한국과학창의재단 이사장 귀하

(1)

2020 융합인재교육(STEAM) 교사연구회 결과보고서

2020. 11. 20.

서울이문초등학교

【 2020년 융합인재교육(STEAM) 교사연구회 결과보고서 】

과 제 개 요

과제명 2020년 STEAM 교사연구회 운영(서울이문초등학교)

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 ( ü ) (유형3) StarT 프로그램 수행을 통한 STEAM 프로그램 신규 개발 ( ) 프로그램명 우리들의 꿈은 렌즈를 타고

학교급 초등학교 대상 학년(군) 5,6학년군

중심과목 과학 중심과목

성취기준 영역 6-1-5. 빛과 렌즈

연계과목 수학 미술 음악

연계과목 성취기준 영역

수학 : 비와 비율 미술, 음악: 표현 연구기간 2020.7.20 ~ 2020.11.30.

신청금액 일금사백만원 (￦4,000,000)

참여연구원 6명 (연구책임자 : 1명, 공동연구원 : 5명) 연구 수행자에 관한 사항

구분 소속(학교명) 담당과목 직위 성명

연구책임자 서울이문초등학교 과학중심 STEAM 수석교사 이진희

공동연구원 서울이문초등학교 음악 교사 정지영

공동연구원 서울이문초등학교 영어 교사 이신영

공동연구원 서울이문초등학교 수학 교사 남지현

공동연구원 서울이문초등학교 미술 교사 홍지수

공동연구원 서울이문초등학교 과학 교사 송지은

2020년도 정부의 R&D 재원으로 한국과학창의재단의 지원을 받아 융합인재교육(STEAM) 교사연구회를 운영한 중간 결과로써 본 보고서를 제출합니다.

2020년 11월 20일

주관연구기관장 : 김형태 연구책임자 : 이진희

한국과학창의재단 이사장 귀하

(2)

“이 보고서는 2020년도 정부의 재원으로 한국과학창의재단의 지원을 받아 수행된 성과물임 ”

목 차

1. 요약문··· 1

2. 서론··· 2

3. 연구 수행 내용 및 결과··· 4

가. 연구 수행 내용 ··· 4

나. 연구 수행 결과 ··· 15

4. 결론 및 제언 ··· 16

[부록] STEAM 프로그램 개발 내용 및 결과물 *프로그램 1··· 17

*프로그램 2··· 27

*프로그램 3··· 41

*[나는 갈릴레이, 나는 케플러] 교사용 수업 PPT ··· 53

(3)

1. 요약문

이문초 STEAM교사연구회는 2015 개정 교육과정을 기반으로 과학, 수학, 예술 등 교과 간 융합된 2020 신규 STEAM 프로그램을 개발하고 적용하여, 학생들의 관심과 흥미 고취 및 STEAM 수업에 대한 긍정적 인식 함양을 꾀하고, 교사들간에 최신 정보와 수업 자료, 프로그램 등을 공유하며 STEAM 수업에 대한 교사들의 전문성을 향상하여, 융합적 사고와 다양한 문제 해결력을 갖춘 창의・융합형 인재 양성에 기여함을 목표로 한다.

우리가 주목한 키워드는 5,6학년군 과학 교과의 [빛과 렌즈]이며 [우리들의 꿈은 렌즈를 타고]하는 주제를 정하고, 이를 중심으로 수학, 음악, 미술, 실과 등 다른 교과 내용과 융 합된 STEAM 프로그램을 개발하고자 하였다. 교육과정 재구성을 통한 학생중심수업을 지 향하며, 학생들이 스스로 문제를 인식하고 창의적으로 설계하여 주제에 접근하고 문제를 해결할 수 있도록 3가지 프로그램을 구성하였다.

정규 STEAM 수업은 수석 교사와 학년 공동연구원을 중심으로 진행하고, [STEAM이 있 는 화요일 오후] 프로그램을 6회 진행하며, 과학교과 [빛과 렌즈]에서 영역별 성취기준을 100% 반영한 언택트 시대 대비 STEAM 프로그램을 운영하였다.

[STEAM이 있는 화요일 오후]는 3~4학년용 프로그램으로, 3D펜을 사용하는 나만의 개 성있는 안경 만들기, LED광섬유오르골 디자인하기, 5~6학년용 프로그램으로 블록코딩으 로 햄스터로봇 제어하기, 거울 속 세상(거울을 이용한 대칭놀이), 나는 갈릴레이 나는 케 플러, 대탈출 숨은 의미 찾기 라는 6개의 프로그램을 운영하였고, 그 중 LED광섬유오르골 디자인하기, 거울 속 세상(거울을 이용한 대칭놀이), 대탈출 숨은 의미 찾기 수업을 프로 그램화하여 제출하게 되었다.

2. 서론

가. 교사연구회 목표

2015 개정 교육과정을 기반으로 과학, 수학, 음악, 미술 등 교과 간

융합된 2020 신규 STEAM 프로그램의

개발 및 적용

다양한 STEAM 프로그램 체험을 통한 학생들의

관심과 흥미 고취 및 STEAM 수업에 대한

긍정적 인식 함양

STEAM 연구회 활동을 통해 개발된 프로그램에

대한 정보와 수업 자료 공유 및 STEAM 수업에

대한 교사들의 전문성 향상

융합적 사고와 다양한 문제 해결력을 갖춘

창의・융합형 인재 양성에

기여

나. 연구 수행 계획 및 주요 내용

① STEAM 프로그램 개발 및 적용

- 2015 개정 교육과정과 관련하여 5,6학년군 과학 교과를 중심으로 수학, 음악, 미술 등 다른 교과 내용과 융합된 STEAM 프로그램을 개발하여 적용한다.

- 교육과정 재구성을 통한 학생중심수업을 지향하며, 학생들이 스스로 문제를 인식하고 창의적으로 설계하여 주제에 접근하고 문제를 해결할 수 있도록 프로그램을 구성한다.

- 정규 STEAM 수업은 수석 교사와 학년 공동연구원을 중심으로 진행하고, [STEAM이 있는 화요일 오후] 프로그램을 6회 진행하며 언택트 시대에 적응하는 STEAM 프로그램 을 운영한다.

- 과학 교과의 1개 성취기준 영역(빛과 렌즈)에서 ‘영역별 성취기준’을 100% 반영한 STEAM 프로그램 개발한다.

[6과11-01]햇빛이 프리즘에서 다양한 색으로 나타나는 현상을 관찰하여, 햇빛이 여러 가지 색의 빛으로 되어 있음을 설명할 수 있다.

[6과11-02]빛이 유리나 물, 볼록 렌즈를 통과하면서 굴절되는 현상을 관찰하고 관찰한 내용을

그림으로 표현할 수 있다.

[6과11-03]볼록 렌즈를 이용하여 물체의 모습을 관찰하고 볼록 렌즈의 쓰임새를 조사할 수 있다.

(4)

STEAM 프로그램

구분

프로그램명 우리들의 꿈은 렌즈를 타고 선행

프로그램명 ^해당없음

학교급 초등학교 대상 학년(군) 5,6학년군 목표 수혜학생 수 150 중심과목 과학 중심과목

성취기준 영역 빛과 렌즈

연계과목 수학

미술 음악

수학: 비와 비율

[6수04-03]비율을 이해하고, 비율을 분수, 소수, 백분율로 나타낼 수 있다.

미술, 음악: 표현

[6미02-03]다양한 자료를 활용하여 아이디어와 관련된 표현 내용을 구체화할 수 있다. [6음01-05]이야기의 장면이나 상황을 음악으로 표현한다.

