2020년 STEAM 교사연구회 운영(인천포스코고등학교)

2020 융합인재교육(STEAM) 교사연구회 결과보고서

2020. 11.

인천포스코고등학교

【 2020년 융합인재교육(STEAM) 교사연구회 결과보고서 】

과 제 개 요

과제명

2020년 STEAM 교사연구회 운영(인천포스코고등학교)

STEAM 프로그램

유형

(유형1) STEAM 프로그램 개선 및 보완을 통한 확산 모델 개발 ( ) - 선행 프로그램명:

(유형2) 다양한 교과 간 협동 연구를 통한 STEAM 프로그램 신규 개발 ( V ) (유형3) StarT 프로그램 수행을 통한 STEAM 프로그램 신규 개발 ( )

프로그램명

N면체의 비밀

학교급 고등학교 대상 학년(군) 1학년 중심과목 과학 중심과목

성취기준 영역

[고등학교 통합과학] (8) 생태계와 환경

연계과목

국어 미술 역사

연계과목 성취기준 영역

[고등학교 국어] (1) 말하기·듣기 (3) 쓰기 [고등학교 미술] 09. 안전한 삶을 위한 디자인 [고등학교 한국사] (1) 전근대 한국사의 이해

협약체결일 ~ 2020.11.30.

신청금액

일금사백만원(￦4,000,000)

참여연구원

5명 (연구책임자: 1명, 공동연구원: 4명)

구분 소속(학교명) 담당과목 직위 성명

연구책임자 인천포스코고등학교 역사 교사 전인숙

공동연구원 인천포스코고등학교 과학 교사 김현경

공동연구원 인천포스코고등학교 미술 교사 도경아

공동연구원 인천포스코고등학교 국어 교사 신이나

공동연구원 인천포스코고등학교 과학 교사 이아랑

2020년도 정부의 R&D 재원으로 한국과학창의재단의 지원을 받아

융합인재교육 (STEAM) 교사연구회를 운영한 최종 결과로써 본 보고서를 제출합니다.

2020년 11월 20일

주관연구기관장 : 강 익 수 (인) 연구책임자 : 전 인 숙 (인)

한국과학창의재단 이사장 귀하

“이 보고서는 2020년도 정부의 재원으로

한국과학창의재단의 지원을 받아 수행된 성과물임 “

목 차

1. 요약문

2. 서론

3. 연구 수행 내용 및 결과

가. 연구 수행 내용 ··· 2

나. 연구 수행 결과 ··· 6

다. 연구 수행 요약 ··· 10

4. 결론 및 제언

5. 참고문헌

[부록]

- 교수학습지도안, 학생용 활동지, 교사용 참고자료 ··· 12

부록2. STEAM 교육 설문지(학생, 교사용), 창의적 성취도 검사지 ··· 43

부록3. 회의록 ··· 47

2020년 융합인재교육(STEAM) 교사연구회 결과보고서

1. 요약문(Abstract)

본 연구는 21세기에 당면한 문제에 대해 이를 해결할 수 있는 창의력 신장을 위하여 과학과 미술, 역사 중심의 STEAM 프로그램을 개발하였다. 그 내용으로 조선시대 유물을 통해 선조들이 자연 원리를 활 용하여 뛰어난 과학 기술 발달을 이룩해 냈다는 점을 이해하는 역사, 국어 수업을 시작으로 석빙고의 공기대류 순환 과정을 이해하기 위해 학생들이 직접 실험을 통해 대류 순환에 영향을 미치는 요인들 을 이해할 수 있도록 과학, 국어 수업 개발하였으며 석빙고의 자연 원리를 활용한 제로에너지 구조물 을 설계하고 디자인 후 축소하여 제작하는 미술, 과학 수업을 진행하였다.

본 STEAM 프로그램 개발을 위해 2015 개정 교육과정에서 핵심 내용을 선정 한 후 13차시 프로그 램을 완성하였으며 STEAM 프로그램에 대한 만족도와 STEAM과목에 대한 흥미를 분석하기 위해 창 의재단에서 제공하는 설문지를 상황에 맞게 수정하여 이용하였다. 그 결과 교사와 학생 모두 STEAM 프로그램에 대한 만족도와 과학 과목에 대한 흥미도가 증가함을 확인할 수 있었다.

또한 STEAM 프로그램이 문제해결력에 기반한 창의력 신장에 미치는 영향력을 알아보기 위해 STEAM수업을 들은 학생 중 무작위로 20명을 선정하여 단일집단 전후검사 설계를 진행하였다. 타당 성 있는 설계를 위해 설문지는 최선영과 강호감(2006)의 과학 창의적 문제 해결력 검사도구의 과제를 재구성하였고 분석틀은 그대로 사용하였다. 단일집단 t-검정을 이용하여 결과를 분석한 결과 창의적 성취결과에 대해 단일검정 t-test로 분석한 결과 STEAM 수업 후 도출된 평균값 3.71에 비해 검사 전 학생들의 창의적 성취 결과의 평균 값은 2.83으로 이를 통해 학생들의 창의적 성취도는 상승하였 음을 볼 수 있으며 통계적으로 유의미하다고 볼 수 있다.

본 연구의 결과는 다음과 같다.

첫째, 간학문적 방식을 통해 국어, 과학, 미술, 역사를 융합한 수업 모델을 개발, 제시하였으며 학 생들의 만족도와 수학과 과학 과목의 흥미를 고취시켰다.

둘째, 본 연구에서 개발한 STEAM 프로그램은 문제해결력에 기반한 창의력을 향상시키는데 유의미한 효과가 있었다.

셋째, 실생활과 연관된 프로그램을 통해 지역 사회의 문제점을 학생들 스스로 생각하고 이를 해결 하기 위한 방법을 교육과정 내에 배운 지식에서 구성함으로써 21세기 지식 정보 사회에 기반한 학습 이 이루어졌다.

2. 서론

연구의 필요성

- 21세기 미래 세대들에게 요구되는 교육은 창의적이고 자유로운 사고를 신장시키는 교육으로 이를 위해서는 문과, 이과라는 이분법에 따라 정해진 과목만을 학습하는 것이 아닌 당면 문제를 해결하기 위해 간학문적 수업이 필요하다. 이에 따라 본 연구에서는 과학, 역사, 미술, 국어가 융합된 수업을 통 해 학생들의 창의력 고취와 간학문적 수업 태도를 향상시키고자 한다.

연구회의 목표

1) 학문간 융합을 통한 창의적 사고력 배양 수업 모델 제시

2) 수업을 통해 학생들이 당면 과제를 스스로 해결할 수 있는 문제해결력 고취 3) 교사 간 협업으로 PBL을 기반으로 한 교과 융합형 프로젝트 개발

3. 연구 수행 내용 및 결과

가. 연구 수행 내용

1) 수업 프로그램 적용

가) 적용 대상 : 인천포스코고등학교 1학년 6학급, 총 150명 나) 방법 :

(1) STEAM 관련 교과(과학, 예술, 국어, 역사) 운영 (2) 교과별 이론 수업 후 노작 수업으로 운영 (3) 2015 개정 교육과정 적용한 수업 운영

<표 1-1> STEAM 프로그램 추진일정

연

도 단계 연구절차 추진일정

6 7 8 9 10 11 12

2 0 2 0

계획수립

연구주제선정 ○

자료수집 ○ ○ ○

연구계획서 작성 ○ ○

계획진행

실태조사

수업모형설계 ○ ○ ○

수업모형진행 ○ ○

수업모형평가 ○ ○

계획평가 수업공개 ○

최종보고서 작성 ○

<표 1-2> STEAM 프로그램 계획과 구성

STEAM 프로그램

구분

프로그램명 N면체의 비밀

선행

프로그램명 ^해당없음

학교급 ^{고등학교 대상 학년(군) 1학년}

중심과목 과학 중심과목

성취기준 영역 [고등학교 통합과학] (8) 생태계와 환경

연계과목

국어 미술 역사

연계과목 성취기준 영역

[고등학교 국어] (1) 말하기·듣기 (3) 쓰기 [고등학교 미술] 09. 안전한 삶을 위한 디자인 [고등학교 한국사] (1) 전근대 한국사의 이해

