제5회 전국 실업계 고등학교 교수․학습 방법 우수사례

제5회

전국 실업계 고등학교

교수․학습 방법 우수사례

- i -

교육 개혁의 궁극적인 목적은 교육의 최종 수요자인 학생들에 게 보다 흥미 있고 이해하기 쉬운 그리고 주도적으로 참여할 수 있는 수업으로 구현되는 것이다. 이에, 직업교육기관인 실업계 고등학교와 전문대학에서 기대하는 교육 개혁도 ‘수업의 혁신’을 통해서 가능하다는 공감대와 함께 ‘교수․학습 방법 개선’에 대 한 관심과 요구가 날로 높아져 가고 있다.

정부에서도 󰡔교육인적자원정책 추진 계획󰡕, 󰡔국가인적자원개발 정책 보고서󰡕, 󰡔직업교육체제 혁신방안󰡕 등에서 실업계 고등학교 교원의 전문성 신장 및 사기 진작, 우수한 교수․학습 방법 및 자료의 확산 보급 등을 강조하고 있다.

현재 실업계 고등학교와 전문대학 현장에서는 교수․학습 방법 개선을 위한 노력으로 교사나 교수 개인차원에서 또는 단위 학 교에서 다양하고 새로운 시도와 적용이 이루어지고 있다. 이러한 노력은 학생들의 수업참여를 높이고 학습 효과를 극대화시킨 고 무적인 사례들로 나타나고 있다. 그러나 학교 현장의 계속적인 노력에도 불구하고 이러한 노력들이 개별적이고 산발적으로 이 루어짐에 따라 실제로 우수한 사례들은 널리 보급되지 못한 실 정이다.

이 사업은 2001년부터 시행된 ‘전국 실업계 고등학교 교수․학 습 경진대회’의 계속 사업으로서, 직업교육 현장에 흩어져 있는 우수한 교수․학습 방법을 계속적으로 발굴하여 일선 실업계 고 등학교와 전문대학에 신속하고 체계적으로 보급할 수 있는 장을 마련하는 데 목적을 두고 있다.

- ii -

수․학습 방법 사례들을 선정․발굴한 연구자 및 심사 위원, 교 육인적자원부, 시․교육청, 한국전문대학교육협의회 담당자들의 노고에 격려를 보낸다. 그리고 본 사례집에 실린 수상작 선생님 들을 비롯하여 출품해 주신 선생님, 대회 참여를 격려해 주시고 지도 편달을 아끼지 않으셨던 실업계 고등학교 및 전문대학 현 장 관계자께도 감사를 드린다.

2005년 12월 한국직업능력개발원 院長 金 章 鎬

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1. 이 사례집은 학교 현장 경험에서 비롯한 우수한 교수․학습을 광범위하게 알려 유사 상황에 놓인 교사들에게 효과적이고 새로운 교수․학습 방법으로의 전환을 위한 참고자료로 활용 될 수 있다.

2. 이 사례집은 학교 관계자의 효율적인 학습 지도 방법 혁신을 위한 참고 자료로 활용될 수 있으며, 시․도 교육청 장학 지 도관계자의 장학 지도시에도 참고 자료로 활용될 수 있다.

3. 이 사례집은 우수한 교수․학습 방법의 발굴 및 전파를 위해, 일반화 가능성 및 현장 적용 가능성이 높다고 판단되는 사례 들을 중심으로 선정 발간하였다. 사례집에 제시된 사례들은 계열, 지역 및 학교 환경 등의 변수에 따른 특수성에 한계가 있음에 유의할 필요가 있다.

4. 제시된 사례들은 변형하지 않고 그대로 활용될 수도 있고, 학 습자 특성에 맞추어 변형하거나, 교수․학습 방법에 따라 다 양하게 응용될 수 있다. 사례집에 제시된 자료들은 개발한 교 사의 학교 및 학습자 환경에 가장 적합하게 제작된 것으로 반드시 모든 학습자에게 효과적인 것은 아니므로 학습자들의 학습 환경에 알맞게 재조직되어 활용되어야 한다.

5. 이 사례집에 제시된 내용 중 일부 사례는 특정 학습 내용을 지도하기에는 효과적일지 모르나, 같은 교과라 할지라도 다른 단원의 내용을 지도할 때에는 적합하지 않을 수 있다. 따라서 지도 교사는 학습에 임하기 전에 교수․학습의 방법의 효과 성에 대한 충분한 검증 및 고려가 선행되어야 한다.

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기 때문에 한 차시 수업 운영 시에도 1개 이상의 교수․학습 방법이 활용될 수 있다. 이를 고려하여 학습자 특성에 알맞은 다양한 교수․방법의 도입과 활용이 요구된다.

7. 이 사례집에 수록된 내용 중 의문 사항은 해당 교사의 전자메 일로 문의한다.

8. 이 사례집에 수록된 내용은 한국직업능력개발원 직업교육 교 수․학습 통합정보 사이트 싸이런( http://www.cylearn.re.kr) 에서 자료를 다운받아 활용할 수 있다.

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활용 안내

I. 공업계열

기초 수학 보충과 현장실무 연계를 통한 신나는 역학수업 여행

이홍직(주산산업고등학교) ··· 1

자기 주도적 모듈 학습 과제를 적용한 CAD/CAM 실습

김상락(대덕전자기계고등학교 ··· 29

NBT(Network Based Training)기반의 캠코더를 이용한 교수․

학습 방법

김진구(대전동아공업고등학교) ··· 57

구성주의 인식론을 기저로 한 창의력 향상 자기주도적 교수․

학습 방안 개발

정동일(동의공업고등학교) ··· 75

학력신장을 위한 e-Book 활용

이성식(한강전자공예고등학교) ··· 101

모듈화된 작업시트와 ICT를 활용한 프로젝트 교수․학습방법 적용

최정아(대구달성공업고등학교) ··· 121

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양재봉(광주전자공업고등학교) ··· 153

생산자동화 학습자료개발 적용을 통한 메카트로닉스 교과의 기능 신장에 관한 연구

박경용(미원공업고등학교) ··· 177

II. 상업계열

WBI를 활용한 자기 주도적 데이터베이스 실무 능력 신장 -SQL을 이용한 DB생성 및 관리를 중심으로

이재웅(대전신일여자고등학교) ··· 197

e-Learning을 위한 온라인 학습자료 개발 및 영상매체를 이용 한 수준별, 자기 주도적 학습 방안 제시

이석희(부산여자상업고등학교) ··· 221

프로젝트학습 적용을 통한 표현력 신장방안

김상엽(태안여자고등학교) ··· 243

Cafe를 활용한 정보활용능력 함양을 위한 교수 학습지도 실천 사례

김선식(대천여자상업고등학교) ··· 263

자기 주도적 학습을 통한 정보활용능력 향상 방안

마해룡(진천상업고등학교) ··· 287

- vii -

수․학습모형 개발

문상대(부산산업고등학교) ··· 309

WEB 자료를 활용한 자기 주도적 회계원리 학습지도사례

김정민(거제여자상업고등학교) ··· 325

III. 보통계열

실업계고교에 적합한 인문교과의 바람직한 수업방향모색

전윤정, 김만석(삼척전자공업고등학교) ··· 343

ICT와 Team-Teaching을 활용한 통합 교과 수업 연구

우문영, 이홍우(천앙정보고등학교) ··· 365

다중지능을 적용한 국어과 모둠별 협동학습

정선애(부산해사고등학교) ··· 385

소그룹 중심의 게임 역할 놀이 교수․학습 프로그램 적용

이순덕(문학정보고등학교) ··· 407

파아란 홍수에 하얗게 피어나는 생각의 꽃

강명옥(안양공업고등학교) ··· 427

전 생애주기 발달과업 수행 프로그램 구안 적용을 통한 진로 선택능력 함양 - <인간발달> 교과를 중심으로 -

박애란(증평정보고등학교) ··· 447

기초 수학 보충과 현장실무 연계를 통한 신나는 역학수업 여행

출품자 : 이홍직(주산산업고등학교)

제1장

서론

제1절 연구의 필요성

현대사회는 e-러닝시대로 인터넷과 개인홈페이지를 통해서 새로운 지식과 기술 습득을 필요로 하고 또한 지식의 활용을 매우 필요로 하고 있다. 이러 한 시대에 부응하기 위해서는 자기 주도적 학습능력의 배양 및 사고력, 창의 력, 문제 해결능력이 필연적으로 요구되며, 이를 함양하기 위해서는 학습자 수준에 맞는 교수․학습활동이 무엇보다 요구되며 매우 중요하다.

