“이 보고서는 2019년도 정부의 재원으로

(1)

2019 융합인재교육(STEAM) 교사연구회 결과보고서

2019. 11. 15.

시량초등학교

(2)

(3)

“이 보고서는 2019년도 정부의 재원으로

한국과학창의재단의 지원을 받아 수행된 성과물임 ”

(4)

목 차

1. 요약문

··· 1

2. 서론··· 1

3. 연구 수행 내용 및 결과··· 2

가. 연구 수행 내용 ··· 2

1) 스팀 교사연구회 협의회 및 스팀교육 활성화 활동 ··· 2

2) 프로그램 개발 및 적용 ··· 7

나. 연구 수행 결과 ··· 11

1) STEAM 태도 변화 및 만족도 검사 ··· 11

4. 결론 및 제언 ··· 13

5. 참고문헌··· 13

[부록]

부록1. STEAM 프로그램 개발 내용 및 결과물(교수학습지도안, 교사용 참고자료, 학생용 활동지) 부록2. 프로젝트 수업 활동 사진

부록3. 회의록

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1. 요약문

3D 프린팅은 4차 산업혁명을 실현하는 핵심기술로 제조업 등 다양한 분야의 확산으로 급성장 중이다. 특히 복잡한 형상의 디자인과 출력이 가능하며, 자유자재로 번거로움 없 이 설계 변경이 가능하다. 이러한 3D 프린팅의 특징을 잘 활용하면 창의적, 융합적 사고 력을 기르기 위한 STEAM 융합 교육에 다양하게 접목시킬 수 있다.

기존 실과의 노작 활동이나 미술의 만들기 활동은 제작 도구의 활용 실습이나 이미 정 해진 결과물을 제작하는 활동에 중점이 있었다. 그러나 융합적 사고력을 바탕으로 일상생 활의 문제를 해결하기 위해 상상하고 문제 해결 방법을 현실 속에서 구현하기 위해선, 지 식을 학습하기 보다는 지식을 창조하는 교육이 이루어져야 한다. 이러한 점에서 학생들의 흥미와 창의성을 극대화 할 수 있는 3D 프린팅은 좋은 교육 도구로 활용될 수 있다.

이에 『3D프린터를 활용한 다양한 학용품 만들기』프로그램 개발을 통해 3D 프린팅을 활용한 STEAM 수업을 현장에서 바로 적용할 수 있게 하여, 교과서에서 나오는 제작 학 습 자료의 한계성을 극복하고자 하였다. 또한 학생들이 자기만의 학용품을 제작하면서 창의적 사고와 소통 능력, 융합적 사고력을 기를 수 있도록 하였다.

2. 서론

가. 연구의 필요성

창의적으로 모델링한 학용품 등을 3D 프린터로 출력하여 창의적 문제해결력을 기르고 학년 특성에 맞는 메이커 활동과 접목한 STEAM 프로그램 개발

나. 연구의 목적

◦ 3D 프린터 활용 메이커 프로그램 개발 및 적용하여 미래사회 핵심역량을 키운다.

◦ 비쥬얼 씽킹 과정을 거쳐 만들어진 프로토타입의 학용품을 공유하고 피드백하는 과정으 로 학생의 성장을 지원한다.

◦ 메이커 교육을 접목한 단계별 지도안 및 학습자료를 개발한다.

다. 연구의 범위

◦ 대상학년: 초등학교 5-6학년

◦ 적용교과: 국어, 과학, 미술, 실과 내용적 통합 운영

◦ 비쥬얼 씽킹 3D 모델링 교육 자료 개발

◦ 스팀교사연구회 협의회 운영: 지속적 협의회 및 워크숍 개최를 통한 프로그램 개발 및 피 드백을 통하여 프로그램 질 향상

○ 다양한 지역 사회 과학 축제 등에 참여하여 부스운영에 개발된 프로그램을 적용함.

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3. 연구 수행 내용 가 . 연구 수행 내용

1) 스팀 교사연구회 협의회 및 스팀교육 활성화 활동 역량강화 스팀 교사연구회 연수 운영

◦창의융합교육 수업적용 사례와 메이커 활동을 위한 3D 프린터 활용 연수 - 일시: 2019.4.17.(수) 15:00~16:50

- 장소: 시량초등학교 꿈샘둥지 - 참여 인원: 교사 18명

- 내용: 2015 개정교육과정에 따른 창의융합교육(STEAM) 수업 적용 사례를 통한 참학력 신장을 위한 교원 역량 향상, 융합 수업을 위한 실제 적용 사례 공유를 통한 메이커 문화 확산

운영과제 관련 연수 운영

◦융합교육 지도 방법과 지도 사례 연구회원 연수 - 일시: 2019.7.8.(월) 15:00~17:00

- 장소: 시량초등학교 학습도움실 - 참여 인원: 교사 15명

- 내용: 메이커 수업을 통한 창의융합 교육 실제와 리틀비츠를 활용한 메이커 교육 체험

메이커와 함께하는 스팀 연수

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역량강화 스팀 교사연구회 협의회 ◦지역 연구회 연계 스팀 워크숍 운영

- 일시: 2019.7.10.(수) 16:00~18:00 - 장소: 예산중앙초등학교 과학실

- 참여인원: 교사 12명(예산군 메이커교사연구회 협력 추진)

- 내용: 적정기술, 업사이클링의 교육 적용 사례 탐색, LITER OF LIGHT 운동 이해 및 모저 램프 제작 체험, 메이커교육 요소 분석 및 프로그램 개발 연구, 머그프레스 활용 연수

지역 연구회 연계 스팀 연구회 워크숍 모습

◦1차 협의회 운영

- 일시: 2019.9.6.(수) 16:00~18:00 - 장소: 시량초등학교 컴퓨터실 - 참여인원: 교사 7명

- 내용: 비쥬얼 싱킹! 3D 프린터를 활용한 다양한 학용품 만들기, 3D프린터 작동 원 리와 Thingiverse이미지 출력하기, 6차시 내용의 수업 자료 제작, 상상이룸 교육 추진 방향 설정

- 역할분담

수업 지도안 구안 및 작성

프로그램 개발 및

키트 개발 프로그램 수업 적용 및 검증 우진석 , 박정웅 우진석 , 박정웅, 권유석,

김영환 , 정헌구, 배상천 정헌구 , 배상천

예산군 스팀 연구회 워크숍 모습

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◦마인크래프트로 하는 게이미피케이션 융합교육 역량 강화 워크숍 - 일시: 2019.9.25.(수) 15:30~17:00

- 장소: 예덕초등학교 3학년 교실

- 참여인원: 교사 8명(예산군 메이커교사연구회 협력 추진)

- 내용: 마인크래프트로 활용한 미래도시 건설 프로젝트 탐구, 공작활동 및 형상화의 틀을 벗어난 디지털 메이킹의 브랜드화 및 창작과 공유의 상상이룸교육 실현

게이미케이션 응용 스팀 연구회 워크숍 모습

◦2019 예산군교육박람회 운영을 위한 협의회 운영 - 일시: 2019.10.15.(화) 16:00~18:00

- 장소: 예산교육지원청 제2회의실

- 참여인원: 교사 11명(예산군 메이커교사연구회 및 SW교사연구회 협력 추진) - 내용: 연구회 간 협력을 통한 융합인재교육을 위한 부스 운영 프로그램 검토

융합교육으로 SW 상상이룸교실 부스 운영 1번) 3차원 미래의 예당호 만들기

2번) 친환경 나무샤프 만들기 3번) 사과 컵받침 만들기 4번) 나만의 기념 주화 만들기 5번) 사랑 가득한 머그컵 만들기

6번) 우리 고장 상징꽃 만들기

7번) 예산 구석구석 가상현실 체험하기

8번) 우리 고장 노래와 함께 예산 10경 여행하기 9번) 나만의 청소 로봇 만들기

10번) 살고 싶은 미래 예산 만들기

지역사회 융합교육 활성화를 위한 스팀 연구회 협의회 모습

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지역 사회 연계 스팀교육 활성화

◦2019 마을교육공동체와 함께하는 똘뱅이장터 & 메이커 축제 부스 운영 - 일시: 2019.5.18.(토) 13:00~16:30

- 장소: 당진초등학교 운동장 및 당진학생회관(체육관) - 참여인원: 학생 200명

- 내용: 융합교육을 위한 다양한 아이디어들을 모아 지역사회 부스 운영에 참여함.