개발계획

주제 연번 차시

(시수) 과목 연계(안)

1 3 역사(2) + 국어(1)

역사와 국어 팀티칭 온라인 수업

2 3 과학(2) + 국어(1)

과학과 국어 시간 개별 온라인 수업

3 3 과학(1) + 미술(2)

과학과 미술 팀티칭, 오프라인 실기 수업

4 4

미술(2) + 과학 (1) + 국어(0.5) +역사(0.5) 미술과 과학 수업 실기 수업, 국어와 역사 팀티칭

오프라인 수업 적용 결과 ※ 2020.11.16. 기준, 13차시 중 13차시 개발 및 적용 완료

※ 주제 1,2는 온라인 수업으로 진행, 주제 3,4는 오프라인 수업으로 진행

2) STEAM 수업 프로그램 만족도와 STEAM 과목 흥미도 결과 검증

STEAM 수업 프로그램 만족도와 STEAM 과목 흥미도 결과를 알아보기 위해 다음과 같이 학생, 교사를 대상으로 창의재단에서 제공한 설문지 양식을 일부 변형하여 프로그램 도입 전과 후의 결과를 비교 분석하였 다.

가) 조사 목적

1) STEAM 수업 프로그램에 대한 이해도 파악 2) STEAM 수업 프로그램 전,후 수업 태도의 변화 조사 3) STEAM 과목(과학)에 대한 흥미도 조사

4) 과목과 과목간의 연계와 융합이 학생 개인에 미친 영향 파악

나) 검증 내용 및 방법

<표 2> STEAM 수업 프로그램 설문조사 진행

구분 설문 내용 방 법 대 상 시 기 비고

사전

조사 총 12문항(수업 이해도, 수업 태도, 과학 과목에 대한 흥미도, 과목간 연계에 대한 이해도)

설문지

1학년 학생 50명

2020년 09월

창의재단 설문지변형

사후

조사 설문지

1학년 학생 50명

2020년 11월

창의재단 설문지변형

50명의 대상을 표본으로 선정한 이유는 창의재단 제공의 설문지를 진행해 본 결과 응답율이 낮고, 응답에 오답이 섞여 나와 신뢰할 수 없다는 점이 문제로 제기되어 성적에 상관없이 무작위로 50명의 표본을 산출하되 응답을 성실하게 할 수 있는 학생들로 구성하였다.

3) 융합인재교육(STEAM) 프로그램이 문제해결력에 기반한 창의력 성장에 미치는 영향 검증 가) 연구 절차

STEAM 수업에 참여한 학생들의 창의력 성장 변화도를 알아보기 위해 최선영과 강호감(2006)의 창의적 성취의도 검사 및 개발 타당화의 검사도구를 활용하여 사전, 사후 검사를 진행하고 이를 분석 하였다.

나) 연구 대상

연구 대상은 STEAM 수업을 적용받는 본교 1학년 학생 중 무작위로 추출한 20명의 학생이다.

실험 설계 초기만 하더라도 성적 상위권과 하위권을 나누어 표본 집단을 선출하려 하였으나 자립형 사립고등학교인 본교의 특성상 대다수의 학생들이 과학 성적이 높다는 점으로 인해 무작위로 20명을 선출하였다. 실험 대상자들의 가정 환경 역시도 중상위이며 교육열이 매우 높은 편으로 장래 전문직 직종을 희망하고 있다.

다) 연구 방법

본 연구는 2015 개정 교육과정의 과학, 미술, 국어, 사회 과목에서 주제를 선정하여 13차시의 STEAM 프로그램을 개발하였다. 연구의 주안점인 학생들의 문제해결력에 기반한 창의력 성장의 변화도를 알아보기 위해 설문지를 활용하여 단일집단 전후검사 설계를 수행하였다.

<표 3> 연구 방법

집단 사전 처치 사후

실험집단 A1 X1 A2

O1 : 문제해결력에 기반한 창의력 수준 검사

X1 : STEAM 프로그램 적용 수업(총 13차시 프로그램) O2 : 문제해결력에 기반한 창의력 수준 검사

<표 4> 실험 진행 기간

프로그램 주제 실험 처치기간

N면체의 비밀 2020년 08월 14일 ~ 2020년 11월 16일 라) 검사지의 구성

최선영과 강호감(2006)의 창의적 성취의도 검사 및 개발 타당화의 검사도구는 신뢰도와 타당도의 기 본 가정인 표준화계수는 .7을 중심으로 안정적으로 나타났으며 측정도구의 신뢰성을 보여주는 개념신 뢰도 C.R.은 .776∼.893의 범위로 권장 기준값인 .7 이상을 보여주었다. 또한 평균분산추출 AVE 도 .374∼.480의 범위로 권장 기준값 .5 이상을 보여주진 못했지만 개발 도구의 신뢰성은 입증된 검사 도구이다.

<표 5> 창의적 성향 검사지 구성

요인 문항번호 문항수

내적동기 1, 2, 3, 4, 5, 6 6

외적동기 7, 8, 9, 10, 11 5

계 11

마) 자료 처리 및 분석

검사 결과는 단일검정 t-test를 실시하였으며, SPSS 18.0 for windows 통계 프로그램을 사용하 여 분석하였다.

나. 연구 수행 결과

◎ STEAM 프로그램 만족도와 흥미도 검사 결과

1) STEAM 수업 프로그램에 대한 이해도

<표 6> STEAM 수업 프로그램에 대한 이해도 결과(N=50)

대상 문항 내 용 9월 평균 11월 평균

학생

4 STEAM 수업이 무엇인지 알고 있다. 2.1 4.2

5 STEAM 수업을 통해 창의력이 신장될 것이라 생각한

다. 2.8 3.5

6

강의식 수업이 체험 활동(실험, 보고서 작성 등)이 들 어간 수업보다 학업 성취도 면에서 더 효율적이라고 생각한다.

4.2 4.3

STEAM 수업에 대한 개념이 잡혀있는지 알아보기 위해 학생들을 대상으로 설문 조사를 진행한 결 과 STEAM 수업을 겪어보지 못한 학생들이 대부분이었으며, 교육열이 치열한 본교 특성상 사교육의 혜택을 받은 학생들이 다수로 학생들에게 익숙한 강의식 수업의 선호도가 상당히 높았다. STEAM 수 업을 진행 후 STEAM에 대한 인식과 기대감이 고양되었으나 학업 성취도 측면에서는 여전히 강의식 수업에 대한 기대감이 높은 것을 확인할 수 있었다.

2) STEAM 수업 후 태도 변화

<표 7> STEAM 수업과 학생 수업 태도 변화 상관관계(N=50)

대상 문항 내 용 9월 평균 11월 평균

학생

10 나는 평소 수업 중 생기는 문제해결을 위해 끝까지

노력한다. 3.5 4.2

11 나는 여러 과목에서 배운 지식을 활용하여 문제를 해

결하고자 한다. 3.2 3.8

12 나는 적극적으로 수업(토론, 자기주장 제시,보고서 작

성 등)에 참여한다. 3.6 4.0

STEAM 수업 전 학생들은 수업 중 생기는 문제해결을 위해 노력한다고 이야기하였으나, 면대면으로 상담을 해 본 결과 상당수의 학생들이 문제가 계획대로 풀리지 않는 과정에서 좌절감과 분노감을 느 끼는 경우가 많은 것으로 나타났다. STEAM 수업 후 학생들은 당면한 문제에 대해 좀 더 다른 시각 에서 접근하게 되었다고 응답하였으며 협동 수업이 많은 STEAM 특성상 토론과 보고서 작성등의 수 업에 보다 적극적으로 참여하게 되었다고 대답하였다. STEAM 수업을 통해 학생들이 그룹 활동에 보 다 유연하게 대처할 수 있게 되었으며 문제해결력이 신장하였음을 파악할 수 있다.

