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안전한�삶을�위한� 자동화�장치�제작하기

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Academic year: 2022

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(1)

안전한�삶을�위한�

자동화�장치�제작하기

교사 지도 자료

이 보고서는 2018년도 교육부의 재원으로 한국과학창의재단의 지원을 받아 수행된 성과물임

This work was supported by the Korea Foundation for the Advancement of Science and

(2)

주입하는 방식의 교육프로그램으로는 학습자의 강한 동기유발을 얻을 수 없다. 그리고 현대의 사람들이 해결해야 할 문제는 다양한 요소가 실타래처럼 얽혀있어 단순한 지식이나 능력으로는 해결하기 힘들다. 이에 현재의 교육과정은 융합적사고를 바탕으로 창의성을 나타낼 수 있는 인재를 양성하는데 그 목적을 둔다. 따라서 우리는 이러한 교육목표에 맞게 이번 교육프로그램을 구성하였으며, 교육프로그램의 구성은 다음 표와 같다.

재해・재난으로부터 안전한 삶을 위한 자동화 장치 제작하기 프로그램은 총 4개의 테마로 이루어져 있으며, 테마 1에서는 재해・재난의 위험성을 인식하고 이를 극복하기 위한 과학기술의 도전을 확인하고, 테마 2에서는 지진 경보기를 제작하며 메이킹(Making) 활동에 대한 경험을 얻게 된다. 테마 3에서는 테마 2에서의 활동을 경험삼아 학습자가 능동적으로 나만의 자동화 장치 만들기에 도전하며, 테마 4에서는 이렇게 얻은 지식을 공유하며 개선의 아이디어를 얻는 활동을 진행한다.

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ᯱ࠺⪵ᰆ⊹ᱽ᯲⦹ʑ 중학교 자유학기 STEAM

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본 프로그램은 2015 개정교육과정의 과학과 통합 주제 중 하나인 ‘재해ㆍ재난과 안전’을 학습의 소재로 삼고 있 다. 또, 활동에 따른 역량으로는 지식정보처리역량, 창의적 사고역량, 심미적 감성역량의 향상을 목표로 삼고 있다.

이를 위해 2015 개정교육과정 사회과, 기술과정과, 정보과 교육과정의 내용 및 활동이 본 프로그램 안에 융합되어 있을 뿐 아니라, 심미적 감성역량의 강화를 위해 ‘공감과 공유’라는 교육과정 외 활동도 포함하고 있다.

2015 개정교육 과학과 교육과정에서는 본 학습소재에 대해 다음과 같이 제시하고 있다.

재해ㆍ재난이 발생하는 과학적 원인을 알고, 재해ㆍ재난이 일상생활에 미치는 영향과 안전한 생활에 과학의 역할이 중요하다는 것을 이해하도록 한다. 학생들이 여러 가지 재해ㆍ재난의 대처 방법을 숙지하여 안전한 생활을 하도록 한다.

이에 따라 본 프로그램에서는 학생들 스스로가 재해ㆍ재난의 원인을 파악하는 과정과 과학기술을 활용해 직접 재해ㆍ재난의 피해를 줄이기 위한 자동화 장치를 구상하고 제작하는 과정을 담고 있으며, 이를 메이커 교육의 학 습단계를 차용하여 교육목표에 도달하고자 다음과 같이 구성되어 있다.

8 _ 교사용

2018 융합인재교육[STEAM]프로그램 학교급 : 중학교 자유학기용

교사용 _ 11

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▶ 내용 목표 - 재해ㆍ재난이 발생하는 과학적 원인을 알 수 있다.

- 재해ㆍ재난이 일상생활에 미치는 영향과 안전한 삶에 있어서의 과학의 역할을 인지할 수 있다.

▶ 과정 목표

- 타인과의 소통을 통해 많은 이들이 공감할 수 있는 근본적인 문제를 발견할 수 있다.

- 창의적인 발상 기법을 통해 문제 해결 아이디어를 제시할 수 있다.

- 우리 주변에서 발생하는 문제를 과학적으로 해결하고자 하는 태도를 기를 수 있다.

67($0җݾਃࣗ

•S : 재해ㆍ재난에 대한 이해, 과학기술의 효용성

•T : 인터넷을 통한 자료검색, 테크놀로지 장비(MCU, 센서, 액추에이터 등)의 활용

•E : 알고리즘 만들기, 코딩, 자동화 장치 제작하기

•A : 문제 원인 및 대처방안을 위해 타인과 공감하기, 재해ㆍ재난이 인간에게 미치는 영향

67($0ױ҅߹ղਊ 가. 프로그램명 : 중학교 8차시 프로그램 「재해・재난으로부터 안전한 삶을 위한 자동화 장치 제작하기」

나. STEAM 단계요소

단계 내용 차시STEAM

요소 상황제시

재해 재난에 대한 자료 조사와 지진 경보기 및 자동화 장치 제작 과정에서 상화제시를 통해 각 단계의 연결성을 확보한다. 1S, T, E, A

1차시 영화 속 재해・재난 이야기

다음은 재해・재난을 소재로 하여 국내외에서 큰 흥행을 보인 영화의 예고편을 나열한 것이다. 스마트폰을 활용해 영상을 감상해보자.

이처럼 재해・재난은 사회・경제적으로 많은 피해를 주며, 때로는 큰 인명피해를 만들어 내기도 한다. 그러므로 우리는 이러한 재해・재난이 발생하지 않도록 주의해야하며, 재해・재난 발생 시 피해를 줄이기 위해 노력해야 한다.

이번 활동을 통해 재해・재난의 위험성을 알고, 재해・재난의 피해를 줄이기 위해 과학 기술은 어떤 노력을 하고 있는지 알아보자.

<감기><타워>

<샌 안드레아스>

학교급 : 중학교 자유학기용

교사용 _ 11

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▶ 내용 목표 - 재해ㆍ재난이 발생하는 과학적 원인을 알 수 있다.

- 재해ㆍ재난이 일상생활에 미치는 영향과 안전한 삶에 있어서의 과학의 역할을 인지할 수 있다.

▶ 과정 목표

- 타인과의 소통을 통해 많은 이들이 공감할 수 있는 근본적인 문제를 발견할 수 있다.

- 창의적인 발상 기법을 통해 문제 해결 아이디어를 제시할 수 있다.

- 우리 주변에서 발생하는 문제를 과학적으로 해결하고자 하는 태도를 기를 수 있다.

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•S : 재해ㆍ재난에 대한 이해, 과학기술의 효용성

•T : 인터넷을 통한 자료검색, 테크놀로지 장비(MCU, 센서, 액추에이터 등)의 활용

•E : 알고리즘 만들기, 코딩, 자동화 장치 제작하기

•A : 문제 원인 및 대처방안을 위해 타인과 공감하기, 재해ㆍ재난이 인간에게 미치는 영향

67($0ױ҅߹ղਊ 가. 프로그램명 : 중학교 8차시 프로그램 「재해・재난으로부터 안전한 삶을 위한 자동화 장치 제작하기」

나. STEAM 단계요소

단계 내용 차시STEAM

요소 상황제시

재해 재난에 대한 자료 조사와 지진 경보기 및 자동화 장치 제작 과정에서 상화제시를 통해 각 단계의 연결성을 확보한다. 1S, T, E, A

1차시 영화 속 재해・재난 이야기

다음은 재해・재난을 소재로 하여 국내외에서 큰 흥행을 보인 영화의 예고편을 나열한 것이다. 스마트폰을 활용해 영상을 감상해보자.

이처럼 재해・재난은 사회・경제적으로 많은 피해를 주며, 때로는 큰 인명피해를 만들어 내기도 한다. 그러므로 우리는 이러한 재해・재난이 발생하지 않도록 주의해야하며, 재해・재난 발생 시 피해를 줄이기 위해 노력해야 한다.

이번 활동을 통해 재해・재난의 위험성을 알고, 재해・재난의 피해를 줄이기 위해 과학 기술은 어떤 노력을 하고 있는지 알아보자.

<감기><타워>

<샌 안드레아스>

학교급 : 중학교 자유학기용

교사용 _ 11

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▶ 내용 목표 - 재해ㆍ재난이 발생하는 과학적 원인을 알 수 있다.

