제품 만들기

융합인재교육(STEAM)

프로그램 초등 3-4

교사용

불편한 날씨에

나를 돕는

제품 만들기

본 프로그램은 2012년 창의재단의 융합인재교육(STEAM)의 과학 예술 융합형 프로그램의 일환으로

‘생체모방기술을 적용한 산업디자인융합형 창의적 제작활동' 주제에 대한 연구개발과제로 진행된 교과과정입니다.

이 프로그램은 초등학생 3-4학년 용으로 초등학생 5-6학년 '혹등고래를 닮고 싶은 프로펠러 이야기' 프로그램과 함께 시리즈로 제작되었습니다.

창의융합의 미래 인재를 육성하는 방식으로 예술과 과학을 연결하는 매개체의 역할 로 디자인적 사고가 중요합니다. 2006년 미래 학자 다니엘 핑크는 “새로운 시대가 온다”에서 미래 시대를 지배하는 인재가 갖추어야 할 자질로 디자인, 스토리, 조화, 공 감능력, 재미의 요소, 삶의 의미찾기 라는 6가지를 꼽았습니다. 본 프로그램에서는 새 로운 시대 인재에게 요구되어지는 요소들을 포함하며, 특히 디자인적 사고를 통한 디 자인중심의 STEAM프로그램으로 디자인되었습니다.

1) 과학, 예술 융합 교육에 디자인적 사고를 접목함으로서, 학생들이 일상생활을 직접 디자인할 수 있는 기회를 제공하고, 사용자 중심, 비즈니스 중심, 기술 중심이 잘 조화를 이루는 학습경험들을 확대할 수 있을 것입니다.

2) 일선 과학교사 뿐만 아니라 미술교사, 예술교사들이 STEAM교육을 통한 창의체험 활동에 더 쉽게 참여 할 수 있으며, 참여 활성화를 통한 창의융합교육 실현할 것입 니다.

3) 학생들이 융합프로그램을 통해 과학/예술을 통합적으로 이해하고, 융합적사고와

문제해결력을 배양하여 미래시대가 요구하는 창의적인 인재로 성장에 기여합니다.

프로그램을 소개하다

이 프로그램은 자연으로부터 조형 중심의 영감을 얻는 예술창작을 넘어서, 생물의 우수한 특 성에 숨겨진 과학, 기술의 원리를 이해하고 이를 디자인에 활용함으로써 과학과 디자인을 융 합한 통합프로그램으로 디자인 되었습니다. 학생들은 이미지 카드를 통해 어떻게 자연의 원 리가 제품개발에 응용 되었는지를 확인합니다. 아이디어 개발을 위해 자연을 이용하는 방법 을 배웁니다. 또한 디자인적 프로세스를 적용하여 어떻게 아이디어를 발견하고 적용하는지를 익히고, 사용자 중심의 디자인적 사고를 통해 학생이 스스로 어떻게 문제를 해결해 나가는지 의 능력을 기릅니다.

다양한 교과 교사들이 쉽게 지도할 수 있도록 관련 기술과 디자인에 대한 기본 정보 및 수업 활용 자료들이 상세하게 제공되기에, 어떤 전공이라도 쉽게 가르칠 수 있습니다.

모든 프로그램은 아래 2가지 방식으로 진행이 됩니다. 하나는 기술중심의 방법으로 학생 들이 생물의 특성과 적용된 과학원리와 기술을 익힌 다음에 그 원리가 적용될만한 필요한 삶의 영역을 찾아가는 프로세스입니다 (A 방식) 다른 하나의 방식의 사람들의 필요에서부 터 시작해서 문제점을 찾아내고 그 문제를 해결하는 방법을 찾는 과정 가운데 생체모방형 의 기술을 적용시켜 나가는 것입니다.

“불편한 날씨에 나를 돕는 제품 만들기” 프로그램은 B 방식을 적용하여 학생들이 스스로 문제점을 발견하고 정의한 다음에 다양한기술을 활용해서 문제를 풀고 새로운 대안을 제 시하는 디자인을 합니다.

“혹등고래를 닯고 싶은 프로펠러 이야기” 프로그램은 A 방식으로 흑동고래 지느러미의 원 리 자체를 이해하고, 이후에 이를 가장 효율적으로 활용할 수 있는 삶의 문제를 찾아 내어 해결하는 방식입니다.

“자연을 옮겨 담은 휴대폰 케이스” 프로그램은 관찰을 통해서 사람들의 자연 환경에 숨겨 져 있는 패턴의 원리를 이해합니다. 그리고 이를 미학적인 형식으로 표현해서 일상적인 제 품에 녹여내는 과정을 진행합니다.

수업설계의 원리

A. 생물의 특성과 적용된 과학 원리를 파악하고 제품 디자인하기

B, 문제점, 제품컨셉으로부터 생체모방을 이용하여 제품 디자인하기

가드너가 주장하는 여덟 가지 지능들은 여러 가지 복잡한 방식으로 함께 작용, 지 능들은 항상 서로 교류하면서 작용한다.

이 프로그램을 학습하고 나면 가드너가 주장하는 여덟 가지 지능 중에 다음과 같은 지능이 발달할 수 있다.

가드너의 다중이론

프로그램을 학습하고 나면

모둠 토의 및 조작과 체험위주의 수업구성으로 흥미를 높일 수 있는 이 프로그램은 1) 불편한 문제점을 해결하는 과정에서 디자이너의 사고 능력을 경험하는 감성적 체험을 할 수 있다.

2) 실생활에서 적용가능한 자연의 특성을 알 수 있다.

3) 창의적 아이디어를 통해 작품을 제작함으로써 성취감을 얻을 수 있다.

