2018 융합인재교육(STEAM)교사연구회 결과보고서
2018. 10 .28
야탑중학교
【 2018년 융합인재교육(STEAM) 교사연구회 결과보고서 】
과 제 개 요
과제명 2018년 융합인재교육(STEAM) 교사연구회 운영
STEAM 프로그램
구분
프로그램명 적정기술과 의족디자인 프로젝트
학교급 중학교 대상 학년(군) 2학년
중심과목 과학 중심과목
성취기준 영역 중학교2학년 과학 5단원 생물의 구성과 다양성
연계과목 수학 기술가정
미술
연계과목 성취기준 영역
중학교3학년 수학 1단원 수와 연산(무리수계산), 비례식 중학교1-3학년 기술가정
• 제조기술과 자동화–자동화와 로봇, 제조기술 체험
• 생명기술과 미래의 기술 – 생명기술의 세계 중학교 역사, 미술 • 밀로의 비너스
연구기간 2018.3.협약체결일 ~ 2018.11.23.
신청금액 일금사백만원(￦4,000,000) 참여연구원 5명 (연구책임자: 1명, 공동연구원: 4명)
연구 수행자에 관한 사항
구분 소속 학교명 담당과목 직위 성명 전화번호 E-mail 연구책임자 야탑중학교 과학 교사 함미현
공동연구원 세화여자중학교 과학 교사 김대중 공동연구원 관양고등학교 역사 교사 최광일 공동연구원 백운고등학교 체육 교사 김현주 공동연구원 상암고등학교 기술 교사 최종형
2018년도 정부의 R&D 재원으로 한국과학창의재단의 지원을 받아 융합인재교육(STEAM) 교사연구회를 운영한 중간 결과로써 본 보고서를 제출합니다.
2018년 10 월 28 일
연구책임자 : 함미현 (인)
“이 보고서는 2018년도 정부의 재원으로 한국과학창의재단의 지원을 받아 수행된 성과물임 ”
목 차
1. 요약문··· 5
2. 서론··· 6
3. 연구 수행 내용 및 결과··· 7
가. 연구 수행 내용 ··· 7
나. 수업 설계 및 적용 ··· 7
다. STEAM 협력도구 강화 및 확산 실천 ··· 8
라. 연구 추진 일정 ··· 8
마. 연구 성과 ··· 9
4. 결론 및 제언 ··· 9
가. 연구 개발물 기대성과 ··· 9
나. 연구 개발물 활용방안 ··· 9
다. 수업 적용 학생들의 인터뷰와 반응 ··· 10
[부록]
부록1. STEAM 프로그램 개발 내용 및 결과물
(교수학습지도안, 교사용 참고자료, 학생용 활동지) 부록2. 학생 산출물, 사진
1. 요약문
미래의 인재들에게는 창의적인 상상력과 뛰어난 과학적 사고력 그리고 공감과 나눔의 감성적 마인드를 갖춘 융합적소양이 필요합니다.
학생들에게 세계 곳곳에서 발생되는 비극적인 상황들과 그에 따른 가난한 이웃들의 어려움에 대해 이해하게 하고 ‘공존, 기술, 사람 그리고 희망’이라는 국제사회의 흐름에 동참하는 한 방 법으로 전쟁지역의 지뢰 등으로 다리를 절단 당한 사람들을 위한 의족을 디자인하는 감성적 체험을 하게 하고 적정기술이라는 개념의 습득을 통해 인간에게 유익한 지식의 사용이 가능한 융합적 인재로 양성하고자 하는데 목적을 두는 프로그램입니다.
과학은 매우 빠르게 발전하여 우리가 상상했던 많은 것이 현실로 이루어 졌습니다.
최근에는 휘어지는 핸드폰과 네비게이션 기능을 가지고 있는 구글 글래스 등 놀라운 과학기술 의 작품들이 쏟아져 나오고 있습니다. 따라서 이들은 구매할 경제력만 갖추고 있다면 예전과 비교할 수 없을 만큼 편리해졌습니다. 그러나 이렇게 과학이 발전했다고 해서 모두 다 이의 수 혜를 입고 잘 살고 있지는 않습니다. 과학이 이보다 더 발전한다고 해도 그 과학의 발전을 전 혀 모르고 죽어갈 사람도 많을 것입니다. 우리가 말하는 대부분의 과학의 발전은 대부분 경제 력을 갖추고 있는 사람들을 위한 과학이었기 때문입니다. 그러나 이러한 과학의 효용성에 반대 하여 인간의 얼굴을 한 기술로 알려진 적정기술이 등장합니다. ‘작은 것이 아름답다’의 저자인 독일 경제학자 E.F 슈마허가 만들어낸 ‘적정기술’이란 용어는 1960년대 슈마허가 설립한 ‘중간 기술개발그룹’은 제3세계의 빈곤문제를 해결하고 자립을 도울 수 있는 기술을 개발하는 데 주 력했던 일의 개념에서 시작하였습니다. 경제력을 가진 소비자를 대상으로 개발해오던 기술을 비판하고 소외된 90%를 위한 적정기술은 그때부터 많은 관심을 받게 되었습니다. 하루 종일 먼 곳으로 가서 양동이에 물을 떠서 무겁게 어깨에 이고 오던 물통을 동그랗게 만들어 굴릴 수 있게 한 Q드럼, 오염된 물을 마셔서 식중독에 걸리는 아프리카인들을 위해 간단한 정수장 치가 되어 있는 빨대인 라이프 스트로우는 이런 적정기술의 대표적 예입니다. 이 프로그램은 적정기술의 제품들 중 자이푸르 풋에 주목하였습니다. 인도에 살고 있는 열 네 살 된 빌 하난 은 맨발로 생활하던 생활습관 탓에 상피병에 걸려 한 쪽 무릎아래 다리를 절단했고 그 후로 꿈을 잃고 극심한 우울증에 시달렸습니다. 가족들은 빌 하난에게 알맞은 의족을 사주고 싶었지 만 무려 2만 달러가 필요했기 때문에 사줄수가 없었습니다. 하지만 빌 하난은 적정기술의 자이 푸르 풋(Jaipurfoot) 덕분에 다시 다리를 가지게 되었고 예전처럼 친구들과 나무를 오르내리기 도 하고 점프를 할 수 도 있었습니다.인도의 북부마을 이름을 딴 자이푸르 풋의 기술혁신은 2 만달러에 달했던 의족을 단 28달러 우리 돈 약3만원에 가능케 했습니다. 주로 고무와 나무, 알 루미늄으로 구성되었지만 1.3 ~ 1.5kg에 불과하며 5년 이상 지속하여 사용할 수 있습니다. 자 이푸르 풋은 빈곤층과 아프가니스탄을 비롯한 전쟁지역에서 지뢰로 다리를 잃은 사람들에게 큰 희망을 주었습니다. 타임지가 선정한 최고의 발명품에도 이름을 올린바 있는 자이푸르 풋은 매년 16,000명에게 새로운 팔과 다리를 제공하고 있습니다. 이 프로그램은 우리도 착한 과학자 가 되어 적정기술에 알맞은 의족을 디자인 해 보도록 설계되었습니다. 먼저 적정기술의 개념을 익힌 뒤에 적정기술의 따뜻한 마음을 기본 개념으로 하여 의족 설계를 위해 필요한 지식인 인
체의 뼈와 근육, 관절에 대해 배워 뼈와 관절이 어떻게 움직이는지 학습합니다. 그리고 인체에 사용되는 것이기 때문에 아름답게 만들기 위하여 인체의 황금비에 대해 학습합니다. 그리고 마 지막에 적정기술의 개념과 인체와 황금비의 학습내용을 기반으로 나만의 의족을 디자인하게 됩니다. 내가 만들 의족의 대상도 직접 선택하고 그에 맞게 내료도 선택하게 하여 학생들 스스 로 학습을 주도하도록 , 그리고 많은 생각을 하도록 하였습니다. 그리고 내가 디자인한 의족을 다른 사람들에게 홍보함으로써 적정기술에 동참한 기쁨과 보람을 느끼며 감성적 체험을 할 수 있습니다.
2. 서론
◦ 연구의 목적
미래의 인재들에게는 창의적인 상상력과 뛰어난 과학적 사고력 그리고 공감과 나눔의감성 적 마인드를 갖춘 융합적소양이 필요하다.
학생들에게 빈곤지역의 비위생적 환경이나 전쟁지역의 지뢰 등으로 다리를 절단 당한 제3 세계의 가난한 이웃들에 대한 이해를 갖게 하고, 나아가 ‘공존--기술, 사람 그리고 희망’이라 는 국제사회의 흐름에 동참하는 한 방법으로 적정기술 제품의 의족을 디자인하고 그 모형을 제작하게 하는 활동의 감성적 체험을 통해 21세기 융합적 인재를 양성하고자 한다.
