○ 바이오 분야 개발 목록 및 관련 교육과정 내용

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(2)

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차시 학년 제목 내용 교육과정

1

초3-4

생물의 표면은 어떤 공통점과

차이점이 있을까?

사람의 피부 동물의 피부 식물의 표면

생물 표면의 공통점과 차이점

초3-4 과학 동물의 세계, 식물의 세 계(2007, 2009)

초5-6 실과 생활 속의 동식물(2009) 초5 미술 표현(2007, 2009)

2 3 4 5

초3-4 씨앗에서 배워요.

씨앗과 생체 모방

생체모방 기술을 응용한 발명

초3-4 과학 식물의 한살이(2007, 2009) 초5-6 실과 생활 속의 동식물(2009) 초3-4 미술 표현(2007, 2009) 6

7

초5-6 가늘지만 힘센 머리카락

머리카락의 특징

머리카락으로 물건 만들기

초5-6 과학 1. 우리 몸(2007, 2009) 초5-6 미술 표현(2007, 2009) 초5-6 실과 생활 속의 동식물(2009) 8

9

초5-6 두근두근 내 심장은 펌프

심장과 펌프의 닮은 점 펌프 체험하기

인공심장과 인공장기 미래의 인공장기 디자인하기

초5-6 과학 우리의 몸(2007, 2009) 초6 실과 생활속의 전기전자(2007) 초5-6 실과 생활 속의 동식물(2009) 10

11 12 13

중

식물의 색은 무엇에 의해

결정될까?

보이는 색, 보이지 않는 색 변화하는 꽃 색의 비밀 식물의 색이 완성되려면 빛 공간상자를 만들어보자!

빛이 만드는 색깔

중1-3 과학 식물의 구조와 기능, 광합 성(2007, 2009)

중1-3 물질의 구성(2007, 2009) 중1-3 미술 표현(2007, 2009) 14

15 16 17 18

중

작지만 넓은 지문의 세계로

빠져 봅시다

여러 가지 지문 방법 지문에도 스타일이 있다!

똑같은 지문을 찾아라

중1-3 과학 유전(2009)

중1-3 수학 확률과 통계(2007, 2009) 중1-3 기술/가정 생명기술의 세계 (2007, 2009)

19 20 21

중

핏자국은 어디에서 날아왔을까?

특별한 핏자국의 모양 핏자국 모양으로 발혈점 찾기

중학교 과학 소화, 순환, 호흡, 배설 (2007, 2009)

중학교 과학 힘과 운동(2007, 2008) 22

23 고

유전자는 우리 몸에서 무엇을 하고 있을까?

DNA 유전암호로 음악을?

유전암호를 연주해보자 유전 암호 한 개의 변화 유전자 치료

고1 과학 생명의 진화(2009)

고 2-3 생명과학 2 유전자와 형질발 현(2007, 2009)

고 1 음악 음악적 표현과 소통(2009) 24

25 26 27

고

어떻게 하면 건강하게 생활할

수 있을까?

어떻게 움직일까?

흰 근육과 빨간 근육 건강하게 생활하려면!

고 생명과학Ⅰ자극의 전달(2007, 2009) 고 물리 1 힘과 에너지의 이용(2007, 2009) 고1 체육 보건 체육활동(2007, 2009) 28

29 30

고

어떻게 하면 김치를 안전하게 운송할 수

있을까?

알코올 발효 김치 만들기

안전한 김치 운송 방법 고안

고2-3 생명과학 2 세포와 에너지, 발 효(2009)

31 32

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(5)

목 차

1. 가늘지만 힘센 머리카락

1차시. 머리카락의 특징을 알아보아요 ··· 11

2차시. 머리카락으로 만들어 볼까요? ··· 23

2. 두근두근 내 심장은 펌프 1차시. 두근두근 내 심장은 펌프 ··· 37

2차시. 간이펌프 분수 만들기 ··· 47

3차시. 인공심장과 인공장기에 대해 알아보기 ··· 55

4차시. 인공장기를 디자인 해 보자 ··· 59

(6)

(7)

융합인재교육(STEAM) 주제별 프로그램 개발 - 바이오

가늘지만 힘 센 머리카락

초등학교 5-6 학년용

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(9)

◉ 교육과정 관련 안내

2007 개정 교육과정

초등학교 5학년 (바) 우리의 몸

② 소화, 순환, 호흡, 배설, 감각 기관의 구조와 기능을 이해한 다.

③ 건강을 각 기관의 기능과 관련지어 설명할 수 있다.

초등학교 5~6학년 (8) 우리 몸의 구조와 기능 (가) 우리 몸의 각 기관의 위치와 생김새를 안다.

(다) 모형을 통하여 소화, 순환, 호흡, 배설, 감각 기관의 종류 와 위치, 생김새와 기능을 이해한다.

해설

본 수업은 감각 기관의 역할을 알아보는 교육과정과 관련하여 머리카락을 자세히 관찰함으로써 머리카락의 특징 및 이를 활용 한 첨단 과학 기술을 이해함으로써 스스로 문제를 인식하고 해 결해 나가는 탐구력을 높이는데 그 목적이 있다.

◉ 스팀 요소

S

^{머리카락 강도 실험}

머리카락 관찰 및 특징 알아보기

T

머리카락의 특징을 활용한 첨단 기술 알아보기

E

머리카락의 특징이 드러나는 발명품 구상하기

A

머리카락 관찰해서 그리기, 머리카락을 활용한 발명품 만들기

M

^{머리카락 길이 측정}

(10)

머리카락의 힘

머리카락 하면 어떤 이야기가 떠오르시나요?

탑에 갇혀 살던 라푼젤이

자신의 머리카락에 마녀와 왕자를 싣고 나르는 이야기?

아니면 힘 센 삼손 이야기?

머리카락이 뱀이었다는 그리스 로마 신화의 메두사?

세 이야기 모두 현실속의 이야기는 아니지만

머리카락이 굉장한 힘을 발휘했다는 공통점이 있습니다.

정말 우리의 머리카락은 이처럼 대단한 힘을 갖고 있는 걸까요?

(11)

◉ 가늘지만 힘 센 머리카락

차시 주제 활동 내용 연계교과

/단원

1

머리카락의 특징을 알 아볼까요?

• 머리카락 관찰하기

• 머리카락 특징 알아보기

5학년 과학/

우리 몸

2

머리카락으 로 만들어 볼까요?

• 머리카락 특징이 잘 드러나는 발명품 만들기 5학년 과학/

우리 몸

(12)

(13)

1차시

머리카락의 특징을 알아볼까요?

교사용 교재

(14)

◉ 수업 지도안

단 원 5학년 우리 몸

연계 단원 5학년 수학 7. 비와 비율 8. 문제 해결 방법 찾기 5학년 미술 5. 생활 속 미술

수업차시 1차시 지도대상 5학년

활동유형 관찰, 발표, 표현, 분류, 측정, 예상, 확인

교과 학습목

표 머리카락을 관찰하고 그 특징을 알 수 있다.

교과 연계성 중학교 1학년 중학교 3학년

생물의 구성과 다양성 자극과 반응

학습

단계 교수 ․ 학습 활동 시간

(분)

학습 자료 및 유의점

도입

머리카락 끊기 게임을 통해 학습동기를 유발한다.

모둠별로 머리카락 끊기 게임 승자를 뽑아, 어떤 이 유로 다른 친구들의 머리카락을 모두 끊고 살아남은 것 같은지 질의한다.

