STEM+I 생각교실 운영 사업 교육 프로그램 2023 열화상카메라를 활용한 과학 탐구 아주대학교 과학영재교육원 

STEM+I 생각교실 운영 사업 교육 프로그램 2023 생물의 기후 다양성 아주대학교 과학영재교육원 

STEM+I 생각교실 운영 사업 교육 프로그램 2023 색의 화학 변색과 화학발광 아주대학교 과학영재교육원 

STEM+I 생각교실 운영 사업 교육 프로그램 2023 기후변화와 종보존 아주대학교 과학영재교육원 

STEM+I 생각교실 운영 사업 교육 프로그램 2023 눈의 구조와 사진기의 원리 충북대학교 과학영재교육원 

STEM+I 생각교실 운영 사업 교육 프로그램 2023 블록 코딩을 활용한 빛의 최소 시간 원리의 탐구 충북대학교 과학영재교육원 

STEM+I 생각교실 운영 사업 교육 프로그램 2023 부력과 잠수함의 원리 충북대학교 과학영재교육원 

STEM+I 생각교실 운영 사업 교육 프로그램 2023 빛의 합성과 아두이노를 활용한 투명페트병 분류 충북대학교 과학영재교육원 

STEM+I 생각교실 운영 사업 교육 프로그램 2023 내가 만드는 미래 자동차 전남대학교 과학영재교육원 

STEM+I 생각교실 운영 사업 교육 프로그램 2023 인공지능 비트카 만들기 전남대학교 과학영재교육원 

STEM+I 생각교실 운영 사업 교육 프로그램 2023 EV3로 인공지능 화성 탐사 로봇 만들기 전남대학교 과학영재교육원 

STEM+I 생각교실 운영 사업 교육 프로그램 2023 해양쓰레기 수거 로봇 만들기 전남대학교 과학영재교육원 

STEM+I 생각교실 운영 사업 교육 프로그램 2023 메타버스 공간에 상태 변화 현상을 입자 모형으로 표현하기 전남대학교 과학영재교육원 

STEM+I 생각교실 운영 사업 교육 프로그램 2023 전도성 테이프를 이용한 인터렉티브 광고판 제작 인천대학교 과학영재교육원 

STEM+I 생각교실 운영 사업 교육 프로그램 2023 맛있게 먹으면 0칼로리? 인천대학교 과학영재교육원 

STEM+I 생각교실 운영 사업 교육 프로그램 2023 달콤한 스마트 피아노 인천대학교 과학영재교육원 

STEM+I 생각교실 운영 사업 교육 프로그램 2023 사이펀 타이머 순천대학교 과학영재교육원 

STEM+I 생각교실 운영 사업 교육 프로그램 2023 Teachable Machine을 이용한 전기 소자 분류와 Tinkercad를 활용한 전기회로 실험을 통한 과학적 이론 생성하기 순천대학교 과학영재교육원 

STEM+I 생각교실 운영 사업 교육 프로그램 2023 마이크로비트를 활용하여 에너지를 효과적으로 절약할 수 있는 교실 만들기 부산대학교 과학영재교육원 

STEM+I 생각교실 운영 사업 교육 프로그램 2023 사람의 소화기관의 구조적 문제 해결하는 방안 설계하기 부산대학교 과학영재교육원 

STEM+I 생각교실 운영 사업 교육 프로그램 2023 물체의 운동을 공학적 도구와 인공지능 기술로 측정해보자. 부산대학교 과학영재교육원 

STEM+I 생각교실 운영 사업 교육 프로그램 2023 안전이 최고! 텐세그리티 구조 (VR버전) 군산대학교 과학영재교육원 

STEM+I 생각교실 운영 사업 교육 프로그램 2023 내 손안의 우주 ­ 클레이와 코딩으로 태양계 만들기 군산대학교 과학영재교육원 

STEM+I 생각교실 운영 사업 교육 프로그램 2023 지구를 지키는 똑똑한 집짓기 군산대학교 과학영재교육원 

STEM+I 생각교실 운영 사업 교육 프로그램 2023 No Plastic! So Fantastic! 군산대학교 과학영재교육원 

STEM+I 생각교실 운영 사업 교육 프로그램 2023 주기율을 활용한 과학융합탐구 군산대학교 과학영재교육원 

STEM+I 생각교실 운영 사업 교육 프로그램 2023 깨끗한 물을 어떻게 만들 수 있을까? 경북대학교 과학영재교육원 

STEM+I 생각교실 운영 사업 교육 프로그램 2023 펭귄 보호 구조물 설계로 오염된 남극으로부터 펭귄을 이주시켜라 경북대학교 과학영재교육원 

STEM+I 생각교실 운영 사업 교육 프로그램 2023 아두이노 기반 데이터 로거 속 센서의 과학적 원리 파헤치기 경북대학교 과학영재교육원 

STEM+I 생각교실 운영 사업 교육 프로그램 2023 내 몸을 안전하게 지키는 건강한 식생활 탐구 (식품첨가물) 강원대학교 과학영재교육원 

STEM+I 생각교실 운영 사업 교육 프로그램 2023 우리 삶을 위협하는 버려진 약품들 강원대학교 과학영재교육원 

STEM+I 생각교실 운영 사업 교육 프로그램 2023 미세먼지 속 우리의 폐를 지키려면 가천대학교 과학영재교육원 

STEM+I 생각교실 운영 사업 교육 프로그램 2023 물질의 상태에 따른 분류 머신러닝 만들기 가천대학교 과학영재교육원 

STEM+I 생각교실 운영 사업 교육 프로그램 2022 재활용품을 이용한 물의 전기분해와 수소발생 장치 고안<집에서 간단하게 물을 전기분해할 수 없을까?> 부산대학교 과학영재교육원 2022년 STEM+I 생각교실 운영 사업 교육 프로그램 프로그램 개요 기관명 프로그램명 중3, 고2 개발차시 6차시 신규 장치 고안 과학 주요 단원 관련 과목 화학 관련 단원 S,T,E,M 적용 지역 요소 (신규/수정보 완) 재활용품을 이용한 물의 전기분해와 수소발생 주요 과목 STEM+I 주요 적용 학년 구분 부산대학교 영재교육원 중3 과학 Ⅰ 화학반응의 규칙과 에너지 변화 2. 화학반응의 규칙 3. 기체반응법칙 고등학교 화학Ⅰ: Ⅲ 화학 결합과 분자의 세계 1. 화학결합 1. 화학 결합의 전기적 성질 보조 주 개발자명 개발자 팬데믹이후 1회용품의 사용 증가로 환경 오염이 심각해졌다. 버려지는 1 회용품을 재활용하여 학생들의 학습과 실험실습에 도움이 되는 공학적 도 주요 수업 구를 설계하고 제작하도록 하여 학습내용의 기본 원리를 이해하고 이해한 개요 내용을 실습할 수 있는 공학적 도구를 재활용품을 이용하여 제작함으로써 환경에 대한 경각심과 작은 실천 방안을 고민하고 공학적 도구의 제작과 정에서 창의성을 함양하도록 한다. 1차시: 환경오염으로 인한 기후변화의 심각성을 인식하고 팬데믹이후 증 가한 1회용품으로 인한 환경 변화를 이해하고 1회용품을 재활용한 학습도 구의 제작 필요성을 인식한다. 2차시: 물의 전기분해장치를 재활용품으로 제작할 것을 제안하고 판매되 차시별 주요내용 (키워드 위주) 는 전기분해장치로 실습해 보고 전기분해 장치의 기본 원리를 이해하도록 한다. 3차시: 전기분해장치를 재활용품으로 제작하기 위한 설계 작업을 진행한 다. 4~5차시: 모둠별로 설계된 전기분해장치를 제작한다. 6차시: 모둠별로 제작된 전기분해장치를 전시하고 각각의 전기분해장치를 발표를 통해 소개한다. 화학 화 학 재활용품을 이용한 물의 전기분해와 수소발생 장치 고안 탐구목표 공학적 문제를 정의하고 제한 조건을 확인한다. 준 비 물 영상, 학생 활동지 1 차시 상황제시 코로나 시대를 지나면서 우리 생활에 많은 변화가 생겼다. 그중 사람들간의 접촉을 최대한 피하기 위해 음식을 배달 주문하여 먹는 사례가 매우 증가하였다. 이로 인해 편리한 배달 문화가 생겼지만 더불어 1회용품을 사용량이 급증하였다. 예전에 비해 배달을 통해 받을 수 있는 음식의 종류도 증가하였지만 거의 모든 배달 음식에는 1회용품이 사용된다는 것을 우리 모두 경험해 볼 수 있다. 그리고 이렇게 사용한 1회용품을 버리면서 자원의 무분별한 사용과 버려지는 쓰레기의 양에 대해 한번쯤 고민해 보았을 것이다. 이러한 쓰레기가 바다로 흘러가 태평양에 크다란 쓰레기 섬을 이루게 되었으며 썩지 않는 플라스틱으로 인해 바다 뿐만 아니라 육지에서도 쓰레기를 처리하지 못해 쓰레기 매립지에는 주민과 공공기관의 갈 등을 보도하는 뉴스를 접할 수 있다. 우리는 계속해서 이렇게 1회용품을 사용해도 될까? 이러한 문제에 우리가 할 수 있는 작지만 지속가능한 발전을 위한 실천 사항은 무엇이 있을까? ☞ 유튜브 동영상 : 우리가 무심코 쓴 플라스틱이 모여 아주 큰 나라가 됐다는 사실 1. https://www.youtube.com/watch?v=6vSE2eBh-Do 2. https://www.youtube.com/watch?v=J4qVljJrOIU 부산대학교 과학영재교육원 81 재활용품을 이용한 물의 전기분해와 수소발생 장치 고안 탐구목표 준 비 물 2 차시 1. 시중에 판매되는 전기분해 장치를 이용하여 전기분해를 실험해 보고 전기분해의 원리를 설명할 수 있다. 2. 각 부품별 역할과 조건을 이해하고 기본적으로 필요한 재료가 무엇인지 설명할 수 있다. (모둠별) 물의 전기분해 장치, 학습지, 스마트폰, 전해질 용액(황산나트륨 용액) 1단계 – 물의 전기분해 장치 탐구하기 판매되는 물의 전기분해 장치에 대한 동영상과 간단하게 제작할 수 있는 물의 전기분해 장치에 대한 동영상을 확인하고 물의 전기분해에 필요한 기본적인 장치와 재료에 대해 조별로 토론하고 물이 전기분해 될 때, 전기를 가해서 분 해하는 이유에 대해 토의해 보자. (유튜브 URL : https://www.youtube.com/watch?v=CGnMizwUHEQ&t=2s) 1. 물의 전기분해에 대해 자세하게 설명하는 동영상이므로 필요에 따라 전기분해가 되는 부분만 보여 줄 수도 있고 고등학생이거나 심화학습이 가능한 학생들은 전체 동영상을 통해 물이 전기분해되는 과정과 원리를 이해하도록 지도한다. 2. 특히, 물이 전기분해되는 동안 전기를 사용하여 에너지를 가하여 분해하는 과정에 대해 발문하고 에너지의 출입과 관련된 질문과 토의를 유도하여 물이 전기분해되는 동안 에너지를 흡수하여 분해 된다는 것을 이해하도록 한다. 1회용 스포이드와 침핀을 이용한 간단한 물의 전기분해 장치에 대한 동영상을 보고 물을 전기분해 하는 장치가 복잡할 필요가 없으며 기본적인 기능을 가진 간단한 부품으로 제작이 가능함을 이해하고 전기분해를 위한 가장 기본적인 장치와 원리를 토의해 보자. (유튜브 URL : https://www.youtube.com/watch?v=DHyX-fK57N8) 84 2022 STEM+I 생각교실 프로그램북 - 교사용 활동지 화학 재활용품을 이용한 물의 전기분해와 수소발생 장치 고안 3 차시 탐구목표 전기분해 장치를 이용하여 전기분해 해 본 경험을 이용하여 재활용품을 이용한 물의 전기분해 장치를 설계할 수 있다. 준 비 물 (모둠별) 물의 전기분해 장치, 학습지, 스마트폰 재활용품을 이용한 물의 전기분해 장치 설계 판매되는 물의 전기분해 장치의 각 부품을 재활용품으로 교체하여 새로운 전 기분해 장치를 제작하는 과정에서 각 부품의 역할과 특성을 서술하고 이러한 특성을 고려하여 적절한 재활용품을 대체하여 정리하여 보자. 출처 : 비상교육 화학Ⅰ교과서 판매 전기분해 장치 개발 전기분해 장치 부품명 역할 특징 대체 부품 전극(예시) 물에 전기 공급 도체 전기가 통하는 못 등 금속 전기분해 장치 프레임 전해질 용액을 수용 하고 물을 전기분해 할 수 있도록 하는 구 조적 역할 용액과 기체를 수용할 수 있도록 밀폐된 프 레임 유리나 플라스틱 또는 금속 캔 등의 1회용품 활용 3 전해질 용액 물에 전기가 통하도 록 하여 물이 전기분 해될 수 있도록 하는 역할 Na2SO4 용액 사용 전해질 용액은 그대로 사용 4 고무풍선 생성된 기체를 포집 기체를 수용할 수 있 도록 밀폐된 재료 고무풍선 또는 플라스틱 병 등 5 전원 공급 장치 전기분해를 할 수 있 도록 전류 공급 직류 전원 장치 또는 건전지 다양한 건전지 또는 직류 공급 장치 1 2 부산대학교 과학영재교육원 87 재활용품을 이용한 물의 전기분해와 수소발생 장치 고안 4~5 차시 탐구목표 모둠별 또는 개별로 설계한 물의 전기분해 장치를 재활용품을 활용하여 제작할 수 있다. 준 비 물 (모둠별 또는 개별) 전해질 용액(황산 나트륨 용액), 재활용품, 본드, 가위, 칼, 인두, 글루건, 송곳, 토치, 드릴 등 공구, 6V 이상의 전원장치 재활용품을 이용한 물의 전기분해 장치 제작 모둠별 또는 개별적으로 설계한 물의 전기분해 장치를 제작하기 위해 설계한 설계 안에 따라 준비한 재료를 이용하여 제작해 보자. 미리 제작된 모형이 있 다면 참고하여 장치의 각 부품이 하는 역할을 생각하며 장치를 제작하여 보자. ※ 장치 제작에 필요한 각종 도구의 사용에 특히 주의하자. 자르거나 구멍을 뚫기 위한 도구들을 활용할 경우 주의하여 사용하고 사용한 도구는 제자리에 정리하여 다른 학생이 사용하는데 불편함이 없도록 한다.) (사용한 재료들) 90 2022 STEM+I 생각교실 프로그램북 - 교사용 활동지 (제작한 모형) 화학 재활용품을 이용한 물의 전기분해와 수소발생 장치 고안 6 차시 1. 조별로 완성한 재활용품 물의 전기분해장치를 작동 원리를 설명할 수 있다. 탐구목표 2. 프로젝트를 진행하며 1회용품의 무분별한 사용에 대해 반성하고 1회용품을 줄이기 위한 실천 방법을 계획하고 실천할 수 있다. 준 비 물 (모둠별 또는 개별) 학습지, 제작한 물의 전기분해 장치 제작된 전기분해 장치의 공유 체험 모둠별로 제작한 작품을 발표를 통해 소개하자. 모둠별 전기분해 장치의 설계 특징, 작동 시 좋았던 점과 문제점에 대해 발표하고 이 과정을 통해 배우고 느낀점을 정리해 보자. 또한 다른 모둠의 작품과 비교하여 공통점과 차이점을 서술해 보자. (물의 전기분해 장치의 원리는 비슷하겠지만 사용한 부품에 따라 다양한 독창성을 관찰하며 자신의 작품과 비교를 통해 작품별 창의적 요소를 이해하도록 한다.) 자신의 작품과의 공통점 자신의 작품과의 차이점 부산대학교 과학영재교육원 93 

