□ STEAM 교육이란?

Contents 3

STEAM 교육의 개요 4

프로그램의 주제 개요 6

학습목표 9

STEAM 과목 요소 12

STEAM 단계 요소 지도안 총괄표 평가 계획 학습 내용 진로 탐색

□ STEAM 교육이란?

Ÿ STEAM 교육은 STEM 교육에 Arts가 추가되면서 발전된 개념임: ‘A’ 의 영역은 fine art뿐 아니라 liberal arts의 인문교양, language arts의 언어예술까지 포함하는 광의의 개념임[표Ⅰ-1]

Ÿ STEAM 교육은 일부분의 교육적 관점을 다루기보다 전문교육부터 평생교육까지 광의의 교육의 패 러다임이며, 기존의 STEM 교육에 실생활과 관련된 주제로 예술을 추가하여 과학, 기술, 공학, 수학, 예술이 통합된 교육을 의미함

Ÿ STEAM 교육은 과학 기술 분야의 인재 양성을 위해 실시하고 있는 STEM(Science, Technology, Engineering, Mathematics)에 예술(Arts)을 추가한 진보된 통합적 교육 방법임

Ÿ 우리나라에서도 교육과학기술부의 세계적 과학기술인재 양성을 위한 교육정책으로 초·중·고등학교 에 제시되었으며 STEAM 교육을 융합인재교육으로 명명함(교육과학기술부, 2010)

Ÿ 교육적 관점을 다루기보다 전문교육부터 평생교육까지 광의의 교육의 패러다임이며, 기존의 STEM 교육에 실생활과 관련된 주제로 예술을 추가하여 과학, 기술, 공학, 수학, 예술이 통합된 교육을 의 미함

Ÿ STEAM 교육은 과학 기술 분야의 인재 양성을 위해 실시하고 있는 STEM(Science, Technology, Engineering, Mathematics)에 예술(Arts)을 추가한 진보된 통합적 교육 방법임

Ÿ 우리나라에서도 교육과학기술부의 세계적 과학기술인재 양성을 위한 교육정책으로 초·중·고등학교 에 제시되었으며 STEAM 교육을 융합인재교육으로 명명함(교육과학기술부, 2010)

영역 의미 하위 영역

과학(S) 실세계에 존재하는 것과 그것이 어떻게 영향을 받고 있는지를 탐구하는 것(Rutherford & Ahlgren, 1989)

생물학, 생화학, 화학, 지구과학, 물리학 및 우주과학, 생명공학 &

생체의학 등

기술(T)

인간이 필요하다고 느낀 것을 충족시키기 위해 자연 환경을 변용한다든가 기술을 혁신하는 것 또는 인간 이 만든 것(ITEA, 2000)

농업, 건축(물), 통신(수단), 정보, 제조업, 의학, 힘&에너지, 생산과 수송

공학(E) 연구, 발전, 디자인·발명 또는 일정 제한 하에 이루 어지는 디자인(Wulf, 2989)

한국우주공학, 농업, 건축공학, 화 학공학, 토목공학, 컴퓨터공학, 전 자공학, 환경공학, 유체공학 등

예 술 (A)

언어 예술 (Language

Arts)

모든 종류의 의사소통이 사용되고 해석되는 방식에 관한 것(Paterson, 2007)

교육, 역사, 철학, 정치학, 심리학, 사회학, 신학 등을 포함하는 미 술, 언어 예술 & 교양, 체육 체육

(Physical) 인체공학적인 움직임을 포함한 규범 및 행위 예술 교양과

사회과목 (Liberal and

Social)

교육, 역사, 철학, 정치학, 심리학, 사회학, 기술학, 과 학기술사회(STS) 등을 포함하는 것(Featherstone, 1986)

미술 (Fine Arts)

미학 그리고 문명 초기 기록의 가르침에서 유래하는 가장 오래되고 지속가능한 문화적인 편린(Mishook, J.J., & Kornhaber, 2006)

수학(M) 수, 상징적 관계, 정형화된 양식, 모양, 불확실한 것 과 추론에 관한 연구(AAAS, 1993 & NCTM, 1989)

대수, 해석학, 자료 분석 & 확률, 기하하학, 수와 연산, 문제해결, 추론 & 증명 등

[표Ⅰ-1] STEAM 영역의 내용(출처: 한국과학창의재단, 2011)

□ 교차적 융합 교육 프로그램 개발

Ÿ 공학과 기술 및 예술교육과의 융합을 통한 체험 중심의 교육 실시

Ÿ 논리적 이성적 문제해결능력과 직관적 감성적 문제 해결능력 배양을 위한 예술교육 실시

□ STEAM 프로그램 설계

§

새로운 문제에 도전하고자 하는 열정이 생기게 자발적 참여, 행동변화를 유도하 는 재미이론(Fun Theory), 디자인 리서치 툴(Design research tool)을 이용한 동기 부여

Ÿ 학생이 문제해결 필요성을 구체적으로 느낄 수 있는 상황 제시 - ‘재미이론(Fun Theory)’

Ÿ 학생 스스로 문제해결을 찾아가는 창의적 설계 - ‘Heartstoming + Brainstoming(하트스토밍 + 브 레인스토밍)'을 통한 감성적 체험 활동을 거친 후, 창의적 아이디어 발현

Ÿ 학생이 문제를 해결하였다는 성공의 경험 - '레벨 업(Level up)' 단계 아이디어 시뮬레이션, 자기 평 가,능동적 실천

[그림Ⅱ-1] STEAM 프로그램 적용 이론

1. 상황제시 - 재미 이론(fun theory)

Ÿ 사람들의 행동변화를 효과적이고 긍정적으로 유도하기 위해 게임의 주요 원리인 유희적 상호작용 을 실생활의 다양한 제품과 기기, 기구, 환경에 적용시키는 이론을 의미

Ÿ 독일의 폭스바겐(Wolkswagen)사가 이러한 재미이론을 통해 사람들에게 쓰레기 재활용이라는 다소 귀찮고 사고한 일과에 대해 전향적인 태도로 이를 바꾸는데 커다란 일조를 하기도 함. 본 STEAM 융합교육 과정은 학생들로 하여금 융합 교과의 주제를 대하는 초기 상태에서부터 바로 이러한 유 희적 상호작용인 재미이론을 적극 활용하여 학생들이 보다 더 흥미를 가지고 자발적으로 본 융합 교과과정에 참여할 수 있도록 자발적 동기부여

Ÿ 재미 이론 적용할 주요 이슈들은 행위와 결과에 대한 주관적 관심, 오감에 의한 상호 작용, 행위 간의 지속적 연계성, 결과에 대한 예측 난해성 등을 들 수 있음

Ÿ 이러한 요소들을 적극 활용하여 융합 수업을 마치 게임처럼 수행할 수 있다면 학생들은 지속해서 학문간의 연계성에 대한 지적 호기심과 이에 대한 탐구를 계속해 나갈 수 있을 것임

2. 창의적설계-브레인스토밍(Brainstorming)+허트스토밍(Heartstorming)

Ÿ 세계적 미래학자인 롤프 엔젠(Rolf Jeansen)에 의해 주창된 문제 해결의 방법임

Ÿ 과거에는 인간의 가치 판단이 주로 좌뇌에 의해 결정되어져 합리적, 이성적 판단에 근거했지만 이 러한 패러다임이 서서히 변화하여 보다 더 감성적인 가치가 균형을 이루어 대상을 판단하는 시기 가 도래함

Ÿ 허트스토밍이란 이미 잘 알려져 있는 브레인스토밍(brainstorming)과 대별되는 이론으로서, 브레엔 스토밍이 주로 좌뇌를 이용하여 논리적이고 이성적으로 창의적 해결안을 도출하는 방법이라면 허 트스토밍은 우뇌를 이용하여 보다 감성적이고 인간적인 창의적 문제 해결에 접근하는 방법으로 요 약될 수 있음

Ÿ 향후에는 이같이 브레인스토밍과 허트스토밍을 교차하여 활용함으로서 따뜻한 과학, 이성적인 예술 을 구축하는 토대가 마련될 것으로 전망됨

3. 성공의 경험 - 레벨 업(Level up)

Ÿ 학생들 스스로가 점차적으로 유희적 호기심으로 다양한 융합적 문제들을 대하고 합리적, 객관적 문 제해결 뿐만 아니라 감성적이고 사회적인 문제해결의 내용까지 직접적으로 경험하게 되면 그 다음 단계로의 문제 해결에 대한 강한 도전의식을 가지게 됨

