한국과학창의재단의 지원을 받아 수행된 성과물임 ”

(1)

“이 보고서는 2015년도 정부의 재원으로

한국과학창의재단의 지원을 받아 수행된 성과물임 ”

(2)

STEAM 교사연구회 최종보고서

Ⅰ. 서 론

1. 연구의 필요성 및 목적

산업혁명 시대에 과학과 기술의 발전이 세상의 변화를 주도했다면 21세기 현재는 하드웨어가 아닌 소프트웨어에 의한 변화가 이루어지고 있다 . 소프트웨어는 자동차 산업뿐만 아니라 금융, 영화 , 의료 등 우리 생활 전반에 걸쳐 광범위하게 영향을 주고 있다. 현 정부에서도 이러한 시 대 변화의 흐름에 발맞추어 소프트웨어 교육을 2019년부터 초등학교에서 의무화하기로 하였다.

또한 2015 개정 교육과정에서는 있는 우리 아이들에게 창의적 문제해결 능력과 유연한 사고 력 , 그리고 의사소통 능력 등 미래 핵심 역량을 기르는 것을 목표로 하고 있으며, 더불어 물질 중심의 사회 변화와 인간성 상실로 대두되고 있는 다양한 사회 문제의 대안으로 인성적 요소를 겸비한 인재 육성을 요구하고 있다 .

이에 본 프로그램은 장애인의 어려움이라는 인성적 주제를 중심으로 초등 5, 6학년 교육과정과 창의성 신장을 위해 SW사고 중심의 로봇 활용 교육을 융합하여 다음과 같은 목표를 성취할 수 있도록 개발하였다 .

첫째 , 사회적 약자에 공감할 수 있는 인성적 역량 요소를 강화하고 도출된 문제들을 스스로 인식하고 해결할 수 있는 능력을 향상시킬 수 있는 융합교육 프로그램을 개발 한다 . 둘째 , 로봇 교육을 중심으로 미래 사회에 요구되는 여러 능력을 종합하여 문제를 창의적으로

해결할 수 있는 융합적 사고력을 향상 시킬 수 있게 개발 한다 .

셋째 , 과학, 사회, 미술, 음악 등 교과간의 융합을 통해 종합적 사고력을 향상 시킬 수 있는 프로그램을 개발 한다 .

2. 용어의 정의 가. 소프트웨어 교육 ¹⁾

소프트웨어란 ‘예’, ‘아니오’만을 인식하는 기계장치를 구동하기 위해 논리적인 일련의 실행명 령을 구성하는 것이다 . 장난감 쌓기나, 미술 시간의 채색 활동을 통해 사물의 구조와 아름다움 을 배우게 되는 것처럼 디지털 세대는 소프트웨어의 역할과 영향에 대해 이해할 필요가 있다 .

디지털 세대는 하드웨어 (HW), 인프라 중심의 1차 IT혁명을 거쳐 창의적 인재를 바탕으로 하 는 소프트웨어 (SW)와 콘텐츠 중심의 2차 IT혁명의 시대로 진입하고 있다. 디지털 창의적 인재 양성을 위해서는 창의 ·융합적 인재의 보편적 육성이 필요하며, 소프트웨어 교육은 이전의 ICT교 육이 추구했던 사용자 (User) 교육에서 창조자/생산자(Maker) 교육으로의 변화에 중심이 되고 있 다 . 즉 소프트웨어 교육은 자신의 아이디어를 설계하고 융합하고 구현해 낼 수 있는 능력 중심 의 교육이며 , 논리적 사고, 창의적 사고, 문제 분석 능력의 증진을 위한 교육이다.

나. 융합적 사고력

융합적 사고력은 분야 전문지식과 인문학적 소양을 토대로 새로운 문제를 창조하고 폭넓고 다 양하게 접근하여 근본적인 원인과 전체 맥락을 고려하여 문제를 해결할 수 있는 사고능력을 말 한다 . 그 하위 역량에는 사고 유연성과 시스템 사고, 분야 전문지식과 문제창조 및 해결 그리고 인문학 소양이 있다 .

1) 이주원, 정보과학적사고력 향상을 위한 소프트웨어 교육 교수학습 프로그램 개발(충남대학교 석사 논문, 2015)

(3)

Ⅱ. 이론적 배경

1. 관련 이론 탐색

가. 로봇교육의 의미와 로봇프로그래밍의 필요성 ²⁾

로봇교육은 교육용 로봇을 교육에 활용하고자 하는 의미를 지니고 있다 . 현재 로봇교육을 분류하는 기준에 대해 의견이 분분한 편이다 . 이 연구에서의 로봇교육은 교육용 로봇의 핵심 부 품인 모터 , 센터 등의 장치가 교육의 소재가 되어 과학, 기술, 공학, 수학(STEM) 등 관련 교과목 에 대한 학생들의 학습 동기와 흥미를 촉발하기 위하여 로봇을 활용하는 측면을 의미한다 .

이좌택 (2004)은 로봇 프로그래밍 활동의 필요성을 다음과 같이 제시하고 있다.

첫째 , 문제해결력의 향상으로 로봇 프로그래밍 학습은 문제해결을 위한 체계적이고 논리적 인 접근을 요구하게 된다 .

둘째 , 소그룹 활용을 통한 사회적 상호작용을 들 수 있다. 로봇 프로그래밍은 학생과 학생 간 , 교사와 학생 간의 상호작용을 활발하게 해준다.

셋째 , 인지갈등을 극대화시키는 것으로 학습자는 프로그래밍을 통하여 로봇을 제어하고 그 결과를 직접 확인할 수 있다 . 학습자는 원하는 대로 로봇이 제어되지 않으면 프로그래밍 단계를 재분석하여 오류를 검토해 보고 수정해본다 . 이러한 끊임없는 인지 갈등 속에서 체계를 재조정 해 나간다 .

넷째 , 로봇 프로그래밍은 현실세계와 동떨어진 교육이 아닌 통합적인 사고를 바탕으로 한 현실세계의 맥락을 중요시 한다 . 로봇 프로그래밍은 추상적인 개념보다 실생활을 통해서 구체적 이고 , 직접적인 경험을 제공한다.

다섯째 , 새로운 첨단 과학기술의 개념과 원리를 이해하고 관심을 촉진시킬 수 있다. 단순히 프로그래밍에 그치는 것이 아니라 이를 로봇 프로그래밍 활동을 통한 로봇 공학의 개념을 자연 스럽게 이해할 수 있다 .

나. 소프트웨어 특성화 수업 필요성 및 목적

미래 세상의 발전은 소프트웨어를 개발하고 창조하는 창의적인 인력이 중대한 역할을 하게 될 것이다. 소프트웨어와 관련한 학문적인 전문 지식 뿐만 아니라 창의적 문제 해결 및 실무 능력을 종합적으로 갖춘 전문 컴퓨터 소프트웨어 인력을 양성하기 위해서는 첫째, 실무위주의 프로젝트 기반 교과목의 보강과 수요 지향적 교과목 운영이 필요하다. 둘째, 기반과목에 대한 이론적 심도 를 강화하고 컴퓨터 시스템 구축을 위한 핵심역량을 강화해 전문지식을 특성화하는 교육을 하여 야 한다. 셋째, 설계위주의 프로젝트 기반 교과목의 보장과 창의적 발상력 함양을 통한 다양한 분 야의 문제해결을 통해 창의적 문제 해결 능력 양성을 하여야 한다.(명현주, 2014)

따라서 로봇 교육을 중심으로 미래 사회에 요구되는 여러 능력을 종합하여 문제를 창의적으로 해결할 수 있는 융합적 사고력을 향상시킬 수 있는 프로그램을 개발은 소프트웨어 인력을 양성하 는 것에 도움이 된다.

