2020 융합인재교육(STEAM) 교사연구회 결과보고서
2020. 11.
목 차
1. 요약문··· 1
2. 서론··· 2
3. 연구 수행 내용 및 결과··· 2
가. 연구회 구성 및 역할 ··· 2
나. 연구 목표 및 개요 ··· 2
다. 프로그램 개발 및 적용 ··· 3
1) 프로그램 개발 절차 ··· 3
2) 프로그램 개발 중점 사항 ··· 3
3) STEAM 수업 평가방법 개발 ··· 3
4) 프로그램 개발 내용 ··· 4
5) 프로그램 적용 결과 ··· 4
6) 교사학습공동체 운영결과 ··· 5
7) 융합교육프로그램 확산 ··· 5
8) 학생태도 검사 결과 ··· 6
4. 결론 및 제언 ··· 6
[부록]
부록1. 학생 산출물, 사진
부록2. STEAM 프로그램 개발 내용 및 결과물
1. 요약문
미래사회에서 요구되는 가장 중요한 역량으로 OECD에서는 자기주체성을 강조하 고 있다. 자기주체성이란 학생의 자기주체성이란 학생들이 스스로 계획을 세워 행동 하며, 미래의 목표를 예측하고, 비판적 사고와 함께 자신의 행동을 타인과 상호작용 속에서 관리할 수 있는 능력이다. 특히 사회와 개인의 행복을 교육의 목표로 삼고 있으며 지속가능한 웰빙을 만들기 위해서 전 인류가 함께 문제를 해결하는 것을 강 조하고 있다.
전 세계적으로 그린뉴딜정책을 발표하는 것처럼 미래의 환경에 대한 관심도 지속 적으로 상승하고 있다. 올해는 코로나19로 인하여 환경문제가 더 부각되었고, 지속 가능한 환경에 대한 교육도 요구되고 있다. 또한 인공지능의 시대에 들어서면서 디 지털리터러시와 코딩능력, 컴퓨터 사용능력도 요구되고 있는 상황이다. 이러한 여러 가지 교육적 요구를 수업으로 만들어내기 위해서는 환경과 정보, 과학이 어우러진 융합교육프로그램에 필요하다.
이에 본 프로그램은 학생들이 식물을 기를 수 있는 화분을 3D모델링을 통해 제작 하고 마이크로비트와 토양습도센서를 이용해 스마트 화분을 만들어 식물을 길러봄 으로써 생태적 감수성과 디지털 능력을 함께 키울 수 있도록 설계하였다.
연구의 효과성 검증을 위해 연구원 소속학교 학생 70명을 대상으로 본 프로그램 을 적용하여 보았으며 이를 통해 얻은 결과는 다음과 같다.
첫째, 학생이 탐구하고 직접 설계/제작하는 과정을 통해 만드는 과정의 기쁨과 보 람을 느낄 수 있었다.
둘째, 학생 주변의 문제를 인식하는 태도가 좋아졌으며, 주변 사람과 의사소통을 통해 문제를 해결하려는 협력적 문제해결력이 향상되었다.
셋째, 디지털 도구를 적극 활용하여 컴퓨팅사고력과 디지털리터러시를 함께 기를 수 있었다.
2. 서론
◦ 주변에서 발생하는 생활 속 문제들을 스스로 인식하고 융합적으로 해결할 수 있는 사고력 중심 STEAM교육 실현
◦ 메이커 운동의 확산을 위한 학생이 탐구하여 만드는 문제해결형 과제 개발
◦ 과학, 실과, SW가 융합된 프로그램 적용으로 4차 산업혁명에 맞는 학생의 진로 탐색 기회 제공
3. 연구 수행 내용 및 결과
가. 연구회 구성 및 역할기획 및 운영 분과 프로그램 개발 분과 검증 분과
연구회 협의회 주관
연구의 기획 및 운영전반 교육과정 분석
프로그램 개발 및 키트 개발 프로그램 검증 계획 수립 일반화 검증 및 결과 분석 연구책임자 (이원초 정유정) 연구원 (안면초 김민식)
연구원 (이원초 임동우) 연구원 (태안초 안세은) 연구원 (태안초 구기승)
나. 연구 목표 및 개요
다 프로그램 개발 및 적용
1) 프로그램 개발 절차
사전연구 분석 프로그램 개발 프로그램 적용 검증 및 일반화
기존의 STEAM 프로 그램 분석 및 관련 교 육과정 분석
융합인재교육 준거를 기준으로 프로그램 개발
융합인재교육 교사 학습공동체를 활용한 프로그램 적용
적용 학생 대상 사후 검사 실시 및 일반화
2) 프로그램 개발 중점 사항
4차 산업혁명 이후 미래 사회는 예측하기 어려운 방향으로 흘러가고 있다. 스 마트폰과 네트워크 혁명으로 인하여 수많은 정보를 쉽게 얻게 되었고, 센서 기술 과 인공지능 기술의 발달로 로봇과 함께 협업하는 사회가 되었다. 이러한 과정에 서 우리 학생들에게 필요로 하는 역량은 사회의 문제를 인식하고 해결할 수 있는 문제해결력, 다른 사람과 디지털 협업을 할 수 있는 의사소통능력, 여러 가지 주 어진 정보를 처리할 수 있는 융합적 사고능력이 필요하다고 보았다.
