한국과학창의재단의 지원을 받아 수행된 성과물임 ”

2020 융합인재교육(STEAM) 교사연구회 결과보고서

2020. 11. 20

인천용학초등학교

“이 보고서는 2020년도 정부의 재원으로

한국과학창의재단의 지원을 받아 수행된 성과물임 ”

목 차

1. 요약문··· 1

2. 서론··· 1

3. 연구 수행 내용 ··· 1

가. 연구 개발 내용 ··· 1

나. 연구 수행 실제 ··· 4

4. 연구 수행 결과 ··· 7

5. 결론 및 제언 ··· 9

6. 참고문헌··· 10

[부록] 부록1. STEAM 프로그램 개발 내용 및 결과물 ··· 11

부록2. 활동 산출물 및 사진 ··· 26

부록3. 회의록 ··· 30

1. 요약문

본 연구는 4차 산업혁명과 함께 변화하는 우리의 생활 모습을 생각하며, 우리 주변에서 사용되고 적용되고 있는 전기에 대하여 이해하고, 전기 사용에 사용되는 과학적 지식과 현상을 경험하도록 안내하였다. 또한, 아이디어 만들기 또는 발명의 개념으로 학생들에게 실생활 속에서의 과학적 개념과 조작 활동을 통하여 문제를 자기 주도적으로 해결하도록 안내하여 학습 능력 향상에 도움 주고자 하였다.

본 연구 활동은 STEAM 활동을 통한 학습 상황과 미적 체험 활동을 연결하여 예술로 표현 하는 모형을 연구하는 측면으로 접근하는 활동으로 구성하여 학생들의 학습 효과를 극대 화할 수 있도록 구성하였다.

2. 서론

- 본 연구는 전도성 물질 등 활용한 만들기 수업과 아이디어 발표 프로젝트 수업 방안과 연계하여 에너지 영역에 대한 이해와 생활적이고 예술적인 경험을 활용한 자기 주도적 학습 능력 향상에 도움 주고자 한다.

- 본 연구는 프로젝트 연구 과정에서 전기에 대한 이해를 돕고, 실생활에서 활용과 전기 의 성질을 이용한 작품 아이디어를 발표하는 과정을 통하여 사고력을 키우고자 한다.

- 본 연구는 STEAM 활동을 통하여 우리 생활 속 에너지를 탐구하고 안전한 에너지 사용 방법을 탐구하는 연구 방향으로 접근하고자 한다.

3. 연구 수행 내용

가. 연구개발 내용 1) 환경 조성 방안

가) 본 연구회 연구원 중 2019년 남부과학교과연구회 회원 중심으로 연구회를 구성하여 과학, 실과, 수학, 환경 부문에 대한 전문성을 강화.

나) 회원교 특색사업으로 STEAM 선도학교 운영과 스팀 프로그램을 운영하여 학교 및 학 년 교육과정에 연구 결과 활용 여건 마련.

다) 회원교 과학 동아리 학생들과 함께 활동을 하면서 프로그램 검토 및 수정.

라) 전문가 초빙 강의를 통하여 필요한 전문성 강화 및 협조 요청.

2) 연구 내용

STEAM 프로그램

구분

프로그램명

선행

프로그램명

학교급

중심과목

중심과목

성취기준 영역

연계과목

수학 미술 실과

연계과목 성취기준 영역

[초등학교5-6] 수와 연산 [초등학교5-6] 표현

[초등학교5-6] 가정생활과 안전

개발결과

주제 연번

차시

(시수) 과목 연계(안)

1 2 과학(1.5)+ 실과(0.5)

2 2 과학(1) + 실과(1)

3 2 과학(0.5) + 실과(0.5) + 수학(0.5) + 미술(0.5)

4 3 과학(1) + 실과(1) + 미술(1)

적용 결과 ※ 2020.11.20. 기준, 9차시 중 9차시 개발 및 적용 완료

구

분 주제(차시) 내용 적용 학년

및 교과 비고

1 전기 소개하기 (2차시)

1. 우리 주변의 전기 알기 2. 전기의 성질 알아보기

6학년 과학, 실과

2 생활 속 전기 (2차시)

1. 가정 생활 속의 전기 찾기 2. 생활 속 전기 과학 이해하기

6학년 과학, 실과

3

전도성을 활용한 구조물 만들기

(2차시)

1. 전도체 알아보기

2. 전도체를 활용하여 구조물 만들기

6학년 과학, 실과,

수학, 미술

※ (활동4) 프로그램명과 연관성 및 학생 활동의 다양성을 위하여 주제명을 변경함.

(‘전기를 활용한 생활용품 만들기’→‘전기를 활용한 작품 아이디어 만들기’)

3) 관련 교육과정

구분 과

목 교육과정 성취기준 (2015 개정 교육과정) 비고

1~4 과 학

[6과13-01] 전지와 전구, 전선을 연결하여 전구에 불이 켜지는 조건 을 찾아 설명할 수 있다.

[6과13-02] 전구를 직렬연결 할 때와 병렬연결 할 때 전구의 밝기 차이를 비교할 수 있다.

[6과13-03] 전기를 절약하고 안전하게 사용하는 방법을 토의할 수 있다.

수

학 [6수01-15] 나누는 수가 소수인 나눗셈의 계산 원리를 이해한다.

실 과

[6실02-06] 간단한 생활 소품을 창의적으로 제작하여 활용한다.

[6실02-08] 생활 안전사고의 종류와 예방 방법을 알아 실생활에 적 용한다.