따라서 학교 교육도 사회가 요구하는 능력을 신장시킬 수 있도록 기초교 육을 강화하여 교육할 필요가 있다. 이러한 관점에서 제7차 교육과정에서는 산업사회의 변화와 요구에 능동적으로 대처할 수 있도록 기초교과를 강화하 여 교육과정을 편제․운영하도록 하고 있다.

현재 실업계 고등학교 학생들에게 가장 큰 문제점으로 대두되고 있는 기 초 수학 능력부족은 학교 현장에서 교수․학습 활동이 형식적으로 하고는 있 으나 거의 이루어지기가 어려운 상황이다. 수리능력, 어휘력의 절대부족으로 학생들이 수업 내용에 대하여 거의 이해하지 못하여 수업에 적극적으로 참여

하지 못하는 큰 원인이 되고 있다.

한편 실업계 고등학교 학생들의 수업 실태를 알아보면 수업 집중률 및 집 중시간은 대집단 강의 수업으로 이루어지고 있는 교사 중심의 이론 수업에 비해 학생 활동 중심의 실습수업에서 현저히 높게 나타나고 있다.¹⁾

따라서 집중률이 떨어지는 이론교과 수업에서 동기 부여가 잘 이루어지지 않고, 기초학력이 낮은 실업계 고등학교의 학생들에 알맞은 수업모형 개발은 시급하며, 교과와 교육내용의 특성을 고려한 학생 중심의 교수․학습 방법이 제시되어야 할 것이다.

제2절 연구의 목적

첫째, 역학교과의 수준별 탐구-토의 소집단 학습을 위해 교재 단원내용을 분석, 정리, 재구성하고 학습단원에 맞는 기초수학 자료와 기초학습 프로그램 을 개발한다.

둘째, 학습자의 능력에 맞는 수준별 탐구-토의 소집단 학습 자료를 현장실 무와 연계 시 켜 ICT 교수․학습 모형으로 개발하여야 한다.

셋째, 수준별 탐구-토의 소집단 학습지도안을 교수․학습 과정에 적용하여 학습자가 자기 주도적 학습능력을 신장시켜 신나는 역학수업을 운영한다.

제3절 연구의 방법 및 절차

1. 연구대상

주산산업고등학교 2학년 토목과 1개 반 ( 25명 ) 1) 이수경,1999.

2. 연구의 절차

단계 연 구 절 차 연 구 추 진 활 동 기 간

계획 계획수립

󰋼연구의 필요성 및 연구문제 분석

󰋼교과 선정 및 단원 분석

󰋼연구 주제 및 과제 선정

05. 3. 1 ～ 05. 3.31

실행

기초조사

󰋼조사 도구 작성

󰋼기초실태 조사

󰋼기초 조사 결과 분석

05. 3. 3 ～ 05. 3.31

계획서 작성 󰋼연구 계획서 작성 05. 3.14 ～

05. 4.14

교수-학습 방법구안 및

수업설계

󰋼교육과정 내용 분석

󰋼학습과제 분석

󰋼탐구-토의학습을 위한 교재의 재구성

05. 3. 1 ～ 05. 3.31

󰋼수준별 탐구-토의 학습자료제작 계획수립

󰋼수준별 탐구-토의 학습자료 제작

󰋼수준별 탐구-토의 학습자료 활용

05. 3 1～

05. 4.30

수업자료의 준비 및 적용

󰋼교수-학습과정 정립

󰋼교수-학습 활동 안 작성

󰋼교수-학습 적용

󰋼연구결과 평가 피드백

05. 4. 1 ～ 06. 2.28

정리

연구결과정리

󰋼연구 결과 정리 및 분석

󰋼자료 분석 정리

󰋼연구 결과 요약 및 결론

05. 7. 1～

05. 8.20

보고서 작성

󰋼연구 보고서 작성

󰋼연구 보고서 보완

󰋼연구 보고서 제출(교수․학습지도안)

05. 7. 1～

05. 8.20

제2장

실천 내용

제1절 기초학습 프로그램의 구안․적용

1. 창의력 신장을 위한 퀴즈 문제 학습 프로그램 개발

그림을 제시하고 간단한 지문을 통하여 학생들이 창의적으로 사고할 수 있도록 구안하여 수업에 적용하였다. 창의적 사고력 신장과 학습에 대한 동 기 부여를 위한 자료로 개발․활용하였다.

2. 수학 및 과학 관련 읽기자료 학습 프로그램 개발

실업계 고등학교 학생들에게 의사소통능력 신장을 위한 자료로 활용하기 위해 신문자료와 수학이나 과학 관련 읽기 자료를 개발하여 수업에 적용하였 다. 읽기자료의 내용은 수업 내용과 직․간접적으로 관련 있는 내용을 선정 하여 500～1,000자 수준의 글을 제시하여 학생들이 소리 내어 읽고, 글 말미 에 지문을 첨삭하여 글에 대한 이해도를 높일 수 있도록 구안․적용하였다.

3. 기초 수리연산 문제 학습 프로그램 개발

수리문제는 역학교과에서 적용되는 기초수학을 학생들의 계산 능력을 고려 하여 기초 수학문제를 학습지, PPT자료로 제시하여 기본 개념을 알 수 있도 록 과제를 개발하여 문제해결능력을 신장시키는 프로그램을 개발․적용하였 다.

제2절 ICT 활용을 통한 수준별 탐구․토의 소집단 학습

1. 현장실무 연계와 탐구-토의학습을 위한 교재의 재구성

본 단원은 교과 특성상의 문제를 감안하지 않고 기본적인 개념을 나열 하 는 수준으로 편성되어 제7차 교육과정에서 요구하는 탐구적 창의성을 통한 자기 주도적 학습능력 향상을 위한 부분을 충족하기 어려워 교재를 재편성을 통하여 현장실무 연계와 탐구-토의학습을 활발히 하기위해 실시하였다.

2. 홈페이지 제작을 통한 ICT활용 교수-학습활동

현장실무와 연계한 학습효과를 증진시킬 수 있는 사이버학습 개인홈페이지 를 구축하고 토목 관련지식, 역학교과와 기초수학 ICT 교수․학습 자료를 개발하여 수업활동과 방과 후 활동에 활용하였다.

3. 자기 주도적 수준별 탐구․토의 소집단 학습활동

한국교육개발원의 이인효박사²⁾가 제시한 교과 분리형 방식의 단일교과 복

2) 한국교육개발원, 수업방법개선 입문, 서울: 교육과학사, 1997 P.78

수활동 수업모형과 일본의 가또오유끼쓰구³⁾가 제시한 학습의 개성화와 창의 성이 이루어 질 수 있는 것, 즉 학습자의 개인차, 흥미, 관심, 학습 적성에 대 응하는 순서에 따른 학습과정의 소집단 탐구 학습 수업모형의 이론 일부를 응용하여 자기 주도적 수준별 탐구-토의학습 소집단 수업모형을 정립 개발 하였다.

4. 단순보 교량모형 제작을 통한 수업 적용

역학교과는 토목구조물의 구조계산으로 실제 현장답사를 많이 하여 이해력 을 높여 용어와 응용력을 길러주어야 하는데 안타깝게도 현실은 2단위 수업 으로 교실에서 수업해야 하는 여건이다. 따라서 단순보 교량모형을 제작하여 교실에서 기초종류 및 철근배치, 구조역학적인 보강의 위치 등을 학습에 이 용하여 학습자의 이해와 흥미를 한층 더 높게 하였다.

