2020 융합인재교육
학교급
초등학교군
구분
학생용
미세먼지를 예방할 수 있을까
2015 개정교육과정에 따른 융합인재교육[STEAM]
프로그램의 실제
SPECIAL EDITION
대표저자
김용기·김형범·유완석·허윤정
머리말
COVID 19로 인한 세계적인 팬대믹 상황에서도 ICT기술을 이용한 우리나라의 방역 및 확진자 진단기기의 활용기술이 국제적으로 큰 관심과 칭찬을 받고 있는 상황에서 첨단과학 기술을 학습용 교재를 통해 학생들에게 소개하고 접하게 해주는 노력이 필요하다. 인공지능 기술을 비롯한 4차 산업혁명시대의 첨단과학기술을 접하고 활용해보는 학문간 융합을 통한 미래교육으로서 STEAM 프로그램이 학교 현장에 적용될 수 있도록 교수·학습용 교재가 개발되어야 한다. 따라서 이 교재의 집필 목표는 [급변하는 사회에 적응능력과 변화능력을 키우자], [첨단과학에서 사용하는 지능정보기술을 접해보자], [자연결핍 학습생태계를 벗어나 자연으로 나가보자] 이다. 이런 개발목표에 의거하여 개발된 STEAM 프로그램은 첨단과학기술과 접촉하면서 자연속의 이야기에서 시작하여 자연으로 나가보고 싶은 마음을 들게 하여, 학생들이 급변하는 사회에서 적응능력과 변화능력을 겸비한 4차 산업 혁명 및 지능정보사회에 필요한 핵심역량을 키워나갈 수 있도록 프로그램을 구성하였다.
초등학교, 중학교 및 고등학교 차시대체형 프로그램과 중학교 자유학기제 프로그램을 개발하였으며, 각 주제들은 자연으로 나가서 진행되는 Hands-on 활동들과 연관지어 다양한 첨단과학기술을 접해 보면서 지능정보기술을 활용해 보았다는 Minds-on의 자신감과 긍지를 고취시켜 변화하는 사회에서 적응능력과 변화능력을 갖출 수 있도록 교재를 구성하였다. 또한 교사용 및 학생용을 학교 현장에서 쉽게 적용할 수 있도록 집필하였으며, 학생 스스로 자기주도형 학습이 가능하도록 교재를 구성하였다. 다음 그림은 학교급에 따른 주제들을 도식화하였다.
[첨단과학기술과의 만남]
초·중등 STEAM 프로그램
2020 융합인재교육[STEAM]프로그램
◆지식채널e ‘보통의 날들’ 을 보며 찾아보세요.
[출처] EBS 홈페이지 지식채널e ‘보통의 날들’
모래알 입자의 크기는 ( 100 )㎛
머리카락 입자의 크기는 ( 70 )㎛
모래알의 1/40, 머리카락의 1/30 ( 2.5 )㎛ 크기의 미세먼지를 ( PM 2.5 ) 대기오염물질의 입자가 ( 작을수록 ) 인체에 끼치는 영향이 크다.
지름이 ( 10 )㎛ 보다 큰 먼지는 코털로 차단한다.
◆미세먼지란?
먼지란 대기 중에 떠다니거나 흩날려 내려오는 입자상의 물질을 말한다.
석탄, 석유 등의 화석연료를 태울 때나 공장, 자동차 등의 배출가스에서 많이 발생한다.
먼지는 입자의 크기에 따라 50㎛ 이하인 총먼지와 입자크기가 매우 작은 미세먼지로 구분한다.
미세먼지는 먼지 입자의 지름이 ( 10 )㎛ 이하인 물질을 말한다.
초미세먼지는 먼지의 입자 지름이 ( 2.5 )㎛ 이하인 물질을 말한다.
사람의 머리카락 지름은 ( 50~70 )㎛ 이며 해변의 고운 모래 지름은 ( 90 )㎛ 이하이다.
