1. 주제 개요

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1. 주제 개요

축구경기에서 가장 멋진 장면으로 뽑히는 모습에는 골인하는 장면이 많습니다. 그 중에서도 수비수를 피해 축구골대 안으로 공이 들어가는 장면은 몇 번이나 반복하며 방송에 보여지곤 합니다. 초등학생들은 다른 운동에 비해 축구를 많이 좋아하는 편 이며 그 중에서도 골인에 큰 의미를 부여하는 경우가 많습니다.

이 프로그램은 학생들의 흥미가 높은 주제이며 축구 뿐만 아니라 많은 구기종목 에서 볼 수 있는 경우이기 때문에 원리를 탐구하는 과정에서도 적극적으로 활동에 참 여할 수 있을 것입니다.

먼저 여러 가지 공을 회전시켜 보면서 바닥에 있는 선대로 이동시키기 위해 힘 을 주면 공은 선에서 벗어서 휘어지게 됩니다. 학생들은 회전방향도 바꾸어 보고 힘 도 조절하면서 휘어지는 정도가 달라짐을 알게 됩니다. 이 활동을 하고 나서 전문적 인 프로 경기를 보면 회전하는 공의 이동방향이 달라진다는 사실을 확실히 발견할 수 있습니다.

장애물을 피해 원하는 목표물을 맞히기 위해서 모둠 구성원들의 활발한 아이디 어 공유가 필요합니다. 공의 무게, 회전속도, 재질, 크기 등에 따라 결과가 다르게 나 올 수 있기 때문에 반복적인 탐구가 요구됩니다. 장애물을 조작하는 학생, 공에 회전 을 주는 학생, 목표물을 조작하는 학생 등 모둠 구성원이 협력해야만 활동이 가능하 기 때문에 협력적인 과정 평가가 활발하게 이루어질 수 있습니다.

초등3, 4

STEAM 회전킥의 과학적인 원리 찾기

01

프로그램명 단계별 수업내용

상황 제시(1차시)

•회전하는 공을 이동방향에 맞추어 굴려보기

•동영상에서 회전하는 공의 이동방향 탐색하기 창의적 설계(2차시) •공의 회전과 이동방향 탐구하기

감성적 체험(3차시) •장애물을 피해 공을 회전시켜 목표물 맞히기

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2. 학습 목표

 내용 목표

- 회전하는 물체가 나아가는 방향을 말할 수 있다.

- 앞으로 나아가는 물체가 회전을 하면 움직이는 방향이 달라짐을 말할 수 있다.

- 물체의 움직이는 방향이 바뀌는데 영향을 주는 요인을 찾는 실험을 수행할 수 있다.

 과정 목표

- 공이 똑바로 나아가게 하기 위해 협력하여 아이디어를 구상한다.

- 장애물을 세우고 공을 굴리고 위치를 맞추며 협력하여 활동한다.

- 회전하는 물체가 나아가는 방향을 반복하여 관찰하고 기록한다.

- 모둠 친구들의 생각과 나의 생각을 비교하여 공통점과 차이점을 찾는다.

- 탐구할 수 있는 장치를 설계하고 수정할 수 있다.

3. STEAM 과목 요소

 S : 회전하는 물체의 이동방향 예상하기

- 베르누이의 원리를 이해하고 회전하는 물체가 이동하는 방향을 예측한다.

 T/E : 장애물을 피해 목표물 맞히기 설계

- 무게, 회전속도, 공의 크기, 공의 재질 등의 변인을 고려하여 목표물을 맞힌다.

 A : 움직이는 영상에서 회전하는 물체의 이동 찾기

 M : 무게, 공의 크기 측정하기

4. STEAM 단계 요소

 상황제시

초등학생이 좋아하는 운동 중에는 축구를 빼놓을 수가 없다. 우리반 명랑이는 쉬

는 시간이나 점심 시간이나 틈만 나면 축구공을 가지고 놀고 싶어 한다. 국어 시간에

는 축구 선수를 조사하여 발표하고 수학 시간에는 도형에서 축구공 무늬를 찾고 미

술 시간에는 축구하는 내 모습을 그린다. 태인이 뿐만 아니라 초등학생 중 많은 학생

들이 축구를 좋아하고 텔레비전에서 하는 축구경기도 자주 본다. 월드컵 경기가 있을

때에는 축구에 대한 관심은 더욱 높아진다. 가장 멋진 장면으로는 골을 넣는 장면일

것이다. 세계 최고의 축구 선수들이 수준 높은 기량을 펼치며 골을 넣을 때에는 세계

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축구팬들이 모두 열광한다. 그 중에서도 프리킥 장면은 스포츠 뉴스에서 느린 영상으 로 자세히 보여주기도 한다. 그런데 날아가는 공이 휘어지면서 골대로 들어가는 모습 을 많이 보게 된다. 이 차시에서는 휘어지는 경로로 공을 이동시킬 때에 어떤 현상이 일어나는지 확인하는 활동으로 구성되어 있다.

1차시에서는 공이 똑바로 이동하도록 발이나 손으로 움직여 보고 장애물을 피해 휘어지도록 움직여 본다. 어떻게 하면 똑바로 나아가거나 휘어지도록 할 수 있을까 생 각하면서 모둠 친구들과 협력하여 적극적으로 토의하고 의견을 모으는 과정을 경험 한다.

 창의적설계

2차시에서는 공이 휘어지는 요인에 따라 어떻게 하면 더 잘 휘어지는지 탐구하는 과정이다. 원하는 방향으로 공이 움직이도록 반복하여 탐구하고 그 결과를 기록한다.

무게, 회전속도, 크기, 공의 재질 등 다양한 변인을 고려하여 반복적으로 탐구한다.

이 때 모둠 구성원 모두가 협력할 수밖에 없는 구조로 수업이 설계되며 학생들은 설 계 과정에서 도전하면서 감성적 체험도 경험하게 된다.

 창의적설계

3차시에서는 공을 굴려 목표물을 맞히는 활동을 하는데 전차시의 탐구결과를 바

탕으로 하여 회전하는 물체의 이동방향을 예측한다. 장애물을 피해 목표물을 쓰러

뜨릴 때마다 목표물에 쓰여 있는 점수를 받는데 모둠 구성원 모두가 열심히 해야 팀

이 승리할 수 있다.

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과목 체육, 과학, 미술, 수학 총차시 3 단원 체육 : 2. 도전활동 (1. 발로 원하는 곳으로)

교육과정

2007개정교육과정_3학년_과학_쓰임새가 다양한 물질을 구별할 수 있다.

2007개정교육과정_4학년_체육_발로 할 수 있는 표적 맞히기 기능을 익혀 즐겁게 게임에 참여할 수 있다.

2007개정교육과정_3~4학년군_미술_여러 가지 재료와 방법으로 경험한 것을 나타낼 수 있다.

200개정교육과정_4학년_수학_각의 크기를 비교할 수 있다.

학습목표

1. 회전하는 물체가 나아가는 방향을 말할 수 있다.

2. 앞으로 나아가는 물체가 회전을 하면 움직이는 방향이 달라짐을 말할 수 있다.

3. 물체의 움직이는 방향이 바뀌는데 영향을 주는 요인을 찾는 실험을 수행할 수 있다.

흐름 문제제시 & 제작활동 학습자료(▶) 및 유의점(※)

<상황 제시>

공이 휘어져요 (40분) (1/3차시)

ⓈⓉⒶ 공이 똑바로 이동하도록 발이나 손으로 움직여 봅시다. 그리고 장애물을 피해 휘어지도록 움직여봅시 다. 어떻게 하면 똑바로 나아가거나 휘어지도록 할 수 있을까 생각하면서 다양하게 해보세요.

