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Academic year: 2022

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(1)

빛의

빛의 반사와 반사와 굴절 굴절

(SCI

(SCI--ART ART 프로그램 프로그램))

빛의

빛의 반사와 반사와 굴절 굴절

(SCI

(SCI--ART ART 프로그램 프로그램))

강선화(과학), 서정선(수학)

경기도과학교육원 SCI-ART 교육연구회

(2)

SCI-ART 교육연구회 소개

-SCI-ART 교육 연구회

연구회명 : SCI-ART 교육연구회

연구회원 : 초중고교사, 전문직 회원 18명

연구회원 : 초중고교사, 전문직 회원 18명

연구회 설립 : 2010년 07월

(3)

SCI-ART교육연구회 교육활동 내용(1)

1 •• 20102010년년 0707월월 연구회연구회 설립설립

2

•• 20102010년년 0909월월 경기도경기도 슈퍼영재슈퍼영재 사사교육사사교육 교육과정교육과정 및및 프로그램

프로그램 개발개발

3

•• 20112011년년 0101월월 영국영국 노팅햄노팅햄 트랜트대학교트랜트대학교 주관주관 과학예술과학예술 융합융합 캠프

캠프 학생학생 인솔인솔 및및 프로그램프로그램 참여참여

4 •• 20112011년년 0202월월 SCISCI--ART ART 워크숍워크숍 개최개최((화성화성 라비돌라비돌))

(4)

SCI-ART교육연구회 교육활동 내용(2)

5 •• 20112011년년 0404월월 SCISCI--ART ART 워크숍워크숍 개최개최

((과학교육원 과학교육원))

6 •• 20112011년년 0505월월 SCISCI--ART ART 워크숍워크숍 개최개최

((과학교육원 과학교육원))

7 •• 20112011년년 0707월월 SCISCI--ART ART 워크숍워크숍 개최개최

((과학교육원 과학교육원))

8 •• 20112011년년 0808월월 SCISCI--ART ART 워크숍워크숍 개최개최

((과학교육원 과학교육원))

(5)

STEAM 교육의 필요성

1 •• 과학적 과학적 소양 소양 함양 함양

•• 차세대 차세대 교육활동의 교육활동의 원동력 원동력 -- 과학과

과학과 예술교육의 예술교육의 강조 강조

2

•• 차세대 차세대 교육활동의 교육활동의 원동력 원동력 -- 과학과

과학과 예술교육의 예술교육의 강조 강조

(6)

STEAM교육의 방향

통합 조건

• 소재(substance)

• 적절성

(relevance)

• 일관성

(coherence) -> 창의성을 중 심으로

프로그램 개발모형 제작

• contents

• process

• product -> 무엇을, 어떻 게, 산출해낼 것 인가?

실천적 통합

• 교사가 원하는 방향으로의 통합

• 단순 물리적 결 합 및 화학적 융 합 모두 수용

• 현장적용 가능한 프로그램의 개발

• 소재(substance)

• 적절성

(relevance)

• 일관성

(coherence) -> 창의성을 중 심으로

• contents

• process

• product -> 무엇을, 어떻 게, 산출해낼 것 인가?

• 교사가 원하는 방향으로의 통합

• 단순 물리적 결 합 및 화학적 융 합 모두 수용

• 현장적용 가능한

프로그램의 개발

(7)

SCI-ART 수업 프로그램 개발 모형예시(안)

경기도 SCI-ART 교육 연구회(2011)

개념 이해 및 심화과정

개념에 대한 이해 원리 탐구

친숙화 과정(계획 )

수업 주제에 대한 탐색 문제에 대한 이해

결과의 반추(평가)

탐구 결과(산출물) 발표와 토론 탐구의 확장 탐구의 수행 과정

통합 요소 학습 창의적 생각도구 학습 토론(의사소통) 학습

개념에 대한 이해 원리 탐구

(8)

연구회 회원간의 의사소통

1 • 정기적인 모임 : 활발한 의사소통 가능

2 •소규모 모임 : 프로그램 팀들 간의 지속적인 만남 2 •소규모 모임 : 프로그램 팀들 간의 지속적인 만남

3 • 카페의 활용 - 경기도 STEAM 교사 연구회

(9)

연구회 프로그램 개발팀

과학 미술

• 초등 - 정진숙, 서영선

• 중등 - 강선화, 서정선

• 초등 - 정선아, 설진희

• 중등 - 문현재, 이윤진

수학 미술

• 초등 - 정선아, 설진희

• 중등 - 문현재, 이윤진

공학 미술

• 김민철, 윤해정,

• 박문철, 오정현

(10)

