2018 융합인재교육(STEAM) 교사연구회 결과보고서
2018. 10.
경북일고등학교
과 제 개 요
과제명 2018년 융합인재교육(STEAM) 교사연구회 운영
STEAM 프로그램
구분
프로그램명 고등학교 과학탐구실험 (2) 생활 속의 과학탐구 STEAM 프로그램
학교급 고등학교 대상 학년(군) 1학년
중심과목 과학탐구 실험
중심과목
성취기준 영역 [과학탐구실험] (2) 생활 속의 과학 탐구
연계과목
통합과학 수학 통합사회
영어
연계과목 성취기준 영역
[고등학교 통합과학] (4) 환경과 에너지 [고등학교 1학년 수학] (3) 도형의 방정식 [고등학교 1학년 영어] (3) Science Everywhere [고등학교 1학년 통합사회] (1)삶의 이해와 환경
연구기간 2018.4. . ~ 2018.11.23.
연 구 비 일금사백만원(￦4,000,000)
참여연구원 6명 (연구책임자: 1명, 공동연구원: 5명)
연구 수행자에 관한 사항
구분 소속 학교명 담당과목 직위 성명
연구책임자 경북일고등학교 과학탐구실험 수석교사 정 성 헌
공동연구원 경북일고등학교 통합과학 교사 이 영 호
공동연구원 경북일고등학교 수학 교사 류 승 철
공동연구원 경북일고등학교 수학 교사 곽 동 우
공동연구원 경북일고등학교 통합사회, 지리 교사 김 현 수
공동연구원 경북일고등학교 영어 교사 박 영
2018년도 정부의 R&D 재원으로 한국과학창의재단의 지원을 받아
융합인재교육(STEAM) 교사연구회를 운영한 중간 결과로써 본 보고서를 제출합니다.
2018년 10 월 31일
연구책임자 : 정 성 헌
“이 보고서는 2018년도 정부의 재원으로
한국과학창의재단의 지원을 받아 수행된 성과물임 ”
목 차
1. 요약문··· 1
2. 서론··· 1
3. 연구 수행 내용 및 결과··· 2
가. 연구 수행 내용 ··· 2
나. 연구 수행 결과 ··· 7
4. 결론 및 제언 ··· 7
5. 참고문헌··· 8
[부록]
TEAM 프로그램 개발 내용 및 결과물
1. 요약문
생활 속의 과학 탐구는 실제 우리 주변에서 실제 접할 수 있는 주제를 학생들이 직접 정하고 함께 문 제를 하는 과정에서 과학을 중심으로 수학, 기술, 공학, 예술이 융합된 우리들만의 스토리를 만들려고 했 다. 이 활동을 통하여 학교에서 매일 보는 여러 가지에 관심을 갖는 계기가 되었고, 그리고 그 안에 포함 되어있는 과학적 원리와 융합적 사고를 높일 수 있었고, 과학 완구 활동에서는 완구에 대한 자신의 생각을 발표하고, 이 완구에 들어있는 과학적 원리를 이용하여 일상생활에 활용 가능한 메이커 결과물 완성할 수 있도록 하였다. 이러한 성공적인 활동은 예술과 접목으로 자연스럽게 과학과 예술의 만남을 이야기할 수 있도록 유도하였다. 이러한 융합인재교육(STEAM)활동을 통하여 <창의인성교육>은 물론 <메이커>활동도 동반하도록 하였다. 그리고 평면거울을 이용한 결과물들을 설계 · 제작하는 활동 중에는 다양한 생각이 나올 수 있도록 배려하고, 다른 학생의 생각을 공유하고 비교할 수 있는 시간을 갖도록 하였다. 또한 문제 에 대한 정답이 아니더라도 독창적인 아이디어일수록 칭찬하여 학생들이 평소에 다양한 생각을 가질 수 있도록 독려하였다.
2. 서론
가. 연구의 필요성 및 목적
본 연구는 인문계 고등학교에서 적용 할 수 있는 융합교육(STEM) 프로그램을 개발하고 적용하여 그 활용도를 높이는데 목적이 있다.
1) 융합인재교육(STEAM)을 통하여 학생들의 과학, 기술, 공학, 예술, 수학에 대한 흥미와 이해를 높이고 융합적 사고와 문제 해결 능력을 배양하여 창의적 융합인재를 육성할 수 있는 융합교육교육 자료 를 개발 보급한다.
2) 실생활에 적용할 수 있는 융합인재 교육 자료를 개발한다.
3) 학생들이 창의성을 발휘 할 수 있는 융합인재 교육 자료를 개발ㆍ보급한다.
4) 개발된 융합인재교육(STEAM) 프로그램 적용을 통해 자연스럽게 과학이나 수학적 기초 개념을 일상생활과 연결시킬 수 있는 개념 적용 능력과 융합적 사고를 기를 수 있도록 하였다.
5) 학생들에게 흥미를 줄 수 있고, 많은 과목이 융합된 실제적 프로그램을 개발․적용하였다.
6) 이러한 모든 활동을 메이커 활동과 접목하여 일상생활에 접목 가능한 작품을 제작하였다..
