬선2 전류(mA)

전압(V)

- 결론도출: 두 니크롬선에 흐르는 전류의 세기와 전압의 크기는 저항의 연결 방법에 따라 어떤 차이가 있는지 알아본다.

CD 전기회로에 작용하는 전류, 전압, 저항을 계산해본다.

실 험 준 비 물 (학생학습지 에 제시)

정리 ( 1 분)

ET 학습내용을 정리한다.

1. 전기회로에 흐르는 전류량을 계산하는 방법에 대해 알고, 실제 연결될 회로 의 전류량을 예측해 본다.

중심과목 기술∙가정 학교급/학년(군) 중학교/3 학년

중심과목 성취기준

영역

[중학교] (4) 기술시스템

^중심과목 _성취기준

[기가04-04] 제조기술과 관련된 문제를 이해하고, 해결책을 창의적으로 탐색하 고 실현하며 평가한다.

주제(단원)명 IV. 제조기술과 자동화 차시 6~12/14

학습목표 - 제조기술과 관련된 문제를 이해하고 스스로 해결할 수 있다.

- 자연의 모습을 표현한 장식등을 제작할 수 있다.

연계과목 기술 연계과목

성취기준 영역

[기가04-04] 제조기술과 관련된 문제를 이해하고, 해결책을 창의적으로 탐색하 고 실현하며 평가한다.

STEAM 요소

S 자연관찰, 전기

T 전기 전자 기술, 제조기술과 자동화 E 아두이노 프로그래밍

A 발표

M 규칙성(피보나치 수열), 황금비율

개발 의도

-자연을 관찰하고 자연의 모습에 적용된 교과 원리를 이해하여 실제 작품으로 제작해 보는 경험을 제공한다.

-전기회로에 대한 개념을 이해하고 실제 작품에 적용하여 LED 의 불이 들어오는 경험을 제공한다.

- 자연의 모습을 표현하는 장식등을 제작 순서에 맞추어 설계하고 제작하는 경험을 제공한다.

STEAM 학습 준거

상황 제시

상 황 제 시

자연의 모습을 표현하는 장식등을 제작하여 활용할 수 있을까?

창 의 적 설 계

창의적 설계

자연의 모습을 장식등으로 만들어 보는 활동을 통해 자연과 기술의 조화에 대해 생각해 보는 경험을 한다.

감 성 적 체 험 자연의 모습에 적용된 교과

원리를 파악하고, 전기회로에 대한 이해를 바탕으로 자연의 모습을 표현한 장식등을 제작한다.

학습 과정

교수-학습 활동

※ STEAM 학습 준거 표시( ^Co 상황 제시, ^CD 창의적 설계, ^ET 감성적 체험)

학습자료 및 유의점

도입 (5 분)

Co 자연을 닮은 장식등을 여러 가지 방법으로 만들 수 있을까?

1. 수업 환경 조성 및 전시학습 상기

- 자연을 닮은 장식등을 제작하기 위한 자연관찰, 자연에 속한 이론들에 대해 배운 내용을 생각해 본다.

2. 학습목표 제시

- 자연을 닮은 장식등을 제작할 수 있다.

3. 만드는 방법에 대한 고민제시

- 도면에 나타낸 내용을 실제로 만드는 방법과 그 순서는 어떻게 될까?

- 예시 제품을 제시하고 이 제품이 만들어진 과정이 어떻게 될지 생각해 보기

포트폴리오, ppt,

예시작품

Tip!

전 시간에 학습한 내 용을 바탕 으로 제작 되도록 안 내한다.

전개 (300 분)

CD 장식등을 조사한 자연의 모습으로 제작하고 전기회로를 연결하여 자연을 닮은 장식등을 제작한다.

학습활동 1.

- 자연을 닮은 장식등 구상하기

가) 어떤 자연의 모습을 표현할 것인가?

나) 사용할 재료는 무엇인가?

다) 사용할 전원의 종류는 무엇인가?

라) 사용할 LED 전구의 수는 몇 개인가?

마) 장식등을 고정할 방법은 무엇인가?

