한국과학창의재단 이사장 귀하

(1)

2018 융합인재교육(STEAM) 교사연구회 결과보고서

2018. 10.

운중중학교

(2)

【 2018년 융합인재교육(STEAM) 교사연구회 결과보고서 】

과 제 개 요

과제명 2018년 융합인재교육(STEAM) 교사연구회 운영

STEAM 프로그램

구분

프로그램명 중학교 자유학기제 STEAM 수업 자료 개발 – 글루건으로 만드는 3D 세상 -

학교급 중학교 대상 학년(군) 1학년

중심과목 과학 중심과목

성취기준 영역 [중학교] 24. 과학기술과 인류문명

연계과목

과학 기술 미술

연계과목 성취기준 영역

[중학교 1~3학년][9과 24-02] 과학원리를 이용하여 우리 생활에 필요한 산출물 설계하기

[중학교 1~3학년][9과-05-03] 물질의 상태변화

[중학교 1~3학년]<미술영역> (2) 표현[9미 02-02] 표현 재료와 용구, 방법의 특징을 이해하고 표현 과정을 점검할 수 있다.

연구기간 2018.4.협약일 ~ 2018.11.23.

연 구 비 일금사백만원(￦4,000,000)

참여연구원 6명 (연구책임자: 1명, 공동연구원: 5명) 연구 수행자에 관한 사항

구분 소속 학교명 담당과목 직위 성명

연구책임자 운중중학교 과학 교사 한혜진

공동연구원 운중중학교 미술 교사 최인영

공동연구원 운중중학교 과학 교사 남믿음

공동연구원 함현고등학교 진로 교사 이남설

공동연구원 소하고등학교 과학 교사 김선영

공동연구원 동두천외국어고교 과학 교사 김인구

2018년도 정부의 R&D 재원으로 한국과학창의재단의 지원을 받아

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

2018년 10월 31일

연구책임자 : 한혜진 (인)

한국과학창의재단 이사장 귀하

(3)

“이 보고서는 2018년도 정부의 재원으로

한국과학창의재단의 지원을 받아 수행된 성과물임 ”

(4)

목 차

1. 요약문··· 1

2. 서론···

3. 연구 수행 내용 및 결과···

가. 연구 수행 내용 ···

나. 연구 수행 결과 ···

4. 결론 및 제언 ···

5. 참고문헌···

[부록]

부록1. STEAM 프로그램 개발 내용 및 결과물(교수학습지도안, 학생용 활동지) 부록2. (학생 산출물 및 학생활동 사진)

(5)

1. 요약문

3D 프린터란 말 그대로 3차원으로 특정 물건을 찍어내는 장비를 말한다. 3차원 캐드 (CAD) 설계도만 있으면 얇은 층을 위로 쌓는 방법으로 3차원 공간 안에 실제 사물을 만 들어 낼 수 있다. 이러한 기능 때문에 3D 프린터는 4차 산업혁명에서 빼놓을 수 없는 기술이 되었다. 4차 산업혁명이 소비자 맞춤형 생산과 유통, 물류 서비스의 기반으로 하 는 다양한 요구들이 있어 3D 프린터로 생산에서 미리 시제품을 만들어보거나 실제 제품 을 생산할 수 있는 기능이 각광을 받는 것이다. 그러나 학교 현장에서는 아직 3D 프린터 의 가격이 비싸 교육용으로 3D 펜으로 코딩 없이 3D 프린터 원리를 경험하는 활동이 많 으나, 3D 펜 역시 펜이나 필라멘트의 가격이 여전히 만만치 않아 방과후 활동이나 동아 리 활동 정도에서 사용되고 있다. 3D 펜은 원래 글루건에서 착안하여 만들어진 도구이 다. 이에 글루건으로 다시 돌아가 글루건을 3D 펜처럼 사용할 수 있지 않을까 하는 생각 이 이 연구의 근간이었다.

결과적으로 본 연구에서는 3D 펜처럼 정교하지는 않지만 글루건 컬러 핫멜트 스틱을 사용하거나 저온 PLA 필라멘트를 이용한 핫멜트 스틱 제작을 통해 3D 펜으로의 활동이 가능함을 확인하였다. 다만 핫멜트 스틱은 접착제의 느낌이 강하여 굳은 후 떼어내는 데 힘이 들어 실리콘 판이 필요하고, 좀 더 얇게 나올 수 있는 노즐이 더 있다면 글루건의 3D 펜으로의 활용이 더 좋았을 것이다. 저온 글루건 심이나 저온 PLA 필라멘트를 이용 하면 좀 더 빨리 굳어 3D 펜처럼 사용하기 용이하였다. 3D 펜처럼 색이 화려하진 않았 지만 학생들이 글루건을 3D 펜처럼 사용하여 3D 펜 활동의 주목적인 3D 프린터 원리를 경험하게 하는 수준은 가능함을 이 연구를 통해 알게 되었다.

2. 서론

◦ 융합인재교육의 핵심키워드에 적합한 프로그램 개발

◦ 3D펜과 같은 최신 경향의 STEAM 도구를 활용하여 학생들의 융합적 사고력과 문제해결 력을 키우면서 흥미와 몰입을 증가시킬 수 있는 프로그램 개발 및 적용

◦융합인재교육에서 과학․기술․공학 기반의 흥미로운 예체능체험을 할 수 있는 학생용 교재와 학생들을 효과적으로 지도할 수 있는 상세한 교사용 지도서 개발

◦융합인재교육 프로그램을 통하여 과학․기술․공학과 예술이 조화를 이루는 직업군에 대한 탐 색을 제공

(6)

3. 연구 수행 내용

(1) 첨단 기술의 원리를 구현하는(STEAM) 프로그램 개발 –

: 최근 들어 STEAM교육에 많이 사용되는 교구 중 하나가 3D프린터이다. 이것은 코딩교육 과 맞물려 많이 보급되고 있으나 아직 가격이 만만치 않다. 코딩 교육에 대한 것을 빼고 3D 프린터의 원리를 알려주는 것으로 3D펜을 이용한 STEAM교육도 많은 현실이다. 그러나 3D 펜의 가격도 3D프린터에 비해 저렴하다는 것이지 역시 학교 현장에서 만만히 사용하기에는 부담이 된다. 3D펜의 원리는 글루건과 원리가 같다. 3D펜으로 할 수 있는 것을 글루건으로 도 할 수 있기에 이를 위한 프로그램을 개발하고자 하였다.

