2020 융합인재교육(STEAM) 교사연구회

결과보고서

2020. 11.

울산중학교

【 2020년 융합인재교육(STEAM) 교사연구회 결과보고서 】

과제개요

과제명 2020년 STEAM 교사연구회 운영(울산중학교)

STEAM 프로그램

유형

(유형1) STEAM 프로그램 개선 및 보완을 통한 확산 모델 개발 ( ) - 선행 프로그램명: (유형2) 다양한 교과 간 협동 연구를 통한 STEAM 프로그램 신규 개발 ( √ )(유형3) StarT 프로그램 수행을 통한 STEAM 프로그램 신규 개발 ( )

프로그램명 3D프린터와 레이저컷팅을 융합한 창의력 신장 Maker 수업모델 개발

학교급 중학교 대상 학년(군)초등고학년, 중등 전학년(적용학년 중학교 2년)

중심과목 과학,기술

가정중심과목

성취기준 영역[과학과 교육과정] 중등 1 전기와 자기[기술ㆍ가정교육과정] 중등 2 생활속의 전기

연계과목정보

(컴퓨터)연계과목

성취기준 영역[정보과 교육과정] 중등1 프로그래밍

연구기간 2020.7.20. ~ 2020.11.30.

신청금액 일금사백만원(￦4,000,000)

참여연구원 5명 (연구책임자: 1명, 공동연구원: 4명)

연구 수행자에 관한 사항구분 소속(학교명) 담당과목 직위 성명

연구책임자 울산중학교 과학(물리) 교사 박진철공동연구원 울산중학교 과학(생물) 교사 조연희공동연구원 울산중학교 과학(생물) 교사 박혜진공동연구원 울산중학교 기술가정 교사 한광희공동연구원 울산중학교 기술가정 교사 송수정

2020년도 정부의 R&D 재원으로 한국과학창의재단의 지원을 받아 융합인재교육(STEAM) 교사연구회를 운영한 중간 결과로써 본 보고서를 제출합니다.

2020년 11월 20 일

주관연구기관장 : 임 한 상 (인)

연구책임자 : 박 진 철 (인)

한국과학창의재단 이사장 귀하

“이 보고서는 2020년도 정부의 재원으로

한국과학창의재단의 지원을 받아 수행된 성과물임”

목 차

1. 요약문 ········································································································································· 1

2. 서론 ·············································································································································· 1 가. 연구의 목적 ··························································································································· 1 나. 연구의 필요성 ······················································································································· 1

3. 연구 수행 내용 및 결과 ··································································································· 1

가. 연구 수행 내용 ····················································································································· 1 1) STEAM 프로그램 개발 및 적용 ··················································································· 1 2) STEAM 프로그램 적용 성과 연구 및 조사 ······························································· 1 3) STEAM 협력 연구 강화 및 실천 ················································································· 2 4) 프로그램 개발 중점 사항 ···························································································· 2 나. 연구 수행 결과 ····················································································································· 3 1) STEAM 수업 프로그램의 개발 결과 ··········································································· 3 2) 연구 행사 결과 ················································································································ 3 다. STEAM 수업 프로그램 적용 ···························································································· 5

4. 결론 및 제언 ························································································································ 5

1) 결론 ································································································································· 5 2) 제언 ································································································································· 5 3) 소감문 ···························································································································· 6

5. 참고문헌 ···································································································································· 7

[부록]부록1. STEAM 행사사진부록2. 회의록

- 1 -

1. 요약문

요즘은 ‘제4차 산업혁명’시대이다. 첨단기기가 우리 생활에 미치는 영향이 매우 크므로 그에 관련된 과학적 원리를 파악하고 교실 속에서 첨단기기를 활용한 교육으로 학생들의 창의융합적 사고력을 확장시킬 필요가 있다. 레이저 컷팅기와 3D프린팅을 통한 과학의 대중화와 과학과 학생들의 흥미 있는 분야를 결합한 즐기는 과학을 목적으로 레이저 컷팅기와 3D프린터와 융합한 과학적 창의력 신장 Maker 수업 모델 연구 및 교사 연수 프로그램을 개발 하였다. 레이저 컷팅기와 3D프린터를 통하여 학습자의 호응도가 좋았으며학생들의 창의력을 개발하고, 각자가 지닌 아이디어를 표출하게 함으로서 시대가 요구하는 융합적인 학생으로 성장을 시킬 수 있다. 특히 자유학년제 수업, 진로지도교육, 동아리 활동 수업 등에 Maker 수업을 적용함으로서 학생들의 적성, 특기, 능력을 발휘할 수 있도록 하였다.

2. 서론

가. 연구의 필요성1) 어렵게만 느껴졌던 과학을 재미있는 3D프린터와 레이저 컷팅을 융합한 Maker 수업을 체험함으로써

과학수업을 재미있게 즐길 수 있도록 한다. 2) 이를 통해 청소년들의 학교 교육과 학교 밖 교육활동의 연계프로그램으로 정착시키고, 3D 프린팅

출력물의 제작과 전시를 통해 학생뿐만 아니라 일반인들까지도 과학에 흥미와 재미 그리고 호기심을 심어주고자 한다.

3) 3D프린터와 레이저컷팅을 융합한 Maker 수업 모델을 개발하여 STEAM 교육을 실현 하고자 한다.4) 3D프린터와 레이저컷팅을 융합한 교사 연수 프로그램을 개발하여 교사들이 교육현장에서 적용이 가

능하도록 한다.

나. 연구의 목적 1) 첨단 과학기술을 활용한 과학수업자료를 개발하여 첨단기기의 실질적인 활용 방안을 제시하는 자유학기제 교과 선택프로그램이나 창의적 체험활동시간에 활용할 수 있는 컨텐츠를 개발한다.2) 첨단 과학기술을 활용한 교육은 기존 교과목이나 교사 위주의 수업에서 벗어나 보다 유연한 교육과정의 운영사례를 만들도록 한다.3) 과학교사들의 첨단과학에 대한 흥미와 관심 분야의 전문성을 높이고 창의적인 과학교육을 실천하며 참여할 수 있는 기회를 확대한다.4) 첨단 과학, 과학 상식, 과학사, 과학과 기술, 과학과 사회, 환경 등에 관련된 서적을 읽도록 권장함으로써 과학에 대한 흥미와 호기심을 유발하고, 과학ㆍ기술ㆍ사회의 상호 관련성을 이해한다.5) 첨단기술 관련 기술‧공학적 능력과 태도를 함양한다.

3. 연구 수행 내용 및 결과

가. 연구수행 내용

1) STEAM 프로그램 개발 및 적용,

- 3D프린터와 레이저컷팅을 활용한 교육 STEAM 교수학습지도안 개발

- 3D프린터 디자인 프로그램(퓨전360, 씽커패드 등)을 활용한 생활 중의 아이디어 작품 개발

- 중 2학년 학생 대상 과학, 기술/가정 교과시간 및 창의적 체험활동 시간을 활용하여 STEAM 융합 수업 적용

2) STEAM 프로그램 적용 성과 연구 및 조사

- 레이저컷팅을 활용한 학교 게시판 및 생활안내판 제작

- 2 -

- STEAM 요소를 융합한 ‘나만의 Maker 세계’ 교내 대회를 운영하여 융합 교육의 기회를 제공

- 수업 프로그램 효과성을 위해 자체 개발한 학생 수업 만족도 조사 실시3) STEAM 협력연구 강화 및 확산 실천

- 3D프린터와 레이저컷팅을 활용한 창의융합 영재학급 대상 ‘찾아가는 MAKER교실’ 프로그램 개발 및 운영

4) 프로그램 개발 중점사항

① STEAM공개수업 및 교수학습자료제작 : 3D프린터와 레이저컷팅을 활용한 STEAM 수업의 일반화를 위한 공개수업 및 교수 학습자료를 발간, 현장 적용성을 높인 PPT 자료를 개발하여 교육현장에 보급