미 술

[6미02-03] 다양한 자료를 활용하여 아이디어와 관련된 표현 내용 을 구체화할 수 있다.

4) 적용 시기

가) 프로그램 검증 시기 : 20년 7월 - 9월

☆ 각 교사연구회 회원 학급에서 프로그램을 적용하여 검증을 실시함.

☆ 방법 : 교육과정에 반영하여 실과, 과학, 수학 및 창체 시간에 적용 실시.

☆ 수혜대상 및 학생 수 : 6학년 6개 학급 151명

나) 프로그램 수정 및 적용 시기: 2020년 10월 19일부터 11월 17일 4

전기를 활용한 작품 아이디어

만들기 (3차시)

1. 우리 생활 속 전기의 중요성 이해 하기

2. 아이디어 구체화 하기 3. 아이디어 발표하기

6학년 과학, 실과, 미술

나. 연구 수행 실제 1) 프로그램

주제

차시 2차시

적용

대상

시기 10. 6.~10.16. 적용

학생수 149명

목표

프로그램 단계요소

① 상황 제시(우리 주변의 전기 알아보기)

② 창의적설계(여러 발전 장치 탐구하기)

③ 감성적 체험(결과 공유하기)

관련 활동 사진

● 원격수업을 통한 활동

● 강의 참고자료(풍력발전기 교과서, 태양광 발전기 교과서)

주제

차시 2차시

적용

대상

시기 10.19.~10.23. 적용

학생수 149명

목표

프로그램 단계요소

① 상황 제시(가정 생활 속의 전기 찾기)

② 창의적설계(전기 사용 속 과학적 원리 이해하기)

③ 감성적 체험(안전하게 전기 사용하기)

관련 활동 사진

주제

차시 2차시

적용

대상

시기 10.26.~10.30. 적용

학생수 149명

목표

프로그램 단계요소

① 상황 제시(전도성 알아보기)

② 창의적설계(주제를 고려한 구조물 만들기)

③ 감성적 체험(발표하기)

관련 활동 사진

주제

차시 3차시

적용

대상

시기 11.2.~11.13. 적용

학생수 149명

목표

프로그램 단계요소

① 상황 제시(우리 생활 속 전기의 중요성 이해하기)

② 창의적설계(아이디어 구체화하기)

③ 감성적 체험(발표하기)

관련 활동 사진

2) 평가 계획 :

1) 학년별 교육과정 계획을 수립하여 과정 중심 평가를 실시

2) 과학, 실과, 미술 교과 영역 및 생활기록부 종합의견에 반영 예정

3) 검증계획 가) 검증시기

☆ 수업 만족도 검사 : 프로그램 적용 종료 후

나) 검증방법

가) 수업 만족도 검사 : 사후 검사 실시(설문지)

4. 연구 수행 결과

다) 검증 내용

가) 수업 만족도 검사 : 수업에 대한 만족도 및 교과에 흥미도 검사

4) 결과물 발표

가) 대상 : 인천광역시 남부교육지원청 교사연구회 회원 및 과학교과연구회 ※ 남부과학교과연구회 회원 61명 등

나) 운영방법 : 방과후 워크숍 형태로 STEAM 교사연구회 및 2019년도 남부과학교과연구회 다) 발표회 : 2020년 11월 18일

구분 수행 계획

교수학습지도안 개발 차시 총 9차시 예정

수업 적용 일정 2020. 10. 14. ~ 2020. 11. 13.

(STEAM 수업)수혜학생 수 인천용학초등학교 149명(초등학교 6학년 전교생)

학생 태도검사

사전검사 10월 6일 ~ 8일, 6개 학급(149명)

사후검사 11월 17일~19일, 5개 학급(149명)

학생 및 교사 만족도조사 11월 17일 ~ 19일

교사연구회 STEAM 행사 개최 2020. 11. 18 ‘STEAM 교사연구회 결과 발표회’ 개최

논문 또는 학술대회 해당 없음

특허출원(국외, 국내) 해당 없음

※ 태도검사지와 만족도조사 문항은 한국과학창의재단에서 제공하는 문항을 본교 상황에 맞게 재구성하여 실시.

※ 코로나19 감염병 확산으로 인하여 프로그램 적용, 태도 및 만족도 조사 일정이 변경되 었음.

※ 프로그램 사전 검증을 위하여 교사연구회 회원 학교에서 1차 적용 및 검증 후 실시.

가. STEAM 태도 검증 및 결과

검사도구 STEAM 효과성 검증을 위한 학생용 검사도구 검사시기 2020. 10. 6. ~ 11. 19.

검사방법 - STEAM 적용학급(6개학급)으로 실시

- 사전과 사후 검사는 동일한 대상(학급, 학생)을 대상으로 실시

대상학생수 149명

(N=149명)

평가 내용

적용학급

사전검사 사후검사

태도 검사

나는 과학 수업 내용이 재미있다. 2.72 3.11 과학 관련 직업을 갖는 것은 멋진 일이다. 3.08 3.26 나는 과학 관련 정보나 책을 찾아 읽는 것을 즐긴다. 2.16 2.86 나는 과학 관련 활동(과학관 견학, 과학 행사 참여,

과학 관련 책읽기)이 재미있다. ^{2.52 3.24} 과학 시간에 모둠 활동을 할 때 친구들과 의견을

나누는 것은 중요하다. ^{3.4 3.51}

과학 공부를 하는 것은 앞으로 중학교, 고등학교에

서 공부하는데 도움이 된다. ^{3.36 3.43}

※ STEAM 태증 검증을 위한 학생용 검사 도구 관련 문항의 평균 비교

태도 검사에서 ‘나는 과학 관련 활동(과학관 견학, 과학 행사 참여, 과학 관련 책읽기) 이 재미있다.’는 문항에 전반적으로 크게 향상되었으며, 나는 과학과 관련된 내용들(과학 관련 직업, 과학 책 등)의 결과 향상된 것이 확인되어 과학에 대한 흥미도가 높아졌음을 알 수 있다.

