새로운 과제로의 도전

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Introduction

융합인재교육(STEAM)은 ‘과학기술에 대한 흥미와 이해를 높이고, 과학기술 기반의 융합적 사 고와 문제해결력을 배양하는 교육’으로서 자칫 쉽게 흥미를 잃을 수 있는 과학관련 교과를 실생 활과 관련된 주제를 중심으로 학습할 수 있도록 하여 학생들의 창의성 함양과 과학적 소양의 증 진에 목적을 두고 있습니다. 현 교육의 흐름에서 융합인재교육(STEAM)이 보다 주목을 받을 수 있는 이유는 무엇보다 학생 스스로가 주도적으로 학습에 참여하며 문제를 해결해나가고 이를 통 해 여러 교과의 지식을 터득하면서 과학적 소양 뿐 아니라 예술적 감수성을 동시에 길러 국제사 회가 요구하는 글로벌적인 인재를 육성하는데 그 가능성이 기대되고 있기 때문입니다.

현재 여러 교과에서는 이러한 융합인재교육(STEAM)의 실천적 방안모색을 위하여 학교 현장 친화적인 교수-학습 자료마련을 위한 다양한 연구가 진행되고 있습니다. 창의적인 사고와 예술 적 감수성, 그리고 시각적 표현을 통한 소통을 가치 있게 여기는 미술교과는 융합인재교육을 실 현하는 데 있어 핵심적인 역할을 할 수 있다는 믿음으로 미술을 중심으로 하는 융합인재교육 프 로그램을 주도적으로 개발하고 있습니다. 본 교재는 이러한 노력의 일환으로 이화여자대학교 미 술교육전공과 한국과학창의재단이 함께 만들어낸 결과물로써 미술에서도 디자인 분야에 초점을 두어 과학이 우리의 생활과 얼마나 밀접하게 연관되어 있는가를 발견하고, 학생들 스스로 학습한 과학적 원리를 바탕으로 실생활에 사용가능한 디자인 아이디어를 여러 각도로 탐구할 수 있도록 하는데 중점을 두었습니다.

본 교재는 높은 현장 활용도를 위하여 다음과 같이 몇 가지 기본방침을 따라 개발되었습니다.

첫째, 융합인재교육의 학습단계(상황제시, 창의적 설계, 감성적 체험)를 기반으로 프로그램을 개 발한다.

둘째, 교육과정에 준하는 프로그램으로 개발하여 기존의 수업을 대체할 수 있도록 내용으로 구성한다.

셋째, 학교 교실에서 즉시 활용 가능하도록 현장 친화적인 교재로 개발한다.

넷째, 실생활과 관련된 주제선정으로 학생들의 흥미와 참여도를 최대화 한다.

다섯째, 과학과 디자인분야의 융합적 성격을 이해하고 디자인과정을 충분히 체험할 수 있도록 하여 앞으로의 진로교육에 일조할 수 있도록 한다.

다음의 <표1>은 융합인재교육 학습단계인 상황제시, 창의적 설계, 감성적 체험의 단계와 성격을 정리한 표로서 본 교재의 모든 프로그램은 이러한 융합인재교육의 학습단계를 반영하여 개발하 였습니다.

이러한 학습단계를 반영하여 개발한 본 교재의 세부 프로그램 구성은 다음과 같습니다. 초등학교 프로그램은 3-6학년을 대상으로 하며 학년별 각 3차시 분량으로 개발되었습니다. 중학교 프로그 램은 2학년을 대상으로 5차시 분량, 그리고 중학교 1학년을 대상으로 2개의 주제에 따라 각 3차 시, 2차시 분량의 프로그램으로 나누어 구성하였습니다. 고등학교 프로그램은 총 10차시 분량으 로 전차시 1학년 대상이며 3개의 주제로 나누어 각 3차시, 4차시, 3차시 분량으로 개발하였습니 다. 학년별 프로그램명과 차시구성은 다음의 <표 2>와 같습니다.

<표 2> 프로그램 총괄표

교육과정을 기반으로 하여 오랜 기간 동안 교과전문가, 현장교사, 융합교육 시범학교, 그 리고 재단관계자들 간의 고민과 협력, 또한 여러 차례의 수정단계를 거쳐 개발된 본 교 재가 융합인재교육의 실현과 확대를 앞두고 있는 지금, 학교현장에서 보다 널리 사용되 고 많은 교사와 학생들에게 의미 있는 교육 자료로 활용되기를 바랍니다.

<표 1> 융합인재교육(STEAM)의 학습단계 상황 제시

학생이 문제 해결의 필 요성을 구체적으로 느낄 수 있는 상황제시

창의적 설계 학생 스스로 문제 해결 방법을 찾아가는 창의적 설계

새로운 과제로의 도전

주제 학교 학년 차시 프로그램 명

디자인

초등학교

3 3 나는야 장신구 디자이너

4 3 땅에도 무늬가 있어요: 가방디자인

5 3 온도를 지켜라: 보온·보냉 가방디자인

6 3 기후변화에 대비한 집 디자인

중학교

2 5 마블링: 생활소품디자인

1 3 더 멀리 더 높이 더 빠르게: 신발디자인

1 2 맛을 지키는 포장디자인

고등학교

1 3 한눈에 보이는 식품안전

1 4 Warning!당신의 식습관

1 3 단위 형태의 변신: 패턴디자인

감성적 체험 학생이 문제를 해결하였 다는 성공의 경험

온도를 지켜라: 보온·보냉 가방디자인

주제 개요 ₆

학습 목표 ⁶

STEAM 과목 요소 7

STEAM 단계 요소 ⁷

지도안 총괄표 ⁸

평가 계획 11

학습 내용 12

학생 학습지 풀이 22

더 읽을거리 ³

기후에 대비한 집 디자인

주제 개요 ₃₂

학습 목표 ³³

STEAM 과목 요소 33

STEAM 단계 요소 ³³

지도안 총괄표 ³⁴

평가 계획 39

학습 내용 41

학생 학습지 풀이 51

참고자료 ⁵⁵

더 읽을거리 ⁶⁴

온도를 지켜라

: 보온·보냉 가방디자인

1. 주제 개요

열에너지를 비롯한 여러 형태의 에너지와 그 순환은 자연계에서 일어나는 많은 현상을 설명할 수 있는 기본적 인 개념이다. 본 주제는 5학년 과학과 교육과정 온도와 열 단원의 열의 이동에 대해 생활 속의 경험을 바탕으로 개념을 정리하고 온도를 유지하기 위한 단 열재가 사용된 보온·보냉 가방제작디자인 활동을 통하여 과학예술 융합형 수업을 실현하 고자 한다.

과학과 학습내용으로 온도가 다른 두 물체가 접촉할 경우 열의 온도가 높은 곳에서 낮은 곳으로 전달되는 방향 에 대해 학습하고, 아이들의 실생활과 연관 지어 상황제시와 ‘얼음 을 지켜라’ 실험을 통해 과학에 대한 흥미 를 가지고 접근하며 융합적인 생각을 함양케 한다.

더운 여름 날씨에 얼린 음료수가 다 녹아버리지 않은 비밀은 특별한 가방에 있었다는 상 황 제시로 얼음물의 냉 기를 유지할 수 있었던 비결을 학습내용과 연결시켜 생각해 볼 수 있도록 구성하였다. 또한 생활 속에서 다양한 단열과 단열재의 예를 살펴본다.

과학적 원리의 학습, 실제 적용활동 외에도 보온·보냉 가방을 양말로 직접 디자인 및 제작해보는 일련의 활 동 속에서 산업디자인의 과정을 경험해볼 수 있다. 이를 통해 과학 적 원리가 실생활에 밀접하게 연결되고, 활 용됨을 이해하며 심미적 체험을 이끌어 낼 수 있을 것이다. 우선 기존에 출시된 다양한 보온·보냉 가방을 살펴 보고 주어진 양말과 다 양한 마감재를 살펴보며 어떻게 하면 단열의 효과를 높일 수 있는지 가방의 형태에 대해 서 설계한다. 양말은 누구나 하루에 한 번 신는 흔하고 친숙한 소재지만 구멍 난 양말, 작아져 신지 못하는 양말 등을 활용하고 못 입게 된 옷의 단추 등을 재활용하여 친환경 교육까지 이뤄내고, 흔한 양말의 무한 변신이라 는 점에서 아이들의 상상력을 자극한다. 가방의 전체적인 형태에 대한 설계 후에 패턴이 화려한 패션양말, 단색 양말, 단추, 모루, 방울 솜, 펠트지 등을 적절히 사용하여 다양한 느낌의 표면디자인을 도출할 수 있다. 뿐 만 아 니라 5학년 실과 교육과정 바느질과 연계하여 아동의 바느질 수준에 따라 디자인을 더 다양하게 할 수 있을 것 이다. 따라서 본‘보온·보냉가방 디자인’수업에서는 열의 이 동, 단열이라는 과학적 원리를 바탕으로 실용성 있는 보온·보냉 가방 디자인 및 제작 체 험을 통해 자신의 예술적 감성과 창의적 융합인재 디자인 교육을 구 현하고자 한다.

