▮ 목차 ▮

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반드시 출처를 밝히고 사용해주십시오.

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▮ 목차 ▮

1. 교재의 이해 --- 1

2. 교사용 교재 --- 12

3. 직업 이야기 --- 181

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■■■연세대학교 1

본 교재를 수업현장에서 활용하고 폭넓게 응용하여 그 효과를 극대화하기 위해서는 이 교재 개발의 이론적 배경과 추구하는 철학, 그리고 관련된 개념과 수업전략 등을 이해하는 것이 필 요하다.

1. STEM과 STEAM의 배경과 의미

2007년 8월 부시 행정부는 『America COMPETES Act』, H.R. 2272를 발효하면서 국가 경쟁 력 향상을 위한 과학기술 인력의 양성과 민주시민의 역량을 키우는 것을 목표로 Science, Technology, Engineering, Mathematics(STEM) 교육을 초중등 및 대학까지 확대하였다. STEM 교육은 초・중등학생들이 국제 수학・과학 성취도 평가에서 높은 결과를 기대하고, STEM 분야 의 10만 명의 교사양성을 위한 프로그램과 현직교사의 전문성 강화를 위해 시작되었다. STEM 교육은 또한 여성 및 소수자의 STEM 분야로의 장려하고 있다. STEM 교육은 미국의 케네디 대 통령 이후로 행해지는 두 번째 교육개혁운동이라 불러도 손색이 없을 정도로 많은 연구 및 프 로그램이 진행되고 있다.

미국의 Ohio 주, Florida 주, New York 주에서는 STEM에 Arts(예술)을 융합한 STEAM 교육을 적극적으로 시도하고 있다(Platz, 2007). 또한 Maes(2010)에 의하면, STEM 교육의 결과가 개인 의 창의성으로 발현되기 위해서는 반드시 예술(Arts)이 포함되어야 한다고 주장하면서, 직관, 설계, 감성, 예술이 융합된 TEAMS(STEAM의 알파벳 순서를 바꾼 형태) 교육의 필요성과 중요 성을 역설하였다.

Yakman(2010)은 STEAM에서 A가 순수예술(fine art)뿐만이 아니라 교양 영역(Language &

Liberal, Motor and Physical, Education, History, Philosophy, Politics, Psychology, Sociology, Theology & more…)까지 확장한 개념의 STE@M 또는 ST∑@M 이란 융합교육을 주장하였다.

2. 융합인재교육(STEAM): 4C-STEAM과 핵심역량

우리나라는 약 10년 전부터 지속되고 있는 이공계 기피현상이나 낮은 과학학습 동기는 과학 교육이 해결해야 하는 문제가 되었다. 또한 미국의 경우와 다르게, 초중등학생들의 국제 수학․

과학 성취도는 최상위권에 속하지만 문제해결능력이나 흥미도, 자기 주도적 학습능력 등은 최

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한편 어린이・청소년들의 주관적 행복지수도 OECD 국가 중 연속 4년 최하위에 머물고 있다.

또한 학교 폭력과 청소년 자살률 등은 해결해야하는 문제로 사회 및 교육계가 함께 노력해야 할 것이다. 이에 백윤수 등(2011)은 미국을 포함한 여러 선진 국가들의 교육시스템과 환경을 연구하여 우리나라의 교육계가 당면한 문제의 해결방안으로서 4C-STEAM을 제안하였다.

4C-STEAM은 학생들의 긍정적 감성을 이끌어낼 학습 경험과 교수 전략을 통해 실생활의 문 제를 해결하는 것을 목적으로 한다. 즉 4C-STEAM은 공학의 본성인 인간을 위한 가치를 추구 하는 과정을 통하여 실생활의 문제를 해결하는 것을 강조한다.

미국의 STEAM이 S, T, E, A, M 분야의 개념이 서로 융합되는 형태로서 1차원에 머물렀다면, 4C-STEAM은 내용과 학습과 교수의 다차원적 융합 개념이 강조되고 차별화되었다. 따라서 4C-STEAM은 학생들이 교육 프로그램을 통하여 어떤 감성을 느끼는가? 에 초점이 맞추어져 있 다. 이를 위해서는 minds-on과 hands-on이 동시에 고려되어야 한다.

4C-STEAM이 추구하는 교육목표는 다음과 같다.

융합인재교육(4C-STEAM)은 융합적 소양(4C-STEAM Literacy)을 갖춘 인재의 양성을 목표 로 한다. 즉, 융합인재교육(4C-STEAM)의 목표는 과학, 기술, 공학, 예술, 수학 등 다양한 분야의 융합적 지식을 기반으로 새로운 가치를 창출하고, 종합적인 문제 해결력 (FUNctional Literacy)을 갖춘 동시에 더불어 살 줄 아는 인재를 양성하는 것이다.

여기서 융합적 소양(4C-STEAM Literacy)은 우리나라의 과학기술산업 발전 단계 및 민주시민 으로서의 의식을 바탕으로 앞으로 미래 사회를 살아갈 우리 학생들이 준비해야 하는 최소한의 핵심역량으로서 4개의 C자로 시작되는 개념이다.

Communication(소통): 단순 소통을 넘어 서로의 마음을 이해하고, 이를 통해 가치의 공유를 바탕으로 새로운 문화를 창출하는 역량

Convergence(내용 융통합): 지식의 중요성과 체계를 이해하며, 다양한 관점으로 지식 및 개 념을 재해석하고, 내용 융통합을 통한 개념 수렴의 중요성을 인식하 는 역량

Creativity(창의성): 문제를 발견하고 해결할 수 있는 창의적 사고를 할 수 있는 역량

Caring(배려): 자아에 대한 긍정적 감성과 자아효능감을 바탕으로 자긍심이 충만한 인격을 형 성하고 남에 대해서 존중할 수 있는 역량

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융합인재교육(4C-STEAM)은 창의적 설계(Creative Design)와 감성적 체험(Emotional Touch)을 통해 과학기술과 관련된 다양한 분야의 융합적 지식, 과정, 본성에 대한 흥미와 이해를 높여 창의적이고 종합적으로 문제를 해결할 수 있는 융합적 소양(4C-STEAM Literacy)을 갖춘 인재를 양성하는 교육이다.

3. 4C-STEAM 구성요소: 창의적 설계, 감성적 체험, 내용 융통합

창의적 설계(Creative Design)란 학생이 어떤 상황에서 창의성, 효율성, 경제성, 심미성 등을 발현하여 최적의 방안을 찾아 지식(knowledge), 제품(products), 작품(Artworks)을 산출하는 종 합적인 과정이며 다음과 같은 하위 과정 요소를 포함한다.

따라서 수업의 과정은 최종 산물의 유형에 따른 각 단계로 진행된다. 이러한 과정을 이해하 고 산출물을 통한 성취감 및 스스로에 대한 평가와 반성이 수행되어야 한다.

창의적 설계의 문제인식, 문제 정의, 아이디어 창안의 과정은 창의성의 발현 과정으로 중요 한 사고과정이며 학습됨으로서 학생 개인의 역량 및 조직의 역량을 강화시킬 수 있다. 창의성 은 일반적으로 발산적 사고와 비판적 사고 과정을 필요로 한다. 이를 위해 브레인스토밍, 육색 사고모자, SCAMPER, 연화법 등의 일반적인 다양한 창의적 사고 방법론이 활용될 수 있다.