② 3D프린터와 레이저컷팅을 활용한 STEAM 연수 개설: 현직 교사 및 지역 주민들의 STEAM 수업 활성화를 위한 연수를 개설하여 집중적으로 운영

③ STEAM 동아리 운영 지원: 3D프린터와 레이저컷팅 동아리를 운영하여 우리 생활의 다양한 분야에 활용하는 방법을 배우고, 실생활에 유용하게 사용할 수 있도록 동아리 운영

STEAM 프로그램

구분

프로그램명 3D프린터와 레이저컷팅을 융합한 창의력 신장 Maker 수업모델 개발선행

프로그램명

학교급 중학교 대상 학년(군)전학년

(적용학년 중학교 2년)

중심과목 과학 중심과목 성취기준 영역

[중학교] (여러 가지 힘), 전기와 자기

연계과목과학

기술가정정보

연계과목성취기준 영역

[[중학교 2학년] (3) 전기의 활용[중학교 2학년] <기계> [중학교 2학년] <여러 가지 힘, 빛과 파동>

개발계획

주제 연번

차시(시수)

과목 연계(안)

1 2 과학(1) + 기술가정(1)2 2 기술가정(1) + 과학(1)3 4 기술가정(2) + 과학(1) + 정보(1)4 4 수학(1) + 과학(1) + 정보(1)5 4 기술가정(1) + 수학(1) + 정보(1)

개발·적용 현황

※ 2020. 10 . 16 . 기준, 16차시 중 차시 개발 및 8차시 적용 완료

◦ 연구과제 추진 내용- 3D프린터와 레이저컷팅을 활용한 교육 STEAM 교수학습지도안 개발- 3D프린터와 레이저컷팅을 활용한 Maker 연구개발- 교사 대상 직무연수 개발 운영팀으로 나누어 운영- 단위학교 Maker 대회 개최 운영(연구원 전원)

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나. 연구 수행 결과

구분 수행 결과

교수학습지도안 개발 차시 총 16차시

수업 적용 일정 2020. 7 . 1. ~ 2020. 10 . 30 .

(STEAM 수업)수혜학생 수 중학교 108명(중학교 2학년 전교생)

학생 태도검사사전검사 4월 30일, 2개 학급(46명) 실시 완료

사후검사 10월 19일, 2개 학급(46명) 실시 완료

학생 및 교사 만족도조사 10월 19일 실시 완료

교사연구회 STEAM 행사 개최 2020. 10. 16 . 5-6교시(13:30~14:45) 수업공개

논문 또는 학술대회 해당 없음

특허출원(국외, 국내) 해당 없음

1) STEAM 수업 프로그램의 개발 결과 ① 꽃 화분 받침대를 직접 설계하고 레이저 컷팅으로 모델링 하기

- 평소 자신이 만들고 싶은 꽃 화분 받침대를 스스로 여러 가지 입체도형을 활용한 모델링으로 레이저 컷팅을 하였다.

② ‘3D프린터로 나만의 아두이노 리빙카’ 만들기- ‘나만의 아두이노 리빙카 만들기’를 디자인하여 3D 프린팅을 하였다.

③ 과학적 원리를 고려한 창의력신장 Maker 수업- 릴리패드 LED 및 전도성 실을 활용한 다양한 회로 연습 - 전도성 실과 LED를 활용한 빛나는 마술 모자를 만들어보도록 하였다.

④ 아두이노와의 조합 창의성 Maker 활동하기 - 실크스크린으로 민화 에코백 만들기 - Lilypad Twinkle 및 Tiny로 정해진 패턴이 있어 다채로운 효과를 내는 실크스크린으로 민화 에코백을 만들었다.

2) 연구 행사 결과

순 활동 항목 연구 행사 요약 비 고

1

연구회 연수 및

학생 기초 교육실시

·6월 29일 – 7월 24일 1일 2시간(총 16시간) 정기적으로 자율연수 시간을 가짐·자율연수를 통해 3D프린터, 레이저 컷팅의 교수학습 방법 전달 및 토의, 체험행사 기획 등 연구회원의 자발적 참여로 함께 만드는 연수가 되었음

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2 연구 개발

·3D프린터와 레이저 컷팅을 활용하여 울산 최초의 비행체 제작 및 비행 연구 개발함·단위 학교에서 중학생을 대상으로 할 수 있는 3D프린터 및 레이저 컷팅을 활용한 비행기를 개발하여 보급하려고 노력중임

3나만의 화분대 만들기

·목공 및 레이저 컷팅기로 나만의 화분만들기 실시

·목공 기자재 연수

·목공 동아리 운영하여 집중 교육 운영

4창의성

수업 체험부스 운영

·4차 산업 혁명 도래에 발맞추어 중등학생에게 융합과학을 체험해 볼 수 있는 체험부스를 운영함.

5메이커창작실구축

·학생들의 아이디어를 실현 할 수 있는 메이커 창작교실 구축·레이저 컷팅실 구축

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다. STEAM 수업 프로그램 적용 1) 중1,2학년 학생 대상 과학, 기술/가정 교과시간 및 창의적 체험활동 시간을 이용하여 STEAM 융합 수업 적용 2) 월 4차시, 연간 총 16차시의 수업을 개발하여 학생에게 적용 3) 학생들이 만들어 낸 산출물에 대한 평가를 가정과 연계하여 자유학기제 평가로 적용하고 그 결과를 학교생활기록부 창의적 체험활동 특기사항 란에 기록 4) 수업 프로그램 효과성을 위해 자체 개발한 학생 수업 만족도 조사 실시4. 결론 및 제언

1) 결론 STEAM수업을 준비하면서 힘들었던 점은 교육과정을 분석하여 재구성해서 수업을 설계하는 일이었다. 이러한 과정 속에서 얻게 된 점은 그동안 무관심했던 타 교과에 대한 이해와 배려, 타 교과 교사들과의 교류도 갖게 되었으며 통합교육에 대한 필요성을 다시 한번 깨닫게 되었다. 그리고 일반 수업을 진행하다가도 “아~ 이 단원은 STEAM수업을 하면 아이들이 더 흥미를 느끼게 되겠구나~ ”하는 마인드도 갖게 되었고 일상 속에서도 자연스레 STEAM 교육이 스며들게 되었다. 레이저 컷팅 + 3D프린팅의 STEAM 교육을 통한 일련의 학습과정이 교사 주도적이 아닌 학생 스스로의 자기 주도적 학습으로 이뤄지기 때문에 학습에 창의성과 합리성 그리고 교사와 학생, 학생과 학생간의 협동성을 기를 수 있는 좋은 학습방법이 되었다. 그러면서 Maker STEAM 교육을 통해서 과학의 단편적인 지식 전달보다는 기본 개념을 유기적이고, 통합적으로 이해하도록 하고, 창의성, 개방성, 객관성 ,합리성, 협동성을 기르는데 유의하며 교수·학습활동이 이루어질 수 있었다. Maker STEAM 교육이 학생들에게는 과학지식과 개념의 자연스런 이해를 유도하여 과학에 재미와 흥미를 가지도록하며, 학부모와 일반인에게는 과학을 이해하고 친밀하게 하는 역할을 할 수 있었다. 마지막으로 Maker STEAM 교육은 학교와 학교 밖 활동을 연결하는 고리가 될 수 있으며 과학적 인식의 제고와 마인드확산에 크게 기여하였다.