(2) 예술과 첨단 기술이 융합하는(STEAM) 프로그램 개발 및 적용

: 글루건이나 3D펜은 고분자수지에 해당하는 심(필라멘트)이 열에 의해 융해되고 이게 굳는 과정을 통해 3D의 산출물을 만들 수 있는 것이다. 이를 이용하여 학생들의 융합적 사고력과 문제해결력을 키우면서 흥미와 몰입을 증가시킬 수 있는 프로그램 개발 하여 산출물을 만들어 내는 적용을 하도록 하였다.

STEAM 프로그램

구분

프로그램 명

중학교 자유학기제 STEAM 수업 자료 개발 – 글루건으로 만드는 3D 세상 -

학교급 중학교 대상

학년(군) 1학년

중심과목 과학

중심과목 성취기준

영역

[중학교] 24. 과학기술과 인류문명

연계과목

과학 기술 미술

연계과목 성취기준

영역

[중학교 1~3학년][9과 24-02] 과학원리를 이용하여 우리 생활에 필요한 산출물 설계하기 [중학교 1~3학년][9과-05-03] 물질의 상태변화 [중학교 1~3학년]<미술영역> (2) 표현[9미 02-02]

표현 재료와 용구, 방법의 특징을 이해하고 표현 과정을 점검할 수 있다.

개발계획

주제 연번

차시

(시수) 과목 연계(안)

1 4 과학(1) + 미술(3)

2 3 과학(1) + 기술(1) + 미술(1)

3 1 기술(1) + 과학(2)

4 2 미술(2.5) + 기술(0.5)

(7)

◦ 3D펜은 3D 프린터와는 달리 사용하기 쉽고 전문 지식 없이도 접근이 가능하여 드 로잉 아이디어를 입체결과물로 구현할 수 있는 혁신적인 도구이다. 학생들은 연필이 나 색연필 대신 3D펜을 이용해 선과 도형을 그리고 원하는 글씨를 자유롭게 쓸 수 있다. 또한 3D펜은 학생 개개인의 소질과 잠재력에 맞춰 수업량을 조절하면서 사용 법을 익힐 수 있어 학생들의 구조적이고 창의적인 사고발달에 도움을 주는 STEAM 교육도구이다. 그러나 가격이 비싼 면이 이 있어 이를 대체할 만한 것이 글루건이 다. 글루건 심도 컬러가 다양하게 나오고 있어 3D펜의 필라멘트의 효과를 낼 수 있 었다. 다만 글루건 심은 굵게 나오고, 굳는 시간이 늦어 바로 3D펜처럼 쌓아가지 못 할 수 있다는 단점을 가지고 있으나 3D펜의 필라멘트를 글루건 심으로 이용하는 방 법을 탐구하여 3D펜의 효과를 낼 수 있는 프로그램을 개발, 적용하고자 하였다.

4. 연구 수행 결과

가. 수행결과

구분 수행 결과

교수학습지도안 개발 차시 총 10차시([부록 1]참조) 수업 적용 일정 2018. 8. 16. ~ 2018. 10.30 (STEAM 수업)수혜학생 수 중학교 3학년 52명(2개반) 학생 및 교사 만족도조사 10월 30일 실시

교사연구회 STEAM 행사 개최

- 2018.7.21.(토) 10:00~12:00 (사)융합과학교육협회 하 계세미나 : 내용 발표 및 3D 펜 실습

- 2018.11.10.(토) 0:00~12:00 (사)융합과학교육협회 추 계세미나 : 수업결과 발표

논문 또는 학술대회 해당 없음

특허출원(국외, 국내) 해당 없음

나. STEAM 수업 평가 방법 개발 및 적용 성과 조사 (1) 적용대상 및 방법

◦ 적용대상 : 중학교 3학년

(산출물의 경우에는 희망자만 참가하는 경우도 존재할 수 있음.) ◦ 적용방법 : 자유학기제 과학 및 미술 교과 수업에 적용([부록 2]참조)

(2) 효과 검증 내용

◦ 다양한 교과 속에 존재하는 주제를 가지고 효과적인 융합적 수업지도안을 제작하고 적용 하고자 하였다.

◦ 심미적 감수성을 자극하는 활동을 많이 하여 학생들의 인성에 도움이 될 수 있을 지

(8)

알아보고자 하였다.

◦ 다양한 조건에 따라 결과가 달라지는 탐구를 계획하고 수행하는 과정에서 학생들의 창의성과 논리적 사고력을 높일 수 있을 지 알아보고자 하였다.

◦ 최종적으로 탐구 실험의 결과를 피드백하여 최적 조건을 찾도록 하고 그에 맞는 산 출물을 만들도록 하여 자신이 한 탐구에 대한 즐거움을 찾고 적용해 볼 수 있도록 하 였다.

다. STEAM 협력연구 강화 및 확산 실천

(1) (사)융합과학연구회에서 주최하는 하계 세미나에서 그 때까지 개발된 내용 발표.

(가) 2018. 7. 20.(금) ~ 7. 21.(토) 서울 청계산 정토사 회의실 하계 세미나 실시

(나) 2018. 7. 21.(토) 10:00~12:00

: 개발 내용 발표 및 3D 펜을 이용한 캔들 홀더 만들기

(다) 참여교원 : 총 18명

(중학교 교사 10명, 고등학교 교사 6명, 초등학교 교사 3명) (라) 발표 : 한OO 선생님

(2) (사)융합과학연구회에서 주최하는 추계 세미나 발표 예정

(가) 2018. 11. 10.(토) 10:00~12:00 : 장소(의왕시 백운고등학교)

(나) 개발자료 발표 및 학생 산출물 발표

5. 결론 및 제언

가. 교사연구회 참여를 통한 STEAM 프로그램 개발·적용 관련 좋았던 점과 어려웠던 점 (1) 좋았던 점

- 과학 교과 선생님이 아닌 미술 교과 선생님이 주도적으로 개발 및 적용에 참여하여 학생들의 창의적 활동을 할 수 있었다.

