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▮ 목차 ▮
1. 새로운 자동차 에너지원 구상 (걸리버의 첫 번째 지도)--- 1
2. 생체모방기술을 이용한 새로운 자동차 구상 (걸리버의 두 번째 지도) --- 18
3. 새로운 자동차 설계 (걸리버 자동차)--- 37
프롤로그
걸리버의 아침은 오늘도 분주합니다. 지난 해 한 방송 프로그램에서 ‘최고의 자동차 정비 공’으로 선정되면서 손님이 10배나 늘었거든요. 물론 이것은 걸리버의 피나는 노력이 뒷받 침된 결과이지만, 또 다른 결정적 요인이라면 아마도 지난 조난의 경험일 것입니다. 생각만 으로도 끔찍한 경험이었지만, 그 사고로 인해 걸리버는 안전의 중요성에 대해 다시 생각하 게 되었고, 고객들의 차를 고치는 데 있어서도 안전을 최우선으로 삼았으니까요. 하지만 그 덕분에 하루 종일 삐걱거리는 고장 난 자동차들과 씨름해야 하고, 그러다 보면 몸 이곳저 곳에서도 삐걱삐걱 소리가 날 지경이랍니다. 그래도 걸리버는 행복합니다. 최고의 정비공이 라고 자랑스러워하시던 어머니를 생각하면 다시금 불끈불끈 힘이 솟아납니다.
그러나 그런 걸리버에게도 걱정거리가 있습니다. 아이러니하게 걸리버의 걱정거리는 바 로 자신을 가장 행복하게 하는 어머니와 가족들입니다. 사실 걸리버의 어머니는 건강이 좋 지 않으십니다. 몇 해 전 걸리버가 조난을 당하고 연락이 끊기자, 근심 걱정에 몸져누우셨 지요. 걸리버가 돌아오고 많이 호전되었지만, 아직도 완전히 건강을 되찾진 못하고 계십니 다. 특히 가족들은 더욱 심각합니다. 유명해진 덕분에 많은 돈을 벌게는 되었지만, 그만큼 가족들과 함께 할 시간이 줄어들게 되었지요. 아이들의 학교 행사에도 가지 못하고, 고민도 들어주지 못하고, 심지어 아내와 마주하고 이야기 나눌 시간도 없다보니 쌓여가는 미안함 에 마음이 무겁습니다.
그러던 중 걸리버는 며칠 동안 정비소 문을 닫고 가족과 함께 하기로 결심했습니다. 걱 정만 하다 가족관계까지 고장 난 자동차처럼 삐걱거릴 수는 없으니까요. 집에 돌아온 걸리 버는 아내와 아이들을 한 자리에 불러 모았습니다. 그리고 무언가 다짐한 듯 이렇게 말했 습니다.
“우리 새로운 도전을 해보는 건 어때? 자동차 회사로 유명한 Map 회사 알지? 얼마 전에 그 회사에서 가족 도전 프로그램을 실시할 거라는 얘기를 들었어. 우리도 참가해서 우리 가족의 힘을 보여주는 거야. 이번 기회를 통해 함께 시간도 보내고 단합심도 키우면 좋을 것 같은데, 너희들 생각은 어때?”
사실 기대만큼 내심 걱정도 컸었는데, 그런 걱정이 무색할 만큼 가족들의 반응은 기대 이상이었습니다.
“무슨 도전인데요? 어디에서 하는 건데요? 얼마나 걸리지요? 편한 옷을 입고 가야하나?
……” 아내와 아이들은 벌써부터 들뜬 표정을 감추지 못했습니다. 그런 가족들을 보자 걸 리버의 입에도 활짝 웃음꽃이 피었습니다.
드디어 가족 도전 프로그램 첫 날, 걸리버네 가족들이 항구에 도착했습니다. 프로그램이 무인도에서 진행되는 탓에 멋진 배를 타고 이동을 한다지요. 화창한 날씨처럼 모든 게 순 조로웠습니다. 부드러운 카펫이 깔린 복도, 넓고 깨끗한 객실, 작은 창으로 내다보이는 파 아란 바다, 선원들의 깔끔한 옷차림까지, 어느 것 하나 만족스럽지 않은 게 없었지요.
새로운 자동차 에너지원 구상
(걸리버의 첫 번째 지도)
1~2 차시
초등학교 5,6학년
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[교사용]
초등학교 5,6학년 STEAM
새로운 자동차 에너지원 구상 (걸리버의 첫 번째 지도)
1. 주제 개요
Map 회사의 ‘가족 도전 프로그램’에 참여한 걸리버 가족의 상황을 제시함으로써 학생들 에게 자기 문제화와 동기를 유발합니다. 걸리버 가족이 성공적으로 미션을 수행하기 위해 서 중간 도착지까지 가는 코스가 그려진 ‘반쪽뿐인 지도’와 편지를 발견하고 그에 따라 과 제를 진행하는 것이 이 수업의 목표임을 압니다.
학생들은 걸리버 가족의 상황에서 미션을 해결하기 위해 준비할 것을 조사하고, 각 코스 에 적합한 자동차의 다양한 에너지원을 찾고 창의적으로 에너지원 활용 및 변형 방안을 구 상하게 될 것입니다. 또한 3가지 코스 중 하나의 코스를 선택한 과학적이고 타당한 이유를 찾고 Map 회사 관계자에게 설득하는 글쓰기 활동을 함으로써 지적 만족감과 자기 효능감 을 향상시킬 수 있을 것입니다. 더불어 타인을 설득하는 글쓰기의 결과로 자동차의 재료를 얻을 수 있다는 가상의 상황 설정을 통해 긍정적인 학습 동기와 성취감을 느낄 수 있을 것 을 기대합니다.
가. 동력원이 2개인 하이브리드 자동차
[출처] 교통안전공단 자동차안전연구원하이브리드 자동차란 자동차를 구동하는 동력원이 2개가 있다는 뜻으로, 일반적으로 연 료를 사용하여 동력을 얻는 엔진과 전기로 구동시키는 전기 모터로 구성된 시스템을 말합 니다. 영문으로 Hybrid Electric Vehicle (HEV)입니다.
하이브리드 자동차는 주행 조건에 따라 구동 전동기와 내연 기관을 선택적으로 작동하여 연료 소비율을 향상시킨 환경친화적 자동차입니다. 도요타 및 혼다의 일본 업체를 중심으
와 달리 기존의 주유소 등 인프라를 사용하기 때문에 원활한 연료의 공급이 가능합니다.
[하이브리드 자동차의 구성]
[주행 조건에 따른 동력사용 상태]
나. 전기 자동차
전기 자동차는 구동 전동기를 사용해 전기 에너지로 구동하는 자동차를 의미하며 “전기 공급원으로부터 충전 받은 전기에너지를 동력원으로 사용하는 자동차”로 정의됩니다. 외부 로부터 충전 받은 전기를 배터리에 저장하여 전기 모터를 구동하기 때문에 그 구조가 단순 (기존 자동차 대비 부품 수 약 60%)하고, 주행 중 오염물질이 발생하지 않는 무공해 자동 차입니다.
다. 수소 자동차
[출처] 네이버뉴스 ‘시속 333km의 수소자동차 나왔다’[수소 자동차]
에너지원으로서 수소가 갖는 장점은 연소할 때 매우 적은 양의 질소산화물만을 발생할 뿐 다른 공해 물질이 생기지 않는다는 점입니다. 수소는 지구상에 존재하는 물을 원료로 하여 만들어지며, 사용 후에는 다시 물로 재순환되기 때문에 고갈될 걱정이 없는 무한 에너지원 입니다. 그러므로 수소는 저공해 자동차의 필요성이 대두되는 현대 사회에서 자동차의 연료 로서 환영받고 있습니다. 또한 수소는 산업용 기초 소재, 일반 연료, 수소 비행기 등 넓은 범위에서 에너지원으로 사용되고 있습니다.
라. 태양열 자동차
[출처] 네이버블로그 ‘태양열자동차‘태양열 자동차는 태양열을 주 에너지원으로 사용하는 자동차입니다. 태양열은 집열 장치를 통 해 모으고 충전하는 것이 가능합니다. 친환경 자동차로 현재 활발한 개발이 이루어지고 있습니다.
