야탑중학교

(1)

2019 융합인재교육(STEAM)교사연구회 결과보고서

2019. 11 .15

야탑중학교

(2)

과 제 개 요

과제명 2019년 융합인재교육(STEAM) 교사연구회 운영

STEAM 프로그램

구분

유형

(유형1) STEAM 프로그램 개선 및 보완을 통한 확산 모델 개발 ( ) - 선행 프로그램명:

(유형2) 다양한 교과 간 협동 연구를 통한 STEAM 프로그램 신규 개발 ( √ )

프로그램명 요리조리 사이언스 프로그램

학교급

^중학교

대상 학년(군)

^중학교1~3

중심과목

가정,과학

중심과목 성취기준 영역

[중학교 1~3학년] 1.청소년의 건강한 식생활 [중학교 2학년] Ⅳ-1.소화

[중학교 2학년] Ⅱ 화학반응

연계과목

기술 역사 미술

연계과목 성취기준 영역

[중학교 1~3학년] 건축구조물

[중학교 1~3학년] Ⅰ.문화의 다양성과 세계화 [중학교 1~3학년] 디자인, 공간속의 입체

연구기간 2019.5.16. ~ 2019.11.30.

연 구 비 일금사백만원(￦4,000,000) 참여연구원

5명 (연구책임자: 1명, 공동연구원: 4명)

연구 수행자에 관한 사항

구분 소속 학교명 담당과목 직위 성명

연구책임자 야탑중학교 과학 교사 함미현

공동연구원 운중중학교 과학 교사 한혜진

공동연구원 소하고등학교 과학 교사 김선영

공동연구원 야탑중학교 기술가정 교사 정종원

공동연구원 야탑중학교 국어 교사 홍지혜

2019년도 정부의 R&D 재원으로 한국과학창의재단의 지원을 받아

융합인재교육 (STEAM) 교사연구회를 운영한 최종 결과로써 본 보고서를 제출합니다.

2019년 11월 15일

연구책임자 : 함미현 (인)

(3)

“이 보고서는 2019년도 정부의 재원으로

한국과학창의재단의 지원을 받아 수행된 성과물임 ”

(4)

목 차

1. 요약문(Abstract)

··· 1

2. 서론

··· 2

가. 연구의 필요성 ··· 2

나. 연구의 목적 ··· 2

3. 이론적 배경

··· 2

가. STEAM 교육의 이해 ··· 3

나. STEAM 교육 관련 이론의 시사점 ··· 3

3. 연구의 수행

··· 3

가. 개발 수업프로그램 ··· 3

나. 프로그램 내용과 관련 교육과정 ··· 4

다. 수업 프로그램 평가 ··· 5

4. 결론 및 제언

··· 6

가. 기대 성과 ··· 6

나. 연구 결과 ··· 7

다. 결론 및 제언 ··· 7

[붙임]

붙임1. 수업지도안 ··· 8

붙임2. 활동지 ··· 18

붙임3.교사자료 ··· 25

붙임4. 활동사진 ··· 32

(5)

1. 요약문

가. 모든 학생들이 좋아하는 ‘요리’라는 주제를 통하여 딱딱한 학습을 즐겁게 할 수 있는 융합(STEAM) 프로그램 개발.

요리는 누구에게나 즐거운 시간이다. 학습 자체를 싫어하거나 특정 교과를 어려워하 는 학생들을 요리와의 융합교육을 통하여 흥미를 유발시키고 어려운 원리도 쉽게 다 다갈 수 있는 프로그램을 개발한다.

나. 간단한 요리에서부터 복잡한 요리까지 요리의 난이도를 조절하여 어떤 학생도 어 려워하지 않는 맞춤형 프로그램 개발.

요리는 난이도의 정도가 정말 크다. 간단한 계란삶기, 라면 끓이기부터 복잡한 요리 까지 학생들은 하나의 요리를 만들어 내면서 자기의 역량대로 역할을 맡아 할 수 있 는 만큼 요리에 참여할 수 있다.

다. 빠지는 학생 없이 모두 함께 하는 협동력 향상 프로그램

요즘 교실에서는 소외되는 학생들이 많이 발생한다. 그 학생들은 점점 더 소극적으 로 변하여 모둠에서 활동하고 싶어도 다른 학생들의 눈치를 보느라 제대로 원하는 대로 참여할 수 없어 친구를 만들기가 어려울 때가 많다. 학교에서 정해진 시간에 완성해야 되는 요리는 혼자만 하기에는 시간도 많이 걸리고 힘이 들어 협동력이 필 요하다. 어떤 미션을 주고 협동력이 필요하도록 하여 요리프로그램을 진행한다면 소 외되던 친구들도 자연스레 어울릴 수 있는 기회를 만들어 줄 수 있다.

라. 변해가는 요리에 대한 인식과 미래사회를 준비하는 진로 교육

맞벌이 가족과 1인 가족 체제에서의 ‘혼밥’이 늘어나면서 요리를 취미로 하는 사람

들이 많아지고 요리의 중요성이 높아지고 있다. 요리사와 요리 관련 직업에 대해 알

아보며 미래사회를 준비하는 시간을 갖는다.

(6)

Ⅰ. 서론

1. 연구의 필요성

2 . 연구의 목적

Ⅱ. 이론적 배경

1. STEAM 교육의 이해

과학 기술 중심의 STEM 교육에서 비롯된 STEAM은 STEM에 예술(Art)교육을 접목 하여 탄생되었다. STEAM의 A(Art)는 인문학을 포함한 예술을 의미한다. 교육과학기 술부 2011 업무추진 성과 보고에서 주요 정책으로 STEAM을 강조하였고, 현재 STEAM 열풍은 교육계를 강타하고 있는 실정이다. 하지만 STEAM 교육 학자들은 우 리나라 실정에 맞는 STEAM 교육의 필요성, 융합의 가치, 현장의 실증적 STEAM 연 구 필요성을 주장하고 있으며 이는 STEAM 교사연구회 운영의 필요성과 같은 맥락 으로 보여진다. 과학, 기술의 부흥을 위한 목적에서 태동하였지만 현재 우리나라에 서의 STEAM은 융합인재교육으로 해석하여 사용하고 있으며 실제적 상황에서 창의 적 문제 해결력을 발휘할 수 있는 창의 인성 교육을 말한다.