학습활동 2.

- 스케치 또는 투상법을 사용하여 디자인 해보기 학습활동 3.

1) 설계한 내용을 실제 제작하기 위해 필요한 재료는 무엇일까?

- 재료표 작성하기 - 공정표 작성하기

2) 설계한 내용을 바탕으로 제작하기

- 제작순서 공정표 작성(모둠별로 각자 작성할 수 있도록 지도) - 공정표에 맞추어 제작하기

실습안전 및 유의사항 제시하기

포트폴리오, 제 작 도 구 , 제작재료

Tip!

창 의 적 인 아 이 디 어 가 잘 발휘될 수 있도록 안 내 하 고 전기 배선 에 대한 지 속적인 피 드백을 제 시한다.

공구 사용 시 안전에 특히 유의 한다.

감성적 체험

⊙ 모든 실습 전에는 반드시 안전 교육을 듣고 실시한다.

⊙ 실습에 알맞은 간편한 복장을 한다.

⊙ 실습장에서 뛰거나 장난을 하지 않는다.

⊙ 다른 학생과 잡담을 하거나 다른 학생의 실습을 방해하지 않는다.

⊙ 끝이 날카로운 공구는 주머니에 넣고 다니지 않는다.

⊙ 글루건이나 인두 등에 의한 화상에 주의하고 반드시 장갑을 착용하고 사용한다.

⊙ 공구는 바닥에 떨어지지 않도록 작업대 안쪽에 놓고 사용한다.

⊙ 재료를 운반할 때는 주위를 살펴서 안전하게 운반한다.

⊙ 작업 후에는 사용한 공구를 정리 정돈하여 놓는다.

정리 매시간 (10 분)

ET 자연을 닮은 장식등의 제작하며 단계별로 모둠원의 역할, 반성, 느낀 점을 포트 폴리오에 작성해 본다.

요일 모둠원의 역할 수업 태도 자기 평가 느낀점 및 반성

포트폴리오

중심과목 기술∙가정 학교급/학년(군) 중학교/3 학년

중심과목 성취기준

영역

[중학교] (4) 기술시스템

^중심과목

성취기준

[기가04-04] 제조기술과 관련된 문제를 이해하고, 해결책을 창의적으로 탐색하 고 실현하며 평가한다.

주제(단원)명 아두이노를 활용하여 주변 환경에

따라 반응하는 IoT 장식등 제작하기 차시 13~14/14

학습목표 아두이노를 활용하여 주변 환경에 따라 반응하는 IoT 장식등을 만들 수 있다.

연계과목 정보 연계과목

성취기준 영역

[정보 중학교 1~3학년] 문제해결과 프로그래밍

STEAM 요소

S

T IoT 장식등 제작하기 E IoT 장식등 회로 설계하기 A

M

개발 의도

최근 IT 업계와 교육계의 가장 큰 이슈인 소프트웨어! 상상력과 창의력을 바탕으로 과 학적 아이디어를 실제로 구현할 수 있도록 하는 ‘메이커(maker)’ 활동을 사물인터넷과 연 계하여, 아두이노를 활용한 IoT 장식등을 만들어보는 STEAM(융합인재교육) Maker 프로 그램 개발

STEAM 학습 준거

상황 제시 상

황 제 시

아두이노 제품 관련 영 상을 보고, 아두이노를 활용하여 만들고 싶은 IoT 장식등 생각해보기

창 의 적 설

창의적 설계

IoT 장식등 작품을 발표 및 시연하고, 느낀점 공 유하기

감 성 적 체 아두이노를 활용하여 IoT 장식등

설계 및 제작하기

계 험 감성적 체험

학습 과정

교수-학습 활동

※ STEAM 학습 준거 표시( ^Co 상황 제시, ^CD 창의적 설계, ^ET 감성적 체험)

학습자료 및 유의점

도입 (10 분)

 아두이노 이해하기

Co 아두이노 및 사물인터넷 관련 동영상을 보고, 아두이노의 개념과 아두이노를 이용하여 만들면 편리해질 사물인터넷 제품에는 어떤 것이 있을지 모둠별 토의 후 발표해보자.