[태양열 자동차]
2. 학습 목표
○ 내용 목표
- 날씨에 따라 이용할 수 있는 자동차의 에너지 자원을 선별할 수 있다.
- 제공된 편지와 지도의 내용을 분석할 수 있고 그것을 기반으로 문제를 해결할 수 있다.
- 타당한 이유를 찾고 분석하고 구상하는 활동을 함으로써 지적 만족감과 자아 효능감, 성취감을 느낄 수 있다.
걸리버 가족은 가족 간의 화목을 도모하고 도전 의식을 함양하기 위해 Map 회사가 실시한 ‘가족 도전 프로그램’에 참가하기로 했어요. Map 회사는 걸리버 가족에게 무인 도에서 가족들 스스로의 힘으로 특정 지점에 도달하는 미션을 제시했어요. 걸리버 가족 은 과연 성공할 수 있을까요?
걸리버 가족이 무인도에 도착해서 처음 보게 된 건 황량하기 그지없는 해변이었어요.
아무리 주변을 둘러보고 또 둘러보아도 자신들이 어디에 와 있는지 도무지 알 수가 없 었어요. 바다는 그저 잔잔할 뿐 말이 없고, 몇 그루의 엉성한 해변의 나무들 뒤편으로 펼쳐진 넓은 벌판 역시 조용할 뿐이었어요. 가만히 손 놓고 바라볼 수만 없었던 걸리버 는 간단한 음식물, 옷, 식기, 나뭇가지 등의 짐을 챙겨 들고 가족들과 함께 벌판 쪽으로 걷기 시작했어요.
“아무도 없나요? 거기 누구 없어요?”
걷는 중간 중간 힘을 모아 외쳐보아도 들려오는 것은 그저 새나 바람 소리 뿐이었어 요. 얼마나 걸었을까요? 저만치 허름한 집 한 채와 그 앞에 서 있는 자동차 한 대가 보 였어요. 인기척이 없는 집 그리고 과연 움직이기나 할까 싶을 만큼 허름한, 그리고 너무 낡아서 지붕도 없는 자동차...
조심스레 집의 현관문을 열고 집안으로 들어가 보니, 사람은 아무도 없고 먼지가 가 득 쌓인 작은 상자가 보였어요. 얼른 달려가 상자를 열었는데, 글쎄 낡은 종이가 둘둘 말아져 들어 있는 게 아니겠어요?! 한참이나 들여다보던 걸리버는 고민스러운 표정을 지으며 가족들에게 말했어요.
○ 과정 목표
- 주어진 상황과 조건을 이용하여 최선의 방법을 고안해 낼 수 있다.
- 프로젝트 학습 과정을 통하여 소통과 협력을 체험한다.
- 새로운 자동차의 에너지 자원을 선택하고 자동차를 변형하여 중간 도착지까지 가는 미 션을 성공하기 위한 도전 의식을 갖는다.
3. STEAM 과목 요소
○ S: 날씨 상황 분석하기
○ T/E：날씨 상황에 맞는 자동차의 에너지 자원 분석 및 에너지 자원 결정하기
○ A：제안서 작성하기
○ M：활용 난이도, 자동차 변형 시간, 평균 속력 구하기
4. STEAM 단계 요소
○
상황제시“이거 아무래도 우리가 가야 할 길을 알려주는 지도인 거 같아.”
비록 중간지점까지 밖에 알려주지 않은 반쪽뿐인 지도였지만, 걸리버는 조금씩 희망 이 보이기 시작한 거 같아 설레기 시작했어요. 그리고 지도와 함께 들어 있던 편지에는 다음과 같은 말이 쓰여져 있었어요.
A 코스는 태양의 길, B 코스는 바람의 길, C 코스는 비와 눈의 길이라네. 밤에는 무시 무시한 위험이 도사리고 있기 때문에 걸어서는 갈 수 없어 반드시 자동차를 이용하여야 합니다. 중간도착지에 가면 나머지 지도를 찾을 수 있습니다. 코스 선택은 여러분의 몫입 니다. 코스에 맞게 자동차 변형 방안을 구상하여 글이나 그림으로 자세히 보내주십시오.
그 편지는 이 상자에 다시 넣어두면 됩니다. 선택이 된다면, 모든 재료를 준비하여 여 러분께 제공하도록 하겠습니다. 행운을 빕니다. -Map 회사
창의적 설계
자기주도적 학습 코스와 에너지 자원 활용 방안에 대한 제안서 쓰기
문제발견 및 정의 걸리버의 첫 번째 지도 분석을 통한 문제 발견과 재구성하기
아이디어 발현 에너지 자원 활용 난이도, 자동차 변형 시간, 평균 속력을 고려한 다양한 아이디어 제안하기
학습 방법 모둠원과 협력하여 코스와 에너지 자원을 결정하고 구상한 내용 글(제안서)로 표현하기
과정, 활동 중심 지도에 따른 조건을 모둠원과의 토의를 통해 정리하고 결정하며 구상한 내용을 제안서로 표현하는 활동 강조하기
다양한 산출물 Map 회사 관계자에게 다양한 아이디어로 제안서 쓰기
협력 학습 코스와 에너지 자원을 결정하여 발표하며, 다양한 아이디어를 공유 하기
감성적 체험
몰입
Map 회사의 ‘가족 도전 프로그램’에 참여한 걸리버 가족이 지도가 들 어있는 상자를 발견하는 상황과 미션을 제시하여 이를 해결하기 위한 새로운 자동차의 에너지 자원을 결정하고 변형 방안을 구상하도록 몰 입 유도하기
Hands-on 학습자들이 직접 코스와 에너지 자원을 결정하고 구상한 내 용을 제안서로 쓰기
성취의 경험 날씨 상황을 고려하여 각 코스별 에너지 자원을 결정하고 구상한 내용을 편지로 쓰기 활동을 통해 성취 경험을 제공하기
배려 다른 친구들의 아이디어를 경청하고 공유하기
새로운 도전 새로운 자동차의 에너지 자원을 선택하고 자동차를 변형하여 중간 도착지까지 가는 미션을 성공하게 하기 위한 도전 의식 제고하기
자기 평가 구상한 내용을 제안서로 쓰기 활동을 통해 자기 평가하기
○ 창의적 설계
○ 감성적 체험
과목 과학, 국어 총차시 2
단원 날씨의 변화, 에너지와 도구
교육과정
<과학 5-2-3. 물체의 속력>
- 코스를 고려하여 소요시간을 계산하고 위의 표를 완성할 수 있다.
<과학 6-2-1. 날씨와 생활>
- 주어진 코스의 날씨 상황을 분석할 수 있다.
<과학 6-2-3. 에너지와 도구>
- 코스에 맞는 적절한 에너지 자원을 정리할 수 있다.
<국어 6-2-6. 깊은 생각 바른 판단>
- 코스를 선택한 이유와 에너지 자원 활용 방안이 구체적으로 잘 드러나도록 Map회사에 제안서를 쓸 수 있다.
학습목표
1. 날씨에 따라 이용할 수 있는 자동차의 에너지 자원을 선별할 수 있다.
2. 편지와 지도를 통해 내용을 분석할 수 있고 문제를 해결할 수 있다.
3. 타당한 이유를 찾고 제안서 쓰기 활동을 함으로써 지적 만족감과 자기 효능감, 성취감을 느낄 수 있다.
흐름 문제제시 제작활동 학습자료 및 유의점
상황 제시 회사의 가족 도전 프로그램
분 차시
상황제시
- 걸리버 이야기를 읽어보고, 선생님 또는 학생들과 이야기해보며 상황을 분석하고 문제해결의 필요성 을 인식하도록 합니다.
- 걸리버가 찾은 것은 무엇입니까?
- 중간 도착지까지 가기 위해서 걸리버 가족이 앞으 로 준비해야 할 것은 무엇입니까?
< 감성적체험>
- 몰입 및 자기 문제화 : 이야기 자료를 통해 걸리버 가족이 처한 상황을 정확히 인식하고 다양한 발문으 로 상황에 몰입시키며, 문제를 해결하기 위해 걸리 버 가족이 앞으로 준비해야 하는 일을 생각하게 하 는 활동을 통해 걸리버 가족의 상황을 자신의 상황 으로 인식할 수 있도록 합니다.