1. 바닥에 선을 그리거나 이동경로가 똑바른지 확인할 수 있는 기준선을 테이프로 붙인다.

2. 농구공이나 축구공, 던지기공처럼 무게가 있는 공을 손이나 발을 이용하여 예상한 경로로 움직여본다.

3. 휘어질 때에는 공을 띄워서 위로 포물선을 그리는 것 이 아니라 옆으로 휘어지는 방법을 찾도록 한다. 직진 경로에 고깔이나 장애물을 두어 그것을 피해가도록 경로를 생각해보자.

Tip

•성공하지 않아도 되므로 학생들이 어떻게 해야 할지 고민해보 는 기회가 되도록 한다.

- 동영상을 보고 회전하는 물체가 나아가는 방향이 어 떻게 변하는 지 알아봅시다.

- 여러분은 여러 가지 공이 회전하는 모습을 보게 될 것입니다. 동영상을 잘 보고 여러분이 관찰한 사실들 을 가능한 많이, 가능한 자세하게 기록하도록 하세요.

Tip

•동영상을 2회 이상(3회 권장) 반복하여 보여주어 학생들에 게 충분히 관찰할 수 있는 기회를 제공한다. 이때, 영상을 한 번 재생할 때마다 학생들에게 관찰한 결과를 기록하거나, 먼 저 기록했던 관찰 내용을 수정할 수 있는 시간을 제공한다.

•3개의 동영상을 순차적으로 보여주기 보다는 하나의 영상을 반복하여 보여 준 후, 다음 영상을 반복하여 보여준다.

▶ 준비물

농구공, 축구공, 던지기공, 볼링공처럼 무거 운 공, 기준선, 장애물용 고깔

▶ 축구 바나나킥 영상

http://www.youtube.com/watch?v=SA7iTx- OoX5A&list=PLE21F0396A3CC6540

▶ 탁구공 회전영상

http://www.youtube.com/watch?v=IoK- dHf1_mU8(10초~27초)

▶ 볼링공 회전영상

http://www.youtube.com/watch?v=Mgt- fJ72akg8

5. 지도안 총괄표

(8)

<상황 제시>

- 여러분이 관찰한 결과를 모둠원들과 함께 토의하면서 어떤 규칙성이 있는지 찾아보세요.

Tip

•교사가 미리 알려주지 않고 학생들 스스로 찾아보도록 한다.

•학생들이 어려움을 겪을 경우, 공의 회전 방향과 공이 움직 이는 방향 사이의 관계에 대해 토의의 초점을 맞추도록 유 도한다.

- 모둠별로 토의한 내용을 발표하여 봅시다.

Tip

•학생들이 규칙성을 못 찾거나 잘못 생각한 경우에는 교사가 공이 움직이는 방향과 회전 방향을 잘 관찰할 수 있도록 안내 하고 다시 영상을 관찰할 수 있도록 한다.

•영상을 보는 중간에 관찰 포인트를 언급하여 학생들이 학습 목표 달성에 필요한 사항을 관찰을 통해 찾을 수 있도록 돕 는다.

- 함께 관찰한 내용을 동영상으로 다시 한번 확인해 봅시다.

Tip

•3개의 동영상을 다시 보여주면서 관찰을 통해 발견한 ‘공의 회전 방향’과 ‘공이 나아가는 방향의 변화’ 사이의 규칙성을 모 든 학생들이 공유할 수 있도록 한다.

- 그럼 이제 여러분은 날아가는 공의 회전 방향을 보 고 공이 어느 쪽으로 휘어져 날아갈 지 예상할 수 있나요?

- 활동지에 있는 그림을 보고 공이 나아가는 방향을 예 상하여 그려 봅시다. 각자 화살표로 그려보고 모둠 친 구들과 이야기하여 봅시다. 나와 다른 의견이 있다면 생각을 들어봅시다.

▶ 활동지#1

관찰기록지(영상 세 가지)

▶ 활동지#2

토의내용기록지(규칙성찾기)

▶ 활동지#3

공의 이동방향 예측하기

생 각 열 기

이름( ) 휘어지는 움직임의 과학원리 찾기

◆ 영상을 보고 각각의 경우에 공의 움직임에서 알게 된 사실을 자유롭게 그림 이나 글로 적어봅시다.

영상 알게 된 사실

축구

탁구

볼링

개인용

07 STEAM _ 스포츠 과학(Sports Science) 생 각

열 기

이름( ) 휘어지는 움직임의 과학원리 찾기

축구

탁구

볼링

개인용

07 STEAM _ 스포츠 과학(Sports Science) 생 각

열 기

회전하는 공은 어느 방향으로 갈까 1

이름( )

◆ 공이 회전하는 방향과 힘을 준 방향을 화살표로 표시하였습니다. 공이 이 동하는 방향을 예상하여 화살표로 나타내 봅시다.

[상황 1]

힘을 준 방향

공의 회전 방향

개인용

09 STEAM _ 스포츠 과학(Sports Science)

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<상황 제시>

ⓈⓉⒶ 공이 휘어지는 요인 알아보기

- 공이 나아가는 방향이 많이 휘어지게 하려면 어떻게 해야 할까요?

Tip

•회전을 많이 한다. 가볍게 한다. 크기를 작게 한다 등 학생들 의 다양한 의견을 충분히 발표하도록 한다.

- 여러분의 다양한 의견들을 직접 실험을 통해 확인해 보도록 하세요.

Tip

•모둠별로 공을 바구니에 담아 나눠준다. 저울, 줄자 등은 필요 한 경우에 사용할 수 있도록 준비한다. 모둠별로 같은 종류의 공을 나눠줘도 좋고 다른 종류로 나눠줘도 좋다.

- 먼저 모둠별로 나누어 준 공 중에서 두 개의 공을 선 택하세요. 그리고 두 공 중 어느 공이 더 잘 휠지 예상 하고, 그렇게 예상한 이유를 적어보세요.

- 두 공을 각각 회전하면서 나아가도록 굴려보고, 어 느 공이 더 잘 휘는지 확인해보세요. 만일 예상이 틀 렸다면 왜 틀렸는지 그 이유를 추리하여 적어보세요

Tip

•공이 휘는 정도의 비교는 학생들의 시각적인 판단에 의존할 수 밖에 없으므로, 사용가능한 시간 내에 가능한 여러 번 반복 하여 수행하도록 한다.

- 공의 짝을 바꾸어가며 앞의 과정을 반복하세요.

- 휘어지는 정도에 따라 공들을 순서지어 보세요.

Tip

•학생들의 수준을 고려하여 수업에 사용하는 공의 종류 수를 다르게 할 수 있다.

▶ 준비물

- 여러 종류의 공, 저울, 줄자, 모둠별로 나누 어 줄 바구니

▶ 활동지#4

더 잘 휘는 것 찾아보기

▶ 체육관이나 바닥이 넓고 편평한 곳에서 활 동하는 것이 좋다.

<감성적 체험>

장애물을 피해 목표물 맞히기

(40분) (3/3차시)

ⓈⓉⒶ 장애물을 피해 목표물 맞히기

- 공을 굴려 목표물을 맞히려고 합니다. 종이벽돌을 피 해 목표물을 쓰러뜨릴 때마다 목표물에 쓰여 있는 점 수를 받습니다. 모둠별로 공을 굴릴 사람의 순서를 정 하세요. 선생님이 호루라기 신호를 할 때까지 연습을 해보도록 하세요.

Tip

•학생들에게 연습할 수 있는 시간을 제공한다. 경쟁이 과열되 지 않도록 교사가 적절히 조절한다.

▶ 준비물

- 종이벽돌, 농구공, 출발선, 점수기록칠판, 호루라기

생 각 펼치기

더 잘 휘는 것은?