총 14개의 부스 프로그램 중 3D펜을 활용하여 나만의 액세서리 제작하기, 리틀비츠 활용해 간단한 전자회로를 구성하여 소리로 동작하는 등 만들기, 지무로봇의 알고리 즘 이해를 바탕으로 지무로봇을 조종하여, 세계 지도 위의 여러 나라를 여행하는 체 험 3개 프로그램을 본 연구회 회원이 운영하여 스팀교육 활성화를 위한 홍보함.

메이커를 활용한 융합교육 부스 운영 모습

◦2019 예산군 청소년 e-스포츠 축제 내의 융합교육 체험 부스 운영 - 일시: 2019.7.20.(토) 09:00~16:30

- 장소: 삽교국민체육센터 2층

- 참여인원: 학생 300명, 학부모 100명

융합교육 체험 부스 운영 모습

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◦충남과학창의축전 내의 융합교육 체험 부스 운영 - 일시: 2019.10.18.(금)-10.20.(일) 09:00~17:00 - 장소: 충청남도과학교육원

- 참여인원: 학생 200명

- 내용: 마인크래프트로 만드는 친환경 미래도시

융합체험 부스 운영 모습

◦예산교육박람회 역사를 이어 예산의 미래로 - 일시: 2019.11.6.(수)~11.7.(목) 09:00~16:00 - 장소: 예산군 윤봉길 체육관

- 참여인원: 학생 1000명

- 내용: SW와 상상이룸교실을 통해 창의융합 교육 체험 제공

지역사회 연계 스팀체험 부스 운영 모습

(11)

2) 프로그램 개발 및 적용

여러 차례의 협의회를 통한 피드백과 전문가 초청 역량 연수를 바탕으로 본 연구회에서 개 발한 프로그램을 다음과 같이 연구회 소속 학교들에 적용 및 분석하였다.

◦프로그램 구성 개요

스팀과 메이커교육은 그 목적과 뜻이 다르지만, 메이커 활동을 적절히 이용한다면 스팀교육 을 강화하거나 학생 중심 활동을 이끌 수 있다. 메이커 교육자체가 어렸을 적부터 꾸준히 접하 고 다양하게 시도해봄으로써 구현이 가능해지며, 무엇인가를 만들어보는 것을 좋아하는 초등학 생 시기에 메이커 교육은 더할 나위없이 학생들의 흥미와 호기심을 자극할 것이며 이를 활용 한 스팀교육 또한 그 의미가 커지게 될 것이다.

본 주제에서는 3D프린터가 보급 되고 있는 추세에 따라, 3D모델링을 통해서 자기가 필요 로 하는 자신만의 학용품을 만드는 활동에 중점을 둔다. 본 주제 활동을 통해서 2차원 표현 활동에 머물러 있던 점을 3차원 공간 표현활동을 통해 공간능력, 창의적 사고능력, 문제 해 결능력을 기르고자 한다.

STEAM 프로그램

구분

프로그램명

초등 실과 비쥬얼 씽킹! 3D프린터를 활용한 다양한 학용품 만들기

학교급

초등학교

대상 학년 (군)

^5-6학년

중심과목

실과

중심과목

성취기준 영역

[초등학교] [5~6학년군] 기술활용

연계과목

미술 국어 과학 수학

연계과목 성취기준 영역

[초등학교] [5~6학년군] 표현

[초등학교] [5~6학년군] 듣기와 말하기 [초등학교] [5~6학년군] 전기의 이용 [초등학교] [5~6학년군] 도형

개발계획

주제 연번 차시

(시수) 과목 연계 (안)

1 3 미술(1.5) + 실과(1.0) + 과학(0.5) 2 3 실과(1.5) + 미술(1.0) + 수학(0.5) 3 3 국어(1.5) + 미술(1.0) +실과(0.5)

적용결과 차 시

주제 및 프로그램명

차 시

주제 및 프로그램명

차 시

주제 및 프로그램명 1-3

3D 프린터 탐구하고 비쥬얼싱킹하기

4-6

_{학용품 모델링하기}^{나만의 다양한}

7-9

_{공유하고 발표하기}^{나만의 작품}

◦프로그램 목표

- 3D프린터 개념과 기술적 작동 원리를 알 수 있다.

- 3D모델링을 활용하여 창의적으로 제품을 설계할 수 있다.

- 3D프린터를 이용하여 나만의 학용품을 제작할 수 있다.

- 다른 사람이 만든 학용품과 비교하며 설명할 수 있다.

- 평가를 통해 피드백을 할 수 있다.

(12)

◦프로그램 개발 및 적용 역할분담

수업 지도안 구안

및 작성

프로그램 개발 및

키트 개발 프로그램 수업 적용 및 검증 우진석 , 박정웅 우진석 , 박정웅, 권유석, 김영환,

정헌구 , 배상천 연구회원

◦융합적 활동 요소

 3D프린터의 개념과 작동 원리 알기

 Gcode 및 서포트활용하여 3D모델링 출력하기

 FDM방식 3D프린터 작동시키기

 3D모델링을 활용하여 창의적으로 학용품 디자인하기

 여러 가지 도형을 활용하여 학용품 설계하기

◦적용 대상 및 일정

프로그램 적용대상

연구회 회원 학교 (5-6학년)

덕산초 16명, 시량초 20명

대흥초 10명, 신양초 10명, 웅산초 10명 (총합 66명)

적용시수

학생당 평균 2~3시간 (프로그램 총 7시간)

적용일정

6월 1주 ∼ 10월 3주

◦학생 평가 계획

다양한 평가를 할 수 있는 평가지를 개발하고 이를 통해 역량중심의 과정 중심의 학생 평가가 이루어질 수 있도록 한다.

시기 수업 중 수업 후

방법 자기평가, 상호평가, 산출물평가, 관찰평가 설문 조사(만족도)

도구 자체 개발 평가지 자체 개발 프로그램 설문지

◦학교생활기록부 기재 방안

학교생활기록부에는 해당되는 수업에 관찰되는 태도나 행동 등을 자세히 기술하되, 학생의 성장에 중점을 두어 자세히 서술하도록 한다.