2. 실태 분석 가. 교사 실태 분석

1) 조사 목적 : 스팀 수업 및 소프트웨어 교육에 대한 실태 조사 2) 조사 대상 : 태안군 소재 4개 초등학교 6학년 교사 20명 3) 조사 방법 : 설문지

2)

명현주. 소프트웨어 특성화 수업이 프로그래밍 및 창의적 문제해결력에 미치는 영향(한양대학교, 석사 논문 2014)

(4)

스팀에 관해 어느 정도 알고 계신가요? 스팀 수업을 진행해 보신 적이 있으신가요?

[2에서 ‘네’라고 답변 한 경우]

스팀 수업이 학생들의 창의성 향상에 도움을 주고 있다 고 생각하십니까?

스팀 수업이 어려운 이유는 무엇인가요?

소프트웨어 교육에 대해 알고 계신가요? [4에서 ‘네’라고 답변 한 경우]

소프트웨어 교육을 수업에 적용해 보신적이 있나요?

소프트웨어 교육에 스팀 프로그램을 적용해 보실 행각이 있으신가요?

교사 대다수는 스팀 교육에 대하여 알고 있 지만 실제로 수업에 적용하는 경우는 적었으며, 이는 수업 준비와 더불어 교육과정 연계성의 어려 움이 있기 때문으로 보였다. 소프트웨어 교육은 초등에서는 다소 생소하였으며 적용하는 경우는 없었지만 소프트웨어 교육을 스팀프로그램에 적용 할 의향이 있었다.

4) 조사 시기 : 2015.05~2015.06 5) 설문 내용

설문지는 크게 2개의 범주를 갖고 있다. 첫째는 교사들의 융합교육 프로그램에 대한 생각을 묻

는 것이고, 두 번째는 소프트웨어 교육에 대한 내용이다.

(5)

나의 수학, 과학 흥미도는 몇 점인가요? 나는 문제해결에 여러 과목에서 배운 지식을 동시에 적 용하려고 얼마나 노력하는가?

나는 문제가 있을 때 해결을 위해 끝까지 노력하는 편인

가? 나는 공부를 할 때 친구들과 협력을 잘하고 있는가?

나는 실패를 두려워하지 않는가? 아두이노와 마인드스톰을 접해본 적이 있나요?

평소에 장애인을 도울 방법에 대하여 생각해본 적이 있나요?

학생들의 수학, 과학 흥미도는 높은 편이었으나 문제해결을 위한 노력도는 보통정도에 머물렀다. 공부 를 할 때 친구들과의 협력성은 높은 편이었는데 이에 따라 협력 프로젝트 학습 프로그램이 학생들에게 필 요하다고 보인다. 아두이노와 마인드스톰 등 로봇키트 를 접해본 학생들이 적었는데 이는 학교 영재수업을 제외하고 가정에서는 이를 접해볼 기회가 적었기 때 문이며, 장애인을 도울 로봇 만들기에 매우 흥미를 보 이고 있으므로 장애 인식 개선과 인성함양을 위한 로 봇 중심의 융합형 프로그램의 개발이 필요하다.

나. 학생 실태 분석

1) 조사 목적 : 스팀 수업 및 소프트웨어 교육에 대한 실태 조사 2) 조사 대상 : 태안군 소재 초등학교 6학년 학생 300명

3) 조사 방법 : 설문지

4) 조사 시기 : 2015.05~2015.06 5) 설문 내용

설문지는 크게 2개의 범주를 갖고 있다. 첫째는 학생들이 스팀 수업에 대하여 알고 있는지와 알고

있다면 학급에서 얼마나 활동하는지에 대한 것이고, 두 번째는 소프트웨어 교육에 대한 내용이다.

(6)

Ⅲ. 연구의 설계

1. 대상 및 기간

가. 연구 대상 : 초등학교 6학년

나. 연구 기간 : 2015.04~ 2015. 12 (7개월)

2. 연구 계획

가. 프로그램 주제 개요

자본과 자원이 아닌 지식과 정보 더 나아가 문화가 미래의 국가의 부를 결정하는 21세기 지 식기반 사회에서 가장 필요한 인재는 많은 지식을 갖은 이보다 정보의 창의적인 활용과 문화를 재창조할 수 있으며 인성적 역량 요소를 겸비한 융합 인재일 것이다 .

이에 『로봇! 사람다운 세상을 꿈꾸다』 주제는 미래 핵심 사업 중 하나인 로봇과 교육과정을 융합하고 장애인이라는 사회적 약자에 대한 소재로 프로그램을 전개해 나가는 융합인재교육 프 로그램이다 .

나. 프로그램 구성 계획

로봇! 사람다운 세상을 꿈꾸다(총 9차시)

차시 주제 및 프로그램명 차시 주제 및 프로그램명 차시 주제 및 프로그램명

1~3 ∙ 행복을 전하는 흰 지팡이

(시각 장애) 4~6 ∙ 소리가 아니어도 전할 수 있어요.

(청각 장애) 7~9 ∙ 친구에게 손을 선물해요 (지체 장애)

다. 연구 조직

연구책임자 ․연구책임자 1명

․공동연구원 6명

․자문위원 2명 허 갑 진

(계 9명)

개발 부문 검증 부문

연 구 원 : 우 진 석 연 구 원 : 이 성 재 연 구 원 : 명 민 규

연 구 원 : 김 태 천

연 구 원 : 조 항 두

연 구 원 : 이 규 훈

(7)

라. 차시별 구성 계획

프로그램명 모두가 행복해지는 흰 지팡이 학교급 초등 5~6 차시 총 3차시

교육목표

․ 장애인에 대해 이해하고 작은 도움을 줄 수 있는 방법을 찾아 생활에서 적극 실천할 수 있다.

․ 초음파 센서의 기능을 이해하고 우리 몸의 감각과 연관 지어 말할 수 있다.

․ 프로그램의 기본 기능을 익히고 활용을 통해 시각장애인이 겪는 보행상의 불편한 문제를 해결 할 수 있음을 안다.

관련교과 과학 수학 도덕 실과 미술

교육과정 목표

과학 5. 자극에 대한 우리 몸의 반응 알아보기 과학 6. 전지, 전구의 연결 방법 알아보기 수학 5. 초음파 센서를 이용한 최단거리 구하기

도덕 5. 장애인의 어려움을 생각해보고 인권의 의미 알기 실과 5. 발명 기법을 이해하고 창의적 아이디어 산출하기 미술 6. 문제를 개선한 흰 지팡이 제작하기

상황제시

차시별 교수·학습 내용 교과목 STEAM

요소

1차시 (40‘)

•‘장애 체험을 마친 후’ 이야기 듣기

- 이야기를 듣고 장애 체험의 경험 이야기해보기 - 장애의 종류와 우리 몸의 감각기관을 관련지어 보기 - 시각 장애의 불편함에 대해 공감해보기

과학 S ,A

창의적 설계

요소

2차시 (30‘)

•모두가 행복해 지는 흰 지팡이 고안하기(설계) - 감각을 대신 하는 여러 센서 알아보기 - 흰 지팡이의 문제점 찾아보기

- 새로운 흰 지팡이 아이디어 모으기(스캠퍼 기법)

- 마인드 스톰 및 자외선 센서를 활용한 흰 지팡이 제작 방 법 이해하기

과학 S, A ,M ,E

3차시 (40‘)

•모두가 행복해 지는 흰 지팡이 제작하기

- 초음파 센서를 활용한 흰 지팡이 제작 계획 세우기 - 새로운 흰 지팡이 제작해보기(길이조절, 소리 등) - 미래의 보행 도우미 로봇 그려보기

과학 S,T,E,A,M

감성적 체험 (성공의 경험)

요소

3차시 (10‘)

- 작동원리를 중심으로 모둠별 장치 시연해 보기 - 좋은 점/나쁜 점/흥미로운 점 평가하기(PMI기법) - 평가 후 장치 고쳐보기

- 자기 평가하기

과학 S,T,E,A,M

(8)

프로그램명 소리가 아니어도 전할 수 있어요. 학교급 초등 5~6 차시 4~6차시

교육목표

․ 청각장애인의 일상생활에서 겪는 다양한 문제점을 알 수 있다.