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신체를 이용해 표현하는 능력 언어의 구조, 의미, 실제활용능력 시각적, 공간적 아이디어 표현 타인의 의도 등을 지각하는 능력

자기 자신을 이해하고, 느낄 수 있는 인지적 능력 주변 사물을 자세히 관찰하는 능력

추리, 일반화, 계산, 가설검증 음악의 리듬, 음색 등에 대한 민감성 신체-운동학적 지능

언어적 지능 공간적 지능 대인관계 지능 자기이해 지능 자연탐구 지능 논리-수학적 지능 음악적 지능

상황제시 - section 1

학생이 문제해결 필요성을 구체적으로 느낄 수 있는

- section 2 학생 스스로 문제해결을 찾아가는

창의적 설계 1

- section 4 학생이 문제를 해결하였다는

성공의 경험

전체 흐름도

- section 3 창의적 설계 2

학생의 일상생활에서 문제를 해결해가는

프로그램 구성도

- 섹션별 내용 정리

- Tip. 확인하기

- 생각 다지기 이렇게 보세요

중요 주제별로 나누어 각 강의 내용을 정리하여 핵심 내용을 쉽게 알아볼 수 있도록 하였다.

활동별 교사가 유념하고 있어야 하는 부분들에 대해서 정리해 참고할 수 있도록 하였다.

각 섹션 학습을 끝낸 후 교사의 질문으로 학생들의 생각을 정리해 줄 수 있도록 하였다.

불편한 날씨에 대해 생각해 본 적 있나요?

불편한 날씨에

나를 돕는 제품은 무엇이 있을까?

1. 학생들은 평소에 느꼈던 불편한 날씨의 문제점들에 대해 이야기해 본다.

2. 이러한 문제점들을 해결해 줄 수 있는 제품에 적용 가능한 자연의 특성을 이해한다.

1. 불편한 문제점을 해결하는 과정에서 디자이너의 사고 능력을 경험하는 감성적 체험을 할 수 있다.

2. 실생활에서 적용가능한 자연의 특성을 알 수 있다.

[불편한 날씨에 나를 도와주는 제품 디자인하기]

전체 프로그램 흐름도

상황 제시

학생이 문제해결 필요성을 구체적으로 느낄 수 있는

창의적 설계_1

학생 스스로 문제해결을 찾아가는

01

02

아이디어를 내고 제품을 제작해보자

나만의 제품을 판매해보자!

1. 재료 예산안을 작성해 경제적인 면을 고려하게 된다.

2. 창의적 아이디어를 통해 작품을 제작함으로써 성취감을 얻을 수 있다.

1. 제작된 제품의 특성을 강조하여 발표해 본다.

창의적 설계_2

학생의 일상생활에서 문제를 해결해가는

성공의 경험

학생이 문제를 해결하였다는

03

04

[불편한 날씨에 나를 도와주는 제품 디자인하기]

논리 구성도

교과과정 연계 :

[과학] 초등3-1 (4.날씨와 우리생활) 날씨와 우리생활의 관계 알기 [과학] 초등3-2 (2. 동물의 세계)

동물의 생김새와 특징 알기 [과학] 초등4-2 (1. 식물의 세계)

식물의 생김새와 특징 알기

[미술] 초등 3-1 (4. 자연환경과 미술)

자연에서 찾아보기, 자연물로 표현하기 [미술] 초등 3-2 (10. 디자인과 생활)

무늬를 찾고 무늬 만들기

[국어] 초등3-2 (2. 이렇게 하면 돼요) 안내문 만들기

[수학] 초등3-2 (7. 자료 정리)

자료의 특징에 알맞게 그래프로 나타내기

전 체 구성도

S

T

E

A

M

STEAM 요소 : 교과과정 연계:

[S] [T] [E] [M]

[과학] 초등3-1 (4.날씨와 우리생활) 날씨와 우리생활의 관계 알기 날씨로 인한 피해와 방지책 알아보기 [과학] 초등3-2 (2. 동물의 세계)

동물의 생김새와 특징 알기 [과학] 초등4-2 (1. 식물의 세계)

식물의 생김새와 특징 알기

section 1

불편한 날씨로 인해 겪는 문제점과 해결방안에 대해 생각해보고,

해결책을 자연의 특성에서 가져오기 위해 자연의 특성을 이해한다.

STEAM 요소 : 교과과정 연계:

[S] [T] [E] [A] [M]

[미술] 초등 3-1 (4. 자연환경과 미술)

자연에서 선, 형, 색, 질감, 양감, 동세 찾아보기 자연을 이용한 생활용품과 미술용품 찾아보기

section 2

디자이너가 문제점에서 시작해 제품 아이디어를 내는

사고 능력을 경험한다.

우수한 자연의 특성을 응용해 제품을 개발해보기로 한다.

STEAM 요소 : 교과과정 연계:

[S] [T] [E] [A] [M]

[미술] 초등 3-2 (10. 디자인과 생활) 자연물을 이용하여 표현하기 무늬를 찾고 무늬 만들기

section 3

제품을 설계할 때 이윤에 대한 경제적인 측면을 고려해야 한다.

사용할 재료, 수량, 단가 등을 생각하고 체계적으로 제품을 계획한다.

STEAM 요소 : 교과과정 연계:

[A]

[국어] 초등3-2 (2. 이렇게 하면 돼요) 안내문 만들기

section 4

자신의 의견을 체계적으로 정리하여 발표한다.

다른 사람의 의견을 들을 때는 타당성을 판단하며 들어본다.

[불편한 날씨에 나를 도와주는 제품 디자인하기]

CONTENTS

section 1

section 2

14

22

불편한 날씨에 대해 생각해 본 적 있나요?

1-1 디자이너의 사고 과정 1-2 일상의 문제점 발견

1-3 자연에서 빌려오는 아이디어 1-4 카드놀이로 이해 더하기

2-1 문제점에 따른 해결안 발견

2-2 자연원리 카드에서 아이디어 가져오기 2-3 제품 설계도 작성하기

2-4 아이디어 스케치

자연에서 아이디어를 빌려 불편한 날씨에

나를 도와줄 제품을 계획해보자!