3) STEAM 과목에 대한 흥미도

<표 8> STEAM(과학) 과목에 대한 흥미도 결과 (N=50)

대상 문항 내 용 9월 평균 11월 평균

학생

1 나는 과학 수업 내용이 재미있다. 3.0 4.3

2 나는 과학 내용을 이해할 자신이 있다. 3.4 4.2

3 나는 과학 관련 활동(과학관 견학, 과학 행사 참여,

과학 관련 글읽기)이 재미있다. 3.2 4.7

본 연구의 STEAM 수업은 과학과목 중심으로 국어, 역사, 예술이 엮어있는 수업 모델을 제시하였다.

본교 교육과정 특성상 학생들은 1학년 1학기 때 통합과학을 끝내고 1학년 2학기 때 물리1, 화학1, 생명 1등의 수업을 수강하게 되어있는 관계로 과학에 대한 관심도와 함께 성적 스트레스가 높은 편 인데 STEAM 수업을 통해 활동적인 과학 수업을 진행하면서 과학에 대한 흥미도와 자신감이 고취된 점을 수치로 확인할 수 있다.

4) 과목과 과목간의 연계와 융합에 대한 이해도

<표 9> 과목과 과목간의 연계와 융합에 대한 이해도 결과 (N=50)

본 STEAM 수업을 통해 서로 다른 교과목을 함께 공부하는 방법에 대해 학생들이 체험하게 되었으 며 이에 대해 부정적이었던 시각이 STEAM 수업을 진행한 후 긍정적인 시각으로 변화하는 것을 볼 수 있다. 특히 학생들이 각각의 교과목이 별개로 독립되어서 관련 없는 것이 아니라 유기적으로 연결 되어 있음을 이해하고 보다 넓은 시각에서 과목간의 연계를 이해하기 위한 시도를 진행했다는 것이 이번 연구의 성과라고 볼 수 있다.

대상 문항 내 용 9월 평균 11월 평균

학생

7 서로 다른 교과목을 함께 수업하는 방식은 과목에 대

한 이해에 도움이 된다고 생각한다. 2.5 4.4

8 서로 다른 교과목을 함께 수업하는 방식은 나의 창의

력과 호기심을 높이는데 도움이 된다고 생각한다. 3.4 4.8

9 서로 다른 교과목을 함께 수업하면 학업 성취도 향상

에 도움이 될 것이라 생각한다. 3.6 4.3

◎ 융합인재교육(STEAM) 프로그램이 문제해결력에 기반한 창의력 성장에 미치는 영향 검증 1) 창의적 성취 검사 결과

<표 10> 창의적 성취 결과(N=20)

창의적 성취결과에 대해 단일검정 t-test로 분석한 결과 STEAM 수업 후 도출된 평균값 3.71에 비 해 검사 전 학생들의 창의적 성취 결과의 평균 값은 2.83으로 이를 통해 학생들의 창의적 성취도는 상승하였음을 볼 수 있으며 통계적으로 유의미하다고 볼 수 있다. (p<0.5).

따라서 본 수업에서 개발한 STEAM 수업 모델은 문제 해결에 기반한 학생들의 창의적 성취결과를 고취시키는데 도움이 되었다고 평가할 수 있다.

검사요인 구분 M SD t p

전체

사 전 2.83 0.36

-3.50 0.001^*

사 후 3.71 0.33

대상 문항 내 용 9월 평균 11월 평균

학생

1 나는 새로운 아이디어를 내는 것이 재미있다. 3.8 4.0

2 나는 남과 다른 일을 한다는 것이 의미 있다고 느낀

다. 3.0 4.1

3 나는 사람들이 어떻게 생각하건 내가 목표로 한 일을

끝까지 하는 편이다. 2.8 3.5

4 나의 아이디어는 다른 사람들의 삶에 도움이 될 것이

다. 3.0 4.0

5 나는 새로운 도전이 재미있다. 3.0 4.2

6 나는 일상생활과 연결 지어 창의적인 생각을 하고자

노력하는 편이다. 3.5 4.4

7 창의성 관련 대회에 참여한 바 있다. 2.4 2.5

8 창의적인 활동을 통해 성적을 잘 받은 바 있다. 2.1 3.0

9 창의적인 체험 활동은 나의 역량 개발에 도움이 된다. 2.2 3.5

10 창업에 대해 긍정적으로 생각한다. 2.0 3.5

11 어린 시절을 생각해 볼 때, 새로운 아이디어를 격려받

았던 것이 이후 생활에 도움이 되었다고 여겨진다. 3.4 4.2

◎ STEAM 프로그램에 대한 교사 만족도 1) 교사 만족도 분석

본교 5명의 교과 교사들로부터 13차시에 달하는 STEAM 수업을 개발하고 이를 진행한 후 STEAM 수업의 효용성과 만족도를 묻는 설문 조사를 실시하였다. 학생들에 비해 교사들의 만족도와 효용성의 점수가 높은 편으로 나왔으며 특히 그룹 단위의 수업이 많았던 STEAM수업의 특성상 학생들의 창의 성 신장 부분과 학생활동 중심의 수업으로 인한 학생 흥미 유발에서 높은 점수가 도출되었다. 성적에 대한 민감도가 높은 본교 특성상, 학생들의 그룹 수업을 통해 평가받는 것을 꺼려하는 부분이 있는데 STEAM 수업을 통해 그룹 활동의 시너지 효과를 체험하고 이로 인해 학생들의 창의성이 보다 자유 롭게 발현될 수 있다는 점에서 본 연구개발에 참여한 교사들의 STEAM 수업에 대한 평가를 높게 한 것으로 풀이된다.

서술식으로 받은 피드백에서는 코로나 19로 인해 수업이 원활하게 운영되지 못했던 점과 다소 늦게 지급된 예산, 사회적 거리두기에 따라 2,3단계를 번갈아 가면서 온라인, 오프라인 수업이 혼재되었던 점등이 STEAM 수업을 진행하는데 어려운 점으로 지적되기도 하였으나 오히려 이 기회를 통해 온라 인 수업을 합동으로 진행할 수 있었고, 서로 다른 교과군이 아이디어를 도출하여 수업을 진행할 수 있다는 점에서 언택트 시대를 대비한 하나의 수업 모델을 제시한 것이 아니겠냐는 의견도 등장하기도 하였다.

또한 차후에는 미리 학교 창의활동 중 하나로 시수를 확보하여 연간으로 운영하자는 의견이 나오는 등 보다 구체적인 청사진이 등장할 정도로 전반적으로 STEAM 수업 모델 개발에 대한 교사들의 만 족도는 매우 높은 편으로 집계되었다.

대상 문항 내 용 평균값

교사

수업 효용성

(1) STEAM 교육을 통해 학생들에게 통합적인 사고를 함양시킬 수 있다 4.3 (2) STEAM 교육을 통해 학생들에게 창의성을 함양시킬 수 있다 4.5 (3) STEAM 교육을 통해 학생들에게 인성을 함양시킬 수 있다 4.0 (4) STEAM 교육을 통해 학생들과 즐겁게 수업 할 수 있다 4.4 (5) STEAM 교육을 통해 교사로서의 자기발전을 이룰 수 있다 4.5

수업 만족도

(1) 교육과정과의 연계성 4.6

(2) 주제 및 소재의 참신성 4.6

(3) 첨단 과학과의 연계성 4.5

(4) 사례 중심의 실생활 활용 4.6

(5) 교재 구성 내용 4.3

(6) 학생활동 중심의 학생 흥미 유발 4.7

(7) 관련 과학기술에 대한 학생 흥미 유발 4.5 (8) 관련 과학기술 직업에 대한 학생 관심 유발 4.5

다. 연구 수행 요약

구분 수행 결과

교수학습지도안 개발 차시 총 13차시

수업 적용 일정 2020. 8. ~ 2020. 11.

