한국과학창의재단 이사장 귀하

(1)

2020 융합인재교육(STEAM) 교사연구회 결과보고서

2020. 11.

인천고잔중학교

(2)

【 2020년 융합인재교육(STEAM) 교사연구회 결과보고서 】

과 제 개 요

과제명 2020년 STEAM 교사연구회 운영(인천고잔중학교)

STEAM 프로그램

유형

(유형1) STEAM 프로그램 개선 및 보완을 통한 확산 모델 개발 ( ) - 선행 프로그램명:

(유형2) 다양한 교과 간 협동 연구를 통한 STEAM 프로그램 신규 개발 ( √ ) (유형3) StarT 프로그램 수행을 통한 STEAM 프로그램 신규 개발 ( ) 프로그램명 중학교 수학 안전한 놀이공원 창의융합 STEAM 프로그램

학교급 중학교 대상 학년(군) 중학교1~3학년 중심과목 수학 중심과목

성취기준 영역 [중학교 1~3학년] (3) 이차함수와 이차방정식의 관계

연계과목

기술 과학 정보 제육

연계과목 성취기준 영역

[중학교 1~3학년] Ⅴ.에너지와 수송기술 [중학교 1~3학년] Ⅶ.과학과 나의 미래 [중학교 1~3학년] Ⅲ. 문제 해결과 프로그래밍 연구기간 2020.7.20. ~ 2020.11.30.

신청금액 일금사백만원(￦4,000,000)

참여연구원 5명 (연구책임자: 1명, 공동연구원: 4명) 연구 수행자에 관한 사항

구분 소속(학교명) 담당과목 직위 성명

연구책임자 인천고잔중학교 수학 교사 박지원

공동연구원 인주중학교 기술 수석교사 강신진

공동연구원 인천정각중학교 체육 교사 박영진

공동연구원 인천기계고등학교 기술 교사 한두희

공동연구원 인천고잔중학교 기술가정 교사 임혜진

2020년도 정부의 R&D 재원으로 한국과학창의재단의 지원을 받아 융합인재교육(STEAM) 교사연구회를 운영한 결과로써 본 보고서를 제출합니다.

2020년 11 월 20 일

주관연구기관장 : 안성렬 (인) 연구책임자 : 박지원 (인)

한국과학창의재단 이사장 귀하

(3)

“이 보고서는 2020년도 정부의 재원으로

한국과학창의재단의 지원을 받아 수행된 성과물임 ”

(4)

목 차

1. 요약문··· 1

2. 서론··· 1

3. 연구 수행 내용 ··· 2

가. STEAM 프로그램 개요 ···

나. STEAM 프로그램 연구 및 적용 추진 절차 ···

다. STEAM 프로그램 개발 중점사안 ···

라. STEAM 프로그램 실행 ···

1) STEAM 프로그램 개발 적용 교육과정 ···

2) STEAM 프로그램 개발 주요내용 ···

3) STEAM 프로그램 수업지도안 ···

4) STEAM 프로그램 학생평가기준 및 방법 ···

5) STEAM 프로그램 학생 자기평가지 ···

6) STEAM 프로그램 생활기록부 기재예시 ···

4. 연구 수행 결과···

5. 결론 및 제언 ···

[부록]

부록1. STEAM 프로그램 개발 내용 및 결과물 가. 교수학습지도안

나. 학생용 활동지 다. 교사용 참고자료 부록2. 수업활동사진

부록3. 교사연수 회의록

부록4. 교과융합교육 (STEAM) 사전 사후 설문지

(5)

1. 요약문

사회는 변화의 속도와 차원에서 과거와 비교할 수 없이 급변하고 있다. 이에 따라 교 육도 산업화 시대의 현대사회에 필요한 인물에서 미래 사회에 적합한 인물을 육성하는 것으로 그 방향이 전환되고 있다. 현대사회는 융합을 통해 지식이 생성되고 제품개발 및 시장창출이 이루어지고 있다. 이제 한 가지만 다뤄서는 경쟁력을 가질 수 없다. 지 식을 바탕으로 기술과 경제, 사회, 문화, 사람등 지식 생태계를 이루는 요소들의 조화 가 필요하다. 융합과 소통은 변화의 트랜드이고 미래의 방향이다. 서로 다른 영역간의 교류와 만남은 창의성의 원천이다. 이번 STEAM 프로그램에서는 문제로만 풀었던 교과 학습활동의 시뮬레이션으로 수학적 사고와 융합적 창의로 학습이론을 생활에 적용해 봄으로써 창의성과 문제 해결력을 키우고 나아가 안전사회 구축생활의 안전 불감증 해 소 방안 모색해 보고자 한다.

2. 서론

이번 STEAM 프로그램에서는 평소 STEAM 교육에 관심을 가지고 연구를 하던 선생님 들과 학생들이 직접 원리를 알고 구조물을 만들 수 있는 과제를 선택하기 위해 협의체 를 구성하였다. 중학교 학생들에게 교육과정과 연계하여 자유학기제 또는 방과후 수업 시에 구조물을 만들 수 있는 학습자료로 활용할 수 있도록 계획하였다. 중학교 수학 안전한 놀이공원 창의 융합 STEAM 프로그램을 주제로 정하고 기술과, 과학과, 수학과, 체육과 교사를 연구원으로 하는 STEAM 연구회를 조직하였고, 이후 과학과, 정보과 교 사와 다른 자문위원들께 전문적인 의견과 조언 받아 수업을 진행하였다. 수업이후 학 생들이 생활속의 문제상황을 유연하게 해결하며, 나아가 다른 놀이기구들의 구조물을 만들어내는 창의성을 지닌 인재로 성장해 나갈 수 있기를 기대한다.

(6)

3. 연구 수행 내용

가. STEAM 프로그램 개요

STEAM 프로그램

구분

프로그램명 중학교 수학 안전한 놀이공원 창의융합 STEAM 프로그램 선행

프로그램명 해당없음

학교급 중학교 대상 학년(군) 3학년

중심과목 수학 중심과목

성취기준 영역 [중학교 1~3학년] (3) 이차함수와 이차방정식의 관계

연계과목 기술,과학 정보

연계과목 성취기준 영역

[중학교 1~3학년] Ⅴ.에너지와 수송기술 [중학교 1~3학년] Ⅶ.과학과 나의 미래 [중학교 1~3학년] Ⅲ. 문제 해결과 프로그래밍

개발계획

주제 연번

차시

(시수) 과목 연계(안)

1 2 수학(1) + 과학(1)

2 2 기술(1) + 과학(1)

3 2 기술(1) + 정보(1)

4 2 기술(1) + 정보(1)

5 2 체육(1) + 수학(1)

개발·적용

현황 ※ 2020.11.20.기준, 10차시 중 10차시 개발 및 10차시 적용 완료

나. STEAM 프로그램 연구 및 적용추진절차

단계 수행방법 비고

주제활동 브레인스토밍을 이용한 팀 주제 설정 주제탐색



교수학습자료 개발 학습준거 틀, 교과 및 수업유형 개발 정보탐색, 공유 연구위원 세미나



수업디자인 아이디어

워크샵 팀프로젝트 활동 아이디어 창출

지역 워크샵



교수학습프로그램

디자인 웹프로그래밍 활동 웹디자인



수업구현활동 수업적용 및 탐구활동 실험, 탐구활동



평가활동 평가활동, 성과보고서 작성 결과보고서 정리

(7)

다. STEAM 프로그램 개발 중점사항

<1단계> 주제활동

- 평소 STEAM 교육에 관심을 가지고 연구를 하던 선생님들과 학생들이 직접 원리를 알고 구 조물을 만들 수 있는 과제를 선택하기 위해 협의체를 구성하였다.