44 36 Information

[부록] 자연 원리 카드 자연-적용 사례 카드 학생용 활동지

section 4

32

4-1 발표 내용 정리 4-2 체크리스트 확인 4-3 나만의 제품 소개하기 4-4 친구들과 함께 평가하기

나만의 제품을 판매해보자.

section 3

26

3-1 재료 예산안 계획하기 3-2 재료 구매하기 3-3 제품 제작하기 3-4 자체 평가하기

필요한 만큼의 재료를 구매하여

제품을 제작해보자!

STEAM

요소 : 교과과정 연계:

[S] [T] [E]

[과학] 초등3-1 (4.날씨와 우리생활) 날씨와 우리생활의 관계 알기

날씨로 인한 피해와 방지책 알아보기 [과학] 초등3-2 (2. 동물의 세계)

동물의 생김새와 특징 알기 [과학] 초등4-2 (1. 식물의 세계)

식물의 생김새와 특징 알기 불편한 날씨로 인해 겪는 문제점과

해결방안에 대해 생각해보고,

해결책을 자연의 특성에서 가져오기 위해 자연의 특성을 이해한다.

section 1 ^{불편한 날씨에 대해} 생각해 본 적 있나요?

[학습목표]

1. 학생들은 평소에 느꼈던 불편한 날씨의 문제점들에 대해 이야기해 본다.

2. 이러한 문제점들을 해결해 줄 수 있는 제품에 적용 가능한 자연 특성을 이해한다.

[준비물]

교사 : 활동지 1-1, 1-2, 자연-적용 사례 카드 학생 : 필기도구

수업형태: 강의, 토론, 발표 소요시간: 총 80분 (2차시)

디자이너의

사고 과정(10분) 자연에서 빌려오는 아이디어(20분)

일상의 문제점 발견(30분) 카드놀이로 이해 더하기(20분)

1-2

1-3

1-4

디자이너의 사고하는 과정에 대해 차례대로 알아본다.

평소에 느꼈던 불편한 날씨의 문제점에 대해 이야기해 보게 한다.

생활 속에서 일어나는 폭염, 폭설, 폭우와 관련하여 자유롭게 이야기하여 자주 느꼈던 일상 생활 속의 일들을 생각나게 한다.

생각 열기

생각 더하기

1-1. 디자이너의 사고 과정

1-2. 일상의 문제점 발견

17 [ 준비물] 활동지1-1

[ Tip]

1. 경험을 떠올려 적어야 하므로 학생들에게 많은 이야기들을 나눠보게 한다.

- 폭염시, 너무 뜨거워서 살이 따가웠어요.

- 폭설시, 눈길이 얼어서 넘어졌어요.

- 폭우시, 비바람이 불어 우산을 고정시키기 힘들었어요.

불편한 날씨에 대해 각자 경험한 내용들을 [활동지 1-1]에 적어보고, 이 중 특별한 경험들에 대해 서로 토의한다.

1. 교사는 학생들이 모둠별로 5~6명씩 앉을 수 있도록 자리를 배치하게 한다.

2. 학생들에게 불편했던 날씨의 경험을 떠올려 자유롭게 이야기해 보게 한다.

3. 모둠별로 [활동지 1-1]을 나누어 주고 토의하여 작성하게 한다.

4. 가장 큰 문제점이라고 생각하는 것을 문제점 카드에 작성하게 한다.

교사 가이드

불편한 날씨에 우리를 도와주고 있는 제품들에 대해 생각해본다.

어떠한 제품들이 있을까?

- 폭염시, 선글라스로 눈부심을 막을 수 있어요.

- 폭설시, 방수장갑을 끼면 손이 시리지 않아요.

- 폭우시, 우의를 입으면 온 몸을 막을 수 있어요.

[ 준비물 ] 활동지 1-1, 1-2 [ Tip]

1. 문제점 카드에 맞는 도우미 카드가 작성되어야 한다.

활동 하기

1. 날씨와 관련된 모든 제품에 대해서 얘기해보게 한다.

2. 모둠별로 [활동지 1-2]를 나눠준다.

3. [활동지 1-1]에 작성한 내용을 참고하여, 불편한 상황에 필요한 제품들을 적어보게 한다.

4. [활동지 1-] 문제점 카드에 적힌 문제점에 맞는 도우미 카드를 작성하게 한다.

교사 가이드

19

문제점에 맞는 도우미 카드가 작성되었다면, 새로운 제품 아이디어를 내봐 야 한다.

자연에서 아이디어를 가지고 오자.

자연에서 아이디어를 가져와 제품을 만든 유명 디자이너들의 사례가 있다.

학생들과 함께 자연을 모방한 사례에 대해 이야기 한다.

도예가 사미린네의 물컵

핀란드 현대 디자인을 대표하는 알바 알토의 화병

핀란드 호수에서 영감을 받아 디자인한 작품 사보이 화병(1937)

1-3. 자연에서 빌려오는 아이디어

“제 아이디어의 대부분은 핀란드의 자연에서 왔습니다.

자연과 여행을 통해

작품의 영감을 얻고 있습니다.”

'이딸라'라는 그릇을 디자인하는

유명 브랜드의 디자이너 오이바 또이까의 작품 새의 생명력 넘치는 모습을 작품으로 담아낸 작품

[Tip]

1. 자연의 형태와 자연의 특성을 가지고 온 사례를 정확히 이해시킨다.

학생들이 잘 알고 있는 스파이더맨 사례를 이용해 자연의 특성을 가지고 온 사례에 대해서도 이야기해 본다.

디자이너들의 사례와 달리 스파이더맨의 사례는 자연의 특성을 가지고 온 사례이다.

거미들은 다리에 미세한 털 60여 만개가 있다.

60여 만 개의 털이 바닥에닿으면 반데르발스의 힘이 생긴다고 한다.

'반데르발스의 힘' : 연구한 학자의 이름을 본 떠 만든 반데르발스의 힘은 분자들 사이에 아주 가까운 거리에 있을 때 서로 끌어당기는 힘이 작용한다고 한다.

거미의 이 털들은 자신의 무게보다

170배가 넘는 무게를 지탱할 수 있다고 한다.

이 힘은 바닥의 표현 상태에 영향을 받지 않아, 표면이 젖었거나 미꾸러워도

자유롭게 다닐 수 있다고 한다.

