Arduino와 3D프린터로 만드는 기상천외 ‘STEAM 프로젝트’

Arduino와 3D프린터로 만드는 기상천외 ‘STEAM 프로젝트’

- 자유학기제 교과연계 선택프로그램 -

인천중등 STEAM교사연구회

2015 STEAM교사연구회 결과보고서

Ⅰ. 연구의 목표 및 내용 ··· 1

Ⅱ. 운영 과제 ··· 4

Ⅲ. 운영 설계 ··· 5

Ⅳ. 연구 과제의 결과 ··· 11

1) 굿 워터 프로젝트 - H

2

O Heroes ··· 12

2) 도구를 활용하여 물체 들어올리기 ··· 27

3) 미래 생활 탐험 ··· 35

4) 3D프린터를 이용한 발명품 제작하기 ··· 44

5) 생활 속의 과학 ··· 49

6) 3D프린터로 만드는 분자모형 액세서리 ··· 59

7) 센서를 활용한 저금통 만들기 ··· 66

Arduino와 3D프린터로 만드는

기상천외 ‘STEAM 프로젝트’

Ⅰ. 연구의 목표 및 내용

1. 연구의 목표 및 필요성

그동안의 우리나라 산업 기술이 스마트폰과 같은 하드웨어 분야에 편중되어 상대적으로 밀려나 고 있는 SW교육을 육성하자는 바람이 국내에서도 불고 있다.

메르세데스벤츠의 CEO 디터 체체는 “이제 자동차는 기름이 아닌 SW로 달린다”고까지 말했을 정도로 소프트웨어는 모든 산업 분야를 이끄는 핵심으로 부상하고 있다. IT강국이라는 명성을 가 진 우리나라 또한 SW교육에 뒤쳐쳐 있어서는 안 될 것이다. 어릴 때부터 코딩이나 프로그램을 만들어보는 경험을 자연스럽게 접하는 환경이 마련된다면 미래에는 지금보다 더 훌륭한 기술자 및 개발자들이 나올 것이다.

또한 미래를 살아갈 학생들에게 문제를 해결하는 능력을 갖추기 위해서는 복합적인 사고와 논 리가 필요하다. 복합적인 사고를 통해 창의적인 생각을 할 수 있는 컴퓨터식 사고 (computational thinking)의 중요성은 국내뿐 아니라 이미 미국, 영국 등의 선진국에서는 국가 경쟁력의 핵심 과제로 소프트웨어 교육을 실시하고 있다.

2014년 STEAM교사연구회를 통해 시작된 Arduino-STEAM융합교육은 연구회소속 학교뿐만 아니 라 인근 학교에도 문의가 세도하는 한해였다.

Arduino에 대한 기본 장비마련을 계기로 자유학기제 선택프로그램까지 기본 코딩교육에 대한 기초

SW코딩 3D프린터 +

과학에 대한 태도 이공계 진로 선택

UP

< SMART기반 >

적인 꿈을 꾸고 앞서나갈 것이라고 생각된다. Arduino를 활용한 코딩은 3D프린터로 만든 작품 에 생명을 불어 넣어 줄 것이며, 학생들에게 미래를 상상하고 미래의 꼭 필요한 이공계리더로 성 장할 기회가 될 것이다.

이에 본 연구회에서는 과학, 컴퓨터 교사들이 주축이 되어 교과내용을 재구성하고 필요한 STEAM 학습 자료를 개발·적용함으로써

첫째, Arduino와 3D프린터를 통해 학생들이 상상한 것을 직접 설계, 제작, 프로그래밍까지 모 든 과정을 능동적으로 참여하는 과정을 통해 창의력과 문제해결력을 향상시키고,

둘째, 공유된 오픈소스를 활용하는 과정을 통해 세계와 소통하고 배려와 나눔의 인성을 갖춘 미래의 인재를 육성하며,

섯째, 교과융합 교육과정 재구성과 STEAM 교육이 효과적으로 현장에 적용 될 수 있는 방안을 함께 연구하는 과정을 통해 교사들의 전문성을 신장시키고,

넷째, 공동체가 개발한 수업 전략과 교수 학습 지도안을 프로그램에 직접 투입하고 그 결과를 분석하여, 수업 전략의 효과성을 연구하고자 한다.

2. 연구의 내용 및 방법

본 연구는 2009 개정교육과정에서 강조하고 있는 창의성과 인성교육을 병행하고 STEAM교육 을 통해 21C 학습자 역량을 강화시켜 학생들의 꿈과 끼를 성장시킬 수 있는 즐거운 학교를 만들 기 위해 아래와 같이 연구내용과 방법을 설정하였다.

첫째, 과학 수학, 공학, 예술 교과의 핵심성취기준을 기반으로 교육과정의 재구성을 통해 자 유학기제 선택프로그램 및 STEAM수업에 적용할 수 있는 수업전략을 구안한다.

둘째, 구안된 수업 전략을 적용할 구체적인 교수-학습 자료를 개발한다.

셋째, 개발된 전략을 현장에 투입한 결과를 바탕으로 전략을 수정 보안한다.

넷째, 사전·사후 검사와 교사 관찰을 통해 수업 전략의 효과성을 검증한다.

배경 활동 전략 기대 효과

ㆍ자유학기제 ㆍ창의 · 인성교육 ㆍ진로연계교육 ㆍ스마트교육환경

ㆍ교과재구성 ㆍArduino활용 ㆍ3D프린터 ㆍSTEAM융합교육

ㆍ자기 주도적 학습능력 향상 ㆍ다양한 진로탐색

ㆍ연구하는 교사 풍토 ㆍ공교육의 신뢰도 향상

21C 학습자 역량을 갖춘 미래창조인재 육성

3

. 용어의 정의

가. 아두이노(Arduino)

아두이노(Arduino)는 사물인터넷 기반의 개방형 플랫폼으로 전자 기판의 하드웨어, 그리고 하드웨어를 제어하는 소프트웨어 개발을 위한 개발도구로 구성되어 있다.

오픈 소스로 사용자는 무상으로 자료를 활용할 수 있고, 재가공할 수 있으며 센스조작이 쉽 고 여러 하드웨어 장치들과의 연동성이 뛰어나 전자 공학에 전문지식이 없는 사람들도 쉽게 접 근할 수 있는 장점이 있다. 아두이노를 이용하여 실생활에서 자신이 상상한 것을 간단한 프로 그램을 통해 작동시켜보고 여러 가지 센스를 연결하여 주어진 문제를 해결하는 과정을 통해 여 러 교과의 지식이 어떻게 연결되어 있는지 이를 융합적으로 해결할 수 있는 능력이 향상될 수 있다.

나. 3D프린터

3D프린터가 신 산업혁명을 이끌 차세대 기술로 떠오르고 있다.

3D프린터란 3D디자인 프로그램이나 스캐너로 프린팅 할 대상의 3차원 설계도를 작성하고 실 물모양으로 출력하는 신개념의 프린터를 말하며 플라스틱, 고무, 금속가루 등의 재료를 프린터 에 넣고 녹여서 이를 층층히 쌓아 올려 입체형 물체를 출력한다. 3D프린팅은 개인맞춤형 제품 을 별도 생산설비가 필요 없이 저렴한 비용으로 생산 할 수가 있어 제조업에 혁명을 일으킬 차 세대 기술로 주목받고 있으며, 개개인의 신체특징에 맞춘 임플란트, 보청기, 의수, 인공관절 제 작 등 의료분야, 옷, 신발, 악세사리 등 패션분야, 자동차, 항공기 부품 생산 등 여러분야로 점 차 활용범위가 확대 되고 있다. 시대의 흐름에 맞춰 3D프린터 교육을 교과를 융합하는 아이템 으로 사용한다면 미래를 앞서나가는 인재를 육성할 수 있을 것이다.

다. 자유학기제

중학교 교육과정 중 한 학기 동안 학생들이 중간·기말고사 등 시험부담에서 벗어나 꿈과 끼를 찾을 수 있도록 수업 운영을 토론, 실습 등 학생 참여형으로 개선하고 진로탐색 활동 등 다양한 체험 활동이 가능하도록 교육과정을 유연하게 운영하는 제도이다.

