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1. 주제 개요

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Academic year: 2022

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변화를 민감하게 느끼고 자신의 필요와 관심사를 적극적으로 반영하여 효과적으로 대처할 수 있는 능동적 학습자의 양성이 필요합니다. 기존의 과학기술 교육은 대체로 기존의 정립된 지식을 교과서의 위계적 개념 순서에 따라 가르치도록 설계된 것입니다. 이에 비해 융합인재교육(STEAM)은 주변의 문제로부터 시작하 고 많은 학문 체계를 연결함으로써 학생들의 흥미와 이해를 높이고 융합적 사고와 문제해결 능력을 계발 하는 목적을 가지고 있습니다.

또한, 앞으로의 인재 양성에 필요한 소양으로 창의성과 인성이 동시에 강조되고 있습니다. 다양하고 복잡 한 사회 속에서 자신과 공동체의 삶을 이해하고 발전시켜 나가기 위해서는 ‘창의적 인성’과 ‘인성이 뒷받침 된 창의성’이 필요하기 때문입니다. 융합인재교육 즉, STEAM(과학Science, 기술 Technology, 공학 Engineering, 예술 Arts, 수학 Mathematics)교육은 ‘상황 제시, 창의적 설계, 성공의 경험’ 등의 요소를 통해 융합 시대의 창의성을 기를 수 있으며, 인성 교육과의 유기적 결합으로 상호 상승효과를 이끌어낼 수 있습니다.

적정기술은 여러 주제 중에서도 과학기술의 본질적인 역할에 대해 생각해보면서 과학기술이 인간을 위해 긍정적으로 기여할 수 있는 부분에 대해 직접적으로 학습할 수 있는 의미 있는 주제입니다. 급격한 기술 발전에서 소외된 90%의 사람들을 보듬을 수 있는 따뜻한 기술이 적정기술이며, 과학적 소양을 가진 미래 시민으로서 적정기술의 개념과 필요성을 인식하고 더 나아가 창의적인 적정기술 개발 경험을 갖는 것은 매우 중요합니다. 과학기술 기반의 융합적 사고를 바탕으로 창의적으로 문제를 해결하는 융합인재교육 (STEAM)의 취지를 잘 살릴 수 있으며 인간성과 공동체의 회복을 지향하고 있어 감성적 체험을 경험할 수 있는 의미 있는 프로그램이 될 것입니다.

‘아주대학교 적정기술 STEAM 프로그램 개발팀’은 한국과학창의재단과 함께 적정기술의 의미와 융합적 특성을 담을 수 있는 교재 개발의 필요성을 공감하며 학교현장에서의 활용이 용이하면서도 기존의 수업을 대체할 수 있는 ‘교과 대체형 프로그램’을 개발하고자 하였습니다. 모든 프로그램은 교육 과정을 기반으로 하였으며 적정 기술 분야 및 각 학문 분야의 전문가, 교육 컨텐츠 개발 전문가, 헌신적인 현장교사들이 서 로 힘을 모아 개발하였습니다. 또한 본 프로그램에서는 적정기술과 학생의 일상적 상황을 자연스럽게 연결 한 상태에서 문제중심학습(PBL)과 창의적문제해결이론(TRIZ) 등의 수업 방법을 적용하여 학생의 참여도를 극대화하며 진로탐색 활동 등 다양한 체험활동이 가능하도록 구성하였습니다.

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다음의 <표1>은 각 학년별 교재의 주제에 따른 세부 프로그램 목록입니다. 초등학교 3~4학년과 5~6학 년은 두 가지 주제 총 6차시로 구성되었으며, 중학교와 고등학교 프로그램은 4가지 주제 총 10차시로 이 루어졌습니다.

<표1>주제에 따른 세부 프로그램 목록

대상 차시 주제

초등 3~4학년 3 연필 없이 공부하기 3 공 없이 축구하기

초등 5~6학년 3 꼬마 에디슨의 빛 만들기 체험 3 신선하게 & 안전하게

중학교

2 물은 인권이며, 생명이다 3 불평등한 여름과 겨울!

3 극복하자! 날씨!

2 실패일까? 성공일까?

고등학교

3 인공적인 빛 없이 생활하기 2 깨끗한 물 없이 생활하기 3 에너지 없이 생활하기 2 건강하게 생활하기

초등학생을 위한 프로그램은 연필이나 축구공 등 자신에게 가장 친숙한 필수품을 제한함으로써 현실적

‘결핍’을 느끼고 이와 관련된 다른 나라 또래 친구들의 어려움을 간접적으로 경험하게 합니다. 또한 이러한

‘결핍’을 해소할 수 있는 방법의 필요성을 느끼게 하고 물질의 여러 특성을 배움과 동시에 창의적인 노력 으로 자신이 직접 대체품을 만들 수 있도록 합니다.

중학생을 위한 프로그램은 더 넓게, 우리나라에서 발생할 수 있는 문제를 해결하는 과정을 체험함으로써 과학과 기술에 대한 이해를 넓히는 의도를 가지고 제작되었습니다. ‘적정기술’에 대한 본래적 의미를 전달 하며 적정기술이 나와 먼 것이 아니라 나와 우리 모두를 위해 필요한 기술임과 동시에 여러 사람과 다양 한 지식과 노력이 결합되어야 함을 느끼도록 합니다.

고등학생을 위한 프로그램은 '적정기술’에 대한 기본적인 이해를 바탕으로 우리 이웃, 우리나라 농어촌 지역, 제3세계 또는 개발도상국 등의 지역의 현실 문제까지 관심의 영역을 확장하여 이를 해결하고자 하 는 의지와 방편을 습득하도록 합니다.

본 프로그램이 추구하는 가치는 ‘사람을 살리는 따뜻한 마음과 기술’입니다. 우리가 배우고 가르치는 과학 기술의 최종목표는 결국 사람과 사람이 모인 공동체의 행복과 발전이며, 이런 가치를 학생들이 자연스럽게 체득하여 실천할 수 있기를 바랍니다.

1. 주제 개요

'적정기술’에 대한 기본적인 이해를 바탕으로 나의 주위에서부터 제품이 결핍된 가상의 상황을 경험하고 그 문제를 해결하기 위한 방법으로 적정기술을 적용하게 하여 적정기술이 나와 먼 것이 아니라 나와 우리 모두를 위해 필요한 기술임을 인식하게 합니다. 이를 바탕으로 우리 이웃, 우리나라 농어촌 지역, 제3세계 또는 개발도상국 등의 지역에서 필요로 하는 적정기술에 대한 관심을 높이고, 따뜻한 인성을 지닌 미래 창의융합 인재 육성에 기여하고자 합니다.

첫 번째 주제인 ‘인공적인 빛 없이 생활하기’에서는 실내․외, 낮과 밤 구분 없이 사용하고 있는 빛이 우리 에게 얼마나 큰 영향을 주는지에 대해 알아보고 현재의 우리가 아닌 과거의 조상들이 빛을 얻기 위해 사 용한 방법에 대해 탐구해봅니다. STEAM 학습법과 TRIZ 기법을 이용해 수업을 구성하고 학생들이 스스로 탐구하며 과제를 해결할 수 있도록 수업을 구성하였습니다.

교실에서 수업을 할 때 흐린 날은 물론이고 맑은 날에도 대부분의 교실에서 조명을 켜고 수업을 받습니 다. 우리와 같이 쉽게 전기 에너지를 사용할 수 있는 나라가 아니라면 어떻게 빛이 필요할 때의 문제점을 해결할 수 있을까요? 인터넷과 언론을 통해 많이 알려진 방법이 바로 페트병을 활용한 방법이 있습니다.

페트병에 물을 담는 것만으로 얼마나 밝은 빛을 얻을 수 있는지 직접 제작하며 탐구해봅니다. 이 때 사진 과 같은 방식으로 확인하기는 어려우므로 태양광 대신 백색 LED를 연결해 집안에서도 사용할 수 있도록 제작합니다.

두 번째 주제인 ‘깨끗한 물 없이 생활하기’에서는 여러 가지 방법으로 물을 얻을 수 있지만 그 중에 물을 운반하는 방법에 대해 탐구해봅니다. 과거에는 모든 나라가 집에서 필요한 물을 얻기 위해 다양한 방법을 시도했고, 우리나라도 멀리 있는 물을 길어오기 위해 항아리를 이용하거나 물지게나 물수레를 이용하기도 하고 집에서 가까운 곳에 우물을 파기도 했습니다. 현재는 상수도를 이용해 편리하게 이용하고 있지만 빈 곤국에서 물을 쉽게 구하지 못해 많은 어려움을 겪고 있다. 인터넷을 통해 많이 알려진 Q-드럼에 대해 탐 구해보고 개선할 수 있는 방법에 대해 알아봅니다.

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세 번째 주제인 ‘에너지 없이 생활하기’에서는 현재 전 세계적인 에너지 문제의 심각성을 인식할 수 있도 록 구성하였으며, 특히 개발도상국의 경우 전기를 공급받지 못하고 있는 현실을 이해할 수 있도록 했습니 다. 이 과정에서 문제의 범위가 우리나라가 아닌 전 세계로 볼 수 있는 시야를 키우며, 적정 기술 개발 프 로세스에 대한 이해 및 적용, 우리나라의 전통 기술들에 대한 접목, 전통 기술을 이용한 사례로 온돌의 이 용에 대해 소개하고 있습니다. 온돌 제작을 통해 전통 기술에 대한 인식과 적정 기술의 적용 등을 함께 생각할 수 있도록 구성하여 우리 주변의 기술을 학생들이 응용 및 적용 할 수 있도록 하여 적정 기술이 어려운 기술이 아니라 따뜻한 마음에서 출발하고, 현재의 상황을 이해하는 기술이라는 측면을 이해할 수 있도록 하였습니다.