2) 제언가) Maker STEAM 교육은 학교와 학교 밖 활동을 연결하는 고리가 될 수 있으며 과학적 인식의 제고와 마인드확산에 크게 기여할 것이다. 계속하여 자유학기제, 동아리활동, 학급발표회, 학교축제 등에 적용할 것이다. Maker 융합(STEAM)교육은 창의적인 수업과 직업교육까지 확대 발전시켜야 한다. 나) STEAM 직무연수 개설을 통해 교사들에게 드론과 로봇을 활용하는 창의력 신장 수업 방법에 대하여 정보를 공유하여 울산 교육의 저변을 확대 하여야 한다.다) STEAM 공개수업 및 교수학습지도안 제작을 통해 레이저 컷팅 STEAM 수업을 일반화하고

6유튜브메이커 교실

·유튜브와 함께하는 메이커교실 – 인기 있는 과학 유튜브 메이커 따라하기

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공개수업 및 교수학습 개발 자료를 교재로 발간, 현장 적용성을 높인 PPT 자료를 개발하여 교육현장에 보급하여야 한다.라) 단위학교 Maker 융합 대회 개최 : 창작은 단순히 호기심의 해소만이 아닌 자신만의 창의적인 아이디어를 제작하여 주어진 미션을 성공할 수 있도록 구성한 대회를 개최하여 통합적 요소를 측정하고 STEAM을 체험할 수 있는 대회의 장을 마련하여야 한다.마) STEAM 동아리 운영 지원을 통해 학생들에게 심화학습의 교육 기회 및 수준별 맞춤형 학습 기회를 제공 하여야 한다.

3) 소감문선생님 잘 만나서 참 좋겠다.라는 말을 학생에게 선생님들께서 하곤 하신다. 사실 그런 이야기를 들을 때마다 학생에게 부끄러울 따름이다. 할 수 있는 환경조성을 해 준 것 이외에는 학생 스스로 연구하고, 3D프린터와 레이저 컷팅 수업을 시작하였다. Maker STEAM 교육은 기초과학 속에 숨어있는 신비한 세계를 경험하게 해 주었고, 다양한 부품의 기호와 특성을 알게 하여 다양한 작품을 만들었다. 모르는 것은 끊임없이 연구해서 알게 되었고, 몰랐던 것을 알고 나서는 새로운 모르는 것에 도전하였다. 모르는 것을 알게 되는 과정에서 좀 더 과학적이고 체계적으로 학생에게 제시하여 학생이 과학적인 탐구활동을 통하여 알 수 있도록 환경을 조성하여 주었다. 과정뿐만 아니라 성과에도 만족하며, 학생의 꾸준한 노력에 결과라고 자신한다. 교사는 아동이 스스로 탐구하는 태도를 길러주는 보조자의 역할을 충실히 하였고, STEAM 교육 과정을 거치면서 어렵게만 생각했던 3D프린터와 레이저 컷팅 수업을 친근감을 가지도록 하는데 의의를 두었으며 앞으로도 많은 학생들이 끈기 있는 도전을 통하여 성취감을 갖는 기회가 많아질 수 있을 것이라는 생각에 지도에 대한 보람을 느꼈다. 지도를 통하여 이루어진 성과를 학생의 입장에서 간단하게 정리한다. 1) Maker STEAM 교육은 과학의 원리를 알고, 그것을 활용하여 다양한 작품을 만들 수 있었다.2) Maker STEAM 교육은 과학적 탐구과정을 통하여 새로운 작품을 완성하였다.3) Maker STEAM 교육은 관심이 높아져 친근해졌으며, 작품을 완성하여 많은 성취감을 느꼈다.

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[부록1] STEAM 프로그램 개발 내용 및 결과물

(프로그램명) 3D프린터와 레이저컷팅을 융합한 창의력 신장 Maker 수업모델 개발

1. STEAM 프로그램 개발·적용 교육과정

연번 차시(중심과목)

2015 개정 교육과정 성취기준(연계과목)

성취기준 영역

1 1~4/16 [10과탐03-01] 첨단 과학기술 속의 과학 원리를 찾아내는 탐구 활동을 통해 과학 지식이 활용된 사례를 추론할 수 있다. [9기가04-18]

2 5~8/16[9과18-03] 과학․기술․미술 지식을 활용하여 아이디어를 구체화하고 창의적인 미래의 컨셉트카를 만들어낼 수 있는 지식, 소양, 능력, 태도를 기른다.

[9과24-02]

3 9~12/16 [9과09-02] 전기 회로에서 전지의 전압이 전자를 지속적으로 이동하게 하여 전류를 형성함을 모형으로 설명할 수 있다. [9기가05-06]

4 13~16/16 [9과24-02] 과학을 활용하여 우리 생활을 보다 편리하게 만드는 방안을 고안하고 그유용성에 대해 토론할 수 있다. [9과24-02]

2. STEAM 프로그램 총괄표(총 16차시)

차시 주요내용

1~4/16

주제(단원)명 꽃 화분을 직접 설계하고 레이저 컷팅으로 모델링 하기

Co 3D프린터 모델링 프로그램을 활용하여 일상생활에 필요한 물건을 만들고자 한다. FUSION 360을 꽃 화분을 직접 설계하고 만들어보도록 하자.

CD 기존의 꽃 화분을 참고하여 자신만의 화분받침대를 직접 디자인할 수 있다. Tip! Layer thickness가 0.8mm로 설정되어 있으므로 화분의 두께를 1.6mm로 하면

출력물의 내구성도 충분히 얻을 수 있고 효율적인 출력시간을 얻을 수 있다. CD 꽃 화분의 열전도를 최소화 할 수 있는 설계도를 구상할 수 있다.

5~8/16

주제(단원)명 3D프린터로 나만의 아두이노 리빙카 만들기Co 블루투스와 아두이노를 연결하여 스마트폰으로 조작가능한 자동차 만들기CD 123D DESIGN을 이해, 연습하기 및 설계하기CD 아두이노 자동차의 프레임을 설계 및 제작하고 차체를 3D프린터로 출력하기

9~12/16

주제(단원)명 창의력신장 Maker 수업- 릴리패드 LED 및 전도성 실을 활용한 다양한 회로 연습

Co 전도성실과 LED를 활용한 빛나는 마술 모자를 만들어보도록 하자. CD 릴리패드 LED 및 전도성 실로 만든 마술모자를 쓴 마술사들의 공연 영상을 참고하여

자신이 과학마술공연에서 착용할 모자를 직접 디자인할 수 있다. Tip! 원단(Fabric)에 작업할 경우 바느질용 LED인 릴리패드 시리즈로 작업, 종이 모자를

제작할 경우는 스티커形LED, 구리테이프를 활용할 수 있다. CD 전기회로도에 대한 기초 지식을 바탕으로 모자에 부착할 회로도를 구상할 수 있다.

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:직렬회로, 병렬회로 등 Tip! 학생들의 바느질이 미숙할 경우, 기초바느질 수업을 추가하여 실시하여야 한다.

(실꿰기, 매듭짓기, 기초 홈질 등 지도)

13~16/16

주제(단원)명 아두이노와의 조합 창의성 수업 - 실크스크린으로 민화 에코백 만들기

Co Lilypad Twinkle 및 Tiny 의 경우 정해진 패턴이 있어 다채로운 효과를 내는데 한계가 있다. 내가 직접 제어하고 계획할 수 있는 효과를 내는 방법은 없을까? CD 아두이노(Arduino) 코딩을 활용하면 좀 더 다양한 효과를 낼 수 있다. Tip! ‘아두이노’하면 보통 아두이노 우노를 떠올리지만 아두이노 우노는 바느질 작업에 적합

하지 않다. Lilypad 시리즈 중에서 바느질 가능한 아두이노를 활용하여 할 수 있도록 한다. 이 과정을 통해 과학기술과 디자인이 결합된 예를 찾아볼 수 있다

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3. STEAM 프로그램 차시별 수업지도안 1

중심과목 기술가정 학교급/학년(군) 초등, 중학교 1/2 학년

중심과목 성취기준

영역

[9 기가 05-03]일상생활에서 사용되는 제품들이기술적 문제 해결과정을 통해개발되고 발전하고 있음을 이해한다.

