2021 STEAM 교사연구회 결과보고서

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2021 STEAM 교사연구회 결과보고서

2021. 11.

광영여자고등학교

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과제명 2021년 STEAM 교사연구회 운영

구분

연구회 구성 유형 (택 1) 프로그램 개발유형 (택 1)

① 융합학습공동체형( ○ )

1. 자유학기제형 ( )6. 학생 주도 참여형 ( ) 2. 첨단기술 및 ICT 교구 활용형( )7. 고교학점제 기반 학습형 ( ) 3. 온라인 기반 학습형 ( )8. 예·체능 중심 활동수업형 ( ) 4. 지역사회 연계형 ( )9. 유·초등 연계형 ( ) 5. 교육소외계층 포용형 ( )^{10. 자율선택형} (학교 자체 개발 프로그램)( ○ )

② 글로벌형 ( ) StarT 프로그램 참여를 통한 프로그램 개발

프로그램 정보

프로그램명 시간과 공간으로 풀어보는 상대성이론 STEAM 프로그램

신규 개발 ○ 기 개발

학교급 고등학교 대상 학년(군) 2학년

중심과목 물리학1

물리학Ⅱ 중심과목 성취기준 영역

[고등학교 물리학Ⅰ]

(1) 역학과 에너지 [01-01, 01-02, 01-09]

[고등학교 물리학Ⅱ]

(1) 역학적 상호작용 [01-07, 01-08]

연계과목

문학 독서 수학Ⅰ 수학Ⅱ

연계과목 성취기준 영역

[고등학교 문학]

[(2) 문학의 수용과 생산]

[(3) 한국 문학의 성격과 역사]

[고등학교 독서]

[(4) 독서의 태도]

[고등학교 수학Ⅰ]

지수·로그함수, 삼각함수의 그래프 [고등학교 수학Ⅱ]

함수의 그래프 개형 연구기간 2021.4.29. ~ 2021.11.30.

신청금액 일금사백만원(￦4,000,000)

참여연구원 총 4명 (연구책임자: 1명, 참여연구원: 3명) 연구 수행자에 관한 사항

구분 소속(학교명) 직위 성명 담당과목

연구책임자 광영여자고등학교 교사 전희정 물리

참여연구원 광영여자고등학교 교사 장수은 문학

참여연구원 광영여자고등학교 교사 전연진 문학

참여연구원 광영여자고등학교 교사 김지현 수학

2021년도 정부의 R&D 재원으로 한국과학창의재단의 지원을 받아 STEAM 교사연구회를 운영한 결과로써 본 보고서를 제출합니다.

2021년 11월 15일

주관연구기관장 : 최규윤 연구책임자 : 전희정

한국과학창의재단 이사장 귀하

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“이 보고서는 2021년도 정부의 재원으로

한국과학창의재단의 지원을 받아 수행된 성과물임 ”

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목 차

1. 요약문··· 01

2. 서론··· 02

3. 연구 수행 내용 및 결과··· 03

가. STEAM 프로그램 개발‧적용 ··· 03

나. 성과 확산 및 실천 ··· 05

다. STEAM 프로그램 적용 성과 분석 및 조사 ··· 07

4. 결론 및 제언··· 08

[부록]

부록1. STEAM 프로그램 개발 내용 및 결과물 부록2. 학생 산출물, 사진, 수강 후기

부록3. 회의록

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1. 요약문

본 교사연구회는 [시간과 공간으로 풀어보는 상대성이론 STEAM 프로그램]이라는 주 제로 STEAM 수업을 계획하였다. 중심교과인 물리학1, 물리학2를 수학, 문학, 독서 교과 와 연계하여 교육과정을 재구성하였다. 총 4주제로 나누어 연계 교과의 특성을 살릴 수 있도록 5개의 수업을 개발하였으며, 총 17차시에 걸쳐 수업을 실시하였다. 본교 2학 년 200명의 학생들에게 적용하였으며, 코로나19로 인해 등교 수업 일정이 유동적임을 반영하여 등교수업 기간에는 산출물을 작성하는 수업을 위주로 배치하고, 네이버 카페 에 학습자료와 강의영상을 업로드하여 원격수업 기간에도 공백없이 학생이 수업을 받 을 수 있도록 지원하였다.

고등학교는 선택중심 교육과정을 운영하고 있기에 물리학1을 수강하는 65명의 학생들 을 제외한 나머지 학생들은 물리학 수업에 대해 상당한 부담을 갖고 이 프로그램에 참 여하였다. 본 교사연구회에서는 이러한 점을 인지하고 다양한 활동을 통해 학생들의 흥미와 참여를 높이는 수업을 개발하는 데 역점을 두었다. 5개의 수업을 모두 마친 이 후, 물리학1 미수강 학생들도 상대성이론의 기본 개념을 받아들이는 데 큰 어려움을 느끼지 않았으며 융합적인 사고를 통해 일상에서 일어나는 현상들 속에서 상대성이론 을 찾아보려 노력하는 모습에서 STEAM 수업의 필요성을 더욱 깨닫게 되었다. 특히, 수 업별 과제를 통해 다양한 산출물을 만들어가는 과정이 학생들의 수업에 대한 만족도와 성취도를 더욱 고양시켰다고 판단된다. 최종산출물을 얻기 위해 팀별 프로젝트에 참여 하여 상대성이론과 관계된 소재를 주제로 잡아 자신의 진로 분야와 연계하여 관심있는 분야의 논문을 찾아보고 많은 회의를 거치는 모습을 보면서 학생들이 자기주도적이고 창의적으로 성장해가는 모습을 확인할 수 있었다.

나아가 본 교사연구회는 물리학1의 수강여부와 관계없이 이 프로젝트를 통해 지적 향 상과 탐구과정을 통한 성취감이 고양되었다는 학생들의 수강후기를 통해 STEAM 수업 은 학생 중심 교수학습을 지향하는 방법으로 개발되어야한다는 데 의견을 모았다. 또 한, 교사들은 철저한 교육과정 분석과 수업연구를 통해 학생들의 융합적 사고의 기틀 을 마련할 수 있는 소재와 교수학습 자료를 잘 선별하는 것이 중요하다고 판단했다.

중심과목과 연계과목의 교육과정을 선정한 주제에 맞추어 재구성한 후 학생들이 다양

한 창의적 융합적 활동을 경험할 수 있도록 수업을 설계한다면 STEAM 교육의 효과를

더욱 높일 수 있을 것이다.

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2. 서론

가. 교사연구회 목표

◦ STEAM 프로그램을 통해 물리학의 ‘상대성이론’에 대한 학생들의 흥미와 이해를 높이고, 수학 및 문학 교과와의 학문 간 경계를 넘어 융합적으로 사고할 수 있는 인재를 양성한다.

