STEM+I 생각교실 운영 사업 교육 프로그램 2022 인공지능의 세계로 아주대학교 과학영재교육원 2022년 STEM+I 생각교실 운영 사업 교육 프로그램 프로그램 개요 주요 적용 학년 고1 개발차시 4 구분 기관명 아주대학교 프로그램명 (신규/수정보 완) 신규 인공지능의 세계로 주요 과목 정보 주요 단원 컴퓨팅 시스템 관련 과목 SW 관련 단원 피지컬 컴퓨팅 I 적용 지역 STEM+I 요소 보조 주 개발자명 주요 수업 개요 개발자 인공지능에 대한 기술적인 개념과 현재까지 개발된 구체적인 사례들에 대 한 이해를 통해 관련 분야에 대한 인공지능의 이론적, 기술적 측면의 첫 걸음에 대해 학습한다. 1차시 – 인공지능의 이해 Ÿ 인공지능으로서의 발전은 자동화 때문 Ÿ 4차 산업혁명 시대의 도래 2차시 – 인공지능이란 무엇인가? 차시별 주요내용 (키워드 위주) Ÿ 인공지능을 활용한 프로그램 소개 3차시 – 인공지능 실습(1) Ÿ 인공지능에 대한 정의 Ÿ 인공지능의 목적, 인공지능의 대표적 사례 4차시 – 인공지능 실습(1) Ÿ 인공지능 체험(머신러닝, ITSELF 플랫폼을 안내) Ÿ VR제작 및 실습 (인공지능의 세계로) 교수·학습 지도안 주제 자동화 기술이 인공지능으로 수업일시 년 월 일 교시 수업대상 수업교사 대단원명 소단원명 Ⅰ. 인공지능 1. 4차 산업혁명 시대 수업방법 주제(단원) 명 산업혁명과 인공지능 수업형태 강의 STEM요 소 S 연계 과목 수업차시 대면 ○ 1 4 (해당/전체) T ○ E 성취기준 인공지능의 발전에 기반이 되는 자동화 기술에 대해 스스로 설명할 수 있다. 학습목표 인공지능이 왜 발전하게 되었는지를 산업혁명의 발전과정과 함께 이해해 본다. 수업단계 구은희 교수⋅학습 활동 ○ M ○ 수업자료 및 유의점 동기유발 - 인공지능이 무엇인지에 대한 질문을 통해 흥미를 유발한다. 도입 (5분) 학습 목표 제시 - 전체 4차시 활동에 대한 소개와 이번 시간에 학습해야 할 목표를 제시 한다. 학습활동 1 - 인공지능으로의 발전 과정에 대해 알아본다. - 인공지능의 발전은 ‘자동화 기술’의 역사와 함께 진행되는 과정을 학습한다. PPT로 진행, 학생들의 전개 (40분) 개인 휴대폰을 이용한 실습 진행, PC를 이용한 실습 진행 학습활동 2 - 산업혁명 과정에 대해 알아본다. - 4차 산업혁명 시대의 인공지능 기술이 적용된 MS MATH SOLVER APP 을 체험해 본다. 정리 및 평가 (5분) 다음 차시 소개 - 4 - (인공지능의 세계로) 교수·학습 지도안 주제 인공지능이란? 수업일시 년 월 일 교시 수업대상 수업교사 대단원명 소단원명 Ⅰ. 인공지능 2. 인공지능의 이해 수업방법 주제(단원) 명 인공지능의 이해 수업형태 강의 STEM요 소 S 연계 과목 수업차시 대면 ○ 2 4 (해당/전체) T ○ 성취기준 인공지능의 다양한 정의들을 스스로 설명할 수 있다. 학습목표 인공지능의 정의와 인공지능의 목적을 이해하여 인공지능을 이해해 본다. 수업단계 교수⋅학습 활동 도입 (5분) 구은희 E ○ M ○ 수업자료 및 유의점 학습 목표 제시 - 이번 시간에 학습해야 할 목표를 제시한다. 학습활동 1 - 인공지능이 무엇인지에 대해 알아본다. - 인지, 지능, 인지 노동에 대한 정의와 인공지능에 대한 다양한 정의를 학습한다. PPT로 진행, 학생들의 전개 (40분) 개인 휴대폰을 이용한 실습 진행, PC를 이용한 실습 진행 학습활동 2 - 인공지능의 목적에 대해 알아본다. - 인공지능이나 인공지능의 새대를 표현하는 대표적인 사례 등을 알아보 고 학습한다. - Google에서 만든 Google Arts & Culture, Chrome Music Lab을 실습해 본다. 정리 및 평가 (5분) 실습한 결과물 확인, 다음 차시 소개 - 18 - (인공지능의 세계로) 교수·학습 지도안 주제 인공지능의 시작과 발전 수업일시 년 월 일 교시 수업대상 수업교사 대단원명 소단원명 Ⅰ. 인공지능 3. 인공지능의 역사 수업방법 주제(단원) 명 인공지능의 역사 수업형태 강의 STEM요 소 S 연계 과목 수업차시 대면 ○ 구은희 3 4 (해당/전체) T ○ E ○ M 성취기준 인공지능의 역사 속 등장하는 주요 사례에 대해 사회적 배경과 학문적 의미를 이해하고 설명할 수 있다. 학습목표 인공지능의 발전 과정에서 등장하는 주요 기술을 통해 인공지능을 이해해 본다. 수업단계 교수⋅학습 활동 ○ 수업자료 및 유의점 동기유발 도입 (5분) - 전 차시에서 APP과 PC실습의 체험 소감 질문을 통해 흥미를 유발한다. 