도 봉 중 학 교

2019 융합인재교육(STEAM) 교사연구회 결과보고서

2019. 11. 15.

도 봉 중 학 교

【 2019년 융합인재교육(STEAM) 교사연구회 결과보고서 】

과 제 개 요

과제명

2019년 융합인재교육(STEAM) 교사연구회 운영

STEAM 프로그램

구분

유형

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

프로그램명 마이크로비트를 활용한 수송 기술의 이해 STEAM 프로그램

학교급

중학교 대상 학년(군) 3학년

중심과목

기술

중심과목

성취기준 영역 [중학교 1~3학년] (4) 기술시스템

연계과목

정보

과학

연계과목 성취기준 영역

[중학교 1~3학년] 다. 문제해결과 프로그래밍 [중학교 1~3학년] 나. 여러 가지 힘, 머. 운동과 에너지, 어.

에너지 전환과 보존

연구기간

2019.5.16. ~ 2019.11.30.

연 구 비

일금사백만원(￦4,000,000)

참여연구원

4명 (연구책임자: 1명, 공동연구원: 3명)

연구 수행자에 관한 사항

구분 소속 학교명 담당과목 직위 성명

연구책임자 도봉중학교 기술, 정보 교사 장동현

공동연구원 도봉중학교 과학 교사 남운

공동연구원 삼선중학교 기술, 정보 교사 문창준

공동연구원 삼선중학교 과학 교사 백미선

2019년도 정부의 R&D 재원으로 한국과학창의재단의 지원을 받아

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

2019년 11월 15일

연구책임자 : 장 동 현 (인)

“이 보고서는 2019년도 정부의 재원으로

한국과학창의재단의 지원을 받아 수행된 성과물임 ”

목 차

1. 요약문 ··· 1

2. 서론 ··· 1

3. 연구 수행 내용 ··· 2

가. STEAM 프로그램 개발 및 적용 ··· 2

나. STEAM 프로그램 적용 성과 ··· 3

다. 프로그램 개발 중점 사항 ··· 3

라. STEAM 협력 연구 강화 및 확산 실천 ··· 4

4. 연구 수행 결과 ··· 8

가. 연구 수행 결과 ··· 8

나. STEAM 수업 수혜 학생 인터뷰 ··· 8

5. 결론 및 제언 ··· 9

가. STEAM 프로그램 개발, 적용 관련 좋았던 점과 어려웠던 점 ··· 9

나. 결론 ··· 9

다. 제언 ··· 10

6. 참고문헌 ··· 11

[부록] 부록1 ··· 12

부록2 ··· 42

1. 요약문

현대 사회는 4차 산업혁명이라는 화두처럼 빠르게 변화하고 학문 간의 경계가 무너지는 기 술 융합의 시대가 되었다. 이에 따라 새로운 시대에 걸맞은 핵심 역량을 갖춘 인재를 필요로 한다. 미래 사회는 비판적 사고력(critical thinking), 창의력(creativity), 협업능력(collaboration), 의사소통능력(communication)을 요구하고 있다.

2015 개정 교육과정은 이러한 사회의 변화와 요구에 걸맞은 인재를 기르고자 구성되었고, 자기 관리 역량, 지식정보 처리 역량, 창의적 사고 역량, 심미적 감성 역량, 의사소통 역량, 공동체 역량을 핵심 역량으로 설정하며 지식정보 사회가 요구하는 핵심 역량을 갖춘 창의 융 합형 인재상을 제시하였다. 이는 사회의 변화에 맞춰 교육의 패러다임 또한 변화하고 있음을 알 수 있다. 또한 오늘날은 뛰어난 한 가지의 역량만으로는 한계가 있어 다양한 역량을 함양 하고 이를 융합하여 문제를 해결하는 능력이 필요하게 되었다. STEAM 교육은 이러한 사회의 변화와 요구에 부응하는 중요한 요소로 강조되고 있다.

최근 교육계에서 메이커 교육과 코딩 교육이 많은 주목을 받고 있으며, 그 저변이 확대되 고 있다. 지식 전달 위주의 기존교육에서 벗어나 학생 활동 중심의 문제해결 과정을 체험할 수 있는 이러한 분야들은 앞으로 그 영역을 확대할 것으로 예상되며, 이에 발맞추어 학생들 의 핵심 역량을 함양할 수 있고 흥미를 유발할 수 있는 프로그램을 개발하고자 본 교사연구 회 활동을 실시하였다. 이를 위해 기술, 정보, 과학 교과를 융합하여 수업을 계획하였고, 프로 그래밍의 개념을 쉽게 받아들일 수 있도록 영국의 BBC에서 개발한 마이크로비트를 활용하여 자동차를 제작하는 수업을 실시하였다. 기술교과는 생활속에서 경험하는 다양한 문제들을 이 해하고 해결하는 과정을 통해 학습이 이루어지는 실용적인 학문이다. 급변하는 사회에 대응 하고 적응하기 위해 그 중요성이 점차 강조되고 있다. 그 중에서 학생들에게 많은 관심과 흥 미를 유발하는 수송기술 영역을 주제로 선정하여 과학교과, 정보교과와 융합하여 새로운 체 험 중심의 프로젝트 학습을 구성하고자 하였다. 기존에 키트로 구성된 자동차 제작 수업에서 벋어나 자동차의 구조를 이해하고 이를 직접 설계 및 제작하는 과정을 학습하도록 구성하여 프로젝트를 통해 지식의 전달이 잘 이루어지도록 하고자 노력하였고, 내가 설계한 대로 하나 의 자동차를 완성하고 주행을 통해 학습 목표를 도달하는 과정에 흥미도를 높이고자 하였다.

또한 프로젝트의 결과만을 중시하기 보다는 과정에 중점을 두고자 노력하였고, 모둠 학습을 통해 공동체 의식과 협업의 중요성을 학생들이 인식하도록 구성하였다.

이번 교사연구회를 통해 마이크로비트 자동차 만들기 프로젝트를 진행하면서 학생과 교사 모두가 성장할 수 있는 계기를 마련하였다. 무엇보다 STEAM교육은 미래 사회의 핵심 인재를 양성하는데 큰 역할을 할 수 있을거라는 공감대가 형성되었고, 앞으로 그 저변이 확대되어야 함을 인식하였다.

2. 서론

본 연구회는 다음과 같은 교육적 필요성과 목표를 가지고 연구 활동을 실시하였다 .

가. STEAM 교육의 활성화

학교 현장에서 다양하고 새로운 주제의 수업이 확대되는 계기를 마련하고 STEAM 교육에

대한 긍정적 인식과 저변 확대를 모색하고자 한다.

나. 코딩 교육과 메이커 교육에 대한 관심 증대에 따른 융합 수업 개발

4차 산업혁명의 시대에 새로운 트렌드로 주목받고 있는 코딩 교육을 접목한 메이커 교육 을 실시하여 학생들의 흥미와 관심을 증대시키고 다양한 지식 습득과 체험 활동의 기회 를 마련하고자 한다.

다. 2015 개정 교육과정에 따른 활동 중심 프로젝트 수업 개발

2015 개정 교육과정의 적용에 적합한 활동 중심의 프로젝트 수업을 개발하여 학생들이 자 기 주도적 학습 경험을 경험하고, 이 과정을 통해 자연스럽게 교과별 핵심 역량을 함양하 도록 유도한다.

라. 체험 중심의 융합 수업 개발을 통한 학생들의 문제 해결 능력 함양

이론 중심의 수업이 아닌 프로그래밍과 메이커 활동 등 실습 위주의 체험 중심 수업을 실 시하며, 제시된 문제 상황을 올바르게 인식하고 아이디어를 탐색, 문제 해결 과정을 경험 하도록 수업을 구성한다.

