2018 융합인재교육(STEAM) 교사연구회 결과보고서
2018. 10.
군 산 경 포 초 등 학 교
【 2018년 융합인재교육(STEAM) 교사연구회 결과보고서 】
과 제 개 요
과제명 2018년 융합인재교육(STEAM) 교사연구회 운영
STEAM 프로그램
구분
프로그램명 초등학교 과학 5-6학년 (5) 생물과 환경 적용 steam 프로그램 (해양 생태계를 보호하는 융합적 탐구 및 실천)
학교급 초등학
교 대상 학년 (군) 5-6학년군
중심과목 과학 중심과목
성취기준 영역 [ 초등학교 ] (11) 생물과 환경
연계과목
수학 ,미 술 사회 ,실
과 음악
연계과목 성취기준 영역
[초등학교 5~6학년] 수학 (5) 자료와 가능성 [초등학교 5~6학년] 미술 (1) 체험
[초등학교 5~6학년] 사회 (1) 국토와 우리생활 [초등학교 5~6학년] 실과 (5) 기술의 활용 [초등학교 5~6학년] 음악 (1) 체험
연구기간 2018.4. ~ 2018.11.23.
연 구 비 일금사백만원 (￦4,000,000)
참여연구원 5명 (연구책임자: 1명, 공동연구원: 4명) 연구 수행자에 관한 사항
구분 소속 학교명 담당과목 직위 성명
연구책임자 군산경포초 초등 교사 이미영
공동연구원 군산경포초 초등 교사 유지은
공동연구원 진안안천초 초등 교사 박지웅
공동연구원 무주무풍초 초등 교사 금진훈
공동연구원 전주전라초 초등 교사 양지은
2018년도 정부의 R&D 재원으로 한국과학창의재단의 지원을 받아
융합인재교육 (STEAM) 교사연구회를 운영한 중간 결과로써 본 보고서를 제출합니다.
2018년 10월 31일
연구책임자 : 이미영 (인)
한국과학창의재단 이사장 귀하
“이 보고서는 2018년도 정부의 재원으로
한국과학창의재단의 지원을 받아 수행된 성과물임 ”
목 차
1. 요약문 ··· 1
2. 서론 ··· 1
3. 연구 수행 내용 ··· 2
4. 연구 수행 결과 ··· 4
5. 결론 및 제언 ··· 5
[부록]
부록1. STEAM 프로그램 개발 내용 및 결과물 부록2. 학생 활동 사진 및 산출
부록3. 회의록
1. 요약문
본 프로그램은 하나, 개발해양 생태계의 구조와 중요성을 알고 기름 유출 사례를 생태 계 중심으로 파악하여 관련된 자료를 조사 및 정리하고 둘, 기름 유출로 인한 생태계의 변화를 간이 실험으로 설계하여 실험하고 문제 상황을 파악하며 셋, 기름 유출을 예방 및 해결하는 방법을 구상하여 실험으로 확인하고 자신만의 방법으로 보완할 수 있고 넷, 다양한 방법을 활용하여 기름 유출 방지 대책과 관련된 작품을 심미적으로 디자인하고, 수학적으로 설계 및 제작하도록 하며 다섯, 설계 및 제작한 작품을 활용하여 기름 유출 방지 대책 관련 과학 동화를 제작하고 교내외 전시 활동을 통하여 감성적 체험을 할 수 있도록 하는 총 다섯 가지의 목표를 두고 개발되었다.
이에 총 8차시 분량의 자료를 개발하여 군산경포초등학교 6학년 113명의 학생들에게 2학기에 적용하였으며 수업을 진행하는 동안 학생들의 피드백을 즉각적으로 받아 수정 및 보완을 반복하여 진행되도록 하였다.
프로그램 적용학생들은 평소 과학수업보다 “더 재미있는” 과학수업이라는 긍정적 태도 을 갖게 되었으며 프로그램을 적용하는 교사들에게는 좀 더 유의미한 STEAM교육을 생 각해 보는 계기가 되었다.
2. 서론
STEAM교육은 미래 사회에 요구되는 인재상인 과학기술 지식뿐만 아니라 상상력 과 예술적 감성까지 아우를 수 있는 능력을 지닌 인재를 육성하기 위한 교육이다.
이는 PBL을 기본으로 실생활 속의 문제를 과학, 기술, 공학, 예술, 수학 측면을 고 려하여 해결하게 함으로써 학습 성취도와 창의성을 높일 뿐 아니라 과학적․수학적 의사소통능력도 길러준다. 따라서 STEAM 교육을 통하여 높은 윤리의식을 가진 글 로벌 리더로서의 자세와 마인드로 자연과 인간을 조화롭게 아우를 수 있는 능력을 지닌 융합형 과학인재를 육성할 수 있다.
살아있는 모든 생명은 물을 필요로 한다. 물이 없다면 나무도 동물도 사람도 살
수가 없다. 달이나 화성의 사진을 보며 물 없는 세상이 어떠한지 미루어 짐작할 수
있다. 지구상의 모든 생명은 물과 함께 시작되었다고 한다. 물은 우리 몸의 매우 중
요한 성분을 구성하고 있어 우리의 삶을 유지시켜주며 들판의 농작물을 풍성하게
해주고, 지구상의 생명체의 삶을 지탱 시켜주고 있다. 하지만 이렇게 소중한 물도
잘 사용하지 못하면 물은 우리에게 파괴와 죽음을 가져오기도 한다. 기상이변에 따
른 홍수는 해마다 수천 명의 인명과 엄청난 재산 피해를 가져오기도 하고 오염된
물은 우리의 건강 뿐 아니라 우리와 함께 살고 있는 동식물들의 생존을 위협하기도
한다. 이렇게 우리 생명체와 중요한 관련이 있는 물이기에 물에 대해 더 공부하고
3. 연구 수행 내용
연구하는 것이 중요하다.
본 개발 프로그램에서는 실제 해양생태계 및 기름 유출로 인한 상황 제시와 조사 로 시작한다. 그리고 매 차시와 전체차시의 스토리에서 문제 중심 설계와 학생들의 탐구활동, 비구조화된 학습지를 중심으로 주활동이 이루어진다. 학생들도 잘 알고 있는 환경문제 특히 기름 유출로 인한 생태계의 변화에 집중함으로써 학생들은 교 과통합 요소 뿐만 아니라 과학자처럼 탐구하는 방법과 과학적 탐구력을 배양하고 융합적 사고를 기를 수 있을 것이다.
연구회의 연구개발 목표는 다음과 같다.
가. 해양 생태계의 구조와 중요성을 알고 기름 유출 사례를 생태계 중심으로 파 악하여 관련된 자료를 조사하고 정리할 수 있다.
나. 기름 유출로 인한 생태계의 변화를 간이 실험으로 설계하여 실험하고 문제 상황을 파악할 수 있다.
다. 기름 유출을 예방 및 해결하는 방법을 구상하여 실험으로 확인하고 자신만의 방법으로 보완할 수 있다.
라. 다양한 방법을 활용하여 기름 유출 방지 대책과 관련된 작품을 심미적으로 디자인하고, 수학적으로 설계 및 제작할 수 있다.
마. 설계 및 제작한 작품을 활용하여 기름 유출 방지 대책 관련 과학 동화를 제 작하고 교내외 전시 활동을 통하여 감성적 체험을 할 수 있다.
◦ STEAM 프로그램 연구 및 적용
개발계획
주제 연번 차시
(시수) 과목 연계 (안)
1 8 과학 3차시 + 국어 2차시 +
사회 1차시 + 미술 2차시 개발 적용
현황
8차시 자료개발을 완료하였고, 2학기 9월부터 10월까지 해당 차시 재구성을 하여 8차시 수업을 군산경포초에서 적용하였음.
가. 상황제시
이 프로그램은 꾸준히 제기되어온 환경문제 중 하나인 여수 및 태안 기름 유출
관련뉴스 제시에서부터 시작한다. 학생들은 기름 유출 방지 및 수습을 위한 대책반
의 입장이 되어 기름 유출로 인한 해양 생태계의 오염 및 피해 사례를 알아보고, 현 재 존재하는 다양한 기름유출 방지 대책을 조사하게 된다. 교사는 학생들에게 기름 유출로 인한 해양 생태계 오염의 사례를 원인별로 분류해보는 경험을 갖게 한다.