학습 목표 제시 - 이번 시간에 학습해야 할 목표를 제시한다. 학습활동 1 - 인공지능은 최근의 기술인지 오래된 기술인지에 대해 알아본다. - 인공지능의 역사에 대해 학습한다. PPT로 진행, 학생들의 전개 (40분) 개인 휴대폰을 이용한 실습 진행, PC를 이용한 실습 진행 학습활동 2 - 인공지능의 장점과 단점에 대해 학습한다. - 인공지능 기술이 적용된 HowOldRobot, ItSelf APP를 실습해 본다. 정리 및 평가 (5분) 실습한 결과물 확인, 다음 차시 소개 - 40 - (인공지능의 세계로) 교수·학습 지도안 주제 수업일시 인공지능 기술 년 월 일 교시 수업대상 수업교사 대단원명 소단원명 Ⅰ. 인공지능 4. 인공지능의 기술 및 학습방법 수업방법 주제(단원) 명 인공지능의 학습방법 수업형태 강의 STEM요 소 S 연계 과목 수업차시 대면 ○ T ○ E 인공지능의 기술들인 기계학습에 대해 개념적으로 이해하고 설명할 수 있다. 학습목표 인공지능의 기술인 기계학습 방법을 통해 인공지능의 기술들을 이해해 본다. 도입 (5분) 4 4 (해당/전체) 성취기준 수업단계 구은희 교수⋅학습 활동 ○ M ○ 수업자료 및 유의점 학습 목표 제시 - 이번 시간에 학습해야 할 목표를 제시한다. 학습활동 1 - 자동화 기계가 진화되는 과정에 대해 알아본다. - 인공지능의 주요 기술에 대해 학습한다. PPT로 진행, 학생들의 전개 (40분) 개인 휴대폰을 이용한 실습 진행, PC를 이용한 실습 진행 학습활동 2 - 인공지능의 학습 방법에 대해 학습한다. - 기계학습 방법을 적용한 Google Teachable Machine을 실습해 본다. 정리 및 평가 (5분) 정리 및 내용 요약 - 56 - 

STEM+I 생각교실 운영 사업 교육 프로그램 2020 사이언스 맵 (눈앞에 펼쳐진 생각) 인천대학교 과학영재교육원 2020년 STEM+I 생각교실 운영 사업 교육 프로그램 프로그램 개요 기관 명 인천대학교 과학영재교육원 프로그램 사이언스 맵 (눈앞에 펼쳐진 생각) 이름 주요 과목 과학 관련 단원 • 생활속 과학원리 관련 과목 기술 관련 단원 • 가상현실, 증강현실 STEM 요소 S, E 지역 차시 5 개발자 ∙ 테크놀로지 시대의 필수품인 스마트폰을 활용하여 생각을 표현할 수 있다. 주요 수업 개요 ∙ 증강현실의 개념을 알고, 생활 속에서 활용되는 다양한 증강현실을 알 아본다. ∙ 증강현실에서의 수학적 원리를 이해한다. ∙ 나의 생각을 증강현실로 나타낼 수 있다. ∙ 증강현실을 활용한 나만의 사이언스 맵을 만들 수 있다. 1차시 (지도와 수학): 지도에 대한 역사와 수학적 활용을 통한 지 도만들기 학습 차시별 주요내용 (키워드 위주) 2차시 (인천의 과학시설): 인천지역의 과학 시설을 알아보고 이를 통한 과학지도만들기 3차시 (증강현실과 아우라즈마): 증강현실(가상현실)에 대한 학습 및 실습 4차시 (나만의 사이언스 맵 계획서 만들기): 내가 만들고 싶은 과 학에 대한 내용을 정하고 제작 아이디어 계획 5차시 (나만의 사이언스 맵 만들기): 나만의 사이언스 맵 제작 1. 주 의 집 중 을 위 한 도 입 ▢ 핫 플레이스를 가기 위한 준비! map 영화 ‘인디아나 존스(1980-2008)’에서 고고학자인 존스 박사는 미지의 정글에 보물을 찾아다닌다. 보물을 찾기 위해 필요한 것이 무엇일까? 영화 속의 존스 박사는 커다란 지도를 들고 다니면서 보물의 위치를 확인하고 보물 을 찾는다. 출처: https://chlehrb.tistory.com/1034 영화 속의 주인공처럼 보물을 찾는 것은 아니지만, 맛있는 음식점이나 핫 플레이스를 찾아가기 위해 우리도 지도를 사용한다. 우리가 사용하는 지도는 어떤 형태일까? 스마트폰의 보급으로 지도는 종이가 아닌, 디스플레이 형태로 바뀌었다. 스마트폰만 있다면, 별도로 종이를 들고 다닐 필요 없이 언제 어디서나 지도를 볼 수 있고 찾아갈 수 있는 것이다. 출처: http://naver.me/xayraPaJ - 2 - 2. 수 업 의 목 표 설 명 스마트폰 사용의 일상화로 영상 플랫폼 노출이 많은 학생들에게, 시각화 자료는 익숙 하며 학습에 영향을 미친다. 다른 사람에 의해 만들어진 영상을 보기만 하는 학생들에 게, 직접 영상을 만들어 보는 것은 흥미로운 활동으로, 이를 학습에 응용할 수 있는 방 법에 대해 생각해보며 새로운 것에 도전하는 탐구력을 자극하고자 한다. 