3) 片 岡 德 雄, 個性과 敎育, 日本: 小 學 館, 1997 PP.126～PP.166

소단원 차

시 역학교과재구성 내용 및 교수-학습 실천계획 학습 안내 1/34 역학교과 재구성 학

습 동기부여 주요학습과제내용 관련

수학내용 1. 힘

2/34 2. 두 힘의 합 성과 분해

기 초 학

수학이야기

󰋼단위 환산지도

󰋼힘의 성질이란? 단위환산 곱셈법칙 다항식 2. 힘의 합성

과 분해

󰋼힘의 합성과 분해를 모눈 종이를 이용해 작도하기

제3절 교수․학습 방법 적용

1. 교수․학습 흐름도

단계 수업 적용 과정 수업형태

도 입

퀴즈 프로그램의 운영

(토목건축용어 및 관련자료, 수학, 과학) 동기유발

⇩

기초학습 프로그램의 적용

(읽기자료, 수리연산자료) 개별학습

⇩

전시학습 상기 및 학습목표 제시

⇩

전 개

기본 공통과제(이론) 학습활동

(ICT 활용 수업 중심) 전체학습

⇩

수준별 과제학습제시 전체학습

⇩

수준별 탐구-토의활동 소집단별

과제 해결 활동

⇩

수준별 탐구-토의결과 발표 수준별 발표

⇩

정리 및 평가

형성 평가(기본, 발전, 심화문제제시) 소집단별 상호평가

⇩

정리 및 차시학습 예고 탐구과제제시

2. 역학 교과 연간 지도계획(1학기)

3. 모멘트

3/34 3.힘의 평형조 건

습

과학이야기

󰋼짝힘모멘트 계산방법지도

󰋼바리농정리 원리 알기

1차방정식 삼각함수 곱셈법칙 피타고라스 정리

4. 힘의 평형 󰋼힘의 평형조건식 이해하

기 5. 교량의 구

성과 종류 4/34 4. 교량의 종 류

홈페이지검 색, 인터넷 검색 파워포 인트 자료

󰋼교량모형의 명칭, 구성 알 기

󰋼교량의 종류 파악하기 6. 교량모형

만들기

5～

6/34

5. 교량모형 만들기 실습

교량모형 아름다운교 량

󰋼교량의 모형 만들기 (단순보, 현수교, 사장교) 1. 기둥의 분

류 7～

8/34

6. 단․장주

응력계산 발

전 학 습

인터넷검색 성수대교이야 기

󰋼기둥의 종류 알기

󰋼좌굴, 세장비공식 알기 곱셈법칙 루트계산 시그마계산 다항식계산 2. 단주

3. 장주 󰋼중심축 하중 시 응력계산

4. 기초

9/34 7. 교량 기초 지반

인터넷검색 파워포인트자 료

󰋼기초의 명칭 지도

󰋼기초의 구성과 종류 알기 5. 기초의

구성과 종류 6. 설계 하중 10～

12/34

8. 교량 기초 하중 작용시 설계

읽기 자료 󰋼기초설계 계산공식 알기

󰋼기초설계 절차 알기 7.설계의 절차

1. 보의 단면 력

13～

14/34

9.보에 작용하 는 하중계산

심 화 학 습

수학이야기 󰋼보의 하중계산 알기

󰋼보의 종류알기 다항식

곱셈법칙 1차방정식 2차방정식 3차방정식 삼각함수 피타고라스 정리 단위환산 면적계산 루트계산 2. 단순보 15～

17/34

10. 단순보 반 력, 전단력, 휨모멘트계산

성수대교영상 자료, 붕괴자 료

󰋼교량의 종류와 하중을 알 고 반력, 전단력, 휨모멘트 계산

3.캔틸레버보 18～

20/34

11. 캔틸레버 보 반력, 전단 력, 휨모멘트 계산

과학이야기 󰋼캔틸레버보의 반력, 전단 력, 휨모멘트계산

4. 내민보 21～

23/34

12. 내민보 반 력, 전단력, 휨모멘트계산

수학이야기 󰋼내민보의 반력, 전단력, 휨 모멘트 계산과정 설명

5. 게르버보 24～

26/34

13.게르버보반 력, 전단력, 휨모멘트계산

수학의 기초 (삼각함수)