중심과목 성취기준

[6 실 05-04]다양한 재료를 활용하여 창의적인 제품을 구상 제작한다.

주제(단원)명꽃 화분을 직접 설계하고 레이저컷팅으로 모델링 하기 차시 1~4/16

학습목표

• 만들고 싶은 꽃 화분을 디자인할 수 있다.• 여러 가지 입체도형을 활용하여 입체적인 모델링을 할 수 있다.• 레이저프린터 모델링 프로그램을 사용하여 모델링할 수 있다.

연계과목 기술가정, 과학, 미술, 수학연계과목

성취기준 영역[9기가04-18]

STEAM 요소

S 왜 목재는 수증기를 잘 흡수 할까?T 목재를 가공, 조립하기EA 만든 화분의 표면을 예쁘게 색칠하기M 화분을 재단 할 때 정확한 길이와 각도로 제작하기

개발 의도 예쁘게 키운 꽃을 더욱 이쁜 모습을 하기 위해서 꽃 받침대도 DIY 목공을 통하여 만들 정말 아름다운 꽃 전시를 할 수 있다.

DIY 란 Do It Yourself 의 약자로 Handmade 등 비슷한 의미의 말들도 여럿 쓰이고 있다. 간단하게는 집안 전구를 달거나 액자를 거는 것도 DIY 고 전기제품이나 자동차를 손수 만들거나 수리하는 것도 DIY 고 가구를 넘어 집을 직접 지어보는 것도 DIY 라고 할 수 있다. 대개가 몸을 직접 움직여야 하므로 손이 많이 가고 때론 육체적으로 부담도 되지만 그만큼 성취감, 보람, 행복을 느낄 수 있는 생산적이고 건전한 좋은 작업이기도 하다. DIY 목공의 목적도 마찬가지다.

STEAM 학습준거

상황 제시

상황 제시

○무엇을 만들기 위해서는 어떤 것들을 먼저 생각해야 할까?

○내가 집에서 DIY 로 할 수 있는 것은 무엇이 있을까?

창의적 설계

창의적 설계○친구들과 협력하여

문제 해결하기

○직접 만든 화분을 실제로 전시하여 성공의 기쁨이나 실패 경험하기

감성적 체험

○목재 화분을 만들기 위한 목재종류, 디자인, 실용성, 예산 등을 고려하여 설계를 세운다.

감성적 체험

학습과정 교수-학습 활동 학습자료

및 유의점

도입( 5 분)

Co (꽃을 꽂은 화분을 제시)

- 평소에 화분을 집안에 많이 키우고 있나요? - 사람들이 꽃을 좋아하는 이유는 무엇일까요? - 화분을 어떻게 만들면 식물이 잘 자라는지 과학적 원리를 발표를 통해 학생이

말할 수 있게끔 유도한다.Tip! 학생의 다양한 답변을 수용적 태도로 대한다.

동영상

Tip!

전개( 35 분)

CD (다양한 형태의 화분 사진을 제시)

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● 제시된 화분을 보며 자신만의 화분 받침대를 디자인 해 봅시다. - 버니어캘리퍼스와 연필, 공책을 활용해서 정확한 치수에 입각한 디자인이 이뤄

지도록 한다. - 정확한 치수에 입각한 디자인이 이뤄져야한다. 그러므로 교사는 사전에 종이컵

의 치수를 측정한 후 학생이 그 정확한 치수에 입각해 디자인을 하고 있는지 확인한다.

- 성공적인 설계를 하기 위해서는 기능성, 디자인, 비용, 가공법, 목재, 구조 등을 잘 생각하여 설계를 할 수 있도록 지도한다.

● 직접 디자인한 화분 받침대를 3D 프린팅 모델링 프로그램을 활용하여 표현해 봅시다. - 화분 받침대 디자인 과정 자체가 FUSION 360의 기본기 교육이 되므로 처음에

는 교사의 방법을 따라 해보는 형식으로 진행하되 점차 학생 스스로가 3D 디자인을 해 볼 수 있도록 한다.

- 충분한 시간을 줘서 많은 학생들이 직접 해볼 수 있도록 한다.

● 학습 과정에서 학생들 간 또는 선생님과 토의하며 디자인을 수정해 모델링해봅시다.

정리( 5 분)

● 자신이 디자인한 화분 받침대를 발표해 봅시다. - 컴퓨터 화면에 모델링한 파일을 띄워 다같이 긍정적인 분위기 속에서 서로의

결과물을 감상해보도록 한다.● 공학적 도구를 이용하여 실생활과 관련된 자료를 수집해 보는 기회를 갖는다.

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4. 학생활동지 / 학생참고자료

5. 교사자료

1-4 차시

<상황 제시>

[그림 1] [그림 2]

1. 일상생활 속에서 우리는 책상을 많이 사용합니다. [그림 1]과 같은 설계를 하여 [그림 2]와 같이 목재책상을 만들었다. 이 책상을 만들기 위해 사용 된 도구들은 어떤 것들이 있을까?

2. [그림 1]을 3D 프린팅으로 크기를 작게하여 출력해 보자

3. [그림 1]의 설계도에 의해 레이저 컷팅으로 목재를 재단해보자.

차시 1~4/16

목재에 사용되는 도구들①전동 드릴, 헤머드릴- 목재에 구멍을 뚫거나 나사를 조이는데 사용하는 도구 - 다양한 회사에서 많은 종류의 드릴을 생산하지만 동호회에서는 보쉬사의 6RE를 사용하고 있으며 충전 드릴은 7.2V를 사용하고 있다. 이유는 6RE와 7.2V제품이 크기와 무게가 적합하며 회전속도가 목재에 적합하다.

② 충전드릴 - 드릴에 그림과 숫자가 표기되어 있어 드릴의 회전속도 및 강도가 조절되어 초보자들이 사용하기 쉽다. - 일반 전동드릴보다 회전력이 빠르지 않아 나사를 조일때 헛도는 일이 적다.  ③ 직소

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- 직소는 목재의 곡선 가공 및 라운드 구멍을 필요시 사용하는 공구로서 철물 및 나무등을 간단한 날 교체로 절단, 가공할 수 있다. (이용시 회전 속도와 기타 스위치 확인) ④ 타카 - 에어 타카는 컴프레샤로 압축한 공기를 간단한 스위치 하나로 핀을 박히게 하는 역할을 한다. 간단히 설명하면 호치키스를 자동으로 사용한다고 생각하면 된다. - 핀의 모양과 길이에 따라 1자(15mm, 20mm, 25mm, 30mm, 40mm, 50mm), ㄷ자(20mm) 등으로 구분 된다. - 부주의로 인한 부상이 우려되므로 사용시 주의를 요한다.  ⑤ 루터 사용방법 및 집진기 이용 - 루터는 목재의 부분 가공 및 층이나 라운드, 몰딩 작업을 필요시 사용하는 공구로서 필요에 따라 날 교체가 가능하다. - 스위치를 당김과 동시에 회전이 멈추어 안전사고에 대비한 보호 장치가 되어 있다. - 루터에 연결하여 사용하는 집진기는 루터가 작업할 때 나오는 분진을 모으는 기능을 한다. - 집진기에는 오토기능이 있어 루터가 회전할 때 집진기능이 자동으로 작동되고 정지할 때에는 자동으로 멈춘다. ⑥ 트리머 - 트리머는 루터와 동일한 역할을 하지만 회전속도가 느려서 작업능률이 떨어지고 스위치를 끈 후에도 일정시간 회전이 지속되므로 안전사고에 주의하여야 한다. - 무게가 가벼워 사용이 용이하여 간단한 작업에 적합하다.  ⑦ 그라인더(grinder) - 부분적으로 많이 돌출된(목재) 부분을 갈아낼때 사용한다. - 옷걸이 봉, 나사 등 철재의 절단이나 가공시 사용한다. ⑧ 샌더(Sander) - 샌더는 목재 절단부분(톱날자국)이나 모서리, 원형부분을 그에 적합한 사포를 이용해 갈아내고자 할 때 사용하는 공구이다. 기존 샌더와 차이점은 루터와 마찬가지로 집진기에 연결하여 사용하므로 샌딩 작업을 할때 먼지가 나지 않는다  ⑨ 고정톱(Table saw) - 목재원판(1200x2400)을 1차 가공할 때에 사용되는 공구로서 톱에 줄자가 부착되어 있어 필요한 부분을 절단 할 때 사용한다. - 축경사 기능이 있어 절단면을 45도까지 절단할 수 있다. ⑩ 슬라이딩 톱(Sliding saw) - 고정톱과 기능은 같으나 크기가 작고, 이동이 편리하여 작은 목재의 가공이나 인테리어공사에 주로 사용된다. - 톱의 각도 조절이 판재를 사선으로 절단할 때 많이 쓰이나 크기가 작아 두께가 아주 두꺼운 목재에는 사용이 불가능하다.  ⑪ 탁상드릴 - 손으로 움직이는 드릴이 아니라 고정되어 있으며, 편의에 따라 날 교체가 가능하다 - 주로 사용되는 기능은 경첩보링, 목심다보 보링 등에 사용된다 ⑫ 벨트샌더