◦ 상대성이론의 태동 배경을 과학사적 시각에서 접근하여 학생들의 학습 동기를 유발하 고, 상대성이론으로 설명할 수 있는 다양한 현상과 역설을 중심으로 교육과정을 재구성 하여 흥미와 성취도를 높인다.

◦ STEAM 프로그램을 통해 상대성이론의 시공간에 대한 창의적인 해석이 문화예술에 미 친 영향에 대해 고찰해보고 이를 문학작품이나 영상으로 표현해보는 과정을 통해 과학 기술 기반의 창의적 사고력과 융합적 소양을 배양시킨다.

나. STEAM 프로그램 설계 방향 및 학습 주제 설정 개요

[시간과 공간으로 풀어보는 상대성이론 STEAM 프로그램]

현대 사회는 4차 산업 혁명 시대를 맞이하면서 학문 간 경계를 넘어 융합적 사고를 할 수 있는 창조적인 지성인을 필요로 한다. 물리학은 수학이라는 언어를 사용하여 자연현상을 기술하는 학 문이며, 자연에 대한 깊이있는 통찰과 철학적 이해를 기반으로 하는 학문이다. 물리학에 대한 밀 도있는 학습을 통해 학생들은 사회가 요구하는 공학적 기틀을 갖출 수 있으며, 인문학적 소양과 과학기술 사이의 균형감각을 획득할 수 있다. 그럼에도 불구하고 어느덧 물리학은 어려운 수식과 개념으로 구성된 교육과정으로 많은 학생들이 선택을 기피하는 과목이 되어버렸다. 2015 교육과 정에 따라 물리학1 교과서에도 흥미를 유발하고자하는 탐구 활동들이 담겨져 있지만, 단원학습 후의 탐구활동의 형태나 수업을 이끌기 위한 단편적인 자료로 제시된 경우가 많아 수업효과가 떨어진다.

본 연구회에서는 이를 극복하기 위해 물리학1의 어려운 개념에 대한 학생들의 진입 장벽을 낮 추기 위한 획기적인 시도가 필요하다고 판단했다. 특히, 시공간과 중력에 대한 새로운 해석에서 시작하여 나아가 제 2차 세계대전에서 연합군의 승리를 이끌어낸 원자폭탄의 이론적 토대를 제 공한 상대성이론을 정확히 이해하는 것이야말로 현대물리학을 공부하기 위해 가장 중요한 조건 이라는 데 의견을 모아, 이를 주제로 STEAM 프로그램을 설계해보기로 하였다. 상대성이론은 직 관적인 관찰과 배치되는 해석들과 복잡학 수학적 풀이과정으로 인해 학생들이 이해하는데 어려 움을 갖는 개념 중의 하나이며, 물리학을 선택하지 않은 학생들은 접해보기 힘든 개념이기 때문 에 시간여행, 블랙홀, 웜홀, 반입자 등의 어렵지만 흥미를 돋울 수 있는 소재들을 적절히 활용하 여 학생들의 흥미를 끌 수 있도록 교육과정을 재구성하기로 하였다. 또한, 문학, 독서, 수학 교과 의 특성을 살려 상대성이론에서 바라보는 시공간에 대해 다양한 방법으로 접근해보고, 상대성이 론과 맥을 같이하는 초현실주의의 예술작품들을 감상하면서 상대성이론에 대한 막연한 거부감을 해소하는 전략을 세우기로 하였다. 이를 통해 학생들이 물리학에 대한 막연한 두려움을 딛고, 4 차 산업혁명의 주역이 될 과학기술 인재로 성장하기 위한 기틀을 마련해주고자 한다.

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3. 연구 수행 내용 및 결과

STEAM 프로그램

구분

프로그램명 시간과 공간으로 풀어보는 상대성이론 STEAM 프로그램 선행

프로그램명 해당없음

학교급 고등학교 대상 학년(군) 2학년

목표 수혜학생 수 200명

중심과목 물리학Ⅰ 물리학Ⅱ

중심과목 성취기준 영역

(1) 역학과 에너지 [01-01, 01-02, 01-09]

(1) 역학적 상호작용 [01-07, 01-08]

연계과목

문학 독서 수학Ⅰ 수학Ⅱ

연계과목 성취기준 영역

[고등학교 문학]

1주제 [(2) 문학의 수용과 생산]

4주제 [(3) 한국 문학의 성격과 역사]

[고등학교 독서]

3주제 [(4) 독서의 태도]

[고등학교 수학Ⅰ]

지수·로그함수, 삼각함수의 그래프 [고등학교 수학Ⅱ]

함수의 그래프 개형

개발계획

주제 연번 차시

(시수) 과목 연계(안)

1 2 물리학Ⅰ(2)

2 4 물리학Ⅰ(2) + 수학(2)

3 7 물리학Ⅰ,Ⅱ(1) + 수학(2) + 문학(4)

4 4 통합

가. STEAM 프로그램 개발‧적용

(1) 프로그램 개발 전략 : 주제별 교육과정 재구성

본 연구회는 물리학 전 단원 중 학생들이 가장 어려워하지만 과학사적으로 가장 의미있는 주제 인 상대성이론에 대한 STEAM 프로그램을 설계하기로 하였다. 기존 교육과정에서 과감히 탈피 하여 물리, 수학, 독서, 문학 과목의 연계를 통해 4가지 주제로 상대성이론에 접근할 수 있도록 교육과정을 재구성하여 5개의 수업을 개발하였다.

상대성이론의 시공간에 대한 새로운 해석을 이해하기 위해 1주제에서 과학사적인 접근을 통 해 상대성이론의 태동배경과 기본 개념의 정확한 이해와 흥미를 유발하기로 했다. 2주제와 3주 제는 학생들에게 친숙한 테마인 시간여행, 차원, 블랙홀 등을 소재로 접근하여 상대성이론의 중요한 개념들을 재배치하였다. 마지막으로 4주제에서는 예술작품에서 과학의 다양한 분야에 이르기까지 상대성이론과의 연계성을 찾아 이를 풀어보는 과정을 통해 이 프로그램에 참여하 는 다양한 학생들의 학습욕구를 충족시키고 성취도를 높이는 전략을 세워보았다.