본 프로그램은 아우라즈마 앱을 활용하여 생각을 시각적으로 표현하는 방법에 대해 경험하는 것으로, 이러한 활동을 통해 학생들에게 매체를 활용하여 과학적으로 탐구하 고 경험하는 기회가 제공되고 과학의 즐거움과 유용성을 느낄 수 있도록 할 수 있다. ° 테크놀로지 시대의 필수품인 스마트폰을 활용하여 생각을 표현 ° 증강현실의 개념을 알고, 생활 속에서 활용되는 다양한 증강현실 정리 ° 증강현실에서의 수학적 원리를 이해 ° 나의 생각을 증강현실로 표현 ° 증강현실을 활용한 나만의 사이언스 맵 제작 - 8 - 3. 기 초 학 습 1차시 : 지도와 수학 ◎인천광역시 기본지도 h t tp s :// ic lo u d .in c h e o n .g o .k r /a r c g is /h o m e /w e b m a p / v ie w e r .h tm l? u s e E x is tin g = 1 ◎인천광역시 지형도 ◎우리나라의 지도제작방법 : 국토리지리정보원 출처 : h t t p s : / / w w w . n g ii. g o . k r / k o r / c o n t e n t . d o ? s q = 2 7 3 - 9 - 

STEM+I 생각교실 운영 사업 교육 프로그램 2020 Solid Edge 3D 디자인 소프트웨어 온라인 프로그램 경북대학교 과학영재교육원 2020년 STEM+I 생각교실 운영 사업 교육 프로그램 프로그램 개요 기관 명 경북대학교 영재교육원 프로그램 이름 Solid Edge 3D 디자인 소프트웨어 온라인 프로그램 실과(기술시스템) - 소통 실과(기술활용) - 혁신 주요 과목 정보, 실과 관련 단원 정보(자료와 정보)-자료와 정보의 분석 정보(문제 해결과 프로그래밍)-프로그램밍 정보(컴퓨팅시스템)-컴퓨팅시스템의 동작 원리 정보(컴퓨팅시스템)-피지컬컴퓨팅 수학(도형) - 입체도형 관련 과목 수학, 미술 관련 단원 수학(기하)-평면도형의 성질, 도형의 이동 미술(체험)-연결 STEM 요소 T, E, M 지역 차시 4 개발자 ① 산업혁명 변천사와 3D 디자인 소프트웨어 Solid Edge 소개 및 작업 환경 설정 ② 2차원 스케치 및 편집 기능 학습 및 실습 ③ 3차원 솔리드 설계 및 편집 기능 학습 및 실습 주요 수업 개요 ④ 특수한 솔리드 설계 및 편집 기능 학습 및 실습 ⑤ 어셈블리 환경 및 실습 ⑥ 키샷프로그램 및 실습 ⓻ 간단한 기구 움직임 설계 및 적용하기 ∎1차시 – 변화되는 세상, 4차 산업혁명시대, 3D 디자인 소프트웨어 ∎2차시 – Solid Edge 시작하기, SW 다운로드 및 설치, 예제 파일 확인 및 뷰조 작 ∎3차시 – 새로 만들기 작업 환경 및 2차원 그리기, 3차원 좌표계, 도형 그리기 ∎4차시 – 2차원 스케치 편집 ∎5차시 – 3차원 솔리드 학습 차시별 주요내용 (키워드 위주) ∎6차시 – 3차원 솔리드 편집 및 예제를 통한 실습1 ∎7차시 - 3차원 솔리드 편집 및 예제를 통한 실습2 ∎8차시 – 특수한 솔리드 편집 및 예저를 통한 실습 ∎9차시 – 어셈블리 환경 및 실습1 ∎10차시 – 어셈블리 환경 및 실습2 ∎11차시 – 키삿 프로그램, 저장 및 내보내기, 프린트 ∎12차시 - 간단한 기구 움직임 설계 및 적용하기1 ∎13차시 - 간단한 기구 움직임 설계 및 적용하기2 ∎14차시 - 간단한 기구 움직임 설계 및 적용하기3 ∎15차시 – 2차원 3차원 모델링 퀴즈 『Solid Edge 2020』 2020 STEM 생각교실 교육 프로그램 Ⅰ. Solid Edge 시작하기 1. Solid Edge 2020 다운로드 1) Google에서 “솔리드 엣지” 검색하고 첫 번째 사이트를 클릭하고, 학생을 선택 - 컴퓨터 운영체제(윈도우)가 64bit인 경우만 Solid Edge 2020 사용 가능 - 운영체제가 32bit인 경우 Solid Edge ST6 버전이하만 사용 가능 (32bit 다운로드) - 1 - 『Solid Edge 2020』 2020 STEM 생각교실 교육 프로그램 Ⅱ. Solid Edge 2D 스케치 1. xy 평면에 사각형 그리기 1) [리본메뉴] → [홈] → [그리기] → [사각형 ] 선택 2) 좌표계에서 [xy 평면]이 선택될 수 있도록 마우스를 이동해보기 ( 클릭 x ) 3) [평면 잠금] 아이콘( )을 누르거나 을 눌러 [xy 평면]을 고정 ( ★ 꼭 알아 두기 ) 4) 사각형의 중심을 선택(클릭)하고, 대각선으로 이동하여 사각형의 꼭지점을 선택해 완성 ★ 꼭 알아 두기 – 평면 잠금 3차원 공간에서 어떤 하나의 지점을 마우스로 선택하는 경우, 깊이 문제로 정확한 위치를 알아보기 힘들 기 때문에, 특정한 평면을 지정해야 한다. 