오 토 마 타

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안전을 품은 오토마타학기용

교사 지도 자료

안전을 품은

오토마타

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안전을 품은

오토마타

교사 지도 자료 성과물 관리 번호 DD18120009

-“이 보고서는 2018년도 교육부의 재원으로 한국과학창의재단의 지원을 받아 수행된 성과물임”

-“This work was supported by the Korea Foundation for the Advancement of Science and Creativity(KOFAC) grant funded by the korea government(MOE)”

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▪ 중학교 자유학기용 프로그램 안내 3

▪ 안전을 품은 오토마타 8

주제 개요 8

STEAM 프로그램 목표 9 STEAM 관련 교과목 9

융합인재교육(STEAM) 학습 준거 12

융합인재교육(STEAM) 준거 틀 구성 계획 13

평가 계획 15

▪ 1차시: 7대 안전 영역을 알자 21 1차시 교수・학습 과정안 22

1차시 학생용 활동지 25

참고 자료 35

▪ 2차시: 오토마타 탐색 및 안전사고를 표현한 오토마타의 설계 37 2차시 교수・학습 과정안 38

참고 자료 56

▪ 3차시: 안전을 품은 오토마타(HW/SW) 제작 59 3차시 교수・학습 과정안 60

참고 자료 68

▪ 4차시: 우리는 안전사고 지킴이! 69 4차시 교수・학습 과정안 70

참고 자료 80

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중학교용 STEAM

중학교 자유학기용 프로그램 안내

프로그램 특징

제안하는 본 프로그램은 오토마타를 활용한 창의적 융합 교육으로 학생들에게 기술과 공학 그리고 예술의 융 합적 상상력을 불어넣을 수 있는 새로운 교육 과정입니다. 이를 통해 자기/타인 관찰능력, 인지능력, 감정조절 능력, 공감능력, 감정이입능력, 소통능력을 향상시키는 사회정서학습 SEL(Social and Emotional Learning) 프로그램의 연구 개발을 목표로 합니다.

STEAM은 “과학기술에 대한 학생의 흥미와 이해를 높이고 과학기술의 융합적 사고력(STEAM Literacy)과 실 생활 문제 해결력을 배양하는 교육”이다. 특히, 과학(Science), 기술(Technology), 공학(Engineering), 예술 (Art), 수학(Mathematics) 원리를 기반으로 실생활에서 일어나는 문제를 학생 스스로 흥미를 갖고 해결할 수 있는 방법을 찾는 교육에 중점을 두고 있다. 본 교재는 이러한 STEAM 교육의 목적과 부합하도록 오토마타의 기계적 움직임과 예술적 표현의 폭넓은 이해를 바탕으로 수행되며, 이를 통해 학생 스스로가 공학의 원리를 체득 하게 합니다.

다양한 상황 속 안전(생활안전, 교통 안전, 폭력예방 및 신변 보호, 약물 및 사이버 중독, 재난 안전, 직업 안 전, 응급처치 중 7대 안전 영역)에 대해 살펴보고 이와 관련한 Making 활동을 하게 됩니다.

학생들은 7대 안전 영역 중 1개의 영역을 모둠별로 선택하고 선택한 안전 영역에서 일어날 수 있는 안전사고 를 오토마타를 활용하여 표현하게 됩니다. 이 때 모둠원들은 토의를 통해 함께 공감대를 형성한 안전사고를 선택 하고 이를 표현하기 위해 오토마타 하부 매커니즘과 안전사고 상황을 표현하는 상부를 설계하고 이를 제작하게 됩니다. 안전사고 상황을 표현할 때 학생들은 다양한 재료를 활용할 수 있으며 실세계를 더욱 현실감 있게 표현 하기 위해 피지컬 컴퓨팅 요소를 활용할 수 있습니다. 즉, 초음파센서, 빛센서, 온도센서 등 각종 입력 장치와 모터, LED, 소리와 같은 출력 장치, 그리고 프로그래밍을 통하여 보다 실세계와 가까운 안전사고를 표현하게 됩 니다. 안전사고를 표현하는 오토마타의 상부가 완성되면 하부의 매커니즘과 연결하여 안전사고를 품은 오토마타 가 완성되고 완성된 오토마타를 구동하면서 표현한 안전사고를 예방하기 위한 실천 방안을 토의하고 그 중 가장 공감이 가는 실천 방안 3가지 선정합니다. 또한, 학생들은 전시회 활동을 통해 자신들의 작품을 발표하고 다른 친구들의 작품을 관람하게 됩니다. 전시회 활동을 통해 학생들은 안전사고의 위험을 공감하고 예방의 중요성을 인지할 뿐 아니라 실천 방안을 직접 실천하고자 하는 의지를 가지게 될 것이다.

제안된 교육과정을 통해 학생들의 감성을 자극하고 새로운 생각을 유도하며 올바른 인성과 따뜻한 인간적 감성 그리고 풍부한 타인과의 교감 능력을 가진 인재로 성장하도록 유도합니다.

중학교용 STEAM

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프로그램 사용 방법

본 프로그램은 교사용과 학생용으로 나뉘어져 있습니다.

교사용은 학교현장에서 선생님들께서 손쉽게 사용하실 수 있도록 최대한 자세하고 쉽게 안내하였습니다. 각 주제별로 앞쪽에 학교급별로 연계된 과목별 교육과정과 ‘차시별 활동 흐름’을 한눈에 알아보기 쉽도록 표로 제 시하였습니다. 그리고 각 차시별로 교수・학습 과정안을 제시하여 수업 전체의 내용을 이해할 수 있도록 하였 습니다. 또한 과정안이나 수업 활동 내용에 tip 을 제시하여 수업 적용 시 주의할 점 등을 상세히 안내하였 습니다.