21

활동 하기

생각 다듬기

[준비물] 자연-적용사례 카드 [Tip]

1. 카드 연결은 빠르게 진행될 수 있으나, 왜 그렇게 생각하는지, 어떠한 사실을 알게되었는지를 이야기하게 한다.

자연을 모방한 사례 중에 '자연'과 자연을 적용한 사례를 카드로 제공하여 다양한 사례들을 보면서 이해를 돕는다.

카드에는 자연의 형태를 가지고 온 사례와 자연의 특성을 가지고 온 사례 들이 함께 정리되어 있어 연관 카드끼리 연결시켜 보고, 왜 그런지에 대해 토의하게 한다.

교사는 모둠별로 ‘자연 카드’와 ‘적용사례 카드’를 제공한다.

카드 연결 활동이 끝난 후

- 어떤 특성을 도입했는지 살펴본다.

- 이 외에 우리 주위의 자연 환경에 어떤 특성이 있는지 생각한다.

1-4. 카드놀이로 이해 더하기

자연물 카드

STEAM

요소 : 교과과정 연계:

[S] [T] [E]

[미술] 초등 3-1 (4. 자연환경과 미술)

자연에서 선, 형, 색, 질감, 양감, 동세 찾아보기 자연을 이용한 생활용품과 미술용품 찾아보기 [미술] 초등 3-2 (10. 디자인과 생활)

무늬를 찾고 무늬 만들기 디자이너가 문제점에서 시작해

제품 아이디어를 내는 사고 능력을 경험한다.

우수한 자연의 특성을 응용해 제품을 개발해보기로 한다.

section 2 자연에서 아이디어를 빌려 불편한 날씨에

나를 도와줄 제품을 계획해보자!

[학습목표]

1. 불편한 문제점을 해결하는 과정에서 디자이너의 사고 능력을 경험하는 감성적 체험을 할 수 있다.

2. 실생활에서 적용가능한 자연의 특성을 알 수 있다.

[준비물]

교사 : 활동지 2-1, 자연 원리 카드 학생 : 필기도구, 도화지

수업형태: 강의, 토론, 발표 소요시간: 총 40분 (1차시)

문제점에 따른

해결안 발견(5분) 제품 설계도 작성하기(15분)

자연원리 카드에서 아이디어 가져오기(10분)

아이디어 스케치(10분)

2-2

2-3

2-4

불편한 날씨에 나를 도와줄 제품을 제작하기 위한 계획을 세운다.

우리의 문제점은 [활동지 1-1] 문제점 카드에 작성하였고, 그에 맞는 도우 미 카드도 작성하였다.

현재의 문제점을 생각하면서 제품 제작을 고민해보기로 한다.

아이디어는 자연의 우수한 특성에서 빌려오기로 한다.

모둠별로 '자연 원리 카드'를 보고 토의하여 제품에 필요한 아이디어를 가 져오기로 한다.

생각 열기

[ 준비물 ] 활동지 1-1,1-2, 자연 원리 카드 [ Tip ]

모둠별로 아이디어를 가지고 오고 싶은 자연 원리 카드는 한 장씩만 선택하게 한다.

2-1. 문제점에 따른 해결안 발견

2-2. 자연원리 카드에서 아이디어 가져오기

25

활동 하기

[ 준비물 ] 활동지 2-1 [ Tip ]

아이디어에만 집중해 기본적인 자연에서 모티브를 얻는 것을 잊어 버리지 않 도록 중간 중간 의미를 부여한다.

모둠별로 선택한 문제점과 도우미 제품, 거기에 아이디어로 추가할 자연원 리 카드를 발표해보고, 다른 모둠의 의견을 들어본다.

불편한 날씨의 경험을 살려 이를 개선 방향을 토의하여 [활동지 2-1] 제 품 설계도를 작성한다.

설계도가 완성되면 아이디어 스케치를 진행하여 모둠의 아이디어가 잘 나 타나게 한다.

- 모둠이 선택한 문제점은 무엇이었나요?

- 문제점에 맞는 도움을 주는 제품이 어떤 것들이 있나요?

- 자연원리 카드에서 가지고 온 아이디어는 어떤 것인가요?

- 기존 제품과 새로운 아이디어를 어떻게 연결할 수 있나요?

2-3. 제품 설계도 작성하기

2-4. 아이디어 스케치

STEAM

요소 : 교과과정 연계:

[S] [T] [E] [A] [M]

[미술] 초등 3-2 (10. 디자인과 생활) 자연물을 이용하여 표현하기 무늬를 찾고 무늬 만들기 제품을 설계할 때 이윤에 대한

경제적인 측면을 고려해야 한다.

사용할 재료, 수량, 단가 등을 생각하고 체계적으로 제품을 계획한다.

section 3 필요한 만큼의 재료를 구매하여

제품을 제작해보자!

[학습목표]

1. 재료 예산안을 작성해 경제적인 면을 고려하게 된다.

2. 창의적 아이디어를 통해 작품을 제작함으로써 성취감을 얻을 수 있다.

[준비물]

교사 : 활동지 3-1, 3-2, 자연 원리 카드, 다양한 만들기 재료들 학생 : 필기도구, 도화지

수업형태: 강의, 토론, 발표 소요시간: 총 80분 (2차시)

재료 예산안 계획하기(15분)

재료 구매하기 (5분)

제품 제작하기(50분)

자체 평가하기(10분)

3-2

3-3

3-4

실제 디자이너들은 제품을 제작할 때에 설계도와 예산이 맞지 않아 원하던 제품을 제작하지 못할 때가 있다.

학생들도 설계한 제품을 제작하기 위해 재료를 직접 선택하고, 주어진 금 액 내에서 계획적으로 구매하여 이윤을 남겨야 한다.

활동

하기

재료의 단가가 적힌 [활동지 3-1]을 모둠별로 나눠주어 재료 구매에 대해 토의한다.

3-1. 재료 예산안 계획하기

1. 모둠별로 자리를 배치시킨다.