3. 연구 수행 내용
가 . 연구 내용 개요
구 분 내 용
프로젝트명 적정기술과 의족 디자인 프로젝트
프로그램 목표
내용 목표 가난한 개발도상국에 사는 절단 장애인들의 현실을 이해 하고, 적정기술의 필요성을 말할 수 있다.
과정 목표 여러 가지 실험을 통하여 인체의 관절운동원리를 이해하고 창의적인 의족을 디자인할 수 있다.
STEAM 연계요소
과학(Science) 관절 운동의 원리(닭발 해부, 빨대손 만들기, 로봇팔) 기술(Science) 인체공학기술, 첨단 신소재
공학(Engineering) 적절한 의족 디자인 설계
미술(Liberal Art) 제 3세계 이웃에 대한 공감과 배려, 적절기술의 이해 수학(Mathmatics) 주변사물 및 신체에서 찾을 수 있는 비
STEAM 과정요소
상황제시
학생들에게 빈곤지역의 비위생적 환경이나 전쟁지역의 지뢰 등으로 다리를 절단 당한 제3세계의 가난한 이웃들에 대한 이해를 갖게 하고, 나아가 ‘공존--기술, 사람 그리고 희망’
이라는 국제사회의 흐름에 동참하는 한 방법으로 적정기술 에 대해 소개한다.
창의적 설계 적정기술 제품의 의족을 인체의 비를 고려해 창의적으로 디 자인하고 그 장점을 알릴 수 있는 홍보 포스터를 제작한다.
감성적 체험 자신이 설계한 의족을 소개함으로써 적정기술의 착한과학을 느끼는 감성적 체험을 한다.
평가 계획 적정기술의 개념에 입각하여 디자인한 의족의 실용성, 심미성 관점을 상호평가 한 다.
나 . 수업 설계 및 적용
단계 차시 활동명 수업 내용 및 활동 주요
수업형태 STEAM 요소
상황 제시
1-2 차시
적정기술소개 전체적 골격구조
알기
-적정기술 소개: 제3세계 빈곤 아이들과 적 정기술보급, 적정기술의 제품들소개 -골격구조 탐구: 올빼미똥안의 들쥐뼈구조 인체골격모형탐구
관찰토의 탐구학습
과학 인문학
창의적 설계
3-4
차시 손의 구조 닭발해부를 통해 발과 손의 구조를 보고 빨 대로 손 모형 제작
실험 관찰토의 탐구학습
과학 기술
5-6
차시 팔의 구조 종이로 왕손가락을 만들어 근육과의 움직임 을 보고 주사기를 이용한 팔관절을 만들기
실험 관찰토의 탐구학습
과학 기술
7-8 차시
인체 속에 숨은 비밀
황금비의 수학적 원리를 이해하고 황금비 뿐만 아닌 우리 주변 사물의 다양한 비를 탐구하고 자신의 몸의 비 찾기
측정 관찰토의 탐구학습
수학 미술 역사 감성적
체험 9-10
차시 의족디자인 학습한 내용을 기초로 하여 상황에 따른 자 신만의 의족을 디자인하기
관찰토의 탐구학습
과학,기술 수학,미술 인문학
다 . STEAM 협력연구 강화 및 확산 실천
❍ 교원 대상 워크숍
- 적용대상: 경기도 내 희망 중고등학교 교사
- 구성 및 운영 방법: 자료집을 소개하고 실제 수업이나 수업 동영상 장면 공개. 학 교별 5명×3개 학교= 15명 참여
STEAM 프로그램
구분
프로그램명 적정기술과 의족디자인
학교급 중학교 대상 학년(군) 2학년
중심과목 과학 중심과목 성취기준 영역
중학교2학년 과학 5단원 생물의 구성과 다양성
연계과목 수학 기술가정
미술
연계과목 성취기준 영역
중학교3학년 수학 1단원 •수와 연산(무리수계산), 비례식 중학교1-3학년 기술가정
•제조기술과 자동화 – 자동화와 로봇, 제조기술 체험
•생명기술과 미래의 기술 – 생명기술의 세계 중학교 역사, 미술 • 밀로의 비너스
개발계획
주제 연번
차시
(시수) 과목 연계(안)
1 2 과학(1) + 사회(1) 2 2 과학(1) + 기술(1) 3 2 과학(1) + 기술(1) 4 2 미술(1) + 수학(1) 5 2 미술(1) + 수학(0.5) + 과학(0.5)
라 . 연구 추진일정(안)
수행내용 일 정 추 진 일 정
3월 4월 5월 6월 7월 8월 9월 10월 11월 비고
연구착수 ○
STEAM 프로그램 연구 ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○
전국 워크숍 참석 ○
태도검사(사전) ○
중간보고서 제출 ○
STEAM 프로그램 적용 ○ ○
STEAM 행사 개최 ○
태도검사(사후) ○
결과보고서 제출 ○ 10.31.
성과발표회 참석 ○
마 . 연구 성과
구분 성과
교수학습지도안 개발 차시 총 10차시
수혜학생 수 210명(중학교 2학년 전교생)
학생 태도검사
사전검사 4월, 1개 학급(30명) 사후검사 10월, 1개 학급(30명) 교사연구회 STEAM 행사 개최 10월, 1회
논문 또는 학술대회 현장과학교육학회 발표 예정
특허출원(국외, 국내) 해당 없음
4. 결론 및 제언
가. 연구 개발물 기대성과
-실생활에서 직접 도움이 되는 교육 프로그램 개발 및 적용 기대 - 가정 및 국가 차원에서 착한 기술의 감성 공감대 형성 기대
- 현장과학교육학회에 ‘적정기술과 의족디자인‘을 주제로 발표하고, 2018 STEAM 학술대 회에 참가하여 연구결과를 알리는 동시에 현장에서의 효과 검증에 대한 시사점을 얻고자 한다.
나. 연구 개발물 활용방안
- 교육과정을 재구성하여 융합적 사고력을 신장시킬 수 있는 프로젝트 활동에 적용 - 과학, 기술가정, 자율, 진로, 미술 관련 동아리활동에서 적용
- 다양한 교과 속에 존재하는 주제를 가지고 효과적인 융합적 수업지도안을 제작 - 중학교 자유학기제를 이용하여 프로젝트 활동
다. 수업 적용 학생들의 인터뷰와 반응
1차시 수업적용
학생들이 적정기술에 대해 크게 관심을 갖고 의족프로젝트에 관해 적극적으로 참여할 것 을 말하였다. 과학자의 윤리 의식에 대해 토론을 하였으며 경제적인 이익을 위한 발명과 연 구보다 가난한 이웃들을 위한 발명과 연구의 필요성에 대해 많이 공감하는 모습을 보였다.
<수업에 사용한 PPT 자료와 수업 시 모습>
2. 수업적용
올빼미의 배설물을 통하여 올빼미의 먹이인 들쥐의 뼈를 찾아내어 들쥐의 뼈 조각들의 특 징들을 알아보고 뼈조각들을 맞추어 보면서 생물체의 전체적인 뼈 구조를 알아볼 수 있었 다. 학생들은 매우 흥미로워 했고 조각들을 맞추어보면서 뼈와 이들의 구조에 신기해 했다.
<학생들의 수업 모습>
3. 수업적용
닭 발의 피부가 질겨서 생각보다 잘 안잘라져서 힘을 강하게 주다보면 피부 근처의 힘줄 이 손상되기도 한다. 손바닥 쪽의 힘줄을 당기면 손가락이 안으로 오므라들고 손 등쪽의 힘 줄을 당기면 손가락이 손등쪽으로 쫙 펴진다. 실험 전에 힘줄과 인대의 차이점을 설명하면 학생들이 더 이해를 잘할 수 있다.
<학생들의 실험모습>
4. 수업적용
학생들이 손가락을 만들 때 윗면과 아랫면을 고려하지 않고 만들어서 실패한 경우가 있었 다. 손가락이 한 쪽으로만 굽어지는 이유를 설명하고 손가락을 만들 때 이를 주의할 것을 미리 알려주어야 하겠다.
<학생들의 실험모습>
5. 수업적용
빨대손가락을 만들 때는 구멍의 크기와 위치가 중요하다. 잘못되면 손가락이 굽어지는 방 향이 제멋대로가 된다. 이 실험으로 학생들이 뼈와 근육의 작용에 의해 손가락이 움직인다 는 것을 확실히 이해하게 되었다.
<학생들의 실험모습>
6. 수업적용
로봇팔을 만들어 봄으로써 팔 전체의 움직임을 알고 주사기의 움직임으로 손이 움직인다 는 것에 매우 신기해 하였다. 만든 작품을 가지고 인형뽑기와 음료수캔을 잡아보면서 성공 적 체험을 하며 즐거움을 느낄 수 있었다.
