“이 보고서는 2019년도 정부의 재원으로

(1)

2019 융합인재교육(STEAM) 교사연구회 결과보고서

2019. 11. 13

법전중앙초등학교

(2)

과 제 개 요

과제명 2019년 융합인재교육(STEAM) 교사연구회 운영

STEAM 프로그램

구분

유형 (유형2) 다양한 교과 간 협동 연구를 통한 STEAM 프로그램 신규 개발 ( √ ) 프로그램명 교실 속 스마트 실험실 만들기

학교급 초 대상 학년(군) 초등학교 3-6학년 중심과목 과학 중심과목

성취기준 영역

생명의 연속성 생물의 구조와 에너지

연계과목

실과 국어 미술

연계과목 성취기준 영역

기술시스템, 기술 활용 쓰기 문학 읽기 표현 감상

연구기간 2019.5.16. ~ 2019.11.30.

연 구 비 일금사백만원(￦4,000,000) 참여연구원 5명 (연구책임자: 1명, 공동연구원: 4명)

연구 수행자에 관한 사항

구분 소속 학교명 담당과목 직위 성명

연구책임자 법전중앙초등학교 국어, 수학, 미술 교사 이상근

공동연구원 평산초등학교 국어, 수학, 실과, 미술 교사 전우진

공동연구원 구미사곡초등학교 과학, 국어, 실과, 미술 교사 박병철

공동연구원 문경초등학교 과학, 국어, 수학, 미술 교사 김나예

공동연구원 진량초등학교 과학, 국어, 수학, 미술 교사 윤보라

2019년도 정부의 R&D 재원으로 한국과학창의재단의 지원을 받아

융합인재교육(STEAM) 교사연구회를 운영한 중간 결과로써 본 보고서를 제출합니다.

2019년 11월 13일

연구책임자 : 이 상 근 (인)

(3)

“이 보고서는 2019년도 정부의 재원으로

한국과학창의재단의 지원을 받아 수행된 성과물임 ”

(4)

목 차

1. 요약문··· 1

2. 서론··· 2

3. 연구 수행 내용 및 결과··· 2

가. 연구 수행 내용 ··· 2

나. 연구 수행 결과 ··· 3

4. 결론 및 제언 ··· 4

[부록] 부록. STEAM 프로그램 개발 내용 및 결과물 ··· 5 (교수학습지도안, 교사용 참고자료, 학생용 활동지, 학생 산출물, 사진)

(5)

1. 요약문

가. 연구의 목적

① 학교 현장에서 학생활동중심 융합인재교육(STEAM)을 실행하기 위해 교육과정을 재구 성하고, 학생활동중심 STEAM 프로그램 등을 개발한다.

② 융합인재교육(STEAM) 교사연구회에서 개발한 학생활동중심 융합인재교육(STEAM) 프로 그램을 교과 및 창의적 체험활동에 적용한다.

③ 적용 결과 일반화할 수 있는 자료를 추출하여 융합인재교육(STEAM)에 활용할 수 있 는 STEAM 교육 자료를 제공함으로써 STEAM 학생활동중심수업 활성화에 기여한다.

나. 프로그램 개발 및 적용

적용시기 2019년 4월 ~ 2019년 11월

대상학년

전체 학생 수 경북 지역 3-6학년 80명

수혜학생 수 80명

운영과제 설정

학생 참여형 STEAM 프로그램 운영을 통해 자연 관찰 탐구 및 과학의 생활 화를 유도하고 다양한 학문과 융합하여 계획․실행하면서 과학적 탐구 능력 을 신장하고자 다음과 같은 과제를 설정하여 운영한다.

적용방법

◦학생 참여형 융합인재교육(STEAM) 프로그램 개발 후 학년별 적용

◦시사점 도출 및 적용 효과 검증

◦프로그램 내용 수정 후 최종 프로그램 개발

다. 프로그램 개발 및 적용

구분 연구 수행 성과

교수학습지도안 개발 차시 총 12차시 예정

수혜학생 수 80명(3~6학년 3개 학교 적용)

학생 태도검사

사전검사 6월28일, 3개 학급(80명) 실시 완료 사후검사 10월31일, 3개 학급(80명) 실시 완료

학생 및 교사 만족도조사 10월 31일 실시 완료

교사연구회 STEAM 성과보고회 개최

2019. 10. 21.(월) 교사연구회 STEAM 성과보고회

‘제4차 산업혁명 시대 교실 속 STEAM 교육의 방향’ 개최

(6)

2. 서론

가. 연구의 필요성

과학에서 배우는 지식들이 유용하기 위해서는 무엇보다 그것을 배워서 어디에 쓰이고 이용 되는가를 깨닫는데 있다. 과학교과의 내용을 공부하다 보면 다양한 교과와 그 내용이 연결되 어 새로운 의문들이 샘솟게 된다. 이를 논리적으로 심화하고 탐구하는 과정을 통해 저절로 또 융합적 사고와 문제해결력이 배양되는 것이다. 교과서에서 머무는 지식이 실용화되어 일 상생활 속에 녹아들 수 있도록 하며 4차 산업혁명 시대를 주도할 창의적인 학생활동중심 융 합인재 육성교육(STEAM)을 위해 학창 시절부터 과학에 대한 창의력 계발과 과학의 생활화 를 유도 활동이 꼭 필요하다고 할 수 있다.

따라서 본교 학생들이 관심과 흥미를 가지고 자발적으로 즐겁게 참여할 수 있는 학생활동 중심 융합인재교육(STEAM)프로그램 연구한다. 이와 함께 여러 가지 다양한 학생활동중심 융합인재교육(STEAM) 프로그램 활동을 통해 과학기술에 대한 학생들의 흥미와 이해를 높여 학생들의 과학적 탐구 능력과 창의력을 신장시키고 과학기술 기반의 융합적 사고와 문제해 결력을 배양하는 학생활동중심 융합인재교육(STEAM) 프로그램을 연구한다.

나. 연구의 목적

연구의 목적은 다음과 같다.

첫째, 학교 현장에서 학생활동중심 융합인재교육(STEAM)을 실행하기 위해 교육과정을 재 구성하고, 학생활동중심 STEAM 프로그램 등을 개발한다.

둘째, 융합인재교육(STEAM) 교사연구회에서 개발한 학생활동중심 융합인재교육(STEAM) 프로그램을 교과 및 창의적 체험활동에 적용한다.