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[시간과 공간으로 풀어보는 상대성이론 STEAM 프로그램 교육과정 구성 개요]

1주제 : 과학사로 풀어보는 상대성이론 물리학 시공간의 재해석_상대성이론 이해하기

과학사로 배우는 상대성이론

2주제 : 시간과 공간으로 풀어보는 상대성이론

물리학 특수상대성이론으로 풀어보는 이상한 나라의 물리학(다양한 현상과 역설 사례 제시) 과거로의 시간여행이 가능한가 - 물리학적 고찰

수학 특수상대성 이론의 수학적 표현과 지오지브라 프로그램을 이용하여 그래프 그리기

3주제 : 시간여행으로 풀어보는 상대성이론

물리학

중력에 의한 시간지연과 위성항법장치(GPS)

일반상대성이론으로 풀어보는 이상한 나하의 물리학(등가원리, 중력렌즈) 영화 속에서 찾아보는 블랙홀과 웜홀

수학 비유클리드 기하학

문학 시공간과 관련한 나만의 가상이론 만들어보기 시간여행을 중심소재로 소설쓰기

4주제 : 팀프로젝트로 풀어보는 상대성이론 통합 상대성이론을 주제로 한 팀프로젝트 공모

프로 젝트

팀별 프로젝트 설계 및 수행

-UCC, 책자, 사이트 제작, 모형제작, 뮤지컬, 미술작품 등 다양하고 창의적인 프로젝트 발표 프로젝트 발표 및 전시

(2) 프로그램 적용 방법 및 평가

학생 선택 중심의 2015 개정교육과정으로 본교에서는 물리학1의 선택이 3개 학급에 불과하여 정규교과 시간을 활용하여 STEAM 프로그램을 적용하기에는 수혜 대상자 수가 현저히 줄어들 게 된다. 또한, 고등학교의 특성상 정기고사와 분기별 학력평가가 진행되기 때문에 재구성한 교육과정을 적용하기에 무리가 따른다. 따라서, STEAM 프로그램의 취지를 훼손하지 않고 최대 의 효과를 구현하기 위해 수강을 원하는 학생 200명을 선발한 후 네이버 카페와 화상수업 플 랫폼을 활용하여 수업하고 팀프로젝트 및 산출물 작성을 위해 오프라인 수업을 병행하기로 하 였다.

전년도에 이미 교사연구회 경험을 지닌 본교 연구진들은 온라인 클래스의 병행으로 많은 학 생들의 참여를 이끌어낸 바, 2021학년도에도 이를 적극 활용하기로 하였으며 오프라인 수업이 반드시 필요한 경우 수요일 방과후 7,8교시를 활용하였다. 코로나19로 원격수업과 등교수업이 병행되고 있고, 물리학Ⅰ 교과를 선택하지 않은 학생들도 STEAM 프로그램을 경험할 수 있는 최상의 방법으로 판단했다. 또한, 온라인 공간에 학습자료와 영상자료를 탑재하여 수시로 학생 들이 어려운 내용을 짚어보고 자신의 속도에 맞게 학습할 수 있는 기회를 제공하였다.

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[시간과 공간으로 풀어보는 상대성이론 STEAM 프로그램 교육과정 적용 및 평가 계획]

대상 2학년 희망자 200명

방법 네이버 카페를 활용한 온라인 수업

오프라인(수요일 7,8교시 활용)으로 팀 프로젝트 및 산출물 작성

평가

수업 참여도와 팀프로젝트를 근거로 동료평가 및 자기평가 산출물을 근거로 교과별 포트폴리오 평가

평가 내용의 학교생활기록부 기록

(3) 프로그램 개발‧적용 결과

교수학습 지도안 개발

차시(시수)

프로그램명 프로그램 주제 운영

대상(학년)

완료 여부

개발 수업적용 학생수 2 시간과 공간으로 풀

어보는 상대성이론

1주제 : 과학사로 풀어보는

상대성이론 2학년 완료 완료 200

4 시간과 공간으로 풀 어보는 상대성이론

2주제 : 시간과 공간으로 풀

어보는 상대성이론 2학년 완료 완료 200

3주제 : 시간여행으로 풀어

보는 상대성이론 2학년 완료 완료 200

4주제 : 팀프로젝트로 풀어

보는 상대성이론 2학년 완료 완료 48

합계 648

(4) 학교생활기록부 기재 예시

- STEAM 프로그램을 이수함(2021.07.01.~2021.11.19.). 팀프로젝트에 참여하여 ‘해체주의 건축 물’을 주제로 000에 대해 심도있게 탐구한 후, 학교 건물을 해체주의에 입각해 스케치업 프 로그램을 사용하여 모델링하여 그 결과를 전시함. 이 과정에서 000의 역할을 맡아 000의 역 량을 확인할 수 있었음.

나. 성과 확산 및 실천

전년도 교사연구회 성과를 분석해본 바, 이 STEAM 프로그램은 물리학을 정규교과로 이수하 는 이공계 학생들의 학업성취도를 높이는 것은 물론, 인문사회계열의 진로를 희망하는 학생들 이 과학기술을 이해하는 데 많은 도움을 주어 융합형 인재 양성에 크게 기여한 점이 나타났다.

또한, 창의융합형 교과에 대한 학생들의 목마름을 해갈해줄 수 있는 프로그램으로 학생들의 참 여도와 만족도가 매우 높았으며, 수업을 통해 만들어진 산출물 또한 매우 우수했다.

본 연구회에서는 이러한 효과를 전교생과 공유하기 위해 포트폴리오 형태의 산출물을 전시하 고 책자로 만들기로 하였고, 현재 전시와 책자인쇄 준비가 마무리 단계에 있다. 학생들의 활동 내용과 산출물을 담은 소책자를 제작하여 학습과정을 돌아보고 타인의 산출물을 공유하면서 창의융합적 역량을 신장시키는 데 긍정적인 효과를 미칠 것으로 기대한다.

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(1) STEAM 프로그램 적용 성과 분석 및 조사

본 연구회의 성과 분석은 세 가지 측면에서 실시하였다.

첫째, 재단에서 제공하는 사전사후 검사결과에 대한 정량적 분석이다. 검사결과를 통해 학생 들의 태도변화를 분석하고 이를 본 연구회 교사들과 공유하여 개별 교과의 교수학습 구성시에 도 참고하도록 한다. 또한, 정량적 분석결과를 성과발표회에서 공유하여 수업-평가-기술 과정의 혁신을 도모한다. 이러한 정량평가는 프로그램의 교육과정과 적용방법의 개선에 활용하는 것이 바람직할 것이다.

둘째, 학생들의 산출물 및 포트폴리오에 대한 정성평가를 통해 STEAM 프로그램을 이수한 학 생들의 상대성이론에 대한 이해도와 타 교과에서의 융합의 정도를 파악해 보는 것이다. 학생의 설문을 기반으로 한 정량평가보다는 산출물과 수업태도에 대한 정성평가를 통해 학생 개인의 변화를 잘 짚어낼 수 있었다. 수학과 물리를 정량적인 수식에 의존하여 학습하는 방법을 탈피 하고, 다양한 방법으로 상대성이론의 본질과 개념을 이해하는 것에 중점을 두었기 때문에 창의 융합이라는 프로그램의 본질에 적합한 산출물을 얻을 수 있었다.