※ Map 회사의 ‘가족 도전 프로 그램’에 참여한 걸리버 가족 이 해변가의 허름한 집에서 중간 도착지까지 가는 길을 알려주는 반쪽뿐인 지도를 발 견하고, 코스에 맞는 자동차 변형 방안을 구상하여 Map 회사 관계자에게 제안서를 보 내야 하는 상황
‣ Map 회사의 ‘가족 도전 프로그램’
이야기(활동지)
5. 지도안 총괄표
창의적 설계 해결방안 계획
및 실행하기 분 차시
지도 분석하기
- 각 코스별(A~D) 상황 조건을 분석하고 표 완성하기 - 코스별로 이용할 수 있는 에너지 자원 정하기 - 각 코스별 환경을 고려하여 자동차 변형하는 방법 찾
기
코스와 에너지 자원 결정하기 - 코스를 고려하여 소요시간 계산하기 - 가장 좋은 코스 결정하고 이유쓰기
- 배려 : 다른 친구들이 발표하는 내용에 대해 비판하기 보다는 격려하고 칭찬하며 발표 내용을 경청하여 좋 은 의견은 수용하는 태도를 가질 수 있도록 합니다.
< 감성적체험>
-새로운 도전 : 지도 내용 분석을 통해 활용 가능 한 에너지 자원과 자동차 변형 방안을 생각하며 실현 가능성에 대해 스스로 또는 모둠별로 논의 해 보도록 하고 이를 통해 미션 수행 성공에 대 한 도전 의식을 가질 수 있도록 합니다.
코스 상황 조건 분석
거리 날씨 문제점
A B C
‣ 지도 분석하기 활동지
※ 모둠원과의 의사소통을 통해 지 도에 나와 있는 상황 조건을 분 석하고 각 코스별 문제점을 생 각해 보게 함으로써 미션을 해 결하기 위한 지적 호기심을 유 발하도록 합니다.
창의적 설계 제안서 작성하기
분 차시
우리가 해결해 보자(제안서 작성하기)
- 코스를 선택한 이유와 에너지 자원 활용 방안 정리 하기
- Map 회사 관계자에게 지원을 요청하는 제안서 작성 하기
- 작성한 제안서 발표하기
< 감성적체험>
- Map 회사의 관계자에게 제안서를 씀으로써 걸리버 가족이 자동차를 만드는데 필요한 재료를 얻게 된다 는 것을 인식하여 열정적으로 활동에 임할 수 있도 록 하며, 직접 구상한 내용을 구체적으로 표현하여 제안서를 완성함으로써 미션 성공의 경험을 느낄 수 있도록 격려하고 칭찬하도록 합니다.
‣ 제안서 작성(활동지)
※ 친구들의 의견을 존중하고 친구 의 발표를 경청할 수 있도록 합 니다.
평가 보상 평가 및 의사
소통 분 차시
나의 생각 다지기
- 각 코스별(A~C) 거리, 날씨, 문제점을 분석하여 표를 정리하고 발표하는 활동을 통해 상호평가하 고 격려하기
- 다른 친구들의 의견을 경청하고 좋은 점을 수용 하려는 자세를 갖는지 평가하기
‣ 평가표 (활동지) 평가
방법 평가영역
자기 평가
감성적 체험 창의적 설계 동료
평가 감성적 체험
※ 발표한 친구들의 내용을 긍정
< 감성적체험>
- 날씨 상황에 대해 이해하고, 지도를 분석하여 선 택한 코스와 에너지 자원을 활용하여 창의적인 방법으로 구상한 내용을 표현하였는지 평가하도 록 합니다.
적으로 수용하고 자신이 제안 한 작성을 재구성할 수 있는 기 회를 제공해 주도록 합니다.
6. 평가 및 보상
자신과 친구들(3명)이 발표한 제안서 내용을 바탕으로 자기/ 동료 평가를 하도록 합니다.
평가
방법 평가영역 평가기준 평 가
상 중 하
자기 평가
감성적
체험 ◆ 즐거운 마음으로 활동에 참여하였는가?
창의적 설계
◆ 재활용품을 활용한 생활용품이 창의적이었는가?
◆ 탄소량을 줄이기 위한 발명품 또는 아이디어가 창의 적인가?
◆ 여러 가지 학습적인 요소를 생각하기 위하여 노력하 였는가?
동료 평가
감성적 체험
◆ 모둠별로 역할 분담이 잘 되었으며 협동적으로 활동 이 이루어졌는가?
친구 이름
반쪽뿐인 지도
걸리버 가족은 가족 간의 화목을 도모하고 도전 의식을 함양하기 위해 Map 회사가 실시한 ‘가족 도전 프로그램’에 참가하기로 했어요. Map 회사는 걸리버 가족에게 무인도에서 가족들 스스로의 힘으로 특정 지점에 도달하는 미션을 제시했어요. 걸리버 가족은 과연 성공할 수 있을까요?
걸리버 가족이 무인도에 도착해서 처음 보게 된 건 황량하기 그지없는 해변 이었어요. 아무리 주변을 둘러보고 또 둘러보아도 자신들이 어디에 와 있는지 도무지 알 수가 없었어요. 바다는 그저 잔잔할 뿐 말이 없고, 몇 그루의 엉성 한 해변의 나무들 뒤편으로 펼쳐진 넓은 벌판 역시 조용할 뿐이었어요. 가만히 손 놓고 바라볼 수만 없었던 걸리버는 간단한 음식물, 옷, 식기, 나뭇가지 등의 짐을 챙겨 들고 가족들과 함께 벌판 쪽으로 걷기 시작했어요.
“아무도 없나요? 거기 누구 없어요?”
걷는 중간 중간 힘을 모아 외쳐보아도 들려오는 것은 그저 새나 바람 소리 뿐이었어요. 얼마나 걸었을까요? 저만치 허름한 집 한 채와 그 앞에 서 있는 자동차 한 대가 보였어요. 인기척이 없는 집 그리고 과연 움직이기나 할까 싶 을 만큼 허름한, 그리고 너무 낡아서 지붕도 없는 자동차...
조심스레 집의 현관문을 열고 집안으로 들어가 보니, 사람은 아무도 없고 먼 지가 가득 쌓인 작은 상자가 보였어요. 얼른 달려가 상자를 열었는데, 글쎄 낡 은 종이가 둘둘 말아져 들어 있는 게 아니겠어요?! 한참이나 들여다보던 걸리 버는 고민스러운 표정을 지으며 가족들에게 말했어요.
“이거 아무래도 우리가 가야 할 길을 알려주는 지도인 거 같아.”
비록 중간지점까지 밖에 알려주지 않은 반쪽뿐인 지도였지만, 걸리버는 조금 씩 희망이 보이기 시작한 거 같아 설레기 시작했어요. 그리고 지도와 함께 들 어 있던 편지에는 다음과 같은 말이 쓰여져 있었어요.
Ⅰ. 상황제시
날씨 상황에 따라 이용할 수 있는 자동차의 에너지 자원을 알아보고 새로운 자 동차를 구상하여 봅시다.
7. 학습내용
A 코스는 태양의 길, B 코스는 바람의 길, C 코스는 비와 눈의 길이라네. 밤에 는 무시무시한 위험이 도사리고 있기 때문에 걸어서는 갈 수 없어 반드시 자동 차를 이용하여야 합니다. 중간도착지에 가면 나머지 지도를 찾을 수 있습니다. 코 스 선택은 여러분의 몫입니다. 코스에 맞게 자동차 변형 방안을 구상하여 글이나 그림으로 자세히 보내주십시오. 그 편지는 이 상자에 다시 넣어두면 됩니다. 선택 이 된다면, 모든 재료를 준비하여 여러분께 제공하도록 하겠습니다. 행운을 빕니다.
-Map 회사
- 걸리버가 찾은 것은 무엇인가요?
- 중간 도착지까지 가기 위해 걸리버 가족이 앞으로 준비해야 할 일은 무엇일지 생각하여 적어 봅시다.