나. 연구의 범위
상기 필요성에 따라 2015 개정교육과정 고등학교 과학탐구실험 (2) 생활 속의 과학 탐구 단원을 분석하고 재구조화하여 프로그램 개발하고 교실 수업에 적용하였고, 프로그램을 규격화하여 과학 축전 등 의 프로그램으로도 제작하였다.
3. 연구 수행 내용 및 결과
가. 연구 수행 내용
1) 융합인재교육(STEAM) 프로그램 개발을 위한 교과서 분석
<생활 속의 과학 탐구> 단원은 생활 제품, 문화, 놀이와 체험 등 생활 속의 다양한 분야와 문명에 담긴 과학 원리와 과학 탐구 과정을 찾아냄으로써 실생활 속 과학 탐구에 대한 흥미와 호기심을 갖도록 하는 단원이다. 생활 속의 다양한 소재와 분야로부터 탐구 문제 도출, 가설 설정, 결론 도출 등과 같은 다양한 과학적 탐구 과정과 절차를 체험하고, 탐구 과정을 통해 연구 윤리와 안전을 준수하려는 과학적 태도를 함 양한다. 그리고 실생활 문제 해결에서부터 도구 개발에 이르기까지 과학 탐구의 유용성을 탐색한다.
핵심개념, 일방화된 지식, 학습 요소 및 탐구 활동 영역은 다음과 같다.
영 역
핵 심 개 념
일반화된 지식 학습요소 탐구활동 기능
생 활 속 의 과 학 탐 구
과 학 적 태 도
과학 탐구와 실험을 통해 과 학에 대한 흥미와 호기심, 즐 거움 등을 함양한다.
∙ 제품 속 과학
∙ 놀이 속 과학
∙ 스포츠 속 과학
∙ 문화예술 속 과 학
§ 우리 주변에서 천연 항생 물질 찾기
§ 생활 주변에서 탐구 가능한 질문을 찾아서 탐구 수행하기
§ 운동 관련 안전사고 예방 장치 고안 하기
§ 관측 자료를 활용하여 한반도의 기후 변화 경향성 파악하기
§ 산성화된 토양, 호수 등을 중화시키는 방법 고안하기
∙ 문제 인식
∙ 탐구 설계와 수행
∙ 자료의 수집･ 분석 및 해석
∙ 수학적 사고와 컴퓨 터 활용
∙ 모형의 개발과 사용
∙ 증거에 기초한 토론 과 논증
∙ 결론 도출 및 평가
∙ 의사소통 과학 탐구는 흥미와 호기심,
협력, 증거에 근거한 결과 해 석 등 다양한 과학적 태도가 필요하다.
∙ 흥미와 호기심
∙ 끈기
∙ 공동 탐구
과학 탐구에는 준수해야 할 생명 존중, 연구 진실성, 지 식 재산권 존중 등과 같은 연 구 윤리와 함께 안전 사항이 있다.
∙ 연구 윤리
∙ 안전 사항
과 학 탐 구 의 과 정
탐구 문제 및 상황 특성에 따 라 탐구 활동 계획을 다양하 게 수립한다.
∙ 문제 인식
∙ 탐구 계획 수립
과학 탐구 활동은 문제 발견, 탐구 활동 계획 수립, 탐구 수행, 결과 표상 등의 과정으 로 진행된다.
∙ 탐구 수행
∙ 정성적, 정량적 데이터 수집 및 분석
∙ 문제 해결
∙ 공학적･창의적 설계 및 도구 제작
그리고 <생활 속의 과학 탐구> 성취기준은 다음과 같다.
[10과탐02-01] 생활 제품 속에 담긴 과학 원리를 파악할 수 있는 실험을 통해 실생활에 적용되는 과학 원리를 설명 할 수 있다.
[10과탐02-02] 영화, 건축, 요리, 스포츠, 미디어 등 생활과 관련된 다양한 분야에 적용된 과학 원리를 알아보는 실험 을 통해 과학의 유용성을 설명할 수 있다.
[10과탐02-03] 과학 원리를 활용한 놀이 체험을 통해 과학의 즐거움을 느낄 수 있다.
[10과탐02-04] 흥미와 호기심을 갖고 과학 탐구에 참여하고, 분야 간 협동 연구 등을 통해 협력적 탐구 활동을 수행 하며, 도출한 결과를 증거에 근거하여 해석하고 평가할 수 있다.
[10과탐02-05] 탐구 활동 과정에서 지켜야 할 생명 존중, 연구 진실성, 지식 재산권 존중 등과 같은 연구 윤리와 함 께 안전 사항을 준수할 수 있다.
[10과탐02-06] 과학 관련 현상 및 사회적 이슈에서 과학 탐구 문제를 발견할 수 있다.
[10과탐02-07] 생활 속에서 발견한 문제 상황 해결을 위한 과학 탐구 활동 계획을 수립하고 탐구 활동을 수행할 수 있다.
[10과탐02-08] 탐구 수행으로 얻은 정성적 혹은 정량적 데이터를 분석하고 그 결과를 다양하게 표상하고 소통할 수 있다.
[10과탐02-09] 과학의 핵심 개념을 적용하여 실생활 문제를 해결하거나, 탐구에 필요한 도구를 창의적으로 설계하고 제작할 수 있다.
