한국과학창의재단의 지원을 받아 수행된 성과물임 ”
Ⅰ. 서론 ··· 1
1. 연구의 필요성 ··· 1
2. 연구의 목적 ··· 1
3. 용어의 정의 ··· 1
4. 연구의 범위 ··· 2
Ⅱ. 이론적 배경 ··· 3
1. 관련 이론 탐색 ··· 3
2. 선행 연구 및 시사점 ··· 5
Ⅲ. 연구 과제의 설정 ··· 6
1. 연구과제 [1] ··· 6
2. 연구과제 [2] ··· 6
Ⅳ. 연구의 설계 ··· 7
l. 연구 대상 및 기간 ··· 7
2. 연구 계획 ··· 7
3. 연구 조직 ··· 8
Ⅴ. 연구 과제의 실행 ··· 9
1. 연구 과제 [1]의 실행 ··· 9
2. 연구 과제 [2]의 실행 ··· 10
Ⅵ. 연구 과제의 결과 ··· 57
1. 검증 방법 및 내용 ··· 57
2. 연구 과제의 실행 결과 ··· 57
Ⅶ. 결론 및 제언 ··· 58
1. 결론 ··· 58
2. 제언 ··· 58
※ 참고 문헌 ··· 59
1. 연구의 필요성
자유학기제에서는 기본교과 위주의 학습과 병행하여 학생들의 적성과 소질에 맞는 진로 를 탐색할 수 있도록 다양한 자율과정을 오후 혹은 전일제 등으로 운영하게 된다. 그리고 자율과정에는 진로탐색활동, 동아리활동, 예술·체육활동, 선택 프로그램 활동이 있다. 선 택프로그램 활동은 학생들의 관심분야에 맞춘 프로그램을 운영하는 것이다. 한편 우리 교 육의 현실은 아직 자유학기제에 따른 교사의 전문성을 지원하는 프로그램도 부족하고, 체 험 및 현장학습을 제도적으로 쉽게 실시하기 어려운 현실로 여전히 뜨거운 사교육 열풍 등의 잠재적 문제점을 극복하기 위한 노력이 요구되고 있다. 따라서 자유학기제의 성공을 지원하기 위한 방안의 하나로 담당교사가 큰 부담없이 학생들의 교육을 실시할 수 있는 프로그램 개발이 필요하게 되었다.
2. 연구의 목적
가. 어떤 개념이나 프로젝트 학습에 과학, 기술, 공학, 예술, 수학을 인위적으로 끼워넣 는 방법을 지양하고 자연스럽게 융합적 사고를 신장시킬 수 있는 프로그램을 개발 하고자 한다.
나. 자유학기제 중 기본교과 및 선택교과 운영에 쉽게 적용 가능한 주제를 선택하되 일상생활 속에서 자연스럽게 문제를 발견하고, 문제를 해결하는 과정에서 흥미를 느끼며 쉽게 접할 수 있는 융합인재교육(STEAM) 프로그램을 개발한다.
다. 개발된 융합인재교육(STEAM) 프로그램 적용을 통해 자연스럽게 과학이나 수학적 기초 개념을 일상생활과 연결시킬 수 있는 개념 적용 능력과 융합적 사고를 기른 다.
라. 자유학기제 운영 기간 중 직접 교실안․밖 학교 수업에 적용 가능한 융합인재교육 (STEAM) 프로그램을 개발하여 창의적이고 융합적인 인재를 기른다.
마. 소규모 학급이면서, 학습 흥미도가 저조한 학생들에게 흥미를 줄 수 있고, 전과목 이 융합된 실제적 프로그램을 개발․적용하고자 한다.
3. 용어의 정의
가. 자유학기제
중학교 교육과정 중 한 학기 동안 학생들이 중간·기말고사 등 시험부담에서 벗어나 꿈과 끼를 찾을 수 있도록 수업 운영을 토론, 실습 등 학생 참여형으로 개선하고 진로탐색 활동 등 다양한 체험 활동이 가능하도록 교육과정을 유연하게 운영하는 제도
자유학기제에 처음 도입된 용어로 창의적 체험활동을 제외한 나머지 교과 교육과정을 말하며‘기본교과’로도 불림. 국어, 영어, 수학 등은 문제해결, 의사소통, 토론 중심의 수 업으로 진행하며, 사회, 과학 등은 실험 실습이나 현장체험 프로젝트 학습 등으로 운영함.
핵심 성취기준을 기반으로 교과 교육과정을 재구성하여 학생 참여형 수업으로 운영함.
다. 공통과정
학생의 희망과 선택에 근거하여 편성되는 다양한 체험활동을 말하며 기존의 창의적 체험활동과 유사한 측면이 있음. 교과 수업에서 충분히 반영하지 못한 학생의 꿈과 끼를 키워주기 위한 교육과정으로 진로탐색활동, 동아리활동, 예술·체육활동, 선택프로그램 활동으로 구성됨.
4. 연구의 범위
본 연구는 중학교에 적용 가능한 융합형 수업자료 개발을 통해 학생들이 교과에 분절적 으로 인식하는 의식을 개선하여 학생들에게 흥미로우면서도 문제해결능력을 신장시킬 수 있는 프로그램 개발 ․ 적용하는 것으로 과학 교과를 중심으로 학생들의 변화를 살펴보기 로 하였다. 이런 이유로 다음과 같은 제한점을 갖는다.
가. 연구의 범위는 중학교 과학과 기술 ․ 가정, 미술, 국어, 수학과목으로 제한한다.
나. 연구의 내용은 현재 교육과정 속에서 진도에 구애받지 않고 교과 수업시간 및 창 의적 재량활동 중 동아리 시간에 운영할 수 있는 분량단위로 구성한다.
1. 관련 이론 탐색
융합인재교육(STEAM)은 과학의 Science, 기술의 Technology, 공학의 Engineering, 예술 의 Arts 그리고 수학의 Mathematics의 각 첫 글자를 조합한 것이다. 즉, 창의적인 과학교 육을 위해서는 수학, 기술, 공학 및 예술이 연계된 형태인 융합을 기반으로 하는 교육이 이루어져야 한다는 것이다.
그리고 융합 과학 기술 시대에 과학 교육의 방향도 변해야 한다는 목소리도 높다. 우 리나라의 초․중․고등학교에서는 과학, 기술(실과), 공학, 수학 교과가 분리되어 있어 실제 세계에서 분리되어 있지 않은 여러 가지 자연 현상 및 생활 과학 기술 및 공학적 상황과 연결된 교육을 실시하기 어려운 것이 사실이다. 점점 과학 교과의 흥미도나 가치 인식의 부족은 결과적으로 교과의 인지적 영역의 하락으로 이어질 것이며, 이러한 흥미와 가치 하락은 일정 정도 현실 세계와 동떨어진 교과 구성에도 책임이 있다는 지적을 벗어나기 어렵다.
미국을 비롯한 서구 선진국에서의 STEM 교육의 도입에는 여러 가지 이유가 있겠지만 성장 동력의 고갈과 새로운 성장 동력에 대한 갈망이 어우러진 것이 STEM 등장의 배경이 라고 할 수 있다. STEM이라는 용어는 1990년 대에 미국과학재단에서 사용되기 시작했으 며, 스티브 잡스는 “지구 상에 새로운 물질은 없고 오직 새로운 융합만이 있을 뿐이다”
라고 갈파하였다. 어떻게 보면 STEM의 도달점 목표는 새로운 융합이라고 할 수 있으며, 이에 대한 갈망이 STEM을 탄생시킨 것이라고 할 수 있다.
초·중등 과학교육은 미국, 일본, 한국이던 간에 실제 수십 년 동안 그 과학교과서 내 용이나 구성에서 거의 변화가 없었다. 그러나 그 사이에 과학·기술·공학에 대한 발전은 그야말로 엄청난 변화가 있었다. 그런데 과학교육에서 이런 변화를 따라가지 못하고 수십 년 간 같은 내용과 개념으로 일관되어 왔으니, 최근 다양한 첨단과학기술 제품들에 익숙 한 청소년들이 이런 과학교육에 흥미를 잃는다는 것은 당연한 것이라 할 수 있고, 또한 초 · 중등 과학교육에 의한 창의성 함양에도 많은 문제점을 노출하고 말았던 것이다. 특 히 기업은 최근에 글로벌 융합기술 사회로 바뀜에 따라 이 급변하는 사회 환경에 대응할 수 있는 인재에 대한 요구가 거세지고 있는데 초․중등 및 대학 교육은 현실성이 없는 과 학교육만을 하고 있다는 불만을 터트리고 있다.