- 재해ㆍ재난이 일상생활에 미치는 영향과 안전한 삶에 있어서의 과학의 역할을 인지할 수 있다.

▶ 과정 목표

- 타인과의 소통을 통해 많은 이들이 공감할 수 있는 근본적인 문제를 발견할 수 있다.

- 창의적인 발상 기법을 통해 문제 해결 아이디어를 제시할 수 있다.

- 우리 주변에서 발생하는 문제를 과학적으로 해결하고자 하는 태도를 기를 수 있다.

67($0җݾਃࣗ

•S : 재해ㆍ재난에 대한 이해, 과학기술의 효용성

•T : 인터넷을 통한 자료검색, 테크놀로지 장비(MCU, 센서, 액추에이터 등)의 활용

•E : 알고리즘 만들기, 코딩, 자동화 장치 제작하기

•A : 문제 원인 및 대처방안을 위해 타인과 공감하기, 재해ㆍ재난이 인간에게 미치는 영향

67($0ױ҅߹ղਊ 가. 프로그램명 : 중학교 8차시 프로그램 「재해・재난으로부터 안전한 삶을 위한 자동화 장치 제작하기」

나. STEAM 단계요소

단계 내용 차시STEAM

요소 상황제시

재해 재난에 대한 자료 조사와 지진 경보기 및 자동화 장치 제작 과정에서 상화제시를 통해 각 단계의 연결성을 확보한다. 1S, T, E, A

1차시 영화 속 재해・재난 이야기

다음은 재해・재난을 소재로 하여 국내외에서 큰 흥행을 보인 영화의 예고편을 나열한 것이다. 스마트폰을 활용해 영상을 감상해보자.

이처럼 재해・재난은 사회・경제적으로 많은 피해를 주며, 때로는 큰 인명피해를 만들어 내기도 한다. 그러므로 우리는 이러한 재해・재난이 발생하지 않도록 주의해야하며, 재해・재난 발생 시 피해를 줄이기 위해 노력해야 한다.

이번 활동을 통해 재해・재난의 위험성을 알고, 재해・재난의 피해를 줄이기 위해 과학 기술은 어떤 노력을 하고 있는지 알아보자.

<감기><타워>

<샌 안드레아스>

학교급 : 중학교 자유학기용

교사용 _ 13

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과목 과학, 사회(지리), 기술가정, 정보 총 차시 8

단원

* 과학 : 재해재난과 안전

* 사회(지리) : 지구 곳곳에서 일어나는 자연재해

* 기술가정 : 기술활용

* 정보 : 추상화와 알고리즘

교육과정

■ 과학

[9과16-01] 재해ㆍ재난 사례와 관련된 자료를 조사하고, 그 원인과 피해에 대해 과학적으로 분석할 수 있다.

[9과16-02] 과학적 원리를 이용하여 재해ㆍ재난에 대한 대처 방안을 세울 수 있다.

[국가 성취기준 외] 타인과의 소통 및 공유의 과정을 통해 공감을 바탕으로 한 문제 본질적인 원인을 탐색하고 생각을 공유한다.

■ 사회(지리) [9사(지리)05-02] 자연재해가 지역 주민의 삶에 미친 영향을 사례를 중심으로 탐구한다.

■ 기술가정

[9기가05-02] 가정과 사회의 변화에 따른 안전 사항에 대하여 조사하고 예방 및 대처 방안에 대하여 이해한다.

[9기가05-06] 생활 속 문제를 찾아 아이디어를 구상하고 확산적ㆍ수렴적 사고 기법을 활용하여 창의적으로 해결한다.

■ 정보

[9정03-01] 실생활 문제 상황에서 문제의 현재 상태, 목표 상태를 이해하고 목표 상태에 도달하기 위해 수행해야 할 작업을 분석한다.

[9정04-05] 실생활 문제 해결을 위한 소프트웨어를 협력하여 설계, 개발, 비교ㆍ분석한다.

[9정05-01] 컴퓨팅 시스템을 구성하는 하드웨어와 소프트웨어의 역할을 이해하고 유기적인 상호 관계를 분석한다.

[9정05-02] 센서를 이용한 자료 처리 및 동작 제어 프로그램을 구현한다.

학습목표 1. 재해ㆍ재난이 발생하는 과학적 원인을 알 수 있다.

2. 재해ㆍ재난이 일상생활에 미치는 영향과 안전한 삶에 있어서의 과학의 역할을 인지할 수 있다.

3. 타인과의 소통을 통해 많은 이들이 공감할 수 있는 근본적인 문제를 발견할 수 있다.

4. 창의적인 발상 기법을 통해 문제 해결 아이디어를 제시할 수 있다.

5. 우리 주변에서 발생하는 문제를 과학적으로 해결하고자 하는 태도를 기를 수 있다.

1단계 2단계 3단계 4단계 5단계

주제 개요 학습 목표 STEAM 요소 STEAM 단계 요소 지도안 총괄표

학교급 : 중학교 자유학기용

교사용 _ 15

차시소주제 학습 내용 관련 교과 및 활동

8 활동

공유하기 전시장 학습을 통해 각 모둠에서 제작한 포스터를 감상하며 안전한 삶의 영위를 위한 메시지를 전달받는다.

Co - 전시장 학습 운영 Cd - 작품 안내자료 만들기 ET - 공유 및 공감

[9과16-02] 과학적 원리를 이용하여 재해ㆍ재난에 대한 대처 방안을 세울 수 있다.

[국가 성취기준 외] 타인과의 소통 및 공유의 과정을 통해 공감을 바탕으로 한 문제 본질적인 원인을 탐색하고 생각을 공유한다.

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상황제시, 창의적 설계, 감성적 체험이라는 STEAM 단계를 구분하고 교과 영역 요소를 융합이라는 취지에 맞도록 수업이 진행될 수 있도록 지도한다.

흐름 문제제시 & 제작활동 학습자료(▶) 및 유의점(※)

<상황 제시>

(1/8차시) 재해ㆍ재난에 대한 이해와 위험성의 인식

• 재해ㆍ재난을 소재로 한 영화의 예고편을 감상한 후, 다음과 같이 발문한다.

1. 재해ㆍ재난이란 무엇일까?

2. 재해ㆍ재난은 인간의 삶에 어떤 영향을 줄까?

3. 과학기술과 재해ㆍ재난은 어떤 관계가 있을까?

재해ㆍ재난의 정의와 종류, 사례 알아보기

• 활동지를 탐독하며 재해・재난의 정의를 설명하고 종류를 분류하여 설명한다.

TIP! 재해ㆍ재난의 정의 : - 재해 : 날씨 등의 자연현상의 변화, 또는 인위적인 사고로 인해 발생하는 사회적, 경제적 피해 - 재난 : 재해로 인해 인간이 받게 되는 피해 TIP! 재난의 종류는 2015 개정교육과정에서 화학물질 유출, 감염성 질병 확산, 기상재해, 지진, 화산, 운송수단 사고 등으로 분류 하고 있지만, 본 프로그램에서는 이를 다시 재분류하여 다음과 같이 구분한다.

- 자연재해 : 기상재해, 지질재해, 질병확산 - 인위재해 : 화재, 화학물질 유출, 운송수단 사고

• 인터넷 검색을 통해 우리 주변에서 발생했던 재해ㆍ재난의 사례를 조사한 후 발표를 통해 조사 내용을 공유한다.

TIP! 학생들이 인터넷 검색을 통해 스스로 기사를 검색할 수 있도록 유도하며, 한 학생이 비슷한 사례를 조사하지 않도록 사전 안내한다.

※ 사전준비 : 인터넷 접속 가능 디바이스와 무선 인프라 구축 강의실

▶ 재해ㆍ재난영화 목록 영화 제목재난의 종류

감기 감염성 질병

샌안드레아스 지진

투모로우 기상재해

단테스피크 화산

타워 화재

연가시 화학약품 유출 타이타닉운송수단 사고

2018 융합인재교육[STEAM]프로그램

20 _ 교사용

흐름 문제제시 & 제작활동 학습자료(▶) 및 유의점(※)

<감성적 설계>

(8/8차시) 전시장 학습 전시장 학습을 통해 다른 모둠에서 제작한 장치를 관람하며 관람일지를 작성한다.