2) 융합인재교육(STEAM) 프로그램 개발을 위한 주제 선정
개발하고자 프로그램이 <과학탐구실험>과목 중 <생활 속의 과학 탐구>로, 주제 탐색을 교사가 아닌 학생들 스 스로 문제를 발견하고, 해결하는 과정으로 결정 실행하였다.
1) <학교 투어> - 우리 학교에 숨어있는 과학 이야기
2) 완구 속 숨어있는 비밀을 찾아서
3) <생활 속의 과학 탐구> 프로그램 개발늬 예
중심과목 과학탐구실험 학교급/학년(군) 고등학교/1 학년
중심과목 성취기준
영역
[고등학교 과학탐구실험]
(2) 생활 속의 과학 탐구
중심과목 성취기준
[10과탐02-01]생활 제품 속에 담긴 과학 원 리를 파악할 수 있는 실험을 통해 실생활에 적용되는 과학 원리를 설명할 수 있다.
주제(단원)명 완구 속 비밀을 찾아서 차시 4~6/6
학습목표 · 완구 속 숨어 있는 과학 원리를 설명할 수 있다.
· 제시한 완구 중 하나를 선택하여 실생활 적용 가능한 예를 들어 설명할 수 있다.
연계과목 과학탐구실험, 통합과학, 통합사회, 수학
연계과목 성취기준 영역
[고등학교 통합과학] (4) 환경과 에너지 [고등학교 1학년 수학] (3) 도형의 방정식 [고등학교 1학년 영어] (3) Science Everywhere
[고등학교 1학년 통합사회] (1)삶의 이해와 환경
STEAM 요소
S 빛의 반사, 굴절, 분산
T+E 빛의 분산을 이용한 메이커 작품 디자인과 제작 A 후광과 관련된 스토리 구성 및 예술작품 제작
M 무지개가 생성되는 원리에 대한 수학적 해석
개발 의도
우리가 매일 접하는 도로 위의 과학, 그 위에 그려져 있는 하얗고, 노란 선 그리고 길거 늘어선 글자. 이것들에 포함되어 있는 과학적 원리를 이용하여 사물을 보는 안목과 함께 융합적 사고력을 신장시키기 위하여
우리 학교는 2018 년 3 월 이전 배치하여 개교한 신설학교로 학교 전체를 아이들과 함께 살펴보고, 그 안에서 융합 주제를 선정하고 배움 과정을 진행하려고 했다. 학생들 선정한 과제 들 중 몇 개의 주제를 선정하여 융합인재교육(STEAM)자료를 개발하였다. 선정된 주제는 신재생에너지(태양광, 지열발전), 엘리 베이터, 우리가 만들어 보는 학교 정원이었다. 그리고 생활 속의 과학 완구와 융합 사진전을 포함하여 흥미와 관심을 배가할 수 있도록 하였다.
STEAM 학습준거
상황 제시
상 황 제 시
주어진 완구에 숨어있 는 과학적 원리를 찾 고, 그에 적합한 완구 의 이름을 정하는 그와 관련된 자신만의 작품 을 디자인하고 제작하 기.
창 의 적 설 계
창의적 설계 •친구들과의 즐거운 토의·토론 및 협업 과정을 통하여 작품의 오류를 찾아 수정 ․ 보 완하고, 친구들의 작 품을 감상하기
•작품이 우리 일상생 활에서 이용 가능한 분야 찾아 이야기하기
감 성 적 체 험
• 선정한 완구 속 과학 원리를 참고하여 나만의 작품을 디자 인하기
• 디자인을 바탕으로 제작해 보기
감성적 체험
STEAM 프로그램
구분
프로그램명 고등학교 과학탐구실험 (2) 생활 속의 과학탐구 STEAM 프로그램
학교급 고등학교 대상 학년(군) 1학년
중심과목 과학탐구
실험 성취기준 영역 [과학탐구실험] (2) 생활 속의 과학 탐구
연계과목
통합과학 수학 영어 통합사회
연계과목 성취기준 영역
[고등학교 통합과학] (4) 환경과 에너지 [고등학교 1학년 수학] (3) 도형의 방정식 [고등학교 1학년 영어] (3) Science Everywhere [고등학교 1학년 통합사회] (1)삶의 이해와 환경
개발결과
주제 연번 차시
(시수) 과목 연계(안)
1 2 과학탐구실험(1) + 통합과학(0.5)+수학(0.5)
2 2 과학탐구실험(1) + 통합과학(1)
3 2 과학탐구실험(1)+통합과학(1)+영어(1)+통합사회(1)
적용결과 학생들의 흥미와 융합적 사고력 신장
5) 융합인재교육(STEAM) 교수-학습 프로그램 적용 - 대상 : 경북일고등학교 1학년 학생
- 적용 시기 : 2018학년도 2학기 8월 - 11월 - 방법
· 학생들에게 주제 선정, 교사협의회에서 프로그램 개발, 수정 · 보완 · 새롭게 개발된 프로그램을 수정 · 보완하면서 적용
· 결과보다는 과정에 중점을 두고 실시
6) 학생 STEAM 태도와 만족도 조사 방법
학생 STEAM 태도와 만족도 조사는 한국과학창의재단에서 제공하는 검사지를 이용하여 오프라인 실 시 제공하였고, 그 외 학생들과의 면담으로 정성적 조사를 하였다.