핵심 성취기준 기반의 공통과정과 진로탐색, 동아리활동, 학생선택프로그램, 혼합모형 등의 자율

융합인재교육이란 과학기술에 대한 종합적 사고와 문제해결능력, 과학적 탐구정신과 창의성을 갖춘 미래형 과학기술인재 양성을 위해 과학(Sceience), 기술(Technology), 공학(Engineering), 예술(Arts)및 수학(Mathmatics)의 과목을 두 개 이상 통합하여 교육하는 것을 말한다. 기존의 학 교교육은 교과서에서 정립된 학문 개념을 일방적으로 전달하는데 주력을 해왔다면 STEAM이란 학생 본인과의 관련성을 깨닫고 학습내용이 사회 어느 분야에서 쓰이는지 그리고 왜 배워야 하 는지를 우선 체험한 다음, 스스로 설계하고 탐구하며 실험하는 과정을 통해 실생활 속 문제해결 력을 배양하는 것을 말한다. 또한 실생활과 연계된 주제와 다양한 콘텐츠를 활용하여 흥미롭고 재미있는 STEAM수업을 통해 학생들에게 꿈꾸고 행복한 미래를 설계할 수 있는 교육프로그램 이다.

Ⅱ. 운영 과제

연구회 활동의 목적을 효과적으로 달성하기 위해 연구회 운영과제를 다음과 같이 설정하였다.

Ÿ Arduino 및 3D프린터제작을 위한 제반 물품 구비를 통한 물리적 환경 조성 Ÿ Arduino 및 3D프린터를 활용한 자료 및 정보 수집

Ÿ Arduino 및 3D프린터 활용을 위한 학습 계획 수립

운영과제 1 : ‘기상천외 STEAM 프로젝트’를 위한 물리적 환경 조성



Ÿ 교육과정 분석을 통한 STEAM 요소 추출 및 콘텐츠 확보 Ÿ 아두이노와 3D프린터를 활용한 STEAM수업 수업 전략 개발 Ÿ 수업 전략에 따른 교수-학습 자료 제작

Ÿ 다양한 환경에 개발한 프로그램 적용

운영과제 2 : ‘기상천외 STEAM 프로젝트’ 수업 모형 개발 및 적용



Ÿ 프로그램 적용 전·후 다양한 검사지를 투입하여 프로그램의 효과 검증 Ÿ 프로그램 일반화 자료 제작 및 연구 결과 발표

운영과제 3 : ‘기상천외 STEAM 프로젝트’ 효과 검증 및 일반화

Ⅲ. 운영 설계

1. 연구 대상 및 기간

가. 연구 대상교

1) 신현여자중학교(여, 교과융합형-2학기 자유학기제 선택프로그램, 단위학교 영재학급 STEAM수업 ) 2) 서부영재교육원(남여공학, 교과융합형-STEAM수업)

3) 인천해원중학교(남여공학, 교과융합형-단위학교 영재학급 STEAM수업 방과후활동-SW-융합수업)

4) 인천청라중학교(남여공학, 교과융합형-단위학교 영재학급 STEAM수업) 5) 인천석남중학교(남여공학, 교과융합형-컴퓨터교과 STEAM수업)

나. 연구 기간 : 2014년 5월 1일부터 ~ 2014년 12월 31일까지 (8개월)

2. 연구 추진계획

수행 내용 일 정

추 진 일 정

5월 6월 7월 8월 9월 10월 11월 12월

수업 자료 및 교수-학습 지도안 개발

선행연구 조사 및 교수-학습 자료 개발 방향 협의

◯

아두이노 –3D프린터 활용 협의회

◯

찾아가는 맞춤연수

◯ ◯ ◯ ◯

교수-학습 지도안 개발

◯ ◯

개발한 교수-학습 지도안의 검토 및 수업 분석 방

법에 대한 협의 실시

^◯

수업실행 후 자문위원과 전문가 협의를 실시하여

수업실행에 대한 분석, 검토, Feedback

^{◯ ◯ ◯ ◯}

수업자료 및 교수-학습 지도안 수정․보완을 통한

최종 자료 개발

^{◯ ◯}

개발한 프로그램 적용, 수업 실행

수업 실행 준비

◯ ◯

수업 실행 및 녹화

◯ ◯

수업 분석 및 인성 신장에

대한 논의

사전 ․ 사후 다차원인성검사, STRONG진로검사

만족도 검사

^{◯ ◯}

설문지 및 평가지의 양적 ․ 질적 연구 수행

◯ ◯

자문위원과 전문가 협의 - 수업실행 및 수업분석

을 이용한 수업의 효과에 대한 협의

^{◯ ◯ ◯ ◯}

연구 결과 활용 방안 마련 및

활용

연구 결과를 활용할 방안에 대한 협의

◯ ◯

연구결과를 홈페이지에 탑재

◯

보고서 작성 및

중간보고서 및 보고서(초안) 작성 ◯ ◯ ◯

보고서에 대한 검토 및 협의

◯ ◯ ◯

연구책임자

․ 연구책임자 1명

․ 공동연구원 6명

․ 자문위원 2명 권순애

(계 9명)

프로그램 개발 부문

Ÿ 교과별 핵심성취기준 추출 및 주제선정

Ÿ 수업 전략 개발

Ÿ 교수-학습 과정안 개발 Ÿ 주제별 수업지도안 개발 Ÿ 아두이노 활용 가이드 제작 Ÿ 수업실행 후 자료 보완

최종 보고서 완성

운영과제 실천 부문 Ÿ 수업 전략 개발

Ÿ 아두이노를 활용한 STEAM 실습 커리큘럼 연수

Ÿ 3D프린터를 활용한 STEAM 실습 커리큘럼 연수

Ÿ 협동학습 및 수업방법 연수 Ÿ 수업 녹화 준비 및 녹화 Ÿ 자료 분석 및 결과 도출 Ÿ 최종 보고서 완성

평가 검증 부문 Ÿ 평가 설문지 제작 Ÿ 설문 조사를 통한 학생, 학부모, 교사 반응 평가 Ÿ 다차원인성 검사 및 분석 Ÿ STRONG 진로검사 및 분석 Ÿ 각종 통계 처리

Ÿ 운영 내용 평가 및 결과 분석

연구원

김희원, 김성주

연구원

이지영, 임한빈

연구원

이희준, 김금희

4. 운영의 실제

가. 운영 과제 ①‘기상천외 STEAM 프로젝트’를 위한 물리적 환경 조성

운영

과제

①

Ÿ Arduino 및 3D프린터제작을 위한 제반 물품 구비를 통한 물리적 환경 조성 Ÿ Arduino 및 3D프린터 활용 수업을 위한 교육과정 재구성

Ÿ Arduino 및 3D프린터 활용을 위한 교사 연수 및 세미나 계획

1) Arduino 및 3D프린터제작을 위한 제반 물품 구비를 통한 물리적 환경 조성 - 3D프린터 제작을 위한 부품 및 소모품 구입

- SPL-두이노 보드 및 연동되는 센서 구입

- 아두이노 프로그래밍 및 3D프린터 활용을 위한 교재 구입

교재명 내용

SPL-두이노 사용 매뉴얼 SPL-두이노를 학습할 수 있는 매뉴얼 및 사용법

손에 잡히는 아두이노 초급자를 위한 아두이노 작동법

손에 잡히는 3D 프린터

프린트 교육 스크래치를 이용한 3D프린터 사용법

2) Ar duino 및 3D프린터 활용 수업을 위한 교육과정 재구성

- 교과별 STEAM 관련 내용 추출하기 - STEAM 지도 시간 확보하여 계획하기 - STEAM 연간 지도 계획 수립하기

<예시1> 신현여자중학교 자유학기제 학생선택 중점모형 운영 시수

요일

시간

월 화 수 목 금

1 기본교과 편성 20시간

○ 교육과정 : 핵심성취기준 기반 수업

○ (국어3, 수학4, 영어3, 역사2, 과학3 도덕1, 기가2, 한문1,체육1) ○ 교과 연계 융합 수업

2 3 4

5 교과연계

선택프로그램

(2) 문화예술

프로그램(3)

교과연계 선택프로그램

(2)

진로탐색 활동(2)

스포츠활동 스포츠동아리

구성(2) 6

7

방과후

학교 '꿈‘, ’끼‘ 연계 방과후학교 프로그램 운영

<예시2> 검단중학교 자유학기제 학생선택 중점모형 운영시수

월 화 수 목 금

1

기본교과편성 (21시간)