STEAM의 체계와 TRIZ를 이용해 수업을 구성하여 학생들이 스스로 탐구하며 과제를 해결할 수 있도록 하고, 이 과정에서 학생들은 에너지 문제 해결을 직접적인 방법과 간접적인 방법으로 나누어 생각할 수 있도록 하였습니다. 이러한 방법을 나눈 것은 학생들이 스스로 적정 기술을 개발하는 적극적 측면과 생활 주변의 문제를 해결하려는 소극적 측면을 고려한 결과입니다.

네 번째 주제인 ‘건강하게 생활하기’에서는 선진국과 개발도상국의 평균 수명을 비교해 보았을 때 문제가 되고 있는 질병 문제에 대하여 생각해 보고 어떻게 하면 건강하게 생활할 수 있는지를 탐구해보는 것입니 다. 건강하게 살기 위해서는 보건 의료에 대한 고려와 함께 우리나라의 건강한 삶이 아닌 다른 나라와의 협조가 중요하며, 기술의 중요성과 함께 질병 문제에 대한 인식도 같이 생각해 보기 위함입니다.

2. 학습 목표

내용목표

조명과 LED의 원리에 대해 알아본다.

돌림힘에 대해 알아본다.

바퀴와 돌림힘과의 관계를 이해한다.

축바퀴의 원리를 적용한 적정기술에 대해 알아보자.

에너지 문제에 대해 알아본다.

적정기술의 개발 프로세스를 이해한다.

우리나라 전통 기술 ‘온돌’에 대해 알아본다.

문제 해결 방법 트리즈를 이해한다.

보건의료와 관련된 적정기술에 대해 알아본다.

건강하게 살기 위한 다양한 문제에 대하여 적정기술의 관점에서 생각한다.

과정목표

▸ LED 페트병 전구 및 LED 젤네일 매니큐어를 이용한 실험 및 제작을 수행한다.

▸ 바퀴의 원리를 알기 위해 축바퀴를 이용한 실험을 한다.

▸ 돌림힘의 원리를 이해하기 위해 반자동 인형을 제작해본다.

온돌을 만들어본다.

트리즈를 적용하여 에너지 적정기술을 생각하고 모형을 만들고 발표한다.

트리즈를 적용하여 건강하게 생활하기 위한 조건을 모형을 만들고 발표한다.

3. 과목 요소

: 물리Ⅰ

p-n 접합 다이오드의 특징을 이해한다.

반도체 소자인 LED의 작동 원리를 이해한다.

태양 전지의 원리를 안다.

태양 전지가 생활에 어떻게 사용되는지 사례를 찾아본다.

돌림힘의 의미를 알고 이를 지레에 적용할 수 있다.

일의 원리를 이해한다.

지레의 원리가 응용되는 사례를 알 수 있다.

역학적 평형을 이해하고, 구조물의 안정성을 설명할 수 있다.

(4)

: 과학

에너지와 환경을 이해한다.

에너지 문제와 미래를 이해한다.

재생 에너지, 신에너지, 에너지 신기술의 원리를 안다.

건강관리를 이해하고, 질병을 예방할 수 있는 방법, 치료할 수 있는 방법을 찾아본다.

우리나라의 전통 기술을 적용할 수 있다.

LED 페트병 조명을 설계 후 제작한다.

Q-드럼을 개선한 물 운반 적정기술을 설계한다.

에너지 문제를 생각 한 후 적정기술 작품을 설계 후 제작한다.

온돌을 설계하여 제작한다.

건강하게 살기 위한 적정 기술 작품을 설계 후 제작한다.

LED 페트병 조명 디자인하기

적정기술 디자인하기

태양 전지 면적에 따른 전력을 계산한다.

원의 반지름과 크기를 이해하고 곡률에 대해서도 알아본다.

삼각형의 무게중심을 이해하고 다각형의 무게중심에 대해서도 생각해본다.

4. 단계 요소

상황제시

▪ 주제 1. 인공적인 빛 없이 생활하기

[아시아경제 김수진 기자] 정부가 지나친 인공조명이나 조명 영역 바깥까지 새어 나오는 빛을 '빛 공해'로 규정했다. 지나치게 많은 빛을 발하는 건축물 조명이나 전광판 조명 소유주는 내년 2월부터 최대 1000만원 의 벌금을 내야 한다.

환경부는 1일 '인공조명에 의한 빛 공해 방지법'을 공포하고 빛 공해를 국가 차원에서 환경오염으로 규정하고 관리하겠다고 밝혔다. 그간 별다른 기준이 없었던 조명기구 빛 공해를 잡기 위해 나선 것.

빛 공해는 인공조명을 부적절하게 사용해 과도한 빛이나 비추려고 하는 조명영역 밖으로 누출되는 빛 이 건강과 환경에 피해를 주는 상태를 가리킨다.

환경부는 빛공해 발생 지역을 영향에 따라 4종으로 구분해 조명환경관리구역으로 지정할 예정이다.

해당 지역의 소유자나 관리자는 빛 방사 허용기준을 지켜야 한다. 환경부는 관리구역의 건축물 조명이 나 도시기반시설 조명 등을 고려해 빛 방사허용기준을 정할 예정이다. 빛 방사 허용기준을 준수하지 않을 경우 300만원 이하의 과태료가 부과되며, 개선명령이나 사용제한 명령을 이행하지 않을 경우 최 대 1000만원 벌금이 매겨진다. 한편 각 시/도지사는 관할 지역의 빛 환경이 주변 지역에 미치는 영향 을 3년에 1회 이상 평가해야 한다.

환경부 관계자는 "조명을 끄고 어둡게 지내자는 것이 아니라 불필요한 빛을 최소화하자는 것"이라며

"조명영역 관리로 낭비되는 빛을 줄이면 건축물 조명은 37.5%, 가로등은 46%의 전력소비를 줄일 수 있을 것으로 기대한다."고 말했다. 환경부는 빛 공해 저감 설계기술을 개발, 보급하는 등 빛 공해 개선 독려에 나설 예정이다. 빛 공해 방지법은 세부 시행령 확정 후 내년 2월부터 적용된다.

(출처: 아시아경제 - 환경부, "과도한 빛은 공해"... 빛공해방지법 공포)

<출처 :

http://dicagallery.com/140204734886>

앞의 글은 우리나라에서 2012년 2월에 공포된 법안을 다루는 기사입니다. 과도할 정도로 많이 사용 되고 있는 인공조명이 없다면 우리의 생활은 어떻게 될까요?

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▪ 주제 2. 깨끗한 물 없이 생활하기

- 옹달샘 동요천국 | 유치원 동요

(1절)

깊은 산 속 옹달샘 누가 와서 먹나요 깊은 산 속 옹달샘 누가 와서 먹나요 새벽에 토끼가 눈비비고 일어나 세수하러 왔다가 물만 먹고 가지요 (2절)

맑고 맑은 옹달샘 누가 와서 먹나요 깊은 산속 옹달샘 누가 와서 먹나요 달밤에 노루가 숨바꼭질 하다가 목마르면 달려와 얼른 먹고 가지요

- KBS 인간의 조건 - 물 없이 살기 편

유엔개발계획(UNDP)이 2006년 인간개발보고서에서 발표한 인간이 하루를 살아가는데 필요한 최소한의 물의 양은 20 L라고 합니다. 하지만 대한민국의 국민들은 하루 평균 335 L의 물을 사용한다고 합니다. 하루에 20 L의 물을 이용해서 생활하기에 도전해 봅니다. 먹고 씻고 그 외에 사용되는 모든 물이 포함되는 것입니다.

<출처 : http://blog.naver.com/PostView.nhn?blogId=maummonthly&logNo=40191200050>

아침에 일어나 세수하고 밤이 되어도 물을 마셔야 하는데 이러한 물 없이 생활하는 하루를 생각해 본적이 있나요?

▪ 주제 3. 에너지 없이 생활하기 - 에너지 문제의 심각성

에너지와 관련해서 거역할 수 없는 두 개의 법칙이 있다. 우주가 가지고 있는 에너지의 총량은 일정하며 창조되거나 소멸되지 않는다는 에너지 보존의 법칙, 즉 열역학 1법칙이 다.

에너지는 연료가 가지는 화학에너지에서 터빈의 기계적 에너지로, 곧 전기에너지로, 그 리고 산업의 동력이나 열에너지로 바뀌어 가며, 지구 안과 밖으로 옮겨 다닐 뿐 총량은 언제나 불변한다는 법칙으로 누구도 범할 수 없는 에너지 계의 헌법 1조이다.

또 하나가 열역학 제2법칙으로 에너지를 사용하여 그 형태가 변할 때, 우주의 가용한 에너지는 줄어들며, 대신 덜 가용한 에너지가 늘어난다는 법칙이다.