특히 알트슐러의 TRIZ(Theory of Inventive Problem Solving의 뜻으로 러시아어의 약자) 기법 은 여러 특허들을 분석하고 분류하여 ‘문제 인식과 정의’를 위한 체계적인 방법과 제품의 발달 과정을 진화적 관점의 예측하는 기법과 이상성의 법칙 등과 같이 다양한 전략들을 재구성한

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이에 대한 적절한 해결방안을 찾기 위해 ‘기술-모순 행렬표’를 사용하거나, 분리 기법을 사용하 여 해결할 수 있다(Terninko, Zusman, & Zoltin, 1998). 이러한 실질적이고 체계적인 TRIZ 기법 은 과학과 기술 관련 교과목에서의 활용성이 높은 대안이 될 수 있다.

‘창의적 설계’는 창의적 사고과정과 최종산물을 만들어내는 실천단계를 포함하고 있다. 이 과 정에서 학습경험(minds-on, hands-on, 소통과 협동, 평가와 반성 등)을 수반함으로써 ‘감성적 체험’의 기회가 제공되기 때문에 ‘창의적 설계’는, 감성적 체험의 효과를 기대할 수 있다.

감성적 체험(Emotional Touch)은 학습자가 학습에 대한 흥미, 자신감, 지적 만족감, 성취감 등을 느껴 학습에 대한 동기유발, 욕구, 열정, 몰입의 의지가 생기고 개인, 타인 및 공동체와의 관계, 자연과 문화 등의 의미를 발견하여 선순환적인 자기주도적 학습이 가능하게 하는 모든 활동과 경험을 의미한다. 이러한 감성적 체험은 융합인재교육이 추구하는 4가지 핵심 역량 중 특히 ‘배려’를 추구한다. ‘배려’란 나 자신뿐 아니라 타인, 공동체에 대한 배려를 포함한다. 타인 에 대한 배려심이 길러지기 위해서는 무엇보다 자기 자신에 대한 긍정적인 자아개념의 확립이 필요하다. 자신에 대한 자기효능감이나 자아존중감이 높을수록 타인에 대한 배려가 수반될 가 능성이 높기 때문이다. 따라서 감성적 체험은 학습자가 창의적 설계과정을 포함한 다양한 학습 과정 속에서 경험하게 되는 흥미, 자신감, 지적 만족감, 성취감, 성공의 경험 등의 긍정적인 감 정이 학습자 자신의 자기효능감 및 자아존중감 향상으로 연결되고 이것이 학습자 자신의 범위 를 넘어선 타인 또는 공동체에 대한 배려에 도달하게 되는 과정을 추구한다.

내용 융•통합(Contents Convergence)은 지식의 중요성과 체계 및 구조를 이해하며 다양한 관점으로 지식 및 개념을 재해석하고 융통합을 통한 개념수렴의 중요성을 인식하는 과정이다.

핵심역량의 융통합(convergence)과 동일하지만 여기서는 수업방법론의 의미가 강조되고 있다.

예를 들면, 한 가지의 지식을 학생들에게 전달하고자 할 때 한 가지 관점뿐만이 아니라 다른 관점으로부터 출발하여 같은 지식의 결과를 도출하는 과정이나 또는 다른 학문에서도 같은 지 식을 다른 용도로 활용하는 예 등을 제시하는 것이다. 이로부터 학생들은 다양한 관점으로 사 고할 수 있고 혹은 한 가지 지식을 다른 영역에서도 활용할 수 있다는 가능성을 열어 주는 것 이다. 이를 위해서는 학생들에게 커다란 구조나 아틀라스(big map 또는 atlas)를 제공함으로써 지식들 간의 체계 및 관련성을 이해하여 지식의 단편화나 파편화 현상을 막을 수 있을 것이다.

초・중등학생들의 경우, 학문의 영역과 경계에 대하여 이해가 부족할 수 있으므로 파편화된 지 식들이 다시 재구성되는 기회가 제공되어야 하며, 또한 다양한 관점에서 재해석하는 과정이 중 요하다는 것을 느끼게 구성되어야 한다.

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융합인재교육(STEAM) 수업을 위한 구성의 원리는 다음과 같다.

보상

성취의 경험

내용의 융·통합

감성적 체험 창의적 설계

상황제시

새로운 문제에 도전

첫째, 상황을 제시하여 학습 활동을 자기 문제로 인식하게 한다. 융합인재교육(STEAM)의 학 습은 전체를 포괄하는 상황을 제시하는 것으로 시작된다. 학습 내용과 활동 사항을 학생 자신 의 문제로 인식하게 하는 것이다. 제시된 상황과 학생 자신의 관련성을 높임으로 인하여, 몰입 의 동기가 생기도록 하는 것이다.

둘째, 창의적 설계로 자기주도적인 학습과정을 통하여 종합적인 문제해결력을 배양한다. 일 방적인 강의식 수업과 차이를 보이는 부분으로, 창의적 설계의 핵심은 학생 스스로가 창의적으 로 생각해낸 아이디어를 학습 활동에 실질적으로 반영하는 경험을 갖는 것이다. 학교 수업에서 는 거의 모든 학생들이 동일한 결과물을 얻는다. 게다가 과학적 지식의 대부분은 완성된 이론 이기 때문에 실생활에서 마주치는 문제들과는 다르다. 문제해결력을 늘리려면 단순히 지식을 아는 것에서 그치지 않고 활용까지 나아가야 한다. 문제를 스스로 정의하고 해결하는 경험을 도와주는 창의적 설계는 창의적으로 사고하는 습관의 형성에 기여하게 될 것이다.

셋째, 감성적 체험을 경험할 수 있는 학습 활동의 제공으로 인하여, 학습에 대한 새로운 도 전 의식을 갖게 된다. 감성적 체험은 학생 스스로 경험하고 체험하면서 마음을 움직이는 ‘감동 학습’을 강조한다. 상황 제시를 통해 문제를 자신의 것으로 인식하고 창의적 설계과정을 통해 문제를 해결하는 과정에 몰두하면서 학생들이 성취의 기쁨을 느끼게 된다. 이 성취의 기쁨을 바탕으로 새로운 문제에 열정적으로 도전하도록 격려하게 된다. 학습 활동 도입부의 동기유발 그리고 문제 해결 이후에 주어지는 보상 체계도 감성적 체험의 요소이다. 학습 활동에 대한 감 성적 체험 요소만 제대로 작동한다면 하나의 문제를 해결한 이후에 다른 문제에 다시 도전하 는 선순환 구조가 완성된다.

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청소로봇

청소로봇의 시뮬레이션은 ‘지은이와 청소로봇’임. 학교급별로 3차시 수업이후에 청소로봇 의 시뮬레이션을 이용하여 수업하는 것을 장려함.

