반드시 출처를 밝히고 사용해주십시오.
▮ 목차 ▮
1. 교재의 이해 --- 1
2. 교사용 교재 --- 13
3. 직업 이야기 --- 215
본 교재를 수업현장에서 활용하고 폭넓게 응용하여 그 효과를 극대화하기 위해서는 이 교재 개발의 이론적 배경과 추구하는 철학, 그리고 관련된 개념과 수업전략 등을 이해하는 것이 필 요하다.
1. STEM과 STEAM의 배경과 의미
2007년 8월 부시 행정부는 『America COMPETES Act』, H.R. 2272를 발효하면서 국가 경쟁 력 향상을 위한 과학기술 인력의 양성과 민주시민의 역량을 키우는 것을 목표로 Science, Technology, Engineering, Mathematics(STEM) 교육을 초중등 및 대학까지 확대하였다. STEM 교육은 초・중등학생들이 국제 수학・과학 성취도 평가에서 높은 결과를 기대하고, STEM 분야 의 10만 명의 교사양성을 위한 프로그램과 현직교사의 전문성 강화를 위해 시작되었다. STEM 교육은 또한 여성 및 소수자의 STEM 분야로의 장려하고 있다. STEM 교육은 미국의 케네디 대 통령 이후로 행해지는 두 번째 교육개혁운동이라 불러도 손색이 없을 정도로 많은 연구 및 프 로그램이 진행되고 있다.
미국의 Ohio 주, Florida 주, New York 주에서는 STEM에 Arts(예술)을 융합한 STEAM 교육을 적극적으로 시도하고 있다(Platz, 2007). 또한 Maes(2010)에 의하면, STEM 교육의 결과가 개인 의 창의성으로 발현되기 위해서는 반드시 예술(Arts)이 포함되어야 한다고 주장하면서, 직관, 설계, 감성, 예술이 융합된 TEAMS(STEAM의 알파벳 순서를 바꾼 형태) 교육의 필요성과 중요 성을 역설하였다.
Yakman(2010)은 STEAM에서 A가 순수예술(fine art)뿐만이 아니라 교양 영역(Language &
Liberal, Motor and Physical, Education, History, Philosophy, Politics, Psychology, Sociology, Theology & more…)까지 확장한 개념의 STE@M 또는 ST∑@M 이란 융합교육을 주장하였다.
2. 융합인재교육(STEAM): 4C-STEAM과 핵심역량
우리나라는 약 10년 전부터 지속되고 있는 이공계 기피현상이나 낮은 과학학습 동기는 과학
한편 어린이・청소년들의 주관적 행복지수도 OECD 국가 중 연속 4년 최하위에 머물고 있다.
또한 학교 폭력과 청소년 자살률 등은 해결해야하는 문제로 사회 및 교육계가 함께 노력해야 할 것이다. 이에 백윤수 등(2011)은 미국을 포함한 여러 선진 국가들의 교육시스템과 환경을 연구하여 우리나라의 교육계가 당면한 문제의 해결방안으로서 4C-STEAM을 제안하였다.
4C-STEAM은 학생들의 긍정적 감성을 이끌어낼 학습 경험과 교수 전략을 통해 실생활의 문 제를 해결하는 것을 목적으로 한다. 즉 4C-STEAM은 공학의 본성인 인간을 위한 가치를 추구 하는 과정을 통하여 실생활의 문제를 해결하는 것을 강조한다.
미국의 STEAM이 S, T, E, A, M 분야의 개념이 서로 융합되는 형태로서 1차원에 머물렀다면, 4C-STEAM은 내용과 학습과 교수의 다차원적 융합 개념이 강조되고 차별화되었다. 따라서 4C-STEAM은 학생들이 교육 프로그램을 통하여 어떤 감성을 느끼는가? 에 초점이 맞추어져 있 다. 이를 위해서는 minds-on과 hands-on이 동시에 고려되어야 한다.
4C-STEAM이 추구하는 교육목표는 다음과 같다.
융합인재교육(4C-STEAM)은 융합적 소양(4C-STEAM Literacy)을 갖춘 인재의 양성을 목표 로 한다. 즉, 융합인재교육(4C-STEAM)의 목표는 과학, 기술, 공학, 예술, 수학 등 다양한 분야의 융합적 지식을 기반으로 새로운 가치를 창출하고, 종합적인 문제 해결력 (FUNctional Literacy)을 갖춘 동시에 더불어 살 줄 아는 인재를 양성하는 것이다.
여기서 융합적 소양(4C-STEAM Literacy)은 우리나라의 과학기술산업 발전 단계 및 민주시민 으로서의 의식을 바탕으로 앞으로 미래 사회를 살아갈 우리 학생들이 준비해야 하는 최소한의 핵심역량으로서 4개의 C자로 시작되는 개념이다.
Communication(소통): 단순 소통을 넘어 서로의 마음을 이해하고, 이를 통해 가치의 공유를 바탕으로 새로운 문화를 창출하는 역량
Convergence(내용 융통합): 지식의 중요성과 체계를 이해하며, 다양한 관점으로 지식 및 개 념을 재해석하고, 내용 융통합을 통한 개념 수렴의 중요성을 인식하 는 역량
Creativity(창의성): 문제를 발견하고 해결할 수 있는 창의적 사고를 할 수 있는 역량
Caring(배려): 자아에 대한 긍정적 감성과 자아효능감을 바탕으로 자긍심이 충만한 인격을 형 성하고 남에 대해서 존중할 수 있는 역량
융합인재교육(4C-STEAM)은 창의적 설계(Creative Design)와 감성적 체험(Emotional Touch)을 통해 과학기술과 관련된 다양한 분야의 융합적 지식, 과정, 본성에 대한 흥미와 이해를 높여 창의적이고 종합적으로 문제를 해결할 수 있는 융합적 소양(4C-STEAM Literacy)을 갖춘 인재를 양성하는 교육이다.
3. 4C-STEAM 구성요소: 창의적 설계, 감성적 체험, 내용 융통합
창의적 설계(Creative Design)란 학생이 어떤 상황에서 창의성, 효율성, 경제성, 심미성 등을 발현하여 최적의 방안을 찾아 지식(knowledge), 제품(products), 작품(Artworks)을 산출하는 종 합적인 과정이며 다음과 같은 하위 과정 요소를 포함한다.