학생용은 중학생들을 대상으로 하고 수업대체용 교수・학습 자료라는 점을 고려하여 작성하였습니다.

학교의 사정에 따라 프로그램을 전체 또는 차시(부분) 등을 선택하여 활용할 수 있습니다.

본 프로그램은 다음과 같이 다양한 학습 모형을 활용하여 수업 효과를 극대화하였습니다.

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중학교용 STEAM

1 소통과 배려의 협력중심 학습

다른 학생들과의 긍정적 상호작용을 통해서 서로 아이디어를 공유하고 공동의 목표를 향해서 수행하는 등 학생들 간의 소통과 배려를 중시하는 교수·학습 방법으로 창의적 문제해결능력과 소통 능력이 향상될 수 있다. 스토리텔링 수업, 하브루타 수업, 과제 분담소집단 협동학습, 찬반논쟁 토의·토론 등이 해당된다.

◎ 스토리텔링(storytelling) 수업의 특징과 절차

스토리텔링은 ‘이야기를 들려주는 활동, 이야기가 담화로 변화하는 과정’이라는 의미를 지니는데 학생들에게 학습할 언어 및 문화 자료를 이야기를 통해 제시하는 수업방식으로 이야기를 들려주는 것뿐만 아니라 이야기를 보다 효과적으로 전달하고 학생들이 쉽게 이해할 수 있도록 돕는 제반 활동을 포함한다.

◎ 하브루타 수업의 특징과 절차

하브루타는 보통 2명이 짝을 지어 함께 교육하는 것을 의미하는데 토론을 함께하는 짝이나 친구, 파트너 자체 를 일컫는 말에서 짝을 지어 질문하고 토론하는 교육 방법을 일컫는 말로 확대되었다. 질문 중심의 하브루타는 학생들이 본문을 읽고 질문을 만들어서 먼저 짝과 일대일 토론을 한 후 가정 좋은 질문을 뽑고, 뽑은 질문으로 모둠끼리 토론을 하고, 그 모둠에서 가정 좋은 질문을 뽑는다. 모둠에서 가장 좋은 질문을 하나 뽑아서 그 질문을 가지고 집중 토론을 한 다음에 그 내용을 정리, 발표하고 교사가 정리해 주는 수업이다. 그러나 하브루타 수업을 실제로 수행할 때는 내용의 특성에 따라 부분적으로 변형하여 사용하기도 한다.

2 학생이 체험하는 활동 중심 수업

학생들이 능동적으로 활동을 체험함으로써 즐거움을 느끼고 성취감을 얻을 수 있는 수업으로 실험・실습, 역 할놀이 수업, 프로젝트 학습, 견학 수업 등이 해당된다.

◎ 역할놀이 수업의 특징과 절차

학습자의 학습 참여도를 높이기 위해 설계된 교수・학습 방법으로 학생들은 특수한 기능, 특수한 직위, 인문의 역할을 실제로 시연하면서 타인의 역할을 경험하게 되고 이를 통해 자신과 타인의 역할과 입장을 이해하는데 도움을 주는 학습 방법이다.

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3 다양한 내용과 방법을 결합한 융ㆍ복합형 수업

융・복합적 사고력 신장을 위하여 학습 내용, 학습 매체, 학습 방법 등을 다양한 방식으로 융합하고자 시도하 는 교수・학습 방법을 의미하며, On-line, Off-line, 인터넷 등 다양한 매체를 활용하는 플립 러닝, 다양한 학 습 내용을 융합하는 스팀 수업, 다양한 교수・학습방법을 결합하는 수업 등이 해당된다.

◎ 플립러닝(Flipped Learning)

플립러닝은 기존의 교육 방식을 뒤집어 집에서 교사가 제작한 강의를 듣고 학교에서는 교사 및 학생들과 토론 하면서 퀴즈, 프로젝트 활동 등을 통해 과제를 해결하는 교육 방식이다. 수업 전 활동에서는 교사가 학습자의 수 준을 고려하여 미리 학습할 수업 내용을 다양한 그림이나 동영상 등의 형식으로 제공한다. 학습자는 교사가 제공 한 강의에 대해 선수 학습을 한다. 본 수업에서는 학습자의 학습 주제에 대한 이해를 돕고 학습자 중심의 수업이 진행될 수 있도록 다양한 교수법을 적용한다.

◎ 스팀(STEAM) 수업의 특징과 절차

실생활과 관련 깊은 상황을 중심으로 학습자가 몰입하게 하여 기존에 배운 과학, 기술, 공학, 예술, 수학 등의 이론과 내용에 대한 통합적 이해를 바탕으로 프로젝트를 계획하고 조사와 탐구활동을 통해 흥미롭고 자기주도적 인 학습 과정을 진행하여 활동하는 창의적 설계 중심의 학습이다.

◎ 다양한 교수・학습 방법을 결합하는 수업

수업의 효과를 극대화하기 위하여 다양한 교수・학습 방법을 학습목표와 내용을 고려하여 적절하게 결합 하는 방법으로 예를 들면 실천적 문제중심학습과 하브루타 수업의 결합, 역할놀이와 협동학습의 결합, 문제 기반학습과 실험・실습 학습의 결합 등이 이에 속한다.

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중학교용 STEAM

4 자기주도적 탐구 중심 학습

학생들이 자기주도적으로 탐구하는 방법을 배우도록 초점을 두는 학습 방법으로, 학생들이 학습하는 탐구 과 정을 통해 학습의 최종 결과를 스스로 발견하도록 한다. 문제 해결 학습, 문제 기반 학습 등이 여기에 해당된다.