3. 연구 수행 내용

가. STEAM 프로그램 개발 및 적용

1) 중학교 기술, 정보, 과학 수업을 활용한 교과 간 융합수업 개발

+ +

마이크로비트 (코딩교육)

자동차 (수송 기술)

STEAM교육 (융합인재교육)

2) 자동차를 학습 주제로 선정하여 다양한 교과 간 협동 연구를 통해‘자동차 프로젝트’

수업을 효과적으로 학교 현장에 적용할 방안 모색

3) 2015 개정 교육과정에 적합한 프로그램을 개발하고자 하였으며, 정규 교육과정뿐만 아니 라 중학교 자유학기제에도 활용 가능하도록 연구

4) 연구교사의 역량 강화를 위해 정기적인 교사 연구 모임을 실시하였으며, STEAM 교육 관련 연수이수, 2015 개정 교육과정 분석, 수업모델 개발을 위한 다양한 정보 수집 활동 등을 실시

5) 연구방향

배경 활동전략 기대효과

창의 인성교육 sw교육 maker 교육 2015 개정 교육과정

교과 재구성, 융합 실생활과 교과의 연계

마이크로비트 활용 steam 융합 교육

융합교육 저변확대 문제해결능력 신장 교과별 핵심역량 달성

연구하는 교사

나. STEAM 프로그램 적용 성과

1) 적용대상 : 도봉중학교 3학년 전체 학급, 삼선중학교 3학년 전체 2) 적용인원 : 2개 학교 320명 내외

3) 적용방법 : 3학년 정규교과(기술, 정보, 과학) 수업 실시

4) 연구 개발한 프로그램을 3학년 기술‧가정 교과의 2학기 수행평가에 적용하여 학생들의 수업 참여도와 몰입도를 높이고자 함

5) 한국과학창의재단에서 제공한 학생 태도 설문조사를 실시하여 수업 성과를 분석 6) 수업 만족도 조사, 소감문 작성을 통한 수업의 효과 분석 실시

7) 세부내용

STEAM 프로그램

구분

프로그램명

마이크로비트를 활용한 수송 기술의 이해 STEAM 프로그램

선행

프로그램명

해당없음

학교급

중학교

대상 학년(군)

3학년

중심과목

기술

중심과목

성취기준 영역

[중학교 1~3학년] (4) 기술시스템

연계과목

정보

과학

연계과목 성취기준 영역

[중학교 1~3학년] 다. 문제해결과 프로그래밍 [중학교 1~3학년] 나. 여러 가지 힘, 마. 운동과 에너지

개발계획

주제 연번

차시

(시수) 과목 연계(안)

1 4 수송 기술의 이해와 과학적 원리 찾기 기술(2) + 과학(2)

2 6 마이크로 비트를 활용한 자동차 제작하기 기술(3) + 정보(3)

3 3 무선 통신을 활용한 자동차 제어하기 정보(2) + 기술(1)

4 3 생활 속 속력 측정의 세계

기술(1) + 정보(1) + 과학1(1)

개발·적용

현황

2019.11.15. 기준, 16차시 중 16차시 적용 완료

다. 프로그램 개발 중점사항

1) 학생들이 수송 기술 분야(자동차)에 대한 관심은 많이 있으나 현실적인 환경 제약 등으

로 체험 중심의 수업을 실시하는데 어려움이 있다. 이 부분을 고려하여 ‘트랙을 달리는

자동차 제작’이라는 프로젝트를 실시하여 학생들의 흥미를 유발하는 체험 중심의 수업

을 구성하고자 하였다. 또한 흥미 위주의 체험 활동으로 치우지지 않도록 자동차의 과학

적 원리 탐색하기, 자바스크립트 블록 코딩을 위한 프로그래밍 수업, 자동차의 구조와 동

력 전달 과정 이해하기 등의 수업을 함께 구성하였다.

2) 효과적인 코딩교육을 통한 STEAM 교육이 이루어질 수 있도록 프로그램 개발에 중점을 두고자 하였다. 스크래치, 엔트리, 아두이노 등 다양한 EPL과 피지컬 컴퓨팅이 존재하지 만 학생들이 쉽게 인식하고 학습할 수 있으며, 자동차의 기능을 구현하는데 적합한 마이 크로비트를 선정하여 연구 개발 및 수업을 실시하였다. 마이크로비트의 라디오 통신을 활용한 자동차 제어는 학생들에게 수송 기술 영역에 대한 감성적 체험을 제공하는 중요 한 도구로 쓰인다.

3) 프로그램 ‘생활 속 속력 측정의 세계’부분은 자동차의 속력 측정이라는 우리 주변의 모습을 융합교육을 통해 학습하며, 한단계 더 나아가 최근 학교에서 중요한 영역으로 인 식되는‘안전’을 연계하여 교육적 의미를 부여하고자 한다.

라. STEAM 협력 연구 강화 및 확산 실천

1) 동일 연구를 2개 학교에 적용하여 학교 간, 교사 간 협력체 구성 강화 및 연수 성과의 다양한 분석 가능

2) 한국과학창의재단 주최 STEAM 워크숍 및 성과발표회 등의 행사 참가 3) 교내 자율장학 실시

4) ‘2019 메이커 괴짜 축제’참가를 통해 연구 성과의 확산 및 공감 형성 강화

5) 연구회 세부 활동 내용

순 내용 관련자료

1

▶교사연구회 구성

▶교사연구회 운영 방안 탐색

▶수업 주제 선정 등 협의

도봉중학교-3552(2019.04.12.)

2

▶연구회 운영 방안 탐색

▶교사 간 역할 분담

▶수업 주제 세부내용 협의

도봉중학교-4818(2019.05.16.)

3

▶프로그램 세부 내용 협의

▶선행 연구 조사 및 프로그램 구성

▶프로토타입 제작 및 연구 등

▶사전 검사 실시

도봉중학교-6712(2019.07.02.)

도봉중학교-8022(2019.08.19.)

4 ▶교사연구회 주관 행사 준비 시작

삼선중학교-8156(2019.08.22.)

5

▶교사연구회 운영 협의회 실시

▶수업 적용 시작

▶프로그램 점검

도봉중학교-8359(2019.08.26.)

도봉중학교-8569(2019.08.29.)

6

▶프로그램 중간 점검

▶교내 동료교사에게 피드백 받기

▶중간보고서 작성 및 제출 등

도봉중학교-9315(2019.09.18.)

- 교사에게 다른 교과와의 융합수업은 막연함과 수업 진행에 어려움이 있지 않을까 하는 생 각이 있었으나, 수업을 준비하면서 교과 간에 많은 연계성이 있음을 인식하게 되었고 서로 시너지 효과를 충분히 발휘할 수 있다는 것을 이해하게 됨.

- 2개 학교에 같은 프로그램을 적용하다보니 두 학교간의 다양한 차이로 인해 다양한 비교 요소를 발견할 수 있었고, 이를 토대로 프로그램 운영에 필요한 다양한 피드백을 서로에게서 받을 수 있었음.

7

▶메이커 축제 참가에 따른 행사 운영 협의

▶부스 운영 물품 구매

▶참가 학생 지도 방안 모색 등

▶수업 적용 마무리 및 평가 실시

▶참가 학생 지도 방안 모색 등

교육혁신과-15671(2019.10.04.)

도봉중학교-10304(2019.10.14.)

8

▶사후 검사 실시

▶교사연구회 운영 협의회 실시

▶최종보고서 작성 협의 등 도봉중학교-11141(2019.11.01.)

4. 연구 수행 결과

가 . 연구 수행 결과

※ 학생 태도검사 대상의 선정 이유

- 본 프로그램의 중심과목인 기술교과의 수송 기술 단원을 학습하기에 적절한 중학교 3학년 학생들을 대상으로 본 프로그램을 적용한다.

- 서로 다른 교육 환경과 학습 구성원으로 이루어진 2개 학교 학생들을 대상으로 본 프로그 램을 적용하고, 사전‧사후 태도검사를 실시하여 프로그램의 효과와 적합성을 검증하고자 한다.