본 프로그램은 학생들이 식물을 기를 수 있는 화분을 3D모델링을 통해 제작 하고 마이크로비트와 토양습도센서를 이용해 스마트 화분을 만들어 식물을 길러 봄으로써 생태적 감수성과 디지털 능력을 함께 키울 수 있도록 설계하였다. 프 로그램의 설계과정에서 고려한 사항은 다음과 같다.
첫째, 보편적인 수준으로 수업에서 활용할 수 있는 난이도의 프로그램을 개발한다.
둘째, 학생중심의 프로젝트를 운영할 수 있도록 확산적인 프로그램을 개발한다.
셋째, 환경과 과학, 정보능력을 두루 활용할 수 있는 프로그램을 개발한다.
3) STEAM 수업 평가방법 개발
가) STEAM 수업 평가 방법 개발
STEAM 수업에서 과정중심 평가를 위한 방법을 다양한 방법으로 적용하고, 이를 위한 기준안을 제시하였다. 평가방법으로는 관찰(동료, 자기), 포트폴리 오, 산출물 뿐만 아니라 협업을 위한 토론과정을 평가할 수 있도록 차시별 평가지와 기준안을 개발하였다.
4) 프로그램 개발 내용
STEAM 프로그램
구분
프로그램명 SMART 화분을 이용한 식물 기르기 선행
프로그램명 해당없음
학교급 초 대상 학년(군) 5학년
중심과목 실과 중심과목
성취기준 영역 [초등학교 5학년] (4) 기술시스템
연계과목
과학 미술 수학
연계과목 성취기준 영역
[초등학교 5학년] (5) 생물과 환경 [초등학교 5학년] (2) 표현
[초등학교 5학년] (2) 도형 / 5. 입체도형의 공간 감각
과목 연계
주제 연번
차시
(시수) 과목 연계(안)
1 4 실과(2)+미술(1)+과학(1)
2 4 실과(1) + 과학(3)
적용 현황 이원초 1학급(5), 태안초 1학급(25), 안면초 2학급(37) 적용 완료 5) 프로그램 적용 결과
구분 수행 계획
교수학습지도안 개발 차시 총 12차시 개발 완료
수업 적용 일정 2020. 9. 1. ~ 2020. 10. 31.
(STEAM 수업)수혜학생 수 안면초 2학급(37명) 이원초 1학급 (5명), 태안초 1학급 (25명)
학생 태도검사
사전검사 7월 30일, 3개 학급(45명) 사후검사 10월 30일, 7개 학급(67명)
학생 및 교사 만족도조사 11월 15일
융합인재교육 프로그램 공개수업 STEAM 수업 사례 공유 융합프로그램 개발 및 공유
6) 교사학습공동체 운영결과
시 기 대상 연수 내용 장 소
`20. 05. 교원 10명 - 2015 개정 교육과정의 이해 및 융합인재교육의 이해 발명교 육센터
`20. 06. 교원 10명 - 융합인재교육 프로그램 운영을 위한 교육과정 재구성 방 안(사례중심)
발명교 육센터
`20. 07. 교원 10명 - 융합인재교육 프로그램 수업 사례 연수 발명교 육센터
`20. 10. 연구회(10명) - 융합인재교육 교사 연구회 합동 워크셥(개발 방향 및 사 례 공유)
발명교 육센터
`20. 11. 교원 10명 - 개발 프로그램 운영 방안 공유 발명교
육센터
7) 융합교육프로그램 확산 가) 방학 중 융합 캠프 운영
(1) 일시: 2020.08.03.(월)~07(금) 5일간 (2) 장소: 태안교육지원청 종합학습센터
(3) 대상: 태안 관내 초등학교 5, 6학년 학생 60명
(4) 내용: SW를 이용하여 문제를 해결하는 융합프로젝트 나) 상상이룸 로봇 축구대회 운영
(1) 일시: 2020.12.07.(월)~12(금) 5일간 (2) 장소: 태안교육지원청 종합학습센터 (3) 대상: 태안 관내 초중고 학생 150명
(4) 내용: 제작한 로봇을 이용한 로봇 축구대회 다) 찾아가는 융합교육 프로그램 운영
(1) 일시: 2020.11.12.(목)~13(금) 2일간 (2) 장소: 안면초등학교
(3) 대상: 안면초등학교 6학년 37명
(4) 내용: 마이크로비트를 이용한 생활용품 만들기, 로봇 만들기
4. 결론 및 제언
8) 학생태도 검사 결과
학생태도 1,2차 검사결과 수학과 과학부문 모두 지표가 상승하여 본 프로그램이 학생들의 태 도 형성에 긍정적인 영향을 미치는 것을 알 수 있었음
◦ STEAM 교육을 개정교육과정에 접목하여 지도안을 개발하면서 STEAM에 대한 이해를 높일 수 있었고 수업에 대한 고민을 할 수 있는 기회가 되었다.