2. 학습 목표

○ 내용 목표

- 물체나 장소의 온도는 시간이 지남에 따라 달라질 수 있음을 이해한다.

- 온도가 다른 두 물체가 접촉할 때 열은 온도가 높은 곳에서 낮은 곳으로 이동하며 시간이 지나면 두 물체의 온도가 같게 됨을 이해한다.

- 보온. 보냉 가방을 적합한 재료와 용구 등을 제작 및 새롭게 디자인 할 수 있다.

초등학교 5학년

○ 과정 목표

- 온도를 유지시켜 줄 수 있는 아이디어를 함께 나누고 모둠원과 함께 토의한다.

- 단열 원리가 담긴 가방을 제작할 수 있다.

3. STEAM 과목 요소

○ S: 열의 이동, 온도의 차이에 따른 현상

○ T: 단열이 잘 되도록 보온·보냉 가방 설계하기

○ A：생활용품 디자인하기 (보온·보냉 가방 디자인)

4. STEAM 단계 요소

○ 상황제시

- 조아는 자기가 살고 있는 생활주변의 식물에 관해 그 특징을 조사하고 보고서를 작성하여야 하는 여름 방학 숙제가 있어, 더운 여름날 아파트 뒷동산에 식물들을 채집하러 가는 계획을 세웠다. 배낭 속에 채집한 식물을 담아올 봉투, 사진기, 간식 그리고 얼음물 등 여러 가지 한 가득 담고 드디어 식물을 채집할 장소에 도착해 너무 덥고 목이 말라 음료수를 마시려고 꺼 내 보니 적당히 녹은 얼음물을 아주 시원하게 마실 수가 있었다는 상황제시를 통해 문제를 제기 한다.

- 더운 여름 날씨에 얼음물이 아직 다 녹아버리지 않고 시원한 이유는 무엇이었을까 라는 스토 리를 애니메이션으로 상황을 제시하고 어떻게 온도를 유지할 수 있었는지 학습내용과 연계 하여 열의 이동 방향, 단열과 관련된 개인 경험을 나누고‘얼음을 지켜라’실험을 한다. 정 확한 실험결과를 위하여 같게/다르게 해야 할 다양한 변인을 확인한 후 실험을 실시하고 결 과를 도출한다. 예상 및 관찰 내용을 친구들과 토의하고 실험 결과를 확인한 후 용어를 정리 한다.

○ 창의적 설계

- 조아는 자기가 살고 있는 생활주변의 식물에 관해 그 특징을 조사하고 보고서를 작성하여야 하는 여름 방학 숙제가 있어, 더운 여름날 아파트 뒷동산에 식물들을 채집하러 가는 계획을 세웠다. 배낭 속에 채집한 식물을 담아올 봉투, 사진기, 간식 그리고 얼음물 등 여러 가지 한 가득 담고 드디어 식물을 채집할 장소에 도착해 너무 덥고 목이 말라 음료수를 마시려고 꺼 내 보니 적당히 녹은 얼음물을 아주 시원하게 마실 수가 있었다는 상황제시를 통해 문제를 제기 한다.

- 더운 여름 날씨에 얼음물이 아직 다 녹아버리지 않고 시원한 이유는 무엇이었을까 라는 스토

리를 애니메이션으로 상황을 제시하고 어떻게 온도를 유지할 수 있었는지 학습내용과 연계

하여 열의 이동 방향, 단열과 관련된 개인 경험을 나누고‘얼음을 지켜라’실험을 한다. 정

확한 실험결과를 위하여 같게/다르게 해야 할 다양한 변인을 확인한 후 실험을 실시하 고 결

과를 도출한다. 예상 및 관찰 내용을 친구들과 토의하고 실험 결과를 확인한 후 용어를 정

리한다.

과목

총차시

단원

과학: 2009개정교육과정 4. 온도와 열<교육부>

※2009개정에 따라 기존의 4학년 단원<온도와 열>이 5학년으로 상향되었음.

본 프로그램은 2009개정 교육과정 총론에 의거하여 설계되었음.

미술: 11. 생활을 아름답게 <천재교육> p.90-91

교육 과정

▶ 과학

이 단원에서는 온도와 열의 이동을 다룬다. 물체를 가열하거나 냉각시키면 시간에 따라 달라지는 온도의 변화를 관찰하여 열의 이동을 추리할 수 있다.

온도는 물체가 주위와의 열적 상호작용을 통해 변화하는 값임을 이해하는 것이 중요하다.

◈성취기준

1. 물체나 장소의 온도는 시간이 지남에 따라 달라질 수 있음을 이해한다.

2. 온도가 다른 두 물체가 접촉할 때 열은 온도가 높은 곳에서 낮은 곳으로 이동하며 시간이 지나면 두 물체의 온도가 같게 됨을 이해한다.

3. 탐구 활동

물체의 온도가 변할 때 열의 이동에 대하여 토론한다.

▶ 미술

이 단원은 우리 생활을 쾌적하고 아름답게 하기 위한 목적으로 표현되는 디자인 활동을 다룬 다. 제작한 보온∙보냉 가방디자인을 위하여 실용적이고 미적인 효과를 고려하여 학습한다.

◈성취기준

1. 디자인과정을 이해하고, 생활용품을 새롭게 디자인해 본다.

2. 다양한 재료를 이용하여 개성 있는 보온·보냉 가방을 만들어 본다.

3. 목적에 맞는 아름다운 디자인을 하여 상품 가치를 높여본다.

학습 목표 1. 물체나 장소의 온도는 시간이 지남에 따라 달라질 수 있음을 이해할 수 있다.

2. 온도가 다른 두 물체가 접촉 할 때 열은 온도가 높은 곳에서 낮은 곳으로 이동하며 시간이

○ 감성적 체험

- 학습지에 보온·보냉 가방 구조도를 작성하고 가방 표면 디자인 내용을 바탕으로 실용성 있는 보온. 보냉 가방을 제작한다.

- 학생 스스로가 탐색하여 선택한 단열재를 양말과 양말 사이에 넣고. 실, 단추, 방울 솜, 펠 트지, 모루, 인형 눈, 리본 등을 이용하여 단열의 내용을 담은 자신의 이야기를 원하는 대로 꾸민다. 꾸미기 활동을 통하여 자연스럽게 과학적 원리를 적용한다.

- 학생들은 결과물 감상을 통해 적용된 과학적 원리를 확인한다. 이 과정에서 산업디자인과 접목하여 디자인이 우리 생활 속에 매우 밀접하게 연결되고 활용됨을 이해하고, 같은 기 능을 가진 제품이라도 디자인에 따라 그 가치가 달라지는 심미적 체험을 하며 예술적 자 부심을 느끼도록 한다.

5. 지도안 총괄표

흐름 문제제시 & 제작활동 학습자료(▶) 및 유의점(※)

<상황제시>

(40분) (1/3차시)

<상황제시>

Ⓢ열의 이동, 물체의 온도 유지 - 조아의 궁금증 확인하기

- 얼음물이 녹지 않은 이유 예상하기 (얼음병을 담았던 가방)

- 열의 이동 방향 나누기

▣ 활동 1

- 단열 경험 나누기

- <학습지1> 열의 전달에 대하여 이야기하기-1과 열의 전달에 대하여 이야기하기-2 작성하고 토의하기

▶PPT 1-6

◎ <학습지1>

열의 전달에 대하여 이야기 하기-1

열의 전달에 대하여 이야기 하기-2

Ⓢ단열재의 기능 비교 실험 설계 활동

▣ 활동2

- 얼음을 지켜라 실험하기 - 열의 이동방향 확인하기 - 단열재의 기능 비교 실험 설계

- 실험에서 대조군(아무것도 감싸지 않은 비커) 설정 후 실험 하기

- 얼음병을 담은 가방 속 비밀재료 확인하기

- <학습지2> 얼음을 지켜라 -1, 2 작성하고 토의하기

▶PPT 7-14

◎<학습지2>

얼음을 지켜라 -1,2

Ⓢ생활 속의 다양한 단열·단열재 살펴보기 - 용어정리 : 단열, 단열재

▣ 활동3 - 생활 속 단열

- 생활 속의 다양한 단열·단열재 살펴보기 - 효과적인 단열재 탐구 협의

- 단열의 예 보온∙보냉 확인하기

- <학습지3>단열의 예 찾기를 작성하고 발표한다.