Ÿ 역설적으로 학생들이 게임에 몰두하는 원리와 동일한데, 난이도가 유사하거나 그 결과가 충분히 예

1. 주제중심 통합학습 모형

Ÿ 주제중심통합학습은 교과별로 내용을 분할하여 가르치는 방식이 지닌 한계의 대안적 접근으로 각 교과 영역의 경계를 무너뜨려 문제나 쟁점, 사고기능, 개념, 범주 등을 중심으로 여러 교과 의 학습 내용을 통합적으로 재조직하여 가르치거나 학습하도록 하는 방식이라고 정의(심미경, 1997)

Ÿ 권낙원(1999)은 주제중심통합학습은 어떤 한 주제를 중심으로 다양한 학습경험들을 교과의 요 구, 학생의 흥미, 사회의 요구를 반영하여 선정·조직하고, 학생 주도의 활동을 통한 학습을 유도 함으로써 전인적인 발달을 도모하는 학습이라고 말함

Ÿ 주제중심통합학습은 인식론적 측면, 심리사회적 측면 등에서 그 필요성을 찾을 수 있음

Ÿ 인식론적 측면에서 Ingram(1995)은 다양하게 구분된 지식영역을 거대한 이해의 맥락 속에서 결 합하고, 지식의 급격한 변화에 능동적으로 대처하는 능력을 배양하기 위해 필요하며, 다양한 지 식 영역간의 상호 관련성 증대를 위해 주제중심통합학습이 필요하다고 강조. 사회적 측면에서 는 현대 사회에서 개인이나 사회가 공동으로 당면하는 문제를 해결하기 위해서 필요로 하는 지 식은 여러 분야의 내용을 종합하여 통합된 지식이며, 학습자의 통합적 사고력의 성숙은 종래의 분과적인 교과 교육으로는 적절하지 않음을 제시함

2. 문제중심학습 모형

Ÿ 문제중심학습은 1970년에 캐나다의 McMaster대학교 의과대학에서 처음으로 시작됨

Ÿ 1960년 캐나다 McMaster대학의 의과대학 교수였던 Barrows는 구성주의라는 이론에 관계없이 기존 교육의 부실성과 비현실성에 대한 대안으로 문제중심학습을 개발하여 문제중심학습의 이 론적 정립에 큰 공헌을 함

Ÿ 문제중심학습은 많은 의대 및 수의과 대학에서 실시하게 되었고 최근에는 유치원에서 대학, 성 인 교육에까지 다양한 학문 분야에서 교육과정, 교수전략, 수업모형, 교육방법 등의 다양한 모 습으로 적용되고 있음

Ÿ 문제중심학습의 목적을 종합하여 보면, 문제중심학습의 목표는 크게 ‘지식의 습득과 전이’, ‘문 제해결력 향상’, ‘학습에의 본질적인 흥미 부여’, ‘자기주도적 학습 능력 신장’, ‘협동능력 신장’으 로 요약할 수 있음

3. 프로젝트학습 모형

Ÿ 프로젝트학습이란 프로젝트에 의한, 또는 프로젝트를 통한 학습을 의미하며, 학습자가 학습의 전 과정에 주도성을 가지고 주제, 제제, 문제, 쟁점 등에 관한 탐구활동과 그 결과에 대한 표현 활동을 하며 그 결과 만들어 가는 교육과정의 성격이 나타나는 학습임(김대현 외, 1999)

Ÿ 한국교육개발원에서는 프로젝트학습을 교사와 학생 주도로 초등학교 학생의 관심과 흥미, 주제 중심, 문제 중심, 활동 중심의 수업을 전개하는 학습방법이라고 정의(김정희, 재인용, 2004).

Ÿ 유승희 외(2001)는 프로젝트 학습을 아동들이 학습할 가치가 있는 특정 주제에 대하여 서로 협 력하면서 심층적으로 연구하는 목적 지향적 학습활동이라고 정의함

Ÿ 프로젝트 학습은 특정한 주제에 대하여 깊이 있게 연구하는 활동으로서 학생이 직접 계획, 활 동하고 교사는 안내, 보조 역할을 하는 것이 특징이다. 연구과제 학습, 주제학습, 문제해결학습 등으로 부르기도 하는 데 과제 조사ㆍ발표하는 것보다는 규모가 크고 체계적인 학습임

Ÿ 교과목을 통해 체계적으로 학습하는 교수 학습이 아동들에게 지식과 여러 가지 기능을 획득하 게 하는 것이라면 프로젝트 학습은 이 기능과 지식을 의미 있는 상황에 적용하게 하므로 일반 교과목 학습을 의미 있고 심도 있게 해 줄 수 있음(김대현 외 1997)

Ÿ 프로젝트 학습을 통해 학습자가 스스로 문제를 찾아내고 해결에 이르는 모든 과정에서 능동적 으로 활동하게 되며, 프로젝트 수행의 전 과정 동안 학습자와 교수자 그리고 학습자와 학습자 간의 활발한 상호작용을 토대로 수행되어 학습의 주체자로서의 역량을 확장시켜갈 수 있음(조 영순, 2005)

1. 주제 개요

이 프로그램은 과학과 미술, 기술․가정, 사회 그리고 국어 교과 등 범교과 학습 활동을 통하여 융합 형 인재를 육성하는 예술교과 중심의 STEAM 교육 자료이다.

우리 주변에서 볼 수 있는 다양한 동식물의 특징을 탐구하고, 실생활에 효과적으로 사용될 수 있는 생체모방디자인을 구안하는 것을 목표로 설계되었다.

세부 활동 내용으로는 먼저, 도마뱀붙이 발바닥의 특징과 마찰력, 색의 대비 및 형광의 특징과 활용 방안, 식물의 관찰 등의 상황을 체험하여, 실생활에 활용할 수 있는 생체모방요소를 추출하는 과정을 체험한다.

체험 과정으로부터 얻은 생체모방제품의 아이디어를 산출하고 디자인 스케치와 컬러 이미지를 구체 화하여 제품포스터를 제작하고 광고카피를 만들어 봄으로써 사고의 확장을 가져온다.

또, 학생들 스스로 디자인한 제품 포스터를 작품의 특징이 잘 드러나도록 전시 및 모의펀딩 과정을 거쳐 다른 제품의 우수성과 개선점을 찾아 을 변경하거나 향상시킬 수 있는 방안을 찾아봄으로써 융 합적 사고력을 신장하는 것을 목표로 한다.

2. 학습 목표

▎내용 목표

- 마찰력, 색과 형광, 발광, 부력의 원리를 탐구할 수 있다.

- 색의 성질과 기능을 학습하고 색의 감정에 따른 배색을 이해할 수 있다.

- 포스터의 종류를 알고 광고포스터의 특징을 말할 수 있다.

▎과정 목표

- 도마뱀붙이의 운동모습을 관찰하고 마찰력을 최대화하는 방법을 찾을 수 있다.

- 수중식물을 관찰하고 특징을 찾아 다른 식물과 비교하여 말할 수 있다.

- 포토킷을 활용하여 제품 디자인에 필요한 생물의 특징을 찾을 수 있다.

- 이미지 맵의 키워드를 작성하여 칼라 이미지 맵을 제작할 수 있다.

- 생체모방을 활용한 제품을 디자인할 수 있다.

▎창의적 사고기능 및 태도 목표

- 디자인씽킹을 통하여 아이디어의 산출, 정리, 발전시키는 경험을 할 수 있다.

- 모둠별 프로젝트 학습을 통하여 의사소통, 존중과 배려, 협동심을 키울 수 있다.

- 디자인 과정을 통해 과학적 사고 및 사고의 확장 및 심화과정을 체험할 수 있다.

- 작품 발표 및 전시를 통하여 자신감 및 자긍심을 키우고 다른 작품의 우수한 점과 개선점을 찾 아 말할 수 있다.

3. STEAM 과목 요소

▎S : 생물의 특징, 마찰력, 발광 및 형광, 빛의 이해

- 도마뱀붙이의 발바닥에 숨어 있는 특징을 찾아보고 마찰력을 변화시키는 요인을 찾아본다.

- 발광 및 형광을 지닌 생물을 찾아보고 생물발광의 특징을 알아본다.