◦ 미래 사회에 필요한 학생들의 역량에 대해 고민하고 수업에 대한 구체적 설계를 할 수 있 는 교사의 전문성을 기를 수 있었다.
◦ 학생들이 자기 주변의 문제를 발견하고 스스로 해결하려고 하는 문제해결에 대한 의지를 기를 수 있었고, 함께 의사소통하며 협업하는 과정에서 바른 인성을 기를 수 있었다.
붙임1 학생 활동 결과물
붙임2 STEAM 프로그램
(프로그램명) SMART화분을 이용한 식물 기르기
1. STEAM 프로그램 개발·적용 교육과정
연번 차시 (중심과목)
2015 개정 교육과정 성취기준
(연계과목) 성취기준 영역
1 1/8 [6실04-01] 가꾸기와 기르기의 의미를 이해하고 동식물 자원의 중요성
을 설명한다. [초5](5)생물과 환경
2 2~3/8 [6미02-03] 다양한 자료를 활용하여 아이디어와 관련된 표현 내용을 구 체화할 수 있다.
[초5](4)기술시스템 [초5](2) 도형 3 4/8 [6실04-02] 생활 속 식물을 활용 목적에 따라 분류하고, 가꾸기 활동을
실행한다. [초5](5)생물과 환경
4 5/8 [6과05-01] 생태계가 생물 요소와 비생물 요소로 이루어져 있음을 알고 생
태계 구성 요소들이 서로 영향을 주고받음을 설명할 수 있다. [초5](4)기술시스템 5 6~7/8 [6과06-01] 습도를 측정하고 습도가 우리 생활에 영향을 주는 사례를
조사할 수 있다. [초5](4)기술시스템
6 8/8 [6실05-09] 생활 속의 농업 체험을 통해 지속 가능한 생활을 이해하고
실천 방안을 제안한다. [초5](5)생물과 환경
2. STEAM 프로그램 총괄표(총 8차시)
차시 주요내용
1~4/8
주제(단원)명 3D 모델링으로 화분 만들기
Co 기르고 싶은 식물 정하기
- 가꾸기와 기르기의 의미 알아보기 - 동식물 자원이 중요한 까닭 알아보기 - 기르고 싶은 식물 선정하기
CD 화분의 구조 토의하기
- 물빠짐과 흙에 따라 필요한 화분의 구조 알아보기 - 디자인을 생각하며 화분 설계하기
CD 3D 모델링으로 화분 만들기
- 틴커캐드 사용법 알아보기 - 틴커캐드를 이용해 3D 모델링하기
ET 식물을 심고 느낀점 나누기
- 식물 이름 지어주기 - NFC 디지털 팻말 만들기 주제(단원)명 SMART 화분으로 거듭나기
Co 다양한 기능의 최첨단 농법 알아보기 - SMART Farm 에 대해 알아보기
- 여러 가지 센서를 이용하는 방법 알아보기
3. STEAM 프로그램 차시별 수업지도안
가. 1~4차시
중심과목 실과 학교급/학년(군) 초등학교 / 5 학년
중심과목 성취기준
영역
[초등학교 5 학년] (4) 기술시스템 중심과목 성취기준
[6 실 04-01] 가꾸기와 기르기의 의미를 이해하고 동식물 자원의 중요성을
설명한다.
주제(단원)명 3D 모델링으로 화분 만들기 차시 1~4/8
학습목표
· 가꾸기와 기르기의 의미를 이해하고 동식물 자원의 중요성을 설명할 수 있다. · Tinkercad를 활용하여 화분을 창의적으로 모델링하고 제작할 수 있다. · 식물을 심어 가꾸기 활동을 실행하고, 느낀점을 이야기 할 수 있다.