따라서 수업의 과정은 최종 산물의 유형에 따른 각 단계로 진행된다. 이러한 과정을 이해하 고 산출물을 통한 성취감 및 스스로에 대한 평가와 반성이 수행되어야 한다.
창의적 설계의 문제인식, 문제 정의, 아이디어 창안의 과정은 창의성의 발현 과정으로 중요 한 사고과정이며 학습됨으로서 학생 개인의 역량 및 조직의 역량을 강화시킬 수 있다. 창의성 은 일반적으로 발산적 사고와 비판적 사고 과정을 필요로 한다. 이를 위해 브레인스토밍, 육색 사고모자, SCAMPER, 연화법 등의 일반적인 다양한 창의적 사고 방법론이 활용될 수 있다.
특히 알트슐러의 TRIZ(Theory of Inventive Problem Solving의 뜻으로 러시아어의 약자) 기법
이에 대한 적절한 해결방안을 ‘기술-모순 행렬표’를 사용하거나, 분리 기법을 사용하여 해결할 수 있다(Terninko, Zusman, & Zoltin, 1998). 이러한 실질적이고 체계적인 TRIZ 기법은 과학과 기술 관련 교과목에서의 활용성이 높은 대안이 될 수 있다.
‘창의적 설계’는 창의적 사고과정과 최종산물을 만들어내는 실천단계를 포함하고 있다. 이 과 정에서 학습경험(minds-on, hands-on, 소통과 협동, 평가와 반성 등)을 수반함으로써 ‘감성적 체험’의 기회가 제공되기 때문에 ‘창의적 사고’와 ‘창의적 설계’의 효과를 기대할 수 있다.
감성적 체험(Emotional Touch)은 학습자가 학습에 대한 흥미, 자신감, 지적 만족감, 성취감 등을 느껴 학습에 대한 동기유발, 욕구, 열정, 몰입의 의지가 생기고 개인, 타인 및 공동체와의 관계, 자연과 문화 등의 의미를 발견하여 선순환적인 자기주도적 학습이 가능하게 하는 모든 활동과 경험을 의미한다. 이러한 감성적 체험은 융합인재교육이 추구하는 4가지 핵심 역량 중 특히 ‘배려’를 추구한다. ‘배려’란 나 자신뿐 아니라 타인, 공동체에 대한 배려를 포함한다. 타인 에 대한 배려심이 길러지기 위해서는 무엇보다 자기 자신에 대한 긍정적인 자아개념의 확립이 필요하다. 자신에 대한 자기효능감이나 자아존중감이 높을수록 타인에 대한 배려가 수반될 가 능성이 높기 때문이다. 따라서 감성적 체험은 학습자가 창의적 설계과정을 포함한 다양한 학습 과정 속에서 경험하게 되는 흥미, 자신감, 지적 만족감, 성취감, 성공의 경험 등의 긍정적인 감 정이 학습자 자신의 자기효능감 및 자아존중감 향상으로 연결되고 이것이 학습자 자신의 범위 를 넘어선 타인 또는 공동체에 대한 배려에 도달하게 되는 과정을 추구한다.
내용 융통합(Contents Convergence)은 지식의 중요성과 체계 및 구조를 이해하며 다양한 관 점으로 지식 및 개념을 재해석하고 융통합을 통한 개념수렴의 중요성을 인식하는 과정이다. 핵 심역량의 융통합(convergence)과 동일하지만 여기서는 수업방법론의 의미가 강조되고 있다. 예 를 들면, 한 가지의 지식을 학생들에게 전달하고자 할 때 한 가지 관점뿐만이 아니라 다른 관 점으로부터 출발하여 같은 지식의 결과를 도출하는 과정이나 또는 다른 학문에서도 같은 지식 을 다른 용도로 활용하는 예 등을 제시하는 것이다. 이로부터 학생들은 다양한 관점으로 사고 할 수 있고 혹은 한 가지 지식을 다른 영역에서도 활용할 수 있다는 가능성을 열어 주는 것이 다. 이를 위해서는 학생들에게 커다란 구조나 아틀라스(big map 또는 atlas)를 제공함으로써 지식들 간의 체계 및 관련성을 이해하여 지식의 단편화나 파편화 현상을 막을 수 있을 것이다.
초・중등학생들의 경우, 학문의 영역과 경계에 대하여 이해가 부족할 수 있으므로 파편화된 지 식들이 다시 재구성되는 기회가 제공되어야 하며, 또한 다양한 관점에서 재해석하는 과정이 중 요하다는 것을 느끼게 구성되어야 한다.
융합인재교육(STEAM) 수업을 위한 구성의 원리는 다음과 같다.
보상
성취의 경험
내용의 융·통합
감성적 체험 창의적 설계
상황제시
새로운 문제에 도전
첫째, 상황을 제시하여 학습 활동을 자기 문제로 인식하게 한다. 융합인재교육(STEAM)의 학 습은 전체를 포괄하는 상황을 제시하는 것으로 시작된다. 학습 내용과 활동 사항을 학생 자신 의 문제로 인식하게 하는 것이다. 제시된 상황과 학생 자신의 관련성을 높임으로 인하여, 몰입 의 동기가 생기도록 하는 것이다.
둘째, 창의적 설계로 자기주도적인 학습과정을 통하여 종합적인 문제해결력을 배양한다. 일 방적인 강의식 수업과 차이를 보이는 부분으로, 창의적 설계의 핵심은 학생 스스로가 창의적으 로 생각해낸 아이디어를 학습 활동에 실질적으로 반영하는 경험을 갖는 것이다. 학교 수업에서 는 거의 모든 학생들이 동일한 결과물을 얻는다. 게다가 과학적 지식의 대부분은 완성된 이론 이기 때문에 실생활에서 마주치는 문제들과는 다르다. 문제해결력을 늘리려면 단순히 지식을 아는 것에서 그치지 않고 활용까지 나아가야 한다. 문제를 스스로 정의하고 해결하는 경험을 도와주는 창의적 설계는 창의적으로 사고하는 습관의 형성에 기여하게 될 것이다.