- 식물이 환경에 적응한 특징을 생각해본다.

▎ T/E：저작권의 이해, 지적재산권 보호

- 저작권의 의미와 종류를 이해하고 지적재산권을 보호하려는 마음을 가진다.

▎ A：색의 대비 이해, 아이디어스케치, 제품디자인, 광고포스터 제작, 모 의펀딩

- 산업디자인의 개념과 필요한 조건을 알아본다.

- 색이 주는 느낌을 생각해보고 색의 대비를 통해 이미지를 파악하고 생각을 표현한다.

- 제품의 특징을 효과적으로 표현하기위한 제품디자인을 한다.

- 제품홍보를 위한 광고포스터를 제작한다.

- 제품의 장점과 단점을 파악하고 제품에 대한 프리젠테이션을 한다.

- 모의펀딩을 통해 가치투자를 경험한다.

▎ M：마찰력의 비교

- 실내화 바닥을 다르게 설계하여 미끄러져 내리는 시간을 비교한다.

- 모의펀딩을 통해 드러난 제품의 가치를 비교한다.

4. STEAM 단계 요소

▎상황제시

산에서 조난 사고를 당한 영화주인공의 예를 통해 접하게 하고 위기 상황에 놓인 주인공이 어려움을 접한 후 이를 해결하기 위해 필요한 다양한 아이디어를 산출하도록 함으로써 좀 더 공감하고 적극적 으로 의견을 제시할 기회를 부여할 수 있다. 주어진 상황을 인지하도록 하고 다만 주인공의 제한적인 사례로 국한하지 말고 쉽게 일어날 수 있는 일이라는 것으로 연결함으로써 해결방법도 우리 상황에서 찾을 수 있도록 한다.

- 1차시에서는 영화 ‘127시간’의 예고편을 보며 주인공의 겪게 되는 어려움을 인지하고 산에서 당할 수 있는 어려움의 종류를 들어보고 문제에 대한 여러 의견을 들어봄으로써 이를 해결하기 위한 아이 디어를 산출한다.

▎창의적 설계

찾아보고 반딧불이의 발광을 모방한 발광스틱 제작을 통해 형광의 효과를 생각해본다.

- 4차시에서 비오는 날의 등산복에 필요한 기능을 찾아보고 주변에서 쉽게 볼 수 있는 식물들의 특징 을 찾아보고 이를 디자인에 활용하는 방안을 구안한다.

- 5차시에서 디자인 툴킷을 활용한 브레인라이팅을 통해 다양한 아이디어를 산출해본다.

▎감성적 체험

감성적 체험 단계에서는 학습한 내용을 바탕으로 다양한 생체모방 기술을 활용한 스마트한 패션상품 의 아이디어를 모아 창의적인 제품의 디자인을 하고 이를 효과적으로 홍보하기 위한 방법을 찾아보고 모의 펀딩평가를 통해 작품을 평가하고 가치투자를 경험하게 한다.

- 6,7차시에서 모둠원들의 아이디어를 모으고 발전시켜 생체모방제품의 디자인을 한다.

- 8,9차시에서 모둠의 제품별 특징이 잘 표현될 수 있도록 광고 포스터와 카피를 제작해본다.

- 10차시에서 제품의 특징이 잘 드러날 수 있는 프리젠테이션 전략을 세우고 모의펀딩을 통해 제품의 가치를 평가해본다.

과목 과학, 미술, 기술․가정 총

차시 10

단원

과학 : 7-3 힘과 운동 - 마찰력, 8-3 빛과 파동 - 색, 형광 9-5 여러 가지 화학반응 - 발광, 7-4 식물

미술 : 산업디자인, 이미지 맵, 포스터 그리기, 기술․가정 : 저작권, 아이디어 산출

교육과정

2007개정교육과정 과학

중2학년_빛과 파동: 빛의 분산과 합성을 정성적으로 설명할 수 있다.

중1학년_힘과 운동: 마찰력의 특징을 알고 주변의 현상을 이해하는 데 어떻게 활용되는지 이해한다.

중2학년_광합성: 세포의 구조와 기능을 설명할 수 있다.

미술

체험 영역 : 창의적인 발상을 통해 주제의 특징과 목적을 표현한다.

표현 영역 : 표현 방법과 매체를 창의적으로 활용하고 계획을 세워 표현한다.

감상 영역 : 비평 활동을 통해 작품의 의미를 해석하고 가치를 판단한다.

학습목표

1. 생체모방기술의 의미와 중요성을 이해한다.

2. 생체모방기술을 포함한 스마트패션제품을 디자인하고 이를 홍보하기 위한 광고포스터 를 제작하고 제품의 가치를 평가해본다.

5. 지도안 총괄표

흐름 문제제시 & 제작활동 학습자료(‣) 및 유의점(※)

< 상황 제시 >

영화‘127시 간’예고

(1/10차 시)

 영화 ‘127시간’ 예고편을 통해 주인공 아론이 겪은 어려움에 대해 공감하고 산에서 일어날 수 있는 조난사고의 종류에 대해 생 각해보며 위기 상황을 인지하도록 한다.

Tip! 영화 주인공 아론의 제한된 경우로만 한정하지 말고 주변에서 쉽게 일어날 수 있는 일로 생각하고 닥칠 수 있는 어려움의 종류 를 생각하고 해결 방안을 찾도록 한다.

- 주인공이 겪고 있는 어려움은 무엇이 있을까?

- 주인공의 어려움을 해결하기 위한 방법은?

- 내가 주인공이라면 이 상황에 어떻게 대처할 것인지 문장으로 표현 해보자.

이러한 위기 상황에 대해 공감하면 산에서의 조난사고를 우리의 문 제로 인식하고 해결하기 위한 방안을 고민하게 될 것이다.

 생체모방기술의 의미를 제시하고 예를 들어 본다.

도마뱀붙이의 발바닥구조를 닮은 게코테이프, 고래의 지느러미구조를 닮은 웨일파워, 물총새의 부리모양을 닮은 신칸센열차 등

Tip! 첨단과학의 발전으로 만들어지는 제품들이 생물체를 모방한 기능을 가지고 있음을 연결시켜 보고 이런 닮고 싶은 예가 있는지 표현하도록 한다.

‣영화‘127시간’ 예고편 https://www.youtube.

com/watch?v=Qpsyi82 Io0g

※ 위기상황을 영화 속 의 손이 끼인 상황에만 집중하지 않고 안전한 산행을 위한 방안을 강 구할 수 있도록 유도한 다.

‣ 활동지 1

‣생체모방로봇

http://www.youtube.co m/watch?feature=playe r_embedded&v=Tq8Yw 19bn7Q

‣미군용로봇(빅도그) http://www.youtube.co m/watch?v=W1czBcnX 1Ww

< 상황 제시 >

영화‘127시 간’예고

(1/10차 시)

 자기평가지를 활용하여 모둠을 편성함으로써 역할을 선택하고 구체적으로 자신이 맡은 일에 대한 책임감을 가진다.

Tip! 각 역할에 대해 설명을 한 후 자기평가지에 체크하도록 한다.

‣ 자기평가지

※ 자신감이 부족한 아 이들은 선택에 어려움 을 느끼므로 격려하여 선택하도록 한다.

< 창의적 설계 >

조난사고 시 도움이 되는 방법 - 마찰력

(2/10차 시)

 도마뱀붙이의 영상을 보고 특징을 표현한다.

ⓜ ‘안전실내화 만들기 대회’를 통해 잘 미끄러지지 않기 위한 조건을 생각해본다.

※ 안전실내화의 제작기준을 제시

(크기 제한<발바닥크기보다 크지 않아야함>, 투명테이프가 직 접 우드락에 접촉하면 안됨 등)

※ 안전사고에 유의(칼과 가위 사용 시 주의) - 미끄러지지 않는 실내화를 만들기 위해 재료선정은?

- 안전실내화를 만들기 위한 생각을 표현하고 아이디어에 대해 의견을 교환하고 모둠의 의견을 모아 정리해보면?

- 실내화의 아이디어 스케치!

Tip! 안전실내화 만들기 대회를 할 때, 좀 더 재미있게 하기 위해 미 리 경사면을 교실 앞쪽에 만들어 제시한 후 실험을 할 수 있도록 하면 적극적인 참여를 유도할 수 있고 독창적 아이디어와 디자인 을 제시한 모둠이나 마찰력을 크게 한 모둠에게는 보상을 준다.