▶PPT 15-19

◎<학습지3>

단열의 예 찾기

흐름

<상황제시>

<창의적설계>

(65분) (2-3/3차시)

<상황제시><창의적 설계>

ⓈⒶ보온·보냉 가방 디자인

- 얼음물을 차갑게 지켜줄 보온·보냉 가방 제작

- 기존의 보온·보냉 가방을 살펴보며 단열의 원리 탐구협의

▶PPT 20-22

<창의적 설계>

Ⓐ제작 아이디어 구상 및 스케치하기

▣ 활동4

- <학습지4>에 제작 아이디어 구상 및 스케치하기 - 양말과 단열재를 활용한 보온·보냉 가방 설계 - 외부 디자인 스케치

- 작품 제작 아이디어 발표 및 공유

▶PPT 23

◎<학습지4>

조아를 도와주자!

ⓈⒶ보온·보냉 가방 디자인 및 제작 ▶PPT 24-37

<감성적 체험>

(40분) (3차시 학습목표제시)

<감성적 체험>

ⓈⒶ보온·보냉 가방 기능 확인 및 발표

- 서로의 보온·보냉 가방 감상하며 과학원리 떠올 리기 - 친구의 작품 감상하기

- 단열의 효과가 우수한 친구, 재미있는 디자인을 한 친구 칭찬하기

- 발표를 통해 친구들의 의견을 수렴하여 디자인 보완점 생각 해보기

- 단열실천 아이디어에 대해 생각하기

- 모둠별로 <학습지 5> 단열, 이렇게 지키면 좋아요 작성 후 가정에서 실천하기

▶PPT 38-39

◎<학습지5>

단열, 이렇게 지키면 좋아요

6. 평가 계획

▢ 수행·관찰 평가 계획 평가

영역 평가항목 우수(A) 보통(B) 미흡(C)

상황 제시

단열의 개념

단열의 개념을 알고 생활 속 단열의 예를 설명 할 수 있다.

단열의 개념을 알지만 생활 속 단열의 예를 설명 하지 못한다.

단열의 개념과

생활 속 단열의 예를 설명하지 못한다.

실험 설계

실험을 잘 설계하고 효 과적인 단열재를 찾을 수 있다.

실험을 잘 설계하나 효 과적인 단열재를 찾지 못 한다.

실험 설계가 어렵고 효 과적인 단열재를 찾지 못 한다.

창의적 설계

문제 해결 과정

다양한 재료를 활용하 여 창의적인 보온가방 을 디자인한다.

주어진 재료를 활용하 여 보온·보냉 가방을 디자인한

다.

보온·보냉 가방디자인 을 어려워한다.

흥미 및 참여도

보온·보냉 가방디자 인에 흥미를 갖고 적극 적으로 참여 한다.

보온·보냉 가방디자 인에 흥미를 갖고 참여 한다.

보온·보냉 가방디자인 에 흥미가 없다.

총 평

7. 학습 내용

<상세 지도안>

프로그램명 온도를 지켜라: 보온·보냉 가방디자인 적용

대상

학년 초등학교

5학년 준비물 교사

학생

PPT, 비이커,양말, 단열재(에 어캡,솜,압 축 알류미늄 스티 로폼 등) 가방마감 및 제작 재료 (아일렛펀치,벨크로,비 너, 스프링도트단추,버클부 자재,스토퍼, 다 양한 끈 등),

꾸미기 재료 (단추, 방울솜, 펠트지, 모루, 인형눈, 리본,

글루건, 바늘, 실 등),가위, 목공용풀

필기구, 학습지 등

학 습 형 태

개별학습 인원 30명 협력학습

시간 3차시

융합교과단원 과학 2009개정교육과정 4. 온도와 열<교육부>

※2009개정에 따라 기존의 4학년 단원<온도와 열>이 5학년으로 상향되었음.

본 프로그램은 2009개정 교육과정 총론에 의거하여 설계되었음.

미술 11. 생활을 아름답게 <천재교육> p.90-91

교육과정

▶ 과학

이 영역에서는 온도와 열의 이동을 다룬다. 물체를 가열하거나 냉각시키면 시간에 따라 달라지는 온도의 변화를 관찰하여 열의 이동을 추리할 수 있다.

온도는 물체가 주위와의 열적 상호작용을 통해 변화하는 값임을 이해하는 것이 중요하다.

◈성취기준

1. 물체나 장소의 온도는 시간이 지남에 따라 달라질 수 있음을 이해한다.

2. 온도가 다른 두 물체가 접촉할 때 열은 온도가 높은 곳에서 낮은 곳으로 이동하며 시간이 지나면 두 물체의 온도가 같게 됨을 이해한다.

3. 탐구 활동

물체의 온도가 변할 때 열의 이동에 대하여 토론하기

▶ 미술

이 단원은 우리 생활을 쾌적하고 아름답게 하기 위한 목적으로 표현되는 디자인 활동을 다룬다. 제작한 보온∙보냉 가방디자인을 위하여 실용적이고 미적인 효과를 고려하여 학 습한다.

◈성취기준

1. 디자인과정을 이해하고, 생활용품을 새롭게 디자인해 본다.

2. 다양한 재료를 이용하여 개성 있는 보온·보냉 가방을 만들어 본다.

3. 목적에 맞는 아름다운 디자인을 하여 상품 가치를 높여본다.

STEAM 요소

S

T

A

단계

교수-학습 활동

교사 학생 시

간

준비물(◎) 및 유의점(※)

도입

---<1차시 시작>---

·<상황제시 1>

Ⓢ열의 이동, 물체의 온도 유지 생각해 보기

- 더운 날씨에 식물 채집을 하러 가야 하는 친구들의 이야기를 듣고 제시 된 문제를 함께 해결해 봅시다.

- 어떻게 얼린 음료수가 더운 여름 날씨에 다 녹아버리지 않았을까요?

- 얼음물을 배낭 속에 넣고 메고 갔다 면 어떻게 되었을까요?

---<1차시 시작>---

-가방이 녹는 것을 막아준 것 같습니다.

▶PPT1

▶PPT2

※문제해결의 동 기를 유발 하기 위하여 학생 실 생 활 에 서 겪 을 수 있는 문제상 황을 제시한다.

활동 내용

STEAM 수업단계

도입(40분)-[열의 이동, 단열, 생활 속 다양한 단열]

상황제시 / 개념학습

전개(50분)-[보온·보냉 가방 속 단열재료 선택 및 디자인]

상황제시 / 창의적 설계

정리(30분)-[친구 작품 감상하기, 보온·보냉 가방기능 확인, 산출물을 통한 문제해결 성취감]

감성적 체험

차시학습목표

1. 물체나 장소의 온도는 시간이 지남에 따라 달라질 수 있음을 이해할 수 있다.

2. 온도가 다른 두 물체가 접촉 할 때 열은 온도가 높은 곳에서 낮은 곳으로 이동하며 시간이 지나면 두 물체의 온도가 같게됨을 이해 할 수 있다.

3. 온도를 유지시켜줄 수 있는 아이디어를 생각해 낼 수 있다.

4. 보온·보냉 원리가 담긴 가방을 제작할 수 있다.

조아는 자기가 살고 있는 생활주 변의 식물에 관해 그 특징을 조사 하고 보고서를 작성하여야 하는 여 름 방학 숙제가 있어요. 그래서 어 느 더운 여름날 조아는 자기가 살 고 있는 아파트 뒷동산에 식물 들 을 채집하러 가는 계획을 세웠어 요. 배낭 속에 채집한 식물을 담아 올 봉투, 사진기, 간식 그리고 얼 음물 등 한 가득 배낭에 담고 드디 어 식물을 채집할 장소로 올라갔어 요. 식물이 있는 곳에 도착하자마 자 너무 덥고 목이 말라 얼음물을 마시려고 꺼내보니 얼음물 이 적당 히 녹아서 아주 시원하게 마실 수 가 있었어요. 더운 여름 날씨에 얼 음물은 어떻게 다 녹아 버리지 않 았을까요?

- 네. 얼음물은 여름 더운 공기에 다 녹았을 겁니다. 특별한 가방이 얼음 이 녹지않도록 더운 열을 막아주었 습니다.

- 비밀은 바로 조아의 특별한 가방이 었어요.

·학습목표 확인

- 나는 어떤 물체인가요?

- 이 물체는 어떤 물질로 만들어졌나 요?

- 고무줄도 이렇게 다양해요.

·<활동 1> ‘열의 전달’에 대하여 이야기하기.

- 열의 전달을 막는 방법을 알아봅시 다.

- 열의 전달을 막는 방법은 무엇일까 요? 어떻게 막을 수 있을까요 ? - 이렇게 열의 이동을 막아준 예를 여러분들의 경험에 비추어서 얘기해 봅시다

.

- 왜 식지 않았을까요?

- 네, 열이 이동하지 못하도록 막았기 때문이지요.

- 또 다른 예는 무엇이 있을까요?

-얼음물이 다 녹아버렸을 것 같습니다.

-배낭 속과 배낭 속 물건들이 다 축축해졌을 것 같습니다.

·학습목표를 확인한다.

- 보온병에 따뜻한 차를 넣고 뚜껑을 닫아서 보관했더니 시간 이 지나도 따뜻해서 놀랐습니 다.