󰋼게르버보의 반력, 전단력, 휨모멘트계산과정 지도

6. 보의 영향 선

27～

28/34

14. 이동하중 반력, 전단력, 휨모멘트계산

읽기 자료

󰋼보에 이동하중 작용 시 모눈종이 이용하여 영향선 법으로 반력, 전단력, 휨모 멘트

7. 보의 응력 29～

30/34

15. 휨주응력

계산 수학이야기 󰋼보에 하중이 작용할 때 휨, 전단응력 구하기

시그마계산 인수분해 8. 보의 설계 31～

32/34 16. 보의 설계 읽기 자료 󰋼보의 설계방법 및 절차 이해하기

9. 정정보의 처

짐 33/34

17. 단순보 처 짐, 처짐각 계 산

과학이야기 󰋼단순보 처짐, 처짐각 계산 공식알기

단원 종합 34/34 18. 단원정리

평가 단원 정리 단원 정리

소단원 차시 역학교과재구성

내용

현장실무 연계 수준별 탐구-토의학습 과제요소

학습 안내 1/34 1. 학습방법 안내 기본학습 발전학습 심화학습 1. 힘

2/34 2. 두 힘의 합성과 분해 힘의 정의 힘의 합성 힘의 분해 2. 힘의 합성과

분해 3. 모멘트

3/34 3. 힘의 평형 조건 모멘트 정의 힘의 3요소 힘의 평형 4. 힘의 평형 조건식

5.교량의 구성

과 종류 4/34 4. 교량의 종류 교량의 명칭 교량의

구성요소 교량의 종류 6. 교량모형 만

들기 5～6/34 5. 교량모형 만들기 단순보 모형 만들기

현수교 모형 만들기

사장교 모형 만들기 1. 기둥의 분류

7～8/34 6. 단․장주 중심축 하

중 시 응력계산 기둥의 종류 단주, 장주의 정의

단․장주 중심 축

하중 시 응력 계산 2. 단주

3. 장주 4. 기초

9/34 7. 교량 기초 지반 기초의 정의 기초의 구성 기초의 종류 5.기초의 구성

과 종류

6. 설계하중 10～12/3 4

8. 교량 기초 하중 작 용 시 설계하중 계산

교량기초의

종류 설계절차 설계하중

7. 설계의 절차

3. 현장실무와 연계한 수준별 탐구-토의학습 자료제작

1. 보의 단면력13～14/3 4

9. 보에 작용하는 하중

계산 보의 정의 보 하중 종류 보 하중의

계산 2. 단순보 15～17/3

4

10. 단순보 반력, 전단

력, 휨모멘트계산 단순보의 정의 단순보 반력계산

단순보 전단력 휨모멘트 계산 3. 캔틸레버보, 18～20/3

4

11. 캔틸레버보의 반력, 전단력, 휨모멘트계산

캔틸레버보의 정의

캔틸레버보 반력계산

캔틸레버보 전단력 휨모멘트 계산 4. 내민보 21～23/3

4

12. 내민보 반력, 전단

력, 휨모멘트계산 내민보의 정의 내민보 반력계산

내민보 전단력 휨모멘트 계산 5. 게르버보 24～26/3

4

13.게르버보 반력, 전 단력, 휨모멘트계산

게르버보의 정의

게르버보 반력계산

게르버보 전단력 휨모멘트 계산 6. 보의 영향선27～28/3

4

14. 이동하중 작용 시 반력, 전단력, 휨모멘 트 계산

보의 영향선이란

이동하중 시 반력계산

이동하중 시 전단력, 휨모멘트 7. 보의 응력 29～30/3

4 15. 휨 주응력 계산 응력이란 휨응력이란 휨응력 계산 8. 보의 설계 31～32/3

4 16. 보의 설계 보의 설계절차 보의 설계방법 보의 설계 9. 정정보의

처짐 33/34 17. 단순보 처짐, 처짐각

계산 정정보 정의 단순보 처짐

계산

단순보 처짐각 계산 단원 종합 34/34 18. 단원 정리 평가 단원의 수행․형성평가

나. 학습자료 제작에 따른 세부 수준별 탐구-토의 학습자료 제작종류 소 단 원 역학교과 재구성 내용 현장실무 연계 수준별 탐구-토의학습

자료종류

학습 안내 1. 학습방법 안내 홈페이지 학습지 PPT 후레쉬 영상 모형 1. 힘

2. 두 힘의 합성과 분해 홈페이지 학습지 PPT 2. 힘의 합성과

분해 3. 모멘트

3. 힘의 평형조건 홈페이지 모눈

종이 PPT 후레쉬 4. 힘의 평형

5. 교량의 구성

과 종류 4. 교량의 종류 홈페이지 학습지 PPT 후레쉬 영상 모형 6. 교량모형 만

들기

5. 교량모형 만들기 (단순보,

현수교, 사장교) 홈페이지 도면 모형

1. 기둥의 분류

6. 단․장주 중심축 하중 시

응력계산 홈페이지 학습지 PPT 후레쉬 영상 모형

2. 단주 3. 장주 4. 기초

7. 교량 기초 지반 홈페이지 학습지 PPT 후레쉬 모형 5. 기초의 구성

과 종류

6. 설계 하중 8. 교량 기초 하중 작용 시

설계하중 계산 홈페이지 학습지 모형

7. 설계의 절차

1. 보의 단면력 9. 보에 작용하는 하중계산 홈페이지 학습지 PPT 후레쉬 모형 2. 단순보 10. 단순보 반력, 전단력,

휨모멘트계산 홈페이지 학습지 PPT 후레쉬 영상 모형

3. 캔틸레버보, 11. 캔틸레버보의 반력, 전단

력, 휨모멘트계산 홈페이지 학습지 PPT 후레쉬 4. 내민보 12. 내민보 반력, 전단력, 휨

모멘트계산 홈페이지 학습지 PPT 후레쉬

5. 게르버보 13. 게르버보 반력, 전단력,

휨모멘트계산 홈페이지 학습지 PPT 영상

6. 보의 영향선 14. 이동하중 작용 시 반력,

전단력, 휨모멘트계산 홈페이지 학습지 PPT 7. 보의 응력 15. 휨 주응력 계산 학습지 PPT 8. 보의 설계 16. 보의 설계 홈페이지 학습지 9. 정정보의 처짐 17. 단순보 처짐, 처짐각 계산 학습지

단원 종합 18. 단원 정리 평가 학습내용 종합평가

4. 교수․학습 방법의 구안 및 수업설계

수업모형은 Katz & Chard + Koo의 교수․학습 모형을 기본으로 통합교 육이 이루어지도록 설계하였다. 그러나 한국교육개발원의 열린 교육입문, 열 린 교육총서에서 제시한 교과 분리형 방식에서 단일교과 단일 활동(복수활 동)수업모형으로 학습자의 개인차와 학습시간과 학력에 대응한 학습속도 모 델과 단원 내 진도별 모델을 제시한 탐구-토의학습 소집단지도 수업모형⁴⁾ 을 중심으로 한 학습이 이루어지도록 수업을 설계하였다.

시 작

1.탐구-토의학습 학습활동 안내

1.수업의 개요 2.수업 시 유의사항 3.수업방식 형태, 사전교육

기본 학습 1.과제 제시 2.소단원별 과제 3.과제 탐구조사

종 료 1.과제 해결 성과 확인 2.차시예고

점 검 1.기본과제 성취도 2.발전단계과제 소집단 활동

1.조별 활동 2.주제 탐구토의 대집단 활동

1.전체발표 2.문제점상호 의견교환 3.문제 결론

[그림 1] 단일교과 단일 활동 및 복수활동 수업모형

4) 한국교육개발원 열린교육입문, 열린교육총서.(서울:교육과학사,1997).

5. 교수․학습 지도안 (본시-2차시-3차시)

대단원 Ⅳ. 보 ( Beam ) 차 시 15/34 소단원 2. 정정보의 단면력 ⑵ 단순보

학습

목표 단순보의 설계과정을 이해하여, 보의 단면력을 계산 할 수 있다.(집중하중 작용 시)

일반 수업단계

수업 흐름 중심 요소

학 습 활 동 내 용

․학습 자료

․학습 동기

도 입

대 ( 4′)면

☞ 흥미유발 :『교량』에 관한 영상자료 제시 선수․전시 학습 확인

1) 교량이란 무엇인가 ? 2) 교량과 관련, 문제점 제기

☞ 학습목표 확인

․교량 설계: 교량 개념․분류 이해→교량의 구성 →교량의 하중에 따른 계산을 통해 교량의 안정 설계

․영상자료

․교량 사진

․학습 동기 유발

․ 프 리 젠 테이션

전 개

집중 대 학습( 7′)

☞기본 공통 과제학습 (학습자 전체) 단순보에 관한 기본적인 학습실시 단순보에 관한 제반자료를 프리젠테이션.

. 정정보의 분류 . 단순보의 선정 . 단순보 설계

☞ 유의사항 주지

.각 조 활동보다 과제의 기본학습에 충실 유의 .기본학습과정에서 자신의 관련 분야에 관심 갖도록 .학습과제의 수업흐름 파악하여 창의성 같도록 유도

․프리젠 테이션

․사진 스크램

․OHP․LCD프 로젝터

․ 수준별 과 제 분 담 부여 에유의

전 개

탐구토의 활동 및 상호작용 (9′)

☞ 해결방안 모색( 탐구․토의 내용, 순서, 방법 ) 탐구 활동 전개

▷ 탐구할 과제 제시 : 과제 수준별 각 조에 분담

▷ 수준별 과제

1․2조 기본과제 ❶정정보의 개념 및 분류 3조 발전과제 ❷단순보의 반력, 전단력, 휨모멘트계산

4조 심화과제 ❸단순보의 전단력과 휨모멘트의 상호관계

▷ 탐구 설계

(탐구 1) : 정정보의 개념 및 분류.

(탐구 2) : 단순보의 반력, 전단력, 휨모멘트계산 (탐구 3) : 단순보의 전단력과 휨모멘트의 상호관계

․ 탐 구 토 의 활동 을 통 한 각 조 의 견 도 출 유 도에

․교량모형유의

․삼각자․모눈종이

전 개

대 화 ( 3′)

※ 보 충 검 토

☞ 각 조별 과제에 대한 상호 의견 검토 및 교사의 조언 각 조 전체 발표과제 요약정리

․ 수행평 가

정 착

집중 모임 (20′)

☞ 전체 발표

▷ 탐구 결과 토의

탐구토의 결과를 수준별 각 조에서 발표하도록 한다.

기본과정 ❶ 정정보의 개념 및 분류를 발표 발전과정 ❷ 단순보의 반력, 전단력, 휨모멘트계산과정을 발표 심화과정 ❸ 단순보의 전단력과 휨모멘트의 상호관계를 발표 ▷자료해석 및 분석 (수준별 단계적으로 분석한다.)

❶ 정정보의 개념 및 분류에 대하여 제반사항을 알아본다.(기본단계)

❷ 단순보의 반력, 전단력, 휨모멘트의 관계요소를 분석하여 설계한다.(설계단계)

❸ 단순보의 전단력과 휨모멘트의 상호관계를 이해하고 설계과정을 확인한다.(확인단계) ▷결과의 종합

수준별 탐구․토의로 단순보 에 대한 각종 관련자료 을 분석 통합하여 정정보의 개념, 단순보설계 및 전단력과 휨모멘트의 상호관계를 확인한다.

교사지도 학습목표 관련미비점 보충 보완 설명 ․정정보 및 단순보의 설계과정을 프리젠테이션으로 전체적인 내용 설명

․수준별의 과제 미비점 보충․보완 설명 ․역학관련 기초수학 설명

․발표조 와 질 문, 조 간 상 호의견 교환 유도

․TP, OHP

․ 프 리 젠 테이션

․LCD프 로젝터

․시청각보 조 자

․기초 수료 학 보충 지도

․교량모 형

정 리 및 평 가

형성 평가

차시 예고 (7′)

☞ 형성 평가

1. 기본 문제(학습의 기본적인 수준의 문제제시) 정정보의 종류를 나열 할 수 있는가?

2. 발전 문제(학습의 중간적인 수준의 문제제시) 단순보에 하중이 작용될 때 반력, 전단력, 휨모멘트를 계산할 수 있는가?

3 .심화 문제(학습의 심화적인 수준의 문제제시) 단순보의 전단력과 휨모멘트의 상호관계를 설명하면?

☞ 형성 평가․과제 탐구-조사학습지 제출

☞ 차시 예고

【탐구과제】등분포 하중에 관계되는 요소들의 특성에 관하여 조사․ 탐구하기

1. 환산하중 2. 사각형의 면적계산 3. 사각형의 도심 ※ 준비 : 탐구 관련서적, 관련사진

◦평가 내용 보충 설명

∙ T P , OHP

․LCD프 로젝터

∙단순보 관련 N I E 파일

․프리젠 테이션

나. 수업설계 전략

수 업 전 고려 사항

【교과 관련 선수학습요소】

․교량의 정의에 대하여 말할 수 있다.