․ 창의적인 아이디어를 바탕으로 청각장애인을 위한 보조도구를 제작할 수 있다.

․ 인권을 존중하는 태도를 기르며, 나 이외의 사회현상에 관심을 갖고 해결하려는 적극적인 태도 를 기른다.

관련교과 과학 국어 수학 음악 미술 도덕

교육과정 목표

과학5 자극에 대한 우리 몸의 반응과정을 탐구 활동을 통해 설명할 수 있다.

사회6 기본적인 인권의 개념을 이해하고, 일상생활에서 발생하는 인권침해 사례를 조사하여 그에 대한 해결방안을 제시할 수 있다.

도덕5 인권의 의미와 중요성을 종합적으로 이해하고 구체적인 사례들을 통해 인권 침해에 대한 올바른 판단을 할 수 있으며, 생활 속에서 인권 존중을 실천하려는 적극적인 태도를 지닐 수 있다.

실과5 발명아이디어 기법을 이용하여 창의적인 물건을 구상하고 설계할 수 있다.

실과6 여러 가지 센서를 장착한 간단한 로봇을 체험할 수 있다.

상황제시

차시별 교수·학습 내용 교과목 STEAM 요소

1차시 (40‘)

• 화재 예방 교육의 날 듣기 - 친구의 일기 자료 듣기

- 청각장애인에게 부족함 감각 및 이에 따른 문제상황을 마인드맵으로 그려보기

- 우리 주변의 소리 크기 조사하기

과학 S, M, T, E

창의적 설계

2차시 (30‘)

• 진동팔찌 고안하기(설계)

- 소리를 촉각으로 바꿔주는 센서 알아보기

- 아두이노 및 센서를 이용한 진동팔찌의 회로도 구성하기

과학 S, T, E

3차시 (40‘)

• 진동팔찌 제작하기

- 위험상황에서만 진동이 발생하는 알고리즘 만들기 - 회로도를 바탕으로 진동팔찌 제작해보기

과학 S, T, E, A

3차시 (10‘)

- 모둠별 장치 시연해 보기 - 산출물 발표하기

- 새로운 산출물 제안해보기(발전가능성 모색) - 자기 평가하기

과학 S,T,E,A,M

(9)

프로그램명 친구에게 손을 선물해요 학교급 초등 5~6 차시 총 3차시

교육목표

․ 우리 몸의 관절과 근육의 역할을 알고, 지체 장애인의 어려움을 공감할 수 있다.

․ 로봇에 이용할 수 있는 센서의 종류를 알고 적절하게 활용할 수 있다.

․ 적외선 센서의 작동원리를 이용하여 로봇팔을 구상하고 제작할 수 있다.

관련교과 과학 국어 수학 음악 미술 도덕

교육과정 목표

과학5 – 자극에 대한 우리 몸의 반응 과정을 설명할 수 있다.

도덕6 – 함께 살아가는 주위 사람들에 대한 공감과 배려의 필요성과 의미를 이해하고 실천할 수 있다.

사회5 – 기본적인 인권의 개념을 이해하고, 학교생활에서의 인권침해사례의 해결방안을 제시할 수 있다.

수학6 – 비의 특징을 알고 비율을 구할 수 있다.

실과6 – 발명 아이디어 기법을 이용하여 창의적인 물건을 구상하고 설계할 수 있다.

상황제시

1차시 (40‘)

•내가 지체장애인이라면?

- “친구를 위한 선물” 이야기 듣고 공감하기 - 지체 장애인이 겪는 불편한 점 마인드 맵 만들기 - 불편한 점을 해결할 수 있는 방안 강구하기

(브레인라이팅 기법 활용)

과학 S ,A

창의적 설계

2차시 (30‘)

•적외선 센서를 이용한 로봇팔 구안하기(설계)

- 친구를 위한 선물 구상하기 (지체 장애인을 위한 도구) - 인체의 비를 탐구하여 로봇팔 뼈대 꾸미기

- 적외선 센서를 이용한 로봇팔 제작 방법 이해하기

과학 S, A ,M ,E

3차시 (40‘)

•친구를 위한 로봇팔 제작하기

- 적외선 센서를 활용한 로봇팔 제작 계획 세우기

- 센서 구동 거리 및 모터 회전 수 탐구를 통한 효율적인 로봇팔 제작하기

과학 S,T,E,A,M

3차시 (10‘)

- 모둠별 장치 시연해 보기

- 좋은 점/나쁜 점/흥미로운 점 평가하기(PMI기법) - 평가 후 장치 고쳐보기

- 자기 평가하기

과학 S,T,E,A,M

(10)

Ⅳ. 연구의 실제

1. 융합인재교육(STEAM) 연구를 위한 환경 조성 가. 연구회의 구성

기획 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 (백화초 허갑진) 행정 실무자 (화동초 이규훈)

연구원 (백화초 이성재) 연구원 (방포초 우진석) 연구원 (이원초 명민규)

연구원 (백화초 김태천) 연구원 (화동초 조항두)

나. 융합인재교육(STEAM) 프로그램 운영을 위한 교사 학생 역량 강화 연수

연수명 마인드 스톰 교사 연수 아두이도 활용 교사 연수

운영내용

▶ 마인드 스톰 및 아두이노 기본 조립 및 활용 방법(초등교사 20명)

▶ 프로그램의 기본 코딩 방법

▶ 다양한 센서를 활용한 교육 운영 사례, 수업적용 사례

다. 융합인재교육(STEAM) 프로그램 운영을 위한 학생 로봇 및 아두이노 기초 소양 교육 실시

방학 중 로봇 아두이노 캠프 실시

라. 지역의 발명센터 및 산업자원부 지정 창의교실과 연계를 통한 물적 자원 및 프로그램 검증 협조 - 마인드 스톰 20대와 아두이노 20세트 지원

- 발명센터 교육과정에 개발 프로그램 운영을 통한 검증 지원

- 산업자원부 지정 창의 교실과 연계하여 프로그램 검증

(11)

2. 개발 프로그램 제시 가. 개발 프로그램 목록

로봇! 사람다운 세상을 꿈꾸다(총 9차시)

차시 주제 및 프로그램명 차시 주제 및 프로그램명 차시 주제 및 프로그램명

1~3 ∙ 행복을 전하는 흰 지

팡이 (시각 장애) 4~6

∙ 소리가 아니어도 전할 수 있어요.(청각장애) 7~9

∙ 친구에게 손을 선물해요 (지체 장애)

개발 완료

▶ 학생용 자료 1종

▶ 교사용 자료 1종

개발완 료

▶ 학생용 자료 1종

▶ 교사용 자료 1종

▶ 아두이노 회로도 1종

개발 중

▶ 학생용 자료 1종

▶ 교사용 자료 1종

▶ 로봇팔 만들기 키트

나. 세부 개발 내용 예시(개발 내용은 붙임 2 참고)