그리기를 선택하고 나면, 반드시 특정 평면을 지정하고 그리기 를 수행하여야 원하는 지정에 정확한 도형을 그려 낼 수 있다. 워킹 윈도우 오른쪽 위의 평면 잠금 상태 로 현재 상태를 확인할 수 있다. 스케치를 그리기 전에 항상 평면 고정 상태를 확인하는 습관을 가져야 한다. - 1 - 『Solid Edge 2020』 2020 STEM 생각교실 교육 프로그램 4. 2D 스케치 심화 1) 2D 스케치 수정하기 - [예제 02 스케치 수정] 폴더의 [2D 스케치 수정] 파트 파일 열기 - [홈] – [그리기]에서 곡선 이후 아이콘들로 다양한 스케치 수정을 수행할 수 있음 - 분할 : 스케치의 특정 지점을 분할하여 개별 조절 가능 (예, 삭제) 스케치를 선택하고, 자르려는 지점을 선택 - 트리밍 : 두 스케치가 교차하는 도형의 내부를 열어 내부 스케치를 지우는 경우 트리밍으로 제거 하고자 하는 스케치를 선택 - 코너 트리밍 : 두 스케치를 꼭지점으로 연결하고자 하는 경우 연결하고자 하는 두 스케치를 선택 (교차하거나, 떨어진 경우 모두 가능) - 필렛, 모따기 : 연결된 모서리를 둥글게 하거나, 잘라내는 경우 적용하고자 하는 모서리의 두 스케치를 선택 - 옵셋 : 일정한 간격으로 도형을 확대하거나 축소하는 기능 간격(거리)을 결정 → 확대/축소 방향으로 (연속) 선택 - 대칭 옵셋 : 일정한 간격으로 스케치를 감싸는 도형을 생성하고 스케치를 참조 [옵션] 창에서 거리, 유형 등을 결정 → 스케치를 선택 - 이동 : 스케치의 위치를 이동하는 기능 ( 스케치를 선택(드래그 또는 - / + 클릭) → 출발점 선택 → 도착점 선택 회전 : 중심점을 기준으로 스케치를 화전하는 기능 ( 스케치를 선택 (드래그 또는 - 설정을 통해 복사 가능) / 복사 설정 확인) + 클릭) → 중심 지점 선택 → 회전 미러 : 특정 축을 기준으로 스케치를 미러 (반전이동)하는 기능 ( 스케치를 선택 (드래그 또는 / 복사 설정 확인) + 클릭) → 중심 축 선택 - 1 - 『Solid Edge 2020』 2020 STEM 생각교실 교육 프로그램 Ⅲ. Solid Edge 3D 솔리드 모델링 1. 원점(0,0,0)에 기본형 솔리드 만들어 보기 1) 상자 만들기 (50*50*50) - [리본메뉴] → [홈] → [솔리드] → [상자 ] 선택 - [기본좌표계 원점]을 선택하고 수치(50*50*50)를 입력해 상자를 완성하기 2) 상자 위에 원통 만들기 (∅50*50) - [홈] → [솔리드] → 상자 아래 [원통 - 상자 윗면 (xy평면 위쪽) [평면 잠금 ] 메뉴 선택 ] 후 수치(∅50*50)를 입력하여 원통 완성하기 ★ 꼭 알아 두기 – 대칭형, 추가/잘라내기 솔리드를 작성에서 높이 값이 결정될 때, 대칭형으로 생성하거나, 비대칭형으로 생성하는 것을 결정할 수 있다. 메뉴에서 대칭 아이콘 ( )으로 활성화를 결정하거나, 또한, 형상을 새로 만들거나 기존의 형상을 깎아 낼 수 있는데, 로 기능을 결정할 수 있다. 옵션 메뉴로 조정하거나, 기능을 결정할 수 있다. 기본은 [자동]으로 하되, 원하는 방향으로 진행이 어려운 경우 수정해보자. - 1 - 로 

STEM+I 생각교실 운영 사업 교육 프로그램 2021 오션 클린업! <바다를 지켜라!> 부산대학교 과학영재교육원 2021년 STEM 생각교실 운영 사업 교육 프로그램 프로그램 개요 기관명 부산대학교 프로그램 오션 클린업! <바다를 지켜라!> 이름 주요 과목 지구과학 관련 과목 STEM 요소 관련 단원 7. 수권과 해수의 순환- 2. 해수의 특성과 순환 관련 단원 S,E 지역 개발자 주요 수업 해양쓰레기 제거장치 설계제작 활동 개요 1차시 : ➀ 편지글을 통해 공학적 문제를 제시함으로써 구체적으로 문제를 정의하 고 기준과 제한 조건을 파악 ➁ 해결책을 설계하기 위한 정보를 수집(배경 연구:GPGP의 존재와 생성 원인) 2차시 : 전문가 특강(우리나라 주변의 해류와 해수의 순환, 해양 쓰레기) 3차시 : 차시별 주요내용 (키워드 위주) ➀ 오션클린업 장치를 설계(디자인)하고 최적 설계도를 선정 ➁ 재료 선정 후 1차 장치 제작 4차시 : ➀ 1차 제작 완성, 1차 성능 테스트 ➁ 문제점 파악 및 수정 보완 설계(디자인) 5차시 : ➀ 2차 제작, 2차 성능 테스트 ➁ 문제점 파악 및 수정 보완 설계(디자인) ③ 3차 제작 6차시 : 최종 테스트 → 모둠 별 장단점 분석 및 설계(디자인)과정 기록 6. 지구과학 지구과학 1 1. 상황제시 / 2. 문제정의와 제한조건 확인 / 3. 