개발 목적: 본 시뮬레이션을 제작한 목적은 크게 세 가지로, 첫 번째는 시뮬레이션을 통한 청소로봇에 대한 흥미유발, 두 번째는 청소로봇의 구조 및 기능에 대한 빠른 이해, 그

가. 교재 구성

교재는 인쇄자료와 시뮬레이션 자료로 구성된다. 교사용, 학생용, 직업이야기의 세 부분으로 나뉘며, 구성 체제(예시)는 다음과 같다.

(차시 교재 구성) 단원명

STEAM 열기 교육과정 분석

본시 STEAM 수업 구성 및 준비물 STEAM 체크리스트

본시 수업과정안 압축수업을 위한 안내 수업 내용

평가와 보상 교사용 참고자료 교사용

(청소로봇) 프롤로그

(청소로봇) STEAM 수업 흐름 (청소로봇) STEAM 교육과정 체계 (청소로봇) 관련 교과 교육과정 분석 차시 교재

(청소로봇) 에필로그 (직업이야기) 학생용

직업이야기

나. 시뮬레이션 자료

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시뮬레이션의 개요: 본 시뮬레이션은 청소로봇의 개략적인 설명과 청소로봇을 개발할 수밖 에 없었던 상황을 제시하고, 그에 따라 청소로봇의 부품을 직접 선택한 후 청소로봇을 가상의 공간에서 조립하고 시연하는 방식으로 이루어져 있다.

시뮬레이션 세부 설명

① 사람을 돕는 로봇의 종류가 많은데, 청소로봇 역시 그 중 하나임을 설명한다. 그리고 상황 제시에 들어가게 된다.

② 상황 제시는 초등학교 4학년 정도의 여자아이 ‘지은’이 청소로봇을 어떻게 만들게 되었 는지를 만화 스틸컷 형식으로 제공한다. 부모님이 해외로 출장을 간 동안 할머니를 돕 기 위해 지은은 커다란 진공청소기로 청소해 보지만 버겁다. 그때 아버지가 청소를 돕 는 무언가를 만들고 계셨다는 것을 기억하고 안방으로 들어간다. 아버지의 책상에서는 요정이 청소로봇 부품을 이리저리 나르고 있는데, 요정은 지은의 예쁜 마음을 알아차 리고 청소로봇 만드는 것을 돕는다.

③ 상황 제시 후에는 청소로봇 만들기에 들어가게 되는데, 학생들은 바퀴, 센서, 필터, 주 행 방법을 각각 하나씩(센서는 두 개) 선택하게 하여 자신만의 청소로봇을 만들 수 있 다. 바퀴는 직경 2cm와 5cm 두 종류가 있으며 바퀴의 종류에 따라 청소로봇의 이동 속도가 달라진다. 센서는 마이크, 초음파 센서, 적외선 센서, 접촉 센서, 카메라 중 두 개를 선택할 수 있으며, 센서의 종류에 따라 청소로봇이 벽 또는 장애물에 어떻게 반 응하는지가 결정된다. 필터는 청소로봇이 걸러낼 수 있는 쓰레기의 크기를 결정하게 되는데, 성긴 필터, 중간 필터, 조밀한 필터 중 하나를 선택할 수 있다. 주행 방법은 청 소로봇이 어떤 경로를 사용하여 방을 돌아다니는지를 결정하는데, 방을 가운데에서부 터 바깥쪽으로 원을 그리며 나아가는 달팽이 모드, 입사각/반사각 법칙에 따라 벽을 만났을 때 방향을 바꾸어 돌아다니는 자유 모드, 한쪽 벽면부터 다른 쪽 벽면까지 직 선으로 이동하는 지그재그 모드가 있다.

④ 청소로봇 만들기가 끝난 후에는 만들어진 청소로봇으로 직접 방을 청소해 볼 수 있다.

제한 시간(1분) 동안 얼마나 많은 공간을 청소하며 쓰레기를 효율적으로 치울 수 있는 지를 평가하게 된다. 제한 시간 뒤에는 치운 쓰레기의 양을 점수로 환산한다. 점수는 청소로봇의 부품을 어떻게 선택하느냐에 따라 다르며, 최상의 조합은 바퀴 직경 5cm, 적외선 센서와 접촉 센서, 조밀한 필터, 자유 모드이다. 학생들이 이러한 선택을 했을

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효과적인 이용을 위한 제안: 이 시뮬레이션은 청소로봇 관련 차시 어느 쪽이라도 들어갈 수 있으나 가장 적합한 차시는 3차시 이후이다. 3차시에 청소로봇의 내부 구조를 배우 고, 시뮬레이션을 함으로써 다음에 배울 센서, 필터의 예습 효과도 기대할 수 있기 때 문이다.

다. 교재의 특징

l 상황 제시: 프롤로그와 에필로그, 각 단원별 도입

STEAM 학습은 학습내용의 전체를 포괄하는 상황인 ‘프롤로그’를 제시하는 것으로부터 수업 이 시작되고, 에필로그 상황으로 수업을 마무리한다. 또한 각 단원의 도입은 상황제시를 통해 이루어지고, 학습 내용과 활동 사항을 학생 자신의 문제로 인식하게 함으로써 학습 상황에 몰 입할 수 있도록 동기를 부여하는 것이다.

초등학교 5, 6학년의 청소로봇 상황은 ‘행복한 신데렐라’이고, 초등학교 3, 4학년과 중등학교 상황은 ‘지통이의 모험’으로 구성한다. 청소로봇의 경우, 초등학교 교재를 학년군별로 유연하게 사용할 수 있도록 3, 4학년과 5, 6학년의 상황을 각각 ‘지통이의 모험’과 ‘행복한 신데렐라’로 구성한다.

l 창의적 설계(Creative Design)

수업의 진행 과정은 다음과 같이 창의적 설계의 단계에 따라 전개하였다.

수업 단계 소요 시간

교수 학습 내용

수업 자료

수업 활동 감성적 체험

창의적 설계

필요 발견 문제 정의 제품 설계 제품 산출

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감성적 체험은 수업 전개 과정에서 학습자가 느끼는 긍정적 감성을 나타내는 것으로 수업의 모든 과정에서 경험하도록 구성한다.

수업 자료

상황

제시 몰입

창의적 설계

필요발견 몰입

문제정의

제품설계

hands-on 성취경험 새로운 도전

제품산출

hands-on 성취경험 새로운 도전

라. 산출물 중심의 활동

교재는 지식(knowledge), 제품(products), 작품(Artworks) 등의 산출물 중심의 활동으로 구성 한다. 이를 통해 성취의 경험과 실패의 가치를 경험하게 되어, 창의적 설계와 감성적 체험이 강화되는 특징을 가지며, 산출물을 통하여 보다 실제적인 경험을 제공한다.

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교재는 칼라코드를 이용하여 스마트교육을 활용할 수 있도록 한다. 칼라코드는 다음과 같은 방법으로 사용한다.

<칼라코드 사용법>

칼라코드 사용법에 대하여 알아보겠습니다.

칼라코드를 사용하기 위해서는 스마트폰이 필요합니 다. 각각의 스마트폰 마켓에서 칼라코드를 사용할 수 있는 어플리케이션을 다운을 받습니다.

다운받은 어플리케이션을 실행합니다.