수혜학생 수 인천포스코고등학교 1학년 150명(6학급)

학생 태도검사

사전검사 8월 14일, 2개 학급(56명) 실시 완료

사후검사 11월 16일, 2개 학급(52명) 실시 완료

학생 창의적 성취도 조사 11월 16일 실시 완료 (20명)

교사 만족도 조사 11월 16일 실시 완료(5명)

교사연구회 STEAM 행사 개최

2020.11.13.-2020.11.17. ‘N면체의 비밀展’ 개최

논문 또는 학술대회 해당 없음

특허출원 (국외, 국내) 해당 없음

4. 결론 및 제언

본 연구는 과학, 국어, 예술, 역사에 기반한 13차시의 STEAM 교육 프로그램을 개발하여 적용함으로써, 고 등학교 1학년 학생들이 미래에 당면하는 새로운 문제에 대해 창의력을 바탕으로 이를 해결할 수 있는 글로 벌 리더를 육성하는데 그 목적이 있다. 본 연구의 STEAM프로그램을 개발•적용한 결과는 다음과 같다.

첫째, 서로 다른 과목간의 연합을 통해 학생들이 간학문적 학습 태도를 촉진할 수 있었으며, STEAM 수업 도중 이루어진 협동 수업을 통해 학생들의 협동심을 고취시키고 보다 자유로운 분위기에서 자신의 아이디어 를 제시할 수 있는 자신감을 심어주었다.

둘째, 본 연구에서 개발한 STEAM 프로그램은 문제해결력에 기반한 창의성을 신장시키는데 효과가 있었다. 프 로그램 적용 전, 후로 검사지를 운영한 결과 학생들의 창의성 신장 차원에서 유의미한 결과를 볼 수 있었다. 특히 외적 동기에 의한(대회 참가, 성적 향상 등)에 의한 창의성 신장 보다는 내적 동기(아이디어 산출, 도전, 새로운 생 각)에서 창의성 신장 결과가 더 높게 나왔다는 점을 고려할 때 STEAM 프로그램이 학생들의 창의성 신장에 관한 내적 동기 유발에 긍정적 영향을 주었다는 점을 알 수 있다.

셋째, 교사들간의 협동으로 STEAM 수업 모델을 개발하면서 교사들간의 의견과 지식 교환이 활성화되었을 뿐 아니라 자신의 교과를 설명하는 과정에서 과목에 대한 전문적 이해가 심화되었다. 또한 코로나 19라는 전 무후무한 상황을 맞아 온,오프라인 교육이 병행되면서 온라인 기기를 이용하여 교사 2명이 동시에 수업을 진 행할 수 있는 교실환경을 이용하여 STEAM 수업을 진행해 봤다는 점에서 향후 언택트 시대에 활용할 수 있 는 수업을 만들 수 있다는 점에 교사들의 수업 자신감 향상에 도움이 되었다.

연구를 마무리하며 향후 STEAM 수업 모델 개발을 위한 제언으로 다음과 같은 의견을 제시하고자 한다.

첫째, STEAM 교육 프로그램을 개발하고 학년 단위로 진행하기 위해서는 학교 교육과정을 작성하기 전인 2월에는 시수 확보와 재정 확보, 프로그램 개발 계획이 확보되어야 안정적으로 수업을 운영할 수 있을 것이 라고 판단된다.

둘째, STEAM 수업에서의 과학이 무언가를 발명하거나 창의한다는 어려운 것이 아니라 교과 지식을 활용 한 누구나 쉽게 접근할 수 있는 수업이라는 점에 대한 홍보가 필요하다. 특히 본교의 경우, 처음 교사단을 구성할 때 창의재단에서 지원하는 수업 연구라는 점에서 문과 과목 선생님들이 생각하는 수업 산출물의 수준 이 매우 높았던 점을 고려할 때 STEAM에 대한 홍보가 더욱 필요하다고 생각된다.

셋째, 본 연구의 STEAM 교육 프로그램은 자립형 사립고등학교 1학년을 대상으로 한 것이며, 특히 창의적 성취도에 있어서는 무작위로 선정한 20명의 학생을 대상으로 하였다는 점에서 전국 범위로 평균화 하기에는 어려움이 있다.

5. 참고문헌

[단행본]

김성원. (2011). 점화본능을 일깨우는 화덕의 귀환 - 개량화덕 로켓스토브 화목난로 벽난로 깡통난로 구들 만들기. 소나무.

박상태. (2012). Excel VBA를 활용한 물리 시뮬레이션. 공주대학교출판부.

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[논문]

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[인터넷]

한국민족문화대백과 encykorea.aks.ac.kr

[부록1] STEAM 프로그램 개발 내용 및 결과물

N면체의 비밀

1. STEAM 프로그램 개발·적용 교육과정

연번 차시 (중심과목)

2015 개정 교육과정 성취기준

(연계과목) 성취기준 영역

1 1~3/13

[10통과08-04]

에너지가 사용되는 과정에서 열이 발생하며, 특히 화석 연료의 사용 과정에서 버려지는 열에너지로 인해 열에너지 이용의 효율이 낮아진다는 것을 알고, 이 효율을 높이는 것이 사회적으로 어떤 의미가 있는지를 설명할 수 있다.

(역사)

[고등학교 한국사] (1) 전근대 한국사의 이해

2 4~6/13

[10통과04-02]

다양한 자연 현상이 지구 시스템 내부의 물질의 순환과 에너지의 흐름의 결 과임을 기권과 수권의 상호 작용을 사례로 논증할 수 있다.

(국어)

[고등학교 국어]

(1) 말하기·듣기 (3) 쓰기

3 7~9/13

[10통과08-04]

에너지가 사용되는 과정에서 열이 발생하며, 특히 화석 연료의 사용 과정에서 버려지는 열에너지로 인해 열에너지 이용의 효율이 낮아진다는 것을 알고, 이 효율을 높이는 것이 사회적으로 어떤 의미가 있는지를 설명할 수 있다.

(미술)

[고등학교 미술] 09.

안전한 삶을 위한 디자인

4 10~13/13

[10통과08-03]

엘니뇨, 사막화 등과 같은 현상이 지구 환경과 인간 생활에 미치는 영향을 분 석하고, 이와 관련된 문제를 해결하기 위한 다양한 노력을 찾아 토론할 수 있 다.

(역사)

[고등학교 한국사] (1) 전근대 한국사의 이해 (국어)

[고등학교 국어]

(1) 말하기·듣기 (3) 쓰기

(미술)

[고등학교 미술] 09.

안전한 삶을 위한 디자인

2. STEAM 프로그램 총괄표(총 13차시)

차시 주요내용

1~3 /13

주제(단원)명 조선시대 과학 기술의 발달

역사: 조선시대 과학 공학 기술에 대해 다양한 예를 통해 제시한다.

국어: ‘착빙행’이라는 시에서 등장한 조선시대 경제, 사회상을 사례를 들어 설명한다.

Co 상황 제시

조선시대 과학기술의 발전상을 사례를 통해 제시한다. 특히 자연의 원리를 이해하고 이를 활 용한 기구들이 만들어 졌음을 설명한다.

CD 창의적 설계

조선시대 과학기술의 발전이 생활의 편리성을 어느 정도 신장시켰는가에 대해 착빙행이라는 시를 통해 토론한다.

ET 감성적 체험

과학기술의 발전으로 인한 혜택을 극대화하는 방안은 무엇이 있을지에 대해 토론을 통해 의

견을 정리한다.

4~6 /13

주제(단원)명 석빙고의 비밀

과학: 석빙고가 온도를 유지할 수 있었던 원리에 대해 이해한다.

국어: 석빙고의 원리를 설명하는 탐구보고서를 작성한다.

Co 상황 제시

조선시대 과학기술 중 자연의 원리를 활용하여 여름에도 얼음을 보관하던 석빙고가 존재했음을 제시하고 석빙고의 원리가 무엇인가에 대해 도면과 기록을 통해 확인한다.

CD 창의적 설계

겨울에 얼음을 채취하여 보관하던 석빙고가 여름에도 온도를 유지할 수 있었던 원리가 무엇인지에 대해 실험을 진행한다.