◎ 문제 해결 학습의 특징과 절차

Dewey의 진보주의 교육철학을 구체화한 방법으로 학습자가 일상생활에서 부딪히는 문제를 스스로 해결해 가는 과정을 생활로 정의하고 이를 해결해 나가는 능력을 기르는 것을 목표로 한다. 학습자의 사고 과정을 중 시하고 문제를 해결할 수 있는 능력을 통합적으로 기르는 방법으로서 문제 상황이 제시되면 원인을 파악한 후 이에 대한 해결책을 학생 스스로 찾아가도록 하는 방법이다.

◎ 문제 기반 학습의 특징과 절차

복합적이고 실제적이며 유의미한 문제를 풀기 위해 학생이 스스로 다양한 해결 방법을 찾는 과정을 통해 구 체적인 교과 내용 지식과 문제 해결 능력을 학습하도록 수업 상황을 구조화한 교육적 접근이다. 학생들이 소그 룹 학습에 능동적으로 참여하여 협력적이며 자기주도적으로 해결책을 탐색, 실현 및 평가하는 활동 과정 중심 의 수업 방법이다.

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중학교용 STEAM

안전을 품은 오토마타

주제 개요

인간은 오래전부터 인간이 가지고 있는 능력의 한계가 어디까지이며 개인의 능력에는 어떤 차이가 있고 또 어떻게 하 면 개인이 가지고 있는 능력을 최대한으로 발휘할 수 있을까에 대해 탐색해 왔습니다. 최근에 이르러 감성이 이성적인 결정이나 문제 해결 시 주요한 역할을 수행한다는 것이 밝혀짐으로써 이를 향상시키기 위한 다양한 연구가 진행되고 있 습니다. 본 프로그램은 감성지능 중심 교육인 사회정서학습 SEL(Social and Emotional Learning)을 목표로 오토마타 의 설계 및 제작 과정을 통해 자기/타인 관찰능력, 메타인지능력, 감정조절능력, 공감능력, 감정이입능력, 소통능력을 향 상시키도록 합니다.

중학교 프로그램인 “안전을 품은 오토마타”는 학생들이 7대 안전 영역에서 발생할 수 있는 안전사고를 이해하고 이에 대한 실천 방안을 마련함과 동시에 이를 피지컬 컴퓨팅 요소를 활용하여 실세계와의 관련성을 극대화 함으로써 함께 공 감하고 인지할 수 있도록 하였습니다. 7대 안전 교육 영역인 생활 안전, 교통 안전, 폭력 예방 및 신변 보호, 약물 및 사이버 중독 예방, 재난 안전, 직업 안전, 응급처치에 대해 이해할 수 있도록 하였으며 이해를 바탕으로 학생들이 모둠을 구성하여 실천 방안을 모색할 수 있도록 하였습니다. 이는 토의 활동을 통해 학생들이 스스로 생각하고 구체적으로 실천 할 수 있는 방안에 대해 함께 토의하면서 그 속에서 답을 찾아갈 수 있을 뿐 아니라 공감할 수 있도록 하였습니다.

기존의 사회정서학습 프로그램은 이론 위주의 획일적이면서 고전적 교육 방식이 주를 이루고 있습니다. 그리고 접근하 기 어려운 분야로 인식되어 타 과목과의 연계성이 부족한 실정입니다. 따라서 본 프로그램에서는 오토마타의 융합적 지 식을 기반으로 스스로 생각하고 몸으로 익히는 교육을 추구합니다. 또한 미래 사회에서 주어진 문제에 대해 함께 생각하 고 공감하며 창의적으로 해결해나가는 데 중점을 두고 있습니다.

본 프로그램에서는 오토마타 기반 감성 중심 교육 활용으로 사회적이고 충분한 공감능력을 갖춘 미래지향적 창의인재 양성에 기여할 것입니다. 이와 같은 오토마타의 융합 과학 이론에 대한 교육을 타 분야로 확장하고 자연스럽게 접근할 수 있는 방법을 제안함으로써 사회정서학습에 기여할 수 있기를 기대합니다.

중학교용 STEAM

안전을 품은 오토마타

주제 개요

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중학교용 STEAM

과목 주요 학습 내용

과학

∙마찰력에 의해 움직이는 오토마타의 매커니즘 탐구하기

∙오토마타의 매커니즘 박스 내 기계요소들의 운동 원리 탐색하기

∙지진이나 화산활동을 포함한 지구 환경의 변화에 따른 재난 안전 이해하기 및 대책 방안 탐구하기

∙부력을 이해하여 부력을 이용한 생존 수영 등 생활 안전을 이해하기

∙생물 다양성 보전의 필요성을 이해하여 폭력예방 및 신변 보호에 대해 생각하기

∙실험실습 시 안전에 대해 이해하고 실천하기(불꽃반응, 알콜램프, 전열기구, 아세톤 가스 흡입 등)

∙빛의 반사, 굴절 실험, 자동차에 쓰인 거울 등의 원리를 이해하고 교통안전 실천하기

∙과학과 관련된 직업의 종류와 안전사고 위험도 알아보기

∙순환계의 구조와 기능을 이해하고 심폐소생술의 중요성과 방법을 이해하기

∙배설기관의 구조와 기능을 이해하고 약물 오남용으로 인한 부작용을 이해하기

∙물질의 상태를 이해하고 화상 응급처치, 타이어사고 위험 등을 설명하고 대처하기 차시

구분 내용 목표 과정 목표

1차시

∙7대 안전 영역을 구분하여 설명할 수 있다.

∙7대 안전 영역과 관련된 안전사고의 종류를 이해할 수 있다.

∙7대 안전 영역과 관련된 안전사고의 위험성을 인식할 수 있다.

∙모둠원과의 토의를 통해 안전사고와 관련된 서로의 경 험을 공감할 수 있다.

2차시

~ 3차시

∙오토마타의 개념과 원리를 이해하고 활용할 수 있다.

∙피지컬 컴퓨팅의 개념과 원리를 이해하고 활용할 수 있다.