정보 수집(배경 연구)과 재료 탐색(1) 1 2 3 4 D 준비물 영상, 학생 활동지 B A 학습 목표 공학적 문제를 정의하고 제한 조건을 확인한다. 영상 출처 ∙ ‘태평양 쓰레기섬’에 한글 쓰 레기가? 오OO 최초 발견 / KBS뉴스(News) C 상황제시 1. 공학적 문제를 제시하는 뉴스의 일부 장면을 보여준다. https://www.youtube.com/w atch?v=H-4C6BFA6bs ∙ 미국 캘리포니아와 하와이 사이 북태평양 한가운데, 한반도 면적 7배 ∙ '남한 면적 14배' 쓰레기 섬, 치울 수 있을까 / YTN 지대에서, 한글이 선명이 적힌 플라스틱 쓰레기가 처음으로 발견됐다. 너비의 해수면이 쓰레기로 뒤덮여 있다. 바로 그 태평양 쓰레기 https://www.youtube.com/w atch?v=QJAGZkxmlxU <상황제시>의 요건 ① GPGP가 형성된 원인을 이 해한다. ② <오션 클린업>장치를 제작 하기 위해 융합적 문제해결 력과 융합적 사고력이 필요 하다. ③ 예산 책정 등의 현실적 문제 를 반영함으로써 학생들이 공학자로서 정체성 경험할 수 있다. ④ ‘해양공학팀’을 구성하고 그 역할을 중요하게 생각한다. 60 2. <공학자에게 보내는 편지>의 형태로 공학적 문제를 제시한다. to. 부산 그린 해양 공학팀 우리는 환경운동을 하는 NGO 단체 그린피스입니다. GPGP에 대해서 아시 나요? 우리는 최근 GPGP에 분포하는 쓰레기 실태를 조사했는데 한국어가 적힌 플라스틱 쓰레기를 발견했습니다. 한국으로부터 태평양은 만 km 이상 떨어져 있는데 이곳까지 흘러온 쓰레기를 보고 ‘한국쓰레기’라는 카테고리를 만들게 되었답니다. 플라스틱 쓰레기는 바다에 떠 있는 동안 미세 쓰레기로 분해되어 해양 생물을 위협하고 있습니다. 결국 먹이 사슬의 상위에 있는 인 간에게까지 해를 끼치게 되지요. 2021 STEM 생각교실 프로그램북 - 교사용 수업지도안 오션 클린업! - 바다를 지켜라! 우리는 바다를 깨끗하게 하는 <오션 클린업> 프로젝트를 시작했는데 여러 나라에서 함께 도전하고 있습니다. 부산에서 유능한 해양 공학자들로 모인 여러분들도 이 프로젝트에 참여하여 해양 플라스틱 쓰레기를 제거하는 좋은 아이디어를 고안해 주세요. 얼마 전 기름 유출 사고가 있어 많은 예산을 방제 작업에 사용했기 때문에 <오션 클린업> 프로젝트에 쓸 수 있는 예산이 부족 하다는 점도 고려해주세요. 유의사항 문제정의와 제한조건 확인 1. 해결 해야하는 공학적 문제를 정의한다. ∙ 해양 플라스틱 쓰레기를 제거하기 위한 <오션 클린업>장치 만들기 2. 목적을 제시한다. ∙ <오션 클린업>장치의 목적은 산출물의 성능을 평가하는 기준이 된다. ∙ 목적과 조건은 교사가 구체적 으로 제시하였으나 학습자의 수준에 따라 학습자가 목적과 조건을 주도할 수 있다. ∙ <오션 클린업>장치의 성능을 평가하는 기준 세우기 3. <오션 클린업>장치의 제한 조건을 제시한다. ∙ 예산, <오션 클린업>장치 구성에 쓰이는 재료, 재료의 가격 유의사항 정보 수집 재료 탐색 1. <모둠별 조사> GPGP는 무엇일까? ∙ GPGP에 대해 모둠별로 조사 해보고 문제에 대해 이해한다. <참고> http://tvcast.naver.com/v/55 04554 http://tvcast.naver.com/v/29 69357 ∙ 모둠별 조사 결과를 공유하 고 배경지식을 넓힌다. 2. 조사 결과 발표 부산대학교 과학영재교육원 61 6. 지구과학 2 3. 정보 수집(배경 연구)과 재료 탐색(2) 1 2 3 4 전문가 활용 D C B 학습 목표 1. 해류의 종류와 해수의 순환을 알 수 있다. 국가해양환경교육센터 전문가 2. 우리나라 쓰레기가 태평양까지 가는 경로를 설명할 수 있다. 3. 해양 쓰레기가 인간에게 미치는 영향을 설명할 수 있다. 유의사항 정보 수집 재료 탐색 ∙ <전문가 활용 수업>을 통해 ① GPGP의 생성 원인을 이해 하는 기회를 제공한다. 1. 우리나라 주변의 해류 ② <오션 클린업> 프로젝트를 이해하는 기회를 제공한다. ∙ 영상 출처 https://www.youtube.com/w atch?v=KZlyOWhfILM 2. 해수의 순환과 GPGP의 형성 3. 미세플라스틱과 인간에게 미치는 영향 4. <오션클린업> 프로젝트 62 2021 STEM 생각교실 프로그램북 - 교사용 수업지도안 A 오션 클린업! - 바다를 지켜라! 3 해결책 설계 1 2 3 4 D C 학습 목표 A 준비물 1. <오션 클린업>장치의를 설계할 수 있다. ∙ 공통 재료 : 아크릴 수조 (40×60×30cm), 작게 자른 플라스틱 조각, 스티로폼 조 각, 셀로판지 조각(: 해양 플 라스틱 쓰레기 역할), 가위, 풀 2. 