개발계획

주제연번 차시(시수) 과목 연계(안) 1-1 3 과학(1) + 수학(1) + 미술(1) 1-2 6 과학(2) + 수학(2) + 미술(2) 1-3 4 과학(2) + 수학(1) + 미술(1)

② STEAM 프로그램 적용 성과 연구 및 조사

1) STEAM 수업 평가 방법: 자기평가 및 과정중심평가로 평가한다. 교사의 피드백 후 학생 이 부족한 점을 보완한 후에 자기 평가한다. 피드백 받은 후 다시 활동에 임하고 느낀 점을 서술하여 어느 과정에서 미진한 점을 보충하였는지 확인한다.

2) STEAM 적용 성과 조사

- 사전 조사(2020.9) - *코로나19 사태로 등교정지 상황이 지속되어 9월29일부터 실시하는 [STEAM이 있는 화요일 오후] 참여 학생들을 대상으로 실시 전 사전조사를 실시한다.

‧ 학생 대상 : 프로그램 적용 전에 STEAM 수업에 대한 인식 및 기본 지식, 흥미도, 태도 등 ‧ 교사 대상 : 학생중심수업 및 STEAM 수업에 대한 교사들의 인식 및 기본 지식 등 - 사후 조사(2020.11.3)

‧ 프로그램 적용 후 사전 조사 때와 동일한 학생 집단(교사 집단)을 대상으로 실시한다.

‧ 학생(교사)들의 STEAM 교육에 대한 인식의 변화, 기본 지식 변화, 흥미도 변화 등 STEAM 수업 적용 후 변화된 정도 및 만족도를 조사한다.

- 조사 방법 : STEAM 교육 지원연구단에서 배포한 태도검사와 만족도 조사 양식 및 본 교 자체 조사 계획에 따른 설문지를 활용한다.

③ STEAM 협력 연구 강화 및 확산 실천

④ [STEAM이 있는 화요일 오후] 기획 및 운영

- 주제와 맞는 프로그램을 개발하여 9월 말부터 11월 초까지 6회에 걸쳐 집중적 운영 - 코로나19 사태에 대비한 온라인 원격수업(실시간 쌍방향)을 준비함

- 필요한 자료는 학생들의 등교일에 미리 사전 배부함

3. 연구 수행 내용

① [STEAM이 있는 화요일 오후] 기획 - 프로그램 구성

주제 프로그램 소개 대상

나만의 개성 있는 안경

만들기!

(3D 펜 이용)

나의 개성을 드러낼 수 있는 멋진 안경을 만들어 봅시다. 3D 펜을 이용하면 내가 원하는 디자인 대로 물건을 만들어 낼 수 있어요.

3~4학년

블록코딩으 로 햄스터

로봇 제어하기

(코딩으로 빛, 거리, 각도 제어)

로봇은 어떻게 움직일까요? 블록 코딩을 익혀서 햄스터 로봇의 LED제어와 움직임 거리, 회전 각도를 제어하여 상황에 맞게 움 직일 수 있게 제어해봅시다.

5~6학년

거울 속 세상!

(거울을 이용한 대칭

놀이)

(거울을 이용한 대칭 놀이)

나의 모습을 똑같이 비춰주는 거울! 실생활에서 사용하는 여러 가지 거울의 수학적, 과학적 원리를 탐구합니다. 거울을 사용하 여 대칭의 원리를 알아보고, 이를 사용하여 나만의 재미있는 무늬를 꾸며봅니다.

5~6학년

음악이 나오는 조명

(LED광섬유오르골 디자인하기)

LED빛은 광섬유 속에서 끊임없이 반사되어 앞으로 나가며 아름답게 빛납니다. 광섬유와 오르골을 활용하여 아름다운 빛 과 음악이 흐르는 나만의 오르골을 만들어봅시다.

3~4학년

나는 갈릴레이!

나는 케플러!

(렌즈를 이용, 굴절 망원경 만들기)

갈릴레이와 케플러가 만들어 사용했던 굴절망원경을 오목렌 즈와 볼록렌즈를 이용하여 함께 만들어봅니다. 내가 만든 망 원경으로 달을 관찰해 볼까요? 달은 어떻게 보일까요?

5~6학년

대탈출! 숨은 의미 찾기

(아나모르포시스와 착시현상)

종이 속 숨겨진 암호를 찾아봅시다. 빛의 반사와 굴절, 착시현상, 원기둥, 각기둥에 대해 탐색하고 숨겨진 암호를 찾아 방을 탈출 해봅시다.

5~6학년

(5)

- 프로그램 실시 계획

② [STEAM이 있는 화요일 오후] 실시

- 기안문

(6)

- 가정통신문 - 학생 구성

A반(3~4학년) B반(5~6학년)

C반(5~6학년)

(7)

- 수업 장면 - 수업 장면

(8)

➂ 학생 사전 만족도 조사 실시

(9)

(10)

4. 연구 수행 결과

구분 수행 결과

교수학습지도안 개발 차시 3개 프로그램 총 12차시 수업 적용 일정 2020. 04. 01. ~ 2020. 11. 3.

(STEAM 수업)수혜학생 수 이문초등학교 3~6학년 전체 + 60명

학생 태도검사 사전검사 10월 초~10월 27일, 실시 완료

사후검사 11월 말 실시 완료 예정

학생 및 교사 만족도조사

계획과 달리, 학생의 사후 만족도 검사를 제대로 시행 하지 못함(사전 만족도 검사가 늦게 이루어져, 사후 검 사 시행의 시간적 여건이 부족)

교사연구회 STEAM 행사 개최 * 2020.09.29.~2020.11.03. STEAM이 있는 화요일 오후

* 2020.11.24. 오후3시~ 교사워크숍 개최

5. 결론 및 제언

[우리들의 꿈은 렌즈를 타고] STEAM 프로그램을 통하여 학생들은 빛에 대한 감수성을 키 우고 다양한 빛과 관련된 생활모습을 되돌아 볼 수 있다는 생각을 가지게 되었다. 학생들이 직접 해결방안 생각하고 제시하면서 수업에 대한 참여도도 월등히 높았다. 준비하고 계획한 대로 수업이 흘러가지 않아도 학생들의 아이디어로 새로운 시사점을 얻을 수 있었다.

교사들 또한 학생중심의 스팀수업이 얼마나 효과적인지 깨닫고 다양한 방법으로 학생들의 모습을 살피며 수업해야겠다는 생각을 하였다. STEAM 프로그램을 계획하고 수업을 진행하면 서 아이들과 함께 설계하고 체험하면서 교사로서도 유익한 시간이었다. 그동안 이루어졌던 교과서 중심의 교사 제시 학습활동에서 벗어나 시사적인 문제를 가지고 학생 중심의 수업을 기획할 수 있었다. 그리고 교육과정 재구성을 통해 여러 교과를 아우르는 STEAM의 창의 융 합을 실현할 수 있었다.

그밖에 연구회 선생님들과 STEAM 수업에 대해 의견을 나누고 발전 보완할 점을 서로 찾 고 수업 아이디어를 탐색하는 과정이 좋았다. 1학기에는 코로나19 상황으로 서로가 당황스러 운 가운데, 스팀연구회의 여러 가지 활동을 어떤 식으로 진행할지 수많은 이야기가 오고갔다.

이 과정에서 우리 학교에 맞는 수업나눔의 방법을 찾았고 교사 워크숍에서 본교 다른 선생님 들께 관련 내용을 전달하고 확산 실천하는 기회를 갖는다.

여러모로 연구회 활동에서 기존 교과서에서는 쉽게 시도할 수 없는 창의 융합적 수업 연 구를 할 수 있게 했고 잘 모르는 분야를 배우는 자기 연찬의 기회가 되었으며 동료 선생님들 과 의사소통과 협력을 키울 수 있었다. 수업 내외적으로 교사들의 발전을 도모하는 좋은 계 기가 되었다. 좀 더 다양한 STEAM 프로그램을 기획하고자 하는 열정을 가지고 STEAM 교육 에 대한 긍정적 인식의 확산과 교육 활성화를 위해 노력하고자 한다.