- 따뜻한 차의 열이 밖으로 이동 하여 식지 않도록 열의 전달을 막았기 때문입니다.

- 겨울 외투속의 털이 밖의 찬 공기를 막아주기 때문에 따뜻해 요.

- 냉장고는 외부의 더운 공기를 차단해주어 음식을 신선하게 유 지해 주어요. 그런데 문을 오래 열어두면 더운 공기가 안으로 들어가 음식이 상해요.

▶PPT 3

▶PPT 4

※열의 이동방향 을 인지하게 한 다.

1. 물체나 장소의 온도는 시간이 지남에 따라 달라질 수 있음을 설명할 수 있다.

2. 온도가 다른 두 물체가 접촉할 때 열의 이동방향을 설명할 수 있다.

3. 온도를 유지시켜줄 수 있는 방 법을 설명할 수 있다.

4. 단열 원리가 담긴 가방을 제작 할 수 있다.

<학습지1-1>열의 전달에 대하여 이야 기하기의 사진을 그림을 봅시다. ‘앗 뜨거워 ! 앗 차가워 !’그림 속에 열이 어떻게 이동 할지 화살표로 그려봅시 다.

- 열은 보이지 않는데 어떻게 이동한 것 을 알 수 있을까요?

- 물체는 열을 얻으면 온도가 올라가 고, 열을 잃으면 온도가 내려갑니다.

- 열이 이동 완료 후에는 어떻게 될까 요? <학습지1-2> 열의 전달에 대하 여 이야기하기의 빈칸을 채워보세요.

·<활동2> ‘얼음을 지켜라’

실험하기

- 얼음은 물이 낮은 온도에서 얼어서 차갑게 있는 상태입니다. 시간이 지나면 얼음은 어떻게 될까요?

- 왜 그렇게 되었을까요?

- 모둠에서 한명씩 나와서 실험바구니 를 가져가세요.

- 실험바구니에 실험하기 위한 재료 중 에어캡, 솜, 압축알루미늄, 스티 로폼, 지퍼백은 열의 이동을 막기 위 한 단 열재입니다. 실험에 들어가기 전에 5 분 동안 모둠원들끼리

·열의 전달에 대하여 이야기 하기-1을 작성한다.

◎<학습지1-1>

열의 전달에 대하여 이야기하기

- 우리의 차가운 손을 볼에 갖다 대면 손이 따뜻해진 것으로 알 수 있어요.

·학습지 열의 전달에 대하여 이야기하기-2를 작성한다.

◎<학습지1-2>

열의 전달에 대하여 이야기하기

- 녹아서 물이 됩니다.

- 주변의 온도가 얼음의 온도보다 높아서 주변의 따듯한 열이 얼 음으로 이동해 녹게 됩니다.

·<학습지2-1>얼음을 지켜라-1 을 작성한다.

시 간

◎<학습지1-1>

열의 전달에 대하여 이야기 하기-1

▶PPT 5

◎<학습지1-2>

열의 전달에 대하여 이야기 하기-2

▶PPT 6

어떠한 단열재가 열의 이동을 가장 잘 막을 수 있는지, 실험결과가 어떻게 나 올지 예상해보고 각 모둠끼리 자신들 의 경험에 비추어서 서로의 생각을 얘 기하고 의견을 나눠 <학습지2-1> 얼음 을 지켜라를 작성하고 발표해 봅시다.

- 열의 이동에 대한 실험을 할 때 어떠 한 조건을 갖추어야 하나요?

- 단열재의 열의 이동 실험비교를 위 해 아무것도 감싸지 않은 비이커를 대조 군으로 관찰해 보도록 합시다.

- 지금부터 모둠별로 실험 조건에 맞 게 준비하고 5분 동안 실험을 실시 합니다.

◎<학습지2-1>

얼음을 지켜라-1

·모둠별 실험 전 설계한 가설을 토의, 발표한다.

1조:압축알루미늄스티로폼이라고 생각합니다. 아버지께서 추운 겨울날 자동차가 얼지 않도록 씌워두시는 것을 보았습니다.

2조:압축알루미늄스티로폼이라고 생각합니다. 빛을 반사시켜서 열을 차단할 것이라고 생각합 니다.

3조: 에어팩이라고 생각합니다.

속에 들어 있는 공기가 온도 를 차단할 것이라고 생각합 니다.

- 얼음 크기, 비이커의 크기, 주변 의 온도, 단열재의 양을 똑같게 하여야 합니다.

- 비이커를 감싸는 재료를 다르게 해야 합니다.

·모둠별로 실험을 한다.

- 단열재의 열의 이동 실험비교 를 위해 아무것도 감싸지 않은 비이커를 준비하고 여러 가지 단열재로 감싼 비이커를 준비한 다. (에어캡, 솜, 압축알루미늄 스티로폼, 지퍼백 등 으로 비이 커 외부를 감싼다.) 똑같은 양의 얼음을 동시에 넣고 일정한 열 에 5분간 놓아둔다.

◎<학습지 2-1>

얼음을 지켜라-1

◎실험 바구니 (얼음, 비이커 100ML 4개, 다 양한 단열재(에어 캡, 솜, 압축알루 미늄스티로폼, 지 퍼백)

▶PPT 7-9

▶PPT 10

- 각 재료에 따른 열의 이동에 대해 알아보도록 합시다. 열의 이동을 무엇으로 알 수 있나요?

- 어떤 재료가 얼음이 녹는 것을 가장 잘 막았는지 어떻게 알 수 있나요?

·실험결과 알려주기

본 실험은 단열재의 종류에 따른 단열 효과보다는 단열재의 유무로 인해 단 열의 정도를 알아 보는 실험이다. 실험 결과는 교실환경과 계절에 따라 차이 가 있을 수 있으므로 대조군과의 비교 에 초점을 두어 실험을 진행 하도록 한 다.

- 여러분, 실험결과에 대해 발표해보 도록 합시다. 이것은 무엇을 의미하 나요?

- 그렇다면, 어떤 재료가 열의 이동을 잘 막았는지 모둠별로 발표해 봅시 다. 이번 실험을 통해서 무엇을 알 수 있었나요?

·주어진 실험 상황에서 각각 얼음이 녹는 상황을 관찰한다.

- 비이커에 얼음 녹은 물의 양을 확인하여야 합니다.

- 녹은 물 양이 가장 작게 들어있 는 비이커를 감싼 재료가 얼음 녹는 것을 가장 잘 지킨 것입니 다.

- 단열재를 사용하지 않은 비커에 가장 물이 많이 들어있습니다.

·실험결과를 통해 열의 이동에 대하여 생각해보기.

- 단열재를 감싸면 열의 이동이 덜 일어나는 것을 알 수 있습니 다.

1조/2조/3조/4조: 압축알루미늄 스티로폼으로 감싼 비이커의 물이 가장 작으므로 단열이 가장 잘 되 었다고 생각합니다.

- 얼음이 주변의 뜨거운 열로부터 녹지 않게 에어캡, 솜, 천 등의 단열재가 그 열을 막아주는 것 을 알게 되었습니다.

※실험에서 다양 한 변인을 확인하 고 변인통제를 통 해 정확한 실험결 과 를 도 출 할 수 있도록 한다.

▶PPT 11

▶PPT 12-13

▶PPT 14

※용어를 정리 하 고 주 변 에 서 볼 수있는 다양한 단 열의 예와 그 원 리를 생각한다.

▶PPT 15-18

- 단열재의 기능 및 보온의 원리에 대한 실험결과에 대해 <학습지2-2>

얼음을 지켜라에 정리합시다.

- 오늘 물체와 물체 사이에 열이 통하 지 않도록 막는 것을 말하는 단열과 열로부터 녹는 것을 막아주는 여러 가지 단열재에 대해서 알아보았습니 다.

- 단열에는 보온·보냉 두 가지가 있 습니다. 보온과 보냉의 차이점은 무 엇일까요?

·<활동3> 단열의 예 찾기 - 우리 생활 속에서 보온·보냉에 대해 모둠별로 생각하여 발표해봅시 다.

---<1차시 끝>---

·실험 후 학습지 얼음을 지켜 라-2 를 작성한다.

◎<학습지2-2> 얼음을지켜라-2

- 보온은 따뜻함을 지켜서 주변으 로 열이 전달되지 않도록 하는 것 입니다.

- 보냉은 차가움을 지키는 것으로 주변의 열을 전달받지 않도록 하는 것입니다.

◎<학습지3> 단열의 예 찾기

·학습지3에 주변에서 볼 수 있는 다양한 단열의 예(이중창, 북극 곰 의 털, 보온병)를 생각하여 그 원리를 생각한다.

·모둠별로 협력 활동을 한다.

---<1차시 끝>---

◎<학습지3> 단 열의 예 찾 기

▶PPT 19

전개

---<2차시 시작>---

·<창의적 설계>

Ⓐ보온·보냉 가방디자인하기 - 지난 시간에 배운 열의 이동을 막아 온도를 유지시켜주는 단열재에는 어 떤 것이 있었나요?