모둠원들과 의견을 교환하고 최적의 설계도를 선택할 수 있다. 3. 모둠원과 협력하여 1차 산출물을 제작한다. 해결책 설계 ∙ 선택 재료 : 장난감 배, 실, 그 물, 빨대, 철사, 수수깡, 종이 컵, 플라스틱컵 등 1. <오션 클린업>장치 설계하기 ① 문제 상황이 그려진 설계도 개인별 제공 유의사항 ∙ 수조 안에 물이 담겨 있으며 작게 자른 스티로폼 조각, 플라스틱 조각, 비닐 조각이 30g 떠 있다. ② 모둠원 각자 설계도에 해결책 세우기 ① 수조의 크기 - 성능이 가장 우수한 해결책을 찾아보고 순위를 정한다. ② 플라스틱 조각의 양 ∙ 예산 책정 등의 현실적 문제 를 반영함으로써 학생들이 공학자로서 정체성 경험할 수 있다. 2. 예산에 맞는 재료 구입하기: 전체 예산 10만원 개수 또는 길이 ∙ <해결책 설계> 단계에서 순서 는 프로그램에 따라 유연하 게 설계할 수 있다. ∙ 모둠별 조건을 문제 상황이 같도록 유지한다. ∙ 모둠원들과 토의하여 모둠 설계 정하기 재료 B 금액 3. 제작 활동에 필요한 안전 교육 4. 1차 <오션 클린업>장치 제작 ∙ 1순위로 선정된 해결책을 토대로 협력하여 제작한다. 부산대학교 과학영재교육원 63 6. 지구과학 4~6 최적화 1 2 3 4 D 준비물 ∙ 공통 재료 : 아크릴 수조 (30×60×25cm), 미니 선풍 기(: 바람의 영향을 구현), 선 풍기를 고정하는 거치대, 플 라스틱과 스타이로폼 조각 10g (: 해양 플라스틱 쓰레 기 역할), 가위, 풀 ∙ 선택 재료 : 털실, 빨대, 색종 이, 모루, 스티로폼, 스펀지, 줄자, C B A 학습 목표 1. 산출물을 기준에 따라 평가한다. 2. 개선책을 제시하여 수정 보완하여 더 나은 산출물을 제작한다. 3. 공학설계과정을 기록한다. 최적화 1. 1차 <오션 클린업>장치의 제작 완성 및 평가 ∙ <오션 클린업>장치의 목적에 부합하는지 평가하기 위해 쓰레기 조각이 얼마나 수거되는지 성능을 평가한다. ∙ 일정 시간( 30초) 동안 쓰레기를 수거하고, 수분을 충분히 제거한 다음 질량을 측정해 본다. 유의사항 산출물에 대한 평가와 토론을 통 해 아이디어를 교환하고 학습자 의 비판적 사고를 자극한다. 2. 1차 최적화(수정 및 보완) ∙ 성능에 문제가 있다면 설계도를 수정하여 <오션 클린업>장치를 개선한다. Q. <오션 클린업>장치의 문제점이 무엇인가요? Q. 수정 방법은 무엇인가요? 과학적으로 타당한가요? 3. 수정 계획에 따라 2차 <오션 클린업> 장치 제작 ① 추가로 필요한 재료의 가격을 계산하고 구입한다. ② 추가 구입한 재료를 1차 설계도에 기록한다. 4. 2차 <오션 클린업> 장치 평가 5. 2차 최적화(수정 및 보완) 64 2021 STEM 생각교실 프로그램북 - 교사용 수업지도안 오션 클린업! - 바다를 지켜라! 6. 3차(최종) <오션 클린업> 장치 제작 7. 최종 평가하기 유의사항 ① 제한 시간 결정하기(예: 20초~30초) ② 주어진 시간 동안 플라스틱 조각이 얼마나 수거되는지 측정한다. 장치 1차 시도(질량) 2차 시도(질량) 1조 2조 3조 4조 5조 6조 8. 결과 기록하기 ① ‘1차 장치’로 시작하여 ‘2차 장치’를 거쳐 ‘3차 장치’ 결과까지 달라진 점을 구체적으로 기록한다. ② 아쉬운 점 및 성능 향상을 위한 제안할 부분을 토의하고 기록한다. ∙ 산출물의 제작과 수정 보완 과정을 수시로 기록하기 어 려우므로 결과를 기록하는 과정을 활동의 마지막에 거 치도록 한다. ∙ 동료 평가과정이 될 수 있다. 9. 결과 발표 및 과학적 비판하기 ∙ 모둠 별로 개선 내용과 성능 향상을 위한 제안할 부분을 발표하고 과학적으로 비판해본다. ① 학습지의 안내 순서에 따라 결과를 발표한다. ② 모둠 발표를 듣고 장점과 단점, 개선할 점을 기록한다. 부산대학교 과학영재교육원 65 6. 지구과학 유의사항 ∙ 습득한 과학적 교과 지식과 융합적 문제해결력의 성취 정도를 평가한다. ∙ 동료 평가의 ‘모둠간 평가’는 최종 평가 과정으로 생략한다. ∙ 평가 기준의 영역별 점수는 모두 동일하게 줄 수도 있다. 평가하기 1. 학습자의 자기 평가 평가 기준 인 지 적 영 역 ∙ 안전하게 정리하도록 지도한다. ○ 또는 × 해수의 순환을 이해했는가? GPGP의 생성 원인과 심각성을 이해했는가? 배운 내용을 토대로 1차 보안장치를 성실히 제작하였는가? 