2018 융합인재교육(STEAM) 교사연구회 결과보고서
2018.10.30
학성여자중학교
【 2018년 융합인재교육(STEAM) 교사연구회 결과보고서 】
과 제 개 요
과제명 2018년 융합인재교육(STEAM) 교사연구회 운영
STEAM 프로그램
구분
프로그램명 남북이 하나되는 자유의 마을 건설
학교급 중학교 대상 학년(군) 1학년
중심과목 기술 중심과목
성취기준 영역 [중학교] 기술 시스템
연계과목
과학 미술 사회
연계과목 성취기준 영역
[중학교 1학년] 빛과 파동
[중학교 1학년] 빛! 색으로 표현하다 [중학교 1학년] 다양한 세계, 다양한 문화
연구기간 2018.4.19. ~ 2018.11.23.
연 구 비 일금사백만원(￦4,000,000)
참여연구원 6명 (연구책임자: 1명, 공동연구원: 5명) 연구 수행자에 관한 사항
구분 소속 학교명 담당과목 직위 성명
연구책임자 학성여자중학교 과학 교사 조가영
공동연구원 학성여자중학교 미술 교사 필성숙
공동연구원 학성여자중학교 기술 교사 이현지
공동연구원 학성여자중학교 사회 교사 임옥경
공동연구원 무거고등학교 과학 교사 김태영
공동연구원 언양고등학교 과학 교사 김학표
2018년도 정부의 R&D 재원으로 한국과학창의재단의 지원을 받아
융합인재교육(STEAM) 교사연구회를 운영한 중간 결과로써 본 보고서를 제출합니다.
2018년 10월 30일
연구책임자 : 조 가 영 (인)
한국과학창의재단의 지원을 받아 수행된 성과물임 ”
목 차
1. 요약문··· 1
2. 서론··· 1
3. 연구 수행 내용··· 1
- 2015 개정 교육과정 과목 ‘성취기준 영역’에 따른 STEAM 프로그램 개발 적용
- STEAM 수업 과정 중심 평가 방법 개발 및 적용 성과 조사 - STEAM 협력연구 강화 및 확산 실천
4. 연구 수행 결과··· 2
- 과제 수행
- 프로그램 자료집 제작 및 연수
5. 결론 및 제언 ··· 3
6. 참고문헌··· 3
[부록]
부록1. STEAM 프로그램 개발 내용 및 결과물 부록2. 학생활동 사진
부록3. 회의록
남북 교류의 물결이 전 세계의 이슈가 되면서 이를 주제로 남북한 문화에 대하여 이 야기 해보고 우리가 남북한 교류를 위한 장을 어떻게 하면 만들 수 있을지를 STEAM 프로그램을 개발을 통하여 알아보고자 한다.
2. 서론
◦ 2015 개정 교육과정 및 2009 개정 교육과정 과학 과목 ‘성취기준 영역’에 따른 STEAM 프로그램 개발 적용
◦ STEAM 과정 중심 평가 방법 개발 및 적용 성과 조사
◦ STEAM 협력연구 강화 및 확산 실천
3. 연구 수행 내용
◦2015 개정 교육과정 과목 ‘성취기준 영역’에 따른 STEAM 프로그램 개발 적용 - 2015 개정 교육과정과 2009 개정 교육과정 기술 교과의 ‘성취기준 영역’ 중
‘기술 시스템’ 영역에서 ‘영역별 성취기준’ 수의 반 정도를 연계
- 남과 북을 연결하는 평화의 마을 재건설을 주제로 기술교과와 사회 및 과학, 미술 교과를 융합한 STEAM 프로그램 개발 및 적용
STEAM 프로그램
구분
프로그램명 남북이 하나되는 자유의 마을 재건설
학교급 중학교 대상 학년(군) 1학년
중심과목 기술 성취기준 영역 [중학교] 기술 시스템 연계과목
과학 미술 사회
연계과목 성취기준 영역
[중학교 1학년] 빛과 파동
[중학교 1학년] 빛! 색으로 표현하다 [중학교 1학년] 다양한 세계, 다양한 문화
개발계획
주제 연번
차시
(시수) 과목 연계(안)
1 2 사회(1) + 기술(1)
2 4 기술(2) + 과학(1)
3 16 기술(1) + 미술(1)
4 2 기술(1) + 과학(1) + 미술(1) - [기술1] 탐구 주제 및 활동유형 분석
학년 영역 성취기준
1학년 (2015
개정 교육과 정)
기술 시스템
[9기가04-05]
건설 기술 시스템의 의미와 단계별 세부 요소를 이해하고 건설 구조물의 생산 과정을 구체적으 로 설명한다.
[9기가04-06]
건설 기술의 특징과 발달 과정을 이해하고 최신 건설 기술을 탐색하여 건설 기술의 발달 전망을 예측한다.
[9기가04-07]
건설 기술과 관련된 문제를 이해하고, 해결책을 창의적으로 탐색하고 실현하며 평가한다.
- 적용 : 학성여자중학교 1학년 159명 전원 적용
◦ STEAM 수업 과정 중심 평가 방법 개발 및 적용 성과 조사
- STEAM 수업 적용 학생 성취도(지식·기능·태도) 평가 방법을 개발하고, 학교 생활기록부 과목별 세부특기 사항란, 자유학기 활동 특기사항란에 수업내용 및 학생의 성장과정을 기재
- 모둠활동에 대한 자기평가, 동료평가, 모둠평가들을 실시하여 학생들의 통합 적 사고, 창의적 설계, 감성적 체험영역을 평가하여 학생들이 학습과 생활에 서 새로운 이해와 가치를 창출할 수 있는 비판적, 창의적 사고력과 태도를 평가하고자 한다.
- 학생들이 스스로 탐구하고 토의하여 문제를 해결하는 과정을 이동식 수업 녹화 시스템을 통해 녹화하여 분석하고 학생들의 생각과 행동의 변화와 오 개념의 과학적 개념의 변화 등을 분석하여 생활기록부에 기재한다.
- 학생들이 STEAM 융합노트, 수업 성장 일기 작성을 통한 변화와 성장의 과 정을 스스로 알고 진로탐색 및 자아실현의 기회를 제공하고 이를 기록한다.
- STEAM 수업 적용 전·후 학생 태도검사
학생 태도검사는 사전검사와 사후검사를 학성여자중학교 1학년 학생들을 대상 으로 실시
- STEAM 수업 적용 후 학생 및 교사 만족도 조사
‘STEAM 교육 지원연구단’에서 제공하는 태도검사와 만족도 조사양식 배포, 취합, 분석
◦ STEAM 협력연구 강화 및 확산 실천
- 교육부와 한국과학창의재단이 주최하는 STEAM 워크숍 및 성과발표회 등 행사 참여
- 울산 STEAM 협의체와 연계하여 STEAM 교사연구회 주관으로 공개수업 1회, 학부모와 교원들을 대상으로 설명회 연수 1회 이상 개최
- STEAM 자료집 제작 및 배포
◦과제 수행
구분 추정 성과(목표)
교수학습지도안 개발 차시 총 21차시 예정
수업 적용 일정 2018.8.17.~ 2018.11.30
수혜학생 수 학성여자중학교 159명(중학교 1학년 전교생) 예정
학생 태도검사
사전검사 5월8일, 6개 학급(159명) 실시 완료
사후검사 10월19일, 6개 학급(159명) 예정
학생 및 교사 만족도조사 10월 25일
교사연구회 STEAM 행사 개최 2018.10.31. 4교시(11:45~12:00) 수업공개
2018.12.30. 학교 축제 STEAM 교사연구회 결과자료 전시
논문 또는 학술대회 해당 없음
특허출원(국외, 국내) 해당 없음
◦ 프로그램 자료집 제작 및 연수
- 프로그램 자료집 제작을 통해 찾아가는 STEAM 연수나 통합과학 실험 연수에 서 연수 교재로 사용
5. 결론 및 제언
○ 교사연구회를 통하여 타 교과 선생님들과 많은 협의를 하여 다양한 정보를 교류할 수 있어서 좋았음. 특히 소통을 통한 STEAM 프로그램 개발 프로그램은 좁은 시각이 아닌 넓은 관점에 서 개발 할 수 있어서 학생들에게 다양한 관점으로 접근할 수 있게끔 함.