(11)

[부록1] STEAM 프로그램 개발 내용 및 결과물

프로그램 1. 음악이 나오는 조명 – LED 광섬유오르골 디자인하기

1. STEAM 프로그램 개발·적용 교육과정

연번 차시 (중심과목)

2015 개정 교육과정 성취기준

(연계과목) 성취기준 영역

1 1~2/3 [4과15-01] 여러 가지 물체의 그림자를 관찰하여 그림자가 생 기는 원리를 설명할 수 있다.

(음악) [초등학교 3~4학년] 생활화

2 3/3 [4미01-04] 미술을 자신의 생활과 관련지을 수 있다.

[4미02-04] 표현 방법과 과정에 관심을 가지고 계획할 수 있다.

(과학, 음악) [초등학교 3~4학년]

그림자와 거울, 생활화

2. STEAM 프로그램 총괄표 (총 3차시)

3. STEAM 프로그램 차시별 수업지도안

중심과목 과학 학교급/학년(군) 초등학교 3~4 학년

중심과목 성취기준

영역

[초등학교 과학]그림자와 거울 중심과목 성취기준

[4과15-01] 여러 가지 물체의 그림자를 관 찰하여 그림자가 생기는 원리를 설명할 수 있다.

주제(단원)명 광섬유오르골 알아보기 차시 1~2/3

학습목표 광섬유와 오르골의 원리를 알아보고 어떻게 활용되는지 이야기할 수 있다.

차시 주요내용

1~3 /3

주제(단원)명 주제 : 광섬유오르골 디자인하기

프로그램 소개:

실처럼 가늘고 긴 섬유로 된 조명을 관찰한다. 이 광섬유가 빛의 직진과 연관됨을 알아보고, 유연하고 다양한 모양을 만들 수 있는 특성과 빛의 빠른 이동 속도로 생활 속에 활용되는 모습을 살펴본다. (과학)

오르골의 원리를 알아보고, 음악이 나오는 조명의 좋은 점을 생각해본다.(음악) 광섬유와 오르골을 활용하여 만들고 싶은 조명을 디자인해서 직접 제작해본다.(미술) 주요활동내용:

1. 광섬유와 오르골을 관찰하고 원리와 특성을 알아본다. ^Co

2. 광섬유와 오르골로 조명을 만들었을 때의 효과를 알아보고 만들고 싶은 조명을 디자인한다. ^CD

3. 표현재료와 방법을 생각하여 작품을 만들고 서로의 작품을 감상한다. ^ET

연계과목 음악 연계과목

성취기준 영역 [초등학교3~4학년] 생활화

STEAM 요소

S 광섬유의 원리에서 빛의 직진 발견하기

T 광섬유의 특성을 활용하여 생활 속에 이용하는 모습 찾아보기 E 오르골의 원리를 알아보기

A 음악이 나오는 조명의 느낌 이야기하기 M .

개발 의도 광섬유와 오르골의 원리와 특성을 알아보고, 두 요소가 결합한 음악이 나오는 조명의 좋은 점을 생각해보도록 한다.

광섬유는 광섬유 내부와 외부를 서로 다른 밀도와 굴절률을 가지는 유리섬유로 제작된다. 한 번 들어간 빛은 전반사하며 끝까지 진행하게 된다. 이러한 광섬유 속에는 빛의 직진, 빛의 반사의 원리가 숨어 있다. 광섬유 속에서 빛이 나아가는 방향을 알아봄으로써 빛의 직진과 반사를 이해할 수 있다.

오르골을 열어보면 가시와 같은 바늘이 촘촘히 붙은 원봉과 길이가 다른 금속판을 발견할 수 있다.

원봉이 돌아가며 금속판을 튕겨 소리를 내는 것을 관찰하여 오르골의 작동원리를 알아보도록 한다.

본 수업을 통하여 광섬유와 오르골을 관찰하고 원리를 알아보며, 광섬유와 오르골을 함께 결합하면 어떤 새로운 것을 만들 수 있을지, 좋은 점은 무엇일지 생각해보도록 한다.

STEAM 학습 준거

상황 제시

상 황 제 시

광섬유와 오르골을 관찰하고 작동 원리를 알아본다.

창 의 적 설 계

창의적 설계

만들고 싶은 제품을 그리고 설명한다.

감 성 적 체 험 두 요소를 결합하여 어떤

새로운 것을 만들 수 있을지 생각해본다.

감성적 체험 학습

과정 교수-학습 활동 학습자료 및 유의점

도입 (20 분)

1. 광섬유를 관찰하며 빛이 어떻게 해서 끝까지 나아갈 수 있을지 생각해본다. ^Co

2. 오르골 음악을 감상하며 느낀 점을 이야기한다. 오르골 속은 어 떤 모습일지, 어떻게 해서 소리가 나는지 추측하여 이야기해본다.

Co ET

광섬유, 오르골

Tip! 오르골 음악소리를 들을 때 음소거 하여 온라인 수업 에 방해되지 않도록 한다.

전개 (40 분)

1. 광섬유 속 빛의 진행을 영상을 통해 확인해본다.

2. 광섬유의 특성(유연하고 잘 휘어짐, 빛은 전달 속도가 빠름)을 활용하고 싶은 곳이나 만들고 싶은 제품을 그려본다.^CD

3. 오르골을 분해하여 소리가 나는 원리를 확인한다.^ET

4. 광섬유와 오르골을 결합하면 어떤 좋은 점이 있을지 생각해본다.

CD

5. 광섬유와 오르골을 결합하여 만들고 싶은 제품을 디자인한다.

CD ET

광섬유의 원리 알아보기 개 인학습지, 동영상 및 사진 자료

Tip! 광섬유 속 빛의 나아 가는 모습을 직접 관찰하기 는 어려우므로 휘어지는 물 줄기 속의 빛의 움직임에서 광섬유 속의 움직임을 유추 하도록 한다.

정리 (20 분)

1. 디자인한 모습을 친구들에게 보여주고 설명한다.^ET 2. 친구의 설명을 들으며 서로 피드백 한다.^ET

3. 발표를 모두 마치고 피드백 받은 것을 토대로 디자인을 보완하 고 발전시킨다.^ET ^CD

Tip! 듣는 학생들이 발표를 경청하고 서로에게 도움이 되는 조언과 비판을 할 수 있도록 격려한다.

(12)

중심과목 미술 학교급/학년(군) 초등학교 3~4 학년 중심과목

성취기준 영역

[초등학교 미술] 표현 중심과목

성취기준

[4미01-04] 미술을 자신의 생활과 관 련지을 수 있다.

[4미02-04] 표현 방법과 과정에 관심 을 가지고 계획할 수 있다.

주제(단원)명 나만의 광섬유 오르골 만들기 차시 3/3

학습목표 광섬유 오르골을 디자인하여 나만의 광섬유 오르골을 만들 수 있다.

연계과목 과학 음악

[초등학교3~4학년] 그림자와 거울 [초등학교3~4학년] 생활화

STEAM 요소

S 광섬유와 오르골의 원리 생각하기 T 광섬유와 오르골의 특성을 결합하기 E 계획을 실현할 수 있는 재료와 방법 찾기 A 아름답고 창의적인 광섬유 조명 디자인하기 M .

개발 의도 광섬유와 오르골을 결합한 작품을 고안하고 제작 계획을 세우고 표현 재료와 방법을 생각하여 계획을 실현해보도록 한다.

앞선 차시에서 광섬유와 오르골을 결합한 작품을 구상해보고 발표하며 보완하였다. 만들고 싶은 작품을 그림으로 그려보고 제작 방법과 필요한 재료를 직접 생각하여 준비하도록 한다. 작품 제작 계획을 세우고 실현 방법을 스스로 고안하며 작품을 완성해보는 과정을 통하여 심미적 체험과 성취의 기쁨을 느낄 수 있도록 한다.