- 자유학기제 프로그램으로 생각보다 학생들의 반응이 흥미로워하여 좋았다.

(2) 어려웠던 점

- 협약 체결 기간과 결과보고와 시기가 안 맞아 2학기 자유학기제에 적용을 하고 있 었는데 다 적용하지 못하고 결과보고를 쓰게 되어 아쉬웠다.(결과보고는 협약 체결 기간과 같아야하는 것이 아닌가 하는 생각이 든다. 운영안내에 적혀 있기는 했으나

(9)

협약 체결 종료일이 결과보고일이 거라는 착각을 하기 쉽게 되어 있었다고 여겨짐.)

나. STEAM 수업 실시 학생 인터뷰 - 3학년 박○○

“ 과학축전에서 3D 펜으로 만들기를 한 적은 있었으나 3D 펜이 글루건에서 아이디어 를 얻었다는 사실을 처음 알아 신기했다. 3D 프린터는 굉장히 어려운 것이라 생각 하고 있는데 3D 펜이랑 원리가 같다고 하니 도전해보고 싶은 생각이 많이 들었다.

글루건으로도 3D 펜처럼 사용하기 위해 녹인 글루건 심을 빨리 식게 하기 위해 선 풍기를 이용하는 아이디어를 냈지만 처음엔 바람에 흩날려버렸다. 좀 더 약한 손 선 풍기를 사용하고 나중에 저온 글루건을 사용하였을 때는 잘 말라 기분이 좋았다. 글 루건으로 만든 작품은 말랑거려 3D 펜으로 만든 것과는 다른 느낌이었다. 글루건에 3D 펜의 필라멘트를 넣어보는 방법을 이용할 수 있다고 선생님께서 말씀하셨는데 꼭 해봐야겠다.”

- 3학년 최△△

“ 3D 펜을 처음으로 이용해보았다. 속도를 조절하니 입체적으로 필라멘트를 쌓아 올 릴 수 있어 신기하고 재미있었다. 글루건으로는 평면으로 하여 수학의 전개도처럼 이어붙이는 방법이 제일 잘 만들 수 있었던 것 같다. 미술 시간에 과학적 원리를 통 해 작품을 만든다는 사실이 새로웠다. 머릿속에서 생각한 다양한 입체를 만들어보는 것이 좋았다. 수업을 통해 3D 프린터는 내가 직접 손을 움직여 필라멘트를 쌓아가 는 것을 프린터가 해주고, 내 생각하는 모양을 프린터가 해주기 위해 코딩이라고 하 는 것을 하는 것이라는 것을 알게 되었다. 케이크토퍼 만드는 것은 글루건으로 했을 때 제일 쉽고 예쁜 거 같다. 컬러 심이 아니더라도 투명 심에 나중에 색을 입혀되어 잘 활용할 것이라는 생각이 들었다.”

⇒ 인터뷰를 한 학생들은 일단 신기해하는 반응이 많았고, 계속 자신들이 생각한 것 을 만들어보고자 하는 의지를 보였다.

다. STEAM 교사연구회와 해당 STEAM 수업 프로그램 발전을 위한 개선 방안

- 3D 펜으로 수업을 하려면 1인 1대의 3D 펜을 구입했어야하는 데 우리의 프로그램 은 다 구입하지 않고 글루건을 이용해보고자 하는 것이었다. 기존 글루건에 얇은 노즐 을 제작할 수 있다면 글루건의 3D 펜화에 큰 역할을 할 수 있었을텐데, 생각보다 제 작이 어려웠고 그 가격이 비싸 글루건을 3D 펜으로 사용하려는 우리 프로그램 취지에 맞지 않아 그냥 글루건으로 작품을 만들어보았다. 적어도 12월까지의 시간이 주어졌다 면 학생들과 그 방법을 찾아 토론하고 제작해볼 수 있지 않았을까 아쉬움이 남는다.

(10)

- 이번 STEAM 교사연구회는 3월에 빠르게 제안서를 받아 진행하였기는 하지만 프로 그램을 개발하여 적용하기에 10월까지는 빠듯한 느낌이 많다. 4월 협약 체결이므로 적 어도 11월 말까지는 (예전 STEAM교사연구회는 1월 초 12월 말까지 결과보고서 제출 이었음) 기간을 주어야 한다는 생각이 많이 들어 진행기간에 대한 개선이 필요하다.

라. 교사연구회를 통해 참여 교사의 STEAM 수업 소감

[최OO (운중중 미술 교사)]

- 3D펜이 처음에 예상했던 것처럼 잘 만들어지지 않아 당황했지만 학생들이 생각했었던 것 보다 잘 만들어서 놀라웠습니다. 명화를 선정 할 때 원근법보다는 외곽선이 강조되 고 단순하게 표현된 작품을 선정하였습니다. 학생들이 표현하기도 쉽고 사물을 작가만 의 개성으로 재구성된 작품을 학생들이 다시 입체적으로 생각하여 제작하는 과정이 재 미있을 것 같아 주로 인상주의 작품을 골랐습니다. 쇠라의 <그랑자트섬의 일요일 오 후>는 인물의 형태가 단순하긴 하지만 포즈에 따른 형태 변화가 입체적으로 표현하기 어려운 면이 많았습니다. 정물화가 작품으로 만드는데 학생들이 쉽게 할 수 있었습니 다. 배경이 너무 커져서 입체 조형물과의 크기 비율이 맞지 않아 아쉬웠습니다.

- 입체 표현 수업할 때 클레이로 소조를 하거나 비누로 조각하는 것 밖에는 없었는데 미 술과 과학과의 만남으로 새로운 미술 재료로 깍거나 붙이는 것 외에 3D펜으로 그리듯 이 표현하는 방법이 신선하고 재미있었습니다. 다음에는 다른 주제로 구성하여 수업하 고 싶은 생각이 들었습니다.

마. 기타 사항 및 시사점

- 3D 펜은 3D 프린터의 공학적 원리를 설명하고, 이를 미술 작품으로 승화시킬 수 있는 좋은 도구이다. 특히 TRIZ의 원리에서 전환에 대한 것을 미술 명화작품을 통 해 입체를 구현하는 방식을 통해 활동함으로 얻을 수 있었다.