○ STEAM 수업 수혜 학생들은 수업에 적극적이고 성실히 수행하여 자연스럽게 과학을 접하게 되고 과학 분아니라 사회 기술까지 접목시키며 다양한 시각으로 문제를 바라보게 함.
○ 더 낳은 STEAM 프로그램 개발을 위해서는 타시도간 교사들의 교류의 장이 마련되고 전국단 위 STEAM 연수 개발에 노력해야 함.
[부록1] STEAM 프로그램 개발 내용 및 결과물
Ⅰ. 들어가기 : 남북한 교류의 물결
··· 11. 국가 경쟁력을 강화시킬 미래의 힘 ··· 1
2. STEAM 수업과 통일의 연결 : 이공계 학생들의 통일교육의 필요성 ··· 2
Ⅱ. 창의 융합형 인재양성을 위한 과제 : 코딩교육
··· 21. 코딩교육의 중요성, 왜 중요한가? ··· 2
2. 센서를 활용한 엠블럭 프로그래밍 ··· 4
3. 우리가 함께할 코딩교육(기개발 프로그램 분석) ··· 4
Ⅲ. 프로그램 적용을 위한 준비
··· 51. 프로그램 적용 대상 ··· 5
2. 기간 ··· 5
3. 프로그램 절차 ··· 5
4. 프로그램을 위한 실태 분석 및 시사점 ··· 6
가. 설문조사 내용 및 방법 ··· 6
나. 융합인재교육에 대한 인식 조사와 시사점 ··· 6
다. 미래의 인재상과 미래 이공계 계통의 진로 진학 희망 조사 ··· 7
라. 과학에 대한 흥미도와 실생활의 적용에 관한 실태와 시사점 ··· 7
Ⅳ. STEAM 프로그램의 설계(요약본)
··· 81. STEAM 프로그램 목표 ··· 8
2. STEAM 프로그램 연계 교육과정 ··· 8
3. STEAM 프로그램 총괄표(총 21차시) ··· 9
차 례
Ⅴ. STEAM 프로그램 차시별 수업 지도안
··· 111. [1-2차시] 사회 영역 ··· 11
2. [3-5차시] 과학 영역 ··· 13
3. [6-19차시] 기술 영역 ··· 19
4. [20-21차시] 미술 영역 ··· 27
Ⅵ. STEAM 수업 교수·학습 보조 자료
··· 291. 학생 활동지 ··· 29
가. [1-2차시] 사회 영역 ··· 29
나. [3-5차시] 과학 영역 ··· 31
다. [6-19차시] 기술 영역 ··· 34
2. 교사 참고 자료 ··· 53
가. [1-2차시] 사회 영역 ··· 53
나. [3-5차시] 과학 영역 ··· 54
다. [6-19차시] 기술 영역 ··· 78
3. 학생 평가 ··· 79
가. 차시별 학생 관찰 평가지 ··· 79
나. 포트폴리오 및 결과물에 대한 종합 평가지 ··· 81
다. 개인 관찰 평가 자유 서술지 ··· 81
라. 자기 평가, 동료 평가지 ··· 81
4. 학교 생활기록부 기재 예시 ··· 82
Ⅰ. 들어가기 : 남북한 교류의 물결
1. 국가 경쟁력을 강화시킬 미래의 힘
하늘과 맞닿은 백두산 천지. 천지가 한눈에 내려 보이는 장군봉에 문재인 대통령과 김정은 위원장이 함께 발을 내딛었다. 3차 남북 정상회담 중 김정은 위원장의 긴급 제 안으로 이루어진 백두산 방문. 남과 북 두 정상이 한반도의 지붕에 함께 오른 것이다.
[대통령 : "나는 중국으로 가지 않겠다. 반드시 우리 땅으로 백두산을 오르겠다. 그렇 게 다짐을 했었는데 드디어 소원을 이뤘습니다."]
지난 4월, 판문점 회담에서 북한을 통해 백두산에 오르고 싶다던 문재인 대통령의 바 람이 평양정상회담 마지막 날 이뤄졌다. 장군봉만으로는 민족의 명산을 자랑하기에 모 자랐을까? 김정은 위원장은 내친 김에 천지까지 가 볼 것을 문 대통령에게 제안했다.
[김정은/북한 국무위원장 : "오늘 천지에 내려가시겠습니까?"]
[대통령 : "천지가 나무라지만 않는다면 손이라도 한 번 담가보고 싶습니다."]
맑은 날씨에 투명하게 비치는 천지의 물.
그곳에서 남북 두 정상은 다시 손을 굳게 맞잡았다.
이번 정상회담은 회담 첫날부터 사상 ‘최초’란 수식어가 이어졌다.
2018. 9. 22. kbs 뉴스
4·27 남북 정상회담과 ‘판문점선언’을 계기로 통일에 대한 관심도 자연스레 커지고 있다. 그러나 현행 통일교육은 한마디로 ‘총체적 부실’이라 해도 과언이 아니다. 수업 이 현실을 따라가지 못한다는 것이 가장 큰 문제다. 통일 관련 내용은 도덕 사회 역사 교과서에 산발적으로 흩어져 있다. 내용은 당위성 위주이고 사례도 2002년 부산아시안 게임 응원단 등 10년도 더 된 것이다. 학생들의 흥미를 유발하는 데 한계가 있으니 교 사의 일방적 강의 위주 수업이 될 수밖에 없다. 입시 위주 교실에서 통일교육은 ‘스쳐 지나가는 분야’ 정도로 여겨질 뿐이다. 더 큰 문제는 학생들의 통일에 대한 인식이다.
오랜 시간동안 지속된 남북 분단과 통일에 대한 과제는 어른들의 문제로만 여겨졌고 정작 미래 한반도 주역인 학생들에게 통일에 대해 물으면 남의이야기처럼 이야기 하 고, 통일이 되지 않았으면 좋겠다는 의견도 있었다. 그래서인지 학생들이 통일의 중요 성과 당위성을 깨닫고 통일에 대해 다양한 사고를 할 수 있도록 올바른 통일 교육을 제시하지는 못하였다.
자국 중심주의와 국가 간 경쟁 및 대립으로 점점 더 정글처럼 치열해지는 세계정세 속에서, 통일은 우리나라와 민족이 발돋움할 수 있는 매우 중요한 기회라고 생각한다.
이러한 통일 문제를 학생들이 스스로 이해하고 풀어나갈 수 있게 독려함으로써, 다가 오는 시대에 준비된 자세를 갖추도록 하는 것이 이 프로그램의 목적이다.
STEAM 수업에서 통일이 연결되어야 하는 이유는 무얼까? 주변 과학교사나 수학교사 에게 통일에 대해서 물었더니 ‘별 생각 안해봤다.’, ‘뭐 하면 좋지만 깊이 생각은 하지 않았다.’등 이공계 교과 담당교사들은 도덕이나 사회교과 담당 교사들 보다 깊이 생각 하지 않는다는 것을 알았다. 또한 과학 동아리 학생들을 대상으로 조사하여도 통일에 대해 깊게 생각해 보지 않았다고 한다. 그러나 통일에서 과학은 매우 중요한 부분을 차지한다. 기존에는 군사력이나 경제력이 외교의 중심이었다. 위협을 근간으로 하는
‘하드파워’ 외교다. 냉전이 종식되고 세계가 글로벌화하면서 조금씩 변하기 시작했다.
환경·문화·과학기술 등 소프트 파워가 외교 역량으로 부상한 것이다. 정치적으로 중립 적이어서 상대적으로 상호 거부감이 적은 데다 효과가 지속적이면서 기존의 외교 방식 에 비해 비용도 적게 들기 때문이다.
성공적인 과학외교의 대표적인 사례는 당연히 독일이다. 독일 통일에도 과학기술이 기여한 바가 크다. 과학기술 분야의 긴밀한 협력이 상호 신뢰를 강화시켜 주는 핵심 역할을 해서다. 동독과 서독 간 최초의 과학기술 회담은 73년으로 거슬러 올라간다.
이때를 시작으로 34번에 걸친 회담 끝에 양국은 87년 과학기술협정을 체결하게 된다.