STEM+I 생각교실 운영 사업 교육 프로그램 2022 수집한 데이터를 이용하여 AI 예측 모델을 만들어보자. 에너지제로하우스 & 스마트팜 데이터 수집 및 모델링 부산대학교 과학영재교육원 2022년 STEM+I 생각교실 운영 사업 교육 프로그램 프로그램 개요 기관명 구분 부산대학교 영재교육원 프로그램명 주요 과목 신규 (신규/수정보 완) Zero 에너지 하우스 및 스마트팜 과학탐구실 험 관련 과목 정보 STEM+I S, T, E, 요소 M, I 주요 적용 학년 고1 개발차시 4 주요 단원 Ⅱ 생활 속의 과학 탐구 관련 단원 Ⅳ 인공지능 적용 지역 보조 주 개발자명 개발자 에너지 제로의 개념은 사용하는 에너지와 생산하는 에너지가 같은 상태임 사용하는 전력량을 예측하기 위한 인공지능 모델을 개발해 보면서 학습에 주요 수업 개요 필요한 데이터의 중요성과 인공지능 모델 개발 기술을 습득함 스마트팜의 식물생장을 예측하기 위한 인공지능을 개발을 위해 아두이노 를 이용하여 데이터를 수집하고 Orange를 이용하여 인공지능 모델을 개 발함 1. 각자의 집에서 매일매일 수집한 사용 전력량 데이터를 모으고, 데이터 를 학습에 활용하여 사용 전력량을 예측하는 인공지능 모델을 Orange 로 만들어 봄 차시별 주요내용 (키워드 위주) (전력량, 데이터, 학습, 인공지능) 2. 팀별로 상추를 재배하면서 기온, 습도, 흙의 수분량, 잎의 생장 정도를 수집하고, 전체 학년의 데이터를 하나로 모아, 생장을 예측하는 인공 지능 모델을 개발함. 인 공지능 모델의 정확도를 회귀분석으로 파악하 여 가장 적합한 모델을 확정함 (식물의 생장, 데이터, 인공지능, 회귀분석) 물리학 ② 부산대학교 과학영재교육원 57 72 2022 STEM+I 생각교실 프로그램북 - 교사용 활동지 

STEM+I 생각교실 운영 사업 교육 프로그램 2022 친환경+Zero에너 지 주택 만들기 부산대학교 과학영재교육원 2022년 STEM+I 생각교실 운영 사업 교육 프로그램 프로그램 개요 기관명 프로그램명 구분 부산대학교 (신규/수정보 완) 신규 친환경+Zero에너지 주택 만들기 주요 적용 학년 개발차 시 주요 과목 통합과학 주요 단원 Ⅱ. 생활 속의 과학 탐구 관련 과목 과학교양 관련 단원 융합과학 STEM 적용 지역 STEM+I 요소 고1 6 보조 주 개발자명 개발자 신재생에너지의 종류를 탐색하고 에너지를 효율적으로 사용하면서도 주요 수업 아두이노 기반의 스마트팜기술을 접목한 친환경 미래의 에너지 주택 개요 을 설계하고 제작함으로써 공학기반의 융합과학 탐구 능력을 함양하 고자 한다. [1차시] 친환경+에너지 주택 설계하기 1) 친환경적이면서도 에너지를 효율적으로 사용하는 주택을 제작할 때 중심이 되는 친환경 요소, 신재생 에너지 요소들을 조사해보자 2) 친환경적이면서도 에너지를 효율적으로 사용하는 내가 갖고 싶은 STEM 기반의 미래에너지 주택을 설계해보자. [2차시] 아두이노회로 구성, 코딩 연습하기 (TinkerCad 활용) 차시별 주요내용 (키워드 위주) 1) 태양전지가 만들어 내는 전기에너지를 정량적으로 측정할 수 있다. 2) 집안에 가스가 누출되거나 화재가 발생시 알람이 발생하여 안전을 지 켜주는 가스 감지기를 제작할 수 있다. [3차시] 친환경 주택에 필요한 스마트화분 제작하기 1) 교실이나 집안에서 간단히 키울 수 있는 식물을 선정하여 일반화분을 사용하여 기르도록 한다.(사람이 관리) 2) 교실이나 집안에서 간단히 키울 수 있는 식물을 선정하여 스마트 화 분을 제작하여 기르도록 한다.(아두이노 관리) [4차시] 효율적인 에너지사용 태양전지 충전회로 제작하기 1) 태양전지에너지를 충전하다가 필요시 수동으로 에너지를 사용 할 수 있는 에너지 사용 효율적인 회로를 구성할 수 있다.( 사람이 스위치 ON/OFF) 2)태양전지에너지를 충전하다가 필요시 자동으로 에너지를 사용 할수 있 는 에너지 사용 효율적인 회로를 구성할 수 있다.(아두이노가 자동 ON/OFF) [5~6차시] 친환경+에너지 주택 제작 및 발표(공유) (5차시) 지금까지 제작한 소품들을 활용하여 친환경적이면서도 에너지를 효율적으로 사용하는 STEAM+I 주택을 친구들과 협력하여 제작해보자. (6차시)제작한 친환경+에너지 주택의 특징과 기능을 3가지(친환경, 에너 지,아두이노) 영역을 중심으로 발표하고 공유할 수 있다. ※ 작품 제작 시간이 충분히 필요하기 때문에 5,6차시는 통합해서 수업 활동을 전개하는 것이 효율적이다. 물리학 ① 물리학 1 친환경 & Zero에너지 주택 탐구활동지 1 차시 탐구주제 친환경+Zero에너지 주택 (1차)설계하기 탐구목표 친환경 요소, 신재생 에너지 요소를 조사해보고 친환경적이면서도 에너지를 효율적으로 사용하는 STEAM+I 주택을 설계해보자. 내가 갖고 싶은 미래에너지 주택을 설계해보자. 준 비 물 태블릿PC(노트북), 스케치북(설계활동지) 탐구활동 1 (자료 조사) 친환경 + 에너지 주택을 설계하기 전에 다음 3가지 부분을 포함하여 토의하고 조사해보자. ① 친환경적인 요소 ② 효율적인 에너지사용 ③ 코딩 + 아두이노 적용할 부분 학습보조자료(영상) 에너지 제로 하우스 관련 영상 (3분 59초) https://youtu.be/xiVNcopxApo 스마트팜 관련 영상 (5분 6초) https://youtu.be/StwDmsco3jg Tinkercad 아두이노 배우기 (8분31초) https://www.youtube.com/watc h?v=kiujn8TtALw&t=182s 부산대학교 과학영재교육원 13 친환경 & Zero에너지 주택 탐구활동지 탐구주제 2 차시 아두이노 배우기 (태양전지전력측정하기, 가스-화재 감지기) 1. 태양전지가 만들어 내는 전기에너지를 정량적으로 측정 할 수 있다. 탐구목표 2. 집안에 가스가 누출되거나 화재가 발생시 알람이 발생하여 안전을 지켜주는 가스 감지기를 제작 할 수 있다. 준 비 물 태블릿PC(노트북), 태양전지 충전 부품세트, 아두이노박스(부품세트), TinkerCad 탐구활동 1 (태양전지 전력 측정하기) 태양전지 전력 측정하기 신재생에너지로 가장 널리 쓰이는 태양전지가 만들어 내는 전기에너지를 정량적 으로 측정 하여 LCD에 전압, 전류, 전력(전압×전류)값을 나타내도록 한다. [준비물] 태양전지판, I2C LCD, 저항(100Ω) 2개 16 2022 STEM+I 생각교실 프로그램북 - 교사용 활동지 친환경 & Zero에너지 주택 탐구활동지 탐구주제 탐구목표 준 비 물 3 차시 식물 화분 기르기 (2가지) 1. 교실이나 집안에서 간단히 키울 수 있는 식물을 선정하여 미니 화분을 사용하여 기르도록 한다.(사람이 관리) 2. 교실이나 집안에서 간단히 키울 수 있는 식물을 선정하여 스마트 화분을 제작하여 기르도록 한다.(아두이노 도입) 태블릿PC(노트북), 식물화분 , 아두이노박스(부품세트), TinkerCad 탐구활동 1 (일반화분) 일반화분 식물기르기 교실이나 집안에서 간단히 키울 수 있는 식물을 선정하여 미니 화분을 사용하여 기르도록 한다.(사람의 손길이 필요함) 탐구하기 실내에서 기르는 식물을 선정 할 때 다음 3가지 부분을 포함하여 토의하고 조사해보자 1. 햇빛을 많이 필요한 식물인가? 2. 물을 많이 필요로 하는 식물인가? 3. 성장이 빠르게 일어나는 식물인가? 20 2022 STEM+I 생각교실 프로그램북 - 교사용 활동지 물리학 ① 친환경 & Zero에너지 주택 탐구활동지 탐구주제 탐구목표 준 비 물 4 차시 태양전지 충전회로 만들기 (2가지) 1. 태양전지에너지를 충전하다가 필요시 수동으로 에너지를 사용 할 수 있는 에너지 사용 효율적인 회로를 구성 할 수 있다. (스위치 사용) 2. 태양전지에너지를 충전하다가 필요시 자동으로 에너지를 사용 할수 있는 에너지 사용 효율적인 회로를 구성 할 수 있다. (아두이노 사용) 태블릿PC(노트북), 태양전지 충전 부품세트, 아두이노박스(부품세트), TinkerCad 탐구활동 1 (스위치사용) 수동 태양전지 충전회로 만들기 태양전지에너지를 충전하다가 필요시 수동으로 에너지를 사용 할수 있는 에너 지 사용 효율적인 회로를 구성 하도록 한다. [준비물(세부항목)] 태양전지판, 충전지(콘덴서), LED, 직류모터(날개포함), 스위치(버튼) 탐구하기 다음 3가지 부분을 포함하여 토의하고 조사해보자. 1. 전기에너지를 생산하는 부품을 명시하고 작동원리를 조사해보자. 2. 전기에너지를 충전하는 부품을 명시하고 작동원리를 조사해보자. 3. 전기에너지를 소비하는 부품을 명시하고 작동원리를 조사해보자. 4. 스위치가 on, off 일 때 전기회로의 기능이 어떻게 달라지는지 알아보자. 부산대학교 과학영재교육원 23 친환경 & Zero에너지 주택 탐구활동지 탐구주제 탐구목표 준 비 물 5 차시 친환경& 에너지 주택 (2차) 설계하기 1. 1차 설계도를 중심으로 친환경적이면서도 에너지를 효율적으로 사용하는 STEAM+I 주택을 개선하여 2차 설계를 완성할 수 있다. 2. 2차 설계를 바탕으로 친환경적이면서도 에너지를 효율적으로 사용하는 STEAM+I 주택을 친구들과 협력하여 제작해보자. 태블릿PC(노트북), 스케치북(활동지), 아두이노박스(태양전지, 부품세트), 제작박스(글 루건, 공구, 소품), 하드보드지, 골판지, 재활용품 탐구활동 1 (설계활동지) 1차 설계 개선하기 1차 설계한 친환경+에너지 주택을 다음 3가지 부분을 고려하여 2차(최종) 설계를 수정해서 완성 해보자 1. 친환경적인 요소 2. 효율적인 에너지사용 3. 코딩+아두이노 적용할 부분 1차 설계의 문제점 26 2차 설계 개선내용 ∙ ∙ ∙ ∙ ∙ ∙ ∙ ∙ ∙ ∙ ∙ ∙ ∙ ∙ 2022 STEM+I 생각교실 프로그램북 - 교사용 활동지 

STEM+I 생각교실 운영 사업 교육 프로그램 2022 센서를 이용한 스마트 화분 충북대학교 과학영재교육원 2022년 STEM+I 생각교실 운영 사업 교육 프로그램 프로그램 개요 기관명 충북대학교 과학영재교육원 프로그램명 주요 과목 관련 과목 센서를 이용한 스마트 화분 과학 생명과학, 정보 STEM+I S, T, E, 요소 M, I 주 개발자명 구분 (신규/수정보 완) 주요 단원 신규 주요 적용 학년 중2 개발차시 8 생물의 구조와 에너지 컴퓨팅 시스템 관련 단원 적용 지역 보조 개발자 아두이노와 다이오드, 저항, 센서 등 다양한 요소를 이용하여 회로를 구 성하고 각각의 요소들을 작동하는 방법에 대해 학습한다. 학습한 내용을 바탕으로 센서와 모터를 활용하여 자동화 시스템을 구축한다. 센서를 이 주요 수업 개요 용해 토양의 습도를 인식하고 이에 따라 다이오드 점등, 모터 작동을 조 절하여 자동으로 작동하는 물주기 화분을 만들어보며, 아두이노 작동 원 리에 대한 이해와 자동화 시스템의 다양한 활용도에 대하여 학습하는 것 을 목표로 한다. 자동화 시스템 구축에 대한 이해로 산업기술 의발달과 변화에 대하여 적응하며 과학과 기술에 대한 긍정적 태도와 흥미를 유발 할 수 있을 것이다. 차시별 주요내용 (키워드 위주) 1~2차시: 아두이노에 대한 기초교육 3~4차시: 아두이노 기초교육을 기반으로 회로를 구성하고 프로그램 실습 5~6차시: 다이오드, 센서, 가변저항을 사용한 회로를 구성하고 동작시킴 7~8차시: 스마트화분 키트를 사용하여 회로를 구성하고 센서를 작동시킴 [생물] 센서를 이용한 스마트 화분 (6) 교수-학습 과정의 전개 1) 개념도입 학생용 1차시: 아두이노 보드의 출력과 입력 이해 활동지 수업일 ( ) 학년 ( ) 반 이름 모둠 [학습 목표] § 아두이노 보드의 포트를 이해한다. § 아두이노 보드의 출력과 입력을 이해한다. § 아두이노 보드의 사용법을 익힌다. 1차시 [개념 도입] 조사해 보기 [실험 안전 유의사항] § 보드 사용 시 모서리에 찔리지 않도록 주의한다. § 작은 부품을 잃어버리지 않도록 주의한다. § 장난 또는 큰 행동을 하지 않도록 주의한다. ◆ 인간이 오감을 이용하여 주변 상황의 정보를 파악하는 것처럼 센서는 스마트 화분 이 자신의 작동을 결정하기 위하여 상황을 판단하는데 도움을 준다. 센서에는 어떠한 종류가 있고, 센서의 신호를 측정하여 어떻게 활용할 수 있는지 조사해보자. 센서 종류 활용 방법 광센서 빛의 밝기 측정 가변저항 전압 변화, 동작 변화 측정 온도센서 온도의 측정 전압센서 전압, 전기전도도 센서 - 18 - [생물] 센서를 이용한 스마트 화분 학생용 2차시: 센서의 의미와 측정 활동지 수업일 ( ) 학년 ( ) 반 이름 모둠 [학습 목표] § 센서의 의미를 이해한다. § 직렬 저항의 전압 분할을 이해한다. § 센서의 측정 원리를 이해한다. [실험 안전 유의사항] § 칼이나 가위 또는 다른 날카로운 도구 사용시 다치지 않도록 주의한다. § 무거운 물체를 사용할 때 떨어뜨리지 않도록 주의한다. § 전기 기구를 다룰 때 감전과 합선 등의 사고가 일어나지 않도록 주의한다. § 장난 또는 큰 행동을 하지 않도록 주의한다. 2차시 [탐구 및 개념 확장] 센서의 의미와 측정 원리 ◆ 전지의 저항을 직렬로 연결하고, 각 저항에 대한 전압을 측정하여 비교해보자. Ÿ 여러 개의 저항을 직렬로 연결하면 양 끝단에 가해진 전압이 각 저항에서 분할된다. Ÿ 저항을 지나는 전류의 양은 회로 전체에서 항상 동일하므로, 각 저항을 통과 하는 전압은 저항의 세기에 비례한다. Ÿ 크기가 같은 고정저항을 여러 개 연결한 후 전압계를 이용하여 각 지점과 음극(또는 접지) 사이의 전압 차이를 측정하여 이론치와 비교한다. - 22 - [생물] 센서를 이용한 스마트 화분 학생용 3차시: 여러가지 센서를 이용한 측정 활동지 수업일 ( ) 학년 ( ) 반 이름 모둠 [학습 목표] Ÿ 다양한 센서의 종류를 이해한다. Ÿ 센서를 이용한 측정 방법을 이해한다. [실험 안전 유의사항] § 칼이나 가위 또는 다른 날카로운 도구 사용시 다치지 않도록 주의한다. § 무거운 물체를 사용할 때 떨어뜨리지 않도록 주의한다. § 전기 기구를 다룰 때 감전과 합선 등의 사고가 일어나지 않도록 주의한다. § 장난 또는 큰 행동을 하지 않도록 주의한다. 3차시 [과학기술 적용] 여러가지 센서를 활용한 측정 ◆ 신호를 수신하는 방법을 고안해보자. CdS 광센서의 저항 특성을 조사해보자. Ÿ 자연계에서 발생하는 외부 신호에 대하여 전기적 특성이 달라지는 장치는 모두 일정한 특성에 대한 센서로 사용할 수 있다. Ÿ 센서를 구성하는 기본 회로는 큰 저항값을 가진 고정 저항과 센서를 직렬로 연결 한 후, 센서 양단의 전압을 측정하는 것이다. Ÿ CdS 광센서는 빛의 세기에 따라서 저항값이 변하는 반도체이다. 따라서 광량에 따른 CdS 양단의 전압을 비교하면, 조도 변화를 측정할 수 있다. - 24 - [생물] 센서를 이용한 스마트 화분 학생용 4차시: 자동화분 만들기 활동지 수업일 ( ) 학년 ( ) 반 이름 모둠 [학습 목표] Ÿ 다지털 출력을 이용한 모터 제어의 원리를 이해한다. Ÿ 토양습도센서를 이용하여 자동화분을 제작한다. [실험 안전 유의사항] § 칼이나 가위 또는 다른 날카로운 도구 사용시 다치지 않도록 주의한다. § 무거운 물체를 사용할 때 떨어뜨리지 않도록 주의한다. § 전기 기구를 다룰 때 감전과 합선 등의 사고가 일어나지 않도록 주의한다. § 장난 또는 큰 행동을 하지 않도록 주의한다. 4차시 [공학적 산출물] 자동화분 만들기 ◆ 스마트 화분을 설계하고 제작해보자. 릴레이의 원리를 알아보고 릴레이로 LED를 켜 고 끄는 프로그램을 작성해보자. Ÿ 릴레이는 전동 스위치를 이용하여 회로의 차단을 조절하는 장치이다. Ÿ 화분에 물을 공급하기 위한 워터펌프를 구동하기 위해서는 별도의 모터 전용전원이 필요하다. Ÿ 아두이노에서 릴레이의 전동스위치를 ON, OFF 구동함에 따라서 워터펌프에 전원을 공급하거나 차단할 수 있다. ◆ 릴레이로 물펌프를 작동시키는 회로와 프로그램을 작성해보자. void setup() { pinMode(11, OUTPUT); } void loop() { digitalWrite(11, HIGH); delay(1000); digitalWrite(11, LOW); delay(1000); } - 26 - 