- 3D 펜 대신 글루건과 컬러 핫멜트 심을 이용하여 3D 프린터의 원리 설명은 가능 하였으나 3D 펜처럼 자유롭게

(11)

[부록1] STEAM 프로그램 개발 내용 및 결과물

중학교 자유학기제 STEAM 수업 자료 개발 -글루건으로 만드는 3D 세상-

1. STEAM 프로그램 개발·적용 교육과정

연번 차시 (중심과목)

2015 개정 교육과정 성취기준

(연계과목) 성취기준 영역 1 1~4/10 [9 미 02-04] 주제의 특징과 표현 의도에 적합한 조형 요소와 원리

를 탐색하여 효과적으로 표현할 수 있다.

[중학교 ]24. 과학기 술과 인류문명 2 5~7/10 [9 과 24-02] 과학 원리를 이용하여 우리 생활에 필요한 산출물 설

계하기

[중학교 1-3 학년]미 술영역(2)표현

3 8/10

[9 미 02-03] 표현 재료와 용구, 방법의 특징을 이해하고 표현 과정 을 점검할 수 있다.

[9 과 05-03] 물질의 상태변화에 대해 이해할 수 있다.

[중학교 1-3 학년]과 학. 물질의 상태변화

4 9~10/10 [9 미 02-04] 주제의 특징과 표현 의도에 적합한 조형 요소와 원리 를 탐색하여 효과적으로 표현할 수 있다.

[중학교 1-3 학년]미 술영역(2)표현

2. STEAM 프로그램 총괄표(총 10차시)

차시 주요내용

1~4 /10

주제(단원)명 3D 펜 : 역사 알기와 사용하기

- 기술의 3D 프린터 개발 역사와 연계하여 3D 펜의 개발 과정에 대해 이해하도록 한다.

Co 3D 프린터를 이용할 수 없는 환경에서 입체적 모형을 만들어보고 싶다.

CD 입체적 모형을 3D 펜을 이용하여 만들어 보자.

ET 명화 속 입체 모형을 찾아 3D 펜을 사용하여 만들어보자.

5~7 /10

주제(단원)명 3D 펜과 글루건 비교하여 활용하기

- 3D 펜의 가격이 비싼 단점을 해결하기 위해 3D 펜이 나오게 된 원리가 되는 글루건을 이용 하여 3D 펜의 효과를 낼 수 있는 지 알아본다.

Co 3D 펜도 없는 상황에서 입체적 캔들 홀더를 친구에게 선물하고 싶다. 어떻게 할까?

CD 글루건을 이용하여 만들어 보자.

ET 나만의 글루건 캔들 홀더를 만들어 친구에게 선물하기

8 /10

주제(단원)명 글루건 심 탐구하기

- 글루건 심은 금방 굳지 않는다. 금방 굳는 방안을 탐구하도록 활동을 구성한다.

Co 글루건 심이 금방 굳지 않아 3D 펜처럼 사용하기 힘든 상황을 어떻게 해결할까?

CD 글루건 심을 빨리 굳게 하는 방법을 탐구하자.

PLA 필라멘트를 이용한 글루건 심을 만들어보자.

9~10 /10

주제(단원)명 나만의 산출물 만들기

- 글루건을 이용하여 나만의 창작물을 만들기 위해 도안을 설계하여 실제 만들어본다.

Co 나만의 스토리를 만들어 글루건을 이용하여 꾸며보자.

CD 글루건으로 생각한 창작물을 만들려면 어떻게 도안을 설계할지 생각하여 본다.

ET 만든 창작물을 친구에게 설명하고 자랑하기.

(12)

3. STEAM 프로그램 차시별 수업지도안 가. 1~3차시 수업 지도안

1) 수업 개요

중심과목 미술 학교급/학년(군) 중학교/1 학년

중심과목 성취기준

영역

[중학교] (2) 표현 중심과목

성취기준

[9 미 02-02] 주제에 적합한 표현 과정을 계획할 수 있다.

주제(단원)명 3D 펜 : 역사 알기와 사용하기 차시 1-3/9

학습목표

※ 3D 펜을 잘 사용할 수 있다.

※ 명화 속에서 입체적 도형물을 찾아 3D 펜으로 만들 수 있는 설계를 할 수 있다.

※ 명화 속 입체적 도형물을 3D 펜으로 표현할 수 있다.

연계과목 과학 연계과목

성취기준 영역 [중학교 1~3학년] 24. 과학기술과 인류문명

STEAM 요소

S ※ 미래 과학 기술(물리), 물질의 상태변화(화학) T ※ 3D 프린터 원리

E

A ※ 기술 개발과 연관된 역사, 미술(작품감상하기, 표현하기) M ※ 입체와 평면

개발 의도

- 3D 펜의 사용법을 익힌다.

- 3D 펜 사용을 통해 3D 프린터의 역사에 대해 이해한다.

- 미술 작품에서 3D 요소를 찾아내어 나만의 미술 작품으로 탄생시킬 수 있다.

4 차 산업혁명에 쓰일 과학 기술 중 하나가 3D 프린터이다. 3D 프린터를 이용하려면 코딩 교육이 되 어 프로그램을 익히는 과정이 필요한데다 3D 프린터 가격이 만만치 않다. 산출물이 만들어지기까지 시 간이 걸려 학생들에게 바로 피드백이 주어지지 않아 지루함을 느끼는 학생들도 있다. 이에 3D 프린터의 원리도 이해하고 바로 자신의 의도대로 그림 그리듯 3D 조형물을 만들 수 있는(물론 평면을 입체적으로 연결하는 방법이 주를 이루기는 하지만) 것이 3D 펜이다. 이러한 점 때문에 아티스트 중에는 일부 조형 물을 3D 펜을 이용하여 만드는 경우도 있다. 이러한 점을 이용하여 학생들이 미술 작품과 3D 펜을 접 목시키고자 하는 프로그램을 개발해보고자 하였다.