가장 가용성이 떨어지는 에너지가 열에너지이다. 한번 열에너지로 바뀌면 이를 가용한 에너지로 모두 바꿀 수는 없다.

각종 전지나 LED조차도 가용한 에너지에서 열을 거치지 않으려는 노력에서 태어났지만 에너지 형태가 바뀌는 과정에서 본의는 아니라도 크고 작은 열에너지를 발생한다.

현재는 온통 최초의 에너지원으로 화석연료의 폐해에 초점이 맞추어지고 있다. 수억년 전부터 동식물의 시신으로부터 만들어졌다는 화석연료를 산업 혁명 이후 200년 동안 탕 진하기도 했지만 이보다는 화석연료의 사용에서 오는 이산화탄소의 발생과 이에 따른 지 구 온난화 문제의 심각성을 앞서 거론한다. 이런 관점에서 태어난 것이 태양, 풍력, 조력, 바이오에너지 등 신재생에너지로 이산화탄소의 발생도 최소화하고 고갈되어 가는 화석연 료의 대를 잇는 에너지로 지목한다.

그러나 오랫동안 농축된 높은 에너지 밀도의 화석연료를 그날 받은 태양에너지로, 그날 부는 바람으로 당장 이길 수는 없는 일이다. 더구나 탐사 또는 채굴 기술의 발달로 매장 량과 가채량이 늘어나고, 암석에 깃든 셰일가스로부터도 천연가스가 얻어지고 있어 화석 연료에의 미련을 떨치기는 여간 어려운 일이 아니다.

각국정부는 이를 배출권거래제, 탄소세, 신재생에너지 공급 의무화제, 이름도 생소한 신 재생에너지 공급인증서 (REC) 가중치 등등 현재적 관점에서 인위적 잣대나 재화의 흐름 으로 해결하려 한다. 이것은 에너지 이상향을 그리는 완벽한 미래 시뮬레이션이 가능할 경우를 전제로 한다. 태양에너지도, 풍력도, 바이오에너지도 거저가 아니며 단지 1차적 에너지인 화석연료를 다른 것으로 바꾸는 일에 지나지 않는다. 이로 인해 예상치 못한 재 앙이 지구 온난화의 그것보다 더 빨리 올 것을 배제하긴 어렵다.

<출처: 에너지 경제 신문 – 에너지 문제의 유일한 대안>

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▪ 주제 4. 건강하게 생활하기 - 선진국과 개발도상국의 평균 수명은?

전세계인구가 69억명이다. 그중에서 중국 인구가 13억명, 인도 인구가 12억명, 아프리카 인구가 10억명이다. 이 셋을 합하면 35억명으로 세계 인구의 절반이 넘는다.

후진국일수록 남녀 평균수명이 짧고 인구증가율이나 출산율이 높고, 선진국일수록 남녀 평균수명은 길고 인구증가율이나 출산율은 낮다. 이것은 빨리 죽을수록 그 인력을 대체하 기 위해서 빨리 많이 낳고, 늦게 죽을수록 그 인력을 대체할 필요가 없기에 천천히 적게 낳는 것으로 보인다. 그리고 후진국일수록 보건 위생의 낙후, 질병 문제의 미해결로 인해 영아사망률이 높기 때문에 상쇄된 만큼을 더 낳게 된다.

평균수명, 인구증가율, 출산율, 영아사망률 등이 도시화와 상당한 관련을 맺고 있다는 것을 알 수 있다. 선진국일수록 도시화가 진행되어 있으며, 후진국일수록 도시화를 향해 서 달려가고 있다는 것을 알 수 있다. 이는 도시의 보건 위생과 밀접한 관련이 있는 것으 로 보인다.

후진국과 선진국의 평균수명이 거의 20살 차이가 난다는 것은 가히 충격적인 사실이다.

이것이 자연적, 사회적 환경에 의해서 상당히 많이 좌우된다는 것을 볼 수 있다. 이런 자 연적, 사회적 환경을 만든 것은 사실 인간의 과학과 기술에 의해서다. 그러므로 과학과 기술의 발전에 의해서 인간의 수명이 어디까지 연장될 수 있을지 자못 궁금해진다. 정말 로 120살까지 건강하게 살 수 있을지도 모르겠다는 생각이 현실적으로 들리기 시작했다.

세계적인 빈곤은 아프리카와 아시아에 집중되어 있다. 이 두 지역이 전세계 인구의 절반 이상을 차지하고 있다. 따라서 7대륙 중 아시아와 아프리카의 문제를 해결하지 않는다면 나머지 대륙이 아무리 노력을 한다고 해도 지구적인 기아와 빈곤과 질병 문제는 해결할 수 없다. 이 두 대륙에 많은 관심과 노력을 기울일 때이다.

<출처: ‘2010년도 세계인구현황보고서’에서 발췌>

창의적 설계

▪ 주제 1, 2

창의적 설계 첫 번째 단계에서는 LED 젤 네일 아트를 이용해 빛의 성질에 대해 탐구해보고 적정 기술에 사용된 페트병과 세제를 이용한 조명 장치를 직접 제작하며 보다 개선된 조명 장치를 설계 합니다. 두 번째 단계에서는 바퀴를 이용한 운송 방법에 대해 탐구해보고 액체인 물을 운반하기 위해 사용되고 있는 적정 기술을 알아본 후 새로운 운송 방법을 개발합니다.

1차시에서는 인공적인 빛에 대해 알아보고 인공적인 빛을 필요한 곳에 쉽고 안정적으로 공급하기 위한 적정 기술에 대해 탐구하는 과정입니다. 직접 자연광을 이용한 페트병 세제 조명을 체험하며 원리를 이해한다.

2차시에서는 친환경 조명으로 주목받고 있는 LED의 원리를 이해하고 특징을 알아보기 위해 LED 젤 네일 아트로 빛에 대해 탐구합니다.

3차시에서는 페트병 세제 조명과 LED 젤 네일 아트를 이용한 나만의 친환경 조명을 디자인하고 새로운 과학 기술을 한 가지 이상 추가하여 조명을 설계하고 제작합니다.

4차시에서는 생활에 꼭 필요한 물이 가까운 곳에 없어서 멀리서 가져와야 하는 사람들에게 필요 한 적정기술에 대해 알아봅니다. 물을 운반할 때 사용되는 도구에 적용된 과학적 원리를 탐구하는 과정이 포함되어 있습니다.

5차시에서는 Q-드럼의 장점과 단점을 확인해보고 단점이 크게 작용하는 환경에 필요한 운반 도구 를 설계합니다. 이 과정에서 TRIZ 기법을 적용합니다.

▪ 주제 3, 4

창의적 설계 첫 번째 단계에서는 온돌을 제작해 보고, 에너지와 관련된 적정기술을 직접 생각해 보고, 모 형까지 설계해보자. 두 번째 단계에서는 건강하게 생활하기 위한 방법에 대해 탐구해보고 적정 기술을 개 발합니다.

감성적 체험

감성적 체험 단계에서는 매시간 탐구내용을 활동지에 정리하고 창의적 설계를 통해 제작된 결과물들 을 서로 감상한 후 자기평가와 동료평가를 합니다. 활동에 대한 목표한 결과를 확인할 수 있고 모든 활동들이 유기적으로 연계되어 다음 차시에 대한 도전의식을 높여 줍니다.

(7)

5. 지도안 총괄표

과목 1~2주제 : 물리 / 3~4주제 : 1학년 과학 총차시 10

단원

1주제 (1~3)

물리: 태양 전지와 신․재생 에너지 미술 : 미술과 생활

2주제 (4~5)

물리: 역학적 평형 기술가정 : Ⅳ. 수송 기술 3주제

(6~8)

과학: Ⅵ. 에너지와 환경 3. 에너지 문제와 미래 ­ 에너지 자원의 문제 기술가정 : Ⅱ. 가정생활과 문화 2. 식․의․주 생활 문화

4주제 (9~10)

과학:Ⅴ. 인류의 건강과 과학 기술 2. 과학적 건강 관리 - 건강 관리, 3. 첨단 과학과 질병 치료 - 질병 치료

운동과 건강 생활 : 건강과 자기 관리

교육과정 목표

1주제

물리: 자연현상에 대한 흥미와 호기심을 가지고 탐구하여 물리학의 기본 개념에 대한 이해를 바탕으로 과학적 사고력과 창의적 문제 해결력을 길러 사회 생활에 필요한 과학적 소양을 기른다.

미술 : 생활 속에서 미술의 기능과 소통 방식을 이해하고 적용한다.

2주제

물리: 자연현상에 대한 흥미와 호기심을 가지고 탐구하여 물리학의 기본 개념에 대한 이해를 바탕으로 과학적 사고력과 창의적 문제 해결력을 길러 사회 생활에 필요한 과학적 소양을 기른다.

기술가정 : 수송시스템에 사용되는 에너지원의 종류와 이용 분야를 이해하고, 수 송 기술과 관련된 문제 해결 능력과 창조적 능력을 개발하기 위한 모형 수 송 물체를 만드는 체험 과정을 통하여 관련된 일과 직업 세계를 이해한다.

3주제

과학 : 자연현상에 대한 흥미와 호기심을 가지고 탐구하여 과학의 기본 개념에 대 한 이해를 바탕으로 과학적 사고력과 창의적 문제 해결력을 길러 사회생 활에 필요한 과학적 소양을 기른다.