5

(15)

학습

(분)

본활동

머리카락을 관찰하고 그 특징 알아보기

자신의 머리카락 한 가닥을 뽑아 관찰한다. 머리카락 구슬 꿰기를 통해 머리카락의 강도가 생각보다 크다 는 것을 깨닫게 한다.

머리카락의 특징 설명하기

머리카락의 강도가 생각보다 큰 이유를 설명하고, 그 밖에 관찰만으로는 알기 힘든 머리카락의 특징을 설 명한다.

30 ∙ 활동지 및 동영상 참고

정리

학습한 머리카락의 특징 발표하기 활동을 통해 학습에 대한 즐거움 갖기

자기평가 ‧ 상호평가를 통하여 서로가 관찰한 결과를 공유하고 확인한다.

차시 예고

다음 차시에 머리카락의 특징을 활용한 발명품 만들기를 한다는 것을 예고하고, 무엇을 만들지 미 리 고안해서 필요한 준비물을 가져와야 한다고 안 내한다.

5

∙ 활동을 통 해 학생들이 새로 알게 된 내용을 확인 한다.

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01. 머리카락의 특징을 알아볼까요?

아침에 머리카락 손질하다 지각한 적 있나요? 머리를 묶느라 뒷머리가 따 가웠던 적은요? 매일 거울을 보며 매 만지는 머리카락이지만, 정작 이 머리 카락이 어떤 특성을 갖고 있는지는 잘 모르고 있는 것 같습니다. 머리카 락은 왜 다른 털보다 길까요? 인종마 다 머리카락 색이 다른 이유는 무엇 때문일까요? 늘 손에 닿고 매만지지 만, 정작은 잘 몰랐던 우리의 머리카 락에 대해 알아봅시다.

머리카락 끊기 게임

친구들과 흔히 하는 게임 중에 각자 머리카락을 한 가닥씩 뽑아 누구 머리카 락이 다른 친구의 머리카락을 끊고 버티는지 알아보는 놀이가 있습니다. 보통 머리카락 색깔이 진하고 굵은 친구들이 이기곤 하는데요. 모둠 친구들과 함께 머리카락 끊기 게임을 통해 <머리카락 왕>을 뽑아봅시다. 그리고 어떤 머리 카락이 <머리카락 왕>이 됐는지 그 이유를 추측해 이야기해 봅시다.

게임 머리카락 끊기 게임을 해 봅시다.

☼ 게임 방법

1. 자신의 머리카락 가운데 가장 길고 건강해 보이는 머리카락을 한 가닥 뽑는다.

2. 짝꿍의 머리카락과 자신의 머리카락을 십자 모양(+)으로 교차시켜, 두 사람 중 한 사람의 머리카락이 끊어질　때까지 한 방향으로 힘을 가한다.

3. 모둠에서 끊어지지 않은 머리카락이 한 가닥만 남을 때까지 상대방을 바꿔가 며 머리카락 끊기 게임을 한다.

(18)

▪ 모둠별 <머리카락 왕>을 뽑아 자리에서 일어나게 한 후, <머리카락 왕>이 될 수 있었던 비결은 무엇이라고 생각하는지 그 이유를 말해보도록 합니다.

- 머리카락이 다른 친구들 것보다 굵었습니다.

- 다른 친구들의 머리카락이 많이 상해 있었습니다.

머리카락 한 가닥을 뽑아 관찰하여 봅시다.

관찰 머리카락을 관찰해 봅시다.

☼ 준비물

루페, 머리카락, 연필, 사인펜

▪ 자신의 머리카락 한 가닥을 뽑아 루페(100배 확대)로 관찰하고, 그 결과 를 그림으로 그려 봅시다.

○

머리카락 100배 확대 그림

▪ 루페로 관찰한 머리카락이 무엇처럼 보입니까?

- 철사처럼 보입니다.

- 딱딱한 연필심처럼 보입니다.

▪ 전자현미경으로 1700배까지 확대해서 관찰한 머리카락 동영상을 살펴보겠습 니다. 머리카락이 어떻게 생겼습니까?(http://www.youtube.com/watch?v=Ua0yfsPHz_k)

- 머리카락 표면에 기왓장 같은 것들이 빽빽하게 들어차 있습니다.

- 머리카락 표면이 거칠고 비늘 같은 것들로 감싸여 있습니다.

(19)

교사 지도 Tip

머리카락 확대 동영상 주소-http://www.youtube.com/watch?v=Ua0yfsPHz_k

하나의 모발은 3개의 층으로 나눌 수 있는데, 가장 바깥에 있는 것이 모표피(큐 티클/Cuticle), 중간 본체에 해당되는 것이 모피질(콜텍스/Cortex), 가장 안쪽에 있는 것이 모수질(메듈라/Medulla)라고 한다. 모표피(큐티클)은 평평한 세포가 물고기 비늘처럼 겹쳐져 있는 층으로 모발의 표면을 덮어 모피질(콜텍스)을 보호 하는 역할을 한다. 피지선에서는 모표피(큐티클)에 윤기를 주고 모발을 보호하는 피지가 분비된다.

머리카락 한 가닥을 뽑아 구슬을 꿰어 봅시다.

머리카락 한 가닥을 뽑아 머리카락이 끊어질 때까지 구슬을 꿰어 봅시다.

실험 머리카락에 구슬을 꿰어 봅시다.

☼ 실험목표

1. 머리카락에 같은 질량과 크기의 구슬을 꿸 수 있다.

2. 구슬을 꿰기 전 후의 머리카락의 길이를 잴 수 있다.

3. 구슬의 무게로 머리카락이 끊어질 것으로 예상되는 구슬의 수량을 예상하고 그 결과를 확인할 수 있다.

4. 머리카락의 탄성과 강도 및 윤기를 확인할 수 있다.

☼ 실험 시 유의사항

1. 모둠에서 가장 긴 머리카락을 뽑아 구슬을 꿴다.

2. 구슬을 꿰기 위해 4인 1모둠으로 구성하되, 각자 구체적으로 역할을 나눈다.

(구슬 꿰는 사람, 머리카락 한 쪽 끝 잡고 있는 사람, 꿰어진 구슬의 수량 세는 사람, 구슬을 꿸 수 있게 구슬을 건네 주는 사람 등)

☼ 지도 시 유의사항

1. 학생들이 구슬을 꿰느라 소란스러워지지 않도록 주의 집중을 강조한다.

2. 구슬을 빨리 꿰는 것이 중요한 것이 아니라 정확하게 꿰는 것이 중요하다는 것을 안내한다.

3. 머리카락이 끊어질 것으로 예상했던 구슬의 수량을 실험 과정 중에 바꾸지 않 도록 주의시킨다.

(20)

☼ 실험 준비물

머리카락, 구슬 40개(모둠별), 샤알레, 줄자

☼ 실험방법

1. 모둠원들과 의논해 모둠에서 가장 긴 머리카락을 한 가닥 뽑 은 후, 그 길이를 측정해 활동 지에 기록한다.

2. 머리카락이 끊어지지 않고 버틸 수 있을 것 같은 구슬의 총 수량을 예상해 활동지에 적 는다.(교사는 미리 구슬의 지름 과 질량을 측정해 학생들에게 안내한다)

4. 모둠원들과 함께 공기 중에 머리카락을 들고 머리카락이 끊 어질 때까지 구슬을 꿰어 본 다.(머리카락이 끊어지지 않으 면 총 몇 개의 구슬이 꿰어졌는 지 그 수량을 적는다.)

5. 구슬을 꿰고 난 후의 머리카 락의 길이를 잰 후, 지금까지의 측정 결과와 예상치를 비교하고 그 결과를 확인한다.