본 연구 대상자들은 원격 수업과 등교수업을 불규칙적으로 병행하여 운영하는 등 외부 적인 요인으로 본 프로그램 외에 다른 요인의 영향을 통제하지 않아 정확한 결과를 얻었 다고 할 수 없으나 전반적으로 사후 검사가 조금은 높게 나온 점은 본 프로젝트 수업 활 동이 의미 있음을 알 수 있다.

5. 결론 및 제언

나. 만족도 검증 (N=149명) 검사도구 STEAM 교육 만족도 조사 검사도구

검사시기 2020. 11. 17. ~19.

검사방법 - STEAM 적용학급(6개학급)으로 실시

대상학생수 124명

(N=149명)

평가 내용 검사결과

만족도 검사

STEAM 수업에 만족하십니까? 4.31

STEAM 수업은 재미있었나요? 4.27

STEAM 수업 활동에 적극적으로 참여하였나요? 4.29 앞으로도 STEAM 수업을 지속적으로 받고 싶습니까? 4.35 STEAM 수업의 내용 수준은 어떠하다고 생각합니까? 3.78

만족도 검사는 STEAM 수업에 대한 긍정적인 결과를 전반적으로 나왔으면, STEAM 수 업에 대한 기대와 관심을 갖게 되었다. 그러나, 본 프로그램의 난이도가 다소 높고 조작 적인 과정이 많아 조작 활동을 힘들어하는 학생 중심으로 다소 어려움을 표현하였다. 단 순한 놀이 활동 또는 교과 활동 외 활동으로 인식하여 관심과 흥미를 유발할 수도 있으 나 학생들의 동기 유발 및 과학적 호기심 증진에 효과가 있었음을 알 수 있다.

1. 본 프로그램은 과학 중심의 실과, 미술 및 공학을 융합한 STEAM 프로그램을 통하여 학생 들이 즐겁게 참여하며, 자기 주도적으로 프로그램 미션을 수행하는 과정에서 교육적 효과를 기대하여 개발하였다.

2. 수업자들은 운영을 하면서 학생들이 자신의 활동을 정확하게 안내받고 즐겁게 참여하는 모 습을 볼 수 있었으면 활동에 맞는 산출을 만들어 내어 수업을 학생들과 함께 활동할 수 있 는 의미 있는 활동으로 평가하였다.

3. 본 프로그램 운영 후 검사한 태도 검증에서 사전, 사후 검사 결과가 향상된 검사 결과를 내어 의미 있는 활동이었으나, 본교에서 STEAM 수업에 대해 익숙하지 않았던 상황에서 본 활동으로 STEAM수업에 대한 학생들의 관심과 흥미도가 높아졌다. 실과와 과학에 대한 흥

6. 참고문헌

미와 관심으로 프로그램을 연결할 수 있도록 프로그램을 개선한다면 과학적인 태도 및 인성 적인 면에서 의미 있는 결과를 얻을 수 있을 것이다.

4. 코로나19 감염병 상황이라 등교 상황이 일정하지 않고, 수업 상황이나 방역과 병행하는 교 육 환경 등 교육 여건이 수시로 변동하여 프로그램 투입 및 교육 활동에 아쉬움이 남았다.

5. 원격수업에도 적용할 수 있는 프로그램 운영 방법에 대한 모색이 필요할 것이다.

나카무라 마사히로(2001), 태양광 발전기 교과서, 보누스 나카무라 마사히로(2001), 풍력 발전기 교과서, 보누스 김원유, 최섭(2015). 스마트 교육. 정일도서출판.

정준환(2016). 설레는 수업 프로젝트 학습. 상상채널.

후크이대학교육지역과학 부속중학교 연구회(2016). 스토리가 있는 배움과 수업디자인. 이루.

신재한, 최은경(2015). STEAM 융합교육을 위한 과정설계 및 적용. 교육과학사.

조미애(2014). STEAM 수업 재미있게 할 수 없을까?. 잼난인연.

나카무라 마사히로(2001), 태양광 발전기 교과서, 보누스 나카무라 마사히로(2001), 풍력 발전기 교과서, 보누스

페레이둔P(2018), 에너지 전환 전력산업의 미래, 이모션미디어.

조미상(2017), 융합 인재 교육은 성적보다 공부그릇, 더메이커.

[부록1] STEAM 프로그램 개발 내용 및 결과물

(프로그램명) 전기를 활용한 작품 아이디어 만들기

1. STEAM 프로그램 개발·적용 교육과정

연번 차시 (중심과목)

2015 개정 교육과정 성취기준

(연계과목) 성취기준 영역

1 1~2/9 [6과13-01] 전지와 전구, 전선을 연결하여 전구에 불이 켜지는

조건을 찾아 설명할 수 있다.

(실과)

[초등학교5-6] 가정생 활과 안전

2 3~4/9 [6과13-01] 전지와 전구, 전선을 연결하여 전구에 불이 켜지는

조건을 찾아 설명할 수 있다.