S : 해양 생태계 구조와 균형, 해양 생태계 파괴와 복원에 찾을 수 있는 과학원리 T : 기름 유출로 인한 오염 정도를 측정하는 기술, 해양 생태계 복원에 필요한 기술 E : 오염 정도 측정 기술을 활용한 측정기기 제작, 해양 생태계 복원에 효과적인 기기 제작
A : 기름 유출로 인한 피해 사례의 시각화, 기름 유출 관련 과학동화 제작 M : 기름 유출의 오염 정도 계산 및 그래프화
나. 창의적설계
학생들이 새로운 기름 유출 방지 아이디어를 내기 전에 1차 기름 유출 실험을 통 하여 해양 생태계의 오염 및 피해를 학생들과 체험해보는 시간을 갖는다. 1차 실험 을 통하여 원인에 따른 기름 유출 방지 대책이 달라짐을 확인하고 학생들이 제시한 기존의 기름 유출 방지 대책들이 각각 어느 단계에 필요한 것인지 함께 분류해본다.
2차 실험은 내가 제시하는 새로운 형태의 기름 유출 방지 대책 실험이다. 문제 상 황에서 제시되었던 제주도 기름 유출의 원인에 따라 각각 특별한 기름 유출 방지 대책을 고안해낼 수 있도록 팀원들과 충분한 의사소통의 시간을 준다. 협의를 마친 후에는 기름 유출 방지 도구의 구상도를 그려 많은 학생들 앞에서 생각을 발표하는 시간을 갖고 다른 학생들과 교사의 질문, 조언 등을 듣고 이를 토대로 다시 협업 및 토의시간을 가지며 실제로 기름 유출 방지 도구를 제작한다. 이 때 재료는 교사가 제시한 것 외에 스스로 준비하게 하여 다양한 재료로 학생 사고의 폭을 더 넓힌다.
교사는 학생들이 제시하는 구상도에서 과학적 원리와 그를 이용한 창의적인 기름 유출 방지 대책 및 도구를 만들어낼 수 있다.
다. 감성적 체험
창의적 설계 단계에서 실제적인 기름 유출 사례를 조사해 보고 아이디어를 실천 해보면서 오염으로 피해를 입은 해양 생태계에 대한 이해도를 높인 후 이를 기반으 로 새로운 기름 유출 방지 대책 담화문을 제작한다. 기름 유출 방지 대책 담화문을 만드는 과정에서 심미적 감수성과 수학적 표현력을 키우며 관련 과학동화를 제작, 교내외 전시 활동을 통해 내가 스스로 알고 있는 과학적 원리를 듣는 이가 이해할 수 있게 전달하고 소통하는 과학적 의사소통 경험을 갖게 한다.
◦STEAM 수업 평가 방법 개발 및 적용 성과 조사
가. 수업 평가 방법 개발을 위한 교육과정 핵심역량 분석
4. 연구 수행 결과
나. 개발 전문성 향상
1) 특허 및 실용신안 출원 계획 : 학생 작품 중, 가치가 있는 안은 실용신안 출 원 예정
2) 정규교육과정과 연계한 실질적 체험을 통한 과학의 흥미진작(설문조사 기준) 3) 프로젝트형 체험 및 실습을 통하여 탐구 및 창의력 배양(사후평가회)
◦ STEAM 협력연구 강화 및 확산 실천
1) 전북지역 융합스팀 Talk(06.15) 연구원 참석, 전북지역 융합스팀 중간보고회 (06.22) 연구원 참석 및 발표
2) 전북지역 STEAM공개수업 실시(9.13)
수업단계 핵심역량 핵심용어
1~8차시
심미적 감성역량 기름유출로 인한 해양생태계 파괴의 위험성 인식
지식정보 처리역량 해양생태계 오염 사례 원인별 분류 기름유출 실험 및 유출방지 대책 고안 의사소통 역량 기름유출 방지 방법 모둠별 토의
기름유출 방지 대책 담화문 발표 창의적 사고 기름 유출 방지 대책 제작
◦연구 수행 결과
- 학생들의 성취도를 파악하기 위해 다양한 평가 방법을 개발함(부록참고)
각 차시에 맞는 평가방법을 적용하였으며 수업에 능동적으로 참여하며 학습하 는 태도를 중심으로 평가하고자 개발함.
각 차시에서 나오는 학생 학습지 및 수업 전체를 정리하는 산출물이 연계성이 있음을 학생들에게 인식시키고자 포트폴리오 평가를 마지막 차시의 평가방법으로 개발함.
- 개발된 평가내용을 중심으로 학교생활기록부 기재 하고자 함.(부록참고) - 군산경포초등학교 6학년 4학급 113명의 학생이 STEAM수업에 참여함.
사전검사 시 본교 6학년에 103명의 학생이 있었으나, STEAM수업 적용될 때
그보다 많은 113명의 학생이 수업을 받아 사후 및 만족도 조사 때 포함하여 진행
5. 결론 및 제언
함.
사전검사가 끝난 뒤 본교 주변 공동주택에서 외부 학생들의 유입이 시작되어 외부학생의 유입이 덜 되는 2학기에 수업을 진행하도록 계획하여 사후검사 시기 가 늦어짐.
- 수업이 적용되면서 매 수업마다 학생들에게 의견을 받아 내용을 수정하며 수업 을 진행함.(부록참고)
학생들이 흥미를 느끼며 조금 더 주제에 대해 관심을 갖게 됨.
다른 과학수업에 비해 더 재미를 느끼며 다른 주제를 가지고도 수업을 하고자 하는 의욕을 가짐.
산출물을 다른 학년 학생들 앞에서 발표하는 활동을 통해 성취감을 느꼈음.
구분 수행 결과
교수학습지도안 개발 차시 총 8차시
수업 적용 일정 2018. 9. 1. ~ 2018. 10. 17.
(STEAM 수업)수혜학생 수 군산경포초등학교 113명(초등학교 6학년 전교생) 학생 태도검사 사전검사 5월 25일, 4개 학급(103명) 실시 완료
사후검사 10월 29일, 4개 학급(113명) 실시 완료 학생 및 교사 만족도조사 10월 29일 실시 완료
교사연구회 STEAM 행사 개최 2018.9.13. 6교시(14:10~14:50) 수업공개
논문 또는 학술대회 해당없음
특허출원(국외, 국내) 해당없음
- 본 프로그램을 개발하는 동안 STEAM 교육에 대해 보다 높은 관심을 갖게 되었으며 전문성 을 갖고자 노력하게 되었음.
- 교사연구회 소속 교사들과 활발한 의사소통을 통해 좀 더 나은 프로그램 개발을 위해 노력하 였으며 수업에 대한 피드백을 적극적으로 나누게 됨.
- 교사연구회 소속 교사 뿐 아니라 주변 교원에게 인식을 제고 시켜 STEAM교육에 대해 긍정 적 인식을 갖는 계기가 됨.
- 수업을 받은 학생들은 그냥 과학 수업 보다 “좀 더 재미있는” 과학수업이라는 긍정적 태도를
갖게 됨.
- 수업에 참여하는 학생들이 즐겁게 수업에 참여하여 좀 더 유의미한 교육활동이 되었음.
- 연구회 활동으로 프로그램을 적용하다 보니 시수를 확보하는 데 어려움을 겪음.
- 예산 집행 방법을 공문에 명확히 기재해야 할 필요성이 있음.(공문에 명시가 되지 않아 학교 별 예산 집행 방법에 차이가 있음.)
- 좀 더 효과적인 교사연구회 간의 의사소통이 필요함.(위에서 내려오는 교사연구회 행사 참석
등은 학교에 따라 어려움이 있다고 생각함.)
[부록1] STEAM 프로그램 개발 내용 및 결과물
초등학교 과학 5-6학년 (5) 생물과 환경 적용 steam 프로그램 (해양 생태계를 보호하는 융합적 탐구 및 실천)
1. STEAM 프로그램 개발·적용 교육과정
연번 차시 (중심과목)
2015 개정 교육과정 성취기준
(연계과목) 성취기준 영역
1 1~2/8
[6 과 05-01] 생태계가 생물 요소와 비생물 요소로 이루어져 있음을 알고 생태계 구성 요소들이 서로 영향을 주고 받음을 설명할 수 있다.