셋째, 적용 결과 일반화할 수 있는 자료를 추출하여 융합인재교육(STEAM)에 활용할 수 있는 STEAM 교육 자료를 제공함으로써 STEAM 학생활동중심수업 활성화에 기여한다.

3. 연구 수행 내용 및 결과

가. 연구 수행 내용

1. 학생활동중심 STEAM 환경 조성

1) 학생활동중심 STEAM프로그램 개발을 위한 연수 활동 강화 ① 교사 및 학생 역량 강화 활동

(교사) 2015개정 교육과정 속 융합인재교육 적용 방안, 주제 선정 등의 교내 연수를 실 시하고 교육과정을 분석 후 재구조화하여 수업 공유를 실시.

(학생) 학생활동중심 융합인재교육(STEAM)에 대한 학생의 흥미를 높이고 학습의 지속성을 갖게 하기 위해 STEAM학습 1차시에 STEAM학습의 목적, 방법 등을 소개하여 이해도를 향상시킴.

② 학생활동중심 STEAM 활성화를 위한 환경 조성

학생활동중심 융합인재교육(STEAM) 프로그램 운영을 위해 과학 탐구 및 체험 공간을 조성하여 STEAM 교육 활성화를 위한 기반을 구축함.

(7)

2. STEAM 프로그램 개발 중점사항 및 운영과제

- 교실 속 스마트 실험실 과 연계한 STEAM 프로그램 운영 및 개발

① 씨가 싹트거나 자라는데 어떤 조건이 필요할지 탐구블록으로 설계해보기 ② 씨가 싹트거나 자라는데 필요한 조건 스마트 실험실로 탐구해보기 ③ 씨가 싹트거나 자라는데 필요한 조건 가상체험게임으로 실험해보기 ④ 식물의 한 살이를 스마트 실험실과 탐구길잡이어플로 탐구해보기

3. STEAM 교사연구회 운영 및 수업 편성 사례

적용시기 2018년 3월 ~ 2018년 11월 대상학년

전체 학생 수 함창중앙초등학교 1-6학년 57명

수혜학생 수 57명

운영과제 설정

학생활동중심 STEAM 프로그램 운영을 통해 자연 관찰 탐구 및 과학 의 생활화를 유도하고 다양한 학문과 융합하여 계획․실행하면서 과학 적 탐구 능력을 신장하고자 다음과 같은 과제를 설정하여 운영함.

적용방법

◦학생활동중심 융합인재교육(STEAM) 프로그램 개발 후 학년별 적용

◦시사점 도출 및 적용 효과 검증

◦프로그램 내용 수정 후 최종 프로그램 개발

나. 연구 수행 결과

구분 연구 수행 성과

교수학습지도안 개발 차시 총 18차시 개발

수혜학생 수 57명(초등학교 1-6학년)

학생 태도검사

사전검사 5월25일, 3개 학급(31명) 실시 완료 사후검사 10월25일, 3개 학급(31명) 실시 완료

학생 및 교사 만족도조사 10월 25일 실시 완료

교사연구회 STEAM 행사 개최 2018. 9. 18.(화) 융합인재교육(STEAM) 참여식 연수회

‘제4차 산업혁명에 따른 학교 STEAM 교육의 역할’ 개최

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4. 결론 및 제언

CT과학탐구블록 안내 씨앗이 싹트는 조건(자유탐구) 탐구블록 설계하기

• 탐구블록을 활용해 씨앗이 싹트거나 자라는 조건을 탐구 설계해보는 활동을 통해 자연 스럽게 토의・토론이 이루어지는 모습을 볼 수 있었다.

• 통제 변인과 조작 변인으로 탐구 설계를 한 후 스마트 실험실에 직접 적용해 보았다. 물 을 주고 안 주고 빛을 주고 안 주고 등 다양한 적용을 진행했다.

• 제어 어플을 이용해 설정을 변경해 보기도 하고 탐구길잡이앱 관찰기록장에 관찰 내용 을 적고 탐구나누미 웹페이지를 활용해 친구들과 의견을 공유해 보았다.

• 엔트리를 이용해 가상체험게임을 만들고 메이키메이키로 실현해 보았다. 이 과정에서 물, 빛, 양분을 아이클레이로 만들어 메이키메이키에 연결하는 활동을 함께 했다.

⇨ 국어 토의토론 미술 표현활동 실과 기술시스템과 연계한 융합교육으로 아이들과 함께 STEAM으로 즐겁고 의미있는 2019년 한 해를 보냈다.

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붙임 STEAM 프로그램

(프로그램명) 초등학교 과학 식물 관련 STEAM 프로그램

1. STEAM 프로그램 개발·적용 교육과정

연번 차시 (중심과목)

2015 개정 교육과정 성취기준

(연계과목) 성취기준 영역

1 1~3/12

[4과13-01] 씨가 싹트거나 자라는데 필요한 조건을 설명할 수 있다.

[4국01-02] 회의에서 의견을 적극적으로 교환한다.

[6실04-08] 절차적 사고에 의한 문제 해결의 순서를 생각하고 적용한다.

(국어)

[초등학교 3~4학년]

듣기・말하기

2 4~6/12

[6실04-10] 자료를 입력하고 필요한 처리를 수행한 후 결과를 출력하는 단순한 프로그램을 설계한다.

(실과)

기술시스템 3 7~9/12

[4미01-02] 주변 대상을 탐색하여 자신의 느낌과 생각을 다양한 방법으로 나타낼 수 있다.

(미술)

체험

4 9~12/12

[4과13-02] 식물의 한 살이 관찰계획을 세워 식물을 기르면서 한살이를 관찰할 수 있다.

[6실04-09] 프로그래밍 도구를 사용하여 기초적인 프로그래밍 과정을 체험한다.

(실과)

기술시스템

2. STEAM 프로그램 총괄표(총 12차시) ( ^Co 상황 제시, ^CD 창의적 설계, ^ET 감성적 체험)

차시 주요내용

1~3 /12

주제(단원)명 씨가 싹트거나 자라는데 어떤 조건이 필요할지 탐구블록으로 설계해보기 씨가 싹트거나 자라는데 어떤 조건이 필요할지 모둠친구들과 함께 토의・토론 과정을 거쳐 탐구블록으로 설계해 보았다.