(21)

머리카락 길이 구슬의 개수

실험 전 약 ( )개 예상

실험 후

☼ 결과 및 질의 응답

1. 모둠별로 구슬을 꿰기 전과 후의 머리카락 길이, 머리카락에 꿴 구슬의 개수와 예상 개수를 비교해 보고 느낀 점에 대해 이야기해보자.

2. 머리카락에 구슬을 꿰는데 어려움은 없었는지 확인하고, 그 이유는 무엇 때문 인지 이야기해보자.

머리카락이 미끌거려서 구슬을 꿰다가 놓치는 일이 많았다. 머리카락 표면에 윤기가 나서 그런 것 같다.

.

☼ 원리

구슬 꿰기 실험을 통해 생각 이상으로 머리카락의 강도가 크다는 것을 학생들 스 스로 깨달을 수 있도록 한다. 머리카락이 질긴 이유는 머리카락을 구성하고 있는 주성분인 케라틴이라는 단백질의 독특한 구조와 성질 때문이다. 자연 상태의 머 리카락을 전자현미경으로 관찰해보면 머리카락은 수많은 원(原) 섬유로 되어 있 으며, 이들 원섬유는 서로 감겨 단단한 밧줄모양으로 되어 있다. 원섬유란 알파- 케라틴이라는 일정한 나선구조를 갖는 단백질사슬 3가닥이 서로 감겨 밧줄모양처 럼 된 것을 말하고, 원섬유 11개가 모인 것이 미세원섬유, 미세원섬유가 모인 것 이 마크로원섬유인데, 머리카락은 이 마크로원섬유로 구성되어 있고 그 주위를 각피(큐티클)가 둘러싸고 있다. 머리카락이 질긴 것은 바로 이와 같은 밧줄 모양 의 구조 때문이다. 또한, 피지선이 머리카락의 표피(큐티클)에 윤기를 주기 때문 에, 가느다란 머리카락을 손가락으로 잡고 있는 것이 힘들다는 것을 실험을 통해 확인할 수 있다. 실험 전후에 머리카락의 길이가 늘어난 이유는, 머리카락이 견딜 수 있는 탄성을 넘어섰기 때문이다.

(22)

머리카락의 구조와 특징 및 기능

▪머리카락의 구조와 특징에 대해 알아봅시다.

모수질(메듈라/Medulla): 모표피(큐티클)은 평평한 세포가 물고기 비늘처럼 겹쳐져 있는 층으로 모발 의 표면을 덮어 모피질(콜텍스)을 보호하는 역할을 한다.

모피질(콜텍스/Cortex): 모피질(콜텍스)은 모발의 대부분을 차지하는 층으로, 모발의 윤기와 결을 지 켜주며, 섬유질의 케라틴, 모발의 색소가 되는 멜 라닌과 페오멜라닌이라는 물질로 구성되어 있다.

모표피(큐티클/Cuticle):모수질(메듈라)은 모발 중 심에 해당되는 층으로, 세포끼리의 결합이 약하며, 다공성 구조를 가지고 있다. 일반적으로 굵은 모발 에는 모수질이 두 개의 층 이상인 경우가 많고, 가 는 모발은 모수질이 일부이거나 전혀 없는 경우가 많다.

머리카락의 색은 멜라닌이라는 색소에 따라 정해진다. 멜라닌은 빛을 흡수하는 성질을 갖고 있는데, 멜라닌 양이 많으면 빛을 많이 흡수해 검게 보이고, 양이 적으 면 빛을 반사해 색이 옅어진다.

머리카락은 하루 평균 0.3~0,4mm 한달에 약 1.3cm씩 자란다고 볼 수 있다. 머 리카락이 자라는 속도는 남성이 여성보다 빠르고, 계절적으로는 봄과 여름 사이가 모발 성장의 최고조 시점이다. 그리고 신체의 노화가 진행될수록 머리카락의 성장 속도 또한 둔회된다. 하지만 머리카락은 무한정 자라지 않고 일정한 길이를 유지한 다. 그 이유는 머리카락에 모주기가 존재하기 때문이다. 머리카락의 일생은 활발히 자라는 생장기(몇 달~10년), 생장을 멈추는 퇴행기(3주), 그리고 머리카락이 빠지 는 휴지기(3개월) 이렇게 3단계로 진행된다.

▪머리카락의 기능에 대해 알아봅시다.

-뇌 보호 및 외부 충격 흡수 -직사광선, 더위, 추위 차단

-신체에 불필요한 중금속 흡수 후 체외 배출 -미용적 기능.

(23)

머리카락을 활용한 발명품 예시 자료

머리카락의 특징을 활용한 발명품을 고안하여 만들어봅시다.

보석 디자이너 Kerry Howley의 머리카락으로 만든 목걸이

머리카락으로 꾸민 접시 (이세경, East to West, 2010)

머리카락으로 만든 꽃 (미용명장 김진숙 작품) 그 밖의 예술 작품 http://www.youtube.com/watch?v=PhemiyBPwYI http://www.youtube.com/watch?v=64cUrn4ofxc

교사 지도 Tip

머리카락을 활용한 다양한 예술 작품들을 학생들에게 제시한 후, 머리카락의 특 징을 활용한 발명품을 구상하는 것을 과제로 제시하도록 한다. 그리고 다음 차시 에 머리카락을 활용한 발명품을 만들어본다.

(24)

평가

영역 평가기준

평가척도

매우 잘함

잘 함

보 통

미 흡

미완 성

미제 출

5 4 3 2 1 0

통합적 사고

머리카락을 관찰하며 머리카락의 기능 과 사회적 의미에 관심을 가지는가?

감성적 터치

다른 학생의 발표를 경청하는가?

머리카락의 특징에 흥미를 보이는가?

머리카락을 관찰하고 실험하는 활동에 적극적으로 참여하였는가?

교사 의견

및 채점 평가

합산

◉ 평 가

학생들이 머리카락의 특징을 이해하고 발표할 수 있다.

(25)

2차시

머리카락으로 만들어 볼까요?

교사용 교재

(26)

(27)

◉ 수업 지도안

단 원 5학년 우리 몸

연계 단원

3학년 과학 2. 동물의 세계 5학년 과학 3. 식물의 구조와 기능 5학년 미술 12. 이것도 미술 재료

활동유형 표현 활동, 관찰

교과 학습목

표 머리카락의 특징이 잘 드러난 발명품을 구상하고 만들 수 있다.

교과 연계성 중1 과학 중3 과학

생물의 구성과 다양성 자극과 반응

학습

(분)

도입 전시 학습 상기

지난 시간에 학습한 머리카락의 특징을 확인한다. 2

본활동

머리카락을 활용한 발명품과 첨단 기술 알아보기 머리카락을 활용한 첨단 과학 기술에 대해 알아본다.

참고자료로 제시한 <머리카락을 활용한 태양전지 판 만들기>, <머리카락의 특징을 활용한 범인 검거> 활용

∙ 활동지 및 참고 자료 활용

(28)

학습

(분)

본활동

머리카락의 특징을 잘 살린 발명품 만들기

머리카락의 특징을 살린 발명품을 구상하고 만드는 데 의미를 두되, 현실적인 유용성이나 완성도에 너 무 집착하지 않도록 한다..

35

정리

머리카락의 특징을 잘 살린 발명품 평가하기 활동을 통해 학습에 대한 즐거움 갖기

자기평가 ‧ 상호평가를 통하여 서로가 관찰한 결과를 공유하고 확인한다.