◦ 학생들이 모두 좋아하는 ‘요리’를 통하여 즐겁게 하는 융합교육 ◦ 난이도를 조절하여 모든 학생에게 적용할 수 있는 맞춤형 교육 ◦ 빠지는 학생없이 모두 함께 하는 협동력 향상 프로그램

◦ 점점 더 발전하는 외식산업과 미래사회를 준비하는 진로 교육

◦ 2015개정 교육과정에서 목표로 설정한 핵심역량을 갖춘 창의·융합형 인재양성에 적합한 교육 프로그램의 필요성

◦ 지식 전달형 교육에서 벗어나 다양한 지식을 융합해 새로운 것을 창조할 수 있는

핵심역량을 기를 수 있는 교육방법에 대한 필요성

(7)

상황 제시는 학생들이 주어진 상황의 실생활 문제를 자기 문제로 인식하도록 동기를 부여하기 위한 장치이다. 이는 교사 중심에서 학생 중심의 수업으로 전환하는 것을 의미하고, 학생들이 문제에 몰입하도록 해준다. 학생이 문제를 자기문제로 인식하고 학습 주제에 관해 관련성(relevance)을 확보하기 위해서는 기존의 흥미를 높이기 위 한 수업 동기 유발보다 훨씬 정교한 시나리오 제시와 발문이 필요하다.

2. STEAM 교육 관련 이론의 시사점

현실 세계는 분절되어 있지 않으며 상당히 복잡한 네트워크 체제를 이루어 나타나 며 연속적이다. 현 교육의 분절된 교과 교육 방식은 이러한 현실 세계의 상황 앞에 서 괴리되는 결함을 드러내었고 STEAM 교육이 대두되기 시작하였다. 지금까지 STEAM 교육은 CPS(Creative Problem Solving)를 향상시키기 위한 목적에 큰 비중 을 두는 경향이 있었으나 CPS는 문제 상황에 직면해야 발현되는 하나의 필연적 기 술이며 2차적인 사고 활동이라고 볼 때 수동적인 대안의 느낌은 지울 수 없다.

STEAM 교육이 성공적인 경험으로 이어지기 위해서는 현실 세계에서의 문제를 능동 적으로 인식할 수 있는 태도를 우선 함양할 수 있어야 가능할 것이다.

Ⅲ. 연구의 수행

1. 개발 수업프로그램

STEAM 프로그램

구분

프로그램명 요리조리 사이언스 프로그램

선행

프로그램명 해당없음

학교급 중학교 대상 학년(군) 1학년

중심과목 가정 중심과목

성취기준 영역 [중학교 1~3학년] 1.청소년의 건강한 식생활

연계과목

과학 기술 역사 미술

연계과목 성취기준 영역

[중학교 1학년] Ⅱ 화학반응 [중학교 1~3학년] 건축구조물

[중학교 1~3학년] Ⅰ.문화의 다양성과 세계화 [중학교 1~3학년] 디자인, 공간속의 입체

개발계획

주제 연번

차시

(시수) 과목 연계(안)

1 2 가정(1)+과학,미술(2) 2 2 가정(1) + 과학(1)

3 2 기술(0.5) + 가정(1) + 과학(0.5) 4 2 사회(0.5) + 가정(1) + 과학(0.5)

.

(8)

2. 프로그램 내용과 관련 교육과정

차시 주제 교육과정 성취기준 STEAM 프로그램 요소

1~2 레몬양배추샐러

드와 산과염기

과9191. 우리 주변에서 볼 수 있는 산과 염기의 특징을 알고, 수용액에서 산과 염기의 이온화를 이온식으로 나타낼 수 있다.

미9221-1. 표현 재료와 용구에 따른 새로운 표현 방법과 매체를 탐색할 수 있다.

과학-산과 염기

미술-공간속의 입체

3~4 리코타치즈

9기가02-02］영양섭취기준과 식사 구성안을 고려하여 균형 잡힌 식사를 계획하고, 가족의 요구를 분석하여 식사를 선택한 후 평가한다.

과9161. 일상생활에서 물리적 변화와 화학적 변화의 다양한 예를 들고 그 근거를 설명할 수 있다.

가정-청소년의 올바른 식생활

과학- 분자의 성질

5~6 이산화탄소와 탄산수 제조

9기가02-01］청소년기 영양의 중요성을 이해하고, 청소년기 식생활 문제를 인식하여 자신의 식행동을 평가 한다.

과학- 용해도

가정- 영양소

7~8 캐비어 만들기

9과05-02] 여러 가지 물질의 상태 변화를 관찰하고, 상태 변화 시 나타나는 현상을 입자 모형으로 설명할 수 있다.

[9미02-02]주제에 적합한 표현과정을 계획하여 표현할 수 있다.

과학- 물질의 상태변화

미술 – 디자인

9 요리의 미래와

3. 수업 프로그램 평가

◦ 적용대상: 개발 완료 후 중학교1학년 총 2개 학급, 동아리 36명, 총 100명 대상 ◦ 적용방법: 수업 전 후에 창의재단에서 공급하는 설문조사

◦ 학생 포트폴리오 개발 후 정성적 평가 실시

연

번 평가 기준 방법

1 의사소통능력

나의 생각과 느낌, 감정, 의사 등을 말이나 글, 비언어적 표현 등을 통해 명확히 전달하는가?

다른 사람의 생각과 느낌 등에 공감하고 받아들이는가?

의견이 다를 경우 상대방의 의견을 적극적으로 이해하고자 노력하는가?

교사의 관찰, 포트폴리오, 진단지를 이용한 사전,

사후 검사

2 문제해결능력

문제를 인식하고 해결할 문제의 핵심을 확인하는가?

문제를 해결하기 위해 필요한 정보를 수집하는가?

문제를 해결하기 위해 다른 방향에서 생각해보고 타인의 생각과 조언을 구하는가?

문제를 해결하기 위한 우선순위를 정하고, 계획을 세워 실행하는가?

철저한 준비를 하고, 계획대로 되지 않을 경우에 대한 대비도 하는가?

문제해결과정에서 난관에 봉착했을 때, 포기하지 않고 끝까지 해결하고자 노력하는가?

사후 검사

3 진로성숙도

자신(꿈, 가치관, 성격, 적성 흥미, 성격 등)을 이해하기 위하여 노력하는가?

진로에 대하여 관심을 갖고 준비를 하는가?

진로체험에 참여하는가?