(실과)

[초등학교5-6] 가정생 활과 안전

3 5~6/9 [6과13-02] 전구를 직렬 연결 할 때와 병렬연결 할 때 전구의 밝 기 차이를 비교할 수 있다.

(실과)

[초등학교5-6] 가정생 활과 안전

(수학)

[초등학교5-6] 수와연 산

(미술)

[초등학교5-6] 표현

4 7~9/9 [6과13-03] 전기를 절약하고 안전하게 사용하는 방법을 토의할

수 있다.

(실과)

[초등학교5-6] 가정생 활과 안전

(미술)

[초등학교5-6] 표현

2. STEAM 프로그램 총괄표(총 9차시)

차시 주요내용

1~2/9

주제(단원)명 전기 소개하기

* 과학의 에너지와 실과의 기술을 연계하여 우리 주변의 전기와 현상에 대한 경험 을 공유하고 전기의 개념을 정리하여 본다.

1. 우리 주변의 전기 알기.

- ^Co 우리 주변에서 볼 수 있는 전기 현상 살펴보기 2. 전기의 성질 알아보기

- ^CD 여러 발전 과정을 탐구하기

- 태양열, 풍력, 수력, 지열 발전 등 여러 발전 형태의 공통점과 차이점 알아보기 3. 배움 내용 정리 및 공유하기

3~4/9

주제(단원)명 생활 속 전기

* 과학의 에너지와 실과의 기술을 연계하여 우리 주변에 전기가 사용되는 쓰임새를 찾아보고 탐구하여 우리 생활 속에서 전기의 과학적 원리를 알고 이해한다.

1. 가정 생활 속의 전기 찾기

- ^Co 우리 생활 속 전기가 사용되는 곳 찾기 2. 전기 사용 속 과학적 원리 이해하기

- ^CD IT에서 전기가 사용하는 원리를 이해하고 사고 확장하기 3. 안전하게 전기 사용하기

- ^ET 올바른 전기 사용법 설명하기

5~6/9

주제(단원)명 전도성을 활용한 구조물 만들기

* 과학의 에너지와 실과의 기술을 연계하여 전도성을 이해하고 전도체를 활용한 구 조물을 만든다.

1. 전도성 알아보기

- ^Co 전도체와 전도성에 대하여 알아보기 2. 주제를 고려한 구조물 만들기

- ^CD 전도성을 활용한 구조물 만들기 3. 발표하기

- ^ET 제작한 구조물 설명하기

7~9/9

주제(단원)명 전기를 활용한 작품 아이디어 구상하기

* 과학의 에너지와 미술의 표현 활동을 연계하여 전기의 중요성을 이해하고 우리 주변 제품을 업그레이드하는 발명 아이디어 활용를 통하여 재구성하여 보는 활동을 한다.

1. 우리 생활 속 전기의 중요성 이해하기 - ^Co 우리 생활 속 전기의 중요성을 이해하기 2. 기존 제품 업그레이드하기

- ^CD 우리 주변 생활용품을 사용 및 목적에 맞게 개선 아이디어 모으기 - ^CD 아이디어 구체화하기

3. 아이디어 발표하기

- ^ET 효율성과 개선된 생활용품을 구상하여 제안하기

3. STEAM 프로그램 차시별 수업지도안

중심과목 과학 학교급/학년(군) 초등학교/6 학년

중심과목 성취기준

영역

[초등학교 5~6학년] 운동과 에너지 ^중심과목 성취기준

[6과13-01] 전지와 전구, 전선을 연 결하여 전구에 불이 켜지는 조건을 찾아 설명할 수 있다.

주제(단원)명 운동과 에너지 차시 1~2/9

학습목표 주변 전기의 쓰임새와 현상을 탐구하여 전기의 개념을 정의할 수 있다.

연계과목 실과 ^연계과목

성취기준 영역 [초등학교5-6] 가정생활과 안전

STEAM 요소

S 에너지, 전기 T

E 발전 A M

개발 의도 우리 주변의 전기와 관련된 경험을 공유하고 정리하여 전기의 개념을 정리하는 과정을 통하여 과학적 정리하여 본다.

과학의 에너지와 실과의 기술을 연계하여 우리 주변의 전기와 현상에 대한 경험을 공유하고 전기의 개념을 정리하여 본다.

STEAM 학습 준거

상황 제시 상

황 제 시

우리 주변의 전기의 쓰임새를 알고 탐구한 다.

창 의 적 설 계

창의적 설계

배움을 통한 지식 기반으로 전기의 개념 표현하기

감 성 적 체 험 여러 발전 장치를 활용하여

전기의 원리와 쓰임새 이해하기

감성적 체험 학습

과정 교수-학습 활동 학습자료

및 유의점

도입 (20 분)

우리 주변의 전기 알기.

- ^Co 우리 주변에서 볼 수 있는 전기 현상 살펴보기 - 번개, 정전기 등의 자연현상 알기

전개 (50 분)

전기의 성질 알아보기 - 여러 발전 장치 탐구하기

- ^CD 발전 과정을 관찰하여 전기 이해하기

- 태양열, 풍력, 수력, 지열 발전 등 여러 발전 형태의 공통점과 차이점 알아보기.

- 배움 내용 정리하기

정리 (10 분)

배움 내용 정리 및 공유하기

- ^ET 전기에 대한 배움을 정리하여 표현하기

중심과목 과학 학교급/학년(군) 초등학교/6 학년 중심과목

성취기준 영역

[초등학교 5~6학년] 운동과 에너지 ^중심과목 성취기준

[6과13-01] 전지와 전구, 전선을 연 결하여 전구에 불이 켜지는 조건을 찾아 설명할 수 있다.