나 . STEAM 수업 수혜 학생 인터뷰

구분 수행 계획

교수학습지도안 개발 차시 총 16차시

수업 적용 일정 2019.08.26. ~ 2019.10.18.

(STEAM 수업)수혜학생 수 도봉중학교 153명(중학교 3학년 8개 학급) 삼선중학교 166명(중학교 3학년 6개 학급)

학생 태도검사 사전검사 도봉) 7월 8일~7월 17일, 8개 학급(153명) 실시 완료 삼선) 8월 26일~8월 30일, 6개 학급(166명) 실시 완료 사후검사 10월 21일~10월 25일, 2개 학교(323명)

학생 및 교사 만족도조사 10월 28일

교사연구회 STEAM 행사 개최 2019. 10.18.~10.19.

‘2019 서울 학생 메이커 괴짜 축제’ 참가

논문 또는 학술대회 해당 없음

특허출원(국외, 국내) 해당 없음

- 무언가를 만들 때 수많은 시행착오와 수정을 통해 만들어진다는 것을 깨달았다.

- 팀워크를 기를 수 있었고, 자동차에 대한 호기심이 커졌다.

- 직접 생각하고 어떻게 하면 더 잘 앞으로 나아갈 수 있는지 고민하는 과정이 재미있었다.

- 모둠원과 함께 생각하고 협동하여 좋았다.

- 이 수업을 많은 학생들이 해보았으면 좋겠다.

- 협동심과 인내심을 배울 수 있었다. 친하지 않은 친구를 사귀는 계기가 되었다.

- 자동차를 주행하는 과정이 재미있었다.

5. 결론 및 제언

가. STEAM 프로그램 개발·적용 관련 좋았던 점과 어려웠던 점

1) 다양한 영역의 지식을 하나의 주제로 통합하여 수업을 실시하는 융합교육이 학생들의 학습 흥미와 참여도를 높일 수 있다는 것을 확인하게 되었다.

2) 타 교과 교사와의 연구 활동은 다양한 시선으로 학생들을 이해하고 폭넓게 교육과정을 이해하고 재구성할 수 있게 도움을 주었다.

3) 수업에 대한 교사 간 협력이 처음에는 낯선 부분이 있었으나 더 낳은 수업을 위해 함 께 하는 과정이 수업에 대한 시각을 넓히고 교사의 발전에 많은 도움을 주는 것으로 판 단된다.

4) STEAM 교사연구회를 하면서 가장 크게 느낀 변화는 학생들과 교사의 인식 변화이다.

기본적으로 학생들은 융합 수업이 어떤 내용인지 모르고 있었으며, 교사들도 융합교육은 어 렵고 힘든 것, 아니면 나와는 상관없다는 생각이 대부분이었으나 융합수업을 준비하면서 어 려운 점과 함께 긍정적인 측면을 함께 발견하면서 앞으로 꾸준하게 융합수업을 준비하고 싶 다는 생각을 갖게 되었다.

5) 실제 수업을 적용하면서 시간분배, 난이도 조절 등 어려운 점이 있었지만 학생들의 흥 미도, 문제해결활동, 감성적 체험 등 충분히 만족할 만한 결과를 얻을 수 있었으며, 내년 에는 올해 개발한 수업자료의 부족한 점을 보충하여 STEAM 수업을 진행 할 수 있을 거 라고 생각한다.

6) STEAM 교육이 효과적으로 이루어지기 위해서는 학교별 교육과정 편제, 수업 환경과 인프라, 적절한 예산 지원 등이 뒷받침 되어야 한다.

나. 결론

STEAM 교사연구회는 융합교육의 발전과 다양한 수업 개발을 통해 학생들에게 유익한

프로그램을 제공할 수 있는 측면에서 매우 중요하며 앞으로 더 확대되어야 하는 사업이

라고 생각한다. 올해 처음 연구회에 지원하여 수업 연구를 실시하였는데 기회가 된다면

다른 주제로 다시 교사연구회에 참여 할 의사가 있다. 이에 보완할 점을 모색한다면 본 프로

그램을 운영하면서 미술(예술) 요소를 더 추가하여 더 완성도 높은 자동차를 제작하는 방안

을 모색하고 보완하고자 한다. 예를 들어 자동차 차체 제작 부분을 더 보완하여 3D 프린트를

활용한 차체 제작 등도 좋을 것 같다. 단, 이를 위해 적절한 학습환경 조성이 먼저 해결되어 야 한다.

다. 제언

STEAM 수업을 하기 위해서는 교사의 열정과 꾸준한 관심이 절대적으로 필요하다. 따라서

이러한 교사 간의 협력 문화가 더욱 확대될 수 있는 다양한 인프라 제공, 재정적 지원, 인센

티브 제공 등의 지원이 뒷받침되길 바란다.

5. 참고문헌

강남화 외 6명(2017). “2016년 융합인재교육(STEAM) 사업 효과분석 연구.” 한국과학 창의재 단 보고서.

곽혜정, 류희수(2016). “융합인재교육(STEAM) 연구 동향.” 과학교육연구지.

김진수(2012). 「STEAM교육론」. 양서원.

도봉중학교(2018). “협업 중심 STEAM애(愛) 빠지다.” 학교교육력제고(융합인재교육) 보고서.

박범익·박양숙(2013). 「STEAM 교육과 스마트 러닝 : 융합인재교육의 이론과 실제」. 피엠디 북스.

박현주 외 8명(2015). “2015년 STEAM 교육의 실태조사 및 효과성 심층분석 연구.” 한 국과학창의재단 2015 보고서.

아오야마 모토오(2015). 「자동차 구조 교과서」. 보누스.

아이씨뱅큐(2018). 「코딩 교육을 위한 마이크로비트」. 제이펍.

[부록1] STEAM 프로그램 개발 내용 및 결과물

(프로그램명) 마이크로비트를 활용한 수송 기술의 이해 STEAM 프로그램

1. STEAM 프로그램 개발·적용 교육과정

연번 차시 (중심과목)

2015 개정 교육과정 성취기준

(연계과목) 성취기준 영역

1 1~4/16

[9

기가

04-10]

수송 기술 시스템의 각 단계별 세부 요소를 이해하고 수송 기술의 특징과 발달과정을 설명한다

.

(과학)

[중학교 1~3학년]

나. 여러 가지 힘 어. 에너지 전환과 보존

2 5~10/16

[9

기가

04-12]

수송 기술과 관련된 문제를 이해하고

,

해결책을 창의적으 로 탐색하고 실현하며 평가한다

.

(정보)

[중학교 1~3학년]

다. 문제해결과 프로 그래밍

3 11~13/16

[9

정

04-05]

실생활 문제해결을 위한 소프트웨어를 협력하여 설계

,

개발

,

비교

,

분석한다

.

(기술)

[중학교 1~3학년]

(4) 기술시스템

4 14~16/16

[9

기가

04-12]

수송 기술과 관련된 문제를 이해하고

,

해결책을 창의적으 로 탐색하고 실현하며 평가한다

.

(과학)

[중학교 1~3학년]

머. 운동과 에너지 (정보)

[중학교 1~3학년]

다. 문제해결과 프로 그래밍

2. STEAM 프로그램 총괄표(총 16차시)

차시 주요내용

1~4 /16

주제(단원)명 수송 기술의 이해와 과학적 원리 찾기

1980 년대 자동차 cf 와 2000 년대 자동차 cf 를 시청한다. 두 영상을 비교하며 자동차 산업이 빠르게 변화하고 있음을 소개하며 수송 기술의 발달이 우리의 삶에 미치는 영향을 탐색한다.

- 기술영역 : 수송 기술의 개념과 특성, 수송 기술 시스템의 이해, 수송 기술의 발달 과정 등 - 과학영역 : 자동차에 작용하는 힘, 마찰력이란? 하이브리드 자동차는 어떻게 작동하는가?

∘ ^Co 상황 제시 : 수송 기술의 발달은 우리의 삶을 어떻게 변화시켰는가? / 내가 타고 싶은 자동차를 설계한다면?