기술가정 : 우리나라와 세계 여러 나라의 식․의․주 생활 문화의 변화를 살펴봄 으로써 미래의 다양한 가정생활의 방향을 세우고 생활의 변화와 관련된 직업세계를 탐색하여 진로계획에 반영할 수 있다.

4주제

과학: 자연현상에 대한 흥미와 호기심을 가지고 탐구하여 과학의 기본 개념에 대 한 이해를 바탕으로 과학적 사고력과 창의적 문제 해결력을 길러 사회생 활에 필요한 과학적 소양을 기른다.

운동과 건강 생활 : 건강한 몸과 마음에 대한 올바른 이해와 인식을 갖고, 건 전한 생활 습관과 대인 관계를 통하여 건강한 의식과 생활 환경을 관리 할 수 있도록 한다. 자신 및 타인의 신체를 존중하면서 스스로의 건강 의 식과 실천 행동에 대한 비평 능력을 개발할 수 있다.

학습목표

1주제 1. p-n 접합 다이오드의 특징을 이해한다.

2. 반도체 소자인 LED의 작동 원리를 이해한다.

2주제

1. 돌림힘의 의미를 알고 이를 지레에 적용할 수 있다.

2. 지레의 원리가 응용되는 사례를 알 수 있다.

3. 역학적 평형을 이해하고, 구조물의 안정성을 설명할 수 있다.

3주제 1. 에너지 문제를 이해한다.

2. 적정기술로 에너지 문제를 해결한 사례를 이해한다.

4주제 1. 보건의료의 문제를 이해한다.

2. 적정기술로 보건의료의 문제를 해결한 사례를 이해한다.

1~3차시 주제 1. 인공적인 빛 없이 생활하기

흐름 문제제시 & 제작활동 학습자료(‣) 및 유의점(※)

<상황 제시>

인공적인 빛에 대해 생각해보기

(15분) (1/3차시)

▪뉴스자료 (5분)

- 빛공해방지법에 대한 뉴스를 읽은 후 일상 생활에서 사용하 고 있는 인공적인 빛을 모두 적어본다.

▪빛의 필요성 (10분)

- 인공적인 빛 중에서 가장 중요하다고 생각하는 빛이 어느 날 갑자기 한순간 사라져버린다면 우리의 생활이 어떻게 달라질 지 적고 발표해보자.

TIP 활동지에 개개인이 각자 기록한다.

‣ PPT 1

<창의적 설계>

빛과 관련된 적정 기술은 무엇이 있을까?

(35분) (1/3차시)

▪적정 기술에 대해 알아보기 (5분)

- 적정기술의 역사에 대해 알아보며 현재는 지속가능한 기술 sustainable technology로 발전하고 있다.

▪슬로건 만들기 (5분)

- 인간이 제안하고, 과학은 탐구하며, 기술은 순응한다 (People Propose, Science Studies, Technology Conforms). 적정기술을 표현 슬로건과 같이 자신만의 슬 로건을 제작해본다.

▪히말라야 오지에 필요한 빛(25분)

- 네팔 히말라야 산맥의 입구에 해당하는 라마호텔 마을 8가구에 빛을 공급하려고 한다. 재료를 운반하고 설치하는

과정까지 계획하고 설계해보자.

- 모둠별로 발표를 한다. 이 때 TRIZ 기법을 이용해 하나의 모 둠별 발표가 끝날 때 마다 질문을 통해 하나씩의 모순된 조건을 제시한다. 발표가 끝나고 나면 모둠별로 모순된 조 건을 해결하기 위한 토의를 한다.

‣ PPT 2

‣ PPT 3

젤 네일 아트를 이용해 LED의 원리를 이해하자

(50분) (2/3차시)

▪LED 페트병 조명 체험하기(20분)

- '모저램프‘와 같은 구조로 제작하지만 지붕을 뚫는 형태로 태양광을 이용하기는 실험실 여건에서 불편함이 있어서 태 양광 대신에 LED 광원을 이용할 수 있는 형태로 제작하고 커튼을 닫고 소등한 상태에서 체험할 수 있도록 한다.

‣ PPT 4

(8)

젤 네일 아트를 이용해 LED의 원리를 이해하자

(50분) (2/3차시)

▪LED 젤네일 아트(30분)

- 네일샵에서 받을 수 있었던 LED 젤네일 아트가 홈쇼핑에도 종종 등장한다. LED의 종류에 따라 어떤 특징이 젤네일을 가능하게 하는지 탐구해보자. 젤네일 아트를 이용해 악세 사리를 디자인해보자.

TIP 다음 차시에 진행할 나만의 LED 페트병 조명에 대 한 준비 과제를 준다.

‣ PPT 5

※ 방향을 못 잡는 모둠에게 는 교사의 개별 발문을 통해 가이드라인을 주되 되도록 학생들의 질문을 바탕으로 수업을 끌어간다.

새로운 대체연필 제작하기 (30분) (3/3차시)

▪나만의 LED 페트병 조명(25분)

- 다양한 색과 모양의 페트병을 각자 준비하도록 하고 조명 을 설계하도록 한다. 나만의 조명에는 과학적인 원리가 반 드시 포함되도록 설계한다.

TIP 기본적인 기능에 충실하면서도 창의성이 넘치는 작품 이 나올 수 있도록 지도한다.

<감성적 체험>

어둠을 이기는 창의적인 조명

(20분) (3/3차시)

▪나만의 LED 페트병 조명 발표회(25분)

- 모둠에서 간단한 발표회를 가진 후 가장 우수한 작품을 선 발한다. 선발된 우수 작품을 모둠별로 발표하며 평가한다.

TIP 작품을 설명할 때 웹캠과 빔프로젝트나 TV를 이용해 확대된 화면을 제공한다.

※ 디자인 스토리텔링 수 업의 형식으로 진행한다.

이야기가 있는 작품을 만 들고 발표할 수 있도록 한다.

4~5차시 주제 2. 깨끗한 물 없이 생활하기

흐름 문제제시 & 제작활동 학습자료(‣) 및 유의점(※)

<상황 제시>

일상생활에서 물이 필요할

때는 언제인가?

(10분) (1/2차시)

▪‘옹달샘’ 이라는 동요를 들으며 우리 주변에서 쉽게 접할 수 있는 물에 대해 이야기를 시작한다. 또는 KBS ‘인간의 조 건’-‘물 없이 살기’ 편 동영상 중 일부를 이용해 수업을 시작 한다.

▪조별로 물이 사용되고 있는 것들을 모두 적어보자.

▪조별로 칠판을 이용해 물이 사용되는 것들을 이용해 끝말잇 기를 해보자.

TIP 끝말잇기는 우리 주변에서 물이 사용되는 곳이 아주 많 다는 것을 강조하기 위해서이다.

‣ 동영상 KBS ‘인간의 조 건’-‘물 없이 살기’ 편을 이 용해서 수업을 시작해도 됨.

‣ PPT 1

<창의적 설계>

(40분) (1/2차시)

▪물 운반 적정기술 - Q드럼(5분)

- 물을 운반할 때 사용하는 도구로써 가장 많이 알려진 적정 기술 중 하나이다. 많은 양의 어린이들도 쉽게 운반할 수 있도록 제작된 것으로 바퀴의 원리를 생각해 볼 수 있다.

▪Q드럼의 장단점(10분)

- Q드럼을 관찰하며 장점과 단점을 기록한 후 발표해보자.

▪자전거 바퀴의 진화(5분)

- ‘자전거 바퀴가 바뀌다’라는 칼럼을 이용해 휠의 인치에 따 른 차이점을 비교하며 탐구한다.

▪거꾸로 올라가는 바퀴(10분)

- ‘거꾸로 올라가는 바퀴’에 관한 실험 세트를 구입해 직접 만들 거나 나무로 제작된 실험 기구를 구입해 체험할 수 있다. 아 니면 동영상을 보여주며 왜 거꾸로 올라가는지 탐구한다.

▪바퀴의 원리 - 수레(5분)

- 수레의 역사를 통해 통나무를 이용해 굴리던 것에서 지금과 같은 회전축과 바퀴를 이용하는 형태가 되었는지 알아본다.

▪축바퀴(5분)

- 수레나 자전거 바퀴에 축바퀴의 원리가 이용된 곳에 대해 탐구한다.

TIP 거꾸로 올라가는 바퀴를 만들어서 체험할 경우 경사면 의 각도에 주의해야 한다.

‣ PPT 2

‣ PPT 3

‣ PPT 4

(9)

(30분) (2/2차시)

▪돌림힘을 이용한 반자동 인형 만들기(10분)

- 실과 나무 몸통, 종이 팔을 이용해 조종하면 회전할 수 있 도록 만든 인형이다. 이를 이용해 돌림힘에 대해 탐구한다.

▪물의 운송 물지게지기(5분)

- 1960년대 달동네에서 자주 볼 수 있는 풍경 중 하나가 물 지게를 지고 오르막을 오르는 모습이다. 지금은 박물관에 서 볼 수 있는 물지게에 있는 과학적 원리를 탐구한다.

▪물의 운반 - 히포롤러 그 이후는(5분)

- Q드럼 이후에 조금 더 발전된 형태의 히포롤러가 나왔다.

어떤 장점이 있는지 확인해보자. 이것보다 더 발전된 운반 도구를 개발한다면 무엇을 추가해야 할까?