STEAM 학습준거

상황 제시

상 황 제 시

3D 펜으로 평편한 명 화를 입체적인 작품으 로 만들고 싶다.

창 의 적 설 계

창의적 설계

나만의 입체적 미술 작품 탄생!

감 성 적 체 험 명화를 감상하고, 그 중 입체적

작품이 될 만한 요소를 뽑아내어 설계도를 그려보자.

감성적 체험

(13)

2) 교수-학습 활동

가) 1차시 학습

과정 교수-학습 활동 학습자료 및

유의점

도입 ( 15 분)

Co

- 4 차 산업에 필요한 도구로 알려진 3D 프린터의 역사와 원리에 대해 알고 싶다.

(https://www.youtube.com/watch?v=R44r51qhKx0 7:47) - 3D 펜이 무엇인지 역사와 쓰임에 대해 알고 싶다.

동영상

전개 ( 25 분)

Co 3D 펜을 잘 사용하고 싶다.

CD 3D 펜의 각 명칭과 사용법을 익히자.

(https://www.youtube.com/watch?v=7R0S_jlP_sg 7:51)

색 필라멘트를 잘 활용하여 다양한 도형이나 선을 이용한 형태를 만들어보 자.

화상을 입지 않도록 유의하면서 만들어보자.

동영상

Tip! 3D 펜을 사용할 때 유의점을 잘 이해시킨 후 활동

정리

( 5 분) ^ET 만든 산출물을 친구들과 같이 감상해보자.

나) 2차시 학습

과정 교수-학습 활동 학습자료

및 유의점 도입

( 5 분)

Co 서양과 한국의 근대 회화 중 회화의 평면성을 강조한 작품을 선정하여 감상해 보자

ET 입체적으로 표현하고 싶은 작품을 선정하여 모둠을 구성한다.

전개 ( 30

분)

ET CD

명화 안에서 입체와 배경으로 표현할 부분을 모둠별로 토의한다.

ET CD

1. 모둠별로 선택한 명화의 표현적 특징에 대해 이야기를 나눈다.

2. 모둠 활동에서 각자 명화 속에서 입체로 표현할 부분을 정한다.

ET

3D 펜으로 입체로 표현할 부분을 활동지에 다각도에서 본 모습을 상상하여 로잉한다.

활동지 작 성

정리 ( 10

분)

다음 시간 수업 활동을 예고한다.

(14)

다) 3차시 학습

( 5 분)

Co 명화 6 점의 작가와 작품의 표현적 특징에 대해 이야기를 나눈다 3D 펜 사용 방법과 유의 사항을 설명한다.

전개 ( 30

분)

CD 선택한 명화의 배경을 명화의 표현 특징을 잘 살려 줄 수 있는 재료를 선택하 여 도화지에 그린다.

모둠원이 돌아가면서 3D 펜으로 자신이 표현하기로 했던 부분을 도안대로 만든다

Co 우드락으로 입체 배경 제작 과정을 설명한다.

3D 펜으로 제작한 부분을 명화처럼 붙일 수 있도록 설명한다.

CD 우드락으로 만든 입체 배경에 전 시간에 그린 명화 배경을 붙인다.

모둠에서 개별 작업했던 입체 작품들을 명화와 같이 본드와 글루건으로 붙인다.

ET 입체 명화를 마무리하여 완성한다.

정리 ( 10

분)

ET 배경 그림을 모둠별로 감상한다.

라) 4차시 학습

(5 분) ^Co 감상 보고서 작성 요령을 설명한다.

전개 ( 35 분)

CD 부족한 부분에 대한 추가 작업을 마무리하여 작품을 완성한다.

Co 감상 보고서 작성 요령을 설명한다.

P.M.I. 작성 작성 방법을 설명한다.

CD 자기 작품 감상 보고서를 작성한다.

모둠별로 모둠 구성원들끼리 서로의 작품을 감상하고 P.M.I.를 작성하여 당사자 에게 전달한다.

각 모둠의 대표자가 앞으로 나와 작품을 반 친구들에게 설명하고 질문에 답한다.

정리 ( 5

분)

ET 각 모둠 작품에 대한 선생님의 감상평을 이야기 한다.

(15)

나. 5~7차시 수업 지도안

1) 수업 개요

중심과목 과학 학교급/학년(군) 중학교/1 학년

영역

[중학교] (2) 표현 중심과목

성취기준

[9 미 02-02] 주제에 적합한 표현 과정을 계획할 수 있다.

주제(단원)명 3D 펜과 글루건 비교하여 활용하기 차시 4-6/12

학습목표

※ 3D 펜과 글루건을 비교할 수 있다,

※ 3D 펜으로 캔들 홀더를 만들어보고, 글루건을 이용하여서 같은 캔들 홀더를 만들어보자.

※ 캔들 홀더를 만들기 위해 도안을 설계할 수 있다.

성취기준 영역 [중학교 1~3학년] 24. 과학기술과 인류문명

STEAM 요소

S ※ 미래 과학 기술(물리), 물질의 상태변화(화학) T ※ 3D 프린터 원리

E

A ※ 기술 개발과 연관된 역사, 미술(표현하기) M ※ 입체와 평면

개발 의도 3D 펜의 가격이 만만하지 않은 상황에서 3D 펜의 효과를 글루건으로 낼 수 있는 지 확인하 고, 상대적으로 값싼 실제로 창작물을 만들어볼 수 있다.

4 차 산업혁명에 쓰일 과학 기술 중 하나가 3D 프린터이다. 3D 프린터를 이용하려면 코딩 교육이 되 어 프로그램을 익히는 과정이 필요한데다 3D 프린터 가격이 만만치 않다. 산출물이 만들어지기까지 시 간이 걸려 학생들에게 바로 피드백이 주어지지 않아 지루함을 느끼는 학생들도 있다. 이에 3D 프린터의 원리도 이해하고 바로 자신의 의도대로 그림 그리듯 3D 조형물을 만들 수 있는(물론 평면을 입체적으로 연결하는 방법이 주를 이루기는 하지만) 것이 3D 펜이다. 그러나 3D 펜의 가격도 만만치 않고 필라멘트 가격도 비싸 재료비가 많이 든다. 그렇다면 3D 펜이 만들어진 원리가 글루건에서 아이디어가 착안되었 기 때문에 다시 거꾸로 글루건을 이용하여 3D 펜의 효과를 내어보도록 프로그램을 개발해보고자 하였 다.