상황 제시 상

황 제 시

피드백을 통한 작품 디자인의 실현 가능성을 살펴본다.

창 의 적 설 계

광섬유 오르골을 만들면서 제작의 즐거움을 느낀다.

감 성 적 체 험 작품 제작에 필요한 준비물을

정하고, 표현 방법을 고안하여 실천한다.

도입 (10 분)

1. 친구들이 피드백한 내용을 바탕으로 내가 만들 작품을 그림으로 그 려본다. ^Co

2. 작품을 만드는데 필요한 준비물과 제작 방법을 생각한다. ^ET

나만의 조명 디자인하기 개인학습지, 색연필, 사인 펜

전개 (20 분)

1. 기본으로 제공된 준비물 외에 개인적으로 필요한 준비물을 가지고 온다 . ^ET

2. 계획한 방법대로 작품을 만든다.^ET ^CD

3. 작품 표현 과정에서 어려움이나 궁금한 점이 생기면 이야기하도록 하고, 함께 해결 방안을 모색하여 도움을 주고받는다. ^ET

만들기 재료

(광섬유, 오르골, 색종이, 빨대, 투명필름, 색점토, 양면테이프 등)

Tip! 자르거나 붙일 때 다 치지 않도록 주의시킨다.

정리 (10 분)

1. 만든 작품을 발표한다. ^ET

2. 친구의 발표를 듣고 우수한 점을 이야기한다.

Tip! 친구의 발표를 경청 하고 작품에서 우수한 점 을 발견하여 이야기하도록 한다.

4. 학생활동지

차시 1~2/3

(13)

차시 3/3 5. 교사자료 1(수업사용 PPT자료)

(14)

5. 교사자료 2

차시 1~2/3

광섬유 [Optical fiber]

광섬유는 전반사를 통해 빛의 손실 없이 전달시키는 섬유다.

광섬유의 원리는 광섬유 내부와 외부를 서로 다른 밀도와 굴절률을 가지는 유리섬유로 제작하여, 한번 들어간 빛이 전반사를 하며 진행하도록 만든 것이다. (그림 1)

광섬유를 만드는데 유리섬유가 금속 대신에 쓰이는 이유는 데이터 손실이 적고 전자기적인 간섭도 훨씬 적고 고온에도 더 잘 견디기 때문이다. 현재 주로 통신과 관련하여 전기 신호를 빛으로 변환하여 도착지까지 광속의 2/3 속도로 데이터를 송신하는데 사용하고 있으며 중간에 외부의 간섭에 의한 데이터 손실이 0 에 가깝다는 장점 때문에 기존 구리선을 대체해 사용되고 있다. 구리선 1 만 가닥이 할 수 있는 일을 광섬유 한 가닥이 할 수 있다.

광섬유는 정보 통신 외에도 이미징, 채광, 광섬유 현미경, 광섬유 센서, 광섬유 레이저 그리고

빛을 이용한 장식에도 이용된다.

원리는 모두 같으며 빛 혹은 데이터를 빛의 형태로 변환하고 모으거나 먼 거리를 전달하는 것이다. 광섬유의 원리는 전반사인데, 전반사란 섬유의 내부와 외부 물질의 굴절률 차이 때문에 내부에서 외부로 나가려는 빛이 특정 입사각을 넘으면 외부로 굴절되어 나갈 수 없는 현상이다.

오르골(Orgel)

오르골은 음악이 자동으로 연주되는 기구이기는 하지만 악기보다는 음악 완구로 분류되는 편이다.

오르골은 영어식 발음이 아니라 일본어에서 유래된 명칭이다. 손으로 돌려 소리를 내는 오르겔(orgel)이 네덜란드에서 일본으로 전해지면서 일본식 발음으로 굳어진 것이다. 오르골은 시간을 자동으로 알려주는 중세 교회의 시계탑에서 유래했다. 시계탑의 자동연주기를 소형화 시키려는 노력으로 18 세기말 스위스 제네바의 시계장인 Antoine. Favre 에 의해 최초의 오르골이 만들어졌다.

오르골의 종류는 금속편을 튕겨주는 방식에 따라 실린더식 오르골, 디스크식 오르골, 천공리더식 오르골로 나눌 수 있다. 스위스에서 처음으로 고안되었고 지금도 가장 많이 사용되고 있는 실린더식

(그림 1) 광섬유 내의 빛의 전파 (출처: 네이버 IT용어사전)

(그림 2) 광섬유를 이용한 광통신 의 발달로 장거리 광통신의 시대 가 열렸다. (출처: NGD)

(그림 3) 실린더식 오르골의 내부: 원통형의 돌 기가 돌아가며 빗 모양의 금속편을 튕긴다. 금속 편의 길이에 따라 음의 높낮이가 다르다.

6. 차시별 학생 평가기준 및 방법

차시 평가기준(성취수준) 평가방법 평가도구

1~2 /3

상 광섬유와 오르골의 원리와 특성을 이해하고 생활 속에 서 활용하는 방법을 설명할 수 있다.

자기평가 관찰평가

자기평가지 학생활동지 중 광섬유와 오르골이 생활 속에서 이용되는 예를 이야기

할 수 있다.

하 광섬유와 오르골이 활용되는 예를 설명하지 못한다.

3 /3

상 광섬유 오르골을 디자인하고 제작 계획을 세워 알맞은 재료와 방법으로 만들어 발표할 수 있다.

자기평가 동료평가 관찰평가

자기평가지 동료평가지 산출물 중 광섬유 오르골을 디자인하고 제작 계획을 세워 작품을

만어 발표할 수 있다.

하 광섬유 오르골을 디자인하여 만들고 싶은 작품을 그려 본다.

가. 자기평가지

평가방법 평가기준 평가

자기평가 (1~2차시)

광섬유 속에서 빛의 직진과 광섬유의 특징을 이해했나요?

오르골 내부의 모습을 보고 음악이 나오는 원리를 알았나요?

광섬유와 오르골이 생활 속에서 이용되는 모습을 찾을 수 있나요?

수업에 집중하며 적극적으로 참여했나요?

자기평가 (3차시)

디자인한 작품을 만들기 위해 준비한 재료와 제작 방법이 적절했나요?

만드는 과정에서 생긴 문제나 어려움을 적절히 해결하였나요?

친구가 작품을 만들 때 조언을 해주거나 도움을 주었나요?

친구들에게 내가 만든 작품을 소개하였나요?

오르골은 그림 3 과 같은 구조를 가지고 있다. 길이가 다른 금속편이 머리빗 모양으로 나란히 붙어 있는데 이 금속편을 하나씩 튕겨주면 길이가 다르기 때문에 다른 음계의 소리를 내게 된다. 머리 빗 모양의 금속편과 좁은 간격을 두고 바짝 붙어 있는 실린더(원통)는 길이가 다른 금속편을 튕겨주는 역할을 한다. 실린더에 붙어 있는 조그맣게 튀어나와 있는 돌기가 실린더가 회전할 때마다 금속편을 건드리게 된다.

자료 출처 한국물리학회 물리학백과(http://www.kps.or.kr/),

오르골의 원리 - 태엽을 감으면 아름다운 음악이 흐르는 (원리사전, 남미란)

(15)

나. 동료평가지(3차시)

친구 이름

평가 기준

작품을 만들 때 서로 도움을 주고받으며

만들었나요?

자기가 만든 작품을 적절히 소개하였나요?

작품의 좋은 점이나 창의적인 부분은

무엇인가요?

다. 관찰평가지

평가도구 평가기준

배움과 성장의 기록 학생 이름

자기평가지 학생활동지

(1~2차시)

광섬유 속 빛의 나아감과 광섬유의 특징을 이해한다.

오르골 내부의 모습을 보고 음악이 나오는 원리를 설명할 수 있다.

광섬유와 오르골의 특성을 활용하는 모습을 알고 있다.