모든 영역 : (0) (1) (2) 평가 문항 정 의 적 영 역 수정 과정(수정안을 만들고, 보완하는 과정)을 거치면서 끝까지 제작에 참여하였는가? 토의시간에 자신의 의견을 적극적으로 제시하고, 상대방의 의견에 귀 기울여 들었는가? 2. 교사 평가 평가 기준 산 출 물 기 록 평가 문항 점 수 <오션 클린업>장치의 성능이 완벽한가? (제한 시간동안 수거율이 50% 이상인 경우 8점) (1) (5) (8) 설계도 : 1차 설계도를 과학적으로 고안했는가? (1) (2) (3) 수정과정: 문제점과 수정 방안이 과학적으로 타당한가? (0) (1) (2) 결과: ‘개선 내용’을 구체적으로 기술하였는가? (0) (1) (2) 예산의 효율성이 있는가? 가 산 점 ➜ 6만원 이상 남긴 경우 2점 (0) (1) (2) ➜ 3만원 이상 남긴 경우 1점 3. 활동 후 남은 재료 처리 안내 ① 쓰레기 발생이 많으므로 재사용 할 수 있는 재료 구분에 유의한다. ② 수조 속 쓰레기를 물과 함께 버리지 않도록 지도한다. ③ 수조에 물이 담긴 채로 학생이 운반할 경우 위험하므로 물 처리는 교사가 하는 것이 좋다. 66 2021 STEM 생각교실 프로그램북 - 교사용 수업지도안 

STEM+I 생각교실 운영 사업 교육 프로그램 2021 세상을 돌리는 전기와 자기 대진대학교 과학영재교육원 2021년 STEM 생각교실 운영 사업 교육 프로그램 프로그램 개요 기관명 대진대학교 과학영재교육원 프로그램 세상을 돌리는 전기와 자기 이름 주요 과목 물리학 Ⅰ,Ⅱ 관련 과목 STEM 요소 개요 차시별 전기와 자기 관련 단원 S, T, E, M 지역 개발 차시 개발자 전기와 자기의 의미와 역사적 배경을 이해하고 상호작용에 의한 만들어지는 전기와 모터의 원리를 실습을 통하여 체험한다. 1차시 전기와 자기에 대한 의미와 역사적 발견에 대한 설명 2차시 구리선과 자석의 회전에 의한 전기 만들기 실습 수행 3차시 전기와 자기에 의한 회전력 발생에 대한 설명 4차시 건전지와 자석을 이용한 회전체 만들기 실습 수행 주요내용 (키워드 위주) 4 보조 주 개발자 주요 수업 관련 단원 가. 차시별 구성도 1) 1차시 주제 전기를 이해하고 전기의 종류와 역사적 배경 탐구 학습목표 주요내용 준비물 Ÿ 전기의 과학적 의미 이해 Ÿ 전기의 종류 이해 Ÿ 발전기 원리 이해 Ÿ 전기가 만들어지는 원리 이해 Ÿ 전기에 필요한 자기 컴퓨터, 빔 프로젝트 2) 2차시 주제 학습목표 주요내용 준비물 자기를 이해하고 유도 전기에 대한 탐구 Ÿ 자기의 과학적 의미 이해 Ÿ 자기의 종류 이해 Ÿ 전기를 만들 때 필요한 자기 Ÿ 회전에 필요한 전기와 자기 Ÿ 위치에너지→운동에너지→전기에너지 관계 컴퓨터, 빔 프로젝트 3) 3차시 주제 학습목표 주요내용 준비물 나도 전기를 생산할 수 있다. Ÿ 회전운동에너지가 전기에너지로 만들어지는 원리 이해 Ÿ 회전에 필요한 요소 이해 Ÿ 전기와 자기가 서로에게 미치는 요소 이해 Ÿ 전기는 어떻게 만들어졌는가? Ÿ 전기가 만들어지는 과정에서 자기는 어떤 역할을 했는가? 컴퓨터, 빔 프로젝트, PC팬, 니오디움자석, LED램프, 건전기, 구리선, 30 cm 자, 멀티미터 4) 4차시 주제 학습목표 주요내용 준비물 우리도 돌려 보자! : 단극 모터(전동기) 만들기 Ÿ 회전운동에너지가 전기에너지로 만들어지는 원리 이해 Ÿ 회전운동을 일으키는 에너지에 대한 이해 Ÿ 자기와 전기의 상호작용 이해 Ÿ 회전체에서 전기와 자기는 각각 어떤 역할을 했는가? 컴퓨터, 빔 프로젝트, PC팬, 니오디움자석, LED램프, 건전기, 구리선, 30 cm 자, 멀티미터 

STEM+I 생각교실 운영 사업 교육 프로그램 2021 활동으로 배우는 수학적 창의성 대진대학교 과학영재교육원 2021년 STEM 생각교실 운영 사업 교육 프로그램 프로그램 개요 기관명 프로그램 대진대학교 과학영재교육원 활동으로 배우는 수학적 창의성 이름 주요 과목 관련 과목 STEM 요소 중학교 수학 1~3 중학교 과학 1~3 관련 단원 관련 단원 중학교 수학 도형 / 평면도형과 입체도형 중학교 과학 물질의 성질/ 물질의 구조/ 생명과학과 인간의 생활 S, T, E, 지역 M 개발 차시 5 보조 주 개발자 개발자 수학적 창의성의 요소인 유창성, 융통성, 독창성, 정교성을 이해하고 기르는 여러 가지 활동을 한다. 또 수학적 문제해결력을 기르는 주요 수업 개요 4색지도색칠문제와 그래프 색칠하기, 수학적 추론능력을 기르는 자르기 활동과 규칙성 찾기, 그리고 꼬인 도형의 세계를 수학적으로 이해하기 위한 매듭 활동을 통하여 창의적인 생각을 키울 수 있도록 한다. 