주제(단원)명 생활 속 전기 차시 3~4/9

학습목표 우리 주변 전기의 쓰임새를 탐구 활동 과정을 통해 전기의 과학적 원리를 이해 할 수 있다.

연계과목 실과 ^연계과목

성취기준 영역 [초등학교5-6] 가정생활과 안전

STEAM 요소

S 에너지, 전기 T IT, 기술 E

A M

개발 의도 우리 주변에 전기가 사용되는 쓰임새를 탐구하여 열, 조명 뿐만 아니라 다양한 쓰임새가 있다는 것을 이해하고 그 쓰임새를 확장하여 보도록 한다.

과학의 에너지와 실과의 기술을 연계하여 우리 주변에 전기가 사용되는 쓰임새를 찾아보고 탐구하여 우리 생활 속에서 전기의 과학적 원리를 알고 이해한다.

STEAM 학습 준거

상황 제시 상

황 제 시

가정 생활 속의 전기 찾기

창 의 적 설 계

창의적 설계

안전하고 올바른 전 기 쓰임새를 제안하기

감 성 적 체 험 IT 속 전기의 쓰임새를

이해하고 사고 영역을 확장하여 본다.

감성적 체험 학습

과정 교수-학습 활동 학습자료

및 유의점 도입

(20 분)

가정 생활 속의 전기 찾기

- ^Co 우리 생활 속 전기가 사용되는 곳 찾기 - ^Co 전기가 사라진다면 어떤 일이 벌어질까?

영상‘서바이 벌 패밀리’

활용 가능

전개 (50 분)

전기 사용 속 과학적 원리 이해하기 - 여러 영역에서의 전기 쓰임 이해하기

- 빛, 열, 소리, 동력을 이용한 전기, 전자 제품 구분하기 - ^ET IT에서 전기가 사용하는 원리를 이해하고 사고 확장하기

정리 (10 분)

안전하게 전기 사용하기 - 배움 내용 정리하기

- ^ET 올바른 전기 사용법 제안하기

중심과목 과학 학교급/학년(군) 초등학교/6 학년 중심과목

성취기준 영역

[초등학교 5~6학년] 운동과 에너지 ^중심과목 성취기준

[6과13-02] 전구를 직렬연결 할 때 와 병렬연결 할 때 전구의 밝기 차이 를 비교할 수 있다.

주제(단원)명 전도성을 활용한 구조물 만들기 차시 5~6/9

학습목표 전기와 전도성 물질을 활용하여 창의적 구조물을 만들 수 있다.

연계과목

실과 수학 미술

연계과목 성취기준 영역

[초등학교5-6] 가정생활과 안전 [초등학교5-6] 수와연산

[초등학교5-6] 표현

STEAM 요소

S 에너지, 전기 T 전도

E A 구조 M 측정

개발 의도 전기의 성질과 전도성 물질의 특징을 이해하고 성질을 활용하여 창의적 구조물을 만들 수 있도록 지도한다.

과학의 에너지와 실과의 기술을 연계하여 전기의 성질과 전도성 물질의 특징을 이해하고 전 도체를 활용한 구조물을 만든다.

STEAM 학습 준거

상황 제시 상

황 제 시

전도성을 지닌 여러 물질 소개하기

창 의 적 설 계

창의적 설계

누군가에 표현하고 싶은 메시지 표현하기

감 성 적 체 험 전도성, +,- 구분, 직렬과

병렬의 이해하며 메시지를 담은 구조물 만들기

감성적 체험 학습

과정 교수-학습 활동 학습자료

및 유의점

도입 (20 분)

전도성 알아보기

- ^Co 전도체와 전도성에 대하여 이해하기 - 전도성펜 키트 시연하기

- 전도성펜 키트

전개 (50 분)

주제를 고려한 구조물 만들기

- 전도성의 특징을 지닌 물질의 특징 살펴보기 - ^CD 전도성을 활용한 구조물 만들기

- 구조물에 전달하고 싶은 메시지 담기 - 배움 내용 정리하기

-전도성 펜, 전도성 실, 전도성 테이 프, 전선 등

- +,-와 직렬 과 병령에 대한 안내

정리 (10 분)

발표하기

- ^ET 제작한 구조물 메시지 전달하기

중심과목 과학 학교급/학년(군) 초등학교/6 학년 중심과목

성취기준 영역

[초등학교 5~6학년] 운동과 에너지 ^중심과목 성취기준

[6과13-03] 전기를 절약하고 안전하 게 사용하는 방법을 토의할 수 있 다.

주제(단원)명 전기를 활용한 작품 아이디어

구상하기 ^차시 7~9/9

학습목표 전기를 활용한 생활용품 발명 과정 및 발표 활동을 통하여 미래와 관련지어 전 기의 쓰임새를 설명할 수 있다.

연계과목 실과 미술

연계과목 성취기준 영역

[초등학교5-6] 가정생활과 안전 [초등학교5-6] 표현

STEAM 요소

S 에너지, 전기 T

E 설계 A 디자인 M

개발 의도 전기의 성질이라는 과학적 이해를 바탕으로 쓰임새와 미래를 생각한 발명 아이디 어 활동을 통하여 종합적인 과학적 이해를 도모하고자 한다.

* 과학의 에너지와 미술의 표현 활동을 연계하여 전기를 활용한 생활용품을 발명 아이디어를 통하여 재구성하여 보는 활동을 한다.