- 중학교 학생들에게 교육과정과 연계하여 자유학기제 또는 방과후 수업시에 구조물을 만들 수 있는 학습자료로 활용할 수 있도록 계획하였다.

- 중학교 수학 안전한 놀이공원 창의 융합 STEAM 프로그램을 주제로 정하고 과학과, 수학과, 체육과 교사를 연구원으로 하는 STEAM 연구회를 조직하였다.

- 이후 과학과, 정보과 교사와 다른 자문위원들게 전문적인 의견과 조언 받아 수업을 진행하였 다.

- 수업이후 학생들이 생활속의 문제상황을 유연하게 해결하며, 나아가 다른 놀이기구들의 구조 물을 만들어내는 창의성을 지닌 인재로 성장해 나갈 수 있기를 기대한다.

<2단계> 교수학습자료개발

- 안전한 놀이동산을 주제로 하는 각 교과의 연구과제를 모으고, 협의를 통해 아이이어를 공유 하고 확산한다.

- 코로나 19로 협의회가 원활이 돌아가지 못함을 보안하기 위해 카카오톡 단톡방 구성과 Zoom 화상회의를 통해 아이디어를 공유하고, 전문가의 연수과정를 기획하였다.

- 학생들이 구조물을 직접 만들어봄으로서 이론적인 수업과 추상적인 계획에서 발견하지 못한 어려움들을 느끼고 이를 해결해 나감으로 문제해결능력과 창의성을 기를 수 있기를 기대 하였다.

<3단계> 수업디자인 아이디어 워크샵

- 4D프레임 메카트로닉스 연수를 통해 기어등의 기본 구조물을 만들어 보았고, 이를 응용하여 오토마타 구조물을 만들어 보았다.

- 4D프레임 메카트로닉스 연수를 통해 크랭크 등의 기본 구조물을 만들어 보았고, 이를 응용 하여 RC카를 만들어 보았다.

- 4D프레임과 기어를 통해 바이킹, 자이로스코프를 만들어 보았다.

- THINK 프로그램을 통해 4D 프레임과 전자 회로를 연결하는 메카트로닉스 연결과정을 이해 하고 안드로이드 어플을 통해 구조물을 작동시키는 연수를 진행하였다.

<4단계> 교수학습 프로그램 디자인

- 코로나로 인해 학생들이 학교에 등교하지 못하는 상황이 계속되었고, 수학과 교과 등교수업 이 계속 연기되었고, 영재반 학생들과 동아리 학생들을 대상으로 구조물 제작 수업을 개 설하였다.

-3학년 수학의 이차함수 단원에서 응용문제로 나오는 롤러코스터 문제에서 시작 된 놀이동산 만들기 프로젝트를 세우고, 롤러코스터 만들기, 바이킹 만들기, 오토마타 회전목마 만들기 ,

(8)

범퍼카 만들기 등의 수업을 진행 하였고, 이차함수 모양의 불꽃놀이 궤적을 통해 놀이동산 안전에 대해 생각하게 하였다.

<5단계> 수업 구현활동

- 영재반 학생들과 동아리 학생들에게 구조물 제작수업을 진행하였고, 1차시 (2시간)의 수업 시간이 부족하여 구조물을 다 만들지 못한 경우에는 과제를 통해 구조물을 만들어 오도록 하였다.

- 창의적인 산출물의 구상과 계획은 1차시 수업에 미리 공지하여 10차시 수업 동안 계획해 오 게 하였다. 여러 구조물을 만들어 보아서 창의적이고 다양한 산출물이 제작 될 수 있도록 하였다.

- 10차시가 진행되는 중간에 영재반과 동아리 학생들과 산출물 계획을 담당교사와 피드백을 통해 계획의 실현성과 재료의 다양성을 구성하였다.

- 당초 계획되었던 3학년 학생들에게는 기술시간을 이용하여 범퍼카 수업을 진행하였고, 안전 한 놀이동산 이용 수업을 온라인 학습으로 진행하였다.

<6단계> 평가활동

- 창의적인 구조물 제작수업을 많이 경험 해보았고, 창의력과 문제 해결력이 높은 학생들이라 영재반 학생들과 수학 동아리 학생들은 산출물의 결과가 더욱 창의적이었다.

- 제작된 산출물을 전시하여 2020. 11. 19. 고잔제에 <STEAM?? STEAM!!! 행사>를 개최하였다.

- STEAM 행사를 통해 다른 학생들의 관심을 이끌어 내었고, 다음 해에는 코로나19의 상황이 계속되더라도 온라인 학습과 실시간 ZOOM수업을 통해 일반 학생들에게 STEAM수업을 진행할 수 있을 것이다.

※ 당초 계획대비 변경된 사항

당초 인천고잔중학교 3학년 학생(282명)에게 수학시간과 기술시간을 중점으로 진행하려던 수업이었으나 코로나19로 인해 등교수업이 제한되었다. 이에 가능한 최소의 인원으로 진행하 기 위해 인천고잔중학교 영재반 (20명)의 학생과 수학동아리 아테네(30명)의 학생들을 등교시 켜서 수업을 진행하기로 수정하였다. 학생수가 280명에서 50명으로 축소되어서 학생들이 산 출물을 계획하는데 개개인에게 피드백을 진행할 수 있었다.

(9)

라. STEAM 프로그램 실행

1) STEAM 프로그램 개발·적용 교육과정

연번 차시 (중심과목)

2015 개정 교육과정 성취기준 (연계과목) 성취기준 영역

1 1~2/10

(수학) [9수03-09]

이차함수의 의미를 이해하고, 그 그래프를 그릴 수 있 다.

(과학)

[중학교 1~3학년]

Ⅶ.과학과 나의 미래

2 3~4/10

(기술가정)

[9기가04-12] 수송 기술과 관련된 문제를 이해하고, 해결책을 창의적으로 탐색하고 실현하며 평가한다.

(과학)

[중학교 1~3학년]

Ⅶ.과학과 나의 미래

3 5~6/10

(기술가정)

[9기가04-04] 제조기술과 관련된 문제를 이해하고 해 결책을 창의적으로 탐색하고 실현하며 평가한다.

(정보)

[중학교 1~3학년] Ⅲ. 문제 해결과 프로그래밍

4 7~8/10

(기술가정)

[9기가04-04] 제조기술과 관련된 문제를 이해하고 해 결책을 창의적으로 탐색하고 실현하며 평가한다.

(정보)

[중학교 1~3 학년] Ⅲ. 문제 해결과 프로그래밍(

5 9~10/10

(체육)

[9체05-06] 스포츠 활동에서 자신과 타인의 안전을 고 려하여 안전 수칙과 절차를 준수한다.

(수학) [중학교 3학년]

(3) 이차함수와 이차방정식의 관계

2) STEAM 프로그램 개발·적용 주요내용

차시 주요내용

1~2 /10

주제(단원)명 이차함수와 이차방정식의 관계 담당교사 박지원(인천고잔중학교)

Co 상황 제시: 이차함수 그래프 단원에서 포물선의 모양의 놀이기구의 시간에 따른 높이에 관계된 문제를 풀던 중 포물선 모양의 롤러코스터를 만들어보기로 생각한다.

