2021 STEAM 교사연구회 결과보고서

(1)

2021 STEAM 교사연구회 결과보고서

2021. 11. 19.

경희여자중학교

(2)

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

전자기 유도 원리 활용 모스부호기 제작을 통한 긴급 안전 의사소통 방안 연구

신규 개발 ○ 기 개발

학교급 중학교 대상 학년(군) 3

중심과목 과학 중심과목 성취기준 영역

[중학교 3학년] 에너지 전환과 보존

연계과목 기술, 정보, 국어 연계과목 성취기준 영역 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 경희여자중학교 교사 강용철

참여연구원 경희여자중학교 교사 김도윤

참여연구원 경희여자중학교 교사 이상근

참여연구원 경희여자중학교 교사 이주미

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

2021년 11월 10일

한국과학창의재단 이사장 귀하

(3)

“이 보고서는 2021년도 정부의 재원으로

한국과학창의재단의 지원을 받아 수행된 성과물임 ”

(4)

목 차

1. 요약문

··· 01

2. 서론

··· 02

3. 연구 수행 내용 및 결과

··· 03

가. STEAM 프로그램 개발‧적용 ··· 04

(1) 프로그램 개발 내용 ··· 04

(2) 프로그램 개발‧적용 결과 ··· 04

나. 성과 확산 및 실천 ··· 05

(1) 교사연구회 STEAM 행사 개최 ··· 05

(2) STEAM 교사연구회 간 상호 네트워크 컨설팅 결과 ··· 05

다. STEAM 프로그램 적용 성과 분석 및 조사 ··· 05

(1) 수혜학생 태도 조사 ··· 05

(2) 교원 만족도 조사 ··· 05

4. 결론 및 제언

··· 06

5. 참고문헌

··· 06

[부록]

부록1. STEAM 프로그램 개발 내용 및 결과물(교수학습지도안, 교사용 참고자료 ) 부록2. 학생 산출물, 사진, 수업 영상, 성찰일지, 교사의견, 자체평가 결과 등 부록3. 회의록

(5)

- 1 -

1. 요약문

▷ 최근 우리 주위의 인터넷 환경은 눈부시게 발전하는 정보 통신 기술이 그 근간을 이룬다. 이러한 발전의 원동력이 된 정보 통신의 초창기 모델을 탐구하고 그 원리를 과학적으로 이해하는 것은 현재의 발전을 가속화 시키는 데 있어 큰 자양분이 된다.

▷ 본 연구는 학생들은 정보 통신의 원리를 적용하고 통합하여 텔레그래프를 작성하 고, 이를 통해 전송된 아날로그 데이터를 분석 및 디지털 신호로의 변환하며, 각 데 이터를 대조하므로 현재 디지털 신호의 체계와 장점을 이해하는 데 그 목적이 있다.

▷ 본 연구는 핵심 물리 및 과학 개념과 중요한 21 세기 기술 기술을 통합한다. 과학, 공학 및 기술을 결합하여 전기 신호의 특성과 오늘날 사회에서 사용되는 방법을 탐

구하는 데 중점을 둔다.

▷ 학생들은 비교적 저렴한 재료를 가지고 팀과 협력하여 전기 회로의 부분을 배우고 전기 스위치를 구성한다. 그 후 LED 신호 램프, 전자석 및 음성 코일 스피커를 작성 하고, 스위치, LED 신호 램프 및 음성 코일 스피커를 통합하여 모스 코드 발송 장치 로 만든다. 그런 다음 모스 코드 가이드를 사용하여 아날로그 전보로 가정된 비상 상황에서 간단한 메시지를 보내고 받는 연습을 한다.

▷학생들은 팀과 협력하여 아날로그 전보를 디지털 전보로 변환한다. LED 및 음성 코 일 스피커를 제거하고 회로를 다시 배선하여 마이크로 컨트롤러와 호환시킨다. 이 마이크로 컨트롤러를 통해 디지털 전보 신호를 엑셀 통합 문서와 연결시킨다. 학생 들은 엑셀 통합 문서의 그래픽을 사용하여 통신 데이터를 시각화하고 모스 코드를 전송, 수신 및 해독합니다.

▷ 이 강의의 개념과 자료는 학생들이 엔지니어의 설계 프로세스와 과학적 방법을 사

용하여 아이디어 테스트에 참여할 수 있는 기회를 제공한다. 모든 과정이 끝나면 학

생들은 과거와 현재 정보통신의 원리와 발전 과정, 아픙로 정보 기술의 발전 방향에

관심을 갖게 되고, 이를 과학적으로 구현해 내는 일에 동참하고자 하는 목표를 갖게

한다.