1.교육과정:핵심성취기준기반수업

2.국어(4),영어(3),수학(4),사회(2),과학(3),도덕(1),기가(1),체육(2),음악(1) 2

3

4

5 교과연계

선택프로그램

　 　 　 　

예체능 선택프로그램

교과연계 선택프로그램

진로활동 (진로탐색/

6 스포츠클럽

- 교사 전문성 신장(16시간 집합연수)

연번 실시일 과목명 교수내용 시수

1 4.28 SW를 활용한 STEAM수업

Arduino 걸음마 배우기 센서를 이용한 창작물 만들기 움직이는 구조물 만들기

4

2 5.13 업무효율화를 위한 시간관리 프로그램

스트레스 없는 일처리를 위한 GTD와

Evernote의 교육적 활용 4

3 6.17 소통하는 수업 거꾸로 교실 수업과 공유, 소통의 교실 만들

기 3

4 7.6 3D프린터 활용법 3D프린터를 활용한 수업의 예 4

❍ 행정 : 개강식(연수안내) 및 수료식(설문조사) 1

- 외부 전문가 초청 연수 및 정기적 자체 세미나 실시

일시 주제 강사 비고

5월 Arduino 수업활용 SPL-duino 연구원

전문가 초청 연수 6월 3D프린터 수업활용 3D교과연구회 회장

6월~11월 매월 2 ․ 4주 토요일 정기세미나 세미나

나. 운영 과제 ② 기상천외 STEAM 프로젝트’ 수업 모형 개발 및 적용

운영 과제

②

Ÿ 교육과정 분석을 통한 STEAM 요소 추출 및 콘텐츠 확보 Ÿ 아두이노와 3D프린터를 활용한 STEAM수업 수업 전략 개발 Ÿ 수업 전략에 따른 교수-학습 자료 제작

Ÿ 다양한 환경에 개발한 프로그램 적용

1) 교육과정 분석을 통한 STEAM 요소 추출 및 콘텐츠 확보 - 교과별 핵심성취기준 및 STEAM 요소 추출

- 과목별 주제중심 STEAM 내용 추출 - STEAM 수업을 위한 다양한 콘텐츠 확보

2) 아두이노와 3D프린터를 활용한 STEAM수업 수업 전략 개발 - 아두이노 수업 매뉴얼 개발

- 아두이노를 활용한 수업 자료 개발 - 3D프린터 아두이노로 제어하기 - 3D프린터를 활용한 수업 자료 개발

3) 수업 전략에 따른 교수-학습 자료 제작 - 진로탐색과정과 연계한 자료제작 - 이공계 진로지도 자료제작

4) 다양한 환경에 개발한 프로그램 적용

- 자유학기제 선택프로그램 연계 STEAM수업 적용 – 중학교 1학년 2학기 - 컴퓨터, 과학교과 융합 수업 – 중학교 2학년 2학기

- 서부영재원 STEAM수업 적용

- 단위학교 영재학급 STEAM수업 적용 - 방과 후 프로그램 적용

월 주제 관련 교과 주요 내용

5월 3D프린터의 원리 과학, 수학, 기

술가정 3D프린터의 발명, 발전과정, 특허, 활용 6월 설계프로그램 익히기 기술가정 스케치업. 123D, 한캐드 주요기능 익히기 7월 스케치업을 이용하여

작품제작 하기

기술가정, 컴퓨

터 머그컵, 열쇠고리 제작하기

SPL3D Printer

그물 모양 연필꽂이 만들기

SPL3D Printer

체스 폰 만들기

다. 운영 과제 ③ ‘기상천외 STEAM 프로젝트’ 효과 검증 및 일반화

운영

과제

③

Ÿ 프로그램 적용 전·후 다양한 검사지를 투입하여 프로그램의 효과 검증 Ÿ 프로그램 일반화 자료 제작 및 연구 결과 발표

1) 프로그램 적용 전·후 다양한 검사지를 투입하여 프로그램의 효과 검증 - 학생·학부모 만족도 조사(설문지 및 학생소감문)

- 창의재단 STEAM태도 및 문제해결 조사

2) 프로그램 일반화 자료 제작 및 연구 결과 발표

- 자유학기 선택프로그램 STEAM 수업자료집 제작

- STEAM융합 교수-학습 자료집 제작

Ⅳ. 연구 과제의 결과

프로그램 1

프로그램명 굿 워터 프로젝트 - ^H

_

^O Heroes 적용학년/시기 1, 2학년 영재학급

관련과목 과학, 도덕, 기술․가정

프로그램 2

프로그램명 도구를 활용하여 물체 들어올리기 적용학년/시기 2학년 2학기 / 10월

관련과목 과학, 기술가정

프로그램 3

프로그램명 미래 생활 탐험 적용학년/시기 1학년 1학기 / 3월

(자유학기 교과연계 선택프로그램) 관련과목 과학, 기술․가정

프로그램 4

프로그램명 3D프린터를 이용한 발명품 제작하기 적용시기/학년 1학년 2학기 / 10월

관련과목 과학, 기술가정, 사회

프로그램 5

프로그램명 생활 속의 과학

적용학년/시기 1학년 2학기 / 9, 10월 (자유학기 선택 프로그램) 관련과목 과학, 미술, 기술

프로그램 6

프로그램명 3D프린터로 만드는 분자모형 액세서리 적용학년/시기 1학년 2학기(자유학기 선택프로그램)

관련과목 수학, 과학, 기술가정

프로그램

프로그램명 센서를 활용한 저금통 만들기

1. Good Water Project - ^H

^

^O Heroes

1. 주제 및 제작의도

영재학급 프로젝트 수업의 일환으로 1, 2학년에서 공통으로 접근할 수 있는 주제로 서 ‘물’을 선택하였다. 1학년 ‘Ⅶ-1-. 우리가 이용하는 물은’ 단원과 관련하여서 는 수권을 이루는 요소와 이들의 분포를 배우면서 물 자원의 소중함을 생각해볼 수 있 다. 2학년 ‘Ⅰ-2-. 숨어 있는 이온을 찾아라’ 단원과 관련하여서는 물 자원을 이용 하는 방법 중에서 센물을 단물화시키는 구체적인 방법을 배운다. ‘Ⅴ. 물질의 특성 2. 혼합물의 분리  용해도 차를 이용하여 분리해’ 단원에서 학습하는 거름법을 이용 하여 숯을 활용한 정수 원리를 학습한다. 도덕 ‘Ⅳ. 자연․초월적 존재와의 관계’ 단 원의 환경친화적인 삶 및 과학기술과 도덕에 관한 내용과 관련시켜 자연애와 생명존중 및 평화의 덕목을 학습하게 된다. 기술․가정의 ‘Ⅳ-2. 문제해결과 발명  아이디어 표현방법’ 단원과 관련하여서는 기본적인 아이디어 구상, 입체 투상법, 확산적 사고 기법을 활용하여 생활 속 제품의 문제를 창의적으로 해결할 수 있다. 따라서 ‘물’은 1,2학년 무학 년제 영재학급 학생들로 하여금 과학 수업을 통한 창의력을 함양시킬 수 있을 뿐만 아 니라 사회구성원으로서의 리더쉽과 실천력을 고양시키는데 좋은 주제가 될 수 있다.

1~3차시는 수권의 분포를 학습한 후 ‘굿 워터 프로젝트’ 캠페인 도구를 제작하도록 구성하였다. 4~5차시에서는 센물의 단물화 과정 및 거름법을 이용한 혼합물 분리에 대 하여 스스로 탐구 설계해보고 6차시에서는 생명빨대를 탐구한 후 나만의 간이 정수기 를 제작하도록 구성하였다.

2. 학습 목표

프로그램명 굿 워터 프로젝트 적용학년/시기 1, 2학년 영재학급

관련과목 과학, 도덕, 기술․가정

내용목표

9071-1. 지구계의 구성 요소인 수권은 담수와 해수, 빙하, 지하수로 이루어짐을 설명할 수 있다

과9071-2. 물이 소중한 자원임을 설명할 수 있다.

과9085-3. 앙금 생성 반응을 관찰하고 이를 분석하여 이온의 종류를 알아낼 수 있다.