∘ ^CD 창의적 설계 : 수송 기술의 발달에 따른 생활의 변화 탐색하기 / 수송 수단의 불편한 점 찾아 개선하기 / 내가 타고 싶은 자동차 설계하기

∘ ^ET 감성적 체험 : 수송 수단 개선하기 / 나만의 자동차 디자인하기

5~10 /16

주제(단원)명 마이크로비트를 활용한 자동차 제작하기

코딩교육의 일환으로 마이크로비트를 학습한다. 자바스크립트 블록 코딩 학습을 통해 4 차 산업혁명 시대의 역량을 함양하고 이를 자동차의 영역에 적용한다. 마이크로비트를 코딩하여 서보모터를 제어할 수 있으며 이를 통해 자동차의 움직임을 구현한다.

- 기술영역 : 자동차의 구조, 자동차의 동력 전달 과정, 차체 형상에 따른 자동차의 분류 등

3. STEAM 프로그램 차시별 수업지도안

가. 수송 기술의 이해와 과학적 원리 찾기(1~4차시)

- 정보영역 : 마이크로비트 이해하기, 기본 코딩 학습, 순차제어와 반복제어, 만보기 만들기, 나침반 만들기 등

∘ ^Co 상황 제시 : 마이크로비트로 자동차를 구현한다면?

∘ ^CD 창의적 설계 : 자동차 차체 디자인하기 / 마이크로비트 코딩하기

∘ ^ET 감성적 체험 : 트랙 위를 이동하는 자동차 제작 완성 및 평가하기

11~13 /16

주제(단원)명 무선 통신을 활용한 자동차 제어하기

rc 카의 원리를 이해하고 이를 적용한 마이크로비트 자동차 제어하기를 실시한다.

- 기술영역 : 자동차 차체 – 리모콘 제작 완성하기 - 정보영역 : 마이크로비트를 활용한 라디오 통신

∘ ^Co 상황 제시 : rc 카는 어떻게 움직이는가?

∘ ^CD 창의적 설계 : 마이크로비트의 라디오 통신 기능 이해하기

∘ ^ET 감성적 체험 : 리모콘으로 제어하는 자동차 완성하기

14~16 /16

주제(단원)명 생활 속 속력 측정의 세계

- 기술영역 : 수송 기술의 발달에 따른 우리 삶의 변화, 수송 수단의 안전한 사용 방법 - 정보영역 : 속력 측정 게이트의 원리 이해하기

- 과학영역 : 물체의 운동, 속력

∘ ^Co 상황 제시 : 트랙 위를 움직이는 자동차의 속력을 측정한다면?

∘ ^CD 창의적 설계 : 속력 측정 게이트 프로그래밍과 하드웨어 설치

∘ ^ET 감성적 체험 : 움직이는 자동차의 속력 측정과 수송 수단의 안전한 사용

중심과목 기술 학교급/학년(군) 중학교/3 학년

중심과목 성취기준

영역

[중학교] (4) 기술시스템 중심과목 성취기준

[9

기가

04-10]

수송 기술 시스템의 각 단 계별 세부 요소를 이해하고 수송 기술의 특징과 발달과정을 설명한다

.

주제(단원)명 수송 기술의 이해와

과학적 원리 찾기 차시 1~4/16

학습목표

∘수송 기술의 개념과 특성을 설명할 수 있다.

∘수송 기술 시스템의 세부 요소를 이해하고 생활 속에 적용할 수 있다.

∘자동차의 구조와 동력 전달 과정을 설명할 수 있다.

∘자동차의 과학적 원리를 탐색할 수 있다.

연계과목 과학 연계과목

성취기준 영역

[중학교 1~3학년] 나. 여러 가지 힘 / 어.

에너지 전환과 보존

STEAM 요소

S 자동차의 과학적 원리를 탐색한다.

T 수송 기술의 세계를 이해하고 생활 속에서 찾아 본다.

E 자동차의 구조와 원리를 이해한다.

A M

개발 의도

우리의 삶과 밀접한 관련이 있고 빠른 속도로 발전하는 수송 기술의 세계를 더 쉽게 이 해하고 생활 속에서 적용할 수 있도록 수업을 구성하고자 한다. 특히, 대표적인 수송장치 인 자동차를 주제로 선정하여 과학적 원리를 탐색하고 자동차 산업의 발전을 통해 수송

1차시(기술)

기술의 방향과 우리 삶의 변화를 예측한다.

자동차 산업의 발전이 빠른 속도로 이루어지고 있고 최근 전기자동차와 자율주행에 대한 사회적 관 심이 증가하고 있다. 수송 기술의 발달이 우리의 삶에 어떤 영향을 미치고 있는지 이해하고 수송 장치 의 기본 구조를 이해하면서 수송 장치의 과학적 원리를 이해한다.

STEAM 학습 준거

상황 제시

상 황 제 시

1980 년대의 자동차 광고와 2000 년대의 자동차 광고 비교하기 전기자동차(하이브리드 자동차)의 작동 원리는?

창 의 적 설 계

창의적 설계

자동차 차체 디자인하기

전기자동차(하이브리드 자동차)의 작동 원리 이해하기

감 성 적 체 험 자동차의 동력 전달 과정 이해하

기

차체 형상에 따른 자동차의 분류 를 이해하고 내가 타고 싶은 자 동차 구상하기

감성적 체험

학습 과정

교수-학습 활동

※ STEAM 학습 준거 표시( ^Co 상황 제시, ^CD 창의적 설계, ^ET 감성적 체험)

학습자료 및 유의점

도입 (10 분)

Co 동영상 시청 : 1980 년대 자동차 광고 vs 2000 년대 자동차 광고 - 광고 비교하기

- 수송 기술의 발달은 우리의 삶을 어떻게 바꾸었을까?

Tip! 수송 기술의 발달이 가져온 삶의 변화를 생활 속에서 탐색하도록 유도

동영상

전개 (30 분)

• 수송 기술의 개념과 특성, 수송 기술 시스템 이해하기 - 수송 기술의 개념

- 수송 기술의 특성

- 수송 기술의 구성 요소 : 수송장치, 이동경로, 지원시설 - 수송 기술 시스템(투입-과정-산출-되먹임)

- 육상 수송, 해상 수송, 우주 항공 수송

Co 생활 속 수송 기술 시스템의 예 찾아보기

CD ET [문제제시-발표] 친구들과 체험학습 장소로 이동하기 위한 수송 기술 시스 템을 알아보고, 각 단계에 필요한 활동을 알아보자.

Co 대중교통 수단을 이용하는 과정에서 겪게 되는 불편함 찾아보기

CD ET 수송 기술 시스템의 ‘되먹임’ 단계를 통해 불편한 점을 개선할 방안을 탐색 해보자.

Tip! 2 가지 상황 제시를 통해 수송 기술이 우리의 삶과 밀접한 관련이 있음을 인식 하도록 지도한다.

ppt 동영상

정리 ( 5 분)

• 학습내용 정리 : 수송 기술의 개념과 특성, 수송 기술의 구성 요소, 수송 기술 시스템, 우리 생활 속 수송 기술의 모습

Co 다음 차시 예고 : 자동차의 구조와 원리

ppt

2차시(기술)

3차시(과학) 학습 과정

교수-학습 활동

※ STEAM 학습 준거 표시( ^Co 상황 제시, ^CD 창의적 설계, ^ET 감성적 체험)

학습자료 및 유의점 도입

(5 분)

Co 내가 타고 싶은 자동차는 무엇인가?

- 자동차 소개 영상(사진) 시청 - 자동차의 작동 원리 탐색하기

멀티미디어 자료

전개 (35 분)

• 자동차 이해하기 - 자동차의 개념과 구조

- 차체 형상에 따른 자동차 분류하기 - 동력 전달 방식에 따른 자동차 분류하기 - 자동차의 동력 전달 장치(추진장치) 이해하기

Co CD 내가 타고 싶은 자동차 차체 디자인해보기

ET 차체 형상에 따른 자동차의 분류에서 내가 타고 싶은 자동차를 프리 핸드 스케 치로 디자인해보자.