◆ 공이 잘 휘어지도록 하려면 어떻게 해야 할까요? 모둠 친구들과 생각을 모 아서 그림이나 글로 표현하여 봅시다.

◆ 위의 생각을 확인할 수 있는 탐구활동을 계획하여 봅시다.

필요한 준비물 : 탐구방법 :

모둠용

모둠원 이름

(10)

<감성적 체험>

장애물을 피해 목표물 맞히기

(40분) (3/3차시)

- 선생님이 지시하면 각 모둠에서 한 명씩 나와 차례대 로 공을 굴립니다. 다음 순서를 기다리는 학생들은 친 구가 공을 굴리는 모습을 보면서 어떻게 하면 더 많 이 휘게 할 수 있을 지 생각하면서 응원하도록 하세요.

Tip

•다음 차례의 학생들은 앉아서 기다리고 공을 굴리는 사람만 서서 활동한다. 쓰러진 목표물을 다시 세우고 공을 회수하는 학생의 순서를 정하여 돌아가면서 활동하도록 한다.

•한 사람당 두 번의 기회를 준다. 점수기록칠판에 결과를 기 록한다.

- 학생용 자료 처음에 나온 읽기자료에서 축구선수가 찬 공의 진행방향을 보고 축구선수가 어떤 원리를 생 각하며 공을 찼는지 만화를 완성하여 봅시다.

▶ 활동지#5

장애물을 피해 목표맞히기

▶ 활동지#6

최고의 프리킥 올림픽

생 각 다지기

장애물을 피해 목표 맞히기

◆ 우리가 만든 프리킥존에서 장애물을 피해 목표물을 맞혀봅시다

◆ 프리킥존에서 성공하기 위해 지켜야 할 일을 말해 봅시다.

◆ 프리킥을 가장 잘 한 팀은 어느 팀인가요? 어떤 점이 잘 되었는지 설명하여 봅시다.

◆ 부족한 점을 보완하여 다음에 도전한다면 어떤 점을 고치고 싶은가요?

모둠용

142013 융합인재교육(STEAM) 프로그램 생 각 다지기

최고의 프리킥 올림픽

모둠용

(11)

평가 영역 평가항목 우수(A) 보통(B) 미흡(C)

창의적 설계

해결방안 및 계획

안정적인 화살을 탐구하 기 위한 계획을 세우고 탐 구방법을 구현하는 과정이 구체적이고 정확함

안정적인 화살을 탐구하기 위한 계획을 세우고 탐구방 법을 구현하는 과정에 대 한 이해가 부족하여 정확도 가 떨어짐

안정적인 화살을 탐구하기 위한 계획을 세우고 탐구방 법을 구현하는 과정에 대한 구체적 계획이 부족함

산출물 도출

안정적인 화살 탐구 결과 물에 수학과 예술의 융합 적 사고가 잘 나타남

안정적인 화살 탐구 결과 물에 수학과 예술의 융합적 사고가 부분적으로 나타남

안정적인 화살 탐구 결과 물에 수학과 예술의 융합적 사고가 나타나지 못함

감성적 체험

집중과 끈기

과제에 대한 집중력이 좋 으며 과제를 끈기 있게 해결함

과제에 대한 집중력은 있으나 끈기가 부족함

과제에 대한 집중력과 끈 기가 부족함

호기심과 자신감

새로운 내용을 배우고 싶 어 하며 융합적 과제를 해 결할 때 어려워하지 않고 적극적으로 참여함

새로운 내용에 대해 약간의 흥미가 있으며 융합적 과제 를 해결할 때 어려워하지 만 참여함

새로운 내용에 대해 흥미가 거의 없으며 융합적 과제를 해결할 때 어려워하고 참여 하지 않음

창의성

문제를 해결하는 과정에 서 유창성, 융통성, 독창 성, 정교성이 두드러지게 나타남

문제를 해결하는 과정에서 유창성, 융통성, 독창성, 정 교성이 가끔씩 나타남

문제를 해결하는 과정에서 유창성, 융통성, 독창성, 정 교성이 거의 나타나지 않음

총평

6. 평가 계획

 수행·관찰 평가 계획

 평가기록지

평가 영역

이름

창의적 설계 감성적 체험

해결방안 총평 및 계획

산출물 도출

집중과 끈기

호기심과

자신감 창의성

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 학생 자기·동료 평가 계획

평가 방법

평가

영역 평가기준 평 가

상 중 하

자기 평가

감성적

체험 •즐거운 마음으로 활동에 참여하였는가?

창의적 설계

•안정감있는 화살 아이디어가 창의적이었는가?

•최고의 화살을 만들기 위한 재료 선택이 적절했는가?

•여러 가지 학습적인 요소를 생각하기 위하여 노력하였는가?

동료 평가

감성적 체험

•모둠별로 역할 분담이 잘 되었으며 협동적으로 활동이 이루어졌는가?

(13)

읽 기 자 료

마그누스 효과(Magnus effect)

원통같이 생긴 모양이나 공처럼 생긴 모양의 물체가 액체나 기체 속에서 회전할 때 한 쪽 방향으로 힘을 받는 현상입니다. 1853년 처음 이 현상을 실험적으로 조사한 독일의 물 리학자이자 화학자인 H. G. 마그누스의 이름을 따서 이러한 현상을 마그누스 효과라고 불렀습니다. 이 효과는 테니스의 서브볼과 축구공 커브의 원인이 됩니다. 공이 공기 중에 회전하면서 날아가면 회전하는 공 때문에 공기의 속도가 달라집니다. 이 차이로 압력의 차이가 생기고 점차 직선 경로로부터 벗어나게 됩니다.

마그누스 효과는 공기의 속도가 증가하는 곳의 압력이 감소한다는 베르누이 정리의 한 예이기도 합니다. 예를 들면 공이 공기 중에 회전할 경우 공이 회전하면서 주위의 일 부 공기를 끌고 가게 됩니다. 이때 공에서 보면 공기 입자가 사방에서 움직여 지나갑니 다. 공의 진행방향과 같은 방향으로 회전하는 면의 저항력은 공기의 흐름을 방해합니다.

반면 이 반대쪽에서는 공기의 유속을 증가시킵니다. 공기 흐름이 감속되는 면의 높은 압 력은 반대면의 낮은 압력으로 공을 밀게 되는데 바로 여기서 상대적으로 공기 흐름이 빨 라지게 됩니다.

[출처 : “마그누스” 한국 브리태니커 온라인

<HTTP://PREVIEW.BRITANNICA.CO.KR/BOL/TOPIC.ASP?MTT_ID=26580> [2014. 1. 7자 기사]

공기의 흐름

공의 회전방향

공의 아랫부분에서 공기의 흐름이 빨라지고 압력이 낮아져서 한 쪽으 로 휘게 된다

(14)

읽 기 자 료

베르누이의 정리(Bernoulli's theorem)

운동하고 있는 유체 내에서의 압력과 유속(流速), 임의의 수평면에 대한 높이 사이의 관 계를 나타내는 유체역학의 정리이다.

이때 유체의 압축률과 점성(粘性：내부저항)은 무시될 수 있어야 하며 유체의 흐름은 균 일하거나 층류이어야 한다. 1738년 스위스의 수학자 다니엘 베르누이가 이 정리를 처음으 로 유도했다. 사실상 이 정리가 의미하는 것은 운동하고 있는 유체의 역학적 총에너지, 즉 유체의 압력에 의한 에너지와 임의의 수평면에 대한 중력에 의한 위치 에너지 그리고 유 체의 운동 에너지의 총합이 일정하다는 것이다. 그러므로 베르누이 정리는 흐름이 균일하 거나 층류인 이상유체(理想流體)에 대한 에너지 보존원리이다.