연계과목 미술 연계과목
성취기준 영역 [초등학교 5 학년] (2) 생물과 환경
STEAM 요소
S 물빠짐과 흙에 따라 필요한 화분의 구조 알아보기 T NFC 디자인 팻말 만들기
E Tinkercad 를 활용하여 화분 디자인하기 A 디자인을 고려한 화분 설계하기
개발 의도
실과를 중심으로 미술을 융합한 수업이다. 동식물 자원의 필요성을 이해하고 식물을 기르는 체험을 하게 한다. Tinkercad 를 활용하여 직접 화분을 디자인하고 3D 프린터로 제작하는 활동을 한다. 나아가 기르는 식물의 정보를 담고 있는 NFC 팻말을 만들 수 있게 한다.
본 프로그램은 실과를 중심으로 미술을 융합한 수업안으로 다음과 같은 활동으로 구성되어 있다.
첫째는 식물 기르기의 의미를 이해하고 동식물 자원의 중요성을 탐색한다. 그리고 기르고 싶은 식물은 선정하고 식물기르기에 필요한 것들을 구상한다. 두 번째는 식물이 잘 자라는데 필요한 구조와 기능을 알아본다. 탐구한 내용을 토대로 Tinkercad 를 활용하여 화분을 디자인하고 제작한다.
세 번째는 화분에 식물을 심고, NFC 기술을 이용한 디지털 팻말을 만든다. 기르고 있는 식물의 정보를 글, 사진, 영상으로 구성하여 다른사람에게 정보를 안내할 수 있는 기능을 담게 한다. 이후에 식물을 심어 가꾸는 활동을 실행하고, 느낀점을 나누는 활동을 한다.
STEAM 학습 준거
상황 제시
상 황 제 시
·가꾸기와 기르기의 의 미 알아보기
·식물 기르기에 필요한 조건과 고려할 점 구상 하기
창 의 적 설 계
창의적 설계
· 식물 기르기 활동을 기 록하여 생각 공유하기
· 다른 사람이 기르는 식물 살펴보고 소감 나누기
감 성 적 체 험
· 기능과 심미성을 갖춘 화분 디자 인하기
· 식물의 정보를 담은 NFC 디지털 팻말 만들기
감성적 체험
학습
과정 교수-학습 활동 학습자료
및 유의점
도입 (40 분)
Co 가꾸기와 기르기, 생명 기술시스템에 대해 알아보기 • 가꾸기와 기르기의 의미가 무엇인지 이야기한다.
• 생명 기술시스템을 통한 식물 가꾸기의 단계를 이해한다.
Co 동식물 자원이 중요한 까닭 알아보기
• 우리가 활용하고 있는 동식물 자원을 탐색한다.
• 동식물 자원이 어떻게 활용되고 있는지 알아본다.
Tip! 학교 및 가정생활에서 직접적으로 활용하고 있는 동식물 자원들을 먼저 살펴 보도록 한다.
CD 기르고 싶은 식물 선정하기
• 식물을 가꾸기 위한 올바른 태도에 관해 이야기 나눈다.
• 식물을 잘 가꾸기 위해 알아야 하는 식물에 맞는 환경 조건과 가꾸는 방법을 조사하여 발표한다.
• 식물 가꾸기 순서를 알아본다.
Tip! 학교 환경에서 조절할 수 있는 조건과 그렇지 않은 조건을 구분 짓게 한다.
㉶동영상
㉶활동지
전개 (80 분)
Co ET 물빠짐과 흙에 따라 필요한 화분 구조 알아보기
• 식물이 잘 자라기 위해 필요한 구조가 무엇인지 조사하고 이야기 나눈다.
• 자신이 선정한 식물을 표현할 수 있는 화분 디자인하기
• 디자인한 화분의 특징을 설명하고 서로의 디자인에 관해 이야기 나눈다.
CD 3D 모델링으로 화분 만들기 • Tinkercad 의 기본 기능을 익힌다.
• Tinkercad 를 활용하여 디자인한 화분을 모델링한다.
• 3D 프린터를 이용하여 화분을 제작한다.
Tip! 3D 프린터 출력을 할 때 환풍 시설이 있는 장소에서 작업하고 학생들이 가까 이에서 출력 과정을 보지 않도록 통제한다.
㉶활동지
Co 식물을 심고 이름 지어주기
• 선택한 식물을 심고 식물 이름을 지어준다.
• 기르는 식물의 특징, 생김새 등을 담은 정보를 조사하여 정리한다.
나. 5~8차시
중심과목 실과 학교급/학년(군) 초등학교 / 5 학년
중심과목 성취기준
영역
[초등학교 5 학년] (5) 기술 활용 중심과목 성취기준
[6실05-09] 생활 속의 농업 체험을 통해 지속 가능한 생활을 이해하 고 실천 방안을 제안한다.
