과학이 좋아지는

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과학이 좋아지는

중등

OSEP(FUSE STUDIO) ^편

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발간사

최근의 글로벌 경제위기를 극복하기 위해 많은 국가들이 과학기술을 국가 경쟁력의 원천 으로 인식하면서 융합적 마인드를 지닌 창의적 과학기술인재 양성의 중요성을 강조하고 있습니다. 이러한 변화의 흐름에 발맞추어 융합인재교육, 일명 스팀교육이 교육계의 중 요한 이슈로 부각되고 있습니다. 특히 과학기술, 인문, 예술 등 각 분야의 교차점에서 탄 생하는 창조적 아이디어야말로 미래 사회를 이끌어가는 핵심 경쟁력이자 원동력이 될 것 으로 보고 있습니다.

2013년 출범한 새 정부도 융합형 과학기술 인재 양성을 통한 창조경제를 핵심 아젠다로 설정한 바 있습니다. 융합형 미래인재를 길러낸다는 의미로 ‘한국의 다빈치 교육’이라 불 리기도 하는 융합인재교육(STEAM)은 과학이나 수학 공부를 즐겁고 흥미롭게 만들어 창 의력과 상상력을 길러주는 교육과정의 일환으로 주목받고 있습니다.

지난 2011년 도입한 융합인재교육(STEAM)을 추진한지도 벌써 네 번 째 해를 맞이하였

습니다. 과학기술에 대한 학생들의 흥미와 이해를 높이고 과학기술 기반의 융합적 사고

와 실생활 문제해결력을 배양하고자 학교현장에 많은 시도를 하였고, 이제 긍정적 변화가

나타나고 있습니다. 2012년과 2013년 ‘융합인재교육(STEAM) 효과성 분석 연구’ 결과를

보면, 융합인재교육(STEAM)을 받은 학생들의 자기주도 학습능력과 실생활 문제 해결력

이 향상되었으며, 과학에 대한 선호도 또한 증가하였습니다. 이는 STEAM 수업시간, 학

생들의 호기심어린 눈망울을 소중히 여기는 선생님들의 열정과 노력이 교육현장에서 결

실을 맺어 뿌리를 내리고 있는 것입니다.

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이번에 발간하는 「과학이 좋아지는 STEAM」에서는 기술 · 공학을 좀 더 강조한 새로운 STEAM 수업모델을 제시하는 내용으로, 미국 노스웨스턴 대학 스템교육협력실(OSEP : Office of STEM Education Partnerships)의 FUSE STUDIO 프로그램을 기반으로 구성 하였습니다.

교재 내용에는 새롭게 3D 모델링 프로그램, 멀티미디어 제작 도구 등과 같은 요소를 가 미함으로써, 기존 아날로그식 수업방식이나 주입식 과학교육에서 탈피하고자 하였습니 다. 미래 과학교육의 청사진을 제시하기 위해 최첨단 기기 및 교구를 활용한 학생들의 상 황제시, 창의적 설계, 감성적 체험에 이르는 자기주도 학습의 효과를 높이고자 노력하였 다는 것에 그 의의가 크다고 할 수 있겠습니다.

한국과학창의재단이 지난해에 이어 이번에 두 번째로 발간하는 「과학이 좋아지는 STEAM」이 학교 현장에서 학생들의 생각과 느낌을 창의적으로 표현할 수 있는 수업을 구 현하기 위해 애쓰시는 교사 여러분의 수업과 연구에 도움이 되기를 바라며, 이러한 노력 이 창조경제 시대에 필요한 융합형 과학기술 인재양성의 밑거름이 될 것으로 기대합니다.