CD 창의적 설계: 잘 구부러지고 내 생각대로 연결할 수 있는 4D 프레임을 이용하여 레일을 만들고 공을 열차라고 생각하며 포물선 모양의 오르막과 내리막의 레일을 만들어보았다.

ET 감성적 체험: 나의 생각대로 놀이기구를 만들며 창의성과 문제해결력을 기르고, 실패할 경우 다시 도전하며 회복적 탄력성을 기른다.

3~4 /10

주제(단원)명 전기자동차 모형만들기(범퍼카만들기) 담당교사 임혜진(인천고잔중학교)

미래의 중요한 수송 수단이 될 전기 자동차를 창의적으로 제작해 보고, 이를 통해 원리를 이해할 수 있다.

(10)

Co 상황 제시: ‘수송 기술의 미래’ 단원에서 대기 오염 문제를 해결할 수 있는 친환경 수송 기술을 배우던 중 최근 실용화 단계에 있는 전기 자동차를 만들어보기로 생각한다.

CD 창의적 설계: 실제 전기 자동차의 전동기와 축전지 역할을 하는 모터와 AA 건전지를 사용해 모형 전기 자동차를 만들어보았다.

ET 감성적 체험: 자신이 설계한대로 모형 전기 자동차를 만들며 창의적 사고 능력을 향상시키고, 모터와 건전지, 꼬마 전구, 발광 다이오드에 전선을 연결하는 과정에서 부품들이 정상적으로 작동하지 않을 경우 스스로 문제의 원인을 찾아가며

해결해나가는 과정에서 실천적 문제 해결 능력을 기른다.

5~6 /10

주제(단원)명 기계요소의 종류 (바이킹 만들기) 담당교사 한두희(인천기계공업고등학교)

Co 상황 제시: 진자 원리에 대해 이해하고, 바이킹 원리를 이용해 창의적인 모양의 바이킹을 만드는 아이디어를 구상한다.

CD 창의적 설계: 진자 원리에 대해 분석하고 회전운동과 직선운동을 모터를 활용하여 주어진 재료를 활용하여 창의적인 모양의 바이킹을 제작한다.

ET 감성적 체험: 창의적인 모양의 바이킹을 제작하여 창의성과 문제해결력을 기르고, 모두 함께 이용할 수 있는 협동의 기쁨을 함께 공유한다.

7~8 /10

주제(단원) 명 기계요소의 종류 (오토마타 만들기) 담당교사 강신진(인주중학교)

Co 상황 제시: 다양한 수송장치의 기계요소 종류와 원리에 대해 이해하고, 오토마타 원리를 이용해 창의적인 모양의 오토마타 목마를 만드는 아이디어를 구상한다.

CD 창의적 설계: 다양한 기계요소의 종류와 원리에 대해 분석하고 회전운동과 직선 운동을 응용하여 주어진 재료를 활용하여 창의적인 모양의 오토마타 목마를 제작한다.

ET 감성적 체험: 창의적인 모양의 오토마타 목마 작품을 제작하여 창의성과 문제해결 력을 기르고, 모두 함께 이용할 수 있는 협동의 기쁨을 함께 공유한다.

9~10 /10

주제(단원)명 안전한 놀이동산 만들기 담당교사 박영진 (인전정각중학교)

Co 상황 제시: 스포츠 환경 안전 단원에서 스포츠와 환경과 안전의 관계를 배우던 중 안전한 놀이동산의 이용에 대해 생각한다.

CD 창의적 설계: 지금까지 만든 놀이기구를 한 번에 전시하고 놀이공원을 안전하게 이용하는 방법을 연구한다.

ET 감성적 체험: 놀이동산을 근사하게 꾸미고, 전시하며 성취감을 느낀다.

(11)

3) STEAM 프로그램 차시별 수업지도안 (1~2차시)

중심과목 수학 학교급/학년(군) 중학교/3 학년

중심과목 성취기준

영역

함수 ^중심과목

성취기준

[9수03-09]

이차함수의 의미를 이해하고, 그 그래 프를 그릴 수 있다.

주제(단원)명 [중학교 3학년] Ⅲ. 이차함수 차시 1~2/10

학습목표 이차함수 모양의 롤러코스터 문제를 보고 이차함수 모양과 다양한 형태의 놀이기구를 만들 수 있다.

연계과목 과학 연계과목

성취기준 영역 중학교 1~3학년] Ⅶ.과학과 나의 미래

STEAM 요소

S S(과학) 놀이기구 속에 숨겨진 과학적 원리 T T(기술) 놀이기구 만들기

E E(공학) 놀이기구 구조물 만들기

A A(예술) 안전해 보이는 놀이기구 구조물 만들기 M M(수학) 이차함수의 그래프

개발 의도

이차함수의 활용에서 나오는 이차함수 모양의 롤러코스터 문제를 보고 이차함수 모양과 다양 한 형태의 놀이기구를 여러 가지 재료를 활용하여 만들어보고 학생들의 창의성과 문제해결 능력을 키워 주고자 한다.

교과서의 이참함수의 활용 문제중 놀이동산에서 이차함수 모양의 문제를 풀어보고 롤러코스터의 원리와 제작등에 관련한 동영상을 시청한 뒤 이차함수 모양의 롤러코스터와 다양한 형태의 놀이기구를 만들어본다. 부드럽고 잘 구부러지는 얇은 스티로폼, 빨때모양의 연결대와 다양한 연결고리로 여러 가지 모양을 만들 수 있는 4D 프레임, 또는 자신이 생각 한 재료를 이용해 여러 가지 모양의 놀이기구를 제작해 본다.

STEAM 학습 준거

상황 제시

상 황 제 시

이차함수 그래프를 이 용하여 시간에 따른 높이 계산하기

창 의 적 설 계

창의적 설계 다양한 놀이기구를

만들며 창의성을 기르 고 완성했을 때의 희 열감과 자신감, 어려운 상항에서의 의지력과 회복적 탄력성을 기르 기

감 성 적 체 험 롤러코스터 속의 과학적 원리

이해하기 놀이기구 만들기

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)

이차함수의 포물선을 이용하여 롤러코스터의 시간에 따른 높이의 관계를 알아내고 4D 프레임으로 다양한 놀이기구를 만들 수 있다.

ET 감성적 체험: 놀이동산을 만든다는 기대감에 호기심을 보인다.

수학 교과서 수학 3

<Ⅲ이차함 수>

(12)

<교과서 자료> 중 3 수학 3. 이차함수 모물선 모양의 놀이기구의 시간에 따른 높이를 구하는 문제

그림은 포물선 모양의 놀이 기구 레 일의 일부분이다. 지점 O 에서 지점 P 까지의 높이가  m 이고 지점 O 에서  m 떨어진 지점 Q 에서 지점 R 까지의 높이가  m 일 때, 지점 O 에서  m 떨어진 지점 S에서 지 점 T까지의 높이를 구하시오.(단, 점P 는 포물선의 꼭짓점이다.)

전개 (70 분)

Co 상황 제시: 롤러코스터의 과학적 원리 동영상을 시청한다.

https://youtu.be/FKgDkKtFXxs https://youtu.be/FKgDkKtFXxs

다양한 모양의 롤러코스터를 만들어보기로 생각한다.

CD 창의적 설계: 잘 구부러지고 내 생각대로 연결할 수 있는 4D 프레임을 이용하여 레일을 만들고 공을 열차라고 생각하며 다양한 모양의 오르막과 내리막의 레일을 만들어보았다

.