구분 적용대상 기재 방법

단위학교 연구회 회원 학교 해당 차시의 수업을 진행하면서 자체 개발한 평가 자료를 활용하 여 관찰 평가 한 후 생활기록부의 교과발달상황에 기록함. 지역사회 학교 지역사회 희망 학생 해당 학생에게 프로그램 이수 확인증을 발급하여 주면 해당 학생

의 담임이 추후 반영함

(13)

◦프로그램 단계

3D프린터의 원리를 파악하고 비쥬얼 씽킹 3D모델링을 통하여

다양한 학용품을 설계하고 제작할 수 있으며 문제를 해결하는 태도를 함양할 수 있다.

경험하기 (Step 1~3)

3D프린터 작동원리 알아보기 (Experience)

3D프린터로 만들 물품 상상하기 (Mind set)

Thingiverse이미지 출력하기 (Tinkering)

만들기 (Step 4~6)

다양한 아이디어 산출하기 (Co-creating)

3D모델링 기본기능 파악하기 (Skill set)

다양한 학용품 만들기 (Making)

공유하기 (Step 7~9)

내 작품 살펴보기

(Reflection) 발표하기

(Show case) 평가하기 (Assessment)

◦ 프로그램 주요 역량

단계 핵심 질문 주요 역량

나 . 연구 수행 결과

◦연구 수행 결과

-연구 수행 과정에서 1명의 파견교사가 발생하여 2개 학급의 사후 검사를 실시하지 못하 였으나, 다양한 학급에서 본 연구를 적용할 수 있었다.

구분 수행 결과

교수학습지도안 개발 차시 총 9차시

수업 적용 일정

2019. 6. 1. ~ 2019. 10. 3.

(STEAM 수업)수혜학생 수 덕산초 16명, 시량초 20명, 대흥초 10명, 신양초 10명, 웅산초 10명

학생 태도검사

사전검사 6월 26일, 10개 학급(95명) 실시 완료 사후검사 10월 31일, 8개 학급(67명) 실시 완료

(교사 1명 파견으로 2개 학급의 사후 검사 미실시)

학생 및 교사 만족도조사 10월 28일 실시 완료

교사연구회 STEAM 행사 개최

2019.7.20. 예산군 청소년 e-스포츠 축제 융합교육 부스 2019.10.18. 충남과학창의축전 융합교육 체험 부스 2019.11.6. 예산교육박람회 SW․상상이룸 스팀 부스

2019.10.24. 5교시, 6교시(13:10~14:40) 지역사회 수업공개

논문 또는 학술대회 해당 없음

특허출원 (국외, 국내) 해당 없음

◦효과성 검증 방법

학생들은 과학 창의 재단에서 STEAM 태도 검사를 실시하였기 때문에 학생들에게 중복된 검사를 시행하지 않고, 본 연구에서 다룬 3D 모델링 기초 능력과 프린터의 활용 능력에 관한 설문을 사전검 사는 4월 사후검사는 10월에 시행하였다. 실험 집단의 학교 규모와 학생 수가 비슷한 비교 집단을 선정하여 일원공변량 분석을 하였다.

1. 실험 집단: 시량초, 웅산초, 대흥초, 덕산초 4-6학년 67명 2. 비교 집단: 양신초, 구만초, 평촌초, 봉산초 4-6학년 75명 3. 검사 방법: 설문지 활용

<표 5 > 효과성 검증 설계

구분 사전검사 처치 사후검사

프로그램 적용 학생

양적 X1 양적

O1, O2

∙3D 모델링으로 학용품 디자인

∙슬라이싱 프로그램을 통해 3D 프린터 출력 O1, O2

O3: 질적인 효과(양적): 설문

STEAM 교육에 대한 흥미, 자신감, 인성, 재미, 몰입, 지적 능력에 대한 여러 측면의 만족도 및 수업목표 도달 등 능력 향상 측정

(

O

₁: 3D 모델링 기초 능력 검사,

O

₂: 3D 프린터 활용 능력,

O

₃: 만족도 검사)

(16)

◦효과성 검증 결과

- 3D 모델링으로 학용품 디자인 기본 능력 효과 분석 결과

아래에서 제시된 바와 같이 관찰한 학용품을 가지고 다양한 디자인을 한 실험집단의 평균이 비교집단보다 높음을 알 수 있다.

(N=142) 3D 기초

능력검사 대상학급 학생수 사전검사 사후검사 조정된 사후검사

평균 표준편차 평균 표준편차 평균 표준오차

전체 실험집단 67 18.75 3.49 21.63 1.93 21.50 .40 비교집단 75 18.31 3.84 18.63 3.18 18.75 .40

- 3D 프린터 활용 능력

슬라이싱 프로그램의 이해도를 높이는 활동이 효과가 있음을 알 수 있었다.

(N=142)

대상학급 학생 수

사전검사 사후검사 조정된 사후검사

평균 표준편차 평균 표준편차 평균 표준오차

전체 실험집단 67 19.06 3.19 20.69 2.89 20.17 .37 비교집단 75 17.63 4.32 18.56 3.31 19.08 .37

◦만족도 조사 결과

- 적용 교사 및 학생 의견

☺ 교사 김○○: 관찰한 학용품을 3D 모델링으로 디자인하고 3d프린터로 출력할 수 있다는 사실을 통해 학생들이 흥미를 느낌.

☺ 교사 한○○: 프로그램 사용에 어려움을 느끼는 교사를 위한 다양한 영상 자료를 제공 하였으면 함.

☺ 교사 최○○: 3D 모델링의 경우 교육과정 재구성을 통해 프로젝트 활동으로 진행할 필요가 있음.

☻ 4학년 김○○: 모델링을 내 마음대로 할 수 있다는 것이 신기함.

☻ 4학년 최○○: 내가 머리로 생각한 창의적인 학용품을 만들 수 있었음.

☻ 5학년 구○○: 3D 프린터로 출력되는 것이 신기하였고, 내가 발명하고 싶었던 학용 품을 실제로 만들 수 있게 되어 재미있었음.

☻ 5학년 최○○: 미래 사회는 어떻게 변해있을지 생각하면서 3D 프린터를 이용한 직 업이 더욱 많아질 것 같다고 생각함.

☻ 6학년 임○○: 어렵게만 생각했었는데 실제로 해보니 흥미로웠고 앞으로 계속 실력

을 쌓아서 내가 만든 모델링 디자인을 다른 사람에게 공유해주고 싶음.

(17)

4. 결론 및 제언

가. 결론

5명의 회원 모두 각기 다른 학교에 근무하고 있고, 이와 함께 지역사회와 함께하기 위해 다 른 연구회와 연계하여 운영하느라 추진 과정에서 어려움이 있었지만, 그만큼 시너지를 불러일 으킬 수 있도록 각 회원의 개성과 장점을 극대화할 수 있었다. 꾸준한 워크숍 및 협의회를 추 진하여 동학교에 근무하는 선생님만큼 긴밀한 협조와 의사소통이 가능할 수 있었다.

또한 스팀교육의 전문가를 초청하여 자문을 받으며 STEAM 프로그램에 관심 있는 교사들이 모여 각자 개발하거나 적용하고 있는 프로그램을 설명하고 피드백 받으면서 연구하는 즐거움 을 느낄 수 있었다.

미래 사회의 변화를 느끼며 메이커교육을 수단으로 STEAM 프로그램을 개발하고 학생들에게 프로젝트 학습을 진행시키면서, 각 학교만의 다양한 문화와 결부하여 다양한 결과값들이 나오 는 것을 알 수 있었따. 학생들에게 STEAM프로그램에 이어 메이커교육을 적용해보면서 부족한 점은 더욱 연구를 하고 다른 지역의 스팀연구회의 도움과 컨설팅을 받으면서 교사와 학생 모 두 성장할 수 있었다.