TIP! 전시장 관람의 시간과 순서는 사전에 순환식으로 기획하여 운영한다.

▶전시장 학습 전시 부스 교육행사의 모습을 차용한 교육 방식으로, 모둠에서 교육 자료를 만들어 관람자들에게 자료를 소개하는 활동을 수행한다.

<전시장 학습>

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▶ 수행Ⱁ관찰 평가 계획 평가

영역평가항목 우수(A) 보통(B) 미흡(C)

창의적 설계 재해・

재난에 관한 자동화 경보기제작

재해・재난에서 피해가 발생 하는 원인을 바탕으로 이에 대한 감지 시스템과 동작 시스템을 유기적으로 연결해 산출물을 제작함

재해・재난에서 피해가 발생 하는 원인을 분석하였으나 감 지 시 스 템 과 동 작 시 스 템 의 유 기 적 연 결 이 이루어지지 않음

재해・재난에서 피해가 발생하는 원 인 을 분 석 하 지 못 해 감 지 시스템을 만들어내는데 어려움을 느낌

집중과 끈기 과 제 에 대 한 집 중 력 이 좋으며 과제를 끈기 있게 해결함

과 제 에 대 한 집 중 력 은 있으나 끈기가 부족함

과제에 대한 집중력과 끈기가 부족함

감성적 체험 전시장 학습

운영 작품 안내서를 통해 모둠 작 품 에 대 한 소 개 가 잘 이 루 어 지 고 있 으 며 다 른 사 람 들 에 게 작 품 에 대 해 유창하게 설명할 수 있음

작품 안내서를 통해 모둠 작품에 대한 소개가 이루어 지고 있으나 다른 사람들 에 게 작 품 을 소 개 하 는 데 어려움을 느낌

작품 안내서의 제작과 구두 발표 과정에서 어려움을 느껴 작품에 대한 소개를 할 수 없음

창의성 문제를 해결하는 과정에서 유 창 성 , 융 통 성 , 독 창 성 , 정교성이 두드러지게 나타남

문제를 해결하는 과정에서 유 창 성 , 융 통 성 , 독 창 성 , 정교성이 가끔씩 나타남

문 제 를 해 결 하 는 과 정 에 서 유창성, 융통성, 독창성, 정교성이 거의 나타나지 않음

총평

2018 융합인재교육[STEAM]프로그램

22 _ 교사용

학교급 : 중학교 자유학기용

교사용 _ 63

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일본 기록적 폭우에 최소 62명 사망… 네티즌 “추가 인명 피해 없길”

일본에서 발생한 폭우와 지진으로 인해 최소 62명이 숨지고 45 명이 실종됐다는 보도가 나왔다. 7일 일본 NHK 방송은 “일본에서 규모 6.0의 지진이 발생했다”면서 “진앙지는 지바현 인근에 위치한 바다고 높이는 66km다”고 보도했다. 이어 8일 교도통신 집계에 따르면 사망자는 62명이며 중상 피해자도 최소 6명이다.

생사여부가 확인되지 않은 사람도 45명에 달한다.

(이하 생략)

<00신문, 2018년 7월 기사 발췌>

우리 인류는 지금껏 수많은 재해・재난 상황을 경험해 왔다. 지진, 화산, 폭우 등의 자연재해는 물론, 1995년 1,400여명의 사상자가 발생했던 삼풍백화점 붕괴 사고, 2014년 300여명의 사상자가 발생했던 세월호 침몰 사건 등이 그 예이다. 특히 과학과 기술의 발전으로 우리사회가 거대화, 고속화 되어갈수록 뜻하지 않은 재해・재난의 피해는 더욱 커지고 있으며, 이에 따른 사회적 파급효과 역시 과거와 비교할 수 없을 정도로 크다. 이처럼 재해・

재난은 우리 인류에게 경제적, 사회적 문제를 발생시켜 우리 사회의 지속가능발전을 저해하고 있다. 그렇다면 과학과 기술의 발전은 재해・재난 상황에 있어 우리 인류에게 악영향을 주는 것일까?

인류는 이러한 재해・재난으로부터 피해를 줄이기 위해 과학과 기술을 활용한다. 다양한 상황에 대한 예측과 경보는 물론, 인간이 접근하기 힘든 사고 위치에 로봇을 투입하여 복구와 구조 활동을 수행하기도 한다. 이렇듯 재해・재난 상황을 극복하기 위한 과학과 기술의 활용 사례를 확인하고 또 이를 직접 경험해보는 과정은 과학의 효용성을 인식하는 계기가 될 것이다.

<화재 감지기> <국내 재난대응 로봇 (휴보와 똘망)>

•지도상 유의사항 본 프로그램은 과학적 원리를 활용해 재해・재난 상황의 원인과 대처방안을 학습해보는 것을 목적으로 하며, 학생 중심의 능동적인 학습이 이루어지도록 하는데 주안을 두어 지도한다.

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MEMO

2018 융합인재교육[STEAM]프로그램

56 _ 교사용

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▣ 학생 활동 장면

▶ 공감인터뷰 1. A1 사이즈로 모둠활동지 출력 2. 모둠 회의를 통해 핵심질문을 만듦.

3. 타 모둠 학생들을 찾아가 인터뷰를 함.

4. 인터뷰 대상자는 포스트잇에 대답을 적어 붙임.

5. 인터뷰가 끝난 후 모둠으로 복귀해 인터뷰 대상자들의 대답을 분석함.

▶ 전시장학습

1. 모둠 작품을 소개하는 판넬 제작 2. 모둠 내 역할을 관람자와 발표자로 나눔.

3. 관람자는 타 모둠의 전시부스에 방문하여 작품에 대한 소개를 받고, 발표자는 본인의 모둠 안에서 작품에 대해 설명함.

4. 일정시간 후 관람자와 발표자의 역할을 바꿈.

▶ 메이킹 활동

본 활동에서는 MCU로 아두이노를 활용하였으나 지도교사의 편의에 따라 MCU를 선택하여 활용함.

학교급 : 중학교 자유학기용

교사용 _ 63

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일본 기록적 폭우에 최소 62명 사망… 네티즌 “추가 인명 피해 없길”

일본에서 발생한 폭우와 지진으로 인해 최소 62명이 숨지고 45 명이 실종됐다는 보도가 나왔다. 7일 일본 NHK 방송은 “일본에서 규모 6.0의 지진이 발생했다”면서 “진앙지는 지바현 인근에 위치한 바다고 높이는 66km다”고 보도했다. 이어 8일 교도통신 집계에 따르면 사망자는 62명이며 중상 피해자도 최소 6명이다.

생사여부가 확인되지 않은 사람도 45명에 달한다.

(이하 생략)

<00신문, 2018년 7월 기사 발췌>

우리 인류는 지금껏 수많은 재해・재난 상황을 경험해 왔다. 지진, 화산, 폭우 등의 자연재해는 물론, 1995년 1,400여명의 사상자가 발생했던 삼풍백화점 붕괴 사고, 2014년 300여명의 사상자가 발생했던 세월호 침몰 사건 등이 그 예이다. 특히 과학과 기술의 발전으로 우리사회가 거대화, 고속화 되어갈수록 뜻하지 않은 재해・재난의 피해는 더욱 커지고 있으며, 이에 따른 사회적 파급효과 역시 과거와 비교할 수 없을 정도로 크다. 이처럼 재해・

재난은 우리 인류에게 경제적, 사회적 문제를 발생시켜 우리 사회의 지속가능발전을 저해하고 있다. 그렇다면 과학과 기술의 발전은 재해・재난 상황에 있어 우리 인류에게 악영향을 주는 것일까?

인류는 이러한 재해・재난으로부터 피해를 줄이기 위해 과학과 기술을 활용한다. 다양한 상황에 대한 예측과 경보는 물론, 인간이 접근하기 힘든 사고 위치에 로봇을 투입하여 복구와 구조 활동을 수행하기도 한다. 이렇듯 재해・재난 상황을 극복하기 위한 과학과 기술의 활용 사례를 확인하고 또 이를 직접 경험해보는 과정은 과학의 효용성을 인식하는 계기가 될 것이다.