셋째, 감성적 체험을 경험할 수 있는 학습 활동의 제공으로 인하여, 학습에 대한 새로운 도 전 의식을 갖게 된다. 감성적 체험은 학생 스스로 경험하고 체험하면서 마음을 움직이는 ‘감동 학습’을 강조한다. 상황 제시를 통해 문제를 자신의 것으로 인식하고 창의적 설계과정을 통해 문제를 해결하는 과정에 몰두하면서 학생들이 성취의 기쁨을 느끼게 된다. 이 성취의 기쁨을 바탕으로 새로운 문제에 열정적으로 도전하도록 격려하게 된다. 학습 활동 도입부의 동기유발 그리고 문제 해결 이후에 주어지는 보상 체계도 감성적 체험의 요소이다. 학습 활동에 대한 감
하이브리드 자동차
청소로봇의 시뮬레이션은 ‘출동! 하이브리드 자동차’이다. 학교급별로 3차시 수업이전에 하이브리드 자동차의 시뮬레이션을 이용하여 수업하는 것을 장려한다.
가. 교재 구성
교재는 인쇄자료와 시뮬레이션 자료로 구성된다. 교사용, 학생용, 직업이야기의 세 부분으로 나뉘며, 구성 체제(예시)는 다음과 같다.
(차시 교재 구성) 단원명
STEAM 열기 교육과정 분석
본시 STEAM 수업 구성 및 준비물 STEAM 체크리스트
본시 수업과정안 압축수업을 위한 안내 수업 내용
평가와 보상 교사용 참고자료 교사용
(하이브리드 자동차) 프롤로그
(하이브리드 자동차) STEAM 수업 흐름 (하이브리드 자동차) STEAM 교육과정 체계 (하이브리드 자동차) 관련 교과 교육과정 분석 차시 교재
(하이브리드 자동차) 에필로그 (직업이야기) 학생용
직업이야기
나. 시뮬레이션 자료
하이브리드 자동차에 대한 흥미유발, 두 번째는 하이브리드 자동차의 구조와 기능에 대한 빠른 이해, 그리고 세 번째는 가상 실험을 통한 하이브리드 자동차의 작동원리에 대한 이 해이다.
시뮬레이션의 개요: 본 시뮬레이션은 하이브리드 자동차의 대략적인 설명과 주행방식, 배기가스, 애니메이션 게임을 직접 해봄으로써 하이브리드 자동차에 대해 좀 더 쉽게 접근 하고 알아갈 수 있도록 하였다.
시뮬레이션 세부 설명
l 하이브리드 자동차와 일반 자동차의 차이점을 엔진, 모터, 배터리 그림을 통해 쉽게 이 해할 수 있도록 하였다.
l 주행방식의 경우 도시와 시골중의 하나를 택할 수 있다.
l 도시의 경우 평상시에는 일반 자동차처럼 주행하다가, 환경규제 지역에서는 하이브리 드 모드로 바뀌는 방식을 보여준다.
l 시골의 경우 산과 길을 모티브로 하여 산이나 언덕을 올라갈 때 일반모드와 모터 ․ 배 터리 방식을 병행하거나 지형에 따라서 전환하는 모습을 보여준다.
l 배기가스의 경우는 일반모드에서는 이산화질소나 일산화질소 등 각종 배기가스가 나오 지만 하이브리드 모드에서는 배기가스가 나오지 않게 함으로써 환경 친화적임을 보여 준다.
① 이 모든 것을 보여준 후 애니메이션 게임을 직접 해 봄으로써 하이브리드를 보 다 쉬우면서도 자세하게 알 수 있도록 하였다.
② 브레이크를 누르면 모터사용 게이지가 늘어난다.
③ 환경규제 표지판이 나오면 일반 모드에서 하이브리드 모드로 바꿔야 한다.
④ 모터게이지를 무분별하게 사용하면 환경규제지역에서 하이브리드 모드로 전환을 할 수가 없다. 이럴 경우 환경 친화 점수가 깎이게 된다.
⑤ 자동차 경주 게임과 같이 전체적인 지도(맵)는 좌측 상단에 있다.
⑥ 엑셀을 누르면 누를수록 속도가 빨라지면서 배기가스도 그만큼 많이 나오게 된 다. 엔진 모드일 때는 배기가스가 나오고, 하이브리드 모드일 때는 배기가스가
드 모드일 때는 모터가 깜박 거린다.
⑨ 엑셀을 누르면 차가 앞으로 진행한다. 브레이크를 누르면 차의 속도가 줄어든다.
주행하다가 신호등이 나오면 정지해야 한다. 엑셀을 너무 눌러서 속도가 증가하 면 그만큼 배기가스가 많이 나오기 때문에 환경친화점수가 깎인다.
⑩ 엔진 모드에서 차가 엑셀을 누르면 모터 게이지가 조금씩 증가한다. 브레이크를 누르면 모터사용 게이지가 조금 더 증가한다. 게이지가 모두 차면 깜박거리는 효 과가 나타난다.
⑪ 하이브리드 모드로 전환을 하면 모터 게이지가 줄어든다. 동시에 환경친화점수도 조금씩 오른다.
⑫ 환경규제지역에서 하이브리드 모드를 하면 환경친화점수가 크게 늘어난다. 반대 로 환경 친화지역에서 하이브리드 모드를 하지 않으면. 오히려 환경친화점수가 큰 폭으로 줄어든다.
⑬ 최종목적지까지 도달했을 때, 점수가 가장 높은 사람이 승리한다.
효과적인 이용을 위한 제안: 이 시뮬레이션은 하이브리드 자동차 관련 차시 어느 쪽이라 도 들어갈 수 있으나 가장 적합한 차시는 3차시 이전이다. 3차시에 하이브리드 자동차의 대략적인 특징이 나옴으로 그 이전에 해보는 것이 가장 좋다.
l 상황 제시: 프롤로그와 에필로그, 각 단원별 도입
STEAM 학습은 학습내용의 전체를 포괄하는 상황인 ‘프롤로그’를 제시하는 것으로부터 수업 이 시작되고, 에필로그 상황으로 수업을 마무리한다. 또한 각 단원의 도입은 상황제시를 통해 이루어지고, 학습 내용과 활동 사항을 학생 자신의 문제로 인식하게 함으로써 학습 상황에 몰 입할 수 있도록 동기를 부여하는 것이다.