㉠ ㉡

(㉠ 동영상주소 : http://tvcast.naver.com/v/628832)

(㉡ 동영상주소 : http://tv.naver.com/v/1716314/list/131601)

^Tip! 마인드 맵(생각그물)이나 인포그래픽(정보가 드러나는 표, 그림 등)으로 토 의 내용을 작성할 수 있도록 안내한다.

동영상 마인드맵, 인포그래픽

안내자료

전개 (70 분)

  아두이노를 활용하여 IoT 장식등 설계 및 제작하기

CD 전기 회로 구성 요소에 대해 모둠별로 탐구학습 한다.

^Tip! 옴의 법칙 및 색띠저항 읽는 방법을 브레드보드에 직접 부품을 꼽으면서 실 습을 통해 이해할 수 있도록 한다.

CD 주변 환경에 반응하는 장식등을 구상하고 설계한다.

^Tip! 다양한 센서를 활용한 기발한 아두이노 작품을 예를 들어 충분히 설명한다.

CD 아두이노의 기본 코딩을 이해하고, 회로를 구성하여 제작한다.

^Tip! 아두이노 기본 예제를 통해 아두이노 프로그램의 구조를 이해할 수 있도록 하고, 일반적인 센서의 사용 방법에 대해 설명한다.

학생활동지, 아두이노

키트

정리 (10 분)

ET 주변 환경에 반응하는 장식등 제작 활동을 통해 협력 및 성취의 기쁨을 느낀 다.

ET IoT 장식등 작품을 발표 및 시연하고, 느낀점 공유하기

4. 학생활동지 / 학생참고자료

차시 1/14

*학생활동지

주제 자연과 함께하는 미술

방법 학교 정원의 식물을 찾아 세심히 관찰하고, 식물의 특징이 잘 드러나도록 스케치해본다.

관찰할 대상

관 찰 한 식 물 의 소 개

그 림

글

(어떤 부분을 자세히 관찰하였는지 세세히 적는다.)

주의점

1. 식물을 자세히 관찰하면서 발견한 세세한 특징을 글로 쓴다.

2. 식물정보앱을 활용하여 식물에 관한 간단한 정보를 알아본다.(분류, 개화시기 등) 3. 스케치할 때는 전체 형태를 그리고 세부 묘사를 한다.(단색으로 스케치하거나 여러

가지 색으로 칠해도 좋다.)

4. 그림으로 표현하는 것에 자신이 없다면 간단한 그림과 더불어 사진으로 표현해도 좋 다.

5. 학교 정원의 모든 식물들을 사랑하는 마음으로 활동에 임한다.

모둠원의 역할

이름 역할 이름 역할

예)김OO 스케치

양OO 식물정보탐색 및 정리

차시 3~4/14

1. 조명의 종류와 특징을 인터넷을 통해 조사하여 기록하고 조명의 모양을 비주얼싱킹으로 나타내보자.

조명 이름 장점 단점 설치 장소 조명 모양(비주얼 싱킹)

차시 3/14 2. 우리 학교 공간(교실)에 필요한 조명은?

그 이유는?

3. 조명 배치도를 그려보자.(평면도)

차시 4/14

◆ 꽃잎의 수에서 찾을 수 있는 규칙성 찾아보기

◆ 양귀비열매, 솔방울의 나선 배열에서 나선개수를 찾아보고 나선 수에서 찾을 수 있는 규칙 이야 기해보기

차시 5/14

1. 옴의 법칙

전류의 세기는 전압에 ( )하고, 저항에 ( )한다.

⇨ 이들 사이의 관계를 식으로 나타내면,

2. <탐구실험>저항의 연결

탐구주제 저항의 직렬연결과 병렬연결은 어떤 차이가 있을까?

준비물 건전지(1.5V 2개), 저항이 다른 니크롬선 2개, 전류계 2개, 전압계 2개, 집게 달린 전 선, 스위치, 면장갑

탐구방법

두 개의 니크롬선을 직렬과 병렬로 각각 연결하고, 각 니크롬선에 걸리는 전압의 크기 와 전류의 세기를 측정한다.