Co CD 내가 타고 싶은 자동차에 “ ” 기능이 있었으면 좋겠다.

ET 기존의 지식과 상상을 통해 자동차에 대해 창의적 설계와 감성적 체험이 이루 어지도록 한다.

학습 활동지

정리 ( 5 분)

• 학습내용 정리 : 자동차의 개념과 구조, 차체 형상에 따른 자동차의 분류, 동력 전달 방식에 따른 자동차 분류하기 등

Co 다음 차시 예고 : 자동차의 과학적 원리 탐색하기

ppt

학습 과정

교수-학습 활동

※ STEAM 학습 준거 표시( ^Co 상황 제시, ^CD 창의적 설계, ^ET 감성적 체험)

학습자료 및 유의점 도입

( 5 분)

Co 빙판길에서 넘어진 경험에 대한 이야기

• 자동차의 작동 과정에 숨어 있는 과학적 원리 탐색하기

전개 ( 35 분)

• 마찰력이란?

- 마찰력의 개념

- 마찰력의 방향 이해하기

Co CD (실험) 빗면의 기울기를 이용하여 물체의 마찰력 비교하기

구분 비닐 종이 사포

1회 2회 3회 평균값

실험 준비물 모둠활동

4차시(과학)

ET 접촉면의 거친 정도에 따라 마찰력의 크기에 어떤 차이가 있는지 확인하기

Co 마찰력이 커야 편리한 사례와 마찰력이 작아야 편리한 사례 조사하기

ET 생활 속 마찰력이 적용된 다양한 사례를 탐색한다.

CD 우리 주변에서 마찰력이 사라진다면?

ET 마찰력이 없는 모습을 상상하며 토론 실시 • 자동차에 작용하는 힘 탐색하기

- 추력(추진력), 마찰력, 중력, 항력 정리

( 5 분)

• 학습내용 정리 : 마찰력이란, 물체의 마찰력 비교하기, 생활 속 마찰력의 모습 등

Co 다음 차시 예고 : 하이브리드 자동차(전기자동차)의 과학적 원리 탐색하기 ppt

학습 과정

교수-학습 활동

※ STEAM 학습 준거 표시( ^Co 상황 제시, ^CD 창의적 설계, ^ET 감성적 체험)

학습자료 및 유의점 도입

( 5 분)

Co 동영상 시청 : 하이브리드 자동차 영상 시청

- 무거운 자동차가 어떻게 에너지를 절약할 수 있을지 생각해보기 동영상

전개 ( 35 분)

CD (실험) 전자기 유도 현상에 대해 모둠별 실험 실시

Tip! 전자기 유도 현상은 코일 근처에서 자석을 움직이거나 자석 근처에서 코일을 움직일 때 코일에 전류가 흐르는 현상이라는 사실을 설명한다.

Co (실험) 유도 전류의 방향 확인하기

막대자석의 N극을 가까이할 때 막대자석의 N극을 멀리할 때

코일의 위쪽이 ( N )극, 아래쪽이 ( S )극인 자기장이 유도된다.

➡ 코일에는 ( 반시계 ) 방향으로 유 도 전류가 흐른다.

코일의 위쪽이 ( S )극, 아래쪽이 ( N )극인 자기장이 유도된다.

➡ 코일에는 ( 시계 ) 방향으로 유도 전류가 흐른다.

• 전자기 유도 현상은 자기장의 변화를 방해하는 방향으로 유도됨을 설명 - 자이로드롭 영상 시청 : 브레이크로 활용

• 앞서 학습했던 전동기를 이용해서 전기를 생산하는 방법 연구

- 전동기와 발전기는 서로 반대 과정임을 이해하도록 설명, 피드백 제공

ET 하이브리드 자동차는 전자기력을 이용한 전동기와 전자기 유도 현상을 이용한 발전기를 적절히 사용하여 에너지를 재활용할 수 있는 방법임을 설명한다.

실험 준비물 모둠활동

나. 마이크로 비트를 활용한 자동차 제작하기(5~10차시)

중심과목 기술 학교급/학년(군) 중학교/3 학년

중심과목 성취기준

영역

[중학교] (4) 기술시스템 중심과목 성취기준

[9

기가

04-10]

수송 기술 시스템의 각 단 계별 세부 요소를 이해하고 수송 기술의 특징과 발달과정을 설명한다

.

주제(단원)명 마이크로비트 자동차 제작하기 차시 5~10/16

학습목표

∘수송 기술과 관련된 문제를 이해하고, 해결책을 창의적으로 탐색하고 실현하며 평가한다.

∘자동차의 구조를 적용하여 트랙 위를 이동하는 자동차를 제작한다.

∘마이크로비트 프로그래밍을 할 수 있다.

연계과목 정보 연계과목

성취기준 영역

[중학교 1~3학년] 다. 문제해결과 프로그래밍

STEAM 요소

S 자동차에 작용하는 다양한 힘을 이해한다.

T 자동차의 동력 전달 과정을 이해하고 다양한 차체를 가진 자동차를 설계할 수 있다.

E 트랙 위를 이동하는 자동차를 설계한다.

A 차체 형상에 따라 다양한 자동차를 디자인 할 수 있다.

M

개발 의도

수송 기술을 효과적으로 이해하는 다양한 체험활동을 구상하였는데 실제 자동차를 제작 하기에는 제한점이 너무 많다. 학생들이 어릴 적 많은 체험을 해왔던 미니 자동차를 제작 하여 트랙 위에서 달릴 수 있게 수업을 구성하면 다양한 지식이 융합되면서 성취감을 느 낄 수 있는 감성적 체험이 가능할 것으로 예상되어 본 수업을 개발하였다.

시중에서 판매하는 미니카를 만드는 형태의 수업은 학습 효과에 한계가 있을 것으로 파악하였다. 코 딩교육이 주목받고 있는 트렌드를 활용하여 자동차의 동력 전달 과정을 이해할 수 있도록 설계하였다.

마이크로비트 수업을 통해 다양한 기본 기능을 익히고, 서보모터를 제어할 수 있도록 한다. 이후 자동 차 샤시에 해당하는 부분을 단계별로 제작하여 마이크로비트와 결합한 자동차 완성이 이루어지도록 한다.

STEAM 학습 준거

상황 제시

상 황 제 시

트랙 위를 달리는 장 난감 자동차는 어떻게 작동을 할까?

창 의 적 설 계

창의적 설계

목적지에 도착하는 자 동차 제작하기

감 성 적 체 험 자동차의 작동 원리를 토대로 트

랙 위를 움직이는 자동차를 제작 해 봅시다.

프로그래밍을 통해 수송 기술의 문제를 해결해 봅시다.

감성적 체험

ET 에너지는 없어지거나 생기지 않고 전환되지만 우리가 이용할 수 있는 에너지와 이용할 수 없는 에너지가 있어서 가장 효율적인 수송 기관을 만들기 위해 노력하고 있음을 설명한다.

정리 ( 5 분)

• 학습내용 정리 : 전자기 유도 현상, 하이브리드 자동차의 과학적 원리 탐색

Co 다음 차시 예고 : 마이크로비트 자동차 만들기 프로젝트 ppt

5~7차시(정보) 학습 과정

교수-학습 활동

※ STEAM 학습 준거 표시( ^Co 상황 제시, ^CD 창의적 설계, ^ET 감성적 체험)

학습자료 및 유의점

도입 ( 10 분)

Co 동영상 시청 : 코딩이란?

• 코딩의 개념 소개

• EPL(Educational Programming Language) 소개하기 : 스크래치, 엔트리, 마이 크로비트 등 활용 가능한 다양한 EPL 이 있음을 안내

• 코딩교육의 의미, 특성, 효과

CD 프로그래밍으로 변화하는 세상 탐색하기

동영상

전개 (110 분)

• 마이크로비트란?