- 토너먼트식 게임 진행

- 우승팀의 실내화의 특징 찾아보기

Tip! 마찰력이 커진 실내화의 특징을 찾아보고 그 이유를 설명하 는 학생들에게도 칭찬을 하여 생각을 자유롭게 표현하도록 한다.

► 도마뱀붙이의 영상 시청

https://www.youtube.c om/watch?v=bOg6PEK dQm0

※ 실험재료

(실내화, 우드락, 타월, 고무장갑, 솜, 투명테이 프, 가위, 나무젓가락, 빨대)

► 활동지 2

※ 학생활동

< 창의적 설계 >

조난사고 시 도움이

 지폐에 숨은 발광 찾기

- 지폐에 숨어있는 위조방지 장치가 몇 가지나 될까?

오만원권을 확대하여 보여주고 발표하도록 한다.

[탐구] 지폐의 위조를 방지하는 숨은 발광 찾기

► 활동지 3

※ 실험재료(UV램프, 지 폐, 비닐장갑, 발광스틱

^Tip! 지폐마다 발광의 위치와 모양이 다른 이유를 생각해서 발표하도록 한다. 은행원이 되어 어떤 방법으로 감별하는 게 효과 적일지 모둠별로 토의한 후 발표하도록 하면 재미있게 참여함

용 키트, 라이터)

< 창의적 설계 >

조난사고 시 도움이 되는 방법 - 색, 발광

(3/10차 시)

 발광 스틱 만들기 [탐구] 빛나라! 발광스틱~

- 반딧불이처럼 빛나는 발광스틱을 만들어 본다.

- 발광스틱을 가지고 구조 신호를 보내는 방법을 생각해본다.

Tip! 멀리 떨어져 있는 사람에게 구조를 보내기 위한 방법을 생각해 볼 수 있다. 어떤 방법이 있을까? 의견을 다양하게 제시 하도록 한다. 말하기 어려울 때 구조신호인 SOS 신호를 모스부호 로 보내보는 활동을 해도 좋다.

짧게 3회 깜빡 -< 길게 3회 깜빡 -< 짧게 3회 깜빡이기를 한 후 잠시 쉬고 다시 반복한다.

 발광생물 알아보기

- 다양한 종류의 발광생물 영상을 관찰한다.(TED 동영상으로 깊 은 곳에서 찍은 영상으로 관심을 키운다.)

- 생활 속에서 발광이 필요한 경우를 생각해서 발표해본다.

- 발광기능이 필요한 제품을 구안하고 스케치한다.

※ 학생활동

※ 발광생물

http://www.digitalpodca st.com/items/853071

< 창의적 설계 >

조난사고 시 도움이 되는 방법 - 식물

(4/10차 시)

 식물의 특징 찾아보기 [탐구 1] 생태 세밀화그리기

- 식물을 선정한 뒤 스마트 어플을 이용하여 식물에 관한 정보 를 탐색하고 특징을 활동지에 적어보기

- 활동지에 식물의 세밀화를 그리고 특징 적어보기 - 세밀화작업 후 식물에 대한 의문점을 질문하기

[탐구2] 식물 관찰하기

주변에서 쉽게 관찰할 수 있는 식물들의 특징을 파악하며 구조 적이고 생태적인 특징이 식물에게 어떤 면에서 도움이 되는지를 생각해보고 모둠별로 정리함

► 부레옥잠의 잎자루에 있는 공기주머니 ► 토란 잎 - 발수기능

► 환삼덩굴의 가시 - 잘 달라붙음 ► 단풍나무 열매 - 씨앗의 흩어짐

► 엉겅퀴, 도꼬마리, 도깨비 풀의 씨앗 - 벨크로(일명 찍찍이) - 각 식물의 특징 찾아보기

- 관찰한 특징을 활동지에 그려보기

- 생활 속에서 식물의 특징이 활용될 수 있는 예를 생각해보기 - 식물의 특징이 들어있는 제품 아이디어 구안

국립수목 원생물정

보

※ 국가생물종 지식정보시스템

http://www.nature.go.kr

► 활동지 4-1

※ 학생활동

► 활동지 4-2

< 창의적 설계 >

조난사고 시 도움이 되는 방법 - 식물

(4/10차 시)

Tip! 주변에서 쉽게 볼 수 있는 식물들을 살펴보고 특징을 찾은 다음 이것을 활용할 수 있는 제품을 생각하도록 하면 매우 재미 있고 다양한 생각이 도출된다.

Tip! 나노연잎의 자료를 이용하여 생물의 미세한 구조로 인한 특 징을 파악하게 되었음을 상기하게 한다.

※ 참고자료 4-1 주변의 식물과 특징

※ 참고자료 4-2 나노연잎

< 창의적 설계 >

포토킷과 디자인툴킷을 활용한 브레인라이팅

(5/10차 시)

 생체모방 아이디어 확인

- 동·식물의 형상을 나타낸 포토 킷 활용

Tip! 여러 장의 포토킷을 활용한 게임에서 다양한 생물들의 특 성을 알아보고 스마트패션에 필요한 특징을 익히게 된다.

- 아이디어의 활성화를 위한 디자인툴킷 활용

Tip! 디자인툴킷을 사용해 새로운 생각을 도출하고 친구의 생각 과 합해 아이디어의 변환을 경험함

※ 포토킷 ※ 디자인툴킷

 브레인라이팅을 활용하여 생체모방 제품 디자인 씽킹 - 조건 제시: 생체모방기술을 활용한 제품

- 디자인 툴킷 활용 - 품목 선정

- 제품이 지녀야할 특징 및 소재 선정 - 생체모방제품의 디자인 씽킹 결과 발표하기

Tip! 아이디어를 제시할 때는 다양한 생각이 드러나도록 비난하 지 않기, 질보다 양에 근거한 아이디어 산출, 아이디어 평가하기 를 통해 더 나은 아이디어로 발전시켜 갈 수 있도록 한다.

※ 참고자료

포토킷, 디자인툴킷

※ 참고자료 5 -1,2,3

< 감성적 체험 >

이미지맵 제작 및 발표 (분)

(6,7/10 차시)

 산업디자인 알아보기 - 산업디자인은 무엇인가?

- 산업디자인의 목적이 무엇일까?

- 산업디자인의 조건은 무엇인가?

- 디자인 작품 감상을 통해 기능성, 심미성, 창의성 등을 찾아보 고 다른 사람의 생각을 들을 수 있다.

Tip! 작품 감상에 흥미를 가지고 모두 참여하도록 퀴즈를 풀이 방식으로 진행함

 이미지 맵 제작

- 각자 디자인을 위한 구상스케치를 한다.

- 모둠원의 구상스케치를 모아서 가장 적절한 작품을 선정한다.

- 선정된 제품의 이미지를 나타낼 수 있는 키워드를 정하고 키워 드를 분류한 후 잡지책이나 색종이의 색을 오려 붙여서 이미지 맵을 제작한다.

Tip! 이미지맵 제작 시 색종이는 색상의 한계가 있으므로 잡지책의 컬 러 사진을 이용해야 다양한 느낌의 이미지 색을 선택할 수 있다. 잡지 책 안에 선정적인 내용은 미리 검토하여 제거 한 후 모둠별로 배분한다.

 이미지 맵 발표

- 어떤 필요성에 의한 것인가?

- 누구를 위한 것인가?

- 어떤 생체모방을 활용한 것인가?

- 어떤 기능을 하는가?

- 어떤 이미지로 제작하며 그 이유는 무엇인가?

- 그래서 어떻게 디자인 할 것인가?

- 어떤 기술을 활용할 것인가?

※ PPT 1 산업디자인

※ 참고자료- 스마트의류

► 활동지 6

※ 재료

색연필, 색싸인펜, 칼판, 커터칼, 가위, 풀. 색종이, 사진이 많은 잡지책(이미지 맵 제작용)

► 활동지 7

< 감성적 체험 >

광고포스터 제작 및 디자인등록 요건과 절차 알아보기

(8,9/10 차시)

 광고포스터 제작 - 2절 크기로 제작

- 상품의 기능성, 차별성, 우수성, 심미성, 실용성 등을 포함 - 광고 카피 만들기

- 제품의 색과 글자의 색, 크기를 고려하여 제작

Tip!

