2021년 STEAM 교사연구회 결과보고서
2021. 11.
영남고등학교
“이 보고서는 2021년도 정부의 재원으로
한국과학창의재단의 지원을 받아 수행된 성과물임 ”
목 차
1. 요약문··· 01
2. 서론··· 03
3. 연구 수행 내용 및 결과··· 03
가. STEAM 프로그램 개발‧적용 ··· 04
(1) 프로그램 개발 내용 ··· 04
(2) 프로그램 개발‧적용 결과 ··· 05
나. 성과 확산 및 실천 ··· 06
(1) 교사연구회 STEAM 행사 개최 ··· 06
(2) STEAM 교사연구회 간 상호 네트워크 컨설팅 결과 ··· 06
다. STEAM 프로그램 적용 성과 분석 및 조사 ··· 07
(1) 수혜학생 태도 조사 ··· 07
4. 결론 및 제언··· 09
5. 참고문헌··· 10
[부록]
부록1. STEAM 프로그램 개발 내용 및 결과물(교수학습지도안, 교사용 참고자료, 학생용 활동지) 부록2. 학생 산출물, 사진
부록3. 회의록
1. 요약문
◦ 연구 목적 및 필요성
STEAM 교사 연구회에 소속되어 있는 다양한 교과의 교사들이 함께 협력하여 수업 의 과제 해결이나 효율적인 수업 방법을 연구하고 개선하는 활동을 자유로운 분위기 에서 융통성 있게 연구하는 분위기를 조성하는 것이 중요하다. 또한 STEAM 프로그램 에 대한 학생, 교사 만족도 조사 결과를 바탕으로 상관관계를 분석하고 의견을 수렴 하여 교육 프로그램, 교육적 환경, 교육 자료 등의 다양한 요소를 수정, 개발하고 이 에 필요한 교사의 전문성을 함양하고자 한다.
정규 교과내에 Maker 교육을 접목시켜 교육과정을 재구성하고, 학생들에게 새로운 방식의 배움을 선사하는데 목적을 두며, ‘탄소 중립을 실현하는 에너지 제로 하우스 만들기’라는 현실 문제를 주고 학생들 스스로 창의적 아이디어를 구현하기 위해 3D 프린터, 아두이노, 코딩을 직접 체험하면서, 만들기에 필요한 도구의 사용법 및 디지 털 시대에 필요한 기술을 이해하고 디지털 소양을 함양하도록 한다. 제로 하우스 설 계 과정에서 ‘무엇을 만들어 볼까’라고 생각하는 데서 배움을 시작할 수 있도록 하고, 탄소 제로를 실현할 수 있는 방법을 고안할 때 끊임 없이 ‘왜’라고 질문, 비 판, 분석하면서 학생들이 문제의 본질에 다가갈 수 있는 기회를 제공할 수 있다. 지 진을 견딜 수 있는 구조, 단열의 효과를 극대화하는 방법 등 문제를 해결하는 과정에 서 기존의 사고를 끌어올리고 창의적 사고를 함양할 수 있도록 하며, 자기 주도적으 로 학습할 수 있도록 수업 환경을 조성하는 방법을 연구한다. 결론적으로 다양한 학 문 영역을 경험하여 급격하게 변화하는 미래 사회를 이끌어 갈 창의 융합형 인재를 양성할 수 있다.
◦ 연구 프로그램별 내용
(가) 에너지 제로 하우스의 원리 이해하기
① 튼튼한 나만의 집 만들기(1~2차시) - 지진과 내진 설계 알아보기 ② 따뜻한 나만의 집 만들기(3차시) - 단열의 원리 알아보기
③ 절약형 나만의 집 만들기(4차시) - 에너지 제로 하우스 알아보기 ④ 아름다운 나만의 집 만들기(5~6차시) - 첨단 과학 기술 알아보기 (나) 에너지 제로 하우스 설계 및 제작
① 설계 조건에 따라 하우스 제작에 필요한 재료 선정하고 선생님에게 신청하기 ② 가로, 세로, 높이 실측값이 포함된 설계도면 구상하기
③ 다양한 재료를 활용하여 튼튼한 나만의 에너지 제로 하우스 만들기 (다) 에너지 제로 하우스의 평가
① 친구들 앞에서 제작한 에너지 제로 하우스의 기능에 대해 조별로 소개
② 통풍, 환기, 단열의 효과를 확인하기 위해 드라이기로 제로 하우스 내부 온도 를 높이고, 무선 MBL 온도 센서를 활용하여 태블릿 PC로 실시간 온도 변화 그 래프를 확인
③ 조별로 제작한 에너지 제로 하우스를 설계 조건 충족 여부(디자인/단열,환기 효 과/내진 설계 여부/창문/실용성 등)에 따라 동료 평가 실시
◦ 연구 범위 및 개발 결과
(가) 메이커(Maker) 활동을 교과에 접목시켜 교육과정의 재구성 방안 연구
① 과학탐구실험 교과에서 지구과학Ⅱ과목과 연계하여 지진이 일어나는 과정, 지진
파, 규모와 진도, 내진 설계 방법 등을 알아보고, 내진 설계(내진 구조, 면진 구 조, 제진 구조) 건축물 모형을 직접 제작하여 건축물의 안정도를 비교하도록 수업 을 구상함.② 물리학Ⅰ과목과 연계하여 단열의 의미를 학습하고, 적절한 단열재를 선택하여 에너지 제로 하우스를 제작할 수 있도록 함. 기술 가정 교과와 연계하여 3D펜 및 3D프린터를 직접 사용하게 하고 조작적 능력 및 첨단 기술을 통합적으로 적용할 수 있는 안목을 기를 수 있도록 함.
③ 미술 교과와 연계하여 에너지 제로 하우스 건축물의 실용성과 디자인을 최종 평 가 요소로 넣음. 자신의 생각을 창의적으로 표현할 수 있는 기회를 제공
(나) 다양한 교과 내용을 융합하여 효율적으로 수업할 수 있는 방안 연구
① Co-teaching 교수법을 통해 한 수업에 2인의 교사가 팀이 되어 수업을 진행하도
록 구상함. 교사 대 학생의 비율이 감소하여 학생들은 배움의 기회가 늘어났으며, 학생 개개인의 학습상황이 잘 파악되어 높은 학업 성취효과를 얻을 수 있었음.교사 간에 협력 및 협업하는 과정에서 상호 지속적 배움의 기회를 가지게 됨.
② ‘나만의 에너지 제로 하우스’를 직접 제작하기 위해서는 학생들이 3D 프린터, 3D펜, 코딩, 태양광 전지 연결, 코딩, 목공 등 다양한 도구를 사용하는 방법을 숙 지해야 했음. 따라서 STEAM 프로그램을 실행하기 전에 STEAM 교사 연구회 소 속 교사들 간 충분한 연수를 통해 다양한 도구의 사용법을 이해하고, 학생에게 제대로 된 수업의 안내자 역할을 할 수 있도록 연구함.
③ 다양한 교과의 내용이 융합된 프로그램이기 때문에 시간이 다소 걸릴 수 있다는 점을 감안하여 블록타임제 방식으로 수업을 진행함. 제로 하우스를 설계하고 제 작할 때 학생들의 다양한 아이디어가 창출되고 실현되면서 STEAM 역량을 끌어 올릴 수 있었음.