7) 융합인재교육(STEAM) 협의체와 교사 네트워크 활동
융합인재교육(STEAM) 협의체는 안동 STEAM 연구회와 함께 구성하였고, 매달 정기 모임을 통하 여 개발 및 개선 프로그램에 대한 진지한 협의가 진행하였고, 그 외 융합 관련 프로그램들에 대한 연구와 논의 가 계속되고 있다.
나. 연구 수행 결과
1) 개발된 융합인재교육(STEAM) 프로그램들은 주제를 아이들이 찾았다는데 의미를 부여하고, 학생 들의 흥미와 융합적 사고를 펼칠 수 있었다는 게 융합인재교육(STEAM) 협의체에 참여한 모든 선생님들의 의견이었다.
2) 학생들의 면담에 의한 정성적 검증에 대한 평가는 매우 긍정적이었다.
3) 한국과학창의재단에서 제공한 <STEAM 태도 검사지>에 의한 학생들의 조사결과 학생들은 수학이 나 과학 모두 체험 활동이나, 관련 과목 글 읽기, 과학 실험 기자재 다루기 등에는 다소 긍정적으로 답하 였다.
그렇지만 과학 관련 직업에는 매우 긍정적이어서 학생들에게 흥미를 유도할 수 있는 프로그램의 지속 적인 운영과 관련 진로 탐색을 통하여 학생들의 꿈을 키울 수 있을 것이다.
4) <생활 속의 과학 탐구>의 과제를 실행한 결과 학생들에게 문제해결 능력의 장을 마련해 줌으로써 융합인재교육(STEAM)에 대한 흥미와 관심을 높일 수 있는 기회가 되었다. 또한 현재 같은 내용이라도 과 목별로 다른 내용으로 인식하고 과목 간 연결하는 것 자체를 생각하려 하지 않는 경향이 있는데 본 연구 과제 통해 과목 간 융합 가능성을 통해 서로 다른 교과 간 배움의 영역을 넓혀가며 학습할 수 있는 가능 성을 확인할 수 있었다.
구분 수행 결과
교수학습지도안 개발 차시 총 6차시
수업 적용 일정 2018. 8. 13. ~ 2018. 10. 31.
(STEAM 수업)수혜학생 수 경북일고등학교 1학년 140명(고등학교 1학년 전교생)
학생 태도검사 사전검사 4월 30일, 6개 학급(140명) 실시 완료 사후검사 10월 20, 5개 학급(126명) 실시 완료
학생 및 교사 만족도조사 10월 20 실시 완료
교사연구회 STEAM 행사 개최 2018.12. 24. ‘STEAM DAY’ 개최 예정
논문 또는 학술대회 해당 없음
특허출원(국외, 국내) 해당 없음
4. 결론 및 제언
가. 결론
융합인재교육(STEAM)의 필요성에 적합한 <생활 속의 과학탐구 융합인재교육(STEAM)프로그램 개 발>을 주제로 연구한 결과 다음과 결론을 얻었다.
첫째, 많은 학생들에게 다양한 형태의 융합인재교육(STEAM) 프로그램을 개발하여 적용한 결과 학생 들이 쉽게 다양한 사고의 폭을 넓혀주고, 자연을 바라보는 또 다른 시각을 제공해 주었다.
둘째, 동일한 내용이라도 과목별로 다른 내용으로 인식하고 과목 간 연결하는 것 자체를 생각하려 하 지 않는 경향이 있는데 이번 연구를 통해 과목 간 융합 가능성을 통해 서로 다른 교과 간 배움의 영역을 넓혀가며 학습할 수 있는 가능성을 확인할 수 있었다.
셋째, 아이들이 함께할 수 있는 과학 문화를 정착시켰다. 다양한 학문적 접목을 통해 문화 예술적인 접근을 함으로써 과학을 쉽고 재미있게 즐길 수 있는 문화로 정착시켰다.
넷째, 교실안 · 밖 수업에서 융합인재교육(STEAM) 프로그램 적용은 학생들에게 문제해결능력의 향상
과 과학문화 진로탐색의 정보를 제공해주었을 뿐 만 아니라 더불어 살아가는 인성교육에도 매우 효과적 활동이었다.
나. 제언
첫째, 융합인재 교육은 앞으로의 교육의 큰 흐름이므로 다양한 교과의 융합주제에 따른 학습 자료 개 발이 필요하지만 교육과정에 충실하고, 교실 수업에서 직접 활용 가능한 것이어야 한다.
둘째, 소규모 학교의 학생들과 학습력이 조금 부족한 학생들에게도 적용가능한 프로그램 개발과 함께 다양하고도, 적극적인 교육적 투자가 필요하다.