본 프로그램은 수학적 창의성과 수학 교과역량을 이해하고 기르기 위하여 여러 가지 창의적인 활동을 하면서 생각을 하고 토론하도록 한다. 창의성 관련 문제 상황 도입, 수학적 창의성 평가, 1차시 창의성 요소(유창성, 융통성, 독창성, 정교성)의 이해와 기르기 활 동 도형의 패러독스 활동을 통하여 창의성 기르기 4색지도색칠문제 해결활동, 수학교과역량 중 하나인 수학적 문제 2차시 차시별 주요내용 (키워드 위주) 3차시 4차시 해결력 이해, 문제해결 4단계에 따라 수학적 문제해결력 기르는 활동, 그래프 색칠하기와 지도색칠문제의 연계한 활동 수학교과역량 중 하나인 수학적 추론능력 기르기 활동. 실, 색종이 접어 자르기, 두부 자르기 활동을 통한 규칙성 찾기 매듭의 실생활 활용 소개. 꼬인 도형인 매듭의 수학적 이해, 매듭 그리기, 여러 가지 매듭 만들기, 매듭의 창의적 이해. 풀린 매듭과 매듭 구별, 매듭의 분류 이해, 여러 가지 매듭을 수 5차시 학적으로 표현. 기호에 알맞은 매듭 그리기, 풀린 매듭 마술 활동을 통한 과제집 착력 기르기 가. 차시별 구성도 1) 1차시 : 수학적 창의성과 도형의 패러독스 주제 학습목 표 수학적 창의성의 4가지 요소를 이해하고 활동을 통하여 수학적 창의성을 기르며, 창의적인 패러독스 도형을 수학적으로 이해한다. ○ 자연과 생활에서 수학적 창의성 상황을 찾을 수 있다. ○ 패러독스 도형의 신기한 성질을 이해할 수 있다. ○ 생활과 자연에서 수학적 창의성 찾기 주요내 용 ○ 창의성의 요소(유창성, 융통성, 독창성, 정교성) 이해하기 ○ 여러 활동을 통하여 유창성, 융통성, 독창성, 정교성 기르기 ○ 컴퓨터 프로그램으로 디자인 한 패러독스 도형 감상하기 준비물 컴퓨터, 빔 프로젝트, 색싸인펜, 활동지 2) 2차시 : 4색지도색칠문제 해결하기 4색지도색칠문제를 해결해 보면서 수학적문제해결 4단계를 이해하고, 주제 지도색칠문제를 그래프 꼭짓점 색칠하기 문제로 바꾸어 수학적으로 해결하는 경험을 한다. ○ 4색지도색칠문제를 문제해결 4단계에 따라 해결할 수 있다. 학습목표 ○ 그래프를 이해하고 지도색질문제를 그래프 꼭짓점 색칠하기 문제 로 바꾸어 해결할 수 있다. ○ 4색지도색칠문제 이해하기 주요내용 ○ 수학적 문제해결 4단계를 이해하고, 지도색칠문제 해결하기 ○ 한붓그리기 등 그래프 이론의 이해와 그 활용 찾기 ○ 지도색칠문제를 그래프의 꼭짓점 색칠하기로 바꾸어 해결하기 준비물 컴퓨터, 빔 프로젝트, 4색 싸인펜, 활동지 3) 3차시 : 자르기와 함께하는 규칙성 탐구 주제 학습목표 자연과 생활 속에서 규칙적인 상황을 찾고, 여러 자르기 활동을 하면 서 수학적 규칙성을 탐구한다. ○ 자연과 생활에서 자르기의 규칙성이 활용된 상황을 찾을 수 있다. ○ 실, 색종이, 두부 자르기의 규칙성을 찾아 그 성질을 이해할 수 있다. ○ 실 자르기의 규칙성 탐구하기 주요내용 준비물 ○ 색종이 자르기의 규칙성 탐구하기 ○ 두부 자르기의 규칙성 탐구하기 ○ 자르기의 규칙성을 활용한 A4 용지의 성질 탐구하기 컴퓨터, 빔 프로젝터, 색종이, 풀,가위, A4, 색싸인펜, 활동지 4) 4차시 : 매듭과 함께하는 창의수학 주제 학습목표 여러 가지 매듭을 그리고 만들어 보는 활동을 통하여 묶인 도형을 창의적으로 이해할 수 있다. ○ 자연과 생활에서 묶여 있는 도형의 성질이 활용된 상황을 찾을 수 있다. ○ 매듭을 그리고 만들면서 묶여 있는 도형의 성질을 찾고, 성질의 활용을 이해할 수 있다. ○ 풀린 매듭과 묶인 매듭을 구분하여 그리기 주요내용 준비물 ○ 왼손형 매듭과 오른손형 매듭을 구분하여 만들고 그려보기 ○ 삼륜기 매듭과 끈 묶기 활동을 통하여 묶인 도형의 활용 이해하 기 컴퓨터, 빔 프로젝터, 실, 가위, 테이프, 색싸인펜, 활동지 5) 5차시 : 묶인 세상, 수학으로 풀기 여러 가지 매듭을 수학적으로 분류해 보는 활동을 통하여 생활 속에 주제 서 창의적 도형의 활용을 찾는다. ○ 매듭을 그리고 만들고, 수학적으로 분류해 보는 활동을 통하여 생 활 속에서 의적 도형의 활용을 찾는다. 학습목표 ○ 여러 가지 매듭을 수학적으로 나타내고, 수학적으로 분류해 봄으 로써 여러 가지 신기한 도형의 세계를 수학적으로 탐험할 수 있 다. ○ 풀린 매듭과 여러 가지 매듭을 수학적으로 분류하기 주요내용 ○ 매듭을 기호로 나타내고, 기호로 나타내어진 매듭 찾기 ○ 인터넷에서 꼬인 도형을 찾아 동적으로 감상하기 ○ 컴퓨터 프로그램으로 디자인 한 매듭 감상하기 준비물 컴퓨터, 빔 프로젝터, 인터넷, 실, 가위, 테이프, 색싸인펜, 활동지