◦ 활용 계획
(가) STEAM 교사 연구회 소속 교사들이 학생, 교사 만족도 조사 결과를 체계적으로 분석하여 더 나은 STEAM 프로그램을 개발되도록 함.
(나) 개발한 STEAM 프로그램이 확산될 수 있도록 전 교사에게 연수 예정, 전문가 자 문 예정
2. 서론
◦ 미래 사회가 요구하는 핵심 역량을 고루 갖춘 창의·융합형 인재 육성
- 다양한 교과와 연계된 수업을 진행하고 학생의 삶과 밀접한 관련이 있는 실생활 문제를 창의적으로 해결하도록 함으로써 4차 산업혁명 시대를 이끌 수 있는 미래 형 인재로 육성
- 실제로 다양한 문제를 직면했을 때 문제를 인식하고 스스로 탐구하며 문제를 해 결할 수 있는 과학적 탐구력과 비판적 사고력 함양 및 계발
◦ Maker 활동 과정에서 얻을 수 있는 다양한 경험으로 잠재적 학습 결과 창출 - 문제 인식, 아이디어 산출 및 제작 과정에서 4차 산업혁명에 대비한 진로 개척 역
량과 창의・융합적 사고를 함양
- 다양한 아이디어를 낼 수 있는 기회를 제공하여 문제해결능력과 사고력 함양 - 아이디어를 제시하는 과정에서 다른 학생들의 다양한 아이디어 창출, 다른 학생들
의 아이디어들이 가치 있고 다양하다는 것에 대한 인식, 공동체 의식, 동료와 상 호작용, 동료의 장점과 교사의 피드백을 미러링 하는 등 긍정적 효과 기대
◦ 학생의 학습과 성장을 돕는 방향의 감성적인 융합형 프로젝트 수업 개발
- 다양한 과학 기술과 문제를 접하고 스스로 답을 찾아가는 과정에서 성공의 경험 을 느끼게 하고 과학 기술에 대한 흥미를 높임
- 다양한 산출물이 나올 수 있도록 협력하는 과정에서 학습에 대한 몰입도를 높이 고 도전 정신을 일깨우는 등 성찰을 강조
- 작품을 공유하고 피드백하는 과정에서 STEAM 프로그램에 참여하는 학생들에게 배움을 즐기는 행복교육의 기회 제공
3. 연구 수행 내용 및 결과
STEAM 프로그램
구분
프로그램명 내 집은 내가 마련! (안전형 & 절약형 제로 에너지 하우스 만들기) 선행
프로그램명
<2019년 STEAM 교사연구회>
고등학교 과학 (1) 표현 수업용 STEAM 프로그램
학교급 고등학교 대상 학년(군) 1학년
목표 수혜학생 수 200명
중심과목 과학 중심과목
성취기준 영역 [고등학교] (2) 첨단과학탐구
연계과목
과학 과학 미술 기술가정
연계과목 성취기준 영역
[고등학교] (0.5) 생태계와 환경 [고등학교] (0.5) 역학과 에너지 [고등학교] (2) 실용디자인
[고등학교] (2) 기술 시스템, 기술 활용
개발계획
주제 연번 차시
(시수) 과목 연계(안)
1 1 과학(1)
가. STEAM 프로그램 개발 및 적용 (1) 프로그램 개발 내용
(가) 메이커(Maker) 활동을 교과에 접목시켜 교육과정의 재구성 방안 연구
2 1 과학(1)
3 2 과학(0.5) + 기술가정(1.5)
4 2 미술(1) + 과학(0.5)
5 2 미술(1) + 기술가정(0.5)
구분 수행 결과
교수학습지도안 개발 차시 총 8차시
수업 적용 기간 2021. 5. 3. ~ 2021. 11. 17.
(STEAM 수업) 수혜학생 수 영남고등학교 200명(고등학교 1학년 전교생) 학생 태도검사 1차(사전) 검사 7월~8월, 14개 학급(200명) 실시완료
2차(사후) 검사 9월~10월, 14개 학급(200명) 실시완료 학생 및 교사 만족도조사 10월 29일 실시 완료
논문 게재 학회명 해당없음
게재여부 해당없음
학술대회 참가 행사명 해당없음
일자/장소 해당없음
특허출원(국외, 국내) 출원명 해당없음
1) 에너지 제로 하우스 설계
가) 지구 온난화 극복을 위해 이산화 탄소 배출량을 줄이고, 저 에너지로 난방과 냉방 효율을 높일 수 있는 에너지 제로 하우스에 대한 개념을 학습하고, 에너지 를 절약하기 위한 방안에 대해서 탐구해보는 시간을 가짐.
나) 단열이 무엇인지에 대해서 알아보고, 좋은 단열재가 가져야 하는 조건을 학습 함. 열에너지가 전도, 대류, 복사로 전달된다는 것을 알고, 각 과정을 차단할 수 있는 단열재의 종류와 모양에 따른 단열 효과에 대해서 조사함.
다) 국내외 지진 발생 피해 사례를 조사해 보고, 지진 발생시 피해를 최소화 하는 내진 설계에 대해서 조사함. 지구과학 과목의 지진 발생 과정, 지진파, 규모와 진도 단원 부분과 연계하여 수업시간을 활용하여 기초 지식을 얻고, 우리 나라 지진 발생 현황과 지진 피해 정도에 대한 자료를 인터넷과 서적을 이용하여 조 사함.
라) 재료와 구조에 따라 구조물의 내구성이 어떻게 달라질 수 있는지 하는지 우드 락, 수수깡, 젠가 블록, 하드보드지를 이용하여 안정적인 구조물을 제작해 봄.
마) 수업 시간에 학습한 내용과 조사한 내용을 바탕으로 자신만의 에너지 제로 하 우스 설계 도면을 작성함.
2) 에너지 제로 하우스 제작
(나) 학습 과정에서 얻을 수 있는 다양한 경험으로부터 잠재적 학습 결과(다양한 아
이디어)를 창출하고 표현할 수 있도록 연구◦ 신재생 에너지, 연료 전지, 재활용 시설 등 에너지 절약 방법에 대해 학습한 후, 국내·외 지 속 가능한 친환경 에너지 도시의 사례를 조사하고 발표
◦ 현대 건축물에 적용된 내진 설계 사례와 기사를 접한 후 원리에 대해 학습 ◦ 냉난방 기구 사용, 주방 기구 사용, 단열과 폐열의 활용, 지구 온난화 같은 일
상 생활에서 열에너지와 관련된 사례를 열의 이동 방법과 관련지어 이해
◦ 주택에서 사용하는 전력, 난방 등 에너지를 최소화 할 수 있는 방법과 제로 에너지 하우스가 에너지를 절약할 수 있는 근거에 대해 탐구
◦ 첨단 건설 기술의 핵심 기술과 동향을 파악하여, 건설 기술에서 활용되고 있 는 재난 예방과 관련된 예를 조사하고 발표
(2) 프로그램 개발‧적용 결과
교수학습 지도안 개발
차시(시수)
프로그램명 프로그램 주제 운영
대상(학년)
완료 여부
개발 수업적용 학생수 1 튼튼한 집 만들기 지진이란? 우리 집 내진
설계 알아보기 1학년 완료 완료 200
2 튼튼한 집 만들기 내진 설계 구조물 제작 1학년 완료 완료 200 3 따뜻한 집 만들기 단열의 원리 알아보기 1학년 완료 완료 200 4 절약형 집 만들기 에너지 제로 하우스 알아보기 1학년 완료 완료 200 가) 3D프린터와 3D펜 사용법에 대해서 숙지하고, Thinkercad를 이용하여 3D프린
터에 사용할 설계도를 제작함.