자신의 진로에 대하여 생각하고 설계하는가?

사후 검사

4 과학적 지식 관련된 주제에 대하여 충분히 이해하고 있는가? 포트폴리오, 전시기획서

5

표 현 ( 주 제 표 현, 표현방 법, 조형의 요소와 원 리)

창의적 발상으로 주제의 특징과 목적을 표현하는가?

표현 방법과 매체를 창의적으로 활용하고 계획을 세워 표현하는가?

조형 요소와 원리의 시각적 효과를 이해하고 창의적으로 표현하는가?

포트폴리오, 전시기획서, 전시물

6 감상

(비평)

비평 활동을 통해 작품의 의미를 해석하고 가치를

판단하는가? 포트폴리오

(10)

Ⅴ. 결론 및 제언

1. 기대성과 및 연구결과 활용방안

가. 기대성과

◦ 생활 속 과학에 대해 더욱 친숙하게 느끼게 하고, 탐구를 통해 정확한 과학 지식을 습득하고 활용할 수 있다.

◦ 과학을 이용한 요리의 원리체험을 통하여 융합적 사고력을 신장하는 데 그 의의가 있다.

◦ 요리의 미래와 관련 직업을 탐구함으로써 미래사회를 준비하는 진로교육이 될 수 있다.

◦ 다양한 교과속에 존재하는 주제를 가지고 효과적인 융합적 수업지도안을 제작하고 확산할수 있다.

◦ 최종적으로 탐구 실험의 결과를 피드백하여 최적 조건을 찾도록 하고 그에 맞는 산 출물을 만들도록 하여 자신이 한 탐구에 대한 즐거움을 찾고 적용해 볼 수 있도록 한다.

나. 연구결과 활용방안

구분 성과(목표)

교수학습지도안 개발 차시 총 9차시

수혜학생 수 ◦ 중학교 1학년 32명×2반=64명.

중학교 1학년 동아리 학생 36명 총 210명 학생 태도검사 사전검사 5월, 2개 학급(64명) 예정

사후검사 10월, 2개 학급(64명) 예정 교사연구회 STEAM 행사 개최 9월, 1회 예정

논문 또는 학술대회

한국현장과학교육학회(http://www.kosss.org/)

게재 예정

특허출원(국외, 국내) 해당 없음

2. 연구 결과

학생들은 화학적 반응을 이용한 요리를 만들어 내는 음식의 특성에 대해 학습하고

이를 다양하게 활용하여 사물의 속성을 변화시켜 독창적인 요리 레시피를 만들어 볼

수 있다는 것에 매우 큰 흥미와 만족을 느꼈다. 또한 계속적인 먹방 열풍과 직접 만

(11)

들어 먹는 요리에 대한 국민적 관심이 더해져서 요리를 한다는 것 자체를 즐거워 했 고 즐거움을 느끼는 가운데 새로운 요리 레시피를 만드는 과정에서 창의적 문제 발 견능력을 키울 수 있어서 만족도가 높았다고 할 수 있겠다. 이와 더불어 함께 토의 하고 요리하는 과정에서 협력과 사회적 관계가 좋아지는 일석 삼조의 효과가 있었 다.

3. 결론 및 제언

지필시험에만 치중되어 꿈과 재능을 잃어가는 학생들에게 자유학기제는 학업에 대 한 확실한 목표의식을 세워주는 등 교육의 질을 향상 시킬 수 있는 좋은 시간과 기 회이다. 따라서 자유학기제는 학생들의 흥미가 높고 체험과 활동위주의 수업 프로그 램이 필요하다고 하겠다.

요리를 주제로 개발한 본 프로그램을 학생들에게 적용함으로써 다음과 같은 효과를 얻 을 수 있었다.

첫째, 생활 속에서 친숙하게 접하는 ‘요리’ 라는 주제를 통해 학생들이 과학을 더욱 친근하고 쉽게 느끼게 되었고,

둘째, 다양한 탐구 활동을 통하여 정확한 과학 지식을 습득하고, 또 다른 탐구 문제 에 적용 활용 할 수 있는 능력을 기를 수 있었으며,

셋째, 다양한 교과에서도 다루게 되는 ‘요리’를 과학을 이용하여 원리를 분석하고 체 험하며 융합적 사고력을 신장하고 예술과 공학이 접목된 효과적인 융합 활동을 하였 고,

넷째, 미래의 요리와 푸드테크에 대해 학습하고 경험함으로써 미래사회를 준비하는 진로교육의 기회를 제공하였다.

뿐만 아니라 ‘요리’와 같이 생활 속에서 친숙하게 접할 수 있는 주제를 탐구 과제로

삼아 진행할 수 있는 더욱 다양한 프로그램을 개발하여 적용한다면 학생들이 더 흥

미를 가지고 탐구 활동을 진행하고, 그 결과를 피드백하여 탐구 문제를 해결할 수

있는 최적 조건을 찾아 그에 맞는 산출물을 완성하는 과정을 통해 자신의 성취에 대

한 즐거움을 찾고, 다른 교과나 일상 속의 다른 문제에 확장하여 적용할 수 있는 능

력을 기르게 할 수 있을 것이다.

(12)

붙임 STEAM 프로그램

1. STEAM 프로그램 차시별 수업지도안

(프로그램명) 요리조리 사이언스 프로그램

중심과목

_기술가정

학교급/학년(군)

중학교 1-3학년

중심과목 성취기준

영역

[중학교 1~3학년] 1.청소년의 건강한 식생활

중심과목 성취기준

과9191. 우리 주변에서 볼 수 있는 산과 염기의 특징을 알고, 수용액에서 산과 염기의 이온화를 이온식으로 나타낼 수 있다.

미9221-1. 표현 재료와 용구에 따른 새로운 표현 방법과 매체를 탐색할 수 있다.

주제(단원)명

레몬양배추샐러드와 산과염기

차시 1-2 차시/9 차시

학습목표

1. 우리 주변의 식물들 중에서 지시약으로 사용할 수 있는 것을 찾아서 지시약을 만들어 본다

2. 새롭게 만든 지시약의 변색 pH를 확인하는 방법을 찾아본다.

3. 산과 염기에 대한 학습한 후 이를 판별할 수 있는 천연 지식약인 적색 양배추를 이용하여 알록달록 예쁜 샐러드를 만들어본다.