- 마이크로비트 인터페이스 소개(하드웨어/소프트웨어) - 마이크로비트 자바스크립트 블록 편집기 안내

CD 알고리즘 설계하기(순서도의 활용)

Tip! 생활 속 사례로 알고리즘을 쉽게 이해하도록 지도한다.

CD 마이크로비트를 활용한 프로그래밍의 기본 이해하기

ET (알고리즘 실습)

- 신호등을 활용하여 알고리즘 설계해보기

ET (코딩 실습)

- 블록 코딩의 이해(순차, 반복, 조건)

- 시작하면 실행하기 + 수 출력, LED 출력, 아이콘 출력, 문자열 출력 등 - 무한반복 실행하기 + 수 출력, LED 출력, 아이콘 출력, 문자열 출력 등 - 버튼 누르면 실행하기 + 수 출력, LED 출력, 아이콘 출력, 문자열 출력 등

• 마이크로비트를 활용한 기본 프로젝트

ET (순차, 반복, 조건을 활용한 코딩 실습) - 버튼 눌러 표정 바꾸기

- 나침반 만들기 - 만보기 만들기

- 라디오 함수 원격 제어하기

Tip! 적절한 피드백을 실시하여 학습 부진을 최소화하고, 수업에 여유가 있다면 좀 더 충분한 시간을 확보한다.

Co 마이크로비트를 활용한 자동차 제어는 어떻게 이루어질까?

CD 마이크로비트를 활용한 자동차 제작 프로젝트

ET (코딩 실습) - 서보모터 제어하기 - 조건문 이해하기 - 기울기 센서 이해하기

- 자동차의 전진, 후진, 정지, 좌회전, 우회전 구현하기

컴퓨터 (컴퓨터실 환경 조성) 마이크로비트

학습자료 ppt

정리 ( 15 분)

• 학습내용 정리 : 마이크로비트 프로그래밍

Co 다음 차시 예고 : 자동차 제작 프로젝트 ^ppt

8~10차시(기술)

다. 무선 통신을 활용한 자동차 제어하기(11~13차시)

중심과목 정보 학교급/학년(군) 중학교/3 학년

중심과목 성취기준

영역

[중학교 1~3 학년] 다. 문제해결과 프로그래밍

중심과목 성취기준

[9

정

04-05]

실생활 문제해결을 위한 소 프트웨어를 협력하여 설계

,

개발

,

비교

,

분석한다

.

주제(단원)명 무선 통신을 활용한

자동차 제어하기 차시 11~13/16

학습목표 ∘실생활의 다양한 문제를 해결하기 위한 소프트웨어를 개발할 수 있다.

∘다양한 알고리즘과 프로그램의 작동 원리를 이해하고 비교, 분석할 수 있다.

학습 과정

교수-학습 활동

※ STEAM 학습 준거 표시( ^Co 상황 제시, ^CD 창의적 설계, ^ET 감성적 체험)

학습자료 및 유의점 도입

( 10 분)

Co 동영상 시청 : 미니카 관련 영상(ex. 애니메이션 ‘우리는 챔피언’ 등)

CD 트랙 위를 달리는 나만의 자동차를 설계해보자. 동영상

전개 (115 분)

• 모둠편성(3 인 1 조)

- 모둠별 재료 배부 및 실습 과정 중 안전수칙 안내

Tip! 협동학습을 통해 효과적인 문제해결 및 프로젝트 수행이 이루어질 수 있도록 분위기 조성

Co 마이크로비트 자동차 제작 과정 안내하기

CD 모둠별로 제작하고자 하는 자동차의 이름을 정해보고, 어떠한 형태의 차체로 제작할 것인지 정보 수집, 토론 및 스케치하기

ET (실습) 단계별 점검을 통해 과정 중심 평가가 이루어지도록 지도 - 자동차 밑판 제작하기

- 축과 베어링의 원리 이해하기 / 축과 베어링 제작하기 - 서보모터 결합하기

- 동력전달방식 결정하기 : 전륜구동, 후륜구동 - 마이크로비트 확장보드 연결하기

- 디자인한 차체 제작하여 결합하기 - 마이크로비트 결합하기

- 산출물 점검 및 피드백 실시

Tip! 모든 실습 과정에서 안전 사고가 발생하지 않도록 강조

ET 트랙에서 제작한 자동차 구현해보기 - 피드백을 통해 수정, 보완할 부분 탐색하기 - 자동차 제작 완성하기

- 자기평가 및 동료평가 실시, 포트폴리오 작성

Tip! 매시간 수업 종료 5 분전에 공구와 주변환경 정리를 깔끔히 하도록 지도

기술실 환경조성 실습재료 배부

공구사용 주의사항

안내

ppt

정리 ( 10 분)

• 학습내용 정리 : 마이크로비트 자동차 제작하기

Co 다음 차시 예고 : 무선 통신을 활용한 자동차 제어하기

11~12차시(정보)

∘라디오 통신을 이용하여 자동차를 제어할 수 있다.

연계과목 기술 연계과목

성취기준 영역

[중학교 1~3학년] (4) 기술시스템

STEAM 요소

S

T 자동차와 리모콘을 제작하여 트랙 위를 이동할 수 있다.

E 라디오 통신을 활용하여 자동차를 제어할 수 있다.

A M

개발 의도

자동차를 제작하는 단계의 수업은 기존에 많이 이루어졌으나 무선 통신과 코딩교육을 접 목한 수업의 경우는 많지 않다. 실제 미니카가 움직이는 트랙을 설치하고 라디오 통신으 로 자동차를 제어하는 수업은 학생들에게 높은 흥미와 참여도를 유발할 수 있는 요소라고 생각하며, 이를 주행시합의 형식으로 선의의 경쟁을 유발하면 더욱 의미있는 감성적 체험 이 이루어질 것으로 예상한다.

라디오 통신으로 자동차 본체와 리모콘 제작을 마무리하고 이를 트랙 위에서 구현한다. 트랙을 한바 퀴 도는 시간을 측정하여 모둠별 기능평가를 실시한다. 자기평가, 동료평가, 수업 소감문 작성을 통해 수업 전반에 대한 평가가 이루어지도록 하고 보고서 작성을 통해 자칫 간과할 수 있는 이론 부분이 보충되도록 한다.

STEAM 학습 준거

상황 제시

상 황 제 시

리모컨으로 자동차를 제어할 수 있다면?

창 의 적 설 계

창의적 설계

rc 카 제작을 완성하 여 트랙 위를 달리는 자동차 제어하기

감 성 적 체 험 마이크로비트 라디오 통신 기능

을 활용하여 자동차와 리모컨이 통신이 이루어지도록 설계하자.

감성적 체험

학습 과정

교수-학습 활동

※ STEAM 학습 준거 표시( ^Co 상황 제시, ^CD 창의적 설계, ^ET 감성적 체험)

학습자료 및 유의점 도입

( 10 분)

Co 라디오 통신 기능을 활용하여 자동차를 제어한다면?

Co CD 마이크로비트 라디오 통신을 활용하여 자동차를 제어하도록 알고리즘을 설 계하고 프로그래밍을 실시해보자.

전개 ( 70 분)

Co 라디오 통신 기능을 활용하여 5 가지 목표 상태를 표현할 수 있는가?

Co 리모컨과 자동차에 필요한 코딩을 할 수 있는가?

CD 마이크로비트 라디오 통신 이해하기

CD 무선조종 자동차 알고리즘 설계하기(학습지)

ET (코딩 실습)

- 학습지를 활용하여 무선조종 자동차 알고리즘 설계하기 - 설계한 알고리즘을 바탕으로 블록코딩 제작하기

- 5 가지 목표상태에 맞는 움직임을 표현하기 위해서 5 가지 명령 방법 선택하기 - 라디오 통신의 이해

- 순차제어, 반복제어, 선택제어 이해하기

컴퓨터 (컴퓨터실 환경 조성) 마이크로비트

학습자료 ppt

13차시(기술)

라. 생활 속 속도 측정의 세계(14~16차시)

중심과목 기술 학교급/학년(군) 중학교/3 학년

중심과목 성취기준

영역

[중학교] (4) 기술시스템 중심과목 성취기준

[9

기가

04-10]

수송 기술 시스템의 각 단 계별 세부 요소를 이해하고 수송 기술의 특징과 발달과정을 설명한다

.