교사용 자료- 1. 개요 교사용 자료- 2. 학습목표 및 3. 단계요소

프로그램의 전반적인 주제 설명 및 상황제시, 창의적 설계, 감성정 체험 구성에 대한 설명 제시

내용 목포와 과정목표로 나누어 프로그램의

목표 진술 단계별 스팀 요소 제시

(12)

교사용 자료- 4. 교과 연계성 교사용 자료- 5. 지도안 총괄표

교과과정 연과성을 프로그램 내용과 관련지어 제시

스팀 단계별 활동을 지도안으로 제시, 수업 팁 및 발문 활동 안내등을 제시

교사용 자료- 6. 평가계획 교사용 자료- 7. 학습내용

평가계획 내용으로 관찰평가 수행평가, 자기 상호평가 방법 및 기록지 제시

학생용 자료의 설명 및 수업 도움 자료 제시 수업

유의점 및 팁 제공

(13)

학생용 자료- 프롤로그 단계 교사용 자료- 5. 상황제시 단계

프롤로그 단계는 수업 전 학생들이 프로그램에 관심을 갖을 수 있도록 간단한 읽을거리로 제시

생각열기 단계로 상황제시를 통해 문제와 해결 필요성을 인식하는 부분으로 구성 학생용 자료- 창의적 설계단계 학생용 자료- 창의적 설계단계

학생이 참고 계획서를 제시하여 창의적 설계에 도움을 줄 수 있도록 구성

생각 펼치기 단계는 알 부분의 상황제시를 해결하기

위한 창의적인 아이디어를 모은 과정으로 구성

(14)

학생용 자료- 창의적 설계 단계 학생용 자료- 감성적 체험 단계

과학적인 탐구를 통해 학생스스로 설계할 수 있는 계획을 짤 수 있도록 구성

생각마무리 단계는 자기 평가를 체크리스트 형식으로 할 수 있도록 구성

3. 프로그램 적용 사례 가. 개발 프로그램 적용 계획

적용대상 시기 방법 수해

학생 수

결과 분석

태안 관내 5~6학년

학생

10월31일, 11월 14일 sw 학생 동아리 적용 20명 자체 만족도

10월26일 ~11월 13일

창의교실 및 시범학급 적용 (백화초의 창의교실 사업학교와 연계하여 총 5학급 대상으로 실시

127명

STEAM 태도 설문지

11월16일 ~11월 30일 지역발명센터 적용

(로봇 수업 적용) 150명 자체 만족도

(15)

적용프로

그램 상황제시 창의적설계 감성적 체험

행복을 전하는 흰 지팡이

나. 개발 프로그램 적용 방법

프로그램 개발 및

컨설팅 ▶ 수업 사전 협의회

실시 ▶

사전 설문 조사 후 프로그램 적용 수업

실시

▶ 사후 협의회 및 결과 처리

교사 사전 연수 수업 사전 협의회 실시 화동초-9342(2015. 11. 16)

수업 적용

(백화초 6학년 5학급 124명)

다. 개발 프로그램 적용 결과

(16)

소리가 아니어도

전할 수 있어요

친구에게 손을 선물해요

(17)

STEAM 교육 성과 발표회 참석 자료집 발간 자체 성과 발표회 및 교사연수

라. 수업 활동 사진

라. 일반화를 위한 노력

(18)

Ⅴ. 연구 과제의 결과

1. 검증 계획

가. 검증 대상 : 프로그램 적용 학생 125명 외 수업 교사 5명 나. 검증 일시 : 2015. 10.31~2015. 12. 18

2. 검증 방법 및 내용

가. 교사 : 프로그램 적용 후 의식도 변화, 효과성 검증, 일반화 가능성 검증 나. 학생 : STEAM 정서 태도 평가

다. 검증 방법 : 사전 사후 설문 검사 후 집단 비교

3. 연구 과제의 결과 가. 교사

▶ STEAM을 활용한 과학 수업 진행 관심을 갖게 될 것이다.

▶ sw교육에 이해와 관심도를 높일 것이다.

▶ 과학 수업에 만족도를 높여줄 것이다.

나. 학생

▶ 수학, 과학 수업에 흥미를 갖게 될 것이다.

▶ 배려와 공감을 기르고 사회적 약자인 장애인에 대하여 관심을 갖게 될 것이다.

▶ 절차적 사고를 통하여 문제해결 방법을 알 수 있을 것이다.

▶ 로봇 및 소프트웨어에 대한 기본적인 소양을 기르고 변화하는 미래 사회에 알맞은 역량을 기를 것이다 .

▶ 문제해결 과정을 통한 자신감을 높이며 문제에 대한 도전의식을 향상시킬 수 있을 것이다 .

Ⅵ. 결론

1. 결론

가. 사회적 약자에 공감할 수 있는 인성적 역량 요소를 강화하고 도출된 문제들을 스스로 인식하고 해결 할 수 있는 능력을 향상시킬 수 있었다.

나. 로봇 교육을 중심으로 미래 사회에 요구되는 여러 능력을 종합하여 문제를 창의적으로 해결할 수 있 는 융합적 사고력을 향상 시킬 수 있었다.

다. 과학, 사회, 미술, 음악 등 교과간의 융합을 통해 종합적 사고력을 향상 시켜 미래의 핵심 역량을 갖춘 인재를 기를 수 있었다.

라. 스팀 및 sw교육에 대한 교사들의 관심도를 높이고 교육과정 정착에 기여하였다.

(19)

Ⅶ. 참고 문헌

▪ 이주원, 정보과학적사고력 향상을 위한 소프트웨어 교육 교수학습 프로그램 개발(충남대학교 석사 논문, 2015)

▪ 명현주. 소프트웨어 특성화 수업이 프로그래밍 및 창의적 문제해결력에 미치는 영향(한양대학교, 석사 논문 2014)

붙임 1. 수업지도안 1부.

2. 개발 자료 1부.

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프로그램명 모두가 행복해지는 흰 지팡이 적용학년 /시기 5학년 2학기 / 9월

붙임1 수업지도안

1. 주제 및 제작의도

21세기 지식 정보화·다문화 시대에는 분야별로 고도의 전문화를 요구한다.

이에 우리 교육은 시대에 필요한 창의적 문제해결 능력과 유연한 사고력 , 그 리고 의사소통 능력을 기르는 데 중요한 밑거름이 되도록 창의적인 인재 육 성을 목표로 하고 있다 . 또한 물질중심의 사회 변화와 인간성 상실로 대두되 고 있는 다양한 사회 문제의 대안으로 교육으로 하여금 인성적 요소를 겸비 한 인재를 육성하도록 요구하고 있다 . 이러한 관점에서 볼 때, 초등학교 학 생들에게 사회적 약자인 장애인을 주제로 한 로봇 활용 교육은 창의적인 아 이디어 산출과 동시에 배려와 공감이라는 인성적 요소를 교육할 수 있는 좋 은 소재거리이다 .

이에 본 프로그램은 장애인의 어려움이라는 인성적 주제를 중심으로 초등 5, 6학년 교육과정과 창의성 신장을 위해 SW사고 중심의 로봇 활용 교육을 융합하여 다음과 같은 목표를 성취할 수 있도록 개발하였다 .

첫째 , 사회의 다양한 이면을 관찰할 수 있는 감성이 풍부 학생을 기르고자 하였다 .

둘째 , 배려와 공감을 통해 생활 주변에 있는 약자에 대한 관심을 갖게 하 고자 하였다 .