(6)

2. 서론

◦ 본 연구회는 다양한 전공의 교과 교사들이 모여, 교과군으로 학습하는 성취기준의 연결고리를 찾고 학습 목표 성취, 실제적 적용에 대해 연구하기 위해 구성된 학교 내 교원학습공동체이다.

◦ 본 연구는 지식정보화 시대를 살아가는 학생들에게 교과서에서 배운 지식을 일상 생활의 문제에 적용하여 실제적인 데이터를 얻고 다른 사람들에게 공부하고 연 구하는 내용을 전파하는 지식응용력과 의사소통, 전달력을 향상하도록 돕기 위해 구안되었다.

◦ 미래사회를 대비하는 학생들의 역량 중, 비판적 문제 인식 능력, 창의적 문제 해 결 능력, 데이터 분석 및 활용 능력, 효율적인 의사소통과 표현 능력을 신장하도 록 하기 위해, 인문, 과학, 수학, 기술이 결합된 역량 중심의 교수 학습 모형을 설 계하고자 한다.

◦ 본 연구회는 2019년 ‘과학과 기술로 만나는 우리 학교 안전 리포터’, 2020년‘두뇌 충격 분석을 통한 안전한 신체활동 행동강령 만들기’연구에 이어 안전을 테마로 한 3번째 연구이다.

◦ 이 연구를 통해 학교에서 겪을 수 있는 다양한 안전 사고 상황을 시뮬레이션 해

보고 이에 대한 적절한 대응 자세를 기를 수 있는 실천중심의 역량, 창의적 문제

해결 역량을 다양한 교과군에서 적용되도록 하는 실천지능에 대해 연구를 지속

하고자 한다.

(7)

- 3 -

3. 연구 수행 내용 및 결과

STEAM 프로그램

구분

프로그램명 전자기 유도 원리 활용 모스부호기 제작을 통한 긴급 안전 의사소통 방안 연구

선행

프로그램명 해당 없음

학교급 중학교 대상 학년(군) 3학년

목표 수혜학생 수 136명

중심과목 과학 중심과목

성취기준 영역

[9과09-04] 전류의 자기 작용을 관찰하고 자기장 안에 놓인 전류가 흐르는 코일이 받는 힘을 이용하여 전동기의 원리를 설명할 수 있다. [9과06-04] 파동의 종류를 횡파와 종파로 구분하고, 소리의 특징을 진폭, 진동수, 파형으로 설명할 수 있다.

[9과22-03] 가정에서 전기 에너지가 다양한 형태의 에너 지로 전환되는 예를 들고, 이를 소비 전력과 관련지어 설명할 수 있다.

연계과목

국어 기가 정보 수학

연계과목 성취기준 영역

[9국01-04] 토의에서 의견을 교환하여 합리적으로 문제 를 해결한다.

[9국01-08] 핵심 정보가 잘 드러나도록 내용을 구성하 여 발표한다.

[9기가04-17] 다양한 통신 매체의 종류와 특징을 이해 하고 활용한다.

[9정05-02] 센서를 이용한 자료 처리 및 동작 제어 프 로그램을 구현한다.

개발계획

주제 연번 차시

(시수) 과목 연계(안)

1 1 국어(1)

2 2~3 과학(2)

3 4~5 과학(1) + 기술(1) + 정보(1)

4 6 국어(1)

구분 수행 결과

교수학습지도안 개발 차시 총 6차시

수업 적용 기간 2021.5.1 ~ 2021.10.29

(STEAM 수업) 수혜학생 수 경희여자중학교 136명(중학교 3학년 전교생) 학생 태도검사 1차(사전) 검사 7월 09일~16일, 6개 학급(120명) 실시완료

2차(사후) 검사 10월 22일, 6개 학급(136명) 실시완료 학생 및 교사 만족도조사 10월 25일 실시 완료

논문 게재

* 해당하는 경우만 기입

학회명 게재여부 학술대회 참가

* 해당하는 경우만 기입

행사명 일자/장소 특허출원(국외, 국내)

* 해당하는 경우만 기입 출원명

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가. STEAM 프로그램 개발‧적용

◦ 프로그램 개발 중점 사항

- 1차시: 중학교 기술 및 정보 교과의 적정 기술 내용 정리 밀 뉴 스 빅데이터 사이트에서 글로벌 사건 사고 및 문제 상황 에 대한 검색 안내 교안 개발 완료

- 2차시: 전자석과 스피커의 과학적 원리 이해하기

- 3차시: Microsoft Hacking Stem 세트를 활용하여 아날로그 텔레그 래프 활용 방안 설계

- 4차시~6차시: 아두이노 회로를 활용하여 디지털 텔레그래프 활용 방안 설계

◦ 프로그램 개발‧적용 현황

교수학습 지도안 개발

차시(시수)