∙문제 상황을 정확하게 이해하여 해결해야 할 문제가 무 엇인지 정확하게 인식할 수 있다.

∙문제 해결을 위해 피지컬 컴퓨팅 요소를 활용할 수 있다.

∙피지컬 컴퓨팅 개념을 활용하여 안전사고를 표현할 수 있는 하드웨어와 소프트웨어를 설계할 수 있다.

∙안전사고를 표현하는 오토마타를 제작할 수 있다.

∙안전사고를 표현하는 오토마타에 피지컬 컴퓨팅 개념을 적용할 수 있다.

∙주어진 문제에 대한 창의적 해결을 통해 문제 해결능력 을 기를 수 있다.

∙모둠원과 하나의 목표로 협업하여 소통 능력을 기를 수 있다.

4차시 ∙7대 안전 영역 별 안전사고의 유형을 이해할 수 있다.

∙안전사고 예방을 위한 실천 방안을 이해할 수 있다.

∙다양한 안전사고를 구현한 오토마타 동영상을 보고 안 전사고의 위험성을 인식할 수 있다.

∙다양한 안전사고를 구현한 오토마타 동영상을 보고 안 전사고 예방의 필요성을 공감할 수 있다.

∙안전사고 예방을 위한 실천 방안에 대한 토의를 통해 안전사고 예방의 중요성을 인식할 수 있다.

STEAM 프로그램 목표

STEAM 관련 교과목

2015개정 교육과정에서 안전을 강조하고 있는 만큼, 전 과목이 안전과 관련이 있다고 할 수 있습니다. ‘안전을 품은 오토마타’ 프로그램은 다음에 제시된 모든 과목에서 안전 관련 내용을 기반으로 하여 융합 프로그램을 적용할 수 있습니 다. 본 프로그램은 7대 안전 영역 전반을 포함하여 프로그램을 구성하고 있으나, 각 과목에서는 해당 영역에 대한 부분으 로만 구성하셔도 좋습니다. 이에 S.T.E.A.M 요소에 따라 관련 과목을 모두 제시하였으니 참고해 주시기 바랍니다.

오토마타 업(UP)고 가기 － 안전을 품은 오토마타 －

중학교용 STEAM

안전을 품은 오토마타

주제 개요

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∙재해, 재난 사례 조사하기

∙재해 재난 피해를 줄이기 위한 대처 방안 토의하기

∙기단과 전선의 개념을 이해하고 홍수 태풍 피해 예방 및 대처 요령을 설명하기

∙물체의 운동을 분석하여 교통 안전의 원인과 피해 사례를 조사하기

∙자극과 반응을 이해하여 흡연이 신경계에 미치는 영향을 이해하기

∙세포 분열과 개체 성장을 이해하여 음주가 태아에 미치는 부작용 이해하기

∙위치 에너지와 운동에너지의 변화를 이해하고 물리적 폭력의 위험성을 설명하기

& 기술 가정

∙캠, 크랭크, 기어, 벨트와 벨트풀리 등 기계요소 이해하기

∙캠, 크랭크, 기어, 벨트와 벨트풀리의 작동원리를 활용하여 문제 해결하기

∙가정과 사회의 안전의 개념과 대책 이해하기(안전 7대 영역 전반)

∙자아 존중감을 향상시키고 긍정적인 자아 정체감 형성하기(우리 모두는 소중한 존재, 속마음 털어 놓기, 자살 위험에 대한 대처법)

∙친구 관계에서 발생하는 문제 분석하여 건강한 친구 관계 유지를 위한 방안 제안하기(사이버 폭력 의 이해와 예방(신체폭력의 위험성 이해, 신체폭력 유형과 사례, 신체폭력 예방 및 대처, 금품갈취 예방과 대처, 집단 따돌림의 피해 및 사례, 예방 및 대처법)

∙조리/가사 실습 시 도구 안전하게 사용하기

∙청소년 건강을 위협하는 다양한 원인을 분석하고 해결 방안 탐색하기(청소년 흡연의 유해성, 고카 페인 식품의 위험성, 고 카페인 식품 섭취 예방)

∙성적 의사 결정의 중요성 이해하고 성폭력의 원인과 영향을 분석하여 예방 및 대처 방안 탐색하기

∙가정 폭력의 특성을 이해하고 예방 및 대처 방법 탐색하기

∙식품의 종류에 따른 안전한 보관 방법 알기

∙가공 식품 첨가물의 특성 및 유해성 알기

도덕

∙폭력 행동에 대한 결과 이해하기

∙폭력 예방 및 대처 방안 탐구하기

∙평화적인 문제 해결하기

사회

∙환경 문제에 대한 이해 및 해결 방안 탐구하기

∙지구상의 지리적 문제에 따른 재난 이해하기

∙자연 재난 지역 조사하고 자연 재난 시 행동 요령 및 수칙 이해하기

∙화재의 원인 및 대피, 대응요령, 신고, 전파 요령 알기

∙각종 자연재난과 안전한 행동 알기

∙다중밀집시설 이용 안전 수칙 이해하기

∙산업 재해의 의미, 유형과 사례별 발생 현황 이해하기

∙자동차 사고의 원인과 예방법 알기

∙산업 재해의 의미와 특성 이해하기

∙약물 오남용의 위험성 및 약물에 대한 올바른 태도 이해하기

∙스마트폰 중독 자기 진단 및 위험성 이해하기

∙가족과 올바른 의사소통 방법과 가정 폭력 피해자 지원제도 알기(아동 학대 포함)

∙학교 폭력의 유형과 현황 및 위험성 인식하기

∙문화를 바라보는 여러 가지 태도를 비교하고 다른 문화들을 이해하는 태도 기르기(공공시설 이용 시 안전과 에티켓 알기)