2014년 3월 한국과학창의재단 이사장

강 혜 련

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차례

분자 모형 보석 만들기 …

10

STEAM 프로그램 …

6

01

빛의 예술 사진 …

26

02

알긴산 분자 모형 만들기 …

40

03

멀리 가는 무동력 자동차 만들기 …

58

04

태양계 행성 연구소 물품 보급대 …

82

05

MotoACTV를 활용한 운동의 기술 …

102

06

여러 가지 색깔의 세포 만들기 …

114

07

(5)

생명 공학과 윤리 …

126

08

나만의 패턴 무늬 만들기 …

142

09

I can see! …

158

10

스마트폰 액세서리 만들기 …

178

11

내가 타고 싶은 차 만들기 …

186

12

생체 화학 분자 모형 액세서리 만들기 …

194

13

나의 집 전기 배치도 만들기 …

206

14

LED 조명으로 블랙아웃을 막자! …

216

15

레고 로봇 EV3와 소통하기 …

236

16

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STEAM 프로그램 | 머리말

한국과학창의재단은 국내 STEAM 프로그램의 품질을 높이고, 현장 교원의 융합인재교육(STEAM)에 대한 이해를 증진하고자 해외 STEM 관련 우수 콘텐츠를 활용한 STEAM 프로그램 개발 연수를 실시하 고, 우리나라 실정에 맞는 STEAM 교육 프로그램을 개발·보급하고 있습니다.

작년 8월 대한민국과학창의축전과 연계하여 추진한 ‘OSEP과 함께하는 STEAM 프로그램 개발 연수’

에서는 미국 노스웨스턴 대학의 스템교육협력실(OSEP : Office of STEM Education Partnerships) FUSE STUDIO의 프로그램을 소개하였습니다.

FUSE STUDIO 프로그램은 로봇이 장애물 코스에서 난이도 있는 레벨을 통과할 수 있도록 멀티센서 를 장착하고 새로운 프로그래밍 컨셉을 이용하는 등 실제 현장에서 쓰이는 과학기술의 예를 학습 모델 로 개발하고, 전문가들의 방식과 도구를 적용함으로써 학생 스스로 적성과 진로를 찾을 수 있도록 설 계되었습니다.

특히, FUSE Challenges는 FUSE STUDIO의 프로그램만이 가지는 독특한 STEAM 수업의 형태로 로 봇 장애물 코스, 드레스 코드, 보석 디자이너 등 실생활을 반영한 다양한 첨단 제품의 설계와 디자인에 학생들이 자발적으로 선택하고 도전해 봄으로써 성공의 경험을 가져볼 수 있도록 하였습니다.

더욱이 본 프로그램은 기존에 개발된 STEAM 프로그램들과는 달리 기술공학의 접근이 많이 시도되어 로봇, 3D 프린터, LED 등을 활용하여 학생의 흥미와 창의력을 향상시키고 문제 해결방법을 스스로 찾 아내도록 하였고, ICT 요소를 프로그램 속에 가미함으로써 학생들이 상황제시, 창의적 설계, 감성적 체험에 이를 수 있는 새로운 STEAM 수업 방향을 제시하였습니다.

이에 FUSE STUDIO 프로그램의 접근법과 장점을 살리면서 우리 교육 과정에 적용할 수 있는 프로그 램을 개발하였으며, 초등 16종, 중등 16종 등 총 32종의 프로그램을 이 책을 통해 소개하게 되었습니다.

STEAM

M

athematics 수학

S

cience 과학

T

echnology 기술

E

ngineering 공학

A

rts 예술

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STEAM 프로그램 | 특징

첫째, 로봇, 전기 · 전자, 3D프린터 등 학생들이 흥미롭게 접근할 수 있는 도전 과제를 주제로 선정하여 선택할 수 있도록 했습니다.

둘째, 과제별로 Level을 주어, Level 1, 2, 3을 수행하는 과정을 통해 성공의 경험을 가져 볼 수 있도록 했습니다.

셋째, 교육과정과의 연계를 고려한 자료개발을 통해, 교실 현장과의 이질감을 최소화했습니다.

넷째, 웹상의 다양한 콘텐츠와 과학실에 구비된 교구로 활동이 가능하도록, 현장의 눈높이에 맞추어 프 로그램을 개발했습니다.

주제 프로그램

바이오

알긴산 분자 모형 만들기 여러 가지 색깔의 세포 만들기 생명 공학과 윤리

MotoACTV룰 활용한 운동의 기술

로봇 태양계 행성 연구소 물품 보급대 레고 로봇 EV3와 소통하기

3D 프린터

분자 모형 보석 만들기

멀리 가는 무동력 자동차 만들기 I can see !