 디자인에 대한 권리 보호를 위한 디자인 등록 요건 알아보 기 및 디자인 등록 출원하기

- 인터넷으로 특허청을 방문

- 디자인 등록 요건 : 공업상 이용가능성, 신규성, 창작성 - 디자인권의 존속 기간 : 15년

Tip!

< 감성적 체험 >

프리젠테이 션과 경매 형식의 모 의펀딩(분)

(1 0/10 차시)

 프리젠테이션 준비

- 제품의 특징, 우수성 등이 잘 드러날 수 있도록 전시함 - 제품을 판매하기 위한 회사를 설립하고 회사의 이름과 로고, 회사의 설립목표와 추구하는 가치 생각해보기

- 다른 모둠의 제품을 관찰함

- 모둠별로 홍보시간을 활용하여 제품을 소개함

Tip! 모둠원들의 역할에 따라 회사의 이름, 로고 디자인, 설립 목표와 가치를 생각해보게 하면 좋다.

 경매 형식의 모의 펀딩

- 각 모둠의 광고 포스터를 게시하고 작품의 특징과 독창성을 3 분 이내 발표한다.

- 다른 모둠원들은 발표한 내용의 작품 아이디어를 살 생각이 있 는지 의견을 수렴하고 의사를 결정한다.

- 교사 또는 사회자가 최저 가격을 책정(100만원 정도)하여 경매 형식으로 구매자를 물색하게 된다.

- 100만원의 경우 (1/10)인 10만원씩 배팅 금액을 높일 수 있으 며, 200만원으로 금액이 올라가면 20만원씩으로 배팅한다.

- 각 모둠의 총 출자 금액은 1000만원이므로 구매할 아이디어를 잘 생각하여 경매에 참석할 수 있도록 지도한다.

- 재미있는 아이디어로만 한정하지 말고, 창의적 아이디어부문, 실용성부문, 완성도부문, 경제성부문으로 세분화하여 의견을 수 렴할 수 있도록 펀딩 평가지를 활용한다.

Tip! 작품 수가 너무 많은 경우 각 모둠원의 선호도를 미리 파악하여 경매에 참가 시키는 물품 수를 조절한다.

► 활동지 10-1

► 펀딩평가지 10-2

※ 자기 모둠은 평가하지 않는다.

6. 평가 계획

▢ 수행․관찰 평가 계획 평가

영역

평가

항목 우수(A) 보통(B) 미흡(C)

감성적 체험

집중과 끈기

과제에 대한 집중력이 좋 으며 과제를 끈기 있게 해 결함

과제에 대한 집중력은 있 으나 끈기가 부족함

과제에 대한 집중력과 끈 기가 부족함

호기심 과 자신감

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

새로운 내용에 대해 약간 의 흥미가 있으며 융합적 과제를 해결할 때 어려워 하지만 참여함

새로운 내용에 대해 흥미 가 거의 없으며 융합적 과 제를 해결할 때 어려워하 고 참여하지 않음

창의성

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

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

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

창의적 설계

해결방 안 및 계획

일차 방정식을 세우고 해 를 구하는 과정이 구체적 이고 정확함

일차 방정식을 세우는 과 정이 구체적이나 방정식에 대한 이해가 부족하여 정 확도가 떨어짐

일차 방정식을 세우고 해 를 구하는 과정에 대한 구 체적 계획이 부족함

문제해 결 과정

색의 혼합비율을 정확하게 방정식으로 표현하고 문제 를 해결하는 과정이 타당 함

색의 혼합비율을 위해 수 학적 요소를 찾아냈으나 문제를 해결하는 과정이 타당하지 못하지만 문제를 끝까지 해결함

색의 혼합비율의 수학적 요소를 찾아내지 못하여 문제를 해결하지 못함

산출물 도출

제작한 깃발에 수학과 예 술의 융합적 사고가 잘 나 타남

제작한 깃발에 수학과 예 술의 융합적 사고가 부분 적으로 나타남

제작한 깃발에 수학과 예 술의 융합적 사고가 나타 나지 못함

총평

▢ 학생 자기/동료 평가 : 2, 3, 4차시 종료 후 실시 평가

방법

평가

영역 평가기준

평 가 상 중 하

자기 평가

감성적

체험 ◆ 즐거운 마음으로 활동에 참여하였는가?

창의적 설계

◆ 안전실내화를 만들기 위한 아이디어가 창의적이었는가?

◆ 발광기능이 필요한 제품에 독창적인 아이디어와 디자인을 표현하기 위해 노력하였는가?

◆ 여러 가지 생물의 특징을 찾고 이를 활용할 수 있는 제품을 만들기 위해 노력하였는가?

동료 평가

감성적 체험

◆ 모둠별로 역할 분담이 잘 되었으며 협동적으로 활동이 이루어졌는 가?

■ 구술 평가 기준표 : 6-9차시 시행 후 실시 평가

영역 평가기준 평가척도

상 중 하

융합적 사고

◆ 디자인, 생체모방에 대한 호기심을 가지고 탐구 하였는가?

◆ 생체모방 기술을 잘 이해하고 디자인에 적용하였는가?

창의적 설계

◆ 필요성과 기능을 반영하여 창의적으로 설계하였는가?

◆ 형태와 배색에서 우수한 조형미가 표현되었는가?

감성적 체험

◆ 자신의 작품에 대한 자긍심을 가지고 있는가?

◆ 느낀 점 발표 시 타인의 의견을 경청하고 비판적으로 수용하는 태도를 지 니고 있는가?

의사 소통

◆ 다른 사람을 설득 할 수 있게 발표 하는가?

◆ 경청 및 발표 태도는 바람직 한가?

▢ 모둠원 평가 기록지 : 전 과정 종료 후 실시 평가

영역 이름

감성적 체험 창의적 설계

총평 집중과

끈기

호기심

자신감 창의성 해결방안 및 계획

문제해 결 과정

산출물 도출

①

안전한 산행을 위해 필요한 각종 물품 및 의류 또, 신 발 등이 갖추어야 할 특징을 생각하는 기회로 삼는다.

[ 동영상 자료 ]

Ÿ 검색 창에 ‘영화 127시간’을 검색하여 영화 예고편 영상을 관람한다.

Ÿ 위기탈출 넘버원 등 학생들이 관심을 갖고 상황에 몰입할 수 있는 각종 유 투브 영상을 참조할 수 있도록 한다.

②

[ 동영상자료 ]

Ÿ 생체모방로봇

Ÿ http://www.youtube.com/watch?f eature=player_embedded&v=Tq8Y w19bn7Q

③

[ 동영상자료 ]

Ÿ 미군용로봇, 빅도그

Ÿ http://www.youtube.com/watch?v

=W1czBcnX1Ww

④ [ 동영상 자료 ]

Ÿ 피스톨쉬림프의 사냥

Ÿ http://www.youtube.com/watch?v

=DeFUO2F7Gvw&feature=player_e mbedded

⑤

[ 동영상 자료 ]

Ÿ 지상최대의 반딧불이쇼

Ÿ http://www.youtube.com/watch?v

=v_k1Uc-Fwrg

교사용 참고자료 1

생체모방기술(Biomimicry)이란?

출처 : 자연은 위대한 스승이다. 이인식, 김영사

1969년 오토슈미트가 만든 용어이다. 미국의 발명가인 슈미트는 생명을 의미하는 단어 ‘bios’와 모방을 뜻하는 단어‘mimesis’를 합쳐서, 자연의 구조와 기능을 연구하고 모방하는 분야를 바이오미메틱스라 정 의했다. 이 단어는 1974년 «웹스터 영어사전»에도 등재되었다. 생물모방의 뜻을 지닌 바이오미미크리 는 1982년부터 사용되긴 했으나 1997년 재닌 베니어스가 펴낸 «생물모방»이 주목을 받으면서 널리 사용되기 시작했다. 미국의 생물학 저술가인 베니어스는 이 책의 부제처럼, 생물모방을 ‘자연에서 영감 을 얻는 혁신’이라고 정의했으며 이 책의 출간을 계기로 생물모방은 21세기의 새로운 연구 분야로 각광 을 받기 시작했다. 21세기 들어 생물모방이 각광을 받게 된 까닭은 크게 두 가지로 볼 수 있다. 하나는 나노기술의 발달로 생물의 구조와 기능을 나노미터 수준에서 파악할 수 있게 됨에 따라 생물을 본뜬 물 질을 만들어 낼 수 있게 되었기 때문이다. 이를테면 도마뱀붙이 발가락의 빨판, 연잎 표면의 돌기, 공작 새 깃털의 단백질, 모르포나비 날개의 비늘, 전복 껍데기의 구조는 모두 나노크기의 물질로 이루어져 있 다. 다른 하나는 지구의 환경위기이다. 베니어스가 «생물모방»에서 말했다. “생물들은 화석 연료를 고 갈시키지 않고 지구를 오염시키지도 않으며 미래를 저당 잡히지 않고도 지금 우리가 하고자 하는 일을 전부 해왔다. 이보다 좋은 모델이 어디에 있겠는가?”