준비할 일 이유
지도 분석하기 중간 도착지까지 가는 길과 상황을 파악하기 위해서
이동수단 결정하기 에너지원
코스 상황 조건 분석
거리 날씨 문제점
A B C
Ⅱ. 우리가 해결해 보자
■ (모둠 활동) 지도 분석하기
- 위 이야기를 읽고 각 코스별(A~C) 상황 조건을 분석하여 다음의 표를 완성해 봅시다.
코스 에너지 자원
A
B
C
일단 걸리버는 이동하기 위해서는 자동차를 고쳐야겠다고 생각했어요. 어떤 자동차를 만들어야 할지 구상하기 시작했어요. 그러나 가스나 기름, 전기도 들 어오지 않는 이곳에서 걸리버는 어떻게 자동차를 움직이게 할 수 있을지 그저 막막하기만 했어요. 연료가 없다면 자동차는 집에서 아이들이 손으로 밀며 가 지고 노는 장난감과 다를 게 없으니까요. 또 연료가 있다고 해도 중간에 바닥 이 나기라도 한다면 무시무시하다는 밤을 또 다른 낯선 곳에서 맞이할지도 모 르는데…… 어떡하죠? 뭐 좋은 방법이 없을까요?
- 날씨 상황을 고려하여 각 코스별로 이용할 수 있는 에너지 자원을 생각하여 봅시다.
코스 환경 자동차 변형
태양
바람
비
눈 바퀴에 스키, 썰매를 달고 간다
에너지 자원 활용 난이도 자동차 변형 시간 평균 속력 소요 시간
태양 중 2시간 100km/h
바람 중 3시간 40km/h
비 하 2.6시간 50km/h
눈 중 3시간 60km/h
- 각 코스별 환경을 고려하여 자동차를 변형할 수 있는 방법에 대하여 생각하여 봅시다.
- 모둠별로 정리한 내용을 발표하고 생각을 비교하여 봅시다.
■ (활동) 코스와 에너지 자원 결정하기
아래의 표는 에너지 자원에 따른 조건을 가상으로 제시한 것입니다.
- 코스를 고려하여 소요시간을 계산하고 위의 표를 완성하여 봅시다.
소요 시간 = 속력 거리 + 자동차 변형시간
구분 내용
선택한 코스
에너지 자원
그 이유
- <표>를 참고하여 어떤 코스를 선택하는 것이 가장 좋은 지 적고, 그 이유를 적어 봅시다.
■ (활동) 제안서 작성하기
- Map 회사 관계자에게 지원을 요청하기 위한 제안서를 각 코스를 선택한 이유 와 에너지 자원 활용 방안이 구체적으로 잘 드러나도록 하여 작성해 봅시다.
필요하다면 그림을 함께 그려 넣어도 좋습니다.
- 작성된 제안서를 발표하여 봅시다.
Ⅲ. 나의 생각 다지기
자신과 친구들(3명)이 발표한 제안서 내용을 바탕으로 자신과 친구들의 내용을 평가하여 봅시다.
평가 방법
평가
영역 평가기준
평 가
상 중 하
자기 평가
감성적
체험 ◆ 즐거운 마음으로 활동에 참여하였는가?
창의적 설계
◆ 재활용품을 활용한 생활용품이 창의적 이었는가?
◆ 탄소량을 줄이기 위한 발명품 또는 아 이디어가 창의적인가?
◆ 여러 가지 학습적인 요소를 생각하기 위하여 노력하였는가?
동료 평가
감성적 체험
◆ 모둠별로 역할 분담이 잘 되었으며 협 동적으로 활동이 이루어졌는가?
친구 이름
Ⅳ. 새로운 도전
소중한 에너지 자원을 이용하여 우리는 매우 편리하고 윤택한 생활을 하며 지내 고 있습니다. 그러나 이러한 생활로부터 발생하는 에너지 자원의 고갈과 환경오염 의 문제는 인류를 위하여 과학자들, 공학자들, 기술자들이 해결해야 할 과제입니 다. 혹시 이러한 문제를 해결하기 위하여 우리가 할 수 있는 일은 없을까요?
생체모방기술을 이용한 새로운 자동차 구상
(걸리버의 두 번째 지도)
3~4 차시
초등학교 5,6학년
[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[교사용 교사용 교사용 교사용 교사용 교사용 교사용 교사용 교사용 교사용 교사용 교사용 교사용 교사용 교사용 교사용 교사용 교사용 교사용 교사용 교사용 교사용 교사용 교사용 교사용 교사용 교사용 교사용 교사용 교사용 교사용 교사용 교사용 교사용]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]
[교사용]
초등학교 5,6학년 STEAM
생체모방기술을 이용한 새로운 자동차 구상 (걸리버의 두 번째 지도)
1. 주제 개요
본 차시는 1~2차시와 연계하여 걸리버의 상황을 제시하고 학생들로 하여금 걸리버의 처 지에 몰입할 수 있도록 합니다. 이번에는 최종 도착지까지 가는 코스가 그려진 ‘연잎에 싸 여진 지도’와 편지를 발견하게 됩니다. 각 코스의 지형적 특징을 분석하고 생체모방 과학을 통해서 새로운 자동차에 대한 기능을 구상합니다.
[연잎에 싸여진 지도와 편지]
3가지 코스 중 하나의 코스를 선택하여 모방할 동·식물을 결정하고 자동차에 추가할 기 능을 제안합니다. 그리고 그에 타당한 이유를 찾아 최종 도착지까지 가는 방법을 모색하면 서 지적 만족감과 자아 효능감을 향상시킬 수 있습니다. 각 코스의 지형에서 살아가기 적 합한 동물이나 식물을 찾고 그 특징을 분석 후 경우의 수를 고려하여 9가지 코스로 나누 고, 코스별로 모둠을 이루어 협력학습을 통해 새로운 자동차에 대한 모형을 만들기 위한 준비 활동을 하게 함으로써 의사소통과 배려, 내용융합 활동을 통해 긍정적인 학습 동기와 성취감을 느낄 수 있도록 합니다.
[출처]자연을 재창조하는 생체모방 기술/김형자
가. 생체모방 기술
생체모방은 생명과 모방이나 흉내를 의미하는 것으로, 자연에서 볼 수 있는 디자인적 요 소들이나 생물체의 특성들의 연구 및 모방을 통해 인류의 문제를 해결하는 것입니다. 생체 모방학의 선구자인 재닌 베니어스는 생체 모방을 ‘자연이 가져다 준 혁신'이라 정의합니다.
현대의 생체모방학은 새로운 생체 물질을 만들고, 새로운 지능 시스템을 설계하며, 생체 구 조를 그대로 모방하여 새로운 디바이스를 만들고, 새로운 광학 시스템을 디자인하는데 많 은 도움을 주고 있습니다. (출처:위키피디아 백과사전, 2013)
나. 생체모방 기술을 활용한 예
1. 벨크로
자연에서 배운 아이디어로 상품을 만들어 상업적으로 널리 성공을 거둔 것으로 ‘벨크로’ 테이프가 있습니다.
일명 ‘찍찍이’ 라고도 부르는 벨크로는 엉겅퀴의 갈고리 를 흉내 낸 것으로, 한 면에는 고리를, 한 면에는 갈고 리를 붙여 서로 붙이면 갈고리가 걸려서 강한 접착력을 갖게 됩니다. 오늘날 벨크로는 옷소매에서부터 무중력 상태인 우주선 안의 도구를 고정시키는 데 이르기까지 그 쓰임새가 다양합니다.
2. 상어 비늘을 응용한 수영복
2000년 시드니 올림픽 수영 종목에서 금메달을 딴 선수들의 수영복에서 놀라운 사실이 발견되었습니다. 무려 27명이나 되는 선수들이 시속 30km를 달리는 상어 비늘을 응용한 최첨단 수영복을 입은 것입니다.. 상어 비늘에는 작은 돌기들이 있는데, 이것은 물의 마찰 저항력을 줄여 더욱 빠른 스피드를 내게 합니다. 선수들은 수억 년 동안 바다에 살며 터득 한 ‘상어의 지혜’ 를 입고 0.01초의 기록을 앞당겼다. 이 원리는 비행기에도 적용되고 있습 니다.