이 협정으로 과학기술 분야의 학술교류는 공공분야뿐 아니라 민간분야에서도 활발해진 다. 협정 이후 동·서독은 급격히 화해 분위기가 조성됐고, 2년 후인 89년 11월 베를린 장벽이 무너졌다.
독일의 통일은 우리에게 시사하는 바가 크다. 북한 내 과학기술을 중심으로 한 자체 혁신 여부에 따라 통일 비용의 규모가 결정될 수 있다는 점이다. 학생들이 한번이라도 깊게 통일에 관해서 진지하게 생각해보고 과학시간을 갖는다면 미래에 남북교류를 할 때 과학외교가 더 큰 성과를 얻을 것으로 기대된다.
참고문헌 : 국제신문 2018.5.21. 설민석의 통일대모험 (상) 중앙선데이 기사(2015.7.18.)
Ⅱ. 창의 융합형 인재양성을 위한 과제 : 코딩교육
1. 코딩교육의 중요성, 왜 중요한가?
현대 사회는 지식기반의 사회를 넘어 인공지능과 빅데이터가 결합된 4차 산업혁명의 시대에 살고 있다. 이에 우리의 일상은 기술 중심적이고 상품 단위 접근보다는 개인과 집단의 아이디어와 창의성이 중요한 시대가 되었다. 이에 세계적으로 국가 간의 경쟁 력 우위를 차지하기 위해 주요 선진국에서는 창의성 역량 강화 교육을 중심으로 글로
벌 인재 양성을 국가 교육정책의 핵심 목표로 삼고 있다. 이러한 창의성 발현을 위하 여 인재 양성 체계가 초·중등학교에서부터 이루어져야 하는데, 대부분의 학교 현장에서 는 단일 교과 위주로 이루어져있다. 최근에 교육 정책 변화에 따라 초·중등학교에서 실 시되고 있는 창의 교육 활동에서도 지식 전달 및 체험 위주로 운영되고 있다. 따라서, 학교 현장에서부터 들에게 창의성을 증진하기 위해서는 과학적 사고와 기술에 관련된 문제를 해결하는 역량을 배양할 수 있도록 새로운 교육 모델및 교육 과정이 필요하다.
특히, 교육부는 2016년에 중등단위에 자유학기제를 도입하여 학생들이 진로 탐색의 기회를 가질 수 있는 교육 정책을 도입하여 교육 정책의 새로운 패러다임을 제시하였 다. 자유학기제는 기존의 교육과정에서 잠시 벗어나 자신의 적성을 개발하고 다양한 창의적 활동이 가능하도록 기존의 교과과정에서 벗어나 유연하게 교과목을 운영하는 제도이다. 특히, 21세기 디지털 혁명과 더불어 4차 산업혁명의 시대에서는 이전에는 상상할 수 없을 정도로 과학기술의 발전을 이루게 되어 이와 연계하여 직업의 패러다 임 이 변화하고 새로운 직업군이 형성될 것으로 예상된다. 그러므로 교육 현장에서도 사회의 변화에 따라 주도적으로 교육과정 및 체계를 변화시키고 나아가 학생들의 창의 적 활동을 유도하기 위한 새로운 교육 프로그램 도입이 시급하다.
이를 극복하는 방법으로 융합사고력을 기반으로 실제적 문제를 해결하는 창의적 인 재 육성을 위해 소프트웨어 교육의 중요성을 강조하고 있다. 또한 각 교과에서 교육목 표를 달성을 위하여 컴퓨팅 사고력을 기반으로 한 다양한 문제의 분석과 해결방안 등 을 교과활동과 연계할 수 있다고 하였다. 이는 소프트웨어 교육이 어느 한 교과에서만 다루어지는 것이 아니라 다양한 교과에서 교육 목표를 이루는 과정에서 소프트웨어 관 련 사고를 융합하여 문제해결능력을 기르도록 해야 한다는 것이다. 최근 관련 연구에 서 중·고등학교의 교육과정에서 소프트웨어 교육이 필요성을 이야기하며 독립된 단원 또는 문제해결 활동으로 추가하는 방안이 제시되었다. 또 다른 연구에서는 학생들이 코딩에 대해 어려워하는 것을 제거하기 위해 난이도가 높은 것은 정보 교과에서 체험 위주의 수업은 기술 교과에서 다루는 교육 방법에서도 언급하였다.
소프트웨어 교육의 중요성을 인지하고 있지만 학교 안의 현실은 소프트웨어 교육을 진행하기에 상당히 어려운 환경에 놓여 있다. 우선적으로 코딩 프로그램을 운영할 수 있는 전문교사가 학교 현장에 부족한 실정이고, 외부 전문강사를 초빙해서 수업을 진 행한다 해도 교실의 교육기자재가 소프트웨어를 다룰만한 성능을 갖추질 못한 학교들 이 많이 존재한다. 이에 이를 극복하는 방법으로 최근에 오픈소스를 기반으로 다양한 코딩 교육이 주목받고 있다. 대표적으로 아두이노가 있는데, 아두이노는 미디어아트 그 룹에서 기술과 예술과의 융합을 위해 고안한 것으로 범용성이 높은 플랫폼이다. 소프 트웨어 및 라이브러리가 무료로 다양하게 제공되고 있고 재료비 또한 매우 저렴한 수 준으로 형성되어 있어 열악한 학교 현장에 즉시 적용하여 교과과정에 반영할 수 있다.
엠블럭은 프로그래밍을 처음 접하는 학생들을 위한 교육용 프로그래밍 언어이다. 직 관적인 블록 쌓기 방식으로 학습자가 적응하기 쉽고 문법에 대한 부담 없이 프로그래 밍을 할 수 있다. 또한 이미지, 음악, 소리와 같은 다양한 미디어를 손쉽게 조작할 수 있고, 웹을 통한 공유의 장을 지원하기 때문에 쉽게 예제를 찾아볼 수 있다는 장점을 가지고 있다. 그래서 엠블럭은 프로그래밍을 처음 접하는 초중등학생을 위해 프로그래 밍을 경험하기 위한 도구로 많이 사용되고 있으며 컴퓨터과학 전공의 신입생을 위한 프로그래밍 학습 도구로도 사용되고 있다. 또한 엠블럭은 컴퓨터 연결 없이도 전원만 연결해 주면 프로그래밍한대로 쓸 수 있다는 장점이 있다.
STEAM 교육을 위한 프로그래밍 도구로서 엠블럭이 갖는 장점 중 하나는 센서를 활용할 수 있다는 것이다. 센서는 최근 스마트폰, 로봇 등에서 사용되는 기술로서 그 자체로 기술 교과와 연관된 학습이 가능할 뿐만 아니라 학생들의 흥미를 유발할 수 있 다는 장점이 있다. 센서를 이용하면 컴퓨터 외부의 현상, 즉 주변의 과학현상(빛, 소 리, 전기저항)을 컴퓨터로 입력받아 그 데이터를 이용하는 프로그래밍을 할 수 있는데 이를 통해 과학 주제와 자연스럽게 연결할 수 있고 이를 다양한 프로그램으로 설계하 고 작성하는 과정에서 계산적 사고를 체험할 수 있다.
3. 우리가 함께할 코딩교육(기개발 프로그램 분석)
연구년도 연구자 연구 주제 본 연구 참고 사항
2016 심OO 외 2명
아두이노 활용 STEAM 교육 프로그램 개발
중학교 3학년을 대상으로 아두이노의 기본 기능을 익히기 위한 2개의 기초 실습 주제와 다양한 센서 와 동작 장치를 익히기 위한 4개의 주제를 포함하 여 총 15차시로 구성하였고, 개발한 아두이노 활 용 STEAM 프로그램이 전 과정에서 중학생의 기술 적 문제해결능력의 향상에 효과가 있음을 확인하 였다.
2015 김OO
기술 교육에서 아두이노를
활용한 SW 교육 및 STEAM
교육 방안
기술 교과에서의 SW 교육 및 STEAM 교육 실태 분 석 및 적용 방안을 분석하였고, 아두이노 기반의 SW 교육 및 STEAM 교육을 할 수 있는 수업 자료를 개발하였다.