STEM+I 생각교실 운영 사업 교육 프로그램 2021 생태계 물질 순환의 공학적 접근 충북대학교 과학영재교육원 2022년 STEM+I 생각교실 운영 사업 교육 프로그램 프로그램 개요 기관명 구분 충북대학교 과학영재교육원 프로그램명 (신규/수정보 완) 스마트팜 주요 과목 생물 주요 단원 관련 과목 생물, 정보 관련 단원 STEM+I S, T, E, 요소 M, I 개요 주요 적용 학년 고 개발차시 4 생물의 구조와 에너지 컴퓨팅 시스템 적용 지역 보조 주 개발자명 주요 수업 신규 개발자 물질의 순화 (탄소 순화, 질소 순환) 피지컬 컴퓨팅 (아두이노 활용) 나만의 스마트팜 구성하기 1차시: 생태계에서 물질이 생산되어 순환하는 원리 이해하고 물질 순환에 서 탄소 순환과 질소 순환을 설명할 수 있다. 스마트팜 기술을 활용한 농업이 생태계에 미칠 영향을 객관적인 근거를 차시별 주요내용 (키워드 위주) 제시하여 설명할 수 있다. 2차시: 코딩과 아두이노를 이해하고 기본 프로그램 설치 및 기초 컴퓨팅 언어를 학습 하여 적용할 수 있다. 3차시: 아두이노 키트를 활용한 화분 자동 급수 장치를 만들고 구현과정에 발생하는 문제점을 해결할 수 있다. 4차시: 아두이노를 활용한 친환경 스마트 팜 구축을 위한 모둠별 프로젝트를 기획할 수 있다 (생물) 생태계 물질 순환의 공학적 접근 (7) 교수-학습 과정의 전개 학생용 1차시: 물질의 순환 활동지 수업일 ( ) 학년 ( ) 반 이름 모둠 [학습 목표] Ÿ 생태계에서 물질이 생산되어 순환하는 원리를 이해하고 물질 순환에서 탄소 순환과 질소 순환을 설명할 수 있다. Ÿ 스마트팜 기술을 활용한 농업이 생태계에 미칠 영향을 객관적인 근거를 제시하여 설 명할 수 있다. 1차시 [개념 도입] 물질의 순환과 지구온난화의 상호 연관성 찾기 ◆ 무분별한 벌목이 온실기체가 대기로 배출되는 원인이 되는 이유를 물질의 순환과정을 이용해서 설명해 보자. 탄소순환과 관련하여 식물의 광합성이 대기 중의 이산화탄소를 유기물로 고정하고 있으며 벌목으로 인한 산림의 훼손은 이러한 이산화탄소의 순환에 문제가 발생할 수 있다는 내용으로 학생들이 작성할 수 있도록 수업 내용을 구성한다. ◆ 무분별한 벌목을 하는 이유를 농업과 관련하여 생각해 보자. 특정 작물을 재배하기 위한 공간을 마련하기 위해 벌목을 자행하는 경우가 많음을 수업자료로 제시 할 필요성이 있음. 예를 들어 아보카도를 재배하기 위한 재배면적 마련 및 단위면적당 전나무 보다 2 배 많은 물이 필요한 내용을 토대로 설명할 수 있도록 한다. ◆ 위의 내용과 관련하여 해결할 수 있는 방안을 생각해 보자. 식량생산은 기존 그대로 또는 단위 면적 당 생산량의 증가 방안을 환경오염 없이 가능한 방안을 생 각 할 수 있도록 한다. 다양한 결과가 나올 수 있도록 한다. - 22 - (생물) 생태계 물질 순환의 공학적 접근 학생용 2차시: 피지컬 컴퓨팅 이해하기(아두이노 기초) 활동지 수업일 ( ) 학년 ( ) 반 이름 모둠 [학습 목표] Ÿ 코딩과 아두이노를 이해하고 기본 프로그램 설치 및 기초 컴퓨팅 언어를 학습하여 적용할 수 있다. [실험 안전 유의사항] § 수업시간에는 교사의 지도에 따른다. § 실습에 사용되는 노트북으로 다른 프로그램을 사용하지 않도록 한다. § 수업 중 질문이 있다면 바로 질문한다. 2차시 [탐구] 피지컬 컴퓨팅 이해하기 ◆ 디지털과 아날로그 신호의 차이를 설명해 보자. 디지털과 아날로그 신호의 차이를 우노 보드의 입력과 출력 단자를 보면서 학습할 수 있도록 모둠별 우노 보드를 미리 지급하여 보면서 학습할 수 있도록 안내한다. ◆ 센서와 액추에이터의 차이를 설명해 보자. ◆ Blink 예제 활용 기본 LED 깜빡이기 실습에서 사용한 코드를 변수와 함수로 구분해 보자. 예제에 사용된 코드를 변수와 함수로 구분하여 작성할 수 있도록 안내한다. 수업에서 간단한 변수와 함수의 개념을 설명한다. - 24 - (생물) 생태계 물질 순환의 공학적 접근 학생용 3차시: 화분 자동 급수 장치 만들기 활동지 수업일 ( ) 학년 ( ) 반 이름 모둠 [학습 목표] Ÿ 화분 자동 급수 장치를 만들고 구현과정에 발생하는 문제점을 해결할 수 있다. [실험 안전 유의사항] § 수업시간에는 교사의 지도에 따른다. § 실습에 사용되는 노트북으로 다른 프로그램을 사용하지 않도록 한다. § 수업 중 질문이 있다면 바로 질문한다. 3차시 [탐구확장] 화분 자동 급수 장치 만들기 ◆ 실습 과정에서 가장 어려웠던 점과 그 이유를 말해 보세요. 키트를 활용하는 수업이지만 실제 아두 이노를 사용하는 과정에서 발생하는 오류가 개인별로 다양하 게 나타난다. 교사가 학생 전부를 도와 줄 수 없기 때문에 모둠별로 또는 모둠 간 상호 협력을 통해 문제를 해결할 수 있도록 안내하는 과정이 필요하다. ◆ 자동 급수 장치 만들기 후 장치 작동의 문제점 및 개선 사항에 대해 작성해 보세요. 수중 모터 펌프가 작동할 때 과량의 전력을 소모하기 때문에 LCD 모니터가 나갈 수 있다. 수업 시 간 안에 전원을 따로 연결하기는 시간이 부족하다. 이러한 점을 학생이 개선사항으로 스스로 보완할 수 있는 방안을 생각해보도록 안내한다. 마찬가지로 오픈소스 코드를 활용하기 때문에 원하는 입력과 출력 값을 수정하는 방안에 대해서도 생각할 수 있도록 수업을 안내해야 한다. 수업지도의 Ÿ Tip 수업 준비에 사용하는 자동급수 장치 키트에 사용되는 센서 들을 따로 여러 개를 구입하는 것이 좋다. 키트에 포함된 센서들이 불량인 경우가 종종 있기 때문에 학생들에게 센서를 교환해 줄 필요성이 있다. 키트를 다량으로 구입하는 경우 구입비가 많이 소모되기 때문에 필요한 센서만 따로 구입하면 재료비를 아낄 수 있다. - 26 - (생물) 생태계 물질 순환의 공학적 접근 학생용 활동지 4차시: 피지컬 컴퓨팅을 활용한 친환경 농업기술 방안 제안 수업일 ( ) 학년 ( ) 반 이름 [학습 목표] Ÿ 피지컬 컴퓨팅을 활용한 친환경 농업기술 방안을 제안할 수 있다. [실험 안전 유의사항] § 수업시간에는 교사의 지도에 따른다. § 실습에 사용되는 노트북으로 다른 프로그램을 사용하지 않도록 한다. § 수업 중 질문이 있다면 바로 질문한다. 4차시 [적용] 기술을 적용한 해결방안 제안하기 ◆ 브레인스토밍을 통해 아이디어를 제시한다. 1) 8절지를 이용하여 모둠별 마인드 맵을 활용한 아이디어를 수집한다. <예시 자료> 2) 결과를 패들렛에 올려 공유한다. (패들렛 주소 제시) 3) 댓글을 활용한 아이디어 피드백을 받는다. ◆ 아이디어를 바탕으로 공학적 설계를 진행한다. 1) 목표: 친환경 농업기술 개발 2) 업사이클링 및 물질 순환 개념을 이용해서 공학적 설계의 타당성을 확보한다. 3) 기존의 기술을 활용한 설계를 활용하여 친환경의 타당한 이유를 설명한다. 4) 발표 자료를 구성하여 패들렛에 공유한다. 5) 발표 후 모둠별로 피드백 한다. - 27 - 모둠 

STEM+I 생각교실 운영 사업 교육 프로그램 2022 저항의 연결과 주택 조명 충북대학교 과학영재교육원 2022년 STEM+I 생각교실 운영 사업 교육 프로그램 프로그램 개요 기관명 충북대학교 과학영재교육원 프로그램명 주요 과목 구분 (신규/수정보 완) 주택의 조명과 전기 회로 과학 관련 과목 주요 단원 신규 주요 적용 학년 중2 개발차시 4 전기와자기/ 전기 관련 단원 STEM+I S, T, E, 요소 M 적용 지역 보조 주 개발자명 개발자 직렬 회로와 병렬 회로의 특징을 비교해보며 그 원리를 탐구하고 나아가 3로 스위치의 원리를 이해한다. 이해한 원리를 바탕으로 실생활에서 어떻 주요 수업 게 쓰이는지 조사하고 최종적으로 직접 회로를 설계해봄으로써 전기회로 개요 에 대한 심층적 이해를 목표로 한다. 활동을 통해 과학적 원리가 실생활 과 유리되어있지 않음을 몸소 체험하고 과학에 대한 긍정적 태도와 흥미 를 유발할 수 있을 것이다. 1차시: 직렬 연결과 병렬 연결을 관찰하고 전류와 전압을 측정해 본다. 차시별 주요내용 (키워드 위주) 2차시: 직력과 병렬 연결 회로에 스위치를 추가하여 스위치의 역할을 이 해한다. 3차시: 3로 스위치의 개념을 추가하여 직접 회로를 구성하여 작동해본다. 4차시: 집 모형을 구성하여 집에 전기 회로를 구성해본다. (물리) 저항의 연결과 주택조명 (6) 교수-학습 과정의 전개 학생용 1차시: 꼬마전구의 연결 방법과 밝기의 관계 비교 활동지 수업일 ( ) 학년 ( ) 반 이름 모둠 [학습 목표] Ÿ 전기 회로의 의미를 이해한다. Ÿ 전기 저항의 의미 [실험 안전 유의사항] § 칼이나 가위 또는 다른 날카로운 도구 사용시 다치지 않도록 주의한다. § 무거운 물체를 사용할 때 떨어뜨리지 않도록 주의한다. § 전기 기구를 다룰 때 감전과 합선 등의 사고가 일어나지 않도록 주의한다. § 장난 또는 큰 행동을 하지 않도록 주의한다. 1차시 [개념 도입] 꼬마전구의 연결 방법과 밝기의 관계 비교 ◆ 조명은 집 안에서 생활하는데 필수적인 도구이다. 실내에서 책을 읽거나 다른 활동을 위해서 여러 가지 종류의 조명을 이용한다. 특히, 현대에는 조명을 단순히 밝게 보기 위한 도구로 사용할 뿐만 아니라 인테리어에 활용하여 집 안을 아름답게 보일 수 있도록 이용하고 있다. 집 안에서 사용하는 조명의 종류와 그 활용 방법 에 대해 생각해보자. 조명기구 종류 활용 방법 - 18 - (물리) 저항의 연결과 주택조명 학생용 2차시: 스위치의 연결 방법 활동지 수업일 ( ) 학년 ( ) 반 이름 모둠 [학습 목표] Ÿ 회로에서 스위치의 역할을 이해한다. Ÿ 회로의 연결 방법에 따른 스위치의 연결 방법을 이해한다. [실험 안전 유의사항] § 칼이나 가위 또는 다른 날카로운 도구 사용시 다치지 않도록 주의한다. § 무거운 물체를 사용할 때 떨어뜨리지 않도록 주의한다. § 전기 기구를 다룰 때 감전과 합선 등의 사고가 일어나지 않도록 주의한다. § 장난 또는 큰 행동을 하지 않도록 주의한다. 2차시 [탐구 및 개념 확장] 스위치의 연결 방법 ◆ 꼬마전구 회로에서 스위치 1개를 전구와 전지 사이에 직렬로 연결하고, 스위치의 작동 을 조사해보자. ◆ 꼬마전구 회로에서 스위치 1개를 전구와 전지 사이에 병렬로 연결하고, 스위치의 작동 을 조사해보자. - 21 - (물리) 저항의 연결과 주택조명 학생용 3차시: 3로 스위치의 이해 활동지 수업일 ( ) 학년 ( ) 반 이름 모둠 [학습 목표] Ÿ 여러 종류의 스위치의 활용을 이해한다. Ÿ 3극 스위치의 활용 방법을 이해한다. [실험 안전 유의사항] § 칼이나 가위 또는 다른 날카로운 도구 사용시 다치지 않도록 주의한다. § 무거운 물체를 사용할 때 떨어뜨리지 않도록 주의한다. § 전기 기구를 다룰 때 감전과 합선 등의 사고가 일어나지 않도록 주의한다. § 장난 또는 큰 행동을 하지 않도록 주의한다. 3차시 [과학기술 적용] 3극 스위치의 이해 ◆ 전기회로에 사용되는 여러 종류의 스위치에 대해서 조사해보자. ◆ 꼬마전구 1개가 연결된 회로에서 3극 스위치를 이용하여 전구를 켜고 끄는 연결방법을 조사해보자. - 23 - (물리) 저항의 연결과 주택조명 학생용 4차시: 주택 조명과 전기 회로 활동지 수업일 ( ) 학년 ( ) 반 이름 모둠 [학습 목표] Ÿ 주택의 조명에서 밝기에 맞추어 여러 전구를 사용하는 방법을 알아보자. Ÿ 주택의 전기를 차단하는 방법에 대하여 알아보자. Ÿ 내부와 외부에서 같이 켜고 끌 수 있는 스위치에 대하여 알아보자. [실험 안전 유의사항] § 칼이나 가위 또는 다른 날카로운 도구 사용시 다치지 않도록 주의한다. § 무거운 물체를 사용할 때 떨어뜨리지 않도록 주의한다. § 전기 기구를 다룰 때 감전과 합선 등의 사고가 일어나지 않도록 주의한다. § 장난 또는 큰 행동을 하지 않도록 주의한다. 4차시 [공학적 산출물] 주택 조명과 전기 회로 ◆ 주택의 내부에서 여러 개의 전등을 사용할 때, 필요한 전등만 사용할 수 있는 조명 배선 방법을 고안하고 제작한 후 토의해보자. ◆ 주택의 전기 안전관리를 위하여 일시에 모든 전기를 차단할 수 있는 배선 방법을 고안 하고 제작한 후 토의해보자. - 25 - 