연계과목 과학 연계과목

성취기준 영역 산과염기

STEAM 요소

S

산과 염기

T

건강한 식생활

E

A

알록달록 예쁜 플레이팅

M

_{농도 구하기}

개발 의도

산과 염기에 대한 학습을 하면서 우리 주변에서 쉽게 얻을 수 있는 천연 재료로 지시약을 만들어 요리를 예쁘게 꾸밀 수 있다.

STEAM 학습준

거

상황 제시

상 황 제 시

-

산과 염기에 대해 탐구하기

창 의 적 설 계

창의적 설계

직접 만든

양배추지시약으로 알록달록 샐러드 만들기

감 성 적 체 험

우리 생활 속 재료(적색양배추)를

가지고 만능지시약 만들기

감성적 체험

(13)

학습

과정 교수-학습 활동 학습자료

및 유의점

도입

Co

어떤 물질이 지시약으로 사용 가능하려면 수소 이온이나 수산화 이온의 농도에 민감하게 반응하여 색이 변해야 한다. 안토시아닌이라는 색소를 포 함하고 있는 천연 재료들은 좁은 pH 범위에서 색이 빠르게 변하므로 지시 약으로 사용하기에 적당하다.

Co

우리 주변의 식물들 중에서 지시약으로 사용할 수 있는 것을 찾아서 지 시약을 만들어 보자. 그리고 새롭게 만든 지시약의 변색 pH를 확인하는 방 법을 찾아보자.

동영상

전개

CD

※ 천연 지시약 만들기 가. 준비물

천연 지시약 재료(자주색 양배추, 포도 껍질, 장미꽃, 수국 등), 묽은 염 산, 증류수, 수산화 나트륨 수용액, 레몬즙, 제산제 수용액, 제빵 소다 수 용액, 뜨거운 물, 비커, 가위, 핀셋, 24홈판, 플라스틱 스포이트

나. 과정

모둠별로 준비한 천연 지시약 재료를 적당히 잘라 비커에 넣는다.

2) 과정 1)의 비커에 뜨거운 물을 넣고 천연 지시약의 색소 성분이 우러나 올 때까지 기다린다.

3) 충분히 우러나온 것을 확인한 후, 핀셋을 이용하여 지시약 재료를 건져 내고 용액을 식힌다.

5) 24홈판에 묽은 염산, 증류수, 수산화 나트륨 수용액, 레몬즙, 제산제 수용 액, 제빵 소다 수용액을 넣는다.

6) 천연 지시약을 넣고 색변화를 관찰한다.

7) 다른 모둠에서 만든 천연 지시약을 이용하여 과정 5)~6)을 반복한다.

8) 천연지시약의 색변화를 이용하여 알록달록 레몬양배추샐러드를 만든다.

실 험 용 장 갑 과 보안경을 착 용 하 고, 폐시 약은 폐 수 통 에 버린다.

정리

ET

결과 및 정리

1) 묽은 염산, 증류수, 수산화 나트륨 수용액, 레몬즙, 제산제 수용액, 제빵 소 다 수용액에서의 천연 지시약 색변화를 기록해 보자.

2) 각 지시약의 산성, 중성, 염기성에서의 색을 기록해 보자.

3) 레몬즙, 제산제, 제빵 소다의 액성은 각각 무엇인지 써 보자.

4) 레몬양배추샐러드를 보면서 어느 샐러드가 가장 새콤하게 되었을지 맞

춰본다.

(14)

2) 3~4차시

중심과목 기술가정 학교급/학년(군) 중학교 1-3 학년

중심과목 성취기준

영역

중심과목 성취기준

9기가02-02］영양섭취기준과 식사 구성안을 고려하여 균형 잡힌 식사를 계획하고, 가족의 요구를 분석하여 식사를 선택한 후 평가한다.

주제(단원)명

리코타치즈 만들기

차시 3~4 차시/9 차시 학습목표

1. 물질의 성질의 이용하여 혼합물을 분리할 수 있다.

2. 혼합물을 분리하여 리코타 치즈를 만들 수 있다.

연계과목

_과학

연계과목

성취기준 영역

^{분자의 성질}

STEAM 요소

S

혼합물의 분리

T

E

요리 만들기

A

M

비율구하기

개발 의도

리코타 치즈 만들기를 통해 혼합물을 분리하고 혼합물의 의미와 혼합물을 분리하는 까닭에 대해 알 수 있다. 단백질이 산과 만나면 응고가 되는 과정을 보고 원리를 탐구할 수 있다.

STEAM 학습준

거

상황 제시

상 황 제 시

- 치즈만드는 레시피 를 조사하기

창 의 적 설 계

창의적 설계

단백질과 산이 만나 면 응고가 되는 원 리 알아보기

감 성 적 체 험 리코타 치즈 만들기

감성적 체험

(15)

학습

및 유의점

도입 Co 모둠 친구들과 리코타 치즈 만드는 방법을 이야기해보며, 혼합물을 분리하는 원리에 대해 생각해보게 한다.

전개

CD

※리코타 치즈 만들기

가. 준비물

냄비, 우유100mL, 생크림 500mL, 소금, 레몬즙, 식초, 면포, 핫플레이트, 수저, 그릇

나. 과정

①

냄비에 우유 1000ml와 생크림 500ml을 붓고 약한 불로 끓여준다.

(우유와 생크림의 비율은 2:1)

②

일반 수저 크기로 소금 1스푼, 레몬즙 6스푼, 식초 1스푼을 넣고 잘 섞어서 준비한다.

③

우유와 생크림이 약하게 끓기 시작하면 소금+레몬즙+식초를 섞은 액체를 부 어준다.

④ 1회 ~2회 정도만 가볍게 저으면서 1시간이 지나지 않도록 약한 불에서 끓 인다.

⑤ 몽글몽글한 덩어리가 생기면 면포에 부어 가볍게 물기를 짜준다.

⑥ 30분 정도 면포 위에 약간 무게가 나가는 그릇을 올려서 다시 한번 유청을 분리한다.

⑦ 물기가 제거된 리코타치즈를 하루 정도 면포에 싸인 상태로 냉장고에서 냉 장보관한다.

정리 ET

우유에 산이 들어가면 치즈가 되는 원리에 대해 조사해서 발표한다.