나) 설계한 제로 하우스를 3D프린터와 3D펜을 이용하여 구조물의 각 부분에 적합 하게 제작하여 제로 하우스 모형을 실제 제작함.
다) 제작한 제로 하우스 모델에 단열재를 부착할 부분의 크기에 맞게 선택한 단열 재를 재단하여 설치함.
라) 제작한 모형의 내부와 외부에 에너지 누출이 생길 수 있는 부분을 확인하고 보 완.
3) 에너지 제로 하우스 평가 및 발표
가) 드라이기로 하우스 안의 온도를 일정하게 맞추고 무선 MBL 온도 센서를 활용 하여 조별로 제작한 에너지 제로 하우스의 단열 효과를 확인함. 조별로 태블릿 PC에서 앱과 연동시켜 시간별 온도 변화 실시간 그래프를 확인하고 자료를 공 유하여 조별 평가를 실시함.
나) 단열과 환기의 정도를 활동 보고서에 기록하고 에너지 제로 하우스를 제작하기 전에 제시한 조건을 충족하였는지 여부에 따라 자기 평가 및 동료 평가 실시하 고, 결과물을 발표함.
나. 성과 확산 및 실천
(1) 교사연구회 STEAM 행사 개최
◦
학생들이 만든 에너지 제로 하우스와 활동 내용, 평가지 등을 분석하여, STEAM 교 사연구회 소속 교사들과 함께 성과 공유회 개최◦
교무실 옆 과학관 프로그램에 전시- 교무실 옆 복도 공간을 활용한 오픈랩 부스 행사로 자유로운 분위기에서 에너지 제로 하우스 성과물을 공유하고 무선 MBL 온도 센서를 다루어 단열 효과를 직접 체험 할 수 있도록 함. 교내 학생들이 환경 관련 문제에 대한 경각심을 가지고 앞으로 나아가 야 할 건축과 과학 기술의 기본 개념을 숙지할 수 있도록 안내
회차 일시 장소 참석대상 주요내용
1차 ‘21.09.15. 과학 실험실 STEAM 교사 연구회 소속 연구원 6인
- 수업 성과 공유
- 학생 활동 과정, 결과물 평가 분석
1차 ‘21.10.25. 교무실 앞 복도 전 학년 학생 - 성과물 공유
- 단열 효과 직접 실험
(2) STEAM 교사연구회 간 상호 네트워크 컨설팅 결과
회차 일시 장소 참석자 상호 컨설팅 결과
1차 ’21.5.31.(월)
16:30~18:00 온라인 정선우 교사(참여연구원) 장조은 교사(참여연구원)
- 학생들의 결과물을 유의미하게 평 가할 수 있도록 평가 도구를 제작
2차 ’21.7.15.(목)
16:30~18:00 온라인 장조은 교사(참여연구원)
- STEAM 1차 사전 조사 결과를 바 탕으로 학생들의 태도를 분석 후 STEAM 프로그램 적용
3차 ’21.9.14.(화)
16:30~18:00 온라인 장조은 교사(참여 연구원) 장석원 교사(연구 책임자)
- STEAM 2차 사전 조사 결과를 바 탕으로 학생들의 태도를 분석후 STEAM프로그램에 최종적용
5 아름다운 집 만들기 3D펜, 3D프린트 활용 1학년 완료 완료 200 6 아름다운 집 만들기 설계도 그리기, 준비물 구성 1학년 완료 완료 200 7 나만의 에너지 제로
하우스 만들기 에너지 제로 하우스 제작 1학년 완료 완료 200
8 나만의 에너지 제로 하우스 만들기
에너지 제로 하우스 제작
및 평가 1학년 완료 완료 200
합계 1,000
다. STEAM 프로그램 적용 성과 분석 및 조사 협조
(1) 수혜 학생 태도 조사
◦수혜 학생 수 : 고등학교 1학년 200명
◦검사 대상 선정 이유 : STEAM 프로그램에 참여하는 학생으로 구성(주요 교과 : 통합과학)
◦학생 사전 태도 검사 시기 : 2021.06.~07. / 학생 사후 태도 검사 시기 : 2021.10.~11.
<학생 사전 태도 검사> 213명 참여
<학생 사후 태도 검사> 126명 참여
학생 사전 태도 검사 및 사후 태도 검사의 동일 문항에 대한 답변을 비교하였을 때, 전반적으로 과학의 관심도, 유용성, 이해도가 비슷하였다. 사전・사후 태도 검사 비율 이 비슷한 이유는 STEAM 프로그램에 참여하기 전에도 이미 학생들은 과학의 관심도, 이해도가 높은 편이었으며, 과학이 유용하다고 인식하고 있었음.
<학생 사후 태도 검사> - STEAM 프로그램 수업에 관한 내용
과학 관련 도서를 찾아보는 활동과 과학관련 활동(과학관 견학, 과학 행사 참여, 과학 관련 글읽기) 부분에서 학생들의 태도 변화가 크게 나타났음을 알 수 있음.
STEAM 프로그램을 운영하는 동안 학생들이 교과 수업과 다른 활동들을 병행해서 참 여함으로 인해서, 스케쥴 관리가 다소 힘들었던 것으로 보이며, 이로 인해 과학 과목 성적이 소폭 하향한 것으로 나타남.
장래 희망 부분에서도 STEAM 프로그램 시작 전에는 다양한 분야의 장래 희망을 선 택하였으나, 프로그램 수행 후 과학관련 진로에 더 관심이 많이 생겼음을 확인할 수 있음.
과학과 수학과목에 관심이 생겨 학생들이 다른 학생들과 과학관련 주제로 토론하거나 자신들이 알게된 지식을 공유하는 모습을 보임으로 인해서 많은 학생들에게 과학 과목 에 대한 흥미를 유발 시킬 수 있는 긍정적인 면이 있음을 확인함. 또한, 설문 조사 결 과 과학과 수학 과목에 대한 자신감을 얻게 되었다는 응답이 사후설문조사에서 소폭 향상되었음을 알 수 있음.
STEAM 프로그램에 참여하며 단순히 수학과 과학 과목에만 관심이 집중되는 것이 아
니라, 다른 과목에서의 수학적 현상과 과학적 현상에도 관심을 가지게 되었으며, 일상 생활을 하는 동안에도 과학적 탐구를 할 수 있는 자질을 얻게된 것으로 보임.
STEAM 프로그램에 참여한 학생들에게 과학 과목과 수학 과목에 대한 동기부여와 다 양한 과학 관련 활동에 관심을 높이는 결과가 나타나 앞으로 STEAM 프로그램을 특정 학생들에게만 적용할 것이 아니라, 전교과에 적용하여 학생들의 과학과 수학에 대한 자세를 더 높일 수 있도록 하여야 할 것으로 보임.