<학생들의 실험모습>
7.수업적용
수학 선생님께 부탁드려서 황금비에 대해 배우는 시간을 가졌다.
의족을 만들기 위해서는 과학적 원리뿐만 아니라 외관상 의족의 모양과 아름다움이 중요하 기 때문에 학생들이 인체의 황금비를 배우면서 어떻게 의족을 설계해야 인체에 어울리고 어색하지 않고 예쁜 다리가 될 수 있을지에 대해 생각해 보았다.
<수학 선생님의 황금비 강의 모습>
[부록1] STEAM 프로그램 개발 내용 및 결과물
중학교 과학 수업용 STEAM 프로그램
1. STEAM 프로그램 개발·적용 교육과정연번 차시 (중심과목)
2015 개정 교육과정 성취기준
(연계과목) 성취기준 영역 1 1~2/10 [9 과 12-01] 생물의 유기적 구성 단계를 설명할 수 있다. 국어-
듣기말하기
2 3~4/10
[9 과 20-02] 뉴런과 신경계의 구조와 기능을 이해하고 자극에 대한 반응 실험을 통해 자극의 종류에 따라 자극에서 반응이 일어나기까지의 과정을 표현 할 수 있다.
[9 과 03-01] 생물의 다양성을 이해하고, 변이의 관점에서 환경과 생물다양성의 관계를 설명할 수 있다.
기술-생명기술 과 미래의 기술
3 5~6/10
[9 과 20-02] 뉴런과 신경계의 구조와 기능을 이해하고 자극에 대한 반응 실험을 통해 자극의 종류에 따라 자극에서 반응이 일어나기까지의 과정을 표현 할 수 있다.
[9 과 03-01] 생물의 다양성을 이해하고, 변이의 관점에서 환경과 생물다양성의 관계를 설명할 수 있다.
기술-생명기술 과 미래의 기술
4 7~8/10
[9 수 03-03]
정비례, 반비례 관계를 이해하고, 그 관계를 표, 식, 그래프로 나타낼 수 있다.
미술-표현
5 9~10/10
[[9 기가 05-03]
일상생활에서 사용되는 제품들이 기술적 문제 해결 과정을 통해 개발되고 발전하고 있음을 이해한다.
[9 기가 05-04]
발명의 개념, 특징을 이해하고 발명이 사회 변화에 미친 영향을 설명한다.
미술-표현 과학-생물의 다양성
2. STEAM 프로그램 총괄표(총 10차시)
단계 차시 활동명 수업 내용 및 활동 주요
수업형태 STEAM 요소
상황 제시
1-2 차시
적정기술소개 전체적 골격구조 알기
-적정기술 소개: 제 3 세계 빈곤 아이들과 적정기술보급, 적정기술의 제품들소개 -골격구조 탐구: 올빼미똥안의 들쥐뼈구조 인체골격모형탐구
관찰토의 탐구학습
과학 인문학
창의적 설계
3-4
차시 손의 구조 닭발해부를 통해 발과 손의 구조를 보고 빨대로 손 모형 제작
실험 관찰토의 탐구학습
과학 기술
5-6
차시 팔의 구조
종이로 왕손가락을 만들어 근육과의 움직임을 보고 주사기를 이용한 팔관절을 만들기
실험 관찰토의 탐구학습
과학 기술
7-8 차시
인체 속에 숨은 비밀
황금비의 수학적 원리를 이해하고 황금비 뿐만 아닌 우리 주변 사물의 다양한 비를 탐구하고 자신의 몸의 비 찾기
측정 관찰토의 탐구학습
수학 미술 역사 감성적
체험 9-10
차시 의족디자인 학습한 내용을 기초로 하여 상황에 따른 자신만의 의족을 디자인하기
관찰토의 탐구학습
과학,기술 수학,미술
3. STEAM 프로그램 차시별 수업지도안
중심과목 과학 학교급/학년(군) 중학교/1~3 학년
중심과목 성취기준 영역
[중학교] 동물과 에너지 중심과목 성취기준
[9 과 12-01] 생물의 유기적 구성 단계를 설명할 수 있다.
주제(단원)명 적정기술소개
전체적 골격구조 알기 차시 1~2/10
학습목표
․ 적정 기술에 대해 알고 의족 프로젝트의 의의를 설명할 수 있다.
․ 올빼미의 배설물에서 들쥐 뼈를 찾아내어 구성함으로써, 생물의 전체적인 뼈구조를 설명할 수 있다.
연계과목 국어 연계과목
성취기준 영역 [중학교 1~3학년] 듣기와 말하기
STEAM 요소
S 생물의 골격 구조 탐구 T
E
A 적정기술의 개념 알기 M
개발 의도 -적정기술 소개: 제 3 세계 빈곤 아이들과 적정기술보급, 적정기술의 제품들소개 -골격구조 탐구: 올빼미똥안의 들쥐뼈구조
인체골격모형탐구
학생들이 해결해야 할 문제 상황에 대해 안내한다.
적정기술이 무엇인지 유래를 알아본다.
현대의 적정기술에 대해 알아보고 그것이 어떤 의미를 갖는지 생각해 본다.
적정기술 제품을 생각하고 그것이 효율적으로 사용될수 있는 방법에 대해 토의해 본다.
STEAM 학습준거
상황 제시
상 황 제 시
적정기술의 개념 알기 창 의 적 설 계
창의적 설계
나와 다른 사람의 적정기술 제품에 대해 토론하기
감 성 적 체 험 나만의 적정기술 제품 생각하기
감성적 체험
학습
과정 교수-학습 활동 학습자료
및 유의점
도입 ( 5 분)
Co[읽기자료] 및 동영상 자료를 이용하여 자이푸르 풋을 소개한다 - 동영상 자료 제공
ET 학생들이 해결해야 하는 문제 상황을 소개한다.
- 적정기술을 이용한 의족디자인하기
동영상
Tip! 자이푸 르 풋이 갖는 혁신적 의미에 대해 생각하게 한다.
전개 ( 30 분)
CD
적정기술, 너 정체가 뭐니?
- 간디의 이야기를 통한 적정기술의 유래에 대해 소개한다.
Co 활동 1 [토론하기]
- 주변에서 들었거나 경험했던 적정기술의 예에 대해 조사해보고 조별로 토론해 본다.
현대의 적정기술에 대해 소개하고 기술을 통한 희망과 나눔에 대해 생각하도록 한다.
Co활동 2 [적정기술 제품 생각하기]
- 소개받은 현대의 적정기술을 기초로 적정기술 제품에 대해 생각해보고 그를 실현하기 위한 구체적 방법에 대해 토의해보자.
적정기술 : 에너지 사용이 적으며, 고액 투자가 필요치 않고 누구나 쉽게 사용할 수 있으며, 지역에서 나는 재료를 이용해 소규모의 사람들이 모여 제품생산이 가능한 기술
시각자료
과학적 지식이 인문학적인 감성과 배려로 사회에 적용되어지 는 점에 대해 깊이 생각할 수 있도록 유도한다.
정리 ( 10 분)
ET 느낌과 소감나누기
다음 차시 예고
학습
과정 교수-학습 활동 학습자료
및 유의점
도입 ( 5 분)
Co 생물의 전체적인 뼈 구조는 어떻게 되어 있을까?
- 자신의 몸을 만져보며, 어떤 구조로 이루어져 있는지 생각한다.
동영상
Tip! 자이푸 르 풋이 갖는 혁신적 의미에 대해 생각하게
중심과목 과학 학교급/학년(군) 중학교 1~3 학년 중심과목
성취기준 영역
[중학교] 동물과 에너지 중심과목 성취기준
[9 과 03-01] 생물의 다양성을 이해하고, 변이의 관점에서 환경과 생물다양성의 관계를 설명할 수 있다.
주제(단원)명 손의 구조 차시 3-4/10
학습목표
․ 닭발을 해부하고 닭발이 움직이는 원리를 설명 할 수 있다.
․ 닭발의 인대와 힘줄 등을 확인하고 근육이 움직이는 원리를 확인 할 수 있다.
․ 손과 발의 관절 운동의 원리를 말 할 수 있다.
․ 빨대인형을 통하여 뼈와 힘줄의 역할을 알 수 있다.
연계과목 기술 연계과목
성취기준 영역 [중학교 1~3학년]생명기술과 미래의 기술
STEAM 요소
S 관절 운동의 원리 T 인체공학기술, 첨단 신소재 E
A M
개발 의도 닭발해부를 통해 발과 손의 구조를 보고 빨대로 손 모형 제작한다.
자신의 손과 발을 만져보고 어떤 구조로 이루어져 있을지 토론한다.
닭발을 겉부분을 관찰하고 발가락의 수와 모양을 관찰한다.