[초등학교 5-6학년 사회]
1. 국토와 우리 생활 2 3-6/8 [6 과 05-02] 비생물 환경 요인이 생물에 미치는 영향을 이해하여
환경과 생물 사이의 관계를 설명할 수 있다.
[초등학교 5-6학년 국어]
3. 쓰기 3 7-8/8 [6 과 05-03] 생태계 보전의 필요성을 인식하고 생테계 보전을
위해 우리가 할 수 있는 일에 대해 토의할 수 있다.
[초등학교 5-6학년 미술]
2. 표현
2. STEAM 프로그램 총괄표(총 8차시)
차시 주요내용
1~2 /8
주제
(단원)명
기름 유출 사고를 조사 및 실험하고 토의하기
Co
기름유출사고 조사하기
기름 유출 사고를 단순히 조사하거나 피해를 알아보는 것을 벗어나 각 모둠별로 규모, 종류, 피해성격 등으로 기름 유출 사고를 선정하여 발표하는 조사자료를 만든다. 이 때 상황 제시의 유도성을 위하여 태안이나 여수와 같은 우리나라의 기름 유출 사고에 관련된 영상을 제시할 수 있다.
CD
간이기름유출사고 실험하기
과학 실험에서 실험과 실제의 차이를 아는 것은 중요하다. 이에 따라 위험성이 낮은 실험도구들로 간이 기름유출사고 실험을 진행하고 조사한 기름 유출사고의 내용과 비교하면서 기름유출 사고의 위험성을 알도록 한다.
ET
조사, 실험 결과 발표하기
다양한 방법을 활용하여 조사한 내용과 실험과정 및 결과를 발표한다.
3~6 /8
주제
(단원)명
과학적인 방법으로 기름유출 사고 해결하기
Co
기름유출사고를 해결하기
기름유출사고의 다양한 피해 모습을 사진이나 영상으로 보고 해결할 의지와 방법을 탐구하도록 한다.
CD
과학적 방법으로 해결하기(부스형식)
모둠별로 로테이션을 돌면서 4 가지 과학적 해결방법을 실험을 통해 확인하도록 한다. 실험결과를 토대로 실험과 실제의 차이를 알고, 각 방법의 장단점을 찾는다.
ET
우리만의 해결방법 정리하기
여러 방법의 복합적인 사용으로 모둠별로 자신만의 과학적인 기름유출 사고를 해결할 방법을 찾는다.
7~8 /8
주제
(단원)명
기름유출사고 과학동화 만들기
Co
다양한 과학동화 내용 발표하기
과학과 관련된 동화를 봤던 경험과 좋았던 점을 서로 발표한다.
CD
과학동화 만들기
전차시에 정리했던 나만의 기름유출사고 해결 방법을 토대로 과학동화를 계획하여 제작한다.
ET
과학동화 가치투표
각 모둠별로 자신들의 과학동화를 발표하고, 다양한 방법으로 투표활동을 진행하고
프로젝트를 마무리 한다.
3. STEAM 프로그램 차시별 수업지도안
중심과목 과학 학교급/학년(군) 초등학교/5-6 학년
중심과목
성취기준 영역 [초등학교 5~6 학년] (5) 생물과 환경 중심과목 성취기준
[6 과 05-01] 생태계가 생물 요소와 비생물 요소로 이루어져 있음을 알고 생태계 구성 요소들이 서로 영향을 주고 받음을 설명할 수 있다.
주제(단원)명 과학적인 방법으로 기름유출 사고
해결하기 차시 1-2/8
학습목표 다양한 기름 유출 사고를 조사하여 보고, 간이 기름 유출 사고를 통하여 피해를 찾을 수 있다.
연계과목 사회 연계과목
성취기준 영역 [초등학교 5-6학년 사회] 1. 국토와 우리 생활
STEAM 요소
S 생태계 요소와 영향
T 기름 유출 사고의 종류와 과정 E 간이 기름 유출 사고 구성 및 실험 A 창의적인 발표자료 제작
M 기름 유출 사고 조사 정리 및 규모
개발 의도 다양한 미디어 매체를 활용하여 기름유출사고를 조사하고, 간이 기름 유출 사고를 실험해보면서 기름유출사고의 위험성을 알고, 발표자료를 만들어 토의하도록 차시를 구성하였다.
활동
단계 교수․학습활동 시간
(분) 지도 중점 및 유의점 상황제시 ◈관련 자료 보기(동기유발)
- 여수 기름 유출 사고 영상 시청하기
5 여수 사람들의 피해를 생각해 보게 한다.
창의적 설계
◈ <활동 1> 여러상황의 기름 유출 사고 조사 • 기름 유출 사고가 일어나는 상황
- 기름 유출 사고가 일어난 상황을 조사한다.
◈ <활동 2> 기름 유출 사고 실험하기 • 기름 유출 사고 간이 실험
- 식용유에 검은 색소를 타고 기름 유출 간이 실험을 한 다.
- 밀려온 식용유를 통해 해안가의 피해를 유추한다.
20
30
기름 유출 사고의 예와 피해를 알아보되, 해결 방안은 알아보지 않도록 한다.
실험 후 토의을 하고 자 신의 생각을 발표할 수 있도록 한다.
감성적 체험
◈ 수업 내용 발표하기
- 조사한 내용과 토의 후 자유롭게 정리하여 발표한다.
25 자신이 지닌 지식 이상 의 것을 사용하지 않도 록 한다.
발전 과제 제시
식용유에 검은 색소를 넣은 것과 실제 원유로 피해를 입은 것의 차이를 조사하여 생각하 도록 한다.
STEAM 학습준거
상황 제시
상 황 제 시
우리 나라의 기름유출 사고 알아보기(생태계, 비생태계간의 영향 뿐만
아니라 자연, 사람들의 피해도 정리함.)
창 의 적 설 계
창의적 설계 단순한 지식 위주 발표자료가 아닌 조사하고 실험한 내용으로 기름유출사고의
피해에 감정을 투여하도록 유도함.
감 성 적 체 험 1. 기름유출사고 조사 및 정리하기
2. 간이 기름 유출사고 실험 후 실험과 실재 비교하기
감성적 체험
중심과목 과학 학교급/학년(군) 초등학교/5-6 학년 중심과목
성취기준 영역
[초등학교 5~6 학년] (5) 생물과 환경 중심과목 성취기준
[6 과 05-02] 비생물 환경 요인이 생물에 미치는 영향을 이해하여 환경과 생물 사이의 관계를 설명할 수 있다.
주제(단원)명 기름 유출 사고를 조사 및 실험하고
토의하기 차시 3-4/8
학습목표 다양한 기름유출 해결 원리를 실험을 통해 알아보고, 각 방법의 장점과 단점을 토의하여 생각할 수 있다.
연계과목 국어 연계과목
성취기준 영역
[초등학교 5-6학년 국어] 3. 쓰기
STEAM 요소
S 각 해결방법의 과학적 원리 T 각 해결방법의 실험 구성
E 해결방법의 실재 적용과 실험의 비교 A
M 각 해결방법의 해결 정도 그래프화하기 개발 의도
연소법, 오일펜스법, 흡착법, 미생물법에 관련된 실험활동을 로테이션으로 진행한다. 부스를 옮길 때 마다 실험 결과를 정리한 뒤 남은 시간 각 방법의 장단점을 파악하여 정리할 수 있도록 한다.
활동
단계 교수․학습활동 시간
(분) 지도 중점 및 유의점 상황제시 ◈관련 자료 보기(동기유발)
- 기름 유출 사고 해결 뉴스영상
5
창의적 설계
◈ <활동 1> 모둠 로테이션 활동으로 각 방법 실험하기 • 연소법, 오일펜스법, 흡착법, 미생물법
- 각 방법을 실험을 통하여 확인한다
◈ <활동 2> 장단점 정리하기 • 실험 정리 및 장단점 파악
- 활동 1에서 진행한 실험결과를 정리한 뒤 모둠별로 각 방법의 장단점을 토의하여 정리한다.