5. 참고문헌
· 과학을사랑하는사람들(2015). 전남과학축전자료집
· 교육부 (2015). 과학과 교육과정. 교육부고시 제2015-74호 [별책9]
· 정성헌 (2016). 안동학생중심수업직무연수 자료집, 과학과 예술,49-60
· 정성헌 (2016). 안동학생중심수업직무연수 자료집, 융합인재교육(STEAM)의 실제 61-72 · 정성헌 (2017). 2017 교원 참여형 연수시리즈 Ⅲ(융합수업) 모두함께만드는 융합이야기 · 송진웅 외 17인 (2017). 과학탐구실험(동아출판)
· 과학을좋아하는사람들(2017) 안동길거리과학마당 자료집
· 정성헌 (2018). 경상북도 창의융합인재교육지원단 전체 워크숍 강의 자료집
[부록1] STEAM 프로그램 개발 내용 및 결과물
고등학교 과학탐구실험 (2) 생활 속의 과학 탐구 STEAM 프로그램
1. STEAM 프로그램 개발·적용 교육과정
연번 차시 (중심과목)
2015 개정 교육과정 성취기준
(연계과목) 성취기준 영역
1 1~3/6
[10과탐02-07] 생활 속에서 발견한 문제 상황 해결을 위한 과학
탐구 활동 계획을 수립하고 탐구 활동을 수행할 수 있다.
[고등학교 통합과학]
(4) 환경과 에너지 [고등학교 1학년 수학]
(3) 도형의 방정식 [고등학교 1학년 영어]
(3) Science Everywhere [고등학교 1학년 통합사회]
(1)삶의 이해와 환경
2 4~6/6
[10과탐02-01] 생활 제품 속에 담긴 과학 원리를 파악할 수 있는 실험을 통해 실생활에 적용되는 과학 원리를 설명할 수 있다.
[고등학교 통합과학] (4) 환경과 에너지
[고등학교 1학년 수학] (3) 도형의 방정식 [고등학교 1학년 영어] (3)
Science Everywhere [고등학교 1학년 통합사회]
(1)삶의 이해와 환경
2. STEAM 프로그램 총괄표(총 6차시)
차시 주요내용
1~3 /6
주제(단원)명 학교 투어 – 숨어있는 비밀을 찾아서
· 생활 속에서 발견한 문제 상황 해결을 위한 과학 탐구 활동 계획을 수립하고 탐구 활동을 수행 하는 활동으로, 통합과학, 수학, 통합사회와 연계할 수 있게 하였다.
Co 학교를 투어한다.
(본교는 이전 배치하여 3 월 개교한 학교로 모든 게 새롭고, 학생들에게 익숙하지 않은 부분도 있다.)
CD 어색한 부분을 찾아 자신의 아이디어로 수정할 수 있는 계획서를 꾸며보거나,
과학적으로 설명할 수 있는 융합 주제를 찾아 그 원리들을 실생활과 연계하여 설명해 본다.)
ET 모둠 별 협의 과정에서 서로의 생각을 공유하고, 소통하는 과정을 익힌다
4~6 /6
주제(단원)명 완구 속 비밀을 찾아서
생활 제품 속에 담긴 과학 원리를 파악할 수 있는 실험을 통해 실생활에 적용되는 과학 원리를 설명할 수 있도록 하는 활동이다.
Co 우리 주위에 있는 여러 완구 속에 숨어있는 과학적 원리를 찾아보고, 실생할 적용가능여부를 찾아서 설명해보자
CD 주어진 완구 속에 포함되어있는 과학적 원리를 찾고, 그에 맞는 완구의 이름을 정해본다. 그리고 그 과학적 원리가 포함되어 있는 실생활에 적용되는 곳을 찾아보고, 작품을 디자인하고 제작해본다.
ET 모둠 별 협의 과정에서 서로의 생각을 공유하고, 소통하는 과정을 익힌다
3. STEAM 프로그램 차시별 수업지도안
중심과목 과학탐구실험 학교급/학년(군) 고등학교/1 학년
중심과목 성취기준
영역
[고등학교 과학탐구실험]
(2) 생활 속의 과학 탐구
중심과목 성취기준
[10과탐02-01]생활 제품 속에 담긴 과학 원 리를 파악할 수 있는 실험을 통해 실생활에 적용되는 과학 원리를 설명할 수 있다.
주제(단원)명 완구 속 비밀을 찾아서 차시 4~6/6
학습목표 · 완구 속 숨어 있는 과학 원리를 설명할 수 있다.
· 제시한 완구 중 하나를 선택하여 실생활 적용 가능한 예를 들어 설명할 수 있다.
연계과목 과학탐구실험, 통합과학, 통합사회, 수학
연계과목 성취기준 영역
[고등학교 통합과학] (4) 환경과 에너지 [고등학교 1학년 수학] (3) 도형의 방정식 [고등학교 1학년 통합사회] (1)삶의 이해와 환경
STEAM 요소
S 빛의 반사, 굴절, 분산
T+E 빛의 분산을 이용한 메이커 작품 디자인과 제작 A 후광과 관련된 스토리 구성 및 예술작품 제작
M 무지개가 생성되는 원리에 대한 수학적 해석
개발 의도
우리가 매일 접하는 도로 위의 과학, 그 위에 그려져 있는 하얗고, 노란 선 그리고 길거 늘어선 글자. 이것들에 포함되어 있는 과학적 원리를 이용하여 사물을 보는 안목과 함께 융합적 사고력을 신장시키기 위하여
우리 학교는 2018 년 3 월 이전 배치하여 개교한 신설학교로 학교 전체를 아이들과 함께 살펴보고, 그 안에서 융합 주제를 선정하고 배움 과정을 진행하려고 했다. 학생들 선정한 과제 들 중 몇 개의 주제를 선정하여 융합인재교육(STEAM)자료를 개발하였다. 선정된 주제는 신재생에너지(태양광, 지열발전), 엘리 베이터, 우리가 만들어 보는 학교 정원이었다. 그리고 생활 속의 과학 완구와 융합 사진전을 포함하여 흥미와 관심을 배가할 수 있도록 하였다.