초등학교 5, 6학년의 청소로봇 상황은 ‘행복한 신데렐라’이고, 초등학교 3, 4학년과 중등학교 상황은 ‘지통이의 모험’으로 구성한다. 청소로봇의 경우, 초등학교 교재를 학년군별로 유연하게 사용할 수 있도록 3, 4학년과 5, 6학년의 상황을 각각 ‘지통이의 모험’과 ‘행복한 신데렐라’로 구성한다.
l 창의적 설계(Creative Design)
수업의 진행 과정은 다음과 같이 창의적 설계의 단계에 따라 전개하였다.
수업 단계 소요 시간
교수 학습 내용
수업 자료
수업 활동 감성적 체험
창의적 설계
필요 발견 문제 정의 제품 설계 제품 산출
감성적 체험은 수업 전개 과정에서 학습자가 느끼는 긍정적 감성을 나타내는 것으로 수업의 모든 과정에서 경험하도록 구성한다.
수업 단계 소요 시간
교수 학습 내용
수업 자료
수업 활동 감성적 체험
상황
제시 몰입
창의적 설계
필요발견 몰입
문제정의
제품설계
hands-on 성취경험 새로운 도전
제품산출
hands-on 성취경험 새로운 도전
라. 산출물 중심의 활동
교재는 지식(knowledge), 제품(products), 작품(Artworks) 등의 산출물 중심의 활동으로 구성 한다. 이를 통해 성취의 경험과 실패의 가치를 경험하게 되어, 창의적 설계와 감성적 체험이 강화되는 특징을 가지며, 산출물을 통하여 보다 실제적인 경험을 제공한다.
교재는 칼라코드를 이용하여 스마트교육을 활용할 수 있도록 한다. 칼라코드는 다음과 같은 방법으로 사용한다.
<칼라코드 사용법>
칼라코드 사용법에 대하여 알아보겠습니다.
칼라코드를 사용하기 위해서는 스마트폰이 필요합니 다. 각각의 스마트폰 마켓에서 칼라코드를 사용할 수 있는 어플리케이션을 다운을 받습니다.
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하이브리드 자동차
중학교 교사용
▮ 목차 ▮
1. 프롤로그 --- 15
2. 수업전체 흐름 --- 16
3. STEAM 교육과정 체계 --- 17
4. 관련 교과 교육과정 분석 --- 18
5. 1차시 (특집기사: 환경오염과 하이브리드 자동차)---- 22
6. 2차시 (“하이브리드” 그것이 알고 싶다)--- 45
7. 3차시 (하이브리드 너로 정했다!)--- 59
8. 4,5차시 (미니카의 심장! 블랙모터의 베일을 벗겨라!)--- 81
9. 6차시 (건전지 없이 손전등을 켤수 있다고?)--- 103
10. 7차시 (에너지의 변신은 무죄)--- 125
11. 8차시 (응답하라! 자동차 연구원)--- 140
12. 9차시 (두개의 에너지로 달리다)--- 166
13. 10차시 (나는야 미래자동차 판매왕!)--- 196
14. 에필로그 --- 213
중등 중등 중등 중등 중등 중등 중등 중등
중등 하이브리드 자동차 프롤로그
산타 할아버지에게 희망을
휴우― 한참동안 밤하늘을 올려다보던 산타 할아버지가 허공을 향해 긴 한숨을 내쉽니다. 긴 한숨은 하얀 입김이 되어 이내 어둠 속으로 사라집니다. 하늘에서 별빛이 사라진 건 이미 오 래, 이제 저 어두운 밤길을 누구와 함께 해야 할지, 산타 할아버지의 마음은 그 깊이를 헤아릴 수 없는 짙은 어둠만큼이나 무겁기만 합니다.
하늘을 찬란하게 수놓던 그 많은 별들은 다 어디로 가버린 걸까요? 누가 반짝이던 그 구멍들 을 캄캄한 어둠으로 메워버린 걸까요? 눈 내리는 밤, 아이들에게 줄 선물을 한가득 실은 썰매 를 끌고 별과 별 사이를 헤엄치듯 내달리던 루돌프, 어두운 산길도 작은 시골마을 좁은 골목길 도 환하게 비춰주던 루돌프의 빨간 코, 그 밝은 불빛을 까맣게 꺼버린 것은 과연 누구일까요?
이젠 누가 이 칠흑 같은 밤길을 밝혀줄까요?
하늘에 별빛이 하나 둘 사라지기 시작할 무렵 빨갛던 루돌프 코도 시름시름 그 빛을 잃어가 고, 까맣게 변해버린 요즘은 조금만 달려도 턱밑까지 숨이 차올라 숨조차 쉬기 힘들 지경입니 다. 사정이 이렇다 보니 올 겨울엔 아이들에게 선물이나 배달할 수 있을 런지, 까매진 루돌프 의 코처럼 우리 아이들의 가녀린 희망의 불씨마저 꺼져버리지나 않을 런지, 크리스마스를 손꼽 아 기다리는 아이들의 얼굴이 떠올라 산타 할아버지는 오늘도 밤잠을 이루지 못합니다.
여러분, 좋은 방법이 없을까요? 할아버지의 따뜻한 마음처럼 우리 아이들에게 따뜻한 겨울을 선물해 줄 방법이 없을까요? 우리 아이들의 꿈과 희망을 잃지 않고 건강하게 자라날 수 있는 방법, 그 꿈과 함께 루돌프의 코가 다시 밝은 빛을 뿜을 수 있는 방법은 정말 없는 걸까요?
중등 중등 중등 중등 중등 중등 중등 중등
중등 하이브리드 자동차 수업전체 흐름
특집기사:
환경오염과 하이브리드 자동차 (하이브리드 자동차의 탄생)
▪상황제시
새내기 기자의 첫 특집기사 만들기
▪창의적 설계
특집기사 제작을 통하여 환경오염의 심 각성 인식과 대안 제시
▪감성적 체험
조별 활동을 통한 역할 분담 및 기사 작 성 체험
1차시
“하이브리드”그것이 알고 싶다 (하이브리드의 정의)
▪상황제시
중국음식점에서 하이브리드의 개념으 로 주문을 하는 상황
▪창의적 설계
하이브리드의 개념과 적용 예를 찾아 새로운 하이브리드 요소 개발
▪감성적 체험
조별 아이디어 발표를 통한 소통 체험
2차시
하이브리드 너로 정했다!