학습 내용에 흥미를 가지고 집중하여 수업에 참여한다.

자기평가지 동료평가지 산출물 (3차시)

계획을 실현하기 위해 적절한 재료와 제작 방법을 생각한다.

제작 과정에서 문제가 생겼을 때, 해결 방안을 모색 하여 해결한다.

동료와 협력하고 의견을 나누며 작품을 제작한다.

자신이 만든 작품을 다른 사람들에게 설명할 수 있다.

개성 있고 창의적인 작품을 만들 수 있다.

7. 광섬유 오르골 활동지 및 산출물

(16)

프로그램 2. 거울 속 세상 – 거울을 이용한 대칭 놀이

1. STEAM 프로그램 개발·적용 교육과정

주제 1 (연계과목) 성취기준 영역

주제 2 (연계과목) 성취기준 영역

1 1/3

[4과15-04] 일상생활에서 거울을 이용하는 예를 조사하고 거울의 성질과 관련지어 그 기능을 설명할 수 있다.

(수학)

[초등학교 5~6학년]

(2)도형□¹합동과 대칭 (수학)

(3)측정□⁵각도

2 2/3 [6과11-02] [6수02-03] 선대칭도형과 점대칭도 형을 이해하고 그릴 수 있다

(미술)

(과학)

(11)빛과 렌즈

3 3/3

[6과11-02] 빛이 유리나 물, 볼록 렌즈를 통과 하면서 굴절되는 현상을 관찰하고 관찰한 내용 을 그림으로 표현할 수 있다.

(수학)

(3)측정□⁵각도

(수학)

(2)도형□¹합동과 대칭

2. STEAM 프로그램 총괄표 (총 3차시)

1~3 /3

주제(단원)명 거울 속 세상 프로그램 소개:

일상생활에서 여러 가지 거울이 사용되는 다양한 사례를 생각한다. 거울의 원리를 생각하며 거울 미로 퍼즐을 만든다.(과학)

거울을 이용하여 만든 도형의 특징을 발견하여 선대칭도형을 이해한다.(수학)

선대칭도형의 구성요소와 대칭축을 이해하여 다양한 선대칭도형을 그려보고, 다양한 대칭이 나타나도록 색종이로 무늬를 꾸민다.(수학+미술)

거울이 이루는 각도에 따라 상의 개수가 달라지는 원리를 이해하여 무한거울을 만든다.(과학+수학+메이커)

주요활동내용:

1. 일상생활에서 여러 가지 거울이 사용되는 다양한 경우를 거울의 원리와 관련지어 생각한다. ^Co

2. 거울의 원리를 생각하여 선대칭도형을 알아보고 다양한 무늬를 꾸며본다. ^CD 3. 선대칭도형의 대칭축을 이해하고, 대칭 무늬를 꾸며 아름다움을 느낀다. ^ET 4. 거울의 원리를 이해하여, 나만의 무한거울을 만들어 소개한다. ^CD

3. STEAM 프로그램 차시별 수업지도안

중심과목 과학 학교급/학년(군) 초등학교 5, 6 학년 중심과목

[초등학교 과학] 그림자와 거울 중심과목 성취기준

[4과15-04] 일상생활에서 거울을 이용하는 예를 조사하고 거울의 성질과 관련지어 그 기능을 설명할 수 있다.

주제(단원)명 거울 속 세상 차시 1/3

학습목표 거울의 원리를 이해하여 나만의 거울 퍼즐 문제를 만들 수 있다.

연계과목 수학 연계과목

성취기준 영역 [초등학교5~6학년] 수학 (2)도형 □¹합동과 대칭

STEAM 요소

S 여러 가지 거울의 원리 알아보기

T 거울의 원리에 따라 실생활에 사용되는 거울 종류 탐구하기 E

A 나만의 거울 퍼즐 문제 만들기 M 선대칭도형 및 대칭축 알아보기

개발 의도 실생활의 여러 가지 거울의 원리를 알아보고, 입사각과 반사각이 같다는 원리를 활용하여 재미있는 나만의 거울 퍼즐을 만들어 본다.

실생활에서 다양하게 거울을 사용한다. 매일 거울을 보며 나의 모습을 살펴보고, 자동차에도 여러 거울이 사용된다. 거울은 모양에 따라 평면, 볼록, 오목 거울이 있으며, 원리에 따라 다양하게 쓰인다.

한 가지 모양에 거울을 다양한 각도로 비춰 다양한 모양이 됨을 관찰하고, 거울의 원리를 이해한다.

거울의 원리를 활용한 거울 퍼즐을 알아보고, 나만의 거울 퍼즐 문제를 만들어 본다.

상황 제시 상

황 제 시

실생활에 다양한 경우에 거울이

사용된다.

창 의 적 설 계

내가 만든 거울 퍼즐 문제를 소개한다.

감 성 적 체 험 거울의 원리를 통해

나만의 거울 퍼즐 문제를 만든다.

도입 (5 분)

1. ‘나르키소스와 에코 이야기’영상을 보며 여러 가지 물체의 표면 에 내 모습을 비췄을 때 생각하여 이야기한다. ^Co ^ET

2. 하루 동안 생활하며 거울을 만나는 다양한 상황에 대한 이야기 를 나눈다. ^Co

동영상 및 사진자료

Tip! 학생들이 자신의 거울 에 대한 경험을 자유롭게 발표할 수 있도록 한다.

전개 (25 분)

1. 거울이 탄생하게 된 배경을 살펴본다. ^Co

2. 알루미늄박이 구겨지지 않았을 때와 구겨졌을 때 물체가 비춰지 는 모습이 어떻게 다른지 파악한다.^CD

3. 거울의 원리를 탐색한다. ^CD

4. 원리를 떠올리며 거울 퍼즐 문제를 해결한다.

5. 나만의 거울 퍼즐 문제를 만들어 소개한다.^CD

알루미늄박 개인학습지 거울

정리 (10 분)

1. 친구의 거울 퍼즐 문제의 재미있는 것을 칭찬한다.ÊT 2. 친구의 거울 퍼즐 문제에 보완할 점을 찾아 피드백 한다.ÊT 3. 친구의 발표 및 의견을 바탕으로 나만의 거울 퍼즐 문제를 보완, 수정한다..ÊT ^CD

Tip! 듣는 학생들이 발표를 경청하고 서로에게 도움이 되는 조언과 비판을 할 수 있도록 격려한다.

(17)

중심과목 수학 학교급/학년(군) 초등학교 5,6 학년 중심과목

[초등학교 수학] (2)도형

□¹합동과 대칭

[6수02-03] 선대칭도형과 점대칭도형을 이해 하고 그릴 수 있다

학습목표 다양한 대칭 무늬를 만들 수 있다.

연계과목 수학 미술

[초등학교5~6학년] 수학 [초등학교5~6학년] 미술

STEAM 요소

S . T . E

A 아름다운 대칭 무늬 만들기

M 선대칭도형과 점대칭도형의 성질 이해하기

개발 의도 선대칭도형과 점대칭도형의 특징을 이해하여 다양한 대칭 모양 만들어 소개할 수 있다.

수면 위에 비친 건물, 미술 작품에 나타난 대칭을 찾아본다. 선대칭도형과 점대칭도형을 그리는 방법을 이용하여, 아이렛펀치와 색종이를 사용하여 대칭 모양을 꾸미고, 서로의 작품을 탐구하여 대칭의 아름다움을 나눈다.

상황 제시 상

황 제 시

건축물이나 미술 작품에 나타난 다양한

대칭을 찾아본다.

창 의 적 설 계

자신의 작품을 소개하여, 대칭의 아름다움을

함께 나눈다.

감 성 적 체 험 대칭 모양에서 대칭축 및 대칭의

중심을 찾고 모양을 꾸민다.