셋째 , 미래 사회 핵심 사업인 로봇에 대한 기초 소양을 기르고 창의성 발 현을 통해 생활 속 문제해결을 위한 참신한 아이디어를 산출할 수 있도록 하였다 .

2. 학습 목표

○ 내용 목표

- 시각장애인의 어려운 점을 공감하고 감성적 측면에서 이해할 수 있다.

- 우리 몸의 다양한 감각을 알고 역할을 이해할 수 있다.

- 초음파센서의 기능을 이해하고 우리 몸의 감각과 연관 지어 말할 수 있다.

- 프로그램의 기본 기능을 익히고 활용을 통해 시각장애인이 겪는 보행상의

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불편한 문제를 해결할 수 있음을 안다 .

- 스캠퍼 기법을 활용하여 새로운 아이디어를 도출하고 평가할 수 있다.

○ 과정 목표

- 나 이외의 사회 현상에 관심을 갖고 여러 가지 문제를 해결하기 위해 적극 적인 태도를 가질 수 있다 .

- 작은 나눔을 위한 창의적 아이디어를 산출할 수 있다.

- 장애인에 대해 이해하고 작은 도움을 줄 수 있는 방법을 찾아 생활에서 적극 실천할 수 있다 .

- 다른 사람의 말을 들을 때 지켜야할 예절을 알고 적극 실천한다.

- 자신의 의견을 까닭과 근거를 들어 논리적으로 발표한다.

3. STEAM 과목 요소

○ ^S : 우리 몸의 감각을 이해하고 기능 이해하기, 센서의 원리를 이해하고 감각과 연관 지어 이해하기

○ T/E : 프로그래밍을 통하여 거리 측정하는 프로그램 만들기(마인드스톰), 전지 , 소리센서, 빛 센서 등을 활용하여 회로도 만들기, 초음파 센 서의 특징을 고려하여 센서 장착하기

○ A : 쓸모와 모양을 생각하여 흰 지팡이 디자인하기

○ M：분류와 통계를 활용하여 문제 해결 방안 도출하기, 장애물을 피하는 최적의 거리 계산하기

4. STEAM 단계 요소

○ 상황제시

- ‘장애 체험을 마치고’ 이야기를 듣고 시각 장애 체험 경험 떠올리기 - 시각 장애인이 겪는 불편한 점에 공감하기

- 우리 몸의 감각의 종류와 역할 알아보기

○ 창의적 설계

- 감각을 대신하는 여러 센서 알아보기

- 흰 지팡이(시각 장애인용 지팡이)의 문제점 찾아보기 - 새로운 흰 지팡이 아이디어 모으기(스캠퍼 기법)

- 마인스 스톰 및 자외선 센서를 활용한 흰 지팡이 제작 방법 이해하기

- 초음파 센서를 활용한 새로운 흰 지팡이 제작 계획 세우기

(22)

이 프로그램은 학교 수업용으로만 사용할 수 있으며 한국과학창의재단의 허가 없이 무단 배포·사용을 금지합니다

차시 과목 단원 소주제 학습내용

1차시 과학 1. 우리 몸의 구조와 기능

장애의 종류와 우리 몸의

감각기관 관련짓기

 장애의 종류와 감각기관 조사하기

Co 우리가 알고 있는 장애의 종류를 조사해보자.

Tip! 다양한 자료 조사뿐만 아니라 생활 속 경험 속에서 장애의 종류를 떠올려보는 것이 중요하다.

CD 장애의 종류와 우리 몸의 감각기관을 관련짓기

Tip! 우리 몸의 여러 감각기관에 대해 정리해보고 감각 기관의 기능이 불편할 때 겪을 수 있는 장애에 대 해 관련지어 봅시다.

ET 장애를 가진 친구들의 불편함에 공감해보기

초음파 센서를 활용한 흰 지팡이

제작하기

 센서의 기능과 역할, 감각과의 관계 이해하기

 스캠퍼 기법을 활용하여 아이디어 도출하기

 마인드 스톰 및 초음파 센서 소개하기

 초음파 센서를 활용한 흰 지팡이 만들기

Co 장애 체험의 경험을 떠올리며 흰 지팡이의 불편함을 떠올려 봅시다.

CD 초음파 센서를 활용하여 새로운 흰 지팡이를 제작 해보자.

Tip! 스캠퍼 기법을 활용하여 다양한 아이디어를 도출 해보는 경험이 중요하며 마인드 스톰과 센서의 기능을 이해하고 제작하는 것이 필요하다.

ET 친구들과의 의사소통을 통해 가장 좋은 아이디어를 선정하여 제작해봅시다.

미래의 보행 도우미 그려보기

 미래의 보행 도우미 그려보기

Co 시각장애인의 불편함을 도울 수 있는 새로운 보행 도우미를 생각해 봅시다.

CD 창의적인 아이디어를 바탕으로 로봇의 작동 원리를 고려하여 로봇을 구상하여 봅시다.

ET 디자인한 로봇을 친구들과 이야기해 봅시다.

Tip! 시연회를 통해 아이디어를 공유해보는 경험을 제 공하도록 한다.

- 거리 조절, 소리 등 탐구를 통해 새로운 흰 지팡이 제작하기 - 미래의 보행 도우미 로봇 그려보기

○ 감성적 체험

- 작동 원리를 중심으로 모둠별 장치 시연해보기 - 모둠별 장치 평가하기

- 평가 후 장치 고쳐보기 및 자기 평가하기

5. 차시별 계획 총괄표

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< 본 프로그램은 수업용으로만 사용할 수 있으며, 무단 배포·사용을 절대 금지합니다 >

6. 평가 계획

영역 평가 기준 방법

S

우리 몸의 감각과 센서의 관계를 이해하고 작품의 작동원리를 알고 있는가? 관찰 자기 동료평가

T

절차적 사고와 초음파센서의 원리를 이해하여 흰 지팡이를 제작하기 위해 계획하 였는가?

관찰 자기 동료평가

E

절차적 사고를 통하여 문제를 해결하기 위해 노력하고 아이디어를 창의적으로 설 계하여 제작하였는가?

A

기능성과 활용성을 생각하여 디자인 하였는가? 관찰

자기 동료평가

M

거리 탐구 과정 시 측정을 올바르게 하고 효율적인 흰 지팡이 제작을 위해 계산 할 수 있는가?

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< 본 프로그램은 수업용으로만 사용할 수 있으며, 무단 배포·사용을 절대 금지합니다 >

7. 차시별 교수학습과정

모두가 행복해지는 흰 지팡이

과목

^과학 ^수업차시 1~3/3

단원

4. 우리 몸의 구조와 기능

교육과정

과학 5. 자극에 대한 우리 몸의 반응 알아보기 과학 6. 전지, 전구의 연결 방법 알아보기 수학 5. 초음파 센서를 이용한 최단거리 구하기

도덕 5. 장애인의 어려움을 생각해보고 인권의 의미 알기 실과 5. 발명 기법을 이해하고 창의적 아이디어 산출하기 미술 6. 문제를 개선한 흰 지팡이 제작하기

학습목표

․ 장애인에 대해 이해하고 작은 도움을 줄 수 있는 방법을 찾아 생활에서 적극 실천할 수 있다.

․ 초음파센서의 기능을 이해하고 우리 몸의 감각과 연관 지어 말할 수 있다.

․ 프로그램의 기본 기능을 익히고 활용을 통해 시각장애인이 겪는 보행상의 불편한 문 제를 해결할 수 있음을 안다.

학습과정 교수 학습 활동 준비물

도입 (10분)

 ‘장애 체험을 마친 후’ 이야기를 듣고 시각 장애의 불편함 공감하기

Co 이야기를 듣고 장애 체험의 경험 이야기해보자.