(하이브리드 자동차의 우수성 파악)
▪상황제시
루돌프를 대신할 자동차를 구매하기 위해 회의를 하는 상황
▪창의적 설계
일반 자동차와 하이브리드 자동차를 비교 분석하여 선택기준 제시
▪감성적 체험
자동차의 선택기준에 대한 다양한 의견 교환을 통한 소통과 자기 효능감 체험
3차시
미니카의 심장!
블랙모터의 비밀을 벗겨라!
(모터의 원리)
▪상황제시
산타 배 미니카 경주대회를 준 비하는 상황
▪창의적 설계
미니카에 쓰이는 모터와 하이 브리드 자동차에 쓰이는 모터 의 분석을 통하여 효율적인 모 터의 제안
▪감성적 체험
조별 활동을 통한 소통 체험
4,5차시
건전지 없이 손전등을 켤 수 있다고?
(발전기의 원리)
▪상황제시
산타의 선물 중 자가발전 손 전등을 고르는 상황
▪창의적 설계
발전기의 원리를 이해하고, 하이브리드 자동차에 쓰이는 발전기에 대한 제안
▪감성적 체험
조별 발전기에 대한 제안을 발 표하는 활동을 통한 소통체험
6차시
에너지의 변신은 무죄 (에너지 전환)
▪상황제시
산타의 자동차 안에 고양이 가 들어가서 고장 날지도 모 르는 상황
▪창의적 설계
무동력자동차, 탄성자동차를 통한 에너지 전환관계 체험
▪감성적 체험
조별 활동을 통한 소통 체험 산출물을 통한 성취감 체험
7차시
응답하라! 자동차 연구원 (하이브리드 자동차 공학이론)
▪상황제시
산타마을의 위기를 극복하기 위한 자 동차를 연구하는 상황
▪창의적 설계
하이브리드 자동차에 사용되는 공학적 원리를 조사하고 자신만의 자료집 제작
▪감성적 체험
자료집에 대한 동료평가를 통한 소통 체험
8차시
▪상황제시
하이브리드 자동차 경주대회 참가 신청
▪창의적 설계
미션을 수행할 수 있는 하이브리드 자 동차를 제작하여 경주
▪감성적 체험
자동차를 제작하는 과정에서 팀원과의 소 통을 할 수 있고, 자작 자동차로 경주에 참 여할 수 있어서, 큰 성취감을 맛볼 수 있음
두 개의 에너지로 달리다 (하이브리드 자동차 제작)
9차시
나는 미래자동차 판매왕!
(미래 자동차)
▪상황제시
삼촌의 루돌프 컨셉카 광고를 도와주는 상황
▪창의적 설계
미래의 에너지원에 대한 분석과 자동 차에 대한 적용방안 모색
▪감성적 체험
조별 활동을 통한 소통 체험 산출물을 통한 성취감 체험
10차시
중등 중등 중등 중등 중등 중등 중등 중등
중등 하이브리드 자동차 STEAM 교육과정 체계
STEAM 교육과정
단원명 차시 학습주제
1. 특집기사: 환경오염과 하이브리드 자동차 (하이브리드 자동차의 탄생)
1/10
환경오염과 해결방안에 대한 기사 작성 및 신문 제작을 통해 그 심각성과 해결방법에 대해 창의적으로 사고하기
STEAM요소 S T E A M
2. “하이브리드” 그것이 알고 싶다.
(하이브리드의 정의)
2/10
하이브리드의 정의를 알고 우리 실생활에 적용된 예를 찾아본 후 하이브리드 개념을 이용한 새로운 활동하기
STEAM요소 S T E A M
3. 하이브리드 너로 정했다!
(하이브리드 자동차의 우수성 파악)
3/10
일반자동차와 하이브리드 자동차의 디자인 및 성능을 비교 분석 하여 하이브리드 자동차의 우수성 파악하기
STEAM요소 S T E A M
4. 미니카의 심장! 블랙모터의 베일을 벗겨라!
(모터의 원리)
4~5/10
모터의 원리를 이해하고 하이브리드 자동차의 모터가 갖추어야 할 조건에 대해 분석하기
STEAM요소 S T E A M
5. 건전지 없이 손전등을 켤 수 있다고?
(발전기의 원리)
6/10
발전기의 원리를 이해하고 하이브리드 자동차의 발전기가 갖추어야 할 조건에 대해 분석하기
STEAM요소 S T E A M
6. 에너지의 변신은 무죄
(에너지 전환) 7/10
무동력자동차와 탄성자동차의 제작해 보고 이를 바탕으로 자동차 내에서 에너지가 전환되는 원리 체험해 보기
STEAM요소 S T E A M
7. 응답하라! 자동차 연구원 (하이브리드 자동차
공학이론)
8/10 하이브리드 차량에 적용된 공학 및 과학이론 자료집 만들기
STEAM요소 S T E A M
8. 두 개의 에너지로 달리다
(하이브리드 자동차 제작) 9/10 직접 제작한 자동차로 주어진 미션 수행하기
STEAM요소 S T E A M
9. 나는야 미래자동차 판매왕!
10/10
미래에 쓰일 수 있는 에너지원에 대해 생각해 보고 어떻게 적용 할지에 대해 아이디어 제시하기
단원명
교 육 과 정
학
년 과목 소단원 영역 내용요소 활동적용 예
1. 특집기사: 환경 오염과 하이브
리드 자동차 (하이브리드 자
동차의 탄생)
2007 3 과학 대기의 성질과
일기 변화 지구와 우주 일기와 생활 l 기상 재해 상황의 실제 예를 찾아보 고, 이러한 기상 변화를 유발한 원인 에 대해 토의해 보자.