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- 샌더와 기능은 동일하나 벨트샌더자체가 고정되어 있다, 두 기둥을 축으로 한 타원의 벨트 형태로 사포가 회전을 하는데, 그 사포면에 목재를 밀어 샌딩을 조절한다. - 집진은 되지 않는 반면 그 크기와 면적이 넓어 많은 부분을 갈아 내고자 할때 적합한 공구이다. - 작업효율은 높으나 부주의할 경우 부상의 위험이 있으므로 안전사고에 주의한다.  ⑬ 스카시 - 핸드 직소와 같은 역할을 하며, 다른점은 글씨 가공(음각,양각)등 정교하고 섬세한 부분을 가공시에 적합한 공구이다. ⑭ 에어건 - 에어컴프레샤를 이용하여 압축된 공기를 작은 노즐을 이용하여 강하게 분사한다. - 가구의 먼지를 제거하거나 타카에 연결하여 쓴다.  ⑮ 클램프- 목재와 목재를 압축, 고정시켜 결합작업을 용이하게 한다. 사용방법에 따라 위치를 달리하여 목재와 목재 사이의 간격을 유지하는 데도 쓰일 수 있다. - 손힘이 약한 여성들에게 꼭 필요한 도구중 하나이다.

자료출처

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STEAM 프로그램 차시별 수업지도안 2

중심과목 기술 학교급/학년(군) 초등, 중학교 1/2 학년

중심과목 성취기준

영역

[9기가05-06]생활 속 문제를 찾아 아이디어를 구상하고 확산적 수렴적 사고기법을 활용하여 창의적으로 해결한다.

중심과목 성취기준

[과6101] 전지, 전선, 전구를 연결하여 전구에 불을 켜고, 불이 켜지는 회로의 조건을 설명할 수 있다.

주제(단원)명3D프린터로 나만의 아두이노 리빙카 만들기

차시 5-8/16

학습목표

•아두이노 자동차의 작동 원리와 자동차 구성을 위한 센서 요소를 설명할 수 있다.•블루투스 통신을 위한 코딩을 이해하고 수행할 수 있다.•나만의 아두이노 자동차를 설계․제작․주행하는 방법을 창의적으로 고안할 수 있다.

연계과목 정보 연계과목 성취기준 영역

[실6242-2] 여러 가지 센서를 장착한 간단한 로봇을 체험할 수 있다.

STEAM 요소

S•아두이노 자동차의 원리, 작동 센서 이해하고 작동하기 •전류의 방향과 전동기의 방향간의 관계를 이해하고 활용하기

T •블루투스와 아두이노를 연결하여 스마트폰으로 조작가능한 자동차 만들기•123D DESIGN을 이해, 연습하기 및 설계하기•아두이노 자동차의 프레임을 설계 및 제작하고 차체를 3D프린터로 출력하기

E

A

M•아두이노 자동차 차체를 디자인하고 123D DESIGN을 사용하여 3D모델링하기•코딩시 효율적인 알고리즘을 탐구하기

개발 의도

본 수업은 학생들이 자율주행자동차를 설계하고 제작하여 주행하며 아두이노 보드가 장착된 자동차 프레임과 3D 프린터로 출력한 차체로 직접 자동차를 제작하는 전 과정을 경험하도록 구성하였다. 이 과정에서 학생들은 문제 상황을 개선하기 위해 자동차를 설계․제작․주행하는 방법을 창의적으로 고안할 수 있을 뿐 만 아니라 모둠별 학습을 통해 의사소통능력과 협업 능력을 키우며, 더불어 IT 를 기반으로 한 융합 시대를 맞이하여 미래 유망 직업 및 진로를 적극적으로 탐색하는 태도를 기르게 될 것이다.

본 연구에서는 중학교 수준에서 이해하기 편하고, 쉽게 활용할 수 있는 3D 프린터와 123D DESIGN 을 활용하여 자율주행자동차 교육 자료를 개발하고자 하였다. 아두이노 자동차를 만들기 위한 선제 조건으로 첨단기기 활용 프로그램의 inscape 사용하기, RDWork v8 사용하기, 프로그램 사용을 위한 사이트을 안내한다.

STEAM 학습준거

상황 제시

상황 제시

•로컬 모터스가 개발한 올리(Olli)는 12인승 전기 자동차로 3D 프린팅 기술을 사용해 차체를 만들었고 IBM의 인공지능 왓슨(Watson)으로 자율주행을 보조하고 있다. 또한 벤츠에서는 스마트폰으로 제어 가능한 자동차를 만들겠다고 발표하였다. 우리도 3D프린터기

창의적 설계

창의적 설계•자율주행자동차 및 아두이노 자동차 주행 시험을 하며 서로의 아이디어를 공유하고 평가해보는 시간을 갖는다.

감성적 체험

•자율주행자동차의 원리를 바탕으로 자율주행자동차를 설계, 제작하고 완성한다. •아두이노와 블루투스를 사용하여 스마트폰으로 작동 가능하도록 코딩한다.

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와 아두이노를 활용하여 스마트폰으로 제어하는 자동차를 만들어 보면 어떨까?

감성적 체험

학습과정 교수-학습 활동 학습자료

및 유의점

도입( 5 분)

자동차 상황 제시Co 나는 초보운전사! 오늘 아침도 나는 주차가 어렵다. 주차가 어려운 내게 주차를

자동차가 스스로 해준다면? 앞차와의 간격을 자동으로 조절해준다면? 스스로 운전을 해준다면? 이런 상상들이 모여 자율자동차기술이 생겨났다. 현재와 미래의 자동차 시장을 이끌고 있는 똑똑한 자율주행자동차의 정확한 의미는 무엇일까? 3D 프린트로 만들 수 있는 것Co 다음은 무엇으로 만든 것들일까요?