따라서 유체가 수평면에서 운동할 때, 즉 위치 에너지의 변화가 없는 경우 베르누이 정리에 의하면, 유체 압력의 감소는 유속의 증가를 뜻한다. 예를 들어 수평면에 놓인 단 면적이 변하는 도관을 통해 유체가 흐를 때, 도관의 단면적이 줄어들수록 유속은 증가 한다. 그러므로 유체가 도관에 대해 작용하는 압력은 도관의 단면적이 최소인 부분에서 가장 작아진다. 유체의 흐름에 대해 부분적으로 단면적이 좁아진 도관이 미치는 효과를 벤투리 효과라고도 하는데, 이 현상을 처음으로 밝힌 이탈리아의 과학자 G. B. 벤투리 (1746~1822)의 이름을 따서 명명했다. 베르누이 정리는 항공기 날개의 설계와 같은 다양 한 공학적 응용분야에서 그 근간을 이루고 있다. 항공기 날개의 상단부 곡면을 따라 흐르 는 공기는 날개 밑을 지나는 공기보다 빠르다. 따라서 날개 하단면의 압력이 날개 상단면 의 압력보다 커지게 되는데 이러한 원리로 항공기가 뜨게 된다.

[출처 : “베르누이 정리” 한국 브리태니커 온라인

낮은 압력

높은 압력

느린 공기의 흐름

<비행기 날개>

빠른 공기의 흐름

(15)

(16)

8. 학습 내용

운동장에서 축구공을 차본 적이 있나요? 회전하는 공에는 어떤 과학적인 원리 가 숨어있을까요? 회전하는 물체가 진행할 때 공기의 흐름이 어떻게 달라질까요?

공이 굴러가거나 공중에서 움직일 때 무늬를 잘 살펴보면 그대로 보이면서 직진 하기도 하고 회전하면서 날아가기도 합니다. 월드컵이나 프로 경기를 보면 축구 기 술이 다양하게 나타나기 때문에 흥미진진한 경기를 관람할 수 있습니다.

그림에서 보는 것처럼 축구선수가 찬 공이 공중을 휘어져서 날아가 골대로 들어 가는 경우가 있습니다. 내가 공기라면 축구공이 날아갈 때 빠르게 빙글빙글 돌거 나 공을 따라 움직일 것입니다.

신나게 달려보세요. 얼굴과 머리를 스 치는 바람을 느낄 수 있습니다. 내가 움 직이면 공기의 흐름이 달라집니다. 내가 공이 되었다는 생각을 하고 공기 중으 로 날아간다면 공기를 어떻게 움직일까 요? 한 쪽 방향으로 돌면서 나아간다면 공기의 흐름은 한 쪽은 조금 빠르고 다 른 한 쪽은 조금 느리게 됩니다. 비행기 가 하늘을 날 수 있게 되는 이유이기도 합니다. 왜 그런지 궁금하다면 마그누스 의 원리에 대해 스스로 공부해 보고 다 음 활동을 통해 회전하는 물체와 공기 의 흐름의 관계를 알아봅시다.

프롤로그

초등 3, 4

STEAM 프리킥은 바나나 모양처럼 날아가네요?

01

출처 : 회전하는 공의 진행방향-스포츠조선 2006. 05. 21

06 2013 융합인재교육(STEAM) 프로그램

• 상황제시 1

- 그림에서 공의 움직임을 보고 어떻게 수비 수를 피해 공이 휘어져서 날아갔을까 생각 해보도록 한다.

- 상황제시에서의 활동의 초점은 힘, 재질, 방 향 등 다양한 원인을 생각하는 경험을 갖는 정도로만 제시한다.

- 자신이 생각한 조건을 직접 활동을 통해 확인해본다.

- 바닥에 선을 그리거나 이동경로가 똑바른 지 확인할 수 있는 기준선을 그린다.

- 여러 가지 종류의 공을 손이나 발을 이용 하여 예상한 경로로 장애물을 피해 움직 여본다.

• 수업 준비물

- 농구공, 축구공, 던지지공, 볼링공 등 무게 감이 있는 공, 기준선, 장애물용 고깔

진행방향과 회전을 언급하지 말고 학생들 스 스로 원인을 찾아보는 경험을 가져보는 활동 으로 한다.

Tip

(17)

생 각 열 기

이름( )

휘어지는 움직임의 과학원리 찾기

축구

탁구

볼링

개인용

07

STEAM _ 스포츠 과학(Sports Science)

• 상황제시 2

- 축구, 탁구, 볼링 회전 영상 세 가지를 모두 보여주고 찾아봐도 좋고 한 가지를 여러 번 보여주고 관찰하게 해도 좋다.

- 모둠은 3~5인을 1개조로 구성한다.

- 영상에서 공이 회전하는 모습을 관찰할 수 있도록 한다.

- 동영상, 개인 관찰지 또는 포스트잇

학생들이 동영상에서 공의 움직임을 여러 관 점에서 관찰할 수 있도록 하는 것이 좋다.

Tip

(18)

생 각 열 기

회전하는 공에 숨은 과학

◆ 세 영상을 보고 공의 움직임에서 알게 된 사실을 모둠 친구들과 자유롭게 그림이나 글로 적어봅시다.

◆ 장애물을 피해 휘어지도록 하려면 공의 움직임이 어떻게 되어야 할까요?

알게 된 사실 모둠원

이름

모둠용

- 개인별로 관찰한 결과를 모둠원과 함께 토 의하면서 어떤 규칙성이 있는지 찾아보도 록 한다.

- 모둠별로 토의한 내용을 발표해본다. 모둠 끼리 공통적인 의견이 나오면 표시하여 다 른 모둠의 발표에도 관심을 기울이도록 한 다.

• 수업 준비물 : 활동지, 필기도구

학생들이 어려움을 겪을 경우, 공의 회전 방향 과 공이 움직이는 방향 사이의 관계에 대해 토 의의 초점을 맞추도록 유도한다.

Tip

(19)

생 각 열 기

회전하는 공은 어느 방향으로 갈까 1

이름( )

[상황 1]

힘을 준 방향

개인용

09

• 상황제시 3

- 활동을 통해 공의 진행방향과 회전 사이 의 관계를 경험했다면 이번 활동에서는 미 리 예측해보는 활동이다. 활동지의 그림을 보고 공이 나아가는 방향을 예상하여 그 려본다.

• STEAM 읽기자료

- 마그누스 효과, 베르누이정리 참고

[예시정답]

시계방향으로 회전하면서 앞으로 진행한다면 오른쪽으로 휘어지게 될 것이다.

• 수업 준비물 - 활동지, 필기도구

활동지에 있는 그림을 보고 공이 나아갈 방향 을 화살표로 나타낸다. 다른 의견이 있다면 그 렇게 생각한 이유를 들어보는 활동으로 연결 한다.

Tip

(20)

생 각 열 기

회전하는 공은 어느 방향으로 갈까 2

이름( )

[상황 2]

힘을 준 방향

공의 회전 방향 개인용

•STEAM 읽기자료

[예시정답]

반시계방향으로 회전하면서 앞으로 진행한다면 오른쪽으로 휘어지게 될 것이다.

(21)

생 각 열 기

회전하는 공은 어느 방향으로 갈까 3

이름( )

[상황 3]

개인용

힘을 준 방향

11

[예시정답]

반시계방향으로 회전하면서 뒤쪽으로 진행한다 면 오른쪽으로 휘어지게 될 것이다.

(22)

생 각 열 기

회전하는 공은 어느 방향으로 갈까 4

이름( )

[상황 4]

개인용

힘을 준 방향 공의 회전 방향

학생들이 직접 문제를 만들고 다른 친구들이 맞혀보도록 할 수 있다.