사진: 저항의 직렬연결 모습 사진: 저항의 병렬연결 모습

실험결과

1. 측정결과

구분 직렬연결 병렬연결

니크롬선1 니크롬선2 니크롬선1 니크롬선2

전류(mA) 전압(V)

2. 두 니크롬선에 흐르는 전류의 세기와 전압의 크기는 저항의 연결 방법에 따라 어떤 차이가 있는가?

결론도출

저항의 연결 직렬연결 병렬연결

전기회로도

특징 전류 전압 저항

4. 이번 실습에 사용할 저항의 연결은 어떤 방법이 좋을까? 생각해보자.

차시

6~12/14

자연의 모습을 표현한 장식등 만들기

1. 프로젝트 안내

자연을 관찰하고 자연의 모습을 장식등으로 제작하여 우리 공간을 꾸며 보세요.

- 프로젝트 과정

1. 프로젝트 안내 및 모둠 구성 2. 자연 관찰, 자연 검색, 명화검색 3. 제작을 위해 필요한 이론(피보나치 수열, 황금비, 옴의 법칙)

4. 브레인박스를 통한 전기 회로 및 전자부품에 대한 이해 높이기 5. 구상하기(스탠드 형태, 액자 형태, 기타 등)

6. 설계하기 7. 제작하기 8. 발표 및 평가하기

2. 자연관찰, 자연 검색, 명화 검색

장식등 배치 장소 및 조사할 자연 대상 선정

(다양한 대상을 선정 후 선택)

(조사할 자연의 형태를 여러 가지 적어보세요.) (장식등을 배치할 장소를 적어보세요)

조사할 대상의 특징

(조사할 대상의 어떤 부분을 더 자세히 관찰해야 할지 생각해 보세 요)

조사 결과

(어떠한 자연의 모습을 어떤 형태로 표현하겠다.)

모둠명 학년 반 번호 이름

3. 제작을 위해 필요한 이론들

(1) 자연에 적용된 수학의 개념 (가) 피보나치 수열

첫 번째 항의 값이 0이고 두 번째 항의 값이 1일 때, 이후의 항들은 이전의 두 항을 더한 값으로 이루어지는 수열을 말한다.

이를테면, 제3항은 제1항과 제2항의 합, 제4항은 제2항과 제3항의 합이 되는 것과 같이, 인접한 두 수의 합이 그 다음 수가 되는 수열이다. 즉, 0, 1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21, 34, 55,… 인 수열이며, 보통 a1＝a2＝1, an＋an+1＝an+2 (n＝1,2,3…) 로 나타낸다. 이것은 L.피보나치가 1202년 《산술 (算術)의 서(書)》에서 처음으로 제기하였다. 이렇게 단순한 수열이 중요해진 것은 이 수열이 자연계 의 일반법칙을 나타내는 것으로 보이기 때문이다.

피보나치 수열은 황금분할의 비로 잘 알려진 수로, 자연계에서 많은 생물의 구조가 이를 따르는 것으로 밝혀져 있다. 예를 들어, 솔방울을 살펴보면 비늘 같은 조각이 오른쪽나선과 왼쪽나선을 이 루며 교차하고 있는데, 그 나선의 수는 각각 8개와 5개로 되어 있다. 5와 8은 피보나치수열에서 서 로 이웃하는 항이다. 이 밖에도 식물 중에는 꽃잎의 배열이 13:8 또는 34:21 등으로 되어 있는 경 우가 많다.

또한 앵무조개의 달팽이 모양 껍데기의 구조도 황금분할의 비를 잘 보여 준다. 이러한 황금분할 의 비는 예로부터 자연계의 가장 안정된 상태를 나타내는 것으로 알려져 있으며, 수학·음악·미술 등 의 분야에서 매우 중요하게 다루어졌다. 레오나르도 다 빈치의 미술작품들이 철저히 황금분할을 이 용한 것이라든지, 음악에서 고전파의 소나타 형식이 황금분할의 비를 나타내고 있는 것 등이 그 예 이다. 특히 B.바르토크의 《현악기와 타악기 및 첼리스트를 위한 음악》은 피보나치 수열에 따라 새로 운 주제의 도입, 악기의 배치, 음색 변경 등의 시점을 정한 것으로 유명하다.