상황 제시

상 황 제 시

3D 프린터도 3D 펜도 없는 상황에서 캔들 홀더를 친구에게 선물 하고 싶다.

창 의 적 설 계

나만의 캔들 홀더를 글루건으로 만들어 친구에게 선물한다.

감 성 적 체 험 글루건을 이용하여 캔들 홀더를

만드는 방법을 설계하여 보자.

감성적 체험

(16)

2) 교수-학습 활동(5~7차시) 학습

과정 교수-학습 활동 학습자료 및

유의점

도입 ( 45 분)

5 차시

Co 3D 펜으로 만들었던 캔들 홀더를 감상한다.

이 수업에서는 3D 펜이 없다.

어떻게 캔들 홀더를 새로이 만들까?

내가 만든 캔들 홀더를 친구 생일 선물(혹은 부모님)로 주도록 만들어 보자.

CD 3D 펜으로 캔들 홀더를 만들어보자.

이 전 수업에서 만 든 캔들 홀더 사진

Tip! 앞 수업에서 만들었던 캔들 홀더 사진들을 PPT 로 만들어 보여준다.

전개 ( 45 분)

6 차시

CD

- 글루건을 사용하여 다양한 도형을 그려보자.

글루건으로 다양한 굵기의 선과 점을 그려보자.

글루건으로 만들 캔들 홀더를 설계해보자.

- 실리콘 필름 밑에 설계한 그림을 붙이거나 직접 그려 넣는다.

- 색심을 적절하게 이용하여 캔들 홀더를 만들어 나가보자.

- 평면의 기하학 무늬를 이용하여 정육면체를 만들어 또 다른 캔들 홀더를 만들어보자.

- 평면을 입체로 만들려면 어떻게 연결을 해야 할까 생각해보자.

글루건은 3D 펜만 큼 금방 굳지 않는 다. 이를 해결할 방 법을 생각하면서 제작해보도록 한다.

정리 ( 45 분)

7 차시

CD 충분히 굳힌 후 실리콘 필름에서 분리시킨 후 입체로 연결하자.

LED 초를 넣어 캔들 홀더를 완성한다.

생일선물이기 때문에 축하 문구를 끊김 없이 케이크 토퍼를 만들어보자.

ET 케이크 토퍼와 함께 잘 포장하여 선물을 하자.

원하는 글자를 끊 기지 않거나 사이 를 글루건으로 연 결해주면 된다.

Tip! 다양한 케이크 토퍼 PPT 보여줌

(17)

나. 8차시 수업 지도안

1) 수업 개요

중심과목 과학 학교급/학년(군) 중학교/1 학년

영역

[중학교 1-3] 물질의 상태변화 중심과목 성취기준

[9 과 05-03] 물질의 상태변화에 대해 이해할 수 있다.

주제(단원)명 글루건 심 탐구하기 차시 7/9

학습목표 ※ 3D 펜 필라멘트의 성분에 대해 이해한다.

※ 3D 펜 필라멘트을 이용하여 글루건 심을 제작할 수 있다.

성취기준 영역 [중학교 1~3학년] 24. 과학기술과 인류문명 STEAM

요소

S ※ 미래 과학 기술(물리), 물질의 상태변화(화학) T ※ 3D 프린터나 펜 필라멘트 성분

개발 의도 글루건 심은 빨리 굳지 않는 단점을 가지고 있다. 그렇다면 글루건에 3D 펜 필라멘트를 이 용하면 되지 않을까하여 글루건에 사용가능한 필라멘트를 만들어보고자 하였다.

컬러 글루건 심이 있어 다양한 색의 입체물을 만들 수 있지만 글루건 심은 빨리 굳지 않고 장점이 될 수는 있지만 말랑거림 때문에 단단함을 요구할 때 사용이 애매한 경우가 있다. 글루건에 3D 펜 필라멘 트를 사용할 수 있다면 글루건을 3D 펜과 더 유사해지지 않을까 하여 이를 위한 글루건 심과 3D 펜 필라멘트 탐구를 통한 글루건 용 필라멘트를 제작해보고자 하였다.

상황 제시

상 황 제 시

글루건 심이 빨리 굳 도록 할 수는 없을까?

창 의 적 설 계

글루건 용 필라멘트를 직접 만들어보자.

감 성 적 체 험 글루건 심을 빨리 굳게 하는 방

법을 탐구하고, 3D 펜 필라멘트 를 글루건에 사용할 수 있는 방 법을 탐구한다.

감성적 체험

2) 교수-학습 활동 학습

과정 교수-학습 활동 학습자료 및 유의점

도입 ( 10 분)

Co 글루건 심을 빨리 굳게 할 수 없을까?

CD 조별 자신들만의 방법을 발표하도록 한다.

사전 생각을 해오도록 하여 조별 준비물을 미 리 준비해주도록 한다.

전개 ( 35 분)

CD 어떤 조의 방법이 가장 빨리 굳는 지 탐구하도록 한다.

- 손에 묻지 않게 굳을 때까지의 시간을 재도록 한다.

Co 글루건에 3D 펜 필라멘트를 사용할 수 있을까?

CD - 저온 3D 펜 필라멘트가 어떤 온도에서 녹는 지 조사한다.

- 중탕을 통해 필라멘트를 녹인다.

- 말랑해진 필라멘트를 글루건에 들어가는 심의 형태로 성형한다.

Tip! 굳는 정도를 확인 할 때는 뜨거울 수 있 으므로 손으로 확인하 지 않고 이쑤시개와 같 은 도구를 활용한다.

Tip! 저온 필라멘트는 흐를 정도로 녹이기는 힘들기 때문에 말랑해 진 필라멘트를 손으로 성형시키도록 한다.

정리

( 5 분) ^ET 글루건 필라멘트를 완성하여 작동시켜 본다.