Co 식물이 싹트거나 자라는데 필요한 조건 알아보기

CD 모둠친구들과 함께 토의・토론 과정을 거쳐 설계해보기

ET 설계한 탐구블록을 다른 모둠친구들과 공유하기

4~6 /12

주제(단원)명 씨가 싹트거나 자라는데 필요한 조건을 스마트 실험실로 탐구해보기

씨가 싹트거나 자라는데 어떤 조건이 필요할지 설계한 탐구블록을 바탕으로 스마트 실험실로 실제로 탐구해 보았다.

Co 탐구블록 설계한 내용에 따라 스마트 실험실 설치하기

CD 조건에 따라 다르게 탐구블록에 설계된 스마트 실험실 탐구하기

ET 탐구한 내용 탐구나누미 웹사이트를 통해 다른 친구들과 공유하기

7~9 /12

주제(단원)명 씨가 싹트거나 자라는데 필요한 조건을 가상체험게임으로 체험해보기 씨가 싹트거나 자라는데 필요한 조건을 가상체험게임으로 체험해 보았다.

Co 씨가 싹트거나 자라는데 필요한 조건 가상체험게임으로 만드는 방법 생각하기

CD 메이키메이키로 게임을 구현할 수 있도록 해, 물, 양분 만들기

ET 씨가 싹트거나 자라는데 필요한 조건 가상체험게임 ‘키워키워’ 체험하기

10~12 /12

주제(단원)명 식물의 한 살이를 스마트 실험실과 탐구길잡이어플로 탐구해 보기

식물의 한 살이를 스마트 실험실과 탐구길잡이어플로 탐구해 보았다.

Co 식물의 한 살이를 스마트 실험실로 탐구해보기

CD 탐구길잡이어플로 식물의 한 살이 기록하기

ET 기록한 내용 탐구나누미 웹페이지에 공유하고 친구들과 이야기 나누기

(10)

3-1. STEAM 프로그램 차시별 수업지도안(1~3차시)

학습

과정 교수-학습 활동 학습자료

및 유의점

도입 (20 분)

Co 식물이 싹트거나 자라는데 어떤 조건이 필요한가요?

- 빛이 필요할 것 같아요.

- 물이 필요할 것 같아요.

- 양분이 필요할 것 같아요.

- 오늘 학습할 문제를 알아봅시다.

씨가 싹트거나 식물이 자라는데 어떤 조건이 필요할지 탐구 블록으로 설계할 수 있다.

Tip!

주변에 있는 식물들을 보 여줌으로써 자연스럽게 학습문제에 접근한다.

전개 (80 분)

CD 모둠친구들과 함께 토의・토론 과정을 거쳐 설계해 봅시다.

- 탐구블록을 어떻게 나열해야 될지 이야기해보자.

- 처음에는 시작 블록이 끝에는 끝 블록이 있어야 할 것 같아.

- 탐구 순서는 선생님이 번호를 붙여 놓으신대로 하면 될 것 같아.

- 같게 할 조건, 다르게 할 조건을 정해야 될 것 같아.

- 준비물을 정해야 할 것 같아.

- 탐구결과를 정리해야 할 것 같아.

Tip!

탐구블럭을 사용하는데 어려움을 겪 는다면 사용 법을 교사가 안내해준다.

정리

(80 분) ^ET 설계한 블록을 다른 모둠 친구들과 공유해 봅시다.

중심과목 과학 학교급/학년(군) 초등학교/5 학년

중심과목 성취기준

영역

[초등학교] 생명의 연속성 중심과목 성취기준

주제(단원)명 3. 식물의 한 살이 차시 1~3/12

학습목표 씨가 싹트거나 자라는데 어떤 조건이 필요할지 탐구블록으로 설계할 수 있다.

연계과목 국어 연계과목

성취기준 영역 [초등학교 3~4학년] 듣기・말하기

STEAM 요소

S 씨가 싹트거나 자라는데 필요한 조건 알기

T 탐구블록으로 설계한 내용 탐구웹페이지에 공유하고 나누기

A 토의・토론 활동을 통해 탐구블록으로 씨가 싹트거나 자라는데 필요한 조건 설계하기 M 탐구블록으로 알고리즘을 만들어 탐구문제 해결하기

개발 의도

씨가 싹트거나 자라는데는 다양한 조건이 필요하다. 씨가 싹트거나 자라는데 필요한 다 양한 조건을 알아보기 위해서는 탐구과정을 설계해보는 활동을 통해 과학적 문제해결력과 토의・토론 등 과학적 의사소통능력을 향상시키는데 목적이 있다.

본 학습은 씨가 싹트거나 자라는데 어떠한 조건이 필요할까? 하는 의문에서 수업을 시작한다. 씨가 싹트는데 물, 햇빛, 양분 등 다양한 조건이 필요할 것 같은데 과연 이러한 조건들이 다 필요할까? 식 물이 자라는데 물, 햇빛, 양분 등 다양한 조건이 다 필요할까? 하는 의문에서 시작하는 것이다. 이러 한 의문을 해결하기 위해 학생들은 탐구블럭을 가지고 이러한 조건에 대한 의문을 해결하기 위한 탐 구설계를 친구들과 함께 토의・토론 활동을 거쳐 진행한다. 처음에는 이러한 과정을 하는 것이 힘들 고 어려울 수도 있지만 탐구설계 활동을 통해 과학적 문제해결력과 의사소통능력이 향상될 것이다.

STEAM 학습 준거

상황 제시

상 황 제 시

우리 주변에서 볼 수 있는 식물을

제시하고 식물이 싹트거나 자라는데 어떤 조건이 필요한지 학생들이 스스로 생각해 볼 수 있도록 하기

창 의 적 설 계

창의적 설계

탐구한 내용을 탐구 웹페이지를 통해 공 유하고 나누기

감 성 적 체 험 탐구 블록을 활용하여 씨가

싹트거나 자라는데 필요한 조 건을 탐구 설계하기

감성적 체험

(11)

4-1. 학생활동지 / 학생참고자료

차시 1~3/12

◎ 탐구블록을 활용해서 오늘의 탐구문제를 해결해봅시다. (오려서 사용하면 됩니다)

(12)

(13)

(14)

5-1. 교사자료

차시 1~3/12

자료명 탐구블록 언플러그드 자료

자료 구성

CT과학 탐구 블록은 일반적인 과학 탐구 수업에 활용할 수 있는 블록 과 스마트 실험실에 사용하는 블록으로 크게 나눌 수 있다.