4. 결론 및 제언
(1) 교사연구회의 전체 회원 사이의 협력적 활동 내용
- 에너지 제로 하우스 제작을 위해 물리, 지구과학, 화학, 컴퓨터 시뮬레이션, 3D프린 터 이용 등의 다양한 분야 지식이 필요하였으며, 참여 교사들이 제작 전 과정에 대해 서 숙지하여 학생들이 에너지 제로 하우스를 제작하는 동안 조력자로서의 역할을 함.
(2) 교사연구회를 통해 참여 교사들의 STEAM 수업 역량 증가 내용 및 설명 제시
- 물리학과 지구과학, 화학의 경우 전공 선생님의 전공지식을 활용하고, 컴퓨터를 이용 한 설계도 시뮬레이션과 3D프린터 사용에 대해 STEAM 교사연구회 선생님들이 직접 공부하고, 제작해 봄으로써 관련 프로그램과 3D프린터 활용에 대한 이해도를 높임.
(3) STEAM 교사연구회와 해당 STEAM 수업 프로그램 발전을 위한 개선 방안
- 위에서 습득한 지식을 바탕으로, 실생활에 필요한 아이디어를 구체화하는 능력을 갖 추게 됨. 여러 교사들에게 관련 내용을 연수하여 교내 전 교사가 컴퓨터 시뮬레이션 과 3D프린터 사용 기초에 대해서 알 수 있도록 전달할 계획임.
- 온, 오프라인 수업에서 STEAM 수업 프로그램을 모두 적용할 수 있도록 페들렛, 잼 보드, 멘티미터, 구글 프리젠테이션, 라이브워크시트 등의 프로그램을 활용하여 학생 들과 함께 공유하는 미래형 수업을 연구할 계획임.
(4) 교사연구회 참여를 통한 STEAM 프로그램 개발‧적용 관련 좋았던 점과 어려웠던 점 - 고등학생의 경우 정규 교과내 이미 교과별 심화학습을 진행하고 있어, 담당 교과를 벗어난 부분에 있어서 학생들의 이미 높은 수준임. 따라서 STEAM 프로그램을 수업에 적용할 때 교사가 전공을 벗어나 타 교과 부분의 내용을 학생들에게 학습시키기 위해 서 업무가 자연스레 늘어나게 되고, 학생들에게는 깊이 있는 학습을 진행시키기 어려 울 수 있음. 이를 극복하기 위해 타 교과 교사들과 수업 내용을 적극적으로 공유함.
또, 한 수업에 2인의 교사가 함께 수업을 진행하는 Co-teaching 교수법을 통해 수업 부담이 오히려 줄고, 교사로서의 긴장감이 유지되어 더 좋은 수업이 나올 수 있었음.
- 건축물을 설계하는 것과 실제 모형을 제작하는 과정이 현직 교사들에게 다소 생소
하여 처음 STEAM교사 연구회 교사를 초빙하는데 어려움이 있었으나, 참여하였던 선 생님들이 프로그램을 진행하는 동안 학생들과 함께 배우고 실력을 쌓아가는 과정을 거치며 보람을 느끼게 된 것 같음.
- STEAM 프로그램에 MAKER 교육을 포함시켜 학생들의 창의적인 아이디어를 실현시 킬 수 있는 기회를 제공함. 하지만 코로나19로 인해 학생 활동 중심 수업 및 조별 활 동에 다소 제약이 있었음. 온라인 수업 환경에서 다양한 수업 콘텐츠 및 운영 방향을 제시하여 앞으로 STEAM 프로그램이 원활하게 운영될 수 있도록 하는 교육과정 운영 에 대한 협의회 및 연구가 필요함.
5. 참고문헌
1. Hyun-Jung Seo, Hwa-Jung Han, Kew-Cheol Shim(2012). The Effects of the STEAM-based Educational Program on the Creative Thinking of Scientifically Gifted Students, and the Perception of STEAM Instruction. 49(2). 275~286
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.
[부록1] STEAM 프로그램 개발 내용 및 결과물
프로그램 명: 고등학교 과학 (1)표현 수업용 STEAM 프로그램
1. STEAM 프로그램 개발·적용 교육과정
연번 차시 (중심과목)
2015 개정 교육과정 성취기준
(연계과목) 성취기준 영역 1 1~3/9 [10과탐03-02] 첨단 과학기술 및 과학 원리가 적용된 과학 탐구 활동의 산출물을
공유하고 확산하기 위해 발표 및 홍보할 수 있다.
[고등학교]
[12지과Ⅱ01-03]
2 4~6/9 [10과탐03-02] 첨단 과학기술 및 과학 원리가 적용된 과학 탐구 활동의 산출물을 공유하고 확산하기 위해 발표 및 홍보할 수 있다.
[고등학교]
[12물리Ⅰ01-07]
[12정보01-01]
[12기가04-01]
3 7~9/9 [10과탐03-02] 첨단 과학기술 및 과학 원리가 적용된 과학 탐구 활동의 산출물을 공유하고 확산하기 위해 발표 및 홍보할 수 있다.
[고등학교]
[12미02-04]
[12미02-05]
2. STEAM 프로그램 총괄표(총 9차시)
차시 주요내용
1~3 /9
주제(단원)명 1. 튼튼한 집 만들기 (내진 설계 알아보기/내진 설계 구조물 제작)
지구 온난화를 극복하기 위한 ‘에너지 제로 하우스’를 만들기 전에 실제로 본인이 살 집을 설계한다는 가정하에 건축물 안정성의 중요성을 인식할 수 있도록 한다. 지구과학Ⅱ 교과의 지구 형성과 역장 단원의 지진을 융합하여 내진 설계의 원리를 알아보고 이를 적용하여 완성도 높은 에너지 제로 하우스를 만들 수 있도록 유도한다.
Co 1. 국내외 지진 발생으로 인한 피해 사례 알아보기(뉴스, 유튜브) 2. 지진 규모에 따른 인명 피해 발생의 정도 확인하기(뉴스, 유튜브)
CD PS 시를 활용하여 한반도 내 지진 진앙의 위치 계산하기
ET 1. ‘우리집 내진설계 간편 서비스’사이트를 통해 우리집의 내진 설계 유무를 파악하고 건축물 안정성의 경각심을 고취
2. 내진 구조, 면진 구조, 제진 구조를 활용한 내진 설계 건축물 모형을 각각 제작하고 건축물의 견고함 비교하기
4~6 /9
주제(단원)명 2. 따뜻하고 아름다운 집 만들기 (단열의 원리/3D 펜, 3D 프린트/설계도 구상) 패시브 하우스, 액티브 하우스의 사례를 조사하여 친환경 건설 기술과 신재생 에너지에 대해 알아본다. 물리학Ⅰ 교과의 역학과 에너지 단원과 연계하여 단열의 원리를 습득하고, 에너지를 절약하면서 단열의 효과를 높이는 방법을 고안하고 실제로 적용할 수 있도록 한다. 기술가정 교과의 ‘기술 시스템’ 단원과 연계하여 건축물의 설계도를 그리고, 건축물을 만들 때 필요한 준비물(3D 펜, 3D 프린트, 단열재 등)을 선택하여 잘 활용할 수 있도록 숙련하여 능동적으로 대처할 수 있는 기술활용능력을 기른다.