∙법의 의미와 특성을 이해하고 사례 분석을 통해 법의 목적 탐구하기(학교폭력 유형별 신고·대처방 법 알기)

∙규율하는 생활 영역 중심으로 법을 구분하고 사례 분석을 통해 특징 탐구하기(성폭력 대처예방 및 대처법 알기 및 성매매의 위험성 인식하기)

∙인권 보장의 중요성 이해하기(자살예방 및 스트레스 점검과 해소 방법 알기)

∙헌법에 보장된 근로자의 권리를 이해하고 노동권 침해 사례와 구제 방법 조사하기(산업 재해의 의 미·유형과 사례별 발생 현황 이해하기)

∙국제 사회에 존재하는 경쟁과 갈등, 협력의 다양한 모습 이해하고 공존을 위하 노력 조사하기(폭발

중학교용 STEAM

안전을 품은 오토마타

주제 개요

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중학교용 STEAM

및 붕괴, 테러 위협 유형별 대처 요령 알기)

∙현대 사회의 변동 양상과 문제점 분석하기(인터넷 게임 사용 규칙 만들기 및 실천, 스마트폰의 건 전한 사용방법 알기

∙한국 사회 변동의 최근 경향 이해하기(직업안전문화 운동 참여하기)

∙현대의 주요한 사회 문제를 조사하고 이에 대한 해결방안 탐구하기(오토바이 교통사고 원인과 예 방법 알기 및 오토바이 운전 중 주의사항 알기)

국어

(7대 안전 영역에 대한 듣기, 말하기, 읽기, 쓰기)

∙공감과 반응을 살피며 대화하기

∙내용을 구성하여 발표하기

∙배려하며 말하기

∙언어 폭력의 문제점을 인식하고 올바른 언어로 대화하고 글쓰기

∙주장하는 내용에 맞게 타당한 근거를 들어 글쓰기

∙설명하고 감동과 즐거움을 주는 글 쓰기

∙다양한 표현 방법 탐구하기

∙토의에서 의견 교환하여 문제해결하기

∙관찰, 조사, 실험의 절차와 결과를 글로 쓰기

∙언어의 본질에 대해 이해를 바탕으로 한 국어생활하기

∙자신의 가치있는 경험을 개성적인 발상과 표현으로 형상화하기

체육

∙건강한 삶을 위한 신체 안전의 이해하기

∙안전에 대해 이해하기(생활안전, 약물 사이버 안전, 재난안전, 응급처치, 교통안전 포함)

∙성폭력의 이해와 통념 바꾸기, 성폭력과 대처법 이해하기

∙담배의 유해성, 금연의 필요성을 알고 금연 실천하기

∙준비운동 및 도구 사용 안전하게 사용하기

∙음주에 대한 건전한 태도 형성, 알코올 중독의 위험성 및 스트레스 관리의 중요성 알기

∙스포츠분야에서의 직업병 알아보기

∙준비 운동 및 도구 사용 안전하게 하기

∙운동 상해 대처 방법 알고 적용하기

∙안전사고 발생시 해결 방법과 절차를 올바르게 판단하고 적용하기(응급상황 시 행동수칙, 심폐 소 생술의 중요성과 방법 알기, 성인 심폐 소생술, 폭발과 붕괴사고 사례 및 대처요령, 기도 폐쇄 응급 처치, 상처의 종류와 응급처치, 근골격계의 손상, 신체 부위별 골절 처치, 화상 응급처치, 열사병, 일사병 응급처치, 일상 생활 응급처치, 운동 상해 대처 방법)

∙야외 및 계절 스포츠 활동에서 발생할 수 있는 안전 문제 이해하고 예방 및 대처 방법 설명하기(빙 상 운동 안전 수칙, 올바른 구명 조끼 착용법, 생존 수영법, 물놀이 사고 대응방법 및 안전수칙, 설 상 운동 안전 수칙)

∙스포츠 안전사고 발생시 타인 및 공공의 안전을 위해 노력하고 대처하기(등산 안전 수칙의 이해 및 조난 구조 요청 방법, 자전거, 인라인 스케이트 타기 안전 수칙, 안전한 자전거 타기 준비) 수학 ∙사칙계산, 방정식, 부등식 등의 원리를 이해하고 오토마타 기어 비 계산하기

∙안전과 관련된 다양한 그래프, 히스토그램, 도수분표표 등을 해석하기 오토마타 업(UP)고 가기 － 안전을 품은 오토마타 －

중학교용 STEAM

안전을 품은 오토마타

주제 개요

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융합인재교육(STEAM) 학습 준거

1. 상황 제시

본 프로그램에서는 학생들이 7대 안전 영역에서 발생할 수 있는 안전사고를 이해하고 이 중 한 영역을 선택하여 안전 사고를 표현한 오토마타를 제작한다. 또한 안전사고를 표현한 오토마타 작품을 감상한 후, 가장 공감이 가는 안전사고에 대해 실천 방안을 마련하는 활동을 한다. 그리고 이 실천 방안에 대해 공감하고 인지할 수 있도록 하였다. 7대 안전 교육 영역인 생활 안전, 교통 안전, 폭력 예방 및 신변 보호, 약물 및 사이버 중독 예방, 재난 안전, 직업 안전, 응급처치에 대해 이해할 수 있도록 하였으며 이해를 바탕으로 학생들이 모둠을 구성하여 실천 방안을 모색할 수 있도록 하였다. 이 는 토의 활동을 통해 학생들이 스스로 생각하고 구체적으로 실천할 수 있는 방안에 대해 함께 토의하면서 그 속에서 답 을 찾아갈 수 있을 뿐 아니라 공감하게 된다. 또한, 안전사고를 다른 사람의 사진이나 동영상과 같이 주어진 자료로 이해 하는 것이 아니라 오토마타를 통해 직접 안전사고 상황을 제작함으로써 학생들이 함께 공감대를 형성해 나갈 수 있도록 하였다.