2009 과학 기권과 우리 생활 지구와 우주 기상현상과 날씨의 변화
2007 1 사회
도시발전과
도시문제 지리영역 도시 문제 l 도시에서 발생하는 문제들을 파악하 고 그 해결책을 모색해 보자.
지역에 따라 다른
환경문제 지리영역 지역의
환경문제
l 지역 특성을 반영한 환경 친화적 개 발 방식이나 대체에너지 개발 사례를 조사해 보자.
2009 사회 자연재해와
인간생활 지리영역 자연재해
l 사람의 활동에 의해 자연재해가 증가 하거나 감소하는 사례들을 조사하여 발표해 보자.
2007 2 국어 기사문 작성 쓰기 기사문
작성하기 l 글을 쓰는 목적에 맞게 필요한 정보 를 찾고, 찾은 정보를 재구성하여 기 사문을 작성해 보자.
2009 국어 정보를 전달하는
글 쓰기 기사문 작성
2007 2 미술 조형의 요소 표현 조형의 요소 l 최초의 자동차인 마차형에서부터 현 대의 유선형 자동차까지 자동차 디자 인의 역사에 대해 살펴보자.
2009 미술 미술사 감상 미술의 변천
2007 1 기술 기술의 발달과 생활
기술의 발달과 미래
사회
자동차의
발달 과정 l 자동차의 역사와 발달과정을 살펴 보 고, 하이브리드 자동차의 탄생 이유 와 그 필요성에 대해 조사해 보자.
2009 기술 기술의 세계 에너지와 수송기술
수송 기술의 발달
2. “하이브리드”
그것이 알고 싶다.
(하이브리드의 정의)
2007 2 미술 비평하기 감상 미술작품 l 20세기 현대 미술사에서 사용된 하 이브리드적 개념들을 찾아보자. (예:
정크아트, 키네틱 아트 등 현대미술 은 한 개념과 다른 개념의 융합을 통 해 보다 나은 방향으로 발전해 왔음 을 알도록 한다.)
2009 미술 미술 비평 감상 사회적비평
2007 2 국어 토의하기 말하기 토의의 절차 l 소통의 목적과 필요성을 고려하여 하 이브리드라는 주제로 효과적인 말하 기 계획을 세워보자.
2009 국어 계획적인 말하기 듣기/말하기 말하기의 계획
2007 1 수학 집합 수와연산 교집합
l 일상에서 사용되는 하이브리드 관련 내용들을 찾아보고, 그 결과를 밴다 이어그램으로 표현해 보자. 그리고 그 중에서 자동차와 관련되는 내용을 골라 집합으로 표현해 보자.
2007 2 과학 생명의 구성과
다양성 생명 생명의
다양성
l 유전자 조작으로 얻은 토마토 등과 같이 우리 주변에서 발견할 수 있는 하이브리드의 예들을 찾아보자.
2009 과학 과학 기술 혁신 과학과
인류문명 과학의 발달
l 과학의 발전 과정에 기초하여 미래 생활에 영향을 줄만한 기술들을 조사 하여 발표해 보자.
중등 중등 중등 중등 중등 중등 중등 중등
중등 하이브리드 자동차 관련 교과 교육과정 분석
3. 하이브리드 너로 정했다!
(하이브리드 자동차의 우수성 파악)
2007
1 도덕 환경과 인간의 삶 존재와의 관계
환경과 도덕 리고 이로 인해 나타나는 인간의 삶 의 변화의 사례들을 조사하여 발표해 보자.
3 사회 경제생활과
경제문제 일반사회 경제적 선택
l 자동차를 고르는 과정을 통해 경제생 활에서의 바람직한 선택의 중요성을 인식하고, 이를 바탕으로 경제 정보 를 활용한 경제적 의사 결정을 연습 해 보자.
2009 사회
경제 생활의 이해 일반사회 희소성
환경 문제와 지속
가능한 환경 지리영역 환경문제
l 전 지구적 차원에서 발생하는 환경문 제의 원인을 알고, 개인적 차원에서 할 수 있는 노력에 대해 발표해 보 자.
2007 3 과학 일과 에너지 물질과
에너지 에너지 효율 l 디젤 엔진과 전기 모터를 사용했을 경우의 에너지 전환 효율과 이산화탄 소 배출량 비교를 통해 하이브리드 자동차와 일반 자동차의 장단점을 비 교 분석해 보자.
2009 과학
일과 에너지 전환 물질과
에너지 에너지 효율
과학 개념의 통합 과학과
인류문명 과학의 통합
l 과학의 개념과 원리가 기술, 공학, 예 술, 수학 등과 통합된 사례를 조사하 여 발표해 보자.
4. 미니카의 심장!
블랙모터의 베일을 벗겨라!
(모터의 원리)
2009 과학
과학 기술 혁신 과학과 인류문명
과학 기술 혁신과 인류문명
l 과학의 개념과 원리가 기술, 공학등 과 통합된 사례로서 모터를 제시하 고, 모터의 각 부분의 특징을 과학적, 기술적 차원에서 살펴보자.
전기와 자기 일과 에너지
전환 전자기유도
l 전류가 변할 때 자기장이 형성됨을 확인하고, 이러한 방법으로 작동하는 여러 전자기기의 원리에 대해 설명해 보자.
2007 3 과학 일과 에너지의
관계 일과 에너지 여러 형태의
에너지 l 다양한 형태의 에너지가 있음을 소 개하고, 모터의 역할을 에너지 전환 의 차원에서 설명해 보자.
2009 과학 일과 에너지의 관계
일과 에너지 전환
다양한 에너지
2009 기술 전기 전자의 이용 전기의 이용 모터의 원리l 전기를 통해 회전력을 얻는 모터를 알아보고, 동력원으로의 사용처에 대 해 알아보자.
2007 2 기술 에너지와 동력 기술의 세계 모터의 원리
5. 건전지 없이 손전등을 켤 수 있다고?
(발전기의 원리)
2007 2 과학 일과 에너지의
관계 일과 에너지 여러 형태의 에너지
l 다양한 형태의 에너지가 있음을 알고 운동에너지를 전기에너지로 전환하는 장치로서 발전기의 역할에 대해 조사 하여 발표해 보자.