---<2차시 시작>--- ▶PPT 20-22

- 이번 시간에는 조아의 얼음물을 지켜준 보온·보냉 가방을 만들어 봅시다.

- 보온·보냉 가방의 다양한 예를 살펴보고 지난시간 조아가 얼음병을 담았던 가방 구조를 떠올리며 어떻 게 하면 열을 잘 차단할 수 있을지 생각해봅니다.

- 보온·보냉 가방을 만들기 위한 재료로는 어떤 것이 있을까요?

- 네, 여러분, 우리는 이번 시간 보온 가방을 만들기 위해 여러 가지 단열 재들과 양말을 활용할거에요. 양말 이라는 재료의 장점을 말해볼까요?

- 네, 그럼 양말을 이용하여 보온가방 을 제작하여봅시다. 여러분의 교재 에 보온, 보냉 가방만들기 재료 안내 를 살펴봅시다.

- 여러분도 외부 디자인을 할 때는 심 미 적인 것도 중요합니다. 그렇다면 캐릭터를 사용해보는 것도 좋은 방법

·모둠별 토의

·문제 상황의 해결방법에 대해 모둠별 토의한다.

·다양한 기존의 보온가방의 예를 살펴보며 어떻게 하면 열을 잘 차단할 수 있을지 생각한다.

- 에어캡, 솜, 압축알루미늄스티로 폼 등이 들어있는 천 재질이면 좋을 것 같습니다.

- 쉽게 구할 수 있고 단열효과를 낼 수 있는 재료입니다.

·보온·보냉 가방 만들기 재료 안내를 살펴보며 머릿속으로 구상한다.

▶PPT 23

▶PPT 24-31 조아는 자기가 살고 있는 생활주

변의 식물에 관해 그 특징을 조사 하고 보고서를 작성하여야 하는 여 름 방학 숙제가 있어요. 그래서 어 느 더운 여름날 조아는 자기가 살 고 있는 아파트 뒷동산에 식물 들 을 채집하러 가는 계획을 세웠어 요. 배낭 속에 채집한 식물을 담아 올 봉투, 사진기, 간식 그리고 얼음 물 등 한 가득 배낭에 담고 드디어 식물을 채집할 장소로 올라갔어요.

식물이 있는 곳에 도착하자마자 너 무 덥고 목이 말라 얼음물을 마시 려고 꺼내보니 얼음물이 적당히 녹 아서 아주 시원하게 마실 수가 있 었어요. 더운 여름 날씨에 얼음물 은 어떻게 다 녹아 버리지 않았을 까요?

수 있겠네요.

·<활동4> 제작 아이디어 생각하고 스케치하기

- 양말과 양말 사이에는 어떤 단열재 를 넣을지, 입구를 어떻게 제작하여 열을 차단할지. 보온·보냉 가방 외 부는 어떻게 디자인 할지 학습지4 조아의 가방 속 비밀재료를 밝히자!

를 작성하며 생각해봅시다.

- 참고로 보온·보냉 가방의 바닥면에 도 단열재를 넣어야합니다. 왜 바닥 면에도 단열재를 왜 넣어야 할까요?

실용성과 열의차단을 돕기 위해서 입니다. 꼭 바닥면을 넣어주세요.

- 학습지4를 보며, 양말로 어떻게 가 방을 만들지 문제를 생각해보고 해 결안을 적고 스케치하여 봅시다.

- 작품 제작 아이디어를 발표해봅시 다.

- 스케치가 완성이 되면 모둠의 친구 들에게 자신의 디자인을 설명해 봅 시다. 각자의 디자인에 대해 서로 의견을 나누어 디자인을 구체화하고 보충·보완 후 제작에 임해 봅시다.

- 모둠에서 한명씩 나와서 재료바구니 를 가져가세요.

- 디자인 의견 교환이 끝난 모둠은 다양한 재료를 활용하여 지금부터 보온·보냉 가방을 제작해봅시다.

·<학습지4> 조아의 가방 속 비밀 재료를 밝히자!에 제작 아이디 어를 작성하고 발표한다.

◎<학습지4>

조아의 가방 속 비밀재료를 밝히자!

·제작 아이디어를 발표한다.

- 펭귄을 이용하여 보냉가방을 만들고자 합니다.

- 단열재를 두 겹으로 겹쳐 넣어 서 열의 이동을 효과적으로 막 고자 합니다.

·모둠의 대표가 재료바구니를 가 져간다.

·열의 이동을 막아 온도를 유지 할 수 있는 보온·보냉 가방 만 들기 제작한다.

1) 양말과 양말 사이에 선택한 단 열재를 넣고, 어떻게 하면 열을 더 잘 차단할 수 있을지 입구를 생각해본다.

▶PPT 32

◎<학습지4>

조아의 가방 속 비밀재료를 밝히자!

◎필기도구,색 연 필,싸인펜, 양말, 단열재, 가방마감 재료 (아일렛펀치, 벨 크로,비너,스프 링도트단추,버 클 부자재,스토 퍼, 다양한 끈 등)

▶PPT 33-37

----<2차시 끝-3차시 시작>----

( 이때 단열재를 옆면 뿐만 아니 라 바닥면 모두 재단하여 구 성해야 한다).

2) 외부 디자인을 한다.

(단추, 방울 솜, 펠트지, 모루, 인형눈, 리본, 글루건 등 ) 3) 보온·보냉 가방 제작 아이디 어 및 디자인 활동지를 바탕으 로 보온가방을 제작한다.

--<2차시 끝-3차시 시작>---

※교재에 나와 있는 제작방법 활용한다.

※실과 교과 바 느질과 연계, 아동의 수준을 고려하여 디자 인한다.

정리

·<감성적 체험>

ⓈⒶ서로의 작품 감상하기

- 모둠 내에서 서로의 보온·보냉 가방을 감상하면서 어떤 가방이 단열을 우수 하게 할지, 재미있는 디자인은 무엇이 있는지, 편리하게 사용할 수 있는지, 독창적인 점은 무엇인지 살펴봅시다.

- 오늘 우리는 보온가방에 담긴 과 학의 원리를 알아보았습니다. 어떤 원리가 담겨 있었나요 ?

- 모둠별로 생활 속에서 단열을 하 면 좋은 점을 생각해보며, 단열 실 천 아이디어 하나씩을 정해봅시다.

- 모둠별로 정한 아이디어를 모아 활 동지‘단열, 이렇게 지키면 좋아 요’를 작성 하고 각 가정에서도 지 켜보도록 합시다.

- 보온·보냉 가방 디자인, 단열 지키 기 아이디어에서도 볼 수 있듯이 과 학은 생활에서, 디자인에서 다양하 게 활용되고 있습니다. 오늘 공부하 며 느낀 점을 발 표해봅시다.

- 앞으로도 열의 이동을 막거나 도와 줄 수 있는 것에 대해 생활 속에서 찾아 보도록 합시다.

---<3차시 끝>---

·서로의 작품을 감상한다.

기발한 단열의 아이디어가 적용 되었거나 인상 깊은 디자인을 살펴본다.

- 따뜻한 곳에서 차가운 곳으로 이동하는 열을 막는 단열입니 다.

- 겨울철, 창문에 에어캡을 붙이 면 방안의 따뜻한 기운이 바깥 의 차가운 공기에 뺏기지 않아 따듯함을 오래 유지할 수 있고 에너지도 절약할 수 있습니다.

·학습지5 '단열,이렇게지키면좋 아요' 를 작성하고 발표한다.

◎<학습지5 >

‘단열, 이렇게 지키면 좋아요’

를 작성 한다.

- 과학 공부를 통해 생활 속에서 활용할 수 있는 가방을 만들어 참 재미 있었습니다.

---<3차시 끝>---

▶PPT 38

▶PPT 39

■학생 학습지 풀이

▣ <학습지1>‘열의 전달’에 대하여 이야기하기 [답] 예시

앗 뜨거워 ! 앗 차가워 !

·아래 그림에서 손과 컵 사이 열이 이동하는 방향을 화살표 → 로 표시해 보세요.

1. 더운 물이 담긴 컵에 맞닿아 있는 손

·아래 그림 속 손과 컵 사이에 열이 이동하는 방향을 화살표 → 로 표시해 보세요.

2. 찬 물이 담긴 컵에 맞닿아 있는 손

손 컵

손 컵

·아래 그림 속 손과 컵 사이에 열이 이동하는 방향을 화살표 → 로 표시해 보세요.

열은 온도가 높은 곳에서 낮은 곳으로 이동한다. 열은 이동하면 온도가 변한다.

▣ <학습지2-1> 실험: 얼음을 지켜라!

1. 아무것도 감싸지 않은 비이커, 에어캡, 알루미늄, 솜으로 감싼 비이커 실험 대조군: 아무것도 감싸지 않은 비커

같게 할 조건 : 얼음 크기, 비이커의 크기, 주변의 온도, 단열재의 양 다르게 할 조건 : 비이커를 감싸는 재료

·실험결과 알려주고, 학습지 작성하기.