2014 김OO 외 2명
센서 기반 스크래치 프로그래밍 중심의 STEAM 교육 프로그램
개발 및 적용
초등학교 4~5학년을 대상으로 센서를 활용하기 위 한 헬로 보드를 이용해서 총 30차시 프로그램을 개발하여 실시하였고, 창의력과 논리적 사고력 신 장에 도움을 준 것으로 나타났다.
Ⅲ. 프로그램 적용을 위한 준비 1. 프로그램 적용 대상
: 학성여자중학교 1학년 159명2. 기간
: 2018년 4월 ~ 2018년 9월(5개월)3. 프로그램 절차
단계 절 차 연 구 내 용 연 구 기 간(월)
4 5 6 7 8 9
계획
문헌 연구 및 이론적 배경
정립
◦ 참고문헌 및 자료 준비
◦ 선행 연구 고찰
계획 수립
◦ 실태 조사 및 분석
◦ 연구 문제 추출
◦ 교육과정 재구성
실행 실천
◦ 프로그램의 실행
◦ 수정 및 보완
평가 결과 평가
◦ 연구 결과 검증 및 분석
◦ 수정 보완
가. 설문조사 내용 및 방법
나. 융합인재교육에 대한 인식 조사와 시사점 1) 융합인재교육에 대한 인식
융합인재교육에 대한 인식이 부족하다
융합인재교육이 무엇인지에 대한 설명이 필요하다
융합인재교육(STEAM)이 무엇인지 들어본 적은 있 는 학생들이 많았으나, 융합인재교육(STEAM)을 모 르거나 전혀 모르는 학생들도 42%로 상당히 많았다.
융합인재교육을 하려면 그것이 무엇인지 대략적으로 아는 것이 우선이므로, 이에 대한 설명이 필요하다.
2) 과학은 다른 교과를 공부하는데 도움이 된다.
과학과 타학문간의 연계가 부족하다 융합인재교육을 적용하여 과학과 인문예술에 대한 연관성을 높일 수 있도록 한다.
과학과 다른 교과와 관련성에 대한 인식조사에서 관련 이 전혀 없거나 없다고 응답한 학생이 8%였고 보통이다 의 응답을 합하면 35%로 다수의 학생들이 과학교과와 인문과목과의 연관성이 없다고 인식하고 있다. 따라서 융합인재교육(STEAM)을 적용시켜 과학교과에만 치중하 지 말고 다른 교과와 연관지을 수 있는 융합적 사고를 기르는 구체적인 활동을 구안해야겠다.
실태조사
목록 대상 내용 방법 시기
STEAM 사전 태도 검사
1학년 전교생 (130명)
교과수업에 대한 흥미, STEAM에 대한 이해, 이공계 계통의 진로진학 희망 조사
한국과학창의재단 사전 태도
설문지
2018.5월
학습자 실태 조사
1학년 전교생 (130명)
STEAM 프로그램에 대한 인 식 및 타학문(인문교과)와의 연계
자작설문지 2018.5월
다. 미래의 인재상과 미래 이공계 계통의 진로 진학 희망 조사 1) 미래 인재상에 적합한 인물 조사
여러 분야의 경험에 대한 필요성을 느끼고 있다.
융합인재교육을 통해 문제해결을 위해 다양한 각도로 연구한다.
여러 분야의 경험에 대한 필요성을 묻는 질문에 절 반이상의 학생들이 필요성을 느끼고 있다고 생각했 고, 이에 대한 갈증해소로 문제를 두고 다양한 각도 로 생각해 보게 할 수 있는 기회를 제공하고자 한 다.
2) 과학과 관련된 직업에 관심이 있다.
이공계 계통으로 진학하기를 희망하는 학생이 적다
융합인재교육을 통해
이공계 계통으로의 진학을 유도한다
여중의 특성상 이공계 계통의 진로・진학을 희망하 지 않는 학생들이 64%로 더 많은 것으로 나타났다.
이는 과학에 대한 흥미도가 적고, 어렵게 생각하는 경향에서 온다고 할 수 있다. 융합인재교육을 통해 과학이 쉽고 재미있는 학문임을 느끼게 하여 이공계 계통으로 진학할 수 있도록 유도하겠다.
라. 과학에 대한 흥미도와 실생활의 적용에 관한 실태와 시사점 과학에 대한 흥미도는 높으나
실생활의 적용율을 떨어진다.
융합인재교육을 통해
이공계 계통으로의 진학을 유도한다
과학을 재미있게 생각하는 학생들이 54%로 과학에 대한 흥미도가 좋은 편인 것으로 나타났다. 그러나 학생들은 이를 실생활과는 별개로 생각하여 과학수업 과 실생활의 연계가 부족함을 알 수 있다. 따라서 융 합인재교육을 통해 과학교육과 실생활이 밀접한 연관 이 있음을 알게하여 과학 학문의 중요성을 인식하고 국가 경쟁력을 높일 수 있는 길임을 인식하게 하겠
1. STEAM 프로그램 목표
전 세계가 주목하고 있는 북한의 동향 및 남북한 화합의 분위기 속에서 학생들에게 과학적․기술적으로 화합의 장을 조성할 수 있는 방법에 대해 창의적으로 설계․제작해 보고, 이를 2015 개정 교육과정의 ‘성취기준 영역’에 맞게 STEAM 프로그램을 개발 및 적용한다.
2. STEAM 프로그램 연계 교육과정
차시 2015 개정 교육과정 성취기준
1~2/21 [9 사(일사)02-02] 문화를 바라보는 여러 가지 태도를 비교하고, 다른 문화들을 이해하기 위한 바람직한 태도를 가진다.
3/21 [9 과 06-01] 물체를 보는 과정을 빛의 경로를 이용하여 표현할 수 있다.
4-5/21 [9 과 06-02] 물체의 색이 빛의 삼원색으로 합성됨을 관찰하고, 영상 장치에서 색이 표현되는 원리를 설명할 수 있다.
6/21 [9기가04-01]생산 기술이 인간 생활에 유용한 산출물을 만들어 내는 것을 이해하고 하위 요소인 재료, 설계, 공정을 설명한다.
7/21 [9기가04-06]건설 기술의 특징과 발달 과정을 이해하고 최신 건설 기술을 탐색하여 건설 기술의 발달 전망을 예측한다.
8/21 [9기가04-07]건설 기술과 관련된 문제를 이해하고, 해결책을 창의적으로 탐색하고 실현하며 평가한다.
9~10/21 [9기가04-07]건설 기술과 관련된 문제를 이해하고, 해결책을 창의적으로 탐색하고 실현하며 평가한다.
11~19/21 [9기가04-07]건설 기술과 관련된 문제를 이해하고, 해결책을 창의적으로 탐색하고 실현하며 평가한다.
20~21/21 [9 미 02-06] 주제와 의도에 적합한 표현매체를 선택하여 활용할 수 있다.
3. STEAM 프로그램 총괄표(총 21차시)
차시 주요내용
1~2/21
주제(단원)명 다른 문화를 이해하는 바람직한 태도
Co 남북한 정상회담, 평창올림픽 공동 입장 동영상 시청
CD 남북한 교류를 위한 마을을 조성해 보자
ET 남북한 이질성에 대해 생각해 보고 남북한 교류의 장 토의
3/21
주제(단원)명 물체를 보는 과정
Co 물체를 보는 과정은 무엇일까?