3

∙머리카락의 특징을 잘 살 렸 는 지 판단하도록 안내한다.

·

(29)

머 리 카 락 을 활용한 첨단 기술 사례를 보고 느낀점

머리카락을 활용한 태양 전지판

머리카락의 특징을 활용한 범인 검거

02. 머리카락으로 만들어볼까요?

나폴레옹과 베토벤이 각각 비소 와 납 중독이었다는 사실은 그 들 사후 150년 뒤, 머리카락 분 석 결과 알게 된 것입니다. 우리 의 머리카락엔 어떠한 특징이 있길래 이러한 사실을 알 수 있 었을까요? 또, 머리카락을 가지 고 다른 어떤 일이 가능할까요?

우리도 머리카락을 가지고 무언 가 만들 수 있을까요?

머리카락을 활용한 첨단 과학 기술

머리카락은 범죄 현장의 중요한 단서이기 때문에 FBI에서는 1년에 2500여개의 머리카락을 조사한다고 합니다. 173년 만에 밝혀진 베토벤의 사망 원인은 납 중독으로 일반인의 100배 이상의 납성분이 머리카락에서 검출됐다고 하죠. 과 학자들은 머리카락의 어떠한 정보를 이용해 이러한 사실을 밝혀내는 걸까요?

다 같이 한번 알아봅시다.

▪ 머리카락을 활용한 첨단 기술을 알아보고, 느낀 점을 적어 봅시다.

교사 지도 Tip

▪ 머리카락을 이용한 첨단 기술 사례는 참고자료에 제시한 <머리카락을 활용한 태양전지판 만들기>와 <머리카락의 특징을 활용한 범인검거>을 활용한다.

(30)

머리카락의 강도와 탄성을 활용한 부채 머리카락을 수염으로 만든 놀이용 가면

겨울에 따뜻한 휴대전화 케이스 머리카락으로 만든 인형 소품

휴대전화 고리(머리카락 공)와 팔찌 머리카락으로 만든 붓

머리카락을 활용한 발명품을 만들어봅시다.(학생작품 예시)

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참고 자료 사람의 머리카락을 이용해 태양 전지판 만들어 참고 자료

네팔 10대 소년의 창의적인 사고 英 데일리 메일, “사람의 머리카락을 이용해 태 양 전지판 만들어” 2009년 09월 21일(월)

네팔의 10대 소년들이 사람의 머리카락을 이용해 값싸게 공급할 수 있는 태양 전지판(solar panel)을 만들었다. 태양전지판이란 태양에서 뿜어져 나오는 에너지 를 축전지에 저장하는 장치로, 태양전지를 만드는데 필요한 장치다. 네팔의 수도 카투만두에 있는 학교에 재학 중인 18세의 밀란 카키(Milan Kaki)는 4명의 친구 들과 함께 값비싼 실리콘 전도체 대신 머리카락이 들어가는 태양전지판을 발명했 다. 머리카락 속에 있는 멜라닌 성분이 전기를 전달하는 요소 중의 하나라는 사 실에 착안한 것이다.

“머리카락은 실리콘에 비해 친환경적이고 값이 싸기 때문에 전기의 혜택을 받 지 못하는 사람들에게 태양전지판을 싼 값에 공급할 수 있다”는 것이 밀란 카키 의 설명이다. 최빈국으로 꼽히는 네팔의 대다수 농촌 주민들은 전기를 공급받지 못하고 있다. 전기가 공급되는 지역도 하루에 16시간 정도는 전력 부족을 겪는 다. 카키의 창작품은 아직 시험판으로 만들어 상용화에는 시간이 걸릴 전망이다.

카키는 “우선 저희 집에 전기를 공급하고 싶어 장치를 개발했으며, 다시 이웃에 게도 전기를 공급해드리고 싶다”고 말했다. 그는 또 “돈이 없어 전기의 혜택을 누리지 못하는 세계 가난한 여러 나라들에도 이 기술을 제공하고 싶다”고 전했 다. 카키가 발명한 태양 전지판은 개당 23파운드(약 4만6800원)의 제작비용이 들어가며 9V(18W)의 전기를 생산할 수 있다. 휴대폰을 충전시킬 수도 있으며 하룻밤 내내 밝힐 수 있는 배터리 충전이 가능한 것으로 알려졌다. 그는 전지판 을 대량생산할 경우 제작비용이 현재의 절반 이하로 떨어질 것으로 보고 있다.

카키는 자신의 창작품이 앞으로 닥칠지 모르는 연료난 해결에도 보탬이 되기를 기대하고 있다. 카키가 처음 이러한 생각을 갖게 된 것은 카투만두에 이사오기 전부터다. 그는 전기라곤 그림자조차 찾아볼 수 없는 도심에서 멀리 떨어진 코탕 (Khotang)이라는 곳에서 살았다. 그래서 전지판을 꼭 만들어 보겠다는 결심을 가졌다. 처음에 이런 작업에 착수했을 때 사람들이 이상한 눈으로 쳐다봤다고 말 했다. 필요는 발명의 어머니다. 그리고 창의적인 아이디어가 얼마나 중요한지 네 팔 소년이 단적으로 보여

(32)

참고 자료 머리카락의 특징을 활용한 범인 검거 참고 자료

모발은 혈흔, 담배꽁초와 함께 범죄현장에서 가장 많이 발견되는 증거물 가운 데 하나다. 보통 사람의 경우 하루 수십 개의 모발이 자연적으로 빠지기 때문에 범죄가 일어난 현장에도 범인의 모발이 떨어져 있을 가능성이 크다.

일반적으로 모발은 모근부와 모간부로 나뉜다. 두피에 묻혀 있어 조직을 포함 하는 부위를 모근부라고 하고, 조직이 없는 부분을 모간부라고 한다. 모근부의 경우 붙어있는 조직의 모양에 따라 모발이 자연적으로 빠진 것인지 강제적으로 뽑힌 것인지 판단할 수 있다.

모발의 겉면을 현미경으로 관찰하면 비늘 모양의 무늬를 관찰할 수 있다. 이것 을 모소피무늬라고 하는데, 이 무늬의 모양은 사람과 동물이 다르다. 또한 동물 의 모간부도 서로 다른 모양을 하고 있어 어떤 동물의 털인지 판단할 수 있다.

이밖에도 모발에서 여러 가지 특징을 관찰해 범죄수사에 응용하고 있다. 모발 의 잘린 부분을 관찰함으로써 범행도구가 망치와 같은 둔탁한 물체인지 또는 칼 과 같은 예리한 물체인지 판단할 수 있다. 또한 이발을 한 경우 모발의 끝부분 은 매우 거친 형태를 나타내지만 시간이 지날수록 둥글게 변한다. 따라서 모발 끝부분의 모양을 관찰하면 이발을 한 후의 경과시간을 추정할 수 있다.

모발의 염색 여부도 중요한 단서가 될 수 있다. 특수분석장비를 이용해 모발 성분을 분석하면 모발에 묻은 화공약품, 오염물질, 그리고 마약 등 약물섭취 여 부도 판단할 수 있다. 또한 장시간 특정한 환경에 지속적으로 노출된 경우 중금 속이 모발에 축적되는데, 이를 분석하면 범인이 어떤 직업을 갖고 있는지 또는 어떤 주거환경에 있었는지 추정할 수 있다.