3D 프린트는 설계도와 재료만 있다면 피규어를 비롯해서 건축, 의료에 이르기까지 무엇이든 만들 수 있다. 그 밖에 3D 프린터로 만들 수 있는 것은 무엇이 있을까?

ppt

전개( 35 분)

자율주행자동차의 정의 - 자동차 스스로 주변 환경을 인식하여 위험을 판단하고, 주행 경로를 계획하는 등 운전자 주행조작을 최소화하며 스스로 안전주행이 가능한 자동차 자율주행자동차의 작동 원리 이해하기 - 자율주행자동차와 혼용되어 사용되고 있는 용어정리를 하여 자율주행자동차의 명확한 의미를 동영상을 보고 이해한다. - 사회적 이슈인 교통사고 원인을 파악하고 자율주행자동차의 등장의 장점에 대해 파악해볼 수 있도록 안내한다. - 자율주행자동차 기술의 세 가지 핵심인 인지, 판단, 제어의 용어와 내용을 안내한다./ 자율주행자동차구성을 위한 센서 요소 분류하기 - 자율주행자동차에 들어가는 다양한 센서의 역할과 원리를 조사 및 탐색한다.ET 자율주행자동차 센서요소를 활용하여 자율주행 자동차 스케치하기

자율주행자동차 설계하기CD 차체와 섀시(프레임) 이해하기

- 자율주행자동차 모델 구조 및 구동원리 이해하기 ○ 자율주행자동차 모델 구조

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- carrera go의 슬롯 카의 섀시 부분을 구입하여 자동차를 제작할 것임

- 차체를 123D DESIGN으로 설계하여 3D프린터로 출력하여 제작함

○ 자율주행자동차 모델 구동원리 이해하기 - 트랙에 어댑터를 통해 전기가 공급되면 차량의 하부 전기 접촉부에 전기가 차량의 모터에 공급되며 스피드 컨트롤 조정기로 저항값을 달리하여 전류의 양을 조절하며 차량의 속도를 제어한다.- 자율주행자동차 스케치하기 : 2인 1조로 만들고 싶은 자동차 차체 스케치하기

CD 자율주행자동차 설계하기섀시 크기 재고 스케치 도면에 치수 넣기: 자동차 섀시의 가로, 세로, 높이, 바퀴의 위치, 바퀴간 사이의 거리 등 치수 재기- 3D모델링하기 : 2인 1조 모둠으로 123D DESIGN으로 자율주행자동차 설계하기

- 슬라이서 프로그램으로 출력 파일 생성하기

①Cubicreator에서 내 이름 파일(STL)을 불러온다

②출력에서 기본 설정(필라멘트, 지지대, 출력속도 등)을 한다.

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③뷰모드에서 슬라이드로 보면서 출력 경로를 알아본다.

④큐비콘 스타일에서 출력할 수 있게 G-CODE로 변환한다.

정리( 5 분)

3D프린터로 출력하기(설계가 끝난 후 나중에 출력할 것)

변화된 G-CODE파일이 저장된 SD카드를 3D프린터에 넣고 출력하기

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4. 학생활동지 1

차시

1.마이크로비트 메뉴 이해하기

메뉴 기능 및 코딩 학생 활동

정수출력 ?

문자열 출력

?

아이콘 출력

?

LED출력 ?

2. 마이크로비트로 주사위 만들기

마이크로비트 주사위 (A버튼)

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마이크로비트 주사위 (흔들기)

마이크로비트 주사위

(LED 표현)

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학생활동지 2 링빗카 코딩하기

코딩 화면 활동 모습

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- 22 -

3. STEAM 프로그램 차시별 수업지도안 3

중심과목 과학 학교급/학년(군)중학교 2,3학년과학, 기술가정, 미술,

중심과목 성취기준

영역

[6 미 02-03]다양한 자료를 활용하여 아이디어와 관련된 표현 내용을구체화할 수 있다.

중심과목 성취기준

[9과09-02] 전기 회로에서 전지의 전압이 전자를 지속적으로 이동하게 하여 전류를 형성함을 모형으로 설명할 수 있다.

주제(단원)명

창의력신장 Maker 수업- 릴리패드 LED 및 전도성 실을 활용한 다양한 회로 연습

차시 9-12 /16

학습목표

• 릴리패드 LED, 트윙클, 전도성 실을 활용하여 창의적인 회로도를 구성할 수 있다.

• 릴리패드 아두이노를 활용하여 더 다양한 효과를 낼 수 있다.

• 전도성 실이 지닌 오류를 최대한 줄여 효율적인 회로 구성을 할 수 있다.

연계과목 기술가정연계과목

성취기준 영역[9기가05-06]

STEAM 요소

S 빛과 파동, 전기와 자기 T 전기회로도 이해 E 바느질하기 A 실크스크린 실습, 우리나라 전통민화 이해 M

개발 의도

효과적인 과학마술 공연을 위해 빛나는 마술모자를 만들고자 한다. 릴리패드 LED와

전도성을 활용한 회로 구성을 통해 과학, 기술, 디자인이 융합되어 상품을 만들어내는

과정을 체험하도록 한다. Lilypad(Lilypad)는 MIT Media Lab 의 교수 Leah Bucheley 교수가 개발한 바느질 소품을 위한 Sewable LED 로 전도성 실(Conductive thread)을 활용하면 원단(Frabric)이나 소품에 다양한 효과를 줄 수 있는 웨어러블 디자인이 가능하다. 이 수업은 과학마술 수업 후에 공연에 활용할 수 있는 과학기술을 결합한 모자를 만들어 공연에서 직접 사용한다는 상황에서 진행하고자 한다.

STEAM 학습준거

상황 제시

상황 제시

전기가 통하는 실이

있을까? Sewable

LED란 무엇일까? 창의적 설계

창의적 설계 • 실크스크린 작업을

통해 제작한 민화

코백에 자신의 개성을

살려 아름답게 색칠할

수 있다.

감성적 체험

• 릴리패드 LED, 트윙클, 전도성

실을 활용하여 창의적인 회로도를

구성할 수 있다.

• 릴리패드 아두이노를 활용하여

더 다양한 효과를 낼 수 있다.

• 전도성 실이 지닌 오류를 최대한

줄여 효율적인 회로 구성을 할 수

있다.

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감성적 체험

학습과정 교수-학습 활동 학습자료

및 유의점

도입( 5 분)

Co (민화를 제시한다) - 민화란 무엇이며 민화를 본적이 있나요? - 릴리패드 LED 및 전도성 실을 활용한 다양한 회로 연습을 할 수 있는 준비물을 배부한다.

ppt 자료제시

전개( 35 분)

※ Co 상황제시 CD 창의적 설계 ET 감성적 체험 조언 을 표시

Co 완성된 모자에 릴리패드 LED 및 전도성실을 활용하여 Blink, Fade out 등 빛 효과를 낼 수 있을까? CD 1차시에는 단순히 LED의 on,off만 연습했다면 이번에는 모자에 다양한 효과를

주기 위한 이펙터 회로를 구성해보도록 한다. Tip! 릴리패드 Twinkle과 Tiny 이펙터를 활용하면 빛에 다양한 효과를 주는 것이

가능하다.(Blink, Fade out, Heartbeat 등)ET 공연시의 동선 및 청중들의 시선, 심미성을 고려하여 회로도를 아름답게 배치

한 후 바느질 작업을 할 수 있도록 한다.

Co Lilypad Twinkle 및 Tiny의 경우 정해진 패턴이 있어 다채로운 효과를 내는데 한계가 있다. 내가 직접 제어하고 계획할 수 있는 효과를 내는 방법은 없을까? CD 아두이노(Arduino) 코딩을 활용하면 좀 더 다양한

효과를 낼 수 있다.

Tip! ‘아두이노’하면 보통 아두이노 우노를 떠올리지만 아두이노우노는 바느질 작업에 적합하지 않다. Lilypad 시리즈 중에서 바느질 가능한 아두이노를 활용하여 할 수 있도록 한다. 이 과정을 통해 과학기술과 디자인이 결합

된 예를 찾아볼 수 있고 이를 상품화하는 과정등에 대해 간접체험할 수 있다.

정리( 5 분)

CD 에코백에 구성한 전기회로 및 이펙터가 정상적으로 작동하였는가?Tip! 전통민화에 릴리패드 LED의 빛의 효과가 잘 나타났는가?