<화재 감지기> <국내 재난대응 로봇 (휴보와 똘망)>

6단계 7단계 8단계 9단계 10단계

지도안 평가 계획 학습 내용 수업 자료(첨부) 학생 답안 예시

(3)
(4)
(5)

ᯱ࠺⪵ᰆ⊹ᱽ᯲⦹ʑ

1. 주제 개요 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 8

2. 학습 목표 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 11

3. STEAM 과목 요소 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 11

4. STEAM 단계별 내용 ・・・・・・・・・・・・・・・・・ 11

5. 지도안 총괄표 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 13

6. 지도안 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 15

7. 평가 계획 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 20

8. 학습 내용 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 22

9. 수업 자료 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 56

10. 학생용 자료 답안 예시 ・・・・・・・・・・・・・・・ 63

(6)

이런 내용으로 공부해요!

□ 중학교 자유학기/8차시

차시 소주제 학습 내용 관련 교과 및 활동

1

재해 재난의 위험성 인식과 이에 대한 과학기술의

역할

G인터넷을 통해 재해ㆍ재난의 피해사례를 조사하여 재해・재난의 위험성을 인식한다. 또, 재해・재난의 극복을 위한 과학 기술의 역할을 확인한다.

Co

- 재해ㆍ재난의 사례와 원인 분석 - 재해・재난 극복에 관한 과학기술의

역할 이해

[9과16-01] 재해ㆍ재난 사례와 관련된 자료를 조사하고, 그 원인과 피해에 대해 과학적으로 분석할 수 있다.

[9사(지리)05-02] 자연재해가 지역 주민의 삶에 미친 영향을 사례를 중심으로 탐구한다.

[9사(지리)05-02] 가정과 사회의 변화에 따른 안전 사항에 대하여 조사하고 예방 및 대처 방안에 대하여 이해한다.

2-3 지진 경보기 만들기

G지진에 대한 이해를 바탕으로 지진 경보기를 제작한다.

Co

- 지진에 대한 이해 Cd

- 지진 감지를 위한 물리량 추출 - 지진 경보를 위한 동작 설정 - 지진 경보기 제작하기 - 지진 피해 대상자와 공감하기ET

[국가 성취기준 외] 소통 및 공유의 과정을 통해 공감을 바탕으로 한 문제 본질적인 원인을 탐색하고 생각을 공유한다.

[9과16-02] 과학적 원리를 이용하여 재해ㆍ재난에 대한 대처 방안을 세울 수 있다.

(7)

Cd - 알고리즘 작성 - 프로토타입 제작

ET - 공감 인터뷰

[9정05-01] 컴퓨팅 시스템을 구성하는 하드웨어와 소프트웨어의 역할을 이해하고 유기적인 상호 관계를 분석한다.

[9정05-02] 센서를 이용한 자료 처리 및 동작 제어 프로그램을 구현한다.

8 활동

공유하기

G전시장 학습을 통해 각 모둠에서 제작한 포스터를 감상하며 안전한 삶의 영위를 위한 메시지를 전달 받는다.

Co

- 전시장 학습 운영 - 작품 안내자료 만들기Cd - 공유 및 공감ET

[9과16-02] 과학적 원리를 이용하여 재해ㆍ재난에 대한 대처 방안을 세울 수 있다.

[국가 성취기준 외] 타인과의 소통 및 공유의 과정을 통해 공감을 바탕으로 한 문제 본질적인 원인을 탐색하고 생각을 공유한다.

Science 과학, Technology 기술, Engineering 공학, Art 예술, Math 수학 Co Context 상황 제시

Cd Creative Design 창의적 설계 ET Emotional Touch 감성적 체험

(8)

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본 프로그램은 2015 개정교육과정의 과학과 통합 주제 중 하나인 ‘재해ㆍ재난과 안전’을 학습의 소재로 삼고 있 다. 또, 활동에 따른 역량으로는 지식정보처리역량, 창의적 사고역량, 심미적 감성역량의 향상을 목표로 삼고 있다.

이를 위해 2015 개정교육과정 사회과, 기술과정과, 정보과 교육과정의 내용 및 활동이 본 프로그램 안에 융합되어 있을 뿐 아니라, 심미적 감성역량의 강화를 위해 ‘공감과 공유’라는 교육과정 외 활동도 포함하고 있다.

2015 개정교육 과학과 교육과정에서는 본 학습소재에 대해 다음과 같이 제시하고 있다.

재해ㆍ재난이 발생하는 과학적 원인을 알고, 재해ㆍ재난이 일상생활에 미치는 영향과 안전한 생활에 과학의 역할이 중요하다는 것을 이해하도록 한다. 학생들이 여러 가지 재해ㆍ재난의 대처 방법을 숙지하여 안전한 생활을 하도록 한다.

이에 따라 본 프로그램에서는 학생들 스스로가 재해ㆍ재난의 원인을 파악하는 과정과 과학기술을 활용해 직접 재해ㆍ재난의 피해를 줄이기 위한 자동화 장치를 구상하고 제작하는 과정을 담고 있으며, 이를 메이커 교육의 학 습단계를 차용하여 교육목표에 도달하고자 다음과 같이 구성되어 있다.

(9)

역할을 인식한다. - 재해・재난이 일상생활에 미치는 영향 인식

<재해 재난 자료 조사 및 토의 발표>

2차시 재해・재난의 위험성을 줄이기 위한 인류의 도전 중 하나로 지진 경보기를 제작해본다.

- 안전한 생활을 위한 과학의 중요성을 인식 - 재해・재난 사례와 관련된 자료의 조사 - 재해・재난이 일상생활에 미치는 영향 인식 3차시

 

<지진 경보기 프로그래밍 및 제작 발표>

4차시 재해・재난의 특징과 피해사례 조사를 통해 재해・재난 자동화 장치의 제작을 위한 센서와 액추에이터를 선택하여 활용해본다.

- 재해・재난이 발생하는 과학적 원인 알기 - 재해・재난에 대한 대처방안 세우기 5차시

(10)



<센서와 엑추에이터 활용 토의 및 프로그래밍>

6차시 모 둠 에 서 선 정 한 재 해 ・ 재 난 에 대 한 이 해 를 바탕으로 피해를 줄이기 위한 자동화 장치를 제작해본다.

- 재해・재난에 대한 대처방안 세우기 7차시

 

<자동화 장치 제작>

8차시 모둠별 산출물의 공유를 통해 재해˱재난으로부터

안전한 삶을 위한 메시지를 전달한다. - 재해・재난의 대처 방법을 숙지



(11)

▶ 과정 목표

- 타인과의 소통을 통해 많은 이들이 공감할 수 있는 근본적인 문제를 발견할 수 있다.

- 창의적인 발상 기법을 통해 문제 해결 아이디어를 제시할 수 있다.

- 우리 주변에서 발생하는 문제를 과학적으로 해결하고자 하는 태도를 기를 수 있다.

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•S : 재해ㆍ재난에 대한 이해, 과학기술의 효용성

•T : 인터넷을 통한 자료검색, 테크놀로지 장비(MCU, 센서, 액추에이터 등)의 활용

•E : 알고리즘 만들기, 코딩, 자동화 장치 제작하기

•A : 문제 원인 및 대처방안을 위해 타인과 공감하기, 재해ㆍ재난이 인간에게 미치는 영향

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가. 프로그램명 : 중학교 8차시 프로그램 「재해・재난으로부터 안전한 삶을 위한 자동화 장치 제작하기」

나. STEAM 단계요소

단계 내용 차시 STEAM

요소 상황제시 재해 재난에 대한 자료 조사와 지진 경보기 및 자동화 장치 제작 과정에서

상황제시를 통해 각 단계의 연결성을 확보한다. 1 S, T, E, A

1차시 영화 속 재해・재난 이야기

다음은 재해・재난을 소재로 하여 국내외에서 큰 흥행을 보인 영화의 예고편을 나열한 것이다. 스마트폰을 활용해 영상을 감상해보자.