CD 어둠상자를 제작 및 led 조명이 비추는 각도에 따라 사진이 찍히는 과정을 표시
ET 물체가 보이는 과정을 사진을 통해 유추하기
4-5/21
주제(단원)명 빛의 합성
Co 빛을 이용하여 극적으로 표현되는 건축물을 소개
CD 오렌지 보드를 이용하여 기술시간에 만들어질 건축물에 조명을 설계하기
ET 빛의 합성을 이용한 조명을 설치 후 건축물 감상하기
6/20
주제(단원)명 프로젝트 목표 확인, 건축물 종류 정하기
Co 남북한 상황(사회) 및 공동 도시 건설 필요성 제시, 건축물의 중요성 깨닫기
CD 프로젝트 목표 확인과 남북한 평화마을 조성 및 건축물의 필요성 확인 및 필요한 건축물 종류 토의하기
ET 건축물의 다양한 용도를 생각하며 타인을 배려하는 건축물의 필요성 느끼기
⦁모둠별로 건축물의 종류와 용도 정하기
7/21
주제(단원)명 건축물 구상하기
Co 우리 주변의 건축물을 통해 기능뿐만 아니라 미적인 요소(미술)의 중요성을 알고 계획된 도시의 부가 가치 깨닫기
CD 건축 의도에 따라 건축물 외관과 내부를 구상하기(수학)
ET 건축물에 문화가 다소 다른 북한 사람과 사회적 약자를 배려할 수 있는 공간 및 복지 공간 생각하기
⦁건축물을 외관, 내부로 나누어 구상하기
외관
외관의 미적요소와 대략적인 크기를 종합하여 스케치하기(층간 높이80mm고정)
※ 바닥 넓이에 비례하여 건축물의 안전성을 위한 적절한 기둥 개수를 정하고 배치 하기
내부 내부 공간을 4곳 이상 나누어 용도 정하기
(예: 도서관의 경우 식당, 스터디실, 테라스, 영화감상실, 휴게실, 열람실, 독서실 등)
8/21
주제(단원)명 TinkerCad기본 기능 활용하기
Co 입체 설계 프로그램 필요성 확인하기
CD TinkerCad 의 기본 기능을 익힌 후 주어진 모양의 건축물을 만들어 보기
ET 미적감각 활용하기
⦁TinkerCad 기본 사용법 알기(컴퓨터 사용)
⦁ 선 그리기, 도형 만들기, 원점 잡기 및 치수 입력하기, 수직방향 이동하기, 뚫기 및
9/21 Co 정확한 설계의 필요성 확인하기
CD 모둠이 구상한 건축물의 외관 및 내부의 스케치를 보고 TinkerCad 로 설계하기
ET 미적감각 활용하기
10/21
주제(단원)명 내부공간에 필요한 시설 및 모습 구상하기
Co 내부 시설의 중요성 및 필요성 확인하기
CD 내부 공간에 필요한 시설을 토의하여 간단히 그림으로 그리기
ET 미적감각 활용하기, 사회적 약자 배려하기
11~15/
21
주제(단원)명 부품도 그리기, 재료에 선긋기, 부품 자르기, 조립하기
Co 설계 후 필요한 공정 생각하기
CD TinkerCad 를 통해 부품의 크기와 개수를 알고 모둠별 건축물의 부품도 그리기, 선 자르기, 조립하기
ET 전체를 구성하기 위한 작은 구성요소들의 중요성 알기, 공정의 필요성과 중요성 알기
16~19/
21
주제(단원)명 일러스트배치하기, LED 등 설치하기, 벽면 붙이기, 평가하기
Co 건축물의 내부에 무엇이 있으면 좋을지, 미래에 어떤 시설이 있을지 상상하기
CD 전시의 계획에 따라 배치, 및 설치하기, 제작 시 발생한 문제 해결하기
ET 모둠원과 토의를 통해 의사결정하기
20~21 /21
주제(단원)명 자유의 마을 건축물에 어울리는 함께하는 공간 만들기
Co 남북한이 모두 함께 사용할 수 있는 내부 구조물에 대하여 생각해보기
CD 자유의 마을안에 세워진 공공건축물의 내부 구조물을 창의적으로 표현하기
ET 시대나 의미에 따라 다르게 나타나는 건축의 내부 공간에 대하여 탐구하기
Ⅴ. STEAM 프로그램 차시별 수업 지도안
1. [1-2차시] 사회 영역
중심과목 사회 학교급/학년(군) 중학교/1 학년
중심과목 성취기준
영역
[중학교] 라. 다양한 세계, 다양한 문화 중심과목 성취기준
[9사(일사)02-02] 문화를 바라보는 여러 가 지 태도를 비교하고, 다른 문화들을 이해하 기 위한 바람직한 태도를 가진다.
주제(단원)명 2. 문화를 이해하는 태도
다른 문화를 이해하는 바람직한 태도 차시 1~2/21
학습목표 남북한 문화가 공존하기 위해 필요한 자세를 가질 수 있다.
연계과목 기술 연계과목
성취기준 영역 [9기가04-07] (4) 기술 시스템 STEAM
요소
S 남북한 교류를 위한 자유의 마을 건설 시 과학적인 측면으로 접근
T 자유의 마을 건설 시 건설기술과 관련된 문제를 고려하여 창의적으로 설계 A 남북한의 문화적 차이에 대하여 조사하고, 다른 문화를 이해하기 위한 노력 토의
개발 의도 남북한 문화가 교류하고 공존하는 자유의 마을 조성을 통해 남북한의 서로 다른 문화를 이 해하는 바람직한 자세를 형성할 수 있도록 한다.
남북한 문화 간 비교를 통해 다른 문화에 대한 이해의 폭을 넓히고, 자기 문화의 특징을 잘 이해할 수 있도록 지도한다. 전체 4개의 모둠으로 구성하여 각 모둠은 남북한 언어문화, 남북한의 생활문화, 남북한 규범문화, 남북한 가치문화 중 하나의 주제를 선택하고 남북한 각 문화를 비교해 보며 공통점과 차이점 을 찾아보도록 한다. 각 모둠은 남북한 문화의 비교를 통해 남북한 문화가 공존하기 위해 필요한 자세를 탐구하여 발표하도록 한다.
상대론적 관점에서 남북한의 서로 다른 문화를 인정하고 상호 교류할 때 남북한의 동질성 회복 및 새로 운 문화가 창조되고 발전할 수 있음을 설명하고 남북한 교류를 위한 자유의 마을 조성의 필요성을 설명 한다. 각 모둠은 남북한 문화의 이질성을 극복하고 남북 교류를 위한 자유의 마을 구성요소를 탐구하여 자유의 마을을 설계한다.
STEAM 학습준거
상황 제시
상 황 제 시
- 2018년 평창 올림픽 의 남북한 공동 입장 영상 보여주기 - 다른 문화와 비교하
며 이해하기
- 문화 상대주의 관점 설명
창 의 적 설 계
창의적 설계 -남북한 각 문화의 비 교를 통해 남북한 문화 가 공존하기 위해 필요 한 자세 탐구하기 - 모둠 구성원들은 남
북한 문화의 이질성을 극복하고 남북 교류를 위한 자유의 마을 구 성요소를 탐구하기 - 자유의 마을 설계하기
감 성 적 체 험 - 남북한 문화의 공통점과 차이
점 찾아 비교하기
- 남북한 이질성 극복을 위한 자 유의 마을 구성요소 탐구하기
과정 및 유의점
도입 (5 분)
Co 2018년 평창 올림픽의 남북한 공동 입장 영상 시청
CD 동영상 시청 후 소감 발표하기
- 남북한 문화의 같은 점과 다른 점 찾기
Co 학습 목표 제시
동영상
Tip! 자유롭 게 발표 하 도록 한다.
전개 (35 분)
Co 남북한 문화 간 비교를 통해 다른 문화에 대한 이해의 폭을 넓히고, 자기 문 화의 특징을 잘 이해할 수 있음을 설명한다.
Co
- 4개 모둠으로 구성한다.
- 각 모둠은 남북한 언어문화, 남북한의 생활문화, 남북한 규범문화, 남북한 가치문 화 중 하나의 주제를 선택하고 남북한 각 문화를 비교해 보며 공통점과 차이점을 찾아본다.
ET
- 남북한 각 문화의 비교를 통해 남북한 문화가 공존하기 위해 필요한 자세를 탐구 하여 발표한다.
정리 (5 분)
ET - 형성 평가: 한 사회의 문화를 다른 문화와 비교하여 공통점과 차이점을 객관 적으로 비교해 보는 자세는?
학습
과정 교수-학습 활동 학습자료
및 유의점
도입 (5 분)
Co
- 선수 학습 확인
: 남북한 문화가 공존하기 위해 필요한 자세 - 학습목표 확인
: 학습목표 클릭, 확인 후 인지
동영상
Tip!
전개 (35 분)
CD
- 남북한 각 문화의 비교를 통해 남북한 문화가 공존하기 위해 필요한 자세에 대하 여 설명한다.
- 상대론적 관점에서 남북한의 서로 다른 문화를 인정하고 상호 교류할 때 남북한 의 동질성 회복 및 새로운 문화가 창조되고 발전할 수 있음을 설명하고 남북한 교 류를 위한 자유의 마을 조성의 필요성을 설명한다.