Tip

[예시정답]

시계방향으로 회전하면서 뒤쪽으로 진행한다면 왼쪽으로 휘어지게 될 것이다.

(23)

생 각 펼치기

더 잘 휘는 것은?

필요한 준비물 : 탐구방법 :

모둠용

모둠원 이름

13

• 창의적 설계

- 공이 나아가는 방향이 많이 휘어지게 하려 면 어떤 조건을 어떻게 해야 하는지 생각해 보고 아이디어를 모은다.

- 브레인스토밍을 충분히 한 후에 모둠별로 바구니를 나누어 주고 필요한 준비물을 가 져가도록 한다.

- 공이 휘어지는 정도를 확인하고 많이 휘어 지게 하기 위한 조건을 찾아보도록 한다.

- 여러 종류의 공, 저울, 줄자, 모둠별로 나누 어 줄 바구니, 활동지

모둠별로 확인해본 결과는 기록하여 활동이 끝난 후 발표해보도록 하면 서로 배울 수 있 다. 한다.

Tip

(24)

생 각 다지기

장애물을 피해 목표 맞히기

◆ 우리가 만든 프리킥존에서 장애물을 피해 목표물을 맞혀봅시다

◆ 프리킥존에서 성공하기 위해 지켜야 할 일을 말해 봅시다.

◆ 프리킥을 가장 잘 한 팀은 어느 팀인가요? 어떤 점이 잘 되었는지 설명하여 봅시다.

◆ 부족한 점을 보완하여 다음에 도전한다면 어떤 점을 고치고 싶은가요?

모둠용

• 감성적 체험

- 학생들은 공을 발로 다루는 능력이 아직 서 툴기 때문에 손으로 굴리면서 현상을 관찰 하는 활동으로 제시하는 것이 좋다.

- 프리킥에서 수비수의 역할을 하는 장애물 은 종이벽돌로 쌓도록 한다. 연습할 수 있는 시간을 충분히 주어 회전과 진행방향 사이 의 관계를 알아낼 수 있도록 한다.

- 모둠별로 경쟁할 때에는 프리킥존을 각팀에 서 만들어 순서대로 도전한다. 이때 한 팀이 상황을 만들고 다른팀이 도전해도 재미있 다. 단 상황을 만든 팀도 도전해야 너무 어 려운 문제를 만들지 않는다.

• 수업 준비물 : 종이벽돌, 농구공, 출발선, 점수 기록치란, 호루라기, 활동지, 필기도구

2-3차시를 연속으로 하여 구성할 수 있다.

Tip

(25)

생 각 다지기

최고의 프리킥 올림픽

모둠용

15

• 감성적 체험

- 읽기자료에서 처음에 본 그림자료를 활용하 여 직접 체험한 경험을 바탕으로 만화의 대 사를 완성한다.

• 수업 준비물 - 활동지, 필기도구

활동시간에 따라 만화를 그리는 시간이 부족 하면 대사만 넣어도 좋다.

Tip

(26)

평 가 하 기

스스로 평가하여 봅시다

평가 방법

평가

상 중 하

자기 평가

감성적

창의적 설계

상호 평가

감성적 체험

•우리 모둠 활동에서 열심히 참여한 친구 의 이름을 상·중·하 칸에 적어봅시다.

•수업 준비물 : 활동지, 필기도구

자기평가와 상호평가 방법을 설명하고 적극적 인 참여를 독려하도록 한다.

Tip

(27)

읽 을

거 리

마그누스 효과

원통같이 생긴 모양이나 공처럼 생긴 모양의 물체가 액체나 기체 속에서 회전할 때 한 쪽 방향으로 힘을 받는 현상입니다. 1853년 처음 이 현상을 실험적으로 조사 한 독일의 물리학자이자 화학자인 H. G. 마그누스의 이름을 따서 이러한 현상을 마 그누스 효과라고 불렀습니다. 이 효과는 테니스의 서브볼과 축구공 커브의 원인이 됩니다. 공이 공기 중에 회전하면서 날아가면 회전하는 공 때문에 공기의 속도가 달 라집니다. 이 차이로 압력의 차이가 생기고 점차 직선 경로로부터 벗어나게 됩니다.

마그누스 효과는 공기의 속도가 증가하는 곳의 압력이 감소한다는 베르누이 정 리의 한 예이기도 합니다. 예를 들면 공이 공기 중에 회전할 경우 공이 회전하면서 주위의 일부 공기를 끌고 가게 됩니다. 이때 공에서 보면 공기 입자가 사방에서 움 직여 지나갑니다. 공의 진행방향과 같은 방향으로 회전하는 면의 저항력은 공기의 흐름을 방해합니다. 반면 이 반대쪽에서는 공기의 유속을 증가시킵니다. 공기 흐름 이 감속되는 면의 높은 압력은 반대면의 낮은 압력으로 공을 밀게 되는데 바로 여 기서 상대적으로 공기 흐름이 빨라지게 됩니다.

[출처 : "마그누스" 한국 브리태니커 온라인

공기의 흐름

공의 회전방향

공의 아랫부분에서 공기의 흐름이 빨라지고 압력이 낮아져서 한 쪽으 로 휘게 된다

17

• 마그누스 효과는 학생용 교재에도 있으나 마 그누스 효과를 설명하는 베르누이 정리는 교 사용 자료에만 설명하였다.

활동전이나 중간에는 원리를 말해주지 않는 것이 좋다. 궁금해하는 학생이 있을 경우에 대 답해준다. 활동이 모두 끝나면 정리단계에서 말해주어도 좋고 조사활동으로 제시해도 좋 다.

Tip

(28)

초등3, 4

STEAM 표적 맞히기 왕이 되어보자

02

1. 주제 개요

도전의 관점에서 본다면 사람의 일생은 도전의 연속이라고 할 수 있습니다. 특히 신 체 활동 속에 내재되어 있는 도전은 아주 가까이에 있습니다. 던지기, 차기, 받기 등 성공의 기쁨을 경험할 수 있기 때문에 도전을 즐겁게 느낍니다. 어린이들은 혼자 하는 놀이보다 함께 하는 놀이를 즐거워합니다. 제기차기나 투호는 명절이 되면 흔히 하는 놀이일 뿐만 아니라 가족끼리 즐기는 운동 중에 배드민턴이 큰 비중을 차지합니다. 운 동을 하면서 항상 한 쪽으로 향하는 물체가 있다는 것을 쉽게 발견하지만 왜 그런지 는 모르고 지나칠 때가 많습니다.

4학년 도전 활동 중에서 표적을 향해 쏘는 활동이 있습니다. 손발로 표적을 맞히 는 활동과 도구를 사용하여 표적을 맞히는 활동이 있는데 이 프로그램에서는 신체 활동에 목표를 두기 보다는 재미있는 운동 속에 숨겨진 과학 원리를 탐구하는데 목 적이 있습니다. 4학년 도전활동에서는 도전 활동의 의미와 특성, 기본 기능, 자기 조 절 등의 내용을 통합하여 다룹니다. 특히 표적을 맞히려고 할 때 스스로 자신의 마 음을 조절해야만 표적에 집중할 수 있으며 협력활동이 제대로 이루어져야 성공의 기 쁨을 느낄 수 있습니다.

다음은 ‘표적 맞히기 왕이 되어보자’프로그램 단계별 수업 내용의 체계표입니다.