프로그램명 프로그램 주제 운영

대상(학년

⁾

완료 여부

개발 적용일자 학생수

1 적정 기술 및 뉴스 리터러시

적정 기술 안내

뉴스리터러시 뉴스 탐색 3학년 완료 10월

첫째주 136

2 텔레그래프의 과학적 원리

이해하기

전자석과 스피커의 과학

적 원리 이해하기 3학년 완료 10월

둘째주 136

3 아날로그

텔레그래프

과학적 원리를 활용한 아날로그 텔레그래프 제 작

3학년 예정 10월

둘째주 136

4-6 디지털 텔레그래프 아두이노 활용 디지털

텔레그래프 3학년 예정 10월

셋째주 136

합계 136

(9)

- 5 -

나. 성과 확산 및 실천

◦ 교사연구회 STEAM 행사 개최

회차 일시 장소 참석대상 주요내용

1차 ‘21.7.19. 온라인 본교 교사

- STEM 수업에 대한 개요 안내 - 3년간 실행한 프로그램에 대한 안내 - 3학년 수업 투입 및 적용에 대한 협

조 요청

2차 ‘21.10.20 온라인

및 기술실 본교 교사

- 스팀 수업 온라인 대면 공개 (10여명의 교사 참관)

- 코로나19 상황을 고려하여 수업 진행 영상을 업로드하여 공유함.

◦ STEAM 교사연구회 간 상호 네트워크 컨설팅 참여

회차 일시 장소 참석자 상호 컨설팅 결과

1차 ’21.5.31.(월)

16:30~18:00 온라인 강용철 교사(연구책임자) 김도윤 교사(참여연구원)

- 본 연구회의 연구 과제 안내 - 행정적인 문제 의견 교류

2차 ’21.7.15.(목)

16:30~18:00 온라인 김도윤 교사(참여연구원) - 프로그램 진행에 대한 점검 3차 ’21.9.14.(화)

16:30~18:00 온라인 김도윤 교사(참여연구원) - 프로그램 진행에 대한 점검

다. STEAM 프로그램 적용 성과 분석 및 조사

◦ 수혜학생 태도 조사

구분 조사 시기 내용

1차(사전)검사 ’21. 07. 09. ~ ’21. 07. 16. 7월, 6개 학급(120명) 실시완료

2차(사후)검사 ’21. 10. 25. ~ ’21. 10. 29. 11월, 6개 학급(136명) 실시완료

◦ 교원 만족도 조사

구분 조사 시기 내용

만족도 조사 21. 10. 21. 4명 참여 연구원 실시완료

(10)

4. 결론 및 제언

◦ 기타 사항 및 시사점

- 인문+과학+기술+정보가 결합된 프로그램으로 다양한 교사들의 협 업과 교류가 원활히 이루어져 교원학습공동체 활동이 활성화됨.

- 지식정보통신이 발달한 상황에서도 위기상황에 텔레그래프 통신 과 신호 전환에 대해 인식하는 계기가 됨.

- 마이크로소프트 STEM 도구의 현장활용을 통해 교육도구와 재료 들의 교육적 활용을 검토함.

- 지구촌 곳곳에 통신이 원활하지 않은 곳이 많다는 사실을 깨닫는 시간이 되었으며, 더불어 살아가는 사회의 구성원으로서의 책무 성을 느끼게 됨.

- 코로나 상황으로 인해 학생들이 실제 체험 학습보다는 온라인 강 의 수업에 익숙해져 있는 만큼, 체험형 학습에 대한 열망이 강하 였음. 이번 일련의 수업을 통해 학생들이 실제로 기기를 만들고 회로를 구성하고 이를 통해 유의미한 데이터를 처리하므로 오감 으로 느낄 수 있는 배움의 가치를 실현하게 됨.

5. 참고문헌

- Microsoft HackingStem Lesson Plan

https://www.microsoft.com/en-us/education/education-workshop/telegraph.aspx

(11)

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

프로그램 명: 전자기 유도 원리 활용 모스부호기 제작을 통한 긴급 안전 의사소통 방안 연구

1. STEAM 프로그램 개발·적용 교육과정

연번 차시 (중심과목)

2015 개정 교육과정 성취기준

(연계과목) 성취기준 영역

1 1 차시 [9국01-04] 토의에서 의견을 교환하여 합리적으로 문제를 해결한다.

2 2~3 차시

[9과09-04] 전류의 자기 작용을 관찰하고 자기장 안에 놓인 전류가 흐르는 코일이 받는 힘을 이용하여 전동기의 원리를 설명할 수 있다. [9과06-04] 파동의 종류를 횡파와 종파로 구분하고, 소리의 특징을 진폭, 진동수, 파형으로 설명할 수 있다.

[9과22-03] 가정에서 전기 에너지가 다양한 형태의 에너지로 전환되는 예를 들 고, 이를 소비 전력과 관련지어 설명할 수 있다.