- 장애 체험의 경험을 이야기해보고 시각 장애의 불편함 공감해보기

읽기 자료

학습활동 (35분)

 장애의 종류와 감각기관 조사하기

 센서의 기능과 역할, 감각과의 관계 이해하기

 스캠퍼 기법을 활용하여 아이디어 도출하기

 마인드 스톰 및 초음파 센서 소개하기

 초음파 센서를 활용한 흰 지팡이 만들기

Co 우리가 알고 있는 장애의 종류에 대해 이야기해보자. - 장애의 종류와 우리 몸의 감각기관 관련지어 보기

CD 초음파 센서를 활용하여 새로운 흰 지팡이를 제작해보자. - 창의적 사고 기법을 활용하여 새로운 흰 지팡이 제안하기

- 마인드 스톰과 초음파 센서를 탐구하여 흰 지팡이 제작 계획하기 - 로봇의 작동 원리를 생각하며 미래의 보행 도우미 그려보기

마인드 스톰 흰 지팡이

마무리 (5분)

 로봇의 작동원리를 생각하며 장치 시연하기

ET 디자인한 나만의 보행 도우미를 친구들과 함께 시연해보자. - 로봇의 작동원리를 중심으로 친구들의 장치 평가하기

지도상의 유의점

- 장애를 가진 친구들을 배려하는 수업이 될 수 있도록 합니다.

- 마인드 스톰과 초음파 센서의 작동 원리를 충분히 숙지하고 탐구할 수 있도록 합니다.

- 학생들의 다양하고 창의적인 아이디어에 허용적인 분위기를 조성할 수 있도록 합니다.

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< 본 프로그램은 수업용으로만 사용할 수 있으며, 무단 배포·사용을 절대 금지합니다 >

프로그램명 소리가 아니어도 전할 수 있어요 적용학년 /시기 5학년 2학기 / 10월

1. 주제 및 제작의도

‘소리가 아니어도 전할 수 있어요’라는 주제로 상황제시 단계에선 학교에서 일어난 화재예방 훈련에서 청각장애 학생의 친구가 쓴 일기를 통해 청각 장애 인이 겪을 수 있는 위험한 상황을 생각해보고 문제를 해결하고자 하는 생각을 갖도록 하였다 . 창의적 설계에서는 소리 센서의 활용을 통한 작은 아이디어로 문제를 해결할 수 있음을 인식시키고 문제 해결을 위한 자신만의 창의적 아이 디어를 산출해 볼 수 있도록 구성하였다 . 감성적 체험은 작품 발표 및 활동 소 감 발표를 통하여 자신의 감정을 표현하고 문제에 대한 도전의식 심어줄 수 있 도록 하였다 .

2. 학습 목표

○ 내용 목표

• 청각장애인이 겪을 수 있는 위험한 상황을 공감하고 감성적 측면에서 이해 할 수 있다 .

• 우리 몸의 다양한 감각을 알고 역할을 이해할 수 있다.

• 소리 센서의 기능을 이해하고 아두이노를 이용하여 회로를 꾸밀 수 있다.

• 알고리즘을 이용하여 적정한 소리의 크기에 반응하는 진동팔찌를 만들 수 있다.

○ 과정 목표

• 나 이외의 사회 현상에 관심을 갖고 여러 가지 문제를 해결하기 위해 적극 적인 태도를 가질 수 있다 .

• 작은 나눔을 위한 창의적 아이디어를 산출할 수 있다.

• 장애인에 대해 이해하고 작은 도움을 줄 수 있는 방법을 찾아 생활에서 적극 실천할 수 있다 .

• 다른 사람의 말을 들을 때 지켜야할 예절을 알고 적극 실천한다.

• 자신의 의견을 까닭과 근거를 들어 논리적으로 발표한다.

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< 본 프로그램은 수업용으로만 사용할 수 있으며, 무단 배포·사용을 절대 금지합니다 >

3. STEAM 과목 요소

○ ^S : 우리 몸의 감각(청각)을 이해하고, 청각장애인이 겪는 일상의 문제상황을 적절히 조사하기 , 청각애인을 도울 수 있는 일상의 도구 구상하기

○ T : 센서의 원리를 이해하고 감각과 연관 지어 이해하기, 스크래치 프로그램 을 통해 소리에 반응하는 코드 만들기

○ E： 사운드센서 및 진동모터를 사용하여 아두이노 기판 구성하기 , 알고리즘을 이용하여 적정한 소리의 크기에 반응하는 진동팔찌 제작하기

○ A： 적합한 크기와 기능을 갖춘 진동팔찌 디자인 하기

○ ^M： 일상의 소리 중에서 위험상황을 알려주는 소리의 크기 구하기

4. STEAM 단계 요소

○ 상황제시

상황제시 단계에서는 학생들이 화재예방 훈련 후 청각 장애를 가진 학생이 위 험한 상황에 빠진 일을 일기 형식의 이야기로 구성하였다 . 이를 통해 학생들은 청각장애인의 어려운 점을 인식하고 해결의 필요성을 느껴볼 수 있도록 하였다 .

○ 창의적 설계

창의적 설계 단계에서는 청각장애인이 일상생활을 하며 겪는 다양한 문제 중 위 험상황에 적극적으로 대처하지 못하는 상황을 해결하는 과정으로 진행된다 . 소리를 진동으로 들려주는 진동팔찌의 설계 및 제작을 통해 청각장애인의 문제에 심도있게 다가갈 수 있도록 다양한 활동을 진행한다 .

○ 감성적 체험

감성적 체험에서는 창의적 설계단계에서 완성한 진동팔찌를 시연해봄으로써 산

출물을 만들어낸 것에 대한 보람을 느끼도록 한다 . 또한 3차시 수업 전반에 대한

반성과정을 통해 다양한 아이디어를 구상해볼 수 있도록 하며 이 과정을 통해 일

상의 현상에 관심을 갖고 적극적으로 해결하려는 태도를 가질 수 있도록 한다 .

5. 차시별 계획 총괄표

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< 본 프로그램은 수업용으로만 사용할 수 있으며, 무단 배포·사용을 절대 금지합니다 >

청각장애인의 일상생활과 장애에 따른 문제 알아보기

 청각장애인에게 부족한 감각 알아보기

 청각장애인이 겪는 일상의 문제 알아보기

 우리 주변의 소리 크기 조사하기

Co 청각장애인에게 부족한 감각은 무엇일까요? 또 이에 따 른 문제점에는 어떠한 것들이 있을까요?

Tip! 다양한 문제 상황이 나오도록 유도하여 청각장애인의 불 편함에 진실되게 다가갈 수 있도록 한다.

Co 일상생활에서 주로 듣는 소리는 무엇인가요?

CD 일상생활에서 주로 듣는 소리의 크기 측정하기

Tip! 일상생활에서 듣는 소리의 크기를 측정하여 청각장애인 에게 필요한 소리를 파악해보고 이를 통해 창의적 설계로 나아 갈 수 있도록 한다.

2차시 과학 1. 우리 몸의

구조와 기능 진동팔찌 구상하기

 소리를 촉각으로 바꿔주는 센서 알아보기

 아두이노 및 센서를 이용한 진동팔찌의 회로도 구성 하기

 위험상황에서만 진동이 발생하는 알고리즘 만들기

CD 사운드센서와 진동모터의 특성 알아보기

Tip! 간단한 회로도를 사용하여 소리에 반응하는 사운드센 서를 직접 체험해 볼 수 있도록 한다.