이처럼 재해・재난은 사회・경제적으로 많은 피해를 주며, 때로는 큰 인명피해를 만들어 내기도 한다. 그러므로 우리는 이러한 재해・재난이 발생하지 않도록 주의해야하며, 재해・재난 발생 시 피해를 줄이기 위해 노력해야 한다.

이번 활동을 통해 재해・재난의 위험성을 알고, 재해・재난의 피해를 줄이기 위해 과학 기술은 어떤 노력을 하고 있는지 알아보자.

<감기> <타워>

<샌 안드레아스>

(12)

점에서 공통점을 갖는다. 이를 토대로 생각해 볼 때, 우리가 경보기를 만들기 위해서는 다음과 같은 사항을 고려해야한다.

1. 경보기가 측정해야 하는 물리량은 무엇인가? / 2. 경보를 효과적으로 하기 위한 방법은 무엇인가?

4-7차시 재해・재난에 대한 과학기술의 도전Ⅱ - 나만의 자동화장치 만들기

앞서 지진 경보기를 만들었던 것과 같이 우리가 재해・재난의 피해를 줄이기 위한 경보기를 만들기 위해서는 우리가 극복하고자 도전하는 재해・재난에 대해 정확하게 알고 있어야 한다. 또, 그 상황에 대한 이해와 공감을 바탕으로 재해・재난 상황에서 피해가 발생하는 이유를 찾아야하며, 이를 우리가 해결해야 하는 진짜 문제, 즉 도전과제로 정해야 한다. 그리고나서 기술적인 역량을 발휘해 제작을 한 뒤, 이를 기반으로 더 나은 기능을 갖추고자 끊임없이 개선의 방법을 고민해야 한다.

8차시 전시장 학습이란?

박물관이나 과학관과 같은 전시장에 갔던 경험을 떠올려보자. 한 공간 안에는 다양한 주제를 가진 전시물들이 전시되어 있으며 우리는 원하는 작품을 순서에 상관없이 자유롭게 돌아다니면 관람할 수 있다. 때로는 전시물을 소개해주시는 분을 통해 전시품에 대해 소개도 받기도 한다. 이렇듯 전시장을 한 바퀴 돌아가며 관람을 하게 되면 우리는 그 안에 있는 다양한 작품들을 쉽게 이해할 수 있다.

전시장 학습은 이러한 전시장의 장점을 활용한 학습의 방법 중 하나이다.

창의적 설계 과학, 기술, 공학, 예술, 수학을 이용한 탐구를 통하여 문제를 해결할 수 있는

과정을 경험한다. 2 S, T, E, A

차 시 창의적 설계

2차시-3차시 지진 경보기를 만들어보며 지진에 대한 이해를 높이는 시간을 가져보자. 또, 재해・재난의 극복을 위해 과학기술을 직접 활용하며 재해・재난 극복을 위해 과학기술이 중요하다는 것을 인식해보자.

4차시-7차시 모둠에서 극복하고 싶은 재해・재난 상황 중 하나를 선택하여 지진 경보기를 제작해본 경험을 바탕으로 재해・재난 극복을 위한 우리 모둠의 자동화장치를 만들어 보자.

8차시

전시장 학습에서는 모둠에서 소개하고 싶은 주제에 대해 소개하는 자료를 만들며 이를 전시물과 함께 게시한다. 모둠원의 역할은 관람자와 설명자의 역할로 나뉘게 되며, 각 역할에 따라 모둠의 전시물을 소개하기도, 혹은 타 모둠의 전시물을 소개 받기도 한다. 이러한 과정 안에서 관람자는 다양한 정보를 쉽게 얻을 수 있고, 소개자는 반복된 설명 과정을 통해 내용에 관한 이해도를 높이며 발표력 또한 향상시킬 수 있다.

감성적 체험

각 학습의 마지막 단계에서 탐구한 내용을 정리하고, 서로의 아이디어를

공유하면서 자기 및 동료평가를 수행한다. 또한 자신을 반성할 수 있는 기회를 8 S, A

(13)

단원 * 사회(지리) : 지구 곳곳에서 일어나는 자연재해

* 기술가정 : 기술활용

* 정보 : 추상화와 알고리즘

교육과정

■ 과학

[9과16-01] 재해ㆍ재난 사례와 관련된 자료를 조사하고, 그 원인과 피해에 대해 과학적으로 분석할 수 있다.

[9과16-02] 과학적 원리를 이용하여 재해ㆍ재난에 대한 대처 방안을 세울 수 있다.

[국가 성취기준 외] 타인과의 소통 및 공유의 과정을 통해 공감을 바탕으로 한 문제 본질적인 원인을 탐색하고 생각을 공유한다.

■ 사회(지리)

[9사(지리)05-02] 자연재해가 지역 주민의 삶에 미친 영향을 사례를 중심으로 탐구한다.

■ 기술가정

[9기가05-02] 가정과 사회의 변화에 따른 안전 사항에 대하여 조사하고 예방 및 대처 방안에 대하여 이해한다.

[9기가05-06] 생활 속 문제를 찾아 아이디어를 구상하고 확산적ㆍ수렴적 사고 기법을 활용하여 창의적으로 해결한다.

■ 정보

[9정03-01] 실생활 문제 상황에서 문제의 현재 상태, 목표 상태를 이해하고 목표 상태에 도달하기 위해 수행해야 할 작업을 분석한다.

[9정04-05] 실생활 문제 해결을 위한 소프트웨어를 협력하여 설계, 개발, 비교ㆍ분석한다.

[9정05-01] 컴퓨팅 시스템을 구성하는 하드웨어와 소프트웨어의 역할을 이해하고 유기적인 상호 관계를 분석한다.

[9정05-02] 센서를 이용한 자료 처리 및 동작 제어 프로그램을 구현한다.

학습목표

1. 재해ㆍ재난이 발생하는 과학적 원인을 알 수 있다.

2. 재해ㆍ재난이 일상생활에 미치는 영향과 안전한 삶에 있어서의 과학의 역할을 인지할 수 있다.

3. 타인과의 소통을 통해 많은 이들이 공감할 수 있는 근본적인 문제를 발견할 수 있다.

4. 창의적인 발상 기법을 통해 문제 해결 아이디어를 제시할 수 있다.

5. 우리 주변에서 발생하는 문제를 과학적으로 해결하고자 하는 태도를 기를 수 있다.

(14)

1 인식과 이에 대한 과학기술의

역할

과학 기술의 역할을 확인한다.

Co

- 재해ㆍ재난의 사례와 원인 분석 - 재해・재난 극복에 관한 과학기술의

역할 이해

[9사(지리)05-02] 자연재해가 지역 주민의 삶에 미친 영향을 사례를 중심으로 탐구한다.

[9기가05-02] 가정과 사회의 변화에 따른 안전 사항에 대하여 조사하고 예방 및 대처 방안에 대하여 이해한다.

2-3 지진 경보기 만들기

지진에 대한 이해를 바탕으로 지진 경보기를 제작한다.

Co

- 지진에 대한 이해 Cd

- 지진 감지를 위한 물리량 추출 - 지진 경보를 위한 동작 설정 - 지진 경보기 제작하기

ET

- 지진 피해 대상자와 공감하기

[국가 성취기준 외] 타인과의 소통 및 공유의 과정을 통해 공감을 바탕으로 한 문제 본질적인 원인을 탐색하고 생각을 공유한다.

[9과16-02] 과학적 원리를 이용하여 재해ㆍ재난에 대한 대처 방안을 세울 수 있다.

4-7

나만의 재해・재난 자동화 장치

만들기

- 센서와 액추에이터를 인체에 비교하여 이해한 후, 재해・재난 상황에 대한 자동화 장치를 만들기 위한 센서와 액추에이터를 선택한다.

- 자동화 장치의 작동 단계를 설정한 후 이에 대한 알고리즘의 작성 및 프로토 타입을 제작한다.

Co

- 센서와 액추에이터의 이해 Cd

- 알고리즘 작성 - 프로토타입 제작

ET - 공감 인터뷰

[9과16-02] 과학적 원리를 이용하여 재해ㆍ재난에 대한 대처 방안을 세울 수 있다.