셋째, 학생들의 프로그램 참여 후기를 모아봤다. 수업을 마친 이후, 물리학Ⅰ의 수강 여부와 관련없이 수업에 대한 이해도가 향상되었다는 평가가 많았다. 팀프로젝트까지 참여를 완료한 이후 학생들의 자존감이 더욱 향상되었고, 향후 팀프로젝트나 탐구활동에 있어 주도적인 역할 을 할 수 있다는 자신감을 얻을 수 있었다는 평가가 주를 이루었다.

<수강 후기 예시>

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(2) 성과 분석 조사에 따른 결과 활용

본 연구회에서는 STEAM 프로그램의 필요성에 대해 제고하는 시간을 갖고자 산출물 전시회 및 성과발표회를 기획하였다. 산출물 제작 과정을 담은 영상과 브로셔를 11월에 배포하여 성과 를 공유하였다. 다만, 11월 대학수학능력시험 이전에 전시회를 열 경우 코로나19로 인한 교사 와 학생의 감염 우려가 있어 작품 전시회와 집합 행사는 12월에 열기로 하였다.

산출물 전시회 및 소책자 발간 STEAM 프로그램으로 인한 학생의 역량 확인 성과 발표회 STEAM 프로그램의 수업-평가-기술 모델 공유 본교 홈페이지에 영상 탑재 산출물과 수업과정을 학생과 학부모가 공유

◦ STEAM 교사연구회 행사 개최

회차 일시 장소 참석대상 주요내용

1차 11월 학교 전교사 및

2학년 학생

STEAM 성과 발표를 위한 영상 제작 및 브로셔 배포

2차 12월 학교 전교사 및

2학년 학생

STEAM 프로젝트 결과 발표 및 산출물 전시

◦ STEAM 교사연구회 간 상호 네트워크 컨설팅 참여

회차 일시 장소 참석자 상호 컨설팅 결과

1차 ’21.5.31.(월)

16:30~18:00 온라인 전희정 교사(연구책임자) 프로그램 전반에 대한 이해 2차 ’21.7.15.(목)

16:30~18:00 온라인 전희정 교사(연구책임자) 프로그램 수행 세부사항 파악

다. STEAM 프로그램 적용 성과 분석 및 조사

◦ 수혜학생 태도 조사

구분 조사 시기 내용

1차(사전)검사 2021. 6. 28.(월) ~ 2021. 8. 13.(금) 참가자 전원 대상 안내 후 온라인 설문

2차(사후)검사 2021. 9. 20.(월) ~ 2021. 10. 22.(금) 참가자 전원 대상 안내 온라인 설문

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4. 결론 및 제언

STEAM 프로그램의 개발로 학생들의 융합적 사고를 확장시킬 수 있다는 데 뜻을 같이한 교사들이 모여 상대성이론에 대해 다각도로 분석해보고 교과 연계 방안을 연구해보는 뜻깊은 시간이었다. 전년도에 교사연구회 참여 경험이 있는 교사 2인과 적용 대상 학년의 담임 교사 2인이 협심하여 본 프로젝트를 이끌어보기로 했다. 요 즘 STEAM의 추세가 정보 교과 기반으로 이루어지고 있는데 반해 본교에는 정보 교사가 없기 때문에 본 교사연구회는 과학의 본질을 STEAM을 통해 학습하는 과정 에 초첨을 맞추어 진행하기로 하였다. 팀장인 물리학 담당교사는 STEAM과 과학사 에 많은 관심을 갖고 있으며, 팀원인 문학 교사와 수학 교사가 평소에도 창의적인 교수학습 방법을 끊임없이 연구해오고 있었기에 프로젝트 기간 내내 즐거운 마음으 로 연구에 매진할 수 있었다.

물리학의 상대성이론을 중심으로 이 프로그램을 구상해보자는 아이디어가 나왔을 때, 팀원 교사들 모두 상대성이론을 잘 모르기 때문에 막막해했지만 시간여행, 블 랙홀, 인터스텔라의 시간 지연 효과 등의 사례를 제시하자 팀원들이 더 흥미를 갖 고 관련 내용을 공부해보기 시작했다. 이 프로젝트에서 가장 많은 시간을 투자한 부분은 팀원들이 주제를 탐구하기 위해 관련 도서를 읽고 자료를 찾아보는 것이었 다. 모두 학습자의 입장으로 공부를 시작하고 정량적인 방법보다 정성적인 방법으 로 상대성이론을 이해하는 방법을 차용했기 때문에, 수업과정을 재구성하고 교수 학습 지도안을 구성하는 과정은 막힘없이 이루어졌다.

이렇게 구성한 수업을 학생들에게 적용했을 때, 본 교사연구회는 물리학Ⅰ 미수강 학생들의 수업가이드를 위해 팀원 교사들이 이 주제에 대한 두려움을 극복한 경험 을 활용하였다. 우려와 달리 학생들은 17차시 내내 즐겁고 편안한 자세로 수업에 참여하였으며, 특히 산출물을 작성할 때 학생들의 창의융합 역량이 놀라울 정도로 향상되었다는 것을 확인할 수 있었다.

연구회 활동과 수업 과정의 즐거움에도 불구하고 고등학교 입장에서는 프로젝트 적용에 있어 현실적인 어려움이 있었다. 일단 고등학교에서 실시되는 4번의 정기 고사와 매달 치러지는 학력평가, 원격수업 기간을 고려하면 프로젝트 시작 시점이 너무 늦다는 점이다. 적어도 중간고사를 마무리한 5월 초에는 바로 수업이 시작되 어야하며, 학사일정을 고려할 때 12월까지는 연구비 사용기간이 늘어났으면 한다.

고등학생에게 정기고사의 의미는 남다르기 때문에 정기고사 3주전부터는 모든 수

업이 불가능하다. 따라서 11월말까지 연구비 집행을 완료하는 것은 행정 편의적인

부분이 아닌가 하는 생각이 든다. 또한, 수혜대상 200명 이상 또는 전교생 대상 조

건을 수업 희망자 대상으로 완화하는 것이 필요하다는 생각이 든다. 선택중심 교

육과정에서 고교학점제로 넘어가는 시점에서 전교생 대상 수업을 실시한다는 것이

시대의 흐름에 맞지 않기 때문이다.

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이러한 행정적인 부분과 프로그램 수행 조건이 완화된다면 교사연구회의 교사들이 교육과정 재구성과 수업 개발 부분에 좀 더 역점을 두어 프로젝트를 수행할 수 있 을 것으로 기대된다.