스마트폰을 이용하여 칼라코드를 스캔합니다.

스캔을 하면 칼라코드로 인식된 컨텐츠로 연결됩니다.

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청소로봇

고등학교 교사용

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▮ 목차 ▮

1. 프롤로그 --- 14

2. 수업전체 흐름 --- 15

3. STEAM 교육과정 체계 --- 16

4. 관련 교과 교육과정 분석 --- 17

5. 1차시 (청소대장 지통이)--- 19

6. 2차시 (청소로봇의 정체를 밝혀보자)--- 36

7. 3차시 (함께 들어가 봐요)--- 48

8. 4,5차시 (청소로봇의 심장! 모터의 베일을 벗겨라!)--- 66

9. 6차시 (분리해 보아요!)--- 88

10. 7차시 (청소로봇에겐 뭔가 특별한 것이 있다)--- 104

11. 8,9차시 (우리 반 청결은 내가 책임진다!)--- 130

12. 10차시 (I.N.V.U.)--- 157

13 에필로그 --- 179

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고등 고등 고등 고등 고등 고등 고등 고등

고등 청소 로봇 프롤로그

<지통이의 모험>

지통이네 반은 매달 그 달에 생일을 맞은 학생들에게 생일파티를 해줍니다. 이번 달엔 지통이 가 짝사랑하는 소청이의 생일도 있지요. 그런데 밤새 게임을 한 탓에 그만 잠이 들고 말았습니 다. 물론 소청이의 생일선물도 까맣게 잊은 채 말이죠. 휴~ 이 게임 마니아 지통이, 정말 어떡 하면 좋죠?

한참 후에 깨어난 지통이는 후회가 밀려왔지만, 언제까지 고민만 하고 있을 수는 없었습니다.

그렇다고 좋아하는 소청이의 생일을 그냥 넘길 수도 없었고요. 지통이는 연습장을 찢기 시작했 습니다. 그리고는 잘게 찢은 종잇조각에 색칠을 했습니다. 지통이는 도대체 무얼 하려는 걸까 요?

드디어 생일파티 시간. 간단한 다과와 축하노래로 파티가 시작되자 지통이는 소청이에게 다가 갔어요. 그리고는 “소청아, 생일 축하해.” 하며 선물을 주는 척 하다가 무언가를 힘껏 위로 뿌 렸지요. 그러자 색색의 종잇조각이 마치 폭죽처럼 교실 안에 흩뿌려졌습니다. 지통이는 연습장 을 잘게 찢어 만든 종잇조각에 색을 칠하고 있었던 겁니다. 소청이는 깜짝 놀랐지만, 지통이의 깜짝 이벤트에 기분이 좋아졌답니다.

깜짝 이벤트를 성공적으로 마친 지통이, 어쩐지 오늘 지통이에게 좋은 일만 생길 거 같은데 요?

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고등 고등 고등 고등 고등 고등 고등 고등

고등 청소로봇 수업전체 흐름

청소대장 지통이 (청소개념과 진공청소기)

▪상황제시

아이디어 뱅크 지통이 이야기

▪창의적 설계

사례를 통해 청소의 필요성을 느끼게 한 다. 미완성된 만화 컷을 완성해 보게 함 으로써 진공청소기의 필요와 각 부품의 역할을 토의해 보게 함

▪감성적 체험

조별 활동을 통한 소통 체험

1차시

청소로봇의 정체를 밝혀보자 (로봇과 청소로봇)

▪상황제시

휴머노이드 로봇과 청소로봇이 정체성을 따지며 논쟁하는 상황

▪창의적 설계

영화나 책속에서 여러 종류의 로봇들을 찾아보도록 하고, 로봇의 개념을 파악하 게 한 뒤, 청소로봇이 로봇의 종류라는 것을 인식하도록 함

▪감성적 체험

조별 아이디어 발표를 통한 소통 체험

2차시

함께 들어가 봐요 (청소 로봇의 분해와 조립)

▪상황제시

새로운 청소로봇을 만들고 싶은 지 통 이가 청소로봇을 분해한 후 조립 하면 서 어려움을 겪는 상황 제시

▪창의적 설계

제품 분해와 조립 시 발생하는 문제 해 결 방법 찾아보기

▪감성적 체험

제품 분해와 조립을 통해 역공학을 이해

3차시

청소로봇의 심장! 모터의 베일을 벗겨라!

(모터의 원리)

▪상황제시

모터의 출력에 따라 청소기의 흡입력이 달라짐을 인지

▪창의적 설계

간이 모터 만들기를 통해 모터의 기능을 이해 청소로봇 모터의 조건을 탐색

▪감성적 체험

청소로봇 모터의 조건에 대해 조별 토론 을 통해 소통 체험

4-5차시

분리해 보아요!

(필터의 원리)

▪상황제시

융합이와 청소로봇 자동이의 대청소

▪창의적 설계

흡입력이 약해진 원인을 생각해 보고 확 인하는 과정

성능이 좋은 청소기 기준

▪감성적 체험

조별 활동을 통한 소통 체험

6차시

청소로봇에겐 뭔가 특별한 것이 있다 (센서의 종류와 원리)

▪상황제시

로봇청소기의 동작을 보며 로봇청소기의 작동원리를 궁금해하는 상황

▪창의적 설계

터치센서를 이용한 로봇을 설계 제작하 여 미로를 찾는 미션 수행

▪감성적 체험

정수장치 개발을 통하여 몰입, Hands-on, 소통, 배려 등을 경험

7차시

우리반 청결은 내가 책임진다 (청소로봇 만들기 및 대회)

▪상황제시

청소로봇 경진대회 공고문을 보고 대회 에 참가하고 싶어하는 상황

▪창의적 설계

주어진 미션을 인식하고, 미션에 수행에 적합한 청소모듈과 지능형 로봇을 이용 한 로봇모듈을 제작

▪감성적 체험

청소로봇 개발 및 제작활동을 통한 성취 경험 및 소통을 경험

8-9차시

I.N.V.U (I envy you) (미래의 청소로봇)

▪상황제시

테오얀센의 작품을 접하고 생체모방 기 술을 활용한 청소로봇의 가능성 탐색

▪창의적 설계

다양한 생체모방 기술을 탐색하고 그를 활용한 청소로봇의 활용장소에 따른 생 체모방 청소로봇 제안

▪감성적 체험

청소로봇의 제한점을 생체보방의 방법을 통해 해결하고 프레젠테이션을 통해 자 신감 확립

10차시

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고등 고등 고등 고등 고등 고등 고등 고등

고등 청소로봇 STEAM 교육과정 체계

STEAM 교육과정

단원명 차시 학습주제

1. 청소대장 지통이

(청소개념과 진공청소기) 1/10

우리 몸의 기관인 코의 호흡경로를 통해 우리 몸의 소중 함을 알고 진공청소기와 비교·분석해 봄으로써 진공청소 기의 구조와 기능 알기

STEAM요소 S T E A M

2. 청소 로봇의 정체를 밝혀 보자!