40
30
부스 활동은 시간상 빠 르게 진행되도록 하고, 증배시 실험을 학생들 스스로 구성하도록 유도 한다.
기름유출사고는 단순하 지 않기 때문에 교사가 PBL과 같은 방식으로 기 름유출사고의 경과를 자 료로 제시한다.
감성적 체험
◈ 수업 내용 발표하기
- 조사한 내용과 토의 후 자유롭게 정리하여 발표한다.
5 자신이 지닌 지식 이상 의 것을 사용하지 않도 록 한다.
발전 과제 제시
기름 유출 사고 예방과 해결방법을 알아보고 정리한다.
STEAM 학습준거
상황 제시
상 황 제 시
기름유출사고를 해결하는 다양한
뉴스를 본다.
창 의 적 설 계
창의적 설계
감 성 적 체 험 1. 각 실험 방법의 실제 차이와
장단점 정리하기
감성적 체험
중심과목 과학 학교급/학년(군) 초등학교/5-6 학년 중심과목
성취기준 영역
[초등학교 5~6 학년] (5) 생물과 환경 중심과목 성취기준
[6 과 05-02] 비생물 환경 요인이 생물에 미치는 영향을 이해하여 환경과 생물 사이의 관계를 설명할 수 있다.
주제(단원)명 기름 유출 사고를 조사 및 실험하고
토의하기 차시 5-6/8
학습목표 기름 유출 사고를 조사하여 보고, 간이 기름 유출 사고의 해결방법을 찾을 수 있다.
연계과목 국어 연계과목
성취기준 영역
[초등학교 5-6학년 국어] 3. 쓰기
STEAM 요소
S 각 해결방법의 과학적 원리 T 각 해결방법의 실험 구성
E 해결방법의 실재 적용과 실험의 비교 A 창의적인 발표자료 제작
M
개발 의도 각 실험에서 나타난 방법의 장단점을 바탕으로 자신만의 기름유출해결 방법과 과정을 정리하고 구성원들과 나누는 과정으로 통해 학습할 수 있도록 한다.
활동
단계 교수․학습활동 시간
(분) 지도 중점 및 유의점 상황제시 ◈전 차시 상기(동기유발)
- 실험정리 및 장단점 이야기 하기
5
창의적 설계
◈ <활동 1> 기름유출 사고 해결 대책반 • 상황에 따른 기름유출 사고를 해결
- 실제 기름유출 사고가 났다는 가정하에 기름유출 사고 를 해결하는 방법을 지난차시 실험을 바탕으로 토의한다.
◈ <활동 2> 대책 발표하기 • 사고 해결 대책 발표하기
- 모둠에서 정리한 내용을 바탕으로 해결대책위원 담화 발표 활동을 한다.
40
30
실험을 바탕으로 각 모 둠에서 정리한 장단점을 이야기 나눈 뒤 이야기 나눈 내용을 바탕으로 해결방법을 도출할 수 있도록 한다.
기름유출사고는 단순하 지 않기 때문에 교사가 PBL과 같은 방식으로 기 름유출사고 기사문을 자 료로 제시한다.
감성적 체험
◈ 수업 내용 발표하기
- 조사한 내용과 토의 후 자유롭게 정리하여 발표한다.
5 자신이 지닌 지식 이상 의 것을 사용하지 않도 록 한다.
발전 과제 제시
기름 유출 사고 예방과 해결방법을 알아보고 정리한다.
STEAM 학습준거
상황 제시 상
황 제 시
기름유출사고를 해결하는 다양한 뉴스를 본다.
창 의 적 설 계
창의적 설계
역할극, 대본 등의 활동으로 해결대책위원 담화 발표를 진행한다.
감 성 적 체 험 1.상황에 따른 기름유출
해결방법을 도출한다.
감성적 체험
중심과목 과학 학교급/학년(군) 초등학교/5-6 학년 중심과목
성취기준 영역
[초등학교 5~6 학년] (5) 생물과 환경 중심과목 성취기준
[6 과 05-03] 생태계 보전의 필요성을 인식하고 생테계 보전을 위해 우리가 할 수 있는 일에 대해 토의할 수 있다.
주제(단원)명 기름유출사고 과학동화 만들기 차시 7-8/8
학습목표 프로젝트 내용을 정리 및 확장하여 모둠별로 과학 동화를 만들고 발표할 수 있다.
연계과목 미술 연계과목
성취기준 영역
[초등학교 5-6학년 미술] 2. 표현
STEAM 요소
S 기름 유출 사고 해결 전반 내용 T 기름 유출 사고 과학동화 기술적 내용 E
A 동화 제작 심미적 요인 M
개발 의도
실제 모둠에서 학습한 프로젝트 내용을 토대로 과학동화를 제작한다. 제작한 과학동화는 발표외에 책으로 제작할 수 있고, 과학동화 발표 및 전시활동을 통해 프로젝트 마무리를 한다.
활동
단계 교수․학습활동 시간
(분) 지도 중점 및 유의점 상황제시 ◈ 전차시 상기
- 지금까지 배운 내용 정리하기
5 과학동화를 간단히 이야 기하여 시간을 절약한 다.
창의적 설계
◈ <활동 1> 과학동화 디자인하기 • 스토리라인 설정 및 초안 작성
- 전 차시 작성한 내용을 토대로 과학동화 스토리를 짜고 그림을 구성한다.
◈ <활동 2> 과학동화 제작하기 • 과학동화 제작
- 과학동화를 제작한다.
20
30
지금까지 배운 내용을 바탕으로 내용구성을 할 수 있도록 한다.
감성적 체험
◈ 과학동화 발표 및 가치투표
- 모둠별로 과학동화 발표 후 토의 활동을 한 뒤 전시활 동을 한다.
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발전 과제 제시
자신의 가족이나 저학년에게 과학동화를 발표하고 피드백을 받는다.
STEAM 학습준거
상황 제시
상 황 제 시
효과적으로 기름유출사고의 위험성을 알릴 방법 생각하기
창 의 적 설 계
창의적 설계
과학동화를 제작하면서 생기는 만족감을 위주로 수업을 칭찬하고,
서열매기기나 심미적 요인에 치우치지 않도록 한다.
감 성 적 체 험 1. 과학동화 디자인하기
2. 과학동화 제작하기
감성적 체험
4. 학생활동지 / 학생참고자료
차시 1~2/8
<활동 1> 다양한 기름 유출 사고 조사하기
다양한 기름 유출 사고는 어떻게 일어났고, 그 피해가 어땠는지 조사하여 정리하여 보세요.(해결 방 법은 찾지 마세요.)
사건
사건 경위
피해 규모
▣ 읽기자료
<활동 2> 기름 유출 사고 실험하기
이 사진은 삼성 1 호-허베이 스피릿 호의 태안군 유출 사진이다. 이와 같이 기름 유출 사고는 바다 뿐 만 아니라 파도에 의해 해안가 또한 기름에 의한 피해를 받게 된다. 기름 유출이 바다와 해안가에 어 떤 피해를 입히는지 간이 실험을 통해 알아보자.
탐구과정
1. 수조에 모래와 자갈, 소금물을 이용하여 해안 지형을 만든다.
(해안지형을 만드는 데에 많은 시간을 소비하지 않도록 한다.)
2. 식용유에 유성 색소를 녹인 후 풍선에 스포이드를 이용하여 넣는다.
3. 여러 방법을 이용하여 검은 식용유가 든 풍선을 물에 뜨게 한다.
4. 풍선을 바늘로 터트리고 소금물에 검은 식용유가 오염되는 모습을 관찰한다.
5. 부채로 소금물을 쌓여진 모래에 이동시켜 검은 식용유에 의해 해안가가 오염되는 모습을 관찰한다.
6. 검은 식용유가 입히는 오염 현상에 대하여 관찰한다.
① 각 실험도구가 실제 어떤 물체와 같은지 정리하시오.
검은 식용유 풍선
소금물 부채 바람
바늘 모래, 자갈
② 간이 기름 유출 상황의 관찰을 정리하여 보시오.