․교량의 명칭과 기능을 설명할 수 있다.

【선수학습 능력】

․역학홈페이지를 활용하여 원하는 정보를 찾을 수 있다.

【평가 관점】

․학습내용과 관련한 정보를 옳게 찾아 제시하고 있는가?

․수준별 탐구-토의 소집단 수업 시 자신의 역할을 충실히 수행하고 있는가?

【교사의 사전 준비】

․교량의 주요 기능에 대한 설명 자료와 교량모형준비

․아름다운 교량 만들기 CAI CD 준비

․PPT자료(학습목표, 교량의 관련자료, 학습과제 제시 및 차시 예고)

【대안활동】

․인터넷 사용이 불가한 경우를 대비하여 OHP를 이용한 수업자료 준비

수업 설계 전략

【동기유발․학습내용 인지 전략】

․성수대교의 붕괴로 인한 엄청난 피해와 붕괴원인을 동영상으로 제시하여 동기를 유발

․학습목표를 명확히 제시한 후, 수업이 끝나고 나면 단순보에 집중하중 이 작용될 때 반력, 전단력, 휨모멘트에 계산과정과 상호관계를 알려줌

․평가기준 제시 : 수준별 탐구-토의 소집단 활동에서의 충실한 역할 수행이나 수행결과물을 통해 평가가 이루어짐을 안내

【상호작용 촉진 전략】

․소집단별 상호간의 각자의 역할을 분담하도록 하여 소집단 활동이 원활하게 이루어지도록 조장

․소집단별 개개인의 역할이 충실히 이루어지도록 촉진활동

․소집단별 학습이 잘 이루어질 수 있도록 교실을 순회하면서 집단지도

․정보를 탐색하는 과정과 탐구-토의 활동에서 도우미 역할 수행

․발문이나 의견 제시 등을 통하여 활발한 토론이 이루어질 수 있도록 지도

【평가 전략】

․수업 후 제출하는 학습목표 성취도 분석 형성평가지에 대한 평가기준 을 미리 준비하여 평가수행

1. 기본 문제(학습의 기본적인 수준의 문제제시) 1문제 2. 발전 문제(학습의 중간적인 수준의 문제제시) 1문제 3. 심화 문제(학습의 심화적인 수준의 문제제시) 1문제 총 3문제로 학습목표 성취정도분석

․학생 개개인에 대한 자기 주도적 수준별 탐구-토의 소집단활동 평가 수업

설계 의 주안점

성수대교 붕괴에 대한 영상을 보여주고 토목인의 사명감과 책임감을 일깨어주고 구조계산의 중요성을 제시함으로써 학습자의 학습동기 를 유발하고, 기초수학과 현장실무를 연계한 단순보 구조계산능력을 익힘으로써 토목설계를 할 수 있다는 중요성을 설명하여 자기 주도 적 수준별 탐구-토의 소집단 학습을 수행함으로써 수업의 효율성과 상호작용을 높이고자 함.

제4절 실천 내용의 적용

1. 기초학력 신장을 위한 학습 자료의 구안 적용

가. 창의력 신장 프로그램의 적용

차

시 제 목 퀴즈 문제 내용 요약

소요 시간 (분)

3 과학퀴즈 이 야기

더운 여름날에 시소 위에다 수박 한 덩이와 얼음 한 덩이를 놓은 그림을 제시해주고, 1시간 뒤에 시 소의 수평은 어떻게 될까?

5

10읽기자료 머리를 맑게...

언덕길을 올라가는 손수레에서 한 명은 앞에서 끌 고 또 다른 한 명은 뒤에서 미는 그림을 제시해주 고 던지는 질문에 답하기

5

18

과학퀴즈 명

탐정 검은 별 이야기

거울을 보면서 머리를 손질하고 있는데, 거울에 나 타난 그림이 어딘가 이상하지요. 어디가 잘못 되었 을까요?

5

23재미있는 수학이야기(3)

󰡒호텔 방을 가득 채워라󰡓에서 무한집합에 관한 수학이

야기 5

27읽기자료 법, 재판, 인간

“법, 재판, 인간”이라는 사형수에 관한 신문의 횡설

수설란을 제시해주고 생각한 바를 발표하기 5

나. 읽기 자료 및 기초수리능력 신장 프로그램의 적용 차

시 개발 자료명 개발 자료의 개요

소요 시간 (분) 2 재미있는 수학

이야기(1) 일상생활에서 사용되는 황금비에 관한 수학이야기의 글 4 13재미있는 수학

이야기(2)

󰡒12의 유래󰡓와 󰡒60의 유래󰡓 에 관한 재미있는

수학이야기를 통하여 동기유발 4

15성수대교 붕괴 영상

성수대교 붕괴 영상을 보고 느낀 점과

우리의 각오 질문 4

15 수학의 기초 다항식과 다항식의 곱셈을 PPT자료로 제시 4 16 삼풍백화점 붕괴 삼풍백화점 붕괴사진을 보고 느낀 점과 붕괴원인 알기 4 16 수학의 기초 직사각형 면적, 도심과 1차방정식 풀기 5 17 아름다운서해대교 서해대교의 시공법과 길이, 주탑 높이 알기 5 17 수학의 기초 삼각형의 넓이, 도심과 2차방정식 풀기 5 31 읽기자료 ‘사람이 하루에 필요한 물의 양은 얼마나 될까?’

에서 물의 중요성과 평소 물 관리에 대하여 질문 4

다. 평가 활동

1) 영역별 평가기준 및 배점

구분 지필

평가

수행평가

계

개별학습 조별학습

수업태도 및 준비 (노트)

기본학습

과 제 개인발표력

탐구-토의 학습능력 ( 작 품 )

배점 70점 5점 5점 10점 10점 100점

2) 수행평가기준 및 배점표

( )번 성명 ( ) 평

가 형 태

평가 항목 세 부 평 가 내 용

배 점 수 준 점 총점

수 채 점

개 별 학 습 평 가

수업태도 및 준비 (노트검사 )

수업에 임하는 태도와 책, 노트의 준비성을 확 인(결석횟수, 노트사인갯수, 책, 노트의 준비) 교무수첩 체크리스트에 기록

아주 양호 5

( ) 5 ( ) 양호 4

보통 3

기본학습 과제

차시예고의 기본학습과제 검사 (교무수첩 체크리스트)

아주 양호 5

( ) 5 ( ) 양호 4

보통 3

개인 발표력

교사질문에 대한 발표력과 학생질문횟수 및 탐구-토의 학습 후 조별발표 시 개인 총 횟 수(교무수첩 체크리스트)

아주 양호 10

( ) 10 ( ) 양호 8

보통 6 조

별 학 습 평 가

탐구-토의 학습 능력 ( 작 품 )

소집단 학습의 탐구-토의 학습의 역할 이행 및 참여도(교량작품의 창의성)

아주 양호 10

( ) 10 ( ) 양호 8

보통 6

합 계 30

( )

제3장

실천 효과

1. 동기부여를 위한 교수․학습과정 안 모델 구안

본 연구에 적용한 수업 모형에 대한 설문 결과에서 학생들은 역학수업의 이해가 빠르고 흥미가 있어 매우 유익했다는 의견이 72%에 해당하는 18명의 학생이 응답했다.

기초학력이 낮고 학습 의욕이 낮은 학생들에게는 동기유발 자료가 매우 중요하며 교수․학습 활동에 아주 적절하고 좋은 수업 방안이라고 제시했다.

“창의력신장을 위한 퀴즈탐험” 자료와 수학 및 과학 관련 읽기 자료, 기초 수학 관련 자료” 등이 매우 유익했었다고 응답했다.

2. 학습자의 동기를 유발하는 효과

기초학력이 낮은 학생들의 학습 동기화를 위한 학습자 중심의 교수․학습 활동 전개를 통하여 동기를 부여하고, 학업을 신장시키는데 큰 역할을 수행 한 것으로 확인되었으며, 이러한 연구 활동을 통하여 교사 자신이 많은 변화 를 가져 왔다.