CD 소리 신호를 진동으로 바꾸어 주는 회로도 구성하기

Co 일상의 소리 중 우리에게 위험상황임을 알려주는 소리 에는 어떠한 것들이 있을까요? 그 소리의 데시벨(db)은 어느 정도인지 알아봅시다.

Tip! 일상의 소리를 위험상황과 그렇지 않은 상황으로 분류 해보고 일정 데시벨(db) 이상에서만 반응하는 알고리즘을 만 들어본다.

3차시 과학 1. 우리 몸의

구조와 기능 진동팔찌 제작하기

회로도를 바탕으로 진동팔찌 제작해보기

산출물 발표하기

새로운 산출물 제안해보기(발전가능성 모색)

CD 회로도를 바탕으로 진동팔찌 제작하기

Tip! 산출물을 만들어 본 후 실제 청각장애인들을 위한 여러 가지 발명품을 소개하는 활동을 진행한다.

CD 산출물을 가지고 실제 시연해 보고 느낀점(평가 및 반 성)을 발표하기

CD 제작한 작품의 수정할 점이나 다른 방식으로의 접근 제안하기(발전적 체험하기)

6. 평가 계획

연번 평가 기준 방법

1 청각장애인이 겪는 일상의 문제상황을 적극적으로 조사하였는가? 관찰자기, 동료평가 2 진동팔찌 만들기의 원리를 이해하고 계획하였는가? 관찰자기, 동료평가 3 청각장애인을 위한 물건을 창의적으로 설계하여 제작하였는가 관찰자기, 동료평가 4 적합한 크기와 기능을 갖춘 진동팔찌를 디자인하였는가? 관찰자기, 동료평가

5 자료를 수집, 분류하여 문제를 도출하여, 위험상황을 알려주는 소

리의 크기를 구할 수 있는가? 관찰자기, 동료평가

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< 본 프로그램은 수업용으로만 사용할 수 있으며, 무단 배포·사용을 절대 금지합니다 >

7. 차시별 교수학습과정

소리가 아니어도 전할 수 있어요

과목

과학 수업차시 1~3/3차시

단원

교육과정

과학5 자극에 대한 우리 몸의 반응과정을 탐구 활동을 통해 설명할 수 있다.

사회6 기본적인 인권의 개념을 이해하고, 일상생활에서 발생하는 인권침해 사례를 조사하여 그에 대한 해결방안을 제시할 수 있다.

도덕5 인권의 의미와 중요성을 종합적으로 이해하고 구체적인 사례들을 통해 인권 침해 에 대한 올바른 판단을 할 수 있으며, 생활 속에서 인권 존중을 실천하려는 적극적인 태도를 지닐 수 있다.

실과5 발명아이디어 기법을 이용하여 창의적인 물건을 구상하고 설계할 수 있다.

실과6 여러 가지 센서를 장착한 간단한 로봇을 체험할 수 있다.

학습목표

▷ 청각장애인의 일상생활에서 겪는 다양한 문제점을 알 수 있다.

▷ 창의적인 아이디어를 바탕으로 청각장애인을 위한 보조도구를 제작할 수 있다.

▷ 인권을 존중하는 태도를 기르며, 나 이외의 사회현상에 관심을 갖고 해결하려는 적 극적인 태도를 기른다.

학습과정 교수 학습 활동 준비물

도입 (10분)

 ‘친구의 일기’를 듣고, 청각 장애에 대해 관심 갖기

 청각장애인이 겪는 일상의 문제 알아보기

Co 청각장애인에게 부족한 감각은 무엇일까요? 또 이에 따른 문제점에 는 어떠한 것들이 있을까요?

‘친구의 일기’

동기유발 자료

학습활동 (90분)

 우리 주변의 소리 크기 조사하기

 아두이노 및 센서를 이용한 진동팔찌의 회로도 구성하기

 위험상황에서만 진동이 발생하는 알고리즘 만들기

회로도를 바탕으로 진동팔찌 제작해보기

CD 일상생활에서 주로 듣는 소리의 크기 측정하기

CD 사운드센서와 진동모터의 특성 알아보기

CD 소리 신호를 진동으로 바꾸어 주는 회로도 구성하기

Co 일상의 소리 중 우리에게 위험상황임을 알려주는 소리에는 어떠한 것들이 있을까요? 그 소리의 데시벨(db)은 어느 정도인지 알아봅시다.

소음측정기 , 아두이노, 진동팔찌 제작 set

마무리 (20분)

산출물 발표하기

새로운 산출물 제안해보기(발전가능성 모색)

ET산출물을 가지고 실제 시연해 보고 느낀점(평가 및 반성)을 발표하기

CD 제작한 작품의 수정할 점이나 다른 방식으로의 접근 제안하기(발전 적 체험하기)

‘학생용 자료’

지도상의 유의점

도입과정 중 청각장애인이 겪는 위험상황에 대한 논의가 충분히 이루어질 수 있도록 한다. 진동팔찌를 작동시키는 알고리즘을 학생들 스스로 구상해보기 어려울 수 있으므로, 쉬 운 예시를 사용해 이해를 도울 수 있도록 한다.

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프로그램명 친구에게 손을 선물해요 적용학년 /시기 6학년 / 9월

1. 주제 및 제작의도

하루가 다르게 발전해가는 오늘날의 사회에는 언제부터인지 경쟁과 이기주의가 당연시되고 있다 . 다방면의 많은 지식과 정보만으로는 현재 사회의 복잡하고 다 원화된 문제를 올바르게 해결하는데 한계가 있다 . 이러한 배경에서 등장한 개념 이 창의 융합형 인재이다 .

창의 융합형 인재는 과거 지식 전달 일변의 교육에서 핵심 역량을 함양하는 교육으로의 변화를 통해 길러내고자 한다 . 기존의 지식과 정보를 활용하여 새롭 고 창의적인 문제를 해결할 수 있도록 교육하는 것이다 . 눈에 띄는 점은 이러한 창의 융합형 인재 육성에 인성 요소의 중요성을 강조하고 있다는 점이다 .

서로 다름을 인정할 수 있을 때 공감을 할 수 있게 된다고 한다 . 창의 융합형 인재는 이러한 공감과 배려의 인성요소를 지니고 있어야 한다 . 자신과 타인의 차 이를 이해하고 다른 사람의 입장에서 상황을 바라볼 수 있는 인격을 길러 내는 것이 오늘날 교육의 새로운 목표가 된 것이다 .

이에 본 프로그램은 지체 장애를 가진 사람들의 어려움을 이해하고 이들을 도 울 수 있는 방안을 창의적으로 해결하는 과정을 통하여 학생들의 인성 함양과 창 의력 신장이라는 두 가지 목표를 이루고자 하였다 .

2. 학습 목표

○ 내용 목표

- 장애의 개념을 이해하고 지체 장애의 종류에 대해 설명할 수 있다.

- 우리 몸의 근육과 관절의 구조와 기능에 대해 설명할 수 있다.

- 로봇에 사용되는 센서의 종류를 이해하고 활용 방법을 이해할 수 있다.

- 적외선 센서의 개념과 기능을 이해하고 생활 속 이용 사례를 들 수 있다.

○ 과정 목표

- 지체 장애의 불편함에 대해 공감하고 이해할 수 있다.

- 창의적 사고 기법을 활용하여 다양한 아이디어를 만들어 낼 수 있다.

- 문제를 해결하기 위한 탐구 계획을 세우고 탐구 활동을 진행하여 결과를 도

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출할 수 있다 .