2. 재료의 단가가 적힌 [활동지 3-1]을 모둠별로 나눠준다.

3. 모둠별로 전체 1000코인이 제공되고, 최대 이윤을 남겨야 함을 인지시킨다.

4. 계획했던 설계도에 맞춰 필요한 수량을 계획하여 구매해야 함을 강조하고 재료 구매에 대해 토의하게 한다.

5. 재료 예산안을 작성하여 재료를 구입하게 한다.

교사 가이드

[ 준비물 ] 활동지 3-1, 3-2, 활동지 3-1에 적힌 재료들, 그 외 필요한 재료들 [ Tip ]

1. 교사는 다양한 재료들을 사전에 교실 앞에 준비해둔다.

2. 준비된 재료의 단가를 사전에 정해 둔다.

3. 1000코인 안에서 해결되야 하므로 단가를 정할 때 주의한다.

4. 특별 재료는 제품별로 필요한 재료를 교사 재량을 추가해서 사용합니다.

생각 열기

29

모둠별로 상의하여 제품 제작에 필요한 재료 예산안을 [활동지 3-2]에 작 성한다. 재료 예산안 작성이 완성된 모둠부터 필요한 재료를 교실 앞에 나 와서 구매한다.

3-2. 재료 구매하기

제시된 재료들은 모둠별로 1000코인까지 구입이 가능하며, 최종 제품이

완성되고 나면 1000코인의 가격으로 판매가 이뤄질 것이며, 최대의 이윤

을 남겨야 한다.

일상의 불편함에서 시작하여 문제점을 찾아내고 그 문제를 해결하는 방법 을 찾는 과정에서 생체를 모방한 기술을 적용하여 제품을 제작한다.

자연 모방의 아이디어가 잘 묻어나고 있는지, 기능적인 면이 표현되고 있 는지, 디자인적인 면은 고려하고 있는지, 경제적인 면에서 이윤은 남는지 등을 계속 고려하면서 제작한다.

3-3. 제품 제작하기

열기

[ Tip ]

1. 교사는 학생들이 각 작품의 여러 측면을 동시에 고려하여 생각하게 한다.

1. 구매한 재료를 이용해 아이디어 제품을 제작하게 한다.

2. 제작 중간에 다음과 같은 내용들을 상기시켜 좋은 결과물이 나올 수 있게 한다.

- 자연에서 가지고 온 아이디어가 잘 나타나고 있는지 확인하게 한다.

- 기능적인 면은 어떻게 표현할 것인지 생각하게 한다.

- 디자인적인 측면에서 보기 좋게 만들어 지고 있는지 생각하게 한다.

3. 제품이 완성되고 나면 자체 평가를 통해 수정ㆍ보완하게 한다.

교사 가이드

31

[제품 제작 과정]

3-4. 자체 평가하기

하기

생각 다듬기

모둠별로 완성된 제품을 자체 평가를 한다.

기능적인 면, 디자인적인 면, 경제적인 면 등이 잘 고려되었는지 어떤 부

분을 수정ㆍ보완하면 좋을지 토의한다.

STEAM

요소 : 교과과정 연계:

[S] [T] [E] [A] [M]

[국어] 초등3-2 (2. 이렇게 하면 돼요) 안내문 만들기

자신의 의견을 체계적으로 정리하여 발표한다.

다른 사람의 의견을 들을 때는 타당성을 판단하며 들어본다.

section 4 ^{나만의 제품을 판매해보자.}

[학습목표]

1. 제작된 제품의 특성을 강조하여 발표해 본다.

[준비물]

교사 : 활동지 4-1,4-2 학생 : 필기도구

수업형태: 강의, 토론, 발표 소요시간: 총 40분 (1차시)

발표 내용 정리(10분)

나만의

제품 소개하기(10분)

체크리스트 확인

(5분) 친구들과 함께

평가하기(15분)

4-2

4-3

4-4

4-1. 발표 내용 정리

스티브 잡스가 애플에 새로운 제품이 나올 때 마다 발표를 했듯이, 모둠별 로 제작한 제품을 친구들 앞에서 발표한다.

제품을 효과적으로 말할 수 있는 방법을 이해하고 발표할 내용을 정리한 다.

정리된 발표내용을 체크리스트를 보면서 수정 및 보완한다.

[체크리스트]

1. 이 발표를 듣는 사람은 누구인가요? 듣는 사람을 고려하고 궁금해 할 점을 말합니다.

2. 우리 모둠이 제품을 만들기 위해 준비한 과정을 잘 설명할 수 있나요?

아이디어가 나온 과정도 참 중요합니다.

3. 우리 모둠이 만든 제품의 이름과 특징은 무엇인가요?

4. 발표내용이 처음 듣는 사람도 잘 이해할 수 있을만한가요?

5. 발표 순서를 정하고 발표를 충분히 연습했나요?

6. 정해진 시간안에 전부 다 발표할 수 있나요?

생각 열기

4-2. 체크리스트 확인

1. 모둠별로 자리를 배치시킨다.

2. 제작된 제품의 특성에 대해 생각하여 내용을 정리하게 한다.

3. 제작된 나만의 제품의 장점을 부각해 발표하게 한다.

4. 발표를 듣는 학생들은 제품의 특성과 가격 등이 적합한지를 평가하게 한다.

교사 가이드

35

체크리스트를 보면서 수정 및 보완된 발표내용을 가지고, 모둠별로 대표 학생이 나와서 우리 모둠의 제품을 소개해본다.

함께 발표한 친구들이 어떤 점을 잘했는지 [활동지 4-2]에 평가해보고, 함 께 이야기 나눠본다.

4-4. 친구들과 함께 평가하기

다듬기 활동 하기

4-3. 나만의 제품 소개하기

평가 내용 모듬 A 모듬 B 모듬 C

새로움

자연의 특성이 잘 적용되어 해석이 새롭게 되었나요?

이전에 누구도 생각하지 못한 새로운 아이디어 인가요?

참신한 아이디어로 주위의 관심을 끌수 있나요?