STEM+I 생각교실 운영 사업 교육 프로그램 2022 끓는점 차이를 활용한 혼합물의 분리 전남대학교 과학영재교육원 2022년 STEM+I 생각교실 운영 사업 교육 프로그램 프로그램 개요 기관명 전남대학교 과학영재교육원 프로그램명 구분 (신규/수정보 완) 신규 끓는점 차이를 활용한 혼합물의 분리 주요 적용 학년 중2 개발차시 4차시 주요 과목 과학 주요 단원 Ⅵ. 물질의 특성 관련 과목 화학 관련 단원 Ⅵ. 물질의 특성 STEM+I S,T,E,M, 요소 I 보조 주 개발자명 주요 수업 개요 개발자 - 끓는점 차를 활용하여 혼합물을 분리하기 - 간이 정수기 만들기 1차시 차시별 적용 지역 증류의 개념 이해와 끓는점 차를 이용하여 식초에서 물 분리하기 2차시 증류를 이용하는 실생활의 예시 조사하고 설명하기 3차시 증류를 이용하는 실제 사례 경험해보기(간이 정수기 설계) 4차시 증류를 이용하는 실제 사례 경험해보기(간이 정수기 제작) 주요내용 (키워드 위주) 2. 교사용 지도안 단원 Ⅵ. 물질의 특성 1 끓는점 차를 이용한 증류의 방법을 이해하고, 학습 목표 수업단계 차시 끓는점 차를 이용하여 식초에서 물을 분리할 수 있다. 학습과정 학습활동 및 내용 ◎ STEM+I 프로그램 안내 ◾ 1~5차시까지 진행되는 프로그램에 대해 전반적으로 안내한다. ▶프로그램 안내 도입 (6분) ◎ 소단원 학습목표 인지 및 동기유발 ◾ 무인도에 고립되었을 때 식수를 어떻게 구할지 이야기해 보게 하 ▶학습목표 제시 및 동기부여 여 끓는점 차를 이용한 혼합물의 분리에 관심을 가지게 한다. Tip 냄비에 국을 넣고 끓이다 보면 냄비 뚜껑에 액체 방울이 맺히 는 현상을 볼 수 있다. 이때 맺히는 액체방울은 무엇인지 질문하여 혼 합물에서 액체를 분리하는 방법을 생각해 보게 한다. ▶개념정리 ◎ 증류 개념 설명 ◾ 증류의 개념과 방법을 설명한다. ◾ 증류를 이용하여 바닷물에서 식수를 얻어낼 수 있음을 설명한다. ▶실험 ◎ 실험 활동 ◾ 증류 실험을 통해 식초에서 물을 분리한다. ◾ 증류 실험을 하는 동안, 1분마다 온도를 측정하여 시간-온도 그래 프를 작성하게 지도한다. 유의사항 식초에 있는 아세트산의 양이 너무 적어서 물이 모두 분리될 때까지 실험을 진행하면 남아있는 아세트산이 타버리므로 어느 정도의 물이 전개 분리되어 나오면 실험을 중단한다. (30분) 자료 식초는 아세트산과 물 그리고 기타 물질로 구성된 혼합물이다. 아세트 산( CH  COOH ) 또는 초산(醋蒜)은 대표적인 카복실산으로 식초의 주 성분이며 3~5%정도 함유되어 있다. 식초의 신맛을 내기 때문에 초산 이라고 불리며 순수한 것은 어는점이 높아 겨울철에 쉽게 고체 상태 로 되므로 빙초산이라고도 한다. 아세트산의 녹는점은 16.7℃, 끓는점 은 118℃이다. ▶실험 결과 정리 ◎ 실험 결과 정리 ◾ 물질이 분리되어 나온 온도와 물의 끓는점, 아세트산의 끓는점을 비교하여 분리되어 나온 물질이 무엇일지 이야기해 보게 한다. - 5 - 단원 Ⅵ. 물질의 특성 학습 목표 수업단계 차시 2 증류가 우리 주위에서 이용되는 예를 찾아 설명할 수 있다. 학습과정 학습활동 및 내용 ◎ 지난차시 복습 도입 (5분) ▶지난 차시 학습 내용 복습 ◾ 지난 차시에 학습한 증류의 개념과 실험을 통해 식초에서 물을 분 리하는 활동을 상기시킨다. Tip 교사의 설명보다는 학생들이 발표를 하도록 유도하는 것이 효 과적이다. ▶개념정리 ◎ 증류 과정을 그래프를 통해 이해한다. ◾ 증류 과정을 식초 분리 실험을 통해 얻은 그래프로 설명할 수 있 도록 한다. ◾ 물과 에탄올 혼합물 그래프를 가져와 직전에 배운 내용을 토대로 에탄올이 먼저 끓어 나오는 이유를 설명하게 한다. Tip 에탄올이 끓는 동안 물도 일부 기화하기 때문에 물이 조금 섞 임을 안내하고, 순수한 물질로 분리하기 위해 증류를 여러번 해야함을 안내한다. ▶찾아보기 ◎ 일상생활에서 이용되는 증류의 예 조사하기 ◾ 증류를 이용하는 다양한 예를 찾아보고 친구들과 이야기해본다. Tip 전개 자료조사에 더딘 학생들이 있다면 자료 조사 방법을 안내하 고, 네이버 지식in에서 정보를 찾는 것은 지양하도록 한다. 백과사전, (30분) 과학연구기관 운영 블로그 및 사이트 등에서 정보를 찾도록 안내한다. ◎ 일상생활에서 이용되는 증류의 예 알아보기 ▶개념정리 ◾ 증류의 예로 원유를 제시하고, 그 원리를 간단히 알아본다. ◾ 원유를 증류하여 얻은 물질도 혼합물임을 설명하고, 각각의 물질이 우리 생활에서 어떻게 이용되는지 설명한다. 자료 분별증류 : 끓는점이 다른 액체 혼합물을 증류를 여러 번 반복하는 원 리로 분리하는 방법이다. 분별 증류장치를 이용하면 한 번의 실험으로 도 증류를 여러 번 일어나게 하므로 효과적으로 혼합물을 분리할 수 있다. - 7 - 단원 물질의 특성 차시 3 끓는점과 증류를 이용하여 물을 정수하는 방법을 설명할 수 있다. 학습 목표 창의적으로 간편하지만 유용한 간이 정수기를 구상하고 설계할 수 있다. 어려운 세계 시민들을 도울 방안을 세우며 세계 시민 의식을 기를 수 있다. 수업단계 학습과정 학습활동 및 내용 ◎ 소단원 학습목표 인지 및 동기유발 도입 (6분) ▶학습목표 ◾ 식수가 부족한 지역에 사는 사람들의 모습을 보여주고, 우리가 학 제시 및 습한 증류의 원리를 이용한 다양한 간이 정수기가 실제 사용되고 있 동기부여 음을 알리며, 어떤 구조로 증류를 활용하는지 관심을 가지게 한다. Tip 학습 목적의 제작이 아닌 실제로 필요한 사람들이 사용할 수 있는 정수기를 학습한 과학 지식을 통해 고안하는 것이 목표임을 강 조한다. ▶조사 ◎ 정수기의 원리 조사 ◾ 현재 개발된 정수기의 정수 원리를 조사한다. ◾ 증류를 통한 정수 원리를 구체적으로 정리한다. 자료 기존에 고안된 증류를 활용한 간이 정수기로는 솔라볼, 엘리오도메스 티코(태양열 오븐), 워터콘 등이 있다. ▶고찰 ◎ 간이 정수기에 필요한 공학적 사고 ◾ 간이 정수기에 필요한 구조적 요소를 개인별로 찾아낸다. ◾ 워드 클라우드를 통해 학급 전체의 의견을 수합한다. 전개 유의사항 (30분) 아이들이 필수적인 요소를 빠뜨리면 비계를 통해 스스로 찾아낼 수 있도록 돕는다. ▶모둠 토의 ◎ 간이 정수기에 필요한 재료 토의 ◾ 간이 정수기에 필요한 구조에 적절한 재료를 모둠별로 토의한다.◾ 각 재료의 특징과 실현 가능성을 생각하며 의견을 나눈다. ◎ 간이 정수기 설계 ◾ 간이 정수기 설계도(안)을 그린다. ◾ 필요한 준비물을 정리한다. 평가 ▶자기 (7분) 평가 마무리 (2분) ◎ 간이 정수기 설계도 평가하기 ◾ 빠진 구조는 없는지, 재료는 적절한지, 설계도는 실현 가능성이 있 는지 모둠별로 스스로 평가한다. ◎ 다음차시 예고 ▶차시예고 ◾ 다음 시간에는 실제로 간이 정수기를 직접 만들어 오염된 물을 정 수해본다는 것을 안내한다. - 9 - 단원 물질의 특성 차시 4 끓는점과 증류를 이용하여 물을 정수하는 방법을 설명할 수 있다. 학습 목표 창의적으로 간편하지만 유용한 간이 정수기를 제작할 수 있다. 어려운 세계 시민들을 도울 방안을 세우며 세계 시민 의식을 기를 수 있다. 수업단계 학습과정 학습활동 및 내용 ◎ 소단원 학습 목표 인지 및 동기유발 ◾ 적정기술로 도움받은 나라와 마을의 다양한 사례를 보여주고, 담수 화를 위한 노력이 오래됐음을 언급하며 간이 정수기 제작에 대한 흥 ▶학습목표 도입 (6분) 제시 및 동기부여 미와 욕구를 불러일으킨다. 자료 담수화는 역사가 깊다. 기원전 4세기경 아리 스토텔레스가 ‘기상학’에서 물을 증류하는 방식으로 마실 물을 만드는 법을 기술했다. 서기 200년경에는 바닷물을 구리 통에 담고 이를 끓인 뒤 수증기를 응 축해 스펀지로 짜서 먹는 기록이 있다. 항해 중인 선 원이 물이 부족할 경우 활용한 방법으로 추정된다. ▶실험·실습 ◎ 간이 정수기 제조 및 사용 ◾ 기존에 고안한 설계도를 보고, 만드는 과정을 적는다. ◾ 생각한 과정에 따라 간이 정수기를 직접 제작한다. ◾ 제작한 간이 정수기로 오염된 물을 실제 정수해본다. Tip 정수기에 활용된 증류의 원리를 생각하게 하며, 각 부분에 활 용된 과학적 지식을 설명하게 한다. ▶고찰 ◎ 간이 정수기 평가 전개 ◾ 간이 정수기의 단점을 기록한다. (30분) ◾ 단점을 개선할 수 있는 방법을 찾게 한다. 유의사항 목표가 완벽한 정수가 아닌, 실제로 활용될 수 있는지를 고려하여 개 선점을 찾게 한다. ▶토의 ◎ 적정기술로서 간이 정수기 ◾ 개선점을 반영한 정수기의 재료가 현지에서 수급 가능한지 고려한다. ◾ 증류가 아닌 간이 정수기의 장점과 단점을 생각해보게 한다. 정리 및 ▶학습 내용 평가 정리 및 동료 (7분) 평가 마무리 (2분) ◎ 모둠별로 제작한 간이 정수기의 장단점 비교·정리 ◾ 제작 비용과 편의성을 고려하여 가장 효과적인 간이 정수기를 평 가한다. ◎ 다음차시 예고 ▶차시예고 ◾ 다음 시간에는 증류를 산업에서 활용하는 전문인과의 대화가 진행 됨을 안내한다. - 10 - 

STEM+I 생각교실 운영 사업 교육 프로그램 2022 기체의 압력과 부피의 관계 전남대학교 과학영재교육원 2022년 STEM+I 생각교실 운영 사업 교육 프로그램 프로그램 개요 기관명 전남대학교 과학영재교육원 프로그램명 구분 (신규/수정보 완) 신규 기체의 압력과 부피의 관계 주요 적용 학년 개발차 시 중1 4차시 주요 과목 과학 주요 단원 Ⅳ.기체의 성질-기체의 압력과 부피의 관계 관련 과목 화학 관련 단원 Ⅳ.기체의 성질-기체의 압력과 부피의 관계 STEM+I S,T,E,M, 요소 I 보조 주 개발자명 주요 수업 개요 차시별 적용 지역 개발자 기체의 압력과 부피의 관계를 설명하고 실생활과 연관지어 생각하기 1차시 압력에 따른 기체의 부피 변화 측정 2차시 기체의 압력과 부피의 관계 주요내용 (키워드 위주) 3차시 석유 시추 펌프 만들기 4차시 2. 교사용 지도안 단원 학습 목표 수업단계 4단원. 기체의 성질 차시 1차시 압력에 따른 기체의 부피 변화를 측정하여 기체의 압력과 부피 관계를 설 명할 수 있다. 학습과정 학습활동 및 내용 ◎ 프로그램 도입 ◾ STEM+I의 용어와 의미를 소개한다. ◾ 프로그램 내에서 다루게 될 내용을 안내한다. 유의사항 - 프로그램의 전반적인 흐름을 학생들이 알 수 있도록 소개한다. 도입(5분) ◎ 동기유발 ◾ 꽃씨가 들어 있는 풍선을 날리는 장면을 자료로 제시하고, 꽃씨를 땅에 직접 뿌리지 않고 왜 풍선에 담아서 날려 보내는지 그 까닭을 생각하여 발표하게 한다. 자료 꽃씨가 들어 있는 풍선을 날리는 사진이나 동영상 ◎ 탐구활동 – 과자 봉지의 부피 변화 ◾ 감압 용기 속에 과자 봉지를 넣고 공기를 뽑아내면서 과자 봉지의 부피를 관찰한다. ◾ 가압 용기 속에 과자 봉지를 넣고 공기를 넣으면서 과자 봉지의 부 피를 관찰한다. 전개(35분) ◾ 기체의 압력에 따른 과자 봉지의 부피 관계를 설명하도록 한다. ◎ 탐구활동 – 기체의 압력과 부피 관계 ◾ 주사기에 압력계를 연결한 후 피스톤을 눌러 기체에 작용하는 압력 에 따른 부피를 측정하여 표에 기록한다. ◾ 표에 기록한 내용을 그래프로 그린 후, 압력과 부피 관계를 설명하 도록 한다. ◎ 학습 내용 정리 ◾ 기체의 압력에 따른 부피 관계 정리(5분) ◎ 다음 차시 예고 ◾ 기체의 압력에 따른 부피 관계를 입자모형으로 설명하기 - 5 - 단원 학습 목표 수업단계 4단원. 기체의 성질 차시 2차시 기체의 압력과 부피 관계를 입자 모형으로 설명할 수 있다. 기체의 압력과 부피 관계와 관련된 실생활 예를 찾을 수 있다. 학습과정 학습활동 및 내용 ◎ 전시학습 확인 ◾ 기체의 압력을 크게 하면 기체의 부피는 어떻게 되는가? 도입(5분) ◎ 동기유발 ◾ 비행기 내의 여압 장치 고장으로 승객이 불편했던 사건이 실려 있 는 신문 기사를 제시한다. ◾ 신문 기사를 읽고 승객들이 통증을 호소한 까닭을 설명해 보게 한다. ◎ 가상 실험 프로그램을 통한 탐구활동 ◾ 가상 실험 프로그램 QR 코드를 인식시킨다. ◾ 기체에 가하는 압력을 다르게 하면서 기체 입자의 운동과 부피 변 화를 알아본다. ◎ 기체의 압력과 부피 관계를 입자 모형으로 설명하기 ◾ 기체의 압력과 부피 관계를 입자 모형으로 그려 보도록 한다. ◾ 기체의 압력과 부피 관계를 설명한다. 전개(35분) - 일정한 온도에서 일정한 양의 기체에 작용하는 압력을 높이면 기체의 부피는 줄어든다. 따라서 입자 사이의 거리가 가까워지고 입자들이 용기 벽에 충돌하는 횟수가 증가하여 용기 속 기체의 압력은 커진다. Tip - 입자의 수, 크기, 운동 빠르기의 변하지 않음을 지도한다. ◎ 압력에 따라 기체의 부피가 변하는 실생활의 예를 제시한다. ◾ 각각의 예에서 알 수 있는 원리를 설명해 보도록 한다. ◾ 또 다른 예시를 찾아보게 한다. ◎ 학습 내용 정리 ◾ 기체의 압력과 부피 관계를 정리한다. ◾ 기체의 압력에 따라 기체의 부피가 변하는 실생활의 예를 살펴본다. 정리(5분) ◎ 다음 차시 예고 ◾ 석유 시추 펌프를 만들어 보고, 작동 원리를 기체의 압력과 부피 관계로 설명하기 - 6 - 단원 학습 목표 수업단계 4단원. 기체의 성질 차시 3~4차시 석유 시추 펌프를 만들어 보고, 작동 원리를 기체의 압력과 부피 관계로 설명할 수 있다. 학습과정 학습활동 및 내용 ◎ 전시학습 확인 ◾ 기체의 압력과 부피 관계와 관련된 실생활 예를 이야기해 봅시다. 도입(10분) ◎ 동기유발 ◾ 석유가 사용되는 다양한 예를 보여 주고, 우리 주변에서 석유가 많 이 사용되고 있음을 느끼게 한다. 석유와 석유의 개발 과정에 대해 생각해 보게 한다. ◎ 탐구활동 – 석유 시추 펌프 만들기 ◾ 제작 과정 동영상과 설명서를 바탕으로 석유 시추 펌프를 만든다. 유의사항 ◾ 부품이 분실되지 않도록 유의한다. 자료 https://www.youtube.com/watch?v=f8Z_xXiCY2s 전개(70분) Tip ◾ 석유 시추 펌프의 작동 원리를 설명해 본다. ◎ 탐구활동 – 석유에 대해 알아보기 ◾ 시추 과정과 자료 용도 등에 대해 알아본다. 한국석유공사 사이트를 소개하고 다양한 자료가 있음을 알려준다. ◎ 학습 내용 정리 ◾ 석유 시추 펌프의 작동 원리를 정리한다. 정리(10분) ◎ 다음 차시 예고 ◾ 기체의 온도에 따른 부피 관계를 알아보기 - 7 - 