STEAM 학습준거
상황 제시
상 황 제 시
주어진 완구에 숨어있 는 과학적 원리를 찾 고, 그에 적합한 완구 의 이름을 정하는 그와 관련된 자신만의 작품 을 디자인하고 제작하 기.
창 의 적 설 계
창의적 설계 •친구들과의 즐거운 토의·토론 및 협업 과정을 통하여 작품의 오류를 찾아 수정 ․ 보 완하고, 친구들의 작 품을 감상하기
•작품이 우리 일상생 활에서 이용 가능한 분야 찾아 이야기하기
감 성 적 체 험
• 선정한 완구 속 과학 원리를 참고하여 나만의 작품을 디자 인하기
• 디자인을 바탕으로 제작해 보기
감성적 체험
학습
과정 교수-학습 활동 학습자료
및 유의점
도입 (10분)
Co
1. 본 활동은 주어진 완구에 숨어있는 과학적 원리를 찾고, 그에 적합한 완구의 이름을 정하는 활동이다.
2. 이미 제작된 선생님의 작품들을 감상한다.
3. 나만의 작품을 디자인하고 제작하고 서로의 작품을 감상해보자.
· 제작된 교사의 작품
학습활 동 (130분
)
CD 활동
1단계 · 주어진 완구를 모둠별로 살펴본다.
· 완구 속에 숨어있는 과학적 원리를 토의한다.
· 완구의 이름을 정한다.
· 과학적 원리를 자세하게 표현한다.
(설명, 인포그래픽, 만화 등 다양하게 표현) 2단계 ~ 6단계도 1단계와 동일하게 진행
7단계 · 모둠별 발표
8단계 · 과학적 원리를 자세하게 표현한다.
9단계 · 하나의 완구를 선정하여 그 안에 포함된 과학적 원리를 포함할 수 있는 모둠별 작품을 제작한다.
(모둠 별로 다른 완구를 선택한다)
예를 들어 <후광>, <사각 거울 속 우주>, <빛의 환타지아> 등
· 6개의 완구
· 학습지
· 작품제작 재료들
마무리 (10분)
ET 활동정리
· 이 활동을 통해 느낀 점을 모둠별로 발표하기
(가능하면 완구 속 숨어있는 비밀을 과학과 관련하여 발표하도록 유도한다.)
· 모둠별 작품을 감상
4. 학생활동지 / 학생참고자료
<학생활동지1>
완구 속에 숨어있는 과학 원리 찾기
경북일고등학교 1학년 ( )반 ( )번 성명( )
완구1 완구2 완구3
1. 모둠이 정한 이름
2. 숨어있는 과학 원리
1. 모둠이 정한 이름
2. 숨어있는 과학 원리
1. 모둠이 정한 이름
2. 숨어있는 과학 원리
완구4 완구4 완구6
1. 모둠이 정한 이름
2. 숨어있는 과학 원리
1. 모둠이 정한 이름
2. 숨어있는 과학 원리
1. 모둠이 정한 이름
2. 숨어있는 과학 원리
▶ 과학원리 설명
(인포그래픽, 만화, 그림 등 다양한 방법을 사용한다.)
<학생활동지2>
1)제작 완구인 <사각 거울 속 우주> 관련
▣ 두 평면 거울이 이루는 각과 다각형 모양과의 관계
두 평면 거울이
이루는 각 120 90 72 60 45
다각형 모양
▣ 위 데이터를 근거로 두 평면 거울이 이루는 각과 다각형 모양과의 관계는?
<학생활동지3>
▣ 두 평면 거울이 이루는 각과 상의 수
두 평면 거울이
이루는 각 10 20 30 40 50 60
상의 수
두 평면 거울이
이루는 각 70 80 90 100 110 120
상의 수
두 평면 거울이
이루는 각 130 140 150 160 170 180
상의 수
▣ 두 평면 거울이 이루는 각과 상의 수와의 관계(수학적)를 모둠별로 토의해서 그 결과 와 근거를 적어 보세요
• 결과
• 근거는
<학생활동지4>
▣ <후광>에 얽힌 이야기
▣ 완구를 본 느낌을 자신만의 언어로 표현해보자.
▣ 완구에 숨어있는 과학적 비밀은 무엇인가?
▣ 완구에 숨어있는 과학적 비밀을 이용한 과학적 원리를 이용한 예를 찾아 써 봅시 다.
<학생활동지5>
▣ <후광>에 숨은 과학적 원리를 이용하여 자신만의 작품을 설계해 봅시다.
▣ 작품의 이름은? 그리고 그렇게 정한 이유는?