(로봇과 청소로봇) 2/10

로봇의 개념을 알고, 청소로봇의 개념에 적용시켜 생각해 보고, 생활속에서 청소로봇의 활용도를 파악하기

3. 함께 들어가 봐요

(청소 로봇의 분해와 조립) 3/10

청소로봇의 분해와 조립 경험을 통해 제품의 분해와 조립 시 요구되는 준비과정과 주의사항에 대한 지식을 습득하 고 새로운 제품 및 아이디어를 만들기 위해 기존 제품을 활용하는 방법 찾기

4. 청소로봇의 심장! 모터의 베일 을 벗겨라!

(모터의 원리)

4~5/10

모터의 원리를 이해하고 간이 모터만들기 활동을 통해 청 소로봇의 모터가 갖추어야 할 조건을 탐색하고 토론하는 과정을 통해 모터의 기능에 대해 탐색하기

5. 분리해보아요!

(필터의 원리) 6/10

필터의 고장원인을 찾는 과정에서 필터의 조밀성과 흡입 력, 경제성과의 관계를 도출하여 성능이 좋은 청소기를 정의하기

6. 청소로봇에도 센서가 있다

(센서의 종류와 원리) 7/10

청소로봇에 들어있는 여러 가지 센서의 역할을 알고, 학 습한 센서의 메카니즘을 적용하여 라인트레이서 로봇을 개발할 수 있도록 설계되었다

7. 우리반 청결은 내가 책임 진다!

(청소로봇 만들기 및 대회) 8~9/10

실제로 청소로봇을 제작해보는 수업으로서 청소모듈과 로 봇모듈을 나누어 설계하고 두 모듈을 합쳐 주어진 미션을 완수 할 수 있도록 설계되었다.

8. I.N.V.U. (I envy you!)

(미래의 청소로봇) 10/10

테오얀센의 작품을 접하는 경험을 통해 생체모방의 기술 을 도입한 새로운 형태의 청소로봇을 제안할 수 있다.

(20)

단원명

교 육 과 정

학

년 과목 소단원 영역 내용요소 활동적용 예

1. 청소대장 지통이 (청소의 필요성과

진공청소기)

2009

과학 인류의 건강과 과학기술

과학적

건강관리 질병과 면역 l 청소의 필요성을 질병과 연관 시 켜 알아보고, 주변을 스스로 정리 하는 습관을 기르도록 한다.

l 가정생활에서 배려와 나눔을 실천 할 수 있는 구체적인 실천방안을 탐색하여 실생활에 적용할 수 있 다.

l 기술 혁신과 발명이 세상에 미친 영향을 이해하고 기술적 아이디어 를 설계할 수 있으며, 미래 기술 을 탐구하여 미래 사회에서 기술 의 영향을 평가할 수 있다.

기술․가정 가정생활

가족이 여는 행복한 가정생활문화

배려와 나눔의 의식주 생활

기술․가정 기술의 세계 기술의 혁신과 설계

기술 혁신과 발명

2. 청소 로봇의 정 체를 밝혀 보자!

(로봇과 청소로봇)

2009 국어2 화법과 작문 공동의

의사결정 토의

l 다음 영화 속 장면에서 로봇의 역 할과 로봇의 기능을 알아보고, 로 봇의 종류가 무엇일지 생각해 보 고, 토의를 통해 정리해보자.

3. 함께 들어가 봐요 (청소 로봇의 분

해와 조립)

2009 과학 정보의 발생과

처리 과학과 운동 정보처리와 활용

l 새로운 제품 및 아이디어를 만들 기 위해 기존 제품을 활용하는 방 법을 찾아 작성해 보자

4. 청소로봇의 심 장! 모터의 베 일을 벗겨라!

(모터의 원리) 2009

물리Ⅰ 에너지의 발생 에너지의 발생

전기에너지와 발전기

l 자기장 내에서 전류가 받는 힘에 의해 전동기가 회전하는 원리를 이용하여 출력이 높은 모터를 만 들기 위한 다양한 방안을 고안해 보자.

l 전기를 통해 회전력을 얻는 모터 를 알아보고 동력원으로의 사용처 를 알아본다.

기술 전기 전자의 이용 전기의 이용 발전기의 원리

5. 분리해보아요!

(필터의 원리) 2009

과학 인류의 건강과 과학기술

과학적

건강관리 물의 소독 l 물의 정수 과정에서 필터의 역할 을 하는 과정을 찾아 설명해 본 다.

l 필터의 조밀도와 흡입력, 전기소 모량과의 관계를 파악한 후 합리 적 추론을 할 수 있다.

독서와 문법 독서의 준비와

수행 추론적 이해 합리적 추론

기술 가정생활

녹색 가정생활의

실천

쾌적한 실내 공간

l 쾌적한 실내공간을 위해 공기정화 및 청소에 있어서 필터의 역할을 이해한다.

기술 기술의 세계 건설 기술과 환경

건설 기술의 기초 탐구

l 공기조화 기술 및 수 처리 기술에 서의 필터의 적용과 원리를 이해 할 수 있다.

고등 고등 고등 고등 고등 고등 고등 고등

고등 청소로봇 관련 교과 교육과정 분석

(21)

6. 청소로봇에도 센 서가 있다 (센서)

2009

문제해결

l 다양한 생물의 감각기관과 센서의 기능 비교해보기

l 로봇에 사용되는 반도체와 신소재 의 종류를 조사해보기

l 로봇 디자인 소재로하여 디자인과 드로잉 기법을 체험해보기 과학 반도체와 신소재

고분자 물질과 첨단소재

고분자 소재

생명과학 Ⅰ 생물의 다양성과 환경

생물다양성 과 환경

생물자원의 이용 생명과학 Ⅱ 생명공학 생명공학 생명공학의

기술과 이용

화학Ⅱ 반응속도 촉매 촉매의

종류와 이용

미술문화 미술과 생활 미술과 생활

생활을 디자인하고

개선하는 미술의 기능

7. 우리반 청결은 내가 책임진다 (청소로봇 만들

기 및 대회)

2009

과학 정보통신과

신소재 센서

l 청소로봇에 사용된 센서를 조사해 보고 찾아낸 센서들의 다른 용도 를 생각해보자.

물리Ⅰ 정보와 통신 음파와

초음파

l 청소로봇에 초음파 센서를 장착했 을 때의 움직임을 예측해보자.

화법과작문Ⅰ 화법 의사소통

전략

l 의사소통의 전략을 이용하여 청소 로봇 개발회의 토론을 분석해보 자.

화법과작문Ⅱ 화법 담화유형 l 청소로봇 개발 아이디어를 토의해

보자.

1. I.N.V.U.

(I envy you!) (미래의 청소로봇)

2009

국어Ⅰ 화법

공감적 듣기와

문제해결 l 고분자 물질과 첨단소재의 종류를 조사하고 그러한 소재 중 자연에 존재하는 동식물의 모습이나 기능 을 모방한 예를 찾아보자.

l 생물 다양성과 관련하여 생물자원 의 다양한 기능을 모방하여 이용 하고 개발하는 생체모방의 기술이 있음을 이해한다.

l 실생활에 활용할 수 있는 물건의 디자인을 통해 디자인의 중요성을 인식하는 활동 중에 청소로봇의 디자인 측면을 이해하고 직접 모 형을 제작해 본다.