[ 상 황 제 시 ]
미세먼지 알아보기
1/6차시
학생용_05 학교급_초등학교군
◆미세먼지의 농도를 나타내는 단위는?
전국의 미세먼지 농도는 전국의 300 여개 측정소에서 측정되어 ‘실시간 대기오염 정보공개시스템 (www.airkorea.or.kr)’ 등을 통해 공개하고 있으며, 이를 바탕으로 한 미세먼지 농도 어플리케이션도 많다.
미세먼지의 농도를 나타내는 단위는 ( ㎛/㎥ ) 이다.
이는 공기 1㎥ 중 미세먼지의 무게( 1,000,000 ) 분의 1ｇ을 의미하는 ( ㎛/㎥ )을 나타낸다.
◆미세먼지의 원인에는 어떤 것이 있을까요?
공장, 자동차의 매연 가스, 봄철 날리는 꽃가루, 섬유에서 나는 먼지, 쓰레기를 태울 때 나는 먼지 중국에서 편서풍을 타고 오는 황사, 중국 동쪽의 공장에서 불어오는 먼지
최근 코로나19로 인해 중국 공장의 가동이 중단되면서, 맑은 하늘을 볼 수 있었다.
◆미세먼지에 대해 새로 알게 된 점을 점착메모지를 활용하여 정리해봅시다.
미세먼지를 예방할 수 있을까
◆교실 속 미세먼지 농도를 예상해봅시다.
우리 반 교실 안의 미세먼지 농도는 어느 정도 입니까? 약 ( 0.5 )㎛/㎥
우리 반 교실 안 미세먼지 농도가 가장 높을 것으로 예상되는 시간은 언제이며, 그 이유는 무엇입니까?
대략 ( 오후 12시반~1시 )에 가장 높을 것으로 예상하며,
그 이유는 ( 밥을 먹고 난 뒤 쉬는 시간에 친구들이 가장 많이 돌아다니기 ) 때문입니다.
◆ 미세먼지 측정기로 교실 안 미세먼지 농도를 측정하여 표로 나타내어 보고, 측정 결과를 ( 꺾은선 ) 그래프로 나타내봅시다.
표
시간 오전9시 10시 11시 오후12시 1시 2시 3시
미세먼지농도
(㎛/㎥)
60 71 75 72 100 79 65
( 꺾은선 ) 그래프
가로축은 ( 시간(시) ), 세로축은 대략 ( 0~110 ) 까지의 미세먼지 농도를 나타낸다.
우리 지역 가로등 설치 현황 알아보기
[창의적 설계] 2/6차시
미세먼지 농도 측정하기
학생용_07 학교급_초등학교군
꺾은선 그래프(또는 막대그래프)를 그려봅시다.
◆ 미세먼지 농도를 측정하는 ‘표와 그래프’를 보고 알게 된 점을 써보시오.
점심을 먹고 난 뒤 미세먼지의 농도가 가장 높다.
환기한 후 미세먼지의 농도가 낮아졌다.
◆ 생활 속에서 실천할 수 있는 미세먼지 농도 낮추는 방법을 생각해 보시오.
● 실내의 미세먼지 농도가 높을 때 통풍이 잘 되도록 환기를 한다.
● 교실 안에서 뛰어다니지 않고, 학생들이 많이 다니는 중앙현관이나 급식실은 문을 열어 자주 환기를 해야 한다.
미세 먼지 농도 (㎛/㎥)
시
오전 9시 10시 11시 오후 12시 1시 2시 3시 각
미세먼지를 예방할 수 있을까
◆명령어 블록
확장블록: 조건을 지정하기 위한 블록. 엔트리 블록 내에 확장 블록을 선택하면 여러 가지 블록이 나오는데 그 중 ‘날씨’와 관련된 미세먼지 블록을 선택함.