독일, 새처럼 비행하는 로봇 ‘스마트버드’ 개발

출처: http://www.youtube.com/watch?v=Fg_JcKSHUtQ

독일의 페스토사에서 ‘스마트 버드(SmartBird)’라는 생체모방 로봇을 만들었다. ‘스마트 버드’는 길이는 1m, 질량 450g정 도로 가벼워서 날개를 위아래로 움직이고 실제 날아가는 모습 이 새와 매우 비슷하고 스스로 시동을 걸거나 방향을 바꿀 수 있고, 에너지 절약기능을 갖추고 있다.

유투브에서 ‘mechanical bird’ 검색 또는

http://www.youtube.com/watch?v=Fg_JcKSHUtQ 에서 직접 날아다니는 스마트버드의 모습을 확인할 수 있다.

나노벌새로봇(Nano Hummingbird)

출처: http://www.youtube.com/watch?v=xolH02Zba04

하늘을 나는 모습이 벌새와 비슷하고 크기 가 작아 군용으로 개발된 생체모방로봇이다.

공중에서 정지비행이나 전후좌우로 날 수도 있고 카메라를 장착하여 영상 전송도 가능 하다. 동영상을 통해 벌나노벌새로봇의 움직 임을 확인할 수 있다.

생체모방기술 활동지 1.

교과 사회, 과학, 국어

학습목표 ► 위기상황에서 탈출하기 위한 아이디어를 생각해보고 말할 수 있다.

► 역할에 따른 모둠편성을 함으로써 모둠 활동 시 책임감을 키울 수 있다.

n

생각펼치기

1. 내가 영화 ‘127시간’의 주인공이라면 이 상황을 어떻게 극복할 것인가? 문장으로 표현해보기

2. 주인공에게 닥친 어려움은?

3. 위기 상황을 벗어나기 위해 생각해야 할 개념은?

n 생각다지기

1. 생체모방기술이란?

2. 생체모방기술의 예

①

②

③

n

생각되돌아보기

생체모방기술 자기평가지

역할 생각해 볼 점 체크

1) 창의융합전 문가: 과학요소 와 생체모방요 소 또는 생활 요소와의 결합

○의 개수:

[ ]

ⓐ 새로운 것을 보면 호기심이 생기고 주의 깊게 살펴보는 편이다.

ⓑ 사물을 보거나 생각할 때 남들과 다른 개성적인 면이 있다.

ⓒ 새로운 물건을 사용한 후 좋은 점이나 개선할 점에 대해 생각해본다.

ⓓ 주변의 사물이나 동식물에 관심이 있으며 관찰하거나 특징을 알아보는 것 이 재미있다.

2) 디자이너:

제품디자인

○의 개수:

[ ]

ⓐ 물건을 내 생각대로 꾸미는 것을 좋아한다.

ⓑ 같은 물건이라도 모양이나 기능이 독특한 것을 좋아한다.

ⓒ 자신의 생각을 나타내기 위해 말보다는 그림으로 나타내는 것이 더 편안하 다.

ⓓ 완성된 작품을 보면 뿌듯하고 행복한 느낌이 든다.

3) 스토리텔러:

제품의 효과적 인 홍보전략

○의 개수:

[ ]

ⓐ 자신의 생각을 글로 표현하는 것을 좋아한다.

ⓑ 의미 있는 시간을 사진이나 기록으로 남기는 편이다.

ⓒ 요약하거나 정리하는 것에 익숙하다.

ⓓ 그림이나 사진을 보고 재미있는 표현을 하거나 이야기를 만들어 가는 것을 좋아한다.

4) 모둠장: 모 둠활동 총괄 및 전체흐름 조절

○의 개수:

[ ]

ⓐ 모둠별 활동에서 리더를 해본 적이 있다.

ⓑ 단체 활동에서 일을 주도하는 편이다.

ⓒ 일을 맡으면 책임감 있게 완수하려 한다.

ⓓ 사람들과 어울리는 것을 좋아한다.

모둠 역할 선정을 위한 자기평가지

앞으로의 모둠 활동을 위한 모둠 편성 및 자신의 맡을 역할 선정에 반영됩니다.

간단하게 체크하되, 남이 아닌 내가 생각하는 나의 모습이 드러나도록 선택해주세요.

자신과 비슷하다고 생각되는 문항에 모두 ○하시오.

5) 모둠 내에서 맡고 싶은 역할

창의융합전문가 ▢ 디자이너 ▢ 스토리텔러 ▢ 모둠장 ▢ 6) 내가 함께 활동을 하고픈 친구들 5명을 쓴다면?

, , , ,

교사용 참고자료2

도마뱀의 발바닥을 본뜬 접착제, 게코테이프

1. 도마뱀붙이(Gekko)는?

우리나라와 일본 중국, 타이완 등 동아시아에 사는 도마뱀의 한 종류로 주로 민가 주변에서 볼 수 있다.

발가락에는 흡반이 달려 있으며, 길고 납작한 발톱 밑면은 작은 판으로 덮여 있으며, 이 판에는 수많은 돌기의 미세 구조가 있고 돌기 끝은 두 갈래로 갈라 져 있어 수직으로 기어 오르내릴 수 있다.

2. 스티키봇

2006년 미국 스탠포드대 김상배 연구원에 의해 제작 되어 올해의 발명 장난감상을 수상하였으며 미세섬유

조직으로 이루어진 빨판이 있는 발바닥을 가지고 있어 유리창을 자유자재로 오르내리는 로봇이다.

스티키봇(끈적이 로봇)의 발바닥에는 나노크기의 털은 도마뱀붙이의 발바닥에 있는 털을 모방하여 만 든 것으로 초속 4cm 정도의 속력을 낼 수 있다고 한다.

Ÿ 스티키봇(Stanford StickyBot) http://www.youtube.com/watch?v=odAifbpDbhs

3. 게코테이프

과학자들은 도마뱀붙이(게코)의 발바닥에서 착안 하여 아주 가는 섬모를 수억 개 만들어서 접착제 로 사용하고자 하였다. 게코의 발닥에 있는 섬모 역할을 할 수 있도록 탄소나노튜브에 고분자 코 팅을 하여 벽에 붙였더니 높은 밀도의 섬모 덕분 에 약한 반데르발스 힘 증가하여 벽에 잘 달라붙 었고, 이 테이프를 ‘게코테이프’라 부르게 되었다.

이 테이프를 벽면에 붙여서 벽면과 수평으로 당길 때에는 서로의 접촉 면적이 넓어져서 약한 반데르발스의 힘이 증가하게 되어 접착력이 크게 나타나지만, 수직으로 당기게 되면 인공 섬모와 벽 사이에 붙은 면적이 적어져 약한 반데르발스

생체모방기술 활동지 2. (모둠명: 모둠원:

교과 과학, 기술․가정

학습목표

► 도마뱀붙이 발바닥의 특징을 말할 수 있다.

► 안전 실내화 만들기를 통해 마찰력을 크게 할 수 있는 방법을 찾을 수 있다.

► 대회를 통해 얻은 아이디어를 바탕으로 제품에 필요한 기술을 제안할 수 있다.

n

생각펼치기 1 :

n

생각펼치기 2 :

1. 재료 선정

2. 아이디어 스케치

3. 제품 제작에 꼭 필요하다고 생각되는 것은?

n

생각다지기 :

교사용 참고자료 3-1 발광스틱 만들기

1. 재료구입: 과학실험재료사이트에서 키트로 판매하는 것을 사용하거나 필요한 것을 개별로 구입가능 과산화수소유, 형광용액(디페닐옥살레이트), 모세관, 튜브, 유리구슬, 주사기, 일회용 장갑,

양초, 라이터

2. 유의점

가. 약품이 피부에 직접 닿지 않도록 조심하고, 피부나 눈에 묻었을 경우 흐르는 물에 바로 씻을 수 있도록 한다.