본 연구에서 활동하며 얻은 산출물 등을 통해 각 지역사회에 참여하여 다양한 부스운영과 더불어 스팀교육에 대한 설명을 통해 융합교육의 활성화를 위해 노력하였고, 학생과 학부모 들의 만족도가 높았다는 것에 만족감을 느꼈다.

농산어촌의 소규모 학교의 특성 상 STEAM 프로그램과 같은 융합체험적 요소를 가미하기 비교적 용이하고, 함께 할 수 있기 때문에 본 연구에서 나온 자료를 바탕으로 3D 프린터 활 용 기반의 다양한 융합교육이 이루어질 수 있다면 미래사회를 대비할 자기주도적 프로젝트 학습이 자연스럽게 될 것이다.

나. 제언

- 스팀(STEAM)과 메이커 교육적 요소를 융합한 본 주제를 적용하기 위한 대상을 선정하기 위해 우선적으로 평소 이러한 주제를 접하기 어려운 농산촌의 소규모 학교를 고려함.

- 다양한 학교에 각기 적용하여 학생, 학부모, 동료교원들의 STEAM에 대한 관심과 이해도가 높아진 점은 장점이나, 설문조사 등 학급 수가 적어 효과성 검증 시에 불리한 점도 있었음.

5. 참고문헌

이경화(2010). 팀프로젝트 중심의 창의적 문제해결 교육과정 개발 연구 보고서. 특허청.

백윤수, 박현주, 김영민, 노석구, 박종윤, 이주연, 정진수, 최유현, 한혜숙 (2011). 우리나라 STEAM 교육의 방향. 학습자중심교과교육연구, 11(4), 149-171.

홍사균, 박하얀(2013). 창조경제에의 국민 참여 확대를 위한 과학기술 인프라 구축방안. 과 학기술정책연구원.

전다은(2017). FDM 3D PRINTING, 영진닷컴.

(18)

[부록1] STEAM 프로그램 개발 내용 및 결과물

비쥬얼 씽킹! 3D프린터를 활용한 다양한 학용품 만들기

1. STEAM 프로그램 개발·적용 교육과정

연번 차시 (중심과목)

2015 개정 교육과정 성취기준

(연계과목) 성취기준 영역 1 1~3/9 [6 미 02-02]다양한 발상 방법으로 아이디어를 발전시킬 수 있다.

(실과) [6실05-06]

기술활용

2 4~6/9 [6 실 05-04]다양한 재료를 활용하여 창의적인 제품을 구상하고 제작한다.

(미술) [6미02-05]

표현

3 7~9/9 [6 국 01-04] 자료를 정리하여 말할 내용을 체계적으로 구성한다.

(미술) [6미02-06]

표현

2. STEAM 프로그램 총괄표(총 9차시)

차시 주요내용

1~3 /9

주제(단원)명 3D 프린터를 활용한 다양한 학용품 만들기(3D 프린터 탐구하고 비쥬얼씽킹하기) 중심교과인 미술과의 성취기준을 달성하기 위한 비쥬얼씽킹을 활용하여 발상방법 을 쉽고 다양하게 이루도록 하였다. 창의적이고 독창적인 발상을 통해 얻어진 아이디어를 3D 프린터로 구체화하여 자기만의 학용품 만드는 활동을 설계하고자 한다.

Co 3D 프린터로 제작한 물품 살펴보기

Co 3D 프린터 종류와 작동원리 알아보기

ET 3D 프린터로 만들려는 나만의 물품 생각하기

CD 3D 프린터로 만들려는 물품 비쥬얼씽킹하기

CD ET 다른 친구와 생각 공유하기

CD 3D 프린터 사용방법 알기

ET CD Thingiverse 이미지 출력하기

ET 3D 프린터로 만들려는 나만의 물품 발표하기

4~6 /9

주제(단원)명 3D 프린터를 활용한 다양한 학용품 만들기(나만의 다양한 학용품 모델링하기) 3D 모델링을 통해서 자기가 필요로 하는 자신만의 학용품을 만드는 활동에 중 점을 두도록 하였다. 본 프로그램을 통해 실과 성취기준 [6 실 05-04]을 중심으로하여 3D 프린 터를 활용하여 창의적인 제품을 구상하고 제작하도록 하며, [6 수 02-10]을 통해서 다양한 입체 도형으로 2 차원 표현활동에 머물러 있던 점을 3 차원 공간표현활동을 통해 공간능력, 창의적 사 고능력, 문제 해결능력을 기르고자 한다.

Co 학교생활 속 학용품 살펴보기

ET 내가 필요한 학용품 구상하기

CD 구상한 학용품 비쥬얼싱킹하고 공유하기

CD 틴커캐드 기본기능 배우기

CD ET 나만의 다양한 학용품 설계하기

CD STL 파일저장 및 Gcode 로 변환하기

CD ET 3D 프린터 산출결과물 평가하기

(19)

3. STEAM 프로그램 차시별 수업지도안

중심과목 미술 학교급/학년(군) 초등학교/6 학년

중심과목 성취기준

영역

[미술] 표현 중심과목 성취기준

[6 미 02-02]다양한 발상 방법으로 아이 디어를 발전시킬 수 있다.

주제(단원)명 3D 프린터 탐구하고 비쥬얼싱킹하기 차시 1~3/9 학습목표 비쥬얼싱킹을 활용하여 3D 프린터로 만들 나만의 작품 아이디어를 발전시킬 수 있다.

생활 속에서 3D 프린터 활용 사례를 통해 작동 원리와 활용 분야를 이해하고 출력할 수 있다.

연계과목 실과, 과학 연계과목

성취기준 영역

[실과] 기술활용 [과학] 전기의 이용

STEAM 요소

S 3D 프린터의 개념과 작동원리 알기 T

E FDM 방식 3D 프린터 작동시키기 A 제작하려는 물품 비쥬얼싱킹하기 M 조형요소 및 원리에 따라 설계하기 개발 의도

3D 프린터로 제작한 물품들을 살펴보고, 3D 프린터로 무엇을 만들 수 있을지 생각해 보도록 한다.

3D 프린터가 어떠한 원리에 따라 작동을 하는지 탐구하며, 실제로 출력해보는 활동에 초점을 맞추어 지도하여 흥미를 갖게하고, 문제해결력을 기를 수 있도록 하였다.

본 프로그램은 비쥬얼싱킹을 통해서 3D 프린터로 만들려는 물품에 대해 자유롭게 생각해보고 작성한다. 그리고 자신의 생각한 아이디어를 구체화 시켜 다양하게 활동하고, 다른 사람과 아이디어를 공유함으로써 사고를 넓히도 록 지도한다.

3D 프린터를 직접 만지면서 출력해보며, 기계의 부품을 자세히 지도하기보다는 전체적인 과정을 직접 체험할 수 있도록 한다.

STEAM 학습 준거

상황 제시

상 황 제 시

•이 물품은 무엇으로 만 들었을까요?

•3D프린터는 어떻게 작 동하는가?

•3D프린터로 나는 어떤 것을 만들 수 있을까?