STEAM 학습 준거

상황 제시 상

황 제 시

우리 주변 살펴보기 창 의 적 설 계

창의적 설계

발명 아이디어를 효과적으로 전달하기 위한 방법 찾기

감 성 적 체 험 관심있는 주제(물건)를 정하여

이용하여 우리 주변 발명 아이디 어 구상하기

감성적 체험 학습

과정 교수-학습 활동 학습자료

및 유의점

도입 (20 분)

우리 생활 속 전기의 중요성 이해하기

- ^Co 우리 생활 속 전기의 중요성을 이해하기 - ^Co 미래 및 사회의 변화를 이해하기

- 발명 아이디어 주제(물건) 정하기

주제 선정시 학생들의 관심있고 호기심을 유발할 수 있는 것을

선정

전개 (90 분)

기존 제품 업그레이드하기

- ^CD 우리 주변 제품을 사용 및 목적에 맞게 개선 아이디어 모으기 - ^CD 아이디어를 구체화하기

- ^ET 구조물 및 발표 자료 제작하기

- 전프로그램 에서 사용 한 전도성 재료를 활 용 가능.

정리 (10 분)

아이디어 발표하기

- ^ET 구상한 제품을 효과적으로 발표하기

4. 학생활동지 / 학생참고자료

차시 1~2/9

차시 전기 소개하기

학생활동

1 전기와 발전 과정 이해하기

❶ 우리 주변 전기 현상 알아보기

❷ 여러 발전 과정의 차이점과 공통점 정리하기

발전 형태

태양열 풍력 수력 지열

특징

차이점

공통점

차시 7~9/9

차시 전기를 활용한 작품 아이디어 구상하기

학생활동

1 우리 주변 제품 UP-Grade 하기

❶ 전기를 사용하는 생활 용품

❷ 업그레이드하고 싶은 생활용품 고르기

❸ 생활용품 구상하기

디자인 개선하고 싶은 점

( 기능, 사용법, 모양 등)

5. 교사자료

차시 1~2/9

발전 원리

전기에너지는 1882 년 T.에디슨이 발명한 6 대의 발전기에 의해서 동력으로 수용자 에게 최초로 공급되었다. 보통의 대규모 발전에서는 발전기를 회전시켜 전자기유도 에 의해 원래의 에너지를 전기에너지로 변환시키는 방식이 쓰인다. 발전을 하려면 다른 형태의 에너지를 소비해야 하는데, 이 에너지의 근원이 되는 자원을 발전 자 원이라고 한다.

이용하는 발전 자원에 따라 수력발전·화력발전·원자력발전·조력발전·풍력발 전·지열발전·태양열발전 등으로 구별된다. 화력발전은 석탄·석유·가스 등의 화 석연료를 연소시켜서 얻는 열에너지를 기계적 에너지로 바꾸어 다시 전기에너지로 변환하는 방식의 발전이며, 수력발전은 유량 Q(m3/s)를 낙차 H(m)로 떨어뜨렸을 때 의 수력에너지에 의해 수차를 회전시키고 물이 갖는 에너지를 운동에너지로서 추출 하여, 발전기에 의하여 그것을 전기에너지로 변환시키는 것을 말한다. 수력발전의 운용방법·취수방법별로 각각 유입식·조정지식·저수지식·양수식 등과 수로식·

댐식·댐수로식 등으로 구별한다. 원자력 발전은 핵분열반응에서 발생하는 에너지 를 이용하는 것으로 소량의 연료에서 다량의 에너지가 발생한다는 장점이 있다. 그 러나 원자력발전에서는 핵분열에 따른 방사선이 배출되므로, 방사선을 발생시키는 기기를 콘크리트 등의 차폐 재료로 둘러싸는 등 방사선의 강도를 인체에 대한 허용 값 이하로 약하게 하는 것이 필요하다. 또 기체·액체·고체 상태의 방사성 폐기물 이 나오기 때문에 이를 안전하게 처리하는 것이 필요하다.

자료출처 네이버 지식백과

차시 3~4/9

전기∙전자 제품의 종류와 기본 원리

1. 빛을 이용하는 전기·전자 제품

* 빛을 이용하는 전기·전자 제품 : 텔레비전, 전기스탠드, 손전등 등.

* 빛을 이용하는 전기·전자 제품의 기본 원리 : 전기를 빛으로 바꾸어 이용하는 제품에는 발광 다이오드(LED)나 형광등, 백열전구가 사용됩니다. 이들은 전기가 흐르면 빛이 납니다.

2. 열을 이용하는 전기·전자 제품

* 열을 이용하는 전기·전자 제품 : 전기난로, 전기밥솥, 전기다리미 등.

* 열을 이용하는 전기·전자 제품의 기본 원리 : 전기를 열로 바꾸어 이용하는 제품에는 전열선이 사용됩니다. 전열선에 전기가 흐르면 높은 열이 발생합니다.

3. 소리를 이용하는 전기·전자 제품

* 소리를 이용하는 전기·전자 제품 : 전화기, MP3 재생기, 오디오 등.

* 소리를 이용하는 전기·전자 제품의 원리 : 전기를 소리로 바꾸어 이용하는 제품에는 스피커가 사용됩니다. 스피커는 전기가 흐르면 공기를떨리게 하여 소리를 냅니다.

4. 동력을 이용하는 전기·전자 제품

* 동력을 이용하는 전기·전자 제품 : 세탁기, 선풍기, 진공청소기 등.