고등학생들이 가장 기피하는 과목 중 하나인 물리학 과목의 상대성이론을 다양한

방법의 교수학습과정으로 풀어나가는 과정을 통해 교사연구회 소속 교사들은 각자

의 역량이 향상됨을 체득할 수 있는 의미있는 시간이었다. 또한, 계열을 막론하고

진로 희망과 선택과목이 다른 학생들에게 STEAM 교수학습 방법을 적용하여 과학

개념을 이해시키고 이를 소재로 한 다양한 팀프로젝트로 확장시키는 과정을 보면

서 STEAM의 교육적 효과와 창의융합인재 양성이라는 목표를 확인할 수 있었다.

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주 의 문

1. 본 연구의 주장이나 제언은 연구진의 견해이며, 한국과학창의재단의 공식 입장이 아닙니다.

2. 이 보고서 내용을 대외적으로 공개하거나 발표할 때에는 반드시 한국

과학창의재단과 사전에 상의하여야 합니다.

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[부록1] STEAM 프로그램 개발 내용 및 결과물

프로그램명:

시간과 공간으로 풀어보는 상대성이론 STEAM 프로그램

1. STEAM 프로그램 개발·적용 교육과정

본 연구회의 프로그램은 4개의 주제별로 물리학1의 교육과정을 재편성하여 수학, 문학 과목과 의 연계를 통해 STEAM 교육의 취지를 살리기 위해 설계되었다. 과목간 연계를 통해 설계한 모둠 활동으로 다양한 포트폴리오를 만들어 수업의 효과를 극대화하고자 하였다.

연번 차시 (중심과목)

2015 개정 교육과정 성취기준

(연계과목) 성취기준 영역 1 1~2

/17

[12물리Ⅰ01-09] 모든 관성계에서 빛의 속도가 동일함을 알고 시간 지연, 길이 수축, 동시성과 관련된 현상을 설명할 수 있다.

2 3~6 /17

[12수학Ⅱ02-09]

[12수학Ⅱ02-11]

3 7~9 /17

[12물리Ⅱ01-07] 가속 좌표계 개념을 이용하여 등가 원리를 설명할 수 있다. [12물리Ⅱ01-08] 중력 렌즈 효과와 블랙홀을 항성의 질량과 관련지어 설명

할 수 있다.

[12수학Ⅰ02-02]

[12기하03-01]

4 10~13 /17

[12문학03-04] 한국 문학 작품에 반영된 시대 상황을 이해하고 문학과 역

사의 상호 영향 관계를 탐구한다. [12문학03-04]

5 14~17 /17

[12물리Ⅱ01-07] 가속 좌표계 개념을 이용하여 등가 원리를 설명할 수 있다. [12물리Ⅱ01-08] 중력 렌즈 효과와 블랙홀을 항성의 질량과 관련지어 설명

할 수 있다.

자유 영역

(16)

2. STEAM 프로그램 총괄표(총 17차시)

차시 주요내용

1~2 /17

주제(단원)명 과학사로 풀어보는 상대성이론

[물리학] 과학사로 상대성이론의 물리학적 세계관 이해하기

Co 상대성이론의 시공간에 대한 해석을 다룬 영상

CD 물리학의 과학사 연대표 작성, 모둠 활동

ET 상대성이론의 철학이 담긴 예술작품 감상

3~6 /17

주제(단원)명 시간과 공간으로 풀어보는 상대성이론

[물리학+수학] 특수상대성이론으로 풀어보는 이상한 나라의 물리학

Co 상황 제시 특수상대성 이론과 관련된 현상을 영상과 이미지로 제시

CD 지오지브라로 로렌츠 인자 이해하기

ET 특수상대성이론과 시간여행

7~13 /17

주제(단원)명 시간여행으로 풀어보는 상대성이론

[물리학+수학] 일반상대성이론으로 풀어보는 이상한 나라의 물리학

Co 인터스텔라 속의 일반상대성이론

CD 비유클리드 기하학으로 일반상대성 이론의 시공간 이해하기

ET 영화 속에서 일반상대성 이론 찾아보기

[문학] 시공간과 관련한 나만의 가상이론 만들어보기, 시간여행을 중심소재로 소설쓰기

Co 상대성이론의 세계관을 반영한 문학작품 읽어보기

CD , ^ET 상대성이론의 개념을 소재로 소설쓰기

14~17 /17

주제(단원)명 팀프로젝트로 풀어보는 상대성이론 [통합 팀프로젝트] 팀별 프로젝트 설계 및 수행

Co 다양한 예술작품과 과학영상으로 팀별 프로젝트 아이디어 제시

CD 팀 프로젝트 공모 후 팀프로젝트 설계

ET 상대성이론을 중심으로 다양하고 창의적인 산출물 만들어보기 -UCC, 책자, 사이트 제작, 모형제작, 뮤지컬, 미술작품 등

(17)

3. STEAM 프로그램 차시별 수업지도안

중심과목 물리학 학교급/학년(군) 고등학교/2 학년

중심과목 성취기준

영역

(1) 역학과 에너지 [01-01, 01-02, 01-09]

[12물리Ⅰ01-01] 여러 가지 물체의 운동 사 례를 찾아 속력의 변화와 운동 방향의 변 화에 따라 분류할 수 있다.

[12물리Ⅰ01-02] 뉴턴 운동 법칙을 이용하여 직선 상에서 물체의 운동을 정량적으로 예 측할 수 있다.

[12물리Ⅰ01-09] 모든 관성계에서 빛의 속 도가 동일함을 알고 시간 지연, 길이 수 축, 동시성과 관련된 현상을 설명할 수 있다.

주제(단원)명 과학사로 풀어보는 상대성이론 차시 1~2/17

학습목표

1. 상대성 이론의 태동배경을 과학사적인 접근을 통해 알아보고 이 과정을 연대표로 만들어 설명할 수 있다.

2. 상대성이론과 뉴턴 물리학이 바라보는 세계관의 차이를 정확히 이해하고 이를 비교설명할 수 있다.

연계과목 연계과목

성취기준 영역

STEAM 요소

S 특수상대성이론 T

E

A 예술 작품 속 상대성이론 M

개발 의도

특수상대성이론이 태동하는 과정을 과학사적으로 접근하는 교수학습 과정을 통해 자연스 럽게 개념을 인지할 수 있도록 돕고, 뉴턴물리학과 상대성이론의 차이점을 인지할 수 있 도록 유도한다.

초현실주의 예술작품에서 나타난 시공간에 대한 창의적인 해석으로 상대성이론에 대한 흥미를 유발한 다. 나아가 특수상대성이론이 태동하는 과정을 과학사적으로 접근하는 교수학습 과정을 통해 자연스럽 게 개념을 인지할 수 있도록 돕고, 뉴턴물리학과 상대성이론의 차이점을 인지할 수 있도록 유도한다.