[9기가05-06] 생활 속 문제를 찾아 아이디어를 구상하고 확산적ㆍ수렴적 사고 기법을 활용하여 창의적으로 해결 한다.

[9정03-01] 실생활 문제 상황에서 문제의 현재 상태, 목표 상태를 이해하고 목표 상태에 도달하기 위해 수행해야 할 작업을 분석한다.

[9정04-05] 실생활 문제 해결을 위한 소프트웨어를 협력하여 설계, 개발, 비교ㆍ분석한다.

[9정05-01] 컴퓨팅 시스템을 구성하는 하드웨어와 소프트웨어의 역할을 이해하고 유기적인 상호 관계를 분석한다.

[9정05-02] 센서를 이용한 자료 처리 및 동작 제어 프로그램을 구현한다.

(15)

8 공유하기 - 전시장 학습 운영 Cd

- 작품 안내자료 만들기 ET

- 공유 및 공감

[국가 성취기준 외] 타인과의 소통 및 공유의 과정을 통해 공감을 바탕으로 한 문제 본질적인 원인을 탐색하고 생각을 공유한다.

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상황제시, 창의적 설계, 감성적 체험이라는 STEAM 단계를 구분하고 교과 영역 요소를 융합이라는 취지에 맞도록 수업이 진행될 수 있도록 지도한다.

흐름 문제제시 & 제작활동 학습자료() 및 유의점(※)

<상황 제시>

(1/8차시)

재해ㆍ재난에 대한 이해와 위험성의 인식

• 재해ㆍ재난을 소재로 한 영화의 예고편을 감상한 후, 다음과 같이 발문한다.

1. 재해ㆍ재난이란 무엇일까?

2. 재해ㆍ재난은 인간의 삶에 어떤 영향을 줄까?

3. 과학기술과 재해ㆍ재난은 어떤 관계가 있을까?

재해ㆍ재난의 정의와 종류, 사례 알아보기

• 활동지를 탐독하며 재해・재난의 정의를 설명하고 종류를 분류하여 설명한다.

TIP! 재해ㆍ재난의 정의 :

- 재해 : 날씨 등의 자연현상의 변화, 또는 인위적인 사고로 인해 발생하는 사회적, 경제적 피해

- 재난 : 재해로 인해 인간이 받게 되는 피해

TIP! 재난의 종류는 2015 개정교육과정에서 화학물질 유출, 감염성

질병 확산, 기상재해, 지진, 화산, 운송수단 사고 등으로 분류 하고 있지만, 본 프로그램에서는 이를 다시 재분류하여 다음과 같이 구분한다.

- 자연재해 : 기상재해, 지질재해, 질병확산 - 인위재해 : 화재, 화학물질 유출, 운송수단 사고

• 인터넷 검색을 통해 우리 주변에서 발생했던 재해ㆍ재난의 사례를 조사한 후 발표를 통해 조사 내용을 공유한다.

TIP! 학생들이 인터넷 검색을 통해 스스로 기사를 검색할 수 있도록

유도하며, 한 학생이 비슷한 사례를 조사하지 않도록 사전 안내한다.

※ 사전준비 : 인터넷 접속 가능 디바이스와 무선 인프라 구축 강의실

▶ 재해ㆍ재난영화 목록 영화 제목 재난의 종류

감기 감염성 질병

샌안드레아스 지진

투모로우 기상재해

단테스피크 화산

타워 화재

연가시 화학약품 유출

타이타닉 운송수단 사고

(16)

(1/8차시) 작성한다.

TIP! 재해ㆍ재난 극복을 위한 과학의 역할 : 예측, 예방, 감지, 전달,

복구 등

지진에 대한 이해와 지진 경보기 센서 선택하기

• 활동지 탐독을 통해 지진에 원인과 이로 인한 피해를 학습한다.

• 지진이 발생할 때 나타나는 특징을 바탕으로 지진을 감지하기 위한 물리량을 추정해본다.

TIP! 측정 물리량을 추출할 때에는 앞서 제시된 자료를 참가하여

학생들이 직접 작성하게 하되, 활동의 점검 과정에서 지진운, 곤충의 이동 등은 과학적 근거가 명확하지 않으므로 적절하지 않다는 점을 주지시킨다.

<상황 제시>

(2/8차시)

지진대비 행동요령에 대한 인지와 지진 발생 시 피해의 원인 찾기

• 지진대비 행동요령 인포그래픽을 제시한 후 지진이 발생했을 때 취해야 하는 행동에 대해 설명하며 정리한다.

• 지진대비 행동요령에 관한 정리를 바탕으로 이를 역으로 생각하여 지진발생 시 피해가 생기는 이유를 추정해본다.

<창의적 설계>

(3/8차시)

지진 경보기 만들기

• 지진이 발생했을 때 발생할 수 있는 2차 피해 상황과 이를 해결하기 위한 아이디어를 제시한다.

<문제 상황>

철수는 최근 발생한 지진 때 다리를 다쳐서 병원에 입원을 했다. 지진이 발생하는 순간 벽에 걸려있던 시계가 철수의 다리로 떨어졌기 때문이다. 평소에 지진대비 행동요령을 배워서 지진이 발생했을 때에는 벽에서 떨어져야 한다는 것을 알고 있었지만 예고 없이 갑작스레 찾아온 지진 속에서 철수는 당황한 나머지 행동요령대로 행동하지 못했다.

<문제해결 아이디어>

지진 발생 시 떨어질 물건이 있는 벽에 경고등이 들어오는 지진 경보기를 설치해 놓으면 지진 상황에 당황하며 벽 쪽으로 다가가던 사람이 경고등을 보고 벽에 기대지 않을 것이다.

▶ 아두이노 : 오픈소스 기반으로 만들어진 MCU의 한 종류로 간단한 코드 입력으로 입출력 장치를 제어할 수 있다.

(17)

<창의적 설계>

(3/8차시)

제시했다.

• 문제 해결 아이디어의 작동 단계를 자연어로 표현한 후, 이를 순서도의 형태로 변환한다.

• 회로도를 활용해 회로를 만든 후 아두이노 코드를 입력해 지진 경보기를 제작한다.

TIP! 작품 제작을 위한 도구의 선택과 프로그래밍 과정은 학생

스스로 찾는 것이 좋다. 하지만 본 활동은 학생들에게 메이킹의 경험을 주기 위한 단계이므로 회로도와 코드를 제공했다.

TIP! 아두이노는 피지컬 컴퓨팅을 구현하기 위한 하나의 툴에

불과하다. 학교 안 상황에 맞는 MCU를 활용하는 것이 좋다.

• 완성된 지진 경보기를 흔들며 작동을 시켜본 후, 이에 대한 개선의 아이디어를 구상해본다.

<상황 제시>

(4/8차시)

센서에 대한 이해

• 센서를 인체의 감각기관과 비유하여 정의한 후, 인터넷을 통해 다양한 센서의 기능을 검색하여 정리한다.

TIP! 센서의 탐색은 학생 프로젝트 활동에 주로 활용되는 일부

센서로 제한한다.

TIP! ‘인간의 감각기관과 센서의 비교’ 정답

구분 감각기관 (눈) 센서 (CdS 광센서)

외부 신호

신호의 전달 시신경 전선

신호의 처리 MCU

모형도

TIP! ‘센서의 종류’ 정답

센서의 종류 기능 관련 감각기관

초음파 센서 거리의 측정

온습도 센서 온도와 습도의 측정 피부

사운드 센서 소리의 유무를 측정

자기장 센서 자기장의 유무를 측정 -

압력 센서 센서를 누른 압력을 측정 피부

※ 자동화 장치를 자극에 따라 반응을 만들어내는 유기체의 메카니즘으로 제시하기 위해 자극과 반응 단원의 학습 소재를 활용한다.

▶ 학생 프로젝트 활동에 주로 활용 되는 센서 : 초음파센서, 온습도센서, 사운드센서, 자기장센서, 압력센서, 조도센서 등

(18)

<창의적설계>

(4/8차시)

• 모둠에서 측정하고자 하는 물리량을 측정할 수 있는 센서를 선정하고 프로토타입 제작을 통해 센서의 기능을 점검한다.

• 제작된 회로를 카메라로 촬영한 후 네모닉으로 인쇄해 활동지에 부착한다.