<그림출처>4D 프레임 홈페이지/ 4D 몰

동영상

< 스 릴 끝 판 왕 롤러코 스터의원리 - Y T N 사 이 언스>

< 원 더 풀 사 이 언 스 - 일 상탈출 놀 이기구의세 계>

정리 (10 분)

CD 창의적 설계: 자신이 만들 놀이기구를 시연하고 친구들과 작품과 비교해본다.

ET 감성적 체험: 친구들의 작품과 비교해보며 잘된 작품에 칭찬과 격려를 해주고 나의 작품에 보완할 점을 기록해 둔다.

(13)

4) 차시별 학생 평가기준 및 방법

차시 평가기준(성취수준) 평가방법 평가도구

1~2/10 상

이차함수 모양의 롤러코스터 문제를 보고 이차함수 모양과 다양한 형태의 놀이기구를 만들었으며 친구들 의 작품을 보며 칭찬하고 자신의 작품의 보완점을 찾

아낼 수 있다 관찰 및

산출물평가 관찰평가지

중 놀이기구를 만들었으며, 친구들의 작품을 보며 칭 찬하고 자신의 작품의 보완점을 찾아낼 수 있다.

하 롤러코스터 원리를 이해하고 친구들의 작품을 보며 칭찬하고 자신의 작품의 보완점을 찾아낼 수 있다.

3~4/10

상 전기 자동차의 원리를 적절하게 적용하여 외형을 독창적 이고 정교하게 만들었으며 작동 상태가 완벽하다.

관찰 및 산출물평가

관찰 및 산출물평가지 중 전기 자동차의 원리를 적절하게 적용하여 외형이 모양은

유지되지만 구조적으로 부족하며 작동이 잘 된다.

하 전기 자동차의 원리를 적용하여 외형이 모양은 유지되지 만 구조적으로 부족하며 작동이 잘 되지 않는다.

5~6/10 상

수송 기술과 관련된 문제를 종합적으로 분석하며, 해결책을 창의적으로 탐색하고 실현하며 평가할 수

있다. 관찰평가

및 산출물평가

관찰평가지 자기평가 동료평가 교사평가 중 수송 기술과 관련된 문제를 분석하며, 해결책을 탐

색하고 실현할 수 있다.

하 수송 기술과 관련된 문제를 이해하며, 해결책을 말 할 수 있다.

7~8/10 상

수송 기술과 관련된 문제를 종합적으로 분석하며, 해결책을 창의적으로 탐색하고 실현하며 평가할 수 있다.

관찰 및 산출물평가

관찰평가지 자기평가 동료평가 교사평가 중 수송 기술과 관련된 문제를 분석하며, 해결책을 탐

색하고 실현할 수 있다.

하 수송 기술과 관련된 문제를 이해하며, 해결책을 말 할 수 있다.

9-10/10 상

스포츠 환경과 안전의 관계를 이해하고 안전한 놀 이동산을 완성했으며, 친구들의 작품을 보며 칭찬 하고 자신의 작품의 보완점을 찾아낼 수 있다.

관찰 및

산출물평가 관찰평가지

중

스포츠 환경과 안전의 관계를 이해하고 놀이동산을 완성했으며, 친구들의 작품을 보며 칭찬하고 자신 의 작품의 보완점을 찾아낼 수 있다.

하

스포츠 환경과 안전의 관계를 이해하고 친구들의 작품을 보며 칭찬하고 자신의 작품의 보완점을 찾 아낼 수 있다.

(14)

5) 학생자기평가지

차시 평가

방법 평가기준 평가

상 중 하

1~2/

10

자기 평가

이차함수 문제를 풀 수 있다.

롤러코스터의 원리를 이해할 수 있다.

다른 친구의 작품을 칭찬해주고 내 작품의 보완점을 찾을 수 있다 산출

물 평가

놀이기구가 잘 작동된다 산출물이 창의적이다.

정교하고 튼튼하여 놀이기구가 안전하다.

3~4/

10

관찰 평가

도구를 안전하고 능숙하게 다루었다.

문제를 해결하는 과정이 계획적이고 조직적으로 나타나있다.

뒷정리가 전반적으로 깔끔하다.

산출 물 평가

기계요소의 원리가 적절하게 적용되었고 작동상태가 완벽하다.

아름답게 제작되었고 다른 작품과 비교해 독창적이다.

정교하고 튼튼하다.

주어진 재료를 최소화하여 제작하였다.

5~6/

10

자기 평가

활동에 적극적으로 참여하였다 동료

평가

모둠 활동에 적극적으로 참여하였다 모둠의 구성원 간 의사소통은 잘 되었다

자기 모둠에서 문제해결에 창의적인 아이디어를 잘 표현하였다 산출

물 평가

7~8/

10

자기 평가

활동에 적극적으로 참여하였다 모둠

내 동료 평가

모둠 활동에 적극적으로 참여하였나요?

모둠의 구성원 간 의사소통은 잘 되었나요?

자기 모둠에서 문제해결에 창의적인 아이디어를 잘 표현하였나요?

산출 물 평가

9~10 /10

자기 평가

이차함수 문제를 풀 수 있다.

스포츠 환경안전에 대해 설명할 수 있다.

다함께 만든 놀이동산의 잘된 점과 보완점을 찾을 수 있다 산출

물 평가

놀이기구 배치가 잘 되었다.

함께 만든 놀이동산 산출물이 창의적이다.

정교하고 튼튼하여 놀이동산을 안전하게 이용할 수 있다.

(15)

6) 학교생활기록부 기재 예시

4. 연구 수행 결과

구분 수행 계획

교수학습지도안 개발 차시 총 10차시

수업 적용 일정 2020. 9 . 21 . ~ 2020. 10 . 30 .

(STEAM 수업)수혜학생 수 인천고잔중학교 영재반 20명

수학동아리(아테네) 30명 학생 태도검사 사전검사 9월 4일, 2개 학급(50명) 실시 완료

사후검사 10월 23일, 2개 학급(50명) 실시 완료

학생 및 교사 만족도조사 2020. 11. 19. <STEAM?? STEAM!!! 행사>중 설문조사 교사연구회 STEAM 행사 개최 2020. 10. 23. 방과후수업(14:40~16:10) 수업공개

2020. 11. 19. <STEAM?? STEAM!!! 행사>개최

논문 또는 학술대회 해당 없음

특허출원(국외, 국내) 해당 없음

STEAM교사연구회에서 개발한 프로그램에 대한 효과를 검증하기 위해 STEAM교육 프로그램을 적용한 학급의 STEAM수업 전과 후의 STEAM교육의 필요성과 흥미도 문제해결력의 향상등에 변 화를 조사하여 검증하였다. 또, STEAM교육에 참여한 교사들과 STEAM?? STEAM!! 행사 에 참여한 교 사들에게 교수 효능감에 대한 조사를 통해서 STEAM교육 프로그램의 효과성을 검증하고자 한다.