주제(단원)명 SMART 화분으로 거듭나기 차시 5~8/8
학습목표
· 지속 가능한 미래 사회를 위한 SMART Farm의 역할과 중요성을 설명할 수 있다. · Microbit를 이용하여 SMART화분에 필요한 기능을 담을 수 있다.
· SMART화분을 통한 식물 가꾸기 활동을 기록하고, 느낀 점을 이야기 할 수 있다.
연계과목 과학 연계과목
성취기준 영역 [초등학교 5 학년] (2) 표현
STEAM 요소
S SMART Farm 의 개념과 필요성 탐구하기
T Microbit 를 이용한 여러 가지 센서 기능 알아보기 E Microbit 를 활용한 작품 설계하기
M 알고리즘을 이용하고 Microbit 코딩하기
개발 의도
실과를 중심으로 과학을 융합한 수업이다. 생활 속의 농업 체험을 통해 지속 가능한 생활을 이해하고 실천 방안을 알아보는 활동이다. Microbit 를 이용하여 여러 가지 센서를 이용하는 방법을 알아보고 이를 통해 SMART 화분을 제작한다.
본 프로그램은 실과를 중심으로 과학을 융합한 수업안으로 다음과 같은 활동으로 구성되어 있다.
첫째는 SMART Farm 에 대해 알아보고, 현재 운영중인 사례들을 탐색해본다. 더불어 SMART Farm 에서 사용되는 기술에는 무엇이 있는지 알아본다. 두 번째로 SMART 화분에 필요한 기능을 익힌다. 온도센서 등 여러 가지 센서를 이용하는 방법을 알아보고 이를 활용하여 SMART 화분을 설계한다. Microbit 와 센서를 이용해 SMART 화분을 제작한다. 이후에 식물을 기르며 기록한 뒤, 다른 학생들과 느낀 점을 나누는 활동을 한다.
STEAM 학습 준거
상황 제시
상 황 제 시
·SMART Farm 운영 사 례 제시
·SMART Farm 운영에 필요한 기술 알아보기
창 의 적 설 계
창의적 설계
· 식물 기르기 활동을 기 록하여 결과 분석하기
· 다른 학생 사례와 비 교하여 소감 나누기
감 성 적 체 험
· SMART화분에 필요한 기능 토의 하기
· Microbit를 이용해 기능 구현하기
감성적 체험
학습
과정 교수-학습 활동 학습자료
및 유의점
도입 (40 분)
Co 지속 가능한 미래 사회 개념 알아보기
• 지속 가능한 미래 사회를 위해 해야 하는 일에 무엇이 있는지 알아본다.
• 환경 오염의 원인을 알아보고 미래에 일어날 문제점을 예상해본다.
Co 다양한 기능의 최첨단 농업 알아보기
• 농업 활동이 우리 생활에 주는 이로운 점에 대해 알아본다.
• SMART Farm 이 무엇인지 알아보고 운영사례들을 조사·발표한다.
Tip! SMART Farm 에서 활용되는 기술에는 무엇이 있고, 그 효과가 무엇인지 알 아보도록 한다.
㉶활동지
㉶동영상
전개 (80 분)
Co 여러 가지 센서를 이용하는 방법 알아보기
• 습도 센서를 이용한 습도 조절 기능 방법을 익힌다.
• 조도 센서를 이용한 햇빛 조절 기능 방법을 익힌다.
• 온도 센서를 이용한 온도 조절 기능 방법을 익힌다.
Tip! 식물이 잘 자라는데 필요한 생물적요소와 비생물적요소를 조사하고, 다양한 요인을 조절하는데 필요한 장치가 무엇인지 생각하게 한다.
CD Microbit 를 이용해 기능 구현하기 • Microbit 의 기본 기능을 익힌다.
• Microbit 에 여러 가지 센서와 모터를 연결하여 작동하도록 한다.
CD SMART 화분 제작하기
• 사용하는 센서와 제작 이유를 담은 SMART 화분 설계도를 작성한다.
• 화분에 추가로 필요한 장치를 제작한다.
• SMART 화분을 제작한다.
㉶활동지
정리 (40 분)
CD 내가 만든 SMART 화분 기능 설명하기
• 작품을 만들게 된 까닭(PMI) 기법 내용, 과정, 결과물의 순서로 발표한다.
• 발표를 듣는 친구들은 상호평가표를 활용하여 상호평가를 한다.
CD 식물을 기르고 관찰 기록지 작성하기
• 관찰 기록지를 작성하며 SMART 화분의 장단점을 분석한다.
㉶활동지
4. 학생활동지 / 학생참고자료
차시 1/8
가꾸기와 기르기, 생명 시스템에 대해 알아보기
○○초등학교 ( ）학년 ( )반 이름 : ( )
◼가꾸기와 기르기에 대해서 알아봅시다.