도입 (10 분)

1. 건출물이나 미술 작품에 나타난 다양한 대칭을 찾아본다. ^Co

2. 대칭 모양을 만들기 위한 재료들을 탐색한다. ^ET 동영상 및 사진자료

전개 (25 분)

1. 타원에 다양한 방향으로 거울을 두어 비춰진 모습을 탐색한다.^CD 2. 학습지에 제시된 다양한 모양에서 대칭축을 찾아 이야기 나눈다.

CD ET

2. 주어진 대칭축 수에 알맞은 도형을 그리고 발표한다.^CD 3. 색종이를 접어 선대칭도형을 만드는 방법을 알아본다.^CD 4. 주어진 모양에 알맞도록 색종이를 접어 자른다. ^CD ^ET

5. 주어진 모양 나오도록 종이를 접어 아이렛펀치로 구멍을 뚫는다.

자신이 종이를 접은 방법 구멍을 뚫은 방법을 설명한다.^CD ^ET

개인학습지, 자 가위, 풀 색종이 아이렛펀치

Tip! 아이렛펀치를 사용 할 때 주의점 인지시키고, 색종이를 사용하여 사용방 법을 익히도록 지도한다.

정리 (5 분)

1. 다양하게 나타난 대칭 모양을 발표한다.

2. 친구의 모양을 보며 어떤 대칭의 원리가 있는지 탐색한다. ^ET 3. 주변을 정리한다.

Tip! 스스로 정리정돈 하 도록 지도한다.

중심과목 과학 학교급/학년(군) 초등학교 5, 6 학년

영역

[초등학교 과학]빛과 렌즈 중심과목 성취기준

[6과11-02] 빛이 유리나 물, 볼록 렌즈를 통 화하면서 굴절되는 현상을 관찰하고 관찰한 내용을 그림으로 표현할 수 있다

학습목표 두 거울이 이루는 각도에 따라 상의 개수가 달라짐을 이해하여 무한 거울을 만들 수 있다.

연계과목 수학 연계과목

성취기준 영역 [초등학교3~4학년] 수학 (3) 측정

STEAM 요소

S 거울의 상이 맺히는 원리를 이해하기 T .

E 무한 거울 제작하기 A .

M 내가 원하는 모양이 나오도록 하는 거울의 각도 알아보기

개발 의도 두 거울이 이루는 각도에 따라 상의 개수가 달라짐을 거울의 원리와 관련지어 이해하고, 이를 통해 나만의 무한 거울을 만들 수 있다.

거울의 원리를 이해하여 두 거울이 이루는 각도에 따라 상의 개수가 달라짐을 탐구한다. 이를 활용하여 상이 무한히 생길 수 있는 방법을 떠올려 나만의 무한 거울을 만들어 발표한다. 자신의 작품을 소개하고 함께 이야기 나누며 과학과 수학의 아름다움을 느낄 수 있도록 한다.

상황 제시 상

황 제 시

두 거울이 이루는 각도를 다르게 하였을

때 상의 개수 변화를 관찰한다.

창 의 적 설 계

자신의 무한 거울을 발표하고 작품에 대한

이야기를 나눈다.

감 성 적 체 험 무한 거울을 만들 수 있는

방법을 떠올려 나만의 방법으로 제작한다.

도입 (5 분)

1. 두 거울 사이의 각도를 바꿔가며 상의 개수 변화를 살펴본다.^Co

2. 각도와 상의 개수 사이의 관계를 찾아 이야기 나눈다.^CD 거울 2 개

전개 (30 분)

1. 상의 개수가 1 개, 3 개, 5 개일 때의 각도를 찾는다. ^CD 2. 찾은 각도를 바탕으로 원하는 모양이 나오도록 거울을 조절한다.

3. 상의 개수가 무한히 나타나도록 하는 방법을 이야기 한다.^CD

ET

4. 자신이 생각한 방법으로 무한 거울을 만든다.^ET ^CD

거울 2 개 개인학습지 상자 전개도 거울지, 가위, 풀

정리 (5 분)

1. 자신의 무한 거울을 발표한다.

2. 친구의 무한 거울의 보완할 점을 찾아 피드백한다. ^CD 3. 거울 속 세상 활동을 마친 소감을 발표한다. ^ET

소감문활동지

Tip! 활동을 통해 새롭게 알게 된 점을 자유롭게 발 표할 수 있도록 격려한다.

(18)

4. 학생활동지

차시 1/3

□

¹

거울의 원리

1. 알루미늄 박 위에 올려놓은 물체를 비교해 보세요.

(1) 어느 알루미늄 박 위의 물체가 더 잘 보이나요?

(2) 그 이유는 무엇일까요?

2. 점선 위에 거울을 올려놓으면 어떤 단어가 될까요?

3. 입사각과 반사각

입사각의 크기와 반사각의 크기는

4. 거울에 반사되는 빛 그리기

차시 1/3

□

²

거울 퍼즐

■ 아래의 퍼즐은 숫자가 써진 곳에서 빛이 출발하여 검은 점을 통과하고, 거울(대각 선)은 반사됩니다. 각 숫자는 통과하는 점의 개수를 의미합니다.

(1) □안에 알맞은 수를 써 넣으세요.

(2) 조건에 맞게 만들어 보세요.

점 2개, 거울 2개 점 2개, 거울 3개

(3) 나만의 거울퍼즐 문제를 만들어 보세요.

(19)

차시 2/3

□

³

선대칭도형

■ 점선에 거울을 두었을 때 생기는 모양을 그려 보세요.

한 직선을 따라 접었을 때 완전히 겹쳐지는 도형을 이라고 합니다.

■ ‘접었을 때 완전히 겹쳐지는 선’을 모두 찾아 그어 보세요.

접었을 때 완전히 겹쳐지는 직선을 이라고 합니다.

■ 대칭축의 수에 알맞은 도형을 그려 보세요.

1개 2개 4개

■ 대칭축의 수에 알맞은 도형은 무엇인지 생각해 보세요.

3개 무수히 많음

차시 2/3

□

⁴

한 번에 자르기!

■ 색종이를 한 번 접고, 가위질 하여 만들어 보세요.

가위질 ( )번 가위질 ( )번 가위질 ( )번

■ 색종이를 두 번 접고, 가위질 하여 만들어 보세요.

가위질 ( )번 가위질 ( )번 가위질 ( )번

■ 가위질 한 번으로 모양을 만들어 보세요.

(20)

차시 2/3

□

⁵

대칭 구멍 뚫기!

■ 다음과 같이 접어 펀치로 구멍을 뚫었을 때, 생기는 점의 모양을 그려 보세요.

(1) 점선은 어떤 역할을 하나요?

(2) 접는 선과 구멍은 어떤 관계가 있나요?

■ 종이를 접고 펀치로 구멍을 1번만 뚫어서 모양을 만들어 보세요.

접는 횟수 ( )번 접는 횟수 ( )번 접는 횟수 ( )번

■ 다음과 같은 모양으로 뚫기 위해서 접어야 하는 선을 그어보고, 접는 횟수는 써 보세요.

● ●

● ● ● ●

● ●

● ● ● ●

접는 횟수 ( )번 접는 횟수 ( )번 접는 횟수 ( )번

차시 3/3

□

⁶

각도기 거울

■ 상의 개수에 따른 거울의 각도 알아보세요.

(1) 상이 2개일 때, 두 거울이 이루는 각도는 얼마인가요?

(2) 상의 개수에 따라, 두 거울이 이루는 각도를 알아보세요.

3개 4개 5개 6개

(3) 두 거울이 이루는 각도가 줄어들면, 상의 개수는 어떻게 될까요?

(4) 상의 개수를 무수히 많게 하려면, 거울을 어떻게 두어야 할까요?

(5) 각도기 거울을 이용하여 나만의 무늬를 꾸며 봅시다.