< 학교 투어 - 과학 이야기 >
과목 과학탐구실험 수업차시 1차시/6차시
단원 고등학교 과학탐구실험
성취기준
[10
과탐02-07]
생활 속에서 발견한 문제 상황 해결을 위한 과학 탐구 활동 계획을 수립하고 탐구 활동을 수행할 수 있다.
학습목표 학교 투어를 하면서 현재 모습을 관찰하고 수정할 부분을 찾아, 문제점과 해결방안을 예를 들어 말 할 수 있다.
학습과정 교수 ‧ 학습 활동 준비물
도입 (5분)
Co
1. 본 활동은 우리 학교 투어 활동이다.
우리 학교는 이전 배치하여 3월 개교한 신축 건물입니다.
학교를 투어하면서 뭔가 거슬리는 부분이 있으면 찾아 그 해결 방안을 토의해 보는 활동이다.
2.교사가 선전해 둔 한 곳 정도를 예를 들어 설명한다(활동에 도움이 된는).
· 학교 사진
학습활동 (40분)
CD 활동
1단계 · 학교 투어, 개별 활동지
· 투어한 곳 중 두 곳 정도를 선정하여 다음 문항에 댭한 다.
가. 현재 모습은 나. 문제는 없는가?
다. 문제가 있다면 어떻게 했으면 좋은지요(해결방안)?
다. 문제는 아니지만 혹시(?) 개선 방향이 있으면?
2단계 · 모둠별 활동
가. 개별 활동 결과에 대한 서로의 의견을 나눈다.
나. 모둠 별 두 곳을 정한다.
다. 개선 방향을 토의한다.
(가능하면 모둠별 직접 해결 가능한 것으로 결정하도 록 한다.)
· 학습지
마무리 (10분)
ET 활동정리
이 활동을 통해 토의된 내용들을 모둠 별로 발표한다.
지도상의
이 활동은 우리가 문제를 찾아 해결해보는 실제 PBL 모형에 근거하여, 하브루타 기법능
< 학생 활동지 >
학교 투어 - 과학 이야기
2)1학년 반 번 성명
어디 탐 구 내 용
1. 현재 모습은
2. 문제는 없는가?
3. 문제가 있다면 어떻게 했으면 좋은지요(해결방안)?
4. 문제는 아니지만 혹시(?) 개선 방향이 있으면?
1. 현재 모습은
2. 문제는 없는가? 있다면 3으로, 없으며 4로.
3. 문제가 있다면 어떻게 했으면 좋은지요(해결방안)?
4. 문제는 아니지만 혹시(?) 개선 방향이 있으면?
2) 이 수업 마무리하고 모둠별 활동(수정 또는 재구성)을 하려고 했으나, 신설학교의 제한점이 있어 2년 후 쯤 학생들 의 생각을 반영해볼 것을 약속하고, 이후는 차시를 진행하지 못하였음.
5. 교사자료
차시 4~6/6
▣ <후광>에 숨은 과학적 원리를 이용한 학생들의 작품
▣ <참고> 천사의 후광 1. 이 과정은...
안개낀 저녁에 전등 주위에 원형의 빛이 발생하는 모습을 볼 수 있다. 또한 해와 달의 주변에도 원 형의 무리가 나타남을 가끔 볼 수 있다. 이것은 불빛이나 해, 달의 주변에 작은 물방울이 많이 있기 때 문이다. 이러한 현상을 응용하여 빛이 있는 물체 뒤쪽에 작은 구슬 비즈를 뿌려 원형의 빛을 내는 장 치를 제작하고자 한다.
2. 준비물
EVA 검은색, 작은 유리구슬(차선 첨가물), 건전지, 전구, 가위, 수축필름, 가스점화기 천사 작은 그림
3. 제작 방법
가. 전지끼우개에 크리스마스 전구를 1개 연결한다.
이때 전선의 서로 잘 떨어지지 않기 위해서 수추튜브를 이용하여 전구의 전선과 전지끼우 게의 전선을 연결한다. 길이는 약 30cm 정도 되게 한다. 그리고 스위치를 작동시켜면 불 이켜지는지 확인한다.
다. 검정색 EVA(압축스폰지)에 접착제를 골고루 붙혀준다. 압축스폰지의 크기는 가로10cm 세 로 6cm 정도 되게 한다.
라. 접착제가 골고루 묻힌 다음 그 위에 작은 유리구슬을 뿌려서 골고루 접착되도록 한다.
마. 바닥 부분에 EVA를 접착시킨다. 크기는 가로 10cm 세로 6cm 로 한다.
바. 작은 유리구슬이 붙어 있는 곳을 벽면으로 이용하여 전구에 불을 켠 후 가까이 가져가 무 지개의 원이 나타나는지 관찰한다. 이때 벽면과 전구와의 거리에 따라 원의 선명도나 빛깔 이 달라진다. 가장 선명하고 정확한 달무리가 나타나는 위치에 표시해 둔다.
사. 작은 인형을 준비한다. 인형의 높이는 벽면보다 2/3정도 작아야 한다. 이러한 이유는 벽 면보다 크면 무지게 빛깔이 나타나지 않는다.
아. 인형의 뒤쪽에 구멍을 뚫은 후 전등을 넣을 수 있도록 한다. 전등과 전선은 인형의 몸속 으로 들어가서 보이지 않게 한다.