‣ PPT 5

‣ PPT 6

(30분) (2/2차시)

▪새로운 운반 도구의 설계(10분)

- 히포롤러보다 더욱 발전된 형태의 물 운반 도구를 설계해 보자. 이 때 학교에서 배운 새로운 과학적인 원리가 포함되 도록 설계하자.

‣ PPT 7

<감성적 체험>

(20분) (2/2차시)

▪나만의 물 운반 도구 발표회(20분) - 모둠별로 발표하며 평가한다.

6~8차시 주제 3. 에너지 없이 생활하기

흐름 문제제시 & 제작활동 학습자료(‣) 및 유의점(※)

<상황 제시>

에너지 문제의 심각성 (15분) (1/3차시)

▪뉴스자료 (5분)

- 기사를 읽고 에너지 문제의 심각성을 포스트 잇에 점수로 작 성한다.

▪필요성 (10분)

- 에너지 문제의 심각성 점수를 막대그래프 모양으로 작성하 고, 학생들 본인이 생각하는 에너지 문제의 심각성을 살펴본 다. 학생들의 에너지와 관련된 점수를 발표해보자.

TIP 개개인이 각자 기록한다. 팀으로 발표할 수 있다.

‣ PPT 1

<창의적 설계>

에너지와 관련된 적정기술이란?

(35분) (1/3차시)

▪적정 기술에 대해 알아보기 (5분) - 에너지와 관련된 적정 기술을 알아보기

▪에너지 문제와 관련된 적정기술 찾아보기 (10분) - 에너지 효율 개선, 태양열, 바이오 메스, 자가동력

▪에너지 효율 개선, 태양열, 바이오 매스, 자가 동력에 관련된 적정 기술 알려주기(20분)

- 학생들에게 에너지 문제와 적정 기술과 관련된 사례들을 설 명한다.

‣ PPT 2

‣ PPT 3

적정기술의 프로세스 및

적용

전통 기술 온돌의 원리를

알아보자 (50분) (2/3차시)

▪적정기술의 개발 프로세스 및 적용(10분) - 적정 기술의 프로세스를 설명한다.

- 적정 기술을 활용한 사례 중에서 한국식 건조장에 대하여 설명한다.

‣ PPT 4

(10)

적정기술의 프로세스 및

적용

전통 기술 온돌의 원리를

알아보자 (50분) (2/3차시)

▪전통 기술 온돌의 원리를 만들어 보자(40분) - 적정 기술로 사용했던 전통 기술 온돌을 탐구해보자.

- 적정 기술로 왜 온돌을 사용했는지에 대한 설명을 진행한다.

- 온돌에 관련된 과학적 원리를 설명한다.

열의 이동 ­ 전도, 전달, 복사 등을 설명한다.

TIP 다음 차시에 진행할 나만의 적정 기술에 대한 준비 과제를 준다.

‣ PPT 5

※ 방향을 못 잡는 모둠에게 는 교사의 개별 발문을 통해 가이드라인을 주되 되도록 학생들의 질문을 바탕으로 수업을 끌어간다.

문제 해결을 위한 방법

트리즈 에너지와

관련된 적정기술 생각하기 (30분) (3/3차시)

▪문제 해결을 위한 방법 - 트리즈(15분)

- 트리즈의 원리와 트리즈의 40가지 원리가 반드시 포함되도 록 설계한다.

▪에너지와 관련된 적정 기술 생각하기(25분)

TIP 기본적인 기능에 충실하면서도 창의성이 넘치는 작 품이 나올 수 있도록 지도한다.

<감성적 체험>

우리 조의 적정 기술 발표회 (20분) (3/3차시)

▪우리 조의 적정 기술 발표회(10분)

- 모둠에서 간단한 발표회를 가진 후 가장 우수한 작품을 선 발한다. 선발된 우수 작품을 모둠별로 발표하며 평가한다.

TIP 작품을 설명할 때 웹캠과 빔프로젝트나 TV를 이용해 확대된 화면을 제공한다.

※ 디자인 스토리텔링 수 업의 형식으로 진행한다.

이야기가 있는 작품을 만 들고 발표할 수 있도록 한다.

9~10차시 주제 4. 건강하게 생활하기

흐름 문제제시 & 제작활동 학습자료(‣) 및 유의점(※)

<상황 제시>

선진국과 개발도상국의 평균 수명은?

(20분) (1/2차시)

▪2010년도 세계인구현황 보고서를 설명한다.

▪건강하게 살기 위하여 학생들이 생각하는 질병 문제를 해결 할 수 있는 방법을 생각하고 모두 적어보자.

▪질병 문제의 해결을 위한 학생들의 직접적인 노력과 간접적 인 노력을 나누어 발표해 보자.

TIP 직접적인 노력은 개발이나 문제의 해결이고, 간접적인 노력은 우리들이 할 수 있는 사례를 강조한다.

‣ PPT 1

<창의적 설계>

보건 의료와 관련된 적정 기술이란?

적정 기술을 위한 우리의

노력 (30분) (1/2차시)

▪보건 의료와 관련된 적정 기술이란? (10분)

- 직접적인 문제 해결을 위하여 개발한 사례들을 설명한다.

▪학생들이 직접 보건 의료 및 질병 문제와 관련된 적정 기술 을 찾아본다. (5분)

▪적정 기술을 위한 우리의 노력 (15분)

- 쓰레기 문제에 대하여 우리가 할 수 있는 노력을 STEEP 분 류로 작성할 수 있도록 지도한다.

TIP 학생들이 다양한 아이디어를 제시할 수 있도록 지도한다.

‣ PPT 2

‣ PPT 3

문제해결을 위한 방법 트리즈

(30분) (2/2차시)

▪문제 해결을 위한 트리즈(10분)

- 학생들이 문제를 해결할 수 있도록 지도한다.

▪건강하게 살기 위한 적정 기술(20분)

- 학생들이 다양한 방법으로 건강하게 살기 위한 방법의 적 정 기술을 작성할 수 있도록 한다.

- 직접적 해결 방법 인지 아니면 간접적 해결 방법인지를 고 려할 수 있도록 한다.

‣ PPT 4

‣ PPT 5

‣ PPT 6

<감성적 체험>

(20분) (2/2차시)

▪우리 조의 적정 기술 발표회(20분) - 모둠별로 발표하며 평가한다.

(11)

6. 평가 계획

평가

영역 평가항목 우수(A) 보통(B) 미흡(C)

감성적 체험

집중과 끈기

과제에 대한 집중력이 좋으며 과제를 끈기 있게 해결함

과제에 대한 집중력은 있 으나 끈기가 부족함

과제에 대한 집중력과 끈 기가 부족함

호기심과 자신감

새로운 내용을 배우고 싶 어 하며 융합적 과제를 해결할 때 어려워하지 않 고 적극적으로 참여함

새로운 내용에 대해 약간 의 흥미가 있으며 융합적 과제를 해결할 때 어려워 하지만 참여함

새로운 내용에 대해 흥미 가 거의 없으며 융합적 과 제를 해결할 때 어려워하 고 참여하지 않음

창의성

문제를 해결하는 과정에 서 유창성, 융통성, 독창 성, 정교성이 두드러지게 나타남

문제를 해결하는 과정에서 유창성, 융통성, 독창성, 정교성이 가끔씩 나타남

문제를 해결하는 과정에서 유창성, 융통성, 독창성, 정 교성이 거의 나타나지 않 음

창의적 설계

해결방안 및 계획

일차 방정식을 세우고 해 를 구하는 과정이 구체적 이고 정확함

일차 방정식을 세우는 과 정이 구체적이나 방정식에 대한 이해가 부족하여 정 확도가 떨어짐

일차 방정식을 세우고 해 를 구하는 과정에 대한 구 체적 계획이 부족함

문제해결 과정

색의 혼합비율을 정확하 게 방정식으로 표현하고 문제를 해결하는 과정이 타당함

색의 혼합비율을 위해 수 학적 요소를 찾아냈으나 문제를 해결하는 과정이 타당하지 못하지만 문제를 끝까지 해결함

색의 혼합비율의 수학적 요소를 찾아내지 못하여 문제를 해결하지 못함

산출물 도출

제작한 깃발에 수학과 예 술의 융합적 사고가 잘 나타남

제작한 깃발에 수학과 예 술의 융합적 사고가 부분 적으로 나타남

제작한 깃발에 수학과 예 술의 융합적 사고가 나타 나지 못함

총평

평가 기록지 평가 영역

이름

감성적 체험 창의적 설계

집중과 총평 끈기

호기심과

자신감 창의성 해결방안

및 계획

문제해결 과정

산출물 도출

학생 자기/동료 평가 계획 평가

방법 평가영역 평가기준 평 가

상 중 하

자기 평가

감성적

체험 ◆ 즐거운 마음으로 활동에 참여하였는가?

창의적 설계

◆ 재활용품을 활용한 생활용품이 창의적이었는가?

◆ 탄소량을 줄이기 위한 발명품 또는 아이디어가 창의적인가?

◆ 여러 가지 학습적인 요소를 생각하기 위하여 노력하였는가?

동료 평가

감성적 체험

◆ 모둠별로 역할 분담이 잘 되었으며 협동적으로 활동이 이루어졌는가?