Tip! 본 실험은 단열재의 종류에 따른 단열효과보다는 단열재의 유무로 인해 단열의 정도 를 알아 보는 실험이다. 실험결과는 교실 환경과 계절에 따라 차이가 있을 수 있으 므로 대조군과의 비교에 초점을 두어 실험을 진행 하도록 한다.

- 아무것도 감싸지 않은 대조군 비이커에 얼음이 가장 많이 녹아 물이 많다.

- 단열재를 감싸면 열의 이동이 덜 일어나는 것을 알 수 있다.

높은 온도

낮은 온도

열의 이동 완료

같은 온도

2. 어떤 재료가 얼음을 더 잘 지켜줄까요? 왜 그렇게 생각해요?

[답] 압축알루미늄스티로폼으로 감싼 비이커의 물이 가장 작으므로 단열이 가장 잘 되었다.

3. 실험 결과 조아의 가방 속 비밀 재료는 무엇일까요?

[답] 압축알루미늄스티로폼을 포함한 다양한 단열재

▣ <학습지2-2> 실험: 얼음을 지켜라!

겨울철에는 집 안의 열이 빠져나가지 않도록 하고, 여름철에는 집 밖의 열이 들어오지 않도록 하면 실내 온도를 적당히 유지할 수 있습니다.

이와 같이 열의 이동을 막는 것을 ( 단 열 ) 이라고 합니다. ( 단 열 ) 에는 보온과 보냉 두 가 지가 있습니다.

( 보 온 )은 따뜻함을 지켜서 주변으로 열이 전달되지 않도록 하는 것이고 ( 보 냉 ) 은 차가 움을 지켜, 주변의 열을 전달받지 않도록 하는 것입니다.

▣ <학습지3> 우리 주변에서 다양한 단열의 예를 찾아보아요.

- 우리 주변에서 다양한 단열의 예를 찾아봅시다. (아래의‘생활 속 단열’참고)

[답] 예시

·생활 속 단열

- 음식 보온 : 보온병, 보온 도시락, 보온밥통

신체 보온 : 털옷, 털모자, 털장갑, 여러 겹으로 옷을 껴입음 실내 보온 : 비닐하우스, 이중창, 커튼, 방한 테이프

- 소방복 : 불을 끌 때 소방관이 입는 옷으로 화재 시 열과 증기, 유독가스로부터 소방관 을 안전하게 보호하기 위해 만들어진 특수 보호복

방한복 겨울철 추운 공기를 막아 체온을 유지

한다.

이중창

겨울철 외부의 추운 공기를 막고, 실내 의 따뜻한 공기의 전달을 막아 실내온 도를 유지한다.

보온

아이스박스 열을 차단하여 외부의 따뜻한 온도의

전달을 막아 차가운 온도를 유지한다.

소방복 열을 차단하여 외부의 열로부터 피부

를 보호한다.

보온 도시락 따듯함을 지켜서 열의 전달을 막아 도

시락의 온도를 유지한다.

- 우주선이 지구 대기를 통과할 때 대기와의 마찰에 의해 발생하는 높은 온도에도 견디기 위해서는 우주선 전체가 완벽하게 단열되어야 하므로 우주선에서도 첨단 단열 재료가 사용된다.

▣ <학습지 4> 조아의 가방 속 비밀재료를 밝히자!

·양말로 어떻게 가방을 만들지? 문제를 생각해보고 해결안을 디자인해 봅시다.

상황 탐색

해결안 찾기 문제 발견

조아가 뒷동산에서 얼음물이 다 녹지 않았던 이유 는 조아의 특별한 보온·보냉 가방 때문이었다. 우 리에게 주어진 가방 만들기 재료는 양말 !

[답] 예시

보냉 가방을 만들면 되지 않을까?

열의 이동을 막아주는 단열재를 사용하여 제작하여 야겠다.

[답] 예시

어떻게 하면 차가운 얼음물을 오래 유지할 수 있을까?

해결안 개발하기

- 보온가방의 구조를 그림으로 그려보세요.

외부 디자인하기

완성 및 제작

평가 하기

Tip! 외부 디자인을 어려워하는 학생에게는 동물 을 떠올리게 하거나 좋아하는 캐릭터를 이 용할 수 있도록 유도해준다.

교재 <참고자료>에 나와 있는 '제작 순서' 참고.

Tip! 본인이 제작한 가방뿐만 아니라, 단열의 원리 를 잘 반영한 친구, 디자인이 재미있는 친구의 작품을 감상한 뒤, 평가 해보기.

▣ <학습지5> 단열, 이렇게 지키면 좋아요.

Ÿ 생활 속 단열 이렇게 지켜봅시다!

- 모둠별로 생활 속에서 단열을 지키면 좋은 점 한가지씩을 정해봅시다.

- 모둠별 아이디어를 모아 우리 반의 생활 속 단열 1,2,3을 정해보고 지켜봅시다.

·열의이동

- 복사: 열이 아무런 매질의 도움 없이 직접 이동하는 것

태양열(빛)이 진공 상태인 우주 공간을 지나 지구에 도달하는 방식

가려지면 그만큼 에너지 이동이 차단되는 것이고 따라서 바로 옆 부분이라 하더 라도 응달과 양달의 온도 차이가 크다.

- 전도: 물질을 매개한 열전달 방법

고온의(운동이 활발한) 입자들이 상대적으로 저온(운동이 미비한) 입자들과의 충돌로 에너지를 전달하는 방법

■ 참고자료

생활 속 단열 이렇게 지켜봅시다!

[답] 예시

1. 추운 겨울, 창문에 에어캡을 붙여서 밖에서 불어오는 찬바람을 막습니다.

2. 겨울에는 다 같이 내복을 입어 몸의 열을 높게 유지하여, 난방비를 절약합시다.

3. 보온·보냉병 가방을 들고 다니면서 원하는 온도의 물을 마십니다.

-대류: 질을 매개한 열전달 방법

열을 받은 에너지가 직접 이동하여 열을 전달하는 방식

불로 물을 데울, 바닥의 물이 열을 받아 입자의 운동이 활발해지고 따라서 입자 간격이 넓어지고, 밀도도 작아지고 그래서 위로 올라가게 되는데, 이 과정에서 열이 아래에서 위로 전달됩니다.

·단열(斷熱) 이란 ?

단열이란 열의 이동을 막는 것을 말한다. 열의 이동을 효과적으로 막기 위해서는 전도, 대류, 복사에 의한 열의 이동을 모두 고려해야 한다. 단열을 하면, 따뜻한 것은 따뜻하게, 차가운 것은 차갑게 보온(保溫: 온도를 일정하게 유지하는 것)이 된다. 따라서 보온병에는 따뜻한 물을 보관하기도 하고 찬물을 보관하기도 한다.

우리 생활에서 단열재는 열의 이동을 차단해주는 장치이다. 단열재는 열전도율이 낮은 물질이다. 집을 지을 때 쓰는 대리석은 철보다 열전도율이 낮으며 그보다 더 단열에 좋은 것은 나무이다. 요즘 쓰이는 단열재가 여러 종류 있는데 그 중 많이 쓰는 것이 스티로폼이 다. 단열재를 넣어 집을 지으면 나무만으로 집을 지은 것보다 겨울철 연료비가 훨씬 적게 든다.

복사 전도 대류

·보온가방 만들기 재료 안내

필요한 재료 예시

★ 단열을

위한 재료

보온가방으로 쓰일 재료 → 양말

* 양말의 장점은 무엇일까? 생활에서 쉽게 구할 수 있고, 신축성, 단 열 효과 등

열의 이동을 막아줄 단열재

→ 열이 전달되지 않는 물질들

(예 : 솜, 스티로폼, 수건, 플라스틱, 휴지, 천, 에어캡 등)

열의 손실을 막을 가방 마감 및 제작 재료

→ 벨크로, 아일렛 펀치, 비너, 스프링도트단추, 버클 부자재, 다양한 끈, 스토퍼 등

디자인 재료

모루, 방울솜, 펠트지, 단추, 인형눈, 리본, 패브릭스티커,

고무줄, 실, 바늘, 가위, 목공용 풀, 글루건 등

보온·보냉 가방 제작 순서

1. 보온·보냉 하고자 하는 물통 위에 양말 한 짝을 씌운다.

2. 단열재를 선택하여 붙이고, 또 다른 양말을 그 위에 씌운다.

(양말과 양말 사이에 단열재를 넣어야, 물통에서 보온·보냉 가방을 벗겨 내어도 형태가 유지된다.)

양말과 양말 사이에 선택한 단열재를 넣을 때, 옆면 뿐 만 아니라 바닥면 모두 재단하여 구성해야 한다. 또한, 어떻게 하면 열을 더 잘 차단할 수 있을지 입구를 생각해본다.