3 4~5 차시 [9기가04-17] 다양한 통신 매체의 종류와 특징을 이해하고 활용한다. [9정05-02] 센서를 이용한 자료 처리 및 동작 제어 프로그램을 구현한다.

4 6 차시 [9국01-08] 핵심 정보가 잘 드러나도록 내용을 구성하여 발표한다.

2. STEAM 프로그램 총괄표(총 6차시)

차시 주요내용

1 / 6

주제(단원)명 적정 기술 확인 및 뉴스 리터러시로 안전 사고 분석하기

- 국어과 교육과정에서 정보 탐색의 활동으로 적정기술에 대해 알아보고, 지식정보탐색으로 뉴스에서 안전사고를 탐색함.

ET 적정기술이 미치는 이타적인 영향력에 대해 학생들이 의견을 교류하도록 안내함.

Co 안전 사고가 발생하여 평소 사용하는 통신망에 문제가 생긴 상황을 설정함.

모스부호의 원리를 이해하고 신호를 변환하는 것이 중요한 상황이라는 점을 강조함.

2-3 / 6

주제(단원)명 아날로그 텔레그래프의 원리를 이해하고 직접 제작하기

- 아날로그 텔레그해프를 구성하는 전자석을 전자기 유도 현상을 통해 이해하고, 전기 신호가 소리 신호로 바뀌는 과정을 파동과 에너지 전환 과정으로 알아본다.

- 아날로그 텔레그래프를 주어진 재료에 따라 제작한다.

Co 전자기 유도 및 전기-자기의 에너지 변환이 일어나는 상황에 대해 안내함.

CD 아날로그 텔레그래프를 제작하는 과정을 과학적 원리와 함께 이해하도록 강조함.

ET 제작 과정 중 실패 원인을 분석하고 협력 학습을 통해 이를 보완하도록 안내함.

4-5

/ 주제(단원)명 디지털 텔레그래프 만들기

(13)

- 2 -

차시 주요내용

6

- 디지털 텔레그래프 제작을 위한 아두이노 회로를 구성한다.

- 메시지를 인코딩 및 디코딩 한다.

Co LED 와 스피커로 모스 부호 파악함.

ET 제작 과정 중 실패 원인을 분석하고 협력 학습을 통해 이를 보완하도록 안내함.

6 / 6

주제(단원)명 안전행동 방법 토의 후 미디어 생산하기

- 제작한 자료를 바탕으로 미디어로 구성하고 발표한다.

- 새롭게 알게된 과학 지식과 미디어 구성에 대해 탐구한다.

ET 내용 정리 및 미디어 메시지 생산에 대해 안내함.

Co 미디어 정리 상황에 대해 설장함.

(14)

3. STEAM 프로그램 차시별 수업지도안

중심과목 국어 학교급/학년(군) 중학교/3 학년

중심과목 성취기준

영역

[중학교]

읽기-내용 요약하기

읽기-정보 탐색 및 활용하기

[9

국

01-04]

토의에서 의견을 교환하여 합리적으로 문제를 해결한다

. [9

국

01-08]

핵심 정보가 잘 드러나도록

내용을 구성하여 발표한다

.

주제(단원)명 적정 기술 확인 및 뉴스 리터러시로

안전 사고 분석하기 차시 1/6

학습목표

적정 기술의 개념과 사례를 파악할 수 있다.

문제 상황에 대해 협력적인 태도로 토의할 수 있다.

과학적 원리를 이해하여 주어진 상황의 임무를 수행할 수 있다.

연계과목 기술

,

정보 연계과목

성취기준 영역

9

기가

04-17]

다양한 통신 매체의 종류와 특징을 이해하고 활용한다

.

STEAM 요소

S

T 적정 기술의 원리과 사례에 대한 이해 E

A 인문학의 정보 수집 및 적정한 자료 선별 M

개발 의도

본격적인 전자기 유도 및 모스부호를 배우기에 앞서, 적정 기술의 개념을 이해하며 기술의 중요성을 파악한다. 문제 상황이 발생시 신호를 전환하고 소통하는 방법의 필요성을 이해하도록 한다.

STEAM 의 개념을 통해 학생들에게 주제에 대한 몰입감을 유도한다.

적정 기술의 개념과 사례를 통해 학습한 지식과 정보를 바탕으로 기술적인 해결의 중요성을 파악하도록 한다. 특히 학생들에게 임무 상황, 문제 상황을 제시하기 위래 관련된 뉴스를 적절하게 탐색하도록 한다.

STEAM 학습 준거

상황 제시

상 황 제 시

통신이 어려운 상황이 발생했을 때, 기본적인 신호와 부호가 중요함을 이해하도록 함.

창 의 적 설 계

창의적 설계

적절 기술의 의미와 사례를 통해 이타적인 기술들이 미치는 선한 영향력에 대해 떠올리도록 함.