SCI-ART 프로그램 개발 예시(초등)

“롤링볼”의 과학과 예술 사이

-Rolling balls gathers no moss!!!-

개발자 : 이충초 정진숙, 송북초 서영선

Ⅰ. 프로그램 개요

1. 주제명 : “롤링볼”의 과학과 예술 사이 2. 주제 설정 및 취지 목적

- 이미경 외(2011)은 ‘창의성 계발을 위한 통합형 프로그램 개발’

: 융합화, 양극화(집중화-분산화), 사이버화, 민주화, 잉여화의 개념을 제시, 이러한 개념을 바탕으로 디지털 시대의 인재상으로 전문성, 글로벌성, 융합성, 문화지향성, 창의성을 제시

- 본 프로그램 : 과학과 미술영역에 대한 전문적 지식 습득, 예술성을 통한 문화적 접근, 다양한 활동을 통한 창의성 신장을 위한 융합의 하나로서 롤링볼을 선정함.

(롤링볼은 키네틱 아트의 한 영역으로 융합인재교육에서 추구하는 교육이념과 매우 적합한 영역이라 할 수 있다.)

“롤링볼”의 과학과 예술 사이

-Rolling balls gathers no moss!!!-

개발자 : 이충초 정진숙, 송북초 서영선

Ⅰ. 프로그램 개요

1. 주제명 : “롤링볼”의 과학과 예술 사이 2. 주제 설정 및 취지 목적

- 이미경 외(2011)은 ‘창의성 계발을 위한 통합형 프로그램 개발’

: 융합화, 양극화(집중화-분산화), 사이버화, 민주화, 잉여화의 개념을 제시, 이러한 개념을 바탕으로 디지털 시대의 인재상으로 전문성, 글로벌성, 융합성, 문화지향성, 창의성을 제시

- 본 프로그램 : 과학과 미술영역에 대한 전문적 지식 습득, 예술성을 통한 문화적 접근, 다양한 활동을 통한 창의성 신장을 위한 융합의 하나로서 롤링볼을 선정함.

(롤링볼은 키네틱 아트의 한 영역으로 융합인재교육에서 추구하는 교육이념과 매우

적합한 영역이라 할 수 있다.)

(11)

SCI-ART 프로그램 개발 예시(초등)

3. 학습목표

가. 롤링볼에 대해 이해 할 수 있다.

나. 롤링볼의 과학적 원리에 대해 알고 설명할 수 있다.

다. 롤링볼의 예술적 원리를 찾을 수 있다.

라. 롤링볼에 관련된 책을 스스로 찾아 읽을 수 있다.

마. 자신만의 롤링볼 작품을 만들 수 있다.

바. 롤링볼에 대한 과학적 글쓰기를 할 수 있다.

마. 롤링볼에 대한 스토리텔링을 할 수 있다.

사. 탐구활동에 흥미를 가지고 적극적으로 참여 한다.

아. 과제활동에 끈기를 가지고 끝까지 과제를 수행한다.

3. 학습목표

가. 롤링볼에 대해 이해 할 수 있다.

나. 롤링볼의 과학적 원리에 대해 알고 설명할 수 있다.

다. 롤링볼의 예술적 원리를 찾을 수 있다.

라. 롤링볼에 관련된 책을 스스로 찾아 읽을 수 있다.

마. 자신만의 롤링볼 작품을 만들 수 있다.

바. 롤링볼에 대한 과학적 글쓰기를 할 수 있다.

마. 롤링볼에 대한 스토리텔링을 할 수 있다.

사. 탐구활동에 흥미를 가지고 적극적으로 참여 한다.

아. 과제활동에 끈기를 가지고 끝까지 과제를 수행한다.

(12)

SCI-ART 프로그램 개발 예시(중등)

“빛의 반사와 굴절이야기”

개발자 : 시흥매화고 강선화, 고양발산중 서정선

Ⅰ. 프로그램 개요

1. 주제명 : 빛의 반사와 굴절 2. 주제 설정 및 취지 목적

-빛은 생활 속에 밀접하게 관련되어 있으며, 우리가 사물을 볼 수 있는 것의 시작이다. 그러나 그 중요성을 인식하지 못하고 살아가고 있으므로 이 프로그램을 통하여 빛의 반사와 굴절을 과학과 수학적 관점에서 학습하고 나아가 생활 속에서 다양하게 이용할 수 있는 방법을 창의적으로 생각해 보고자 한다.