가. 수업에 대한 준비도 변화-사전(3월)․사후(8월)

구

분 응답 내용 사전 사후 차

(%)

N % N %

1 예습을 하며 교과서, 노트, 볼펜준비를 매우 잘한다. 4 16 21 84 +68 2 예습은 하지 않으나 교과서, 노트, 볼펜준비는 적

당히 준비하는 편이다 5 20 3 12 -8

3 수업준비에 별로 신경 쓰지 않는다. 13 52 1 4 -48 4 수업에 관심이 없어 전혀 수업준비를 하지 않는다. 3 12 0 0 -12

수업에 참여하는 정도는 3월에 약 36%만 수업에 준비하는 것으로 나타났 으나, 8월에는 약 96%가 수업준비를 열심히 하며 수업에 적극적으로 참여한 다고 응답하였다. 이것은 수업교사의 지속적인 관심과 체크로 충분히 해결되 며 역학교과의 효율적 운영이 타 교과에 대한 수업에도 영향을 미친 것으로 추측할 수 있다.

나. 수업에 대한 흥미도 변화-사전(3월)․사후(8월) 척 도

구 분

매우

그렇다 보통이다 그렇지 않다

사전 사후 사전 사후 사전 사후 1. 역학교과에 흥미가 있다. 8.00 45.0 20.0 40.0 72.0 15.0 2. 역학교과의 학습내용과 구성이

타 교과 보다 어렵고 까다로운 편 이다.

80.0 19.0 12.0 21.0 8.00 60.0 3. 역학교과 학습내용에 관심이 있다. 8.00 62.5 24.0 32.5 68.0 5.00 4. 종합 분석 계( 25 명 ) ➡ 수업 후 향상 정도 약 45 %

사전에 8%의 학생만이 역학교과에 흥미를 가졌으나, 사후는 45%로 증가 하여 매우 고무적이며, 80% 이상이 교과의 학습내용과 구성이 타 교과 보다 어렵고 까다로운 편이라고 사전에 응답한 것과는 달리 80% 이상이 교과단원 의 재구성으로 학습내용의 난이도에서 좀 더 쉬워져 과제분석과 학습목표의 구성에 만족을 느끼며 본 교과 학습내용에 관심이 있는 학습자는 8%에서

63%로 높아져 수업 후 역학교과에 대한 내용 및 흥미, 관심이 종합분석결과 약45％ 향상을 보았다.

3. 학생들의 기초학력이 신장되었다.

가. 기초수학능력 평가 분석-사전(3월)․사후(8월)

1) 읽기능력 평가

읽기능력 측정 평가는 1분에 얼마나 많은 글자를 읽고 이해하는가를 조사 하는 것으로서 소설 부문에 해당하는 글(4,168자)을 제시하여 읽고 난 후 질 문지에 대답을 하도록 한 읽기능력 측정이다.

구 분 사 전 사 후

학생들이 글을 읽은 총 시간 214분45초 177분5초

학생수 25명 25명

1인당 걸린 평균 시간 8분35초 7분5초

편당 글의 글자수 4,168자 4,168자

1분당 읽은 글자수의 평균 485자 598자

학생들의 읽기 수준도 3월에 비하여 월등히 향상되었다. 교과 수업 시간을 활용하여 지속적으로 읽기 자료 등을 운영하여 학생들의 기초학력이 신장될 수 있도록 지도되어야 할 것이다.

2) 기초․기본학력 평가 결과 분석-사전(3월)․사후(8월)

충청남도교육청 주관으로 실시한 기본 학력 검사이다.

구분 교과 국어(읽기+쓰기) 수 학 영 어

사전 사후 차 사전 사후 차 사전 사후 차

총 점 700 1205 675 1308 950 1410 평 균 28 48.2 20.2 27 52.3 25.3 38 56.4 18.4

응시인원수 25 25 25 25 25 25

3월 평가 결과보다 각 교과마다 학급 평균이 월등히 향상되었음을 알 수 있다. 이것은 학생들이 점차로 학업에 흥미를 가지는 것으로 간주할 수 있으 며, 여러 가지 교육활동이 학생들의 기본 학력을 신장시킨 것이라고 판단할 수 있다.

4. 수준별 탐구-토의 학습에 대한 적응능력이 향상

척 도 구 분

매우 그렇다 보통이다 그렇지 않다

사전 사후 사전 사후 사전 사후

1. 학습과제 해결 위해 자신의 능력

만큼은 학습한다. 8.00 55.0 24.0 35.0 68.0 10.0 2. 학습과제를 스스로 탐구하려고

많은 노력을 한다. 4.00 55.0 28.0 33.0 68.0 12.0 3. 조별학습에서는 조원과 상호 협력

을 잘하고 있다. 8.00 50.0 20.0 39.0 72.0 11.0 4. 과제에 대하여 조원의 학습내용을

파악 분석하여 탐구-토의를 통해 그 결과를 정리 해본다.

8.00 45.0 28.0 43.0 64.0 12.0 5. 종합 분석 계( 25 명 ) ➡ 수업 후 향상 정도 약 44 %

문항1에서는 “매우 그렇다”가 사전 8%에서 55%로 향상 바람직한 방향의 학습태도로 전환되었으며, 학습과제에 대한 탐구도에서는 50%학습능력이 향 상 되었다. 문항3 에서는 8%에서 50%로 향상되어 조별 탐구-학습의 적응에 도 좋은 결과를 가져왔다. 문항4 에서는 “매우 그렇다”가 8%에서 45%로 향 상되었고 수업 후 수준별 탐구-토의학습에 대한 적응능력 배양에 44％의 향 상을 보여 본 수업방법이 효과적인 것으로 분석되었다.

5. 자기 주도적 학습 적응능력 향상

척 도 구 분

매우그렇다 보통이다 그렇지않다 사전 사후 사전 사후 사전 사후 1.역학교과에서 배운 내용을 타 과목과

연계 창의적으로 학습에 활용하려고 노력한 다.

8.00 38.0 12.0 54.0 80.0 8.00 2.역학시간에 배운 내용을 현장 실기 관

련 실습에 활용하려고 노력한다. 4.00 45.0 28.0 45.0 68.0 10.0 3. 탐구-토의로 학습한 내용을 통하여 학습과제를 해

결 논리적사고와 창의적 능력을 적용하고 있다. 12.0 50.0 16.0 40.0 72.0 10.0 4.종합 분석 계( 25 명 ) ➡ 수업 후 향상 정도 약 40 %

문항1 에서는 “매우 그렇다”에 30% 향상되어 긍정적인 반응을 보였으며, 문항2에서는 아주 낮은 4%에서 45%로 높게 나타나 교과와 현장간의 연계를 통한 수업이 효과적인 것으로 분석되었다. 문항3에서는“매우 그렇다”가 12%

정도의 미흡한 수준에서 50%로 향상되었고 수업 후 자기 주도적 학습 적응 능력 신장 면에서 40％ 향상을 보여 많은 도움이 된 학습방법으로 사료된다.

제4장

결론 및 제언

본 연구의 실행 결론은 다음과 같다.

첫째, 현장실무와 교과 간 연계를 고려하여 교재를 분석하고 재구성하여 수 준별 ICT 교수․학습개발과 교량모형제작, 역학홈페이지를 활용한 소집단 학습으로 활기찬 수업활동이 이루어졌다.

둘째, 기초수학 능력이 부족하여 역학수업에 흥미를 갖지 못하였으나 기초 수학 자료개발, 창의력신장 퀴즈 학습프로그램을 선수학습 또는 가정학습으 로 꾸준히 지도한 결과 역학 수업에 흥미, 관심이 많이 향상되어 학습효과를 극대화시켰다.

셋째, 학습그룹의 특성을 고려한 수준별 탐구․토의학습에 대한 이해가 높 아져 탐구․토의를 통해 문항에 대하여 토의과정으로 합의 도출은 물론 학습 의 과정, 분석, 결과 등 수업흐름의 체계를 파악하고 탐구적 사고능력이 향상 되어 수준별 탐구․토의학습정착으로 학습효과를 극대화 할 수 있었다.

넷째, 수업 시 토목교과 특성상 현장과 교과 간 밀접한 연계에 필요한 다 양한 학습 자료를 제작 활용함으로서 전공교과 특성파악은 물론 교육목표인 학습자의 개성과 창의성을 신장시켜 자기 주도적 학습 능력의 향상에 큰 도

움이 되었다.

그리고 실행결과의 제언은

첫째, 수준별 탐구-토의 학습을 위한 소집단 학습실이 한 학과에 1실 마련 되어 빔 프로젝트와 그룹단위로 컴퓨터 1대를 설치하여 자료개발과 수업이 활발하게 이루어질 수 있는 시설이 필요하다.