[네이버 지식백과] 피보나치 수열 [Fibonacci sequence] (두산백과)

※ 피보나치 수열의 자연예는 정말 많다.

잎의 나선 차례의 수열 1/2,1/3,2/5,3/8,5/13... 과 피보나치 수열 1/1,1/2,2/3,3/5,5/8,8/13...

을 비교해 보면 같다는 것을 알 수 있다. 이것은 광합성을 원활히 하기 위해 최대 일조량을 얻기 위한 공학적인 배열이란 것을 알 수 있다.

(나) 황금분할(황금비)

- 인간이 인식하기에 가장 균형적이고 이상적으로 보이는 비율. 유클리드는 황금비를 「한 선분을 전체 직선과 긴 선분의 비가 긴 선분과 짧은 선분의 비와 같도록 나누는 것」으로 정의하였다. 이 정의에 따르면 한 선분은 한 점에 의해서 두 부분으로 나눌 수 있는데, 선분 AB의 길이를 x : 1로 나눈 점 C에 대해 AB : AC = AC : BC인 경우, 「점 C는 선분 AB를 황금분할한다.」고 하고, 이때 의 x가 「황금비」가 되는 것이다.

즉, 긴 선분인 AC(단, x > 1)에 대하여 AC2=(AB)ㆍ(BC)가 성립하므로 이를 두 선분의 비로 나타내 면 이다.

일반적으로 이렇게 구해진 긴 선분의 분할에 대한 비 1.618033989…에서 소수 셋째 자리까지만 나 타낸 1.618을 황금비로 활용한다. [네이버 지식백과] 황금비 [黃金比, golden ratio] (시사상식사전, 박문각)

피보나치 수열에서 연속하는 두 항의 비 의 값으로 만든 수열의 항은 황금비의 값에 점점 가까워진다. 특히 가 되어 황금비의 값과 거의 같아져. 앵무조개 껍질 의 무늬, 해바라기 꽃씨의 배열, 선인장의 나선 배열, 솔방울씨의 배열, 파인애플 눈의 배열, 국화 꽃잎의 배열 등에는 바로 이 아름다운 황금비가 숨어 있다. [네이버 지식백과] 황금비 (초등수학 개념사 전, 2010.3.25, (주)북이십일 아울북)

1. 빈칸에 들어갈 숫자는?

0, 1, 1, 2, 3, 5, ( ), 13, 21, 34, ( ), 89, 144...

2. 자연에 적용된 피보나치수열의 예를 찾아 적어보세요.

3. 황금비율이 적용된 예는 무엇이 있을까요? 찾아서 적어보세요.

4. 우리 모둠 작품에 적용할 피보나치 수열이나 황금 비율은?

(2) LED등에 사용될 전기의 개념들 (가) 옴의 법칙

- 사용되는 기호 -

전류 : I, 전압 : V, 저항 : R을 사용하도록 약속하겠습니다.

옴의 법칙을 완성하세요.

( )

(나) 저항의 연결 방법

연결 그림

그림의 저항 연결방법은?

합성저항을 구하는 식을 기호로 표현하세요.

※ 중요 ※ : 맞는 곳에 동그라미를 하세요.

이번 실습에 사용될 LED는 각각에 같은 크기의 전압(3V)이 연결되어야 하고, 실수로 하나의 LED에 불이 들어오지 않아도 다른 LED에는 불이 들어와야 합니다.

따라서 실습에 사용할 저항의 연결 방법은 ( 직렬연결, 병렬연결 )입니다.

(다) 색띠저항 저항값

저항값을 계산해 보세요.