모발을 통해 혈액형과 유전자분석도 할 수 있다. 혈액형은 모발에 분비돼 있는 혈액형 물질을 항원항체 반응을 이용해 검출할 수 있다. 모근부가 있는 경우 핵 DNA 분석이 가능하기 때문에 모발이 한 올이라도 있으면 유전자분석이 가능하 다. 모간부만 있는 모발의 경우 모발이 자라면서 핵 DNA가 깨지기 때문에 핵 DNA 분석이 불가능하다. 하지만 미토콘드리아 DNA 분석을 할 수 있다. 이는 하 나의 세포에 미토콘드리아가 수백에서 수천 개 존재하기 때문이다. 그렇지만 동 일 모계의 자식들은 미토콘드리아 DNA가 같기 때문에 개인 식별에는 제한적으 로 사용된다.

글_박기원 국립과학수사연구소 유전자분석과 실장

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◉ 평 가

학생들이 머리카락의 특징을 잘 이해하고 창작품 만들기에 최선을 다해 참여했는지 평가한다.

평가

영역 평가기준

평가척도

매우 잘함

잘 함

보 통

미 흡

미완 성

미제 출

5 4 3 2 1 0

통합적 사고

머리카락의 특징을 이해하고 적극적으 로 발명품 고안에 응용했는가?.

창의적

설계 창의적으로 디자인했는가.

감성적 터치

최선을 다해 자신의 발명품을 고안했는 가?

교사 의견 및 채점 평가

합산

(34)

(35)

융합인재교육(STEAM) 주제별 프로그램 개발 - 바이오

두근두근 내 심장은 펌프

초등학교 5-6 학년용

(36)

◉ 교육과정 관련 안내

초등학교 5-6학년 과학 우리의 몸

초등학교 6학년 실과 생활속의 전기전자 초등학교 5-6학년 실과 생활 속의 동식물

초등학교 5-6학년 과학 우리의 몸

초등학교 5-6학년 실과 생활 속의 동식물

해설

본 수업은 우리 몸의 심장에 관한 이해를 바탕으로 하여 펌프 와의 관련성을 이해하고 펌프를 가지고 게임을 하며 즐거운 체 험을 하며 펌프와 관련있는 인공장기에 대해 알아본 뒤 인공장 기를 디자인해보고 인조인간을 만들어봄으로써 인공장기에 대한 이해를 증진시키고 기술과 과학의 융합의 중요성을 알도록 하는 것에 목표를 두고 있다.

◉ 스팀 요소

S

심장과 펌프의 관련성 이해하기

T

인공장기에 대해 이해하기, 간이자바라펌프의 원리 이해하기

E

미래형 인공장기 디자인하기, 나만의 인조인간 설명도 만들기

A

간이자바라펌프로 음악분수 체험하기

(37)

우리 몸 속에 엄청난 보물이?

우리 몸 속에 엄청난 보물이 숨겨져 있데요.

그 보물은 하루 종일 살아 움직이는데요. 그냥 움직이는 것이 아니라 우리를 위해서 굉장히 중요한 일을 열심히 해요. 그런데 그렇게 쉬지 않고 일하는 데도 너무 튼튼해서 고장도 나지 않고 몇십년이 지나도 끄덕없데요.

만약 그 보물이 잠깐이라도 멈춘다면 우리는 더 이상 살아있을 수 없게 될 거에요. 그래서 잠시도 쉬지 않고 몇십년 동안 셀 수 없을 만큼 많이 움직이며 우리를 위해 끊임없이 일을 해낸답니다.

아무리 과학기술이 발전해도 그렇게 열심히 움직이면서 몇십년 동안 고장한번 나지 않는 기계는 만들 수 없을 거에요.

그러니까 그것은 그 무엇과도 바꿀 수 없는 엄청나게 소중한 보물이지요.

그 보물은 무엇일까요?

(38)

◉ 두근두근 내 심장은 펌프

차시 주제 활동 내용 연계교과

/단원

1

심장과 펌 프의 닮은 점 알아보 기

• 심장과 펌프의 관련성 이해

• 펌프의 중요성

-생활 속에 사용되는 각종 펌프 알아보기

-펌프가 멈춘다면 어떻게 될지 상상해보기 초5-6 과학 우리의 몸(2007, 2009)

초6 실과 생활속의 전기전자(2007

) 초5-6 실과

생활 속의 동식물(2009) 2 펌프 체험

하기

• 간이자바라펌프의 원리 이해하기

• 간이자바라펌프로 게임하기

• 간이자바라펌프로 분수만들기

3

인공심장과 인공장기에 대해 알아 보기

• 인공심장의 중요성 알기

• 인공심장에 들어가는 최첨단 펌프의 성능 알아보기

• 인공장기에 대해 알아보기

4

미래의 인 공장기 디 자인하기

• 미래형 인공장기 디자인하기

• 나만의 인조인간 설명도 만들기

(39)

1차시

심장과 펌프의 닮은 점 알아보기

교사용 교재

(40)

(41)

◉ 수업 지도안

단 원 5학년 우리의 몸

연계 단원 5학년 미술 6. 다양한 표현

활동유형 이해, 토론, 상상

교과 학습목 표

1. 심장과 펌프의 닮은 점을 이해한다.

2. 펌프의 중요성을 이해한다.

교과 연계성 중학교 2학년 과학, 4. 소화와 순환

(42)

학습

(분)

본활동

간단한 펌프의 원리 이해하기

참고자료로 수업을 진행한다. 10‘

펌프의 중요성 알아보기

활동지를 이용하여 펌프가 무엇인지 정의해보고 펌 프가 쓰이는 상황이나 기계를 찾아보고 펌프가 없다면 어떤일이 일어날지 상상해보도록 한다.

15‘

∙ 활동지 제시

정리

심장과 펌프의 유사점, 펌프의 중요성 되새기기 -우리 몸에서 펌프의 역할을 하는 기관은? (심장) -펌프가 꼭 있어야만 하는 우리 주변의 기계나 장 소를 세가지만 말해보자.

5‘

학습

(분)

도입

우리 몸 속의 보물 이야기 들려주기

우리 몸 속에 엄청난 보물이 숨겨져 있데요.

그 보물은 하루 종일 살아 움직이는데요. 그냥 움직이는 것이 아니라 우리를 위해서 굉장히 중요한 일을 열심히 해요. 그런데 그렇게 쉬지 않고 일하는 데도 너무 튼튼해서 고장도 나지 않고 몇십년이 지나도 끄덕없데요.

만약 그 보물이 잠깐이라도 멈춘다면 우리는 더 이상 살아있을 수 없게 될 거에요. 그래서 잠시도 쉬지 않고 몇십년 동안 셀 수 없을 만큼 많이 움직이며 우리를 위해 끊임없이 일을 해낸답니다.

아무리 과학기술이 발전해도 그렇게 열심히 움직이면서 몇십년 동안 고장한번 나지 않는 기계는 만들 수 없을 거에요.

그러니까 그것은 그 무엇과도 바꿀 수 없는 엄청나게 소중한 보물이지요.

그 보물은 무엇일까요?

심장과 펌프의 닮은 점 알아보기

참고자료의 펌프사진을 보여주며 우리의 몸에 심장과 비슷한 기계인 펌프에 대해 알아보도록 한다.

10‘

(43)

01. 두근두근 내 심장은 펌프

심장은 작아졌다 커졌다하면서 피를 온몸으로 뿜어냅니다.

우리 주변의 기계 중에도 그런 일을 해내는 것이 있어요. 그것은 바로 펌 프입니다. 펌프는 압력을 이용해서 기체나 액체를 움직이게 만드는 기계 에요. 우리 몸에서 심장이 하는 일과 비슷하지요? 펌프가 어떤 기계이고 어떻게 쓰이는지 알아볼까요?