명칭 뜻 예시
가꾸기
기르기
◼생명 기술시스템에 대해서 알아봅시다.
명칭 뜻 예시
생명 기술시스템
◼동식물 자원이 활용되고 있는 사례를 조사해 봅시다.
활용 분야 활용 사례
먹을거리
정서적 안정
경제적 이익
차시 2~3/8
Tinkercad 화분 디자인하기
○○초등학교 ( ）학년 ( )반 이름 : ( )
◼ 화분의 디자인을 그리고 구조에 대한 설명을 적으시오.
화분 디자인
화분의 구조 및 기능 설명
차시 5/8
지속 가능한 미래 사회에 대해 알아보기
○○초등학교 ( ）학년 ( )반 이름 : ( )
◼지속 가능한 미래 사회란?
미래 세대에게 필요한 자원을 보존하며 현재 세대도 함께 발전하는 사회
◼지속 가능한 미래 사회를 위해 해야 할 일은 무엇이 있을까요?
자원을 무분별하게 사용하지 않고, 환경을 보호한다.
농업 분야에서 농약과 화학비료를 적게 사용한다.
◼SMART Farm 의 운영사례를 조사하고 활용되는 기술을 알아봅시다.
운영사례 활용기술
차시 6~7/8
SMART 화분 설계하기
○○초등학교 ( ）학년 ( )반 이름 : ( )
◼ SMART 화분을 설계하고 설명을 쓰시오.
화분 설계도
화분에 사용된 센서와 모터의 역할, 작동 원리 설명서
차시 8/8
P(plus) 장점
1.
2.
3.
4.
5.
지도의 장점을 적어 보세요.
M(Minus) 단점
1.
2.
3.
4.
5.
지도의 단점을 적어보세요.
I(interesting) 흥미롭거나 재미있는
점을 바탕으로한
개선점
1.
2.
3.
4.
5.
지도의 단점을 개선하거나, 장점을 확대한 새로운 지도를 생각하여 봅시다.
5. 교사자료
차시 1~4/8
☞ 3D프린터의 역사
3D프린터는 이름 그대로 3차원의 입체 모양을 뽑아주는 기계이다. 3D프린터의 개념은 처음에 래 피드 프로토타이핑(Rapid Prototyping)이라는 이름으로 1981년 일본 히데오 코다마 박사에 의하여 제안되었다. 하지만 첫 특허는 1986년 미국 척헐에 의해서 등록되었다. 척헐은 3D시스템을 설립하 였으며 현재 스트라티시스와 산업용 3D프린터 제조의 양대산맥을 이루고 있다.
최초의 3D프린터는 1984년 3D시스템즈의 SLA방식이며, 다양한 특허가 등록되었다. 보급형 3D프 린터 FDM방식은 1992년 특허가 등록되어 2012년 만료되었고, 이 방식의 3D프린터가 빠르게 보급 될 수 있었던 이유는 아드리안 보이어교수의 렙랩(REPRAP) 프로젝트 때문이다. 즉, 3D프린터를 만 드는 오픈소스 프로젝트이기 때문에 랩랩 프로젝트 공개로 누구나 개인형 3D프린터를 만들 수 있 게 되었다.
2017년 미네소타 대학의 연구원이 저가의 3D프린터를 개조하여 최초로 사람 피부에 직접 3D프 린팅을 하였다. 이 기술은 전쟁터에서 군인의 신체에 임시 센서를 출력하여 적이 생화학무기를 사 용할시에 탐지할 수 있고, 태양전지를 신체에 출력하여 전자기기를 충전할 수 있는 수준까지 발전 할 가능할 것이다. 또한 쥐의 상처난 피부에 생물학적 세포를 출력하는 것도 성공하였다. 이 기술은 상처 치료 및 피부 질환 치료를 위한 이식술의 새로운 치료법으로 이어질 수 있다.