프로그램명 단계별 수업내용

상황 제시(1차시)

•셔틀콕을 손과 채를 사용하여 다양하게 던져보기

•날아가는 상황 꾸며보기 창의적 설계(2차시) •최고의 화살 만들기

감성적 체험(3차시)

•미션에 따라 화살 날리기

•초고속 카메라 영상에서 원리 확인하기

(29)

2. 학습 목표

 내용 목표

- 표적을 맞히기 위한 물체와 그렇지 않은 물체를 나눌 수 있다.

- 한 쪽이 무거운 물체가 날아갈 때의 모습을 관찰하여 설명할 수 있다.

- 안정적으로 목표물을 맞히기 위해 필요한 조건을 말할 수 있다.

- 안정적으로 날아가는 화살을 만들 수 있다.

- 무게중심이 가운데에 있는 물체와 한 쪽에 있는 물체를 구별할 수 있다.

- 안정적인 비행을 위한 화살 장치를 개선할 수 있는 방법을 평가하고 추가 아이 디어를 제시한다.

 과정 목표

- 안정적으로 표적을 맞히기 위한 방법을 창의적으로 고안할 수 있다.

- 안전을 위해 나와 우리 모둠이 지켜야 할 일을 알고 실천할 수 있다.

- 최고의 화살을 고안하며 친구들과 나의 아이디어를 비교하며 좋은 아이디어를 도출할 수 있다.

- 탐구과정에서 협력하여 탐구설계하며 원리를 알아보는 과정에서 역할을 나누 어 활동한다.

- 미션을 수행하기 위해 필요한 준비물을 합리적으로 선택하여 제작할 수 있다.

3. STEAM 과목 요소

 S : 한 쪽이 무거운 물체의 수평잡기 원리

- 셔틀콕, 화살, 투호 활동에서 한 쪽이 무거운 물체의 수평잡기 원리를 현상과 연 결하여 설명한다.

 T/E : 최고의 화살 설계 및 조립

- 한 쪽이 무거운 물체의 수평잡기 원리를 적용하여 최고의 화살 장치를 제작한다.

- 셔틀콕의 구조를 알아보고 체공이 오래 되기 위한 설계 및 제작한다.

 A : 최고의 화살 디자인하기

 M : 체공시간 계산

- 학생들이 직접 고안, 제작한 화살의 성능을 확인하기 위해 시간측정 어플리케이

션을 사용하여 시간을 측정하고 무게와 체공시간 사이의 관계를 알아본다.

(30)

4. STEAM 단계 요소

 상황제시

민수는 학교에서 가장 즐거운 시간이 체육시간이다. 친구들과 함께 할 수 있는 운 동은 더 즐겁다. 최근에는 배드민턴을 했는데 셔틀콕이 마치 제기를 찰 때처럼 항상 같은 방향으로 떨어지는 모습이었다. 배드민턴 라켓에 정확하게 맞는 것도 신기하다.

올림픽 선수들이 양궁을 할 때 화살이 한 방향으로 정확하게 날아가는 것과 같은 원 리일까 궁금해졌다.

이 단원에서는 공기의 흐름에도 항상 일정한 방향을 향해 날아가기 위해서는 물체 에 어떤 조건이 필요한지 탐구하여 보고 제작하여 본다.

표적을 맞히는 운동에서 가장 멀리 날아가게 하기 위해서는 무거울수록 좋을까 가 벼울수록 좋을까?

- 1차시에서 손으로 셔틀콕을 잡고 다양하게 던져보면서 한 쪽 방향으로만 떨어 지는 현상을 발견하고 던지는 거리를 달리하여 활동한다. 또한 수수깡으로 공기 의 흐름을 타고 목표물을 향해 던지는 상황을 관찰하도록 간단한 장치를 만들어 서 셔틀콕, 투호, 화살, 제기 등 한 쪽으로 목표를 향해 맞히는 활동을 현상적으 로 이해한다.

 창의적 설계

창의적 설계 단계에서는 구체적인 공학적 탐구로써 한 쪽이 무거운 물체의 비행 원 리를 활용한 최고의 화살을 제작하게 되는데, 이때 제작된 장치를 개선할 수 있는 방 법을 평가하고 설계, 모색하는 과정을 경험하게 된다.

- 2차시에서 동영상에 등장하는 주인공에게 필요한 최고의 화살을 만들기 위해 필 요한 원리를 적용해 보고 설계하여 제작한다.

 감성적 체험

감성적 체험 단계에서는 학습한 내용을 바탕으로 목표물을 맞히는 운동의 원리를

이용하여 최고의 화살을 던져보고 미션에 따라 가장 멀리 날아가는 활동과 목표물을

정확하게 맞히는 활동을 경험한다. 또한 초고속카메라로 촬영한 동영상을 보면서 자

신의 활동과 연관지어 원리를 발견할 수 있는 경험을 한다.

(31)

과목 체육, 과학, 미술 총차시 3 단원 (체육 4) 2. 도전활동 (과학 4) 1. 수평잡기

교육과정

2007개정교육과정_4학년_체육_다양한 표적 맞히기 게임의 기능을 익혀 즐겁게 게임에 참여할 수 있는 방법을 알 수 있다.

2007개정교육과정_4학년_과학_무게에 따른 물체의 수평을 잡는 방법을 알 수 있다.

2007개정교육과정_4학년_미술_움직이는 원리를 생각하며 움직이는 놀잇감을 만들 수 있다.

학습목표

1. 표적을 맞히기 위한 물체와 그렇지 않은 물체를 나눌 수 있다.

2. 한 쪽이 무거운 물체가 날아갈 때의 모습을 관찰하여 설명할 수 있다.

3. 안정적으로 목표물을 맞히기 위해 필요한 조건을 말할 수 있다.

4. 안정적으로 날아가는 화살을 만들 수 있다.

<상황 제시>

왜 어떤 물체는 한 쪽으로 향해

서 떨어질까?

(60분) (1/3차시)

ⓈⓉ 바구니에 제기, 셔틀콕, 투호, 던지기공을 담아두 고 모둠마다 탐구할 수 있는 활동을 해 봅시다.

- 먼저 셔틀콕을 다양하게 잡아서 던져보고 목표물에 맞혀 봅시다.

- 손으로 셔틀콕을 잡고 다양하게 던져보면서 알게 된 것이 있으면 모둠별 활동지에 알게 된 내용을 자유롭 게 적어봅시다.

*올라갈 때에는 고무가 위로 향하는데 아래로 내려올 때에는 고무가 아래로 향한다.

*셔틀콕을 거꾸로 잡고 던져도 같은 방향으로 올라 갔다가 내려온다.

*깃털부분이 흔들리면서 올라가고 내려오지만 고무 부분은 별로 흔들리지 않는다.

*친구에게 던질 때에는 고무가 친구를 향한다. 등 - 모둠에서 두 명이 패드민턴채나 배드민턴채를 이용하

여 30초동안 셔틀콕을 쳐봅시다. 다른 두 명은 이 때 셔틀콕의 모습을 관찰하여 봅시다. 움직이는 셔틀콕 의 모습은 어떠한가요?

Tip

•학생 수준이나 학교에 있는 준비물에 따라 채를 이용하지 않 고 손으로 던져서 목표물을 맞힐 수도 있다.

•30초보다 적거나 많게 할 수 있지만 시간을 제한하여 학생들 이 배드민턴 경기에 몰두하지 않도록 유의한다. 필요한 경우 에는 공의 움직임에 집중하도록 안내하는 것도 좋다.

▶ 준비물 셔틀콕

▶ 활동지#1

한쪽이 무거운 물체 속에 숨은 과학

▶ 준비물

셔틀콕, 패드민턴채 또는 배드민턴채, 초시 계 또는 스마트폰 기능이용

5. 지도안 총괄표

생 각 열 기

◆ 셔틀콕을 손으로 다양하게 던져보고 알게 된 사실을 모둠 친구들과 자유 롭게 그림이나 글로 적어봅시다.