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3. STEAM 프로그램 차시별 수업지도안 4

중심과목 과학 학교급/학년(군)중학교 2,3학년

과학, 기술가정, 미술, 중심과목 성취기준

영역

[6 미 02-03]다양한 자료를 활용하여 아이디어와 관련된 표현 내용을구체화할 수 있다.

중심과목 성취기준

[9과24-02]

주제(단원)명아두이노와의 조합 창의성 수업 - 실크스크린으로 민화 에코백 만들기

차시 13-16 /16

학습목표

• 전도성실과 릴리패드 LED를 활용한 바느질 소품을 만들 수 있다.

• 주변에서 디자인과 과학이 융합된 다양한 사례를 찾아 발표할 수 있다.

• 한국전통민화에 대해 이해할 수 있고 실크스크린 체험을 통해 창의성을 높일 수

있다.

연계과목 기술가정연계과목

성취기준 영역

STEAM 요소

S 빛과 파동, 전기와 자기 T 전기회로도 이해 E 바느질하기 A 실크스크린 실습, 우리나라 전통민화 이해 M

개발 의도

전도성 실, Sewable LED(릴리패드 LED), 릴리 트윙클(타이니)등을 생활소품(모자)에 단순히 적용하였다면 ‘빛나는 민화 에코백 만들기’프로그램에서는 ‘과학마술 모자 만들기’에서 접했던 전도성 실, Sewable LED 를 기반으로 우리나라 전통민화 3 종(호작도, 책가도, 연화도)를 실크스크린 틀로 제작하여 이를 에코백에 나염잉크로 프린트 한 후 이를 활용하여 ‘빛나는 민화 에코백’을 만들어보기로 한다.

Lilypad(Lilypad)는 MIT Media Lab 의 교수 Leah Bucheley 교수가 개발한 바느질 소품을 위한 Sewable LED 로 전도성 실(Conductive thread)을 활용하면 원단(Frabric)이나 소품에 다양한 효과를 줄 수 있는 웨어러블 디자인이 가능하다. 이 수업은 이 원리를 기반으로 이전에 체험했던 ‘과학마술 모자 만들기’보다 좀 더 일상생활에서 활용할 수 있는 생활소품을 만들고자 했다. ‘빛나는 LED 에코백’을 만들어 보기로 했는데 단순히 에코백에 그림을 그려서 표현하는 것보다 전통예술(민화)을 소재로 한 에코백을 만들어 민화수업과 병행함으로써 산출물의 예술적, 교육적 가치를 높이고자 한다. 실크스크린 틀을 활용하여 에코백 위에 프린트를 할 경우 비교적 손쉽게 그림을 그릴 수 있을 뿐만 아니라 많은 양을 찍어낼 수 있어서 수업에 있어 활용도가 높으며 그림에 소질이 없는 학생들도 부담없이 참여할 수 있다. 우리나라

민화에 대한 이론 수업을 함께 병행함으로써 호작도, 책가도, 연화도에 대해 알아보고 패브릭 마카를 이용하여 각자의 개성을 살려 색칠해 보도록 한다. 민화 에코백에 빛의 효과를 낼 수 있는 가장 효율적이고 방법을 스스로 구상할 수 있는 시간을 갖는다면 문제해결력 또한 높일 수 있다.

STEAM 학습준거

상황 제시

상황 제

전기가 통하는 실이

있을까? Sewable

창의적

창의적 설계 • 실크스크린 작업을

통해 제작한 민화

감성적 • 릴리패드 LED, 트윙클, 전도성

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시

LED란 무엇일까?

설계

실을 활용하여 창의적인 회로도를

구성할 수 있다.

• 릴리패드 아두이노를 활용하여

더 다양한 효과를 낼 수 있다.

• 전도성 실이 지닌 오류를 최대한

줄여 효율적인 회로 구성을 할 수

있다.

코백에 자신의 개성을

살려 아름답게 색칠할

수 있다.

체험

감성적 체험

학습과정 교수-학습 활동 학습자료

및 유의점

도입( 5 분)

Co (민화를 제시한다) - 민화란 무엇이며 민화를 본적이 있나요? - 릴리패드 LED 및 전도성 실을 활용한 다양한 회로 연습을 할 수 있는 준비물을 배부한다.

ppt 자료제시

전개(

3 차시분)

[준비물] 사전에 제작한 실크스크린 프레임(호작도, 책가도, 연화도 3종 준비), 나염잉크,

스퀴지, 세척액,무지에코백, 패브릭 물감 or 마카 , 비닐장갑 Tip! 프레임은 공방에 실크스크린으로 제작할 민화 초본을 보내서 제작을 의뢰할 수

있다. 이 과정에서 교사가 일방적으로 민화 초본을 정하지 말고 미술과 교사와 코티칭을 통해 기초적인 ‘민화 이론 수업’과 병행한 후 각 민화가 지닌 의미를 이해할 수 있도록 하고 이를 통해 학생들과 토론을 통해 실크스크린으로 제작할 초본을 선택할 수 있도록 한다. 예를 들어, 등용문, 장원급제를 상징하는 ‘약리도’의 경우는 성적이 가장 큰 관심이자 고민인 학생들에게는 인기가 있을 것이다. 프로그램 개발 과정에서는 교사의 선호도를 반영하여 호작도, 책가도, 연화도 3종을 실크스크린 틀로 제작하였다.

Co 실크스크린으로 전통 민화 에코백을 프린트 해보자. Tip! 무지 에코백에 그림을 선명하게 찍어내고 잘 지워지지 않도록 하여 실용성을

연화도 실크스크린 틀 책가도 프레임 호작도

*학생들에게 가장 인기가 높음

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높이기 위해서는 나염잉크를 사용해야 한다. 주의 사항은 나염잉크는 옷에 묻으면 잘 지워지지 않으므로 반드시 편안한 옷과 앞치마를 착용할 수 있도록 한다.

CD 민화에 대한 이해를 바탕으로 각 민화에 어울리는 채색을 할 수 있도록 한다. Tip! 작업이 끝난 후 프레임에 바른 나염잉크는 전용세척액으로 제거해야 한다. 이

과정에서 세척액에서 역한 휘발성 오일의 냄새가 나므로 환기가 잘 되는 곳에서 작업을 할 수 있도록하고 안전을 위해 반드시 마스크를 착용할 수 있도록 하고 반드시 교사의 임장지도가 필요하고 보관시에도 밀봉하여 보관할 수 있도록 한다. ET 제작이 완료된 에코백에 자신의 개성을 살려 패브릭 마카로 색칠할 수 있도록

한다.

Co 채색이 끝난 에코백에 Lilypad LED로 빛의 효과를 넣어보자 [준비물] 채색이 완료된 민화 에코백, 전도성 실, 바늘, 릴리패드 LED, 배터리 홀더, 3V 동형 전지CD 배터리 홀더를 효과적으로 처리할 수 있는 방법에 대해 생각해 볼 수 있도록 한

다. CD 에코백은 생활에서 자주 사용하는 생활 소품이다. 사용하는 과정에서 세탁이 필

요할 경우도 있을것이다. 세탁이 가능하도록 하는 방법에 대해 생각해 보자. Tip! 프로그램 개발 초기에는 에코백에 직접 바느질을 하려고 했으나 가방을 세탁할

경우를 대비하여 별도의 부직포에 회로도를 완성한 후 접착테이프를 활용하여 에코백 내부에 탈 부착할 수 있도록 디자인하였다. LED의 빛이 들어오는 부분을 정확하게 맞추기 위해 전기 회로도를 디자인 한 부직포에 실크스크린 작업을 하였으나 대략적인 위치 표시만으로도 같은 효과를 낼 수 있으므로 강한 화학냄새가 나는 실크스크린 작업을 최소화하기 위해 에코백에만 실크 스크린 작업을 해도 상관없다.