닭발의 껍질을 벗겨내고 하얀 힘줄들을 관찰한다.
힘줄을 핀셋으로 잡아당겨 닭발의 움직임을 다양하게 관찰한다.
발가락 끝부분을 해부하여 힘줄의 한쪽 끝이 어디에 연결되어 있는지 확인한다.
한다.
전개 (30 분)
CD 올빼미 배설물 관찰
- 올빼미 배설물에서 들쥐 뼈를 찾아내어 뼈의 구조를 알아본다.
① 올빼미의 배설물을 양손으로 잡고 천천히 힘을 주며 두 조각으로 나눈다.
② 핀셋을 사용하여 배설물 속의 뼈 조각을 털 속에서 꺼낸다.
③ 꺼낸 뼈들을 골격표본 도면과 비교하며 같은 종류의 뼈끼리 분류한다.
④ 들쥐의 뼈들을 분리하여 골결표면 도면 위에 붙인다.
- 들쥐 뼈들의 구조를 보며 알게 된 점을 학습지에 기록한다.
시각자료
과학적 지식이 인문학적인 감성과 배려로 사회에 적용되어지 는 점에 대해 깊이 생각할 수 있도록 유도한다.
정리 (10 분)
ET활동지 내용 정리, 발표
다음 차시 예고
학습
과정 교수-학습 활동 학습자료
및 유의점
도입 ( 5 분)
CD 나의 손과 발은 어떻게 움직이는 걸까?
- 자신의 손과 다리를 만져보고 어떤 구조로 이루어져 있는지 토론하고 발표한다.(브레인스토밍)
관절이 움직일 때 인대와 힘줄은 어떠한 기능을 할까?
- 닭발의 해부를 통해 관절의 구조와 움직임의 원리를 알아보자.
빨대와 빨래줄을 이용하여 우리 몸의 관절을 표현할 수 있을까?
브레인스토 밍을 통해 자유롭게 자신의 의견을 제시하고 토론할 수 있게 한다.
전개 (30 분)
Co
▪활동 1
닭발의 해부 실험
- 닭발 해부 실험을 통해 관절과 움직임의 원리를 알아본다.
닭발의 겉모양 관찰하기
닭발 움직이기
닭발 해부 장면
닭발 해부 실험시 도구 조작에 유의하도록 하며 단순한 관찰이 되지 않고 호기심과 창의성을 발휘하는 실험이 되도록 지도한다.
우리의 손과 발의 구조와 움직이는 원리를 이해한다.
골격을 이루고 있는 뼈대와 힘줄, 인대의 기능을 알 수 있다.
STEAM 학습준거
상황 제시
상 황 제 시
자신의 손 관절 탐구 창 의 적 설 계
창의적 설계
관절에 대하여 더 알아보기
감 성 적 체 험 닭발 실험과 빨대인형 만들기
감성적 체험
- 닭발 해부 실험을 통해 다리가 움직이는 원리를 알아본다.
① 해부용 가위와 핀셋을 이용하여 발목 부분에서부터 발가락까지 피부를 조심스럽게 제거한다.
② 피부를 제거한 닭발의 표면을 보면서 힘줄의 분포를 관찰한다.
③ 펜치를 이용하여 발의 바닥 쪽, 등 쪽의 모여 있는 힘줄을 각각 당겨 본다.
④ 모여 있는 힘줄을 분리하여 하나씩 당겨보며 어떤 힘줄을 당겼을 때 어떤 발가락이 움직이는지 확인한다.
- 닭발 해부를 통해 알게 된 내용을 학습지에 기록한다.
닭발 힘줄
정리
( 10 분) ET▪ 활동지 내용 정리, 발표
중심과목 과학 학교급/학년(군) 중학교 1~3 학년
중심과목 성취기준 영역
[중학교] 동물과 에너지 중심과목 성취기준
[9 과 20-02] 뉴런과 신경계의 구조와 기능을 이해하고 자극에 대한 반응 실험을 통해 자극의 종류에 따라 자극에서 반응이 일어나기까지의 과정을 표현 할 수 있다.
주제(단원)명 팔의 구조 차시 5~6/10
학습목표 1. 공기 압력을 이용하여 로봇팔을 만들 수 있다.
연계과목 기술 연계과목
성취기준 영역 [중학교 1~3학년]생명기술과 미래의 기술
STEAM 요소
S 관절 운동의 원리 T 인체공학기술, 첨단 신소재 E
학습
과정 교수-학습 활동 학습자료
및 유의점
도입 ( 5 분)
▪내 다리는 어떻게 움직이는 걸까?
- 자신의 다리를 만져보고 어떤 구조로 이루어져 있는지 생각한다.
전개 (30 분)
CD
▪빨대 손가락 만들기
- 빨대 손가락을 만들어 다리가 움직이는 원리를 알아본다.
① 빨대를 길이를 맞춰 나란히 붙인다.
② 두꺼운 종이에 빨대를 붙인 후 유성펜으로 관절부분을 표시한다.
③ 표시된 부분을 펀칭기로 반 정도 뚫어 준다.
④ 노끈을 2mm 정도 찢고 빨대 속을 통과시킨 후 한쪽을 테이프로 고정시킨다.
⑤ 테이프로 고정한 각각의 노끈 위에 뚜껑을 모두 끼운다.
⑥ 뚜껑을 끼우지 않은 노끈의 다른쪽 끝에 고리를 묶고 고리를 당겨 손가락을 움직여 본다.
정리
(10 분) ET▪ 활동지 내용 정리, 발표
학습
과정 교수-학습 활동 학습자료
및 유의점
도입 ( 10 분)
CD 전시과제 복습 : 관절의 원리에 대한 상기 - 로봇댄스
동영상시청http://www.youtube.com/watch?v=OudHjbylaCU&feature=youtube_
gdata_player)
전개 (60 분)
Co
▪휴머노이드 손만들기
1. 전개도를 보고 필요한 부분을 자른다.
2. 손가락 모양이 되도록 조립한다.
3. 관절부분을 할핀으로 연결한다.
4. 움직임을 만들 수 있는 방법을 탐구한다.
Co 관절이란 ?
- 읽기 자료를 통해 여러 관절의 종류를 알아본다.
A M
개발 의도 종이로 왕손가락을 만들어 근육과의 움직임을 보고 주사기를 이용한 팔관절을 만들기
종이로 왕손가락을 만들어 근육과의 움직임을 보고 주사기를 이용한 팔관절을 만들기
STEAM 학습준거
상황 제시
상 황 제 시
자신의 팔 관절 탐구 창 의 적 설 계
창의적 설계
팔의 관절에 대하여 더 알아보기
감 성 적 체 험 로봇팔 만들기
감성적 체험
평면(활주)관절 (plane joint)
좁은 관절낭과 강한 인대로 싸여있어 운동이 제 한된 활주운동을 한다. 좁은 관절낭과 강한 인대 로 싸여있어 운동이 제한된 활주운동을 한다
경첩관절 (hinge joint)
홈이 있는 관절두와 이에 맞는 모가 있는 관절 와 사이의 관절. 경첩처럼 한축으로 직각으로 운동이 이루어진다.
▪ 공기 압력을 이용한 2 관절 로봇팔 만들기
- 여러재료와 공기압을 이용하여 보다 정교한 관절을 만들어본다.
정리 ( 10 분)
ET 느낌과 소감나누기
다음 차시 예고
중심과목 수학 학교급/학년(군) 중학교/1~3 학년
중심과목 성취기준 영역
[중학교] 수와 연산(무리수계산), 비례식
중심과목 성취기준
[9 수 03-03] 정비례, 반비례 관계를 이해하고, 그 관계를 표, 식, 그래프로 나타낼 수 있다.
주제(단원)명주변사물 및 신체에서 찾을 수 있는
비 차시 7~8/10
학습목표
․․ 황금비에 대해 알수 있다.
․ 황금사각형을 그릴수 있다.
․ 황금나선을 그릴수 있다.
․ 인체속 황금비를 찾을 수 있다.
연계과목 미술 연계과목
성취기준 영역 [중학교 1~3학년]표현
STEAM 요소
S T E
A 황금비의 아름다움
M 주변사물 및 신체에서 찾을 수 있는 비
개발 의도 -황금비의 개념: 황금비에 대해 이해하고 황금 사각형과 황금나선에 대해 알아보기 -인체속의 숨은 황금비 찾기 : 인체골격에서 황금비를 찾아 인체의 아름다움 알기
황금비가 무엇인지 안내한다.
황금사각형 그리는 방법을 찾아내고 그속에 숨겨진 원리를 설명한다.
황금나선 그리는 방법을 토의하고 그속에 숨겨진 원리를 알아낸다.
레오나르도 다빈치의 그림을 통해 인체속에 숨겨진 황금비율을 찾아낸다.