(12)

7 학습내용

Ⅰ. 인공적인 빛 없이 생활하기

Ⅱ. 깨끗한 물 없이 생활하기

Ⅲ. 에너지 없이 생활하기

Ⅳ. 건강하게 생활하기

• 빛 공해가 인체에 미치는 영향

- WHO 산하 국제암연구소(IARC) : 심야 수면 시간대 일정 밝기 이상의 빛에 노출되면 생체 리듬 조절 호르몬인 멜라토닌 분비 억제돼 수 면장애, 면역력 저하 등 유발

- 이스라엘 하이파대학 연구팀 : 평균 정도의 인공 빛이 존재하는 지역 거주 여성은 어두운 곳에 사는 여성보다 유방암 발병률 37 % 높음.

가장 밝은 지역에 거주하는 여성의 유방암 발 병률은 평균 지역 거주 여성보다 27 % 높음.

- 고려대 의과대학 연구팀 : 빛 공해가 있는 공 간에서 잘 경우 빛이 없는 곳보다 수면의 질과 양이 현저히 저하됨. 또 수면 시 뇌 활성도 역 시 빛이 밝을수록 저하돼 다음날 활동에서 부 정적 영향.

• Wake-up Light

- 겨울이 되면 해 뜨는 시간이 늦어져서 늦잠 을 자는 사람이 증가하고 여름철에도 비가 오 는 날 늦잠 자는 사람들이 증가한다고 합니다.

여러 가지 이유 중에 하나는 주변이 어둡기 때 문이라고 합니다. 이를 해결하기 위해 등장한 알람조명입니다. 설정한 시간 30분전 부터 서서 히 밝아져서 알람 시간이 되면 해가 뜬 것처럼 밝아지는 알람조명.

인공적인 빛 없이 생활하기 1차시

[지도 방향]

∙적정기술에 대한 이야기를 하기 위해서 아 무렇지도 않게 사용하고 있는 빛에 대한 이 야기 그 중에서도 빛을 너무 많이 사용해서 문제가 되는 빛공해에 대한 이야기로 시작 한다.

∙학생들의 의견을 자유롭게 적도록 하고 발 표도 정확성보다는 다양성이 잘 드러나도록 유도한다.

(13)

인공적인 빛 없이 생활하기 1차시

• 밀알복지재단

<http://miral.org/>

• ‘적정기술과 지속가능한 세상’의 머리말 -생략- 만약 적정기술은 꼭 현지에서 나는

재료만 사용해야 하느냐고 묻는다면 제가 만난 누군가는 그렇다고 하겠지만, 또 누군 가는 “원산지가 그곳이 아니더라도 현지 재료들보다 싸고 편리하게 오래 사용할 수 있다면 그것도 적정기술”이라고 말할 것입 니다. 적정기술이 꼭 개발도상국에만 필요 한 것이냐고 묻는다면 누군가는 그렇다고 할 것이고, 또 누군가는 “국내의 소외계층 에게도 필요하며, 지속가능한 과학기술이라 는 관점에서 보면 선국에게도 필요하다.”고 얘기할 것입니다. 적정기술은 전문지식을 가진 전문가들만 할 수 있냐고 묻는다면 누군가는 그렇다고 할 것이고, 또 누군가는

“누구나 다 할 수 있다.”고 대답할 것입니 다. -생략- - 2013년 가을 이경선

[지도상 유의점]

∙ 적정기술에 대해 다시 강조하며 자료를 읽어 볼 수 있도록 하고 다양한 적정기술을 소개하며 학생들의 흥미를 유발할 수 있도록 한다.

∙ 슬로건의 자신의 어떤 분야이건 관계없이 만들면 된다. 이미 만들 어 놓은 슬로건이 있다면 그것을 적고 그 의미를 공유할 수 있도 록 한다. (예를 들면 카톡의 상태 메시지를 슬로건으로 변경한다.)

[지도 방향]

∙ 적정기술에 대해 정확하게 정의되지 않았 음을 유의하자.

적정기술과 지속가능한 세상 - 참고자료 도서

http://book.daum.net/detail/book.do?booki d=KOR9788958074878

• 네팔솔라봉사단의 전기와 LED 공급기 - 히말라야 오지를 밝혀 줄 ‘네팔솔라봉사단’

이 2011년 1월 정식 출범했다. 고산지역의 에너지 이슈를 해결하기로 하고, 방법을 하 나하나 검토했다. 수력발전은 건설 시간이 많이 걸리고, 풍력은 가지고 가야 하는 부 품들이 너무 무겁고, 그럼 태양광 패녈은 어떨까? 가벼우니까 하나씩 지고 올라가서 설치할 수 있지 않을까? 이렇게 아이디어가 전개되었다.

네팔솔라봉사단은 마을의 크기와 전기 수 요를 고려하여 발전 및 배전 시스템을 구성 했다. 7가구가 LED 조명을 10개씩 켠다고 가정했을 때 필요한 발전용량은 2 kW급 정 도였다. 각 가정에 LED 전구와 스위치를 설치한 다음 패널과 연결하기로 했다. 중간 지점에 배터리와 인버터, 컨트롤러를 보관 할 수 있는 창고도 만들 생각이었다.

- 적정기술과 지속가능한 세상 중에서 인공적인 빛 없이 생활하기 1차시

[지도상 유의점]

∙ 라마호텔 마을은 전기 시설이 전혀 없었기 때문에 우선적으로 전 기를 공급하는 것부터 시작했다. 이렇게 공급한 전기가 충분하지 않기 때문에 낮에 실내를 밝게 하는 전기를 사용하기에는 부족하 다 따라서 페트병 전구와 같은 것이 필요하다.

[지도 방향]

• 적정기술에서 가장 중요한 사항은 그 지 역에서 맞는 기술이어야 한다. 이 점을 맞추 기 위해서는 직접 방문해서 상황을 인식하는 게 좋겠지만 여건상 그럴 수 없기 때문에 다 른 사람의 기행문을 참고로 해서 수업을 진 행하자.

(14)

인공적인 빛 없이 생활하기 1차시

• 페트병 전구

- 페트병 전구는 브라질의 한 정비공의 아이디 어에서 출발했으며, 이후 필리핀의 NGO인

<My Shelter Foundataion>에 의해 전기가 들어오지 않는 필리핀 빈민가에 널리 보급되 었다. 우선 페트병에 물을 절반쯤 채우고 미 생물 생성 방지를 위해 표백제를 약간 넣는 다. 지붕에 구멍을 뚫어 페트병의 윗부분은 지붕 위로 노출시키고 아랫부분은 천장 밑으 로 나오도록 고정시킨 다음 빗물이 새지 않도 록 틈새를 메우면 설치가 끝난다. 페트병과 물이 햇빛을 산란시키면서 실내를 환하게 밝 혀 주는데, 조명 효과는 55 W 전구와 비슷하 다고 한다.

• LED 페트병 조명 만들기

- 5 V 전원을 사용할 수 있는 USB 케이블을 연결할 경우 약 3.2 V에 사용되는 백색 발광 다이오드와 1.5 V 정도에서 사용 가능한 노 란색 발광 다이오드를 직렬로 연결한 후 사용 하면 된다.

• USB 케이블을 이용한 전원이 아닌 건전지를 이용할 경우 1.5 V 두 개를 직렬로 연결해 3 V가 되도록 하고 백색 발광 다이오드 1개를 연결한다.

• USB 케이블 전원을 이용하면 가정에 있는 USB 어댑터나 컴퓨터에 연결해 이용할 수 있고 태양광 스마트폰 충전기를 구입하면 야 외에 나갔을 때나 집안에서도 쉽게 이용할 수 있다.

[지도상 유의점]

∙ 전기를 이용한 실험이므로 감전에 주의하고 전선을 절단할 때 다 치지 않도록 한다.

∙ USB 케이블을 이용할 경우 잘못 연결해 합성될 경우 회로를 망가 트릴 수 있으므로 전원장치를 이용해 합성 여부를 확인 후 사용하 자.

∙ LED의 방향을 확인하고 연결해야하며 과전압이 걸리거나 강한 힘 을 주면 망가질 수 있으니 주의하자.

[지도 방향]

• LED와 전원을 연결해서 평상시에 사용할 수 있고 휴대용 스마트폰 태양 충전지를 이용하며 밤에도 실내•외에서 사용할 수 있다.

∙ 스마트폰 태양 전지를 구입할 때 5 V, 2 A를 구입하면 최신 스마트폰과 태블릿PC 도 충전할 수 있다.

• 젤네일

- 네일아트의 다양한 기법들 중에서도 Gel은 시술시간이 짧고 냄새가 거의 없으며 광택이 우수하고 유지기간이 긴 다양한 장점들 때문 에 네일샵에서도 많이 시술 되어 지는 네일아 트 방법이다.

<http://blog.naver.com/jh5748?Redirect=Log&

logNo=80189062704>

• LED의 광특징

- 형광등이나 백열등과 같은 다른 많은 광원과 달리 불필요한 자외선과 적외선을 포함하지 않는다. 그래서 적외선에 민감한 문화재나 예 술 작품과 열조사가 불필요한 조명에 사용되 며 입력 전압에 대한 응답이 빨라 통신에서도 이용되며 조명에 사용할 때는 점등과 동시에 최대 광량이 얻어진다.