흐름블록: 특정한 기능을 반복하도록 하거나 조건을 부여하는 블록. 계속 반복하기 블록와 조건 블록을 사용한다.
◆엔트리 ‘미세먼지’ 프로그램 명령어 블록(예시)
시작-흐름-생김새-확장(날씨 추가)-모양 추가(미세먼지 농도 표시 4가지에 따라 그림 지정함. 날씨 맑음(미세먼지 매우좋음)/날씨 흐림(미세먼지 보통)/구름 세상(미세먼지 나쁨)/황량한 도시(미세먼지 매우나쁨))- 스프라이트 코딩(미세먼지 관련 메시지 알림 추가)
확장 블록 불러오기 – 날씨 – 적용하기를 누르면 다양한 날씨 블록을 확인할 수 있다.
‘모양’ 탭에서 미세먼지 농도를 표시할 수 있는 4가지 그림을 불러온다.
‘ 시 작 하 기 ’ 를 끌 어 오 며 코 딩 을 시 작 한 다 . ‘ 만 일 ~ 이라면...아니라면’ 블록을 사용하여, ‘경기’ 시흥시에 미세먼지 등급이 ‘좋음’ 일 때, ‘날씨맑음’ 배경으로 변한다.
‘경기’ 시흥시에 미세먼지 등급이 ‘좋음’ 이면 미세먼지 농도값을 알려주며 ‘관련메시지(창문을 열어도 좋아요~)’를 10초간 말하도록 설명한다.
우리 지역 가로등 설치 현황 알아보기
[창의적 설계] 3~4/6차시
엔트리 프로그램
학생용_09 학교급_초등학교군
◆미세먼지 측정기를 만들기 위한 준비물 (예시)
- 호환형 아두이노의 경우 컴퓨터에 드라이버 설치가 별도로 필요하다.
1602 CLCD 12C 모듈 DHT-11 온습도 센서 미세먼지 센서 부저
미니 빵판 점퍼선 수-수 10가닥 점퍼선 암-수 10가닥 십자드라이버
아크릴판 1 아크릴판 2 아크릴판 3 고무다리발
M3 너트 플라스틱 서포트 양면 테이프 M3볼트 10㎜
M3볼트 6㎜ 아두이노 우노보드 아두이노 우노 연결 케이블(1.5M)
우리 지역 가로등 설치 현황 알아보기
[창의적 설계] 3~4/6차시
아두이노를 활용한 미세먼지 측정기
미세먼지를 예방할 수 있을까
우리 지역 가로등 설치 현황 알아보기 미세먼지 측정기 만들어 보기
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*출처: ardumall(아두몰)
아두이노 미세먼지센터 키트 매뉴얼
(https://blog.naver.com/boilmint7/221475352228)
학생용_11 학교급_초등학교군
1 더하기 기법(같은 것을 더하거나 다른 물건을 더하는 것)
1. 연필 + 지우개 → 지우개 달린 연필 2. 렌즈 + 렌즈 → 망원경, 현미경 3. 운동화 + 바퀴 → 바퀴달린 운동화(힐리스) / 인라인스케이트
2 빼기 기법(물건의 일부분을 없애 더욱 좋게 하거나 편리하게 하는 것) 1. 선풍기 – 날개 → 날개 없는 선풍기
2. 유선전화기 – 전선 → 무선전화기 3 모양 바꾸기 기법(모양을 바꾸어 보는 방법)
1. 주름 빨대, 슬러시용 숟가락 빨대, 꼬부라진 물파스 2. 홈이 있는 칼
4 용도 바꾸기 기법(현재 사용하고 있는 물건을 다른 곳에서도 사용할 수 있는 것)
1. 온도계 → 체온계 2. 주전자 → 물뿌리개
3. 텐트 천 → 청바지