“빛의 반사와 굴절이야기”

개발자 : 시흥매화고 강선화, 고양발산중 서정선

Ⅰ. 프로그램 개요

1. 주제명 : 빛의 반사와 굴절 2. 주제 설정 및 취지 목적

-빛은 생활 속에 밀접하게 관련되어 있으며, 우리가 사물을 볼 수 있는

것의 시작이다. 그러나 그 중요성을 인식하지 못하고 살아가고 있으므로 이

프로그램을 통하여 빛의 반사와 굴절을 과학과 수학적 관점에서 학습하고 나아가

생활 속에서 다양하게 이용할 수 있는 방법을 창의적으로 생각해 보고자 한다.

(13)

SCI-ART 프로그램 개발 예시(중등)

STEAM 교육을 위한 교육과정 분석표

적용 대상 중등과정 적용교과

창의적 체험활동/

방과 후 학교활동/ 영재학 급․영재교육원

통합 수준

1단계 : 주종적 통합 이해 돕기

2단계 : 나열적 통합

새로운 의미의 발견 ○

통합 수준 2단계 : 나열적 통합

새로운 의미의 발견 ○

다각도의 발견 3단계 : 초월적 통합 개념적 통합

창의적 생각 도구

관찰 형상 화

추상 화

패턴 인식

패턴

형성 유추

몸으 로 생각 하기

감정 이입

차원 적사 고

모형

만들기 놀이 변형 통합

(14)

SCI-ART 프로그램 개발 예시(중등)

STEAM 통합영역 (관련 학년 및 내

용)

Science Technology Engineering Art Mathematics

빛의 반사, 빛의 굴절,

전반사

광통신, 다이아 몬드 커팅

스텔스 비행기의 구조

공업디자인 (다이아몬드, 스텔

스 비행기 등), 예술 작품 감상

점․선․면․각, 간단한 작도, 삼각형

과 사각형의 성질, 삼각비

직선의 방정식, 삼각함수의 성질,

기하와 벡터 후속 학습 내용 빛의 반사(물리)

직선의 방정식, 삼각함수의 성질,

기하와 벡터

주요 학습 내용 모형도

1단계 : 주제선정 2단계 : 브레인스토밍

3단계 : 학습활동(실험/탐구/조사/영상시청) 4단계 : 산출물 완성

(15)

SCI-ART 프로그램 개발 예시(중등 지도계획)

전개 단계

차시 및 소주제

명 주요수업활동 주요수업

형태

예상 시간

• 빛과 예술 그리고 생활의 만남

- 광고 동영상을 통하여 발견할 수 있는 과학적, 수학 적 원리에 대하여 자유롭게 토론하는 활동을 통하여 빛의 반사 및 굴절 등 과학 수학의 원리가 실생활에 활용되는 예를 확인한다

- 유사자연의 지배자 올라퍼 엘리아슨

(Olafur Eliasson)의 작품세계를 통한 빛의 반사와 굴 절 이 라 는 과 학 적 개 념 과 미 술 의 만 남 을 경 험 한 다.(Beauty 1993, Round Rainbow 2005 등) 작 품에 대한 감상을 자유롭게 기술하여 보고 빛을 이용 한 예술작품에 대한 아이디어를 생각해본다.

1단계 계획 수립

1-2차시

• 빛과 예술 그리고 생활의 만남

- 광고 동영상을 통하여 발견할 수 있는 과학적, 수학 적 원리에 대하여 자유롭게 토론하는 활동을 통하여 빛의 반사 및 굴절 등 과학 수학의 원리가 실생활에 활용되는 예를 확인한다

- 유사자연의 지배자 올라퍼 엘리아슨

(Olafur Eliasson)의 작품세계를 통한 빛의 반사와 굴 절 이 라 는 과 학 적 개 념 과 미 술 의 만 남 을 경 험 한 다.(Beauty 1993, Round Rainbow 2005 등) 작 품에 대한 감상을 자유롭게 기술하여 보고 빛을 이용 한 예술작품에 대한 아이디어를 생각해본다.