STEAM 상황 제시
학습준거 상 황 제 시
황금비 개념 알기 창 의 적 설 계
창의적 설계
나와 다른 사람이 찾은 황금비에 대해 토론하기
감 성 적 체 험 우리 주변에서의 황금비 찾기
감성적 체험
학습
과정 교수-학습 활동 학습자료
및 유의점
도입 ( 10 분)
Co 아름답다라고 느끼는 사각형 찾아보기 - 황금비에 대한 간접적 이해
ET 자연속에 발견되는 황금비 적용 예를 ppt 로 보여준다.
- 아름다운 비율을 접해본다
PPT
Tip!
자연속에 스며있는 아름다움에 대해 접해보게 한다.
전개 ( 60 분)
CD활동 1 [황금사각형 그리기]
· ·
· ·
· ․
․
- 황금사각형을 그리는 방법에 대해 토의해 본다.
내가 그린 사각형이 왜 황금사각형이 되는지 논리적으로 설명해 본다.
CD활동 2 [황금나선 그리기]
- 황금나선 그리는 방법에 대해 토의해 본다.
황금나선 속에 숨겨진 비밀들에 대해 토론하여 보자.
Co활동 2 레오나르도 다 빈치의 작품 속에서 황금비를 찾아보자.
[작품 1]
학생들이 충분히 생각하고 협의하여 황금사각형 을 발견하도록 유도한다.
‣ 학생들의 발견이 어려우면 완성된 그림 힌트를 제공하도록 한다.
과도하게 이론적 과정으로 접근하지 않는다.
[작품 2]
- 인체속에 숨어 있는 황금비에 대해 생각해 본다.
손과 발에 있는 황금비에 대해 생각해 보자.
F E D
M - 의족 디자인에 어떻게 적용할지 생각해 보자
황금비의 상업적 적용에 대해 안내한다.
다양한 현대적 적용에 대해 생각할수 있는 기회를 제공한다.
인체속에 숨겨진 황금비를 찾는 과정을 거치면서 앞으로 진행하게 될 의족디자인 의 심미성에 어떻게 적용할지 생각해 보도록 한다.
정리 ( 10 분)
ET
느낌과 소감나누기
다음 차시 예고
황금비를 적용한 손 제작 과정에 대한 안내
관련자료 를 미리 알아오도록 한다.
중심과목 기술가정 학교급/학년(군) 중학교/1~3 학년
중심과목 성취기준 영역
[중학교] • 제조기술과 자동화 – 자동화와 로봇, 제조기술 체험과 문제해결활동
• 생명기술과 미래의 기술 – 생명기술의 세계
중심과목 성취기준
[[[9 기가 05-03]
일상생활에서 사용되는 제품들이 기술적 문제 해결 과정을 통해 개발되고 발전하고 있음을 이해한다.
주제(단원)명 의족 디자인 차시 9~10/10
학습목표 -관절 구현 방법을 안다.
-적정기술을 적용한 의족을 디자인 한다.
연계과목 미술 연계과목
성취기준 영역 [중학교 1~3학년]표현
STEAM 요소
S
T 인체공학기술, 첨단 신소재 E 적절한 의족 디자인 설계 A 의족의 아름다움
M 주변사물 및 신체에서 찾을 수 있는 비
개발 의도 -관절 구현을 위한 토론: 의족을 디자인하기 위해 관절 구현 방법을 생각해 본다.
-의족 디자인과 홍보 : 자신이 디자인한 의족을 홍보한다.
관절을 구현할 수 있는 방법과 재료를 알아본다.
의족을 디자인한다.
자신이 그린 의족의 특징과 장점에 대해 설명한다.
STEAM 학습준거
상황 제시
상 황 제 시
관절을 구현할 수 있는 방법 알아보기
창 의 적 설 계
창의적 설계
자신이 디자인 한 의족 홍보하기
감 성 적 체 험 적절한 대상을 선정하여 그에
맞는 의족 디자인
감성적 체험
학습
과정 교수-학습 활동 학습자료
및 유의점
도입 ( 10 분)
CD
현재 사용되고 있는 여러 가지 의족 사진 보기
자이푸르 풋에 대한 기사 회상하기
의족디자 인을 위한 상황과 스토리를 생각할 수 있도록 유도한다.
전개 (60 분)
Co 활동 1 [관절구현방법 생각하기]
- 의족디자인의 기초가 되는 관절 구현 방법에 대해 생각하고 스케치 한다.
관절만들기 및 의족에 필요한 재료에 대해 생각해 보고 정한다.
Co 활동 2 [의족디자인하기]
- 자신이 디자인하는 의족의 사용 상황에 대한 스토리를 작성해 보고 디자인하는 의족의 특징과 장점에 대해 소개해보자.
Co 활동 3 [상호평가하기]
평가표에 조별 상호평가를 통해 감성적 체험이 이루어 지도록 한다.
단순한 그림이 아니라 스토리를 가지고 있는 디자인이 될수 있도록 감성적 체험을 유도하며 충분한 고민이 이루어 지도록 한다.
정리 ( 10 분)
ET 느낌과 소감나누기
4. 학생활동지 / 학생참고자료
1. 학생 활동지
[읽기 자료]
자이푸르 풋, 가난한 이에게도 희망의 다리를
인도에 살고 있는 열 네 살 된 빌 하난은 맨발로 생활하던 생활습관 탓에 상피병에 걸려 한 쪽 무릎 아래 다리를 절단했다. 한창 공부하고 뛰어놀 시기에 빌 하난이 잃은 것은 다리 하나뿐이 아니었다.
꿈을 잃었고 극심한 우울증에 시달렸다. 가족들은 빌 하난에게 알맞은 의족을 사주고 싶었지만 무려 2만 달러가 필요했다. 하루 2달러를 벌어 근근히 살아가는 빈곤층 가족에게 꿈도 꿀 수 없는 사치품 이었다. 하지만 빌 하난은 그에게 꼭 맞는 새로운 다리를 얻을 수 있었다. 자이푸르 풋(Jaipurfoot) 덕분이었다. 그는 예전처럼 친구들과 나무를 오르내리기도 하고 점프를 할 수 도 있다. 달리기는 물 론 1km를 4분 30초만에 돌파했다. 인도의 북부마을 이름을 딴 자이푸를 풋의 기술혁신은 2만달러에 달했던 의족을 단 28달러 우리 돈 약3만원에 가능케 했다. 주로 고무와 나무, 알루미늄으로 구성되 었지만 1.3 ~ 1.5kg에 불과하며 5년 이상 지속하여 사용할 수 있다. 보통 의족의 제작기간이 하루 이상 소요되는 것과 달리 3시간 이내로 고객에 맞게 맞춤제작이 가능하다. 자이푸르 풋은 빈곤층과 아프가니스탄을 비롯한 전쟁지역에서 지뢰로 다리를 잃은 사람들에게 큰 희망을 주었다. 타임지가 선정한 최고의 발명품에도 이름을 올린바 있는 자이푸르 풋은 매년 16,000명에게 새로운 팔과 다리 를 제공하고 있다.
1. 자이푸르 풋에 대한 기사와 동영상을 보고난 소감을 이야기 하여 보자.
소주제 가난한 이에게도 희망의 다리를...
일 시 년 월 일 ( 요일) 학년/조 이름 학습목표 1. 적정기술에 대해 이해한다.
2. 효율적인 적정기술 제품에 대해 생각해본다.
활동1. 토론하기
1) 주변에서 들었거나 경험했던 적정기술의 예를 생각해보고 주변 친구들과 이야기 해 봅시다.
활동2. 적정기술 제품 생각하기!
1) 내가 생각하는 적정기술 제품의 유형은 무엇인가?
2) 내가 생각하는 적정기술 제품이 어떤 도움을 줄 수 있을까?
3) 내가 생각하는 적정기술 제품의 적용 상황은 어떠한가?
2 닭발의 해부
1. 닭발의 겉모습 관찰하기
2. 닭발 움직이기
1) 해부용 가위와 핀셋을 이용하여 발목 부분에서부터 발가락까지 피부를 조심스럽게 제거한다.
※ 피부 근처에 힘줄(건)이 붙어 있으므로 손상되지 않도록 주의한다.
2) 피부를 제거한 닭발의 표면을 보면서 힘줄의 분포를 관찰한다.
3) 펜치를 이용하여 발의 바닥 쪽, 등 쪽의 모여 있는 힘줄을 각각 당겨 본다.
4) 모여 있는 힘줄을 분리하여 하나씩 당겨보며 어떤 힘줄을 당겼을 때 어떤 발가락이 움직이는지 확인한다.
닭발의 겉모습을 그려보세요 발가락의 개수와 조류의 특징을 서술해보자 활동주제 닭발의 해부
일 시 년 월 일 ( 요일) 학년/조 이름 학습목표 1. 닭발을 해부하여 닭발이 움직이는 원리를 설명할 수 있다.