5 재료 바꾸기 기법(지금 사용하고 있는 재료를 바꾸어 더 좋은 성능을 가질 수 있음) 1. 유리컵 → 쇠ㆍ종이ㆍ플라스틱 컵 2. 나무바퀴 → 쇠, 고무바퀴 3. 장갑 → 고무장갑, 가죽장갑, 비늘 장갑 등
6 크기 바꾸기 기법(작게 하기, 얇게 하기, 가볍게 하기)
1. 우산 → 2단/3단 접는 우산 2. 컴퓨터 → 노트북 컴퓨터 3. 텔레비전 → 벽걸이용 얇은 텔레비전
7 반대로 하기 기법(제품의 모양, 크기, 방향, 수, 성질 등을 반대로 생각하는 것) 1. 계단(사람이 움직임) → 에스컬레이터(계단이 움직임)
2. 거꾸로 세워놓는 화장품 3. 손가락장갑 → 발가락양말 4. 재봉틀 바늘(바늘구멍이 바늘 쪽에 있음)
8 재활용하기 기법(자원 재활용 차원에서 버려지는 물건을 다시 사용하여 새로운 것을 만드는 것) 1. 폐타이어 → 완충시설, 화단, 도로포장용 타르, 도로 중앙 분리대
2. 우유갑 → 보관함 만들기 등 3. 연탄재 → 실내 장식용 벽돌
9 모방하기 기법(다른 사람의 생각을 응용하거나 동식물의 겉모양이나 특징을 적용하여 새로운 것을 만드는 것) - 남의 특허를 모방하는 것은 법으로 금지되어 있으나, 아이디어를 빌려서 새로운 발명품을 만드는 것은 실용신안제도로 장려함
1. 개구리의 물갈퀴 → 물갈퀴(오리발) 2. 장미넝쿨(가시) → 철조망 3. 파리끈끈이 → 쥐, 바퀴벌레 끈끈이 4. 물고기 부레 → 잠수함 5. 접착제 응용 → 스티커 사진, 우표, 붙임쪽지(포스트잇)
우리 지역 가로등 설치 현황 알아보기
[창의적 설계] 5/6차시
발명 기법을 활용하여 나만의 공기청정기 만들기
미세먼지를 예방할 수 있을까
(예시출처) 철물공간 DIY 공기청정기 만들기 키트
유튜브 영상에서 나오는 예시처럼 필터 위에 컴퓨터용 쿨링팬을 올리거나 그림에서처럼 욕실용 환기구 팬을 올리는 것만으로도 간단한 공기청정기를 만들 수 있다. 실제로 DIY 공기청정기 키트를 손쉽게 주문하고 제작할 수 있다.
(예시) 헤파필터, 쿨링팬, 12V 어댑터 등
나만의 공기청정기 디자인하기 1. 나만의 공기청정기 만들기 발명 기법은?
2. 내가 만든 공기청정기를 설명해보세요
3. 내가 디자인 한 공기청정기를 그려보세요.
우리 지역 가로등 설치 현황 알아보기 나만의 공기청정기 만들기
학생용_13 학교급_초등학교군
◆생활 속 미세먼지 해결방안 브레인스토밍
◆미세먼지 예방 프로젝트 경험 나누기
프로젝트를 경험하면서 느낀 점을 접착메모지에 적어 붙여보세요.
우리 지역 가로등 설치 현황 알아보기
[감성적 체험] 6/6차시
프로젝트 결과분석 및 토의하기
미세먼지 해결 방법
미세먼지를 예방할 수 있을까_ 학생용
이 보고서는 2020년도 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)
본 연구서는 비매품으로서 교육을 위하여 정당한 범위 안에서 공정한 관행에 합치되게 공표된 저작물을 일부 인용하였음을 확인합니다.
발 행 일_ 2020년 12월 인 쇄 일_ 2020년 12월 발 행 처_ 충북대학교
인 쇄 처_ 정우COM. (042-636-1630)
대표저자_ 김용기(충북대학교) 김형범(충북대학교) 유완석(배곧해솔초등학교) 허윤정(충북대학교)