감 성 적 체 험 중요한 개념과 정보를 확인하고,

실제 뉴스 속에서 실물 사건과 정보를 찾아서 공감대를 확산함.

학생들에게 적절한 임무를

부여하여 과제 수행의 욕구를 자극함.

감성적 체험

(15)

- 4 - 학습

과정 교수-학습 활동 학습자료

및 유의점

도입 (5 분)

Co 적정기술의 사례 글 읽기

- 이타적 디자인, 빅터 파파넥에 대한 간단한 자료를 제시한다.

읽기 자료

Tip! 학생들 에게 상황 을 제시하 여 질문과 대답을 유 도한다.

전개 (35 분)

Co 적정기술의 사례로서 깡통 라디오, 라이프스트로, 큐드럼을 알려주고 목적에 충 실한 기술, 이타적인 기술의 의미를 소개한다.

ET 적정기술에 대해 배운 소감과 느낌을 나누도록 한다.

CD 통신과 관련된 안전 사고 탐색하기

- 빅카인즈 사이트를 이용해서 관련 뉴스 탐색하기

<학생 소감 사례>

(16)

CD 미션 부여하기

- 통신이 되지 않는 상황에서 할 수 있는 의사소통의 방법에 대해 토의하기

정리 (5 분)

ET 돌아보기

- 이번 시간을 통해 알게 된 내용을 정리하게 함.

- 문제 상황을 해결하는 것의 가치와 의미를 되새기게 함.

패들릿 사이트

Tip! 패들릿 에 학습이 진행될 때 계 속 해 서 배움과 성 장의 기록 을 남기게 한다.

중심과목 과학 학교급/학년(군) 중학교/3 학년

영역

[중학교]

빛과 파동 전기와 자기 에너지 전환

[

9과09-04] 전류의 자기 작용을 관찰하고 자 기장 안에 놓인 전류가 흐르는 코일이 받는 힘을 이용하여 전 동기의 원리를 설명할 수 있다. [9과06-04] 파동의 종류를 횡파와 종파로 구분하고, 소리의 특징을 진폭, 진동수, 파형으로 설명할 수 있다.

[9과22-03] 가정에서 전기 에너지가 다양한 형태의 에너지로 전환되는 예를 들고, 이를 소비 전력과 관련지 어 설명할 수 있다.

주제(단원)명 아날로그 텔레그래프의 원리를

이해하고 직접 제작하기 차시 2-3/7

학습목표

- 아날로그 텔레그해프를 구성하는 전자석을 전자기 유도 현상을 통해 이해하고, 전기 신호가 소리 신호로 바뀌는 과정을 파동과 에너지 전환 과정으로 알아본다.

- 아날로그 텔레그래프를 주어진 재료에 따라 제작한다.

연계과목

-

^연계과목

성취기준 영역

-

STEAM 요소

S 전자석과 에너지 전환 원리 이해 T

E A M 개발 의도

본격적인 전자기 유도 및 모스부호를 배우기에 앞서, 적정 기술의 개념을 이해하며 기술의 중요성을 파악한다. 문제 상황이 발생시 신호를 전환하고 소통하는 방법의 필요성을 이해하도록 한다.

학생들이 1, 2 학년때 학습했던 파동의 원리와 전자기 유도 현상을 복습하고, 그 원리가 실생활에 어떤 부면에 적용되는지를 이해하도록 한다. 학습한 두 개념이 융합될 때의 새로운 에너지 전환의 경로를 탐색하고 이 원리를 활용한 기기를 제작하도록 격려한다.

(17)

- 6 - 학습

및 유의점

도입 (20 분)

Co 제작된 영상을 통해 전자석(전자기 유도)의 원리와 소리 파동의 원리 복습하기 - 두가지 개념의 과학적 원리 복습, 두 개념이 실생활에 사용되는 예와 간단한 사고

및 가정에서 할 수 있는 실험으로 영상을 구성함.

ET 과제를 통해 두 개념이 발견될 수 있는 주변의 예를 탐색해보고 이를 과학적 탐구과정으로 분석하도록 유도한다.

전개 (55 분)

Co 아날로그 텔레그래프를 주어진 메뉴얼을 따라 제작하도록 안내한다.

상황 제시

상 황 제 시

전자기 유도와 전기-소리 에너지 전환 과정을 이해함.

창 의 적 설 계

전자석과 에너지 전환의 원리가 실제 생활에서 적용되는 예들을 이해함.

감 성 적 체 험 이미 학습된 두가지 과학 개념이

융합될 때 새로운 에너지 전환 과정이 생김을 이해하고 이를 활용하는 방안에 대해 탐구함

감성적 체험

(18)

ET 제작 시 실패가 발생할 경우 협력 학습을 통해 실패 원인을 분석하고 이를 해 결하는 과정을 적극적으로 유도한다.