가. STEAM교육 검증 대상 및 시기

1) 검증대상: 인천고잔중학교 영재반 20명, 수학동아리(아테네) 30명 2) 검증시기: 1차) 2020. 9. 4 2차) 2020. 10. 23

나. 일반 학생, 교사 대상 설문조사

1) 검증대상: 인천고잔중학교 학생 중 희망자

2) 검증시기: 2020. 11. 19. ‘<STEAM?? STEAM!!! 행사>’ 중 설문조사

항목 학생부 기재 예시

교과학습발달상황 세부능력 및 특기사항

(수학) 이차함수의 롤러코스터 원리를 이해하고 창의적인 놀이기구를

만들었으며, 친구들의 작품을 보며 칭찬하고 자신의 작품의 보완점을 찾아냄.

(기술가정) 기계요소 종류와 원리에 대해 잘 이해하고, 모형자동차와 오토마타 목마, 바이킹을 제작함.

(체육) 스포츠 환경과 안전의 관계를 이해하고 안전한 놀이동산을 완성했으며, 안전하게 놀이동산을 이용함.

행동특성 및 종합의견 놀이동산을 만드는 활동에 적극적으로 참여하며 친구들의 잘된 점을 찾아 칭찬해주고 자신의 보완점을 찾아 수정하는 자아통찰력을 지님.

창의적 체험활동상황 (수학동아리) 아테네- 놀이기구를 만드는 활동에 적극적으로 참여하며 친구들의 작품의 잘된 점을 찾아 칭찬해주고 자신의 보완점을 찾아 수정함.

(16)

다. 검증 내용 및 검증 방법

운영과제의 결과를 검증하기 위해 자체 제작한 설문지를 활용하여 검증한 내용과 방법은 다음 표와 같다.

검증영역 검증 내용 ^방법 대상 시기 비고

STEAM교육의 흥미도

수학, 과학, 기술, 예술수업이 재미있나요?

설문 지

STEAM 교육 대상 학생 교사

1차) 2020.9.4.

2차)2020.10.23

운영 전후 비교 내가 좋아하는 학교 수업 분야는 어느 것 인

가요? (다중선택가능)

STEAM교육의 필요성

과학/수학 수업내용과 예술, 기술가정, 논술 등의 공부를 관련지어 생각합니까?

수학+과학+기술+예술수업이 결합된 수업 이 필요하다고 생각합니까?

STEAM교육의 문제해결력

향상

교과융합교육 (STEAM)이 문제 상황을 해 결하는데 도움이 될 것으로 생각됩니까?

STEAM교육의 흥미도

나는 교과융합교육 (STEAM)에 대해 들어 본 적이 있다.

설문 조사

일반 학생 교사

2020. 11. 19.

<<STEAM??

STEAM!!!

행사>>’ 개최

일반 학생 설문 조사 나도 수학+과학+기술+예술+수업이 결합된

교과융합교육 (STEAM)수업을 하고 싶다 교과융합교육 (STEAM)이 문제 상황을 해 결하는데 도움이 될 것으로 생각되며 필 요하다고 생각한다.

라. 검증 결과

1) STEAM교육의 흥미도

검증내용

결과(%)

매우 그렇다 그렇다 보통이다 그렇지 않다 전혀 그렇지 않다

사전 사후 사전 사후 사전 사후 사전 사후 사전 사후

수학, 과학, 기술, 예술수업이

재미있나요? 20 24 30 34 20 15 18 15 12 6

STEAM교육 대상학생이 수학과학 영재반 학생과 수학동아리학생으로 수학, 과학, 기술 예술등의 흥미도가 사전조사에서 ‘매우 그렇다’, ‘그렇 다’ 50% ‘보통이다’20% 으로 높은 편이었다.

STEAM교육 이후 사후조사에서는 ‘매우 그렇다’

와 ‘그렇다’의 비중이 58%로 조금 더 향상하였 다.

(17)

2) STEAM교육의 필요성

검증내용

결과(%)

과학/수학 수업내용과 예술, 기술가정, 논술 등의 공부를 관련지어 생각합니까?

12 26 24 36 26 22 24 10 14 6

수학+과학+기술+예술수업이 결 합된 수업이 필요하다고 생각 합니까?

18 32 20 28 24 24 26 10 12 6

STEAM교육의 필요성을 묻는 조사에서는 과학 수 학 수업 내용과 기술가정 논술 예술 등의 공부를 연관지어 생각하는가에 대한 조사를 하였고 ‘매 우 그렇다’, ‘그렇다’ 36%에서 62%로 대폭상 승하였다. 수학과 학과의 연관 뿐 아니라, 예술 논술등의 교과가 연계되어 있다는 인식의 변화가 있었다.

STEAM교육의 필요성을 묻는 조사에서도‘매우 그 렇다’, ‘그렇다’의 비중이 사전조사 38%에서 60%로 대폭상승 하였다. 교과내용들이 서로 연관 되어 있음을 인식하고 연관지어 학습할 필요가 있다는 것을 학습하였다고 볼 수 있다.

3) STEAM교육의 문제 해결력향상

검증내용

결과(%)

교과융합교육 (STEAM)이 문제 상황을 해결하는데 도움이 될 것으로 생각됩니까?

8 20 12 14 28 20 30 24 12 6

STEAM교육이 문제해결력을 향상시켰는가의 질문 에서는 ‘매우 그렇다’의 비중이 8%에서 20%로 대폭 상승하였다. 대체로 긍정적인 변화를 보였 으며 수업시간에 배운 내용을 실생활에 적용해 보는 문제 해결력 부분에서 효과를 보았다고 할 수 있다.

(18)

4) 일반 학생 교사 STEAM교육의 흥미도

검증내용

결과(%) 매우

그렇다 그렇다 보통이다 그렇지

않다

전혀 그렇지않다 나는 교과융합교육 (STEAM)에 대해 들어

본 적이 있다.

나도 수학+과학+기술+예술+수업이 결합된 교과융합교육 (STEAM)수업을 하고 싶다 교과융합교육 (STEAM)이 문제 상황을 해 결하는데 도움이 될 것으로 생각된다

<STEAM?? STEAM!! 행사>에서 놀이동산을 꾸미고 일반학생들을 대상으로 실시한 STEAM 교육 설문 조사의 결과는 STEAM교육이 나아갈 바를 확실하게 보여준다, STEAM교육 인지도 조사에서‘그렇 지 않다’와‘전혀 그렇지 않다’의 비중이 53% 으로 융합교육을 더욱 알려야 할 것으로 생각된 다. STEAM 교육을 하고 싶어하는 학생의 비율이‘매우 그렇다’‘그렇다’50%의 비중을 보이고, STEAM교육이 문제해결력을 상승 시킬 것 이라는 기대감도‘매우 그렇다’‘그렇다’50%의 비중 으로 조사되었다. 일반 학생들을 대상으로 한 STEAM교육이 꼭 필요하다고 생각된다.

<STEAM??STEAM!!! 행사 사진>

<STEAM??STEAM!!! 행사>

교사연구회 ZOOM 연결 회의 공유

(19)

5. 결론 및 제언

1. 결론

가. 생각만으로 하는 수업과 구조물을 만들어 보는 수업은 학습을 익히는 정도에서 많은 차 이를 보인다. 구조물을 만드는 수업을 4차시 이상 진행해 보니 학생들로 하여금 창의적인 산출물을 생각하게 하는 데 많은 효과를 보았다.

나. 수학과 수업에 응용문제로 나오는 문제들을 실제로 실험하는 데는 많은 오차가 생긴다.

이것은 정확하고 확실한 계산을 해온 수학 교사들이 실험, 수업을 꺼려하는 이유가 되기도 한다. 이것은 여러 과목과 융합하게 되면 여러 구조물을 만들어 냄으로써 학생들에게 더욱 직관적으로 다가갈 수 있게 한다.