과9123. 끓는점, 밀도, 용해도 등의 물질의 특성을 이용하여 여러 가지 혼합물 을 다양한 방법으로 분리할 수 있다.

도941-2. 물질주의적 소비 생활과 환경 문제의 관계를 이해하고 환경친화적 소

3. STEAM 과목 요소

○ S : 수권의 구성, 우리가 이용하는 물, 수질오염, 단물과 센물, 앙금 생성, 거름

○ T : 생명빨대, 간이 정수기 탐구

○ E：3D 모델링 및 출력

○ A：캠페인 도구 만들기

○ M：입체 도형

4. 차시별 계획 총괄표

차시 과목 단원 소주제 학습내용

1차시

～ 과학

Ⅶ. 수권의 구성과 순환 1. 육지의 물

굿 워터 프로젝트 Ⅰ

 수권의 분포 및 우리가 이용하는 물에 대해 학 습하기



H

_

O

Heroes로서 수행할 캠페인 활동 계획하기

Co 동영상자료 시청하기

1. ‘굿워터프로젝트(굿네이버스)’, ‘워터풀 크리 스마스’

2. 전 세계 물 관련 현황, 물 부족 국가 친구들의

비생활의 중요성을 설명할 수 있다.

도941-3. 일상생활 속에서 환경친화적 삶을 실천할 수 있는 방안과 사회적 차 원의 노력을 제시하고 환경친화적인 삶을 구체적으로 실천할 수 있다.

기9212-2. 새로운 제품을 구상하고 입체 투상법을 활용하여 자신의 아이디어를 스케치할 수 있다.

기9212-3. 생활 속의 제품의 문제를 확산적 사고 기법, 수렴적 기법을 활용하 여 창의적으로 해결 할 수 있다.

과정목표

가. 물을 아껴 쓰고 물의 오염을 줄일 수 있는 방법을 설명하고 실천할 수 있 다.

나. 물 자원을 아끼고 보존하려는 캠페인을 수행함으로써 H

2

O Heroes가 되어 보고 사회구성원으로서의 리더쉽을 함양할 수 있다.

다. 3D모델링을 통하여 입체도형을 아름답고 유용하게 활용할 수 있다.

라. 생명빨대를 통하여 지속가능발전기술과 나눔의 중요성을 배울 수 있다.

마. 모둠별 간이 정수기 제작을 통하여 협동심과 성취의 기쁨을 배울 수 있다.

6. 평가 계획

연번 평가 기준 방법

1 물을 절약하기 위하여 실천가능한 행동 요령을 수집하였는가 ? 가족과 친구들의 다짐과 서명 을 받아오게 한다 .

2 캠페인 도구로 활용할 수 있는 모델링을 수행하였는가 ? 모델링 파일과 출력물을 제출 한다 .

3 나만의 간이 정수기가 독창적이고 실용성이 있는가 ? 간이 정수기의 정수 능력을 평 가한다 .

7. 차시별 교수학습과정

것인지 계획한다.)

4. 우리의 물 이용 습관 살펴보기

5. 우리 가족과 내 친구들이 실천할 수 있는 물 이 용 습관을 다짐하고 서명하기

 캠페인 도구를 이용하여 캠페인 계획하기

 입체도형을 이용한 캠페인 도구 스케치하기

 3D 모델링하기 및 출력

Co

1.

H

_

O

Heroes로서 수행할 캠페인 도구 발표하기 2. 3D프린터 기술의 이용 사례 알아보기

3. 입체도형을 이용한 캠페인 도구를 스케치한다.

4. 123D Design 프로그램을 이용하여 양치컵 및 네 임태그 모델링하기

CD ET

1. 3D프린터로 제작할 수 있는 굿 워터 프로젝트 캠 페인 도구를 창의적으로 모델링하기

2. 모델링한 캠페인 도구를 출력하기

4차시

～ 6차시

과학

Ⅰ. 물질의 구성 2. 물질의 구성 입자

 숨어있는 이온을 찾아라

Ⅴ. 물질의 특성 2. 혼합물의 분리

 용해도 차를 이용하여 분리 해

굿 워터 프로젝트 Ⅱ

물의 환생

 단물과 센물에서 합성세제와 비누의 특 성 비교하기, 거름법을 이용하여 물을 정화하기, 정 수과정의 원리 학습 및 간이 정수기 제작

Co

1. 동영상자료 시청하기 - 부평 미군기지 토양 및 지하수 오염 보도 뉴스

2. 단물과 센물에서 합성세제와 비누의 특성 비교하기 3. 거름법을 이용하여 물을 정화하기

CD ET

3. 생명빨대 탐구하기

4. 나만의 간이 정수기 만들기

굿 워터 프로젝트

과목

^{과학, 도덕 수업차시 1차시}

단원

과학 Ⅶ. 수권의 구성과 순환 1. 육지의 물  우리가 이용하는 물은 도덕 Ⅳ. 자연․초월적 존재와의 관계 1. 환경친화적 삶

교육과정

성취기준

과9071-1. 지구계의 구성 요소인 수권은 담수와 해수, 빙하, 지하수로 이루어짐을 설명 할 수 있다.

과9071-2. 물이 소중한 자원임을 설명할 수 있다.

도941-3. 일상생활 속에서 환경친화적 삶을 실천할 수 있는 방안과 사회적 차원의 노력 을 제시하고 환경친화적인 삶을 구체적으로 실천할 수 있다.

학습목표

1. 수권의 분포를 설명할 수 있다.

2. 물을 아껴 쓰고 물의 오염을 줄일 수 있는 방법을 설명하고 실천할 수 있다.

3. 물 자원을 아끼고 보존하려는 캠페인을 수행함으로써

H

_

O

Heroes가 되어보고 사회 구성원으로서의 리더쉽을 함양할 수 있다.

학습과정 교수 ‧ 학습 활동 준비물

도입 (10분)

Co 동영상자료 시청하기

1. ‘굿 워터 프로젝트(굿네이버스)’, ‘워터풀 크리스마스’

2. 전 세계 물 관련 현황, 물 부족 국가 친구들의 생활 알아보기

동영상자료

학습활동 (25분)

 수권의 분포 및 우리가 이용하는 물 분포에 대해 학습하기



H

_

O

Heroes로서 수행할 캠페인 활동 계획하기

CD ET

1. GAP(Global Action Plan) 현황 알아보기

2. 굿네이버스 청소년자원봉사 굿워터프로젝트 알아보기

3. ‘

H

_

O

Heroes’가 되기 위하여 나는 어떤 활동을 할 수 있을 것인지 토의한다.

4. ‘

H

_

O

Heroes’로서 수행할 캠페인 활동계획을 구체화시킨다.(조별 로 캠페인 도구로 무엇을 만들 것인지 계획한다.)

캠페인 활동지

마무리

ET

1. 우리의 물 이용 습관 살펴보기



과목

^과학, 기술․가정 수업차시 2~3차시

단원

^과학 Ⅶ. 수권의 구성과 순환 1. 육지의 물  우리가 이용하는 물은 기술․가정 Ⅳ. 기술과 발명 2. 문제 해결과 발명  아이디어 표현방법

교육과정

성취기준

과9071-2. 물이 소중한 자원임을 설명할 수 있다.

기9212-2. 새로운 제품을 구상하고 입체 투상법을 활용하여 자신의 아이디어를 스케치할 수 있다.

기9212-3. 생활 속의 제품의 문제를 확산적 사고 기법, 수렴적 기법을 활용하여 창의적 으로 해결 할 수 있다.

학습목표

1. 물이 소중한 자원임을 설명할 수 있다.

2. 123D Design프로그램을 활용하여 캠페인 도구를 모델링할 수 있다.

3. 3D모델링을 통하여 입체도형을 아름답고 유용하게 활용할 수 있다.

학습과정 교수 학습 활동 준비물

도입 (10분)

 ^Co

H

_

O

Heroes로서 수행할 캠페인 도구 발표하기

 ^Co 3D프린터 기술의 이용 사례 알아보기

학습활동 (70분)

 입체도형을 이용한 캠페인 도구 스케치하기

 캠페인 도구를 이용하여 캠페인 계획하기

 3D 모델링하기 및 출력

Co

1. 입체도형을 이용한 캠페인 도구를 스케치한다.