과학 탐구(기초탐구, 통합탐구)과정을 학습하기 위한 탐구 블록 42종

예)기초탐구활동블록 3학년 1학기 4. 자석의 이용 스마트 실험실 활용 CT과학 탐구 블록 6종

예)CT과학탐구활동블록 4학년 1학기 3. 식물의 한살이

자료출처 직접 제작

(15)

자료 구성 상세 설명

- 순서도처럼 탐구의 시작과 끝을 나타내는 블록 - v로 돌출되거나 들어간 부분은 서로 연결되는 부분이라는 의미

- CT과학탐구교수・학습 모형의 첫 단계인 ‘문제인 식’에서 찾은 탐구문제를 기록하기 위한 블록이다.

- 왼쪽 아래 빈 블록에 자유롭게 기술해 연결한다.

- 탐구문제 블록 앞에 숫자를 넣어 탐구 과정을 쉽게 찾을 수 있게 하고 알고리즘의 순차를 이해 하는데 도움이 된다.(탐구과정 블록에 모두 적용) - 탐구 방법을 결정하고 그에 맞는 탐구 과정을 의사소통을 통해 계획하기 위한 블록이다.

-관찰, 측정, 분류, 예상 등 기초탐구과정 블록과 CT과학탐구교수・학습 모형이 적용되는 통합탐구 과정 블록으로 나뉘어 있다.

- 주제블록은 초록색 블록은 실험

- 빈칸블록에는 탐구활동 중 학생들의 생각을 반 영해 창의적으로 사용할 수 있는 창의블록으로 마 커로 쉽게 쓰고 지울 수 있다.

- 탐구과정에서 필요한 조건블록과 반복 블록이 다. 조건블록은 탐구 시 정한 조건에 따라 분류 하거나, 상태를 변경할 때 사용할 수 있다.

- 반복블록은 알고리즘 상 같은 행동을 반복할 때 필요한 블록으로 탐구과정 중에도 필요하다.

-탐구 순서에 따라 블록 앞에 순서가 있으며, 탐구활동이 어려운 경우 ‘과학자처럼탐구 하기APP’ 차시별 탐구활동을 참고해 해결할 수 있다.

- 탐구블록 뒤에 빈칸블록을 이용해 가설설정 내용, 결론 도출 내용을 기록할 수 있다.

-통합탐구과정 중 실험 계획을 세울 때 필요한 조 건으로 같은 색깔의 조건블록을 뒤에 붙여 실험계 획 및 실험 진행을 쉽게 도와준다.

(16)

자료의 특징

학생들에게 친숙한 보드게임의 형태로 제작되어 과학의 탐구과정을 재 미있게 조직해볼 수 있게 블록의 형태로 제작하였으며 의사소통을 통해 탐구과정을 계획해 볼 수 있고, 서로 피드백을 할 수 있다는 점에서 의미가 있다.

과학탐구과정을 순서도를 만들듯이 블록으로 배열하면서 탐구주제 에 맞는 블록을 활용하여 실험계획을 세울 수 있다.

탐구블록을 왼쪽에 순서대로 배열하고 주제블록 및 조건블록을 탐구 블록 오른편으로 붙여나가는 방법으로 블록을 사용한다.

빈칸블록은 쓰고 지울 수 있는 블록으로 학생들의 생각을 자유롭게 창의적 문제 해결력을 높일 수 있으며 그에 맞는 탐구를 계획하고 실행할 수 있도록 구성되어 있다.

‘Science lab 웹자료에 학년, 차시별로 업로드 되어 있어 다운로드해 출력하면 사

용할 수 있 다. 자르기가 번거로운 경 우 스캔앤컷 을 사용하면 편리하다.(전 국의 메이커 스페이스에서 무료로 사용 가능하다.)

활용방법

탐구블록만 가지고 탐구할 때 거쳐야 하는 과정과 필요한 것들이 무엇인지 파악할 수 있다.

주제블록, 조건블록을 먼저 제시하여 이 러한 것들을 가지고 어떠한 탐구를 할 수 있을지 생각해보게 하여 학습의 동기 를 유발할 수 있다.

직접 탐구를 진행하기 전 블록을 가지 고 탐구를 설계해보면서 시각적으로 전 체의 탐구과정을 한 눈에 파악해 볼 수 있다.

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씨가 싹트는데 어떤 조건이 필요할까?

씨가 싹트는데 햇빛이 필요하다

씨가 싹트는데 햇빛은 필요 없다

< 탐구블록 예시답안 >

블록형 언플러그드 자료 수업 활용 장면

토의・토론을 통한 과학적 의사소통 능력 기르기

: 모둠원들이 함께 과학적 문제를 설정하고 해결 과정을 블록 으로 구성해 보면서 자연스럽게 자신의 생각을 주장하고 타 인의 생각을 이해할 수 있어 토의・토론을 통한 과학적 의 사소통 능력을 기를 수 있다.

블록을 활용한 탐구 설계활동으로 탐구 기능 향상 과학 탐구에 대한 인식 변화

: ‘탐구 = 실험’ 이라는 인식에서 벗어나 ‘문제인식 – 탐구설 계 - 탐구결과 및 정리방법 - 결론 도출’의 전 탐구과정을 경험할 수 있다.

토의・토론 탐구블록 활동

가설에 따른 실험조건 결정

(18)

6-1. 차시별 학생 평가기준 및 방법

차시 평가기준(성취수준) 평가방법 평가도구

1~3 /12

상 씨가 싹트거나 자라는데 어떤 조건이 필요할지 탐구 블록으로 설계할 수 있다.

자기/동료평가 자기/동료평가지 (학생용) 중 씨가 싹트거나 자라는데 어떤 조건이 필요할지 탐구

블록으로 친구들의 도움을 받아 설계할 수 있다.

하 씨가 싹트거나 자라는데 어떤 조건이 필요할지 탐구 블록으로 설계하는데 어려움을 겪는다.

자기/동료평가지(1~3차시)

평가방법 평가기준 평가

상 중 하

자기평가

나의 역할은 무엇이었나요?

적극적으로 활동에 참여하였나요?

문제해결에 창의적인 아이디어를 잘 표현하였나요?

모둠 내 동료평가

모둠 활동에 적극적으로 참여하였나요?

모둠의 구성원 간 의사소통은 잘 되었나요?