3. STEAM 과목 요소

○ ^S : 우리 몸을 구성하는 뼈와 근육의 구조와 기능 이해하기, 로봇팔의 구동을 위한 회로도를 제작하기

○ T/E : 적외선 센서와 모터를 활용하여 로봇팔의 움직임 구현하기, 적외선 센 서의 특징과 모터의 작동 원리를 고려하여 로봇팔 구상하기

○ A：인체의 비를 적용한 자연스러운 로봇팔 디자인하기

○ M：적외선 센서의 작동 적정 거리 및 모터 회전 수와 로봇팔의 움직임 요소 탐구하기

4. STEAM 단계 요소

○ 상황제시

- ‘친구를 위한 선물’ 이야기를 듣고 지체 장애의 불편함에 공감하기 - 지체 장애인들이 겪는 어려움에 대해 생각해보기

- 지체 장애 친구들의 불편함을 해결할 수 있는 방안 떠올리기

○ 창의적 설계

- 지체 장애를 가지고 있는 친구들에게 필요한 장치에 대한 아이디어 떠올리기 - 인체의 비를 탐구하여 로봇팔의 뼈대 구성하기

- 적외선 센서를 이용한 로봇팔 제작 방법 이해하기

- 센서의 구동 거리와 모터 회전 수에 대한 탐구를 통해 효율적인 로봇팔 제작 계획하기

- 친구에게 선물할 로봇팔 제작하기

○ 감성적 체험

- 모둠별 장치 시연하고 작동 원리를 중심으로 평가해보기 - 자기 평가와 상호 평가를 통해 장치 보완하기

- 활동 소감 및 느낀 점 발표하기

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지체 장애의 개념과 어려움

이해하기

 지체 장애의 개념과 어려움 이해하기

Co ‘친구를 위한 선물’ 이야기를 듣고 자신의 경험을 떠올려봅시다.

Tip! 실제 지체장애인에 대한 경험이 많지 않을 경우 다양한 자료 투입을 통해 공감할 수 있는 분위기 를 조성한다.

CD 지체 장애의 개념을 조사해보고 지체 장애의 어려 움과 불편함에 대해 생각해보자.

ET 지체 장애의 불편함을 도와줄 수 있는 방안을 떠 올려보자.

적외선 센서를 활용한 로봇팔

계획하기

 적외선 센서와 구동 모터의 개념 이해하기

 적외선 센서를 활용한 로봇팔 구안하기(설계)

 센서와 모터의 효율적인 장착을 위한 탐구 계획하고 실행하기

Co 지체 장애의 어려움을 해결할 수 있는 아이디어를 떠올려 봅시다.

Tip! 제시된 다양한 아이디어를 구체화하고 실현가능 성에 대해 토의해보는 경험을 제공합니다.

CD 적외선 센서와 모터를 활용하여 로봇팔을 제작해 보자.

Tip! 적외선 센서의 작동 거리, 로봇팔의 움직임과 모 터의 회전 수에 대한 탐구를 통해 보다 효율적인 로봇팔을 구성해봅니다.

친구를 위한 로봇팔 제작 및

발표하기

 친구를 위한 로봇팔 제작하기

 제작한 로봇팔을 여러 사람과 함께 평가해보기

CD 탐구결과를 적용하여 친구를 위한 로봇팔을 제작 하여 봅시다.

ET 친구를 위해 제작한 로봇팔을 여러 사람 앞에서 발표해봅시다.

Tip! 작동원리와 탐구과정을 중심으로 발표하고 평가 해봅시다.

5. 차시별 계획 총괄표

6. 평가 계획

연번 평가 기준 방법

S 몸을 구성하는 뼈와 근육의 구조와 기능을 이해하고 산출물 제작에 적용하였는가? 관찰 자기, 동료평가 T 적외선 센서와 모터의 작동 원리를 이해하고 효과적인 방법으로 작품을 제작하였

는가?

관찰 자기, 동료평가 E 적절한 탐구 과정을 거치면서 작품을 제작하였으며 작품의 작동원리를 설명할 수

있는가?

관찰 자기, 동료평가

A 쓸모와 아름다움을 고려하여 작품을 제작하였는가? 관찰

자기, 동료평가 M 센서의 작동 거리와 모터의 회전 수를 바르게 탐구하여 작품에 제작에 활용하였는

가?

관찰 자기, 동료평가

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7. 차시별 교수학습과정

친구에게 손을 선물해요.

과목

^과학 ^수업차시 1~3차시/3차시

단원

교육과정

과학5 – 우리 몸을 이루는 기본 구조에 대해 알 수 있다.

도덕6 – 함께 살아가는 주위 사람들에 대한 공감과 배려의 필요성과 의미를 이해하고 실천할 수 있다.

사회5 – 기본적인 인권의 개념을 이해하고, 학교생활에서의 인권침해사례의 해결방안을 제시할 수 있다.

수학6 – 비의 특징을 알고 비율을 구할 수 있다.

실과6 – 발명 아이디어 기법을 이용하여 창의적인 물건을 구상하고 설계할 수 있다.

학습목표

․ 우리 몸의 관절과 근육의 역할을 알고, 지체 장애인의 어려움을 공감할 수 있다.

․ 로봇에 이용할 수 있는 센서의 종류를 알고 적절하게 활용할 수 있다.

․ 적외선 센서의 작동원리를 이용하여 로봇팔을 구상하고 제작할 수 있다.

학습과정 교수 학습 활동 준비물

도입 (10분)

 지체 장애의 개념과 어려움 이해하기

Co ‘친구를 위한 선물’ 이야기를 듣고 자신의 경험을 떠올려봅시다.

- 지체 장애를 가진 친구들의 어려움에 대해 이해하기

읽기자료

학습활동 (70분)

 적외선 센서와 구동 모터의 개념 이해하기

 적외선 센서를 활용한 로봇팔 구안하기(설계)

 센서와 모터의 효율적인 장착을 위한 탐구 계획하고 실행하기

Co 지체 장애의 어려움을 해결할 수 있는 아이디어를 떠올려 봅시다. - 지체 장애의 개념과 불편함에 대해 조사하고 발표해보기

- 브레인라이팅 기법을 활용하여 지체 장애를 가진 친구를 도울 수 있는 방안 떠올리기

CD 적외선 센서와 모터를 활용하여 로봇팔을 제작해보자. - 지체 장애인을 도울 수 있는 로봇팔 구상해보기

- 마인드 스톰의 적외선 센서와 모터를 활용하여 로봇팔 제작 계획하기 - 센서의 작동 거리와 모터의 회전 수를 탐구하여 로봇팔 구현하기

적외선 센서 마인드 스톰

마무리 (40분)

 친구를 위한 로봇팔 제작하기

 제작한 로봇팔을 여러 사람과 함께 평가해보기

CD 탐구결과를 적용하여 친구를 위한 로봇팔을 제작하여 봅시다.

ET 친구를 위해 제작한 로봇팔을 여러 사람들 앞에서 발표해봅시다. - 탐구한 내용을 적용한 부분과 로봇팔의 제작 중점을 중심으로 토의하기

지도상의 유의점

- 진지한 태도로 수업에 적극적으로 참여할 수 있는 분위기를 조성합니다.

- 학생들의 창의적인 아이디어가 구체화 과정을 거쳐 다양한 산출물로 제작될 수 있도 록 돕습니다.

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붙임2 개발 자료

모두가 행복해지는 흰 지팡이< 학생용 교재>

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모두가 행복해지는 흰 지팡이< 교사용 교재>

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소리가 아니어도 전할 수 있어요< 학생용 교재>

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소리가 아니어도 전할 수 있어요< 교사용 교재>

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한국과학창의재단의 지원을 받아 수행된 성과물임 ”

“이 보고서는 2015년도 정부의 재원으로