(16)

3) 5~6차시

학습

및 유의점 도입 Co

탄산음료 병의 디자인이 일반 음료수병의 디자인과 어떻게 다른지 관찰

중심과목 기술가정 학교급/학년(군) 중학교 1-3 학년

중심과목 성취기준

영역

중심과목 성취기준

9과9161. 일상생활에서 물리적 변화와 화학적 변화의 다양한 예를 들고 그 근거를 설명할 수 있다.

9기가02-01］청소년기 영양의 중요성을 이해하고, 청소년기 식생활 문제를 인식하여 자신의 식행동을 평가 한다.

주제(단원)명

탄산수 만들기

차시

_{5~6차시/9차시}

학습목표

1. 이산화탄소가 물에 녹은 탄산 수용액의 성질을 설명할 수 있다.

2. 이산화탄소가 물에 잘 녹을 수 있는 조건을 찾아낼 수 있다.

연계과목

_과학

연계과목

성취기준 영역

^{물질의 용해도}

STEAM 요소

S

물의 온도에 따른 이산화탄소의 용해도

T

탄산수 제조

E

_{실험 설계}

A

M

_{PH계산하기}

개발 의도

탄산수는 이산화탄소를 물에 주입하여 만든 수용액이며 음료의 마개를 열면 물에 녹아있던 이산화탄소가 빠져나오는 것을 관찰할 수 있다. 최근에는 이산화탄소를 물에 주입하는 탄산수 제조기를 이용하여 가정에서 손쉽게 탄산수를 만들 수 있다. 어떤 조건에서 가장 맛있는 탄산수를 만들 수 있는지 직접 확인해본다.

STEAM 학습준

거

상황 제시

상 황 제 시

- 탄산음료 병의 디 자인 특징 알아보 기

창 의 적 설 계

창의적 설계

탄산수의 PH 를 측정 하여 이산화탄소의 용해도 비교하기

감 성 적 체 험 온도에 따라 탄산가스를 주입

하면서 가장 맛있는 탄산 수를 만들기

감성적 체험

(17)

4) 7~8 차시

하여 기록해보자.

Co

일반 물병이나 손상된 물병에 이산화탄소를 주입하면 파열되는 이유가 무엇일지 토의해보고, 탄산수 제조기 전용 물병을 디자인하기 위해 어떠한 조건을 고려해야 하는지 정리해보자.

전개

CD

※가장 맛있는 탄산수 만들기 가. 준비물

탄산수 제조기, 탄산수전용 물병, 물, 탄산가스, 얼음, 만능지시약, 디지털 온도계

나. 과정

1. 탄산수 제조기 전용 물병에 0℃의 차가운 물 500mL를 채운다.

2. 탄산수 제조기에 탄산가스를 실린더 헤드 부분에 장착한다.

3. 전용 물병에 탄산 실린더를 꽂아주고 꽉 잠그면 이산화탄수 주입이 시 작된다.

4. 이산화탄소 가스가 자동 배출될 때까지 1분간 기다렸다가 실린더를 열 어준다.

5. 탄산수를 비커에 붓고 디지털 온도계로 온도를 측정한다.

6. 만능지시약을 떨어뜨려 색깔을 확인한다.

7. 설계한 방법에 따라 실험을 진행하고 온도에 따른 만능지시약의 색깔을 표에 기록한다.

탄산수 제 조기에 일 반 물병을 사 용 하 지 말기. 반드 시 전용 물병을 사 용.

정리

ET

1. 시간에 따른 물의 온도와 pH를 표에 기록해보자.

2. 위 표에서 각 탄산수의 온도에 따른 pH 값을 그래프로 나타내보자.

3. 탄산수를 가장 맛있게 만들 수 있는 조건으로 탄산수를 제조하여 먹어

본다.

(18)

학습

및 유의점 도입

중심과목 성취기준

영역

중심과목 성취기준

9과05-02] 여러 가지 물질의 상태 변화를 관찰하고, 상태 변화 시 나타나는 현상을 입자 모형으로 설명할 수 있다.

[9미02-02]주제에 적합한 표현과정을 계획하여 표현할 수 있다.

주제(단원)명

캐비어 만들기

차시

_{7~8차시/9차시}

학습목표

1. 과학적 원리를 이용하여 먹을 수 있는 분자요리에 대해 이해할 수 있다.

2. 알긴산 나트륨과 염화칼슘의 반응을 통해 가짜 캐비어를 만들 수 있다.

연계과목

_과학

연계과목

성취기준 영역

^{물질의 상태변화}

STEAM 요소

S

분자요리의 화학반응알기

T

창의적 방법에 의한 다양한 분자요리 개발

E

분자요리의 질감, 향기, 색, 온도 변화주기

A

분자요리의 디자인

M

개발 의도

비싼 요리의 재료로 이용되는 캐비어를 여러 가지 재료를 이용하여 똑같이 만들어 보면서 화학반응에 대해 학습할 수 있다.

STEAM 학습준

거

상황 제시 상

황 제 시

- 분자요리의 탄생과 역사에 대해 알아 보기

창 의 적 설 계

창의적 설계 캐비어를 통해 구형 화에 대해 알아보 고 구형화로 만들 수 있는 음식에 대 해 생각해보기

감 성 적 체 험 분자요리의 대표음식인 캐비

어를 만들어 보기

감성적 체험

(19)

5) 9차시

Co 1. 동영상을 시청한 후 분자요리에 대해 알아보자.

https://www.youtube.com/watch?v=ON8BUMJGBKo

Co 2. 캐비어 요리 사진을 보고 어떤 재료를 사용했는지 알아보자.

전개

,,

CD 1.알긴산 나트륨의 스페리컬 현상에 대해 조사한 후 만들어보자. 이 때 스페리 컬(구체화) 현상이 잘 일어나게 하는 방법에 대해 알아보자.

CD 2.알긴산 나트륨의 스페리컬(구체화) 현상을 이용하여 가짜 캐비어를 만드는 방 법에 대해 모둠별 의논을 한다.

CD 3.모둠별 가짜 캐비어를 만드는 레시피를 이용하여 직접 만들어 먹어본다.

CD 4.각 모둠의 가짜 캐비어를 접시에 올려 전시한다.

정리

ET 전시된 가짜 캐비어 중 가장 잘 만든 모둠에 별 스티커를 붙여준다.

ET 자신 모둠의 가짜 캐비어를 사진으로 찍어 교사에게 제출하고, 진짜 캐비어와 비교하여 정리한다.