STEAM 학습 준거

상황 제시

상 황 제 시

초현실주의 예술작품 으로부터 상대성이론 찾아보기

창 의 적 설 계

창의적 설계

상대성이론의 철학이 담긴 예술작품 찾아 패러디하기

감 성 적 체 험 뉴턴물리학의 안녕과

특수상대성이론의 등장을 다룬 과학신문 만들기

감성적 체험

(18)

학습

과정 교수-학습 활동 학습자료

및 유의점

도입 (10 분)

▶ ^Co 초현실주의 예술 작품을 살펴보고 이들의 공통점에 대해 이야기를 나누어본 다. [르네 마그리트 작품 이미지 제공]

- 이 작품들의 공통점이 시공간을 표현함에 있어 우리가 인지하는 3 차원과는 다른 방법으로 접근했다는 것을 파악하고, 이러한 접근방법이 상대성이론의 세 계관과 유사함을 인지하는 과정을 통해 이질감 없이 상대성이론의 도입을 유도 한다.

전개 (40 분)

▶뉴턴물리학에서 특수상대성이론이 태동하는 과정을 과학사적으로 접근하여 특수 상대성 이론의 독특한 세계관을 이해시킨다.

▶마이컬슨 몰리실험

사고실험을 통해 마이컬슨-몰리 실험을 이해하고, 실제 마이컬슨-몰리의 간섭계 에서 빛의 경로를 바르게 나타내본다.

[물리학 학습자료_특수상대성이론의 태동] 제공

▶ ^Co 물리학 모둠 활동 1

모둠별 토의를 통해 특수상대성이론의 태동 과정을 과학사 연대표 혹은 과학만 화로 표현하고 이를 모아 과학신문을 제작한다.

- 이 과정에서 뉴턴물리학과 특수상대성이론의 차이점이 반영되도록 한다.

과학신문 제작

정리 (50 분)

▶ ^ET 물리학 모둠 활동 2 [예술작품 패러디]

상대성이론의 세계관을 반영한 초현실주의 작품이나 문학작품 중 하나를 선택하 여 이를 패러디한 작품을 만들어본다.

▶수업내용 정리

특수상대성이론의 내용을 정리하는 강의를 영상으로 만들어 유튜브에 올려 학생들 이 개념정리 및 반복학습에 활용할 수 있도록 한다.

강의 https://youtu.be/B5CMYt3Jnpk

모둠별 토의 후

발표

(19)

중심과목 물리학 학교급/학년(군) 고등학교/2 학년 중심과목

성취기준 영역

(1) 역학과 에너지 [01-09]

주제(단원)명

시간과 공간으로 풀어보는 상대성이론 - 특수상대성이론으로 풀어보는

이상한 나라의 물리학

차시 3~6/17

학습목표

1. 특수상대성이론의 시간지연, 길이수축의 개념에 대한 정성적인 이해를 통해 특수상대성이론이 적용되는 세계에서 발생할 수 있는 사례들을 만들어볼 수 있다.

2. 시공간의 로렌츠 변환의 개념과 로렌츠 인자 유도 방법에 대해 이해하고, Geogebra 프로그램을 이용해 그래프를 그려볼 수 있다.

연계과목 수학Ⅱ 연계과목

[12수학Ⅱ02-09] 함수의 그래프의 개형을 그 릴 수 있다.

[12수학Ⅱ02-11] 속도와 가속도에 대한 문제 를 해결할 수 있다.

STEAM 요소

S 특수상대성이론 T

E A

M Geogebra 프로그램을 이용한 그래프 그리기

개발 의도 물리학1과 수학1 과목의 교육과정을 재구성하여 로렌츠 변환식의 상수가 지니는 의미를 파악하여 길이수축과 시간지연 등의 특수상대성이론의 개념을 이해하도록 한다.

물리학 1 의 특수상대성이론의 개념을 정성적으로 이해하고, 로렌츠 변환의 상수에 대해 심도있게 고 찰해본다. 이 과정에서 길이수축과 시간지연이 일어나는 정도를 수학적 도구를 사용하여 정확히 비교 분석할 수 있으며, 나아가 Geogebra 프로그램을 사용하여 시간지연 효과를 직접 계산해보고 특수상대 성이론으로 설명할 수 있는 다양한 현상에 대한 이해를 높일 수 있도록 하는데 목표를 두었다.

상황 제시

상 황 제 시

특 수 상 대 성 이 론 으 로 풀어보는 이상한 나라 의 물리학

(시간팽창, 길이수축에 대한 다양한 사례를 제시하고, 이를 정성적 으로 설명하는 시간을 갖는다.)

창 의 적 설 계

이상한 나라의 물리학 만들어보기

쌍둥이 패러독스와 같 은 독창적인 역설 사 례 만들어보기

감 성 적 체 험 로렌츠 변환에 대해 이해하고,

Geogebra 프로그램을 이용하여 로렌츠 인자를 직접 그래프로 표현하여 직관적으로 인식할 수 있도록 한다.

Geogebra 프로그램을 활용하여 다양한 함수식을 이용한 그림을 그려본다.

감성적 체험

(20)

학습

및 유의점 도입

(20 분)

▶ ^Co 특수상대성이론의 시간팽창 및 길이수축을 다룬 영상자료를 시청하고, 움직 이는 관성계의 시간과 공간이 어떻게 달라지고 있는지 의견을 나누어본다.

[영상링크 : 너와 나의 시간이 다르다. 빛과 특수상대성이론! - YouTube]

영상 시청

전개 (140 분)

▶움직이는 관성계의 시간과 공간이 정지한 관성계와 다른 점을 찾아보고, 특수상 대성이론의 가정(동시성의 상대성, 광속불변의 원리)과 기본 개념(길이수축, 시간 팽창)을 학습한다.

[물리학 학습자료_특수상대성이론의 가정] 제공

▶ ^Co 물리학 모둠 활동 1 [이상한 나라의 물리학]

모둠별 토의를 통해 주어진 물리학 학습지 1 을 분석한 후, 특수상대성이론의 동 시성의 상대성, 시간팽창, 길이수축 개념을 사용하여 이러한 현상이 발생하는 이 유를 알기 쉽게 설명해본다.

[물리학 모둠 활동지 1] 모둠별 작성 및 발표

▶ ^Co 수학 영상 시청 1

상대성 이론을 이해하기 위한 ‘시공간의 로렌츠 변환’에 대한 영상을 시청한다.

시간팽창과 길이수축과 관련되어 있는 ‘로렌츠 인자 유도방법’ 에 대한 영상을 시청한다.