활용 과정에서 학생들이 부담을 느끼거나 기술몰입에 빠지지 않도록 지도해야만 한다. 이를 위해 아래와 같이 가공된 형태의 자료를 제시하는 것도 좋다.

<센서 학습자료 예시>

▶ 네모닉

포스트잇 프린터로 프로 젝트 활동에서 즉시 출력이 가능해 유용하다.

<상황 제시>

(5/8차시)

액추에이터에 대한 이해

• 액추에이터를 인체의 운동기관에 비유하여 정의한 후, 인터넷을 통해 다양한 센서의 기능을 검색하여 정리한다.

TIP! 액추에이터의 탐색은 학생 프로젝트 활동에 주로 활용되는

일부 액추에이터로 제한한다.

TIP! ‘인간의 운동기관과 액추에이터의 비교’ 정답

구분 운동기관 (팔) 액추에이터 (서보모터)

신호의 출발 MCU

신호의 전달 운동신경 전선

작동 내용 운동 운동

모형도

TIP! ‘액추에이터의 종류’ 정답

액추에이터의 종류 기능

LED 빛을 출력한다.

LCD 텍스트를 출력한다.

피에조 스피커 소리를 출력한다.

DC 모터 회전을 만든다.

▶ 학생 프로젝트 활동에 주로 활용 되는 액추에이터 : LED, 서보모터, LCD, 피에조 스피커, DC모터 등

※ 본 수업의 핵심은 재해ㆍ재난의 특징을 확인하고, 이를 과학의 도움 으로 극복할 수 있음을 인식하는데 있다. 그러므로 액추에이터의 활용 과정에서 학생들이 부담을 느끼 거나 기술몰입에 빠지지 않도록 지도해야만 한다. 이를 위해 아래와 같이 가공된 형태의 자료를 제시 하는 것도 좋다.

(19)

<감성적 체험>

(5/8차시)

찾는다.

TIP! 공감 인터뷰는 Design Thinking의 Define(정의) 과정을 경험하기

위한 학습활동의 방법이다. 학생들은 자의적으로 문제와 관련된 질문을 제작하기보다, 이에 대한 타인의 의견을 수렴하여 타인도 공감할 수 있는 진짜 문제를 정의하는데 그 목적을 가지고 있다. 활동은 질문 만들기, 질문에 대한 상호 인터뷰하기, 인터뷰내용 정리하기로 진행된다.

• 모둠에서 발견한 진짜 원인을 바탕으로 재해・재난 상황에서 피해를 방지하기 위해 필요한 작동 동작을 생각해본다.

• 제작된 회로를 카메라로 촬영한 후 네모닉으로 인쇄해 활동지에 부착한다.

<예시>

▶ 네모닉

포스트잇 프린터로 프로 젝트 활동에서 즉시 출력이 가능해 유용하다.

<창의적설계>

(6,7/8차시)

자동화 과정을 위한 알고리즘 설계하기

자연어(일상어)를 활용해 자동화 장치의 알고리즘을 작성한 후, 이를 알고리즘 순서도로 표현한다.

자동화 장치 만들기

다음의 단계에 따라 자동화 장치를 제작한다.

1. 회로 점검하기 2. 외관 만들기 3. 회로와 외관 조립하기

완성된 자동화 장치를 카메라로 촬영한 후 네모닉으로 인쇄해 활동지에 부착한다.

<창의적 설계>

(8/8차시)

안내자료 만들기

모둠활동지를 활용해 모둠에서 제작한 자동화 장치를 소개하는 안내 자료를 제작한다.

TIP! 안내자료 필수 작성내용

- 재해・재난 관련 : 모둠에서 선택한 재해・재난의 종류와 원인, 발생시 피해 규모

- 자동화 장치 관련 : 센서와 액추에이터를 선택한 목적, 장치를 통한 기대효과

- 이상 외 모둠에서 표현하고 싶은 다양한 내용 등

▶ 모둠활동지

(20)

<감성적 설계>

(8/8차시)

TIP! 전시장 관람의 시간과 순서는 사전에 순환식으로 기획하여

운영한다.

교육 자료를 만들어 관람자들에게 자료를 소개하는 활동을 수행한다.

<전시장 학습>

ಣо҅ദ

▶ 수행Ⱁ관찰 평가 계획

평가

영역 평가항목 우수(A) 보통(B) 미흡(C)

창의적 설계

재해・

재난에 관한 자동화 경보기제작

재해・재난에서 피해가 발생 하는 원인을 바탕으로 이에 대한 감지 시스템과 동작 시스템을 유기적으로 연결해 산출물을 제작함

재해・재난에서 피해가 발생 하는 원인을 분석하였으나 감 지 시 스 템 과 동 작 시 스 템 의 유 기 적 연 결 이 이루어지지 않음

재해・재난에서 피해가 발생하는 원 인 을 분 석 하 지 못 해 감 지 시스템을 만들어내는데 어려움을 느낌

집중과 끈기

과 제 에 대 한 집 중 력 이 좋으며 과제를 끈기 있게 해결함

과 제 에 대 한 집 중 력 은 있으나 끈기가 부족함

과제에 대한 집중력과 끈기가 부족함

감성적 체험

전시장 학습 운영

작품 안내서를 통해 모둠 작 품 에 대 한 소 개 가 잘 이 루 어 지 고 있 으 며 다 른 사 람 들 에 게 작 품 에 대 해 유창하게 설명할 수 있음

작품 안내서를 통해 모둠 작품에 대한 소개가 이루어 지고 있으나 다른 사람들 에 게 작 품 을 소 개 하 는 데 어려움을 느낌

작품 안내서의 제작과 구두 발표 과정에서 어려움을 느껴 작품에 대한 소개를 할 수 없음

창의성

문제를 해결하는 과정에서 유 창 성 , 융 통 성 , 독 창 성 , 정교성이 두드러지게 나타남

문제를 해결하는 과정에서 유 창 성 , 융 통 성 , 독 창 성 , 정교성이 가끔씩 나타남

문 제 를 해 결 하 는 과 정 에 서 유창성, 융통성, 독창성, 정교성이 거의 나타나지 않음

총평

(21)

이름 자동화 경보기 제작

▶ 학생 자기/동료 평가

평가

방법 평가영역 평가기준

평 가

상 중 하

자기 평가

상황 제시

◆ 재해・재난의 종류와 원인을 알고 있는가?

◆ 과학기술이 재해・재난의 피해를 줄이는데 기여하고 있다는 점을 알고 있는가?

창의적 설계

◆ 재해・재난 상황에서 피해가 발생하는 원인을 알고 있는가?

◆ 재해・재난 상황을 바탕으로 감지를 위한 적합한 센서를 선택할 수 있는가?

◆ 재해・재난 상황에서의 피해를 줄이기 위한 적합한 액추에이터를 선택할 수 있는가?

◆ 감지기 제작을 위한 작동 단계를 옳게 배열할 수 있는가?

◆ 모둠별로 역할 분담이 잘 되었으며 협동적으로 활동이 이루어졌는가?

수업 전체 ◆ 즐거운 마음으로 활동에 참여하였는가?

동료 평가

감성적 체험

◆ 모둠 작품을 설명하기 위한 안내서가 효율적으로 제작되어 있는가?

◆ 모둠 작품을 잘 설명하고 있는가?

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교사용 _ 63

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일본 기록적 폭우에 최소 62명 사망… 네티즌 “추가 인명 피해 없길”

일본에서 발생한 폭우와 지진으로 인해 최소 62명이 숨지고 45 명이 실종됐다는 보도가 나왔다. 7일 일본 NHK 방송은 “일본에서 규모 6.0의 지진이 발생했다”면서 “진앙지는 지바현 인근에 위치한 바다고 높이는 66km다”고 보도했다. 이어 8일 교도통신 집계에 따르면 사망자는 62명이며 중상 피해자도 최소 6명이다.

생사여부가 확인되지 않은 사람도 45명에 달한다.