기름 유출 상황
기름 유출 후 바람이 분 상황
기타 상황
③ 기름 유출 상황이 끼치는 영향을 토의해보시오.
기름이 유출되었을 때 어떠한 일이 일어날까요?
차시 3~6/8
<활동 1> 연소법 실험하기
준비된 여러 물질을 태워봄으로써 연소법의 장점과 단점을 찾아보자. 그리고 연소법의 장단점을 활용 하여 기름 유출 시 연소법을 이용하였을 때 끼치는 영향을 토의하여 정리하여 보자.
① 다양한 물체를 연소하고 결과 정리 하여 보시오.
연소 물질 결과 연소 물질 결과
② 연소법의 장단점을 찾아보시오.
장점 단점
③ 기름유출 사태에서 연소법을 사용할 때 발생할 수 있는 일들을 생각해 보시오.
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<활동 2> 흡착법 실험하기
① 준비된 흡착가루 실험을 하고 실험 내용을 정리하여 보시오.
흡착가루를 한 숟가락 뿌린 후 반응 정리
식용유가 덮을 정도로 뿌린 후 반응 정리 기름 흡착 덩어리를 관
찰 후 정리
기름 흡착 덩어리 제거 후 관찰 결과 정리
② 준비된 흡착포 실험을 하고 실험 내용을 정리하여 보시오.
흡착포로 물에 뜬 기름을 제거한 후 결과 정리
흡착포로 자갈과 모래의 기름을 제거한 후 결과 정리
③ 흡착법의 장단점을 찾아보시오.
장점 단점
흡착가루
흡착포
④ 기름유출 사태에서 흡착법을 사용할 때 발생할 수 있는 일들을 생각해 보시오.
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<활동 3> 오일펜스법 실험하기
① 간이 오일펜스 설계하기
준비된 재료들을 가지고 만들 오일펜스를 설계하고 이유를 적어보시오.
오일펜스 설계 도안
이유 :
② 간이 오일펜스 실험을 정리하여 보시오.
실험결과 수정, 보완할 점
③오일펜스의 장단점을 찾아보시오.
장점 단점
④ 기름유출 사태에서 오일펜스법을 사용할 때 발생할 수 있는 일들을 생각해 보시오.
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<활동 4> 미생물법 실험하기
① 미생물 배양하기
- 비커에 준비된 재료를 넣고 잘 섞는다.
- 잘 섞인 물질을 중탕한다.
- 중탕 물질을 패트리 접시에 옮겨담고 관찰한다.
② 미생물법 실험 내용을 정리하여 보시오.
실험결과
③미생물법의 장단점을 찾아보시오.
장점 단점
④ 기름유출 사태에서 미생물법을 사용할 때 발생할 수 있는 일들을 생각해 보시오.
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차시 5~6/8
<활동> 기름유출 사고 해결 대책반
① 기사에 나타난 문제 상황을 정리해보시오.
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② 문제 상황에 따른 해결방법을 정리해보시오.
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<기사붙이기>
차시 7~8/8 활동
기름유출사고 과학동화 제작하기
￭ 과학동화 스토리 라인 작성
￭ 과학동화 콘티 작성
5. 교사자료
차시 1~2/8
▣ 읽기자료
여수 기름 유출량, 늑장 대응 하더니 … 무려 ‘642 톤’ 유출
전남 여수에서 발생한 유조선 사고의 기름 유출량이 642 톤에 달한다는 소식이 전해졌다.
민주당 김영록 의원(전남 해남·완도·진도)은 국회농해수위 상임위 긴급현안보고에서 지난 1 월 31 일 여수항 원유 2 부두에서 발생한 기름유출량이 당초 발표한 164 톤보다 4 배에 달하는 642 톤에 달하는 것으로 추정된다고 밝혔다.
이는 애초 GS 칼텍스측이 밝힌 유출량 800 리터보다 무려 802 배가 넘는 유출량이다.
김의원은 지난 3 일 해경이 중간 발표시 파손된 육상쪽 송유관 111m 부분에서 유출된 기름이 164 톤 으로 추정된다고 밝혔으나, 해상 쪽 송유관 104m 에서도 150 톤에 해당하는 기름이 유출된 것으로 추 정된다고 말했다.
GS 칼텍스측은 사고발생 1 시간 후인 오전 10 시 30 분경 송유관 밸브를 잠갔다고 밝혔으나, 고도차에 의한 유압격차로 인해 육상 저장탱크에서 유출이 추정되며, 고도차에 의한 유출은 자연 상태보다 2 배 이상 빠르게 유출된다는 것을 감안하면 최소 328 톤이 유출된 것으로 추정된다고 밝혔다.
이번 여수 기름유출사고는 사고발생 시인 9 시 35 분부터 오후 2 시 20 분까지 4 시간 45 분 동안 기름 이 유출돼 초동방제 뿐만 아니라 방제관리조차 실패한 것으로 드러나고 있다.
여수항 사고해역 반경 10km 이내에는 김·미역 등 해조류양식장과 꼬막, 바지락, 새조개 등 양식장이 51 개소(12 ㎢)나 분포돼 있어 어업인 피해가 막대할 것으로 추정되고 있다.
여수 기름 유출량 소식을 접한 네티즌은 “여수 기름 유출량, 피해에 대한 명확한 조사가 필요할 듯”,
“여수 기름 유출량, 642 톤이라니 충격적이다”, “여수 기름 유출량, 보상이고 뭐고 원상 복구 시켜내 라”, “여수 기름 유출량, 지역 주민들이 피해를 입지 않았으면 좋겠다”등의 반응을 보였다.
▣ 읽기자료
기름유출 사고, 해양 생물에겐 어떤 영향을 미칠까?
오늘날 바다는 유류, 중금속, 방사성물질, 합성 화학물질 등 각종 오염물질로 몸살을 앓고 있다. 그 중 기름은 우리 눈에 보이기 때문에 다른 어떤 오염물질보다 관심도가 높다. 원유는 우리 생활에 없어 서는 안 될 에너지원이지만, 순간적인 실수로 인해 해상으로 유출되면 해양생태계에 치명적인 피해를 입히는 독이 된다. 뿐만 아니라 수산․양식업에 막대한 손실을 끼치며, 해양관광 등 해양관련 산업 전반 에 큰 타격을 준다.
지난 2007 년 12 월 7 일 충청남도 태안군 만리포 인근 해상에서 선박의 충돌로 인한 기름유출 사고 가 발생했다. 해양경찰청의 자료에 의하면 사고 당시 원유운반선 허베이스피릿(Hebei Spirit)호에서 유 출된 원유는 12,547 ㎘나 된다. 100 만 여명에 달하는 자원봉사자들이 마치 내 일인 것처럼 걸레를 들 고 기름을 닦아내던 모습이 아직도 생생하다. 이 사고로 양식장과 어장, 해수욕장이 큰 피해를 입었고, 약 170 ㎞에 달하는 해안이 기름으로 뒤덮여 생태계가 훼손됐다.
검은 파도가 밀려오던 바닷가를 기억해 보라. 바닷물에 둥둥 뜬 기름은 해안을 온통 검은색으로 칠해 놓았다. 파도는 끈적이는 기름으로 하얀 포말을 만들기도 힘겹다. 은빛으로 반짝이던 모래는 빛을 잃 고, 바닷가 생명체는 검은 파도의 재앙에 속수무책이었다. 온몸에 시커먼 기름을 덮어쓴 채 점점 다가 오는 죽음의 그림자에서 벗어나려 몸부림치는 바닷새에게 우리는 아무 말도 할 수 없었다.
태안에서 기름유출 사고가 난지 어언 5 년이 되어간다. 이 사고는 해양생태계에도 막대한 영향을 끼쳤 다. 우리는 1995 년 7 월 23 일 전라남도 여천군 소리도 인근 해상에서 발생한 시프린스호 기름 유출사 고의 예에서 태안 해양생태계의 미래를 유추해볼 수 있다. 시프린스호 사고 후 5 년이 지난 시점에서 조사한 결과 방제 활동을 열심히 했음에도 피해 지역 중 일부에서는 계속 잔존유가 남아있는 것으로 확인됐다.