Co 패시브 하우스와 액티브 하우스 사례 살펴보기(뉴스, 유튜브)
CD 1. 조별 토의를 통해 나만의 에너지 제로 하우스에 적용할 신재생 에너지와 친환경 건축 기술 고안하고 아이디어를 재구성
3. STEAM 프로그램 차시별 수업지도안
차시 주요내용
2. 건축물의 설계도를 그리고 건축물을 만들 때 필요한 준비물을 잘 활용하여 자기 생애를 스스로 설계할 수 있는 생활자립능력을 함양
ET 1. 여러 가지 단열재 중 단열 효과가 뛰어난 단열재를 실험을 통해 찾아보고 나만의 에너지 제로 하우스에 적용할 단열재를 고를 수 있는 안목을 기름
2. 3D 펜과 3D 프린터를 활용하여 기술을 통합적으로 적용하는 능력을 기름
7~9 /9
주제(단원)명 4. 에너지 제로 하우스 제작하기(만들기 및 평가)
1~6 차시까지 학습한 내용을 학생들이 종합적으로 적용시켜 조별로 ‘나만의 에너지 제로 하우스’를 제작함. 사전에 작품의 조건을 제시하여 지금까지 학습한 내용을 충족할 수 있도록 한다. 미술 교과의 ‘표현’ 단원과 연계하여, 주제와 조건, 재료 등을 종합적으로 검토하고 작품에 대한 성찰을 바탕으로 평생 학습 능력을 함양할 수 있도록 자기,동료 평가를 진행한다.
CD 1. 설계도를 이용해 구체화된 아이디어를 재구성 2. 조건에 부합하는 ‘나만의 에너지 제로 하우스’ 만들기
ET 자기, 동료 평가 과정에서 팀별 작품을 비교하고 목표 달성의 여부 확인하기
중심과목 과학탐구실험 학교급/학년(군) 고등학교/1 학년
중심과목 성취기준
영역
[고등학교]과학탐구실험 (2)첨단과학탐구
중심과목 성취기준
[10과탐03-02] 첨단 과학기술 및 과학 원리가 적용된 과학 탐구 활동의 산출물을 공유하고 확산하기 위해 발표 및 홍보할 수 있다.
주제(단원)명 첨단과학탐구 차시 1~3/9
학습목표
1. 내진 구조, 면진 구조, 제진 구조의 건축물 모형을 만들어 지진의 흔들림 정도를 비교할 수 있다.
2. 나만의 에너지 제로 하우스를 만들 때 내진설계 기술을 적용할 수 있다.
3. 지진이 일어났을 때 행동 요령을 파악하여 친구들과 논의할 수 있다.
연계과목 지구과학Ⅱ 연계과목
성취기준 영역 [12지과Ⅱ01-03]
STEAM 요소
S 지진파의 종류, 진도와 규모 비교하기 T 내진 설계 원리 알아보기
E 현재 살고 있는 집의 내진 설계 유무 및 내진 설계 기준 알아보기 A 내진 설계를 적용한 건축물들의 아름다움
M PS 시를 이용하여 진앙의 위치 예측하기
개발 의도
친환경 에너지 기술 및 과학 원리가 내재되어 있는 에너지 제로 하우스를 만들기 위해서는 우선적으로 ‘건축물의 안정성’을 고려해야 한다는 것을 인식하도록 한다. 따라서 지구과학 과목을 연계하여 지진이 일어나는 과정, 지진파, 규모와 진도, 지진으로부터 안전하기 위한 내진 설계 방법 등을 이해한 후, 직접 모형 건축물을 만들어 건축물의 안정성을 비교함으로써 완성도 있는 나만의 집 만들기 활동을 할 수 있도록 도움을 준다.
융합 교과 수업 효율의 극대화를 위해 팀 티칭 수업 모형에 따라 두 명의 교사가 함께
수업을 진행한다. 한 명의 교사는 전반적인 수업의 흐름을 유도하고, 또 다른 교사는 학생들의 감성적 체험 활동을 돕는다. 또한 1~2 차시를 블록 타임제로 운영하여 학습 효과를 높이도록 유도한다.
STEAM 학습 준거
상황 제시
상 황 제 시
구조물의 평형이 깨져 붕괴된 사례 제시
창 의 적 설 계
창의적 설계
하드보드지 위에 학생들이 만든 구조물을 좌우로 흔들어 구조물의 안정성을 측정
감 성 적 체 험 1. 우드락과 수수깡을
이용하여 나만의 집 만들기 2. 젠가 블록을 이용하여
자신만의 구조물 만들기
감성적 체험 학습
과정 교수-학습 활동 학습자료
및 유의점
도입 (20 분)
➜ 생각 열기 질문
- 나만의 에너지 제로 하우스를 만들기 위해 우선적으로 고려해야 할 건축물의 조건은 무엇이 있을까?
- 건축물을 안전하게 짓기 위해서는 어떻게 해야 할까?
➜ 오늘의 학습 목표 제시
➜ 지진 상식 Q&A
- 지진 전조 증상으로 지진 예보가 가능할까?
➜ Co 지진 발생으로 인한 피해 사례 알아보기 (유튜브 영상, 뉴스 참고)
동영상 PPT
Tip!
전개 ( 80 분)
➜ 지진이 일어나는 과정, 지진파의 종류 학습하기 - 지진이 일어나는 과정 이해하기
- 진원과 진앙비교하기
- 지진파의 종류에 따른 특징 비교하기(실체파와 표면파) - 지진파의 기록 해석하기
➜ CD 활동 보고서 - ‘PS 시를 통해 한반도 내 진앙의 위치 계산하기’
- 한반도 내 세 지역의 지진파 기록을 관측하여 PS 시 구하기 - 주어진 자료로 PS 시를 통한 진원 거리 계산하기
- 세 지역 관측소에서 구한 진원까지의 거리를 반지름으로 하는 원 그리기 - 세 원의 접점을 찾아 진앙의 위치 예측하기
➜ 규모와 진도 비교하기 - 규모와 진도의 의미 알아보기
- CD 2017 년 발생한 포항지진의 규모와 진도 찾아 피해 비교하기(자료 조사) - 12 등급으로 나타낸 메르칼리 진도를 통해 등급별 피해 정도 확인하기(영상)
➜ ET 우리집 내진 설계 간편조회 서비스 이용하기 (http://www.aurum.re.kr/KoreaEqk/SelfChkStart) - 내가 살고 있는 집 주소 검색하기
- 내진 설계 적용 건축물 유무 파악하기
➜ CD ET 내진 설계 건축물 모형 만들기
- 하드보드지와 빨대, 쇠구슬, 종이 등을 활용하여 내진 설계 3 가지(내진 구조, 면진 구조, 제진 구조) 건축물을 만듦
- 건축물 아래에 진동을 일으켜 지진에 대한 건축물의 안정성을 각각 비교하기 - 내진 설계 3 가지의 건물의 손상 정도, 공사 비용, 건물의 흔들림을 비교하고
나만의 에너지 제로 하우스에 적절한 내진 설계 결정하기
정리 ( 10 분)
➜ ET 지진이 일어났을 때 행동 요령 파악하기
- 지진이 일어날 때, 흔들림이 멈추었을 때, 건물 안팎에 있을 때, 차 안에 있을 때, 대피 장소를 찾을 때 등 안전 요령 토론하기
중심과목 과학탐구실험 학교급/학년(군) 고등학교/1 학년 중심과목
성취기준 영역
[고등학교]과학탐구실험 (2)첨단과학탐구
중심과목 성취기준
[10과탐03-02] 첨단 과학기술 및 과학 원리가 적용된 과학 탐구 활동의 산출물을 공유하고 확산하기 위해 발표 및 홍보할 수 있다.