창 의 적 설 계

창의적 설계

•3D프린터로 만들려는 나만의 물품 발표하기 • 다른사람과 공유하고 보완

하기

감 성 적 체 험

•3D프린터로 만들려는 물품 비쥬얼 싱킹하기

•3D프린터 사용방법 알기

•Thingiverse 이미지를 찾아 출력하기

감성적 체험 7~9

/9

주제(단원)명 3D 프린터를 활용한 다양한 학용품 만들기(나만의 작품 공유하고 발표하기) 소프트웨어 및 메이커교육은 문제해결력를 향상시키는 데 초점을 두지만, 나 혼자 만 생각하고 만들며 사고력을 길러주는 데 목적을 두지 않는다. 함께 생각하며 공유하는 집단 지성에 초점을 두며 다양한 발상방법으로 아이디어를 조직하고(미술), 3D 프린터를 활용하여 다양한 작품을 설계하고 만들며(실과) 다른사람과 공유를 위해 말할 내용을 정리해보며(국어) 다양한 형태의 학용품을 구상하도록 하였다.(수학)

Co ET 내가 모델링한 학용품 점검 및 수정하기

CD 3D 프린터로 출력하기

CD ET 내가 만든 학용품 발표하기

CD ET 서로의 작품 평가하기

ET 제작과정 피드백하고 새로운 활동계획세우기

(20)

학습

과정 교수-학습 활동 학습자료

및 유의점

도입 (15 분)

Co 3D 프린터로 제작한 물품 살펴보기

- 3D 프린터로 제작한 물건을 보고 3D 프린터에 대해 알아본다.

- 3D 프린터로 만들 수 있는 물건은 무엇인지 이야기한다.

Co 3D프린터 종류와 작동원리 알아보기 - 사진영상을 보고 3D 프린터 종류를 살펴본다.

- 3D 프린터가 어떻게 출력되어 물품을 만들 수 있을지 짝토의를 한다.

ET 3D프린터로 만들려는 나만의 물품 생각하기

- 브레인라이팅을 통해 내가 필요한 물품을 다양하게 상상한다.

3 D 프 린 터 사진영상

Tip! 3 D 프 린터로 만든 여러 가지 물 품을 제시한 다.

전개 (90 분)

CD 3D 프린터로 만들려는 물품 비쥬얼싱킹하기 - 생각한 아이디어를 자기만의 기준을 정해 선택한다.

- A4 용지에 선택한 아이디어를 스케치한다.

- 포스트잇(노랑색)을 주며 자기가 스케치한 초점이 무엇인지를 붙이도록 한다.

CD ET 다른 친구와 생각 공유하기

- 포스트잇(파랑색)을 A4 용지에 붙이며 스케치한 아이디어를 평가한다.

- 나의 스케치한 부분과 다른 점은 무엇이며, 참고할 부분은 무엇인지 생각한다.

- 붙어 있는 포스트잇을 통해서 내가 수정할 부분에 대해 생각하고 정리한다.

- 정리한 부분에 대해 다른 친구와 공유하도록 한다.

CD 3D프린터 사용방법 알기 - 3D 프린터 부품명칭을 이해한다.

- 모델링 파일을 준비한다.

- 사용할 모델링 파일은 3D 프린터에 맞게 슬라이싱한다.

- 슬라이싱된 파일로 3D 프린터를 작동시킨다.

ET CD Thingiverse 이미지 출력하기

- 3D 모델링 파일은 사용자가 직접 프로그램을 이용해 만드는 방법과 인터넷공유 사이트를 통해 얻는 방법이 있음을 이야기한다.

- 인터넷공유사이트를 소개하면서, 직접 찾아보도록 한다.

- FDM 방식 3D 프린터 모델링 파일 뿐만아니라 SLS, DLP 방식 3D 프린터 모델링 파일도 있음을 알도록 한다.

- Thingiverse 사이트를 통해 3D 모델링 이미지를 찾는다.

- 출력을 시작하기 전에 다운로드 받은 모델링 이미지가 잘 나올지 확인한다.

A4 용지, 포 스트잇, 필기 도구

Tip! 다른 사람의 의견 을 존중하고 경청하며 나 의 의견을 명 확히 전달할 수 있도록 한 다.

3 D 프 린 터 , 필 라 멘 트 (PLA)

정리 (15 분)

ET 3D 프린터로 만들려는 나만의 물품 발표하기

- 친구들이 발표한 자료 좋은점, 개선할 점, 흥미로운 점 평가해보기 - 평가한 결과를 살펴보고 개선하기

(21)

중심과목 실과 학교급/학년(군) 초등학교/6 학년 중심과목

성취기준 영역

[실과] 기술활용 중심과목

성취기준

[6 실 05-04]다양한 재료를 활용하여 창 의적인 제품을 구상하고 제작한다.

주제(단원)명 나만의 다양한 학용품 모델링하기 차시 4~6/9

학습목표

3D 모델링을 활용하여 창의적으로 제품을 설계할 수 있다.

3D 프린터를 이용하여 나만의 학용품을 제작할 수 있다.

다양한 입체도형을 활용하여 위, 앞, 옆에서 본 모양을 표현하고 이를 통해 균형잡힌 제품을 구상한다.

연계과목 미술, 수학 연계과목

[미술] 표현 [수학] 도형

STEAM 요소

S

T Gcode 및 서포트활용하여 3D 모델링 출력하기 E 틴커캐드 기본기능익히기

A 3D 모델링을 활용하여 창의적으로 학용품 디자인하기 M 여러가지 도형을 활용하여 학용품 설계하기

개발 의도

3D 프린터 사용방법을 떠올리면서, 나만의 학용품을 만들기 위한 3D 모델링을 하도록 한다. 3D 모 델링을 위한 프로그램으로 적합한 틴커캐드를 활용하며, 기본기능을 익히되 기술습득이 아니라 창의 적이고 다양한 아이디어로 설계하도록 지도하는 데 중점을 두어 융합적 사고력과 창의력을 키울 수 있도록 한다.

3D 모델링은 입체적인 3 차원 형상의 데이터를 컴퓨터로 활용하여 만드는 과정이므로 자신이 설계한 학용품을 만드는데 필요한 기초를 닦을 수 있도록 한다. 학생들이 컴퓨터(노트북)을 조작하는 활동이므로 교사주도로 기능을 탐색하는 것도 흥미와 과제집중력이 좋으나, 교사는 협력적 관계로 안내해주며, 학생이 직접 문제를 해결하는데 중 점을 둔다.

본 프로그램은 학생들이 설계한 학용품을 통해서 창의적 문제해결력을 향상시키는 활동이기에 어려워하는 학생 들이 있다면, 도움자료를 통해 스스로 해결하도록 한다. 정형화된 모델링을 하기보다는 다양한 모양으로 만들 수 있도록 허용적인 분위기속에서 수업이 이루어지도록 한다.

상황 제시

상 황 제 시

•3D프린터로 출력하려 면 어떻게 모델링을 해야할까?

•3D프린터를 활용해 어떤 학용품을 만들까?

창 의 적 설 계

•3D프린터 산출결과물 평가하기

•산출물 자기평가하고 수정보완하기

감 성 적 체 험

•구상한 학용품 비쥬얼싱킹하고 공 유하기

•틴커캐드 기본기능 배우기

•나만의 다양한 학용품 설계하기

•STL파일저장 및 Gcode로 변환하기

감성적 체험

(22)

학습

및 유의점

도입 (15 분)

Co 학교생활 속 학용품 살펴보기 - 학교 생활에서 사용하는 학용품 살펴보기

- Thingiverse 를 통해서 다양한 3D 모델링 이미지를 살펴보면서 아이디어를 구상한다.