펌프는 우리 주변에서 어떻게 쓰이고 있을까요?

1. 액체와 기체가 움직이거나 나오는 곳을 찾아봅니다.

2. 액체와 기체를 직접 사용해야하는 기계나 시설을 생각해봅니다.

(44)

3. 액체와 기체가 사용되는 기계나 시설에 관련된 가게나 장소, 상황 등을 생각해봅시다.

갑자기 이 세상의 모든 펌프가 멈추면 어떤 일이?

1. 하루 일상 중에서 펌프와 관련된 일이 무엇이 있을지 생각해보고 그것을 사용 하지 못하면 어떻게 될지 상상해봅니다.

2. 펌프와 관련된 시설이나 기계, 상황을 생각해보고 그것을 사용하지 못하면 어 떻게 될지 상상해봅니다.

3. 펌프가 멈췄을 때 생겨나는 불편을 사람들이 해결하기 위해 어떤 일을 대신해 야하는지 생각해봅니다. (예 : 가스렌지를 쓸 수 없어 밥을 하기위해 나무장작을 해온다.)

다음 활동지에 지금까지 생각해본 내용을 적어봅시다.

(45)

간이자바라펌프의 원리 이해하기

1. 자바라 펌프에는 두가지 문이 있습니다. 하나는 안으로만 열리는 문이고 다른 하나는 밖으로만 열리는 문입니다.

2. 자바라 펌프의 손잡이를 쥐었다가 폈다가 하면 저 문들이 열리고 닫히게 됩니 다.

3. 안으로만 열리는 문이 열리면 물이 안쪽으로 들어오면서 손잡이 부위에 들어 차게 됩니다.

4. 들어온 물은 손잡이를 쥘 때 밖으로만 열리는 문에 의해 밖으로 나가게 됩니 다. 안으로만 열리는 문은 압력에 의해 닫히기 때문에 그쪽으로는 물이 나갈 수 없습니다.

5. 이렇게 해서 물은 일정한 방향으로 이동하게 됩니다.

(46)

이해, 상상

펌프의 중요성에 대해 알아보자.

모둠 이름

펌프란? 압력을 이용해서 기체나 액체를 움직이게 만드는 기 계

펌프가 필요한 시설과 기계

생각해보기

1. 가뭄이 들었을 때

2. 자동차가 움직일 때 기름을 엔진에 공급할 때 3. 목욕탕에 물을 공급할 때

4. 화장실, 부엌, 목욕탕 5. 가스렌지

세상의 모든 펌프가 멈춘다면 어떤 일이 벌어질지

상상해보기

펌프가 멈추면 당장 아침에 가스렌지에 불이 켜 지지 않아 요리를 할 수 없게 된다.

물이 나오지 않아 밥을 할 수 없다.

자동차들도 더 이상 움직이지 않아서 직장까지 걸어가야한다.

음식을 하고 몸을 씻기위해 물을 길러 가야한다.

사람들이 물을 얻기위해 약수터에 엄청나게 긴 줄을 서게 될 것이다.

가스를 쓸 수 없어서 장작을 얻기위해 산으로 나무를 하러 가야한다.

집안일을 할 것이 너무 많아져서 학교 가기도 힘들어진다.

목욕을 하거나 씻기가 힘들어진다.

자동차가 다니지 않기 때문에 곡식과 음식 재료 들이 도시에서 구하기 힘들어진다.

음식을 구하기위해 시골과 바다로 가야한다.

(47)

이해, 상상

펌프의 중요성에 대해 알아보자.

모둠 이름

펌프란?

펌프가 필요한 시설과 기계

생각해보기

세상의 모든 펌프가 멈춘다면 어떤 일이 벌어질지

상상해보기

(48)

(49)

2차시

간이펌프분수 만들기

교사용 교재

(50)

(51)

◉ 수업 지도안

연계 단원 5학년 미술 6. 다양한 표현

활동유형 만들기, 공연

1. 간이자바라펌프의 원리를 이해한다.

2. 간이자바라펌프로 게임을 해본다.

3. 간이자바라펌프로 분수를 만든다.

학습

(분)

도입

음악분수공연보기

아래링크의 음악분수 공연을 보여주며 우리도 간이펌 프로 분수를 만들어 체험해볼 것이라고 학습동기를 유발시 킨다.

(두바이 음악분수 공연 http://yeoyuasset.blog.me/50129803956)

5‘ ∙ 참고자료 제시

본활동

간이펌프체험하기

물이 주변에 많이 흐를 수 있으므로 바닥이 방수처 리된 과학실이나 실외를 이용한다.

20‘

∙ 간이 자바 라 펌프, 수 조, 물

간이펌프분수체험하기 15‘

∙ 간아자바라 펌프, 철사, 가 위

(52)

(53)

02. 간이펌프분수 만들기

간이자바라펌프로 게임하기

심장은 하루에 5리터에서 10리터 정도의 혈액을 움직이게 합니다. 평생 움직이게 만드는 혈액의 양은 큰 강당 3개를 채울만큼이나 된다고 합니다. 정말 심장은 열 심히 일하죠? 간이자바라펌프를 이용해서 이렇게 수고하는 심장이 하루동안 하는 일을 체험해봅시다.

펌프체험 간이 자바라 펌프를 이용한 게임을 해봅시다.

☼ 체험목표

간이자바라 펌프를 이용한 게임을 할 수 있다.

☼ 유의사항

수조가 많다면 모든 학생이 참여해도 좋고 수조가 모자란다면 대표를 뽑아서 게 임을 해도 됩니다. 수조의 배열이나 학생들의 위치는 자유롭게 옮겨도 됩니다. 다 만 물을 들이붓거나 많이 흘려서는 안됩니다.

☼ 준비물

수조 6~7개, 8리터 정도의 물, 간이자바라펌프 인원수만큼

☼ 게임 방법

1. 수조를 늘어놓고 첫 번째 수조에 물을 7~8리터 정도 담습니다.

2. 중간에 수조를 자유롭게 배치합니다.

3. 마지막 수조는 중간 수조 끝부분에 놓습니다.

2. 첫 번째 수조부터 중간수조들을 거쳐 마지막 수조로 펌프로 물을 옮깁니다. 가 장 빨리 옮긴 팀이 승리합니다.

(54)

간이 펌프 분수 만들기

만들기 및 체험

간이 펌프 분수를 만들고 분수체험을 해봅 시다.

☼ 체험목표

간이펌프분수를 만들고 분수 체험을 할 수 있다.

☼ 유의사항

☼ 준비물

간이자바라펌프, 철사 1인당 2미터 (모두 인원 수 만큼)

☼ 만드는 방법

1. 자바라 펌프를 주름호스 부분을 철사로 감아 위를 향하게 한다.

2. 직선 호스를 적당한 길이로 자른다.

(55)

간이 펌프 분수 체험하기

☼ 유의사항

☼ 준비물

큰 고무 다라이(모둠 수만큼), 작은 대야, 간이 자바라 펌프, 색소

☼ 분수 체험 방법

1. 큰 고무 다라이 가운데에 작은 대야를 놓는다.

2. 큰 고무 다라이에 물을 붓고 간이펌프분수로 물을 펌프질 하여 작은 대야에 담기도록한다.

(56)

(57)

3차시

인공심장과 인공장기에 대해 알아보자.