주제(단원)명 첨단과학탐구 차시 4~6/9
학습목표
1. 다양한 신재생 에너지와 친환경 건축 기술을 이해할 수 있다.
2. 외부와의 열 출입을 최소화하여 단열 효과가 뛰어난 에너지 제로 하우스를 설계할 수 있다.
3. 3D 프린터의 분야에 포함되어 있는 기술적 요소를 파악하여 에너지 제로 하우스 디자인에 활용할 수 있다.
연계과목 물리학Ⅰ, 정보, 기술가정 성취기준 영역연계과목 [12물리Ⅰ01-07] [12정보01-01]
[12기가04-01]
STEAM 요소
S 단열의 원리 이해
T 보온병의 물의 온도가 장시간 유지되는 원리 탐구
E 에너지 제로 하우스에 적용할 신재생 에너지와 친환경 건축 기술 설계 A 에너지 제로 하우스 해외 각국의 사례에서 건축물 미의 기준 찾아보기 M 에너지 제로 하우스 설계하기
개발 의도
무분별한 화석연료의 사용으로 인한 지구 온난화를 극복하고자 에너지 제로 하우스를 만든다는 것을 이해시키는 것이 본 수업의 의도이다. 다양한 신재생 에너지와 친환경 건설 기술을 파악하며 비교 분석하는 능력을 기른다. 물리학Ⅰ 단원과 연계하여 단열의 의미를 학습하고, 건축물에서 열의 출입을 최소화하기 위한 단열재를 적절히 선택하며 학생들이 문제해결 능력을 발휘하여 자율적으로 설계할 수 있도록 한다. 또한 정보 및 기술가정 교과와 연계하여 3D 펜과 3D 프린터를 사용하고 첨단 기술을 통합적으로 적용하는 능력을 함양한다. 팀 티칭 수업 모형에 따라, 한 명의 교사는 전반적인 수업의 흐름을 유도하고, 또 다른 교사는 학생들의 감성적 체험 활동을 돕는다. 또한 4~6 차시를 블록 타임제로 운영하여 학습 효과를 높이도록 유도한다.
STEAM 학습 준거
상황 제시
상 황 제 시
아파트와
단독주택의 겨울철 난방비 평균값 비교
창 의 적 설 계
창의적 설계
학생들이 만든 단열재의 열전달 정도를 측정
감 성 적 체 험 단열재의 구조를 자유롭게
만들도록 하여 열전달이 잘 일어나지 않는 구조물 만들기
감성적 체험
학습
과정 교수-학습 활동 학습자료
및 유의점 도입
( 10 분)
➜ 생각 열기 질문
- 우리나라의 재생에너지 활용 비율은 어느 정도일까?
- 가정용 태양광 발전에서 사용하지 못한 전기는 어떻게 될까?
동영상
Tip!
➜ 오늘의 학습 목표 제시
➜ Co 패시브 하우스, 액티브 하우스 사례 찾아보기 (유튜브 영상, 뉴스 참고)
전개 ( 90 분)
➜ 에너지 제로 하우스의 의미 알아보기 - 에너지 제로 하우스란 무엇인가?
- 친환경 건설 기술의 의미와 건설 기술의 종류 - 패시브 하우스와 액티브 하우스란?
➜ ET 단열 학습하기 – 활동 보고서
- 보온병 속 물의 온도가 일정 시간 유지되는 이유 토의하기 - 단열의 의미
- ★ 여러 가지 단열재 중 단열 효과가 가장 뛰어난 단열재 찾기 실험 - 실험 전 예측과 실험 후 결과 비교하여 토론하기
- 에너지 제로 하우스에서 단열이 중요한 이유 생각하기
➜ CD ET 3D 펜 사용하기
- 3D 펜 사용 방법, 필라멘트 재료 안내
- ‘공든 탑이 무너지랴’ 게임 소개(조별 가장 높은 탑 만들기)
1. 건물이 세워져야 하며 튼튼해야 한다.
2. 바닥 면적이 64cm2이어야 한다.
- 3D 펜으로 가장 높은 탑을 쌓는 조에게 보상
➜ CD ET 3D 프린터 사용하기
- 3D 프린터 사용 방법, 3D 프린팅 기술의 종류, 필라멘트 재료 안내 - 무료 프로그램을 활용한 3D 모델링 방법 제시(싱커캐드, Thinkercad) - 나만의 에너지 제로 하우스 속 가구 한 가지 3D 모델링하기
- 3D 프린터에 맞는 데이터(G 코드) 변환 - 3D 모델링 데이터로 프린터 출력
- 에너지 제로 하우스를 만들 때 3D 펜과 3D 프린터 활용 계획 세우기
➜ 에너지 제로 하우스 만들 때 고려해야 하는 조건 제시 1. 바닥 넓이 160cm2, 지붕 높이는 10cm 이상이어야 한다.
2. 문 크기는 무선 MBL 온도 센서가 충분히 들어갈 수 있도록 설계하고, 문이 닫힐 수 있는 구조여야 한다.(MPL 온도 센서 가로 길이 12cm) 3. 통풍, 단열이 가능하도록 한다.
4. 내진 설계 1 가지 이상 포함되어야 한다.
5. 방이 하나 이상 있어야 한다.
➜ CD 조별로 에너지 제로 하우스 설계도면 그리기 - 조건을 충족하도록 조별로 설계도면 구상
- 가로, 세로, 높이 등 실측값이 나타나도록 그리기
➜ CD 에너지 제로 하우스 만들 때 필요한 준비물 구상하기 - 조건을 충족하도록 준비물을 구상
- 주어진 활동 보고서에 필요한 준비물 작성하여 제출
정리 ( 10 분)
➜ 활동 정리 및 조별 발표
- 조별로 설계도면으로 친구들에게 에너지 제로 하우스 계획 발표하기 - 설계도면 및 준비물 구상 완료하여 활동 보고서 제출하기
중심과목 과학 학교급/학년(군) 고등학교/1 학년 중심과목
성취기준 영역
[고등학교]과학탐구실험 (2)첨단과학탐구
중심과목 성취기준
[10과탐03-02] 첨단 과학기술 및 과학 원리가 적용된 과학 탐구 활동의 산출물을 공유하고 확산하기 위해 발표 및 홍보할 수 있다.
주제(단원)명 첨단과학탐구 차시 7~9/9
학습목표
1. 에너지 제로 하우스를 만들 때 친구들과 문제해결 방안을 논의하고 협력하는 과정에서 의사소통 능력을 기를 수 있다.
2. 첨단 과학 기술 및 과학 원리가 적용된 과학 탐구 활동의 산출물을 발표하여 성취감을 얻을 수 있다.