(이때 단열재를 옆면 뿐 만 아니라 바닥면까지 모두 재단하여 구성해야 한다.)

단열재 선택 및 붙이기

양말 씌우기

다시 양말 감싸기

3. 외부 디자인을 한다.

(준비물: 단추, 방울 솜, 펠트지, 모루, 인형 눈, 리본, 글루건)

4. 보온·보냉 가방 제작 아이디어 및 디자인 활동지를 바탕으로 보온·보냉 가방을 완성한다.

외부 디자인하기

<학생 예시작품>

·녹지 않는 눈사람을 만들 수 있을까 ?

우리는 추운 겨울 두껍고 긴 옷을 입어 따뜻한 우리의 체온이 내려가지 않도록 합니다. 그렇다면 눈 사람을 담요로 덮으면 더 빨리 녹을까요 ? 따뜻한 옷을 입은 우리의 몸처럼 눈사람도 따뜻해질까 요? 정답은 더 천천히 녹게 됩니다.

똑같은 양의 눈으로 두 개의 눈사람을 만들어 하나는 그대로, 하나는 얼굴만 남기고 담요로 꽁꽁 싸 줍니다. 그리고 시간이 지남에 따라 어떤 변화가 일어나는지 관찰합니다. 10분이 지나자 담요를 덮 지 않은 눈사람에서 단추가 떨어져 나가고 한 시간이 지나자 눈이 떨어지고 많이 기울어지더니 결국 은 더 이상 버티지 못하고 바닥으로 떨어지고 맙니다.

과연 담요를 덮은 눈사람은 어떻게 됐을까요?

신기하게 하나도 녹지 않았습니다. 실내온도를 재보니 16.7도, 담요 속 온도는 0.8도.

왜 그럴 까요 ? 우리가 알고 있는 담요는 분명히 우리 몸을 따뜻하게 해주는 데 말이죠.

비밀은 바로 열의 특성입니다. 열은 따뜻한 곳에서 찬 곳으로 이동하는 성질이 있습니다. 그러니 따 뜻한 실내에 눈사람을 두면 공기 중의 따뜻한 열이 눈사람에 이동해서 눈을 녹게 합니다. 그런데 담 요를 덮어주면 공기 중의 따뜻한 열이 담요에 막혀 눈사람에게 전달되지 않고, 담요 속은 눈사람에 서 나오는 차가운 기운으로 가득해져서 눈이 잘 녹지 않게 됩니다. 마치 냉동실처럼 차가운 상태가 유지 되겠죠? 그럼 왜 우리는 담요나 이불을 덮었을 때 따뜻할까요? 그것은 바로 담요나 이불 자체 에서 따뜻한 열이 나오는 것이 아니고, 우리 몸의 따뜻한 열이 담요나 이불에 막혀 밖으로 빠져나가 지 않기 때문에 따뜻한 것입니다. 이처럼 열의 이동을 막아서 따뜻하거나 차가운 상태를 유지하기도 합니다.

- ebs 클립뱅크 과학이 톡톡 (녹지 않는 눈사람을 만들 수 있을까 ? -단열)

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·조상들의 지혜 석빙고

냉장고도 선풍기도 없는 옛날 옛적, 여름철 무더위를 식혀줄 얼음을 어떻게 먹을 수 있었 을까요? 삼국시대 때부터 석빙고라는 얼음 창고가 있었습니다. 이는 한겨울의 얼음을 보관 했다가 여름에 사용하는 얼음저장고입니다. 조선 숙종 때의 기록에 의하면 경북 경주에 있 는 석빙고의 경우 한겨울에 얼려둔 얼음을 추석까지 사용했다고 합니다.

석빙고는 10평에서 30평 정도였는데 그 안에 저장하는 얼음의 두께는 12cm 이상이 되어 야만 했습니다. 바닥은 흙을 다지거나 그 위에 넓은 돌을 깔아 놓았습니다. 석빙고는 환기 구를 이용하여 더운 공기가 밖으로 빨리 빠져 나가도록 했고, 밖의 열이 쉽게 안으로 들어 오지 못하도록 진흙과 석회 등으로 지붕을 덮어 단열을 했습니다. 그리고 위에 잔디를 심어 태양열로 인하여 지표가 뜨거워지지 않도록 만들었습니다. 입구에는 벽을 설치하여 안으로 들어온 더운 공기가 석빙고 위쪽으로 가도록 하여 석빙고 내의 얼음이 빨리 녹지 않도록 하 였습니다. 그렇다고 얼음이 전혀 안 녹는 것은 아니었습니다. 따라서 얼음이 녹으면 녹은 물을 빨리 석빙고 밖으로 빼내는 것도 중요했습니다. 따라서 얼음이 녹으면 녹은 물을 빨리 석빙고 밖으로 빼내는 것도 중요했는데 그래서 석빙고 바닥에는 경사 진 배수로가 나 있습 니다. 이러한 석빙고는 기체의 대류, 단열, 태양열 등을 고려한 우리 조상들의 지혜가 빛나 는 과학적인 시설물입니다.

경주 석빙고 안동 석빙고 내부

기후에 대비한 집 디자인

1. 주제 개요

본 프로그램은 과학교과 교육과정 6학년 2학기 1단원 <날씨의 변화>단원 학습 중 오늘날 우리의 일 상생활과 밀접하게 관련되어 있는 여름철 날씨 변화의 특징을 중심으로 구성하고자 하였다. 우리나 라의 사계절 중 여름철에 폭염과 폭우의 특징을 보이는 날씨 변화의 이해를 위한 배경 지식으로‘태 양’과‘물의 영향’에 대해 살펴보고, 우리의 주거생활과 관련 하여 폭염 폭우에 적합한 집을 디자 인하는 활동을 미술교과 6학년 <나도 디자이너> 단원학습에서 우리가 살고 싶은 생활공간을 디자인 하는 내용과 연계시키고자 하였다.

먼저, 우리나라 집의 기본구조가 지역에 따라 다른 이유를 태양이 비치는 각도가 지역마 다 각기 다 르고, 지구표면의 태양열 반사 정도도 지역마다 차이가 있다는데 근거한다는 것과, 우리나라 지역 별 집의 기본구조도 이러한 것과 상관관계가 있다는 것을 이해하도록 한 다, 기후 변화가 우리의 주 생활에 지대한 영향을 미친다는 것에 대한 이해를 바탕으로 학습 자들의 집 구조에 대한 아이디어를 시각화할 수 있는 창의적 문제해결 프로그램을 구성함으 로서 융합인재 교육을 구현하고자 한다. 오 늘날 우리나라를 비롯한 세계 여러 나라의 기후는 자 연적, 인위적 요인에 의해 점차 변화하고 있고 이에 따른 의식주생활의 피해는 심각성을 더해간다. 전 세계적으로 이에 이러한 기후의 변화에 대비 하거나 기후변화를 막기 위하여 다각도로 모색하고 있 다. 이러한 시점에 본 주제는 학생들로 하여 금 기후변화와 자신의 일상생활과의 관계, 특히 주생활 (집 또는 집의 구조)과의 관계에 관심을 가질 수 있는 기회를 제공해 준다.

기후와 집과의 관계를 살펴보기 위해 세계의 주요 기후와 우리나라의 지역별 기후조건에 따라 각 기 다른 집의 특징을 구조를 중심으로 살펴본다. 우리나라의 여름철 기후 변화의 특징을 보이고 있 는 폭염과 폭우에 견딜 수 있는 건축의 기본 구조에 초점을 두어 모둠별로 집의 구조에 대하여 토론 을 하 고 집 구조 모형을 만들어 내구성을 실험해본 뒤 튼튼한 구조의 장점을 선택하여 폭염 폭우에 적합한 완성된 집 형태를 설계하고 디자인 해보는 활동으로 구성하였다. 특히, 본 프로그램은 집의 구조를 설계할 때 모둠별로 문제해결을 함께 할 수 있도록 하고, 완성된 집의 형태를 스케치 할 때 는 개별적 인 아이디어를 선보이며, 이후에 다양한 아이디어를 공유할 수 있는 시간을 주도록 하였 다. 이때, 학 생들이 단순히 집 하나를 디자인 해 보는 것에만 집중하는 것이 아니라 어떤 특정 기후 요인을 극복 하기 위해 어떤 특별한 디자인적인 요소를 고려하였는지를 염두에 두면서 완성된 집 형 태를 디자인 할 수 있도록 격려하도록 한다. 학생들은 날씨와 다양한 집 구조에 대한 아이디어 모색, 모형 제작에 대한 토론 및 협동 활동을 통하여 문제해결방안을 탐색하는 가운데 단원학습의 내용 이 우리의 삶과 직접적인 관련이 있음을 알게 되고 나아가 사고 확장의 기회를 제공할 수 있을 것으로

초등학교 6학년

2. 학습 목표

○ 내용 목표

- 날씨와 집 구조의 관계를 알 수 있다.

- 날씨와 우리나라 지역별 집(건축)구조 관계에 대해 설명할 수 있다.