• LED와 열

- 열에 약해 80 ℃이상에 소자의 열화가 시작 되기 때문에 수명이 줄어든다. 따라서 방열에 필요성은 백열전구나 형광등보다 오히려 높다.

적절한 방열을 하지 않으면 효율이 저하되어 수명이 단축되어 발광 다이오드의 이점이 없어진다.

인공적인 빛 없이 생활하기 1차시

[지도상 유의점]

• 다양한 LED 종류를 준비해서 학생들이 직접 어떤 LED에서 젤네 일이 굳는지 알아낼 수 있도록 한다.

∙ 젤네일에 사용되는 LED는 자외선과 가시광선 영역에 걸쳐져 있 는 파장을 주로 사용한다. 그러므로 눈에 빛이 직접적으로 닿지 않도록 주의한다.

[지도 방향]

∙ LED를 이용한 젤네일은 특정한 빛의 파장 만을 방출하는 LED의 특성을 이용한 것으 로 처음에는 UV 파장을 이용했는데 자외선 이 피부에 미치는 영향 때문에 사람들이 조 금 꺼려하다가 최근에는 LED를 이용한다고 홍보를 하고 가정용 LED 젤네일이 홈쇼핑 을 통해 알려지면서 조금 더 많은 사람들이 사용하고 있다.

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인공적인 빛 없이 생활하기 1차시

• 백색 LED의 기본 구성(현재 주류 방식) - 바닥에 1개의 청색 LED 칩이 있고, 황색

형광체를 덮어준다. 베이스 기판은 알루미늄 기재를 사용하여 발광 때 칩에서 발생하는 열 이 방출되도록 한다.

<http://xleds.tistory.com/225>

• 또다른 백색 LED 방식

- 자주색(근자외선) LED + RGB 형광체 적색 형광체의 효율이 떨어져 많이 사용하지

않는다. 일부 스마트폰의 플래쉬로 사용되고 있어서 젤매니큐어를 굳게 만드는 경우도 있 다.

- RGB 3색 LED의 혼광

색에 의한 점등전압이 다르기 때문에 회로 구성이 복잡해진다.

• 나만의 조명 만들기

- 기본적으로 제공해주는 것은 LED, 페트병, USB 케이블 등이고 학생 각자가 다양한 재 료를 준비해서 제작할 수 있도록 한다.

- 조명의 제목을 정하고 작품의 의도가 잘 드 러나도록 제작한다.

[지도상 유의점]

∙ 단순한 만들기가 아닌 학생들의 생각이 잘 표현될 수 있도록 한 다.

∙ 다양한 재료를 사용할 때 위험한 재료가 포함되지 않도록 주의한 다.

∙ 스토리텔링을 강조하며 이야기가 있는 작품을 만든다.

[지도 방향]

• 작품을 제작할 시간이 부족할 경우 과제로 대신 하거나 다음 차시까지 제작할 수 있 도록 한다.

∙ 모둠별로 예선을 거친 후 대표작을 뽑아서 본선 대회를 거친다.

∙ 작품에 표현된 이야기를 공유하며 감상하 고 평가하자.

인공적인 빛 없이 생활하기 1차시

[지도상 유의점]

∙ 모든 학생이 작품 발표할 수 있는 시간을 가질 수 있도록 하자.

∙ 다른 학생 작품에 대해 평가를 할 때 진지한 분위기가 될 수 있 도록 하자.

[지도 방향]

• 평가할 때 모둠별로 ‘과학성’, ‘기술성’등 평가 기준에 따른 요소를 정해서 평가할 수 있도록 지도한다.

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• 옹달샘 율동

<http://infant.kids.daum.net/song/view?id=16123&categoryId=4005>

• 인간의 조건 - 물 없이 살기 편

<http://blog.naver.com/PostView.nhn?blogId=min04444&logNo=1 40191461459 >

• 하수처리 시스템의 중요성

- 제대로 처리되지 않은 오폐수는 다시 상수원으 로 사용되어 환경과 사람들의 건강을 해친다. 그 러므로 상수원 오염을 해결하려면 하수 처리를 제대로 해야 한다.

남아메리카는 넓은 땅에 인구는 적고 먹을 것 이 풍부하며 비도 많이 내리기 때문에 물 걱정 은 별로 하지 않는다. 이러다 보니 버리는 물에 관심을 두지 않는다. 에콰도르의 수도 키토Quito 는 안데스 산맥의 해발 2,850 m 지대에 있어 다른 도시들보다 높은 곳에 위치하고 있다. 키토 에 사는 사람들은 안데스산맥에서 내려오는 맑 은 물을 사용하는데, 유량이 풍부해서 물 자체는 부족하지 않다. 그래서 쓰고 난 물은 그냥 강에 버린다. 강하구에 있는 다른 도시 사람들은 키토 사라들이 오염시킨 물을 이용해야만 한다.

[지도상 유의점]

∙ 물의 소중함을 일깨워주기 위한 수업을 진행해야 한다.

[지도 방향]

• 동요를 이용해 자연스럽게 물에 대한 주제 임을 알린다.

• TV에서 방영중인 인간의 조건 중 물 없이 살기 편을 일부 보여주며 수업을 진행해도 된다.

깨끗한 물 없이 생활하기 1차시

• 바퀴에서의 마찰력

- Q-드럼에 지면과 작용하는 마찰력의 방향 을 표시하도록 해보자. 1단원 뉴턴의 운동 법칙 - 여러 가지 힘에서 물의 양이 많이 지면 마찰력의 크기는 증가할까?

• Q드럼 공식사이트 <http://www.qdrum.co.za/>

깨끗한 물 없이 생활하기 1차시

[지도상 유의점]

∙ Q-드럼을 직접 체험할 수 있는 기회가 있다면 좋겠지만 여건상 힘들기 때문에 생수통을 이용해 들고 옮길 때와 굴려가며 옮길 때 는 비교해보는 것도 가능함.

• 마찰력과 관련된 내용은 물리Ⅰ에는 없지만 중학교에서 배우고 물리Ⅱ에서 배울 내용임을 알리고 알려줌.

[지도 방향]

• Q-드럼을 사용하기에 유리한 지형을 생각 해보도록 한 후 장점과 단점을 적도록 하 자.

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• 곡률

- 호의 길이로 매개된 곡선 방향의 변화율.

곡선이 어떤 곡면의 단면이면(즉, 곡선이 곡면과 어떤 평면의 교선으로 주어지면), 곡면의 곡률은 곡선의 곡률로 주어진다. 모 든 평면곡선(그리고 무한 반지름을 갖는 원 으로 간주될 수 있는 직선)의 곡률은 점마 다 다르다. 한 점에서의 곡률은 호의 양끝 점에서 주어진 점으로 가까이 갈 때 호의 길이에 대한 곡선 방향의 변화율의 극한으 로 정의된다. 한 원 위에 있는 모든 점에서 의 곡률은 그 원의 반지름의 역수이고, 그 외 다른 곡선의 곡률은 그 곡선의 주어진 점에서 가장 밀착하여 그릴 수 있는 원에 대한 반지름의 역수이다. 물리Ⅰ에서는 상 대성 이론에서 시공간의 곡률에 대한 내용 이 있다.

• 거꾸로 올라가는 바퀴

- 무게 중심의 이동으로 설명할 수 있으며 시범 실험으로 보여줄 경우 경사도를 급하 지 않게 해야 한다.

[지도상 유의점]

∙ 거꾸로 올라가는 바퀴는 영상으로 보여주거나 시범 실험으로 보여 준다. 아니면 미리 제작된 실험 기구를 이용해서 체험할 수도 있 다.

[지도 방향]

• 바퀴의 크기에 따라 돌림힘이 어떻게 되는 지 생각해 볼 수 있도록 하자.

깨끗한 물 없이 생활하기 1차시

• 스티어링 휠

- 운전대(Steering wheel) 또는 핸들(handle)은 차의 바퀴를 좌우로 움직여 진행 방향을 바꾸는 데 쓰는 원형의 조향장치이다. 핸들이란 단어는 콩글리시이며, 영어로는 스티어링휠이라고 한다.

자동차가 클수록 운전대를 돌리는 힘도 크게 들 어서 조정이 어렵게 된다. 이런 점을 개선하려고 운전대와 차륜 사이에 몇 개의 연결봉 이외에 조 향을 경쾌하게 하기 위한 감속기어가 사용되고 있으며, 따라서 최대한의 좌측에서 최대한의 우 측까지 운전대를 돌릴 때, 자동차는 자전거와 같 은 일문자 운전대가 아니므로 둥근 운전대를 일 반적으로 2∼5회 정도 회전시켜야 한다. 고급승 용차·중량차·특수차·트럭 등은 운전대를 꺾을 때 인력뿐만 아니라 유압식 보조장치를 부착시켜서 한손으로도 쉽게 운전대를 꺾을 수 있도록 조정 장치가 가볍게 되어 있다. <출 처:위키백과>

• [심화] 관성모멘트

- 관성 모멘트 (慣性-)는 물체가 자신의 회전운동 을 유지하려는 정도를 나타내는 물리량으로서, 직선 운동에서의 질량에 대응되는 양이다. 기호 는 통상적으로 라틴 대문자 I이며, 간혹 J로 나 타내기도 한다. 관성 모멘트는 회전 운동에서 매 우 중요한 역할을 차지한다.