2. 123D Design 프로그램을 이용하여 입체도형 그리기를 학습한다.

3. 123D Design 프로그램을 이용하여 양치컵 모델링하기 4. 123D Design 프로그램을 이용하여 네임태그 모델링하기

CD ET

1. 3D프린터로 제작할 수 있는 굿 워터 프로젝트 캠페인 도구를 창의적 으로 모델링해보자.

2. 모델링한 캠페인 도구를 출력하여 보자.

개인 PC 3D프린터

마무리 (10분)

ET

1. 친구들이 제작한 캠페인 도구를 사용하여 굿 워터 프로젝트 캠페인을 발표해보자.

지도상의 유의점

123D Design은 사이즈가 크고 install이 오래 걸리므로 스케치업, 한캐드, Tingkercad로 대체할 수 있음.

굿 워터 프로젝트 Ⅱ- 물의 환생

과목

과학, 도덕 수업차시 4~6차시

단원

과학 Ⅰ. 물질의 구성 2. 물질의 구성 입자  숨어있는 이온을 찾아라

Ⅴ. 물질의 특성 2. 혼합물의 분리  용해도 차를 이용하여 분리해 도덕 Ⅳ. 자연․초월적 존재와의 관계 1. 환경친화적 삶

교육과정

성취기준

과9085-3. 앙금 생성 반응을 관찰하고 이를 분석하여 이온의 종류를 알아낼 수 있다.

과9123. 끓는점, 밀도, 용해도 등의 물질의 특성을 이용하여 여러 가지 혼합물을 다양한 방법으로 분리할 수 있다.

도941-2. 물질주의적 소비 생활과 환경 문제의 관계를 이해하고 환경친화적 소비생활의 중요성을 설명할 수 있다.

학습목표

1. 단물과 센물에서 합성세제와 비누의 특성을 비교할 수 있다.

2. 거름법을 이용하여 물을 정화할 수 있다.

3. 정수과정의 원리를 이용하여 간이 정수기를 제작할 수 있다.

4. 생명빨대를 통하여 지속가능발전기술과 나눔의 중요성을 배울 수 있다.

5. 모둠별 간이 정수기 제작을 통하여 협동심과 성취의 기쁨을 배울 수 있다.

학습과정 교수 학습 활동 준비물

도입 (10분)

 ^Co 동영상자료 시청하기

1. 부평 미군기지 토양 및 지하수 오염 보도 뉴스 동영상자료

학습활동 (70분)

 단물과 센물에서 합성세제와 비누의 특성 비교하기, 거름법을 이용하여 물을 정화하기, 정수과정의 원리 학습 및 간이 정수기 제작

Co

1. [탐구1]단물과 센물에서 합성세제와 비누의 특성 비교하기 2. [탐구2]거름법을 이용하여 물을 정화하기

CD ET

3. 생명빨대 탐구

4. 나만의 간이 정수기 만들기

실험재료 생명빨대

마무리 (10분)

ET

1. 제작한 간이 정수기를 이용하여 정수 효과를 비교해본다.

2. 합성세제와 비누의 사용에 관한 다짐을 적어본다.

굿 워터 프로젝트Ⅰ H

_

O Heroes(1차시) ^{이 름 :}

문제 상황 제시

[ 동영상 자료 시청하기 ]

1. ‘굿워터 프로젝트(굿네이버스)’와 ‘워터풀 크리스마스’를 보고 물 부족 국가 친구들의 생활을 적어봅시다.

가. 자원봉사란?

나. 자원봉사 종류에는 어떤 것들이 있나요?

다. 영상속에서 아이들이 물을 긷는 평균시간은 얼마일까요?

라. 우리가 하루에 사용하는 물이 평균 ( )리터이고, 아프리카 친구들이 사용하는 물은 ( )리터입니다.

마. 양치컵을 사용하면 평균 ( )리터, 용변 전과 도중에 내리는 물 평균 ( )리터, 샤워시간을 3분만 줄이면 평균 ( )리터입니다. 이 물의 양을 모두 합하면 평균 149리 터이며 아프리카 친구 7명을 살리는 생명의 물입니다.

2. 수인성 질병이란 무엇인가요?

문제 해결 탐구

[ 학습하기 ] 수권의 분포 1. 수권이란?

2. 수권의 분포:

• 우리가 이용하는 물은 무엇이고, 어떻게 이용하는가?

[ 조사하기 ] GAP란?

1. GAP International의 목표와 활동(http://www.globalactionplan.com)에 대하여 조사해온 내용을 발표해http://www.globalactionplan.com) 보자.

2. GAP Ireland(http://www.globalactionplan.ie/take-action/water/)에서는 물과 관련하여 어떤 활동을 하고있는지 조사해보자.

가. Tackle that TrickleTackle that Trickle 나. Go with the flow 나. Go with the flow 다. Tanks a lot 다. Tanks a lot 라. Scrub a dub dub 라. Scrub a dub dub 마. Facine the basin 마. Facine the basin 바. Squeaky clean 바. Squeaky clean 사. All bottled up 사. All bottled up

문제 해결서 쓰기

[ 캠페인 계획하기 ] ‘

H

_

O

Heroes’가 되기 위하여 나는 어떤 활동을 할 수 있을 것인지 토의해보자.

‘

H

_

O

Heroes’로서 수행할 캠페인 활동을 구체적으로 계획해보자.(조별 캠페인 도구로 무엇을 만들 것인지 계획한다.)

내용 정리

굿 워터 프로젝트Ⅰ H

_

O Heroes(2~3차시) ^{이 름 :}

문제 상황 제시

[ 캠페인 도구 발표하기 ]

1. 조별로 계획한 캠페인 활동과 제작할 도구를 발표해봅시다.

2. 3D프린터 기술의 이용 사례에 대하여 알아봅시다.

[ 학습하기 ] 123D Design 프로그램으로 모델링하기 1. ‘Autodesk 123D Design’을 다운로드하여 install한다.

2. Start a new project를 클릭, 템플릿은 ‘목공, mm단위’를 선택한다.

가. 양치컵 만들기

1) sketch > polyline > click on grid 뷰큐브에서 top을 선택한 후 50만큼 가로선, 80만큼 수직선, 30만큼 가로선, 처음 선으로 이어서 스케치 완료 > esc

2) construct > revolve > profile선택-회전영역 > axis에서 축을 선택 > 제어점을 선택하여 돌림 또 는 360도 입력 > 화면 빈곳 클릭

3) 손잡이 작성 : top > polyline > 모눈 클릭 > 15가로, esc명령을 마친다. 3point arc클릭, click to edit sketch가 나오면 선 끝을 클릭하여 아래로 50내려간 다음 더 왼쪽을 두 칸 가서 끝점을 클 릭, 중간점 클릭

4) sketch > offset > 클릭하여 안쪽으로 5만큼 이동 > polyline으로 열린 선을 닫는다.

5) constuct > extrude > 높이 10를 입력 > 마무리

6) 손잡이 수정 : modify > presspull > 드래그하여 20만큼 연장 > 화면 빈곳 7) 손잡이 아래 수정 modify > presspull > 드래그하여 20만큼 연장 > 화면 빈곳

8) 손잡이 모깎기 : modify>fillet>네 모서리를 클릭지정> 모깎기 반지름 5를 창에 입력하여 화면 빈 곳을 엔터

9) 손잡이를 컵에 합치기 : 이동명령 transform > move >이동핸들을 드래그하여 끌어다가 몸통 속 에 넣는다. 손잡이를 평면 정 중앙으로 이동한다. -2.5

10) 컵과 손잡이에서 겹친 구간 없애기 : 손잡이에서 컵 본체를 빼려면 컵 본체를 하나 더 ctl+C, ctl+V하여 만든다. combine > (merge : 합치기, intersect : 겹치기, subtract : 빼기) subtract >

Target은 빼기 당할 것(손잡이), Source는 뺄 것(컵 본체)을 선택한다.