STEM+I 생각교실 운영 사업 교육 프로그램 2022 10 Steps for 그린플래닛(초록지구를 위한 열 걸음) 인천대학교 과학영재교육원 2022년 STEM+I 생각교실 운영 사업 교육 프로그램 프로그램 개요 기관명 구분 인천대 과학영재교육원 프로그램명 (신규/수정보 완) 10 Steps for 그린플래닛 신규 주요 적용 학년 개발차시 고등학교 1학년 4 물리, 화학, 생물 (기타) 주요 과목 과학 주요 단원 ※ 자율연구주제이므로 각 과목의 전과정 중 주제 선정 가능 관련 과목 STEM+I 요소 정보 관련 단원 S, E 적용 지역 정보 (문제해결과 프로그래밍/프로그래밍, 알고리즘) 보조 주 개발자명 개발자 기존 ‘과학’ 수업을 통해 학습한 것을 일상생활이나 사회 또는 전(全)지구 적 문제의 발견과 해결에 활용할 수 있는 기회를 제공함으로써 과학의 가 치뿐만 아니라 과학 탐구가 사회 및 과학기술 발전에 미치는 영향을 인식 할 수 있도록 한다. 과학 개념이나 원리를 검증하기 위한 실험 활동뿐만 주요 수업 개요 아니라 과학 탐구 과정과 기능을 활용할 기회를 제공하고, 과학이 일상생 활에서 실제로 어떻게 활용되는지를 체험하게 한다. 생활 주변에서 과학 과 관련된 문제를 찾고, 이를 창의적으로 해결하기 위해 과학의 기본 개 념과 탐구 활동을 활용하는 능력을 기르는 데 초점을 둔다. 전통적인 과 학 탐구 활동 이외에도, 문제의 발견과 해결을 포괄하는 프로젝트 형태의 과학 탐구 활동 및 창의적 설계와 공학적 도구 제작을 경험할 수 있도록 한다. 1차시: ‘그린플래닛’을 위한 MBL 활용 실험 주제 선정 및 실험 설계 1.SDGs의 의미와 가치 및 17가지 목표 인식하기 – 미디어 활용 2.SDGs의 17가지 목표 중 관심 분야 선정 및 관련 세부 주제 탐색하기 3.세부 주제와 연관된 사회현상을 찾고, ‘나’의 삶 연결하여 문제 제시하 기 4.도출된 문제 해결을 위한 MBL활용 탐구실험 설계하기 차시별 주요내용 (키워드 위주) 2차시: ‘그린플래닛’을 위한 MBL활용 자유탐구실험 수행 1.전 차시 수업에서 설계한 자유탐구실험 수행하기 2.과학적 탐구 과정에 의거한 보고서 작성하기 3.SDGs와 관련지어 결과 해석하기 3차시: ‘그린플래닛’을 향해 한 걸음 더, VR콘텐츠 기획하기 1.Cospaces 플랫폼 사용 방법 익히기 2.자유탐구실험결과 및 관련 내용을 포함하는 VR콘텐츠 기획하기 4차시: ‘그린플래닛’을 향해 한 걸음 더, VR콘텐츠 제작하기 개인별 VR 콘텐츠 제작 · 공유하기 ■ 10 Steps for 그린플래닛 (초록지구를 위한 열 걸음) ◽ MBL 활용 실험 주제 선정 및 실험 설계 Step1 SDGs의 의미와 가치 및 17가지 목표 인식하기 UN SDGs(유엔 지속가능발전목표)는 인류의 보편적 문제(빈곤, 질병, 교육, 여성, 아동, 난 민, 분쟁 등)와 지구 환경문제(기후변화, 에너지, 환경오염, 물, 생물다양성 등), 경제 사회문 제(기술, 주거, 노사, 고용, 생산 소비, 사회구조, 법, 대내외경제)를 2030년까지 17가지 주 목표와 169개 세부목표로 해결하고자 이행하는 국제적 공동목표입니다. [그림 1 : UN의 지속가능발전목표] 목표 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 내용 모든 형태의 빈곤종결 기아해소, 식량안보와 지속가능한 농업 발전 건강 보장과 모든 연령대의 복지 증진 양질의 포괄적인 교육제공과 평생학습 기회 제공 성평등 달성과 모든 여성과 여아의 역량 강화 물과 위생의 보장 및 지속가능한 관리 적정가격의 지속가능한 에너지 제공 지속가능한 경제성장 및 양질의 일자리와 고용보장 사회기반시설 구축, 지속가능한 산업화 증진 국가 내, 국가 간의 불평등 해소 안전하고 복원력있는 지속가능한 도시와 인간거주 지속가능한 소비와 생산 패턴 보장 기후변화에 대한 영향방지와 긴급조치 해양, 바다, 해양 자원의 지속가능한 보존 노력 육지 생태계 보전과 삼림 보존, 사막화 방지, 생물 다양성 유지 평화적, 포괄적 사회증진, 모두가 접근 가능한 사법제도와 포괄적 행정제도 확립 이 목표들의 이행수단 강화와 기업 및 의회, 국가 간 글로벌 파트너십 활성화 참고하세요! 1. [유니세프 아동권리교육] 말랄라가 소개하는 지속가능개발목표 2. 펭수가 알려주는 대대손손 잘 사는 법! 얼~쑤 좋다 I 국가지속가능발전목표(K-SDGs) 3. 지속가능발전목표(SDGs) 실천을 위한 주사위를 던져볼까요? - 2 - 창의디자인캠프 교재 Step2 SDGs의 17가지 목표 중 관심 분야 선정 및 관련 세부 주제 탐색하기 이렇게 지구의 미래와 인류의 평화를 위해 전 세계가 같은 목표를 공유하고 있다는 사실이 기후변화, 전쟁 등 많은 위기 속에서도 희망을 보게 합니다. 그렇다면, ‘과학’은 이러한 목표를 위해 어떠한 역할을 해야 할까요? 과학기술이 단순히 ‘인간의 편리함’만을 위한 도구여서는 안된다는 사실을 깨닫는 것, 과학의 선한 영향력으로 지속가능한 미래를 만들 수 있음을 인식하는 것, 그리고 이를 위한 융합적 사고역량을 갖추는 것, 이것이 앞으로 진행될 수업의 목표입니다. 이 목표들을 꼭 기억하면서 그린 플래닛을 위한 10걸음을 이어가봅시다. 활동 1. SDGs에 대한 영상을 찾아서 보고, SDGs 중 가장 관심이 가는 목표와 그 이유에 대해 간단히 적 어봅시다. 영상 제목 영상 내용 내가 뽑은 SDGs목표 top1 & 이유 이렇게 안내하세요! 1. 지속가능발전포털 (http://ncsd.go.kr/unsdgs?content=2) 에 들어가서 각 목표가 어떤 내용인 지 다시 한번 확인한다. 2. 유튜브에서 구체적인 목표명까지 넣어 영상을 검색한다. 예시) ‘지속가능발전목표 기아’ ‘지속가능발전목표 해양생태계’ - 3 - 창의디자인캠프 교재 ◽ ‘그린플래닛’을 향해 한 걸음 더, VR콘텐츠 기획하기 Step8 Cospaces 플랫폼 사용 방법 익히기 이제 우리가 탐구하여 알게 된 사실, 깨닫게 된 내용을 다른 사람들과 공유해볼까요? 최근 가상현실에 대한 관심도가 증가하고 있어서 다양한 콘텐츠가 많이 보급되고 있지요. 하지만 이제 우리는 이런 콘텐츠를 ‘소비’하는 사람에서 한 걸음 더 나아가 ‘생산’하는 사람으로 성장할 필요가 있어요. PPT나 한글파일을 다루듯이 VR 콘텐츠가 일반화되는 세상에서 살아가야 하니까요. 그럼, 어떻게 VR콘텐츠를 만드는지 차근차근 알아봅시다. 활동 1. 콘텐츠 탐색하기 VR 콘텐츠 제작을 위해 사용할 플랫폼은 입니다. 교육용으로 설계되어있어 학급별 과제 부여가 가능한 장점이 있으며, 어렵지 않게 완성도 높은 콘텐츠를 만들 수 있습니다. 다만, 라이센스가 1인당 5.5달러이므로 예산 확보가 필요합니다. Basic 계정은 무료이나 제한점이 많으니 한 달 동안 100명까지 학생을 추가할 수 있는 프 로 계정 트라이얼 버전 사용을 추천드립니다. 이렇게 이용하세요! 1. 로그인 2. 프로로 업그레이드 하기 클릭 3. Price메뉴에서 트라이얼 코드 복사 - 12 - 창의디자인캠프 교재 Step10 개인별 VR 콘텐츠 제작 · 공유하기 친구들과 함께 상상력과 창의력을 마음껏 펼쳐보셨나요? 벌써 마지막 step입니다. 기획서의 아이디어와 자신만의 개성을 한 스푼 넣어서 콘텐츠를 완성해보세요. 그리고, 스스로 10 Steps for 그린플래닛의 과정을 어떻게 밟아왔는지 되돌아보는 시간을 가져봅시다. 활동1. 내가 만든 [10 Steps for 그린플래닛] 콘텐츠를 소개해보세요. 활동2. 친구들이 만든 [10 Steps for 그린플래닛]를 보고 간단한 소감을 적어봅시다. 콘텐츠 주제 소감 (특히 기억에 남았던 내용 및 구성, 그 이유 등) 활동3. 자기평가 평가영역 민주시민성 과학적 탐구력 협업 창의성 디지털 리터러시 감성적 체험 평가 척도 평가 기준 상 중 하 지속가능한 발전을 위해 깊이 생각하고 주제를 선정했는가? 데이터 수집 및 분석과정에서 논리적으로 생각하고 탐구하였는가? 과제수행과정에서 팀원들과 협력하고 열린 마음을 가지고 적극적으로 참여하였는가? 콘텐츠 기획 및 제작 과정에서 자신만의 아이디어를 반영하였는가? MBL을 활용한 데이터 분석 및 VR콘텐츠 제작과정에서 디지털 도구 활 용 역량이 발전되었는가? 새로운 도전 과제에서 성취감을 느끼며 즐겁게 참여하였는가? 소감 - 18 - 창의디자인캠프 교재 

STEM+I 생각교실 운영 사업 교육 프로그램 2022 생태계의 군집 아주대학교 과학영재교육원 2022년 STEM+I 생각교실 운영 사업 교육 프로그램 프로그램 개요 구분 기관명 아주대학교 프로그램명 (신규/수정보 완) 생태계의 군집 주요 과목 생명과학Ⅰ 주요 단원 관련 과목 생물 관련 단원 S 적용 지역 STEM+I 요소 신규 주요 적용 학년 고2 개발차시 3 5. 생태계와 상호 작용 보조 주 개발자명 개발자 주요 수업 - 세균 접종 개요 - 세균 접종 1차시 – 개체군의 크기 차시별 주요내용 (키워드 위주) Ÿ 개체군 크기 모의 실험과 미생물 다양성 예비 실험 2차시 – 군집과 미생물 경쟁 Ÿ 군집의 이해와 미생물 경쟁 실험 3차시 – 군집과 미생물 경쟁 Ÿ 군집의 이해와 미생물 경쟁 실험 (생태계 군집) 교수·학습 지도안 주제 개체군 크기 측정 수업일시 대단원명 소단원명 2023 년 11월 1일 4교시 V. 생태계와 상호작용 2. 개체군과 군집 수내고 2학년 수업교사 수업방법 주제(단원) 명 수업형태 연계 과목 과학탐구실험, 생명과학, 통합과학 성취기준 수업대상 STEM요 소 이영만 1 수업차시 대면 3 (해당/전체) 강의, 실험 S √ T √ E M [12생과I 05-02] 개체군과 군집의 특성을 이해하고, 개체군과 군집 내의 상호작용을 설명할 수 있다. 학습목표 개체군의 의미를 파악하고 개체군 크기를 측정하는 방법을 이해한다 수업단계 도입 (5분) 교수⋅학습 활동 수업자료 및 유의점 ▶ 학습 목표 제시 - 전체 3차시 활동에 대한 소개와 이번 시간에 학습해야 할 목표를 제시한 다. ▶ 학습활동 1: 개체군의 의미에 대해 알아본다. 포획-재포획법을 이해한다. 비즈를 이용하여 포획-재포획법으로 개체군 크기를 직접 추정해 본다. 토양샘플 접종시 전개 (40분) 책상을 청결히 하고 잡담을 금지하여 오염 가능성을 줄인다. ▶학습활동 2: 2, 3차시 활동을 위한 세균 배양법을 익힌다. 토양샘플을 희석하여 미생물 배양 배지에 접종한다. 정리 및 평가 (5분) 개체군 크기 확인, 책상 정리 2, 3차시 소개 - 4 - (생태계 군집) 교수·학습 지도안 주제 생태계 군집 상호작용 수업일시 대단원명 소단원명 2023 년 11월 2일 1교시 V. 생태계와 상호작용 2. 개체군과 군집 주제(단원) 명 수내고 2학년 수업방법 대면 수업형태 연계 과목 과학탐구실험, 생명과학I, 통합과학 성취기준 수업대상 STEM요 소 수업교사 수업차시 이영만 2 3 (해당/전체) 강의, 실험 S √ T √ E M [12생과I 05-02] 개체군과 군집의 특성을 이해하고, 개체군과 군집 내의 상호작용을 설명할 수 있다. 학습목표 군집 내 종간 상호작용을 이해하고 토양 세균 간의 상호작용을 알아본다 수업단계 교수⋅학습 활동 수업자료 및 유의점 동기유발 도입 (5분) - 토양 미생물 간의 상호작용 동영상으로 흥미를 유발한다. ▶ 학습 목표 제시 - 2차시 활동에 대한 소개와 이번 시간에 학습해야 할 목표를 제시한다. ▶ 학습활동 1: 군집의 개념에 대해 알아본다. 군집 내 상호작용에 대해 학습한다. 우점종의 개념에 대해 학습한다. 전개 (40분) 세균 접종시 오염되지 않도록 주의한다 ▶학습활동 2: 우점종을 결정하기 위한 모의 실험을 한다. 세균 간 경쟁을 확인하기 위해 세균을 접종한다. 정리 및 평가 (5분) 우점종 확인, 실험도구 정리 - 19 - (생태계 군집) 교수·학습 지도안 주제 미생물 다양성 수업일시 대단원명 소단원명 2023 년 11월 4 일 2 교시 수업대상 V. 생태계와 상호작용 6. 생물다양성 수업방법 주제(단원) 명 수업형태 이영만 3 수업차시 대면 3 (해당/전체) 강의, 실험 STEM요 소 연계 과목 생명과학실험, 생명과학, 통합과학 성취기준 수내고 2학년 수업교사 S √ T √ E M [12생실06-02] 생물을 동정하고 분류할 수 있다. 학습목표 염기서열을 이용한 종동정법을 익히고 토양 세균의 다양성에 대해 이해한다 수업단계 교수⋅학습 활동 수업자료 및 유의점 동기유발 도입 (5분) - 토양 미생물의 기능에 대한 영상과 이야기로 흥미를 유발한다. ▶ 학습 목표 제시 - 3차시 활동에 대한 소개와 이번 시간에 학습해야 할 목표를 제시한다. ▶ 학습활동 1: 생물 분류에 대해 알아본다. 토양 미생물 다양성을 확인하는 방법에 관해 이해한다. SNS를 이용해서 학생들에게 염기서열 전개 (40분) 제공, 개인별 스마트폰이나 디지털 기기 이용 ▶학습활동 2: 세균 연구 동향과 적용에 대해 알아본다. 블라스트와 DNA 염기서열을 이용하여 종을 동정하는 법을 익히고 실제 토 양샘플로부터 자란 세균 종을 동정한다. 정리 및 평가 (5분) 전체 차시 정리 - 35 - 