• 교사강의

• 개별활동

• 조별활동

90분

(16)

SCI-ART 프로그램 개발 예시(중등 지도계획)

2단계 개념 이해 및 심화 학습

3-8차시

• 과학 실험으로 본 빛의 반사이야기

• 수학의 작도로 본 빛의 반사이야기

• 빛의 굴절 속 과학․수학이야기

• 교사강의

• 개별활동 270분

• 다이아몬드 속의 수학 과학이야기 - 다이아몬드 넌 누구니?

- 다이아몬드의 가치를 높여라.(다이아몬드 커팅) - 나만의 다이아몬드 디자인하기

2단계 개념 이해 및 심화 학습

9-10차시

• 다이아몬드 속의 수학 과학이야기 - 다이아몬드 넌 누구니?

- 다이아몬드의 가치를 높여라.(다이아몬드 커팅) - 나만의 다이아몬드 디자인하기

• 교사강의

• 개별활동

• 조별활동

90분

11-14차시 • 빛의 전반사로의 여행이야기 - 광통신기 만들기

• 교사강의

• 개별활동 180분

(17)

SCI-ART 프로그램 개발 예시(중등 지도계획)

3단계 수행 하기

15-18차시

• 예각의 힘을 보다 - 스텔스 비행기

- 스텔스 비행기의 원리를 알고 이를 이용하여 창의적으로 디자인하기

- 디자인 속의 과학 수학 원리 보고서 작성 - 활동 감상문 쓰기

• 교사강의

• 조별활동

• 개별활동

180분

4단계 평가 하기

19-20차시 • 창의적 산출물 발표대회 • 발표 및

동료 평가 90분

평가

• 지식 및 개념평가

• 개인 활동과 모둠활동 평가

• 산출물 평가

평가 방법

• 개념 이해에 대한 평가

• 학생들의 동료평가

• 보고서 및 산출물 평가

• 수업 진행에 대한 평가

(18)

SCI-ART 프로그램 개발 예시(빛의 굴절)

학습주제 빛의 굴절

대 상 중등 ~ 고등 수업시간 90분

학습목표 ․ 준비물을 사용하여 빛을 굴절시켜 굴절각을 구할 수 있다.

․ 프리즘을 사용하여 백색광을 분산시킨 후 각 색의 굴절각을 구할 수 있다.

준비물 읽기자료, 프리즘 1개, 레이저 포인트, 백색광, 자, 종이

교수-학습 활동 비고

도입

▶ 해리포터의 투명망토 소개

․ 해리포터에 나오는 투명망토에 관한 이야기로 학생들의 흥미를 도출 시킨다.

30‘

(토의, 발표)

(19)

SCI-ART 프로그램 개발 예시(빛의 굴절)

전개

▶ 빛의 굴절 실험

․ 주어진 실험재료를 이용하여 빛을 굴절 시킨 후 굴절각과 반사각을 확인할 수 있도록 한다.

▶ 작도하기

․ 실험결과를 작도를 통하여 확인할 수 있도록 한다.

▶ 실험결과와 작도결과 발표

․ 조별 실험결과를 작도와 연관하여 분석한 것을 발표한다.

60‘

(실험, 작도, 토의, 발표)

▶ 빛의 굴절 실험

․ 주어진 실험재료를 이용하여 빛을 굴절 시킨 후 굴절각과 반사각을 확인할 수 있도록 한다.

▶ 작도하기

․ 실험결과를 작도를 통하여 확인할 수 있도록 한다.

▶ 실험결과와 작도결과 발표

․ 조별 실험결과를 작도와 연관하여 분석한 것을 발표한다.

정리

▶ 매질에 따른 빛의 속도의 변화와 굴절과의 관계

․ 매질에 따라 빛의 속도가 달라지므로 매질의 경계면에서 빛의 굴절이 일어 나는 현상을 토의한다.

30‘

(토의, 발표)

심화

▶ 빛의 색깔에 따른 굴절각 찾기

․ 빛이 색에따라 분산되는 과정을 이용하여, 빛의 색깔에 따른 파장과 굴절 각과의 관계를 알아본다.

60‘

(실험, 작도, 토의, 발표)

(20)

SCI-ART 프로그램 개발 예시(빛의 굴절)

(21)

SCI-ART 프로그램 개발 예시(빛의 굴절)

(22)

SCI-ART 프로그램 개발 시 애로사항

1 • 융합할 수 있는 내용(주제) 찾기(교육 시기 차이 문제 포함)

2 • 블록 수업 가능 여부

2 • 블록 수업 가능 여부

3 • 객관적인 평가도구 개발 논의

(23)

참조

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