◆ 라켓을 이용하여 셔틀콕을 친구와 함께 쳐보고 알게 된 사실을 자유롭게 그림이나 글로 적어봅시다.

이름 알게 된 사실

모둠용

모둠원 이름

(32)

<상황 제시>

- 이번에는 목표물과의 거리를 달리 하여 던져봅시다.

던지는 세기를 달리하여 던져봅시다. 셔틀콕이 목표 물을 맞힐 때의 모습은 어떠한가요?

*일정하게 같은 방향으로 날아간다.

*고무 부분이 목표물을 맞힌다. 등

Tip

•셔틀콕을 거꾸로 잡고 던져보거나 옆으로 잡고 던져보는 등 다양하게 던져보도록 한다.

•거리를 충분히 멀리 두어 목표물을 맞히도록 한다.

•항상 셔틀콕에서 고무쪽이 셔틀콕의 진행방향과 일치한다는 것을 관찰할 때 학생 스스로 관찰결과를 정리하도록 하고 교 사가 개입하지 않도록 한다. 이 때 고무쪽이 더 무겁다는 것을 알려주지는 않지만 수평잡기의 원리를 이용하여 더 무거운 쪽 을 찾는 탐구활동방법을 안내해도 좋다.

- 바구니에 있는 물체를 셔틀콕을 던진 것과 마찬가지 로 다양하게 잡아서 던져보고 목표물에 맞혀 봅시다.

Tip

•위의 경우와 마찬가지 방법으로 다양하게 던져보고 거리를 충 분히 멀리 두어 목표물을 맞히도록 한다.

•던지기공을 활용해도 원리를 탐구할 수 있는 재미있는 활동 이 된다.

- 셔틀콕을 다양하게 던졌을 때 알게 된 사실을 기록한 것을 다시 한번 보고 셔틀콕과 비슷하게 움직이는 종 류와 그렇지 않은 것을 나누어봅시다.

▶ 활동지#1

▶ 활준비물

제기 또는 투호 또는 던지기공 같이 한 쪽 이 무거운 물체 종류

야구공, 배구공, 축구공 같이 한 쪽이 무겁 지 않은 물체 종류

▶ 활동지#2

(33)

<상황 제시>

왜 어떤 물체는 한 쪽으로 향해

서 떨어질까?

(60분) (1/3차시)

ⓈⒺⒶ 수수깡으로 공기의 흐름과의 관계 알아보기 - 수수깡이 돌아갈 수 있도록 핀을 꽂아 막대에 고정시

킨 다음 선풍기에서 나오는 바람을 마주하도록 하고, 수수깡의 움직임을 관찰합시다.

[만드는 방법]

1. 수수깡 한 쪽에 삼각형 모양으로 자른 두꺼운 도 화지를 화살 깃털처럼 고정하여 붙인다.

2. 다른 수수깡으로 화살날개를 붙인 수수깡을 지 지하도록 세우고 움직일 수 있게 핀을 살짝 꽂 는다. 이 때 핀을 수수깡의 가운데에 붙이는 것 보다는 날개를 붙인 부분에서 멀어지게 고정하 는 것이 좋다.

3. 미니선풍기를 틀어놓고 수수깡의 움직임을 관 찰한다.

4. 고무찰흙을 조금 붙이거나 압정을 화살 앞 쪽에 꽂아두고 바람에 어떻게 움직이는지 확인한다.

- 수수깡 앞 쪽의 무게에 따라 화살의 움직임이 어떻 게 달라지나요?

*무겁게 했더니 더 안정적으로 선풍기 바람을 향한다.

*앞이 가벼울 때에는 화살이 자꾸 움직였다. 등 - 관찰한 결과를 발표하여 봅시다. 관찰한 결과에서 궁

금한 점을 이야기하고 그 이유를 생각해 봅시다.

[만드는 방법]

모둠 친구들이 활동할 때 공의 움직임을 스마트폰 을 활용하여 동영상으로 찍어서 학급홈페이지나 SNS에 결과물을 탑재하고 댓글로 알게 된 사실을 기록할 수 있다.

수수깡 실험장치는 비교가 되는 사진을 찍어서 올 리면 이후 자료에도 활용할 수 있다.

Tip

•수수깡의 무거운 쪽이 항상 선풍기 쪽을 향하는 현상에 초점 을 맞추어 활동을 진행한다.

▶ 준비물

수수깡, 핀, 고무찰흙, 압정, 미니선풍기, 자, 우드락, 두꺼운 도화지, 셀로판테이프, 가위

▶ 활동지#3 화살아 떨지말아라

생 각

열 기 화살아 떨지말아라

◆ 화살이 날아가는 것 대신 바람을 불어서 날아가는 상황을 나타내려고 합니 다. 우리 모둠이 생각한 장치를 그림이나 글로 설명해 봅시다.

◆ 수수깡 앞 쪽의 무게에 따라 화살의 움직임이 어떻게 달라지는지 모둠 친구 들과 이야기해봅시다.

모둠용

모둠원 이름

(34)

<창의적 설계>

안정적으로 날아가는 화살 만들기 (40분) (2/3차시)

ⓈⓉⒺⒶ 최고의 화살을 만들어서 어려움에 빠진 친구 를 도와줍시다.

- 애니메이션 '윌리엄텔 이야기'를 보고 우리가 최고의 화살을 만들어주도록 합시다.

- 윌리엄텔이 화살을 쏠 때 잘 쏘기 어려워 했다면 왜 그랬을까요?

*너무 멀어서 화살이 가다가 떨어졌기 때문 *바람이 불어서 화살이 흔들렸기 때문

*너무 떨려서 원하는 방향을 맞추기 어려웠기 때문 등 - 화살이 안정적으로 날아가려면 어떻게 해야 할까요?

Tip

•무게 중심을 앞에 둔다. 날개의 수를 늘린다. 화살길이를 길 게 한다 등 학생들의 다양한 의견을 충분히 발표하도록 한다.

- 여러분의 다양한 의견들을 직접 실험을 통해 확인해 보도록 하세요.

Tip

•모둠별로 재료를 바구니에 담아 나눠준다. 저울, 줄자 등은 필 요한 경우에 사용할 수 있도록 준비한다.

- 어떤 경우에 화살이 안정적으로 잘 날아가는지 토의 하여 기록하여 봅시다.

Tip

•화살이 안정적으로 날아가는 정도는 학생들의 시각적인 판단 에 의존할 수밖에 없으므로, 사용가능한 시간 내에 가능한 여 러 번 반복하여 수행하도록 한다.

- 어떤 경우에 화살이 안정적으로 잘 날아가는지 토의 하여 기록하여 봅시다.

▶ 애니메이션 '윌리엄텔 이야기'

http://www.youtube.com/watch?v=6T- L6YQeSaBk

▶ 준비물

포스트잇, 큰 전지 또는 sticky wall

▶ 활동지#4

최고의 화살 선물하기

▶ 준비물

- 고무찰흙, 화살세트(고무큐방이 앞에 달린 것), 꼬치용 나무, 마녀빗자루, 두꺼운 종이, 테이프, 가위, 저울, 줄자

▶ 활동지#5

최고의 화살만들기(모둠학습지)

▶ 화살을 날릴 때에는 날아가는 방향으로 학 생이 지나가지 않도록 안전에 유의하여 지 도한다. 떨어진 화살을 주우러 가는 시점을 통일하여 화살을 쏘는 동안에 주우러 가는 학생이 없도록 한다.

화살 대신 마녀빗자루 던지기 활동으로 바 꾸어 진행할 수도 있다.