STEM+I 생각교실 운영 사업 교육 프로그램 2022 탈 탐사 프로젝트, 어떻게 진행해야 할까? 서울교육대학교 과학영재교육원 2022년 STEM+I 생각교실 운영 사업 교육 프로그램 프로그램 개요 기관명 구분 서울교육대학교 프로그램명 과학적 사고력 – 달에 가는 길 주요 과목 과학 주요 단원 관련 과목 국어, 정보 관련 단원 STEM+I S, T, E, 요소 M, I 주 개발자명 수정보완 (신규/수정보 완) 주요 적용 학년 고1 개발차시 5차시 (공통과학) Ⅱ.생활 속의 과학 탐구 (과학 3) 7. 과학과 나의 미래 주장하는 글쓰기 데이터 사이언스(포괄적임) 적용 지역 서울, 세종, 전북(남원) 전영석 보조 심재권 (서울교대) 개발자 (고려대) 5차시 분량의 4개의 모듈로 구성 주요 수업 개요 1. 백신의무화 논쟁 2. 수소차와 전기차 개발 3. 태양광 발전의 전망 4. 국가 주도의 우주 개발 방향 1차시: 문제 인식 – 뉴스 기사나 영화, 서적 등을 통해 논점을 분명히 하 고 학생들끼리 서로의 기존 생각을 나누도록 구성 2차시: 핵심 개념 학습 – hands-on activity 등 구체적인 활동을 통해 관련 개념을 익힘. 단지 지식의 전달이 아닌 주장-증거-추론(CER) 에 바탕을 둔 활동 차시별 주요내용 (키워드 위주) 3차시: 주제에 관해 다양한 관점으로 접근한 글을 분석. 글은 논문이나 서적 등을 재구성(학생들이 읽기 쉽도록) 할 것. 분석은 툴민의 논 증 분석틀을 활용 4차시: 데이터로서의 접근 – 3차시가 글을 통해 주제에 접근하는 것이라 면 4차시는 데이터의 수집, 분석, 처리 등의 과정을 통해 주제를 좀 더 명확히 이해하도록 하는 것임 5차시: 종합 정리 – 먼저 자신의 생각을 분명히 하고, 다른 학생들과 서 로의 생각을 나눈 다음, 최종 자신의 생각을 정리하여 글로 표현하 도록 하는 활동 [1차시] 문제 인식 우리가 달에 가는 이유 l 차시 개요 영상을 시청하고, 영상 자료를 정리 및 요약하는 과정에서 달 탐사의 필요성에 대해 알아보고, 해결 되 어야 할 과제 및 문제를 인식한다. 스스로 알고 있는 개념과 잘 모르는 개념을 글로 정리하고, 자신의 생 각을 친구들과 나누는 시간을 갖는다. l 활동 목표 뉴스 기사나 영상 등 자료를 통해 달 탐사에 대하여 쟁점이 되는 문제의 본질을 파악한다. 향후 최종 판다을 위해 문제와 관련하여 자신이 잘 알고 있는 개념과 모르는 개념을 명확히 한다. l 배경 지식 1) 50년 전까진 ‘국력 과시’... 이제는 ‘헬륨3’등 광물자원 개발이 주목적 (경향신문, 2022.11.16.) 과거와 현재의 달 탐사는 목표가 다르다. 국위 선양보다는 달에 묻힌 광물자원을 개발하는 데 목적이 있 다. 달에는 마그네슘과 실리콘, 티타늄 등이 풍부하게 매장돼 있다. 특히 주목되는 건 ‘헬륨3’다. 헬륨3는 핵융합 발전의 원료다. 달에 100만t이 묻혀 있을 것으로 추정된다. 헬륨3 1g은 석탄 40t과 비슷한 에너지 를 뿜는다. 지구로 운송한다면 지구 전체에 1만년간 에너지를 공급할 수 있다는 계산이 가능하다. https://www.khan.co.kr/science/aerospace/article/202211162114005 2) [SR포커스] 美, 핵융합 '점화' 첫 성공…최민호 세종시장, 1년 전 '핵융합' 특강 주목 (SR타임즈, 2022.12.19.) 핵융합 발전의 어려운 과제 중 하나는 원료를 획득하는 것이다. 중수소와 3중수소 중 3중수소가 지구상 에 얼마 존재하지 않고 리튬으로 생산하는 방식은 고가의 비용이 들어가는 기술이다. 따라서 제 3의 방안 으로 우주에서 자원을 획득하는 방법이 거론되고 있으며 달에는 3중수소보다 훨씬 핵융합이 쉬운 헬륨-3 가 수 없이 존재하고 있다. http://www.srtimes.kr/news/articleView.html?idxno=126010 3) 인류의 오랜 꿈... 핵융합이 달아오른다 (주간조선, 2022.12.31.) 핵융합은 온실가스 배출에 의한 기후위기 극복에 가장 적절한 에너지원이다. 수소의 원자핵을 헬륨의 원 자핵으로 융합시키는 과정에서는 온실가스가 전혀 배출되지 않기 때문이다. http://weekly.chosun.com/news/articleView.html?idxno=23757 l 유의 사항 본 차시의 목표는 문제 인식으로 자신이 무엇을 알고 무엇을 모르고 있는지 확인만 하는 단계로 개념 확인과 논거에 대한 논의는 이후 차시에서 순차적으로 진행된다. 따라서 학생 활동지에는 상황에 따라 배 경지식의 자료 중 추가로 다양하게 제시할 수 있다. STEM 생각교실 과학적 사고력2 - 131 - [2차시] 핵심 개념 학습 지구에서 달까지 가는 방법은 무엇일까? l 차시 개요 지구에서 직선 거리로 38만 km 떨어진 달에 가는 다양한 방법에 대하여 과학적 개념을 학습한다. 또한 달에 대한 개념학습 후 문제풀이를 통해 달 탐사의 필요성에 대하여 탐구한다. l 활동 목표 달 탐사선을 달의 궤도에 보내기 위해 탐사선이 달에 가는 방법에 대하여 이해한다. l 배경 지식 1. 지구에서 달까지! 달 궤도선 다누리가 가는 길 지구에서 달까지 가는 경로는 지구에서 달로 직진하거나 지구를 몇 바퀴 돌아서 갈 수 있다. 하지만 다 누리호는 왜 이러한 경로를 두고 멀리 돌아가는 것일까? 다누리호는 태양과 중력이 균형을 이루는 라그랑 주점 근처까지 연료를 거의 사용하지 않고 이끌려 간다. https://youtu.be/alfZC3nJOGI 2. 라그랑주 점(Lagrangian point) 케플러 운동을 하는 두 천체가 있을 때, 그 주위에서 중력이 0이 되는 5개의 점으로 라그랑주 특수해라 고도 부른다. 두 천체를 잇는 직선상에 3개, 두 천체와 정삼각형을 이루는 2개의 점이 있다. 그 중에서도 삼각형을 이루는 2점에 제3천체가 있을 경우 매우 안정하여 라그랑주 점이라고 부른다. https://namu.wiki/w/%EB%9D%BC%EA%B7%B8%EB%9E%91%EC%A3%BC%EC%A0%90 3. 지구에서 달까지 가는 방법 지구에서 달까지의 거리는 평균 약 38만 km 이다. 다양한 국가에서 달 탐사선을 보내왔는데 달 탐사선 들이 지구에서 달까지 어떤 방법을 통해 갔을까? 달에 가기 위해 사용된 궤적은 다음의 네 가지 궤적과 같다.(직접 전이 궤적, 위성 전이 궤적, 약 안정 경계 궤적, 나선 전이 궤적) https://youtu.be/MAD43UpryWs 3. 달에 매장된 고효율 미래 에너지는?(2021.10.21.) 달에 매장된 헬륨-3는 인공 태양으로 불리는 핵융합에 이용하면 전 세계가 1년동안 사용할 수 있는 에 너지를 찰나에 만들 수 있다. 이 헬륨-3는 태양풍을 타고 우주 공간을 떠도는데 지구엔 대기와의 마찰로 타버리지만, 달에는 대기가 없어 수 m 가 쌓여 있다. https://www.youtube.com/watch?v=osJ10O7_gPw 4. 루나 글로브 만들기 동영상 https://www.youtube.com/watch?v=0ZvyHXlYjac 5. 루나 글로브 구입처 https://print-sphere.jp/SHOP/MN00001.html l 유의 사항 STEM 생각교실 과학적 사고력2 - 134 - [3차시] Data Science 달은 지구를 어떻게 공전할까? l 차시 개요 지구와 달의 정보를 토대로 태양 중심의 지구와 달 공전을 시뮬레이션하여 개념적으로 이해하는 달의 공전궤도를 수치 데이터를 사용하여 구체적으로 탐구한다. 태양을 중심으로 태양과 달의 거리를 스프레드 시트를 사용하여 일 단위로 계산하고, 계산된 값을 사용하여 그래프로 시각화하여 달이 지구를 공전하는 모습을 직관적으로 파악하는 활동이다. 이를 통해, 기존에 학생이 관념적으로 이해하던 달의 공전 궤도를 데이터를 통해 시각화한 결과를 통해 구체적으로 이해한다. l 활동 목표 태양을 중심으로 지구의 공전에 따른 달의 위치를 계산하는 방법을 이해하고, 지구를 공전하는 달의 이 동을 시각화한다. l 배경 지식 1. 스프레드시트의 기초적인 사용법(함수, 분산형그래프) 스프레드시트의 함수(SIN,COS,PI 등)와 계산된 값을 시각화하기 위한 그래프 기능을 사용하는 방법에 대한 소개영상이다. - https://youtu.be/fTALJb1Nsq0 - https://youtu.be/mPQA2S1wpCM 2. 태양, 지구, 달의 기초적인 데이터(공전주기, 거리, 크기 등) 이해 스프레드시트에서 태양과 지구의 거리(약 1억 5000만km), 지구와 달의 거리(38만km) 등의 데이터를 수 치값으로 입력하기 위해서 탐구하는 영상이다. - https://youtu.be/Io2SI1EcHP4 - https://youtu.be/vRIYaiL2-WU l 유의 사항 1. 스프레드시트에서 데이터를 처리하는 기본적인 개념, 차트를 제작하는 방법, 함수를 사용하는 방법을 소개하도록 한다. 2. 스프레드시트의 사용법 보다는 달의 공전모습을 시각화하는 것에 초점을 두고 수업을 진행한다. 3. 구글 스프레드시트는 2종류(지구와 달)을 비교하여 시각화 할 수 없어, 마이크로소프트사의 스프레드시 트를 권장한다. ※ 본 차시의 스프레드시트 샘플 링크 : https://url.kr/fxkml5 - 144 - [4차시] 논증을 위한 자료 분석 국가 주도의 달 탐사 프로젝트와 관련된 주장을 알아보자 l 차시 개요 국가는 달 탐사 프로젝트를 어떻게 주도해야 하는지에 대해 주장하는 글을 꼼꼼히 읽고 분석하여 근거 와 증거를 찾는다. l 활동 목표 달 탐사를 해왔던 역사적 사례를 통하여 과학적 주장에 대한 타당성을 판단하는 능력을 함양한다. l 배경 지식 1. [2050년의 경고]“달 착륙은커녕…한국형 우주발사체 만들어놓고 놀릴 판” (중앙일보, 19.3.19.) 한국 우주 과학의 가장 큰 장애물은 정치권과 관료 문제, 우주 기술을 알만하면 교체되는 담당자 등 다 양한 문제점이 있다. 이에 국회미래연구원은 지속적인 우주 정책을 위해서는 미국 NASA와 같은 우주청 신설을 통한 과학 기술관료(정책)의 전문성 강화와 국제 프로젝트에 참가, 민간 산업 육성 등이 필요하다 고 제시했다. https://www.joongang.co.kr/article/23415175#home 2. 오락가락 한국 달탐사 사업 "누구도 일정관리 안했다" 관계자 증언 (동아사이언스, 20.9.27.) 한국 달 탐사 사업이 일정 관리자가 없을 정도로 사업관리가 제대로 이뤄지지 않았다는 사업 책임자의 증언이 나왔다. 이로 인하여 정권 교체를 거치며 일정이 앞당겨졌다가 늦춰지는 등 수년째 사업관리에 허 점이 지적되어왔다. https://www.dongascience.com/news.php?idx=40147 3. 한국우주항공연구소, '달 궤도 사업' 수차례 지연... 355억 예산낭비 (뉴스프리존, 20.10.20.) 항공우주연구원 국정감사에서 양의원은 “달 탐사 지연의 주된 요인은 주요 설계 사항에 대한 항공우주 연구원의 연구자간 이견으로 발생한 갈등과 달 탐사 사업단의 역량 부족 등인 것으로 드러났다.”고 밝혔 다. 또한 항공우주연구원의 달 탐사 계획 지연으로 인하여 355억원의 예산과 시간이 낭비되었다. http://www.newsfreezone.co.kr/news/articleView.html?idxno=267879 l 유의 사항 - 학생들의 이해를 돕기 위해 논거와 증거의 실제 예를 하나 정도 <보기>로 미리 제시해줄 수 있다. - 154 - [5차시] 토의와 글쓰기 달 탐사 국가가 어떻게 주도해야 하는가에 대한 내 생각은 무엇일까? l 차시 개요 1~4차시까지의 활동을 통해 알아본 달 탐사에 대한 내용을 바탕으로 국가가 어떻게 주도해야하는가에 대 하여 토의하는 시간이다. 나의 생각을 확정하고 주장하기에 앞서 모둠원들과 토의를 통해 생각을 변경하거 나 확고히 한 뒤, 툴민의 논증 모형에 따라 주장을 논술해 본다. l 활동 목표 달 탐사 국가가 어떻게 주도해야하는가에 대한 나의 생각을 정하고 툴민의 논증 모형에 따라 이유, 설명, 예상 가능한 반대 의견과 반박 등을 갖추어 주장할 수 있다. l 배경 지식 1. 주장은 논증과 같지 않다. 주장에 대한 반대 의견이나 반박 가능한 증거가 제시되어야만 논증이 된다. 즉, 논증에서는 서로 다른 주장과 증거들의 제시와 반박 등을 통해서 서로의 생각을 설득하는 과정이 중요하다. 2. 영국의 철학자이자 작가, 교육자인 스티븐 에델스턴 툴민(Stephen Edelston Toulmin, 1922년 3월 25 일 ~ 2009년 12월 4일)은 실질적으로 적용 가능한 실용 논증 모형을 개발하였다. 툴민의 모형은 다음 과 같이 안건, 주장, 논거, 세기, 지지, 및 반론으로 이루어진다. - 안건: 주장의 대상 - 주장: 논증의 결론으로 자신의 견해를 밝히거나 타인의 지지를 얻기 위해 내세운 진술 - 세기: 주장을 확신하는 정도를 나타내는 표현: 확실히, 십중팔구는, 아마도, 거의, 절대로 등 - 논거: 제시된 근거가 주장을 정당화시킬 수 있는 이유. 공통의 배경지식이나 전제가 포함됨 - 지지: 추가 자료 등 논거를 뒷받침하는 상세 증거 - 반론: 주장을 반박하거나 한계를 제시하는 진술 l 유의 사항 1. 모둠 구성 시 서로 반대되는 의견을 가진 학생들이 섞일 수 있도록 한다. 2. 짧은 시간 내에 서로의 생각과 근거를 들을 수 있도록 토의 진행자를 정해서 효과적인 토의가 이루어 지도록 한다. - 159 - 