- 틴커캐드를 통해서 다른 사림이 설계한 3D 모델링 이미지를 살펴보며 3D 모델링 에 대해 이해한다.

ET 내가 필요한 학용품 구상하기

- 내가 필요로 하고 만들 수 있는 학용품에 대해 브레인스토밍을 한다.

- 작성한 브레인스토밍을 바탕으로 구상한다.

Tip! 수 업 전, 자신이 만들고 싶은 학용품을 생 각해 올 수 있도록 한다.

전개 (90 분)

CD 구상한 학용품 비쥬얼싱킹하고 공유하기 - 구상한 학용품을 스케치하도록 한다.

- 모둠별로 자기가 생각한 학용품에 대해 발표하며 서로 공유하도록 한다.

- 피드백을 통해 얻은 정보를 바탕으로 스케치를 수정 및 보완하도록 한다.

CD 틴커캐드 기본기능 배우기

- 화면시점조작을 통해 마우스, 뷰박스 기능을 익힌다.

- 도형이동, 도형크기바꾸기, 회전, 도형수정하기 기능을 익힌다.

- 도형복사, 그룹설정, 구멍도형, 그룹빼기, 도형정렬, 좌우뒤집기 기능을 익힌다 - 패턴만들기, 그림모델링하기 기능을 익힌다.

CD ET 나만의 다양한 학용품 설계하기

- 구상한 스케치를 바탕으로 눈금자를 이용해 치수를 넣어 모델링을 한다.

- 도형을 복사, 이동하여 원하는 모양을 만들고 그룹설정 및 해제를 통해 자기만의 학용품들을 만든다.

- 구멍내기 및 그룹화를 통해 전체 구조물을 수정한다.

- 문구를 넣을 수 있도록 텍스트기능을 이용하여 나만의 작품을 만든다.

CD STL파일저장 및 Gcode로 변환하기

- 틴커캐드(Tinkercad)는 따로 저장 버튼이 없기에 내보내기(Export)를 이용하여 파일을 저장한다.

- STL 파일형식(3D 프린팅 스케치파일)으로 저장한다.

- STL 파일을 3D 프린터가 인식하도록 Gcode 파일로 변환한다.

- 큐비콘프로그램(Cubicreator)를 통해서 Gcode 파일로 변환하며, 출력시간 및 필 라멘트종류를 확인한다.

Tip! 학 생 들 의 스스로 설 계하도록 허 용적인 분위 기를 조성한 다.

정리 (15 분)

CD ET 3D 프린터 산출결과물 평가하기 - 산출물에 대해 다른 사람과 의견나누기 - 3D 모델링을 통해 수정할 점 찾기

산출물

(23)

중심과목 국어 학교급/학년(군) 초등학교/6 학년 중심과목

성취기준 영역

[국어] 듣기와 말하기 중심과목 성취기준

[6 국 01-04] 자료를 정리하여 말할 내용 을 체계적으로 구성한다.

주제(단원)명 나만의 작품 공유하고 발표하기 차시 7~9/9

학습목표

나만의 학용품에 대해 말할 내용을 정리하여 발표하고 공유를 통해 개선할 수 있다.

3D 모델링 제작의 전체 과정에서 느낀 점, 알게 된 점 등을 서로 이야기할 수 있다.

생활 속에 적용한 3D 프린터 활용사례를 통해 다양한 상황에 적용할 수 있다.

연계과목 미술, 실과 연계과목

[미술] 표현 [실과] 기술활용

STEAM 요소

S

T 틴커캐드 및 슬라이서 프로그램 활용하기 E 3D 프린터 작동시키기

A

M 학용품의 비와 비율

개발 의도 자신이 모델링을 한 파일을 슬라이서 프로그램을 통해 작품을 추가 및 수정하는 활동이 중점이 된 다. 활동을 통해 학생들이 비판적 사고력과 실천적 문제해결력, 자기성찰을 할 수 있다.

본 프로그램에서의 중점은 자신이 작품을 만든 이유와 함께 제작과정을 거치면서 배웠던 기능과 느낀 점을 진솔 하게 발표하는 데 중점을 둔다. 그를 통해서 메이커교육에 대한 인식변환과 더불어 실제생활에서 문제해결능력을 함양하도록 한다.

자기 작품에 대한 서로간 피드백을 제시하며, 작품을 평가하는 단계를 거친다. 서로의 작품을 평가할 때 있어서 평 가 기준을 교사가 제시해주는 것도 좋지만, 함께 활동에 참여했던 동료로서 각자의 평가 기준을 세워서 평가하는 데 중점을 둔다. 활동결과를 후속 활동으로 이어지도록 다른 사람 작품과 비교하여 사고를 확장의 기회로 삼는다.

상황 제시

상 황 제 시

•내 작품을 다른 사람에게 어떻게 설명할 수 있을까?

•내 작품과 다른 사 람의 작품에서 잘 한 점과 개선할 점 은 무엇일까?

창 의 적 설 계

•제작과정 피드백하 고 새로운 활동계획 세우기

감 성 적 체 험

•3D프린터로 출력하기

•내가 만든 학용품 발표하기

•서로의 작품 평가하기

감성적 체험

(24)

학습

및 유의점

도입 (20 분)

Co ET 내가 모델링한 학용품 점검 및 수정하기 - 슬라이서프로그램(Cura, Cubicreator 등)을 이해한다.

- 슬라이서프로그램 용어들을 익힌다.

- 내가 만든 학용품 3D 모델링파일(STL 형식)을 슬라이서 프로그램을 이용해서 점 검 및 수정한다.

- 3D 프린터 출력파일 양식(Gcode 형식)으로 최종변환한다.

Tip! 3 D 모 델 링 과 정 을 살펴보며, 다 른 사람의 친 구들의 의견 도 반영할 수 있도록 한다.

한다.

전개 (50 분)

CD 3D 프린터로 출력하기

- 슬라이서 프로그램으로 출력 전의 주요 확인할 사항 1. 출력예상시간 확인

2. 필라멘트 연결상태 및 색깔확인 3. 레이어(Layer) 층 수 확인 4. 인필(Infill) 퍼센트(%)정도 확인

5. 브림(Brim), 라프트(Raft), 서포트(Support)적용확인 - 수정 및 추가사항을 점검하여 출력한다.

CD ET 내가 만든 학용품 발표하기 - 모둠 내에서 자유롭게 발표를 한다.

- 발표를 들으며 나와 다른 사람의 아이디어를 비교할 수 있도록 한다.

- 모둠별로 대표 발표 학생을 정해서 학급 전체 발표를 하도록 한다.

- 학생별로 발표를 마치면, 경청한 친구들은 질의응답 시간을 가지면서 서로 피드 백한다.

CD ET 서로의 작품 평가하기 - 나만의 평가 기준을 세워 평가한다.

- 모둠 내의 친구들을 대상을 평가한다.

Tip! 3D 프 린터출력시간 이 오래걸리 므로 사전에 출 력 하 도 록 한다.

정리 (20 분)

ET 제작과정 피드백하고 새로운 활동계획세우기 - 작품을 만들면서 느낀 소감을 이야기한다.