ET 감성적 체험

석빙고를 구성한 재료와 깊이에 따라 석빙고 내부의 온도가 낮게 유지될 수 있었다는 점을 이해한다.

7~9 /13

주제(단원)명 지속가능한 에너지 구조물

과학: 지구의 급속한 기후 변화를 경감시킬 수 있는 제로에너지 구조물에 대한 아이디어를 모 색한다.

미술: 제로에너지 구조물의 도안을 설계하고 이를 제작해본다.

Co 상황 제시

지구 온난화가 심화되고 이로 인한 해수면 상승과 온도 변화로 환경 문제가 발생함을 확인한 다.

CD 창의적 설계

학교 주변에서 사람들의 생활을 편리하게 만들어 주기 위해 설치된 구조물을 찾아 제로에너 지를 기반으로 보다 더 나은 방향으로 개선시킬 사항이 없는가를 조사한다.

ET 감성적 체험

지역 사회에 필요한 제로 에너지 구조물을 설계한다.

10~13 /13

주제(단원)명 N 면체의 완성

과학: 자연에서 얻을 수 있는 에너지를 활용한 반영구적 구조물을 제작한다.

미술: 흰 개미집 에너지 효율을 탐색하고 디자인을 통해 환경을 개선하는 구조물을 제작하여 설치한다.

국어: 구조물을 제작한 과정과 기대 효과, 결과에 대해 내용을 정리하여 보고서를 작성한다.

역사: 자연의 원리를 활용한 또 다른 조선시대 과학 공학 기술에 대해 설명한다.

Co 상황 제시

제로에너지 구조물을 설치할 장소를 물색한다.

CD 창의적 설계

제로에너지 구조물을 설치하고 사람들의 실제 이용을 관찰한다.

ET 감성적 체험

제로에너지 구조물을 만든 과정과 내용, 보안사항을 정리한 보고서를 작성한다.

3. STEAM 프로그램 차시별 수업 지도안

중심과목 역사 학교급/학년(군) 고등학교 1 학년

중심과목 성취기준

영역

[고등학교 한국사] (1) 전근대 한국사의 이해 중심과목 성취기준

[10한사01-05-00] 조선 시대 세계관의 변화 를 국내 정치 운영과 국제 질서의 변동 속에 서 탐구한다.

주제(단원)명 조선시대 과학 기술의 발달 차시 1~3/13 학습목표 조선시대 과학기술의 발전상을 설명할 수 있다.

조선시대 과학기술의 발전이 사회, 경제적으로 미친 영향에 대해 이해할 수 있다.

연계과목 국어 연계과목

성취기준 영역 [고등학교 국어] (1) 말하기·듣기 (3) 쓰기

STEAM 요소

S 조선시대 과학기술 T

E

A 역사적 지식의 이해, 언어 글쓰기 M

개발 의도

15 세기에 나무, 철, 물 등 자연의 재료만을 갖고서 혼천의, 자격루, 석빙고 등을 만들어 사용하던 조상들의 지혜를 사례를 통해 학습한다. 그러나 이러한 과학의 발전 혜택을 보 았던 계층은 지배층이었고 인구의 대다수를 차지하는 피지배층은 발전의 혜택에서 벗어나 있음을 문학 작품을 통해 확인하며, 과학 기술의 발전 혜택을 널리 파급시킬 수 있는 방 법이 무엇인가에 대해 고민한다.

STEAM 학습 준거

상황 제시

상 황 제 시

조선시대 과학기술의 발전상을 사례를 통해 제시한다. 특히 자연의 원리를 이해하고 이를 활용한 기구들이 만들 어 졌음을 설명한다.

창 의 적 설 계

창의적 설계

과학기술의 발전으로 인한 혜택을 극대화하 는 방안은 무엇이 있 을지에 대해 토론을 통해 의견을 정리한다.

감 성 적 체 험 조선시대 과학기술의 발전이 생

활의 편리성을 어느 정도 신장시 켰는가에 대해 착빙행이라는 시 를 통해 토론한다.

감성적 체험 학습

과정 교수-학습 활동 학습자료

및 유의점

도입 ( 20 분)

교사와 학생은 서로 인사한다.

교사는 수업 목표와 진행에 대해 설명한다.

수업 목표: 조선시대 과학 기술의 우수성을 알려주는 유물을 학습하고, 그 원리에 대해 탐구한다.

수업 진행 방식: STEAM 수업의 일환으로 진행되는 수업으로 본 수업은 2 시간 연 강 수업으로 토론과 발표, 탐구 수업 위주로 진행됨을 알린다.

조선시대 과학기술의 우수성을 알려주는 동영상을 시청한다.

1) 측우기는 강우량을 어떻게 측정할까? / YTN 사이언스 (3 분) https://www.youtube.com/watch?v=wxUsnDqr7MU

2) 조선의 디지털시계, 자격루/ 문화유산채널 (4 분) https://www.youtube.com/watch?v=aUIAJPl9aAk

3) KBS 스페셜 - 천문시계로 사용된 혼천의, 어떤 장치가 있었을까? (3 분) https://www.youtube.com/watch?v=BYy5fWpOHqI

동영상 시청

동영상을 시청 후 학생들은 원하는 친구들과 함께 5~6 명 정도로 그룹을 구성하여 자리를 이동한다.

전개 ( 60 분)

Co 교과서 지문에 나온 조선시대 과학기술을 제시하고 이를 설명한다. (10 분)

CD 그룹별로 조선시대 과학 유물에 대해 자유롭게 생각해본다. (30 분)

교사는 학생들을 그룹별로 구성한다. 교사는 학생들이 조선시대 과학유물에 대해 검 색해 볼 수 있는 사이트를 안내한다.

학생들은 우리역사넷, DBpia, YTN 사이언스 등 인터넷을 찾아보며 교과서에 제시 된 과학 유물 외에도 다른 과학기술을 담은 유물을 그룹별로 2 가지 이상 더 찾아본 다.

ET 조선시대 과학 유물의 작동 원리 공통점에 대해 토론한다. (20 분)

학생들은 학습지에 제시된 조선시대 과학기술 유물의 특징과 작동 원리를 토론하고 보고서로 정리한다.

수업 사진 1-1

1-2 차시 학습지

배부 노트북

정리 ( 20 분)

각 그룹별로 완성된 보고서를 각 그룹별로 대표자가 나와서 설명하도록 한다.

교사는 발표를 들으면서 칠판에 조선시대 과학 유물의 공통된 작동 원리에 대해 판서한다.

판서

학습

과정 교수-학습 활동 학습자료

및 유의점

도입 (5 분)

교사와 학생은 서로 인사한다.

수업 목표와 진행에 대해 설명한다.

석빙고에 얼음을 채우는 ‘장빙제’ 재현 동영상을 시청한다.

연합뉴스

http://news.naver.com/main/read.nhn?mode=LSD&mid=sec&sid1=001&oid=0 01&aid=0006029115

동영상 시청

전개 (40 분)

CD 착빙행이라는 시를 읽고 조선시대 과학기술 발전의 양면성에 대해 토론한다.

Co 시에 등장하는 인물을 두 유형으로 분류하고, 각각의 인물을 드러내는 표현을 찾아본다.

- 인물의 대립, 다양한 감각적 이미지(시각, 촉각, 청각 등), 음성 상징어, 비유법 등을 통해 인물의 성격과 태도에 대해 보편적인 시각으로 해석할 수 있다. (15 분)

수업 사진 1-2

3 차시 학습지 배부

Co 인물의 대립을 당시 과학 기술의 향유 계층과 그렇지 못한 계층의 대립으로 확 장지어 생각해보고, 과학 기술 개발의 목적과 올바른 사용에 대한 자신의 생각을 짧 은 글로 표현한다.

- 지배층과 피지배층의 대립을 과학 기술의 접근성의 방향에서 비교, 대조해 봄으 로써 사회문화적 맥락에서 작품을 감상할 수 있는 역량을 기른다. (20 분)

ET 시에 등장하는 두 유형의 인물들이 느꼈을 감정에 공감해보고 두 인물 유형 중 풍자의 대상이 될 수 있는 인물을 선정하여 그 이유를 자유롭게 이야기 해 본다.