2009 과학
일과 에너지의 관계
일과 에너지 전환
다양한 에너지
전기와 자기 일과 에너지
전환 전자기유도
l 자석을 이용하여 전류가 발생하는 현 상을 확인하고, 이를 바탕으로 간단 한 형태의 발전기를 제작해 보자.
2007 2 기술 제조기술 기술의 세계 제작하기 l 제품 설계 도면을 기초로 간단한 형 태의 발전기를 제작해 보자.
2009 기술 기술과 발명 기술의 세계 창의적 문제해결법
l 다양하고 창의적인 문제 해결 방법을 도입하여 보다 효율적인 발전기를 설 계해 보자.
과학 기술 혁신
인류문명 생활에
미치는 영향 적인 영향을 미칠 수 있는 방법에 토 의해 보자.
2007 3 기술 전자,기계 기술 기술의 세계 전기,전자기 기
l 에너지의 종류와 형태 등을 이해하 고, 각각의 에너지가 어떻게 전환되 는 지를 조사하여 발표해 보자.
2009 기술 에너지와 동력 기술의 세계 에너지 전환
7. 응답하라!
자동차 연구원 (하이브리드 자동차 공학이론)
2007 2 미술 자연환경 표현 디자인 l 앞서 학습한 자동차 디자인의 변천 과정을 바탕으로, 공기의 저항을 줄 여 효율성을 높일 수 있는 하이브리 드 자동차를 디자인해 보자.
2009 미술 조형 요소와 원리 표현 디자인
2007 3 기술 전자.기계 기술 기술의 세계 전기,
전자기기 l 하이브리드 자동차 기술을 이해하고, 이를 이용한 간단한 하이브리드 자동 차를 만들어 경주해 보자.
2009 기술
수송기술의 체험과 문제 해결
활동
기술의 세계 수송기술
2007 1 국어 표현과 전달 쓰기 과정이 있는
글쓰기 l 경주 대회의 과정과 절차가 드러나도 록 글을 써보자. 그리고 발표를 통해 듣기와 말하기 연습을 해보자.
2009 국어 공식적인 말하기 듣기,말하기 공식적인 말하기
2007 1 과학 힘과 운동 운동과
에너지 속도와 속력
l 자동차 경주에 필요한 요소가 무엇인 지 확인하고, 속도와 가속도에 영향 을 주는 요소가 무엇인지 찾아보자.
2009 과학
힘과 운동 물질과
에너지 속도와 속력
과학 개념의 적용 과학과 인류문명
과학 원리를 생활에 적용하기
8. 두 개의 에너지로 달리다 (하이브리드 자동차 제작)
2007 2 미술 자연환경 표현 디자인 l 앞서 학습한 자동차 디자인의 변천 과정을 바탕으로, 공기의 저항을 줄 여 효율성을 높일 수 있는 하이브리 드 자동차를 디자인해 보자.
2009 미술 조형 요소와 원리 표현 디자인
2007 3 기술 전자.기계 기술 기술의 세계 전기,
전자기기 l 하이브리드 자동차 기술을 이해하고, 이를 이용한 간단한 하이브리드 자동 차를 만들어 경주해 보자.
2009 기술
수송기술의 체험과 문제 해결
활동
기술의 세계 수송기술
2007 1 국어 표현과 전달 쓰기 과정이 있는
글쓰기 l 경주 대회의 과정과 절차가 드러나도 록 글을 써보자. 그리고 발표를 통해 듣기와 말하기 연습을 해보자.
2009 국어 공식적인 말하기 듣기,말하기 공식적인 말하기
2007 1 과학 힘과 운동 운동과
에너지 속도와 속력
l 자동차 경주에 필요한 요소가 무엇인 지 확인하고, 속도와 가속도에 영향 을 주는 요소가 무엇인지 찾아보자.
2009 과학
힘과 운동 물질과
에너지 속도와 속력
과학 개념의 적용 과학과 인류문명
과학 원리를 생활에 적용하기 9. 나는야
미래자동차 판매왕!
(미래 자동차)
2007 2 미술 자연환경 표현 디자인 l 미래의 자동차가 자연환경과 조화를 이루기 위해서는 디자인과 소재가 어 떻게 변화해야 할지에 대해 생각해 보자.
2009 미술 조형 요소와 원리 표현 조형 요소
2009 과학 과학과 미래생활 과학과 인류문명
미래 생활에 영향을 줄
l 미래 자동차의 동력원으로 사용할 수 있는 신재생 에너지에 대해 탐구해보
2007 1 기술 기술의 발달과
미래사회 기술의 세계
l 기술의 발달과 미래 사회와의 관련성 을 이해하고, 미래 사회기 필요로 하 는 기술에는 어떤 것이 있는지 토의 해 보자.
2009 기술
에너지와
수송기술 기술의 세계 수송기술
l 신재생에너지 등 수송기술과 관련된 문제를 창의적으로 해결할 수 있는 아이디어를 찾아 토의해 보자.
기술과 발명 기술의 세계 아이디어 창출
l 아이디어 창출, 실행, 평가와 문제 해 결 과정을 적용하여 현재 자동차가 가진 문제점들을 해결할 수 있는 방 법을 고안해 보자.
2007 2 국어 건의하는 글 쓰기 건의하는
글쓰기 l 현대의 자동차가 가진 문제를 알고, 이를 극복하기 위한 해결 방안이나 요구사항을 글로 써 보자.
2009 국어 건의하는 글 쓰기 건의하는
글쓰기
특집기사: 환경오염과 하이브리드 자동차
(하이브리드 자동차의 탄생)
1차시
중학교
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[교사용]
교육 과정 학
년 과목 소단원 영역 내용요소 활동적용 예
2007 3 과학 대기의 성질과 일기
변화 지구와 우주 일기와 생활 l 기상 재해 상황의 실제 예를 찾아보 고, 이러한 기상 변화를 유발한 원인 에 대하여 토의한다.
2009 과학 기권과 우리 생활 지구와 우주 기상현상과 날씨의 변화
2007 1 사회
도시발전과
도시문제 지리영역 도시 문제 l 도시에서 발생하는 문제들을 파악하 고 그 해결책을 모색한다.
지역에 따라 다른
환경문제 지리영역 지역의 환경문제
l 지역 특성을 반영한 환경친화적 개발 방식이나 대체에너지 개발 사례를 조 사해본다.