CD ET
- 4개 모둠으로 구성한다.
- 모둠 구성원들은 남북한 문화의 이질성을 극복하고 남북 교류를 위한 자유의 마 을 구성요소를 탐구한다.
- 탐구한 자유의 마을 구성요소를 포함한 자유의 마을을 활동지에 설계한다.
정리 ET 형성 평가: 한 사회의 문화를 그 사회가 처한 특수한 환경과 사회적 맥락 속에
2. [3-5차시] 과학 영역
중심과목 과학 학교급/학년(군) 중학교/1 학년
중심과목 성취기준
영역
[중학교] 바. 빛과 파동 중심과목 성취기준
[9과06-01] 물체를 보는 과정을 빛의 경 로를 이용하여 표현할 수 있다.
주제(단원)명 물체를 보는 과정 차시 3/21
학습목표
Ÿ 인형을 넣은 어둠상자에 LED 조명을 설치할 수 있다.
Ÿ 어둠상자 속의 인형을 촬영하는 과정을 LED 빛의 경로를 이용하여 설명할 수 있다.
Ÿ LED 의 빛이 촬영되는 경로를 설명할 수 있다.
연계과목 미술, 기술 연계과목
성취기준 영역 빛과 표현
STEAM 요소
S LED 전구를 이용한 전기 회로 구성
E 인형이 들어가고 LED 조명이 설치된 어둠상자 만들기
A 인형에 LED 조명을 비추어 다양한 모양으로 보이도록 하는 과정 M 어둠상자의 작도
개발 의도
어둠상자 속에 인형을 넣고 인형을 비추는 LED 조명을 다양한 방향에 설치하여 인형을 사진으로 촬영해 본다. 인형에 LED 조명이 반사되어 사진으로 찍히는 과정을 표시해 봄으로써 우리가 물체를 보는 과정을 이해할 수 있다.
본 단원은 스스로 빛을 내는 광원과 스스로 빛을 내지 못하는 물체에 대해 빛의 경로를 직접 그려봄으로써 물체를 보는 과정을 이해할 수 있도록 구성되어있다.
단순히 빛을 내는 광원을 직접 보거나 빛이 반사되는 물체를 보면서 빛의 경로를 그려보는 활동보다는 교사의 의도된 활동을 통해 좀 더 학습 효과를 높일 수 있도록 하였다.
먼저 광원과 광원이 아닌 물체를 보는 과정을 소개하는 영상을 보면서 광원과 눈에 보이는 물체에 대한 생각에 집중하도록 한다.
학생들에게 좀 더 다양한 경험을 통한 단원의 학습 목표 달성을 위해 어둠상자를 제작하도록 한다.
어둠상자 속에 인형을 넣고 다양한 각도에서 LED 조명을 비출 수 있도록 설계하고 직접 제작하도록 한다. 어둠상자 속에 LED 조명을 비추어 인형을 사진으로 찍어 보도록 한다.
LED 조명의 위치에 따라 인형의 보이는 부분이 달라지는 것을 관찰하고 우리가 물체를 보는 과정을 이해할 수 있도록 한다.
또한 LED 조명을 직접 촬영하여 스스로 빛을 내는 물체(광원)는 바로 우리 눈을 통해 볼 수 있다는 사실도 알 수 있도록 한다.
어둠상자를 설계하고 제작하는 고정에서 STEAM 의 요소가 다양하게 반영되도록 하였으며, 실험에 사용하는 인형과 LED 조명의 설치에 따른 다양한 감성적 체험을 할 수 있도록 한다.
STEAM 학습준거
상황 제시
상 황 제 시
- 투명망토 동영상 제공
- 어둠상자 만들기 - 어둠상자 속 인형
촬영
- 자료 모음 앱 활용 창 의 적 설 계
창의적 설계 - 투명망토와 영화관 등의 상황을 상상해 본다.
- 광원의 방향에 따라 촬영되는 인형의 모습을 비교해 본다.
- 활동 중 본인의 모둠에서만 발견한 사실을 이야기해 본다.
감 성 적 체 험 - 모둠별로 어둠상자를 만들고
그 속에 인형을 넣은후 다양한 방향에서 LED 조명을 비춘 모 습을 촬영한다.
- 촬영된 사진을 보면서 광원의 위치를 유추해 본다.
- 광원 없이 인형을 찍고, 광원만 을 촬영해 본다.
감성적 체험
과정 유의점
도입 (5 분)
Co ‘투명 망토’ 개발과 관련된 간단한 영상 시청
CD 아래의 질문을 하고 조별 의논을 통해 질문에 대한 답을 찾도록 함.
Co - 영화관에서 옆 사람이 잘 보이거나 잘 보이지 않을 때
- 생일 케이크에 촛불을 켜고 있을 때와 불을 껐을 때 주변 사람들이 보이는 정도
Co 학습 목표 제시
동영상 시청 모둠별 학습
전개 (35 분)
CD 어둠상자 만들기
- 어둠상자를 만들고 내부의 모습을 휴대폰 카메라로 찍을 수 있도록 한쪽 끝 에 구멍을 낸다.
- 어둠상자 속에 인형을 넣고 내부를 비출 LED 조명을 원하는 곳에 설치한다.
- LED 조명을 켰을 때와 껐을 때 인형의 모습을 촬영하고, 인형 없이 LED 조 명만 켰을 때의 모습을 촬영한다.
- 인형을 촬영할 때는 LED 조명은 촬영되지 않도록 한다.
- 촬영한 사진을 앱(패들렛 등)을 통해 모은다.
Tip! 어둠상자는 전개도를 정교하게 그릴 필요없이 4 절지를 4 등분하여 편하게 제작한다.
Tip! 주의사항 : 칼, 가위, 송곳 등이 사용에 주의한다.
ET 모둠별 사진들을 비교 하면서 다양한 질문을 만들고 대답해 보자.
- 인형의 사진을 보고 LED 조명의 위치를 유추해 보자.
- 광원의 위치에 따른 인형의 모습이 다양하게 나타나는 이유를 발표해 보자.
- 보고 싶은 인형의 면을 보기위한 LED 조명의 위치를 이야기해보자.
- LED 조명 없이 인형을 볼 수 있는가?
- LED 조명은 직접 볼 수 있는가?
Tip!
등의 앱 사용
정리 (5 분)
CD 오늘 수업으로 알게 된 사실을 모둠별로 적어서 앱으로 보낸다.
Tip! 교과서적인 내용도 좋고, 모둠별로 특색있는 경험을 적어도 됨.
Tip! 다른 모둠에서 생각하지 못했던 사실 등 창의적인 내용에 대해서는 강화의 피드백을 제공한다.
ET 학생들의 발표 내용을 정리하면서 우리가 물체를 보는 과정과 광원에 대한 대해 한 번 더 정리한다.
중심과목 과학 학교급/학년(군) 중학교/1 학년 중심과목
성취기준 영역
[중학교] 바. 빛과 파동 중심과목 성취기준
[9과06-02] 물체의 색이 빛의 삼원색으로 합 성됨을 관찰하고, 영상 장치에서 색이 표 현되는 원리를 설명할 수 있다.
<탐구 활동> 빛의 합성 탐구하기
주제(단원)명 물체를 보는 과정 차시 4/21
학습목표 Ÿ 영상 장치에서 다양한 색이 표현되는 원리를 설명할 수 있다.
연계과목 미술 연계과목
성취기준 영역 빛의 표현
STEAM 요소
S 빛의 합성
T 컴퓨터 화면의 각 화소 마다 LED 전구의 밝기를 조절하는 기술 이해 A 다양한 색깔과 모양의 표현
개발 의도
영상 장치의 화면을 확대하여 다양한 색이 표현되는 원리를 이해할 수 있도록 하였다. 영상 장치의 다양한 색을 확인하고 그 부분을 확대하여 어떤 색의 LED 가 켜져 있는지 확인한 후 학습지에 표시하면서 다양한 색의 표현 방법을 이해한다.
컴퓨터 화면이나 스마트 기기의 화면을 보면 다양한 색깔을 표현하고 있는데, 영상 장치에서 여러 가 지 색을 표현하는 원리를 활동을 통해 알 수 있도록 하였다.