11) 컵 내부 파기 : 컵에서 파야하는 면을 선택 modify > shell > 두께에 2를 입력 후 화면 빈 곳 을 클릭 > hide sketch

12) 타겟과 소스의 순서 상관없이 컵 본체와 손잡이를 클릭하여 합친다. combine > merge

13) 모깎기 기능 : 컵 손잡이 접촉부, 컵 바닥부, modify>fillet>네 모서리를 클릭지정> 모깎기 반지 름을 창에 입력하여 화면 아무데나 엔터

14) 컵 세우기 : transfer > 회전핸들 90도 돌려서 이동> 평면 위로 이동> 화면 빈곳을 찍어 마무리 15) 재질 > 투명유리재질선택 후 물체선택 > 화면 빈곳 클릭

나. 네임태그 만들기

1) sketch > polyline으로 가로*세로=80*50의 직사각형을 그린다.

2) sketch > sketch fillet > 7입력하여 모깎기 (오른쪽만)

3) sketch > polyline으로 직사각형의 정중앙에 수직선을 그린다.(대칭선)

4) 모깎기한 둥근모서리 두 개를 함께 클릭한 후 pattern > mirror > mirror line으로 대칭선을 클 릭하면 대칭그림이 그려진다.

5) sketch > trim으로 스케치한 외곽선을 잘라낸다. 대칭선도 잘라낸다.

6) sketch > offset > click to edit sketch가 나오면 스케치를 클릭하여 끌고 안으로 들어간다 5입력 7) extrude > 테두리면을 클릭하여 선택 > 3입력하면 튀어나온다.

8) 텍스트에 글자 입력하여 extrude 2

9) 글자 모두를 선택하여 태그면으로 이동핸들을 이용하여 이동한다.

10) 카드와 텍스트를 머지한다.

문제 해결 탐구

[ 캠페인 도구 모델링하기 ]

1. 입체도형을 이용하여 굿 워터 프로젝트 캠페인 도구를 창의적으로 모델링해보자.

1) 등각투상법은 서로 120도를 이루는 세 개의 기본 축에 물체의 높이, 너비, 안쪽 길이를 옮겨 물 체의 정면, 평면, 측면 모양을 나타내는 방법이다. 종이와 연필을 사용하여 등각투상법으로 물체 의 모양과 느낌, 치수를 표현해보자.

2) Autodesk 123D Design을 활용하여 아래의 예와 같이 다양한 캠페인 도구를 모델링해보자.

양치컵 펜던트 팔찌 필통

굿 워터 프로젝트Ⅱ H

_

O

Heroes(4~6차시) ^{이 름 :}

문제 상황 제시

[ 수질 오염의 형태 알아보기 ]

1. 수질 오염의 원인에는 부영양화, 중금속, 농약, 합성세제 등이 있다. 부평 미군부대 주변의 토양 및 수질 오염의 원인은 무엇인지 생각해보자.

2. 합성세제 사용이 수질 오염의 원인이 되는 까닭은 무엇인지 생각해보자. 합성세제와 천연비누는 어 떤 차이점이 있을까?

[ 탐구1 ] 단물과 센물, 합성세제와 비누

1. 다음 글을 읽고 단물과 센물에서 합성세제와 비누가 잘 풀리는 정도를 비교하는 탐구를 설계해보자.

단물이란 칼슘 이온(Ca^{ })과 마그네슘 이온(Mg^{ })이 많이 녹지않은 물을 말한다. 센물은 칼슘 이 온과 마그네슘 이온이 많이 녹아있는 물로서 빨래를 하면 칼슘 이온이나 마그네슘이온이 비누와 반 응하여 앙금을 생성하므로 비누가 잘 풀리지 않는 물이다. 센물에는 일시적 센물과 영구적 센물이 있는데 일시적 센물은 칼슘 이온이나 마그네슘 이온이 탄산수소 이온(HCO_^)과 섞여 있어서 끓이 면 단물로 바꿀 수 있다. 반면 칼슘 이온이나 마그네슘 이온이 황산 이온(SO_^{ }) 또는 염화 이온 (Cl^)과 함께 녹아있는 영구적 센물은 끓여도 단물이 되지 않는다. 따라서 영구적 센물에 탄산 나 트륨(Na_CO_)을 넣으면 칼슘 이온이나 마그네슘 이온이 탄산 이온과 반응하여 탄산 칼슘(CaCO_) 이나 탄산 마그네슘(MgCO_) 앙금이 되어 제거된다.

탐구 설계 :

2. 단물과 센물에서 합성세제와 비누가 잘 풀리는 정도를 비교하여 결과를 기록해보자.

결과 :

1. 다음 글을 읽고 숯과 거름법을 이용하여 물을 정화하는 탐구를 설계해보자..

◈ 숯의 활용과 우물물

나무를 숯가마 속에서 구워 만든 검은 덩어리로 목탄이라고도 한다. 숯(Charcoal)은 나무의 종 류와 굽는 조건에 따라 그 종류가 다양하다. 숯을 만드는 나무로는 참나무, 소나무, 물푸레나무, 동백나무, 오동나무 등을 쓰는데, 나무의 종류에 다라 그 쓰임새가 다르다.

숯은 취사와 난방 등의 연료뿐만 아니라 냄새와 독을 제거할 뿐만 아니라, 특히 청동기시대 이후로는 청동이나 철을 야금하는데 큰 역 할을 하였다. 그리고 현재 숯은 흡수성이 좋아 흡수제나 필터 재료로 도 널리 쓰이고 있으며, 탈취효과가 있어 악취를 제거하는데 사용되 며 금속연마나 칠, 칠보세공의 연마에도 사용된다.

또한 숯이 더러움을 멀리하고 깨끗하게 하는 기능을 가졌다하여 예부터 간장을 담글 때와 아기가 태어난 집에서 금줄을 문간에 내걸 때에도 숯을 매달아 놓는 등 우리 선조들은 일상생활에서 폭넓게 활 용하였다.

숯을 실제로 정수에 사용한 예도 찾아볼 수 있다. 옛 우물에는 그 깊이에 관계없이 숯이 묻혀있다. 숯을 잘 씻어서 우물의 바닥에 깔고 그 위에 자갈을 올려 놓았다. 우물은 1년에 한 번씩 청소를 했는데 청소 때에는 숯을 바꿔주었다. 숯은 다공성 물질이므로 이물질을 잘 흡착한다.

[ 숯이 있는 우물의 구조 ]

탐구 설계 :

2. 콜라, 파워에이드, 락스를 탄 물을 정화하여 본 후 결과를 기록해보자.

결과 :

문제 해결 탐구 [ 생명빨대 탐구 ]

1. 그림은 ‘생명 빨대’의 구조를 나타낸 것이다. 25cm 길이에 지름 3cm 정도 되는 이제품은 거부감이 없으며 친근하게 사용할 수 있 는 디자인으로 만들어져 있다. 충격에 강한 폴리스티렌 원통 내부 에 활성탄소 층, 할로겐 물질이 포함된 합성수지 층, 미세한 입자 들을 걸러낼 수 있는 필터 층 등으로 구성되어 있다. 다음 자료를 보고 각 단계에서 발견할 수 있는 물의 정수 원리에 대하여 알아보자.

2. 도구를 활용하여 물체 들어올리기

1. 주제 및 제작의도

우리 주변에는 많은 도구를 활용하여 일을 한다 . 과학적으로 일을 한다는 의미는 어 떤 물체에 힘이 작용하여 물체가 힘의 방향으로 이동할 때의 물리량이라고 교과서에서 명시되어 있고 , 또한 도구를 사용할 때에의 이점은 과학적으로 힘의 이득 혹은 방향의 이득이라고 교과서에 명시되어 있지만 학생들은 실제로 도구를 사용할 때의 이점을 이 해하지 못하는 경우가 많다 .

따라서 본 단원에서는 3D프린터를 활용하여 직접 도구들을 제작하고 제작한 도구를 활용하여 주어진 미션을 수행하는 활동을 함으로써 물체를 손으로 드는 것보다 도구를 활용할 때 얼마나 편리하게 물체를 들어 올리고 일을 할 수 있는지 느낄 수 있도록 구 성하였다 . 3D프린터를 활용하여 지레, 도르래 그리고 빗면을 직접 프로그래밍으로 제 작하고 주변에 다양한 재료들을 활용하여 작품을 제작함으로써 , 모둠원간의 소통능력 과 창의성 , 문제해결력이 커지고 그리고 미션에 성공했을 때의 기쁨을 통한 성취감을 느낄 수 있다 .