과학교육은 현재를 대비하는 교육이 아니라, 이들이 졸업 후 사회에 나가서 활동할 미 래를 예측하게 하고 이것을 대비하게 해주는 교육이 되어야 하는 것이다. 따라서 여러 석 학과 미래 학자들의 말들을 귀담아 들을 필요가 있다. 그들이 종종 그리고 공통적으로 언 급하는 용어들은 바로 융합, 창의성, 세계화, 스피드, 소통, 공감, 의미, 디자인, 인성, 감 성, 기후 변화, 녹색기술, 스토리텔링 등이다. 그리고 2002년 미국과학재단이 제시한 미래 의 인간수행능력을 위한 융합기술로 나노과학기술, 생명과학기술, 정보과학기술 및 인지과 학기술의 네 가지를 들었다. 그런데 2004년 유럽연합에서 제시한 유럽의 지식사회를 위한 융합기술에서의 정의에서는 여기에 인문사회과학을 포함시켰다.
학적인 지식과 인문사회학적인 지식 및 예술적 감각으로 대중으로부터 공감대를 이끌어낼 수 있도록 하는 창의적인 교육이 되어야 한다는 것이다. 따라서 우리의 과학교육은 미국 등 선진국이 추구하는 STEM 교육에서 더 나아가 예술과 인문·사회 분야를 아우를 줄 아 는, 특히 사회시스템과도 연계할 능력을 가진 과학기술공학인재 양성을 위한 STEAM 교육 개념으로 확장하게 된 것이다.
오늘날 우리 사회가 원하는 인재는 타학문에 대한 긍정적인 수용 태도, 다양한 분야의 지식을 통합할 수 있는 능력, 다양한 타전공자들과 소통하고 협력하여 과제를 수행할 수 있는 능력, 과학·기술·공학이 미래 사회시스템에 미치는 영향을 예측할 줄 알고, 또한 현 시대에 논의되고 있는 과학·기술·공학 지식을 빠르게 습득할 줄 아는 능력이 요구되 고 있다. 우리 미래 과학·기술·공학 인재들은 이제 세계를 무대로 활동하여야 한다. 이 를 위해 윤리적, 창조적, 전략적, 도전적이고 아울러 리더십과 판단력이 뛰어난 글로벌 인 재로 육성하여야 한다는 것이다.
가. 융합인재교육(STEAM)의 목표
융합인재교육(STEAM)의 목표는 기존의 주입식이고 암기식 교육을 학생들이 즐겁게 배울 수 있도록 체험, 탐구, 실험 중심으로 전환하여 초․중등학생들의 과학기술에 대한 흥 미와 이해, 잠재력을 높이고, 이를 바탕으로 미래 과학기술사회의 변화를 선도하여 국가경 쟁력을 강화하는 것이다.
세부 목표는 다음과 같다.
첫째, 융합적 사고와 실생활의 문제해결 능력을 배양하여 미래 사회에 필요한 창의적 과학기술 인력을 양성한다.
둘째, 과학기술에 대한 흥미와 동기 부여로 과학기술 분야로의 진출을 유도한다.
셋째, 일상생활에서 첨단 과학기술 이슈와 활용으로 대중의 과학화를 이룬다. 콘텐츠 융합은 실생활의 문제 해결에서 수반되는 수단이고, 목적은 융합적 사고를 하는 융합형 인재 양성이다. 융합인재교육(STEAM)이 지향하는 최종 목표는 과학기술 분야의 국가 경 쟁력 강화이다.
나. 융합인재교육의 핵심, 학습 준거틀
융합인재교육이 추구하는 교육의 이론적 근거를 정립하기 위하여 교육과학기술부와 한국과 학창의재단은 ‘융합인재교육 실행방향 정립을 위한 기초연구’를 추진하였다. 이 연구의 결과로 융합인재교육 학습 준거(틀)를 도출하였다. 학습 준거(틀)는 융합인재교육의 현장 적용을 위한 가이드라인이자 프로그램의 판단 기준으로 활용될 수 있다. 융합인재교 육 준거(틀)에서 강조하는 세 가지는 상황 제시, 창의적 설계, 감성적 체험이다.
첫째, 상황 제시는 학생들이 주어진 상황의 실생활 문제를 자기 문제로 인식하도록 동 기부여하기 위한 장치이다. 이는 교사 주도의 수업에서 학생 중심의 수업으로 전환하는 것을 의미하고, 학생들이 문제에 몰입하도록 해 준다. 학생이 문제를 자기문제로 인식하고 학습 주제에 관해 관련성을 확보하기 위해서는 수업을 시작할 때 훨씬 정교한 시나리오
둘째, 창의적 설계는 주어진 상황에서 문제를 해결하기 위하여 창의적으로 설계를 하는 과정을 의미한다. 실생활 문제에서 나타나는 여러 가지 제약 조건 속에서, 문제를 정의하 고 최선의 해결책을 만들어 나가는 과정이 바로 창의적 설계 과정이다. 설계 과정에는 여 러 학문의 지식이 필요하고, 모둠 활동의 경우 구성원들 간의 협동이 문제 해결에 중요한 열쇠를 제공할 수 있다. 창의적 설계 과정은 기존의 수업과 비교했을 때 학생 개개인의 생각이 구체적으로 표현되고 드러나도록 운영해야 한다.
셋째, 감성적 체험은 학생의 흥미와 동기부여를 위한 요소이다. 학습에 대한 성공을 경 험하면, 새로운 문제에 도전할 수 있는 용기가 자라게 된다. 이를 통해 문제에 몰입하는 능력도 자란다. 학생들의 활동에 대한 피드백과 성과에 대하여 보상이나 격려를 통해 학 생들의 감성적 체험을 강화할 수 있다.
이와 같은 단계를 통해 융합인재교육은 학생들이 자신과 연결된 문제를 해결하고, 더 나아가 또 다른 학습을 스스로 하고 싶도록 유도한다. 이러한 선순환적 구조가 완성되면 과학기술에 교육정책네트워크 대한 관심과 흥미를 높이는 것과 더불어, 과학기술 분야로 진출을 유도하는 두 가지 목표를 동시에 달성할 수 있을 것이다.
2. 선행 연구 분석 및 시사점
가. 선행 연구의 실태
교육부(전 교육과학기술부)와 한국과학창의재단은 첨단 과학기술에 대한 종합적 사 고와 문제해결능력, 과학적 탐구정신과 창의성을 갖춘 미래형 과학기술인재 양성을 위해 추진하고 있는 융합인재교육(STEAM)의 본격적인 추진에 앞서 연구시범학교를 2011년 9월 부터 2014년 2월까지 전국적으로 많은 학교가 시범 운영하였으며, 많은 자료가 개발 ․ 적 용하였다.
나. 선행 연구의 시사점
2009 개정 교육과정이 창의 ․ 인성 갖춘 인재 양성을 지향하면서 융합적 사고 과정 을 강조하는 교육적 시도가 이루어졌다. 전국적으로 2011년 9월부터 2014년 2월까지 관련 교과를 중심으로 한 융합인재교육(STEAM) 교육과정을 시범 적용하고, 리더스쿨이 운영되 면서 교육과정을 재구성하여 교과 간 및 교과 내의 융합 교육이 실시되었다. 그러나 다양 한 융합교육의 교수-학습 자료와 많은 수의 교사들이 연수를 받았다고 하지만 아직도 걸 음마 단계를 벗어나지 못하고 있다. 보다 실질적이고 광범위한 융합 교육을 위해서는 다 양한 교과의 교사연구회를 중심으로 넓은 범위의 융합 주제를 다루는 심도 있는 연구가 절실하다.
융합인재교육(STEAM) 교사연구회 연구의 목적을 달성하기 위하여 각종 자료와 선행 연구의 고찰을 토대로 다음과 같은 연구 과제연구를 설정하였다.