유용함

실제 개발된 제품으로 문제를 해결할 수 있나요?

실제로 제품이 개발되어 만들어질 수 있나요?

실현 가능성

이 아이디어는 기존의 문제를 해결할 수 있나요?

제품의 특성과 가격 등이 적합한가요?

융합인재교육(STEAM)

프로그램 초등 3-4

학생용

불편한 날씨에

나를 돕는

제품 만들기

37

활동지 1-1 불편한 날씨에 대해

생각해 본 적 있나요?

날씨에 따라 나를 불편하게 했던 점들에 대해 알아보고 문제점 카드를 작성해 본다.

1. [폭염, 폭설, 폭우] 나를 불편하게 하는 점들에 대해 적어보세요.

2. 문제점 카드를 작성하세요.

예시)폭염시, 너무 뜨거워서 살이 따가웠어요.

예시)폭설시, 눈길이 얼어서 넘어졌어요.

예시)폭우시, 비바람이 불어 우산을 고정시키기 힘들었어요.

문제점 카드

활동지 1-2 불편한 날씨에 대해 생각해 본 적 있나요?

날씨에 따라 나를 도울 수 있는 제품들에 대해 적어보고 도우미 카드를 작성해 본다.

1. [폭염, 폭설, 폭우] 나를 도울 수 있는 제품에 대해 적어보세요.

2. 도우미 카드를 작성하세요.

예시)폭염시, 선글라스로 눈부심을 막을 수 있어요.

예시)폭설시, 방수장갑을 끼면 손이 시리지 않아요.

예시)폭우시, 비옷을 입으면 온 몸을 막을 수 있어요.

도우미 카드

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활동지 2-1

자연에서 아이디어를 빌려 불편한 날씨에

나를 도와줄 제품을 계획해보자!

폭염, 폭설, 강한 비바람, 황사 등 우리 생활주변에서 일어나는 다양한 기상현상 등으로 인해 우리는 큰 피해를 입기도 합니다.

여러분이 정한 주제를 바탕으로 이러한 불편한 날씨를 개선할 수 있는 방법에 대해 논의하고, 새롭고 창의적인 아이디어로, 이를 해결해 봅시다.

1. 제작하고자 하는 제품을 설계해봅시다.

우리 모둠이 선택한 문제점은 무엇이었나요?

문제점에 맞는 도움을 주는 제품이 어떤 것들이 있나요?

자연원리 카드에서 가지고 온 아이디어는 어떤 것인가요?

기존 제품과 새로운 아이디어를 어떻게 연결할 수 있나요?

활동지 3-1 아이디어를 내고

제품을 제작해보자!

41

아이디어를 내고 제품을 제작해보자!

제한된 1000 코인을 사용하여 필요한 물품들을 구매함으로써 최소한의 예산으로 최대의 이익을 창출하는 방법을 습득한다

1. 제품 제작에 필요한 재료의 품목과 단가가 적힌 정보지를 보고 재료 예산안을 계획해보세요.

활동지 3-2

품 목 단가(코인) 수 량 금 액

활동지 4-1 나만의 제품을 판매해보자!

제품을 효과적으로 말할 수 있는 방법을 이해하고 발표한다.

1. 효과적으로 발표를 잘하기 위해서 알아야 할 내용을 체크해보세요.

43

나만의 제품을 판매해보자!

활동지 4-2

모둠별로 발표한 내용을 평가하고 함께 이해해 본다.

1. 친구의 발표를 듣고 어떤 점을 잘했는지 평가하고 이야기 해보세요.

평가 내용 모듬 A 모듬 B 모듬 C

새로움

자연의 특성이 잘 적용되어 해석이 새롭게 되었나요?

이전에 누구도 생각하지 못한 새로운 아이디어 인가요?

참신한 아이디어로 주위의 관심을 끌수 있나요?

유용함

실제 개발된 제품으로 문제를 해결할 수 있나요?

실제로 제품이 개발되어 만들어질 수 있나요?

실현 가능성

이 아이디어는 기존의 문제를 해결할 수 있나요?

제품의 특성과 가격 등이 적합한가요?

[Information]

45 우리 주변의 살아있는 생물체들은 수백만 년에 걸쳐 자신의 생존에 가장

유리한 모습으로 진화하여 왔다. 그렇기 때문에 무한한 자연의 잠재력을 우리 생활에 적용시킬 수 있다면 우리는 보다 더 안전하고, 편안한 생활을 할 수 있게 된다. 생체 모방 기술(Biomimetics)은 자연 생물체들의 모습에 서 비롯한 창의적인 소재를 탐구하고 활용하는 분야로, 무궁무진한 발전가 능성과 광범위한 영역까지 뻗어 나갈 수 있는 공학이다.

재닌 M. 베니어스가 시사하는 바에 따르면, 우리가 생체 모방적인 미래로 가기 위해서는 다음과 같은 네 가지 준비가 필요하다.

고요히 있기: 자연 속에 파묻히기 토마스 베리의 말을 빌자면 자연과의 관 계에서 우리는 수 세기 동안 자폐적이었다. 즉, 우리식 지식에만 빠져 자연 의 지혜를 돌아보고 그를 받아들일 겨를이 없었다는 것이다. 그렇기 때문 에 우리는 우리 조상들이 했었던 것처럼 자연 속에 파묻힐 필요성이 있다.

자연 속에 파묻힌다는 말이 의미하는 바는 책이나 인터넷 같은 것에서 배 우는 것에서 벗어나 실제 자연 속으로 들어와 자연에 매료되어 보고, 작은 체험들을 통해 자연과 가까워진다는 것이다. 그러기 위해서는 우리는 자연 보다 더 나은 존재도, 더 못한 존재도 아닌 다른 생명과 동등한 위치에서 자 연을 바라볼 수 있어야 한다.

경청: 우리 행성의 동식물과의 인터뷰 여기서 인터뷰의 의미는 지구상의 종들을 명명하고, 그 명명된 종들의 재능, 생존비결, 역할 등에 대해서 가능 한 자세히 아는 것을 말한다. 물론 이 일은 과학자들이 할 수 있는 일이다.