생 각

펼치기 최고의 화살 선물하기

◆ 최고의 화살로 열심히 연습해서 금메달을 따고 싶은 친구가 있습니다. 어떤 화살을 만들어 줄 것인지 그림이나 글로 표현하여 봅시다.

개인용

222013 융합인재교육(STEAM) 프로그램

(35)

<감성적 체험>

최고의 화살쏘 기 올림픽

(20분) (3/3차시)

ⓈⓉⒶ 우리가 만든 최고의 화살을 직접 쏘아보고 미션 을 수행하여 봅시다.

- 가장 멀리 날아가는 화살 찾기 - 정확하게 목표지점을 맞히는 화살 찾기

- 최고의 화살을 만들기 위해 필요한 조건은 무엇인지 생각하여 봅시다.

- 동영상을 보고 화살이 날아가는 모습을 관찰하여 봅 시다.

- 여러분은 양궁선수가 쏜 화살이 날아가는 모습을 보 게 될 것입니다. 동영상을 잘 보고 여러분이 관찰한 사실들을 가능한 많이, 가능한 자세하게 기록하도록 하세요.

Tip

•동영상을 2회 이상(3회 권장) 반복하여 보여주어 학생들에 게 충분히 관찰할 수 있는 기회를 제공한다. 이때, 영상을 한 번 재생할 때마다 학생들에게 관찰한 결과를 기록하거나, 먼 저 기록했던 관찰 내용을 수정할 수 있는 시간을 제공한다.

•날아가는 화살이 춤추는 듯한 모습을 잘 관찰할 수 있도록 하 기 위하여 본 자료에서 제공하는 동영상보다 더 느린 속도로 볼 수 있는 동영상이 있다면 그것을 활용하도록 한다.

- 화살의 머리가 비스듬한 방향을 가리키는데도 화살 의 날아가는 방향이 변하지 않는 이유는 무엇일지 생 각해봅시다.

Tip

•교사가 미리 알려주지 않고 학생들 스스로 찾아보도록 한다.

•학생들이 어려움을 겪을 경우, 수수깡 실험과 관련지어 생각 해보도록 유도한다.

- 모둠별로 토의한 내용을 발표하여 봅시다.

Tip

•영상을 보는 중간에 관찰 포인트를 언급하여 학생들이 학습 목표 달성에 필요한 사항을 관찰을 통해 찾을 수 있도록 돕 는다.

▶ 화살이 날아가는 영상1

http://www.youtube.com/watch?v=9K6m- nyLNOIk

http://www.youtube.com/watch?v=aNI9B- G87qcI&list=PL11835C46D03064DF

(36)

평가 영역 평가항목 우수(A) 보통(B) 미흡(C)

창의적 설계

해결방안 및 계획

안정적인 화살을 탐구하 기 위한 계획을 세우고 탐 구방법을 구현하는 과정이 구체적이고 정확함

안정적인 화살을 탐구하기 위한 계획을 세우고 탐구방 법을 구현하는 과정에 대 한 이해가 부족하여 정확도 가 떨어짐

안정적인 화살을 탐구하기 위한 계획을 세우고 탐구방 법을 구현하는 과정에 대한 구체적 계획이 부족함

산출물 도출

안정적인 화살 탐구 결과 물에 수학과 예술의 융합 적 사고가 잘 나타남

안정적인 화살 탐구 결과 물에 수학과 예술의 융합적 사고가 부분적으로 나타남

안정적인 화살 탐구 결과 물에 수학과 예술의 융합적 사고가 나타나지 못함

감성적 체험

집중과 끈기

과제에 대한 집중력이 좋 으며 과제를 끈기 있게 해결함

과제에 대한 집중력은 있 으나 끈기가 부족함

과제에 대한 집중력과 끈 기가 부족함

호기심과 자신감

새로운 내용을 배우고 싶 어 하며 융합적 과제를 해 결할 때 어려워하지 않고 적극적으로 참여함

새로운 내용에 대해 약간의 흥미가 있으며 융합적 과제 를 해결할 때 어려워하지 만 참여함

새로운 내용에 대해 흥미가 거의 없으며 융합적 과제를 해결할 때 어려워하고 참여 하지 않음

창의성

문제를 해결하는 과정에 서 유창성, 융통성, 독창 성, 정교성이 두드러지게 나타남

문제를 해결하는 과정에서 유창성, 융통성, 독창성, 정 교성이 가끔씩 나타남

문제를 해결하는 과정에서 유창성, 융통성, 독창성, 정 교성이 거의 나타나지 않음

총평

6. 평가 계획

 수행·관찰 평가 계획

 평가기록지

평가 영역

이름

창의적 설계 감성적 체험

해결방안 총평 및 계획

산출물 도출

집중과 끈기

호기심과

자신감 창의성

(37)

 학생 자기·동료 평가 계획

평가 방법

평가

상 중 하

자기 평가

감성적

창의적 설계

동료 평가

감성적 체험

•모둠별로 역할 분담이 잘 되었으며 협동적으로 활동이 이루어졌는가?

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8. 학습 내용

셔틀콕이나 화살처럼 한 방향으로 정확하게 날아가야 하 는 경우에 어떻게 하면 원하는 방향으로 곧게 나아갈 수 있 을까요? 축구공이나 야구공처럼 둥근 경우에는 회전을 주거 나 무회전으로 방향을 전환할 수도 있습니다. 그러나 목표물 에 명중해야 하는 양궁은 원하는 방향으로 정확하게 날아가 야 합니다. 화살이 날아가는 거리가 멀기 때문에 공기의 흐름에 흔들리기 쉬운데 다시 원하는 방향으로 곧게 나아가기 위해서 만든 화살에는 과학적인 원리가 숨 어 있습니다.

활은 나무와 뿔, 그리고 나무와 금속 등 여러 재료들을 조립하여 만들기도 합니 다. 활시위 또한 여러 가지 다양한 질긴 재료로 만들어집니다. 중세 영국의 긴 활 은 아마나 대마로 된 시위를 사용했지만, 터키와 아라비아의 활은 비단과 모헤어 로 시위를 만들어 썼습니다. 등나무, 대나무, 식물섬유, 동물의 힘줄·가죽 등이 세 계 여러 지역에서 사용되었습니다. 화살은 이보다 더 큰 변화를 거쳐 왔습니다. 화 살대는 보통 한 가지 재료로 만듭니다. 때때로 나무와 금속 등의 2가지 재료를 결 합하여 만들기도 합니다. 화살촉은 구멍을 뚫어 끼우거나 접합시키거나, 또는 2가 지 방법을 모두 사용해서 화살대에 부착시킵니다. 깃털 등으로 된 화살깃은 거의 항상 화살의 비행을 안정시켜줍니다. 화살대의 앞쪽이 무거우면 깃을 달지 않아도 됩니다. [브리태니커 백과사전 중]

셔틀콕, 화살, 던지기공 등을 이용하여 가장 안정적으로 이동하는 물체를 만들 어 봅시다. 모양, 무게, 길이, 재질 등 다양하게 변화를 주어 목표물에 정확하게 날 아가기 위한 조건을 찾아봅시다.

프롤로그

초등 3, 4

STEAM _{목표물을 향해 쏴라}

02

셔틀콕 [출처 : 픽사베이] 다트 [출처 : 픽사베이]

• 상황제시 1

- 둥근 공은 어느 방향에서 쳐도 상관없지 만 셔틀콕은 배드민턴채에 항상 고무부분 을 쳐야 한다. 공중을 날아와 항상 같은 방 향으로 떨어지는 모습을 설명없이 제시해 본다. 일반공과 다르게 셔틀콕이나 제기, 화 살 등은 어떤 특징이 있을까 궁금해하도록 제시한다.

궁금증만 갖도록 유도한다.

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