나. 실험 시 일회용 장갑을 착용하도록 지도하고 발광스틱을 사용하고 난 후에는 바로 버리도록 한다.

3. 방법

가. 형광용액을 주사기에 담아 유리관 속에 넣는다.

나. 유리관에 바늘 끝을 붙여 서서히 밀어 넣는다. 이때 살살 바닥을 톡톡 쳐가며 유리관에 절반 정 도 채운다.

다. 초에 불을 붙인 후 촛농을 떨어뜨려 유리관을 막는다.

라. 다른 주사기로 플라스틱 관에 과산화수소유를 채운 다음 형광용액이 든 유리관을 플라스틱관에 밀어 넣고 플라스틱관의 끝을 밀어 넣어 구슬로 막아준다.(이때, 용액이 새지 않도록 주의한다.) 마. 완성된 플라스틱 관을 손으로 두 군데 정도 꺾어 두 용액이 잘 섞이도록 하면서 불을 끄고 발

광스틱의 변화를 관찰한다.

바. 플라스틱 관의 연결 관을 구슬로 막은 쪽에 끼워 연결하면 발광스틱이 팔찌형이 된다.

4. 생각해보기로 질문하기

가. 유리관을 꺾기 전과 후의 차이점은?

나. 유리관을 꺾었을 때 변화가 먼저 시작되는 곳의 위치는?

다. 반응 전후의 플라스틱 관의 온도변화는?

1. 손으로 만져보기: 앞면의 신사임당 초상이나 뒷면의 월매도, 문자 및 숫자 등은 오톨도톨한 감 촉을 느낄 수 있으며 시각장애인들을 위해 앞면 좌우 양끝에는 5만원을 뜻하는 볼록한 다섯 줄 무늬도 확인할 수 있다.

2. 앞면 중앙 왼쪽 편에 부착된 '입체형 부분노출은선'은 청회색의 특수필름 띠로 제작되었다고 하 며 미국 100달러 신권에도 적용된다고 한다.

3. 지폐를 상하로 흔들면 은선에 새겨진 태극무늬가 좌우로 움직이고, 반대로 좌우로 움직이면 태 극무늬가 상하로 움직이는 것처럼 보인다.

4. 왼쪽 끝부분에 새겨진 '띠형 홀로그램'은 보는 각도에 따라 색상이 바뀌면서 태극과 한반도 지 도, 4괘 등 3가지 무늬가 차례로 나타나고 지폐의 양 모서리에 있는 지폐번호인 기번호는 오른쪽 으로 갈수록 문자 및 숫자의 크기가 커진다.

5. 뒷면의 '50000' 액면 숫자에는 색변환잉크를 사용해서 각도에 따라 자홍색에서 녹색으로 변하 고, 앞면의 흰 부분을 빛에 비추면 신사임당 초상이 나타나도록 숨은 그림을 찾을 수 있다.

교사용 참고자료 3-2

발광생물의 이모저모

<발광이 일어나는 장소에 따른 분류>

세포 내에서 일어나는 발광(세포내 발광)생물로 야광충, 반디를, 발광물질을 세포 밖으로 분비하여 발광(세포외 발광)하는 생물로는 갯반디, 털날개갯지네 를 들 수 있다.

<발광방식에 따른 분류>

스스로 빛을 발하는 동물의 경우에는 신경의 영향을 받아 발광을 스스로 조절 할 수 있으나, 공생하는 다른 생물에 의한 발광의 경우 일부만이 조절되고 대 부분 연속적으로 빛을 발하게 된다.

<발광생물이 내는 빛>

대부분 가시광 범위이며, 자외선이나 적외선을 내는 생물은 없는 것으로 알려져 있다. 즉, 열이 발생 하지 않는 발광이며, 청색·녹색·노란색 등을 낸다.

<발광동물의 종류>

가시광영역에서의 생물발광이 가능한 동물들은 발광물질을 스스로 생산하여 자기 발광이 가능한 1 차 발광 집단과 발광세균등과의 공생으로나타나는 2차 발광 동물로 나눌 수 있다.

1차 발광 동물로는 외적자극이나 신경자극에 대한 응답으로 체내에서 섬광을 발생하는 것으로 야광 충, 반디물오징어, 해파리, 반디 등이 있다.

2차 발광은 루시페린-발광효소반응(L-L반응)과 발광단백질에 의한 발광 현상이 대표적이다.

야광충 : 세포질 과립 속의 발광과립이 기계적 자극을 받아 발광 바다선인장 : 개펄에서 서식하는 산호류

심해성 오징어 : 네 가지의 발광기가 몸에 있어 군청색·푸른색·붉은색·흰색 등 네 가지 빛이 난다.

거미불가사리, 갯반디

<발광식물의 종류>

발광세균 : 주로 바다산(産)이나 죽은 물고기나 그 가공품 표면에서도 번식 버섯류 : 자실체의 갓이 발광하는 것, 균사가 발광하는 것, 포자가 발광하는 것 등

반디 : 환경오염에 의해 점차 보기 어려워진 곤충으로 개똥벌레라고 도 부른다. 루시페린이 루시페라아제에 의해서 산소와 반응해 노란 색 또는 황록색 빛을 내는 부분이 있다. 반디의 불빛은 다른 개체와 의 통신수단으로 사용하고 있다고 알려져 있다.

생체모방기술 활동지 3. (모둠명: 모둠원:

교과 과학, 미술

학습목표 ► 발광 스틱을 만들어보고 발광생물들이 발광물질을 만들어내는 이유를 생각해볼 수 있다.

► 인공 발광스틱을 만들어 보고 생물발광을 간접적으로 체험할 수 있다.

n

생각펼치기 :

2. 지폐의 종류별로 발광 위치와 모양 비교하기

n 생각펼치기 :

개인별로 발광스틱을 만든다.

* 유의점: 반드시 비닐장갑을 착용하고, 눈이나 피부에 닿지 않도록 한다.

실험 후 팔찌나 주사기를 가지고 놀다가 다치지 않도록 주의한다.

1. 유리관을 부러뜨리기 전과 후의 차이점은?

2. 유리관을 부러뜨린 후 흔들어주는 이유는?

3. 야광반응이 일어나면서 플라스틱관의 온도변화는?

n

생각다지기 :

n

생각되돌아보기 :

교사용 참고자료 4_1 식물관찰 포토카드

부레옥잠

부레옥잠은 잎자루에 공기주머니가 있어 물 위에 떠서 살 수 있다. 본래 여러해살이지만 열대 원산으로 우리나라에 서는 겨울을 나지 못하고 주로 한해살이이다.

토란

한가위에 주로 먹는 토란국의 재료로 사용되는 채소이며 열대 아시 아 원산으로 원래는 여러해살이지만 우리나라에서는 겨울에 잎은 말 라죽고 덩이줄기로 겨울을 난다. 줄기는 땅속에서 커져서 덩이줄기로 자란다. 줄기로 영양 생식을 하며 칼륨이 풍부하여 고혈압에 좋으며 섬유질이 풍부하여 변비예방효과도 있다.

환삼덩굴

생명력이 강하여 주변에서 쉽게 볼 수 있는 한해살이 덩굴식물로 한 삼덩굴 또는 율초로 불리기도 한다. 줄기와 잎자루에 가시가 있어 거 칠어 긁히기 쉽고 잘 달라붙는다. 민간이나 한방에서 사용되어져 왔 는데 고혈압, 이뇨작용, 피부 질환에 사용되기도 한다.

단풍나무

단풍나무는 관상용으로 많이 심어 주변에서 쉽게 관찰되며 손가락처 럼 갈라진 것이 7개로 되어 있으며 단풍이 들면 빨간 색이 된다. 단 풍나무 꽃에서 만들어진 단풍나무 열매는 2개씩 붙어 있고 날개가 있어 바람에 날아 좀 더 멀리 날아가도록 한다.