※ 평가 노하우: 자기/동료평가가 활동 중 진행됨을 먼저 이야기하고 적극적으로 활동에 참 여할 수 있도록 안내하고 격려해준다.

(19)

학습

및 유의점

도입 (20 분)

Co 탐구블록 설계한 내용에 따라 스마트 실험실 설치하기 - 하나는 빛을 주고 하나는 빛을 안 줘야 할 것 같아요 - 하나는 물을 주고 하나는 물을 안 줘야 할 것 같아요 - 물을 하나는 오전에 주고 하나는 오후에 줘야 할 것 같아요.

씨가 싹트거나 식물이 자라는데 필요한 조건 설계 내용을 스마트 실험 실을 통해서 적용하고 관찰할 수 있다.

Tip!

지난 시간에 설계한 내용 을 자연스럽 게 학습문제 로 접근시킨 다.

전개 (80 분)

CD 조건에 따라 다르게 탐구블록에 설계된 스마트 실험실 탐구하기 - 모둠별로 설계한 내용을 적용해 보면 될 것 같아.

- 빛을 안 준 스마트 실험실은 싹이 안 틀 것 같아.

- 내 생각은 달라. 물을 안 줘도 싹이 틀 것 같아.

- 탐구길잡이앱을 통해 씨가 싹트거나 자라는 모습을 관찰해야 할 것 같아.

- 스마트 실험실이 알아서 식물을 키워주니 편리한 것 같아.

Tip!

스마트 실험 실에 적용하 는데 어려움 을 겪는다면 교사가 안내 해준다.

정리

(80 분) ^ET 탐구한 내용 탐구나누미 웹사이트를 활용해 다른 친구들과 공유하기

영역

주제(단원)명 3. 식물의 한 살이 차시 4~6/12 학습목표 씨가 싹트거나 자라는데 필요한 조건 스마트 실험실로 탐구해보기

연계과목 실과 연계과목

성취기준 영역 [초등학교 5~6학년] 기술시스템

STEAM 요소

S 씨가 싹트거나 자라는데 필요한 조건 알기

T 탐구블록으로 설계한 내용에 따라 스마트 실험실 설치하기 A 스마트 실험실 탐구하기

M 탐구나누미 웹사이트에 탐구한 내용 공유하기

개발 의도

씨가 싹트거나 자라는데 필요한 조건에 대한 탐구블록 설계 내용을 스마트 실험실에 설 치하고 관찰함으로서 탐구 설계가 잘 되었는지 확인하고 관찰한 내용을 친구들과 공유하 는 활동을 통해 과학적 문제해결력과 의사소통능력을 향상시키는데 목적이 있다.

학생들이 가지고 있던 의문점에서 시작된 탐구는 탐구블럭을 가지고 탐구 설계를 진행했다. 설계된 탐구블록의 조건들을 이제 스마트 실험실에 직접 적용해 보고 통제변인에 따라 씨가 싹트거나 자라 는 과정을 관찰해 본다. 관찰하는 과정에서 탐구나누미 웹페이지를 활용하여 관찰 내용이나 새롭게 알게 된 점, 궁금한 점을 친구들과 나누면서 과학적 문제해결력과 의사소통능력이 향상될 것이다.

상황 제시

상 황 제 시

지난 시간에 설계한 식물이 싹트거나 자 라는데 필요한 조건 탐구블록 내용 확인 하기

창 의 적 설 계

탐구한 내용을 탐구 앱에 기록하기

감 성 적 체 험 탐구 블록으로 설계한 내용을

실제 스마트 실험실에 적용해 씨가 싹트거나 자라는데 필요 한 조건을 탐구하기

감성적 체험

(20)

5-2. 교사자료

차시 7~9/12

자료명 스마트 실험실 탐구나누미 웹페이지

제작 도구

제작도구명: wix.com

오픈 소스로 공개된 다양한 홈페이지 템플릿 디자인이 제 공되는 무료 홈페이지를 제작 도구이다. 다양한 홈페이지 디자인을 선택한 후 이를 바탕으로 이미지 및 텍스트를 수 정•보완하면서 홈페이지를 제작할 수 있다. Wix 광고를 시

청하면 도메인이 무료로 제공된다는 점이 장점이 있다. PC로 제작된 홈 페이지는 모바일 홈페이지로 자동으로 변환된다. 변환된 모바일 홈페이 지를 모바일 홈페이지 도구를 활용하여 수정•보완하면 편하게 모바일 홈 페이지를 제작할 수 있다.

자료 규격 XML 선언형 코드. MSI 인스툴러 생성 도구. 오픈소스

https://benegeun.wix site.com/sciencelab 위 주소로 탐구나누미 웹페이지에 접속함

탐구나누미 웹페이지 접속 방법

과학자처럼 탐구하 기 탐구나누미 홈화면

CT과학탐구교수 학 습모형 7단계의 수업 적용 장면 및 활용방법 에 대한 설명이 슬라이 드쇼로 연속 재생 과학자처럼 탐구하기 HOME 화면

CT 과학탐구모형 수업 적용 장면

(21)

➊스마트 실험실 도면

➋스마트 실험실 회로도

➌실험실 조립 안내도

➍아두이노 소스

➎교수학습과정안(3~6학년) PC, 모바일모두 연동되며 PDF파일로 다운 받아 사 용이 간편함.

상단 메뉴명: 선생님의 과학 탐구 스마트 실험실

CT 과학 탐구 블록과 스마트 실험실로 과학자처럼 탐구하기 주자료와 보조자료에 대한 소개

PDF 다운로드 PDF 파일로 다운받아 바로 제작할 수 있도록 정확하게 실측된 스마트 실험실 도면 제시

스마트 실험실 도면

PDF 다운로드

스마트 실험실 회로도 를 PDF 파일로 다운로드 받아 바로 제작할 수 있도 록 제시

제시된 회로도에 따라 아두이노, 브레드보드, 릴 레이 등을 연결시키면 됨 스마트 실험실 회로도

(22)

아두이노 스케치 다운로드 및 설치 방법 Wifi, Thingspeak, 온습 도센서 라이브러리 설 치 방법 안내

사용부품 상세 안내 제어 어플을 제작한 앱 인벤터의 코딩소스 다 운로드 가능

스마트 실험실 상세안내도

WORD 다운로드

스마트 실험실 키 트 1번부터 6번까지의 아두이노 소스를 교사 가 다운로드 받아 활용 하실 수 있도록 WORD 파일로 제시

스마트 실험실 아두이노 소스

학년별 교육자료

단원별 차시별 교육자료

학년별 차시별로 탐구 블록을 활용할 수 있는 CT과학탐구교수・

학습과정안을 PDF파일 로 업로드

교수학습과정안 (3~6학년)