기름유출 사고가 나면 해양생물은 어떤 피해를 입을까? 사고 시 유출된 기름에 의한 직접적인 피해도 있고, 사고 후 오랜 시간이 경과한 후에 나타나는 장기적인 피해도 있다. 직접적인 피해는 기름의 물리 적인 특성과 화학적 성분에 의해 발생한다. 물리적인 피해는 원유나 벙커유 등 점성이 큰 기름 때문에 질식하거나 체온이 떨어져 사망하는 경우다. 아가미에 유출유가 달라붙으면 어류는 호흡을 하지 못해 질식사한다. 해양조류는 깃털에 기름이 묻으면 방수성과 보온성이 떨어져 저체온으로 죽는다.
자료출처
차시 3-4/8
▣ 읽기자료 1 태안 기름유출 [ 다른 해결책 ] 기름에 불을 지르면 ?
Q. 태안에 막대한 량의 흐른 기름에 불을 질러서 다 태워버리면 한번에 청소하기가 쉽지 않나요?
A. 저도 한때 생각했지만 현재 닥친 바로 앞의 문제만 해결하려 했을뿐 나중에 더 크게 생길 문제에 대해 생각을 안해봐서 상당히 부끄러운 질문이였습니다.
물론 나중의 상황을 생각하지 않고는 최대의 해결책일 수 있습니다.
하지만 여기서 알아야 될 것은 태안유출로 인한 기름들은 아직 정제를 거치지 않은 원유입니다.
원유는 디젤,벙커유,나프타,가솔린,등유,경유 등등이 포함되어있습니다. 원유는 대표적으로 많이 알려 진 증류기를 통하여 정제가 됩니다.
모두 다 끓는 점이 다르기에 만약 불을 붙인다고 해도 대부분의 기름은 끓는 점이 높기에 라이터 같 은 약한 불로는 쉽게 붙지 않았을 것입니다.만약 모든 기름들이 불로 다 태워버린다고 가정합시다.
그러면 일단 타버린 기름은 기체,액체 혹은 고체로 다시 나눠질 것입니다.
기체로 된 기름중에는 불포화 탄화수소와 포화탄화수소로 갈려질터인데
그 중 불포화 탄화수소는 안정적이지 않은 탄화수소 이기에 반응성이 매우 좋아 우리가 꼭 필요한 산 소와 결합을 한다던지 공기 체계에 나쁜 악영향을 끼칩니다. 액체와 고체로 나눠진것은 밀도에 의해 물위에 떠 있거나 물 아래로 가라 앉을 것입니다.
이렇게 되면 결국 액체로 남아있던 기름이 공기중까지 범위를 넓히게 되어 우리나라에 영향을 많이 주는 편서풍을 타고 전세계로 공기오염이 퍼지게 될것입니다.
가뜩이나 힘들었던 문제를 더욱 커지게 만들었고 직접 처리하기 힘든 부분인 기체 부분까지도 환경오 염이 됨으로써 악영향은 점점더 커질것입니다.
결론은 이렇게 태우는 것보다 자원봉사단이 열심히 한 행동이 최선의 선택입니다.
▣ 읽기자료 2
○ 흡착 이란?
흡착이란, 접촉하고 있는 기체나 용액의 분자를 표면에 달라붙게 하는 모든 고체 물질의 성질이다. 2 개의 상이 접할 때 그 상을 구성하고 있는 성분물질이 경계면에 농축되는 현상으로써, 흡착제를 사용 하여 용액으로부터 어떤 기질을 제거하는 것을 말한다. 이것은 용질이 두 상의 경계면을 지나 1 개의 상으로부터 다른 상으로 이동하는 흡수와는 구별된다. 표면 또는 계면에 흡착이 일어날 때를 양흡착, 그 반대로 계면 쪽이 내부보다 성분농도가 엷어진 때를 음흡착이라 하며, 다량의 양흡착을 일으키는 물질을 흡착제라 한다.
예를 들면, 숯은 가장 오래 전부터 쓰인 흡착제이며 특히 흡착력을 강하게 한 활성탄 등으로 사용된 다. 그 밖에 각종 금속의 산화물, 특히 활성알루미나 ·실리카 ·산화티탄 등이 있고, 천연적인 것으로는 벤토나이트 ·산성백토 ·규조토 등이 알려져 있다.
○ 흡착제 란?
기체나 용액의 분자들이 고체 표면에 달라붙는 현상을 흡착이라 하는데, 이때 흡착을 받아들이는 고 체물질을 흡착제라고 한다. 흡착제 단위부피당 흡착되는 표면 넓이가 넓은 것이 우수한 흡착제이다. 흡 착제를 쓰는 목적은 불순물을 제거하여 물질을 정제하는 것, 색소를 흡착하여 제품으로부터 색을 없애 는 탈색, 습기의 제거, 냄새 제거, 물질의 분리 등이며, 화학반응 물질들을 흡착시킴으로서 반응을 빠 르게 하는 촉매로서의 용도도 중요하다. 크로마토그래피에서도 흡착제가 서로 다른 분자들을 분리하는 역할을 한다. 흡착을 일으키는 양은 일정한 온도에서는 흡착되는 물질의 농도나 압력에 따라서 증가하
는데, 그 정량적인 관계는 여러 가지 흡착등온식으로 나타낸다. 온도가 올라가면 흡착량이 줄어드는 것 이 보통이다. 일반적으로 흡착된 물질은 단분자층 이하로 쌓이는 경우도 있고 다분자층으로 쌓이는 경 우도 있다.
○ 활성탄 이란?
활성탄은 다양한 종류의 유기화합물을 흡착하므로 정수처리와 고차 폐수처리, 그리고 유기 산업 폐수 처리에 광범위하게 사용되는 흡착제다.
활성탄소란 입자 하나하나에 잘 발달된 무수한 미세공으로 이루어진 무정형의 탄소의 집합체이며 그 미세공은 상호 연결되는 무수한 통로로 구성되어 넓은 내부표면적을 갖고 있다. 이 표면적은 상대분자 크기에 따른 세공의 크기의 적합성과 함께 활성탄소의 생명인 흡착능력을 좌우하게 되며 활성탄소 1g 은 1,000~1,600 ㎡의 대단히 넓은 표면적을 갖고 있으며 세공의 분포는 10Å의 세공구조를 주로하여 150,000Å로 존재하는 해면상의 다공질이다.
활성탄은 기상이나 액상 또는 혼합조성이라도 특정성분을 종류에 관계없이 선택적으로 흡착하며 적합 한 처리에 의하여 흡착한 물질을 용이하게 탈착시켜 흡착력을 회복할 수 있어 흡착, 탈색, 탈취, 정제 회수, 촉매 등의 용도에 용이하게 사용기능을 갖고 있다.
제조방법은 목재·갈탄·이탄 등을 활성화제인 염화아연이나 인산과 같은 약품으로 처리하여, 건조시키 거나 목탄을 수증기로 활성화시켜 만든다. 일반적으로 활성탄은 가루상태나 입자상태로 제조되는데, 가 루인 것은 입자상태로 만들어 사용하기도 한다. 용도는 주로 흡착제로서 기체나 습기를 흡수시키는 데 사용되며, 그 밖에 용제의 회수제와 가스의 정제용 또는 탈색제로 쓰이는 등 용도가 다양하다.
○ 활성화
복사의 흡수나 고속입자선의 충격 등으로 인하여 원자나 분자 또는 이온 등이 고에너지 상태로 되어 화학반응이나 결정격자를 일으키기 쉬운 상태로 변하는 것을 말한다. 또 촉매작용으로 그 표면상태의 변화나 다른 물질의 첨가로 그 기능이 훨씬 높아지는 것을 뜻하는 것이므로, 활성탄도 이와 같은 활성 화제를 첨가하여 탄소질의 기능이 향상된 것을 뜻한다.
○ 흡착의 원리
고체표면의 분자,이온들은 결합에 의해 안정되는데 만약 결합을 이루지 못할 경우 물리적 또는 화학 적인 힘에 의해서 고체가 접촉하고 있는 물질을 표면으로 끌어당겨 붙잡아 두려는 경향이 있다.