STEM+I 생각교실 운영 사업 교육 프로그램 2022 태양광 발전, 화석 에너지의 대안이 될 수 있을까? 서울교육대학교 과학영재교육원 2022년 STEM+I 생각교실 운영 사업 교육 프로그램 프로그램 개요 기관명 구분 서울교육대학교 프로그램명 과학적 사고력 – 태양광 발전 주요 과목 과학 주요 단원 관련 과목 국어, 정보 관련 단원 STEM+I S, T, E, 요소 M, I 주 개발자명 수정보완 (신규/수정보 완) 주요 적용 학년 고1 개발차시 5차시 (공통과학) Ⅱ.생활 속의 과학 탐구 (과학 3) 7. 과학과 나의 미래 주장하는 글쓰기 데이터 사이언스(포괄적임) 적용 지역 보조 개발자 5차시 분량의 4개의 모듈로 구성 주요 수업 개요 1. 백신의무화 논쟁 2. 수소차와 전기차 개발 3. 태양광 발전의 전망 4. 국가 주도의 우주 개발 방향 1차시: 문제 인식 – 뉴스 기사나 영화, 서적 등을 통해 논점을 분명히 하 고 학생들끼리 서로의 기존 생각을 나누도록 구성 2차시: 핵심 개념 학습 – hands-on activity 등 구체적인 활동을 통해 관련 개념을 익힘. 단지 지식의 전달이 아닌 주장-증거-추론(CER) 에 바탕을 둔 활동 차시별 주요내용 (키워드 위주) 3차시: 주제에 관해 다양한 관점으로 접근한 글을 분석. 글은 논문이나 서적 등을 재구성(학생들이 읽기 쉽도록) 할 것. 분석은 툴민의 논 증 분석틀을 활용 4차시: 데이터로서의 접근 – 3차시가 글을 통해 주제에 접근하는 것이라 면 4차시는 데이터의 수집, 분석, 처리 등의 과정을 통해 주제를 좀 더 명확히 이해하도록 하는 것임 5차시: 종합 정리 – 먼저 자신의 생각을 분명히 하고, 다른 학생들과 서 로의 생각을 나눈 다음, 최종 자신의 생각을 정리하여 글로 표현하 도록 하는 활동 [1차시] 문제 인식 우리나라의 신재생 에너지 현황은? l 차시 개요 뉴스 영상을 시청하고 요약하는 과정에서 우리나라의 에너지원별 발전 비율과 다른 나라의 신재생 에너 지 비중 및 변화를 통해 우리나라 전력 공급 방식의 문제를 인식한다. 스스로 알고 있는 개념과 잘 모르는 개념을 글로 정리하고 자신의 생각을 친구들과 나누는 시간을 갖는다. l 활동 목표 뉴스 기사나 영상 등을 통해 우리나라의 신재생 에너지 상황을 인식하고 쟁점이 되는 문제의 본질을 파 악한다. 향후 최종 판단을 위해 문제와 관련하여 자신이 잘 알고 있는 개념과 모르는 것을 명확히 한다. l 배경 지식 1) 석탄화력발전 비율 및 변화 우리나라에서는 현재 12개 부지에 총 60기(35,350.7MW)의 석탄화력발전기가 가동 중이다. 총발전량에 서 석탄화력발전이 차지하는 비율은 2020년 현재 44.0%로 발전 에너지원 중 비중이 가장 높다. 우리나라 의 석탄화력발전 비중은 국제적으로 높은 편이다. 주요 석탄 수출국인 호주와 제조업 강국인 독일을 제외 하면 우리나라의 석탄화력발전 비중은 다른 선진국들에 비해 매우 높다. https://www.index.go.kr/unify/idx-info.do?idxCd=4292 2) 석탄화력발전 무엇이 문제인가? (2021.07.07.) https://www.newssc.co.kr/news/articleView.html?idxno=48429 3) 석탄화력발전 문제, 더 이상 미룰 수 없다. 외 (열린충남 76호. 2016.09.01.) https://www.cni.re.kr/main/search/down.do?gcd=AC0000040939&seq=1 4) 신재생 에너지 발전 비율 및 변화 (1차 에너지 대비 재생에너지 비율) 총발전량 대비 신·재생에너지 발전량의 비중은 2001년 0.04%에 불과하였으나 2003년 1.56%로 증가하 였다. 이는 신·재생에너지 발전량이 실질적으로 늘어났다기보다 2003년부터 수력을 신·재생에너지 통계로 집계하였기 때문이다. 신·재생에너지 시설용량은 꾸준한 증가세를 유지하고 있다. 하지만 국제 기준에 따 라 주요 국가들의 1차 에너지 대비 재생에너지 비율을 비교해 보면, 2020년 기준 한국(2.3%)은 이탈리아 (19.4%), 독일(16.4%), 영국(13.9%), 프랑스(11.8%), 미국(8.5%), 호주(8.5%), 일본(6.8%) 등 다른 선진국 들과 현격한 차이를 나타낸다. 국내에서 사용하고 있는 신·재생에너지 기준으로 비교해도 가장 낮은 수준 이다. https://www.index.go.kr/unify/idx-info.do?idxCd=4293 5) 2019년도 국내 신재생 에너지 발전 비중은 몇 %일까? (2020.08.18.) 2019년 국내 신재생 에너지 설비용량은 15,791MW(15.8GW)로, 재생에너지 3020 이행계획이 발표된 2017년 대비 5GW 가까이 증가했다. 이를 에너지원별로 다시 쪼개보면 전체 신재생 에너지의 67%를 태양 STEM 생각교실 과학적 사고력2 - 85 - [2차시] 핵심 개념 학습 태양전지는 어떻게 작동할까? l 차시 개요 태양광 발전이 화석 에너지의 대안으로 가능성이 있는지를 판단하기 위해서는 태양전지의 구조와 작동 원리를 이해하는 것이 필요하다. 소형 태양전지 모듈의 구조 이해를 바탕으로 태양전지가 만드는 전력은 어떤 특징이 있는지 실험을 통해 알아보자. l 활동 목표 뉴스 기사나 영상 등을 통해 우리나라의 신재생 에너지 상황을 인식하고 쟁점이 되는 문제의 본질을 파 악한다. 향후 최종 판단을 위해 문제와 관련하여 자신이 잘 알고 있는 개념과 모르는 것을 명확히 한다. l 배경 지식 1. 태양전지의 구조와 작동 원리 (1) 태양전지의 구조 및 작동 원리 태양전지는 n형 반도체와 p형 반도체를 접합하여 만든다. ➡ 접합점에 빛을 비추면 n형 반도체의 전자와 p형 반도체의 정공이 반대편으로 이동하여 양쪽에 모이 게 된다. ➡ 양끝을 전선으로 연결하면 전선을 따라 전류가 흐르게 된다. ➡ 이 전선에 전기기구를 연결하면 전기기구가 작동한다. (2) https://ecopower.kr/article/%EC%9E%90%EB%A3%8C%EC%8B%A4/7/18/ 2. 태양전지는 어떻게 작동할까? https://www.youtube.com/watch?v=7WnBDvc5Pl0 3. 태양광 모듈 제작 과정 https://blog.naver.com/ejqmfdbvl/221296282254 4. 실리콘 태양전지의 제조 원리는 무엇인가? STEM 생각교실 과학적 사고력2 - 89 - [3차시] Data Science 태양광 발전에 가장 많은 영향을 미치는 기상요소는? l 차시 개요 태양광 발전량에 영향을 미치는 요소는 다양하다. 연간 태양광 발전량을 예상하기 위해서 기상 데이터를 수집하여 태양광 발전량과 관련지어보고 태양광 발전량에 영향을 미치는 기상요소를 친구들과 나누는 시 간을 갖는다. 공공데이터를 수집하여 스프레드시트(MS, 구글)로 정리하고, 태양광 발전량과 기상요소(기온, 풍속, 일조량 등)을 스프레드시트(MS, 구글)의 산점도 시각화 기능을 통해 관계를 추론하거나 데이터마이 닝 도구인 웨카(WEKA)를 사용하여 분석한다. l 활동 목표 태양광 발전소를 선정하고 시간 단위 발전량 데이터와 기상 데이터를 관련지어 태양광 발전량에 가장 영향을 많이 미칠 것으로 예상되는 기상요소를 선정하고 이유를 설명할 수 있다. l 배경 지식 1. 공공데이터란 무엇이고 어떻게 활용할까? https://youtu.be/oJ6ELprPa_o - 공공데이터의 의미와 제공되는 공공데이터를 활용하는 방안에 대해서 폭넓게 설명하는 소개영상으로 공공데이터에 대해 처음 접하는 학생을 위한 설명자료이다. 2. 공공데이터포털 OpenAPI 활용방법 https://youtu.be/pe5-RQb-OPI - 공공데이터를 사용하기 위해서 학생이 수집된 데이터를 검색하는 공공데이터포털에 대한 소개영상으로, 공공데이터를 검색하고 공공데이터를 실시간으로 사용하기 위한 방법인 API를 사용하는 방법에 대한 설명 자료이다. 본 차시에서는 실시간 데이터(API)를 사용하지 않고, 과거에 수집된 데이터(cvs)를 사용한다. 3. Data Mining with Weka https://youtu.be/nHm8otvMVTs - 수집된 데이터를 분석하는 도구를 스프레드시트 이외에 데이터마이닝 도구인 웨카(WEKA)를 사용하여 분석하기 위한 기초적인 사용법 설명자료이다. 4. 상관경향성분석 https://m.blog.naver.com/istech7/50153047118 - 수집한 기상데이터를 태양광발전량과 기상요소의 관계를 분석하고 해석하기 위한 설명자료이다. 양(+) 의 상관관계는 한 변수의 값이 증가할 때, 다른 변수의 값이 함께 증가하는 것이고, 음(-)의 상관관계는 한 변수의 값이 증가할 때, 다른 변수의 값이 함께 감소하는 것이다. l 유의 사항 1. 개별 컴퓨터의 인터넷 연결과 스프레드시트(MS, 구글) 프로그램을 준비한다. 2. 실제 태양광 발전소의 전력 생산량 데이터와 발전소가 위치한 지역의 데이터를 수집이 필요하기 때문 에 데이터를 제공하는 발전소를 선정할 수 있도록 안내한다. STEM 생각교실 과학적 사고력2 - 95 - [4차시] 논증을 위한 자료 분석 태양광 발전이 화석 에너지의 대안이 될 수 있다는 근거는 무엇일까? l 차시 개요 태양광 발전의 화석 에너지 대안 가능 혹은 불가능을 주장하는 글이나 자료를 꼼꼼히 읽고 분석하여 근거 와 증거를 찾는다. l 활동 목표 태양광 발전의 화석 에너지 대안 가능/불가능에 대한 다양한 관점들에서 서로 대립하는 주장을 논리적으 로 분석하여 과학적 주장에 대한 타당성을 판단하는 능력을 함양한다. l 배경 지식 (대안이 될 수 있다는 자료) 1. 태양전지의 블루칩, 페로브스카이트(2021.04.12.) http://www.energycenter.co.kr/news/articleView.html?idxno=1292 기존 태양전지의 단점인 효율을 비약적으로 높인 페로브스카이트(Perovskite) 태양전지를 소개하면서 태 양전지의 구조와 원리, 종류를 종합적으로 다루고 있다. 특히 2021년 2월 25일, 네이쳐 표지에 실린 우리 나라 연구진의 페로브스카이트 태양전지가 눈이 띤다. 2. 차세대 태양광 ‘페로브스카이트(Perovskite)’ 탠덤 셀 https://www.youtube.com/watch?v=lwPKwlyEz5Y 한화 큐셀의 유튜브 채널. 태양광 모듈의 현재와 미래를 종합적으로 다루고 있다. 태양전지의 다양한 이 용을 소개하고 있으며 페로브스카이트 탠덤 셀의 유래도 자세히 설명하고 있다. 3. 태양광 발전소 1MW의 온실가스 감축 효과는 얼마나 클까? (엔라이튼, 2021.11.19.) https://www.enlighten.kr/insight/policy-issue/7468 태양전지를 이용한 태양광 발전소의 온실가스 감축 효과를 구체적인 수치를 예로 들어 설명하고 있다. 4. 일본의 GENESIS 계획과 지속 가능한 에너지의 활용 (2010.01.) http://magazine.hellot.net/magz/article/articleDetail.do?flag=all&showType=showType1&articleId= ARTI_000000000038555&articleAllListSortType=sort_1&page=1&selectYearMonth=201001&subCtgId= GENESIS란 ‘Global Energy Network Equipped with Solar cells and International Superconductor grids’의 머리글자를 딴 것으로 구약성서의 창세기를 의미하는 말이다. GENESIS 계획 을 제창한 쿠와노 코우토쿠 박사(전 산요전기 사장)는 세계의 에너지 소비 예상과 태양전지의 필요 면적을 효율 10%의 태양전지를 이용한 케이스로 계산한 결과, 약 800km×800km의 정사각형 상당으로 전 인류 가 필요한 에너지를 조달할 수 있다고 나타냈는데, 이것은 현존하는 세계 사막의 불과 4%에 지나지 않는 다고 강조했다. 6. 미래의 전력 공급 방법 - '스마트 그리드'와 '제네시스 계획' (2021.09.03.) https://surpriser.tistory.com/369 태양광 발전소에서 생산된 직류 전력을 소비자에 전달하기까지의 전력망에 필요한 송전, 충전에 대해 간 략히 다루고 있다. 축전기, 스마트 그리드 등 이에 필요한 개념들을 설명하고 있으며 더 거대한 송전망 아 STEM 생각교실 과학적 사고력2 - 107 - [5차시] 토론과 글쓰기 태양광 발전의 화석 에너지 대안 가능성에 대한 내 생각은 무엇일까? l 차시 개요 1~4차시까지의 활동을 통해 알아본 태양광 발전의 특징, 태양광 발전의 장･단점 등을 바탕으로 태양광 발 전이 화석 에너지의 대안으로 가능성이 있는지를 판단하는 시간이다. 나의 생각을 확정하고 주장하기에 앞 서 모둠원들과 토의를 통해 생각을 변경하거나 확고히 한 뒤, 툴민의 논증 모형에 따라 주장을 논술해 본 다. l 활동 목표 태양광 발전의 화석 에너지의 대안 가능성에 대한 나의 생각을 정하고 툴민의 논증 모형에 따라 이유, 설 명, 예상 가능한 반대 의견과 반박 등을 갖추어 주장할 수 있다. l 배경 지식 1. 주장은 논증과 같지 않다. 주장에 대한 반대 의견이나 반박 가능한 증거가 제시되어야만 논증이 된다. 즉, 논증에서는 서로 다른 주장과 증거들의 제시와 반박 등을 통해서 서로의 생각을 설득하는 과정이 중요하다. 2. 영국의 철학자이자 작가, 교육자인 스티븐 에델스턴 툴민(Stephen Edelston Toulmin, 1922년 3월 25 일 ~ 2009년 12월 4일)은 실질적으로 적용 가능한 실용 논증 모형을 개발하였다. 툴민의 모형은 다음 과 같이 안건, 주장, 논거, 세기, 지지, 및 반론으로 이루어진다. - 안건: 주장의 대상 - 주장: 논증의 결론으로 자신의 견해를 밝히거나 타인의 지지를 얻기 위해 내세운 진술 - 세기: 주장을 확신하는 정도를 나타내는 표현: 확실히, 십중팔구는, 아마도, 거의, 절대로 등 - 논거: 제시된 근거가 주장을 정당화시킬 수 있는 이유. 공통의 배경지식이나 전제가 포함됨 - 지지: 추가 자료 등 논거를 뒷받침하는 상세 증거 - 반론: 주장을 반박하거나 한계를 제시하는 진술 l 유의 사항 1. 모둠 구성 시 서로 반대되는 의견을 가진 학생들이 섞일 수 있도록 한다. 2. 짧은 시간 내에 서로의 생각과 근거를 들을 수 있도록 토의 진행자를 정해서 효과적인 토의가 이루어 지도록 한다. STEM 생각교실 과학적 사고력2 - 116 - 