- 풍자의 특징에 대해 이해하고, 작품에 적용할 수 있다. (5 분) 정리

(5 분)

시에 쓰인 표현법과 그 효과에 대해 간략하게 설명하고(교사), 과학 기술 개발과 관 련하여 작성한 짧은 글을 포트폴리오로 정리한다(학생).

중심과목 과학 학교급/학년(군) 고등학교 1 학년

중심과목 성취기준

영역

[고등학교 통합과학] (8) 생태계와 환경

[10통과04-02]

다양한 자연 현상이 지구 시스템 내부의 물질의 순환과 에너지의 흐름의 결과임을 기권과 수권의 상호 작용을 사례로 논증할 수 있다.

주제(단원)명 석빙고의 비밀 차시 4~6/13

학습목표 석빙고의 온도 유지 원리를 공기 대류와 연관 지어 이해할 수 있다.

석빙고의 입지 선정이 석빙고 내 온도 유지와 어떠한 관련이 있는지 설명할 수 있다.

연계과목 국어 연계과목

성취기준 영역 [고등학교 국어] (1) 말하기·듣기 (3) 쓰기

STEAM 요소

S 공기 대류의 원리 T

E

A 보고서 글쓰기 M

개발 의도

석빙고의 입지 환경과 내부 구조, 단열재가 석빙고의 온도를 낮추는데 유기적으로 영향 을 미쳤다는 점을 도면과 실험을 통해 학생 스스로 이해하고, 이를 입증하기 위해 변인을 달리하여 실험 설계 및 탐구를 진행한다.

STEAM 학습 준거

상황 제시

상 황 제 시

조선시대 과학기술 중 자연의 원리를 활용하 여 여름에도 얼음을 보 관하던 석빙고가 존재 했음을 제시하고 석빙 고의 원리가 무엇인가 에 대해 도면과 기록을 통해 확인한다.

창 의 적 설 계

창의적 설계

석빙고를 구성한 재료 와 깊이에 따라 석빙고 내부의 온도가 낮게 유 지될 수 있었다는 점을 이해한다.

감 성 적 체 험 겨울에 얼음을 채취하여 보관하

던 석빙고가 여름에도 온도를 유 지할 수 있었던 원리가 무엇인지 에 대해 재료와 구조를 달리하여 실험을 진행한다.

감성적 체험

학습

과정 교수-학습 활동 학습자료

및 유의점

도입 (10 분)

교사와 학생은 서로 인사한다.

교사는 수업 목표에 대해 설명한다.

수업 목표: 석빙고 내 공기 대류 순환이 어떻게 일어나는지를 실험을 통해 이해한 다.

문화유산채널[K-HERITAGE.TV] 석빙고

https://www.youtube.com/watch?v=PXf8bi9ODgI

동영상 시청

전개 (85 분)

교사는 공기 대류 순환이 어떻게 이루어지는지 설명한다.

- 지구 시스템에 중력이 영향을 미치는 현상을 조사하게 한다.

- 물질의 밀도에 따라 상대적으로 중력의 차이가 발생하기 때문에 대류가 일어난다 는 것을 이해시키고, 공기의 대류에 의해 기상 현상이 일어나는 것임을 각각 정리할 수 있게 한다.

- 단위 면적의 지표면에 도달하는 태양 복사 에너지양 그림과 대기 순환 내용을 바 탕으로 대기 대순환 모형을 설명한다.

Co 학습지의 제시된 도면을 통해 온라인 그룹별로 석빙고가 내부 온도를 낮춰서 유지될 수 있었던 요소들을 3 개 이상 찾아본다.

CD 석빙고 내 공기 대류 순환과 온도 변화와 유의미한 관련성이 있는지를 알아보 기 위해 온라인으로 실험을 설계한다.

ET 교사는 실험을 통해 석빙고 내부의 공기대류이 어떻게 일어나는지를 보여준다.

수업 사진2-1 수업 사진2-2

실험 사진 2-1 실험 사진 2-2 실험 사진 2-3

4-5 차시 학습지

배부 실험설계

및 진행 온라인 수업주간에

진행

정리

(5 분) 실험 결과들을 정리한다.

학습

과정 교수-학습 활동 학습자료

및 유의점 도입

( 5 분)

교사와 학생은 서로 인사한다.

교사는 수업 목표와 진행에 대해 설명한다.

수업 목표: 보고서의 작성 방법을 이해하고 절차와 결과가 드러나는 보고서를 작성 할 수 있다.

전개 ( 35 분)

CD 실험 절차와 결과가 드러나는 보고서를 스스로 작성할 수 있다.

Co 제시된 보고서를 읽고, 보고서의 형식과 내용 구성에 대해 알아본다. (5 분) ※ 보고서의 내용 구성

① 조사 목적 ② 조사 절차 ③ 조사 결과 ④ 결론

Co 제시된 보고서를 읽고 보고서를 작성할 때 유의해야 하는 내용에 대해 이야기 해 본다. (5 분)

※ 보고서를 작성할 때 유의점

① 객관적인 언어 표현으로 간결하고 명료하게 작성해야 한다.

② 과정을 왜곡하거나 자료의 일부만 제시해서는 안 된다.

③ 인용한 자료의 출처를 밝혀야 한다.

Co 배운 내용을 토대로 주어진 실험 보고서를 작성하고 온라인으로 제출한다. (25 분)

ET 보고서 작성 시 어려움을 느끼는 부분에 대해 자유롭게 이야기하며 함께 문제 를 해결한다.

보고서 단체 제출 사진2-1 보고서 사진2-2

보고서 배부

정리 ( 5 분)

보고서 작성 방법과 유의사항을 다시 한 번 점검하고, 작성한 실험 보고서를 제출한 다.

중심과목 과학 학교급/학년(군) 고등학교 1 학년

중심과목 성취기준

영역

[고등학교 통합과학] (8) 생태계와 환경

[10통과08-04]

에너지가 사용되는 과정에서 열이 발생하 며, 특히 화석 연료의 사용 과정에서 버려 지는 열에너지로 인해 열에너지 이용의 효 율이 낮아진다는 것을 알고, 이 효율을 높 이는 것이 사회적으로 어떤 의미가 있는지 를 설명할 수 있다.

주제(단원)명 지속가능한 에너지 구조물 차시 7~9/13

학습목표

에너지 전환 과정에서 버려지는 열에너지로 인해 열에너지 이용 효율이 낮아지는 것을 알 수 있다.

석빙고 원리를 적용한 에너지 제로 구조물을 구상하여 발표하고 열효율을 높이는 것이 사회적으로 어떤 의미가 있는지 설명할 수 있다.

제로에너지 구조물 설계도를 제시된 5 가지 기준 내에서 작성할 수 있다.

연계과목 미술 연계과목

성취기준 영역 [고등학교 미술] 09. 안전한 삶을 위한 디자인 STEAM S 에너지 전환, 에너지 보존, 열효율

요소 T E

A 설계 및 디자인 M

개발 의도

에너지 제로 하우스를 통해 에너지 전환과 보존에 대해 이해하고 석빙고 원리의 우수함 을 할게 한다. 석빙고 원리를 적용한 구조물을 제작하여 효과를 입증하기 위해 변인을 달 리하여 실험 설계 및 탐구를 진행하는 등 학생 스스로 분석하는 기회를 제공한다.

STEAM 학습 준거

상황 제시

상 황 제 시

지구 온난화가 심화되 고 이로 인한 해수면 상승과 온도 변화로 환 경 문제가 발생함을 확 인한다.

창 의 적 설 계

창의적 설계

열효율이 높은 제로 에 너지 구조물이 우리 사 회에 끼칠 수 있는 영 향에 대해 생각해본다.