4학년 3단원 6차시 식물의 한 살이 학습흐 름도 예시

학습 흐름도와 함께 교육자료 활용방법과 탐 구블록 예상 순서도도 제공하여 자료의 일반화 가능성을 향상시킴

교수학습과정안 예시(4학년 3단원)

(23)

학년별로 탐구활 동과정, 결과에서 일어 나는 이야기, 사진, 동 영상 등을 나눌 수 있 도록 제시

학생들의 단원별 차시별 탐구활동에 대 한 토의⋅토론 및 교 사의 피드백이 이루어 지는 공간

우리들의 과학 탐구 스마트 실험실

메뉴별 활용방법

과학자처럼 탐구하기 스마트 실험실 HOME

CT 과학 탐구 모형의 7단계 과정을 슬라이드쇼로 안내함으로써 과학 탐 구 모형의 실제 교실 수업에 적용 방법 예시 내용을 제공

선생님의 과학 탐구 스마트 실험실

선생님의 스마트 실험실을 통해 스마트 실험실에서 사용되는 다양한 교 육 자료들을 쉽고 간편하게 PDF파일, WORD파일로 다운로드 받아서 교실 수업에 사용할 수 있도록 제공

스마트 실험실 도면 스마트 실험실 회로도 상세안내도

아두이노 소스

교수학습과정안(3~6학년)

우리들의 과학 탐구 스마트 실험실

탐구 블록과 탐구길잡이 어플을 사용하여 차시별 탐구 활동을 진행하 면서 탐구 활동 과정 및 탐구 활동 결과를 학생들, 선생님들과 함께 이 야기, 사진, 동영상 등으로 공유하고 이 과정에서 생기는 다양한 궁금증 을 나눌 수 있는 나눔의 공간을 제공

모든 자료를 PDF파일, WORD 파일로 쉽고 편리하게 다운로 드 받을 수 있도록 제공

(24)

1~3 /12

상

씨가 싹트거나 자라는데 어떤 조건이 필요할지 스마 트 실험실에 적용하고 탐구나누미 웹페이지에 공유 하고 이야기 나눌 수 있다.

자기/동료평가 자기/동료평가지 (학생용) 중

씨가 싹트거나 자라는데 어떤 조건이 필요할지 스마 트 실험실에 적용하나 탐구나누미 웹페이지에 공유 하고 이야기 나누는데 어려움을 겪는다.

하 씨가 싹트거나 자라는데 어떤 조건이 필요할지 스마 트 실험실에 적용하는데 어려움을 겪는다.

자기/동료평가지(4~6차시)

상 중 하

자기평가

(25)

학습

및 유의점

도입 (20 분)

Co 씨가 싹트거나 자라는데 필요한 조건 가상체험게임으로 만드는 방법 생각하기 - 씨에 물을 줘야 할 것 같아요.

- 씨에 빛을 줘야 할 것 같아요.

- 식물이 자랄 때도 물이랑 빛을 줘야 잘 자랄 것 같아요.

탐구 설계에 따라 적용한 스마트 실험실에서 식물의 한 살이를 관찰하 고 탐구나누미 웹페이지를 통해 공유할 수 있다.

Tip!

전개 (80 분)

CD 메이키메이키 게임을 구현할 수 있도록 해, 물, 양분 만들기 - 첫 화면을 만들어야지.

- 먼저 씨앗 코딩블록을 만들어야 할 것 같아.

- 다음으로 햇빛 코딩블록을 만들어야 할 것 같아.

- 다음으로 양분 코딩 블록

- 마지막으로 물 코딩 블록을 만들면 될 것 같아 . - 이제 마지막 화면을 만들어야지

Tip!

스마트캠을 활용하여 암 막 내부를 관 찰할 수 있도 록 안내해준 다.

정리

(80 분) ^ET 씨가 싹트거나 자라는데 필요한 조건 가상체험게임 ‘키워키워’ 체험하기

영역

주제(단원)명 3. 식물의 한 살이 차시 7~9/12

학습목표 씨가 싹트거나 자라는데 필요한 조건을 가상체험게임으로 체험할 수 있다.

연계과목 미술 연계과목

성취기준 영역 [초등학교 3~4학년] 체험

STEAM 요소

S 식물의 한 살이 스마트 실험실 관찰하기

T 탐구나누미 웹을 통해 식물의 한 살이 스마트 실험실 관찰내용 및 알게 된 점 공유하기 A 식물의 한 살이 기록한 내용 교실 친구들과 함께 이야기 나누기

개발 의도 식물의 한 살이를 스마트 실험실을 통해 관찰해보고 관찰한 내용 및 새롭게 알게 된 점을 탐구나누미 웹페이지에 공유하면서 과학적 의사소통능력을 향상시키는데 목적이 있다.

본 학습은 탐구블록으로 설계하고 스마트 실험실에 적용한 후 식물의 한 살이를 관찰하는 활동이다.

조건이 통제된 상황에서 식물의 한 살이를 관찰하면서 자신이 설계한 조건에 따라 식물의 한 살이는 어떨까를 관찰한다. 관찰하면서 새롭게 알게 된 점이나 궁금한 점 또는 이야기 나누고 싶은 점을 탐구 나누미 웹페이지를 통해 교실 친구들과 함께 이야기 나누는 활동을 통해 과학적 의사소통능력이 향상 될 것이다.

상황 제시 상

황 제 시

스마트 실험실 속 조 건 설계에 따른 식물 의 한 살이 관찰하기

창 의 적 설 계

탐구한 내용 및 새롭 게 알게 된 점 궁금 한 점 등 탐구나누미 웹페이지에 공유하기

감 성 적 체 험 식물의 한 살이 스마트 실험

실에 관찰한 내용 및 알게 된 점 탐구나누미 웹페이지에 공 유하기

감성적 체험

(26)

5-3. 교사자료

차시 7~9/12

자료명 가상체험형 과정 중심 평가 자료 제작 도구 메이키메이키 키판, 케이블, 와이어, 악어클립

자료 규격 9.4cm x 4.8cm

제작방법

엔트리를 통해 알고리즘 메이키메이키로 실행한다.