- 반지름이 r이고 질량이 m인 속이 빈 위 아래로 뚫려있는 원기둥 :  

- 반지름 r, 높이 h, 질량 m인 원기둥에서 회전축 이 원판의 중심일 경우 :  

 깨끗한 물 없이 생활하기 1차시

[지도상 유의점]

∙ 축바퀴 실험 기구를 이용해 학생들이 직접 실험하며 이해할 수 있도록 한다면 더욱 효과적이다.

[지도 방향]

• 축바퀴의 원리를 돌림힘을 이용해 정확하 게 이해할 수 있도록 한다.

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• 자동차에서의 Torque

- Torque(2004) 15세이상관람가 -  토크는 쉽게 말해 바퀴를 돌리는 힘을 뜻

합니다. 사람이 역기를 들어 올리기 위해서 는 순간적으로 에너지를 모아 끌어 쓰는데 요. 자동차도 마찬가지로 순간적으로 낼 수 있는 최대 힘이 바로 토크입니다. 토크값이 높을수록 힘이 좋다는 얘기인데요. 예를 들 어 엔진의 최대 토크값이 12 kgf·m / 5000 rpm 이라면, 이것은 엔진이 분당 5000회 회전할 때 12 ㎏의 힘을 낸다는 뜻 입니다.

<출처:http://life.joins.com/news/article/article.asp?Total_ID

=14193440&ctg=12&sid=3737>

[지도상 유의점]

∙ 제작 후 작동 방법을 올바르게 익힐 수 있도록 하자.

∙ 모둠 안에서 팔의 길이를 다르게 제작한 후 비교해서 실험 할 수 있다.

[지도 방향]

• 재료를 이용해 반자동 인형을 직접 만들며 탐구 할 수 있도록 준비한다.

깨끗한 물 없이 생활하기 1차시

• [실험] 무게중심 잠자리

<http://cafe.daum.net/2004Art/Q8dc/782?q=%B9%AB%B0%D4%C1%D F%BD%C9%20%C0%E1%C0%DA%B8%AE&re=1>

• [실험] 안정평형과 불안정평형 - 기차바퀴는 어떻게 생겼을까?

LG 사이언스 랜드

<http://lg-sl.net/product/scilab/sciencelablist/TEST/readSciencelabLis t.mvc?sciencelabListId=TEST2007010001>

• [심화] 다각형의 무게중심 구하기 - 중학교 수학 시간에 배운 삼각형의 무게중

심 구하는 방법을 상기시키고 사각형, 오각 형 등의 무게중심을 구해보자.

<http://blog.naver.com/PostView.nhn?blogId=a630203&logN o=120213239668>

<http://blog.naver.com/trtrue4/70099398310>

깨끗한 물 없이 생활하기 1차시

[지도상 유의점]

∙ 무게 중심 잠자리와 기차 바퀴 실험은 쉽게 제작해서 실험 할 수 있다.

[지도 방향]

• 왜 물지게와 같은 구조를 이용해 물을 운 반했는지 강조하며 무게중심에 대해 생각해 볼 수 있도록 한다.

• [참고자료] 다각형의 무게중심 구하기 - 신개념 편리한 물지게

<http://blog.naver.com/PostView.nhn?blogId=fbdidduf&logNo=220094729169>

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• LLDPE(Linear Density Polyethylene Film 선형저밀도 폴리에틸렌)

- 선형 저밀도 폴리에틸렌 (LLDPE)은 일반 적으로 긴 체인 올레핀과 에틸렌과의 공중 합에 의해 만들어진 짧은 가지의 상당수와 실질적으로 선형 고분자 (폴리에틸렌)이다.

. 일반적으로 LLDPE는 에틸렌과 부텐, 헥 센, 옥텐 또는 같은 고급 α-올레핀의 공중 합에 의해 저온와 고압에서 생성된다.

LLDPE는 에틸렌을 중합하여 제조하는 합 성수지로서 상온에서 투명한 고체(밀도가 0.91~0.94의 것임)로 결정화가 낮아 가공성 과 유연성, 투명성이 우수해 농업용·포장용 투명필름, 전선피복, 각종 랩 등의 원료로 사용

<출처:http://en.wikipedia.org/wiki/Linear_lo

w-density_polyethylene>

• 적정기술 - 아쿠아 덕트

<http://gyunghwankim.blogspot.kr/2010/09/blog-post_11.html>

[지도 방향]

• 물을 운반하는 새로운 적정기술에는 무엇 이 있는지 알아보자.

∙ 새로운 물 운반 도구를 설계해보자.

깨끗한 물 없이 생활하기 1차시

• 에너지의 심각성을 포스트 잇에 점수로 표 시

- 학생들의 에너지 문제의 심각성을 점수로 적게 한 다음 각 점수를 막대그래프처럼 보 일 수 있도록 지도한다.

- 학생들이 생각하는 에너지 문제의 심각성 을 시각적으로 볼 수 있다.

• 점수 발표

- 학생들이 생각하는 문제 상황을 객관적으 로 인식하고, 다른 학생들의 생각도 공유할 수 있다.

에너지없이 생활하기 1차시

[지도 방향]

∙학생들의 의견을 자유롭게 적도록 하고 발 표도 정확성보다는 다양성이 잘 드러나도록 유도한다.

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• 적정 기술 사례를 소개한다.

에너지 효율 개선 – G-SAVER, 화덕의 남는 열을 이용한 온수 시스템

태양열 – 자연 모사형 태양전지, 태양열 충 전램프 키란, 방직전등, 솔라 에이드, 바이오 메스 – 사탕수수 숯, 축산 분뇨를 이 용한 바이오 연료 제조장치, 동물 폐기물을 정화시키고 에탄올을 생산하는 개구리밥, 농 작물 폐기물을 이용한 연료 제작

자가 동력 – 자전거 세탁기, 줄넘기 손전등, 말라리아 퇴치를 위한 소형 전등, 요요 발전 기, 축구공형 발전기, 웨자, 라이프 라인, 이- 차르카

• 학생들이 다양한 아이디어를 찾을 수 있도 록 지도한다.

[지도상 유의점]

∙ 적정기술에 대해 다시 강조하며 자료를 읽어 볼 수 있도록 하고 다양한 적정기술을 소개하며 학생들의 흥미를 유발할 수 있도록 한 다.

∙ 에너지에 대한 다양한 사례들을 정리할 수 있도록 지도한다. 또한 기술적인 측면도 있지만 학생들이 이러한 과정을 통해 적정 기술 에 대하여 관심을 가질 수 있도록 지도한다.

[지도 방향]

∙ 학생들에게 직접적인 기술 개발에 대한 측 면도 있지만 생활 및 환경, 진로 등에 대하 여 다각도적인 접근이 필요하다.

에너지없이 생활하기 1차시

• 적정 기술의 개발 프로세스의 진행 적정 기술의 시작

- 본격적인 절정 기술에 대한 이야기는 간 디의 7가지 사회적 죄악의 소개로 시작 - 간디의 7가지 사회적 죄악

- 적정기술의 단계

현지조사-선행기술조사-기술개발 및 제품 화-현지화-사업화-단계 평가 및 확산

• 우리나라의 전통 기술을 적용하여 개발한 사례로 온돌 건조장에 대하여 설명한다.

에너지없이 생활하기 1차시

[지도상 유의점]

∙ 온돌에 대한 이해를 조금 한 후에 온돌 건조장을 개발한 사례를 설명한다.

[지도 방향]

• 적정기술에서 가장 중요한 사항은 그 지역 에서 맞는 기술이어야 한다. 그래서 현지를 정확히 파악하는 것이 중요하다는 것을 인 식시킨다.

참조

관련 문서

 학생들이 인공지능 기술을 경험하며 우주시대 주제 프로그램을 통해 과학적 사고력과 창의 융합적 문제해결력 컴퓨팅 역량을 증진시킬 수 있는 , STEAM 프로그램

이 프로그램을 통해 학생들은 자석에 대해 알아보기 위한 실험을 스스로 설계하고 결 과에 대한 반성과 토의 활동을 통해 과학적 지식과 함께 다양한 창의적 요소를 신장시 킬

이를 통해 여러 가지 물체가 무엇으로 이 루어져 있는지에 대한 호기심을 갖고 궁금증을 해결하기 위한 과학적 탐구 능력을 기르도록 한다... 이를 통하여

따라서 본 프로그램에서는 스마트폰의 개념적 특성을 알고, 스마트폰의 하드웨어 및 소프트웨어적 특징을 탐구하여 우리 생활에 필요한 애플리케이션을

시대를 주도하는 과학기술과 STEAM 교육에 대한 학생의 흥미와 이해도를 높이고 과학기술에 기 , 반한 융합적 사고력과 실생활 문제 해결력을 배양하기 위해

·자기평가와 동료평가를 통해 학습 이해정도를 측정하고 학습에 대한 흥미와 호기심을 가 지고 발표를 통해 자신감을 가질 수 있도록 지도한다?.

따라서 본 프로그램에서는 스마트폰의 개념적 특성을 알고, 스마트폰의 하드웨어 및 소프트웨어적 특징을 탐구하여 우리 생활에 필요한 애플리케이션을

STEAM은 ‘과학 기술에 대한 학생의 흥미와 이해를 높이고 과학 기술 기반의 융합적 사 고력과 실생활 문제 해결력을 배양하는 교육’으로 실생활과 연계하여 문제를