①

< >

②

< >

주 황

주 황

빨 강

금 색

갈 색

검 정

검 정

금

색

(라) LED 알아보기

1. LED[light emitting diode] 란 ?

발광 다이오드. Ga(갈륨), P(인), As(비소)를 재료로 하 여 만들어진 반도체입니다. 다이오드의 특성을 가지고 있 으며, 전류를 흐르게 하면 붉은색, 녹색, 노란색 등으로 빛 을 발합니다. 전구에 비해 수명이 길고 응답 속도(전류가 흘러서 빛을 발하기까지의 시간)가 빠르고 다양한 모양으 로 만들 수 있다는 데 이점이 있습니다.

2. LED 전구의 전압과 전류 <매우 중요>

LED 전구는 일정한 전압에 불이 들어옵니다.

실습에 사용하는 LED가 소모하는 전류는 20mA = 0.02A입니다.

실습에 사용하는 LED의 전압은 노란색, 붉은색 LED는 2.0~2.2V

흰색, 파란색, 녹색, 핑크색 LED는 3.0~3.2V 정도에서 불이 들어옵니다.

3. LED 전구의 극성

- LED 전구의 극성은 긴 다리가 (+), 짧은 다리가 (-)와 연결되어야 합니다.

- 전구 내부에서는 짧게 올라온 쪽이 (+), “ㄱ” 모양으로 생긴 부분이 (-)입니다.

(마) 우리 모둠이 만드는 자연의 모습을 표현한 장식등의 회로를 그려보세요.

4. 제작하기

(1) 자연의 모습을 표현한 장식등 디자인

자연을 닮은 장식등의 특징(글로 표현)

(2) 재료표

(우리 모둠이 장식등을 제작할 때 필요한 재료 준비할 재료를 빠짐없이 기록)

재료명 수량 비고

<비고란에는 준비물을 준비할 모둠원, 준비물의 특징 등을 기록>

(3) 실습 안전 수칙 및 유의사항

⊙ 모든 실습 전에는 반드시 안전 교육을 듣고 실시한다.

⊙ 실습에 알맞은 간편한 복장을 한다.

⊙ 실습장에서 뛰거나 장난을 하지 않는다.

⊙ 다른 학생과 잡담을 하거나 다른 학생의 실습을 방해하지 않는다.

⊙ 끝이 날카로운 공구는 주머니에 넣고 다니지 않는다.

⊙ 글루건이나 인두 등에 의한 화상에 주의하고 반드시 장갑을 착용하고 사용한다.

⊙ 공구는 바닥에 떨어지지 않도록 작업대 안쪽에 놓고 사용한다.

⊙ 재료를 운반할 때는 주위를 살펴서 안전하게 운반한다.

⊙ 작업 후에는 사용한 공구를 정리 정돈하여 놓는다.

5. 평가하기

과 제 수 행 단 계

차시 나의 역할

수업 태도 자기 평가 (A, B, C)

느낀점 및 반성

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

차시 13~14/14차시 아두이노를 활용하여 주변 환경에 따라 반응하는 IoT 장식등 제작하기

학생활동1 아두이노 이해하기

❶ <상황 제시> 아두이노 및 사물인터넷 관련 동영상을 보고, 아두이노의 개념과 아두이노를 이용하여 만들면 편리해질 사물인터넷 제품에는 어떤 것이 있을지 모둠별 토의 후, 마인드 맵(생각그물)이나 인포그래픽(정보가 드러나는 표, 그림 등)등으로 작성하여 발표해보자.

㉠ ㉡

인포그래픽 예시 작성

학생활동2 사물인터넷에 사용되는 각종 센서의 과학적 원리 이해하기

❶ 사물인터넷을 가능하게 하는 각종 센서의 과학적 원리를 모둠원과 탐구해보자.