(18)

4. 학생활동지 / 학생참고자료

3학년 ( )반 ( )번 이름( )

평면에서 입체로 표현하기

(3D펜을 활용하기)

● 작품에서 입체로 표현할 부분에 ○ 하세요.(1인당 1개씩)

▶ 명화 제목/ 작가명 :

● 나의 입체 작품에 대한 친구들의 P.M.I 붙이기 자기 작품 평가

1 작품 계획서를 성실하게 하였는가? 예/아니오

2 선택한 작품의 표현 특징을 잘 이해하였는가? 예/아니오

3 2번의 사항을 작품 배경에 잘 드러나도록 표현하였는가? 예/아니오

4 계획한 대로 환조로 표현되었는가? 예/아니오

5 3D펜과 심의 특징을 잘 활용하여 명화의 일부분을 제작하였는가? 예/아니오 6 수업 전 과정에서 성실하고 적극적으로 참여하였는가? 예/아니오

선택한 명화 표현

특징

작품에 자신이 기여한 부분 설명하기

잘된 점 (이유쓰기)

아쉬운 점 (이유쓰기)

(26)

차시 4~6/9

글루건으로 나만의 캔들 홀더 만들기

* 목적

가. 글루건을 3D펜처럼 활용할 수 있다.

나. 글루건과 글루건 컬러스틱을 이용하여 나만의 캔들 홀더를 만들 수 있다.

* 준비물

: 글루건, 글루건 컬러스틱, 실리콘 패드, 3D 펜, 3D 색별 필라멘트, OHP필름, 스카치테이프

* 유의사항

가. 3D펜과 마찬가지로 글루건의 앞부분도 뜨거우므로 화상을 입지 않도록 주의한다.

( 저온용 글루건을 사용하면 화상의 위험성을 감소시킬 수 있다.)

나. 3D펜과 달리 글루건 스틱(심)은 금방 굳지 않으므로 입체를 만들 때 평면으로 만든 후 입체를 만 드는 방법을 강구한다.

다. 글루건은 3D펜처럼 모터가 달려있지 않아 자신의 힘으로 조절을 하여야하므로 일정한 힘을 줄 수 있도록 노력한다.

* 탐구활동 1– 글루건으로 선과 점 그리기

- 글루건을 이용하여 다양한 크기의 선과 점을 그려보자.

(종이의 선과 점 도안 위에 OHP필름을 댄 후 그려보자.)

→ 굵기를 조절하기 위해서는 어떻게 글루건의 힘을 조절해야하는가?

(27)

* 탐구활동 2– 캔들 홀더를 만들어보자.

1. 캔들 홀더를 디자인해보자.

2. 디자인을 바탕으로 3D 펜을 이용한 나만의 캔들 홀더를 만들어보자.

(28)

3. 3D펜으로 만든 자신의 캔들 홀더를 글루건을 이용하여 만들어보자.

4. 3D펜을 사용할 때와 글루건을 사용하여 캔들 홀더를 만들 때 어떠한 어려움이 있는 지 써보자. 이 를 해결하기 위해서 어떤 방법을 사용할 수 있을지 생각해보자.

(29)

5. 교사자료

차시 4~6/9

글루건으로 나만의 캔들 홀더 만들기

* 목적

가. 글루건을 3D펜처럼 활용할 수 있다.

나. 글루건과 글루건 컬러스틱을 이용하여 나만의 캔들 홀더를 만들 수 있다.

* 준비물

: 글루건, 글루건 컬러스틱, 실리콘 패드, 3D 펜, 3D 색별 필라멘트, OHP필름, 스카치테이프

* 유의사항

가. 3D펜과 마찬가지로 글루건의 앞부분도 뜨거우므로 화상을 입지 않도록 주의한다.

( 저온용 글루건을 사용하면 화상의 위험성을 감소시킬 수 있다.)

나. 3D펜과 달리 글루건 스틱(심)은 금방 굳지 않으므로 입체를 만들 때 평면으로 만든 후 입체를 만 드는 방법을 강구한다.

다. 글루건은 3D펜처럼 모터가 달려있지 않아 자신의 힘으로 조절을 하여야하므로 일정한 힘을 줄 수 있도록 노력한다.

* 탐구활동 1– 글루건으로 선과 점 그리기

- 글루건을 이용하여 다양한 크기의 선과 점을 그려보자.

(종이의 선과 점 도안 위에 OHP필름을 댄 후 그려보자.)

→ 굵기를 조절하기 위해서는 어떻게 글루건의 힘을 조절해야하는가?

- 글루건에 일정한 힘을 주고 3D펜과 같이 속도를 조절한다. 천천히 움직이면 굵게, 빠르게 움직 이면 얇게 표현된다.

- 글루건에 가해지는 힘을 세게 하면 글루 스틱(심)이 좀 더 두껍게 나온다. 이를 활용하여 굵고 얇은 점과 선을 표현할 수 있다.

(30)

* 탐구활동 2– 캔들 홀더를 만들어보자.

1. 캔들 홀더를 디자인해보자.

2. 디자인을 바탕으로 3D 펜을 이용한 나만의 캔들 홀더를 만들어보자.

(31)

3. 3D펜으로 만든 자신의 캔들 홀더를 글루건을 이용하여 만들어보자.

학생 캔들 홀더 작품

(좌 – 글루건으로 제작 , 우 – 3D 펜으로 제작)

4. 3D펜을 사용할 때와 글루건을 사용하여 캔들 홀더를 만들 때 어떠한 어려움이 있는 지 써보자. 이 를 해결하기 위해서 어떤 방법을 사용할 수 있을지 생각해보자.

가. 종이컵을 이용하여 둥글게 캔들 홀더를 만든 경우 3D펜은 종이컵에 OHP필름을 직접 부착하고 그 위에 바로 그릴 수 있었으나, 글루건은 금방 굳지 않아 바로 그리기 힘들다.

[해결 방안 예시]

- 종이컵에 얼음을 넣고 그려본다.

- 종이컵 베이스 실리콘 필름을 펴 놓고 그 위에 그림을 그림 후 흘러내리지 않을 정도로 굳으면 종이컵 위에 올려놓고 연결 마무리를 짓는다.

(글루건으로 만든 경우 굳어도 3D펜 필라멘트처럼 딱딱하지 않으므로 완전히 굳은 다음 연결하여 도 무방하다.)