·

메이키 메이키는 Make(만들다) + Key(입력) = Makeymakey에서 나 온 말로 전류가 통하는 물체는 무엇이든지 연결해 키보드와 같이 터치 가능한 입력장치로 만들어준다는 의미이다. 네모난 회로기판 위에 저항, 헤더, IC, USB단자 등 여러 가지 소자들이 연결되어 각자의 역할을 수 행함으로써 작동하게 된다.

위의 그림과 같이 사람이 끊어진 스위치 및 전석 역할을 하게 되어 전도성 물체를 만지면 전류가 흐르게 되어 작동하게 된다.

엔트리, 스크레치 등 c언어 프로그램으로 알고리즘을 입력하고 이를 메이키메이키 프로그램으로 실행하여 실행결과가 나오게 되는데 이를 다양한 곳에 활용할 수 있다.

첫 화면 씨앗 코딩블록 햇빛 코딩블록

▼ ▼ ▼

- 햇빛, 물, 양분이 수정 한 변수에 맞게 등장 - 식물은 씨앗의 형태

- 씨앗이 햇빛, 물, 양 분의 수치에 따라 성장하도록 만든 코 딩블록

- 특정 변수에 따라 나 타나는 햇빛에 설정 한 코딩 블록

(27)

자료명 가상체험형 과정 중심 평가 자료

양분 코딩블록 물 코딩블록 성장한 장면

▼ ▼ ▼

- 특정 변수에 따라 나타나는 양분에 설 정한 코딩 블록

- 특정 변수에 따라 나타나는 물에 설정 한 코딩 블록

- 물, 햇빛, 양분의 수 치가 커지면서 씨앗 이 성장한 모습

피드백

교사 연구회에서 프로그램 예비 실행 및 오류를 수정

물, 햇빛, 양분 중 제시된 조건에 맞게 버튼을 눌렀을 때 점수를 올려야 하는데 다른 버튼을 눌러도 점수가 올라가고 식물이 자라는 오류 수정

학생과 수업 활동 후 수정

주변 환경에 따라 식물이 자라는 데 필요한 조건(변수)만 나타나도록 수정

피드백 반영 자료 구성

엔트리를 통해 식물이 자라는 데 중요 한 요소를 변수로 두었다.

변수는 온도뿐만 아니라 여러 가지 다른 변인들을 변수로 설정할 수 있다.

식물이 자라는 데 초기에 설정한 값 이 있고 학생들이 값을 입력하면(터치) 목 표 값에 가까워질수록 잎이 풍성해진다.

식물이 잘 자라기 위해서는 일정한 온도가 필요함을 메이키메이키를 통한 간 접체험으로 시각적으로 확인하며 지식을 습득 할 수 있다.

활용방법

실험 탐구 활동 특성 상 개개인이 모두 실험할 수 없는 상황이 많다.

실험 전 식물의 자람에 필요한 조건에 맞게 변수(조건)가 제시될 때마다 버튼을 눌러 식물의 자람에 필요한 조건을 학습하는데 도움을 준다.

소프트웨어 활용 융합교육 자료- 학생들 이 직접 엔트리를 통해 식물을 기르는 조건 에 맞게 알고리즘을 설정할 수 있게 한다.

기본적인 조건들을 제시하고 그 알고리즘 안에서 통제해야하는 변인들을 직접 설정하 고 입력하여 프로그램을 실행할 수 있다.

(28)

1~3 /12

상 씨가 싹트거나 자라는데 필요한 조건 가상체험게임 으로 만들고 가상체험게임을 할 수 있다.

씨가 싹트거나 자라는데 필요한 조건 가상체험게임 으로 만들었으나 가상체험게임을 하는데 어려움을 겪는다.

하 씨가 싹트거나 자라는데 필요한 조건 가상체험게임 으로 만드는데 어려움을 겪는다.

상 중 하

자기평가

(29)

학습

및 유의점

도입 (20 분)

Co 탐구 설계에 따라 식물의 한 살이는 어떨까요?

- 빛을 안 준 식물은 바로 죽을 것 같아요.

- 물을 안 준 식물은 서서히 말라 죽을 것 같아요.

- 빛이나 물을 잘 준 식물은 잘 클 것 같아요.

탐구 설계에 따라 적용한 스마트 실험실에서 식물의 한 살이를 관찰하 고 탐구나누미 웹페이지를 통해 공유할 수 있다.

Tip!

전개 (80 분)

CD 스마트 실험실 속 식물의 한 살이를 관찰해 봅시다.

- 빛을 안 준 식물이 콩나물처럼 자라고 있어.

- 진짜네. 암막 틈새로 빛을 찾아서 자라고 있어. 신기하다.

- 빛과 물을 잘 준 식물이 역시 제일 잘 자라네 - 어. 물을 주지 않아도 자라네.

- 흙 속에 물이 있어서 그런 것 같아.

- 이제 물을 좀 줬으면 좋겠어.

Tip!

스마트캠을 활용하여 암 막 내부를 관 찰할 수 있도 록 안내해준 다.

정리

(80 분) ^ET 관찰한 내용을 탐구나누미 웹사이트를 활용해 다른 친구들과 공유해 봅시다.

영역

[4과13-02] 식물의 한 살이 관찰계획을 세워 식물을 기르면서 한 살이를 관찰 할 수 있다.

주제(단원)명 3. 식물의 한 살이 차시 10~12/12 학습목표 식물의 한 살이를 스마트 실험실과 탐구길잡이 어플로 관찰하기

연계과목 실과 연계과목

성취기준 영역 [초등학교 5~6학년] 기술시스템 STEAM

요소

S 식물의 한 살이 스마트 실험실 관찰하기

T 탐구길잡이앱을 활용해 식물의 한 살이 관찰 내용 기록하기 A 식물의 한 살이 기록한 내용 친구들과 함께 이야기 나누기 M 탐구길잡이 그래프 기능을 활용해 식물의 성장 그래프 확인하기

개발 의도 식물의 한 살이를 스마트 실험실을 통해 관찰해보고 관찰한 내용 및 새롭게 알게 된 점을 탐구나누미 웹페이지에 공유하면서 과학적 의사소통능력을 향상시키는데 목적이 있다.

본 학습은 탐구블록으로 설계하고 스마트 실험실에 적용한 후 식물의 한 살이를 관찰하는 활동이다.