▣ 읽기자료 3
“바다에서 기름을 빨아들인 흡착포도 체계적으로 수거해 관리하면 훌륭한 연료 자원이 될 수 있습니 다.”
태안 원유유출 사고로 흡착포 등 기름수거에 사용했던 폐기물이 또 다시 지역에 기름 피해를 주는 ‘2 차오염’ 논란이 일면서 “이번 사고를 계기로 기름수거에 사용한 폐기물을 고체연료로 재활용할 수 있 는 방안을 모색해야 한다.”는 목소리가 커지고 있다.
(중략)
성기준 부경대 환경시스템공학부 교수는 지난 16 일 국회의사당 의원회관에서 열린 태안해양오염 실태 분석 및 대책토론회에서 “현재 폴리프로필렌으로 만들어지는 흡착포를 천연 소재로 생산하고 기름을 수거한 폐기물이 안전하게 보관될 수 있는 시설을 갖추면 언제라도 훌륭한 고체연료로 활용할 수 있 다.”고 말했다. 천연 재료로는 양털이나 사람의 머리카락 등이 흡착력이 가장 우수한 것으로 알려져 있 다.
(중략)
충남지역 환경기술개발센터 정진도 센터장은 “피해 현장을 조사하면서 사태의 심각성과 중요성을 인식 하게 됐다.”며 “전국 17 개 지역환경센터와 힘을 합쳐 폐기물 수거 등에 있어서 정책적·기술적 지원 활 동을 지속적으로 벌여 나갈 계획”이라고 밝혔다.
▣ 읽기자료 4 - 오일펜스의 종류
○ 고형식
장점 : 부력제의 성능이 줄어들지 않는다. 가격은 저렴한 편이다. 취급이나 저장이 간편하다.
단점 : 보관시 부피가 크기 때문에 넓은 장소가 필요하다.
재료 : 폴리에스터, 나일론, 아라미드, 폴리우레탄 등 다양하다.
○자동팽창식
장점 : 취급이나 저장이 쉽고 매우 신속히 전장할 수 있다. 항공기에 의한 원거리 운송이 가능하다. 격 실에 공기가 자동 주입된다.
단점 : 구입비용이 비싸다. 구조가 복잡하여 수리하기 어렵고 수리비용이 비싸다.
종류 : 스프링 내장형, 공기주입식, 공기 · 물 주입식 등
○공기팽창식
장점 : 부피가 적어 보관이 간편하다. 부력이 크다. 항공기에 의한 원거리 운송이 가능하다.
단점 : 공기를 주입해야 하기 때문에 전장속도가 느리다.
차시 5~6/8
▣ 읽기자료
다양한 기름 유출 사고 대응 방안
○ 물살포
유출된 기름을 방제할 때, 가능하다면 모든 기름을 물에 부유한 상태에서 제거하는 것이 가장 좋다.
대부분의 방제 장비들이나 기술들이 물에서의 방제를 염두에 두고 개발된 것들이다. 그러나 해안선에 서 가까운 곳에서 대량의 기름이 유출이 발생한 경우 유출유가 해안에 도달하기 마련이다. 이런 경우 사용되는 방법인데 이것은 조간대의 식물 및 동물에 나쁜 영향을 줄 수 있으므로 시행시에는 주의를 기울여야 한다. 해안의 종류나 오염된 상태에 다라 물이나 모래를 분사하는 강도를 조절해야 좋은 결 과를 얻을 수 있다.
세척수를 회수하여야 하며, 역회과에 대한 고려도 하여야 한다. 강한 물쌀을 이용함으로 물리적 피해 가 발생한다.
조간대의 처리는 다음에 정리 하였다
○ 조간대에서의 방제 기술
대부분의 유류유출사고는 기상상태가 매우 좋지 않을 때 발생하므로 초동방제가 거의 되지 않는다.
결국 다량의 유류가 조간대 지역으로 이동하여 해양생태계를 파괴하게 된다. 우리나라의 조간대 지역 은 유류사고에 매우 취약한 환경조건을 가지고 있다. 복잡한 지형과 산재한 섬들로 인해 유출된 유류 가 접근할 수 있는 해안선의 범위가 넓으며 강한 왕복성 조류는 각종 해양생물이 서식하는 조간대 지 역에 유류를 빠르게 확산시킨다.
조간대에서의 유류오염 방제기술 역시 물리적, 화학적, 생물학적 방법이 있는데 이것 역시 지역적인 특성에 맞게 도입되어야 한다. 중요한 것은 조간대에서의 오염은 해상에서의 오염과는 달리 매우 지속 적이라는 것이다. 자갈이나 바위 틈에 스며든 유류는 제거되지 않아 사고발생 후 몇 년이 지난 후에도 유류가 다량으로 발견되고 있으며 조간대 저층에 퇴적된 유류가 파도에 의해 계속 유리되어 인근 조하 대 지역에서 서식하고 있는 저서생물에는 사고 발생 후 2∼3 년이 지나도록 계속해서 유류가 생물에 축적되어 발견되고 있다. 따라서 지속적인 생태계 복원을 위한 노력이 중요하다.
해상에서의 처리와 조간대에서의 처리 방법은 물리적 처리는 다소 차이가 있지만 화학적 처리나 생물 학적인 처리는 거의 비슷하다. 따라서 물리적 처리에 대해서만 자세히 언급하겠다.
1. 조간대에서의 물리적 처리 1) 바위와 인조물 지역
바위나 방파제 같은 인공구조물에 부착된 유류는 고압의 물로 세척한다. 60℃의 물을 10∼20L/min, 80∼140 bar 로 분무하여 유류를 떼어내고 오일펜스를 미리 설치한 해양쪽으로 밀어내어 스키머나 진 공펌프를 이용하여 수거한다. 스키머의 사용이 곤란할 경우에는 폴리우레탄 폼, 폴리프로필렌, 짚, 이 탄, 닭 깃털 등으로 흡착한다.
2. 자갈 지역
남해안의 조간대 지역은 다양한 크기의 바위 및 자갈로 이루어져 있으므로 유류가 깊히 스며들기 때 문에 수작업을 통해 일일이 제거한다. 낮은 점도의 유류는 고압력의 물로 제거하거나 흡착포로 닦아서 제거할 수 있지만 자갈 사이로 스며들어간 유류 제거는 지속적인 제거가 요구된다. 또한 점도가 높은 유류로 오염된 자갈은 모두 수거하여 화학적 처리를 해야한다.
3. 모래 지역
모래 지역은 해수욕장과 같은 관광지역임과 동시에 해양수산물이 서식하는 상업적 가치가 높은 지역 이므로 철저한 복원이 필요하다. 다량의 유류로 오염되었을 경우에는 그레이더나 유류 수거를 위해 고 안된 트랙터와 같은 중장비를 사용한다.
4. 진흙과 뻘 지역
진흙층은 배수가 잘 안되므로 거의 전역에 걸쳐 표층에만 유류가 분포한다. 이러한 지역은 낮은 압력 의 물로 씻어내는 방법이 있다.
(뻘 지역은 주로 풀이나 갈대 등이 많이 존재하는 곳으로 유류가 유출된 경우 거의 전 지역이 오염되 며 특히 물이 많이 존재하는 곳에서 피해가 심각하다. 다른 지역에 비해 자정작용이 빠른 속도로 일어 나지만, 다량의 유류에 의해 오염될 경우는 현장을 연소 처리하는 방법이 가장 일반적이다. 연소 처리 를 하더라도 2∼3 개월 안에 다시 식물이 생장하므로 빠른 기간 내에 원래 상태로 복원된다.)
2) 조간대에서의 화학적 처리
유처리제를 오염된 지역에 뿌리거나 오염물을 수거한 후 유처리제로 세척하는 방법이 있다. 즉 유류 로 오염된 자갈, 바위, 모래 등을 수거하여 유처리제로 세척하는 방법으로서 해상에서 직접 뿌려 사용 하는 방법과는 다르다. 조간대 지역에서 오염된 유류를 제거할 경우 최소한의 양을 사용하여 오염된 모래나 자갈 등과 유처리제의 접촉시간을 30 분 이하로 조절하는 것이 적당하다. 또한 직접 수거하여 세척할 경우, 세척효과는 오염지역의 토양조성과 유처리제의 종류에 따라 다르나 일반적으로 0.1%로 희석한 유처리제를 사용할 경우 높은 세척효과를 나타낸다.