(21)

*학생 결과물

(1) 1차시 – 나만의 거울 퍼즐 만들기

(2) 2차시 – 대칭축 수에 알맞은 도형 그리기

(3) 2차시 – 대칭 모양 만들기

(22)

(4) 2차시 – 대칭 구멍 뚫기

(5) 3차시 – 무한 거울 만들기

6. 차시별 학생 평가기준 및 방법

차시 평가기준(성취수준) 평가방법 평가도구

1/3

상 거울의 원리를 이해하고 나만의 거울 퍼즐을 구성 할 수 있다.

자기평가 자기평가지

(학생용) 중 거울의 원리를 이해하여 주어진 거울 퍼즐 문제를

해결할 수 있다.

하 거울의 원리를 대략적으로 이해하며, 거울 퍼즐 문 제를 해결하는 도움이 필요하다.

2/3

상 대칭의 원리를 추론하여 대칭 무늬를 꾸밀 수 있 다.

관찰 및

산출물평가 관찰평가지

중 대칭의 원리를 이해하여 간단한 대칭 무늬를 만들 수 있다.

하 대칭의 원리를 대략적으로 이해하며, 도움을 받아 간단한 대칭 무늬를 만들 수 있다.

3/3

상 거울이 이루는 각도와 상의 개수의 관계를 추론하 여 나만의 무한 거울 만들어 소개할 수 있다.

관찰 및

산출물평가 관찰평가지

중 거울이 이루는 각도와 상의 개수의 관계를 이해하 고, 무한 거울을 만들 수 있다.

하 거울이 이루는 각도에 따른 상의 개수를 알고, 주 어진 안내에 따라 무한 거울을 만들 수 있다.

가. 자기평가지(1/3)

평가방법 평가기준 평가

상 중 하

자기평가

거울의 원리를 이해하였나요?

주어진 거울 퍼즐 문제를 해결하였나요?

나만의 거울 퍼즐 문제를 만들 수 있나요?

나. 관찰평가지(2~3/3)

학생

지식 태도

배움과 성장의 기록 대칭 모양

추론하여 무늬를 꾸밀 수 있는가?

거울의 각도와 상의 수의 관계를

찾을 수 있는가?

활동에 적극적으로 참여했는가?

상 중 하 상 중 하 상 중 하

김OO 박OO 금OO

(23)

프로그램 3. 대탈출! STEAM 보드게임 만들기 (빛과 착시현상)

1. STEAM 프로그램 개발·적용 교육과정

(연계과목) 성취기준 영역

1 1~2/6 [6미01-02] 대상이나 현상에서 시각적 특징을 발견할 수 있다.

(미술)

체험 2 3~4/6 [6과11-02] 빛이 유리나 물, 볼록렌즈를 통과하면서 굴절되는 현상을

관찰하고 관찰한 내용을 그림으로 표현할 수 있다.

(과학)

빛과 렌즈 3 5~6/6 [6과11-02] 빛이 유리나 물, 볼록렌즈를 통과하면서 굴절되는 현상을

관찰하고 관찰한 내용을 그림으로 표현할 수 있다.

(과학)

빛과 렌즈

2. STEAM 프로그램 총괄표(총 6차시)

3. STEAM 프로그램 차시별 수업지도안

중심과목 과학 학교급/학년(군) 초등학교 5 학년

영역

[초등학교 과학] 그림자와 거울 [초등학교 과학] 빛과 렌즈

[4과15-03] 물체와 평면거울에 비친 모 습을 비교하여 거울의 성질을 설명할 수 있다.

[6과11-02] 빛이 유리나 물, 볼록 렌즈를 통과하면서 굴절되는 현상을 관찰하고 관찰한 내용을 그림으로 표현할 수 있다.

1~6/6

주제(단원)명 대탈출! STEAM 보드게임 만들기(빛과 착시현상) 프로그램 소개:

교실에서 친구들과 재미있게 즐길 수 있는 STEAM 보드게임을 디자인한다. 거울과 렌즈, 착 시와 관련된 여러 가지 미술 작품 및 일상생활에서 활용되는 사례를 살펴보고, 관련 원리(빛 의 반사, 왜상)를 알아본다. 빛과 거울의 특성이 담긴 아나모르포시스와 착시현상을 활용하 여, 여러 가지 암호문을 만들어 본다. 만든 암호문 및 다른 STEAM 프로그램에서 배운 여러 지식을 종합하여 친구들이 즐길 수 있는 탈출 보드게임을 제작한다.

주요 활동 내용:

1. 다양한 보드게임을 생각하며, 친구들과 재미있게 즐길 수 있는 보드게임을 생각한다. ^Co 2. 거울과 렌즈, 착시, 수학과 관련한 여러 지식을 활용하여 우리가 재미있게 해결할 수 있

는 암호를 만든다. ^CD

3. 다 함께 만든 암호를 조합하여 친구들에게 보드게임을 소개해주고 체험한다. ^ET

주제(단원)명 대탈출! STEAM 보드게임 만들기

(빛과 착시현상) 차시 1~2/6

학습목표 빛의 성질과 착시현상을 이용한 사례를 살펴보고, 우리 주변에서 빛의 성질과 착시현상을 이용한 예를 찾을 수 있다.

연계과목 과학 실과

[초등학교 5~6학년] 과학 [초등학교 5~6학년] 실과

STEAM 요소

S 빛의 성질과 착시현상의 원리 이해하기

T 스마트 거울, 홀로그램, 광섬유에서 빛의 성질과 착시현상이 어떻게 이용되었는지 살펴보기 E 착시현상을 이용한 마술상자 설계하기

A 빛의 성질을 이용한 광섬유로 아름다운 조명 만들기 M .

개발 의도

빛이 활용되는 다양한 사례를 생각해보며 학생 스스로 빛의 성질을 유추한다.

착시현상을 이용한 마술상자와 빛의 성질을 이용한 광섬유 조명을 만들어 보며 빛의 성질을 이해한다.

빛이 없는 세상은 어떤 세상일까? 우리가 물체를 볼 수 있는 이유는 바로 빛이 있기 때문이다.

1~2 차시에서는 어떠한 원리로 빛이 우리 눈에 세상을 비춰주는지 생각해본다. 우리 생활에서 빛의 성 질을 응용한 스마트 거울, 홀로그램, 광섬유를 통해 학생 스스로 굴절, 반사(정반사와 난반사)와 같은 빛의 성질을 유추해본다. 빛과 직접적으로 관련된 성질뿐 아니라 빛이 우리 눈에 들어오면서 발생하는 오류인 착시현상을 신기한 마술 영상을 보며 학생 스스로 호기심을 갖고 어떠한 원리로 착시현상이 일어나는지 고민하는 과정을 통해 탐구능력을 신장시킬 수 있다. 마지막으로 착시현상을 이용한 마술 상자를 직접 설계해보거나, 빛의 성질을 이용한 광섬유 조명 만들기 중 하나의 활동을 학생들이 선택 하여 진행하며 빛의 성질과 착시현상을 온전히 이해할 수 있다.

상황 제시

상 황 제 시

빛이 없으면 일어나는 현상에 대해

생각해본다.

창 의 적 설 계

빛의 성질을 이해하고 이를 활용한

만들기 활동을 통해 즐거움을 느낀다.

감 성 적 체 험 우리 주변에서 빛의 성질이

적용된 예를 살펴보며 빛의 성질에 대해 이해하고, 빛의 필요성을 느낀다.

과정 교수-학습 활동 학습자료 및

유의점 도입

(20 분)

1. 빛이 없는 세상은 어떤 세상일지 상상해본다. ^Co 2. 스마트 거울, 홀로그램, 광섬유의 공통점을 생각해본다. ^Co

Tip! 실 물이나 영상 을 제공하여 이해를 돕는다.