3. 생각해 보기
1) 바닥 쪽 힘줄다발을 당겨 보았을 때 닭발의 움직임은 어떻게 나타나는가?
2) 바닥 쪽 힘줄 다발을 분리하여 하나씩 당겨 보았을 때 닭발의 움직임은 어떻게 나타나는 가?
3) 등 쪽 힘줄다발을 당겨 보았을 때 닭발의 움직임은 어떻게 나타나는가?
4) 등 쪽 힘줄다발을 분리하여 하나씩 당겨 보았을 때 닭발의 움직임은 어떻게 나타나는가?
5) 피부를 벗겨 낸 닭발의 근육과 힘줄을 그림으로 나타내보자.
<바닥 쪽> <등 쪽>
6) 위 닭발의 움직임을 관찰하고 관절 운동의 원리를 설명해 보자.
4. 활동소감
3 나의 손과 발은 어떻게 움직일까?
1. 빨대 인형 만들기
1) 빨대 2개에 원하는 팔 동작을 나타낼 수 있는 관절의 위치를 네임펜으로 표시하고, 다른 한 개는 하나의 위치(목)를 표시한다. 한 개의 구멍만 내는 빨대는 사람의 얼굴을 상징한
다.
2) 네임펜으로 표시된 빨대를 눌러준 뒤(구멍을 뚫을 때 구멍이 일직선으로 되도록) 펀치로 구멍을 낸다. 이 때 구멍의 방향은 팔 움직임을 고려하여 내도록 한다.
3) 펀치로 구멍을 낸 뒤 칼로 살짝 칼집을 낸다.(접히기 쉽도록) 4) 빨대보다 8cm 정도 길게 빨래줄을 자른다.
5) 자른 빨래줄을 빨대 끝부분에 침핀이나 옷핀으로 살짝 구멍을 내고 그 속으로 빨래줄을 넣어 묶 는다.
6) 두 개의 빨대를 모두 완성하면 가운데 사용할 빨대는 약간 작게 자른다. 가운데 빨대의 길이에 따 라 목의 길이가 달라지기 때문에 길이를 잘 조절하는 것이 중요하다.
7) 가운데 사용할 빨대의 꼭대기에 사람 얼굴 형태로 디자인된 종이를 양면테이프를 이용하여 붙인 다.
8) 사람의 손에 해당하는 빨래줄을 끼운 두 개의 빨대 사이에 얼굴을 붙인 빨대를 나란히 양면테이 프로 붙여 고정을 시킨다.
9) 손에 해당하는 빨대의 끝으로 나온 빨래줄을 링에 연결한다.
관련 학습 주제 빨대 관절 인형 만들기 활동지 3
일 시 2018년 월 일 ( 요일) 학년/조 이름 학습목표 1. 우리 몸의 관절 운동 원리를 말할 수 있다.
2. 빨대에 뚫는 구멍의 위치(관절의 위치)에 따른 몸동작의 차이를 표현할 수 있다.
2. 생각해 보기
1) 빨대 인체 모형과 인체 사이의 대응관계를 정리하면?
빨대 모형 빨대 구멍 빨래줄 당기는 힘
인 체
2) 위와 같은 빨대 인형을 통해 생길 수 있는 관절에 관한 오개념은?
3) 상체와 하체 모형을 동시에 제작해 보자.
4) 닭발을 움직이는 실험과 빨대 인형을 움직이는 실험에서 우리가 주는 힘은 무엇을 의미하는지 생 각해 보자.
3. 활동소감
4 학생 활동지
소주제 로봇팔 만들기
일 시 년 월 일 ( 요일) 학년/조 이름 학습목표 1. 공기 압력을 이용하여 로봇팔을 만들 수 있다.
활동 내용
★ 필요한 것들
종이, 스티로폼, 피스톤, 튜브, 양면테이프, 볼트, 너트, 호수, 가위 등
★ 이렇게 하자.
1) 종이 및 스티로폼으로 기본 재료 만들기
① 그림을 보고 유사한 모양으로 또는 자신이 생각한 모양의 로봇팔 모양을 스케치하기 ② 각 부분별 재료를 잘라서 만들기
③ 각 재료의 역할을 파악하여 자유스럽게 구상하여 로봇팔을 만든다.
★ 각 재료의 역할 1. 주사기의 역할
피스톤을 밀고 당김으로써 주사기와 비닐호스 사이의 공기의 흐름을 조절하여 압력의 변화를 주는 역 할을 한다.
2. 비닐호스의 역할
먼 거리에 있는 주사기 간에 압력을 전달해 주는 역할을 한다.
3. 볼트, 너트, 와셔
관절 부분을 고정시켜주는 역할과 동시에 부드럽게 움직일 수 있도록 중간 역할을 한다.
4. 주의 사항
공기가 새어 나가지 않도록 비닐호스와 주사기 사이의 틈을 잘 막아주어야 하고, 로봇팔에 작용하는 공기의 압력이 지나치게 낮아지지 않도록 주의한다.
★ 생각해 보기
① 주사기에 공기를 넣었을 때 보았을 때 로봇팔의 움직임은 어떻게 나타나는가?
② 주사기에 공기를 빼내었을 때 로봇팔의 움직임은 어떻게 나타나는가?
③자신이 만든 로봇을 그림으로 나타내보자.
<바닥 쪽> <등 쪽>
위 로봇팔의 움직임을 관찰하고 관절 운동의 원리를 설명해 보자.
활동 소감
5 학생 활동지
[도입]
A B C D E
1) 위의 사각형 중에서 가장 마음에 드는 사각형을 한 개만 골라봅시다.
2) 선택한 사각형을 고른 이유를 말해봅시다.
3) 자신이 선택한 사각형의 가로의 길이와 세로의 길이의 비율을 구해봅시다.
(계산기 사용 가능)
활동1 - 황금사각형을 그려봅시다.
또한 그린 사각형이 황금사각형이 되는 이유를 설명하여 보자.
소주제 인체속에 숨은 비밀
학습목표 1. 황금비에 대해 알고, 황금사각형과 황금나선을 그릴수 있다.
2. 인체속에 숨겨진 황금비를 발견하고 의족디자인에 황금비를 반영한다.
활동2 - 황금사각형을 이용하여 황금나선을 그려보자.
활동3 - 레오나르도 다빈치의 그림속에 숨겨진 황금비를 찾아보자.
[그림1] 자를 이용하여 신체의 길이를 측정하여 보고 그 비율을 구하여 보자.
[그림2] 자를 이용하여 얼굴을 중심으로 길이를 측정하여 보고 그 비율을 구하여 보자.
[문제] 개인마다 약간의 차이는 있지만 인간의 신체에서 배꼽이 상반신과 하반신을 로 황금 분할합니다. 키가 인 사람의 배꼽 위치는 발로부터 시작해서 몇 인 곳에 위치하는지 알아 봅시다.
[생각해보기] 자신의 신체속에 숨겨진 황금비에 대해 생각하여 보고 찾아봅시다.
6. 학생 활동지
활동1 – 관절 구현 방법 생각하기
★ 관절을 구현할 수 있는 방법과 재료 알아보기 1) 관절 구현 방법 스케치하기
2) 관절 만들기에 필요한 재료 정하기
활동2 - 의족 디자인하기 1) 스토리 만들기
소주제 의족 디자인
학습목표 1. 관절구현방법을 설명한다.
2. 의족을 디자인하고 디자인의 장점과 특징을 설명한다.
2) 의족 스케치하기
3) 디자인의 특징과 장점 설명해보기
활동3 - 의족 디자인 평가하기
1조 2조 3조 4조 5조 6조 7조 8조 9조 10조
스토리
재료의 적정성
디자인의 예술성
합 계
5. 교사자료
1 적정기술이란
도입1 - 읽기자료
자이푸르 풋에 대한 기사 및 동영상 제공
http://www.youtube.com/watch?v=-2QSLl3DIO8&NR=1&feature=endscreen http://blog.naver.com/benefitmag/140160441075
자이푸르 풋, 가난한 이에게도 희망의 다리를
인도에 살고 있는 열 네 살 된 빌 하난은 맨발로 생활하던 생활습관 탓에 상피병에 걸려 한 쪽 무릎아래 다리를 절단했다. 한창 공부하고 뛰어놀 시기에 빌 하난이 잃은 것은 다리 하 나뿐이 아니었다. 꿈을 잃었고 극심한 우울증에 시달렸다. 가족들은 빌 하난에게 알맞은 의 족을 사주고 싶었지만 무려 2만 달러가 필요했다. 하루 2달러를 벌어 근근히 살아가는 빈곤 층 가족에게 꿈도 꿀 수 없는 사치품이었다. 하지만 빌 하난은 그에게 꼭 맞는 새로운 다리 를 얻을 수 있었다. 자이푸르 풋(Jaipurfoot) 덕분이었다. 그는 예전처럼 친구들과 나무를 오르내리기도 하고 점프를 할 수 도 있다. 달리기는 물론 1km를 4분 30초만에 돌파했다. 인 도의 북부마을 이름을 딴 자이푸를 풋의 기술혁신은 2만달러에 달했던 의족을 단 28달러 우 리 돈 약3만원에 가능케 했다. 주로 고무와 나무, 알루미늄으로 구성되었지만 1.3 ~ 1.5kg 에 불과하며 5년 이상 지속하여 사용할 수 있다. 보통 의족의 제작기간이 하루 이상 소요되 는 것과 달리 3시간 이내로 고객에 맞게 맞춤제작이 가능하다. 자이푸르 풋은 빈곤층과 아 프가니스탄을 비롯한 전쟁지역에서 지뢰로 다리를 잃은 사람들에게 큰 희망을 주었다. 타임 지가 선정한 최고의 발명품에도 이름을 올린바 있는 자이푸르 풋은 매년 16,000명에게 새로 운 팔과 다리를 제공하고 있다.