차시 1~4/8
☞ Tinkercad 익히기
① 틴커캐드 로고: 마이페이지로 이동
② 내 디자인: 새로운 디자인 생성/디자인 편집/ 최근 디자인 리스트
③ 디자인 제목: 디자인 제목표시
④ 디자인/ 마인크래프트블록/ 레고 블록/ 쉐이프 생성기
⑤ 새로워진 사항: 신기능 설명페이지로 이동 협 력: 협력가능한 링크만들기 프로필이미지
⑥ 복사하기: 선택한 쉐이프를 복사 (+) 붙여넣기: 복사한 쉐이프를 붙여넣기(+) 복제하기: 선택한 쉐이프를 복제(+) 삭제하기: 선택한 쉐이프를 삭제(또는)
⑦ 명령취소: 실행한 명령을 취소(+) 명령복구: 취소한 명령을 복구(+)
⑧ 모두표시: 숨기기를 모두 표시(++) 그룹만들기: 다중 선택한 쉐이프를 그룹(+) 그룹해제: 그룹쉐이프를 그룹해제(++) 정렬: 다중선택한 쉐이프를 정렬()
반전: 선택한 쉐이프를 반전()
⑨ 가져오기: *.STL/*.OBJ/*.SVG 쉐이프가져오기 내보내기: *.STL/*.OBJ/*.SVG 쉐이프내보내기 공유하기: SNS 및 메일로 공유하기
⑩ 화면제어
뷰큐브: 면들과 모서리 및 꼭짓점을 선택하면 해당뷰로 이동과 회전 홈뷰: 초기화면 / 맞춤: 뷰맞춤 / 뷰확대(+) /뷰축소(-)
직교뷰로 전환/투시 뷰로 전환
⑪ 작업평면: 디자인을 작업하는 3차원공간
⑫ 작업평면: 선택평면으로 작업평면위치이동() 눈금자: 시작점부터 치수측정과 수정()
⑬ 쉐이프라이브러리: 기본/커뮤니티/사용자컬렉션 쉐이프카테고리
⑭ 그리드 편집: 단위(밀리미터/인치) 그리드 폭과 높이 설정 그리드 스냅: 끄기, 0.1, 0.25, 0.51, 1.0, 2.0, 5.0 스냅설정
차시 1~4/8
☞ Tinkercad 익히기
<틴커캐드 인터페이스>
쉐이프(Shapes)
쉐이프는 틴커캐드의 기본 구성요소이다. 모든 쉐이프는 재질을 추가 또는 제거할 수 있으며, 사용 자가 고유한 쉐이프를 가져오거나 생성할 수 있다.
차시 5~8/8
https://www.youtube.com/watch?v=A9YTLUsjkjQ
☞ 미래형 농업 스마트 팜
https://www.youtube.com/watch?v=nFls3WZBJgk
☞ 도심으로 들어온 ‘스마트팜’
https://www.youtube.com/watch?v=nFls3WZBJgk
☞ 마이크로비트 빛 센서
https://www.youtube.com/watch?v=xRG6w78Ii1c&t=183s
☞ 마이크로비트 온도센서
https://www.youtube.com/watch?time_continue=1&v=pQa9a2pbHkE&feature=emb_logo
☞ 자동급수 화분 영상
https://www.youtube.com/watch?v=alxRYO1Vdvk
☞ 토양습도 센서 활용 스마트화분 만들기
https://www.youtube.com/watch?v=mN6jcW2_UoY
☞ 화분에 자동으로 물주기
차시 8/8
☞ PMI 분석 토론이란?
어떤 문제의 긍정적인 면(Plus)과 부정적인 면(Minus)을 모두 생각해보고 흥미로운 대안(Interesting)을 찾는 토론 방법으로, 이 토론의 특징은 다음과 같다.
- 서로 상반된 다른 쪽의 입장에서 가질 수 있는 장단점을 생각해 볼 수 있음
- 토론의 쟁점을 한눈에 찾아낼 수 있음
- 토론이 활발히 진행되면 깊이 있는 해결책을 찾을 수 있음
- 개인, 짝 토론, 모둠 토론에 적용 가능하며 토론 전 활동으로 유용함
☞ 토론 과정
순 학습 단계 활동 내용
1 논제 확인하기 논제 확인
2 토론 준비하기 장점과 단점에 대한
아이디어 모으기
3 토론하기 장점을 살리고 단점을 보완하는
6. 차시별 학생 평가기준 및 방법
차시 평가기준(성취수준) 평가방법 평가도구
1/8 상
가꾸기 과정과 기르기 과정의 의미를 생활 속 사례를 들어서 설명하고 동식물 자원의 중요성을
사례를 들어 구체적으로 설명할 수 있다.
자기 평가 자기평가지
(학생용) 중
가꾸기 과정과 기르기 과정의 의미를 생활 속 사례를 들어서 설명하고 동식물 자원의 중요성을
간단하게 설명할 수 있다.
하 가꾸기 과정과 기르기 과정의 의미를 생활 속 사례를 들어서 말할 수 있다.
2~3/8 상
식물이 잘 자라는 데 필요한 구조가 무엇인지 설명하고, Tinkercad 를 활용하여 화분을 제작하고
평가할 수 있다.
포트폴리오 평가 포트폴리오
중 평가지
식물이 잘 자라는 데 필요한 구조가 무엇인지 간단하게 설명하고, Tinkercad 를 활용하여 화분을
제작할 수 있다.