▶ ^ET 미래로 가는 타임머신

‘속력=거리/시간’ 공식에 대해 생각해 보며, 속력이 일정한 경우에 이동 거리에 따 라 시간 변화의 차이를 계산해 본다.

로렌츠변환 공식을 이용하여 다양한 속력으로 움직이는 기차에서 1 초의 시간이 흘렀을 때 기차 밖의 시간은 얼마나 흘렀는지 차이를 계산해 본다.

이를 이용하여 미래로의 시간여행이 가능한지에 대해 모둠별로 토의해 보는 시간 을 가진다.

▶^CD 수학 Geogebra 프로그램 활용하기

로렌츠 인자를 함수식으로 표현할 수 있는 방법에 대해 고민해본다. Geogebra 프 로그램의 사용법을 익히고, 이를 활용하여 로렌츠 인자를 함수식으로 간단하게 표 현하는 방법에 대해 토의해 본다. 직접 그린 그래프에 대해 발표한 후, 다른 모둠 의 그린 방법과 비교하여 다른점에 대해서 찾아보고 이해한다.

발표

수학 학습지

작성

정리 (40 분)

▶ ^ET 물리학 모둠 활동 2

다음 두 가지 활동 중 하나를 선택하여 조별 토의 과정을 거쳐 발표해본다.

[이상한 나라의 물리학 만들어보기]

특수상대성이론이 적용되는 세계를 가정한 후, 조별 토론을 통해 특수상대성이 론의 동시성의 상대성, 시간팽창, 길이수축 개념을 반영하여 독창적인 사례를 만 들어 발표한다.

[독창적인 역설 사례 만들어보기]

쌍둥이 패러독스가 특수상대성이론의 맹점을 지적하기 위한 역설 사례임을 이해 하고 조별 토론을 통해 이와 유사한 패러독스를 만들어 발표한다.

[물리학 모둠 활동지 2] 조별 작성 및 발표

발표

(21)

학습

및 유의점

특수상대성이론의 내용을 정리하는 물리학 강의를 영상으로 만들어 유튜브에 업로 드한 후, 학생들이 개념정리 및 반복학습에 활용할 수 있도록 한다.

1번 강의 https://youtu.be/lvjcFA_TVpc 2번 강의 https://youtu.be/Gn4HyG3DimY 3번 강의 https://youtu.be/JJb4E5Rye04

(22)

중심과목 물리학 학교급/학년(군) 고등학교/2 학년

영역

(1) 역학과 에너지 [01-09]

(1) 역학적 상호작용 [01-07, 01-08]

[12물리Ⅱ01-07] 가속 좌표계 개념을 이용하 여 등가 원리를 설명할 수 있다.

[12물리Ⅱ01-08] 중력 렌즈 효과와 블랙홀을 항성의 질량과 관련지어 설명할 수 있다.

시간여행으로 풀어보는 상대성이론 - 일반상대성이론으로 풀어보는

차시 7~9/17

학습목표

1. 일반상대성이론의 태동배경을 이해할 수 있다.

2. 간단한 사고실험을 통해 등가원리를 이해하고, 일반상대성이론으로 중력을 설명할 수 있다.

3. 예술 작품 속에서 일반상대성이론과 관련 있는 사례를 찾아 작품 속 일반상대성이론의 세계관이나 과학적 원리를 설명할 수 있다.

4. 비유클리드기하학에 대해 이해하고 상대성 이론과 비유클리드기하학의 관계에 대해 설명 할 수 있다.

연계과목 수학Ⅰ, 기하 연계과목

[12수학Ⅰ02-02] 삼각함수의 뜻을 알고, 사 인함수, 코사인함수, 탄젠트함수의 그래프 를 그릴 수 있다.

[12기하03-01] 직선과 직선, 직선과 평면, 평 면과 평면의 위치 관계에 대한 간단한 증 명을 할 수 있다.

STEAM 요소

S 일반상대성이론 T

E

A 예술작품 속에서 일반상대성 이론 찾아보기 M 시공간에서의 비유클리드기하학

개발 의도

물리학1, 물리학2와 수학1 과목의 교육과정을 재구성하여 일반상대성이론을 정성적으로 이해시키고, 중력에 의한 시공간의 왜곡을 비유클리드 기하학으로 표현하는 방법을 제시 한다.

이 과정을 통해 다양한 방법으로 상대성이론에 대해 접근해보고 영화를 비롯한 예술작품 속에 반영된 일반상대성이론의 개념을 찾아보면서 학생들이 흥미롭게 학습할 수 있도록 한다.

물리학1의 특수상대성이론, 물리학2의 일반상대성이론을 유기적으로 연결하여 과학사적인 측면에서 접 근하는 방식을 통해 좀 더 쉽게 일반상대성이론을 이해하는 시간을 갖는다. 나아가 수학 과목과의 연 계를 통해 일반상대성이론의 중력에 의한 시공간의 왜곡을 비유클리드 기하학으로 표현하는 방법을 배우고, 영화를 비롯한 예술작품 속에 반영된 일반상대성이론의 개념을 찾아보면서 학생들의 흥미를 유발할 수 있는 활동을 제시한다.

(23)

상황 제시

상 황 제 시

꼬리에 꼬리를 무는 질문으로 일반상대성 이론 배우기

(과학사적 접근) 사고실험으로 등가원 리 이해하기

창 의 적 설 계

영화와 예술 작품 속 에서 일반상대성이론 찾아보기

감 성 적 체 험 비유클리드 기하학과 유클리드

기하학에 대해서 알아보고 일상생활에서 볼 수 있는 비유클리드 기하학에 대해서 찾아볼 수 있다.

감성적 체험

(24)

학습

및 유의점

도입 (20 분)

▶ ^Co 꼬리에 꼬리를 무는 질문으로 특수상대성이론 이후 일반상대성이론이 태동 하는 과정을 알아보고, 관성계에서는 특수상대성이론이, 가속좌표계에서는 일반 상대성이론이 적용됨을 이해한다. 이 과정에서 이해한 내용을 간단한 그림이나 도식으로 표현하여 발표한다.

모둠별 활동

전개 (100 분)

▶사고실험을 통해 가속좌표계에서 중력과 관성력에 의한 효과를 구별할 수 없다 는 등가원리를 이해한다.

사고실험을 통해 등가원리를 빛에 적용시켜 일반상대성이론의 중력에 의한 시공 간의 휘어짐 현상을 이해한다.

영상 [https://www.youtube.com/watch?v=qQlqghy9CDM] 참고 [물리학 학습자료_등가원리와 시공간의 휘어짐] 제공

▶ ^Co 물리학 모둠 활동 1 [이상한 나라의 물리학]

[물리학 학습자료_블랙홀, 중력파, 중력렌즈]를 학습한 후, 중력에 대한 시공간의 왜곡을 바탕으로 이를 이해하고 모둠별로 관련 이미지를 찾아 이미지를 바탕으 로 각각의 원리를 정성적으로 설명한다.