CD 완성된 아날로그 텔레그래프에서 두가지 에너지 전환이 어떤 방향으로 진행 되었는지를 설명하고 이와 같이 에너지가 복합적이고 융합적으로 발생하는 실생활의 예를 찾아보고 발표하도록 유도한다.

정리 (10 분)

ET 돌아보기

- 이번 시간을 통해 알게 된 내용을 정리하게 한다.

- 디지털 환경에서 텔레그래프를 설계해야 할 필요성을 이해하게 하고, 어떤 요소가 더 필요한지 협의토록 한다.

중심과목 정보 학교급/학년(군) 중학교/3 학년

영역

[중학교]

정보통신기술

[9

정

02-01]

디지털 정보의 속성과 특징 을 이해하고 현실 세계에서 여러 가지 다른 형태로 표현되고 있는 자료와 정보 를 디지털 형태로 표현한다

.

(19)

- 8 -

주제(단원)명 디지털 텔레그래프 만들기 차시 3~4/6

학습목표 아날로그 신호를 디지털로 변환할 수 있다.

텔레그래프를 이용해 원격지에 신호를 전달할 수 있다.

연계과목 기술

,

정보 연계과목

성취기준 영역

[9

기가

04-18]

정보통신기술과 관련된 문제를 이해하 고

,

해결책을 창의적으로 탐색하고 실현 하며 평가한다

.

STEAM 요소

S

T 적정기술의 의미와 적용

E 전자 회로 구성을 통한 텔레그래프 생성 A

M

개발 의도 아날로그 신호가 디지털로 변환되는 과정을 확인하여 신호의 체계에 대한 이해를 높이고, 텔레그래프가 실제로 적용될 수 있는 환경을 찾아봄으로서 적정 기술의 의미를 이해한다.

일반적으로 모스부호는 더 이상 필요 없다고 생각하는 경우가 많다. 하지만 이 신호체계는 여전히 원 격지에서 매우 간단하게 신호를 전달할 수 있는 방법임은 분명하다. 본 차시에서는 이러한 단순한 통 신 체계를 이용하여 통신이 불가능한 지역에 이를 적용했을 때 어떤 파급효과가 있을지를 생각해 보 고자 한다.

이를 위하여 이전 차시에서 제작한 아날로그 텔레그래프를 디지털화하며 조금 더 명확하게 모스 신호 체계에 대해 이해하고, 신호 전달 체계에 대해 바르게 이해했다면 이를 적용할 수 있는 영역을 탐색해 본다. 여러가지 이유로 인해 통신이 불가능한 지역에 텔레그래프를 적용해 본다는 관점으로 활동을 진 행한다.

상황 제시

상 황 제 시

통신이 불가능한 지역 에서 최소한의 비용과 재료로 원격지로 신호 를 보내고자 한다.

창 의 적 설 계

아날로그 텔레그래프 를 통해 간단한 도구 로 원격까지 신호를 보낼 수 있음을 이해 하고, 신호를 디지털로 변환해 봄으로서 보다 명확하게 모스 신호 체계를 이해한다.

감 성 적 체 험 아날로그 텔레그래프 신호를 아

두이노와 엑셀을 거쳐 디지털로 변환하는 장치를 설계한다.

감성적 체험 학습

및 유의점

도입 (10 분)

Co 통신의 필요성에 대한 공감대 형성 - 통신이 사용되는 상황을 알아본다.

- 통신이 불가능한 상황이 가져오는 부정적인 영향에 대해 이야기한다.

- 지난 시간에 제작한 아날로그 텔레그래프의 원리에 대해 확인한다.

PT 자료

전개 (70 분)

CD 아두이노 회로 구성 -준비된 재료를 확인한다.

아두이노 회로

(20)

-개인별로 아두이노 회로를 구성한다.

-아두이노와 PC 를 연결하여 데이터를 취합한다.

-오류를 최소화 하는 방안에 대해 탐색한다.

ET 스프레드시트로 신호 변환

-제작한 텔레그래프를 이용해 아두이노 쪽으로 신호를 발신한다.

-PC 의 스프레드시트를 실행하여 아두이노로부터 전달되는 값을 수집한다.

-PC 로 수신되는 신호를 엑셀로 문자화 한다.

PC 엑셀

(21)

- 10 -

CD ET 적정기술로서의 사용 가능성 확인

-텔레그래프가 작동하는데 필수적인 요소를 분류한다.

-실생활에 적용할 수 있을지 판단한다.

정리 (30 분)

ET 메세지 송수신

-각자 제작한 텔레그래프를 이용해 메시지를 보내고 받아본다.

-원하는 메시지가 정확하게 전송됐는지 확인한다.