센서 이미지 과학적 원리

초음파 센서

수위 센서 전기전도식 수위센서의 경우 전극에 전도성 액체가 닿으면 전기의 흐름을 감지해서 수위를 측정

미세먼지 센서

(1) LED에서 일정한 광량의 빛을 계속해서 발사

(2) 이 빛은 미세먼지에 반사하며 반사된 빛은 수광부에서 전압으 로 바뀌어 출력단자로 출력

(3) 미세먼지가 많을 경우 반사되는 LED 빛이 많아지므로 전압이 상승

기울기 센서

학생활동3 아두이노 사물인터넷 제품 작동 영상 감상하기

❶ 사물인터넷 제품(예시)

지진 감지 장치 스마트 식물 재배 시스템

학생활동4 아두이노를 활용하여 주변 환경에 따라 반응하는 IoT 장식등 개발 계획서 작성하기

❶ 아두이노를 활용하여 주변 환경에 따라 반응하는 IoT 장식등 개발 계획서를 작성하기

일반 장식들에 추가하고 싶은 기능 IoT 장식등 프리핸드 스케치

학생활동5 IoT 장식등 구상하기

❶ IoT 장식등 구상 및 제작도 그리기

구상도(개념도) 제작도

◈ 사용할 센서 : ◈ 필요한 재료 :

학생활동6 아두이노 코딩 설계하기

❶ 아두이노 코딩 설계하기(우선 학생활동지에 작성한 후, 오류 확인 및 문제 분석 후 컴퓨터에 코딩하기)

void setup() {

}

void loop() {

}

5. 교사자료

차시 1/14

<교사 참고자료> ‘학교 정원 활용하기’

1. 식물을 관찰하면서 자연과의 친화력 기르는 방법 예시 (1) 열매와 씨앗 관찰방법

- 학교 정원에서 열매나 씨앗을 모으기 - 열매나 씨앗을 살펴보고 그림으로 표현하기 - 열매나 씨앗의 특징을 알아보기

- 통 속에 들어있는 열매나 씨앗의 소리 들어보기 - 소리만 듣고 열매나 씨앗의 종류 맞춰보기

- 상자 속에 열매나 씨앗을 넣은 후 손으로 만져보고 상상되는 장면을 그림이나 글로 표현하기

(2) 자연물을 이용한 놀이 활동

① 자연물 분류: 학교 정원에서 쉽게 구할 수 있는 다양한 자연물(나뭇잎, 나뭇가지 등)을 모은 후 특징을 살펴보고 모둠에서 정한 기준에 따라 분류하여 보기

② 나뭇잎 퍼즐 맞추기

- 모둠원들이 각각 다른 종류의 나뭇잎을 한 장씩 준비하기 - 각자 나뭇잎을 풀이나 테이프로 종이 위에 붙이기

- 나뭇잎을 붙인 종이를 4~5 조각으로 자르기

- 바구니에 모둠원들이 자른 나뭇잎을 모아 넣고 바구니를 바꾸어 다른 모둠원들이 나뭇잎 퍼즐 맞추기

2. 학교 정원을 조사하는 방법 (1) 학교 도면 준비

- Google Earth, Daum 지도 등을 활용하여 도면 준비하기

(2) 모둠별 조사구역 선정

- 학교 정원의 조사 구역을 선정하고, 모둠별 조사 구역 분담하기

(3) 식물의 정보 찾기 - 식물도감을 활용

- 식물정보 앱(모야모 앱)을 활용하여 식물의 정보 탐색

(4) 식물 관찰

- 돋보기, 루페 등을 이용

- 스마트폰 현미경으로 다양한 대상(식물의 줄기, 잎, 꽃 등)을 관찰해 보기

자료출처

· 광주광역시교육과학연구원(2018), 2019 동계과학실험연수 4차산업혁명공감 톡톡!! 중등 생명과학실험 직무연수

· Daum 지도(http://map.caum.net/)

차시 3~4/14 1. 동영상 자료

-학생 도움 자료( 카페에서 공부하는 이유)

https://www.youtube.com/watch?v=lzp5Zs06cnI

- 학생 도움 자료(조명 종류 및 구매 팁)-

https://www.youtube.com/watch?v=e6cNcop0M1g

2. 조명 배치도(옥내 배선도) 예시

3. 사진 자료

가. 설치 위치에 따른 조명의 종류

4. 파워포인트 자료

자료출처 조명 배치도: https://blog.naver.com/rianna927/221305864156 옥내 전기 배치도: https://blog.naver.com/chcn2000/53662222