과학 반도체와 신소재

고분자 물질과 첨단소재

고분자 소재

생명과학 Ⅰ 생물의 다양성과 환경

생물다양성 과 환경

생물자원의 이용

생명과학 Ⅱ 생명공학 생명공학 생명공학의 기술과 이용

화학Ⅱ 반응속도 촉매 촉매의

종류와 이용

미술문화 미술과 생활 미술과 생활

생활을 디자인하고

개선하는 미술의 기능

(22)

청소대장 지통이

(청소개념과 진공청소기)

1차시

고등학교

[교사용]

(23)

1. 청소의 필요성과 진공청소기 1. 청소의 필요성과 진공청소기 1. 청소의 필요성과 진공청소기

STEAM지도안 고등학교

Ⅰ

^{STEAM 열기}

본 차시는 건강과 청소의 연관성을 통해 사람들이 왜 청소기를 만들기 시작했는지에 대해 생 각해 보도록 하기 위해 마련되었다. 이를 위해 한 방송 프로그램에서 나온 ‘쓰레기 방에서 사 는 여자’의 방을 보여주고 이런 환경에서 지낼 경우 몸과 마음이 어떨지에 대해 생각해 보도록 하였다. 또한 신데렐라 이야기를 각색한 ‘아이디어 뱅크 지통이’ 만화 컷을 보며, 청소를 보다 쉽고 빠르게 할 수 있는 방법에 대해 생각해 보도록 하였다. 마지막으로 이런 과정 속에서 진 공청소기의 단점을 파악하도록 함으로써, 자연스럽게 다음 차시에서 학습할 청소로봇에 대해 생각해 보도록 하였다.

Ⅱ

^{교육과정 분석}

교육

과정 학년 과목 소단원 영역 내용요소 활동적용 예

2009

과학 인류의 건강과

과학기술 과학적 건강관리 질병과 면역 l 청소의 필요성을 질병과 연관 시켜 알 아보고, 주변을 스스로 정리하는 습관을 기르도록 한다.

l 가정생활에서 배려와 나눔을 실천할 수 있는 구체적인 실천방안을 탐색하여 실 생활에 적용할 수 있다.

l 기술 혁신과 발명이 세상에 미친 영향 을 이해하고 기술적 아이디어를 설계할 수 있으며, 미래 기술을 탐구하여 미래 사회에서 기술의 영향을 평가할 수 있 다.

기술․가정 가정생활

가족이 여는 행복한 가정생활문화

배려와 나눔의 의식주 생활

기술․가정 기술의 세계 기술의 혁신과 설계

기술 혁신과 발명

(24)

Ⅲ

본시 STEAM 수업 구성 및 준비물

<구성>

상황 제시 ▶ 내용 융합

▶ 평가/보상

창의적 설계 감성적 체험

n ‘아이디어 뱅크 지통이’

이야기를 통해 청소와 청소기에 대해 생각해 보도록 함.

n 지저분한 방을 보고 어 떤 느낌이 드는지 서로 얘기해 보도록 함.

n 진공청소기 부속품의 역할에 대해 토의해 보 도록 함.

n 미완성된 만화 컷을 완 성해 봄으로 수업에 몰 입하도록 함.

n 다양한 아이디어를 산 출하는 과정에서 성취 를 경험하도록 함.

n (평가)체크리스트 평가 n (보상)모둠 및 개인별

누적 보상

새로운 문제에 도전

<준비물>

활동순서 활동명 준비물

1 청소의 필요성

활동지, 필기구 2 청소를 빨리 끝내야 해요!!

3 진공청소기의 구조와 각 부속품의 역 할

4 진공청소기 이런점이 불편해요

5 페트병을 재활용하여 나만의 진공청소 기 만들기

PET병, 전동기, 프로펠러, 스위치, 커넥터, 전선, 고무풍선, 건전지, 전지끼우개, 우드 락, 셀로판테이프, 가위, 펜

(25)

Ⅳ

STEAM 체크리스트

구분 요소 포함내용

목적 융합인재 양성

Ÿ (창의) 진공청소기의 추가 기능 제안

Ÿ (소통) 모둠별 활동을 통한 소통의 기회 제공

Ÿ (융합) 진공청소기의 구조 및 기능을 알기 위한 여러 학문의 융합 Ÿ (배려) 모둠별 활동을 통한 타인의 의견 존중

개념

학생흥미 증진 Ÿ 아이디어 뱅크 지통이 만화 컷을 완성하도록 함으로 흥미를 유발 함

실생활 연계 Ÿ 청소, 진공청소기 등 실생활 소재를 이용함

융합적 사고력 배양 Ÿ 만화 컷을 완성해 보는 활동을 통해 과학기술, 예술 등 융합적 사고력을 기르도록 함

교육 활동 준거

상황

상황 제시 Ÿ 아이디어 뱅크 지통이’ 이야기를 통해 청소와 청소기에 대해 생각해 보 도록 함

자기 문제화 Ÿ 청소라는 일상 소재를 이용함으로 자기 문제화 함 내용

통합 내용통합 Ÿ 만화 컷을 완성해 보는 활동을 통해 과학기술, 미술 등이 통합되도록 함

창의적 설계

자기주도적 학습 Ÿ 스스로 생각해 볼 수 있는 다양한 문제를 제시함

문제발견 및 정의 Ÿ 직접적인 사례를 통해 문제를 발견하게 함

아이디어 발현 Ÿ 아이디어 뱅크 지통이 만화 컷을 완성시킬 수 있도록 함

학습 방법 Ÿ 모둠별로 스스로 문제를 해결하면서 청소의 필요성과 진공청소기에 대해 스스로 알아갈 수 있도록 유도함

과정, 활동 중심 Ÿ 모둠별로 스스로 문제를 해결하도록 함

다양한 산출물 Ÿ 정답이 없으므로 다양한 결과가 나올 수 있도록 유도함

협력 학습 Ÿ 모둠별로 활동함으로써 협력학습을 유도함

감성적 체험

몰입 Ÿ 동화 이야기를 만화 컷으로 재구성함으로써 흥미를 유발하고 몰입하도록 함

Hands-on Ÿ 문제에 대한 자신의 생각을 직접 작성하도록 함

성취의 경험 Ÿ 다양한 아이디어를 도출하는 기회를 제공함으로써 성취를 경험함

배려 Ÿ 토의 과정에서 서로를 배려할 수 있도록 유도함

새로운 도전 Ÿ 진공청소기의 단점을 통해 새로운 청소기를 생각하도록 유도함

자기 평가 Ÿ 토의 과정을 통해, 자신이 적은 답과 친구들의 답을 비교함으로써 자기 평가를 유도함

보상 내재적/외재적 보상 Ÿ 발표를 통해 자신의 생각을 표현함으로써 내적 만족감을 유도함

(26)

Ⅴ

^{본시 수업과정안}

차시 학습목표

1. 청소의 필요성을 알고 스스로 주변을 정리하는 습관을 기를 수 있다.

2. 진공청소기의 구조와 원리를 알고 모둠원에게 설명할 수 있다.