-부정확하게 작동할 시 그 이유에 대해 알아본다.

중심과목 기술 학교급/학년(군) 중학교/3 학년

중심과목 성취기준

영역

[중학교] 적정기술 중심과목

성취기준

[9

기가

05-09]

적정기술과 지속가능 발전 의 의미를 이해하고

,

적정기술 체험 활동 을 통하여 문제를 창의적으로 탐색하고 실현하고 평가한다

.

주제(단원)명 텔레그래프가 필요한 곳 탐색하기 차시 5/6

학습목표 적정기술로서 텔레그래프의 활용방법에 대해 이야기할 수 있다.

연계과목 국어 연계과목

성취기준 영역

[9

국

01-04]

토의에서 의견을 교환하여 합 리적으로 문제를 해결한다

.

STEAM 요소

S

T 적정기술의 의미와 적용

E 전자 회로 구성을 통한 텔레그래프 생성 A

M

개발 의도 텔레그래프가 실제로 적용될 수 있는 환경을 찾아봄으로서 적정 기술의 의미를 이해한다.

텔레그래피는 통신이 불가능하거나 비용이 비싸 쉽게 접근하기 어려운 지역에 도움이 될 수 있다.

텔레그래프가 필요한 지역은 세계 곳곳에 많이 분포되어 있을 것이다. 이번 차시에서는 학생들이 텔레그래프가 필요한 지역을 직접 찾아보고, 그 지역의 특성에 대해 확인한다. 그리고 이 지역을 지도에 표시해 보는 활동을 통하여 적정기술의 필요와 적용 방법에 대해 학습해 보는 활동이다.

상황 제시

상 황 제 시

실제로 통신이 어려운 지역들을 찾아보고 이 러한 곳이 왜 통신이 불가능하거나 어려운 지를 생각해 보도록 한다.

창 의 적 설 계

적정 기술의 필요성과 효용성에 대해 생각해 보도록 한다

감 성 적 체 험 텔레그래프가 필요한 위치를 온

라인 지도에 표시해 본다.

감성적 체험

학습

및 유의점

도입 (10 분)

Co 적정기술의 정의와 필요성 이해

- 적정 기술과 지속 가능 발전의 의미를 이해한다.

- 적정 기술이 필요한 지역의 특징에 대해 이야기해 보도록 한다.

동영상 PPT

Tip!

전개 ^CD 텔레그래피 필요 지역 탐색 패들렛

(22)

학습

및 유의점

( 30 분)

-지도 서비스를 이용하여 통신이 힘든 지역을 탐색한다.

-모둠원들끼리 찾은 지역 중 가장 적합한 지역을 선정한다.

-해당 지역의 특성에 대해 탐색한다.

ET 디지털 지도에 탐색 위치 표시

-패들렛 사이트 설정해 놓은 세계지도에 탐색한 지역을 표시한다.

-해당 지역 이미지를 검색해서 등록한다.

-해당 지역의 처한 상황에 대해 자세하게 설명하는 내용을 적는다.

CD ET 다른 모둠과의 결과물 비교

-지도에 등록된 다른 모둠원들의 결과를 확인한다.

-자신이 속한 모두의 내용의 문제가 없는지 비교한다.

-텔레그래프가 가장 필요한 지역이라고 생각되는 지점에 별점을 표시한다.

노트북 또는 태블릿

정리

(5 분) ^ET 적정 기술의 필요 공감

(23)

- 12 - 학습

및 유의점 -각 모둠의 활동내역을 선생님과 함께 확인한다.

-작전 기술이 필요한 이유에 대해 모두가 공감하는 시간을 갖는다.

(24)

4. 교사자료

차시 2~3/6

수업 영상 주요 장면

자료출처 https://youtu.be/D2bxfxWj1BY

(25)

- 14 -

차시 4/6

수업 영상 주요 장면

자료출처 https://sway.office.com/NiRBNGPpVBD5RPMH?ref=Link&loc=play

(26)

5. 차시별 학생 평가기준 및 방법

1) 평가 루브릭

2) 실제 평가 계획서

단원

적정 기술의 창의적 문제 해결

성취기준

적정기술과 지속가능 발전의 의미를 이해하고, 적정기술 체험 활동을 통하여 문제 를 창의적으로 탐색하고 실현하고 평가한다.

채점기준

채점기준 5점 4점 3점 2점 1점

해당 상황에 적합한 기술인가 결과물에 오류가 없는가

해당 기술에 대한 충분한 설명이 이루어지는가 결과물 제출이 적절하게 이루어졌는가

6. 학교생활기록부 기재 예시

항목 학생부 기재 예시

교과학습발달상황 세부능력 및 특기사항

(기술)통신이 원활하지 않은 지역에 꼭 필요한 적정기술에 대해 탐구해 보고, 실제 통신 장치를 제작하여 적용해 보는 활동을 진행함

(과학)아날로그 텔레그래프를 제작하는 과정을 통해 전자기 유도의 법칙과 소리의 발생 과정 등 과학적 지식을 응용시키는 체험을 함.