ET 알긴산의 스페리컬 기법을 이용하여 만들 수 있는 다른 분자요리는 무엇이 있 을지 생각해본다.

중심과목 기술가정 학교급/학년(군) 중학교 1-3 학년

(20)

학습

및 유의점 도입 Co 분자요리에 대한 영화 <쉐프>를 보면서 대중화되어 가는 분자요리와 요리의 미

래에 대해 생각해 본다.

성취기준

영역

^식생활

성취기준

과9012-1. 자신이 흥미를 가지는 과학 관련 직업을 조사하고, 과학 관련 직업이 다양하다는 것을 설명할 수 있다.

중학교 1~3학년.직업세계의 종류와 특성을 이해하고, 시대적 상황에 따른 직업 세계의 변화와 내용을 설명할 수 있다.

주제(단원)명

요리의 미래와 관련 직업

차시 9 차시/9 차시

학습목표

• 3D 푸드 프린터를 알고 체험해 보는 기회를 통하여 요리와 과학의 미래를 보고 자신의 진로에 대해 생각해본다.

연계과목 진로 연계과목

성취기준 영역 직업세계

STEAM 요소

S

요리에 이용되는 첨단과학

T

3D프린터

E

A

요리사라는 직업

M

개발 의도

미래의 요리와 과학에 대해 접해 보고 자신의 진로에 대해 생각하는 좋은 도움이 되고자 한다.

STEAM 학습준

거

상황 제시

상 황 제 시

- 요리에 쓰이고 있 는 최첨단 기술에 대해 알아보기

창 의 적 설 계

창의적 설계

요리와 자신의 진로 방향의 관계성 생 각해보기

감 성 적 체 험 요리와 관련된 직업 알아보기

감성적 체험

(21)

2. 학생 학습·활동지

전개

,,

CD 1. 요리의 미래에 주로 거론되고 있는 분자요리, 르 위프, 분자미식학, 메디컬푸 드에 대해 여러 가지 자료를 찾고 인터넷으로 검색하여 자료를 모아보자.

CD 2. 3D 푸드프린터에 대해 알아보고 토론하기 ․ 3D 푸드프린터의 발전에 대하여 알아보자

․ 3D 푸드프린터의 현재에 대하여 알아보자 ․ 3D푸드프린터의 장점에 대하여 토론해보자.

학생활동지

검색용기기 (노트북,

테블릿.

스마트폰 등.)

정리 ET 분자요리의 전망에 대해 토론한 내용과 알게 된 내용을 바탕으로 요리의 미

래에 대하여 자신의 의견을 발표한다. 학생활동지

1~2차시 레몬양배추샐러드와 산과염기

1. 천연 지시약 만들기

가. 준비물

천연 지시약 재료(자주색 양배추, 포도 껍질, 장미꽃, 수국 등), 묽은 염산, 증류수, 수산 화 나트륨 수용액, 레몬즙, 제산제 수용액, 제빵 소다 수용액, 뜨거운 물, 비커, 가위, 핀 셋, 24홈판, 플라스틱 스포이트

1~21~21~21~21~21~21~21~21~21~21~21~2차시차시차시차시차시차시차시차시차시차시차시차시/9/9/9/9/9/9/9/9/9/9/9/9차시차시차시차시차시차시차시차시차시차시차시차시

1~2차시/9차시

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S SSSSSSSSS

S

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A

AAAAAAAAAA MMMMMM

M

MMMMMM

(22)

나. 과정

1) 모둠별로 준비한 천연 지시약 재료를 적당히 잘라 비커에 넣는다.

2) 과정 1)의 비커에 뜨거운 물을 넣고 천연 지시약의 색소 성분이 우러나올 때까지 기다린 다.

3) 충분히 우러나온 것을 확인한 후, 핀셋을 이용하여 지시약 재료를 건져내고 용액을 식힌 다.

5) 24홈판에 묽은 염산, 증류수, 수산화 나트륨 수용액, 레몬즙, 제산제 수용액, 제빵 소다 수용액 을 넣는다.

6) 천연 지시약을 넣고 색변화를 관찰한다.

7) 다른 모둠에서 만든 천연 지시약을 이용하여 과정 5)~6)을 반복한다.

나. 결과 및 정리

1) 묽은 염산, 증류수, 수산화 나트륨 수용액, 레몬즙, 제산제 수용액, 제빵 소다 수용액에서의 천 연 지시약 색변화를 기록해 보자.

묽은

염산 증류수 수산화 나트륨

수용액 레몬즙 제산제

수용액

제빵 소다 수용액 양배추

포도 껍질 장미꽃

수국

2) 각 지시약의 산성, 중성, 염기성에서의 색을 기록해 보자.

(23)

산성 중성 염기성 자주색 양배추

포도 껍질 장미꽃

수국

3) 레몬즙, 제산제, 제빵 소다의 액성은 각각 무엇인지 써 보자.

물질 레몬즙 제산제 수용액 제빵 소다 수용액

액성

2. 천연지시약과 각종 재료를 가지고 알록달록하고 맛있는 샐러드를 만들자.

3~4차시/9차시

S

SS SSSSSSSSS

S

TT

T

TTTTTTTTTT EE

E

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A

M

MMMMMM

(24)

3~4차시 리코타치즈 만들기

1. 리코타 치즈 만들기

①

냄비에 우유 1000ml와 생크림 500ml을 붓고 약한 불로 끓여준다.

(우유와 생크림의 비율은 2:1)

②

일반 수저 크기로 소금 1스푼, 레몬즙 6스푼, 식초 1스푼을 넣고 잘 섞어서 준비한다.

③

우유와 생크림이 약하게 끓기 시작하면 소금+레몬즙+식초를 섞은 액체를 부어준다.

④ 1회 ~2회 정도만 가볍게 저으면서 1시간이 지나지 않도록 약한 불에서 끓인다.

⑤ 몽글몽글한 덩어리가 생기면 면포에 부어 가볍게 물기를 짜준다.

⑥ 30분 정도 면포 위에 약간 무게가 나가는 그릇을 올려서 다시 한번 유청을 분리한다.

⑦ 물기가 제거된 리코타치즈를 하루 정도 면포에 싸인 상태로 냉장고에서 냉장보관한다.

2. 리코타 치즈를 만들 때 우유에 식초를 부으면 응어리가 생기는 이유를 조사해보자.