- 평가한 내용을 발표하고 잘된 작품을 이야기한다.

- 잘된 작품을 피드백하여 나만의 작품으로 모델링하도록 계획한다.

- 다른 작품도 제작할 계획을 세우며, 이번 활동을 반영하도록 한다.

Tip! 평 가 결 과 자체가 중 요한 것이 아 니며, 추후 활동이 이어 짐을 안내한 다.

(25)

4. 학생활동지 / 학생참고자료

차시 1~3/9

활동 비쥬얼 씽킹!

3D프린터를 활용한 다양한 학용품 만들기 ^수업차시 1~2차시

학생활동 3D프린터 작동원리 알아보고 내가 필요한 물품 생각하기

3D프린터가 어떻게 출력되는지 과정을 모둠 친구들과 토의해봅시다.

(예시) (G-code)로 변환해서 저장한다.

내가 필요한 물품을 브레인라이팅을 통해 알아봅시다.

(예시) 색깔

(예시) 디자인 ( 예 시 )

용도

3D프린터로 만들 물건 ( 예 시 ) 크기

(26)

차시 1~3/9

3D프린터를 활용한 다양한 학용품 만들기 ^수업차시 3차시

학생활동 3D프린터로 만들려는 물품 비쥬얼싱킹하기

3D프린터로 만들려는 물품 비주얼싱킹하기

(예시)

-각종 과일(파인애플, 사과, 복숭아 등) -캐릭터(카카오프렌즈, 인형, 어벤저스 등)

-학용품(명찰, 열쇠고리, 연필꽂이, 주사위, 자, 연필, 컵, 도장 등) -건축물(빌딩, 탑, 피라미드 등)

(27)

차시 4~6/9

3D프린터를 활용한 다양한 학용품 만들기 ^수업차시 4~5차시

학생활동 내가 필요한 학용품 구상하고 비쥬얼싱킹하기

내가 필요하고 만들 수 있는 학용품 브레인스토밍 해봅시다.

학교생활

공부할때 등하교 급식

내가 필요한것

자 연필꽂이

..

학교로고 이름..

젓가락 컵..

친구와 놀때

주사위 인형..

내가 만들 학용품 비주얼싱킹해봅시다.

(28)

차시 4~6/9

학생활동 나만의 다양한 학용품 설계하기

틴커캐드(Thinkercad)를 통해 만든 3D모델링을 캡쳐해서 붙여봅시다.

3D모델링 하면서 개선해야 할 점이 무엇이 있는지 써 봅시다.

(예시)

- 두께가 일정하지 않다.

- 텍스트 글자가 너무 크다.

- 지면으로부터 간격이 벌어져 있다.

- 그룹설정을 통해 하나로 묶어야 한다.

(29)

차시 7~9/9

학생활동 내가 모델링한 학용품 점검 및 수정하기

내 작품을 큐라(Cura)또는 큐비크레에이터(Cubicreator)로 관찰해 봅시다.

내용(예시)

작품모습

3D프린터출력시 특징

- 출력예상시간이 00분 걸린다.

- PLA필라멘트(00색)을 사용하였다.

- 레이어(Layer)를 낮게 하였다.

(층이 여러개 보인다/출력시간이 증가했다) - 인필(Infill) 50%정도로 속을 필라멘트로 채웠다.

- 브림(brim), 라프트(Raft)를 적용해 출력물에 바닥을 만들었다.

- 서포트(Support)를 사용하여 공중에 떠 있는 모양을 만들었다.

작품 수정할 점

- 학교로고 마크가 작아서 좀 더 크게 해야한다.

- 명찰 이름과 테두리가 너무 간격이 좁다.

- 필라멘트 색을 바꾸어서 학용품 색깔을 바꾸어야 한다.

- 자의 길이가 잘못 적용되었다.

(센티미터 간격이 맞지 않는다.)

작품 추가할 점

- 연필꽂이 무늬를 다이아몬드 모양으로 넣어야 한다.

- 컵에 자기 이름을 추가해서 주인의식을 가지도록 한다.

- 똑같은 것을 하나 더 만들어 가족들에게 주도록 한다.

- 학교 로고에 하트모양을 넣어 의미를 주도록 한다.

(30)

차시 7~9/9

학생활동 내가 만든 학용품 발표하기

발표 내용을 써 보고 연습하여 발표해 봅시다.

항목 내용(예시)

작품을 만든 이유

방학 중 캠프를 하면서 3D프린터를 접하게 되었는데, 나에게 필 요한 물건을 만들고 싶어졌다. 그 중에서 우리가 생활하고 있는 곳이 학교이고 제일 많은 시간을 지내다보니 우리가 쓰는 학용품 을 만들고 싶어졌다.

작품 선정 과정

학용품 중에서 우리가 필요하고 만들 수 있는 것이 무엇인가 찾 게 되었다. 그 중에서 제일 필요한 것이 연필과 싸인펜을 담는 연 필꽂이를 만들게 되었다.

작품 제작 과정

3D프린터(큐비콘) 작동원리에 대해 배웠다. 우리가 쓰는 3D프린터 는 FDM방식인데 고체인 필라멘트를 이용해 출력한다. 그 후 3D 모델링 프로그램 틴커캐드를 이용해 작품을 설계하였고 큐비크리 에이터를 통해 우리가 설계한 연필꽂이의 이상유무 및 특징을 파 악하고 수정하였다.

작품 추가 사항 연필꽂이의 색깔이 파랑색인데 하얀색도 추가로 출력하고 싶다.

또한 밑바닥면에 이름을 새겨서 간직하고 싶다.

느낀 점

3D프린터를 직접 만지고 활용해서 좋았다. 너무 어렵게만 느껴졌 는데 친구들과 함께 배우다보니 즐겁고 흥미로웠다. 앞으로도 또 만들고 싶어진다.

앞으로 만들고 싶은 작품

우리반 친구들 이름이 들어간 주사위, 전교생에게 조그만한 이름 명찰을 만들어주고 싶다.

(31)

5. 교사자료

차시 1~3/9

3D프린터 종류

FDM(FFF)방식(고체식)

FDM(FFF)방식은 열가소성수지 압출 적층 조형법의 약 자이며, 뜨거운 열에 녹는 플라스틱인 필라멘트를 녹 여서 형상을 만든다. 이 방식의 장점은 가격이 저렴하 며, 출력물의 강도가 좋다는 것이다. 이와 반대로 단 점의 경우에는 결이 보이며, 출력속도가 느린 편이고 결정적으로 다양한 외생변수(온도, 팬모터, 배드수평 등)에 영향을 받는다.

DLP, SLA방식(액체식)

두 가지 방식의 공통점은 빛에 쏘아지면 굳어지는 광경 화 액체를 사용하는 점이다. DLP방식은 빔프로젝터를 사용하여 레이어를 한 번에 적층하기 때문에 시간효율 성이 뛰어나다. SLA방식은 레이저를 사용하여 모든 부 분을 그리는 방식이기 때문에 출력시간은 FDM과 비슷 하다. DLP, SLA 모두 퀄리티가 상당히 뛰어나다는 장점 이 있다. 하지만 단점으로는 가격이 비싸고, 다른 방식 에 비해 출력사이즈가 작으며, 강도가 약하다는 단점이 있다.