다. 놀이기구를 하나하나 만들어서 놀이동산을 만들어내는 수업은 학생들의 흥미를 이끌어 낼 뿐 아니라, 커다란 성취감을 느낄 수 있게 해주었다.

라. 놀이동산을 전시하는 STEAM?? STEAM!! 행사를 통해 다른 학생들에게도 커다란 호기심 을 이끌어 내었으며 다음해 수업에 대한 기대감을 안겨주었다.

2. 제언

STEAM교육을 준비하면서 융합교육의 필요성과 학생들의 창의력을 일깨워주는 수업으로 구조물을 만드는 수업을 고안했고 각 단계별로 놀이기구를 만들어 봄으로써 창의적인 놀이 기구를 만들어 내는 프로그램을 구성하였다. 그러나 코로나19라는 위기를 맞으며 협동학습 과 구조물 제작의 수업이 어려움의 위기를 맞았다. 학생들이 학교를 나오지 못하는 상황과 협동할 수 없는 상황에서 영재반 학생들과 동아리 학생들의 소수의 학생들을 등교시켜서 수업을 진행하였다. 그래서 많은 학생들에게 STEAM교육을 실행할 수 없어서 아쉬움이 매 우 컸다.

그러나 위기는 기회를 만드는 법, 코로나19에 따른 온라인 학습과 실시간 수업을 진행해 가 면서 교사들은 zoom 수업의 채팅창과 화이트 보드등을 이용한 새로운 협동학습의 방법과 산출물을 만들어 내면서 게시판을 이용한 피드백을 활용한 수업 방법으로 산출물을 만들어 내는 데 이전의 등교수업보다 더 좋은 효과를 낼 수 있다는 자신감이 생겼다.

코로나 19 이후의 수업방법은 많이 개선될 것이고 2021년도에는 온라인 수업을 활용한 STEAM수업을 개발해 보고자한다.

(20)

[부록1] STEAM 프로그램 개발 내용 및 결과물

(프로그램명)

중학교 수학 안전한 놀이공원 창의융합 STEAM 프로그램

가. 교수학습지도안

(1) STEAM 프로그램 차시별 수업지도안 (1~2차시)

중심과목 수학 학교급/학년(군) 중학교/3 학년

영역

함수 ^중심과목

성취기준

[9수03-09]

이차함수의 의미를 이해하고, 그 그래 프를 그릴 수 있다.

주제(단원)명 [중학교 3학년] Ⅲ. 이차함수 차시 1~2/10

학습목표 이차함수 모양의 롤러코스터 문제를 보고 이차함수 모양과 다양한 형태의 놀이기구를 만들 수 있다.

STEAM 요소

S S(과학) 놀이기구 속에 숨겨진 과학적 원리 T T(기술) 놀이기구 만들기

E E(공학) 놀이기구 구조물 만들기

A A(예술) 안전해 보이는 놀이기구 구조물 만들기 M M(수학) 이차함수의 그래프

개발 의도

이차함수의 활용에서 나오는 이차함수 모양의 롤러코스터 문제를 보고 이차함수 모양과 다양 한 형태의 놀이기구를 여러 가지 재료를 활용하여 만들어보고 학생들의 창의성과 문제해결 능력을 키워 주고자 한다.

교과서의 이참함수의 활용 문제중 놀이동산에서 이차함수 모양의 문제를 풀어보고 롤러코스터의 원리와 제작등에 관련한 동영상을 시청한 뒤 이차함수 모양의 롤러코스터와 다양한 형태의 놀이기구를 만들어본다. 부드럽고 잘 구부러지는 얇은 스티로폼, 빨때모양의 연결대와 다양한 연결고리로 여러 가지 모양을 만들 수 있는 4D 프레임, 또는 자신이 생각 한 재료를 이용해 여러 가지 모양의 놀이기구를 제작해 본다.

상황 제시

상 황 제 시

이차함수 그래프를 이 용하여 시간에 따른 높이 계산하기

창 의 적 설 계

창의적 설계 다양한 놀이기구를

만들며 창의성을 기르 고 완성했을 때의 희 열감과 자신감, 어려운 상항에서의 의지력과 회복적 탄력성을 기르 기

감 성 적 체 험 롤러코스터 속의 과학적 원리

이해하기 놀이기구 만들기

감성적 체험

(21)

학습 과정

도입 (10 분)

ET 감성적 체험: 놀이동산을 만든다는 기대감에 호기심을 보인다.

<교과서 자료> 중 3 수학 3. 이차함수 모물선 모양의 놀이기구의 시간에 따른 높이를 구하는 문제

그림은 포물선 모양의 놀이 기구 레 일의 일부분이다. 지점 O 에서 지점 P 까지의 높이가  m 이고 지점 O 에서  m 떨어진 지점 Q 에서 지점 R 까지의 높이가  m 일 때, 지점 O 에서  m 떨어진 지점 S에서 지 점 T까지의 높이를 구하시오.(단, 점P 는 포물선의 꼭짓점이다.)

수학 교과서 수학 3

<Ⅲ이차함 수>

전개 (70 분)

Co 상황 제시: 롤러코스터의 과학적 원리 동영상을 시청한다.

https://youtu.be/FKgDkKtFXxs https://youtu.be/FKgDkKtFXxs

CD 창의적 설계: 잘 구부러지고 내 생각대로 연결할 수 있는 4D 프레임을 이용하여 레일을 만들고 공을 열차라고 생각하며 다양한 모양의 오르막과 내리막의 레일을 만들어보았다

.

<그림출처>4D 프레임 홈페이지/ 4D 몰

동영상

< 스 릴 끝 판 왕 롤러코 스터의원리 - Y T N 사 이 언스>

< 원 더 풀 사 이 언 스 - 일 상탈출 놀 이기구의세 계>

정리 (10 분)

CD 창의적 설계: 자신이 만들 놀이기구를 시연하고 친구들과 작품과 비교해본다.

ET 감성적 체험: 친구들의 작품과 비교해보며 잘된 작품에 칭찬과 격려를 해주고 나의 작품에 보완할 점을 기록해 둔다.

(22)

중심과목 기술 학교급/학년(군) 중학교/3 학년

영역

수송 기술 ^중심과목_성취기준

[9기가04-12]

수송 기술과 관련된 문제를 이해하고, 해결책을 창의적으로 탐색하고 실현하 며 평가한다.

주제(단원)명 [중학교 3학년] Ⅳ. 수송 기술의 문제 해결 차시 3~4/10

학습목표 모형 전기 자동차를 창의적으로 제작해 보고, 이를 통해 원리를 이해할 수 있다.

STEAM 요소

S S(과학) 전기 자동차 전선 연결 T T(기술) 모형 전기 자동차 만들기 E E(공학) 전기 자동차의 내부 구조 A A(예술) 자신만의 자동차 외형 디자인 M M(수학) 일차방정식 활용(거리, 속력, 시간)

개발 의도

최근 대기 오염 문제를 해결하기 위한 방안으로 떠오르고 있는 미래의 중요한 수송 수단 이 될 전기 자동차를 학생들이 직접 모형으로 제작해 보며 전기 자동차의 원리를 이해할 수 있도록 하기 위해 이 수업을 개발하였다.