2. 학습 목표

프로그램명 도구를 활용하여 물체 들어올리기 적용학년/시기 2학년 2학기 / 10월

관련과목 과학, 기술가정

내용목표

§ 지레를 사용해 일을 했을 때의 장점을 힘의 이득으로 설명할 수 있다.

§ 도르래를 사용해 일을 했을 때의 장점을 힘의 이득과 방향의 이득으로 설명 할 수 있다.

§ 빗면을 사용해 일을 했을 때의 장점을 힘의 이득으로 설명할 수 있다.

과정목표 § 도구를 조합하여 미션을 수행하는 과정을 통해 창의력과 문제 해결력을 기

를 수 있다.

○ S : 도구를 갖고 일을 할 때의 힘의 이득 및 방향의 이득 탐구하기

○ T/E：다양한 도구를 조합하여 미션을 수행하는 과정 수행하기

○ A：도구를 조합하여 작품을 제작하기

○ M：물체를 전달하는 미션을 수행하는 과정을 논리적으로 구성하기

4. STEAM 단계 요소

○ 상황제시

다양한 도구들은 어떻게 일에 편리함을 가져올까?

5kg 물체를 도구를 활용하여 어떻게 이동시킬 수 있을까?

○ 창의적 설계

물체를 이동시키기 위한 도구를 구상하기

3D프린터를 활용하여 도구(지렛대, 도르래, 빗면)들을 인쇄하기 도구를 조합하여 물체를 이동시키는 과정을 구상하기

○ 감성적 체험

작품을 제작하는 과정을 통해서 모둠원과 공감대 형성하기

미션을 수행하는 과정에서 모둠원과 토의하면서 창의성과 문제해결력 향상 미션을 성공했을 때의 성취감을 느끼기

5. 차시별 계획 총괄표

차시 과목 단원 소주제 학습내용

1~2차

시 과학 6. 일과 에너지 전환

도구를 사용하면 편리해

지레의 장점을 힘의 이득으로 설명하기

 도르래의 장점을 힘의 이득 및 방향 이득으로 설명하기

 빗면의 장점을 힘의 이득으로 설명하기

Co 다양한 도구들은 어떻게 일에 편리함을 가져올까?

Tip! 세 가지의 도구(지레, 도르래, 빗면)이 일에 어떠한 이득을 주는지 설명할 수 있도록 학습지로 충분히 정리 한다.

CD 지레, 도르래, 빗면을 3d프린터로 인쇄할 수 있도 록 프로그래밍 해보기

 도구를 123d프로그램을 활용하여 모델링하기 도구의 원리를 갖고 있는 실제 활용사례들을

123d프로그램을 활용하여 모델링 하기

ET 모델링한 도구들을 3d 프린터를 활용하여 인쇄하기

6. 평가 계획

연번 평가 기준 방법

1 도구의 장점을 힘의 이득과 방향의 이득으로 설명할 수 있다 . 학습지 2 다양한 도구들을 활용하여 물체를 이동시키는 작품을 제작

할 수 있다 . 탐구활동지

3 5kg의 물체를 앞으로 1m, 위로 1m 이동시킬 수 있다. 산출물평가

3~5차

시 기술가정 4. 제조 기술과

자동화 기계의 운동

 도구들을 활용하여 물체를 옮기는 작품을 제 작하기

Co 앞으로 1m, 위로 1m로 이동하기 위해 어떻게 작 품을 제작하여야 할까?

CD 미션을 성공하기 위한 작품을 제작하기

ET모둠별로 제작한 작품으로 미션을 수행하기

Tip! 다양한 도구들을 창의적으로 활용하여 견고하게 작품을 만들었는지 확인하고, 미션의 성공여부에 따라 서 차등적으로 평가한다.

도구를 활용하여 물체 들어올리기

과목 과학

수업차시

1~2/4

단원 6-3 도구를 사용하면 편리해

교육과정

2009개정교육과정_1~3학년 군_(13) 일과 에너지 전환

(나) 간단한 도구를 이용하여 일의 원리를 이해하고, 도구를 유용하게 사용하는 예를 안다.

성취기준

: 과9132-2. 간단한 도구(지레, 도르래, 빗면 등)를 유용하게 사용하는 예를 설명할 수 있다.

학습목표 도구를 사용했을 때의 장점을 힘의 이득과 방향의 이득으로 설명할 수 있다 .

학습과정 교수 학습 활동 준비물

도입 (10분)

지레의 장점을 힘의 이득으로 설명하기

 도르래의 장점을 힘의 이득 및 방향 이득으로 설명하기

 빗면의 장점을 힘의 이득으로 설명하기

Co

다양한 도구들은 어떻게 일에 편리함을 가져올까 ?

Tip!

세 가지의 도구 (지레, 도르래, 빗면)이 일에 어떠한 이득을 주는지 설명할 수 있도록 학습지로 충분히 정리한다 .

학습지

학습활동 (70분)

CD

지레 , 도르래, 빗면을 3d프린터로 인쇄할 수 있도록 모델링 해보기

 도구를 123d프로그램을 활용하여 모델링하기

도구의 원리를 갖고 있는 실제 활용사례들을 123d프로그램을 활 용하여 모델링하기

Tip!

교육용 3d프린터는 인쇄속도가 느리기 때문에 다음 차시에 작품을 제작하는 과정에서 인쇄시간을 고려하여 모델링을 할 수 있도록 학생들을 지도한다 .

ET

프로그래밍한 도구들을 3d 프린터를 활용하여 인쇄하기

학습지 3d프린터

마무리 (10분)

ET

자신이 모델링해서 만든 도구들과 모델링 과정을 발표하기 다른 사람이 모델링한 도구와 자신이 모델링한 도구들을 비교

해보기

지도상의 유의점

● 모델링을 하기 전 도구들의 과학적인 이점을 정확하기 숙지할 수 있도록 학 습지를 통해 지도한다 .

● 교육용 3d프린터는 인쇄 속도가 느리기 때문에 작품을 제작하는 과정에서

인쇄속도를 고려해서 만들 수 있도록 지도한다 .

과목 기술가정

수업차시

3~5/5 단원 _{4-3 기계의 운동}

교육과정

2009개정교육과정_1~3학년 군_(4) 제조 기술과 자동화

(나) 기초 전기·전자 기술, 자동 제어 및 자동화 기술을 이애하고, 기계를 구성하 는 요소와 동력 전달 장치의 원리를 이해하며, 생활 속에 로봇의 활용 및 제조 기 술과 관련된 직업 세계를 설명할 수 있다.

성취기준

: 기9112-3. 기계의 기본 운동 원리를 이해할 수 있다.

기9112-4. 기계기술의 기본개념을 이해하여 이를 융합할 수 있다.

학습목표 도구를 조합하여 미션을 수행하는 과정을 통해 창의력과 문제 해결력을 기를 수 있다 .

학습과정 교수 학습 활동 준비물

도입 (10분)

 도구들을 활용하여 물체를 옮기는 작품을 제작하기

Co

도구를 활용해 물체를 옮기는 역사적인 사례를 보여주기 5kg물체를 제시하고 물체를 이동시키는 미션을 제시하기

앞으로 1m, 위로 1m로 이동하기 위해 어떻게 작품을 제작하여야 할까 ?

Tip!

도구를 최대한 많이 사용하여 창의적인 작품이 나올 수 있도록 지 도한다 .

학습지

학습활동 (90분)

CD

도구를 창의적으로 조합하여 미션을 수행할 작품을 그려보기

 작품에 쓰일 도구를 123d프로그램을 활용하여 모델링하기

Tip!

교육용 3d프린터는 인쇄 속도가 느리기 때문에 작품을 제작하는 과 정에서 인쇄시간을 고려하여 모델링을 할 수 있도록 학생들을 지 도한다 .

최대한 많은 도구를 활용하여 적은 힘으로 물체를 옮길 수 있는 작 품을 제작하도록 지도한다 .

ET

프로그래밍한 도구들을 3d 프린터를 활용하여 인쇄하기

ET

인쇄한 도구들과 다양한 재료들을 활용하여 작품을 제작하기

학습지 3d프린터 작품제작 용 준비물 : 우 드락, 하드 보드지, 젓 가락, 실, 풀, 가위, 칼, 자,

마무리

학생활동지 ( )반 ( )번 이름 활동1 다양한 도구들과 과학에서의 힘과 방향의 이득

1

^|도구|

⑴ 도구의 종류 3가지는 무엇인지 서술하시오.