교사용 교재

(58)

(59)

◉ 수업 지도안

연계 단원 5학년 미술 8. 디자인과 생활

활동유형 이해, 토론, 상상

1. 인공심장의 중요성 알기

2. 인공심장에 들어가는 최첨단 펌프의 성능 알아보기 3. 인공장기에 대해 알아보기

4. 제시된 상황에 맞는 인공장기에 대해 토론해보고 인공장기 구 상해보기

학습

(분)

도입

심장이 멈추면 어떻게 되나?

심장이 멈추면 어떻게 될까요? 온몸을 돌면서 산소와 영양분을 공급해줘야하는 피의 순환이 멈춰버립니다. 5분 안에 심장이 다시 뛰지 않으면 피가 굳으면서 결국엔 죽게 됩니다. 그러면 심장이 약하거나 병에 걸린 사람들은 어떻게 해야할까요?

여기서 최첨단 펌프기술이 큰 도움을 주게 됩니다.

3‘

(60)

학습

(분)

본활동

인공심장의 중요성 알아보기

참고자료를 이용하여 인공심장의 중요성을 이해시킨 다.

7‘

∙ 참고자료 제 시

인공심장에 들어가는 최첨단 펌프의 성능 알아보기 참고자료를 이용하여 인공심장에 쓰이는 펌프가 얼 마나 작고 뛰어난 성능을 가졌는지 설명한다.

5‘ ∙ 참고자료 제 시

인공심장 이외에 인공장기에 대해 알아보기 참고자료를 보여주며 수업을 진행한다.

http://youtu.be/Ie0ZOlUM7e4 링크의 동영상을 보여주면 좋다.

10‘ ∙ 참고자료제 시

인공장기가 필요한 신체기관에 대해 토론해보고 인공장기 구상해보기

모둠별로 인공장기가 필요한 장기가 무엇인지 토론 해보고 각자의 학습지에 정리한다. 학습지에 제시되어 있는 상황에 따른 인공장기를 구상해보도록 한다.

10‘ ∙ 학습지 제시

정리

인공장기에 관한 퀴즈로 배운 내용 되새기기

-인공근육을 만드는 재료로써 실제 근육보다 100배 나 수축력이 좋은 물질은? (탄소나노튜브)

-인공관절을 만들 때 쓰이는 인체에 해가 없는 물 질은? (세라믹, 스테인레스, 코발트)

-인공심장에 쓰이는 펌프가 갖추어야할 조건은? (내 구성, 감염방지)

5‘

(61)

인공심장에 들어가는 최첨단 펌프

심장이 고장난다면 바로 생명에 큰 위협이 되기 때문에 인공심장에 들어 가는 펌프는 절대 고장나서는 안된다. 고장나지 않는 튼튼한 성질을 내구성이 라고 하는데 인공심장의 중요한 조건은 내구성이다. 또한 펌프가 움직이려면 에너지를 계속해서 공급해줘야하는데 최소한의 에너지로 효율적으로 움직여 야한다. 현재 기술이 계속 발달하면서 내구성과 효율적인 에너지 사용이 가능 한 펌프로 만들어진 인공심장이 개발되고 있다.

세계 최소형 인공심장펌프 이식 성공, 프라스틱+티타늄 재질 92g무게

세계 최소형 인공 심장펌프 이식이 독일 하 이델베르그대병원서 성공했다. 이 인공심장의 펌프는 특히 소음 없이 효과적으로 작동하며 심장의 기능을 완벽히 대체할 수 있다. 세계에 서 가장 작은 심장펌프를 처음 이식받은 환자 는 50살 여성으로 지난 7월 플라스틱과 티타

03. 인공심장과 인공장기에 대해 알아보기

인공심장의 중요성

인공 심장은 심장수술시 심장 대신 피를 순환 시켜주거나 또는 제 기능을 못하는 심장을 교체 하기위해서 발명되었다.

미국의 경우 한해에 백만명 이상이 심장과 혈 관계의 질병으로 사망하고 있고 이것은 암에 의 한 사망자보다 두배가 더 많다.(1982년) 그러므 로 인공심장이 완벽하게 만들어져 사람에게 이 식된다면 미국뿐만 아니라 세계에서 수백만명 이상의 사람들이 생명을 연장할 수 있게 된다.

신체의 다른 기관 대부분은 기능이 떨어지거나 병에 걸린 부분을 잘라내도 생명을 유지할 수 있고 다른 사람으로부터 이식을 받기도 쉬운 경 우가 있지만 심장의 경우는 이식을 받기도 힘들 고 잘라내면 기능이 유지되지 않기 때문에 인공 심장이 꼭 필요하다.

(62)

늄으로 만든 92g짜리 펌프를 이식받았으며 현 재 퇴원해 거의 정상인과 같은 생활을 하고 있다.

150g 계속해서 쓸 수 있는 인공심장 개발 성공

일본의 국립순환기 연구센터에서 직경 3센티 미터, 길이 7센티미터, 무게 150g 으로 매우 작고 가벼운 인공심장을 개발했다. 특히 내부 의 펌프가 벽과 접촉하지 않고 작동해서 마찰 이 없어 안전하고 오래 쓸 수 있다.

(63)

인공장기에 대해 알아보기

인공근육

탄소나노튜브라는 물질을 이용해 스스로 에너 지를 만들어내며 움직이는 인공근육장치가 최 근 미국에서 개발되었다. 이렇게 만들어진 인 공근육은 실제 근육에 비해 100배나 수축율이 좋아서 실제로 쓰여진다면 초인적인 힘을 발 휘하는 인공근육이 될 수 있을 것이다.

인공관절

인공관절은 무릎, 엉덩이 관절 등 주요 관절 부위에 질환이 일상생활이 힘들 정도로 심해 치료가 효과가 없는 경우에 쓰인다.

인공관절수술에 쓰이는 인공관절은 인체에 해가 없는 재질인 스테인레스나 코발트, 세라 믹 등으로 만들어지게 된다. 기존에 문제가 되는 관절을 일부 제거하고 인공관절 삽입을 통해 통증을 없애고, 정상적인 관절 운동이 가능하도록 해 일상생활을 할 수 있게 만든 다.

인공손

실제 사람 손을 대신하는 ‘인공손’ 기술이 날 로 발전하고 있다. 각 손가락 관절을 마음대 로 움직일 수 있고, 작은 물건을 잡거나 주스 를 컵에 따르는 등 여러 가지 동작을 자신의 손처럼 사용할 수 있게 됐다.

스코틀랜드의 터치 바이오닉스가 개발한 아이 -림 펄스(i-Limb Pulse)를 사용하는 모습을 소개하며 이같이 보도했다.

아이-림 펄스는 팔 근육의 미미한 전기신호 를 인식해 작동한다.

(64)

문제해결

미래의 인공장기 디자인하기

▪ 인간의 몸을 구성하는 모든 부분이 바로 인공장기가 될 수 있습니다. 인공피 부, 인공모발, 인공손톱 등 다양한 인공장기를 떠올려보고 유용한 쓰임새를 지닌 인공장기를 창의적으로 디자인해봅시다.

※ 인공장기 디자인할 때 함께 생각해볼 것들

1. 자신의 신체기관이나 부위 중에 생활 속에서 불편이 느껴지는 부분 (예 : 오래 걸으면 아파지는 다리, 1시간 이상 공부하면 아파지는 머리 등) 2. 동식물이나 기계의 특성 중에 인간의 신체기관에 적용하면 좋은 것

제품명

주요기능

사용법

형태 디자인

(65)

4차시

인공장기를 디자인해보자.