연계과목 미술 성취기준 영역연계과목 [12미02-04], [12미02-05]
STEAM 요소
S
T MBL 온도 센서로 에너지 제로 하우스 단열 성능 확인하기 E 에너지 제로 하우스를 친환경 건축 기술 적용하여 제작하기 A 에너지 제로 하우스를 아름답게 디자인하기
M 건축물의 면적과 높이 등을 계산하여 재료 재단하기
개발 의도
1~6 차시 활동 내용을 학생들이 적절히 활용하여 완성도 높은 ‘나만의 에너지 제로 하우스’를 만드는 것이 본 수업의 의도이다. 단열의 효과를 확인하기 위해 무선 MBL 온도 센서를 건축물에 넣고 시간별 온도 변화를 관측하는 과정에서 과학적 탐구 능력을 함양할 수 있다. 다양한 신재생 에너지와 친환경 건축 기술을 추가하여 만들었을 때 에너지 절감 효과가 잘 나타나는지 자기, 동료 평가를 통해 확인하고 결과물에 대한 성찰을 공유하는 과정에서 의사소통 능력을 함양할 수 있다. 미술 교과와 연계하여 건축물의 실용성과 디자인을 평가 요소로 넣어 자신의 생각을 창의적으로 표현할 수 있는 기회를 마련하였다. 마찬가지로, 팀 티칭 수업 모형에 따라, 두 명의 교사가 학생들이 필요로 하는 준비물을 지속적으로 준비를 하고, 좋은 결과물이 나올 수 있도록 안내한다.
7~9 차시를 블록 타임제로 운영하여 학습 효과를 높이도록 유도한다.
STEAM 학습 준거
상황 제시
상 황 제 시
에너지 제로 하우스로 만들어진 건축물 사례 제시
창 의 적 설 계
창의적 설계
제작된 에너지 제로 하우스에 드라이기를 이용하여 온도를 일정하게 맞춘 후 MBL 센서를
이용하여 내부 온도 변화 측정
감 성 적 체 험 우드락과 수수깡의 구조와
두께를 다르게 하여 자신만의 에너지 제로 하우스 제작
감성적 체험
학습
과정 교수-학습 활동 학습자료
및 유의점 도입
( 5 분)
➜ 조별 신청한 준비물 확인
- 지난 시간 활동 보고서에 기록했던 조별 준비물 종류와 개수 확인 - 조별 설계도면을 확인한 후 필요한 물품 재정비
동영상
Tip!
➜ 오늘의 학습 목표 제시
전개 (85 분)
➜ CD ET 준비한 재료로 조별 ‘나만의 에너지 제로 하우스 만들기’ 활동
- 조건 다시 한번 제시하기
1. 바닥 넓이 160cm2, 지붕 높이는 10cm 이상이어야 한다.
2. 문 크기는 무선 MBL 온도 센서가 충분히 들어갈 수 있도록 설계하고, 문이 닫힐 수 있는 구조여야 한다.(MPL 온도 센서 가로 길이 12cm) 3. 통풍, 단열이 가능하도록 한다.
4. 내진 설계 1 가지 이상 포함되어야 한다.
5. 방이 하나 이상 있어야 한다.
➜ 조별 나만의 에너지 제로 하우스 완성
➜ ET 무선 MBL 온도 센서 활용법 알아보기 - 조별로 나눠준 탭에서 SPARK 앱을 다운받기 - SPARK 앱과 연동시켜 무선 센서 연결하기 - 시간에 따른 온도 변화 실시간 그래프 확인 - 자료 저장하여 공유하는 방법 숙지
➜ CD ET 조별로 만든 에너지 제로 하우스의 단열 효과 확인하기 - 하우스 안에 무선 온도 센서를 넣음.
- 드라이기로 하우스 안의 온도를 50~55℃로 맞춤.
- 하우스의 모든 문을 차단
- spark 앱과 연동하여 시간별 온도 변화 그래프를 확인하며 단열 효과 확인 - 같은 순서로 하우스의 모든 문을 열었을 때 환기 정도를 확인
- 단열과 환기의 정도를 활동 보고서에 기록
정리 ( 20 분)
➜ 자기 평가 및 동료 평가 실시
- 조별 에너지 제로 하우스를 감상하며 다양한 기준에 따라 평가하기 -
- 최고의 에너지 제로 하우스를 선정하여 시상, 소정의 상품 수여
➜ 재료 정리 및 자리 정돈
4. 학생활동지 / 학생참고자료
차시 1~3/9
차시 4~6/9
차시 4~6/9
4. 교사자료(ppt)
차시 1~3/9
차시 4~6/16
자료출처
1. 에듀넷 – 지진을 나타내는 단위 진도
https://www.edunet.net/nedu/contsvc/subjectView.do?menu_id=2&contents_id=fec 49242-cf36-47a7-b72b-b1082bbc9687&sub_clss_id=CLSS0000068130&svc_clss_id=C LSS0000059600&contents_openapi=totalSearch&contents_openapi=totalSearch 2. 우리집 내진설계 간편조회서비스
http://www.aurum.re.kr/KoreaEqk/SelfChkStart
3. EBS컬렉션-사이언스 ‘일본 후쿠시마 원전 폭발의 생생한 현장’
https://youtu.be/l45e3lqyPLQ 4. YTN news ‘포항 지진 피해 현장’
https://youtu.be/THhb6srTcZU
5. 차시별 학생 평가기준 및 방법
차시 평가기준(성취수준) 평가방법 평가도구
1~3 /9
상 지진파를 이용하여 진앙의 위치를 예측할 수 있고, 내진 설계의 과학적 원리를 설명할 수 있다.
모둠별 토론평가 자기/동료평가지 (학생용) 중 지진파를 이용하여 진앙의 위치를 예측할 수 있다.
하 내진 설계의 과학적 원리를 설명할 수 있다.
4~6 /9
상
에너지 제로 하우스의 특징을 에너지 절약 측면에 서 근거를 들어 설명할 수 있고 단열을 열의 이동 방법과 관련지어 이해할 수 있다.
포트폴리오 평가 포트폴리오 중 에너지 제로 하우스의 특징을 에너지 절약 측면에 평가지
서 근거를 들어 설명할 수 있다.
하 에너지 제로 하우스의 의미를 이해할 수 있다.
7~9 /9
상
타당한 근거에 의한 설계와 제작으로 에너지제로하 우스를 완성할 수 있으며 내부의 온도가 일정하게 유지된다.
관찰 및
산출물평가 관찰평가지
중 완성한 에너지제로하우스의 내부 온도가 일정하게 유지된다.
하 타당한 근거에 의한 설계와 제작으로 에너지제로 하우스를 완성하였다.
가. 자기/동료평가지(1~3차시)
평가방법 평가기준 평가
상 중 하
자기평가
적극적으로 활동에 참여하였나요?
진앙의 위치를 예측하였나요?
내진 설계의 특징을 설명할 수 있나요?
모둠 내 동료평가
모둠 활동에 적극적으로 참여하였나요?
모둠의 구성원 간 의사소통은 잘 되었나요?
모형물을 만들 때 맡은 역할을 충실하게 이행하였나요?
모둠 간 동료평가
자기 모둠에서 한 활동을 잘 표현하였나요?