하지만 종들의 수가 무척 많기 때문에 우리 모두가 지구상의 동식물을 인 터뷰할 필요가 있다. 이러한 이유로 재닌 M. 베니어스는 모든 연령들의 성 인들이 이 일에 약 2년간 봉사할 수 있도록 '생물학적 평화봉사단'을 만들기 를 제안하고, 이들에게 분류에 대한 필요한 지식을 가르칠 전문 인력의 양 성을 요구하였다.

생체모방기술(Biomimetics)

생체모방의 미래

모방: 생물학자와 공학자들이 자연을 모델과 척도로 삼아 협동하게 한다생 물은 스스로 생존에 필요한 행위를 하기 위해서 계산하고, 구조를 세우고, 합성하고, 시스템을 설계하고, 제조한다. 하지만 인간은 자연을 관찰하는 생물학자와 계산을 기반으로 구조를 설계하는 공학자들로 나뉘어 서로의 분야에 잘 관여하지 않는다. 그렇기 때문에 미래에 생체모방기술이 발전하 려면 생물이 하는 것처럼 생물학자와 공학자들이 상호 교류를 하면서 두 학문의 경계를 허물 필요가 있다.

돌봄: 생물의 다양성 및 천재성 보존하기. 현재는 우리가 자연에 대해 발견 한 부분보다 발견하지 못한 부분이 많다. 하지만 경제 성장만을 추구하는 사회에서 개간 등의 자연 파괴로 인해 우리가 발견하지 못한 많은 부분이 사라져 가고 있다. 그렇기 때문에 우리는 자연을 최대한 보존하고, 이용할 때도 자연 전체를 그 이용의 근원으로 생각하고 소중히 여기고 아껴야 한 다.

(출처 : 위키백과)

[전신수영복]

전신 수영복에는 상어 피부의 과학이 숨어 있다. 상어는 시속 수십 km로 빠르게 헤엄을 치는데요. 그렇게 빠른 속도로 헤엄을 칠 수 있는 이유는 바 로 상어의 표면에 난 삼각형의 작은 돌기‘ 블렛(rlblet)’ 있다고 한다. 부위 에 따라 다르게 생긴 이 돌기는 물이 표면에서 쉽게 흐르도록 만들어주어 저항을 줄여주는 것이며 그래서 굉장한 속도를 낼 수 있는데, 이것을 생체 모방의 기술이라고도 한다. 살아 있는 생명체를 응용해 과학 기술로 연결 하는 것이다. 전신 수영복도 이런 원리이다. 상어 피부의 돌기처럼 수영복 표면을 삼각형 모양의 미세 홈들로 처리해 수영복 표면의 물이 소용돌이를 일으키며 미끄러지듯 흘러 저항을 줄여준다. 최근에는 이런 원리를 이용해 잠수함을 제작하는 연구까지 이어지고 있다.

생체모방 - 자연의 특성 및 형태를 가져온 사례

47 [홍합젭착제]

바위에 붙어있는 홍합

홍합은 접착단백질을 만들어 내고 분비함으로써 바다 속의 바위와 같은 젖 은 고체 표면에 강하게 부착하게끔 하여 강한 파도로 인한 충격이나 바다 속의 부력에 저항할 수 있다. 홍합 접착제는 현재 알려진 어떠한 화학 합성 접착제보다도 강력한 자연적인 접착제로 알려져 있으며 큰 인장강도를 지 닐 뿐 아니라 휘어질 수 있는 유연성을 가지고 있는 혁신적인 물질로 접착 제 산업계에서 큰 관심을 끌고 있다. 홍합접착제는 플라스틱, 금속, 유리 및 생체 물질 등 다양한 종류의 표면에 접착할 수 있는 능력을 가지고 있다. 또 습한 표면이나 물 속에서는 접착력이 떨어지는 기존의 화학접착제와는 달 리 홍합접착제는 물에 젖을수록 더욱 강력한 접착력을 갖기 때문에 물 속 에서 이루어지는 공사에 획기적인 재료로 이용 가능하다. 생체에 직접 사 용해도 세포를 공격하거나 면역반응을 일으키지 않으므로 의료용으로도 매우 용이하다.

[게코 테이프]

게코 테이프’는 수직의 벽을 자유자재로 오르내릴 수 있는 도마뱀붙이의 특징으로부터 착안된 신제품이다. 분자간의 약한 인력을 이용하였기 때문 에 접착력이 강함에도 불구하고 쉽게 붙였다 떼어냈다 할 수 있다. 이 테이 프의 접착성은 도마뱀붙이의 발바닥에 나 있는 강모의 특성을 응용한 것인 데 스탠포드 대학에서 게코 테이프를 이용한 로봇 도마뱀 ‘스티키봇’을 제 작하기도 하였다.

[벨크로]

찍찍이’란 말을 들어본 적이 있을 것이다. 단추나 지퍼보다 편리하게 붙였 다 뗄 수 있는 ‘찍찍이’는 스위스의 전기기술자인 조지 드 메스트랄(George de Mestral)이 발명했다. 그는 1941년 어느 날 사냥을 하고 돌아오는 길에 자신의 옷에 도꼬마리가 잔뜩 붙어 있는 것을 발견했다. 아무리 털어내도 좀체 떨어지지 않는 도꼬마리를 보며 호기심이 생겼던 그는 현미경을 이용 해 관찰했다. 도꼬마리의 갈고리 모양이 섬유 올의 고리에 달라붙어 잘 떨 어지지 않는 것을 발견한 그는 이를 응용하면 매우 쓸만한 제품이 될 것 같

아 시제품을 만들었다. 실험을 해 보니 쉽게 붙을 뿐 아니라 끄트머리부터 약간의 힘을 가해 떼 내면 ‘찍찍’ 소리를 내며 떨어지는 게 매우 편리해 보 였다. 그는 1952년 안정된 직장에 사직서를 내고는 연구를 계속했다. 이후 프랑스 리옹에 있는 섬유회사를 찾아 가능성을 설명하고 벨크로 개발을 위 한 연구를 이어간 그는 마침내 큰 성공을 거두게 된다. 벨크로를 부착한 어 린이용 지갑이 큰 인기를 끌면서 벨크로를 응용한 제품은 크게 확산됐다.