1. 연구 과제【1】
융합인재교육 연구를 위한 여건 조성
가. 융합인재교육 연구을 위한 학습 환경 조성 나. 융합인재교육 연구를 위한 인적 인프라 구축 다. 융합인재교육 연수 및 홍보
2. 연구 과제【2】
융합인재교육 프로그램 개발 및 ․적용
가. 융합인재교육 교수-학습 프로그램 개발을 위한 교과서 분석 나. 교과관련 융합인재교육 교수-학습 프로그램 개발 및 적용 다. 자유학기제를 위한 진로 체험 학습의 활성화
1. 대상 및 기간
가. 대상 : 감천중학교 1, 2, 3학년 전체
나. 기간 : 2014년 5월 ∼ 12월 (프로그램 적용 2014년 9월 ~ 10월)
2. 연구 계획
일 정 수행내용
추 진 일 정
5월 6월 7월 8월 9월 10월 11월 12월
연구 계획 작성 연구 계획(안) 협의 연구 계획 완성 STEAM 마인드
공유
문헌연구 및 자료수집 연구팀 세미나
대표 프로그램(초안)
개발
대표 주제의 내용분석 개념 및 원리 요소 추출 대표 프로그램 개발 프로그램 검증 및 보완
프로그램 개 발 및 내 용 타 당 도 검 증
주제별 목표 설정 학습 내용 선정 및 조직 연구원간 상호 교체 검토 전문가 검토
세미나 및 자문위원회 프로그램 완성 프로그램 완성
수업 지도안 완성
프로그램 검증
현장 적용 계획 프로그램 투입 평가
수정 및 보완
세미나 및 자문위원회 결과 분석 및
추후 활용 방안
결과 분석
최종 프로그램 완성 보고서 작성
연구책임자 ․연구책임자 1 명
․공동연구원 6 명
․자문위원 2 명 정 성 헌
(계 9 명)
연 구 부 문 자 문 위 원 부 문
연 구 원 : 김 희 탁 자문위원 : 김 상 년
연 구 원 : 강 은 실 자문위원 : 류 시 경
연 구 원 : 서 경 희
연 구 원 : 이 미 화
연 구 원 : 김 지 원
연 구 원 : 김 태 우
일시 내용 장소 참석 및 발표자 2014. 05. 27 융합인재교육(STEAM) 학교 컨설팅 영주동부초등 정 ○ ○ 2014. 06. 05 융합인재교육(STEAM) 학교 컨설팅 대흥중 정 ○ ○ 2014. 06. 11 융합인재교육(STEAM)
교사 연구회 협의회
서울 앙재동
aT세터 정 ○ ○
2014. 06. 18 융합인재교육(STEAM) 교사 연구회 협의회
(과학과 문학) 감천중학교 김 ○ ○
2014. 06. 25 융합인재교육(STEAM) 학교 컨설팅 봉화내성초 정 ○ ○
2014. 07. 13
융합인재교육(STEAM) 교사 연구회 협의회 (과학과 체육, 과학과 음악)
감천중학교 강 ○ ○ 김 ○ ○
2014.08.04.~05 창의․인성 교육 워크숍 대구대학교 정 ○ ○
2014. 10. 16 2014 융합인재교육 연구시범학교 운영
보고회 영주동부초등학교 정 ○ ○
2014. 10. 30 2014 융합인재교육 연구시범학교 운영
보고회 대흥중학교 정 ○ ○
2014. 12. 03 2014융합인재교육(STEAM)성과발표회 킨텍스 정 ○ ○
1. 연구 과제 1의 실행
융합인재교육 연구를 위한 여건 조성
가. 융합인재교육 연구을 위한 학습 환경 조성 나. 융합인재교육 연구를 위한 인적 인프라 구축 다. 융합인재교육 연수 및 홍보
융합인재교육(STEAM)의 기본 개념이나 필요성 및 목적에 대하여 연구원들에게 연수를 실시하여 융합인재교육(STEAM) 연구를 위한 환경을 조성하고, 참여 연구원들의 융합인재 교육(STEAM) 마인드를 높이기 위해 융합인재교육(STEAM) 전문가의 초청 강의 및 연구회 원들과의 자체 세미나 및 융합인재교육(STEAM) 외부 컨설팅을 실시하였다.
과정 일시 세부 내용
연구팀
오리엔테이션 5월 ․ 연구의 목적 및 방향 공유
․ 개발 틀(안) 소개 및 개발 틀 확정
․ 연구 주제 및 내용의 적합성 검토
↓ 교수-학습
자료
개발(초안) 5월～7월
․ 자유학기제 운영에 적합한 프로그램 탐색
․ 학문별 기본적 개념 및 원리 추출 및 연관성 분석
․ 적용 가능한 프로그램 완성(초안)
․ 연구원별 대표 주제 1개씩 개발 후 토의 진행
↓ 내용 타당도
검증 7월 ․ 융합인재교육(STEAM) 자문 위원의 프로그램 내용 타당도 검증
․ 연구원 상호 교차 내용 검토
↓ 교수-학습
자료
개발(완성) 8월～9월 ․ 교수-학습 자료 수정 및 보완
․ 융합인재교육(STEAM) 프로그램 완성
․ 교수-학습 지도안 작성
↓
현장 투입 9월～10월 ․전교생 대상으로 개발 프로그램 적용
↓
결과 분석 11월 ․ 결과 분석(설문지 및 개별 면담)
↓ 추후
활용 방안 12월 ․ 연구 결과물 확산 - 최종 연구보고서
- 차시별 수업 프로그램 지도안 및 교사용 지도자료 융합인재교육 프로그램 개발 및 ․적용
가. 융합인재교육 교수-학습 프로그램 개발을 위한 교과서 분석 나. 교과관련 융합인재교육 교수-학습 프로그램 개발 및 적용 다. 자유학기제를 위한 진로 체험 학습의 활성화
가. 융합인재교육(STEAM) 교수-학습 프로그램 개발 과정
아래의 예시처럼 2013년부터 사용하고 있는 2009개정 교육과정에 의한 중학교과 학교과서를 분석하여 융합교육이 가능한 주제를 선정한다, 예시는 9종의 과학교과서 (1,2,3학년)중에서 융합인재교육(STEAM) 내용, 과학이야기, 글쓰기 등 다양한 형태로 융합적 내용을 발췌․분석하여 정리한 자료다1).
영역 내용
(학년) 타 교과의 관련 내용 새로운 교과서에 있는 STEAM 내용
과학 이란
과학이란?
(1)
∘기술가정-진로와 생애 설계, 진로와 직업
∘역사-아시아 ․ 아프리카 세계의 변화와 민족 운동
∘국어-쓰기(자신의 삶을 성찰하고 계획하는 글 을 쓴다.)