2. 창의적 설계

창의적 설계는 학생들이 1차시에서 선택한 안전 영역에 대한 안전사고를 오토마타로 표현하기 위한 학습 활동으로 이 루어진다. 또한, 안전사고를 표현하는 과정에서 피지컬 컴퓨팅 도구를 활용하게 하였다.

학생들은 7대 안전 영역 중 하나의 영역을 모둠별로 선택하였고, 선택한 영역에서 일어날 수 있는 혹은 일어났던 경험 이 있는 안전사고를 토의를 통해 선정하게 된다. 이 때 학생들이 선정한 안전사고는 학생들의 공감대가 형성된 것이다.

이렇게 선정된 안전사고를 오토마타로 표현하게 되는데 이 때 설계 과정이 매우 중요하다. 안전사고를 표현하는데 있어 학생들은 피지컬 컴퓨팅을 활용하게 된다. 즉, 초음파센서, 빛센서, 온도센서 등 각종 센서와 같은 입력 장치와 모터, LED, 소리와 같은 출력 장치를 구성하고 이를 구동하기 위해 프로그래밍을 하여 안전사고를 표현하게 된다. 이 때 학생 들은 학교 실정에 맞는 피지컬 컴퓨팅 도구(아두이노, 비트브릭, 마이크로비트, LEGO MINDSTORMS EV3 등)를 활용 하게 된다. 또한, 피지컬 컴퓨팅과 관련된 지식은 정보 혹은 기술. 가정 교과와 연계하여 통합교육으로 진행할 수 있을 것이다. 학생들은 오토마타의 상부에 표현되는 안전사고를 위한 하드웨어 설계를 할 때, I/O Device를 포함하여야 한 다. 그리고 프로그래밍을 위해 알고리즘도 설계해야 할 것이다. 특히, 자유학기에 활용되는 만큼 교과 활동에서의 지식 을 충분히 활용할 수 있도록 해야 하며 학생들이 설계 과정에 참여하기 전 플립러닝과 자기주도학습, 교과활동에서 습득 한 지식의 복습 등을 통해 관련 지식을 습득할 수 있도록 지도해야 한다. 자유학기 활동의 해당 학년의 정보 과목이나 기술. 가정 과목과 통합연계하는 것을 추천한다.

3. 감성적 체험(SEL 포함)

감성적 체험은 창의적 설계를 통해 설계된 안전사고를 표현하기 위해 하드웨어(피지컬 컴퓨팅 요소 포함)와 소프트웨 어(프로그래밍)를 제작하는 시간을 갖는다. 또한, 하드웨어와 소프트웨어를 완성하여 안전사고를 표현한 오토마타의 상 부가 제작되면 오토마타 매커니즘을 적용하여 이를 움직일 수 있도록 연결한다. 오토마타의 상부와 하부가 연결되어 안 전을 품은 오토마타가 완성되면 간단한 설명과 함께 구동 동영상을 촬영하여 학생들과 공유하게 된다. 공유한 동영상을 각자 감상하고 온 후 가장 공감이 가는 안전사고를 모둠별 토의를 통해 선정한다. 그리고 학생들은 선정한 안전사고를 예방하기 위한 실천 방안을 토의하여 그 중 가장 공감이 가는 실천 방안 3가지를 발표하게 된다. 이에 대해 함께 공감하 고 의사소통하는 시간을 통해 학생들은 안전사고의 위험을 공감하고 실천 방안을 직접 실천하고자 하는 의지를 가지게 될 것이다.

중학교용 STEAM

안전을 품은 오토마타

주제 개요

(14)

중학교용 STEAM

프로그램명 안전을 품은 오토마타 학교급 중학교

자유학기형 차시 4차시

자유학기

관련 활동 주제선택활동, 동아리활동, 예술 · 체육활동

2015 개정 교육과정 연계

과학

(내용요소) 지권의 변화,생물의다양성,기체의 성질,물질의 상태 변화,빛과 파동,과학과 나의 미래, 태양계, 동물과 에너지, 물질의 특성, 수권과 해수의 순환, 재해. 재난과 안전,기권과 날씨,운동과 에너지,자극과 반응, 생식과 유전, 에너지 전환과 보존

(성취기준) [9과01-01~05],[9과0301~03],[9과04-01],[9과05-01~04],[9과06-01~04],[9과07-01~02],[9과 10-01-05],[9과12-03],[9과12-05],[9과12—03~05],[9과14-01~03],[9과16-01~02],[9과18-01~04],[9과 19-01~03],[9과20-01~03],[9과21-01],[9과22-01~03]

기술

(내용요소) 청소년기 생활 문제와 예방, 성폭력과 가정폭력 예방, 식품의 선택과 안전, 주거 환경 과 안전, 제조기술 시스템, 제조기술 문제해결)

(성취기준) (9기가02-07 ~ 12)[9기가01-04], [9기가01-06], [9기가04-02], [9기가04-04]

학생들은 2차시에 걸쳐 감성적 체험을 경험하게 된다.

먼저, 3차시의 감성적 체험은 오토마타 상부를 제작하고 이를 오토마타 하부와 연결한 후, 안전사고에 대한 설명이 포 함한 동영상을 촬영한다. 촬영한 동영상을 그대로 공유하고 공유한 URL을 알려서 학생들이 4차시전까지 감상하고 오도 록 한다.

둘째, 4차시의 감성적 체험은 감상한 오토마타 작품 중 현실적으로 가장 공감이 가는 안전사고 오토마타 작품을 모둠 별로 선택한다. 선택한 안전사고를 예방하기 위한 실천 방안을 위해 토의하는 시간을 가지게 된다. 토의 하는 동안 가장 공감을 가지게 된 3가지 실천 방안을 발표하여 학급 전체가 공감하고 이에 대해 서로 의사소통이 이루어짐으로서 ‘안전 을 품은 오토마타’ 활동을 마무리 한다.