5~6차시/9차시

(25)

5~6차시 탄산수 만들기

1. 물의 온도에 따른 이산화탄소의 용해도를 알아보기 위한 탐구를 설계해보자.

준비물 탄산수 제조기, 물, 얼음, 만능지시약, 초시계, 디지털 온도계, 핫플레이트

탐구 설계

설명

2. 탐구수행

가. 탄산수 제조기 전용 물병에 0℃의 차가운 물 500mL를 채운다.

나. 탄산수 제조기에 탄산가스를 실린더 헤드 부분에 장착한다.

다. 전용 물병에 탄산 실린더를 꽂아주고 꽉 잠그면 이산화탄수 주입이 시작된다.

라. 이산화탄소 가스가 자동 배출될 때까지 1분간 기다렸다가 실린더를 열어준다.

마. 탄산수를 비커에 붓고 디지털 온도계로 온도를 측정한다.

S SS SSSSSSSSS

S

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A

M

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(26)

사. 설계한 방법에 따라 실험을 진행하고 온도에 따른 만능지시약의 색깔을 표에 기록한다.

3. 결과 및 정리

가. 시간에 따른 물의 온도와 pH를 아래의 표에 기록해보자.

탄산수의 온도 만능지시약의 색깔

pH 범위

※ 참고 : 만능 지시약의 pH에 따른 색깔 변화

액성 산성이 강해짐 ⇦ 중성 ⇨ 염기성이 강해짐

pH 4 5 6 7 8 9 10

만능지시약 빨강 오렌지 노랑 녹색 파랑 짙은 파랑 보라

나. 위 표에서 각 탄산수의 온도에 따른 pH 값을 그래프로 나타내보자.

pH

온도(℃)

(27)

7~8차시 분자요리- 캐비어 만들기

1. 동영상 시청 후 다음 물음에 답해보자

가. 분자요리는 몇 년에 만들어졌나?

나. 분자요리는 영어로 무엇이 합성된 말로 무슨 뜻인가?

다. 분자요리를 처음 창시한 사람은 누구인가?

2. 캐비어에 대해 알아보자.

3. 알긴산나트륨 망고주스용액을 염화칼륨 수용액 속에 한 숟가락 넣어봅시다. 어떤 현상이 일어나나?

4. 스페니컬(sphenical)의 뜻이 무엇인지 알아보자.

5. 가짜 캐비어를 만드는 과정을 검색해보자

가. 알긴산 나트륨 2g을 검은 색 식용색소 탄 물 500g에 넣어 잘 섞는다.(핸드 블렌더 이용) 나. 물 200g에 염화칼슘 2g을 넣고 완전히 녹인다.

다. 가의 용액을 스포이트에 넣은 후 염화칼슘 수용액에 조금씩 떨어뜨려 스페니컬 현상(구체화 과정)이 잘 일어나도록 한다.

라. 체로 알긴산으로 만든 캐비어를 잘 꺼내 받친 후 물로 깨끗이 씻어 그릇에 담는다.

6. 구형이 잘 만들어지는가? 어떤 방법을 사용하면 더 구형이 잘 만들어지는가?

7. 진짜 캐비어와 우리 모둠이 만든 캐비어 사이의 차이점을 말해보자.

8. 알긴산나트륨의 구체화 과정을 통해 만들 수 있는 다른 분자요리는 무엇이 있을까 생각해보자.

9. 알긴산나트륨이 염화칼슘을 만나 막을 형성하는 과정의 과학적 원리를 화학식으로 정리해보자.

C_H_O_Na  CaCl_→C_H_O__Ca  NaCl 

7~8차시/9차시

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(28)

9차시 요리의 미래와 관련 직업

<상황 제시>

※ 분자요리에 대한 영화 <쉐프>를 보면서 대중화되어 가는 분자요리와 요리의 미래에 대해 생각해 본다.

- 참고 영상 -

1. 분자요리에 대한 영화 <쉐프>를 보면서 대중화되어 가는 분자요리와 요리의 미래에 대해 생각해 본다.

2. 요리의 미래에 주로 거론되고 있는 분자요리, 르 위프, 분자미식학, 메디컬푸드에 대해 여러 가지 자료를 찾고 인터넷으로 검색하여 자료를 모아보자.

3. 3D 푸드프린터에 대해 알아보고 함께 토론해보자.

․ 3D 푸드프린터의 발전에 대하여 알아보자.

․ 3D 푸드프린터의 현재에 대하여 알아보자.

․ 3D푸드프린터의 장점에 대하여 토론해보자.

999999999999차시차시차시차시차시차시차시차시차시차시차시차시/9/9/9/9/9/9/9/9/9/9/9/9차시차시차시차시차시차시차시차시차시차시차시차시

9차시/9차시

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A

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(29)

3. 참고자료

1차시 레몬양배추샐러드와 산과염기

1. 산과 염기

생각만 해도 침이 고이는 레몬은 산성 물질이 들어 있어 신 맛이 나고, 설탕을 녹여 만든 달 고나는 염기인 제빵 소다가 들어 있어 쓴 맛이 난다. 어떤 물질이 산성이나 염기성을 띠는 것은 물질이 산이나 염기를 포함하고 있기 때문이다. 신 맛과 쓴 맛 이외에 산과 염기는 어 떤 특징이 있을까?

가. 산

1) 산의 성질

산은 마그네슘(   ), 아연(   ), 철(   ) 등의 금속과 반응하여 수소 기체를 발생시키며, 탄산 칼슘(   

_

)이 주성분인 달걀 껍데기나 석회석이 산과 반응하면 이산화 탄소( 

_

_{) 기체가} 발생한다.

2) 산의 종류

염산(   ), 황산( 

_



_

_{), 질산(} 

_

_{) 아세트산(} 

_

 _{), 탄산(} 

_



_

) 등이 있으며, 이들 은 수용액 상태에서 물에 녹아서 수소 이온( 

^

_{)을 내놓는다.}

  → 

^

   Q. 산의 공통적인 성질은 무엇 때문에 나타나는 것일까?

☞

나. 염기

1) 염기의 성질

대부분의 금속과 반응하지 않으며, 단백질을 녹이는 성질이 있어 손으로 만지면 미끈거린다.