최근 대기 오염 문제의 원인이 되는 화석 연료 사용을 줄이기 위한 방안으로 전기나 수소와 같은 친 환경 에너지를 사용하는 자동차가 개발되고 있다. 이처럼 현재 실용화 단계에 있는 미래의 중요한 수 송 수단이 될 전기 자동차를 학생들이 직접 모형으로 제작해 보며 전기 자동차의 원리를 이해할 수 있도록 하기 위해 이 수업을 개발하였다. 과학 시간에 배웠던 전선 연결 원리를 떠올리게 되며, 직접 자동차의 외형을 디자인하며 예술 감각을 키울 수 있다.

수업 도입 단계에서 학생들은 수송 기술의 미래 단원에서 친환경 수송 기술에 대해 배우며 미래의 수송 수단이 될 전기 자동차에 대해 관심과 흥미를 갖게 된다. 또한 전개 단계에서는 직접 모형 전기 자동차를 만들며 내연 기관 없이 전동기만을 장착하여 유해 가스를 배출하지 않는 전기 자동차의 원 리를 이해한다. 이 과정에서 학생들은 배선을 연결하며 완성된 전기 자동차를 작동을 시킬 때는 속력 이 다른 여러 친구들의 자동차 주행 모습을 비교하며 수학 시간에 배웠던 거리와 속력, 시간의 개념을 상기시킬 수 있다. 수업의 정리 단계에서는 학생들이 전기 자동차의 원리와 필요성을 이해할 수 있도 록 한다.

상황 제시

상 황 제 시

모형 전기 자동차를 통해 친환경 수송 수 단 살펴보기

창 의 적 설 계

창의적 설계

전기 자동차의 원리 이해하기

감 성 적 체 험 모형 전기 자동차 만들기

감성적 체험

(23)

학습 과정

도입 (10 분)

Co 상황 제시: ‘수송 기술의 미래’ 단원에서 대기 오염 문제를 해결할 수 있는 친환경 수송 기술을 배우던 중 최근 실용화 단계에 있는 전기 자동차를 만들어보기로 한다.

ET 감성적 체험: 모형 전기 자동차를 만든다는 기대감에 호기심을 보인다.

출처: 중학교 기술가정 2, 동아출판, 140 쪽 <수송 기술의 미래>

기술가정 교과서 2

<Ⅳ수송 기술과 에너지>

전개 (70 분)

Co 상황 제시: 전기 자동차의 개발 과정 및 내부 구조 영상을 시청한다.

모형 전기 자동차를 만들어보기로 생각한다.

CD 창의적 설계: 실제 전기 자동차의 전동기와 축전지 역할을 하는 모터와 AA 건전지를 사용해 모형 전기 자동차를 만들어본다.

<그림출처>알파문고 자료 제공

ET 감성적 체험: 자신이 원하는 대로 자동차의 외형을 디자인하고 모터와 건전지, 꼬마 전구, 발광 다이오드에 전선을 연결하며 모형 전기 자동차를 만든다.

동영상

< 원 더 풀 사 이 언 스 - 전 기 자동차>

정리 (10 분)

CD 창의적 설계: 부품들이 정상적으로 작동하지 않을 경우 스스로 문제의 원인을 찾아가며 해결해나간다.

ET 감성적 체험: 완성된 전기 자동차를 작동을 시키며 다른 친구들의 자동차 주행 모습을 비교한다.

(24)

중심과목 기술가정 학교급/학년(군) 중학교/3 학년 중심과목

성취기준 영역

기술가정 - 제조기술의 세계 ^중심과목_성취기준

(기술가정)

[9기가04-04] 제조기술과 관련된 문제 를 이해하고 해결책을 창의적으로 탐 색하고 실현하며 평가한다.

주제(단원)명 Ⅴ. 제조기술과 제품생산

2.제조기술 문제해결활동 차시 5~6/10 학습목표 1. 기계요소 종류와 원리에 대해 설명할 수 있다.

2. 기계운동의 기본적인 바이킹을 제작할 수 있다.

연계과목 정보 연계과목

성취기준 영역 [중학교 1~3학년] Ⅲ. 문제 해결과 프로그래밍

STEAM 요소

S S(과학) 바이킹 놀이기구 속에 숨겨진 움직이는 운동의 과학적 원리 T T(기술) 재료 활용한 바이킹 제작하기

E E(공학) 기어 종류와 구조 이해하고 운동의 종류와 원리 분석 A A(예술) 바이킹 만들기 아이디어 구상과 디자인하기

M M(수학) 바이킹 운동의 이동 면적과 다양한 재료의 소요량과 궤적 분석 개발 의도 게임활용 흥미와 놀이기구 STEAM 활동을 통한 의미를 깨닫는 메이커 활동

상황 제시

상 황 제 시

창의적인 모양의 다양 한 바이킹을 만드는 아이디어를 구상한다.

창 의 적 설 계

바이킹의 창의성과 문제해결력 이해하기

감 성 적 체 험 바이킹 만들기

감성적 체험 학습

과정

도입 (10 분)

제조 기술과 관련된 문제를 이해하고, 해결책을 창의적으로 탐색하고 실현하며 기계요소 종류와 원리에 대해 이해하고 기계운동의 기본적인 바이킹 목마를 제 작할 수 있다.

Co 상황제시: 진자의 원리를 이용해 창의적인 모양의 다양한 바이킹을 만드는 아 이디어를 구상한다.

CD 창의적 설계: 진자의 종류와 원리에 대해 분석하고 회전운동과 직선운동을 응 용하여 주어진 재료를 활용하여 창의적인 모양의 바이킹을 제작한다.

ET 감성적 체험: 창의적인 모양의 바이킹을 제작하여 창의성과 문제해결력을 기 르고, 함께 하는 협동의 기쁨을 함께 공유한다.

(25)

< 자료> 진자운동 종류와 왕복운동 비교 설명한다.

진자의 등시성

·진자의 진폭을 다르게(진자의 길이, 질량 일정)

·추의 질량을 다르게(진자의 길이, 진폭 일정)

·진자의 길이를 다르게(진자의 진폭, 질량 일정)

→ 추의 질량과 진자의 진폭은 진자의 주기에 영향을 주지 못한다.

진자의 주기는 진자의 길이에 의해서만 영향을 받는다.

길이가 같은 진자의 주기는 추의 질량, 진폭에 관계없이 일정하다는 성질을 진자의 등시성이라 고 한다.

진자의 주기

추를 실에 매달아 흔들어 보면 실에 매달린 추는 좌우로 계 속 왔다갔다 하는데, 같은 일이 계속 반복되는 경우에 처음 에 시작했던 지점으로 다시 되돌아오는 데 걸리는 시간을 주기. 예를 들어 진자의 길이가 1m가 되도록 실 끝에 질량 50g인 추를 매달고 추가 자유롭게 진동하도록 장치한 후, 추가 10회 왕복하는 시간을 재어 전체 시간을 10으로 나누 면 추가 한 번 왕복하는 데 걸리는 시간, 즉 주기를 잴 수 있다.

모형 제시 영상

전개 (70 분)

Co 상황 제시

: 진자의 원리를 이용해 창의적인 모양의 다양한 바이킹을 만드는 아이디어를 구상한다.

1. 동영상 호기심 유발

2. 바이킹 아이디어 구상 및 설계하기 가. 바이킹 설계도 준비

나. 바이킹 구상도 그리기 - 구상도 및 제작도 그리기

[ 창의적인 모양의 바이킹을 제작한다. ]

CD 창의적 설계

: 기어와 모터의 종류와 원리에 대해 분석하고 회전운동과 직선운동을 응용하 여 주어진 재료를 활용하여 창의적인 모양의 바이킹을 제작한다.