(이하 생략)

<00신문, 2018년 7월 기사 발췌>

우리 인류는 지금껏 수많은 재해・재난 상황을 경험해 왔다. 지진, 화산, 폭우 등의 자연재해는 물론, 1995년 1,400여명의 사상자가 발생했던 삼풍백화점 붕괴 사고, 2014년 300여명의 사상자가 발생했던 세월호 침몰 사건 등이 그 예이다. 특히 과학과 기술의 발전으로 우리사회가 거대화, 고속화 되어갈수록 뜻하지 않은 재해・재난의 피해는 더욱 커지고 있으며, 이에 따른 사회적 파급효과 역시 과거와 비교할 수 없을 정도로 크다. 이처럼 재해・

재난은 우리 인류에게 경제적, 사회적 문제를 발생시켜 우리 사회의 지속가능발전을 저해하고 있다. 그렇다면 과학과 기술의 발전은 재해・재난 상황에 있어 우리 인류에게 악영향을 주는 것일까?

인류는 이러한 재해・재난으로부터 피해를 줄이기 위해 과학과 기술을 활용한다. 다양한 상황에 대한 예측과 경보는 물론, 인간이 접근하기 힘든 사고 위치에 로봇을 투입하여 복구와 구조 활동을 수행하기도 한다. 이렇듯 재해・재난 상황을 극복하기 위한 과학과 기술의 활용 사례를 확인하고 또 이를 직접 경험해보는 과정은 과학의 효용성을 인식하는 계기가 될 것이다.

<화재 감지기> <국내 재난대응 로봇 (휴보와 똘망)>

•지도상 유의사항 본 프로그램은 과학적 원리를 활용해 재해・재난 상황의 원인과 대처방안을 학습해보는 것을

목적으로 하며, 학생 중심의 능동적인 학습이 이루어지도록 하는데 주안을 두어 지도한다.

MEMO

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영화 속 재해・재난 이야기

재해・재난은 우리의 주변에서 끊임없이 발생하고 있다. 화산, 지진과 같이 인간의 범위 내에서 통제할 수 없는 자연재해는 물론, 화재, 교통사고 등 우리 인간이 살아가면서 발생시키는 다양한 형태의 재해・재난이 발생한다.

이러한 재해・재난은 사회・경제적으로 많은 피해를 주며, 때로는 큰 인명피해를 만들어 내기도 한다.

이러한 재해・재난의 피해는 우리 모두가 직면할 수 있는 가능성이 있기 때문에 많은 사람들의 두려움의 대상이 되기도 하며, 반대로 이를 극복하는 과정을 통해 위로받거나 기쁨을 느끼기도 한다. 이러한 이유로 재해・재난은 영화의 단골 소재가 되기도 한다.

다음은 재해・재난을 소재로 한 다양한 영화의 예고편을 나타낸 것이다. 스마트폰 장비를 활용해 예고편을 감상한 후 아래의 질문에 대한 답을 생각해보자.

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■ 재해ㆍ재난이란 무엇일까?

■ 재해ㆍ재난은 인간의 삶에 어떤 영향을 줄까?

■ 과학기술과 재해ㆍ재난은 어떤 관계가 있을까?

•학습목표 1차시

1. 다양한 사례를 통해 재해재난의 위험성을 인식할 수 있다.

2. 재해・재난 상황에서의 과학기술의 역할을 인식 할 수 있다.

•수업의 흐름

재해・재난의 종류 및 피해와 과학기술의 역할

•활동 준비물

노트북 혹은 스마트 장비

•학습 환경 인터넷

접속 모둠 토의

제작 공간

○ ○

▶ 이 단원에서 교사의 역할

• 과학교사 : 과학 원리가 잘 적용될 수 있도록 돕는다.

• 기술교사 : 창의적 사고가 잘 구현될 수 있도록 돕는다.

• 미술교사 : 심미적으로 아름답게 제작될 수 있도록 돕는다.

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재해・재난이란?

재해는 날씨 등의 자연현상의 변화, 또는 인위적인 사고로 인해 발생하는 사회적・경제적 피해를 의미하며, 재난은 재해로 인해 인간이 받게 되는 피해를 의미한다. 재해・재난은 발생 원인에 따라 다음과 같이 자연재해와 인위재해로 나눈다.

자연재해는 자연현상에 기인한 재해・재난으로 기상재해(태풍, 홍수, 폭설, 가뭄 등), 지질재해(지진, 화산 등), 감염성 질병 확산 등이 있으며, 인위재해는 인간의 활동 과정에서 발생하는 재해・재난으로 화재, 화학물질 유출, 운송수단 사고 등이 있다.

▣ 자연재해

▣ 인위재해

이러한 재해・재난은 막대한 경제적인 피해 뿐만 아니라 인명 피해까지 발생시킬 수 있어 우리에게 좋지 않은 영향력을 주며, 대규모의 재해・재난은 사회적인 문제를 야기 시킬 수 있다. 그렇다면 우리는 이러한 재해・

재난의 피해를 줄이기 위해 어떤 노력을 할 수 있을까?

<기상재해>

<화재>

<지질재해>

<화학물질 유출>

<질병확산>

<운송수단 사고>

1차시

• 지도상 유의사항 재난의 종류는 2015 개정교육과정에서 화학물질 유출, 감염성 질병 확산, 기상재해, 지진, 화산, 운송수단 사고 등으로 분류하고 있지만, 본 프로그램에서는 이를 재분류하여 다음과 같이 구분한다.

- 자연재해 : 기상재해, 지질재해, 질병확산 - 인위재해 : 화재,

화학물질 유출, 운송수단 사고

• 재해 : 날씨 등의 자연현상의 변화, 또는 인위적인 사고로 인해 발생하는 사회적, 경제적 피해

•재난 : 재해로 인해 인간이 받게 되는 피해

•재난의 종류 : 화학물질 유출, 감염성 질병 확산, 기상재해, 지진, 화산, 운송수단 사고 등

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재해・재난 극복을 위한 과학기술의 활용

인류는 재해・재난으로부터 스스로를 지키기 위해 많은 노력을 해 왔다. 자연재해의 경우 인위적으로 발생을 완전히 근절시킬 수 없는 불가항력적인 요소를 지니고 있으므로 내진설계, 방파제와 같은 예방시설을 구축하기도 한다. 또, 각종 센서를 활용해 실시간 감지기를 제작하기도 하고, 재난대응 로봇을 사람이 접근하기 힘든 환경에 투입하여 인명구조 활동이나 복구 활동에 활용하기도 한다.

다음은 재해・재난을 극복하기 위해 과학기술을 활용한 사례를 정리하여 나타낸 것이다.

구분 설명 예시

예방 재해・재난 발생 이전에 이를 대비하는 기술

해일에 대한 대비를 위해 방파제를 설치하여 생활환경까지 심한 파도가 치지 못하게 한다.

예측 재해・재난 발생 가능성을 예측하는 기술

지진, 지열, 가스 방출량 등에 대한 자료를 토대로 화산 폭발의 가능성을 예측한다.

감지 재해・재난 발생 시

이를 감지하는 기술 지진계를 활용해 지진의 규모 및 크기를 감지한다.

전달 재해・재난 발생사실과

안전대책을 알리는 기술 폭염 발생 시 재난문자 알림 서비스를 활용해 외부활동 유의사항을 전달한다.

복구 재해・재난 발생 후

피해를 복구하는 기술

재난대응 로봇을 개발하여 인간이 활동하기 어려운 재해・재난 상황에 로봇을 투입한다.

이처럼 과학기술은 예방, 예측, 감지, 전달, 복구 등의 역할을 수행하여 재해・재난으로부터 우리를 보호해주고 있다.

<재난 예방시설의 예 - 방파제> <국내 재난대응 로봇 (휴보와 똘망)>

1차시

•지도상 유의사항 재해ㆍ재난 극복을 위한 과학기술의 역할은 예방, 예측, 감지, 전달, 복구로 제시되어 있으나 분류 체계에 따라 달라질 수 있음을 인식시킨다.

▶ 재해ㆍ재난영화 목록

영화 제목 재난의 종류 영화 제목 재난의 종류

감기 감염성 질병 타워 화재

샌안드레아스 지진 연가시 화학약품 유출

투모로우 기상재해 타이타닉 운송수단 사고

단테스피크 화산

참조

관련 문서