[출처] 네이버블로그
3. 게코 테이프
도마뱀은 벽과 천장에 붙어 걸어 다닙니다. 발가락 끝에서 아무런 접착물질을 분비하지 않는데도 이게 어떻게 가능할까요. 그 비밀은 발가락 끝에 달린 수십만 개의 강모(빳빳한 털)에 있습니다. 이 강모는 길이 10㎛(마이크로미터·1㎛는 100만분의 1m), 직경 5㎛ 정도.
강모 끝은 수백 개의 가시로 분화돼 있고, 가시 끝은 주걱 모양을 하고 있습니다. 각각의 주걱 모양 판은 직경이 200㎚(나노미터). 1㎚는 10억분의 1m를 가리키는 것으로 대략 성 인 머리카락 굵기의 10만분의 1에 해당됩니다. 도마뱀붙이 발가락 끝의 접착력은 강모 표 면과 벽 표면 사이의 분자 사이에 작용하는 작은 힘(반데르발스 힘)에 기인합니다.
미국의 공학자 론 피어링 박사와 안드레 가임 박사가 도마뱀의 원리를 응용한 나노기술 로 ‘게코 테이프’를 개발했습니다. 게코 테이프는 끈적끈적한 접착제 없이도 쉽게 붙였다 떼었다 할 수 있습니다. 역시 이 원리에 기반 해 재활용건축자재를 이용한 흡착재도 나왔 습니다.
[출처] 국민일보 쿠키뉴스 http://news.kukinews.com/
연잎에 싸여진 지도
밤이 되기 직전, 다행히 중간 지점에 도착한 걸리버는 또 다른 지도를 찾기 위해 이 곳저곳을 헤매었지만 상자는 어디에서도 찾을 수 없었어요. 설상가상으로 비까지 내리 기 시작했는데, 비를 피할 곳을 찾던 중 갑자기 아이들이 소리쳤어요.
“아빠, 우리가 지도를 찾은 것 같아요.”
아이들이 가리킨 곳에는 커다란 연잎 하나가 돌돌 말아져 있었고, 그 안에는 역시나 지도와 편지가 들어 있었어요.
2. 학습 목표 ○ 내용 목표
- 사는 곳에 따라 서로 다른 동물과 식물의 특징을 이해하고, 그것을 기반으로 하여 새로 운 탈 것을 구상할 수 있다.
- 생체모방에 대해 이해하고 관찰과 분석을 통하여 창의적으로 문제를 해결할 수 있다.
○
과정 목표- 타당한 이유를 찾고 분석하고 구상하는 활동을 함으로써 지적 만족감과 자아 효능감, 성취감을 느낄 수 있다.
- 같은 코스를 선택한 친구들끼리 모둠을 만들고 에너지 자원 활용 방법과 자동차에 새로 이 추가할 기능에 대해 토의하고 최선의 방법을 결정할 수 있다.
- 주어진 상황과 조건을 이용하여 최선의 방법을 고안해 낼 수 있다.
3. STEAM 과목 요소
○ S : 동물과 식물의 생체모방과학 탐구하기
○ T/E：각 코스에 맞는 생체모방기술을 이용하여 새로운 자동차의 다양한 기능 제안하기 ○ A：생체모방기술을 이용한 새로운 자동차 구상 및 정리하기
4. STEAM 단계 요소
○
상황제시창의적 설계
자기주도적 학습 스스로 적합하다고 생각하는 코스를 개별적으로 선택하여 자동차 구상
문제발견 및 정의 걸리버의 고민을 해결하기 위해 생체모방기술 필요성 정의
아이디어 발현 생체모방 기술을 통한 새로운 자동차의 다양한 기능 제안
학습 방법 동물과 식물의 특징에 대해 알고 모둠별로 분석한 후 새로운 자 동차의 기능 추가
과정, 활동 중심 각 코스별 동물과 식물의 특징을 분석하여 새로운 자동차를 만 들기 위해 구상하는 준비 과정 중심
다양한 산출물 코스별 새로운 자동차에 추가할 기능을 선정하고 모형 구상
협력 학습 같은 코스를 선택한 모둠별로 에너지 자원 활용 방법과 추가할 기능에 대해 토의 하고 다양한 아이디어를 공유
감성적 체험
몰입 ‘연잎에 싸여진 지도’와 관련된 상황 제시를 통하여 새로운 자동차 를 상상하는데 몰입 유도
Hands-on 학생이 스스로 최종 목적지까지 가는 방법 선택 및 추가 기능 결정
성취의 경험 생체모방기술을 통해 새로운 자동차에 대한 기능을 추가하는데 성취의 경험 제공
배려 다른 친구들의 아이디어를 경청하고 공유
새로운 도전 걸리버 가족을 돕기 위한 새로운 자동차의 기능 구상
자기 평가 새로운 자동차를 구상하고 발표하기를 통한 자기 평가
○
창의적 설계○
감성적 체험과목 국어, 수학, 과학, 사회, 미술 총차시 2 단원 생태계와 환경, 에너지와 도구, 경우의 수와 확률
교육과정
<국어 5-1-5, 6. 사실과 발견, 깊이 있는 생각>
- 각 코스의 지형에 살아가기 적합한 동물이나 식물을 찾아 적을 수 있다.
<수학 6-2-5. 경우의 수와 확률>
- 코스를 고려하여 여러 가지 경우의 수를 찾을 수 있다.
<과학 6-1-4, 6-2-3. 생태계와 환경, 에너지와 도구>
- 환경에 적응하며 살아가는 생물을 알 수 있다.
- 코스별 에너지 자원 활용 방법과 추가할 기능에 대해 토의하고 최선의 방 법을 결정할 수 있다.
<사회 6-1-3. 환경을 생각하는 국토 가꾸기>
- 지도를 참고하여 최종 도착지까지 가는 방법을 찾을 수 있다.
<미술 10. 디자인과 생활>
- 주제를 이해하고 주제에 맞게 표현할 수 있다.
학습목표
1. 사는 곳에 따라 서로 다른 동물과 식물의 특징을 이해하고, 그것을 기반 으로 하여 새로운 탈 것을 구상할 수 있다.
2. 생체모방에 대해 이해하고 관찰과 분석을 통하여 창의적으로 문제를 해 결할 수 있다.
3. 타당한 이유를 찾고 분석하고 구상하는 활동을 함으로써 지적 만족감과 자아 효능감, 성취감을 느낄 수 있다.
흐름 문제제시 제작활동 학습자료 및 유의점
상황 제시 연잎에 싸여진 지도
분 차시
상황제시
- 걸리버 이야기를 읽어보고, 선생님 또는 학생들과 이야기해보며 상황을 분석하고 문제해결의 필요성 을 인식하도록 합니다.
- 중간 도착지에서 걸리버가 찾은 것은 무엇입니까?
- Map 회사는 왜 연잎에 지도를 싸 놓았다고 했습니 까?
< 감성적체험>
- 자기문제화 및 몰입 : 두 번째 지도를 발견하게 된 상황에 대해 구체적인 발문으로 자세히 이야기를 나 누고 지도의 내용을 살펴보게 함으로써 상황에 몰입 한 학생들이 걸리버 가족의 문제를 자신의 문제로 받아들일 수 있도록 유도합니다.
※ 걸리버 가족은 최종 도착지까지 가는 길을 알려주는 지도를 발 견하고, 지도를 싸는데 연잎을 사용한 것처럼 생체모방기술을 이용해서 최종 도착지까지 가 는 자동차를 만들어야 함을 알 려주는 Map 회사의 편지를 발 견하는 상황을 이해할 수 있도 록 합니다.
‣ ‘연잎에 싸여진 지도’ 이야기(활동 지)
5. 지도안 총괄표
창의적 설계 해결방안 계획
및 실행하기 분 차시
지도 내용 분석하기
- 코스별 지형의 특징과 이동상의 문제점 찾기
생체모방 기술 알아보기
- 인터넷 동영상 자료를 통해 생체모방기술 이해하기 -알고 있는 생체모방기술 정리하기
코스별 동물이나 식물 알아보기
- 각 코스별 지형에서 살아가기 적합한 동물이나 식물 찾 기
- 찾은 동물이나 식물의 특징 분석하기
< 감성적체험>
- 새로운 도전 : 지도 내용을 분석함으로써 지형의 특징과 이동상에 있을 문제점을 탐색하여 걸리버 가족이 처했을 상황을 이해함으로써 최종 목적지 까지 가는 미션 해결에 대한 도전의식을 가질 수 있도록 합니다.