[허니콤 구조]

벌집의 정육각형 모양도 비행기나 집의 내부재에 이용되고 있다. 꿀벌은 배에 붙어 있는 밀랍 샘에서 밀랍을 분비하여 벌집을 짓는다. 그런데 벌집 의 각 방이 하나같이 육각형이다. 다윈은 이 육각형 벌집을 일러 “낭비가 전혀 없는 완벽한 구조물”이라 극찬했다. 정육각형 구조는 최소의 건축 자 재를 써서 최대의 공간을 얻는 경제적인 건축 방법이다. 육각형의 한 면은 이웃하는 면과 빈틈없이 연결되는 공동의 벽이 될 수 있기 때문이다. 포장 에 사용되는 골판지, 벽걸이 텔레비전에 사용되는 액정화면의 구조, 무선 이동 통신의 기지국 설계, 비행기 날개나 고속 전철 차체 등에 널리 응용되 고 있다.

[신칸센 고속열차]

한 시간에 200마일 이상을 달리는 일본의 신칸센 고속열차는 세계 최고의 속도를 자랑한다. 하지만 원래 신칸센의 첫 모델은 소음이 심하다는 단점 을 가지고 있었다. 열차가 터널을 통과할 때마다 기압의 변화로 인해 매우 시끄러운 소음이 발생했던 것이다. 신칸센의 엔지니어들은 소음문제를 해 결하기 위하여 자연으로 눈을 돌렸고, 물총새에게서 이와 유사한 상황이 발생된다는 사실을 발견하였다. 물총새의 경우, 대기 중에서 빠른 속도로 물 속으로 다이빙 하는 상황에서도 물을 거의 튀기지 않는다. 결국 엔지니 어들은 물총새의 부리 모양을 본떠 열차의 앞면 디자인을 수정하였고 이전 보다 조용한 고속열차를 완성할 수 있었다. 뿐만 아니라 이러한 디자인의 변경으로 인해 열차의 속도는 이전에 비해 증가하였고 에너지 사용을 줄어 드는 효과를 얻게 되었다.

49 [헬리곱터]

잠자리의 날개는 가볍고 투명해서 아주 약해 보인다. 하지만 실제로는 강 한 근육에 이어져 있어서 1초에 30번 정도 날갯짓을 할 수 있다고 한다. 게 다가 단순히 위아래로 퍼덕이는 새의 날갯짓과는 달리, 날개를 옆으로 누 운 8자(∞)모양으로 비틀면서 움직인다. 이때 강력한 양력이 만들어져서 제자리에 떠 있거나 저속비행도 할 수 있다. 이렇게 잠자리나 벌 등의 날개 짓을 흉내 낸 것이 바로 헬리콥터이다. 또한 비행기는 보통 앞으로 나아가 면서 양력을 얻어야 공중에 뜨기 때문에 이륙하려면 긴 활주로가 필요하지 만 헬리콥터는 날개를 빠르게 회전해서 양력을 얻기 때문에 좁은 공간에서 도 바로 위로 날아오를 수 있다.

[슈퍼내츄럴 의자(Supernatural-Chair)]

얼핏 보기에 자갈돌 같은 불규칙한 형태의 구멍들을 뚫어 놓았다. 질서정 렬하게 늘어놓는 것과 달리 자연의 그대로를 옮겨 패턴을 만들었다.

자갈돌의 형태를 모방한 로스 러브그로브의 작품이다.

[BD Love]

부드러운 곡선의 아름다움이 두드러지는 'BD Love' 라는 이름의 소파.

기하학적인 형태들은 인간의 이성에서 나온다면, 유기적인 형태들은 자연 으로부터 나온다.

기하학적인 디자인이 딱딱하고 건조해 보이는 것들과 달리 유기적인 형태 의 디자인들은 아무리 생소한 형태라도 낯설지 않다.

산, 강의 자연의 형태를 모방한 로스 러브그로브의 작품이다.

참고 문헌

재닌 M 베니어스 저 '생체모방' 시스테마 2010

류재운, 허영미 저 '초등학생이 꼭 알아야 할 생체 모방 이야기 33가지' 을파소 출 판사 2010

박종서 저 '꼴, 좋다!' 디자인하우스 2010.

신정민 저 '동물이 가르쳐준 첨단과학 44' 대일출판사 2010 김보일 저 '국어선생님의 과학으로 세상읽기' 휴머니스트 2007

참고 자료 사이트

생체모방 관련 자료

http://blog.naver.com/isbb2030?Redirect=Log&logNo=20167269634 http://www.idsc.kr/bbs/detail.php?board_id=bbs3&content_uid=19 http://www.biomimicryinstitute.org/case_studies.php

http://news.donga.com/3/all/20121123/51067835/1 자연모방 첨단 기술 관련 자료

http://blog.naver.com/PostView.nhn?blogId=sandtimer&logNo=6003894 5640&viewDate=&currentPage=1&listtype=0

디자이너 로스 러브그로브(Ross Lovegrove) 관련 자료

h t t p : / / n a v e r c a s t . n a v e r . c o m / c o n t e n t s . n h n ? r i d = 6 0 & c o n t e n t s _ id=1068&leafId=60

http://www.rosslovegrove.com/

http://ko.wikipedia.org/wiki/

[자연 원리 카드]

[자연-적용 사례 카드]

자연물 카드

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융합인재교육(STEAM) 프로그램

생체 모방기술을 적용한 산업디자인 융합형 창의프로그램 개발

불편한 날씨에 나를 돕는 제품 만들기

발행처 한국과학창의재단

공급처 UNIST(울산과학기술대학교)

제작처 디자인 및 인간공학부 S³Design Lab

저 자 정선희, 박지영, 김선희, 김희영, 김동협, 김종보, 이용진