∘도덕-도덕적 주체로서 의 나(공부와 진로)
예술품복원
물질 과 에너
지
힘과 운동 (1)
∘수학-문자와 식
∘체육-도전활동
․스파게티면으로 다리만들기,
․긴장감과 흥분이 넘치는 놀이기구 디자인하기,
․힘과 운동의 조화 야구경기
․생활에서 만나는 과학,
․차세대에너지 바이오에탄올,
․식물을 이용한 예술 작품,
․힘과 예술이 만나 건축물을 만들다
․운동, 그 순간을 기록하다 (애니메이션만들기),
․투석기로 고무찰흙공 날려 보내기,
․튼튼한 다리,아치교
․KTX보다 빠른 셔틀콕,
․무중력 상태와 블랙홀,
․자기부상열차,
․0.001초까지 잡아낸다,
․위치와 속력을 알아내는 첨단기술
․놀이기구의 과학원리,
․15세기 첨단 로켓무기 신기전,
․힘에 대한 아리스토텔레스와 뉴턴의생각,
․그래프를 해석하여 물체의 운동 설명하기
․인공위성의 운동,
․스릴 만점 번지점프대 모형 만들기
1) 경북 예천 감천중학교 정성헌 선생님이 분석한 자료
(학년)
물질 과 에너
지
열과 우리 생활
(1)
∘기술가정-녹색가정생 활의 실천
∘사회-환경문제와 지속 가능한 환경
․열화상 카메라 홍보자료 만들기
․우리 집 단열 감시하기
․구부러진 송유관 파이프
․미래의 집 제로 에너지 하우스
․돌로 지은 얼음 창고 석빙고
․겨울에도 꽃을 피운다
․조선의 온실
․따뜻한 집,시원한 집(열에너지절약)
․부표 온도계 만들기
․가마솥의 비밀
․조상들의 냉장고, 석빙고
․지구온난화
․반도체 부품과 열
분자 운동과 상태 변화
(1)
∘기술가정-녹색가정생 활의 실천
․냉장고 없이 시원한 음료를 마시자
․열기구로 세계를 누비다
․기체의 압력으로 달려
․주조기법의 신비
․여름은 시원하게, 겨울은 따뜻하게
․미니증기선 만들기
․호흡과 보일의 법칙
․그래프그리기는 어려워
․눈에 보이지 않는 세계
․냉장고와 열에너지 출입
․바닷물을 ‘사막의생명수’로
․우리몸으로 느끼는 보일법칙
․물질의 제4상태, 플라즈마
․물질의 상태를 알면 에너지가 보인다
․간이 열기구 만들어 띄어보기
물질의 구성
(2)
∘수학-문자와 식
∘기술가정-녹색 가정생 활의 실천
․원소를 소개하는 노래 가사 만들기
․과학으로 명화이해하기
․밤하늘을 수놓는 불꽃놀이
․버려진 휴대전화에서 금을캐다
․원자를 다루는 기술, 나노기술
․그림 속 앙금생성 찾기
․우리주변의 원소
․원자를 관찰할 수 있는 현미경
․카드뮴 중독사건-이타이이타이병
․화학반응으로 색이 변한그림-야경
․불꽃놀이
․원자 분자 수준의 나노세계
․앙금으로 물감 만들기
(학년)
물질 과 에너
지
빛과 파동 (2)
∘미술-표현
∘수학-기하
∘기술가정-녹색 가정생 활의 실천
∘음악-표현(악곡의 특징 을 살려 표현하기)
․빛과 소리로 만드는 우리들의 UCC동영상
․빛과 파동을 활용한 예술과 기술
․빛의 합성으로 그린 그림
․전자레인지
․건축음향학자
․빛을 담은 예술, 카메라
․파동으로 이해하는 음악의 세계
․명화의 빛, 명곡과 소리
․보이는 것이 모두 진실은 아니야
․빛과 그림
․음성인식기술
․백남준과 비디오아트
․물고기 눈으로 세상을 면?
․디지로그 사물놀이
․몸 속을 들여다 본다
․소리와 음계
․시각장애인, 전자망막으로 빛을 만나다,
․그림자 예술
․광공해
․빛과 파동이 기술과 예술등 다른분야에 활용되는 예
․자동차에 이용되는 여러 가지 거울
․창의적인 악기 연주회
물질의 특성
(2)
∘기술가정-녹색가정생 활의 실천
∘보건-생활 속의 건강 한 선택
․계피를 이용하여 천연모기퇴치제를 만들어보자
․내가 만드는 분자 요리
․물 위에 그리는 마블링
․다양한 미술 표현을 가능하게 한 물질의 특성,
․과학수사의 기본, 크로마토그래피
․물감을 물에 띄워 그린 그림
․액체로 만들어 사용하는 기체
․죽음의 호수
․극저온의 세계
․크로마토그래피와 도핑 컨트롤 센터
․저울을 이용한 수학 탐구
․섞이지 않는 아름다움, 섞이는 아름다움
․오일 샌드
․부족한 원유 확보의 해답이 될 수 있을까,
․간이 정수기 만들기
(학년)
물질 과 에너
지
일과 에너지
전환 (2)
∘수학-문자와 식, 함수
∘사회-자원의 개발과 이용
∘체육-도전활동
∘기술가정-에너지와 수 송기술
∘환경과 녹색성장-자원 과 에너지
․지속가능한 삶, 에코도시 공모전
․사이언스 도미노
․세계문화유산 수원화성
․하프파이프,
․인간과 자연이 만든 지레
․에너지전환을 이용한 장치 (골드버그장치 만들기 대회)
․제로 에너지 학교 설계하기,
․바퀴의 발명,
․곡선으로 둘러싸인 면적은 어떻게 구할까
․스파이더맨은 얼마나 큰 일을 할까
․자전거에 사용되는 도구들
․수소-산소 연료 전지
․크레인
․역학적 에너지전환과 보존
․제로에너지하우스
전기와 자기
(3)
∘수학-문자와 식, 함수
․마이크 겸용 스피커 만들기
․자기력을 이용하여 완구 만들기
․우리나라 최초의 전구 점등
․번개를 잡아라
․전지와 우리생활
․자기장이 변해 음악을 만들어
․우리 집에서 사용하는 전기 에너지는 얼마일까
․스마트그리드
․로봇의 이용
․터치스크린
․MRI의 원리
․핵융합로
․맴돌이 전류의 이용
․벼락과 피뢰침,
․안전한 전기 사용,
․나만의 스피커 만들기
화학 반응에서의
규칙성 (3)
∘수학-함수
∘보건-생활 속의 건강 한 선택
․수소를 이용한 연료전지 만들기
․과학 연극 만들기
․자연이 만들어낸 예술
․요리도 과학이다
․분자요리
․로켓연료도 정확한 양이 필요해
․은수저의 녹제거 하기
․바이오 연료
․건강한 생활
․연소와 화재 예방
․과학 수사 요원
․화학반응을 이용한 로켓 만들기
(학년)
물질 과 에너
지
여러 가지 화학 반응
(3)
∘기술가정-녹색가정생 활의 실천
∘보건-생활 속의 건강 한 선택
․나의 분자 요리 도전기
․과학수사에 쓰이는 화학 반응
․천년문화의 숨결, 천마총에 가다
․천년이 가도 변하지 않는 종이, 한지의우수성,
․오래된 철 유물을 예전처럼
․미니 수소 로켓 발사하기
․산성식품과 알칼리성 식품
․산소의 발견
․오줌과 잿물에서 유래된 비누
․산과 염기를이용한 의약품
․금속의 제련
․세월을 견뎌내는 한지의 비밀
․민간 요법과 신약 개발
․건강에 필요한 산
생명 과 지구
지구계와 지권의
변화 (1)
∘사회-자연으로 떠나는 여행,극한지역에서의 생 활
∘지리-인간 거주에 유 리한 지역, 자연으로
떠나는 여행, 자연재해 와 인간생활
․자원탐사를 우주로!,
․하늘에서 본 우리의 지구
․지구 속 여행
․지진에 안전한 건물
․명화속의 암석 관찰 여행
․판은 얼마나 빨리 움직일까
․화산 폭발 대처 방법
․탄소 발자국
․GPS를 활용한 판의 이동 속도 측정
․바이오스피어 설계하기
․내진건물 설계하기
․광물자원의 비타민
․희토류
․화산 활동과 인간의생활
․광물결정형 열쇠고리만 들기
광합성 (1)
∘기술가정-녹색가정생 활의 실천
∘환경과 녹색성장-자원 과 에너지
․우리 학교 옥상에 비오톱 정원 설계하기
․광합성에서 얻은 아이디어
․자연의 모양, 프랙털
(자연에 있는 프랙털 구조를 찾고 프랙털모형 만들 기)
․숲이 있어 좋아
․화성 우주 농장 설계하기
․파란색 장미
․아름다운 잎맥 만들기
․숭례문 기둥으로 왜 소나무를 선호할까
․도심의 식물 공장
․인공 광합성과 인공 나뭇잎
․자연은 뛰어난 예술가
․바이오연료
․염료가 광합성을한다?
․지구의 허파, 열대림을 살려주세요
(학년)
생명 과 지구
수권의 구성과 순환
(1)
∘사회-자원의 개발과 이용
∘환경과 녹색성장-환경 과 환경보전
․한반도 해역의 어종 변화
․해양 공익 광고 만들기
․바다에서 얻는 에너지
․흔한 물, 소중한 물
․해양자원을 활용하는 기술
․내가 하루동안 사용하는 물의 양은 얼마일까
․남극 보스토크에서의 빙하 시추
․물고기들의 인공도시
․바다 목장, 바다의 쓰레기 섬
․빙하 연구를 위한 과학 기지
․온난화가 빙하기를 부른다?