문제해결에 창의적인 아이디어를 잘 표현하였나요?
내진 설계 모형물을 견고하게 만들었나요?
나. 포트폴리오 평가지 (4~6차시)
모둠명
평가 영역 평가항목
평가
(매우우수5, 우수4, 보통3, 미흡2, 매우미흡1)
5 4 3 2 1
모둠별 평가
(25)
단열 효과 단열 효과가 좋은 건축물을 만들었다.
내진 설계 내진 설계가 포함된 견고한 건축물을 만들었다.
다. 관찰평가지(7~9차시)
모둠 모둠원
지식 태도
배움과 성장의 기록 단열 효과를
설명하였다.
에너지 절약 측면을 설명하였다.
성과물 제작에 적극적으로 참여하였다.
상 중 하 상 중 하 상 중 하
1 1
2 2
3 3
디자인 다양한 재료를 사용하고, 내·외 디자인이 우수하다.
조건 포함 조건을 모두 포함하여 건축물을 만들었다.
모둠별 협동 팀원간의 의사소통이 원활하다.
합계
개별 평가
(25)
모둠원(번호) 1 2 3 4
자기평가점수(5) 동료평가점수(10)
체크리스트(10) 합계 종합
평가 (50)
모둠별평가 점수 +개별평가 점수
상(40이상), 중(25이상), 하(25미만)
상 중 상
7. 학교생활기록부 기재 예시
항목 학생부 기재 예시
교과학습발달상황 세부능력 및 특기사항
(미술) 에너지 제로 하우스를 제작할 때 다양한 재료와 용구를 선택하여 작품의 제작 과정을 체계적으로 설계할 수 있다. 구상한 아이디어를 설계도에 그려 자신의 작품을 창의적으로 제작할 수 있다.
(기술가정) 기술의 발달에 따라 개량되거나 만들어진 제품의 종류와 특징을 사례를 통해 분석하고, 3D 프린터와 같이 최신 기술을 다양한 분야에서 활용하는 방법과 향후 발전 방향을 제안할 수 있다.
행동특성 및 종합의견
에너지 제로 하우스를 만드는 활동에서 구성원 간의 협력이 잘 이루어지도록 리더십을 발휘함. 우수한 결과물을 만들기 위해 적극적으로 단열의 성능을 확인하고 반복 실험하여 끝내 성공하는 쾌거를 보여줌. 건축물을 설계할 때 여러 가지 단열재를 사용하여 창의적으로 과제를 해결함.
창의적 체험활동상황
(동아리) 신재생 에너지, 연료 전지, 재활용 시설 등 에너지 절약 방법에 대해 학습한 후, 국내외 지속 가능한 친환경 에너지 도시의 사례를 조사하고 발표함. 우드락과 3D 펜, 스티로폼 공 등 여러 가지 재료를 사용하여 단열에 최적화된 에너지 제로 하우스를 완성한 후 무선 MBL 온도 센서로 단열 정도를 파악하고 보완하여 더 나은 결과물을 제작함.
현대 건축물에 적용된 내진 설계의 원리와 여러 가지 사례에 대해 학습한 후 내진구조, 제진구조, 면진구조를 활용한 건축물을 직접 만들어 각 지진설계의 기능과 장단점, 견고함의 정도를 스스로 평가함. 단열효과를 극대화하면서 지진으로부터 안전한 에너지 제로 하우스를 만듦.
열에너지와 관련된 사례를 열의 이동 방법과 관련지어 이해하고 집에서 사용하는 전력, 난방 등 에너지를 최소화 할 수 있는 방법과 제로 에너지 하우스가 에너지를 절약할 수 있는 근거에 대해 탐구하며 에너지 제로 하우스를 효율적으로 설계한 후 제작함.
에너지 제로 하우스 설계도를 그릴 때 개발을 위한 설계의 기초를 이해하고 구상도와 투상도 등을 활용하여 창의적 아이디어를 표현하고, 단열이 잘 될 수 있도록 창의 크기와 건물의 재료의 효율성을 고려하여 제작함. 평가 단계에서 무선 MBL 온도 센서를 활용하여 시간에 따른 온도 변화 그래프를 해석하여 단열 정도를 파악한 후 보완해야 할 점을 설명함.
[부록2]
STEAM 수업 (내진 설계 원리 이해하기)
STEAM 수업 (에너지 제로 하우스 설계 및 제작하기)
STEAM 수업 (MBL 무선 온도 센서를 활용한 단열 효과 실험)
STEAM 수업 (나만의 에너지 제로 하우스 결과물)
[부록3]
회 의 록
회의 일시 2021.07.12.(월), 13:00~16:00 회의 장소 영남고등학교
회의 목적 STEAM 프로그램 개발을 위한 회의
참 석 자 영남고등학교 장○○ 교사, 정○○ 교사, 장○○ 교사, 박○○ 교사, 정○○ 교사, 김○○ 교사 총 6명
회의내용
◦ STEAM 프로그램 개발 및 적용
- ‘나만의 에너지 제로 하우스 만들기’에서 Maker 활동을 통해 학생들이 자신의 아이디어를 다양하게 표출할 수 있도록 유도하는 것이 중요
- STEAM 교사 연구회 소속 교사가 컴퓨터를 이용한 설계도 시뮬레이션과 3D프린터 활용 방법 및 안전 연수를 실시할 계획
◦ STEAM 프로그램 시범 적용 후 개선할 점
- 블록 타임제를 운영하더라도 학생들이 결과물 구상부터 제작 및 공유하기까지 시간이 다소 걸림
- Co-Teaching 방식의 수업을 진행할 때 효과적으로 수업이
이루어질 수 있도록 두 명의 교사가 역할을 분담하는 것이 중요
지출내역
◦ 2021.07.12. 68,000원 식사비, 6인(둥우리)
◦ 2021.07.12. 27,300원 다과비, 6인(포켓)
지출금액 총 95,300원
회 의 록
회의 일시 2021.11.17.(수), 13:00~16:00 회의 장소 영남고등학교
회의 목적 STEAM 프로그램 개발을 위한 회의
참 석 자 영남고등학교 장○○ 교사, 정○○ 교사, 장○○ 교사, 박○○ 교사, 정○○ 교사, 김○○ 교사 총 6명
회의내용
◦ STEAM 프로그램 적용 결과 분석
- 에너지 제로 하우스 설계 및 제작과정에서 학생들이 자신의 아이디어를 구체화하고 실현하여 STEAM 역량을 함양함.
- STEAM 수업 안의 내용이 일반 교과 수준과 비슷하거나 낮은 경향을 보임. 좀 더 심화된 내용이 포함될 수 있도록 교과 간 협력이 필요함.
◦ STEAM 프로그램 적용 후 시사점
- 에너지 제로 하우스 설계와 제작에 많은 시간이 소요됨에 따라, 플립러닝 수업을 통해 온라인으로 사전에 학생들이 관련된 내용을 학습하고 본 수업에서는 교과 내용보다 학생과 상호작용, 심화된 학습 탐구 활동을 할 수 있도록 함.
지출내역
◦ 2021.11.17. 120,000원 식사비, 6인(바사카다)
◦ 2021.11.17. 60,000원 다과비, 6인(커피)
지출금액 총 180,000원