실크스크린 틀에 나염잉크를 골고루 바르기

실크스크린 결과물스퀴지로 힘껏 밀어서 프린트 하기

에코백 채색하기

가방 내부에 부착할 회로도 완성

건전지 홀더 안으로 처리

빛나는 에코백 완성

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정리( 5 분)

CD 전기회로도에 대한 기초 지식을 바탕으로 모자에 부착할 회로도를 구상할 수

있다. (직렬회로, 병렬회로 등)

Tip! 학생들의 바느질이 미숙할 경우, 기초바느질 수업을 추가하여 실시하여야 한다. (실꿰기, 매듭짓기, 기초 홈질 등 지도)

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4. 학생활동지 / 학생참고자료

차시 9-12 차시

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5. 학생활동지 / 학생참고자료

차시 13차시

참고자료 ATtiny 85(MIT　Media Lab)

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6. 교사자료

차시 9-16/16

릴리패드 아두이노 관련 연구:

릴리패드 제작자 MIT Media Lab 교수 Leah Buechley 저서 중심

Leah Buechley는 Lilypad의 제작자이다. 스티커 LED 제작자인 Jie Qi의 스승이기도 한 이 교수님의

일반인도 쉽게 따라할 수 있다고 소개되어 있는 “Sew Electric”(영문)을 보다가 전문용어가 너무

많아서 어려움을 겪던 중 올해 출시된 “꿀잼 아두이노”와 함께 병행해서 보며 연구를 하고 있다. Jie

Qi의 프로젝트 페이지인 “Chibitroics” 도 우리가 많은 도움을 받고 있는 곳이기도 한다. Lilypad

Arduino usb의 활용 기본 과정은 다음과 같다. ①포트 설정

본동아리처럼 릴리패드 아두이노 USB를 사용하는 경우 [도구]>[보드]에서 LilyPad Arduino USB를 선택하면 된다.②스케치하기 편집 창을 열어서 직접 명령어를 입력하거나 오픈 소스로 제공되는 예제를 불러올 수 있다. 명령어는 영어로 되어있어서 이해하기 어렵지 않고 쉽게 익힐 수 있다.

※ 아두이노 스케치 명령어

③프로그램 컴파일 스케치를 마무리한 후 아두이노로 코드를 전송하기 전, 먼저 컴파일을 해야 한다. 컴파일은 작성한 코드를 실행 파일로 변환하는 작업으로, 문법적 오류가 발생하였는지 확인할 수 있다. ④업로드 프로그램 좌측 상단의 화살표 모양의 버튼을 클릭하면 업로드가 시작된다. 몇 초간 기다리면 업로드가 완료 되었다는 메시지가 나타난다. 이때 릴리패드 아두이노 위의 붉은색 LED가 1초 간격으로 깜빡거린다. 빛, 온도, 가속도 등을 감지하는 센서를 이용하면 좀 더 다양하게 응용할 수 있으며 부저를 사용하여 간단한 음계를 입력할 수도 있다.

void setup(){ }처음 실행될 때 한 번만 실행되는 설정으로, 초기 값을 설정하는 내용이 들어간다.

void loop(){ } 여기에 명령어를 입력하면 계속 반복해서 실행된다.

pinMode()핀의 모드를 입력이나 출력으로 설정한다. OUTPUT과 INPUT으로 설정할 수 있다.

digitalWrite() HIGH/LOW를 입력하여 전압을 조절한다.

delay() 입력한 숫자만큼의 시간동안 상태를 유지한다. 단위는 마이크로세컨드로, 숫자 1000을 입력하면 1초동안 대기한다.

자료출처

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6. 차시별 학생 평가기준 및 방법

차시 평가기준(성취수준) 평가방법 평가도구

1~4/16

상종이컵 홀더를 직접 설계하고 계획을 잘 설명하는가?

모둠별 토론평가자기/동료평가지

(학생용)중 드론에 작용하는 힘의 원리 잘 이해하는가?하 입체도형을 활용한 3D 모델링을 잘하는가?

5~8/16

상큐비콘 스타일 3D프린터 장비를 이해하고 명함을 만들 수 있는가?

포트폴리오 평가포트폴리오

평가지중

생태계 보전을 위한 친환경 나만의 집을 평면도로 그릴 수 있는가?

하나만의 친환경 집 아이디어 모델링 작업하는데 적극적으로 참여하는가?

9~12/16

상

• 전도성 실 및 릴리패드 LED의 재료의 특성을 잘 이해하고 이를 활용하여 • 펠트에 직렬 및 병렬 회로도를 적절히 구성하였는가?

관찰평가 모둠내 평가중

• 모둠원들의 역할 분담이 적절하고 협업이 잘 이루어졌는가?

하 • 재료의 특성에서 기인한 오류 발생 시 문제를 해결하고자 적극적인 태도로 노력하였는가?

13~16/16

상

• 완성한 마술 모자를 과학마술 공연에 효율적으로 활용했는가? • 모자에 구성한 전기회로 및 이펙터가 정상적으로 작동하였는가?

관찰 및 산출물평가 산출물 평가중

• 모자의 디자인 및 빛의 효과가 공연 분위기에 어울렸는가?

하 • 릴리패드가 개발된 과정-과학기술과 디자인의 융합사례-에 대해 조사하고 미래형 인재의 자질에 대해서 말할 수 있는가?

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7. 학교생활기록부 기재 예시

항목 학생부 기재 예시

교과학습발달상황

세부능력 및 특기사항

(기술가정)전도성 실 및 릴리패드 LED 의 재료의 특성을 잘 이해하고 이를

활용하여 펠트에 직렬 및 병렬 회로도를 적절히 구성할 수 있다고 기재 한다.

(수학)

행동특성 및 종합의견

과학 개념을 이해하는 과정에서 통찰력이 있으며 모둠활동을 할 때 활발하게

의사소통을 주도하는 모습과 제작 작품의 우수성 보다 설계와 제작, 주제 발

표에 대한 창의성과 열성, 태도, 협업능력 등을 중심으로 기재한다.

창의적 체험활동상황

(동아리)

수업 활동을 통하여 학생들을 독창성과 융합성을 관찰평가하고, 완성된 결과

물의 평가와 학생들이 서로의 결과물을 평가하고 의견을 발표하는 발표력, 활

동에서 동료평가를 종합하여 학생부에 기재한다.

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[부록2]

[STEAM 행사 사진]

화분 만들기

나만의 리빙카 만들기

융합 과학대회

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[부록3]

2020년 교육연구회

협의회 회의록

연구회명

울산융합과학교육연구회

일 시 2020년 8월 21일 ( 금 )요일 장소 울산중학교

회의 구분 자율과제형 참석인원 5명

협의 내용

<<< 3D 프린팅 Maker수업에 관한 연구방향 협의 >>>

- 3D 프린팅 레이저 컷팅 교육의 필요성

3D 프린팅과 레이저 컷팅에 대한 교육은 많이 이뤄지고 있으나 정작 그

수준이 이름표 만들기, 도장 만들기에 그치고 있다. 3D 프린팅 교육이 결

코 그 수준에 그치면 안 된다는 것과 Maker 교육에 있어서도 이제는 단순

히 아이디어만의 수준이 아닌 그 다음 단계인 제작 단계 나아가야 한다

- 3D 프린팅 레이저 컷팅 교육의 방향

가. 특색이 있는 Maker가 될 수 있어야 함

나. 제작할 수 있는 아이디어가 되어야 함

너무 비싸거나 또는 구하기 힘들다면 교육연구회가 나아가야 할

방향과는 맞지 않음. 최대한 Making활동을 구성해야 한다.

결정 사항 3D프린터와 레이저 컷팅을 통하여 많은 선생님들이 교육현장에서 활용

할 수 있도록 함.

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