․보이지 않는 곳에서 흐르는 물,지하수,
․남극의 과학기지
기권과 우리 생활
(2)
∘체육-도전활동
∘사회-환경문제와 지속 가능한 환경
∘환경과 녹색성장-지구 환경과 기후변화
․최근 한반도의 기후변화
․내가 찍은 기상 사진
․명화속의 날씨
․지구 온난화를 어떻게 해결할까
․기상관측의 어제와 오늘
․날씨는 어떻게 관측할까
․지구온난화방지를 위하여
․불쾌지수
․우리나라 최초의 기상위성, -‘천리안,
․우주의 태양광발전소를 세운다
․바다 위에 바람개비 발전소를 세운다
․안개를 잡아 생활하는 사람들
․기상 사진전
․기상 이변과 정전대란
․마음대로 비를 내리게 할 수 있을까
․공기 펌프 안의 새 실험과 마그네부르크의 반구
․바람으로 움직이는 나만의 작품 만들기
소화 순환 호흡 배설
(2)
∘기술가정-청소년의 생 활
∘체육-건강활동
∘보건-건강의 이해와 질병 예방
․소중한 우리 몸 건강하게
․우주 비행사를 위한 기내식 만들기
․우주식량,
․혈액으로 알 수 있는 것들
․맛있는 미술, 살아있는 도시
․나만의 인체 모형 만들기
․심근경색을 수술없이 치료한다
․소변 검사
․헌혈-아름다운 나눔의 실천
․생명을 살리는 장치
․자동 제세동기(AED)
․담배는 안돼요
․비만치료약
(학년)
생명 과 지구
자극과 반응
(2)
∘미술-표현
․장애인을 위한 공익 광고 만들기
․11m는 누구에게 유리한가
․인공 감각 기관,
․영화 속으로 들어와(입체안경)
․착각하는 뇌(착시)
․당료병을 치료하는 인공인슐린
․시각적으로 아름다운 작품 사진을 찍어보자
․스테로이드 호르몬의 부작용
․3D영상의 원리
․당뇨병, 완치의 길 열렸다
․두 개의 눈으로 즐기는 3D 세상
․생체모방공학
․호르몬과 생명공학
․사람의 감각 기관
․운동기관을 대신할 수 있는 것은?
태양계 (3)
∘역사-현대세계의 전개
∘도덕-자연초월적 존재 와의 관계
․달 탐사 계획 세우기
․SF 영화 만들기
․천체의 충돌을 막아라
․천체 사진으로 기록하는 지구의 운동
․천체 예술이 되다
․간이 망원경 만들기
․앙부일구의 과학
․달은 산 사또
․지구의 보호막
․지구자기장,
․인류의 소행성 탐사
․일주운동 작품 사진전
․세계최대의 시화호 조력 발전소
․우주의 날씨를 예보한다 - 우주기상예보
․화성 올림푸스 화산의 형성과정
․소행성 충돌을 막아라!
생식과 발생
(3)
∘기술가정-청소년의 이 해
∘보건-생활 속의 건강 한 선택
․냉동배아의 임신을 찬성하는가
․줄기 세포로 무엇을 할 수 있을까
․과학 기술로 탄생한 복제 동물
․세포분열로 인체 조직을 만들어
․과학기술의 도움으로 생명이 탄생해
․다큐멘터리 시나리오 만들어 보자 (황세펭귄)
․탈리도마이드의 비극
․과학수사와 꽃가루
․씨없는 수박
․식물의 생식전략,
․시험관아기
․분열을 멈추지 않는 세포, 암세포
(학년)
생명 과 지구
유전과 진화 (3)
∘기술가정-생명기술과 미래 기술
∘역사-아시아․아프리 카 세계의 변화와 민 족 운 동
∘도덕-자연초월적 존재 와의 관계(과학기술과 도 덕)
․미래 생물 디자인하기
․우리 토종 콩의 다양성
․형제는 닮았다
․유전과 기술, 유전과 수학
․생물다양성은 중요해
․변화된 미래 환경에 적응하라
․핵형분석
․ABO식 혈액형의 발견
․스파이더맨과 유전자치료
․매미의 생활주기는 소수
․암세포를 공략하라!
․유전자치료!
․생물다양서의 보존
․유전자변형생물(GMO)
․자연사 도서관 만들기
외권과 우주 개발
(3)
∘역사-현대세계의 전개
∘도덕-자연초월적 존재 와의 관계
․내가 만든 우주정거장
․우주정거장 설계하기
․북두칠성이야기
․별을 보자
․우주발명품이 생활 속으로
․우리 은하에는 얼마나 많은 우리은하별들이있을까
․우리 조상들의 별자리와 천문학
․우주개발을 위협하는 우주 쓰레기
․입체영화의 비밀을 밝힌다
과학 과 인류 문명
과학과 인류 문명
(3)
∘사회-현대사회와 사회 문제
∘역사-현대세계의 전개
∘기술가정-녹색 가정생 활의 실천,
생명기술과 미래 기술
․사람의 삶을 변화시키는 과학
․과학의 보물창고 -자연
․우리 생활을 바꿀 첨단제품 고안하기
․힐베르트의 23가지문제
․생명의 마술
․생명공학자
이 연구에서 개발하고자 하는 융합인재교육(STEAM) 프로그램은 자유학기제 운영 에 적용할 수 있는 학생 활동 중심 수업 프로그램 개발 및 적용으로 다양한 학문 영역의 개념이나 원리가 융합하도록 하였다. 또한 개념 적용을 위해서는 모둠 별 토 의를 통한 스토리텔링 기법을 적용하며, 자신들만의 아이디어를 상상해 낼 수 있는 프로그램들을 주로 개발하였다. 특히 교과 수업에서 자연스러운 인성교육관련 활동 을 할 수 있도록 하였다.
1) 교과 수업
가) 미스터리 박스(Mystery Box)
(1) 목적○ <Mystery Box> 안에 있는 물건(또는 물질)이 무엇이 들어있는지 알아보는 과정을 통하여 탐구과정을 익히도록 한다.
○ 모둠 활동을 통하여 토론하고, 배려하는 감성적 체험을 한다.
(2) 관련 교육과정 분석
구분 과목명 단원명 학습 내용 성취 기준
과학 중학교 과학
(1) 과학이란
(가) 관심과 흥미 있는 사례를 통하여 과학의 유용성을 이해한다.
(나) 과학이 우리 생활에 많은 영향을 미치고 있음을 안다.
(22) 과학과 인류 문명
(다) 과학의 발전 과정에 기초하여 미 래 생활에 영향을 줄 기술이 무엇 인지를 말하고 그 근거를 제시한 다.
(라) 과학이 사회와 문화예술, 환경 등 우리 생활에 미치는 영향을 안다.
(3
) 개괄적 내용○ <Mystery Boxes>안의 비밀을 찾아라.
․ 6개의 <Mystery Boxes>와 그 외의 준비물들을 준비한다.
< 그림 1 > 미스터리박스의 준비물
․ 6개의 모둠으로 구성한다.
다.
․ 모둠 별로 물건으로 결정하게된 내용(이유)들을 기재하고 물건명도 적 어 본다.
○ 활동 내용 발표하기
․ 각 모둠에서 결과가 기재된 시트를 모두 수집한다.
< 그림 2 > 활동 내용의 예
․ 모둠 별로 상자안의 물건이 무엇인지 알아낸 과정을 발표하고, 다른 모 둠과 내용을 공유한다.
(4) 활동의 효과 및 구성
○ 소요 예상 시간 : 50 ~ 60분
○ 필요 물품 : Mystery Box, 관찰 기록지, 활동 설명서, 포스트 잇, 펜, 초시계, 발표용 차트 용지
○ 미스터리 박스 : 1 세트 당 6개의 Mystery Box로 구성.
Mystery Box는 열어서 내용물을 확인할 수 없다.
<그림 3> 미스터리 박스
1단계 : 상자 관찰하기 25 ~ 30분
여러 가지 방법을 동원하여 박스를 관찰하고 관찰 기록지 를 작성한다. 관찰 결과에 바 탕을 두고 토론을 통하여 박 스 안의 내용물이 무엇인지 합의를 통하여 최선의 결론을 제안한다.
2단계 : 사용한 능력 및 기술 생각해 보기
5 ~ 10분
상자 안의 내용물이 무엇인지 알아내기 위해 학생들이 사용 한 능력과 기술의 목록을 작 성하고 공유한다. 이러한 능 력고 기술이 과학자들의 활동 과 어떤 관계가 있는지 함께 생각해본다.
3단계 : 모의 콘퍼런스 15분
모둠 간 추론한 결론이 크게 차이가 나는 박스를 선택하여 서로의 증거를 바탕으로 토론 및 논쟁하는 시간을 갖는다.