2009 사회 자연재해와
인간생활 지리영역 자연재해 l 사람의 활동에 의해 자연재해가 증가 하거나 감소하는 사례들을 발표한다.
2007 2 국어 기사문 작성 쓰기 기사문 작성하기 l 글을 쓰는 목적에 맞게 필요한 정보 를 찾고 찾은 정보를 재구성하여 기 사문을 작성한다.
2009 국어 정보를 전달하는 글 쓰기 기사문 작성
2007 2 미술 조형의 요소 표현 조형의 요소 l 최초의 자동차인 마차형에서부터 현 대 유선형 자동차 까지 자동차 디자 인의 역사를 살펴본다.
2009 미술 미술사 감상 미술의 변천
2007 1 기술 기술의 발달과 생활
기술의 발달과 미래 사회
자동차의 발달
과정 l 자동차의 역사와 발달과정에 대하여 알아보고 하이브리드 자동차 탄생의 필요성을 조사하여본다.
2009 기술 기술의 세계
에너지와
수송기술 수송 기술의 발달
1. 특집기사: 환경오염과 하이브리드 자동차 1. 특집기사: 환경오염과 하이브리드 자동차 1. 특집기사: 환경오염과 하이브리드 자동차
STEAM지도안 중학교
Ⅰ
STEAM 열기
본 차시는 환경오염의 심각성과 이를 해결하기 위한 대안으로서의 하이브리드 자동차의 역할 에 대해 알아보기 위해 마련되었다. 이를 위해 학생들 자신이 새내기 기자가 되어 환경오염에 대한 사람들의 인식을 살피고, 하이브리드 자동차가 이에 대한 대안이 될 수 있는지를 조사하 여 직접 신문 기사를 작성하게 함으로써, 환경오염과 하이브리드 자동차의 연관성에 대한 이해 를 돕고자 하였다.
Ⅱ
교육과정 분석
Ⅲ
본시 STEAM 수업 구성 및 준비물
<구성>
상황 제시 ▶
내용 융․통합
▶ 평가/보상
창의적 설계 감성적 체험
n 새내기 기자의 첫 특 집기사 작성하기
n 신문기사 작성을 통 해 환경오염의 심각 성 인식과 대안 제시
n 조별 활동을 통한 역 할 분담 및 기사 작 성 체험
n 스스로 작성한 특집 기사를 토대로 신문 제작의 경험 성취
n (평가) 체크리스트 평가
n (보상) 모둠 및 개인 별 누적 보상
새로운 문제에 도전
<준비물>
활동순서 활동명 준비물
1 환경오염의 사례 및 원인 조사 참고서적, 태블릿 PC, 스마트 폰, 관련 신문 기사
2 인터뷰 대상과 질문 내용 예시 녹음, 녹화 가능한 장치 3 지면 선택 및 타이틀 만들기
(종이신문)
-전지, 싸인펜, 가위, 풀, 크레파스, 물감, 네임 펜, 샤프, 유성매직, 지우개 자, 컴퍼스, 모양자 등
(전자신문)
-문서편집 가능한 프로그램(Micro soft Office 프로그램, 한글, 등 사용가능)
4 기사내용 작성하기
5 신문제작 및 발간
Ⅳ
STEAM 체크리스트
구분 요소 세부 설명
목적 융합인재 양성
Ÿ (창의)환경오염의 문제 인식과 창의적인 해결방법 제시 Ÿ (소통)토의활동을 통하여 소통 체험
Ÿ (융합)미술, 과학지식, 컴퓨터 소프트웨어 활용지식의 융합 Ÿ (배려)토의 과정 중 다른 사람의 의견을 경청하며 또는 타인의
의견을 존중하며 배려의 실천 체험
개념
학생흥미 증진 Ÿ 생필품인 자동차가 환경오염에 큰 영향을 끼치고 있다는 것을 알아가면서 새로운 사실을 배우는 기회를 제공
실생활 연계 Ÿ 실생활과 관련된 하이브리드 자동차와 환경과의 연계
융합적 사고력 배양 Ÿ 미술, 과학지식, 컴퓨터 소프트웨어적 지식을 융합하여 융합적 사고력 배양
교육 활동 준거
상황
상황 제시 Ÿ 산타클로스와 루돌프가 도시를 찾아오지 않는 이유에 대한 기 사를 준비하는 새내기 기자
자기 문제화 Ÿ 우리가 살아가는 지구의 환경오염 문제에 대한 자기문제화 내용
통합 내용통합 Ÿ 자료조사, 인터뷰, 기사작성, 신문 제작 등을 위한 학문적 기능 적 통합
창의적 설계
자기주도적 학습 Ÿ 자료조사부터 신문 제작까지 학생들이 스스로 주도하도록 설계 문제발견 및 정의 Ÿ 환경오염이라는 이슈에 대한 기사 작성이라는 문제 정의
아이디어 발현 Ÿ 학습자 스스로가 문제 해결을 위한 다양한 아이디어를 발현 학습 방법 Ÿ 교사 주도의 강의 식이 아닌 학습자 중심으로 필요한 지식, 원
리를 스스로 학습하는 구조
과정, 활동 중심 Ÿ 결과론적 지식 전달이 아니라 지식의 필요성과 쓰임새를 알고 형성해가는 과정 중심
다양한 산출물 Ÿ 각 조별로 다양한 신문이 만들어질 것으로 예상
협력 학습 Ÿ 분업, 협업을 통하여 다양한 구성원과 소통하며 협력학습이 가능
감성적 체험
몰입 Ÿ 기사를 작성하고 신문을 제작함에 있어서 흥미를 느끼고 몰입 을 유도
Hands-on Ÿ 기사 작성과 신문 제작 과정에 직접 참여하여 제작 성취의 경험 Ÿ 기사와 신문을 제작하고 감상하며 성취경험을 느낌
배려 Ÿ 토의 과정을 통하여 타인을 존중하는 태도 경험 새로운 도전 Ÿ 제한된 지면을 활용하여 기사 내용을 효율적으로 전달
자기 평가 Ÿ 신문 상호평가 체크리스트를 만들어 평가