도입2 – 학생들이 해결해야 하는 문제 상황
적정기술, 너 정체가 뭐니?
적정기술은 에너지 사용이 적으며, 고액 투자가 필요치 않고 누구나 쉽게 사용할 수 있으며, 지역에서 나는 재료를 이용해 소규모의 사람들이 모여 제품생산이 가능한 기술입니다.
20세기 초, 인도의 식민지 시절 영국은 인도로부터 목화를 수입하여 자국에서 옷을 만들어 인도로 수출 하는 정책을 펼치게 되고 그로 인해 인도의 섬유산업이 붕괴될 무렵 간디는 물레를 이용해 전통적인 방
꿈을 디자인하다! - 의족 디자인 공모
○○ 중학교 1학년 학생 여러분!
여러분의 창의성과 과학적 사고능력을 발휘 할 수 있는 “의족 디자인”을 공모합니다.
- 일시 : 2018년 ○월 ○일 - 장소 : ○○중학교 과학실
1인 1조 또는 2인 1조로 팀을 구성하여 누구나 참여가 가능하며 전쟁의 피 해로 다리를 잃은 가난한 지역의 사람들을 위한 의족을 디자인합니다. 아 름다우면서도 간단한 재료로 제작이 가능한 의족을 디자인합니다.
※ 제한사항 :
❶ 구체적인 관절 구현 방법을 설명합니다.
❷ 황금비율을 이용하여 디자인합니다.
❸ 전체 의족의 디자인과 함께 사용되는 재료에 대해 설명합니다.
※ 평가기준 :
❶ 의족디자인의 심미성을 상호 평가 합니다.
❷ 관절 구현 방법과 사용되는 재료에 대한 효용성을 상호 평가 합니다.
법으로 옷을 만들어 입는 법을 전파했다고 합니다.
당시에는 적정기술이라는 용어가 없었지만 영국에 대항하기 위해 간디가 했던 행동이 적정기술의 시초 라고 합니다. 적정기술하면 빼놓을 수 없는 사람 중 영국 경제학자인 슈마허가 있습니다. 슈마허는 적 정기술이라는 용어를 사용하지 않고 중간기술이라는 용어를 사용했습니다. 중간 기술이라는 용어를 처 음 사용한 곳은 유네스코가 1965년에 남미에서 개최한 회의였는데, 2차대전 후 선진국이 저개발도상국 을 돕기 위해 지원을 많이 하면서 20년간 많은 돈을 퍼부었습니다. 그런데 남미나 아프리카에서 별로 달라진게 없다는 겁니다. 수많은 재정적 지원에도 변화가 없는 이유를 슈마허는 현지의 사정을 고려하 지 않고, 현지 사람들의 역량을 고려하지 않고 우리가 생각하기에 저 사람들에게 저게 필요하겠다 하는 것을 가져다 주었기 때문이라고 했습니다. 그래서 첨단 기술과 현지의 기술의 중간이 필요하다고 하면 서 중간 기술이라는 말을 사용했다고 합니다. 그러다가 60년대 후반에 중간 기술이라는 용어가 주는 어 중간함, 2류적이고 부정적인 뉘앙스 때문에 적정기술로 이름이 바뀌었다고 합니다. 특히 미국에서 적정 기술이라는 용어를 사용하고 영국에서는 대안기술이라는 용어를 사용한다고 합니다. 70년대는 미국 카 터 정부 때 오일쇼크의 영향으로 기름값이 너무 뛰었을 때 소득이 낮은 계층에서 겨울 난방에 어려움을 겪으면서 이것에 대해 신재생 에너지가 많이 개발되었다고 합니다. 그러다 80년대 비즈니스 개념이 도 입되었고 2002년 MIT 에 적정기술 커리큘럼이 생겨나고 2007년 '소외된 90%를 위한 디자인'책을 통해 한국에서도 적정기술에 대해 많이 알려지게 되었습니다.
활동1 - 토론하기
주변에서 들었거나 경험했던 적정기술의 예를 생각해보고 주변 친구들과 이야기 해 봅시다.
화려하진 않지만, 세상을 바꾼 기술 – 현재의 적정기술
아프리카나, 물부족 국가의 사람들은 물을 구하기 위해서 포장이 되지 않은 길을 하루에 수 킬로미터씩 걸어다닌다고 합니다. 그리고, 양동이에 물을 긷고, 왔던길을 되돌아가곤 한다는데요. 이러한 사람들을 위한 세상을 바꾼 첫 번째 적정기술 바로, Q-드럼입니다.
Q-드럼은 도너츠 모양을 띤 물통이며, 그 용량은 무려 75L라고 합니다. 또한, 물을 담은 후 밧줄을 연 결해 어린이도 손쉽게 움직일 수 있다고 합니다. 실제로 Q-드럼이 아프리카에 보급된 후 물을 운반하는 시간도 절약되고, 육체적 피로도 감소하는 1석 2조의 효과가 있었다고 하네요! 그리고, 상대적으로 놀 이 시설이 부족한 아프리카에서 아이들이 서로 Q-드럼을 옮기겠다고 한다고 하네요.
그럼, 아프리카에서는 이렇게 구해온 물을 어떻게 마실까요? 아프리카에는 바로 식수로 사용할 수 있는 물이 거의 없습니다. 그리고 정수 시설 또한 거의 없어 오염된 물을 그대로 먹는다고 합니다. 문제는 이런 오염된 식수로 하루에 사망하는 사람의 수가 무려 6000명이상!! 매년 500만명 이상이라고 합니 다. 그래서 이러한 문제를 해결하기 위한 두번째 적정기술은 바로! 라이프스트로우(Life Straw)입 니다
생명을 구하는 빨대, 라이프스트로우는 스위스 한 회사에 의해 개발된 제품입니다.
전기나, 화학약품이 별도로 필요없이 뚜껑을 열고 정수할 물에 담근 후, 반대 부분을 통해 깨끗한 물을 마실 수 있는 누구나 사용 할 수 있는 휴대용 정수기입니다.
라이프스트로우를 이용하면 99.9%의 미생물과 기생충, 98%의 박테리아를 내부 필터를 통해 제거 가능하 며 하루에 2L씩, 약 1000L의 오염된 물을 정수할 수 있다고 합니다.
더운 날씨로 인해 물이 부족하고, 사용될 식수는 더욱 부족한 황량한 아프리카 환하게 밝혀진 유럽과 달리 대부분 암흑인데요. 밤을 밝힐 에너지 또한 부족한 실정입니다.
전세계적으로 전기공급의 어려움을 겪는 사람이 무려 16억만명이나 된다고 합니다.
그래서 등장한 세번째 적정기술! 바로 D-Light S250입니다.
아프리카와 같이 전기공급이 원활하지 않는 곳에서는 전등으로 주로 등유 램프를 사용했다고 합니다.
하지만, 이러한 등유램프는 위험하고, 비싸며, 환경과 건강에 악영향이라는 점!
그래서 등장한 것이 바로! 태양광에너지를 전기에너지로 바꿔주는 D-Light S250입니다. 무게는 350g밖 에 나가지 않는 소형 발전기지만 낮에 모은 태양에너지로 핸드폰 충전은 물론, 10시간이상 전등을 사용 할 수 있다합니다.
[출처]멋지고 화려하진 않지만 세상을 바꾸는 기술, 적정기술 |작성자youngdisplay
2 나의 손과 발은 어떻게 움직일까?