이 과정은 과학자들이 특정 주제에 대해 과학적인 논쟁을 벌이는 콘퍼런스(학회) 활동과 연관된다.
4단계 : 박스의 의미
되새기기 5분
박스 안의 내용물이 무엇인지 정답을 말할 수 있는가?
미래에는 박스 안의 내용물이 무엇인지 정답을 말할 수 있 겠는가?
박스를 열 수 없는 것은 어떤 의미를 갖는가?
등의 질문을 통하여 미스터리 박스 활동과 과학 활동을 연 관 짓고 마무리한다.
○ 관찰력 및 기록 능력 증진
○ 기록된 증거를 바탕을 한 토론, 논쟁, 협상 능력 및 협업 능력 증진 ○ 합의를 통한 최선의 결론 도출 능력 증진
○ 과학자는 연구를 통하여 증거를 수집하고 그것을 바탕으로 이론을 발 전시켜갈 뿐, 박스를 열어 답을 확인하듯이 정답을 알아낼 수는 없다 는 것을 알게 된다.
○ 과학적 지식은 영구불변의 확정적인 지식이 아닌, 자연과 우주를 이해 하는 인류의 능력이 발전함에 따라 끝없이 새롭게 수정, 개정되는 것 이라는 것을 알게 된다.
○ 과학 활동은 여러 사람과의 협업을 과정이라는 것을 알게 된다.
(7) 활동 모습
< 그림 4 > 미스터리 박스 활동 모습
나) 어떻게 나누지 (1) 이 활동의 목적
24장 카드는 일반적인 규칙성을 찾아보는 게임이고, 18장 카드는 주기율 표의 규칙성에 의한 카드 놀이다. 정답은 하나이지만 풀이 방법은 다양할 수 있다. 자기 나름대로의 규칙을 세워 카드놀이를 하다보면 다양한 규칙 성을 발견할 수 있다, 24장 카드는 색깔, 모양, 숫자(위, 아래)등 다양한 규칙성이 있다, 또 18장의 카드는 색깔, 모양, 팔의 수, 손가락의 수, 머 리카락의 수, 몸통의 면적, 얼굴표정 등 다양한 분야에서 원소의 규칙성 을 발견할 수 있다.
(2) 어떻게 할까요?
․ 배부된 23개(또는 17개)의 카드를 나열한다(카드 1장은 숨기고 시작) ․ 나열된 23개(또는 17개)의 카드들 사이에서 규칙성을 찾도록 한다.
․ 규칙성을 발견하고 카드를 나열한다.
․ 제한된 시간동안 조별로 빠진 카드의 내용을 예측한다,
수 있다. 빠진 카드의 내용은 무엇인지 기록해 봅시다 (모양, 색깔,위쪽숫자, 아래쪽 숫자).
18장 카드의 규칙성이 나타나게 배열하였을 때, 빠진 카드의 내용을 유추할 수 있다. 빠진 카드의 내용은 무엇인지 빈 카드에 그려봅시다.
(3) 활동 모습
프로그램명 열과 우리 생활 적용학년/시기 중학교 1학년 2학기 / 10월
관련과목 과학, 미술, 기술, 수학, 도덕
(1) 주제 및 제작의도
본 프로그램에서는 [열과 우리 생활] 중에서 온도, 열, 열평형과 열의 이동을 복 합적으로 접근했다. 학생들이 실생활과 연관 지어 재미있게 체험 및 조작활동을 통해 융 합적인 생각을 기르기 위해 제작하였으며, 그로 인해 학생들이 과학에 대한 흥미를 가지 고 접근할 수 있도록 하였다.
(2) 학습 목표
○ 내용 목표․ 열의 이동 방법을 예들 들어 설명할 수 있다.
․ 온도에 따라 변하는 시온 마술 컵을 만들고 평가할 수 있다.
○ 과정 목표
․ 자신의 생각을 뚜렷하게 표현할 수 있도록 한다.
․ 자연의 아름다움을 체험할 수 잇도록 한다.
(3) STEAM 과목 요소 ○ S : 열의 이동
○ A ： 표현 방법, 인성
○ E, T : 나만이 시온 컵 디자인 및 제작
(4) STEAM 단계 요소 ○ 상황제시
․ 우리 생활에서 온도에 따라 색이 달라지는 물질을 이용하여 온도를 눈으로 확인하고, 이 물질을 이용한 것들을 예를 들어 발표하도록 한다.
그리고 이러한 원리를 이용하여 쉽게 사용가능한 시제품을 만들어 보자 ○ 창의적 설계
․ 세상에 단 하나 뿐인 나만의 시온 마술 컵을 만든다.
○ 감성적 체험
․ 자신의 작품 제작의 의도를 토의해 본다.
․ 자연의 아름다움을 체험
과학
세상에 단 하나 뿐인 나만의 시온 마술 컵
2)1 수업 개요
교과 과학 대상 중학교 1학년 교수․학습 방법 창의적 활동
(모둠학습) 관련 단원 열과 우리 생활
(온도와 열의 이동) 활동기간 2(혹은 3)차시용
(90분~ 135분) 학습 주재 세상에 단 하나 뿐인 나만의 시온 마술 컵 만들기
학습 목표 ․ 열의 이동 방법을 예들 들어 설명할 수 있다.
․ 온도에 따라 변하는 시온 마술 컵을 만들고 평가할 수 있다.
학습 개요
절차 활동 내용
계획 청의적 활동, 평가 방법 안내, 모둠 구성
준비 활동지, 학습지, 수업자료(참고작품, 시온스티커, 시온물감, 컵, 붓)
수행
․ 열의 이동 방법
․ 일상 생활의 예를 들어 열의 이동 방법 활동지 작성 및 발표하기
․ 세상에서 단 하나 뿐인 나만의 시온 마술컵 만들기
․ 활동지에 대한 모둠별 탐구보고서 작성
평가
활동지 및 창의적 산출물 발표(모둠 / 개인 발표)
시온 마술컵을 평가할 때는 창의적인지, 온도의 변화가 용도에 맞게 적절하게 사용되었는 지, 그림을 정교하게 그렸는지 등을 학생들과 함께 함께 기준을 정해서 평가해 봅니다.
수업 의도
본 프로그램에서는 [열과 우리 생활] 중에서 온도, 열, 열평형과 열의 이동을 복합적으로 접근했다.
학생들이 실생활과 연관 지어 재미있게 체험 및 조작활동을 통해 융합적인 생각을 기르기 위해 제작 하였으며, 그로 인해 학생들이 과학에 대한 흥미를 가지고 접근할 수 있도록 하였다.
참고자료 ․ 동영상 : http://www.youtube.com/watch?v=AhW3M7iAWzg )
․ 관련 사진 자료
2) 이 단원은 여러 자료들을 참고하여 작성하였습니다. 가능한 출처는 꼭 밝혔으나, 혹시 출처가 확실하지 않아 밝히지 않은 부분이 있을 수 있습니다. 혹시 이 자료는 나의 자료인데 출처를 꼭 밝혔으면 하시는 분은 꼭 연락주세요. shchung@chol.com 경북 감 천중학교 정성헌.
1. 교수 ․ 학습 계획
가. 학습 주제 : 세상에 단 하나 뿐인 나만의 시온 마술 컵
나. 학습 목표
◦ 열의 이동 방법을 예들 들어 설명할 수 있다.
◦ 온도에 따라 변하는 시온 마술 컵을 만들고 평가할 수 있다.
다. 학습 개요
본 프로그램에서는 [열과 우리 생활] 중에서 온도, 열, 열평형과 열의 이동을 복합적으로 접근 했다. 학생들이 실생활과 연관 지어 재미있게 체험 및 조작활동을 통해 융합적인 생각을 기르기 위해 제작하였으며, 그로 인해 학생들이 과학에 대한 흥미를 가지고 접근할 수 있도록 하였다.
라. 지도 중점
1) 온도와 열을 혼동하는 경우가 많은데, 그 차이점을 잘 알 수 있도록 지도한다. 온도는 뜨겁 고 차가운 정도를 숫자로 나타내는 말이고, 열은 온도 차에 의해 이동하는 에너지를 뜻한다는 것 을 설명한다.