기존에는 확대경을 이용해서 화면을 확대하는 방법을 사용하였는데, 스마트 폰 카메라의 발달로 보다 손쉽게 화면을 확대하고 색 표현의 원리를 알 수 있게 된 점에 착안하여 수업을 구성하였다.
먼저 빛의 삼원색과 그 삼원색 중 두 가지 색의 합성을 컴퓨터 화면의 색깔 표현 방법을 이용해 정확 히 표현하고 스마트 폰의 카메라로 확대하여 학습지를 작성한다.
빛의 삼원색을 각각 켜거나 끄는 방법으로 이용하여 표현할 수 있는 색은 8 가지지만, 화면을 확대하 는 방법으로 다양한 색깔이나 모양 등이 화면에서 어떻게 표현되는지 관찰하고 이를 촬영하여 친구들과 비교해 볼 수 있도록 하였다.
학생들에게 친숙한 컴퓨터 화면이나 스마트폰의 화면을 확대하여 화면에서 다양한 색이 만들어 지는 원리를 자연스럽게 이해하도록 하였다.
STEAM 학습준거
상황 제시
상 황 제 시
- 컴퓨터 화면을 스마 트폰 카메라로 확대하 여 다양한 색깔이나 모양에 따라 빨강, 녹 색, 파랑(RGB)의 LED 전구가 켜지고 꺼지는 것을 확인한다.
창 의 적 설 계
창의적 설계 - 컴퓨터 화면에서 다 양한 색깔과 모양이 표현되는 원리를 이 해하고 다양한 색깔 과 모양이 확대된 모 습을 등의 앱을 통해 서로 공유하면 서 감상평이나 칭찬 메모를 붙여준다.
감 성 적 체 험 - 컴퓨터의 프로그램으로 화면의
색을 수치로 설정한 후 화면을 확대하여 보이는 RGB 전구의 모습과 수치와의 연관성을 알아 본다.
- 앱을 활용하여 학생들의 자료를 공유한다.
감성적 체험
과정 유의점
도입 (5 분)
CD 미러링 장치가 연결된 스마트폰 카메라로 노트북 화면을 확대하거나 확대한 화면을 축소하여 빨강(R), 녹색(G), 파랑(B)의 LED 전구를 확인한다.
Co 노트북 화면에 화려한 색깔의 앵무새가 있습니다. 화려한 색깔은 어떻게 표 현되는 걸까요?
Co 학습 목표 제시
- 영상 장치에서 다양한 색이 표현되는 원리를 설명할 수 있다.
Tip! 미러링 장 치 이용
전개 (35 분)
Co 영상장치의 화면에서 색의 표현 원리 알아보기 - 노트북에 파워포인트 프로그램을 실행한다.
- 바탕화면의 색깔을 아래와 같이 설정한 후 표의 빈칸을 완성한다.
빨간색 녹색 파란색 노란색노란색 자주색 하늘색 흰색
빨강(R) 255 0 0 255 255 0 255
녹색(G) 0 255 0 255 0 255 255
파랑(B) 0 0 255 0 255 255 255
- 스마트폰 카메라로 최대한 확대하여 사진을 찍어 본다.
- 사진에 찍힌 대로 학습지에 수성 싸인펜으로 따라서 색칠하고 표의 빈칸에 수치를 기입하여 표를 완성한다.
- 켜진 LED 조명(RGB)의 각 수치를 표 아래의 빈칸에 적어본다.
- 색깔에 따라 몇 가지 조명이 어떤 밝기로 켜졌는지 수치와의 연관성을 이야 기해 본다.
Tip! 스마트폰 카메라의 성능이나 찍는 사람에 따라 LED 전구의 색깔이 또렷하게 찍히지 않을 수 있지만 빨강, 녹색, 파랑의 순서와 켜진 정도는 구분할 수 있음.
CD 제시된 색깔 이외에도 다양한 색깔이나 모양, 색깔이 섞여있는 부분 등을 다양하게 촬영하여 등의 프로그램에서 비교해 본다.
ET 에 올려진 다양한 사진을 비교해 보면서 컴퓨터 화면에서 색이 표현되 는 원리나 더 알고 싶은 점 등을 이야기해 본다.
- ‘배경서식 > 단색 채우기> 색 선택(다양한 색 선택) > 다른 색’에서 표현한 색의 RGB 수치를 확인한다.
- RGB 의 수치와 LED 전구의 밝기를 비교하여 서로 비례하는지 알아본다.
- 다양한 색깔이나 모양의 표현이 결국 세 가지 색깔의 LED 전구가 어떻게 켜 지느냐에 달려있다는 사실을 알도록 한다.
Tip! 태블릿이
나 스마트폰 화면의 색깔 표현 방식은
노트북 모니터와 다를
수 있으므로 노트북 화면을 사용하는 것이
좋음.
Tip!
, 등의 앱 사용
정리 (5 분)
Co 확대한 사진 중 재미있거나 특이한 사진을 앱으로 모은다.
CD 여러 모둠에서 올린 사진을 보면서 감상평이나 칭찬 메모를 붙여준다.
Tip! 너무 특이한 사진에 집착하여 수업 내용의 핵심이 흐려지지 않도록 한다.
Tip! 수업 후에도 감상과 메모를 붙일 수 있도록 한다.
ET 아름다운 색깔이나 모양이 표현되는 원리를 이해하여 차시의 ‘LED 를 이용 한 아크릴 조명 만들기’ 시간에 활용해 보도록 한다.
Tip! 전체 진행 상황에 따라 생략할 수 있 음.
중심과목 과학 학교급/학년(군) 중학교/1 학년 중심과목
성취기준 영역
[중학교] 바. 빛과 파동 중심과목 성취기준
[9과06-02] 물체의 색이 빛의 삼원색으로 합 성됨을 관찰하고, 영상 장치에서 색이 표 현되는 원리를 설명할 수 있다.
<탐구 활동> 빛의 합성 탐구하기
주제(단원)명 빛의 합성 차시 5/21
학습목표
Ÿ 인형을 넣은 어둠상자에 LED 조명을 설치할 수 있다.
Ÿ 어둠상자 속의 인형을 촬영하는 과정을 LED 빛의 경로를 이용하여 설명할 수 있다.
Ÿ LED 의 빛이 촬영되는 경로를 설명할 수 있다.
연계과목 미술, 기술 연계과목
성취기준 영역 빛과 표현
STEAM 요소
S 빛의 합성, 회로의 연결
T LED 전구의 색깔과 점등 시간을 아두이노의 프로그램으로 제어 E 아두이노의 회로와 LED 전구를 전선으로 연결
A LED 전구로 다양한 색깔의 빛을 이용하여 조명으로 표현 M 논리적인 장치 제어 코딩
개발 의도
LED 의 색깔 표현 원리를 학습한 후 아두이노를 이용하여 LED 의 색깔과 점등 시간을 학생들의 의도대로 자유롭게 제어하면서 다양한 용도의 조명으로 제작해 보고자 하였다.
모형 건축물의 간접 조명이나 탁상용 조명 등으로 활용할 수 있을 것이다. 다양하게 색깔이 변하는 조명에 비친 주면 사물의 색깔이 어떻게 변하는지 관찰하고 이유를 설명해 본다.
학생들은 지금까지 LED 조명을 이용하여 빛의 경로와 물체를 보는 과정, 영상 장치에서 여러 가지 색 을 표현하는 원리 등을 학습하였다. 학생들이 단순히 빛을 표현하는 방법을 아는 대서 그치지 않고 자신 이 원하는 빛을 표현할 수 있도록 수업 내용을 구상하였다.
간단한 초소형 컴퓨터 기판인 아두이노에 LED 전구를 연결하여 간단한 프로그래밍으로 LED 전구를 제 어할 수 있도록 하였다. 학생들은 컴퓨터를 사용할 수 있는 공간에서 아두이노와 LED 가 연결된 장치를 컴퓨터와 연결하고 공개된 코드를 응용하여 다양한 색깔의 빛을 표현할 수 있도록 한다. 또한 공개된 코 드를 응용하여 빛이 비치는 시간 등도 함께 제어할 수 있도록 한다. 현재 공개된 자료에 의하면 블루투 스를 이용해 스마트폰 앱으로도 색깔을 자유롭게 바꿀 수 있다.