교사용 교재

(66)

(67)

◉ 수업 지도안

연계 단원 5학년 미술 8. 디자인과 생활

활동유형 토론, 계획

1. 미래의 인공장기 디자인해보기 2. 나만의 인조인간 설명도 만들기

학습

(분)

도입

6백만불의 사나이

20년전에 6백만불의 사나이라는 미국드라마시리즈가 있었습니다. 전직 우주 비행사였다가, 비행 사고로 생명의 위험에까지 이르자 양쪽 다리와 한쪽 팔, 그리고 한쪽 눈을 최첨단 생체 공학으로 다시 태어난 바이오닉 인간의 활약을 그렸었죠. 시속 100킬로키터로 달리는 발과 불도저의 힘을 가진 팔, 망원경 같은 줌렌즈를 가진 눈을 가진 인간으로 각종 사건 사고를 해결하는 재미있는 공상과학 드라마였는데요. 이제는 공상 속의 일이 아니라 실제로 가능한 일이 되어가고 있습니다.

5‘

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학습

(분)

본활동

인조인간 만들기

인공장기 디자인한 것을 책상위에 전시한 뒤 돌아다 니며 친구들의 인공장기 중 마음에 드는 것을 골라모 아 나만의 인조인간 설명도를 만들어본다.

15‘ ∙ 학습지

인조인간을 주제로 한 만화 만들기

어떤 상황에서 자신의 인조인간이 가장 잘 활약할 수 있을지를 생각하며 만화를 만들어본다.

15‘ ∙ 학습지

정리

인공장기의 중요성을 간단히 정리한다.

-각종 질병으로부터 해방되고 건강하게 살기위해 인공장기가 필요하다.

5‘

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6백만불의 사나이

20년전에 6백만불의 사나이라는 미국드라마시리즈가 있었습니다. 전직 우주 비행사였다가, 비행 사고로 생명의 위험에까지 이르자 양쪽 다리와 한쪽 팔, 그리고 한쪽 눈을 최첨단 생체 공학으로 다시 태어난 바이오닉 인간의 활약을 그렸었죠. 시속 100킬로키터로 달리는 발과 불도저의 힘을 가진 팔, 망원경 같은 줌렌즈를 가진 눈을 가진 인간으로 각종 사건 사고를 해결하는 재미있는 공상과학 드라마였는데요. 이제는 공상 속의 일이 아니라 실제로 가능한 일이 되어가고 있습니다.

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상상

^{인조인간 만들기}

▪ 친구들의 인공장기를 하나씩 모아 6백만불의 사나이 같은 인조인간을 만들어 봅시다. 모든 학생들은 책상 위에 인공장기 디자인을 올려놓고 돌아다니며 자신 만의 인조인간에 사용할 인공장기를 기록한 뒤 인조인간을 설명도를 만들어봅니 다.

인조인간 이름

장착된 인공장기

인조인간 설명도

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상상

자신의 인조인간을 주제로 한 만화 그리기

▪ 자신의 인조인간이 활약을 펼칠 수 있는 다양한 상황을 상상해보고 자유롭게 만화로 나타내어 봅시다. (예 : 외계인의 지구침공, 환경오염으로 인한 돌연변이들 의 습격, 소행성충돌, 대지진, 화산폭발, 쓰나미, 치명적인 바이러스의 확산 등)

만화 제목

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참고 자료 인공세포를 프린트해서 만든다?

컴퓨터로 프린트를 하면 종이에 2차원으로 인쇄가 된다. 그러나 컴퓨터를 통해 인쇄한 종이를 수십, 수백장 쌓아올리면 부피가 생기면서 3차원의 물체를 만들 수 있다. 바로 이런 원리를 이용해 세포프린팅을 할 수 있고 이것을 통해 사람의 조직이나 장기를 만드는 것이다. 이 과정에서 세포에 필요한 영양분이 컴퓨터 프 린트기의 잉크 역할을 한다고 볼 수 있다. 먼저 인공 구조물을 세워놓은 뒤 그 안에다 신체조직을 얇게 단면으로 잘랐을 때 나타나는 모양을 한층씩 쌓아올리면 서 신체조직을 만든다.

세포 프린팅에 대한 도전은 기계공학 쪽에서 처음 시작됐다. 한국연구재단의 원 광대 이승재 교수는 "산업용 장비를 활용해 인공장기를 만들어보자는 아이디어에 서 세포 프린팅과 관련된 조직공학이 출발했다. 의학과 생물학, 공과대학의 융합 연구로 볼 수 있다"고 말했다.

이 교수는 "연구 초기에는 공대 연구자들과 의사들 사이에 용어가 달라 의사소 통이 잘 되지 않기도 헸지만 이제는 국내에서도 초기모델이 나올 정도로 연구가 진행됐다"면서 "이미 신체조직과 뼈, 연골재생 등에 대한 시술에 세포 프린팅 기 술을 적용할 수 있다는 연구결과가 발표됐으며, 이렇게 만든 방광이 미국에서 시 술됐다는 보고도 있다. 기관지를 그렇게 만든 예도 있다"고 설명했다.

(출처: 2012년 12월 20일자 국제신문, 김용호 기자 kyh73@kookje.co.kr)

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참고 자료 인공세포를 프린트해서 만든다?

한국과 미국의 과학자들은 플라스틱 칩 위에 사진 같은 인공 허파를 만들어 신 약 효과를 알아보는 실험에 성공했다. 초소형 인공 장기를 이용해서 실험용 생쥐 같은 동물실험을 대체할 수 있음을 보여주었다.

간이나 신장 또는 허파를 칩 위에 만들어냈던 연구는 이전에도 여러 번 있었지 만 실제 질병을 일으키고 새로운 약품의 효과를 확인할 수 있었던 것은 이번이 처음이다. 미국 하버드대의 잉버 교수와 서울대 의대 허동은 교수는 지난 2010 년 칩 제조 기술을 이용해 이른바 '칩 위의 허파'를 만들어냈다. 아주 작은 메모 리카드만 한 크기의 칩은 투명한 플라스틱 판에 홈이 나있고 위에는 공기가 지나 는 허파 세포가, 아래에는 혈액이 흐르는 모세혈관 세포가 코팅된 형태다. 두 세 포 사이는 물질들이 이동할 수 있는 분리막이 있다.

연구팀은 이 인공 허파에 약물 실험을 했다. 인터루킨이라는 항암제를 환자의 혈관에 주입하면 폐부종이란 치명적인 부작용이 자주 일어나는데 혈관에서 허파 로 체액이 스며들어 호흡을 막기 때문이다. 이런 부작용이 인공 허파에서도 똑같 이 일어났다. 여기에 글락소스미스클라인의 폐부종 치료제를 주입하자 더는 체액 이 허파세포 쪽으로 스며들지 않았다. 신약이 치료 효과가 있다는 것을 그 실험 을 통해 확인할 수 있었던 것이다.

(출처: 2012년 11월 9일자 조선비즈)

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◉ 평 가

학생들이 인공장기의 유용성을 잘 이해하고 인공장기 디자인하기에 최선을 다해 참 여했는지 평가한다.

평가

영역 평가기준

평가척도

매우 잘함

잘 함

보 통

미 흡

미완 성

미제 출

5 4 3 2 1 0

통합적 사고

인공장기의 중요성을 이해하고 적극적 으로 디자인하기에 참여했는가.

창의적 설계

상황제시에 맞게 창의적이고 실용적인 인공장기를 디자인했는가.

감성적 터치

최선을 다해 자신의 발명품을 만들어냈 는가.

교사 의견 및 채점 평가

합산

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