2) 온도는 분자의 운동 모형을 이용하면 정교한 설명이 가능하며, 교육과정에서도 그렇게 지시 되어 있다. 그러나 분자 운동을 지나치게 깊게 다루면 학생들의 이해 수준을 넘어설 수 있으므로 적당한 수준을 유지한다.
마. 성취 기준
1) 온도를 분자 운동 모형으로 이해하고, 온도가 우리 생활에 미치는 영향을 안다.
2) 물체 사이의 온도가 다르면 열평형 상태에 도달할 때까지 열의 이동이 일어남을 이해한다.
3) 열의 이동 방법에는 전도, 대류, 복사가 있음을 알고 각각의 특징을 안다.
단계 학습활동 교수 학습 활동 수업자료
도입
동기유발 ( 3 분)
Co (동기유발)
․ 컵에 뜨거운(또는 차가운) 물을 부어 색이 변하는 장면(직접, 또는 동영상자료)을 보여 주면서 흥미를 유발한다.
(동영상
http://www.youtube.com/watch?v=AhW3M7iAWzg )
․ 우리 생활에서 온도에 따라 색이 달라지는 물질을 이용하여 온도 를 눈으로 확인하고, 이 물질을 이용한 예들을 발표하도록 한다.
시온머그컵 동영상자료
학습목표제시 ( 2 분)
CD 학습 목표 제시
온도에 따라 변하는 <세상에서 단 하나 뿐인 나만의 시온 마술컵>을 만들어 보자
전개
활동1 열의 전달 방법
( 20 분)
Co ET열의 이동 방법 생각하기
또는 열의 이동 관련 과학 시화 그리기
실험기구 동영상 활동지
활동2 나만의 시온컵 만들기 ( 20 분)
CD ET열의 이동 방법을 봉사활동 사진을 활용하여
발표해보기 사진
활동지
활동3 활동결과작성
( 30 분)
Co CD
<세상에서 단 하나 뿐인 나만의 시온 마술컵>
만들기
시온스티커, 시온물감 컵, 붓 활동4
활동결과작성 ( 10 분)
CD 진로와 직업 탐색을 위한 NIE 자료 NIE자료
정리 성찰 평가
( 5 분) ET<세상에서 단 하나 뿐인 나만의 시온 마술컵>에 대한 감상 및 평가
3 수업자료 개발
본 자료는 각 활동마다 각 단계에서 꼭 필요하게 요구되는 지식과 예로 구성되어 있다. 그러므 로 본 자료를 이용하여 수업을 하고자 할 때는 본 자료에 포함된 내용을 모두 진행하는 것 보다 는 프로그램의 배분시간과 환경에 따라서 교사가 수정하여 사용하면 더욱 효과적일 것이다.
열은 온도가 높은 물체에서 낮은 물체로 이동한다. 열의 이동은 우리의 생활 주변에서도 이루어 지고 있고, 넓게는 지구 전체 공간에서 이루어지고 있다.
다음은 어느 가정에서 볼 수 있는 여러 가지 열의 이동 현상을 나타낸 것이다.
각각의 경우에 열은 어떤 방법으로 이동하는지 알아보자.
(출처 : 중학교 과학 1, ㈜지학사, p.206)
․ 난로와 사람사이에 열은 어떻게 이동할까?
․ 냉장고 안에서 찬 공기는 어떻게 이동할까?
․ 물이 끊을 때 물 속에서 열은 어떻게 이동할까?
․ 플라이팬 위에 고기는 어떻게 익을까?
열의 이동
• 열의 이동송을 들어봅시다.
< 참고사이트 : www.lg-sl.net LG사이언스랜드 > 과학송> 열의 이동송 >
• 열의 이동 방법
열이 이동 방법에는 전도, 대류, 복사 등이 있다. 전도, 대류, 복사와 같은 열 의 이동은 각각 따로 일어나기도 하고 함께 나타나기도 한다. 아래의 그림에 서 전도, 대류, 복사에 의한 열의 이동하는 모습을 찾아 표시해보자.
․ 가열된 액체나 기체 등이 직접 이동하여 열이 전달되는 현상을( )라고
․ 구리 막대의 끝을 알코올램프로 가열하면 시간이 지남에 따라 열을 받은 분자 들이 활발하 게 움직이면서 인접한 다른 분자와 충돌하며 열을 전달한다. 이처 럼 열이 전달되는 현상을 ( )라고 한다.
․ 겨울철에 난로 가까이 앉으면 따뜻하다. 이처럼 열이 다른 물질을 거치지 않고 직접 이동 하기 때문인데, 이렇게 열이 이동하는 현상을 ( )라고 한다.
<활동1-1> 열의 이동송을 듣고 열의 전달 방법을 조사해 보자
< 열의 전도 >
< 열의 대류 >
< 열의 복사 >
▣ 열의 이동 관련 시화를 쓰고, 그려봅시다.
<참고 및 예시>
과학시화란
시화는 글과 그림이 조화를 이루어 우리들에게 각별한 의미와 느낌을 주는 문학예술이다. 무심코 지나 쳐 버릴 수 있는 상황들이 의미 있는 글로 되살아날 때 우리는 새로운 신선함을 느낀다. 더욱이 그런 글 이 분위기 있는 멋진 그림과 어우러질 때 우리는 한층 더 높은 수준의 여유로움마저 느끼게 된다.
과학이라는 다소 딱딱한 학문 영역에 시화가 주는 신선한 여유로움을 더하면 어떻게 될까? 그것이 바 로 과학시화다.
과학시화는 과학의 내용을 쉽고 재미있게 풀어서 글과 그림으로 표현하는 것으로, 지금까지의 과학 상 상화나 과학 포스터와는 전혀 다른 것이다. 알고 있는 과학 내용을 '재치 있게' '명확하고 쉽게' '그럴듯하 게' '비유적으로' 설명하고, 그것과 어울리는 그림을 더하면 훌륭한 과학시화가 된다. 그 중 화학시화에서 는 원소 주기율표가 아파트가 되기도, 무질서하게 움직이는 기체 분자가 개구쟁이 소년이 되기도 한다.
원자, 분자를 빗대어 우리들의 삶을 이야기 할 수도 있다. 우리 일상 생활과 모든 자연 현상이 바로 과 학시화의 소재가 되는 것이다.
-대한화학회 화학시화전 안내문의 일부를 수정 ․ 보완하였습니다(경북 감천중학교 정성헌 선생님)- 다음의 예들은 몇 년 전에 수행했던 과학시화 결과물 중의 일부이다.
(경북 감천중학교 정성헌 선생님 자료)
아래의 사진은 연탄 나르기 봉사활동 모습이다.
(가) (나) (다)
▣ 연탄을 나르는 방법 차이점을 무엇인가 그림 (가)
그림 (나)
그림 (다)
▣ 연탄의 의미와 사람의 역할은 연탄의 의미
사람의 역할
▣ 연탄을 나르는 방법 차이점을 열의 이동 방법과 연관지어 써 보세요 그림 (가)
그림 (나)
그림 (다)
노래를 감상합시다.( http://www.youtube.com/watch?v=rG4DNjNBcyw ) 이 노래는 안도현 시에 곡을 붙인 안치환의 노래 <연탄 한 장>입니다.
이 노래에서 표현하고자 하는 내용을 네 컷 만화로 그려 봅시다.
➡
네 컷 만화에서 표현하고 싶은 내용 중 중심되는 단어를 세 개만 써 보세요
내가 만들 <나만의 시온 마술 컵>의 이름과 어디에 어떻게 활용할지 써보세요.
시온 마술 컵의 이름 :
어디에 어떻게 활용할까?
내가 만들 <나만의 시온 마술 컵>을 디자인 해보자.
그리고 저온시온스티커(15°C이하에서 색이 변함), 체온시온스티커, 고온시온스티커(60°C 이상 에서 색이 변함)를 붙일 곳도 표시하세요.
위와 같이 디자인한 의도는 무엇인지요.
간단한 시온컵 만들기 과학체험 자료를 참고하여 <나만의 시온 마술 컵>을 만든다.
다음은 2010년 2월 22일 충청교육신문 중의 일부를 인용한 것이다.
충북교육청, 독거노인 보일러 고쳐주는 6人의 열관리사
열관리사자격증을 가진 공무원들이 모여 자원봉사회인 충열회(회장 강태호, 52세, 현 충북체고 근무)를 조직해 독거노인의 난방 보일러를 수리해 줘 추운 날씨를 훈훈하게 하고 있다.