감 성 적 체 험 학교 주변에서 사람들의 생활을

편리하게 만들어 주기 위해 설치 된 구조물을 찾아 제로 에너지를 기반으로 보다 더 나은 방향으로 개선시킬 사항이 없는가를 조사 한다.

감성적 체험 학습

과정 교수-학습 활동 학습자료

및 유의점

도입 (15 분)

주택에서 사용되는 에너지가 적으면 환경에 미치는 영향이 줄어들 것이다. 에너지 제로 하 우스를 예로 에너지 사용량이 적은 구조물을 알아보자.

Co 동영상 시청 https://tv.naver.com/v/3048252 [에너지 제로 하우스의 비밀]

동영상 시청

전개 (30 분)

교사는 에너지 전환과 보존에 대해 확인하고 열효율을 높여 에너지 사용량이 적은 구조물을 설계하도록 한다.

Co 에너지 제로 하우스를 조사해 보도록 지도한다.

- 에너지 제로 하우스에서 에너지 전환 관계를 찾아 기존의 건축물보다 어떤 부분에서 에너지 효율이 높아지는지 확인할 수 있게 함

CD 석빙고의 원리를 이용할 수 있는 주변의 구조물을 하나 정한 후 에너지 사용량 이 적은 구조물를 구상해 보도록 지도한다.

- 기존의 구조물 중 석빙고의 원리를 적용한 할 만한 구조물을 찾고 어떻게 적용할 수 있을지 협의하게 한다.

ET 모둠별로 구상한 에너지 제로 구조물을 발표해 보도록 지도한다.

수업 사진 3-1 수업 사진 3-2

7~9 차 학습지 배부

정리 ･ 우리 모둠의 에너지 제로 하우스의 장점과 단점을 찾아 발표해 보도록 한다.

(5 분) ･ 다른 모둠의 발표 내용을 듣고 추가하거나 개선할 점 등을 찾아 발표해 보도록 한다.

학습

과정 교수-학습 활동 학습자료

및 유의점

도입 ( 5 분)

교사와 학생은 서로 인사한다.

교사는 수업 목표와 진행에 대해 설명한다.

수업 목표: 석빙고의 원리를 이용하여 설계한 에너지 사용량이 적은 구조물을 모형 으로 제작하여 재료와 형태에 따라 열효율이 달라짐을 이해하고 열효율을 높이는 것의 사회적 의미를 이해한다.

전개 ( 85 분)

CD 석빙고의 원리를 이용하여 설계한 구조물과 기존 구조물의 모형으로 제작한다.

두 구조물의 온도 변화를 측정하고 비교해 석빙고의 원리를 이용하여 설계한 구 조물이 에너지 사용량이 적음을 알아본다.

※ 석빙고의 원리를 이용한 다양한 구조물

① 구조물을 제작한다.

- 지붕의 모양에 따른 구조물 제작

- 지붕 및 측면의 재료에 따른 (기존 재료와 구리판, 스티로폼, 석고 등) 구조물 제작

② 구조물 내에 같은 크기의 드라이아이스를 넣고 드라이아이스가 다 녹는 시간 및 온도 변화를 측정한다.

- 구조물 내에 같은 크기의 드라이아이스를 넣고 다 녹는데 거리는 시간을 측정 한다.

- 구조물 내에 넣은 같은 크기의 드라이아이스가 다 녹은 후 1 시간 동안의 온도 변화를 측정한다.

③ 기존 구조물과 새로 설계한 구조물의 측정값을 비교한다.

- 지붕 모양에 따라 드라이아이스가 녹는데 거리는 시간 및 온도 변화 비교 - 지붕 및 측면 재료에 따라 드라이아이스가 녹는데 거리는 시간 및 온도 변화 비교

④ 가장 온도 변화가 적은 형태와 재료를 찾아 발표하고 열효율을 높이는 것의 사 회적 의미를 협의한다.

실험 결과

실험 사진3-1 실험 사진3-2 실험 사진3-3 실험 사진3-4

실험 사진3-5

실험진행

시간 종이 점토 5T 종이 우드락 구리

0 59 445 194 67.6 478.2

5 54 441 190.5 65.4 474.49

10 50 438 187.1 63.1 471.51

15 47 435 184 61.7 468.55

20 44 433 181 59.9 461.9

25 41 431 178 58.3 455.51

시간 종이 점토 5T 종이 우드락 구리

5 5 4 3.5 2.2 3.71

10 9 7 6.9 4.5 6.69

15 12 10 10 5.9 9.65

20 15 12 13 7.7 16.3

25 18 14 16 9.3 22.69

정리 ( 5 분)

ET 보고서 작성 시 어려움을 느끼는 부분에 대해 자유롭게 이야기하며 함께 문제 를 해결한다.

중심과목 미술 학교급/학년(군) 고등학교 1 학년

중심과목 성취기준

영역

[고등학교 미술] (09) 안전한 삶을 위한 디자인

중심과목 성취기준

[12미02-03]

여러 가지 표현 매체의 조합이나 응용 확장을 통 해 새로운 표현 효과를 탐색할 수 있다.

[12미02-04]

주제와 표현 의도, 재료와 표현 방법, 매체, 표현 과정, 결과 등을 종합적으로 검토할 수 있다.

주제(단원)명 N 면체의 완성 차시 10~13/13

학습목표 미술을 활용하여 환경을 개선하는 방법을 모색할 수 있다.

실제 구조물을 완성하고 이에 대한 피드백을 받아 포트폴리오를 제출할 수 있다.

연계과목 과학 연계과목

성취기준 영역

[고등학교 통합과학] (8) 생태계와 환경

요소

S 과학적 원리 탐색 및 SCAMPER 발상 T

E

A 설계 및 디자인 M

개발 의도

제로 에너지를 적용할 수 있는 구조를 탐색하고 발전시킨 아이디어를 검토하여 실생활에 이용할 수 있는 공간 구조물을 제작한다. 공간디자인 과정을 점검하며 주제와 표현의도, 재료와 표현 방법, 디자인, 결과 등을 종합적으로 보고서로 작성한다.

STEAM 학습 준거

상황 제시 상

황 제 시

제로 에너지 구조를 연구하고 학교에서 설치할 장소를 물색한다.

창 의 적 설 계

창의적 설계

제로에너지 구조물을 만든 과정과 내용, 보안사항을 정리한 연구 보고서를

감 성 적 체 험 제로 에너지 구조물을 개발하고

모형 제작을 통해 열 효율을 측정함으로써 제로에너지 구조 디자인의 가능성을 탐색한다.

작성한다.

감성적 체험 학습

과정 교수-학습 활동 학습자료

및 유의점

도입 ( 5 분)

교사와 학생은 서로 인사한다.

교사는 수업 목표와 진행에 대해 설명한다.

수업 목표: 흰 개미집의 에너지 효율과 적용 방법을 탐색하고 디자인을 통해 환경 개선방법을 모색할 수 있다.

전개 (40 분)

Co 흰개미 집의 특성과 구조, 이를 활용한 이스트게이트 센터의 구조를 이해한다.

(5 분)

https://m.post.naver.com/viewer/postView.nhn?volumeNo=28931951&membe rNo=41062464&vType=VERTICAL

CD 제시된 기본 모듈을 조합하면서 N 면체 구조를 만든다. (25 분)

※ 구조 탐색

① N 면체별 공간적 특성을 파악한다.

② N 면체별 공간에서 에너지 순환을 측정한다.

③ N 면체별 활용 가능한 공간 디자인을 생각한다.

④ 유의미한 공간을 촬영하고 열효율, 구조, 동선 등 특징을 기록한다.

Co 에너지 순환과 구조의 상관관계를 이해하고 보고서를 작성한다. (10 분)

※ 보고서 작성 안내 ① 과학적 원리 탐색 ② N 면체 제작

③ N 면체 공간별 열효율 측정 ④ 촬영 및 기록

⑤ 결론

ET 공간 디자인에 활용할 수 있는 구조에 대해 이야기 해 본다. (5 분)

- 제작 시 어려움을 느끼는 부분에 대해 자유롭게 이야기하며 공간과 열효율에 관 한 문제를 해결한다.