자. 인형의 위치를 후광이 선명하게 나타나는 위치에 전등이 오도록 인형을 위치한 후 불을 켜보고 다시 한번 더 빛깔이 선명하게 나타나는지 인형의 위치를 조정한다.
차. 인형과 인형의 위치를 보호하기 위하여 아크릴로 창을 만들고 스위치를 뒤쪽에 붙인 다.
4. 과학 원리
가. 무지개의 생성 원리
태양빛과 같은 백색광은 실제로는 여러가지 파장의 빛들이 겹쳐있는 것입니다. 즉, 수많은 종류 의 빛들이 합쳐지면 흰색으로 되어 있는 것입니다. 무지개는 이렇게 합쳐져있던 빛들이 다시 분리 되어 보이는 것입니다. 빛의 파장에 따라 연속적으로 펼쳐진 것을 무지개라 합니다. 빛의 파장에 따라 꺾이는 각도가 조금씩 차이납니다.(굴절은 이런 현상에 의해 일어납니다)
하늘에 무지개가 생기는 것은 공기중에 있는 물방울이 빛을 분리시 키는 것이고, 기름위의 무지개는 물과 기름막에 의해 빛이 분해되는 것이고, 분무기에 의해 생기는 무지개는 분무기에 의해 나온 물방울에 의해 빛이 분해되는 것입니다.
무지개가 나타나기 위해서는 반드시 공기 중에 수많은 물방울이 흩어져 있어야 하고 이 물방울로 태양광선이 굴절해 들어갔다가 반 사되어 빠져 나와야 한다. 그림과 같이 공기 중에서 물방울로 처음
굴절해 들어갈 때 백색 광선은 굴절이 일어나는데, 이 때 파장에 따른 굴절률의 차이로 인하여 여 러 가지 색으로 분산이 일어난다.
나. 무지개가 둥글게 나타나는 이유
무지개는 태양으로부터 물방울로 들어가는 광선과 물방울로부터 관측자의 눈에 도달하는 광선이 약 42°를 이룰 때에만 관측자의 눈으 로 들어온다. 그러므로 공기 중에 있는 수많은 물방울 중에서 관측자에 게 약 42°위치에 있는 물방울만이 무지개를 만드는 역할을 하는 것이
다. 관측자가 원뿔의 꼭지점에 있을 때 관측자에 대해서 42°의 방향으로 들어오는 역할을 하는 물 방울은 원뿔의 표면 근처에 있는 물방울이 될 것이다.
따라서 태양 빛에 의해서 만들어지는 무지개의 모양은 둥근 반 고리 모양으로 관측자에게 나타 날 것이다. 그러므로 이 둥근 반 고리의 양단과 눈을 연결하는 선이 이루는 각도는 약 84°가 될 것이다.
자료출처 · 2015 전남과학축전 자료집
· 2017 안동길거리과학마당 자료집
신비의 후광
비가 온 뒤 해를 등지고 나타나는 무지개는 어떠한 과정을 거쳐 생기는 것일까?
그리고 반원으로만 보이는 이유는 무엇일까?
완전히 둥근 무지개를 만들어서 응용 가능한 소재를 찾아보는 프로그램이다.
이 프로그램은
융합인재교육(STEAM) 내포 요소
동그란 무지개를 만들 수 없을까? 우리 주위에서 쉽게 구할 수 있는 재료들을 이용하여 만들어 보고, 동일한 원리를 이용하여 자신만의 <신비의 후광>작품을
만들어 보자
1단계 : 빛의 굴절, 반사를 이용하여 분산되는 모양을 그려본다.
2단계 : 여러 방법으로 동그란 무지개를 만들어 본다.
3단계 : 도로용 유리구슬을 이용하여 동그란 무지개를 만든다.
4단계 : 모둠별 토의를 거쳐 응용작품을 디자인, 설계한다.
5단계 : 설계된 작품을 제작하여 감상한다.
모둠 별로 <둥근 무지개>를 만들어 본다.
동일한 기법을 이용하여 설계한 <신비의 후광>을 제작하여 자신의 작품을 감상하면서 성공의 기쁨을 누려본다.
`
상황제시
감성적 체험
창의적 수업 설계
6. 차시별 학생 평가기준 및 방법
차시 평가기준(성취수준) 평가방법 평가도구
1~3 /6
상 생활 속에서 발견한 문제 상황 해결을 위한 과학 탐 구 활동에서 직접 계획을 수립하고 자료를 수집하여 해석하는 활동을 수행할 수 있다.
모둠별 토론평가 자기/동료평가지 (학생용) 중 생활 속에서 발견한 문제 상황 해결을 위한 과학 탐
구 활동에서 자료를 수집하고 해석할 수 있다.
하 생활 속에서 발견한 문제 상황 해결을 위한 과학 탐구 활동에 참여한다.
4~6 /6
상 생활 제품 속에 담긴 과학 원리를 파악할 수 있는 실험을 수행하여 생활 제품 속에 담긴 과학 원리를 설명할 수 있다.
관찰 및 산출물평가 관찰평가지 중 생활 제품 속에 담긴 과학 원리를 사례를 들어 설명할 수 있다.
하 제시된 과학 원리가 적용된 생활 제품을 나열할 수 있다.