학생들은 이후에도 안전사고를 표현한 오토마타 작품이 공유된 SNS에서 더욱 활발한 의사소통이 이루어지게 될 것이 며 이를 통해 안전사고에 대한 경각심을 불러일으킬 뿐 아니라 예방을 위해 직접 실천하고자 하는 의지까지도 가질 수 있게 될 것이다.

STEAM 프로그램 구성 계획

1. STEAM 단계별 학습 내용

단계 주요 학습 내용

상황제시 ∙안전 관련 영상을 보며 안전에 대한 중요성 파악하기

∙나와 주변에서 일어난 안전사고 경험에 대해 떠올려보기

창의적 설계

∙7대 안전 영역에 대해 탐구해보고 토의 주제가 되는 테마 기술 설정하기

∙토의 주제가 되는 테마 기술에 대한 세부 토의 주제 선정하기

∙희망하는 토의 주제를 선정하기 위한 오토마타 움직임 설계하기

성공의 경험

∙설계한 대로 오토마타를 움직여 희망 토의 주제 선정하기

∙모둠별로 토의 주제에 따라 토의를 진행하고 발표 자료를 제작하고 발표하기

∙모둠의 발표를 보고 가장 공감이 가는 안전사고를 확인하여 관련 실천 방안 마련하기

∙마련한 실천 방안을 공유하여 서로 의견 나누기

2. STEAM 차시별 학습 내용 오토마타 업(UP)고 가기 － 안전을 품은 오토마타 －

중학교용 STEAM

안전을 품은 오토마타

주제 개요

(15)

국어

(내용요소) 대화[공감과 반응], 발표[내용구성], 말하기 불안에서의 대처, 배려하며 말하기, 설명 하는 글, 감동과 즐거움을 주는 글, 표현의 다양성,

(성취기준) [9국01-01], [9국01-02], [9국01-07], [9국01-08], [9국01-10], [9국03-05], [9국03-07]

도덕

(내용요소) 가정에서의 갈등을 어떻게 해결할 것인가, 평화적 갈등해결은 어떻게 가능한가 행복 을 위해 어떻게 살아야 하는가, 삶의 죽음의 의미는 무엇인가?정보화시대에 우리는 어떻게 소통 해야 하는가?

(성취기준) (9도02-05) [9도01-05], [9도02-01], [9도02-06] (9도04-03)

사회

(내용요소) 지구 곳곳에서 일어나는 자연재해, 인구변화와 인구문제, 환경문제와 지속가능한 환 경, 더불어사는 세계,일상생활과 법,인권과 헌법,국제사회와 정치,사회변동과 사회문제,개인과 사 회생활

(성취기준) [9사(지리)05-01~03],[9사(지리)07-01~-3],[9사(지리)10-01~03],[9사(지리)12-01~03],[9사 05-01~03],[9사(일사)06-01~03],[9사(일사)11-01~03],[9사(일사)12-01~03],[9(일사(01001~03) 미술

(내용요소) 미술과 다양한 분야, 주제와 의도, 표현과정과 점검, 조형요소와 원리의 효과, 표현매 체, 표현 방법, 작품 해석, 작품 전시

(성취기준) [9미01-04], [9미02-01],[9미02-02],[9미02-03],[9미02-04],[9미02-05],[9미02-06],[9미03-02~04]

체육

(내용요소) 건강과 신체 활동, 건강과 생활 환경, 건강과 여가 활동, 운동처방, 스포츠 유형별 안 전, 스포츠 생활과 안전, 여가 스포츠와 안전, 운동 손상 예방과 처치, 스포츠시설, 장비 안전, 사 고 예방과 구급 구조

(성취기준) [9체01-01~09], [9체05-01~09]

(성취기준) (9정01-02)(9정01-03)

차시 주요 학습 내용 STEAM 요소

1차시

1. 안전사고 관련 영상을 시청하며 안전사고 예방의 중요성 이해하고 공감한다.

2. 나와 주변에 일어난 안전사고에 대해 알아본다.

3. 문제 상황을 제시하고 모둠별로 해결해야 할 공통의 문제를 인식하고 토의를 통해 4. 모둠별 문제(7대 안전 영역 중 하나를 선정하고 그와 관련된 안전사고문제)를 선정

한다.

(1차시와 2차시 사이) 오토마타 플립러닝 영상을 통해 자기주도 학습을 한다.

2차시

1. 플립러닝으로 학습한 오토마타 내용을 정리하고 움직임을 분석한다.

2. 피지컬 컴퓨팅의 기초적인 부분을 학습한다.

3. 오토마타로 표현하게 될 안전사고 상부를 설계한다.(하드웨어 및 소프트웨어 포함) 3차시

1. 설계한 대로 오토마타 상부에 안전사고 부분을 제작한다.

2. 설계한 대로 안전사고 부분과 오토마타의 움직임을 연결한다.

3. 구현한 안전사고를 품은 오토마타에 대해 설명하면서 동영상을 찍는다.

4. 친구들이 공유한 오토마타로 표현한 안전사고 동영상을 감상한다.

4차시

1. 친구들이 공유한 오토마타로 표현한 안전사고 동영상 중 공감이 가는 안전사고를 선정한다.

2. 선택한 안전사고에 대한 실천 방안에 대해 토의한다.

3. 토의한 내용을 정리하고 발표한다. 이 때, 공감 및 의사소통 능력이 향상된다.