- 우리나라의 날씨 변화에 알맞은 집 기본구조 모형을 디자인하고 제작 할 수 있다.

○ 과정 목표

- 날씨와 집 구조의 관계를 알 수 있다.

- 날씨와 우리나라 지역별 집(건축)구조 관계에 대해 설명할 수 있다.

- 우리나라의 날씨 변화에 알맞은 집 기본구조 모형을 디자인하고 제작할 수 있다.

3. STEAM 과목 요소

○ S: 날씨와 집 구조와의 관계 알기 / 우리나라의 날씨 변화 이해

○ T/E: 우리나라의 변화하는 날씨의 특성을 이해하여 집 구조 설계하기 / 재료의 성질을 잘 파악하고 집 구조의 특징을 잘 연결해보기 하여 집 구조 모형 설계하기

○ A：기능성과 아름다움을 고려한 집의 처마 스케치하기

4. STEAM 단계 요소

○ 상황제시

- 텔레비전 프로그램에서 세계 여러 나라의 사람들이 사는 다양한 집을 보고나서 왜 날씨와 지역에 따라 사는 집의 구조가 다른지에 대한 의문을 품는 찬우의 이야기로 시작된다.

- 찬우의 의문에 대한 스토리텔링은 날씨와 집의 관계에 대해 의문점을 갖게 하고 이를 출발점 으로 하여 우리나라의 집 구조가 지역마다 차이가 있는 이유를 날씨 변화를 근거로 살펴볼 수 있다.

- 세계의 열대, 건조, 냉대, 한대지역의 집들과 우리나라 북부, 중부, 남부지역의 한옥의 추녀의 깊이 및 지붕의 기울기가 날씨 변화에 따라 다른 특징을 보이는 것 등을 중심으로 함께 탐구 할 수 있도록 한다. 이를 토대로 창의적 설계단계에서 학생들이 우리나라 여름 철에 폭염, 폭우 현상으로 두드러지게 변화하고 있는 날씨에 적합한 집 구조 디자인을 위한 다양한 아이디어를 구상할 수 있도록 기회를 마련해준다.

○ 창의적 설계

- 최근 들어 우리나라를 비롯한 세계 여러 나라 날씨의 변화에 대한 동영상을 감상하고 이로 인해 생겨나는 피해의 심각성을 인식하고 주거환경과 관련하여 그 영향은 어떤지를 살펴보고 대처 방안 을 생각해 본다.

- 오늘날 우리나라 여름철에 나타나는 날씨 변화의 특징 인 폭염, 폭우를 극복할 수 있는 집의

구조를 모둠별로 탐색해 보고, 이에 알맞은 재료를 선정하여 창의적인 아이디어로 직접

집 구조 모형을 제작해 보도록 한다.

- 학생들이 단순히 집 구조 모형을 만드는 것에만 집중하는 것이 아니라 폭염과 폭우를 극복할 수 있도록 태양이 비치는 각도, 지구표면의 태양열 반사 정도 차이를 고려하여 집의 뼈대인 기둥과 지붕을 중심으로 어떤 점을 고려하였는지를 염두에 두면서 모둠원들과 토론하고 창의적인 아이디어를 도출하여 협력하여 디자인 할 수 있도록 한다.

○ 감성적 체험

- 우리나라의 날씨가 봄과 가을이 점차 사라지고 아열대성 기후의 징후를 보이고 있다.

봄철의 황사와 잦은 태풍 등의 보다 많은 기후 변화 현상들을 제시하여 창의적 설계 단계에 서 만든 집의 기본구조모형을 기초로 하여 각자 하나의 완성된 집을 스케치 해보도록 한다.

- <기후변화+집 디자인 공모전>이라는 상황을 설정하고 학습자 각각 건축디자이너가 되어 우리나라의 날씨변화의 현상을 고려한 집 디자인을 스케치해 보도록 한다. 완성된 스케치물 을 한 자리에 모아 놓고 서로의 아이디어를 공유하면서 집 이름을 지어보게 하고, 집의 구조, 기능, 미적인 고려가 잘 이루어졌는지 평가해 볼 수 있도록 한다. 본 수업은 날씨의 변화에 대한 과학적 지식을 바탕으로, 집의 기본구조 모형제작과 완성된 집 스케치를 위하여 다양한 아이디어 탐색과 시각화 과정으로 구성되었다.

- 과학과 디자인의 융합적인 본 수업을 통해 학생들은 주어진 문제를 창의적이고 유연한 사고 로 해결하게 된다. 나아가 학습자들은 주생활과 날씨 변화와의 관련성에 대하여 더욱 확장된 사고를 하고 생태건축 및 기후난민을 위한 도시설계아이디어 모색으로 연결시킬 수 있다.

과목

총차시

단원

과학: 1. 날씨의 변화 (6학년 2학기) <금성출판사> p.22-57 미술: 9. 나도 디자이너 (5-6학년 심화) <천재교육> p.70-77

사회: 1. 우리 국토의 모습과 생활 - 2 기후와 우리생활 (6학년 1학기) <두산동아> p.11-25 2. 세계 여러 지역의 자연과 문화(6학년 2학기 사탐), <두산동아> p.44-45

교육 과정

▶ 과학

이 단원은 6학년 2학기 1단원 <날씨의 변화> 단원 학습 중 날씨 변화의 이해를 위한 배경 지 식으로‘태양’과‘물의 영향’에 대해 살펴보고, 우리의 주거생활과 관련하여 날씨의 변화 와 계절별 날씨의 특징에 대하여 학생들을 이해시키기 위해 설정되었다.

◈성취기준

우리의 주생활과 밀접한 날씨가 과학과 관련이 있음을 알고, 과학의 소중함을 느껴 보는 시간을 가진다.

▶ 미술

이 단원은 6학년 <나도 디자이너> 단원학습에서 우리가 함께 살아가는 공간의 특징을 파악하 고 우리가 살고 싶은 생활공간을 디자인 하는 것을 목표로 한다..

◈성취기준

우리가 살고 싶은 공간을 창의적으로 만들 수 있다.

5. 지도안 총괄표

교육 과정

▶ 사회

1. 우리 국토의 모습과 생활 (1학기)

이 단원은 세계 속에서 우리나라의 위치와 영역을 확인하고, 국토의 자연환경과 교통, 자원과 산업, 문화, 인구와 취락 등의 인문 환경에 관한 주요 사실과 특성을 파악하도록 하는데 주안 점을 두고 있다.

◈성취기준

1. 우리나라 사람들의 생활모습을 통해 우리나라의 자연적 특성(기후, 지형 등)과 그 변화를 말할 수 있다.

2. 세계 여러 지역의 자연과 문화 (2학기)

이 단원은 다양한 인정과 민족 및 국가로 구성되어 있는 세계 여러 지역 의 자연적·인문 적 특성을 이해하고, 세계 여러 지역의 문화적 차이를 알 게 하는 데 주안점을 두고 있다.

3. 세계 여러 지역 사람들의 다양한 삶의 모습에서 발견할 수 있는 유사성과 차이점을 지리적 관점에서 이해하고, 문화적 차이를 존중하는 자세를 가진다.

학습 목표

1. 날씨와 집 구조의 관계를 알 수 있다.

2. 날씨와 우리나라 지역별 집(건축) 구조 관계에 대해 설명할 수 있다.

3. 우리나라의 날씨 변화에 알맞은 집 기본 구조 모형을 디자인하고 모형을 제작 할 수 있다.

흐름 문제제시 & 제작활동 학습자료(▶) 및 유의점(※)

<상황제시>

(30분) (1/3차시)

ⓈⒶ지역에 따라 왜 집의 구조가 다른지 생각해보기 - 지역에 따라 집의 구조가 왜 다를까요?

<상황제시>

어제 저녁, 찬우는 세계의 여러 나라 사람들이 사는 모습을 소개하고 있는 TV프로그램을 보았습니다.

TV가 끝나고 여러 장면이 머릿 속에 남았지만 특히, 아프리카 사막지역의 흙으로 만든 지붕이 평평한 집, 네팔의 히말 라야산맥지역 사람들의 주거지인 돌을 쌓아 올린 집, 동남아시아의 수상가옥이 생생하게 오늘도 떠오릅니다. 왜 지역에 따라 집의 구조가 다른 것일까요? 찬우가 우리에게 질문을 던져 오네요.

▶PPT 2-3

Ⓢ날씨 변화에 따라 집의 구조가 달라질까요?

우리나라 지역별 집의 구조는 날씨 변화와 어떠한 관계가 있을까요?

토의 토론

·1차시 학습 목표 제시

날씨와 집 구조와의 관계를 알 수 있다.

Ⓢ날씨가 다르면 집의 구조도 달라요.

▣ 활동 1

- 세계의 지역별 집의 구조와 날씨 관계 탐색

- 열대기후, 건조기후, 냉대기후, 한대기후의 집의 구조 탐색 하기

▶PPT 4-15