다양한 색깔의 조명에 비친 주변 사물들의 색깔 변화를 관찰하고 우리가 사물의 색깔을 볼 수 있는 원 리에 대해 생각해본다.
아두이노로 LED 의 색깔과 작동 시간을 제어할 수 있는 수준이 된 후에는 이를 이용하여 기술 시간에 제작한 모형 건물의 조명으로 사용하거나 아크릴판에 빛을 비추어 탁상용 조명 등으로도 사용할 수 있 다. 기본적인 아두이노의 설치와 LED 장치의 제어 방법을 익힌 후 다양한 방법으로 응용할 수 있을 것 이다.
STEAM 학습준거
상황 제시
상 황 제 시
- 아두이노와 이에 연 결된 LED 를 이용한 사례를 찾아본다.
- 다양한 색깔의 빛을 내는 LED 조명을 만 들 수 있을까?
- 원하는 색깔의 빛으 로 어떤 일을 할 수 있는지 생각해 본다.
창 의 적 설 계
창의적 설계 - 아두이노와 LED, 컴 퓨터 프로그램을 이 용하여 원하는 색깔 의 빛을 시간과 함께 제어할 수 있다.
- 제어 가능한 조명이 적용된 다양한 형태 의 작품을 제작하고 공유한다.
감 성 적 체 험 - 원하는 색깔의 빛을 합성해 내
는 방법을 생각해 본다.
- 원하는 시간동안 빛을 비출 수 있는 제어 방법을 생각해 본다.
- 조명의 색깔과 시간을 제어할 수 있는 프로그램을 어떤 곳에 적용하여 할지 생각해 본다.
감성적 체험
과정 유의점
도입 (5 분)
Co LED 조명을 이용한 조명 만들기 동영상을 시청한다.
- 다양한 색깔의 조명들이 RGB 의 어떠한 조합으로 만들어 졌는지 이야기해 볼 수 있을까요?
- 몇 가지의 화면에서 조명의 색깔 조합을 이야기해 보도록 한다.
Co 학습 목표 제시
- 아두이노와 LED 전구를 이용하여 원하는 색상의 빛을 표현할 수 있다.
- 프로그램으로 색깔과 시간을 제어할 수 LED 조명을 만들 수 있다.
- 다양한 색깔의 조명에 비친 사물들의 색깔 변화를 관찰하여 물체의 색이 다 양하게 보이는 까닭을 알 수 있다.
Tip! 다양한 색 깔의 LED 조 명이 나오는 동영상 준비
CD
전개 (35 분)
Co 간단한 아두이노 소개
- 아두이노에 대해 간단히 소개한다.
Co 아두이노 설치 및 LED 연결
- 순서에 따라 아두이노를 컴퓨터에 설치한다.
- LED 를 아두이노와 연결한다.
CD 공개된 코딩 소스와 스마트폰 어플리케이션을 이용하여 LED 를 제어한다.
- 간단한 코딩 작업을 통해 LED 로 다양한 색깔의 빛을 합성해 낼 수 있다.
- LED 가 켜지는 시간을 제어할 수 있다.
- LED 조명이 설치되는 용도에 따라 다양한 색깔과 시간으로 코딩해 본다.
Tip! 배경 음악에 맞추기, 사물이나 글자의 색깔에 따라 변화
ET 다양한 색깔과 시간의 제어로 표현되는 LED 에 의해 미리 준비된 주변 사 물의 색깔이나 형태가 변하는 모습을 관찰한다.
Tip! 아래의 활용 예를 미리 준비하여 체험하도록 한다.
- 건물 모형의 조명으로 활용
- 색깔이 또렷한 사물의 색깔이나 형태가 변하도록 활용 - 색깔이 다른 글자가 보이거나 사라지게 활용
ET 제작된 LED 조명을 어떻게 응용할 수 있는지 모둠별로 토의해 본다.
아두이노 설치 및 LED 연결 PPT 자료
Tip! 윈 도 우 , 맥 OS 모두 노 트북 제어 가 능
Tip! 모형 건물 이나 색깔이 또렷한 사물미 리 준비한 등의 앱 사용
정리 (5 분)
ET 아두이노와 LED 조명을 연결하여 간단한 코딩과 스마트폰 어플리케이션으 로 색깔과 발광 시간을 제어해 본 소감 발표
CD LED 조명의 색깔을 원하는 대로 바꿀 수 있나요?
CD 조명의 색깔이 변할 때 주변 사물의 색깔은 어떻게 되나요?
ET LED 조명의 색깔과 발광 시간을 제어 하여 “자유의 마을 건설”에서 조명으 로 활용될 수 있는 다양한 아이디어를 생각해 보세요.
Tip! 작은 부품 등이 훼손, 분 실 되지 않도 록 주의
3. [6-19차시] 기술 영역
중심과목 기술 학교급/학년(군) 중학교/1 학년
중심과목 성취기준
영역
[중학교] Ⅵ. 생산 기술의 세계 중심과목 성취기준
[9기가04-01]생산 기술이 인간 생활에 유용한 산출물을 만들어 내는 것을 이해하고 하위 요소인 재료, 설계, 공정을 설명한다.
[9기가04-06]건설 기술의 특징과 발달 과정을 이해하고 최신 건설 기술을 탐색하여 건설 기술의 발달 전망을 예측한다.
[9기가04-07]건설 기술과 관련된 문제를 이해하고, 해결책을 창의적으로 탐색하고 실현하며 평가한다.
프로젝트명 TinkerCad로 설계하고 STEAM으로 만드는
남북한 공동도시 건축물 만들기 프로젝트 차시 6-19/21 프로젝트
목표
Ÿ TinkerCad 로 설계하고 LED 램프를 설치한 남북한 공동도시의 건축물 모형을 만들 수 있다.
연계과목 사회, 과학, 수학, 미술 연계과목 성취기준 영역
STEAM 요소
S 아두이노를 통한 LED 램프 S 남북한의 교류 상황 인식 T 건설기술의 이론과 방법을 적용
E Tinkercad 를 통한 설계와 다양한 재료에 맞는 공구를 사용하여 건축물로 만듦
A 건축물의 외관 구상 및 내부 공간에 들어가는 공간 및 시설에 대한 표현을 일러스트로 그려 설치함
M 건축물 구상 및 Tinkercad 를 통한 설계시 맞춤을 위한 수식 계산 및 원과 관련된 공식 및 피타고라스의 정리 활용
개발 의도
기술교과의 건설기술을 체험하고 창의적인 설계를 통한 건축물 모형 만들기와 함께 모형 안에 LED 의 과학적인 원리를 학습하며 모형 건축물을 학생들이 실생활에서 직접 쓸 수 있도록 LED 램프를 건축물 안에 설치하도록 계획하였음. 건축물을 짓는 장소는 사회적인 상황을 학생들이 인식하는 계기가 되도록 남북한 공동 도시로 가상으로 계획하였음. 창의적인 설계 과정에서 건축물의 미적요소(미술)의 중요성과 설계 과정에서 수학적인 계산과 사고를 할 수 있음.
건축물 모형을 지을 때 여러 가지 재료를 접할 수 있도록 발사목, 폼보드, 아크릴, PVC 필름 등 목재와 플라스틱의 재료가 주어지며 재료에 맞는 기계와 공구를 준비하였음. 프로젝트는 4~5 명이 1 모둠에 되어 수행하며 프로젝트 과정에서 여러 역할을 나누어 하며 기록하도록 함.
STEAM 학습준거
상황 제시
상 황 제 시
- 남북한 상황 인식 및 공동도시 실현의 가능성 및 건축물 설계 제안 - 실용성을 위하여
LED 램프 설치 창 의 적 설 계
창의적 설계
- 사회적 배려
대상자를 위한 공간 에 대한 구상 - 아름다운 건축물이
가지는 가치 알기 감 성 적 체 험 - 도시 건설의 이유를 알고 돗에
필요한 건축물의 종류를 구상 - 건축물의 세부 용도를 정하고
외관과 내부의 모습을 구상 - 구상도 따라 층간 높이에 따른
기둥의 개수를 고려하여 TinkerCad 프로그램을 활용 하여 설계
감성적 체험