- 배려 : 각 코스에 살아가기 적합한 동물이나 식 물과 그 특징을 찾기 위한 모둠활동을 통해 활 발한 의사소통이 이루어지게 하며 이러한 과정 에서 다른 사람의 의견을 경청하고 존중하는 배 려가 이루어질 수 있도록 합니다.
- 성취의 경험 : 학생들이 스스로 미션 해결을 위한 사전 지식을 마련하기 위하여 모둠별 토의를 통해 동물이나 식물을 찾고 그 특징을 찾아내며 표를 완 성하는데 대한 성취감을 느낄 수 있도록 합니다.
코스 상황 조건 분석 지형의 특징 이동상의
문제점
D
E
F
‣ 지도 분석하기
※ 모둠원과의 의사소통을 통해 지 도에 나와 있는 상황 조건을 분 석하고 각 코스별 문제점을 생 각해 보게 함으로써 미션을 해 결하기 위한 지적 호기심을 유 발하도록 합니다.
창의적 설계 지식 산출
분 차시
우리가 해결해 보자(생체모방기술을 이용하여 새로 운 자동차 구상하기)
- 정리한 내용을 바탕으로 코스를 선택하고 이용할 동물이나 식물의 특징 정리하기
- 생체모방기술을 이용하여 자동차에 새롭게 추가할 기능 구상하기
- 출발지에서 중간 도착지를 지나 최종 도착지까지 가는 코스 결정하기
- 같은 코스별로 모둠을 만들어 모형을 만들기 위한 준비하기
< 감성적체험>
- Hands on 및 성취의 경험 : 학생 스스로 열정을
구분 내 용
선택한 코스 모방할 동․식물
자동차에 추가할 기능
‣ 새로운 자동차 구상하기(활동지)
가지고 선택한 코스에서 활용할 생체모방기술과 추 가할 기능을 정하여 정리하고 이를 통해 걸리버 가 족을 위한 새로운 자동차를 구상하였다는 성취를 경험할 수 있도록 합니다.
- 배려: 같은 코스를 선택한 학생들이 모둠을 이루고 모둠 토의를 통해 의사결정을 하는 과정에서 활발 한 의사소통이 이루어지게 하며 유의점에 따라 다 른 사람의 의견을 경청하고 존중하는 배려가 이루 어질 수 있도록 지도합니다.
※ PMI 기법을 활용하여 자신이 구 상한 새로운 자동차의 개선할 점을 정리할 수 있도록 하고 모 둠원 친구들과 추가할 기능을 최종 결정하여 새로운 자동차 모형 만들기 위한 준비활동을 충분히 할 수 있도록 합니다.
평가 보상 평가 및 의사
소통 분 차시
나의 생각 다지기
- 친구들이 구상한 새로운 자동차 기술에 대해 발 표를 듣고 PMI 기법을 활용하여 자신이 구샇난 기술에 대해 평가하기
- 다른 친구들의 의견을 경청하고 좋은 점을 수용 하려는 자세를 갖는지 평가하기
< 감성적체험>
- 의사소통 : 각 코스별(D~F) 사는 곳에 따른 동물 이나 식물의 특징을 이해하여 새로운 자동차를 구상하고 발표를 통해 상호평가하고 격려하도록 합니다.
- 창의성 : 지형에 적합한 동물이나 식물을 찾아 분석하고 코스와 모방할 동물과 식물의 생체모방 기술을 이용하여 새로운 자동차에 추가할 기능을 창의적으로 표현하였는지 평가하도록 합니다.
‣ 평가표 (활동지) 평가
방법 평가영역
자기 평가
추가할 기능(Plus) 제거할 기능/해결해야 할
기능(Minus) 흥미로운 점(Interesting)
※ 발표한 친구들의 내용을 긍정 적으로 수용하고 자신이 제안 한 작성을 재구성할 수 있는 기 회를 제공해 주도록 합니다.
6. 평가 및 보상
자신이 구상한 새로운 자동차의 개선점을 스스로 평가해 보고 모둠원 발표 내용을 듣고 친구들의 의견을 평가해 보고 칭찬하고 싶은 점도 간략히 써 봅시다. (친구가 잘했다고 생 각한 만큼 ☆에 색칠을 하면 됩니다.)
<자기 평가>
평가
방법 평가영역 평 가
상 중 하
자기 평가
추가할 기능(Plus)
제거할 기능/해결해야 할 기능(Minus)
흥미로운 점(Interesting)
<모둠원 평가>
이름 추가할
기능(Plus)
제거할 기능/해결해야 할 기능(Minus)
흥미로운 점
(Interesting) 칭찬하고 싶은 점
☆☆☆ ☆☆☆ ☆☆☆
☆☆☆ ☆☆☆ ☆☆☆
☆☆☆ ☆☆☆ ☆☆☆
☆☆☆ ☆☆☆ ☆☆☆
연잎에 싸여진 지도
밤이 되기 직전, 다행히 중간 지점에 도착한 걸리버는 또 다른 지도를 찾기 위해 이곳저곳을 헤매었지만 상자는 어디에서도 찾을 수 없었어요. 설상가상 으로 비까지 내리기 시작했는데, 비를 피할 곳을 찾던 중 갑자기 아이들이 소 리쳤어요.
“아빠, 우리가 지도를 찾은 것 같아요.”
아이들이 가리킨 곳에는 커다란 연잎 하나가 돌돌 말아져 있었고, 그 안에 는 역시나 지도와 편지가 들어 있었어요.
Ⅰ. 상황제시
사는 곳에 따라 다른 동물이나 식물의 특징을 이해하고, 이를 이용하여 새로운 자동차를 구상하여 봅시다.
7. 학습내용
코스 상황 조건 분석
지형의 특징 이동상의 문제점
D E F
- 중간 도착지에서 걸리버가 찾은 것은 무엇인가요?
- Map 회사는 왜 연잎에 지도를 싸 놓았다고 했나요?
■ (활동) 지도 내용 분석하기
“동물이나 식물의 특징을 살펴보아야 한다니 그게 무슨 말이죠?”
걸리버의 아내가 어리둥절한 표정으로 걸리버에게 물었어요.
“땅에서 사는 닭의 깃털은 물에 쉽게 젖지만 물 위를 떠다니는 오리의 깃털 은 물에 젖지 않잖아요? 동물이나 식물은 사는 곳의 환경에 따라 적응하며 살 아가기 위해 다양한 기능을 발달시키지요. 그러니 그 기능을 잘 살펴야 최종 목적지까지 무사히 갈 수 있는 자동차를 만들 수 있지 않겠어요?”
걸리버의 가족들은 지도를 다시 펼쳐서 각 지형에서 살고 있을만한 동물과 식물을 찾기 시작했어요. 경험을 떠올리면서 말이지요.
■ (활동) 생체모방이란?
생체모방과 관련된 동영상을 보고 질문에 답하여 봅시다. [출처]
모방한 자연물 자연물의 특징 생체모방 기술 탈 것에 적용
연잎 물에 젖지
않는다.
돌기 구조의
연꽃잎을 모방 자동차 앞 유리 - 동영상에 나온 생체모방 기술에는 어떤 것이 있었는지 정리해 보고 탈 것에 어
떻게 적용할 수 있을지 구상해 봅시다.
- 동영상에 제시된 것 이 외에 알고 있는 생체모방의 예가 있으면 적어 봅시다.
- 알게 된 내용을 바탕으로 다음의 빈 칸을 채워 봅시다.
생체모방
은 다.왜냐하면
코스 동물이나 식물 동물이나 식물의 특징
D코스
코스 동물이나 식물 동물이나 식물의 특징
E코스
코스 동물이나 식물 동물이나 식물의 특징
F코스
■ (모둠 활동) 코스별 동물이나 식물 알아보기
- 각 코스의 지형에 살아가기 적합한 동물이나 식물을 찾아 적어 봅시다. 또한 찾은 동물과 식물이 어떤 특징을 가지고 있는지 알아봅시다.