나. 사각기둥(직육면체) 등의 다각형을 이용하여 만든 경우에는 전개도처럼 평면으로 만든 후 굳을 때 까지 기다린 후 연결하여 입체로 만들면 되나, 3D펜보다 말랑거려 연결하는 데 좀 더 노력이 필 요하다.

[해결 방안 예시]

- 직육면체 캔들 홀더의 경우 너무 높은 모양이 아닌 높이를 적절히 조절하여 말랑거림에 영향을 최소화시키도록 한다.

다. 글루건은 접착제 성분이 강해 OHP필름에 그린 경우 부착되어 잘 떼어지지 않는다.

[해결 방안] 글루건의 경우 실리콘 필름(실리콘 패드)를 사용하면 잘 떨어진다.

자료출처 -3D 스팀펜 도안집

-3D 프린팅펜 지도사 양성과정

(32)

6. 차시별 학생 평가기준 및 방법

차시 평가기준(성취수준) 평가방법 평가도구

1~3 /9

상 3D 프린터와 3D 펜의 원리를 잘 이해하고, 3D 펜을 이용한 창의적인 입체 산출물을 잘 완성함.

활동 평가 자기/동료평가지

(학생용) 중 3D 프린터와 3D 펜의 원리를 잘 이해하고, 3D 펜을

이용한 입체 산출물을 잘 완성함.

하 3D 프린터와 3D 펜의 원리를 잘 이해하지 못했고, 3D 펜을 이용한 입체 산출물이 겨우 완성함.

4~6 /9

상 글루건을 3D 펜처럼 잘 활용하여 창의적인 입체 산 출물을 잘 완성함.

활동 평가 자기/동료평가지

(학생용) 중 글루건을 3D 펜처럼 활용하여 입체 산출물을 완성함.

하 글루건을 3D 펜처럼 잘 활용하지 못하였으며, 입체 산출물을 완성하지 못함.

7 /9

상

글루건 사용할 때의 문제점을 잘 인식하여, 해결하 기 위한 의견을 적극적으로 내어 탐구적으로 문제해 결을 위해 노력함.

관찰평가 관찰평가지

중

글루건 사용할 때의 문제점을 인식하여 해결하기 위 한 의견을 소극적으로 내었으며, 탐구적으로 문제해 결을 위해 노력함.

하

글루건 사용할 때의 문제점을 인식하였으나 해결하 기 위한 의견을 적극적으로 내지 못했으며, 탐구적 으로 문제해결을 하지 못함.

8~9 /9

상 스토리가 있는 입체적 산출물을 위한 도안 설계를 잘 하여 산출물을 훌륭하게 완성함.

산출물평가 산출물 평가지

중 스토리가 있는 입체적 산출물을 위한 도안 설계를 하여 산출물을 완성함.

하 스토리가 있는 입체적 산출물을 위한 도안 설계를 잘하지 못하여 산출물을 완성하지 못함.

가. 자기/동료평가지(1~3차시)

평가방법 평가기준 평가

상 중 하

자기평가

3D프린터와 3D펜에 대해 잘 알고 있다.

3D펜을 잘 사용할 수 있다.

명화 감상 후 입체적 도안을 잘 설계하였다.

3D펜을 잘 사용하여 작품을 입체적으로 잘 만들었다.

동료평가 미술 작품이 입체적으로 잘 만들어졌다.

활동에 적극 참여하였다.

(33)

나. 자기/동료평가지(4~6차시)

상 중 하

자기평가

글루건을 3D펜처럼 잘 사용할 수 있다.

만들고자 하는 캔들 홀더를 잘 표현하였다.

캔들 홀더 도안을 잘 설계하였다.

3D펜과 글루건을 안전하게 잘 사용하였다.

동료평가 케이크 토퍼와 캔들 홀더를 잘 만들었다.

활동에 적극 참여하였다.

다. 관찰평가지(7~9차시)

상 중 하

관찰 평가

탐구적 사고를 하는가?

문제해결을 위한 사고를 하는가?

문제해결을 위해 다양한 시도를 해보는가?

라. 산출물 평가지(10~12차시)

주제명 글루건으로 3D 입체 산출물 만들기

평가 영역 평가항목

평가

(매우우수5, 우수4, 보통3, 미흡2, 매우미흡1)

5 4 3 2 1

개별 평가

(25)

주제선정 - 자신이 선물하고자 하는 입체적 산출물 에 대해 창의적인 표현을 하였는가?

창의적 설계 - 입체적 산출물 도안을 창의적으로 설계 하였는가?

입체적 산출물

완성도 - 입체적 산출물의 완성도가 높은가?

합계 동료

평가 (25)

모둠원(번호) ○○○ △△△ □□□ ×××

입체적 산출물 종합적 평가

종합 평가

(50)

개별 점수 +동료 평가 점수

상(40이상), 중(25이상), 하(25미만)

※ 평가 노하우 : 하나만 덜렁 만드는 게 아니라 스토리가 있도록 1~3개 정도 만들도록 한다.

예를 들어 동물농장이라는 제목으로 풀밭을 표현하고 동물을 만들거나 놀이동 상이라는 제목으로 놀이기구를 표현하는 등 공간을 꾸미는 산출물을 평가할 수 있도록 한다. 동료 평가는 다 만들어진 전체에 대해 점수를 부여하도록 한다.

(34)

7. 학교생활기록부 기재 예시

항목 학생부 기재 예시

교과학습발달상황 세부능력 및 특기사항

(과학) 글루건을 3D 펜처럼 활용하므로 미래과학기술에 대한 이해도가 높아짐.

(미술)

- 명화 감상을 통해 입체적 요소를 잘 찾아냈으며, 3D 펜을 이용하여 입체적 미술 작품으로 훌륭하게 재탄생시킴.

- 글루건을 이용하여 3D 입체 캔들 홀더를 창의적으로 설계하여 자신만의 생각을 표현하여 훌륭하게 완성함

(수학) 3D 펜의 역할을 글루건을 이용하여 평면을 입체로 만들도록 설계하여 3D 입체물을 잘 만들어냄.

(35)

[부록2] 학생 산출물 및 학생활동 사진

(36)