평가목표 4 3 2 1

아날로그 텔레그래프 만들기

학생은 지침을 사용하여 전신기를 만들기 위해 전기 원리를 적용하고 통합할 수 있음

학생은 약간의 도움과 예시를 통해 지침을 사용하여 전보기를 구축하기 위해 전기 원리를 적용하고 통합할 수 있음.

학생은 약간의 도움과 예시를 통해 지침을 사용하여 전보기를 구축하기 위해 전기 원리를 거의 적용하고 통합할 수 있음.

학생은 강력한 지원과 예시 없이 지침을 사용하여 전보기를 구축하기 위해 전기 원리를 적용하고 통합할 수 없음.

디지털 텔레그래프 만들어서 통신하기

학생은 전보로 전송된 아날로그 및 디지털 통신을 비교하고 대조하기 위해 정성적 데이터를 분석할 수 있음

학생은 일부 지원 및 예시를 통해 전보로 전송된 아날로그 및 디지털 통신을 비교 및 대조하기 위해 정성적 데이터를 분석할 수 있음.

학생은 약간의 도움과 예시를 통해 전보로 전송된 아날로그 및 디지털 통신을 비교하고 대조하기 위해 정성적 데이터를 거의 분석할 수 있음.

학생은 많은 지원과 예시 없이는 전보로 전송된 아날로그 및 디지털 통신을 비교 및 대조하기 위해 정성적 데이터를 분석할 수 없음.

보고서 작성

보고서는 신중한 답변과 주석이 달린 스케치 및 그림으로 완성되었음

보고서는 잘 생각한 답변과 주석이 달린 스케치 및 그림으로 대부분 완성되었음

보고서는 일관성 없는 답변과 주석이 달린 스케치 및 그림으로 불완전했음

보고서가 완성되지 않았거나 수업 활동에 대한 이해가 현저히 부족했음.

(27)

- 16 -

[부록2] 수업 장면

(28)

(29)

- 18 -

[부록3] 협의록

일시 4월 5일 장소 경희여자중학교

안건 STEAM 프로그램 개발 방향과

교과목 별 교육과정 분석을 통한 기본 개발계획 수립

회의 내용

1. 기존 STEAM 프로그램 분석

- 2020년 프로그램을 분석한 결과, 주제 및 내용의 연계성 보다는 특 정 내용을 짜깁기 하듯 연결한 프로그램이 많았음.

- 무리하게 많은 교과를 연계하여 실제 활용이 힘든 내용이 많았음.

- 전문적이고 고가의 장비를 많이 사용하여 실제 교육 현장에서 적용 하기에 어려운 측면이 있음.

2. 2015개정 교육과정 분석을 통한 중심 및 연계 과목 단원 선정 - 실생활과 관련지어 해결할 수 있는 단원이 필요함

- 지식 정보 사회의 기본 바탕인 통신과 관련하여, 통신의 초기 형태인 전보를 소재로 MS Hacking Stem 프로그램을 도입하여 진행하기로 결정함.

- 주요 소재인 지진에 대해 세 교과가 지닌 서로 다른 접근 방식과 인 지 방법, 문제의 해결을 설계하는 탐구방법의 상이점을 적절히 융합 하기로 함.

결정 사항 과학, 기술, 정보, 국어 교과를 균등한 시수로 배분하여 수업을 진행함.

(30)

일시 8월 20일 장소 경희여자중학교

안건 중간 보고서 작성 협의

STEAM 프로그램 실제 수업에서의 세부 운영 방향 논의

회의 내용

1. 중간 보고서 작성 협의 1) 교육과정의 연계성

2) 교육 현장의 활용 가능성

3) 학생들의 흥미를 끌기 위한 방안

2. 실제 수업에서의 세부 운영 방향 논의 1. 상황 제시 부분

- 학생들에게 통신의 수단으로서 전보의 유용성과 이에 대한 확장 가 능성에 대한 내용을 어필하기 위해 노렵함.

2. 창의적 설계 부분

- 학생들이 Hacking Stem에 가이드 된 기기 제작과 엑셀 시트의 내용 을 숙지하고, 이를 응용하여 통신의 영역을 확장하는 방안을 모색함.

3. 감성적 체험 부분

- 통신을 하는 방법과 매체의 다양성을 인지하여 소리, 아날로그 신호, 디지털 신호로 같은 메시지를 전달할 때 각각의 장단점과 그로 인한 유용성을 인지하도록 설계함.

결정 사항 9월까지 기획하여 10~11월에 실제 수업을 진행함.

(31)

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