- 조건문을 활용한 마이크로비트 블록 코딩 이해하기

Tip! 적절한 피드백을 실시하여 학습 부진을 최소화하고, 수업에 여유가 있다면 좀 더 충분한 시간을 확보한다.

ET 리모컨으로 자동차가 올바르게 제어되는지 확인한다.

ET 5 가지 목표 상태에 맞게 자동차가 움직이는지 확인한다.

정리 ( 10 분)

• 학습내용 정리 : 마이크로비트 라디오 통신 프로그래밍

Co 다음 차시 예고 : 무선 통신을 활용한 자동차 제어하기

학습 과정

교수-학습 활동

※ STEAM 학습 준거 표시( ^Co 상황 제시, ^CD 창의적 설계, ^ET 감성적 체험)

학습자료 및 유의점 도입

( 5 분)

Co 동영상 시청 : ‘터닝메카드’ RC 카 조종 잘하는 법

Co 마이크로비트 라디오 통신으로 자동차를 제어하여 트랙을 이동해봅시다. ^동영상

전개 ( 35 분)

Co 트랙을 한 바퀴 이동하는데 걸리는 시간을 측정해봅시다.

CD 전진, 후진, 정지, 좌회전, 우회전 기능을 적절히 활용하여 자동차를 제어

ET RC 카 조종 체험하기

• 자동차의 주행 능력에 영향을 줄 수 있는 요소를 안내하고 이를 고려하여 주행 능력을 향상시킬 방안을 탐색하도록 지도(자동차의 무게, 마찰력, 조작 능력 등)

Tip! 시간측정이 이루어질 때 너무 산만하거나 진행에 어려움이 없도록 주의

• (평가)

- 마이크로비트 자동차 주행 결과를 기능평가에 반영 - 자기평가와 동료평가 실시

- 소감문 작성하기

- 포트폴리오 작성 마무리하기

트랙이 설치된 기술실 환경 조성

초시계

정리 ( 5 분)

• 학습내용 정리 : 마이크로비트 자동차 제어, 기능평가 실시

Co 다음 차시 예고 : 생활 속 속력 측정의 세계

14차시(과학)

주제(단원)명 생활 속 속력 측정의 세계 차시 14~16/16

학습목표

∘수송 기술과 관련된 문제를 이해하고, 해결책을 창의적으로 탐색하고 실현하며 평가한다.

∘수송 수단의 안전한 이용 방법을 실천할 수 있다.

∘속력 측정의 과학적 원리를 이해할 수 있다.

연계과목 과학 연계과목

성취기준 영역

[중학교 1~3학년] 머. 운동과 에너지

STEAM 요소

S 속력의 개념과 속력 측정의 원리를 이해할 수 있다.

T 수송 기술과 관련된 다양한 문제를 이해하고, 수송 수단의 안전한 이용 방법을 실천할 수 있다.

E 마이크로비트를 활용한 속력 측정의 세계를 이해할 수 있다.

A 생활 속 속력 측정의 다양한 모습을 탐색할 수 있다.

M

개발 의도

수송 기술의 발달에 따라 인간은 편리한 삶을 누리고 있지만 그 이면에는 다양한 인적, 물적, 사회적 손실을 유발하는 사건들이 발생하고 있다. 고속도로에 설치된 과속 단속 카 메라는 안전하게 수송 기술을 활용할 수 있는 장치 중 하나라고 할 수 있다. 이러한 모습 속에 숨어 있는 과학적 원리를 탐색하고 이를 프로그래밍을 통해 구현함으로써 감성적 체 험이 이루어지도록 한다.

트랙 위를 이동하는 자동차의 속력를 측정하는 체험을 통해 속력의 개념과 과학적 원리를 이해함과 동시에 수송 장치의 안전한 사용을 위한 다양한 방안을 탐색하는 시간을 갖도록 한다. 이는 수송 기술 영역의 지식을 확장하여 생활 속에서 적용하는 계기를 마련할 수 있으며 수송 수단을 안전하게 사용 하는 방법을 이해할 수 있도록 한다.

STEAM 학습 준거

상황 제시 상

황 제 시

고속도로에서 과속하 는 차량을 단속하는 원리는?

창 의 적 설 계

창의적 설계

자동차의 속력 측정 원리를 이해하고, 수송 장치를 안전하게 사용 하는 방법을 모색한다.

감 성 적 체 험 마이크로비트를 활용하여 트랙

위를 달리는 자동차의 속력를 측 정해보자.

감성적 체험

학습 과정

교수-학습 활동

※ STEAM 학습 준거 표시( ^Co 상황 제시, ^CD 창의적 설계, ^ET 감성적 체험)

학습자료 및 유의점 도입

( 10 분)

Co 고속도로에서 과속하는 차량을 단속하는 원리는?

- 운동하는 물체의 빠르기는 어떻게 비교하고 측정할 수 있는가?

- 운동을 기록하는 방법을 탐색해보자.

멀티미디어 자료

전개 ( 30 분)

Co 누가 더 빠른가? (움직이는 물체의 빠르기 비교하기)

Co CD 사진으로 운동 기록하기 : 물체의 운동을 기록한 사진을 관찰하여 물체의 움 직임 관찰하기

- 속력이란?

- 평균속력 계산하기 - 등속 운동의 이해

- 등속 운동의 특징 알아보기

15차시(정보)

16차시(기술)

CD 등속 운동을 하는 물체의 시간-거리, 시간-속력의 관계를 그래프로 나타내고 특징을 이해해보자.

ET 등속 운동의 특징을 이해할 수 있다. 등속 운동을 그래프로 나타낼 수 있다.

ET 등속 운동을 하는 생활 속의 예를 찾아보자.

정리 ( 5 분)

• 학습내용 정리 : 속력과 등속 운동의 이해

Co 다음 차시 예고 : 생활 속 속력 측정의 세계

학습 과정

교수-학습 활동

※ STEAM 학습 준거 표시( ^Co 상황 제시, ^CD 창의적 설계, ^ET 감성적 체험)

학습자료 및 유의점 도입

( 10 분)

Co 마이크로비트 자동차의 속도를 측정할 수 있을까?

CD 마이크로비트 프로그래밍을 통해 자동차의 속도를 측정하는 알고리즘을 설계해 보자.

전개 ( 30 분)

CD (프로그래밍 실습) 마이크로비트 속력 측정 게이트 - 속력과 속력의 단위

- 과속 측정 프로그램 알고리즘 설계

(첫 번째 지점 통과한 시간 측정, 두 번째 지점 통과한 시간 측정, 두 지점 사이 를 이동하는데 걸린 시간 계산, 거리를 나누어 측정 속력 구하기, 측정 속력값과 규 정 속력 값을 비교하기, 과속 여부에 따라 LED 출력 표시하기)

- 과속 측정기 프로그램의 핵심 요소 추출하기 - 프로그램에 필요한 변수 선언하기

- 과속 측정기의 전체 작동 과정 설계

- 설계한 알고리즘을 바탕을로 각 기능별 작동 과정을 프로그래밍 하기 - on pin pressed 블록 이해하기

- 자동차 통과 시간 계산하기 블록 코딩하기 - 속력 계산하기

ET 자동차 속력 측정 게이트 제작을 위한 프로그래밍을 확인, 피드백 실시

컴퓨터 (컴퓨터실 환경 조성) 마이크로비트

학습자료 ppt

정리 ( 5 분)

• 학습내용 정리 : 자동차 속력 측정 게이트 제작을 위한 프로그래밍

Co 다음 차시 예고 : 생활 속 속력 측정의 세계

학습 과정

교수-학습 활동

※ STEAM 학습 준거 표시( ^Co 상황 제시, ^CD 창의적 설계, ^ET 감성적 체험)

학습자료 및 유의점

도입 ( 10 분)

Co 마이크로비트 자동차의 속력을 측정할 수 있을까?