* 동력을 이용하는 전기·전자 제품의 원리 : 전기를 동력으로 바꾸어 이용하는 제품에는 전동기가 사용됩니다. 전동기는 전기가 흐르면 중심에 있는 축이 회전하여 기계가 움직이는 힘을 만듭니다.

자료출처 네이버 지식백과

차시 3~4/9

생활 속 과학 원리

1. IC 카드

지폐나 동전과 같은 현금 없이 금융 거래를 할 수 있는 신용카드는 1950 년 미국의

‘다이너스클럽’이 설립되면서 본격적으로 보급이 시작되었다. 하지만 초기의 신 용카드는 사용자의 이름 및 고유 번호가 적힌 단순한 회원증에 가까웠기 때문에 사 용 시, 본인 확인에 시간이 걸리고 보안성도 낮았다. 1950 년대 후반 들어 각종 개 인 정보 및 금융 정보의 전산화가 시작되었지만, 개인정보를 빠르고 정확하게 전산 망에 입력하기 위한 수단의 개발에는 시간이 걸렸다.

하지만 1960 년에 미국 IBM 에서 마그네틱 카드(magnetic stripe card)를 개발하면 서 개인정보 전산화에는 큰 진전이 있었다. 마그네틱 카드는 당시 컴퓨터의 저장 매체로 널리 쓰이던 자기 테이프의 원리를 카드에 응용한 것이다. 자기 테이프를 플라스틱 카드의 한 쪽 면에 붙이고, 이 테이프 표면에 있는 자성 물질의 특성을 변화시키는 방식으로 데이터를 기록하는 방식이다.

※ 접촉식과 비접촉식, 그리고 하이브리드 카드의 차이점

IC 카드는 내부 구조뿐 아니라 사용 방법에 따라서 접촉식과 비접촉식으로 나뉘기도 한다. 카드 정면에 금속 패턴이 있는 것이 접촉식 IC 카드로, 가장 일반적인 IC 카 드의 형태다. 접촉식 IC 카드는 카드의 금속 패턴과 입력기기의 단자부가 확실하게 밀착되어야 작동하므로 보안성이 높고 상대적으로 많은 데이터를 확실하게 전송할 수 있는 것이 장점이다. 신용카드나 현금카드가 접촉식을 주로 사용하며, 휴대전화 내에 장착하는 개인 정보 저장장치인 유심(USIM)카드 역시 접촉식 IC 카드의 원리를 이용한 것이다.

비접촉식 IC 카드는 카드 안에 무선 통신이 가능한 모듈(module: 기능부) 및 안테나 를 내장한 것이다. 카드 주변의 RF(radio frequency: 무선 주파수) 신호를 감지해 데이터를 주고 받으며 입력기기와 통신할 수 있다. 카드의 종류에 따라 입력 장치 와 스치게 하는 방식으로 사용하기도 하고 수 미터 이내로 접근하면 자동으로 통신 이 이루어지는 경우도 있다. 입력기기의 단자부와 밀착하지 않아도 통신이 이루어 지기 때문에 보안성은 접촉식 IC 카드에 비해 다소 낮은 편이지만, 신속한 사용이 가능하다. 교통카드에 쓰이는 것이 대표적인 이용 사례다.

자료출처 네이버 지식백과

차시 5~6/9

전도성

1. 전도성

주로 전기 전도성(도전성)의 의미로 사용된다(열 전도성, 물질 전도성의 경우도 있을 수 있다). 전기의 전도 용이성을 나타내는 형용사로, 전도성 물질이라 하면 전기 전도율이 비교적 높은 물질을 의미한다.

2. 전도성을 활용한 학습 제품 가. 전도성 잉크(펜)

카본 블랙, 그래파이트, 은 등 전도성 물질을 섞어서 전도성을 향상시킨 잉크이 다. 전선으로 사용하여 인쇄한 전기 회로를 구성할 수 있기 때문에 생산성이 높다.

지폐의 감정에도 이용이 가능한데, 이때는 전자파를 주사하여 위폐 여부를 식별한 다. 최근에는 투명한 전도성 잉크가 개발되어 활용 범위가 확장되었다.

- 본 활동에서는 부분적인 연결에 활용하였으며, 펜으로 연결한 경우 조작 활동 과정에서 물질이 떨어질 수 있다.

나. 전도성 구리 테이프

DIY 활용, 회로 연결 등에 사용되고 있는 제품으로 구리를 만든 테이프이다. 접착 제에는 전도성 물질이 들어있지 않아 접착 부분에 전류 흐름이 약하며, 낮은 전류 로는 전도율이 낮을 수 있다.

- 본 활동에서는 컵을 연결하는 주요 전도성 물질로 활용하였으며, 학생들의 관심 도 및 제품의 규모에 따라 전도성 펜 또는 전도성 실을 활용하여 활동할 수 있다.

다. 전도성 실

전도성의 스테인리스 스틸 섬유로 의료에 전자 제품을 장착할 때, 전자 의류 프로 젝트에 사용하고 있다. 스마트폰 터치 장갑 만들기 등 다양한 용도로 사용되며 부 품이 너무 가까운 곳에 있으면 쇼트가 날 수 있어 주의가 필요하다.

- 본 활동에서는 기둥을 연결하는 보조 전류 장치로 활용하였다. 저항 등의 문제 로 실을 길게 사용하며 전류가 약해질 수 있다.

자료출처 네이버 지식백과

차시 5~6/9

전도성 구조물 만들기 안내

1. 기본 원칙 설명

본 활동을 구조물 속에 전도성 물질을 연결하여 색다른 구조물을 표현하는 것에 목적이 있다. 전도성테이프, 전도성펜, 전도성실 등 각 제품의 특징을 고려하여 구 조물 제작에 적용하도록 한다.