둘째, 창의적 사고 활동에 기초한 탐구-토의 능력을 신장시킬 수 있는 다 양한 교수․학습방법이 계속적으로 연구 되어야 하겠다.

셋째, 본 연구 내용은 실업계 전문교과에 확대․적용하여 직업의식을 고취 시켜 사명감을 가지고 학습에 적극적으로 참여하도록 기초수학․기초학습프 로그램 개발과 ICT 교수․학습자료 개발에 보다 많은 관심과 연구가 수반되 어야 한다.

참고 문헌

교육부(1999). 제 7차 교육과정 연수 자료.

신현묵 외(1997). 고등학교 역학.

강관원 외(1998). 고등학교 토목계획.

서울 한국교육학술정보원(2000). ICT 활용 교수-학습 지도안 자료집, 신현구 외(1996). 고등학교 토목제도.

신태호 외(2002), 고등학교 토목일반.

김규문 외(2001). 고등학교 토목설계제도. 구미도서출판.

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자기 주도적 모듈 학습 과제를 적용한 CAD/CAM 실습

출품자 : 김상락(대덕전자기계고등학교)

제1장

서론

제1절 연구의 필요성 및 목적

1. 공업계고교의 문제점

우리나라의 산업발전과 경제발전에 중추적인 역할을 담당해 오던 공업계 고 등학교가 1990년대 중반 이후 인문계 고등학교에 입학할 성적이 안 되는 학생 들이 진학하는 학교로 전락하게 되었다. 그 이유는 각 가정의 경제적인 여유로 움과 맞물려 3D업종의 기피, 공업계 고교 출신들의 사회적 지위 저하, 저임금 등으로 상대적 박탈감을 느끼게 되면서 부모들의 공업계고교 진학 반대 및 대 학 진학 희망 뿐 아니라 학생들도 공업계 진학을 꺼려하게 되었고 대학 정원의 증가로 인한 대학 입학 기회가 넓혀졌기 때문이다.

그리하여 공업계 고교를 지원하는 학생들이 감소함은 물론 공업계 고교 학 생들의 학습 능력도 현저히 떨어지게 되었다. 이러한 현상들은 결국 교육과정 의 변화에 영향을 주게 되어 학과의 개편을 불러오게 되었고 기존 학과 내에서 도 전공교과의 선택과목을 조정하여 학생들에게 부담이 덜 되고 실생활에 유

용한 교과를 선택하게 되었다.

그럼에도 불구하고, 학교 현장에서는 학생들의 이러한 특성과 수준을 고려하 지 않은 채 획일적인 교육을 실시하고 있어, 실업계 고등학교 학습부진의 문제 가 날로 심각해져 가고 있다. 따라서 이들 학생들에 대한 적절한 교육적 대응, 즉 효과적인 교수․학습 방법에 대한 체계적인 연구가 요청되고 있는 실정이 다.

2. 연구의 필요성

가. 교과의 선택

현대 산업은 컴퓨터 없이는 생각할 수 없는 단계에 이르게 되었다. 기획 및 설계, 검토, 생산에 이르기까지 컴퓨터를 이용하지 않고는 경쟁에서 제외될 수 밖에 없으며, 우리나라의 경제에도 크게 기여하는 것이 바로 정보통신 산업이 다.

그렇다고 해서 기계분야의 중요성이 떨어지는 것은 아니다. 정보통신의 근간 을 이루는 컴퓨터나 휴대폰 등의 기기를 생산하기 위해서는 기계가 필요하기 때문이다. 특히 정보통신기기의 케이스 등을 생산하기 위해서는 금형 기술이 필수이다. 이러한 금형 기술은 CAD/CAM 시스템의 발달과 그 맥락을 같이 하 고 있다고 할 수 있다.

이렇듯 산업의 근간을 이루는 기계분야는 계속 연구되어야 하고 기술 개발 도 지속적으로 이루어져야 함에도 불구하고 공업계 고교 학생들 사이에서는 별로 환영을 받지 못한다. 기름을 묻혀야 하고, 가공 시 위험성이 따르기 때문 이다.

하지만 컴퓨터를 이용한 설계나 가공 기술이 발전함에 따라 현대에는 사람의 손길이 최소화되기 때문에 이제는 기계과의 실습 내용이 예전의 범용 기계나 CNC 공작기계를 다루는 단계에서 CAD/CAM 시스템을 이용하여 가공하는 단 계까지 다루어야 할 것이다.

이에 따라 본교의 기계과도 기존의 전공교과를 과감하게 조정하여 학생들이 기피하는 교과에서 흥미를 일으킬 수 있고 이해하기도 쉬우며 실생활에서 또 직장에서 유용하게 사용할 수 있는 교과를 선택하였다. 따라서 범용 공작기계 의 실습은 가장 기본적인 내용만을 다루고 CNC 프로그래밍과 CAD/CAM의 내용을 중점적으로 다루도록 하였다.

따라서 이론 실습 통합 교과인 공작기계Ⅱ 과목 중 CAD/CAM 분야를 수업 연구 대상으로 선정하였다.

나. 연구의 목적

공업계 고교의 수업 중 가장 많이 차지하는 것이 실습 교과이다. 실습을 통 하여서 학생들은 기능을 익히고, 전공분야에 대한 많은 이론적인 지식을 쌓아 간다. 사실 실습은 전공의 핵심이라 할 수 있다. 따라서 이러한 실습의 운영을 어떻게 하느냐에 따라서 그 전공의 성패가 좌우된다 해도 과언이 아닐 것이다.

본 연구는 이러한 실습 교과를 어떻게 하면 효율적으로 운영할 수 있는지에 대한 것이며, 특별히 CAD/CAM 실습의 운영 방법에 대한 연구이다.

CAD/CAM 실습은 컴퓨터를 이용한 실습이므로 교사가 학습 자료를 잘 개 발하면 학생 스스로 학습할 수 있는 시스템을 만들 수 있다. 또한 각각의 작업 별로 모듈화된 학습 과제를 만들게 되면 필요한 모듈 학습 과제를 교사가 선택 하여 수업을 진행하여 나가기가 수월해진다.

이 두 가지를 접목한 자기 주도적 모듈 학습 과제를 이용하면 학생과 교사 모두 수월한 실습을 운영할 수 있으며, 학생은 반복 학습이 가능하여 필요한 기능을 습득하는데 크게 도움이 될 것이다.

제2절 연구의 내용

1. 연구 대상 교과

공작기계Ⅱ 교과에서 다루어지는 내용은 공작기계Ⅰ 교과의 심화학습 및 CAD/CAM과 방전 가공이 추가된 것이다.

공작기계Ⅰ에서는 범용 공작기계를 이용한 가공이 주를 이루고 CNC 공작기 계에 대한 기본적인 프로그래밍을 다룬다.

본교에서는 1학년 과정에서 범용 공작기계를, 2학년 과정에서 CNC공작기계 를, 3학년 과정에서 CNC공작기계 및 CAD/CAM을 배우도록 교육과정을 편성 하였다.

학년 교 과 명 주요 실습 내용 비 고

1 전자기계공작 (공통계열)

기계기초실습, 전자기초실습, CAD기초실습, 수치제어기계실 습, 컴퓨터조립실습

순환실습(각 실습 내 용별 5시간씩 6주간 실습)

2 공작기계Ⅰ

(수치제어기계과) CNC선반실습, 머시닝센터실습 각각 주 5시간씩 10시 간 실습

3 공작기계Ⅱ (수치제어기계과)

1학기 C N C 선 반 실 습 ,

머시닝센터실습 선택 실습 주 12시간 2학기 CAD/CAM 실습 공통 주 12시간

<표 1> 대덕전자기계고등학교 기계과 실습 과정

본 연구는 <표 1>의 실습 과정에서 3학년 공작기계Ⅱ 교과의 내용 중 2학기 CAD/CAM 실습을 본 연구의 대상으로 선정하였다.

2. 교과의 내용

가. CAD/CAM 실습의 내용

본 연구에서 다루어지는 교과의 내용은 <표 2>의 3차원 모델링 단원을 선택 하였다. 3차원 모델링은 CAM/CAM의 기본적인 작업이며, 모델링을 완벽히 소 화할 수 있을 때 원하는 부품을 만들 수 있으며, NC 데이터 생성도 제대로 할

수 있기 때문이다.