⑵ 지례의 3요소를 서술하시오.

(3) 지례를 사용할 때의 일을 구하는 식을 서술하시오.

(4) 지례의 원리를 사용하는 예를 서술하시오.

(5) 움직도르래와 고정 도르래의 차이점을 서술하시오.

(6) 도르래를 사용하는 예를 서술하시오.

(7) 빗면을 사용할 때의 일을 구하는 식을 서술하시오.

2

|123D를 활용하여 다양한 도구들을 모델링 해보자.|

⑴ 123d프로그램으로 모델링하여 작품을 완성해보자.(인쇄된 도구들의 사진을 찍어서 표에 붙여보자.)

지레 도르래 빗면

학생활동지 ( )반 ( )번 이름

활동2 다양한 도구들을 조합하여 주어진 미션을 수행해보자

1

^{|미션 수행하기|}

5kg짜리 물체를 앞으로 1m, 높이 1m 이동시키고자 한다. 지난 시간에 배운 도구들을 3d 프린터를 활용하여 인쇄하고, 주어진 재료들로 작품을 완성해보자.

♠ 작품설계도 ♠

학생활동지 ( )반 ( )번 이름 활동2 다양한 도구들을 조합하여 주어진 미션을 수행해보자

1

^{|미션 수행하기|}

5kg짜리 물체를 앞으로 1m, 높이 1m 이동시키고자 한다. 지난 시간에 배운 도구들을 3d 프린터를 활용하여 인쇄하고, 주어진 재료들로 작품을 완성해보자.

♠ 작품설명서 ♠

작품을 제작하는데 들어간 도구의 수를 구체적으로 작성하 시오.

작품을 제작하면서 특별하게 신경 쓴

부분(주안점)은 무엇인가?

작품을 제작하면서

아쉬웠던 점과 선생

님에게 건의하고 싶

은 사항은 무엇인

가?

3. 미래 생활 탐험

1. 주제 및 제작의도

미래에 일반적으로 사용될 것이라고 생각되는 현재의 첨단 과학기술을 체험해 보면서 과학 에 대한 흥미를 고취하고 , 자신이 조정해보는 경험을 통하여 실생활에 어떻게 활용될 수 있는 지 체험을 할 수 있도록 하여 과학과 기술이 우리 생활에 어떻게 영향을 미치는지 알 수 있도 록 한다 .

2. 학습 목표

3. STEAM 과목 요소

○ S : 첨단 과학의 예를 탐구하기

○ T : 미래 생활에 사용될 기술의 예를 탐구하기

○ E：퀴드콥터를 조정하는 원리를 탐구하기

3D 프린터로 제품을 출력하는 원리를 탐구하기

○ A：퀴드콥터를 자신이 원하는 방향으로 이동시키기 3D 프린터로 자신이 원하는 제품을 출력하기

○ M：쿼드콥터를 비행시킬 수 있는 각 힘의 세기를 탐구하기

프로그램명 미래 생활 탐험

적용학년/시기 1학년 1학기 / 3월(자유학기 교과연계 선택프로그램) 관련과목 과학, 기술․가정

내용목표

§ 첨단 과학의 예를 5 가지 이상 찾을 수 있다.

§ 쿼드콥터를 조정하는 원리를 설명할 수 있다.

§ 3D 프린터로 제품을 출력하는 원리를 설명할 수 있다.

과정목표

§ 미래 생활에 사용될 기술의 예를 3가지 이상 발표할 수 있다.

§ 퀴드콥터를 자신이 원하는 방향으로 이동시킬 수 있다.

§ 3D 프린터로 자신만의 제품을 출력할 수 있다.

○ 창의적 설계

^CD

쿼드콥터의 비행원리를 탐구하기

퀴드콥터에 작용하는 각 힘의 세기를 비교하기 3D 프린터로 제품을 출력하는 원리 탐구하기

○ 감성적 체험

^ET

쿼드콥터를 자신이 원하는 위치로 이동시키기

쿼드콥터의 비행조정을 가장 잘 하는 학생의 비결 발표하기 3D 프린터로 자신이 원하는 제품을 출력하기

3D 프린터로 출력한 제품 전시하기

5. 차시별 계획 총괄표

차시 과목 단원 소주제 학습내용

1차시

~ 2차시

과학 1. 과학이란?

우리 생활에 영향을 미치는

과학

 첨단 과학기술의 예를 찾기

 미래 사회에서 활용될 기술 찾기

 쿼드콥터의 비행원리 찾기

 쿼드콥터를 비행시키는 각 힘의 크기 비교하기

Co 현재 사용되는 첨단 과학기술은 어떤 것이 있을 까?

미래 사회에서도 활용될 수 있는 과학기술은 어떤 것이 있을까?

CD 쿼드콥터의 비행원리 탐구하기

쿼드콥터를 비행시키는 각 힘의 크기 비교하기

Tip! 쿼드콥터를 각 방향으로 이동시킬 때 어떤 힘이 주 로 작용하는지 알아보도록 한다.

3차시

~ 4차시

기술가정 4. 제조 기술과 자동화

생활 속 로봇의 활용

 쿼드콥터를 자신이 원하는 위치로 이동시키기

 퀴드콥트 비행조정 비결 발표하기

Co 쿼드콥터를 원하는 장소로 이동시키려면 어떻게 해야 할까?

CD 쿼드콥터 조정 원리 익히기 체험을 통한 퀴드콥터 조정 익히기

ET 퀴드콥터를 원하는 장소로 이동시키기 퀴드콥터를 잘 조정하는 비결 발표하기

5차시

~ 6차시

과학 1. 과학이란? 직업에 영향을 미치는 과학

 미래의 직업에 영향을 미칠 3D 프린터 탐구하기

 3D 프린터의 제품 출력 원리 탐구하기

 3D 프린터로 제품 출력하여 전시하기

CD 3D 프린터로 제품을 출력하는 원리 익히기

6. 평가 계획

연번 평가 기준 방법

1 미래에 활용될 첨단 과학 기술의 예를 5 가지 이상 발표할 수 있다. 체험 활동지 2 쿼드콥터를 원하는 장소로 이동시킬 수 있다 . 수행 평가 3 3D 프린터로 자신만의 제품을 출력할 수 있다. 산출물 평가

인터넷에서 다운 받은 것을 수정하는 방법 익히기

Tip! 인터넷에서 다운 받은 3D 프린터 모델은 단순하 게 크기나 특정 부분의 모양만 수정하도록 한다.

ET 3D 프린터로 자신이 원하는 제품을 출력하기 3D 프린터로 출력한 제품 전시하기

미래 사회에 활용될 기술

과목

과학 수업차시 1차시~2차시/6차시

단원 1-2. 우리 생활에 영향을 미치는 과학

교육과정 1. 과학이란? (2) 우리 생활에 영향을 미치는 과학

과 9221. 우리 생활에 이용되고 있는 첨단 과학의 예를 들 수 있다.

학습목표 첨단 과학의 예를 5 가지 이상 발표할 수 있다.

학습과정 교수 학습 활동 준비물

도입 (10분)

 영상을 통한 첨단 과학 기술 간접 체험

Co 첨단 과학 기술 찾기

- sf영화에서 등장하는 첨단 과학 기술은 어떤 것이 있는가?

컴퓨터, sf영화

학습활동 (70분)

 첨단 과학기술의 예를 찾기

 미래 사회에서 활용될 기술 찾기

 쿼드콥터의 비행원리 찾기

 쿼드콥터를 비행시키는 각 힘의 크기 비교하기

Co 현재 사용되는 첨단 과학기술은 어떤 것이 있을까? 미래 사회에서도 활용될 수 있는 과학기술은 어떤 것이 있을까?

CD 쿼드콥터의 비행원리 탐구하기

쿼드콥터를 비행시키는 각 힘의 크기 비교하기

Tip! 쿼드콥터를 각 방향으로 이동시킬 때 어떤 힘이 주로 작용하는지 알아보 도록 한다.

활동지

마무리

(10분)

^ET 쿼드콥터를 조정하는 각 힘의 특성을 발표한다. 활동지

지도상의

유의점

^Tip! 쿼드콥터를 움직임을 조절하는 각 힘의 크기를 정밀하게 계산하지는 않는다.