※ 건전지와 LED 를 연결할 경우, 3V 건전지로 1,2 개의 LED 를 켤 수 있다. 여러 개 의 LED 를 켜기 위해서는 LED 병렬 연결 또는 건전지를 직렬로 연결하도록 한다.

(건전지와 LED 의 전압 확인 필요)

※ 구조물 주제 수준에 따라 마이크로비트 등을 활용하여 작동시킬 수 있다.

2. 관련 제품들

자료출처 자체 제작

6. 차시별 학생 평가 기준 및 방법

차시 평가기준(성취수준) 평가방법 평가도구

1~2 /9

상 주변 전기의 쓰임새와 현상을 스스로 찾아 탐구 하여 전기의 개념을 정리하여 설명할 수 있다.

관찰평가 자기

관찰평가지 중 주변 전기의 쓰임새와 현상을 이해하여 전기의

개념을 정리하여 설명할 수 있다.

하

교사의 도움을 받아 주변 전기의 쓰임새와 현상 을 이해하여 전기의 개념을 정리하여 설명할 수 있 다.

3~4 /9

상

우리 주변 전기의 쓰임새를 계획적인 탐구 활동 과정을 통해 전기의 과학적 원리를 이해하고 설명 할 수 있다.

관찰평가 관찰평가지

중 우리 주변 전기의 쓰임새를 탐구 활동 과정을 통해 전기의 과학적 원리를 설명할 수 있다.

하

교사의 도움을 받아 우리 주변 전기의 쓰임새를 탐구 활동 과정을 통해 전기의 과학적 원리를 설명 할 수 있다.

5~6 /9

상

전기와 전도성 물질 특징을 이해하고 그 활용 방 법을 창의적으로 생각하여 구조물을 만들어 설명할 수 있다.

관찰 및

산출물평가 관찰평가지

중 전기와 전도성 물질을 활용하여 창의적 구조물을 만들어 설명할 수 있다.

하 교사의 도움을 받아 전기와 전도성 물질을 활용 하여 창의적 구조물을 만들어 설명할 수 있다.

7~9 /9

상

계획적이고 적극적인 자세로 생활용품 발명 과정 및 발표 활동에 임하며, 발표 과정에서 미래와 관 련지어 아이디어를 설명할 수 있다.

관찰 및 산출물평가

자기 관찰평가지 중 생활용품 발명 과정 및 발표 활동을 통하여 미래

와 관련지어 아이디어를 설명할 수 있다.

하 교사의 도움을 받아 발표 활동에서 미래와 관련 지어 아이디어를 설명할 수 있다.

7. 학교생활기록부 기재 예시

항목 학생부 기재 예시

교과학습발달상황 세부능력 및 특기사항

(과학) 전지와 전구, 전선을 연결하여 전구에 불이 켜지는 조건을 찾아

설명하는 실력이 뛰어남.

(수학) 나누는 수가 소수인 나눗셈의 계산 원리를 이해하고 실생활에 적용하여 문제를 해결하는 능력이 우수함.

(실과) 간단한 생활 소품에 관찰력이 우수하며, 개선점을 찾아 창의적

으로 제작하여 활용하는 실력이 우수함.

(미술) 다양한 자료를 활용하여 아이디어와 관련된 표현 내용을 구체화

하여 목적에 맞게 구조물을 생각하고 표현하는 능력이 우수함.

행동특성 및 종합의견 급우들과 함께 협력하여 주어진 프로젝트 활동에 성실하게 임하며 제시된 상

황을 분석하는 능력이 우수함.

[부록2] 활동 산출물 및 사진

[부록3]

회의록

회의일시

2020년 11월 18일 16시

회의목적 2020학년도 STEAM 교사연구회 결과 발표회 및 협의

참석자

용학초 유기성, 유형기, 황규진, 백정빈, 최미란, 정미경, 김정은 용학초 주현우, 만석초 이정한, 연안초 우석민, 학익초 이수현 용현초 이병석, 용현남초 최숙진 등

( 스팀교사연구회, 과학교과연구회 및 인천용학초 교사 )

※ 코로나19 상황으로 인하여 분반하여 협의 실시

회의내용

1. 결과물 평가

- 조작 중심으로 수업에 적용하면 학생들에게 흥미 유발 - 다소 어려운 면이 있음.

- 영재 프로그램으로도 적용 가능

- 구조물 제작이 손쉽게 만들 수 있으나 안정적이지 못할 수 있음.( 포스트잇 등의 추가 재료가 필요할 수 있음. )

- 학생들이 흐름도에 대한 개념이 있으면 구조물 제작에 도움이 될 수 있을 것 같음.

- 광범위하게 주제를 주지 않고 캠핑카라는 주제를 함께 고민하는 것도 좋은 생각일 수 있음.

2. 추가 연구 방향

- 견고함이 다소 부족함. 좀더 보강하여 학습자료로 보급하였으면 함.

- 원격수업으로 적용할 수 있는 방향을 모색할 필요가 있음.

- 개별 학습으로 다소 어려움이 있음. 작업 난이도를 조정하여 개별 학습 방법을 제시하였으면 함.

지출내역 - 다과( 카누 라떼 외 8종 23개 ) 120,000원 * 1회 = 120,000원 - 식사( 불고기 외 5종 17개 ) 180,000원 * 1회 =180,000원

지출금액 - 300,000원