스마트폰 액세서리 만들기 내가 타고 싶은 차 만들기

생체 화학 분자 모형 액세서리 만들기 LED LED 조명으로 블랙아웃을 막자!

기타

나만의 패턴 무늬 만들기 빛의 예술 사진

나의 집 전기 배치도 만들기

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STEAM 프로그램 | 활용법

본 교재는 학생들이 스스로 답을 찾는 과정에서 자연스럽게 학습하고, 학습한 내용을 다시 실생활에 적 용할 수 있도록 개발되었습니다. 학교 현장 적용가능성을 높이기 위해 미국 노스웨스턴 대학의 스템교 육협력실 (OSEP : office of Stem Education Partnerships)FUSE STUDIO 프로그램의 특징을 살리면 서 국내 교육과정 요소 및 우리 학생들에게 친근한 실생활 문제를 연계하였습니다. 본 교재를 학교 환경 에 맞춰 자유롭게 활용하시고 STEAM 프로그램에 대한 아이디어를 얻을 수 있길 기대합니다.

이 책의 특징

❶ 교사용 자료 수록

· 본 교재의 활용을 돕기 위해 교사용 자료를 실었습니다. 활동 자료와 참고 자료를 복사해서 수업 에 바로 적용할 수 있습니다.

❷ 교육과정과의 연계로 수업 활용도 극대화

· 교과과정 내에서 수업을 진행할 수 있도록 프로그램마다 관련 교과 및 단원을 소개하였습니다.

· 수업에서 활용 가능한 PDF(학생 활동 자료와 추가 교사용 참고자료)는 한국과학창의재단 STEAM 사이트(http://steam.kofac.re.kr)에서 제공합니다.

❸ 교재의 활용 방법

· STEAM 성취 목표는 해당 단원 학습 목표와 나란히 제시하였습니다.

· STEAM 과목을 나누어 표시한 것은 해당 교과의 적용에 대한 이해를 돕기 위한 것입니다. 실제 수업에서는 교과에 한정하여 지도하시지 말고 주제와 상황을 중심으로 학생들이 자연스럽게 탐구 할 수 있도록 이끌어 주십시오.

· 교재에 수록된 콘텐츠(사진 및 텍스트)는 교실에서 수업하시는 용도로만 사용해 주십시오.

· STEAM 홈페이지를 통해 제공되는 PDF와 문서 파일은 반드시 수업에 활용하는 용도로만 사용하 십시오. 학교 홈페이지, 자료실 등에 절대 게재할 수 없습니다.

STEAM 사이트

http://steam.kofac.re.kr

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STEAM 프로그램 | 구성

주제

해당 프로그램의 제목을 소개합니다.

학습 목표

단원의 학습 목표를 내용 목표와 과정 목표로 나누어 소개합니다.

STEAM 과목 요소 프로그램 내용에 해당하는 과목 요소를 소개합니다.

STEAM 단계 요소 단원의 내용을 STEAM학습 준거틀에 맞춰 제시합니다.

교육 과정

프로그램과 연계할 수 있는 과목과 단원, 학습 목표를 제 시합니다.

평가 계획

프로그램에 대한 평가 기준 을 소개합니다.

주제 및 제작 의도 이 단원의 내용과 학습의 필요성을 소개하고 프로그 램의 구성 및 제작 의도를 소개합니다.

차시별 계획 총괄표 차시별로 나누어 프로그 램의 내용을 한눈에 확인 할 수 있는 총괄표로 제시 합니다.

차시(단계)별 교수 학습 과정

차시별 수업 내용을 학습 주제, 준비물, 도입, 할동 으로 나누어 제시합니다.

활동은 학생들의 활동 내 용을 중심으로 구성되어 있습니다.

참고 자료(교사용) 활동에 필요한 교사용 참고 자료가 수록되어 있습니다.

활동 자료(교사용) 활동에 필요한 교사용 활동 자료가 수록되어 있습니다.

복사해서 사용하세요.

활동 자료(학생용) 활동에 필요한 학생 활동 자 료가 STEAM 사이트(http:

//steam.kofac.re.kr)에 PDF파일로 탑재되어 있습 니다.

과학이 좋아지는