NC 데이터(CNC 프로그램)는 2학년 및 3학년 1학기에 충분히 학습하므로 변환 Tool만 제대로 이해하면 어렵지 않게 생성이 가능할 것이다.

단 원 학습 내용 비 고

2차원 도면 작성 - 도면 요소 그리기 - 도면 요소 편집하기 - 치수 기입하기 - 도면 완성하기

선행학습(3학 년 1학기 전 문제도 과정) 3차원 모델링

(3D Modeling)

- 파트(부품) 그리기 - 부품 조립하기 - 3차원 입체도를 2차원 도면화 하기 - 조립된 제품의 시뮬레이션

3학년 과정

NC 데이터 변환 - 모델링된 부품의 NC 코드 변환 작업

- 변환된 NC 코드를 이용한 가공 시뮬레이션 3학년 과정 머시닝센터를 이

용한 부품 가공

- 변환 NC 코드를 머시닝센터로 전송하기

- 입력된 NC 코드를 이용한 부품 가공 3학년 과정

<표 2> 수치제어기계과의 CAD/CAM 실습 내용

나. 수업에 사용되는 CAD/CAM 프로그램

본교의 수치제어기계과에서 선택한 CAD/CAM 프로그램은 시마트론 E(CIMATRON E6.0)이다.

[그림 1] 시마트론 E의 개요도

1) 시마트론 E의 특징

- 금형 및 전극 설계와 가공을 염두하여 개발된 솔루션으로 모든 CAD/CAM 환경에서 적용 가능

- 3차원 설계도구로 구성되었으며, 통합된 Solid-Surface-Wireframe 모델링 환경 지원

- 별도의 CAM 프로그램 없이 시마트론 E 자체에서 NC 데이터의 생성이 가능 하며, 생성된 NC 데이터를 CNC 공작기계에 전송할 수 있어 제품의 모델링 에서 가공까지 한 번에 이루어짐.

2) 시마트론 E의 활용 흐름도

[그림 2] 시마트론 E의 활용 흐름도

3. 학습 자료의 개발

가. 모듈 과제 실습 지도서

시마트론 E를 이용하여 모델링에서 가공까지의 작업을 분석한 후 요소 작업 별로 과제를 추출하여 실습 지도서를 작성하여 수업에 활용한다.

나. 보조 학습 자료(시마트론 E 따라하기 동영상)

자기 주도적 학습을 위한 보조 학습 자료로서 시마트론 E를 이용한 모델링, NC 데이터 생성 및 수정, 머시닝센터 전송 등의 내용을 화면 캡쳐를 통한 동영 상으로 제작하여 수업에 적용한다. 이 자료를 이용하여 학생들이 동영상을 보 며 따라할 수 있도록 하며, 반복 학습이 가능하도록 한다.

제 3 절 연구의 방법

1. 연구의 대상 :

2. 연구 방법 및 절차

연구 과정 연구 방법 및 내용 비 고

연구 과제 선정

- 연구 대상 교과 선정 - 교수․학습 방법 선정 - 연구 계획 수립

학생 및 동료 교사 의 의견 수렴을 통 한 피드백 수업 계획

수립

- 수업전 설문 조사 - 수업 단원 및 내용 선정 - 수업 대상 선정

학습 자료 개발

- 각 단원별 작업 요소 추출 - 작업 요소별 모듈 과제 선정 - 각 과제별 학습 지도안 작성 - 각 과제별 보조 학습 자료 제작

수업의 적용

- 개발된 모듈 학습 과제를 이용한 수업 적용 ․필요한 모듈 과제를 선택하여 수업

․보조학습 자료를 이용한 학생 스스로 학습 진행 - 수업 활동을 통해 얻어진 과제 평가

평가 및 검증

- 수업 후에 대한 설문 조사 - 연구 결과의 평가 및 검증 - 연구 결과 분석

- 연구 보고서 작성

<표 3> 연구 방법 및 절차

제2장

교수․학습 방법 적용 실천 내용

제1절 단원의 연구

1. 단원의 개관

가. 단원의 개요

CAD/CAM은 제품을 생산하기 위해서 설계와 제조 과정에서 컴퓨터를 활용 하는 것을 말한다. CAD/CAM 시스템은 컴퓨터 그래픽을 도입한 소프트웨어적 인 의미가 강한 시스템으로 물체의 기하학적인 형상 데이터를 적용한 설계와 제조 과정에 기술적인 지원을 하고, 데이터를 관리함으로써 생산 시스템을 합 리적, 효율적으로 운용하는 컴퓨터 응용 기술의 하나이다.

나. 단원의 구성

CAD/CAM(Cimatron E)

1. 부품 모델링(Part) 2. 부품 조립 (Assembly)

3. 도면 만들기

(Drawing) 4. 가공 (NC) (1) 도형 그리기

- 스케쳐 (2) 입체도 그리기

(3D Modeling) - 솔리드(돌출, 제

거, 회전, 드라 이브)

- 모따기, 모깎기 (3) 외형선 추출하기 - 커브(Curve) (4) 면 생성하기 - 스윕면, 드라이브 (5) 복합 입체도 그

리기

(1) 작성된 부 품 파일 불러오기 (2) 면 연결하기 (3) 부품 수정

하기 (4) 나사 연결

하기

(1) 도면 선택 - 도면 크기

선택 - 외곽선 선택

및 편집하기 (2) 투상법 지정

하기 (3) 도면 배율 지

정하기 (4) 선택한 부품

의 2차원 도 면 만들기 (5) 치수 기입하

기

(1) 모델 불러오 기 (2) 가공 공작물

정의하기 (3) 가공 경로

산출하기 (4) 모의 가공하

기 (5) NC 데이터 생성하기 (6) NC데이터

머시닝센 터에 전송 하기 (7) 실 가공하기 [그림 3] Cimatron E의 구성

2. 단원 목표

① Cimatron E를 이용하여 원하는 모양을 3D 모델링 할 수 있다.

② 모델링한 부품을 2차원 도면으로 작성할 수 있다.

③ 2개 이상의 서로 연관있는 부품들을 모델링하고, 그 부품들을 서로 조합하 여 조립 완성품을 만들 수 있다.

④ 모델링한 부품에 대한 NC 데이터를 생성하고 수정․보완한 후 가공 작업 을 시뮬레이션 할 수 있다.

⑤ 완성된 NC 데이터를 머시닝센터에 전송하고, 공구와 공작물을 세팅 한 후 실제 부품을 가공할 수 있다.

제 2 절 모듈 학습 과제 개발

1. 모듈 학습 과제 개발 절차

작업 분석

➡

모듈 학습 과제 추출

➡

모듈 실습 지시서 작성

➡

보조 학습 자료 개발 Cimatron E의

작업 내용을 요소별로 분석

요소별 작업 내 용을 통한 모듈 학습 과제를 추 출

모듈 학습 과제 에 대한 실습 지시서 작성

모듈 학습 과 제에 필요한 동영상 보조 자료 개발 [그림 4] 모듈 학습 과제 개발 절차

2. 모듈 학습 과제 개발 내용

작업 분석을 통하여 요소 작업을 추출하고 몇 가지 요소 작업을 모아 하나의 모듈 과제를 만들었다. 모듈 과제는 기본 모듈 과제(BM-Basic Module)와 응 용 모듈 과제(AM-Application Module)로 나누었으며, 각 과제별로 실습 지시 서를 작성한 후 학생들에게 배부하여 활용하도록 하였다. 기본 과제는 프로젝 트 형식을 취하여 하나의 완성된 모델을 제시한 후 각각의 수업을 통하여 제시 모델을 해결해 나가며 해결하는 가운데 모델링 방법을 터득하도록 하였다.

모듈 과제는 기본 과제 수행 후 응용 과제를 통하여 흥미를 유발시키며 충분 한 반복 연습이 가능하도록 하였다. 특히 응용 과제에는 창의력 과제를 부여하 여 학생들의 창의력을 신장시키도록 하였으며, 평가에 반영 하도록 하였다.

그리고 응용 과제의 보조 학습 자료(AVI-avi file로 작성)로서 따라하기 동 영상을 제작하여 학생들에게 CD 배부나 파일 전송을 해 주게 되면 교사의 설 명을 못들었거나 잘 이해하지 못했더라도 동영상을 보면서 따라해 봄으로써 쉽고 재미있게 과제를 수행할 수 있게 된다.