도입- 관절과 움직임의 원리 이해
우리의 몸은 약 200여 개의 크고 작은 뼈로 구성되어 있다. 관절은 이들 뼈와 뼈 사이를 연결하는 역할 을 하는 부분을 말한다. 우리가 팔, 다리, 허리, 목 등을 여러 방향으로 움직일 수 있는 것은 관절 부위 가 회전하거나 구부러지기 때문에 가능한 것이다. 관절이란 2개 또는 그 이상의 서로 인접한 뼈를 연결 하는 구조물을 말한다. 예를 들어 슬관절이란 대퇴골과 경골이 만나는 곳이며, 고관절은 골반관절중 컵 모양인 비구와 작은 공처럼 생긴 대퇴골두가 만나는 곳이다.
관절의 움직임에는 인대와 건(힘줄)이 관여한다. 인대는 뼈와 뼈 사이를 연결해주고 관절을 보호하는 부위이고, 건은 힘줄이라고도 불리며 뼈와 근육을 연결하는 부위이다. 사람이 일상생활에서 관절을 움직 이는 경우는 1일 10만여 회나 된다고 한다.
활동- 1. 닭발의 해부 실험
1. 닭발의 겉모양 관찰하기
닭발의 외관은 발가락이 4개로 사람의 손가락 수와는 다른 듯 보인다.
자세히 관찰하면 며느리발톱이 보이는데 이것으로 사람의 손가락과 같이 5개라는 것을 알 수 있다.
며느리발톱은 흔적기관이며 닭발의 뼈는 구멍이 숭숭 뚫린 구조로 되어 있어 조류의 특징을 알 수 있다.
2. 닭발 움직이기
해부용 가위와 핀셋을 이용하여 발목 부분에서 발가락까지 피부를 조심스럽게 제거한다.
※ 피부 근처에 힘줄(건)이 붙어 있으므로 손상되지 않도록 주의한다.
피부를 제거한 닭발의 표면을 보면서 힘줄의 분포를 관찰한다.
펜치를 이용하여 발의 바닥 쪽, 등 쪽의 모여 있는 힘줄을 각각 당겨 본다.
모여 있는 힘줄을 분리하여 하나씩 당겨보며 어떤 힘줄을 당겼을 때 어떤 발가락이 움직이는지 확인 한다.
3. 생각해 보기
바닥 쪽 힘줄다발을 당겼을 때 닭발의 움직임을 관찰하고, 힘줄 다발을 분리하여 하나씩 당겼을 때 닭발의 움직임을 생각해 보자.
발가락 끝부분을 해부하여 힘줄을 드러나도록 하고, 발가락 끝과 연결되어 있는 힘줄을 관찰해보자.
어떻게 발가락이 움직이는 생각해 보자.
관절과 닭발의 움직임
1. 준비한 닭발을 해부해 껍질을 벗겨내어 하얀 힘줄들이 보이도록 한다.
인대는 피부 근처에 있으므로 옆에서부터 껍질을 벗겨내는 것이 힘줄을 자르지 않고 해부할 수 있다.
2. 힘줄을 핀셋(또는 펜치)으로 잡아당긴다.
힘줄의 한쪽 끝은 뼈와 연결되어 있고, 한쪽은 근육과 연결되어 있다. 근육의 수축, 이완작용에 의해 건 이 힘을 받으면 뼈를 당기면서 관절이 움직일 수 있는 것이다. 즉 우리가 가하는 힘은 근육이 수축, 이 완 시 건이 받는 힘에 해당된다. 잡아당길 때 핀셋은 미끄러져서 잘 안 당겨지기 때문에 핀셋보다는 펜 치로 잡아당기는 것이 좋다.
힘줄을 잡아당기면 어떻게 되는가?
☞ 발가락 굽혀진다.
힘줄의 각 부분을 분리하여 잡아당겼을 때 어떻게 되는가?
☞ 각각의 힘줄을 하나씩 당기면 굽혀지는 부위가 다르다.
3. 발가락은 끝부분을 해부하여 힘줄을 드러내도록 한다.
이때는 조금 더 조심해야 한다. 발가락이 가늘고 질긴 부위가 있으므로 힘 조절을 잘 못하면 힘줄이 잘 라지게 된다. 이 부분을 해부하면 발가락을 구성하는 뼈의 끝 부분에 건(힘줄)이 연결되어 있는 것을 확 인할 수 있다. 힘줄의 한쪽 끝은 각 뼈와 연결되어 있다. 따라서 다른 한쪽 끝에 힘을 주게 되면 힘줄을 따라서 뼈가 달려와 관절이 움직이게 되는 것이다.
활동- 2. 빨대 관절 인형 만들기
1. 빨대 2개를 이용하여 팔 동작을 나타낼 수 있는 관절 위치에 네임펜으로 표시하고 다른 한 개는 하 나의 위치(목)를 표시한다.
2. 네임펜으로 표시된 빨대를 눌러준 뒤 펀치로 구멍을 내고, 칼로 살짝 칼집을 낸다.
3. 빨대보다 약 8cm 정도 길게 빨래줄을 자르고, 발 때 끝부분에 침핀을 이용하여 살짝 구멍을 내고 그 속으로 빨래줄을 넣어 묶는다.
4. 가운데 사용할 빨대의 꼭대기에 사람 얼굴 형태로 디자인된 종이를 붙이고, 사람의 손에 해당되는 빨래줄을 끼운 두 개의 빨대 사이에 얼굴인 빨대를 나란히 양면테이프로 붙여 고정한다.
실험에서 관절의 모형을 만들었을 때 사용된 재료는 각각 우리 몸에서 빨대는 뼈, 구멍은 관절, 빨래줄 은 건(힘줄)을 의미한다.
5. 손에 해당하는 빨대의 끝으로 나온 빨래줄을 링에 연결한다.
6. 닭발을 움직이기 위하여 힘줄을 잡아 당겼고, 빨대 인형을 움직이기 위하여 빨래줄을 잡아 당겼다.
이 때 우리가 주는 힘은 무엇인지 생각해 보자.
닭발은 힘줄에 의해 움직이고 빨대 인형을 빨래줄에 의해 움직였다. 우리가 주는 힘은 근육이 수축과 이완할 때의 힘줄이 받는 힘을 의미한다.
[관절 인형 만들기] [ 팔 관절 ]
빨대 관절 인형 만들기
1. 관절이란 무엇이며 기능과 종류는 다음과 같다.
관절은 뼈와 뼈 사이를 연결하는 부위로서 여러 가지 기능을 갖고 있다. 관절의 주요한 기능은 관절 에서 다양한 운동을 하는 동안 뼈들을 지속적으로 연결하여 주는 것이다. 또 다른 기능은 뼈들 사이에 서 힘을 전달한다. 관절은 다양한 방법으로 분류되어지나 대부분의 분류는 관절이나 구조 또는 기능 (움직임)에 기초를 둔다. 구조적으로 관절은 세 개의 일반적인 그룹 또는 관절의 형태로 분류되어질 수 있다. 섬유질로 연결된 조직에 의해 연결된 섬유성관절로 거의 움직임이 없다.
연골조직에 의해 연결된 연골성관절은 약간 움직일 수도 있다. 마지막으로 윤활관절은 팔다리에서주로 볼 수 있는 가장 대표적인 관절이며 세 가지 형태 중 가장 자유롭게 움직일 수 있다.
2. 관절의 움직임에는 건과 인대가 관여한다. 건과 인대란 무엇인가?
인대(ligament)
인대는 뼈와 뼈를 연결하여 관절의 안전성을 유지하는 결합조직으로, 교원섬유와 탄성섬유가 주성분인 기질과 섬유모세포라고 불리는 세포들로 이루어진다. 관절을 보호하고, 관절이 심하게 굽혀지는 것을 방 지하는 역할을 한다. 단단한 뼈를 지지하는 인대는 여러 가지 힘에 견딜 수 있어야 하기 때문에 섬유조 직들이 평행으로 배열하여 매우 밀집된 구조를 지닌다.
힘줄(건 tendon)
힘줄(건 腱)은 근육을 뼈에 부착(연결)시키는 구조물(부착물)로써 강한 장력에 견디도록 인대와 매우 비 슷한 구조로 되어있으며 이런 연결섬유는 근육의 양쪽에서 발견된다. 유연성을 지닌 조직이며 굵기, 길 이, 형태는 근육의 종류에 따라 다르다.
3. 빨대 끝에 연결된 빨래줄에 의해 빨대 인형이 움직이는 원리는 다음과 같다.
빨대 끝에 빨래줄을 연결해 주는 것은 건(힘줄)의 한쪽 끝이 뼈에 부착되어 있는 것을 표현한 것이며 빨대 인형에서 빨대는 뼈, 구멍은 관절, 빨래줄은 건(힘줄)을 의미한다. 우리가 주는 힘은 근육이 수 축, 이완할 때 건이 받는 힘을 의미하며 빨래줄을 잡아당기면서 관절이 움직이는 원리를 한눈에 관찰