중학교용 STEAM

안전을 품은 오토마타

주제 개요

(16)

국어

(내용요소) 대화[공감과 반응], 발표[내용구성], 말하기 불안에서의 대처, 배려하며 말하기, 설명 하는 글, 감동과 즐거움을 주는 글, 표현의 다양성,

(성취기준) [9국01-01], [9국01-02], [9국01-07], [9국01-08], [9국01-10], [9국03-05], [9국03-07]

도덕

(내용요소) 가정에서의 갈등을 어떻게 해결할 것인가, 평화적 갈등해결은 어떻게 가능한가 행복 을 위해 어떻게 살아야 하는가, 삶의 죽음의 의미는 무엇인가?정보화시대에 우리는 어떻게 소통 해야 하는가?

(성취기준) (9도02-05) [9도01-05], [9도02-01], [9도02-06] (9도04-03)

사회

(내용요소) 지구 곳곳에서 일어나는 자연재해, 인구변화와 인구문제, 환경문제와 지속가능한 환 경, 더불어사는 세계,일상생활과 법,인권과 헌법,국제사회와 정치,사회변동과 사회문제,개인과 사 회생활

(성취기준) [9사(지리)05-01~03],[9사(지리)07-01~-3],[9사(지리)10-01~03],[9사(지리)12-01~03],[9사 05-01~03],[9사(일사)06-01~03],[9사(일사)11-01~03],[9사(일사)12-01~03],[9(일사(01001~03) 미술

(내용요소) 미술과 다양한 분야, 주제와 의도, 표현과정과 점검, 조형요소와 원리의 효과, 표현매 체, 표현 방법, 작품 해석, 작품 전시

(성취기준) [9미01-04], [9미02-01],[9미02-02],[9미02-03],[9미02-04],[9미02-05],[9미02-06],[9미03-02~04]

체육

(내용요소) 건강과 신체 활동, 건강과 생활 환경, 건강과 여가 활동, 운동처방, 스포츠 유형별 안 전, 스포츠 생활과 안전, 여가 스포츠와 안전, 운동 손상 예방과 처치, 스포츠시설, 장비 안전, 사 고 예방과 구급 구조

(성취기준) [9체01-01~09], [9체05-01~09]

(성취기준) (9정01-02)(9정01-03)

차시 주요 학습 내용 STEAM 요소

1차시

1. 안전사고 관련 영상을 시청하며 안전사고 예방의 중요성 이해하고 공감한다.

2. 나와 주변에 일어난 안전사고에 대해 알아본다.

3. 문제 상황을 제시하고 모둠별로 해결해야 할 공통의 문제를 인식하고 토의를 통해 4. 모둠별 문제(7대 안전 영역 중 하나를 선정하고 그와 관련된 안전사고문제)를 선정

한다.

(1차시와 2차시 사이) 오토마타 플립러닝 영상을 통해 자기주도 학습을 한다.

2차시

1. 플립러닝으로 학습한 오토마타 내용을 정리하고 움직임을 분석한다.

2. 피지컬 컴퓨팅의 기초적인 부분을 학습한다.

3. 오토마타로 표현하게 될 안전사고 상부를 설계한다.(하드웨어 및 소프트웨어 포함) 3차시

1. 설계한 대로 오토마타 상부에 안전사고 부분을 제작한다.

2. 설계한 대로 안전사고 부분과 오토마타의 움직임을 연결한다.

3. 구현한 안전사고를 품은 오토마타에 대해 설명하면서 동영상을 찍는다.

4. 친구들이 공유한 오토마타로 표현한 안전사고 동영상을 감상한다.

4차시

1. 친구들이 공유한 오토마타로 표현한 안전사고 동영상 중 공감이 가는 안전사고를 선정한다.

2. 선택한 안전사고에 대한 실천 방안에 대해 토의한다.

3. 토의한 내용을 정리하고 발표한다. 이 때, 공감 및 의사소통 능력이 향상된다.

중학교용 STEAM

평가 계획

평가는 교사에 의한 평가와 학생에 의한 평가로 나눠진다. 관찰 평가는 1차시(상황제시), 2차시(창의적 설계), 3차시 (감성적 체험) 수업 중의 수행 활동을 담당교과 선생님께서 지속적으로 관찰하시며, 포트폴리오 평가는 이번 프로그램의 학생 활동지가 곧 포트폴리오를 대신할 수 있으므로 작성한 학생 활동지를 제출하면 된다. 또한, 학생 작품은 2가지를 제출하게 된다. 하나는 안전사고를 표현한 오토마타 작품이며 또 다른 하나는 작품에 대한 설명과 함께 작품 구동 영상 이 공유된 URL이다.

자기 평가와 동료 평가는 주어진 평가표를 통해 평가를 하게 되는데, 평가를 할 때에는 객관적인 평가가 이루어져야 한다.

위의 평가 계획에 따르는 학생들의 제출물은 다음과 같다.

1. 학생 활동지 2. 학생 작품

가. 오토마타를 활용하여 안전사고를 표현한 작품

나. 작품을 구동시키면서 안전사고 및 실천 방안 등을 설명하는 동영상을 유투브 등 공유 가능한 공간에 탑재 시킨 URL

위의 제출물과 평가표에 의해 평가가 이루어진다. 이를 정리하면 다음과 같다.

교사에 의한 평가 학생에 의한 평가

관찰평가 학생 작품 평가 포트폴리오평가 자기평가 동료평가

상황 제시, 창의적 설계, 감성적 체험의 STEAM 활동 모든 단계의 학생 활동을 관찰하고 평가 루브릭에 의해 평가함

학생 작품을 평가 루브 릭에 의해 평가함

학생 활동지를 평가 루 브릭에 의해 평가함

활동이 마무리 된 후 체 크리스트를 통해 스스로 자신의 활동을 되돌아봄

전시회 활동에 전시된 친구들의 작품들을 보며 평가 루브릭에 의해 평 가함

중학교용 STEAM