교사용 참고자료 4_2

나노연잎 1

출처 : 네이버 캐스트 (글 김훈기 서울대학교 기초교육원 강의교수)

새벽안개가 걷힐 무렵 연못 위에 떠있는 연잎을 보면 마음이 청아해진다. 연잎 위에 작은 물방울들이 투명하게 빛 나며 동글동글 맺혀 있다. 실바람이라도 불면 이들이 조금씩 굴러다니며 이내 큰 물방울을 만든다. 연잎 위에 묻어있 는 미세한 먼지를 닦아내며 물방울이 연못으로 떨어진다.

과학자들은 연잎 표면에 어떤 비밀이 숨어있는지 알아내고, 그 결과를 실생활에 응용하기 시작했다. 흔히 물과 친하 게 잘 섞이는 성질을 친수성, 반대로 물과 친하지 않은 성질을 소수성이라고 부른다. 연잎 표면은 자연계 어떤 물질 보다 소수성이 강하기 때문에 ‘초소수성’을 지닌다. 전자현미경을 이용해 표면을 나노미터(nm, 1nm=10억분의 1m) 수준으로 관찰한 결과 그 초소수성의 비밀이 드러났다.

나노 수준 ‘이중 거칠기’가 연잎의 초소수성의 비결

보통 바닥면 위에 물방울이 놓여 있을 때 물방울의 측면과 바닥면이 접촉하는 각도가 60도보다 크면 소수성, 30도 이하이면 친수성을 띤다고 말한다. 그런데 연잎 바닥면이 물방울과 접촉하는 각도는 150도 이상이다. 그냥 소수성이 아닌 ‘초소수성’을 갖는다는 뜻이다.

바닥면이 초소수성을 띄면 물방울은 거의 공모양을 형성한다. 인공소재의 표면(좌), 자연의 연잎(우)의 비교

그 이유는 무엇일까. 연잎 표면에 있는 무수한 미세 돌기 덕분이다. 먼저 바닥면의 미세 돌기는 물방울이 연잎 표면 과 접촉하는 각도를 커지게 만든다. 또한 바닥면 위에 형성돼 있는 봉오리들에도 무수한 돌기가 있어 비슷한 효과를 일으킨다. 연잎 표면은 이와 같은 이중적인 소수성 덕분에 ‘초소수성’을 띠는 것이다.

연잎 표면에는 무수히 많은 미세돌기가 퍼져 있고, 중간 중간에 역시 미세 돌기로 이뤄진 봉오리들이 분산돼 있다.

우측 사진은 봉오리를 확대한 모습이다.

교사용 참고자료 4_3

나노연잎 2

출처 : 네이버 캐스트 (글 김훈기 서울대학교 기초교육원 강의교수)

옆이나 위에서 보면 마치 꽃이 피어나는 모습 같다.

실리콘 표면을 가공해 연잎 표면 같은 이중 돌기를 갖추게 했다. 옆(왼쪽 사진)과 위(오른쪽 사진)에서 보면 마치 꽃 이 피어나는 모습 같다.

원리를 알았으면 다음은 모방 단계. 과학자들은 ‘연잎 효과’를 모방한 다양한 제품을 제작하고 있다. 비를 맞거나 물 을 뿌리면 먼지가 깨끗하게 떨어지는 페인트, 콜라나 커피가 쏟아져도 툭툭 털어내면 깨끗해지는 기능성 의류 등 다 양한 제품이 이미 판매되고 있다.

표면적 늘어나도록 다양한 주름 유도

나노 세계의 물질 표면에 대한 또 하나의 흥미로운 주제는 ‘주름’이다. 분자들을 뭉쳐 만든 폴리머(polymer)에 적절 한 처리를 가하면 다양한 형태의 주름이 만들어진다.

폴리머 표면을 적절하게 처리하면 나노 수준에서 다양한 형태의 주름이 만들어진다. 주름이 많아졌다는 말은 동일한 공간 안에서 다른 물질과 화학적으로 반응할 수 있는 표면적이 넓어졌음을 의미한다. 예를 들어 차세대 청정에너지 로 꼽히는 수소를 저장하는 그릇을 만들 때 그 표면적의 주름을 대폭 늘리면 수소의 저장용량은 훨씬 커진다. 또 화 학반응을 촉진하는 매개물질인 촉매를 이런 식으로 처리하면 표면적이 늘어나 그 활성도가 훨씬 높아질 수 있다. 만 일 폴리머에서 주름이 만들어지는 메커니즘을 밝히면 인간 피부의 주름을 없애는 방법도 알 수 있지 않을까.

세포의 생존환경을 규명하기 위해 나노 수준에서 만든 주름과 돌기위에 세포를 올려놓고 그 움직임을 관찰한 장면 한국과학기술연구원(KIST) 계산과학센터 연구팀은 최근 특별한 시도를 하고 있다. 주름이 만들어진 바닥층 위에 역 시 주름이 접힌 돌기를 일정한 방향으로 배열한 후 그 위에 생물의 세포를 올려놓았다. 표면적이 넓어진 환경에서 세포가 어떻게 자라는지 연구하기 위해서이다. 과학자들이 세포를 시험관에서 원하는 시간 동안 배양하는 일은 쉽지 않은 작업이다. 이 연구를 통해 세포가 시험관에서 좀더 오랫동안 효율적으로 생존할 수 있는 환경에 대한 단서를 얻을 수 있다.

생체모방기술 활동지 4-1 (모둠명: 모둠원:

교과 과학, 미술

학습목표 ► 학교주변의 식물들을 관찰하여 생태세밀화를 그리고 그 특징을 찾을 수 있다.

국립수목원 생물정보

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생각펼치기 :

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생각펼치기 :

생체모방기술 활동지 4-2. (모둠명: 모둠원:

교과 과학, 미술

학습목표 ► 식물들을 관찰하여 생체모방 요소를 찾을 수 있다.

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생각펼치기 :

1. 가장 인상 깊은 식물의 특징은? 문장으로 표현해보기

2. 위의 특징이 생존에 유리한 이유는?

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생각펼치기 :

2. 관찰한 특징을 그려보기

3. 생활 속에서 식물의 특징이 활용될 수 있는 예를 생각해보기

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생각다지기 :

자연 생체모방기술 내용

1 파리

파리의 공기역학적 비행 능력을 응용한 초소형 무인 비행체

파리의 이동과 항법능력에 대한 원리를 밝혀내 하드웨어로 재구현하면 만능 곤충로봇을 만들 수 있음

2 북극곰 북극곰의 검은 피부와 투명한 털은 극한의 추위에서 생존 할 수 있도록 하며 이는 단열 및 건축에 응용됨

3 방울뱀

방울뱀은 적외선을 인식하는 능력이 아주 탁월해 멀리 떨어진 지점의 먹 이가 발산하는 적외선을 인식해 사냥을 하는 기능을 응용하여 적외선 유 도미사일을 연구

적외선 유도 미사일의 앞부분에는 적외선 감지기가 붙어 있어 적기의 엔 진이나 배기가스에서 나오는 적외선을 끝까지 추적, 파괴할 때까지 따라 다닐 수 있음

4 박쥐

박쥐는 높은 초음파를 입이나 코(관박쥐)로 발사하여 반향 되어오는 신호 를 귀(귀 내부의 달팽이관 속털세포)로 받아 이를 분석하여 주변을 볼 수 있는 능력이 있음

이를 응용하여 초음파 진단기,어군 탐지기, 유도미사일에 이용

5 게코도마뱀 (도마뱀붙이)

게코도마뱀(도마뱀붙이)의 발가락의 표면에 극세모는 분자간의 힘이 작용 하여 벽이나 천정에 들러붙을 수 있는 특징을 응용하여 게코테이프(끈적 끈적한 화학물질을 사용하지 않고도 접착력을 발휘), 스티키봇(로봇)등을 연구

6 물총새

신칸센 고속열차가 터널을 통과 할 때 발생하는 소음문제를 물총새가 먹 이를 잡아먹기 위해 빠른 속도로 물속으로 들어갈 때 물발울이 튀거나 물결이 일어나지 않는 것에 힌트를 얻어 신칸센 열차 앞부분을 물총새의 길고 뾰족한 부리 처럼 만들어 해결 함

7 뱀

뱀이 좁고 어두운 공간과 통로를 자유롭게 다닌다는 점에 착안해 뱀을 모방하여 만든 로봇에 원격 카메라와 송수신기를 부착, 조난자 탐색용으 로 활용 할 수 있음

뱀 로봇은 화산 폭발, 지진, 홍수 등 자연 재해 상황을 비롯해 극한 환경 에서 운용 가능