안내

안내 동영상

(26)

1. 재료의 준비

공구 자, 칼, 가위

재료 둥근 빨대, 연결봉, 8 발 4 발

2. 바이킹 제작하기

바이킹 제작과정 내용

가. 외형 지지대 만들기 8 발 사용 나. 클래크축 중심축 만들기 지지대 고정 다. 바이킹 목마 조립하기 움직이는 형대 제작 라. 바이킹 완성 및 점검 완성 동작 시험

3. 평가하기 – 자기평가, 동료평가, 교사 평가

평가 항목 성취도

우수 보통 미흡

① 준비물 준비 상태

② 제작 과정

③ 제작결과(완성 동작상태)

④ 제작활동의 안전성

⑤ 공구 재료 정리정돈

ET 감성적 체험:

다양한 창의적인 모양의 바이킹을 제작하여 창의성과 문제해결력을 기르고, 함 께 하는 협동의 기쁨을 함께 공유한다.

바이킹 제 작

설계중요성

안전

창의적설계 제작

평가

정리 (10 분)

CD 창의적 설계: 창의적인 모양의 바이킹을 활용해보고 친구들과 작품과 비교해본다.

- 작품 설명 발표 및 전시

ET 감성적 체험: 다양한 창의적인 모양의 바이킹을 함께 하는 협동의 기쁨을 함 께 공유 잘된 작품에 칭찬과 격려를 해주고 나의 작품에 보완할 점을 기록해 둔다.

작품 발표

(27)

중심과목 기술가정 학교급/학년(군) 중학교/3 학년 중심과목

성취기준 영역

기술가정 - 제조기술의 세계 ^중심과목_성취기준

(기술가정)

[9기가04-04] 제조기술과 관련된 문제 를 이해하고 해결책을 창의적으로 탐 색하고 실현하며 평가한다.

주제(단원)명 Ⅴ. 제조기술의 제품생산

2.제조기술 문제해결활동 차시 7~8/10 학습목표 1. 기계요소 종류와 원리에 대해 설명할 수 있다.

2. 기계운동의 기본적인 오토마타 목마를 제작할 수 있다.

연계과목 정보 연계과목

성취기준 영역 [중학교 1~3학년] Ⅲ. 문제 해결과 프로그래밍

STEAM 요소

S S(과학) 오토마타 놀이기구 속에 숨겨진 움직이는 운동의 과학적 원리 T T(기술) 재료 활용한 오토마타 목마 제작하기

E E(공학) 기계요소 종류와 구조 이해하고 운동의 종류와 원리 분석 회전목마 만들기 A A(예술) 오토마타 만들기 아이디어 구상과 디자인하기

M M(수학) 오토마타 운동의 이동 면적과 다양한 재료의 소요량과 궤적 분석 개발 의도 게임활용 흥미와 놀이기구 STEAM 활동을 통한 의미를 깨닫는 메이커 활동

상황 제시 상

황 제 시

창의적인 모양의 다양 한 회전목마를 만드는 아이디어를 구상한다.

창 의 적 설 계

오토마타의 창의성과 문제해결력 이해하기

감 성 적 체 험 오토마타 만들기

감성적 체험 학습

과정

도입 (10 분)

제조 기술과 관련된 문제를 이해하고, 해결책을 창의적으로 탐색하고 실현하며 기계요소 종류와 원리에 대해 이해하고 기계운동의 기본적인 오토마타 목마를 제작할 수 있다.

Co 상황제시: 다양한 수송장치의 기계요소 종류와 원리에 대해 이해하고, 원리를 이용해 창의적인 모양의 다양한 오토마타 목마를 만드는 아이디어를 구상한다.

CD 창의적 설계: 다양한 기계요소의 종류와 원리에 대해 분석하고 회전운동과 직 선운동을 응용하여 주어진 재료를 활용하여 창의적인 모양의 오토마타 목마를 제작한다.

ET 감성적 체험: 창의적인 모양의 오토마타 목마 작품을 제작하여 창의성과 문제 해결력을 기르고, 함께 하는 협동의 기쁨을 함께 공유한다.

기술

Ⅴ.

수송기술의 세계

모형 제시

(28)

< 자료> 기계요소의 종류와 특징 비교 설명한다.

기계요소의 종류

- 결합용 기계요소 - 축용 기계요소 - 전동용 기계요소 - 관용 기계요소 - 기타 기계요소

기계 운동의 종류 의미

직선운동 가장 기본적인 움직임. 한쪽 방향으로 계속 운동 진행 토스터기 등

직선 왕복운동 운동이 두 방향. 상하좌우, 전후 직선운동 왕복운동 직소 톱날 등

진자 운동 한 점을 중심으로일정한 거리를 왕복하는 운동.

놀이 공원의 놀이 기구

회전 운동 한 점을 중심으로 원을 그리는 운동 자동차 바퀴, 선풍기 날개 등 간헐 운동 작동과 멈춤을 반복하는 운동

미용실 의자 높이 조절 등

영상

전개 (70 분)

Co 상황 제시

: 다양한 수송장치의 기계요소 종류와 원리에 대해 이해하고, 원리를 이용해 창의적인 모양의 다양한 오토마타 목마를 만드는 아이디어를 구상한다.

1. 동영상 호기심 유발

오토마타 영상 회전목마 영상

https://www.youtube.com/watch?v=2MuWLygAsyI

https://www.youtube.com/watch?v=8zlPc3fN2DE https://www.youtube.com/watch?v=ddyXZXqkzng&f

동영상

(29)

2. 오토마타 아이디어 구상 및 설계하기 가. 오토마타 목마 설계도 준비 나. 오토마타 목마 구상도 그리기 - 구상도 및 제작도 그리기

[ 창의적인 모양의 오토마타 목마를 제작한다. ]

CD 창의적 설계

: 다양한 기계요소의 종류와 원리에 대해 분석하고 회전 운동과 직선 운동을 응용하여 주어진 재료를 활용하여 창의적인 모양의 오토마타 목마를 제작한다.

1. 재료의 준비

재료 둥근 빨대, 연결봉, 8 발 4 발

2. 오토마타 제작하기

오토마타 제작과정 내용

가. 외형 지지대 만들기 나. 클래크축 중심축 만들기 다. 오토마타 목마 조립하기 라,. 오토마타 완성 및 점검

<그림출처>4D 프레임 홈페이지/ 4D 몰 3. 평가하기 – 자기평가, 동료평가, 교사 평가

평가 항목 성취도

우수 보통 미흡

① 준비물 준비 상태

② 제작 과정

③ 제작 결과

④ 활동의 안전성

⑤ 공구 재료 정리 정돈

ET 감성적 체험:

다양한 창의적인 모양의 오토마타 목마 작품을 제작하여 창의성과 문제해결력을 기르고, 함께 하는 협동의 기쁨을 함께 공유한다.

정리 (10 분)

CD 창의적 설계: 창의적인 모양의 오토마타 목마를 활용해보고 친구들과 작품과 비교해본다.

- 작품 설명 발표 및 전시

ET 감성적 체험: 다양한 창의적인 모양의 오토마타 목마 작품을 함께 하는 협동 의 기쁨을 함께 공유 잘된 작품에 칭찬과 격려를 해주고 나의 작품에 보완할 점을 기록해 둔다.

발표