3. 상황 속 지통이가 되어 창의적인 생각을 할 수 있다.

4. 발명가의 삶을 통해 실패를 두려워하지 않고 도전하는 자세를 배울 수 있다.

수업 자료

상황

제시 3분

¡ 동기 유발

‘아이디어 뱅크 지통이’ 만화 컷을 통해 청소를 좀 더 빠르고 편하게 할 수 있는 방법에 대해 생각해 보도록 한다.

몰입

창의 적설 계

문제 인식 5분

¡ 학습목표 제시

-4C가 포함된 학습목표를 제시하여 학생들이 수업의 흐름과 목표를 이 해하도록 돕는다.

몰입

해결 방안 계획

7분

¡ 청소의 필요성

매스컴을 통해 알려진 ‘쓰레기 집에 사는 여자’ 사진을 보고, 어떤 생각 이 들고 왜 그런 생각이 드는지를 발표해 보도록 한다.

몰입

배려 교재

해결 방안 실행

20분

¡ 활동 : 청소를 빨리 끝내야 해요!

무도회를 가야하는 아이디어 뱅크 지통이와 건강한 누나에 대한 미완 성된 만화 컷을 완성해 봄으로 청소기의 필요성을 느끼게 한다.

¡ 활동 : 진공청소기의 구조와 각 부속품의 역할

토의를 통해 진공청소기 부속품의 역할을 생각하여 정리하게 한다.

¡ 활동 : 진공청소기 이런 점이 불편해요!

진공청소기를 사용해 본 친구들과 사용해 보지 않은 친구들이 함께 청 소기 사용에 대해 이야기하고, 불편한 점은 무엇인지 토의해 보게 한다.

몰입 배려 Hands-on 자기평가

교재

지식 산출 10분

¡ 토의와 발표를 통해 진공청소기의 구조와 그 부속품의 역할에 대해 알도록 한다. 또한 모둠별 토의 과정에서 자신의 방은 스스로 청소 할 수 있다는 것을 느끼게 하며, 진공청소기의 단점을 찾는 과정에 서 이미 개발된 또 다른 청소기나 개발될 청소기에서 첨가 수정되어 야 하는 점에 대해 생각해 보도록 한다.

새로운 도전 자기평가

평가/보상 5분

¡ 모둠별 평가와 개별평가를 통해 성취감을 맛보도록 유도한다.

¡ 모둠별 평가요소 : 유창성, 창의성, 논리적 표현력, 소통과 배려

¡ 개별평가 요소 : 창의성, 예술적 감각

(27)

Ⅵ

50분 1차시로 압축수업을 위한 안내

본 차시는 지저분한 방을 청소하기 위해 청소기의 핵심 작동원리를 알아보기 위 한 활동으로 구성되어 있습니다. 기존 진공청소기가 가지고 있는 불편한 점을 열 점나열법을 통해 최대한 많이 나열해보는 활동으로 단점을 파악하고 이를 보완 할 수 있는 방안에 대해 학생들이 토론을 할 수 있도록 운영하도록 구성되어 있 습니다. 모든 활동이 수업시간에 이루어지는 것이 가장 효과적이나 그렇지 못한 경우 진공청소기의 구조와 각 부속품의 역할을 조사해보는 활동을 본 차시에 실 시하고 진공청소기의 불편한 점을 과제로 제출합니다.

(28)

학습목표

-청소의 필요성을 알고 스스로 주변을 정리하는 습관을 기를 수 있다.

-진공청소기의 구조와 원리를 알고 모둠원에게 설명할 수 있다.

-상황 속 지통이가 되어 창의적인 생각을 할 수 있다.

-발명가의 삶을 통해 실패를 두려워하지 않고 도전하는 자세를 배울 수 있다.

상황제시

문제는 파티가 끝난 다음이었습니다. 생일파티가 끝나자, 선생님께서는 자기가 가지고 온 쓰레기는 자기가 치워야 한다고 말씀하시는 게 아니겠 어요? 그래서 지통이는 다른 친구들이 모두 집으로 돌아간 후에도 한참동 안이나 남아서 청소를 해야 했지요. 설상가상 진공청소기마저 고장이 나서 지통이는 직접 빗자루로 쓸어야 했답니다. 그런데 종잇조각은 가벼워서 잘 쓸어지지 않고, 작은 바람에도 후후 날아 도망갔습니다. 도저히 이렇게는 안 되겠다 싶은 지통이는 차라리 청소기를 고치는 것이 더 빠르겠다 싶었 습니다. 그리고는 청소기를 분해하기 시작했습니다.

그런데 어떡하죠? 호기 좋게 분해는 했는데, 막상 열어보니 청소기의 내 부는 복잡하기만 했습니다. 도대체 뭐가 뭔지, 어디가 고장이 난 건지 알 길이 없었죠. 설상가상 다시 조립을 하려고 하니 어떻게 분해를 했는지 아 무 생각도 나지 않았습니다. 지통이는 망연자실 주저 앉고 말았습니다. 싶 은 휴~ 이 말썽꾸러기 지통이를 어떡하죠? 청소기는 어떡하며, 또 이 많 은 종잇조각은 언제 다 치울까요? 지통이은 언제쯤 집에 갈 수 있을까요?

Ⅶ

^{수업 내용}

01. 청소의 필요성과 진공청소기

(29)

내용과 활동

■ (활동) 청소의 필요성

위 사진을 보면 어떤 생각이 드나요? 왜 그런 생각을 했나요?

방이 너무 지저분하다. 정리정돈을 하고 싶다.

저런 방에서 살면 아플 거 같다. 병균이 많을 거 같아서.

■ (활동) 청소를 빨리 끝내야 해요!!

아이디어 뱅크 지통이와 건강한 누나2는 과연 어떤 방법으로 청소를 했 을지 생각해 봅시다. 그리고 청소 방법을 설계하여, 미완성된 만화를 완 성해 봅시다.

[지도상 유의점]

청소의 필요성이 나올 수 있도록 유도한다.

다양한 아이디어가 나올 수 있도록 허용적 분위기를 조장한다.

(30)

■ (활동) 진공청소기의 구조와 각 부속품의 역할

빗자루로 해결하기 힘든 자잘한 먼지까지 말끔히 제거해주는 진공청소기 에는 어떤 원리가 숨어 있을까요? 진공청소기의 구조에 따른 역할을 모둠 별로 토의하여 간략하게 써 봅시다.

▲ 진공청소기의 구조

구조 역할

호스 먼지, 공기 들어가는 통로

먼지봉투 먼지모음

필터 먼지와 깨끗한 공기 구분, 먼지 걸러냄

모터와 날개 진공청소기 내부압력을 낮춰줌

바깥으로 통하는 구멍 깨끗한 공기 나감

외부 내부를 보호

[출처]

네이버 캐스트 – 진공청소기의 원리

(31)

■ (활동) 진공청소기 이런 점이 불편해요!

진공청소기는 청소를 좀 더 편하고 빠르게 할 수 있다는 장점이 있습니다.

그럼에도 불구하고 여러 단점도 있는 데요. 그럼 어떤 불편한 점이 있는지 모둠별로 토의하여 정리해 볼까요?