조건이 통제된 상황에서 식물의 한 살이를 관찰하면서 자신이 설계한 조건에 따라 식물의 한 살이는 어떨까를 관찰한다. 관찰하면서 새롭게 알게 된 점이나 궁금한 점 또는 이야기 나누고 싶은 점을 탐구 나누미 웹페이지를 통해 교실 친구들과 함께 이야기 나누는 활동을 통해 과학적 의사소통능력이 향상 될 것이다.

상황 제시

상 황 제 시

스마트 실험실 속 조 건 설계에 따른 식물 의 한 살이 관찰하기

창 의 적 설 계

탐구한 내용 및 새롭 게 알게 된 점 궁금 한 점 등 탐구나누미 웹페이지에 공유하기

감 성 적 체 험 식물의 한 살이를 스마트 실

험실과 탐구길잡이 어플로 탐 구해 보기

감성적 체험

(30)

5-2. 교사자료

차시 10~12/12

자료명 스마트실험실 탐구 길잡이 어플리케이션

제작 도구

제작도구명: 엠비즈 메이커

엠비즈 메이커 뿐 아니라 PPT 등으로도 화면을 구성할 수 있으며 필요한 기능(사진 저장, 메시지 보내기 등)을 ‘이벤트 설정도구-기능버튼’과 ‘객체 삽입도구-메시지 보내기버튼’으로

자료 규격 안드로이드 어플리케이션

자료 구성

시작화면 홈화면 차시별 탐구활동

▼ ▼ ▼

- 앱 실행 시 3초 후 홈화면 -실험실 탐구활동, 공유방, 관찰기록장, 식물정보, 실험 실상태확인, 실험실 도우미

-스마트실험실 활용한 실 험 탐구 활동을 차시별로 정리

블록 활용 실험설계 관찰활동 도움말 스마트실험실 사용 예시

▼ ▼ ▼

-여러 종류의 블록을 활 용하여 쉽게 실험 설계를 할 수 있는 과정을 제시

-관찰 활동 중 주의해야 할 점을 도움말 아이콘으 로 제시

-스마트실험실로 실험하 는 방법을 사진으로 제시 해 탐구활동이 가능함

(31)

자료 구성

탐구활동 공유방 관찰 기록장 관찰 내용 정리

▼ ▼ ▼

-탐구활동 공유방 사 이트를 연결하여 자료 공유와 피드백이 가능

-식물이 크는 과정을 기록 -기록 내용을 저장하고 그래프로 표현 가능

-식물의 사진, 관찰 내용, 느낀점을 간단하게 정리할 수 있음

식물 측정 기록 식물 성장 기록표 식물 성장 기록 보기

▼ ▼ ▼

-잎의 개수, 잎의 길 이, 줄기 길이 등을 기 록하여 저장 가능

-저장한 내용을 바탕 으로 날짜와 성장과정 을 자동으로 표 변환

-잎의 개수는 막대그래 프, 줄기의 길이 등은 꺾 은선그래프로 자동변환

식물 정보안내 식물 정보 예시 실험실 상태확인

▼ ▼ ▼

-한 살이를 쉽게 관찰할 수 있는 다양한 식물 정보 제공

-한살이 관찰이 용이한 식물정보와 스마트실험실 에서 기를 때 주의점을 포함

-thingspeak를 연결하여 스마트실험실의 조도, 온 도, 토양습도를 확인 가 능(저장 간격 조정 가능)

(32)

자료 구성

스마트실험실 도우미 실험실 사용 주의점 스마트실험실 제어

▼ ▼ ▼

-스마트실험실의 구성, 간단 사용 방법, 사용 시 주의점을 안내

-학생들의 안전을 고 려하여 주의해야할 사 항들을 간단히 정리

-탐구실험 주제와 실 험실 현재 상태에 따 라 실험실 제어 가능 -별도 어플리케이션 제작

메뉴별 활용방법

실험실 탐구활동 스마트실험실을 활용한 차시별 과학탐구 활동 방법을 사진과 함께 안내함. 다양한 사진과 예시자료가 있어 실험탐구 및 관찰탐 구 설계에 용이. 실험 설계를 쉽게 할 수 있는 블록 사용 방법을 제공 탐구활동 공유방 선생님의 스마트실험실을 통해 실험실의 특징과 기능

을 안내함. 우리들의 탐구과학실에 탐구활동 과정, 결과, 궁금한 점을 업로드하여 다양한 자료를 서로 공유하고 빠른 피드백 가능, 과정중심 평가 자료로도 활용 가능

관찰기록장 식물 관찰 계획, 관찰일지를 기록하며 스마트실험실에 서 자라고 있는 식물에 대한 관심 증대, 사진으로 일지를 쓸 수 있으므 로 학생들의 부담 경감, 관찰기록을 자동으로 표와 그래프 정리하여 식 물 성장 과정을 한 눈에 알아보기 편리함

식물정보 교과서에 실린 대표 식물인 강낭콩 및 한 살이가 짧 은 다른 식물의 생육조건이나 정보를 얻을 수 있음. 스마트 실험실에 서 기를 때 주의점 수록

실험실 상태확인 스마트실험실 와이파이 모듈을 통해 thingspeak 홈 페이지로 보낸 센서 값(조도, 온도, 습도, 토양수분)을 그래프로 확인할 수 있음. 소프트웨어 교육과 연계하여 아두이노 소스를 변경하여 업로 드하면 실험실 상태가 어떻게 변화하는지 탐구할 수 있음

실험실 도우미 스마트실험실 부품과 회로에 대한 간단한 설명 제공, 주의사항을 수록하여 학생들의 안전사고 예방, 별도 제작한 스마트실 험실 제어방법(자동/수동모드 LED, 환풍기, 워터펌프 조절) 어플 설명

(33)

1~3 /12

상

스마트 실험실 속 식물의 한 살이를 탐구길잡이앱에 기록・관찰하고 관찰 내용 및 알게 된 점, 궁금한 점을 탐구나누미 웹페이지에 공유할 수 있다.

스마트 실험실 속 식물의 한 살이를 탐구길잡이앱에 기록・관찰하고 관찰 내용 및 알게 된 점, 궁금한 점을 탐구나누미 웹페이지에 공유하는데 어려움을 겪는다.

하 스마트 실험실 속 식물의 한 살이를 관찰하는데 어 려움을 겪는다.

상 중 하

자기평가