SLS방식(고체분말식)

대량의 작은 입자 분말들을 높은 열의 레이저로 녹여 서 적층하는 방식으로 다양한 소재사용이 가능하다.

분말들이 출력물을 덮고 있기 때문에 서포트가 필요 없다. 그렇기 때문에 더욱 정확한 치수의 결과물을 얻 을 수 있다는 장점이 있다. 단점으로는 가격이 비싸 며, 후처리 과정이 필요하다. 하지만 금속 출력이 가 능한 특징이 있다.

FDM방식

DLP방식

SLS방식

자료출처 [www.3dhub.co.kr] [메카피아커뮤니티]

(32)

차시 4~6/9

싱깅버스(Thingiverse)

3D모델링 파일은 사용자가 직접 CAD(Computer-aided design)프로그램을 이용하여 만드는 방법과 인터넷 공유사이트를 통하여 얻는 방법이 있다.

<3D모델링 공유사이트>

전세계에서 가장 많이 사용되는 대표사이트가 <www.thingiverse.com> 싱깅버스이다.

전세계 3D프린터 사용자가 이미지나 아이디어를 올려놓는 사이트이며, 한글로는 검색이 안되는 단 점이 있지만 좋은 이미지파일(*.STL)을 얻어 수정해서 출력할 수 있는 장점이 있다.

<싱깅버스(Thingiverse)>

해외 국내

www.thingiverse.com pinshape.com

www.myminifactory.com cults3d.com/en

www.yuoumagine.com sketchfab.com

www.turbosquid.com 3dwarehouse.sketchup.com grabcad.com

www.gamebody.com

www.makersn.com www.paprika3d.com www.3dupndown.com www.yourmoment.co.kr

자료출처 [영진닷컴] FDM 3D PRINTING (전다은)

(33)

차시 7~9/9

슬라이서 프로그램

슬라이서 프로그램은 3D 모델링 파일을 3D 프린터가 읽는 언어로 바꿔주는 프로그램이다. 출력하고 싶은 하나의 덩어리 3D모델링 파일을 3D프린터가 노즐을 움직이면서 층층층 쌓아 올릴 모양으로 데이터를 만들어주는 프로그램이다. 모델링 파일이 슬라이서 프로그램을 통하여 주로 G-code 파일 이 만들어진다.

3D 모델링 파일을 3D 프린팅을 위한 파일로 변환할 때 슬라이서 프로그램에서 조정할 수 있는 다 양한 변수들이 있다. 슬라이서 프로그램을 얼마나 이해하고 3D 프린팅을 하는지에 따라서 출력시간 과 품질에 큰 영향을 미친다. 처음에는 슬라이서의 기본값을 이용하더라도 더 좋은 품질의 출력물 을 얻기 위해서 슬라이서 프로그램의 주요 변수의 기능을 알고 있는 것이 좋다. 실제로 슬라이서 값을 어떻게 조정하느냐에 따라서 뽑을 수 없는 모양을 뽑을 수 있기도 하다. 슬라이서 프로그램도 다양한 프로그램이 존재한다. 대표적으로 많이 사용하는 오픈 슬라이서로는 얼티메이커(Ultimaker) 에서 배포한 큐라(Cura) 프로그램이 있다.

큐라(Cura) 프로그램은 인터넷에 접속하여 다운로드 받을 수 있다.

http://ultimaker.com/en/products/cura-software/list

<큐라(Cura)> <큐비크리에이터(Cubicreator)>

그 밖에도 Slic3r, KISSlicer, Mattercontrol, Simplify3D 등 다양한 무료 또는 유료의 슬라이서 프로그 램이 존재한다. 이렇게 범용적으로 이용하는 슬라이서 프로그램들은 사용자가 가진 3D프린터의 기 계 정보를 추가 입력해서 사용할 수 있게 되었다.

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차시 7~9/9

슬라이서 프로그램 용어

레이어(Layer): 3D프린터가 쌓는 한 층의 높이 또는 두께를 말한다. 낮 은 높이의 레이어로 출력하면 조밀하게 쌓이면서 출력물의 품질이 올 라간다. 하지만 출력 시간도 함께 증가한다.

인필(Infill): 규칙적인 패턴으로 내부를 비우는 것을 말한다. 보통 퍼센 트로 나타낸다. 100%는 속을 꽉 채운 상태를 나타내고 0%는 속을 하 나도 채우지 않은 상태이다. 일반적은 인필값은 20%정도이다.

브림(Brim): 출력물과 거리가 0에서부터 선이 여러번 그려져 나가면서 1층에 넓은 바닥 면을 만든 상태이다. 브림을 만들면 출력물과 베드가

닿는 면적이 넓어져 접착력이 좋아진다. 즉, 출력물이 베드에 더 잘 붙어 있을 수 있다. 출력하려는 모양의 바닥 면적이 좁을 때 슬라이서 프로그램에서 브림을 선택해서 함께 출력하는 것이 좋다.

라프트(Raft): 베드와 닿는 출력물의 바닥 면에 아예 새로운 면을 만드는 기능이다. 출력물의 바닥 모양보다 더 넓은 모양의 라프트를 베드에 먼저 만든 다음, 그 위에 출력물의 모양을 만들기 시작 한다. 출력물의 모양이 얇고 납작하여 베드에서 잘 떨어지지 않을 때, 라프트를 함께 출력하면 좋 다. 라프트는 브림과는 반대되는 기능이다. 출력물이 베드에 잘 붙어 있게 하려면 브림을 사용하고, 출력물을 베드에서 잘 떼고 싶으면 라프트를 사용한다.

서포트(Support): 3D프린터는 공중에 떠 있는 모양을 제대로 만들 수 없다. 공중에 떠 있는 모양은 지구에 작용하는 중력으로 인해 노즐에서 나온 재료가 굳지 못하고 그대로 밑으로 흘러내린다. 공 중에 떠 있는 모양을 무너지지 않게 출력하기 위해서 서포트를 사용하면 된다. 무너질 위험이 있는 부분에 임시 구조물을 만들어 흘러내리지 않게 해주는 것이 서포트이며, 출력 완료 후에 제거하는 임시 구조물이다.

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6. 차시별 학생 평가기준 및 방법

차시 평가기준(성취수준) 평가방법 평가도구

1 생활 속에서 로봇 활용 사례를 통해 작동원리와 활용분야를 이해할 수 있는가?

관찰평가

(모둠별 토론활동) 관찰평가지

2 연상, 상상하거나 구상하여 주제를 설정하도록 할 수 있는가? 자기평가 자기평가지

3 절차적 사고에 의한 문제 해결의 순서를 생각하고 적용할 수

있는가? 자기평가 자기평가지

4 다양한 발상 방법으로 아이디어를 발전시킬 수 있는가? 자기/동료평가 자기·동료평가지

5 다양한 표현 방법의 특징과 과정을 탐색하여 활용할 수 있는가? 자기평가 자기평가지

6 다양한 자료를 활용하여 아이디어와 관련된 표현 내용을 구체화

할 수 있는가? 산출물 평가 산출물평가지

7 절차적 사고에 의한 문제 해결의 순서를 생각하고 적용할 수

있는가? 자기평가 자기평가지

8 자료를 정리하여 말할 내용을 체계적으로 구성할 수 있는가? 자기평가 자기평가지

9 작품 제작의 전체과정에서 느낀 점, 알게 된 점 등을 서로 이

야기할 수 있는가? 자기평가 자기평가지