구분 내용
선택한 코스
모방할 동․식물
자동차에 추가할 기능
구분 내용
추가할 기능 (Plus)
제거할 기능/
해결해야 할 기능 (Minus)
흥미로운 점 (Interesting)
Ⅱ. 우리가 해결해 보자
■ (활동) 생체모방기술을 이용하여 새로운 자동차 구상하기
- 앞에서 정리한 내용을 고려하여 코스와 모방할 동·식물을 결정하고 자동차에 추가할 기능을 구체적으로 적어 봅시다.
- PMI 기법을 활용하여 자신이 구상한 새로운 자동차의 개선해야 할 점을 정리하 여 봅시다.
준비물 :
- 여러분은 처음 걸리버가 출발을 했던 곳에서 최종 도착지까지 가기 위한 코스 를 결정하였습니다. 두 장의 지도를 참고하여 최종 도착지까지 가는 방법을 모 두 찾아봅시다.
첫 번째 지도에서 선택한 코스
두 번째 지도에서
선택한 코스 선택한 학생의 이름
- 같은 코스를 선택한 친구들끼리 모둠을 만들어 에너지 자원 활용 방법과 자동 차에 새롭게 추가할 기능에 대해 토의하고 최선의 방법을 결정해 봅시다.
<토의를 통한 의사결정의 유의점>
1. 다른 친구가 발표할 때에는 진지한 태도로 끝까지 잘 듣습니다.
2. 다른 친구의 발표가 끝나면 발언권을 얻어 발표를 합니다.
3. 토의 주제와 관련된 이야기를 중심으로 말합니다.
4. 필요하다면 메모를 합니다.
5. 내 생각과 다른 의견도 존중하며 듣습니다.
6. 소수의 의견도 소중하게 생각합니다.
- 결정된 내용을 바탕으로 새로운 자동차(모형)를 만들기 위한 준비를 하여 봅 시다.
Ⅲ. 나의 생각 다지기
자신이 구상한 새로운 자동차의 개선점을 스스로 평가하고, 모둠원 발표 내용을 듣고 친구들의 의견을 평가하고, 칭찬할 점도 간략히 써 봅시다. (친구가 잘했다고 생각한 만큼 ☆에 색칠을 하면 됩니다.)
<자기 평가>
평가
방법 평가영역 평 가
상 중 하
자기 평가
추가할 기능(Plus)
제거할 기능/해결해야 할 기능(Minus)
흥미로운 점(Interesting)
<모둠원 평가>
이름 추가할
기능(Plus)
제거할 기능/해결해야 할 기능(Minus)
흥미로운 점 (Interesting)
칭찬하고 싶은 점
☆☆☆ ☆☆☆ ☆☆☆
☆☆☆ ☆☆☆ ☆☆☆
☆☆☆ ☆☆☆ ☆☆☆
☆☆☆ ☆☆☆ ☆☆☆
Ⅳ. 새로운 도전
생체모방기술은 우리의 실생활에서 이미 응용돼 상어비늘로부터 유체저항을 줄이는 원리를 응용한 수영복, 벌집의 육각형 구조를 모방해 개발한 자동차의 충격흡수장치, 도마뱀의 발바닥 생김새를 모방한 접착제 등의 제품으로 개발되었습니다. 그리고 생체 모방공학은 자동차·로봇·항공기·의료 등과 같은 다양한 산업에 활용할 수 있어 민간 분 야를 중심으로 상용화를 위한 많은 연구가 진행되고 있는데, 이를 활용하여 우리 생활 에 더 활용할 수 있는 다양한 방법을 생각하여 봅시다.
새로운 자동차 설계
(걸리버 자동차)
5~6 차시
초등학교 5,6학년
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[교사용]
초등학교 5,6학년 STEAM
새로운 자동차 설계 (걸리버 자동차)
1. 주제 개요
본 차시는 그 동안에 배웠던 내용을 바탕으로 걸리버 가족이 집으로 되돌아가기 위한 마지막 미션으로 ‘걸리버 자동차’ 모형을 제작합니다. ‘걸리버 자동차’ 모형 제작을 통해 학생들이 스스 로 전 차시에서 정리하고 익힌 내용(에너지 자원, 생체모방기술을 활용한 기능)을 종합적으로 정리할 수 있는 기회를 제공받을 것입니다. 1~4차시 내용을 토대로 동일한 코스별 총 9개의 모 둠이 만들어지고, 각 모둠에서는 각자가 구상한 것 중에서 최고의 기능들을 모아 ‘걸리버 자동 차’ 모형을 제작하도록 합니다. 전 차시에서 모둠별 협력 학습을 통해서 걸리버 자동차 모형 제 작을 위한 재활용품을 미리 준비하였습니다.
에너지 자원과 생체모방기술을 활용한 기능을 고려한 걸리버 자동차 모형을 만들기 위해서 1 차적으로 모둠 활동을 통해 각 코스(A~F)에 따라 걸리버 자동차가 가져야 할 특징을 분석합니 다. 걸리버 자동차의 설계도를 그리고, 핵심 기능과 자동차의 이름을 결정합니다. 그리고 모둠별 로 그 내용을 발표하도록 합니다. 이 과정으로 학생들은 의사소통과 배려를 경험하게 될 것이며 새로운 도전에 대한 욕구를 가질 수 있습니다.
평가에서는 과학기술, 독창성, 논리성, 상상력과 같은 평가 기준을 제시하고, 제시된 평가 기 준에 맞게 평가가 이루어지며, 자기 평가 및 상호 평가가 활발하게 이루어질 수 있도록 하였습 니다. 교사는 학생들이 걸리버 자동차를 제작하는 본 차시 활동을 통해 그동안 배운 내용을 융 합하고 성취감을 느낄 수 있도록 격려하고 수용적인 분위기를 만들어 줍니다.
가. 미래형 자동차
미래형 자동차의 디자인은 미국의 한 산업디자인 회사가 직접 했다고 알려져 있습니다. 이 자 동차는 가면 갈수록 바빠지는 현대인의 삶의 모습을 반영하여 그대로 만들어진 자동차라고 합 니다. 내부를 구체적으로 살펴보면 이 차 안에서 기본적인 생활이 가능합니다. 예를 들어 화장 실과 침대 등과 같은 인간적이 삶에 필수적인 요소들은 거의 다 포함되어 있으며 자동차의 시 동을 끄면 사람이 차 안에서 걸어다닐 수 있도록 차체가 위로 들려 올려지기도 합니다.
[숙식이 가능한 미래형 자동차] [출처] www.ideakeyword.com/3266
나. 에너지와 에너지원
① 에너지 : 일을 할 수 있는 능력
② 에너지원 : 에너지를 가진 물질이나 자연 현상
※ 일 : 물체에 외부 힘이 작용하여 그것이 힘의 방향으로 움직일 때, 외부의 힘이 물 체에 일을 했다라고 표현한다.
W = F·s 일의 단위 MKS단위 : 1J = 1N×1m
※ 일률 : 일의 능률, 1초 동안에 1J의 일을 할 때의 일의 능률을 나타낸다.
W(와트) = 1J/1s = 1J/s, 1W·h = 3600J, 1kcal = 4.18J×103
걸리버 자동차 만들기
최종 도착지에 도착했을 때, 걸리버는 먼저 도착해 있던 많은 친구들을 만날 수 있었 어요. 이들 모두 미지의 세계에 도착하여 Map씨의 지도와 편지를 보고 도움을 받아 이 곳에 도착한 사람들이었어요. 사람들은 서로 자신이 만든 자동차에 대해 설명하고 얼마 나 험한 길을 거쳐 왔는지 이야기하느라 정신이 없었어요.
그때 갑자기 누군가 소리쳤어요.
“모두들 여기를 좀 보세요. Map 회사의 편지에요.”
그 소리에 시끄럽게 이야기를 나누던 사람들은 일순 모두 입을 다물었어요. 그때 그 사람은 편지를 걸리버에게 건넸고, 걸리버는 그 편지를 읽기 시작했어요.