CD 마이크로비트 자동차의 속력을 측정하는 속력 측정 게이트를 제작해보자.

전개 ( 30 분)

CD (제작하기)

- 마이크로비트 속력 측정 게이트 하드웨어 제작

- 준비물 : 판지, 알루미늄호일, 양면테이프, 악어집게, 마이크로비트 등

- 트랙 위를 이동하는 자동차가 속력 측정 게이트를 통과하면 블록이 실행되도록 제작하고 이를 확인한다.

Tip! 모든 실습 과정에서 안전 사고가 발생하지 않도록 강조

ET 마이크로비트 자동차를 움직여 속력 측정 게이트가 올바르게 작동하는지 확인 한다.

ET 자동차 속력 측정 게이트의 작동을 확인하여 속력을 측정하는 원리를 이해한 다.

자동차를 포함한 수송 장치의 발전은 우리의 삶을 다양하게 변화시키는 것을 확인 하고 이를 생활 속에 적용한다.

Tip! 수송 장치의 안전한 이용과 관련된 내용으로 수업을 마무리한다.

실습재료

정리

( 5 분) • 학습내용 정리 : 자동차 속력 측정 게이트 제작

4. 학생활동지 / 학생참고자료

가. 1~3차시 학습자료(출처:전국기술교사모임, 교육과정에 맞게 일부 재구성)

자동차의 개념과 구조의 이해 1. 車? 自動車??

- car, vehicle, wheels, motor car

- 車 : 자동차, 건설기계, 원동기장치자전거, 자전거, 손수레, 우마차

- 自動車 : 원동기에 의하여 육상에서 이동할 목적으로 제작한 용구 또는 이에 견인되어 육상을 이동할 목적으 로 제작한 용구.

ex) 승용자동차, 승합자동차, 화물자동차, 특수자동차, 이륜자동차, 건설기계

- 원동기장치자전거 : 배기량 ( 125 )cc 이하의 이륜자동차와 50cc 미만의 원동기를 단 차.

※ 배기량 125cc 초과 이륜자동차를 원동기장치자전거 면허로 운전하면 무면허 운전이 됨.

2. 자동차의 구조

( 차체 )는 차의 모양을 이루는 부분을 말하며,

(

샤시 )는 차체를 떼어낸 나머지 부분을 말하며, 프레임(Frame), 엔진(Engine), 동력전달장치(Power transmission system), 현가장치 (Suspension system), 조향장치(Steering system), 브레이크장치(Brake system) 등으로 구성됨.

3. 자동차 배기량

자동차 배기량은 자동차 엔진의 실린더에 들어가는 공기의 최대량을 말한다. 배기 량이 클수록 엔진의 크기가 크고 그에 비례하여 힘이 강하다. 연료소비도 그만큼 커 진다.

배기량의 척도를 알려주는 실린더의 크기는 주로 cc나 리터로 표기하며 엔진 배기 량의 산출은 ‘실린더 크기×실린더 개수’ 로 계산한다.

우리나라는 배기량에 따라 차량을 구분하는데, 1000cc 미만을 ( 경형 ), 1600cc 미만은 ( 소형 ), 1600cc ~ 2000cc 미만은 ( 중형 ), 2000cc 이상은 ( 대형 ) 로 구분한다.

4. 차체 형상에 의한 자동차 분류

왜건(Wagon) 쿠페(Coupe) 세단(Sedan)

천장이 트렁크까지 수평구조임. 문이 2개이고 천장이 낮음. 문이 4개인 일반적인 자동차.

․ 미국 서부시대의 역마차에서 형식과 용어 가 유래되었으며, 따라서 미국에서 가장 많 이 사용

․ 세단의 지붕이 후단까지 수평으로 뻗어 있 고, 뒤쪽에 문이 달린 승용차.

․ 2열 이후의 좌석은 접어서 화물칸으로 쓸 수 있다.

․ 가정용 뿐만 아니라 업무용, 레저용으로 많이 쓰인다.

․ 쿠페(coupe)는 프랑스어로 ‘자르다’라는 동사에서 나온 말이다. 19세기 의자가 마주 보게 만들어졌던 마차에서 한쪽 의자를 잘 라내고 승객을 한쪽에만 태운 마차를 쿠페 라고 불렀다.

․ 최근에는 승차 인원에 상관없이 주로 2개 의 문(door)이 달려 있고, 지붕이 낮으며 날 씬한 모양의 차량을 통틀어 쿠페라고 부른 다.

․ 공기저항을 줄이기 위하여 낮게 설계된 것 이 특징이다.

․ 승용마차가 보급되기 전, 유럽 귀족부인 들은 야유회를 갈 때 남자 두 명이 운반해 주는 의자식 가마에서 유래되었으며, 프랑스 북동부 벨기에 국경에 가까운 마을 ‘스당 (sedan)’에서 만들어져 ‘세단’이라고 부르게 됨.

․ 가장 일반적인 승용차 형식

․ 가장 많이 생산되는 차량 형식

․ 2열의 좌석이 있고, 4-5명이 탑승가능하며 뒷부분에 트렁크가 있다.

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SUV(Sport Utility Vehicle) 컨버터블(Convertible) 해치백(Hatch Back) 세단 대비 전고와 지상고가 높음. 천장의 개폐가 가능함. 트렁크와 뒷 유리가 함께 열림

․ 다목적 차량인 MPV(multi-purpose vehicle)에 포함되는 개념이다. 그렇지만 스포 츠를 목적으로 하는 다목적 차량이라는 점에 서 레저용 차량인 RV(recreational vehicle) 와는 구분된다.

․ SUV는 악천후에서도 쉽게 달릴 수 있고, 차량을 개조하지 않고도 비포장 도로와 같 은 험한 길을 달리는 능력이 뛰어나 각종 스포츠 활동에 적합한 차량을 말한다.

․ 주행 가능 지역에 제한이 없기 때문에 격 렬한 스포츠나 모험을 즐기는 사람들이 많 이 이용한다. 한국에서도 2003년 이후 주5 일제 근무가 확산되면서 SUV 차량의 수요 가 늘어나기 시작하였다.

․ ‘뚜껑이 열리는 쿠페’의 ‘변환할 수 있는’

이란 뜻의 영어식 명칭이다. 쿠페형 승용차 를 기본으로 지붕을 접었다 폈다 할 수 있 게 만든 차량이다.

․ 프랑스에서는 ‘카브리올레’, 독일에서는‘카 브리오레트’라고 부른다. 마차가 다니던 시 대에는 ‘페이톤’이라고 불렀다.

․ 지붕을 접으면 오픈카가 되고 지붕을 덮으 면 쿠페가 된다.

․ 지붕의 재질이 천으로 된 것은 ‘소프트톱’, 딱딱한 재료로 만든 것은 ‘하드톱’이라고 한 다.

․ 해치는 ‘위로 잡아당겨 끌어올리는 문’이 란 뜻. 밖에서 볼 때 뒤쪽에 해치가 있어서 해치백 이란 이름이 붙었다.

․ 트렁크 덮개와 뒷유리가 붙어 있어서 함께 열린다. 뒷유리가 트렁크부분에서 꺾이면서 트렁크 덮개만 열리는 형태는 ‘노치백’이라 고 하고 세단에서 볼 수 있는 형태 이다.

․ 옆에서 보면 객실과 트렁크가 하나로 되어 있다. 칸막이로 구분하여 사용하기도 한다.

․ 크게 공간을 엔진룸/객실+트렁크의 2부분 으로 나누게 되므로, ‘2박스차’라고 부른다.

세단은 엔진룸/객실/트렁크의 3부분이므로

‘3박스차’라고 부른다.