전개 (50 분)

1. 우리 주변에서 빛이 있기에 발생하는 일들을 정리해보고, 어떠한 원리로 그러한 일들이 가능한지 모둠원과 이야기를 나눈다. ^CD

2. 빛이 우리 눈에 들어오면서 일어날 수 있는 오류에 대해 생각해보고, 이 와 관련된 마술 영상을 보며 착시현상에 대해 이해한다. ^CD ^ET 3. 선택 활동을 진행한다.

1) 착시현상을 이용한 마술상자를 직접 설계한다. ^CD ^ET 2) 빛의 성질을 이용한 광섬유 조명을 만든다. ^CD ^ET

포스트잇, 색연필, 색지, 거울지, 광섬유, LED램 프 등

Tip! 학생 에게 활동 선택권을 부여하여 활동 에 적극적으로 참여하도 록 한다.

정리

(10 분) 1. 진행한 선택 활동의 결과물과 관련된 원리를 발표한다. ^ET

실물화상기

Tip! 발표에 경청하 도록 한다.

(24)

영역

[4과15-03] 물체와 평면거울에 비친 모습을 비교하여 거울의 성질을 설명할 수 있다. [6과11-02] 빛이 유리나 물, 볼록 렌즈를 통과하면서 굴절되는 현상을 관찰하고 관찰 한 내용을 그림으로 표현할 수 있다. 주제(단원)명 대탈출! STEAM 보드게임 만들기

학습목표 거울의 성질과 빛의 반사 현상을 활용하여 암호를 만들 수 있다.

연계과목 과학 미술

[초등학교 5~6학년] 과학 [초등학교 5~6학년] 미술

STEAM 요소

S 빛의 굴절과 반사 현상을 이해하고 암호 만들기 T .

E .

A 착시현상과 빛의 성질을 이용하여 암호 만들기 M 원기둥과 각기둥의 성질을 이용하여 암호 만들기

개발 의도

거울을 탐색하며 빛의 반사에 대해 이해한다.

레오나르도 다빈치의 거울글씨와 아나모르포시스 작품을 감상해보고, 거울 글씨 및 아나 모르포시스를 활용한 암호를 만든다.

1~2 차시에서는 빛의 필요성에 대해 생각해보고 우리 주변에서 빛이 사용되는 사례들을 통해 빛의 성질과 착시 현상을 알아보았다. 3~4 차시에서는 다양한 거울에서 비춰지는 모습들에 대해 살펴보면서, 거울에 흥미를 가지도 록 한다. 레오나르도 다빈치의 거울 글씨와 아나모르포시스 작품을 살펴보며 비춰지는 두 개의 상이 어떻게 다른 지 비교해보도록 하여 평면거울과 원형거울에서 나타나는 상의 모습 차이를 생각해보도록 한다. 평면거울과 곡면 거울을 이용하여 친구들이 해결할 수 있는 암호를 만들어 보면서 학생들은 익힌 내용을 단순히 지식으로 남기는 것이 아니라 적용하고, 응용하면서 과학적 탐구 능력과 독창성, 유창성, 정교성을 발전시키고 이를 체험하게 된다.

상황 제시

상 황 제 시

레오나르도의 거울글씨와 아나모르포시스 작품을 보며 거울의

상과 암호에 대해 생각해본다.

창 의 적 설 계

창의적 설계 알고 있는 지식을 활용한 문제를 만들고,

자신이 만든 문제를 친구들과 공유하는 과정을 통해 즐거움을

느낀다.

감 성 적 체 험 빛의 성질과 수학적 원리를

이용하여, 보드게임에 들어가는 여러 암호나 퀴즈를 만든다.

도입 (20 분)

1. 레오나르도의 거울글씨와 아나모르포시스 작품을 거울 없이 살펴본다. ^Co

2. 친구들과 재미있었던 암호 해결 경험을 나누어본다. ^ET 거울글씨, 아나모르포시스

전개 (50 분)

1. 거울글씨와 아나모르포시스 작품을 보며 평면거울과 곡면거울에서 상의 특징을 확인한다. ^CD

2. 평면거울과 곡면거울을 이용하여 거울글씨나 아나모르포시스처럼 여러 가 지 암호를 만든다. ^CD (거울을 이용한 암호 외에도 알고 있는 STEAM 지식을 활용하여 다른 암호도 만들어 본다.)

3. 만든 문제들을 모둠원과 함께 공유하고 점검하며 보드게임으로 어떻게 구현될 수 있는지(난이도나 적합성 등) 확인하는 과정을 거친다.^CD ^ET

거울지, 폼막대, 볼록렌즈, 오 목렌즈, 빈 종이, 색연필 등

Tip! 학생이 알고 있는 지식을 적극적으로 활 용하여 암호를 만드는 것을 허용한다.

정리

(10 분) 1. 다음 차시에 꾸밀 보드게임판의 구성을 계획하고 필요한 준비물을 확인한다.^ET

영역

[4과15-03] 물체와 평면거울에 비친 모습을 비교하여 거울의 성질을 설명할 수 있다. [6과11-02] 빛이 유리나 물, 볼록 렌즈를 통 과하면서 굴절되는 현상을 관찰하고 관찰한 내용을 그림으로 표현할 수 있다.

주제(단원)명 대탈출! STEAM 보드게임 만들기

학습목표 STEAM 지식을 활용하여 만든 암호들을 종합하여, 친구들이 즐길 수 있는 보드게임을 만들 수 있다.

연계과목 과학 미술

[초등학교 5~6학년] 과학 [초등학교 5~6학년] 미술

STEAM 요소

S 과학 지식을 종합하여 여러 가지 암호 만들기 T .

E 친구들이 팀을 이뤄 즐길 수 있는 보드게임 설계하기

A 시각적 암호 만들기, 친구들이 즐길 수 있는 보드게임 디자인하기 M .

개발 의도 알고 있는 지식을 활용하여 친구들과 즐길 수 있는 보드게임을 제작한다.

1~2 차시에서는 빛의 성질과 착시현상을 이용한 다양한 미술 작품과 암호 이야기를 살펴보고, 3~4 차시 에는 여러 가지 거울의 형태와 관련한 암호나 퀴즈들을 만들어보았다. 본 차시에서는 3~4 차시에서 만든 암호나 퀴즈들을 보드게임형태로 만들어 본다. 다 함께 만든 암호나 퀴즈를 하나의 이야기 속에 담아, 우 리 반 친구들과 즐길 수 있도록 팀별 균형을 맞춘 보드게임을 설계하고 제작한다. 친구들과 함께 만든 암호를 공유하고 이를 보드게임으로 만드는 과정에서, 학생들은 의사소통능력 및 협동심을 기를 수 있다.

상황 제시

상 황 제 시

친구들과 만든 암호들을 재미있게 가지고 놀 수 있는 방법을 생각한다.

창 의 적 설 계

만든 보드게임을 직접 체험해보고, 친구들과

즐겨본다.

감성 적 체험 STEAM 지식을 활용하여 만든

암호들을 종합하여, 친구들과 즐길 수 있는

보드게임을 만든다.

도입 (10 분)

1. 친구들과 만든 암호들을 재미있게 가지고 놀 수 있는 방법을 생각한다. ^Co

2. 친구들과 재미있게 즐길 수 있었던 보드게임의 종류를 떠올려본다. ^ET 포스트잇

전개 (60 분)

1. 모둠 별로 이전에 만든 문제들을 하나로 정리할 수 있는 방탈출 보드게 임 주제를 정한다. ^CD

2. 각자 역할을 나누어 방탈출 보드게임에 들어갈 암호나 문제를 수정하고, 보드게임 판을 만든다. ^CD ^ET

3. 만든 보드게임을 모둠별로 바꿔 체험한다. ^CD ^ET

빈 종이, 색종이, 가위, 풀 등

Tip! 지난 차시에 만든 문제들을 적극 활용하도록 한다.

정리

(10 분) 1. 친구들이 제작한 보드게임에 대해 피드백을 나눈다.^ET