하 식물이 자라는데 필요한 화분을 구상할 수 있다.
4/8 상
식물을 기르기 위한 준비과정과 식물에 대한 정보를 잘 정리하여 다른 사람에게 설명할 수
있다.
관찰 평가 관찰평가지
중 식물을 기르기 위한 준비과정과 필요한 정보 알며 식물을 가꿀 수 있다.
하 식물을 가꾸는 활동에 적극적으로 참여하지 않고, 소개 및 평가에 어려움이 있다.
5/8 상
지속 가능한 미래 사회의 개념을 이해하고, 해야 하는 일을 알고 있으며 최첨단 농업의 사례를 들어
구체적으로 설명할 수 있다.
자기/동료평가 자기/동료평가지
(학생용) 중 지속 가능한 미래 사회의 개념을 알고 있으며,
최첨단 농업의 사례를 설명할 수 있다.
하
지속 가능한 미래 사회의 개념을 정확히 알지 못하고, 최첨단 농업의 사례를 설명하는데
어려움이 있다.
6~7/8 상
여러 가지 센서가 부착된 SMART 화분을 창의적으로 구상하여 제작하고, 화분의 작동 원리를 사용된 센서와 관련지어 설명할 수 있다.
관찰 및
산출물평가 관찰평가지
중 여러 가지 센서를 장착한 SMART 화분을 구상하여 제작할 수 있다.
하 SMART 화분에 사용되는 센서의 역할을 말할 수 있다.
8/8
상 친구의 발표를 적극적으로 듣고 평가한다.
동료평가 상호평가지
(학생용) 중 친구의 발표를 듣지만 평가하는 데 어려움이 있다.
하 친구의 발표를 듣지 않는다.
가. 자기/동료평가지 1) 1차시
평가방법 평가기준 평가
상 중 하
자기평가
가꾸기 과정과 기르기 과정의 의미를 생활 속 사례를 들어서 설명 할 수 있나요?
동식물 자원의 중요성을 사례를 들어 구체적으로 설명할 수 있나요?
적극적으로 활동에 참여하였나요?
2) 5차시
평가방법 평가기준 평가
상 중 하
자기평가
지속 가능한 미래 사회의 개념을 이해하고, 해야 하는 일을 알고 있나요?
최첨단 농업의 사례를 들어 설명할 수 있나요?
적극적으로 활동에 참여하였나요?
동료평가 모둠원과 함께 의논하여 자료 조사에 참여하나요?
듣는 사람이 잘 이해할 수 있도록 발표하였나요?
3) 8차시
평가방법 평가기준 평가
상 중 하
동료평가
제작한 SMART화분의 기능을 이해하기 쉽게 설명하였나요?
발표를 듣고 SMART화분들의 장단점을 정리하였나요?
자료 조사 및 발표에 적극적으로 참여하였나요?
※ 평가 노하우: 이야기의 내용보다 적극성과 협력적 태도에 중점을 두고 스스로 평가한다.
나. 관찰평가지 1) 4차시
번호 이름
지식 태도
배움과 성장의 기록 식물을 기르기 위한
준비과정과 식물에 대한 식물 기르기 활동에 적극적으로 참여할 수
2) 6~7차시
번호 이름
기능 태도
배움과 성장의 기록 여러 가지 센서를
이용하여 SMART화분을 만들 수 있다.
SMART화분을 제작하는 활동에 적극적으로
참여할 수 있다.
상 중 하 상 중 하
※ 평가 노하우: 상/중/하 평가를 매기는 것보다 평가한 까닭을 말하고 공유하는 것이 중요하다.
다. 포트폴리오 평가지 1) 2~3차시
모둠명
평가 영역 평가항목
평가
(매우우수5, 우수4, 보통3, 미흡2, 매우미흡1)
5 4 3 2 1
모둠별 평가
(25)
주제선정 식물을 기르기 위한 화분을 만들 수 있는가?
자료수집 식물이 잘 자라는데 필요한 요인을 찾을 수 있는가?
자료정리 식물이 잘 자라는 구조의 화분을 디자인 하였는가?
발표 구체적으로 설계한 계획을 발표하고 다양한 의견을 수용하여 수정 및 보완하였는가?
모둠별 협동 모둠원간에 원활한 의사소통을 하였는가?
합계
개별 평가
(25)
모둠원(번호) 15 17 20 21
자기평가점수(5) 동료평가점수(10)
체크리스트(10) 합계
종합 평가
(50)
모둠별평가 점수 +개별평가 점수
상(40이상), 중(25이상), 하(25미만)
상 중 상
※ 평가 노하우: 학생 활동지(설계 활동지, 설명서)를 관찰하여 평가한다.