2) 염기의 종류

수산화 나트륨(    _{), 수산화 칼륨(}  _{), 수산화 칼슘(}    

_

, 암모니아( 

_

_{) 등이 있으} 며, 이들은 수용액 상태에서 물에 녹아서 수산화 이온( 

^

_{)을 내놓는다.}

   →  

^

 

^

Q. 염기의 공통적인 성질은 무엇 때문에 나타나는 것일까?

☞

2. 지시약과 pH 가. 지시약

용액의 액성에 따라 색깔이 변하므로 용액의 액성을 확인하는데 사용한다. 리트머스, 메틸 오

렌지, 페놀프탈레인, BTB 등이 있으며, 특정한 pH 영역에서 색이 변한다. 이는 지시약 자체

가 산성과 염기성을 띠고 있어서 수용액 속에서 이온화되었을 때 수소 이온의 농도에 따라

(30)

며 독성이 없고 환경에 나쁜 영향을 미치지 않 아 야 한다.

[조사해 보기] 지시약 재료로 사용하기 적당

한 식물을 조사해 보자.

☞

나. pH

어떤 수용액이 산성인지 염기성인지 나타내기 위해 사용하는 가장 흔한 방법이다. 수용액 속 의 수소 이온( 

^

)의 농도를 나타내며, 일반적으로 많이 사용하는 pH의 범위는 0~14까지이 다.

pH가 7일 때 용액은 중성이고, pH가 0에 가까울수록 강한 산성, pH가 14에 가까울수록 강한 염기성이다. pH 차이가 1이면 수소이온의 농도는 10배씩 차이가 난다.

Q. pH 3인 물질과 pH 5인 물질 속에 포함된 수소 이온의 농도는 몇 배 차이일까?

☞

더 알아 보기

수소 이온 농도를 표현하는 pH의 수학적 의미는 다음과 같다.

   log 

^



log 는 천문학에서 우주의 엄청난 크기를 표현하기 위해 도입된 수학 기호로, 10 배씩 증가하는 큰 숫자를 간단한 숫자로 바꾸는 역할을 한다. 예를 들어, log 은 10의 숫자를 1로 변환해 주고, log은 100의 숫자를 2로 변환해 준다. 쉽게 이야 기 하면 10단위씩 증가하는 자릿수를 표현한다고 생각할 수 있다. 반대로 log은 -1이고, log은 -2가 된다.

이를 수소 이온이 포함된 용액의 농도로 나타낸다면, 다음과 같이 표현할 수 있

다. 예를 들어, 수소 이온의 농도가 0.001인 용액을 pH를 사용하여 표현하면, 3이

라는 숫자로 간단하게 나타낼 수 있는 것이다. pH 값이 작을수록 수소 이온의 농

도가 커지는 것이다.

(31)

7~8차시 캐비어 만들기

분자요리

근원을 따져 보면 요리와 과학은 크게 다르지 않다는 것을 알 수 있다. 따라서 음식을 만들고 먹는 행 위 역시 얼마든지 과학적으로 해석할 수 있다. 이를테면 식욕을 자극하는 풍미와 먹음직스러운 색깔은 아미노산 화합물이 열을 만나 일어나는 화학 반응이며, 입안에서 느껴지는 음식의 질감은 물리적 현상 으로 설명할 수 있다. 목표를 설정해 가설을 세우고 재료를 가열하는 일련의 요리 과정 또한 과학에서 의 문제 해결 방법과 다르지 않다. 결국 중요한 것은 우리 태도와 시선이다.

분자요리의 정식 명칭은 분자 미식학으로, 식재료를 분자 단위까지 철저하게 연구하고 분석해 만든 요 리(요리법)을 말합니다. 식재료 고유의 맛은 유지하되 다양한 물리적, 화학적 방법으로 식재료의 질감 과 형태, 조직 등을 변형시켜 완전히 다른 형태로 재창조합니다.

오늘날 분자 요리는 색다른 모양과 식감으로 사람들의 이목을 끌지만, 그보다 유용하게 이용하는 사 례도 있습니다.

목장이 아닌 실험실에서 탄생한 인공 쇠고기는 소의 근육 조직과 지방 세포를 수백만 배 증식시켜 만 든 것으로, 생명을 빼앗을 필요가 없고 가축을 대량으로 사육할 때 발생하는 환경 오염을 크게 줄일 수 있어 미래 식량 자원으로 주목받고 있습니다.

(32)

9차시 요리의 미래와 관련직업 참고자료 http://blog.lgcns.com/1124

3D 푸드 프린터의 종류

① FDM(Fused Deposition Modeling)

먼저, 가장 흔히 쓰이는 기술인 ‘압출 적층 조형(Fused Deposition Modeling, FDM)’방식입니다. 이는 압출기가 노즐을 통해 원료를 얇게 밀어내 이를 층층이 쌓아 올리게 되는데요. 노즐을 통해 나오는 원료 와 원료가 쌓이는 플랫폼이 동시에 움직여 3차원의 모양이 만들어지는 원리입니다. 3D 푸드 프린터는 원료로 초콜릿, 크림 등의 반죽을 원료로 사용합니다

② SLS(Selective Laser Sintering)

‘선택적 레이저 소결형(Selective Laser Sintering, SLS)’방식은 원료인 고운 가루를 얇게 뿌리고, 모양 을 만들 곳에 레이저로 열을 가해 굽습니다. 레이저가 닿은 부분이 열을 받으면 가루가 구워지며 결합되 는 원리입니다. 이는 설탕 등 가루로 만드는 음식에 사용됩니다.

(33)

③ PBP(Powder Bed and inkjet head 3D Printing)

‘파우더 베드 프린팅(Powder Bed and inkjet head 3DPrinting, PBP)’방식은 원료인 고운 가루를 얇게 뿌리고, 바인더라고 불리는 접착제와 컬러 잉크를 디자인 설계대로 뿌려서 쌓아 올립니다. 이 또한 설탕 등 가루로 만드는 음식에 사용됩니다.

④ SLA(Stereolithography Apparatus)

‘광경화성 물질적층조형(Stereolithography Apparatus, SLA)’방식은 액체 원료에 레이저를 쏘아 만들려는 모양으로 고체화시키며 3차원의 결과물을 만듭니다.

네 가지 방식 중 가장 많이 사용되는 FDM 방식은 개발은 간편하지만, 프린트하는데 오랜 시간이 걸린다는 단점이 있습니다. 반면, PBP와 SLS 방식은 상대적으로 빠르게 음식이 완성되지만, 비교적