이 충열회는 충북교육청 산하 열관리사들의 자원봉사회로 이들은 지난해 7월 친목모임 중 당시 회장인 송춘길(55세, 현 충북체고 근무)씨가 "우리 모임이 만나서 술이나 먹고 무의미하게 지내는 것 보다는 뜻있는 일을 해보자"는 제안으로 조직됐다.
이렇게 조직된 충열회는 지난해 10월 14일 충북노인복지회관 측의 요청으로 희망나눔 결연식을 가진 이후 본격적인 봉사활동이 시작됐다. 봉사활동은 일요일중 월 1회 노인복지회관에서 준 리스 트를 가지고 전문분야인 기름보일러에 대해 점검과 수리를 자비 들여 봉사활동을 해오고 있다.
지금까지 이들의 봉사활동은 1회 20여대의 보일러를 수리하며, 총 4회에 걸쳐 80여대의 보일러를 점검․수리한 것으로 알려졌다.
봉사활동이 회를 거듭할수록 이들은 대부분의 노인 분들이 어려운 생활을 하고 있는 것을 보고 3 차 봉사활동부터는 회원들이 십시일반으로 모은 정성으로 당일 봉사활동을 다녀온 가구 중 가장 형편이 어려운 분께 쌀(20Kg 1포대)도 기부해 오고 있다.
이들의 봉사 활동은 충북교육청열관리사봉사회(충열회)란 명칭으로 포털사이트 다음 카페 (http://cafe.daum.net/cehevo2009 )를 만들어 홍보도 하고 있다.
이 모임의 홍보를 맡고 있는 진병화(36세, 현 중앙도서관 근무)씨는 "재물이 있는 자는 재물을 나 눔으로서, 가슴이 따뜻한 사람은 뜨거운 마음을 나눔으로서 사랑을 실천할 수 있다"며 "우리 충북 교육청 6人의 열관리사들은 뜨거운 가슴과 함께 그 동안 갈고 닦아온 기술을 나눔으로서 사랑을 실천하고 있다"며 나눔의 열정을 말했다.
한편, 이들의 봉사 활동은 오늘(21일) 충북체고에서 집결해 인근에 위치한 노인복지회관으로부터 받은 리스트를 가지고 봉사활동을 펼쳤다.
▣ 위 기사를 읽고 여러 분의 느낌을 써 봅시다.
▣ 열관리사란
<활동1>,<활동2-1>,<활동2-2>과 <활동4>는 개인별(또는 모둠별)로 학생 활동 지 를 바탕으로 발표하게하여 평가하고, <활동3>인 <나만의 시온컵 만들기> 평가는 창의 적인지, 아름다운지, 온도의 변화가 용도에 맞게 적절하게 사용되었는지, 그림을 정교하게 그렸는지 등을 학생들과 함께 함께 기준을 정해서 평가한다.
(예시 자료1)
내 용 기 준 얼마나 언제 어떻게
열의 이동 방법을 잘 이해하고
창의적으로
<나만의시온컵>을 만들었는가?
열의 이동방법을 잘 이해하고 있으며, <나
만의 시온컵>도 창의적으로 만들었다. 잘함
활동 후 상호평가 열의 이동방법을 잘 이해하고 있으나 <나
만의 시온컵>을 창의적으로 만들지 못하 였다.
열의 이동방법을 잘 이해하지 못하고 있으 나 <나만의 시온컵>을 창의적으로 잘 만 들었다.
보통
열의 이동방법을 잘 이해하지 못하고 있으 며, <나만의 시온컵>도 창의적으로 만들 지 못하였다.
노력 요함
(예시 자료2)
평 가 기 준 나는 얼마나
잘함 보통 노력요망
<나만의 시온 컵>이 아름다운가?
그림은 정교하게 그렸는가?
시온스티커를 용도에 맞게 잘 사용하였는가?
온도차의 효과를 느낄 수 있게 적절하게 사용하였는가?
새롭고 기발한 생각이 포함되었는가?
(예시 자료3)
모둠이름 잘된 점(P) 잘못된 점(M) 흥미로운점(I)
○○○
△△△
□□□
<자료1> 시온 안료에 대하여 1. 시온 안료
시온안료란 온도에 따라 색상이 변하는 안료를 말한다.
2. 시온 안료의 원리
물질의 분자구조와 분자 내 전자의 밀도에 따라‘빨주노초파남보’로 이뤄지는 가시광선 중에서 특정한 영역대의 파장만을 흡수하게 된다. 만약 짧은 파장만을 받아들이는 구조라서 보라색이나 파란 색상에 긴 파장만을 받아들인다면 붉은 색상에 가까워지며 모두 다 받아들이면 검은색, 모두 다 반사하면 흰색이 된다. 대부분의 물질들은 안정되어 있어 색상에 큰 변화가 없지만, 어떤 물질 들은 온도가 달라지거나, 자외선을 쏘이거나, 산도(酸度)가 달라지거나, 압력이 가해지거나, 전기 를 통하거나, 수분 등과 접촉하거나 하면 전자의 밀도에 변화가 생겨 색상이 달라지게 된다. 팩시 밀리 용지의 표면에 발라진 물질이나 맥주에 인쇄된 잉크의 물질 등은 바로 온도에 의해 변하는 경우에 속한다. 온도에 따라 변하는 잉크는‘시온잉크’라고 불리는데, 2차 대전 직후 독일의 바스프 (Basf)社가 최초로 개발했다. 주로 변하기 쉬운 유가화합물을 이용하는데, 성분의 내용이나 결합 방식에 변화를 주면 온도가 올라가거나 내려갈 경우, 없던 색깔이 나타나거나 반대로 있던 색깔이 사라지게 할 수 있으며, 색상 변화까지 시도할 수 있다.
(시온잉크는 대개 착이온화합물이 온도가 변하면서 분자구조가 바뀜에 따라 흡수하는 빛의 파장 이 달라지면서 색의 변화가 나타납니다. 대개 평면사각형의 구조를 가진 착화합물이 온도가 변함 에 따라 정사면체 구조로 모양이 바뀐다고 한다. 그리고 특정 온도 특성을 나타내는 도료를 혼합 함으로써 여러 가지 온도에 따른 다양한 변화를 연출할 수 있다고 한다.)
3. 시온 안료가 실생활에 응용된 예
․ 코카콜라 보틀캔에 시온잉크 적용(병의 음료를 먹으면 온도가 변하여 마크의 색이 점점 바뀐 다.)
․ 컵의 색깔 변화에 적용된 시온안료(컵의 색이 온도 변화에 따라 변한다.) ․ 열감지 안전스푼(음식의 온도에 따라 변하는 스푼)
․ 하이트 맥주의 온도계 마크(온도가 변하면 병의 온도 감지 마크색이 변한다.)
․ 어떠한 자극을 받으면 나타나고 그 자극이 사라지면 원상태로 돌아오게 되는 기능성 안료.
그 자극의 조건은 온도의 자극에 따라 칼라가 없어지고 나타나는 시온안료가 있고, 햇빛을 받게 되면 칼라가 나타나고 없어지는 시광안료가 있다. 그리고 250-360nm의 uv(자외선)을 비추면 칼 라가 나타나고 없어지는 uv반응안료가 있다.
<자료2> 온도, 이제는 눈으로 확인하세요!! Temperature Visualization
오늘도 바쁜 하루를 마친 K씨는 끈적거리는 몸을 씻어내기 위해 욕실로 들어갔다. 바로 침대위 에 드러누워 버리고 싶을 정도로 너무나도 피곤하긴 하지만 , 적당히 따뜻한 물로 온몸을 헹궈내 고 나면 하루의 스트레스가 전부 날아가 버릴 듯 상쾌하고 뽀송해지기 때문이다. 하지만 탈의를 마치고 샤워기 앞에 서서 물을 튼 순간, K씨는 자신도 모르게 소리를 지르고 말았다. ‘앗, 차가 워!’ 아무리 한 여름이라고는 하지만 찬 물을 몸에 바로 끼얹을 만큼은 아니다. 조금 더 뜨거운 물이 나오도록 샤워기를 조정한 후 다시 조심스레 손 끝을 물줄기에 가져다 대 보았다. ‘으악 뜨