3) 조간대에서의 생물학적 처리
역시 두 가지 방법이 있는데 첫째는 오염 지역에 영양염을 첨가하여 오염된 지역에 이미 존재하는 유 류 분해 미생물의 활동을 촉진시켜 유류 분해능을 향상시키는 방법이고 둘째는 인위적으로 배양된 유 류 분해 미생물을 오염지역에 첨가하는 방법이다.
○ 유회수기 1) 친유성 유회수기
기름을 잘 흡착할 수 있는 친유성 물질을 이용하여 기름을 수거하는 방법이다. 일종의 기계화된 흡착 재 사용 방법이라고도 할 수 있다. 친유성 유회수기의 종류로는 브러쉬, 디스크, 로프/벨트 및 흡착재 형식 유회수기 등이 있다. 친유성 표면이 유막 속으로 이동하면 기름이 표면에 붙어서 올라오게 되는 데 표면에 묻은 기름을 긁거나 짜내어 분리한 뒤 유수집구역으로 보낸다.
2) Weir
기름이 물보다 비중이 작기 때문에 물 위에 뜨는 성질을 이용하여 기름과 물을 분리한다. 기름과 물
6. 차시별 학생 평가기준 및 방법
차시 평가기준(성취수준) 평가방법 평가도구
1~2 /8
상 다양한 기름 유출 사고를 조사하고 간이 기름 유출 사고를 실험하여 피해를 3 가지 이상 설명할 수 있다.
관찰평가 관찰평가지
중 다양한 기름 유출 사고를 조사하고 간이 기름 유출 사고를 실험하여 피해를 1 가지 이상 설명할 수 있다.
하
다양한 기름 유출 사고를 조사하고 간이 기름 유출 사고를 실험할 수 있으나 피해를 설명하는데 어려움 이 있다.
3~4 /8
상
다양한 기름 유출 해결 원리를 실험을 통해 알아보 고 해결 원리의 장단점을 각각 2 가지 이상 설명할 수 있다.
관찰평가 관찰평가지
중
다양한 기름 유출 해결 원리를 실험을 통해 알아보 고 해결 원리의 장단점을 각각 1 가지 이상 설명할 수 있다.
하
다양한 기름 유출 해결 원리를 실험을 통해 알아볼 수 있으나 해결 원리의 장단점을 설명하는데 어려움 이 있다.
5~6 /8
상
실제 기름유출 사고를 가정하고, 모둠 내에서 해결 방법과 과정을 정리하여 구체적인 자료를 만들어 발 표할 수 있다.
모둠별 토론평가 자기/동료평가지 (학생용) 중 실제 기름유출 사고를 가정하고, 모둠 내에서 해결
방법과 과정을 정리하여 발표할 수 있다.
하 실제 기름유출 사고를 가정하고, 모둠 내에서 해결 방법과 과정을 정리할 수 있다.
7~8
/8 상 연계성을 지닌 프로젝트 내용을 바탕으로 모둠별로
과학 동화를 만들고 발표할 수 있다. 포트폴리오 포트폴리오 의 경계면에 최대한 정교하게 위치를 맞추고 상단의 기름만 집유부 안으로 흘러 들어가게 하여 수거하 는 방식이다.
3) 진공식 유회수기
진공 펌프나 공기 압력차 장치를 이용하여 물 표면에 부유하고 있는 기름을 직접 저장용 선박으로 흡 입하는 것이다. 흡입 효율을 증대시키기 위해서, 해수 표면과 접촉하는 면을 증가시키기 위해서 끝단을 넓혀놓은 특수 설계 유회수용 흡입판을 호스의 끝에 붙인다. 흡입 호스의 직경에 따라 흡입할 수 있는 고체의 크기가 결정되며, 만약 직경보다 큰 고체 덩어리를 흡입하는 경우에는 호스가 막히게 되고 부 분적, 또는 전체적 진공 상실을 초래하게 된다. 발화점이 낮은 휘발성 유류는 흡입하는 과정에서 가벼 운 증기를 발생시키는데 화재를 일으킬 위험성이 크기 때문에 이러한 유류의 흡입은 피해야 한다.
4) 수력식 유회수기
수력식 유회수기에는 Hydrocyclone, Submersion Plane 및 Water jet 등이 있다. 수리역학식 방법 으로 기름을 퍼올리거나 끌어들여서 유수집구역으로 보낸다. Water jet 방식 유회수기는 통상 고정설 치된 상태로 사용한다
가. 관찰평가지(1~2차시)
번호 이름
지식 태도
배움과 성장의 기록 기름 유출 사고에 의한
피해를 설명할 수 있다.
간이 기름 유출 실험에 적극적으로 참여하였다.
상 중 하 상 중 하
※ 평가 노하우 : 자신이 지닌 지식을 충분히 활용하여 원인과 결과를 관련지을 수 있는 논리 적인 능력을 평가한다.
나. 관찰평가지(3~4차시)
번호 이름
지식 태도
배움과 성장의 기록 기름 유출 해결 원리를
1가지 이상 설명할 수 있다.
토의에 적극적으로 참여하였다.
상 중 하 상 중 하
※ 평가 노하우 : 모둠별로 장단점을 토의할 시간을 충분히 준 후 장단점에 대하여 확실히 알고 있다면 실험 참여도는 평가에 반영하지 않는다.
다. 자기/동료평가지(5~6차시)
평가방법 평가기준 평가
상 중 하
자기평가
실제 기름 유출 사고의 경과를 바르게 이해하였다.
과학적 원리와 관련지어 기름 유출 사고 해결 대책을 세웠다.
중요한 내용이 무엇인지 알기 쉽게 발표하였다.
동료평가
기름 유출 사고의 해결에 대한 의견을 논리적으로 이야기하였다.
발표에 관련된 자료를 만들거나 청중에게 받을 질의응답을 준비하 는 등 적극적인 태도로 모둠활동에 참여하였다.
※ 평가 노하우 : 모둠별 평가가 아닌 모둠 내 동료평가로 진행하도록 한다.
중 모둠별로 프로젝트와 관련된 과학 동화를 만들고 발 표할 수 있다.
하 모둠별로 과학 동화를 만들고 발표하는 데 어려움이 있다.
라. 포트폴리오 평가지(7~8차시)
모둠명
평가 영역 평가항목
평가
(매우우수5, 우수4, 보통3, 미흡2, 매우미흡1)
5 4 3 2 1
모둠별 평가
(25)
주제선정 목표에 알맞은 주제를 선정하였다.
자료수집 주제에 알맞은 자료를 준비하였다.
자료정리 이해하기 쉽도록 표와 그래프, 이미지 등을 사용하여 자료를 정리하였다.
발표 적극적인 태도로 발표하였다.
모둠별 협동 알맞은 역할분담을 통해 협동이 잘 이루어졌다.
합계 개별
평가 (25)
모둠원(번호) 15 17 20 21
자기평가점수(5) 동료평가점수(10)
체크리스트(10) 합계 종합
평가 (50)
모둠별평가 점수 +개별평가 점수
상(40이상), 중(25이상), 하(25미만)
상 중 상
※ 평가 노하우 : 학습초기 단계부터 마지막 단계까지의 논리적 연계성을 본다.
7. 학교생활기록부 기재 예시
항목 학생부 기재 예시
교과학습발달상황 세부능력 및 특기사항
(미술) 환경 보호 주제가 드러나도록 대상을 표현하는 능력이 뛰어남.
아이디어가 풍부하여 자기의 생각을 다양한 모양과 색을 사용하여 표현함.
(수학)넓이와 부피를 이해하고 그 성질을 이용하여 실생활 문제를 해결함.
실생활 문제에서 수치를 측정하여 띠그래프와 원그래프로 잘 나타냄.
행동특성 및 종합의견
창의적인 사고력이 요구되는 과학 문제 해결을 잘하며 상상력이 뛰어나 기발한 아이디어를 제시함.
지적탐구심이 강하며 의견을 논리적으로 표현하는 능력이 뛰어나 친구들과의 토의를 이끌어 감.