10~12 회차 학습지

배부

정리 ( 5 분)

차시예고

- 교내의 에너지 효율을 생각해보고 제로 에너지 구조물을 적용할 수 있는 장소를 탐색한다.

학습

과정 교수-학습 활동 학습자료

및 유의점

도입 ( 5 분)

교사와 학생은 서로 인사한다.

교사는 수업 목표와 진행에 대해 설명한다.

수업 목표: 교내 장소를 탐색하면서 에너지 효율을 점검하고 제로 에너지 구조물을 설계한다.

전개 ( 40 분)

Co 교내 개선이 필요한 장소를 탐색한다.(10 분)

※탐색 요건

① 교내 열효율 개선 ② 사용자의 니즈 ③ 공간 디자인 구조물의 적합성

ET 장소를 촬영하고 동료와 공간 디자인 방향에 대해 토론한다. (5 분)

※토론 쟁점

① 기능성 : 편리함, 동선, 효율성 ② 독창성 ③ 심미성 : 교내 환경과 어울림

CD 의견을 수렴하여 제로 에너지 구조물을 설계 (아이디어 스케치)한다. (25 분)

※ 설계의 유의점 ① 장소 적합성 ② N 면체 공간 활용

③ SCAMPER 등 다양한 발상을 통한 아이디어의 정교화

ET 자기평가, 동료평가를 통해 설계를 검토하며 어려움이 예상되는 부분을 이야기 하며 문제를 예측한다. (5 분)

※설계 검토 시 유의사항

① 표현 방법 ② 재료와 용구 결정 ③ 제작순서

수업 사진 4-1 수업 사진 4-2

13 회차 학습지 배부

정리 (5 분)

차시예고

-제로 에너지 구조물 제작 및 평가

학습

과정 교수-학습 활동 학습자료

및 유의점

도입 ( 5 분)

교사와 학생은 서로 인사한다.

교사는 수업 목표와 진행에 대해 설명한다.

수업 목표: 제로에너지 구조 디자인을 제작하며 가능성을 탐색하고 제작과정과 내용 , 보완사항을 정리한 연구보고서를 작성할 수 있다.

전개 (90 분)

Co 준비된 재료와 용구를 점검하고 제작 순서를 제시한다. (5 분)

CD 설계(아이디어 스케치)에 따라 모형을 제작한다. (50 분)

※ 제작 중 기록 사항 ① 제작과정 및 결과 촬영 ② 열효율 측정 및 내용 기록 ③ 구조, 동선, 환경개선 점검 ④ 피드백

재료와 용구에 따른 안전을 유의하여 제작한다.

ET 제로에너지 구조물을 만든 과정과 내용, 보안사항을 정리한 보고서를 작성한다.

(35 분)

① 디자인 목적 검토

② 보안사항 점검: 환경·장소와 구조물의 필요성, 동선 검토, 디자인

③ 결론 도출: 디자인의 에너지 효율 가능성 탐색, 적용 장소에 구조 적합성 검토 ④ 자기·동료평가: 디자인의 목적, 탐색 (장소, 구조, 재료 용구), 제작과정, 결론 - 제작 및 보고서 작성 시 어려움을 느끼는 부분에 대해 자유롭게 이야기하며 디자 인 과정, 경험을 공유한다.

수업 사진 4-3

정리 ( 5 분)

보고서 작성 방법과 유의사항을 다시 한번 점검하고, 작성한 실험 보고서를 제출한 다.

4. STEAM 프로그램 차시별 학생 활동지

차시 1~2/13

함께 읽어봅시다.

조선은 건국 초부터 민생 안정과 국력 강화를 위해 과학 기술 개발에 힘을 기울였다. 특히 세종 때를 전후하여 천문학을 비롯한 과학과 기술의 발전이 두드러졌다. 천문학은 하늘의 변화와 왕의 통치를 관 련지었던 유교적 관점에서도, 실제 농경 활동을 위한 실용적인 관점에서도 매우 중요한 것이었다.

태조 때는 조선을 기준으로 관측한 별자리를 그린 천문도인 천상열차분야지도를 제작하였고, 세종 때 에는 일식과 월식, 절기의 정확한 파악을 위해 혼천의, 간의, 앙부일구 등을 만들었다. 이러한 노력은 원과 아라비아 역법을 참고하여 만든 역법서인 칠정산의 편찬으로 이어졌다.

한편, 각종 편찬 작업이 활발해짐에 따라 금속 활자 등의 개발과 개선이 이루어졌으며 인쇄술도 크게 발전하였다. 당시에 편찬된 서적들을 통해 인쇄술의 높은 수준을 확인할 수 있다. 또한 국방력을 강화 하기 위해 새로운 병기인 신기전을 만들고 화포를 개량하는 등 무기와 관련된 기술도 발전하였다.

문제 1) 조선시대에 또 어떤 과학 기술의 발달이 있었을까요? 아래 사이트를 참고하여 2 개 이상 찾아 봅시다.

우리역사넷 http://contents.history.go.kr/front YTN 사이언스 https://science.ytn.co.kr/

Dbpia https://www.dbpia.co.kr/

문제 2) 조선시대 과학이 발달하게 된 배경은 무엇일까요?

활동) 영상을 통해 이해한 조선시대 과학 유물들의 목표와 구성, 원리에 대해 적어주세요.

문제 3) 조선시대 과학 유물들의 공통점은 무엇이 있을까요?

측우기의 목표

측우기의 구성

측우기의 원리

자격루의 목표

자격루의 구성

자격루의 원리

혼천의의 목표

혼천의의 구성

혼천의의 원리

조별로 가장 인상깊었던 과학 유물을 추가로 선정하여 작성해 주세요.

차시 3/13 1. 감상할 작품

착빙행(鑿氷行)

- 김창협

늦겨울 한강에 얼음이 꽁꽁 어니 사람들 우글우글 강가로 나왔네.

꽝꽝 도끼로 얼음을 찍어내니 울리는 소리가 용궁까지 들리겠네.

찍어낸 얼음이 산처럼 쌓이니 싸늘한 음기가 사람을 엄습하네.

낮이면 날마다 석빙고로 져 나르고 밤이면 밤마다 얼음을 파들어 가네.

해짧은 겨울에 밤늦도록 일을 하니 노동요 노랫소리 모래톱에 이어지네.

짧은 옷 맨발은 얼음 위에 얼어붙고 매서운 강바람에 언 손가락 떨어지네.

고대광실 오뉴월 무더위 푹푹 찌는 날에 여인의 하얀 손이 맑은 얼음을 내어오네.

난도로 그 얼음 깨 자리에 두루 돌리니 멀건 대낮에 하얀 안개가 피어나네.

왁자지껄 이 양반들 더위를 모르고사니 얼음 뜨는 그 고생을 그 누가 알아주리.

그대는 못 보았나?

길가에 더위 먹고 죽어 뒹구는 백성들이 지난 겨울 강위에서 얼음 뜨던 이들인걸.

2. 작품 감상

1) 화자가 각 인물에게 느끼는 감정이나 태도

2) 인물의 특성을 드러내기 위해 사용한 표현법과 그 효과 ① 감각적 이미지의 다양한 사용:

② 과장법의 사용:

③ 도치법의 사용:

④ 계절의 대조:

3. 문학 작품의 창의적 수용(스스로 주제를 정해서 500 자 이내의 짧은 글을 완성하세요) 주제:

차시 4~5/13 [지구 시스템과 중력]

지구 시스템에 중력이 영향을 미치는 현상을 조사해 봅시다.

[공기의 대류]

물질의 밀도에 따라 상대적으로 중력의 차이가 발생하기 때문에 대류 현상이 일어납니다.

공기의 대류와 기상 현상을 연결 지어 설명해 봅시다.

[지구에서의 에너지 이동과 대기 대순환]

대기 대순환에 대해 조사하고, 지구에서의 에너지 이동을 바탕으로 지구 대기의 순환을 설명해 봅시다.