단점 [예시]

청소기 선길이의 제한이 있다.

청소기 직접 끌고 다녀야 하므로 힘이 많이 든다.

소음이 크다

흡인한 미세먼지가 다시 배출된다.

■ [읽기자료] 「계속해서 실패하라」 - James Dyson

제임스 다이슨(James Dyson)은 산업 디자이너이자 발명가이자 다이슨사 의 경영자입니다. 그는 성공은 실패를 통해 이뤄진다는 것을 몸소 보여준 인물이기도 합니다. ‘5126’ 이 숫자는 다이슨이 먼지 봉투 없는 진공청소 기를 개발할 때 실패했던 횟수입니다. 즉 포기를 몰랐던 그는 ‘5127’번의 실패를 통해 결국 개발에 성공한 것이죠. 다이슨은 먼지 봉투 없는 진공청 소기뿐만 아니라, 아이들이 다치지 않도록 날개 없는 선풍기도 만들었습니 다. 이 역시 수차례의 실패와 도전의 결과이죠. 그럼 제임스 다이슨의 자 서전을 통해 다이슨의 도전 정신을 배워보는 건 어떨까요?

진공청소기를 한 번도 사용해본 적이 없는 학생이 있을 수 있으므로 모둠별로 정리해 볼 수 있도록 한다. 또한 자기 공간은 스스로 정리하는 이 습관을 길러, 가족 간의 배려와 나눔을 실천하고 행복한 가정생활을 이루는 데 도움이 되는 구성원이 될 수 있도록 지도한다. 이 후에 나올 청소기는 어떤 점이 수정되어 나오면 좋겠는지 묻는다면 다음 차시로 이어지는데 효과적일 것이다.

(32)

(33)

Ⅷ

^{평가와 보상}

■ 평가

평가대상 평가 항목

평가 대상 ( ) 5

(매우좋음)

4

(좋음)

3

(보통)

2

(나쁨)

1

(매우나쁨)

청소방법 설계 만화

그리기

다양한 사고를 표현하고 있는가?

표현된 내용이 타당한가?

진공청소기의 구조

조사활동에 적극적으로 참여하였는가?

모둠원의 의견을 잘 조율하였는가?

청소기의 단점

다양한 청소기의 단점을 찾았는가?

다른 모둠의 발표를 주의깊게 청취 하였는가?

정의적 태도

모든 활동에서 모둠원들을 배려하며 협업을 잘 진행하는가?

■ 보상

체크리스트 점수를 통하여 상위팀 및 개인에게 상장 및 상품 또는 토큰을 제공한다.

(34)

■ 청소기는 어떻게 변화했을까?

청소기가 없었던 시대에는 빗자루를 이용하여 바닥 을 쓸거나 카펫을 두드려 털어내는 방법으로 청소를 했습니다. 우리 선조들이 싸리비로 마당을 쓸었던 것 처럼 말이지요.

1800년대에는 발에 연결된 펌프를 밟으면 바람이 나오면서 먼지를 불어내는 방식의 수동식 청소기 를 사용해 청소를 했습니다. 하지만 수동식 청소 기는 불어낸 먼지가 다시 쌓인다는 단점이 있었습 니다.

흡입식 청소기는 1901년 영국의 발명가 세실 부스(Cecil Booth)에 의해 만들어졌습니다. 미국 열차 청소 도구 박람회에 참석한

부실은 압축 공기를 불어 먼지를 날리자 그곳이 다시 쌓이는 것을 보고 반대로 먼지를 빨아들이면 어떨까를 생각했던 것이죠. 집으로 돌아온 그는 의자에 먼지를 뿌 린 뒤 어느 정도의 거리를 두고 손수건을 고정시켜놓고,

이 손수건에 자기 입술을 대고 훅 빨아들였습니다. 그 결과 손수건 반대편 에 먼지가 묻어 고리 모양의 검은 무늬가 생긴 것을 확인하였습니다. 부스 는 이것을 계기로 진공 펌프를 장착한 세계 최초의 흡입식 진공청소기를 제작하였습니다. 그러나 부스가 처음 발명한 흡입식 진공청소기는 마차에 펌프를 장치한 거대한 기계였기 때문에 여러 명의 청소 대원이 필요했고, 소음 또한 매우 커서 일반 가정에서는 사용할 수 없었습니다.

진공청소기의 크기를 현재 가정에서 사용하는 크기 정도로 줄인 사람은 미국인 제임스 스팽글러(James Spangler)입니다. 늘

기침에 시달리던 그는 1907년 먼지를 빨아들이는 휴 대용 진공청소기를 발명했으나 그것을 상용화시키지 는 못했습니다. 그것이 상용한 것은 그에게 진공청소 기의 특허권을 사들인 친척 윌리엄 후버(William Hoover)였습니다. 1908년부터 윌리엄 후버에 의해

세계 곳곳으로 퍼져나간 진공청소기는 발전을 거듭해 오늘날의 진공청소 기가 되었습니다.

교사용 참고자료

(35)

■ (추가활동) 페트병을 재활용하여 나만의 진공청소기 만들기

준비물 PET병, 전동기, 프로펠러, 스위치, 커넥터, 전선, 고무풍선, 건전지, 전지끼우개, 우드락, 셀로판테이프, 가위, 펜

실험 방법

① 준비한 PET병의 입구에서 약 20cm 지 점을 잘라냅니다.

② PET병의 자른 면을 우드락에 대고 약간 크게 그린 다음 자릅니다.

③ 자른 우드락의 중앙에 모터를 세워서 꽂을 수 있도록 구멍을 냅니다. 이때, 모터보다 구멍이 조금 작도록 하여 모 터를 꽂았을 때 잘 고정될 수 있도록 합니다.

④ 스위치용 커넥터의 구멍 3개 중 양쪽 끝 구멍에 검정 전선을 ‘딸깍’ 소리가 나도록 각각 꽂습니다.

⑤ 건전지 홀더에 건전지를 끼워 넣고 홀 더의 검정 전선은 스위치의 검정 전선 하나와 연결합니다.

⑥ 스위치의 남은 검정 전선을 전동기의

‘O'표시 쪽에 연결합니다.

⑦ 홀더의 빨간 전선은 전동기에 연결합니다.

⑧ 커넥터에 스위치를 연결하여 모터를 작 동시켜 봅니다.

⑨ 우드락의 한쪽 끝에 폭 5mm, 깊이 10mm 정도의 흠을 냅니다. 흠에 커넥 터를 넣고 셀로판테이프로 고정합니다.

⑩ 건전지와 전선이 우드락 위에 잘 고정 되도록 합니다.

⑪ 풍선의 입구를 자른 후 손으로 벌려 회 로가 완성된 우드락에 덮어씌웁니다.

⑫ 커넥터에 스위치를 꽂고, 전동기에는 프 로펠러를 꽉 눌러 꽂습니다.

⑬ 스위치를 눌러 보아 프로펠러가 잘 돌 아가는지 확인해 봅니다.

배경 원리 베르누이 정리에 대해 알아봅시다.

나만의 진공청소기 만들기 활동에 관한 수업여부는 교사 재량으로 한다.