2. 학습 목표
○
내용 목표- 각 코스별 걸리버 자동차가 갖추어야 할 특징을 정리하여 설계도를 그리고, 걸리버 자동 차 모형을 만들 수 있다.
- 날씨에 따른 에너지 자원과 생체모방기술을 활용한 기능을 적용하여 걸리버 자동차를 창 의적으로 설계하고 만들 수 있다.
○ 과정 목표
- 걸리버 자동차를 제작하는데 있어 주어진 상황과 조건을 이용하여 최선의 방법을 고안해 낼 수 있다.
- 걸리버 자동차를 설계하고 만들어봄으로써 지적 만족감과 자아 효능감, 성취감을 느낄 수 있다.
- 활동하는 과정에서 친구들과 의사소통 및 협력을 한다.
3. STEAM 과목 요소
○ S : 걸리버 자동차를 움직이게 하는 부분과 에너지 자원 정리하기
○ T/E：코스별 걸리버 자동차의 장점 정리하기 모형 제작 발표 후 재설계하기 ○ A：걸리버 자동차의 핵심 기능과 어울리는 이름 정하기
4. STEAM 단계 요소
○
상황제시걸리버는 같은 코스를 지나온 사람들을 찾기 시작했어요. 다들 각기 다른 자동차를 가지고 한 자리에 모였지요. 그리고 걸리버는 이내 다른 사람들과 함께 지금까지 세상 에 없던 걸리버 자동차를 만들기 시작했어요. 그것은 아주 새롭고 멋진 것이었지요. 그 누구도 상상하지 못한 전혀 새로운 자동차를 말이죠.
창의적 설계
자기주도적 학습 모둠원과의 토의를 통해 걸리버 자동차를 설계하고 직접 모형을 만드는 활동을 통해 주도적으로 학습
문제발견 및 정의 앞에서 구상한 에너지 자원과 새로운 기능을 걸리버 자동차에 적 용
아이디어 발현 걸리버 자동차 모형 만들기 위한 다양한 아이디어 제안
학습 방법 걸리버 자동차에 필요하다고 생각되는 기능을 모둠원과의 의사 소통을 통해 결정하고 함께 모형을 제작하는 협력학습
과정, 활동 중심 걸리버 자동차에 넣을 기능을 선별하고 제안하는 활동과 설계도 그리기 활동, 모형 제작 활동 등의 과정 중심
다양한 산출물 새로운 디자인과 다양한 기능을 갖춘 걸리버 자동차 모형 협력 학습 걸리버 자동차 기능 추가 및 모형 제작 활동을 통해 다양한 아
이디어 공유
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창의적 설계감성적 체험
몰입
최종 도착지에 도착한 걸리버 가족이 Map 회사가 제시한 마지막 미션을 발견하여 집으로 돌아가기 위해 최고의 자동차를 만들어야 하는 상황을 제시하여 이야기에 몰입
Hands-on 직접 새로운 디자인과 다양한 기능을 정리하여 걸리버 자동차를 설계 하고 모형 제작하기
성취의 경험 걸리버 자동차를 설계하고 제작하여 친구들과 발표 및 평가를 하는 활동을 통해 성취감을 경험
배려 다른 친구들의 아이디어를 경청하고 공유
새로운 도전 창의적인 사고 활동을 통해 새로운 디자인과 다양한 기능을 포 함한 걸리버 자동차를 설계하게 함으로써 도전 의식 배양
과목 국어, 과학, 미술 총차시 2
단원 날씨의 변화, 에너지와 도구
교육과정
<국어 5-1-3. 다양한 주장>
- 모둠에서 제작한 걸리버 자동차의 모형에 대해 발표하고 우리반 최고의 ‘걸 리버 자동차 모형’을 선정할 수 있다.
<과학 6-1-4, 6-2-3. 생태계와 환경, 에너지와 도구>
- 걸리버 자동차를 움직이게 하는 부분들과 에너지 자원을 활용하여 ‘걸리버 자동차 모형’을 제작할 수 있다.
- 코스별 에너지 자원 활용 방법과 재설계할 부분에 대해 토의하고 최선의 방법을 결정할 수 있다.
<미술 10. 디자인과 생활>
- 주제를 이해하고 주제에 맞게 표현하고 감상할 수 있다.
학습목표
1. 각 코스별 걸리버 자동차의 장점을 정리하여 설계도를 그리고, 걸리버 자 동차 모형을 만들 수 있다.
2. 날씨에 따른 에너지 자원과 생체모방기술을 활용한 기능을 적용하여 걸 리버 자동차를 창의적으로 설계하고 만들 수 있다.
3. 걸리버 자동차를 설계하고 만들어봄으로써 지적 만족감과 자아 효능감, 성취감을 느낄 수 있다.
흐름 문제제시 & 제작활동 학습자료(‣) 및 유의점(※)
<상황 제시>
‘연잎에
상황제시
- 최종 도착지에 도착한 걸리버 가족이 Map 회사
※ 학생들이 문제를 바르게 인식 할 수 있는 적절한 발문을 제공 한다. 예를 들어, “이 사람들도
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감성적 체험5. 지도안 총괄표
(5분) (1/2차시)
만나게 되고 집으로 돌아가기 위한 마지막 미션 을 발견하게 됩니다.
- 최종 도착지에서 걸리버 가족이 만난 사람들은 누 구입니까?
- 걸리버 가족에게 주어진 마지막 미션은 무엇입니 까?
< 감성적체험>
- 몰입 및 자기 문제화 : 상황 제시에서 등장하는 걸리버 가족이 만나게 된 사람들에 대해 이야기 를 나누며 이들의 문제를 자신의 것으로 받아들 일 수 있도록 합니다.
거듭해서 최종 도착지까지 올 수 있었겠군요?” “과연 이 사람 들은 어떤 코스를 선택해서 왔 을까요?” “여러분과 같은 생각 을 한 사람들도 있었을까요?”
‣ ‘Map 회사의 편지’ 이야기(활동지)
<창의적 설계>
예술적 발상 및 아이디어
창안 (20분) (1/2차시)
(모둠) 코스별 걸리버 자동차의 장점 정리하기 - 각 코스를 선택한 친구들의 발표와 모둠원과 토의를 통해 코스별(A~F) 걸리버 자동차의 장 점을 간략하게 정리하기
- 우리 모둠의 걸리버 자동차를 움직이게 하는 부분과 에너지 자원 정리하기
- 예상되는 걸리버 자동차의 장점 생각해보기
(모둠) 구체적인 설계도 그리기 - 모둠별 준비 재료 살펴보기
- 걸리버 자동차의 구체적인 설계도 그리기 - 걸리버 자동차의 핵심 기능과 그에 어울리는 이름 정하기
- 설계도 발표하기
< 감성적체험>
- 배려 : 각 코스별 걸리버 자동차의 장점을 찾 고 정리하기 위해 전체 또는 모둠 토의활동을 통해 활발한 의사소통이 이루어지게 하며 이러 한 과정에서 다른 사람의 의견을 경청하고 존 중하는 배려가 이루어질 수 있도록 합니다.
- 새로운 도전 : 정리한 내용을 바탕으로 미션을 해결할 수 있다는 자신감을 가지고, 다음 활동에 대한 도전의식을 가질 수 있도록 합니다.
- 자아 효능감 : 학생들이 스스로 코스를 결정하 고 구상했던 내용을 발표하고 토의함으로써 자 신의 의견이 수용되는 것에 대해 자부심을 느끼
구분 코스별 걸리버 자동차의 장점 A코스
B코스 ...
생략
핵심 기능
걸리버 자동차의 이름
‣ 코스별 걸리버 자동차의 장점 정 리
‣ 구체적인 설계도 그리기
앞에서 본 모습
옆에서 본 모습
위에서 본 모습
‣ 걸리버 자동차의 핵심 기능과 이름 정하기
※ 그동안 구상한 내용을 실제 모 형으로 제작하기 위해 구체적 인 설계도를 그리며 완성 단계 (미션 완료)에 한 발 더 다가섰 다는 점을 부각시켜 지적 만족