상대성 이론을 이해하기 위한 ‘수학의 대혁명, 비유클리드 기하학’ 에 대한 영상 을 시청한다.

상대성 이론을 이해하기 위해 일상생활에서 잘 찾아볼 수 있는 ‘그림으로 이해 하는 상대론’ 에 대한 영상을 시청한다.

▶ ^ET ^CD 쌍곡평면위에 표현한 이차원 그림

에셔의 ‘천사와 악마’ 그림을 통해, 이차원 그림이지만 쌍곡평면 위에서 살아가 고 있을 때 모두 같은 것으로 보여진다는 것에 대해서 이해해 본다.

이를 이용하여 쌍곡평면 위에서 모두 같은 것으로 보일수 있는 그림에 대해 이 야기 나누어 보고 모둠별로 그림을 직접 그려 보는 시간을 가진다.

[수학 학습지] 작성

▶ ^CD ^ET 불가능한 도형

에셔의 ‘상대성’ 그림을 보고 불가능한 도형과 관련된 그림을 찾아보고 일반상 대성이론과 어떤 관계가 있는지 모둠원들과 토의한다. 또한 직접 불가능한 도형 의 그림을 그려보고 발표한 후, 다른 모둠의 불가능한 그림은 어떻게 다양한지 이해해 본다.

[수학 학습지] 작성

영상제공

발표

정리 (30 분)

▶ ^ET 물리학 모둠활동 2

영화 인터스텔라에 등장하는 거대 블랙홀 가르강튀아가 나오는 장면을 시청한 후, 이를 일반상대성이론의 중력에 의한 시간지연을 바탕으로 이해한다.

다음 두 가지 활동 중 하나를 선택하여 조별 토의 과정을 거쳐 발표해본다.

[영화, 드라마, 예술작품에서 일반상대성이론 찾아보기]

영화, 드라마, 예술작품에서 일반상대성이론을 설명할 수 있는 장면을 찾아 이미 지를 첨부하여 과학적으로 설명해본다.

[시간여행은 가능한가]

과거로의 시간여행과 미래로의 시간여행 중 하나를 선택하여 과학적으로 그 가 능성을 설명해 본다.

[물리학 모둠 활동지 3] 모둠별 작성 및 발표

발표

(25)

학습

및 유의점

일반상대성이론의 내용을 정리하는 강의를 영상으로 만들어 유튜브에 올려 학생 들이 개념정리 및 반복학습에 활용할 수 있도록 한다.

1번 강의 https://youtu.be/OkHCzTD4MOw 2번 강의 https://youtu.be/elspmK9qqJs 3번 강의 https://youtu.be/T2tiMiXaMaw

(26)

중심과목 문학 학교급/학년(군) 고등학교/2 학년 중심과목

성취기준 영역

[고등학교]

(3) 한국 문학의 성격과 역사

[12문학03-04] 한국 문학 작품에 반영 된 시대 상황을 이해하고 문학과 역사 의 상호 영향 관계를 탐구한다.

시간여행으로 풀어보는 상대성이론 - 일반상대성이론으로 풀어보는

차시 10-13 / 17 차시

학습목표

1. 윌리엄 터너와 살바도르 달리의 그림을 통해 상대성 이론과 초현실주의의 관련성을 이해할 수 있다.

2. 한국 문학에서의 초현실주의 문학의 대표라 할 수 있는 이상의 시를 살펴봄으로써 초 현실주의 문학의 특징을 이해할 수 있다.

3. 시공간을 초월한 영화와 드라마를 소개하여 과학적 이론과의 관련성 및 문학적 표현 력을 탐구할 수 있다.

4. 시공간의 이동을 소재로 하여 스스로 한 편의 소설을 창작해볼 수 있다.

연계과목 ^{[고등학교 물리학}Ⅱ]

(1) 역학적 상호작용 [01-07, 01-08]

연계과목 성취기준 영역

[12물리Ⅱ01-07] 가속 좌표계 개념을 이용하 여 등가 원리를 설명할 수 있다.

[12물리Ⅱ01-08] 중력 렌즈 효과와 블랙홀을 항성의 질량과 관련지어 설명할 수 있다.

STEAM 요소

S 일반상대성이론 및 특수상대성이론 T

E

A 상대성이론과 문학과의 관련성 M

개발 의도

STEAM 의 중심 주제인 상대성 이론을 바탕으로 한, 한 편의 소설을 창작하는 최종 단계를 위한 전 단계로 세 차시에 걸쳐 수업을 진행한다. 이를 위해 이상의 시를 통해 한국의 초현실주의 문학을 살펴보고 영화와 드라마를 통해 작가들은 과학과 문학을 어떻게 연결지었는지 분석해보고자 한다.

물리와 수학 수업을 통하여 상대성 이론을 이해하고 그와 관련한 여러 활동을 진행하였다. 이를 바탕으로 문학에서는 상대성 이론을 계기로 등장한 초현실주의 문학에 대해 알아보고자 하였다.

한국에서는 초현실주의 문학이라고 대표할 만한, 그리고 유일한 작품인 이상의 시들을 중심으로 문학에서는 초현실주의가 어떻게 표현될 수 있는지 감상할 수 있도록 하였다. 마지막으로 학생들이 상대성 이론에 대해 충분히 이해한 상태에서 시공간의 이동을 다룬 드라마 및 영화를 보면서 그 이전과는 다른 시각에서 작품들을 볼 수 있도록 하였다. 이를 바탕으로 스스로 시공간의 이동을 소재로 한, 한 편의 짧은 소설을 창작해보도록 하였다. 이를 통해 지식과 이해를 바탕으로 한 창의적 표현을 이끌어 내도록 수업을 설계하였다.

상황 제시

상 황 제 시

윌리엄 터너와 살바 도르 달리의 작품과 그에 얽힌 이야기를 통하여 시간에 대한 인식의 변화를 그림을 통해 이해한다.

창 의 적 설 계

창의적 설계 한 편의 소설을 완성 하기 위한 단계별 활 동을 제시한 후 학생 들 스스로 상대성 이 론을 바탕으로 한 편 의 소설을 완성해보도 록 한다. 학생들의 소 설을 모아 문집 제작 및 발표회를 갖는다.

감 성 적 체 험 1. 이상의 시들을 통하여 상대성

이론을 바탕으로 등장한 초현실 주의 문학이 우리나라에서는 어 떻게 전개되었는지 살펴본다.

2. 시공간의 이동을 소재로 한 드라마나 영화를 통해 작가들은 시공간의 이동을 어떻게 다루고 있는지 살펴본다.

감성적 체험