STEM+I 생각교실 운영 사업 교육 프로그램 2022 전기차 개발에 집중할 것인가, 수소차 개발에 투자할 것인가? 서울교육대학교 과학영재교육원 2022년 STEM+I 생각교실 운영 사업 교육 프로그램 프로그램 개요 기관명 프로그램명 구분 서울교육대학교 수정보완 과학적 사고력 – 전기차와 수소차 주요 과목 과학 주요 단원 관련 과목 국어, 정보 관련 단원 STEM+I S, T, E, 요소 M, I 주 개발자명 (신규/수정보 완) 주요 적용 학년 고1 개발차시 5차시 (공통과학) Ⅱ.생활 속의 과학 탐구 (과학 3) 7. 과학과 나의 미래 주장하는 글쓰기 데이터 사이언스(포괄적임) 적용 지역 보조 개발자 5차시 분량의 4개의 모듈로 구성 주요 수업 개요 1. 백신의무화 논쟁 2. 수소차와 전기차 개발 3. 태양광 발전의 전망 4. 국가 주도의 우주 개발 방향 1차시: 문제 인식 – 뉴스 기사나 영화, 서적 등을 통해 논점을 분명히 하 고 학생들끼리 서로의 기존 생각을 나누도록 구성 2차시: 핵심 개념 학습 – hands-on activity 등 구체적인 활동을 통해 관련 개념을 익힘. 단지 지식의 전달이 아닌 주장-증거-추론(CER) 에 바탕을 둔 활동 차시별 주요내용 (키워드 위주) 3차시: 주제에 관해 다양한 관점으로 접근한 글을 분석. 글은 논문이나 서적 등을 재구성(학생들이 읽기 쉽도록) 할 것. 분석은 툴민의 논 증 분석틀을 활용 4차시: 데이터로서의 접근 – 3차시가 글을 통해 주제에 접근하는 것이라 면 4차시는 데이터의 수집, 분석, 처리 등의 과정을 통해 주제를 좀 더 명확히 이해하도록 하는 것임 5차시: 종합 정리 – 먼저 자신의 생각을 분명히 하고, 다른 학생들과 서 로의 생각을 나눈 다음, 최종 자신의 생각을 정리하여 글로 표현하 도록 하는 활동 [1차시] 문제 인식 수소차 개발은 장기적으로 이익이 될까? l 차시 개요 전기차 시장이 점차 확대되고 있는 환경에서 수소차 개발의 실효성에 관해 서로 반대의 견해를 갖는 글 을 요약하고, 전기차와 수소차 개발 관련 문제를 인식한다. 스스로 알고 있는 개념과 잘 모르는 개념을 글 로 정리하고 자신의 경험을 친구들과 나누는 시간을 가진다. l 활동 목표 뉴스 기사와 전문가의 글을 통해 전기차와 수소차 개발 관련 논쟁 상황을 인식하고 쟁점이 되는 문제의 본질을 파악한다. 향후 최종 판단을 위해 문제와 관련하여 자신이 잘 알고 있는 개념과 모르는 것을 명확 히 한다. l 배경 지식 1. 전기차 vs 수소차, 승자는? [08:33] https://youtu.be/nawwaBRwXpY - 수소차와 전기차, 어떻게 다를까? - 우리나라의 현대차는 왜 수소차를 택했을까? - 수소차 산업, 전망은 어떨까? 2. 수소차 전망 어둡게 만드는 세 가지 기술적 난제 https://biz.chosun.com/site/data/html_dir/2019/02/22/2019022202118.html - 한계점 1. 한계 봉착한 수소 저장 기술 고압으로 수소를 탱크에 주입하면 초기에는 저장 용량이 늘어나지만 700~800기압부터는 압력만 올라가고 수소 용량은 늘지 않는다. 주입 압력이 높아질수록 수소 분자 사이의 운동에너지가 증가해 추가적인 수소 유입을 막기 때문이다. - 한계점 2. 동력 성능 저하시키는 발열 수소차의 동력원인 연료전지에서는 발열 반응이 일어나 전기와 함께 열이 발생한다.내연기관차의 경우 연 료가 연소한 후 발생한 열의 대부분이 배기가스와 함께 외부로 방출되지만 연료전지에서 발생한 열은 배 출구가 없다. - 한계점 3. 전기차보다 한참 낮은 에너지 효율 수소차 연비는 최대로 봐도 전기차의 절반 수준밖에 안 된다. 수소 생산·운송·저장 등에서 불필요한 비용, 에너지 손실이 발생하는점까지 고려하면 경쟁력은 더 떨어진다. 3. 현대차 수소선언, 환경단체가 비판하는 이유는? https://www.hankookilbo.com/News/Read/A2021090914240004953 - 초록? 회색? 파랑? ... 수소도 수소 나름이다 수소는 생산 방식에 따라 △그린수소 △그레이수소 △블루수소 △브라운수소 4가지로 나뉩니다. 그린수소 는 태양광이나 풍력 등 재생에너지에서 나오는 전력으로 물을 전기분해(수전해)해서 생산합니다. 생산 과 정에서 탄소 배출이 없는, 궁극의 친환경에너지라 불립니다. 하지만 국내에선 아직 상용화되지 않은 기술 STEM 생각교실 과학적 사고력2 - 38 - [2차시] 핵심 개념 학습 전기차의 2차전지와 수소차의 연료전지는 어떤 차이가 있을까? l 차시 개요 전기차와 수소차의 강점과 약점을 비교하기 위해 각 자동차에 전력을 공급하는 2차전지와 수소연료전지 의 원리를 학습한다. 또한, 비교적 생소한 기체 반응 전지의 작동 원리를 쉽게 이해하기 위해 간단한 실험 을 수행한다. l 활동 목표 수소차가 전기차의 대안이 될 수 있는지 최종 판단을 하기 위해 기본적으로 전기차에 전력을 공급하는 2차전지와 수소차에 전력을 공급하는 수소연료전지의 원리를 이해한다. l 배경 지식 1. 산화와 환원 산화(oxidation)란 어떤 물질이 전자를 잃는 경우를 말하며, 환원(reduction)이란 반대로 전자를 얻는 경우를 말한다. 예를 들어 아연 금속(Zn)과 염산(HCl)이 만나면 아래와 같은 화학반응식이 가능하다. Zn  H   Cl− → Zn   H  Cl− 이때 아연 금속(Zn)은 산화되어 아연 이온(Zn2+)이 되며, 수소 이온(H+)은 환원되어 수소 기체(H2)가 된 다. 이처럼 전자를 잃어 산화되는 물질이 있으면 반드시 전자를 얻어 환원되는 물질도 있으며, 산화되는 물질이 잃는 전자 개수와 환원되는 물질이 얻는 전자 개수는 같다. 2. 화학전지의 작동 원리 화학전지는 산화환원반응을 이용하여 화학에너지를 전기에너지로 바꾸는 장치이다. 화학전지는 기본적으 로 양극과 음극 그리고 전해액으로 구성되어 있다. 음극은 이온화경향이 커서 전자를 쉽게 잃는 금속을 사 용하므로 산화반응이 일어나며, 양극은 이온화경향이 작아서 전자를 잘 잃지 않는 금속을 사용하므로 환원 반응이 일어난다. 이처럼 음극과 양극에 서로 다른 두 종류의 금속을 전해액과 접촉할 수 있는 상태에 두 면 화학 반응이 일어난다. 이때 도선을 통해 반응성이 큰 금속에서 반응성이 작은 금속으로 전자가 이동하 여 전류가 흐른다. * 그림 출처: https://100.daum.net/encyclopedia/view/24XXXXX47927 STEM 생각교실 과학적 사고력2 - 44 - [3차시] Data Science 전기차, 수소차에 대한 언론 보도는 어떤 특징이 있을까? l 차시 개요 뉴스와 기사에서 전기차와 수소차에 대해 보도하는 자료를 검색하고, 텍스트 분석을 제험해본다. l 활동 목표 뉴스빅데이터 분석시스템인 빅카인즈(BIG KINDS)를 사용하여 전기차, 수소차에 대한 뉴스를 검색하고 분석하여 키워드를 도출하여 관계망을 분석한다. l 배경 지식 1. 빅카인즈 빅카인즈는 우리나라 언론사에서 출간하는 뉴스를 모두 수집하고, 기사를 분석(형태소 분석, 개체명 분석, 네트워크 분석)하여 누구나 분석한 결과를 시각화하여 활용할 수 있는 시스템이다. 키워드를 입력하여 검 색하는 간단한 방법으로 키워드와 관련된 다른 키워드의 관계, 최신 뉴스의 트랜드, 특정한 이슈의 시계열 적인 변화 등을 시각적으로 분석할 수 있다는 점에서 의미가 있다. - 빅카인즈 기초사용법 https://youtu.be/rcDHuFYETow - 빅카인즈 응용분석1 https://youtu.be/Of64qdrZuYg - 빅카인즈 응용분석2 https://youtu.be/WJYMf3MVZvk 2. 워드클라우드 워드클라우드는 텍스트로된 데이터에 대한 정성적인 분석은 비용과 시간이 많이 소요되어, 적은 시간과 노력을 통해 작성된 텍스트에서 특정한 단어의 빈도를 정량적으로 우선순위에 따라 시각화하는 방법이다. - 워드클라우드 생성기 사용법 https://youtu.be/hS6C_JZjY7Y l 유의 사항 - 학생의 흥미와 동기를 고려하여 뉴스빅데이터 분석시스템인 빅카인즈를 소개한다. - 빅카인즈에서 학생이 흥미를 가지고 있는 다양한 키워드를 검색하면서 사용법을 익힌다. - 빅카인즈에서 관계도 분석을 위해서는 회원가입(소셜계정)을 한다. - 검색된 뉴스들의 키워드와 관계망을 시각화한 이미지를 기반으로 해석하도록 지도한다. STEM 생각교실 과학적 사고력2 - 50 - [4차시] 논증 분석 수소차 개발을 위한 투자 확대는 타당한가? l 차시 개요 수소차 개발 투자 확대에 찬성하는 측과 반대하는 측의 자료를 꼼꼼히 읽고 분석하여 각각의 근거와 증 거를 찾는다. l 활동 목표 전기차와 수소차 관련 논쟁 사례에서 대립하는 주장을 논리적으로 분석하여 과학적 주장에 대한 타당성 을 판단하는 능력을 함양한다. l 배경 지식 (수소차 개발을 위한 투자 확대를 지지하는 측 자료) 1. 수소 시대가 온다(1), 수소 연료전지 전기차 https://auto.danawa.com/news/?Tab=F5&Work=detail&no=4862514 본 기사는 전기차의 발전이 정체된 상황에서 수소차가 어떤 과정을 거쳐 새로운 대안으로 부상했는지 와 지금의 상황을 짚어 보는 글이다. 2. 유망시장 Issue Report: 수소차 https://url.kr/thlnxq 본 보고서는 글로벌 유망시장으로 수소차 시장 동향을 정책, 기술, 시장, 산업 측면에서 살펴보았다. 요약하면 수소차는 전기차에 비해 긴 주행거리, 짧은 충전시간 등이 우위에 있으며, 경제적 효과, 에너 지 수급, 친환경 측면에서 많은 장점을 갖고 있다고 소개한다. (수소차 개발을 위한 투자 확대를 반대하는 측 자료) 1. '비효율' 수소차는 수소경제의 필요조건이 아니다 http://www.newstof.com/news/articleView.html?idxno=1365 본 기사는 수소차를 개발하기보다는 수소로 생산한 전기를 기존 인프라를 이용해 전기차에 충전하면 더 효과적이라는 것이다. 2. 수소차의 미래, 과연 장밋빛인가 https://www.epnc.co.kr/news/articleView.html?idxno=212967 본 칼럼은 아직 수소차 상용화를 위한 근본 기술이 마련돼 있지 않으므로 전기차에 집중하는 것이 낫 다는 주장을 담은 글이다. l 유의 사항 - 본 차시의 논증은 ‘수소경제’와 같은 거시적인 측면이 아닌 ‘수소차’ 개발의 실효성에 초점을 맞춘다. STEM 생각교실 과학적 사고력2 - 62 - [5차시] 토론과 글쓰기 수소차 개발에 대한 나의 생각은? l 차시 개요 1~4차시까지의 활동을 통해 알아본 전기차와 수소차의 원리, 특징, 장･단점 등을 바탕으로 수소차 개발 에 대한 투자를 확대하는 것이 타당한지 판단하는 시간이다. 나의 생각을 확정하고 주장하기에 앞서 모둠 원들과 토의를 통해 생각을 변경하거나 확고히 한 뒤, 6단 논법에 따라 주장을 논술해 본다. l 활동 목표 수소차 개발에 대한 나의 생각을 정하고 6단 논법에 따라 이유, 설명, 예상 가능한 반대 의견과 반박 등 을 갖추어 주장할 수 있다. l 배경 지식 개인의 생각은 서로 나누고 비교하는 과정을 통해 더욱 정확하고 정교하게 발전한다. 이 과정에서 생각 의 옳고 그름에 관한 판단 근거가 필요해진다. 특정 문제에 관한 토론이 이루어질 때, 생산적인 논의를 위 해서는 토론 참여자가 단순히 주장만 내세우는 것이 아니라, 주장의 타당성을 판단할 수 있는 근거를 함께 제시해야 한다. 논증(論證)이란 이처럼 일정한 근거를 들어 주장을 펼치는 활동이다. 논증이라는 협력 과정 은 생각의 차이에서 오는 갈등을 극복하여 문제를 해결하고 지식을 발전시키는 데 매우 유용한 도구이다. 영국의 철학자이자 작가, 교육자인 스티븐 에델스턴 툴민(Stephen Edelston Toulmin)은 실질적으로 적 용 가능한 실용 논증 모형을 개발하였다. 툴민의 모형은 다음 그림과 같이 자료/현상, 주장, 논거, 세기, 지지, 반론으로 이루어진다. 자료/현상 주장 세기 논거 주장을 도출하는 데에 기반이 되는 사실이나 예, 자료 논증의 결론으로 자신의 견해를 밝히거나 타인의 지지를 얻기 위해 내세운 진술 주장을 확신하는 정도를 나타내는 표현 (예: 확실히, 십중팔구는, 아마도, 거의, 절대로 등) 제시된 근거가 주장을 정당화시킬 수 있는 이유 → 공통의 배경지식이나 전제가 포함됨 지지 추가 자료 등 논거를 뒷받침하는 상세 증거 반론 주장을 반박하거나 한계를 제시하는 진술 STEM 생각교실 과학적 사고력2 - 70 - 

STEM+I 생각교실 운영 사업 교육 프로그램 2022 코로나 19 백신 접종, 강제해야 할까? 서울교육대학교 과학영재교육원 2022년 STEM+I 생각교실 운영 사업 교육 프로그램 프로그램 개요 기관명 구분 서울교육대학교 프로그램명 수정보완 과학적 사고력 - 백신의무화논란 주요 과목 과학 주요 단원 관련 과목 국어, 정보 관련 단원 STEM+I S, T, E, 요소 M, I 주 개발자명 (신규/수정보 완) 주요 적용 학년 고1 개발차시 5차시 (공통과학) Ⅱ.생활 속의 과학 탐구 (과학 3) 7. 과학과 나의 미래 주장하는 글쓰기 데이터 사이언스(포괄적임) 적용 지역 보조 개발자 5차시 분량의 4개의 모듈로 구성 주요 수업 개요 1. 백신의무화 논쟁 2. 수소차와 전기차 개발 3. 태양광 발전의 전망 4. 국가 주도의 우주 개발 방향 1차시: 문제 인식 – 뉴스 기사나 영화, 서적 등을 통해 논점을 분명히 하 고 학생들끼리 서로의 기존 생각을 나누도록 구성 2차시: 핵심 개념 학습 – hands-on activity 등 구체적인 활동을 통해 관련 개념을 익힘. 단지 지식의 전달이 아닌 주장-증거-추론(CER) 에 바탕을 둔 활동 차시별 주요내용 (키워드 위주) 3차시: 주제에 관해 다양한 관점으로 접근한 글을 분석. 글은 논문이나 서적 등을 재구성(학생들이 읽기 쉽도록) 할 것. 분석은 툴민의 논 증 분석틀을 활용 4차시: 데이터로서의 접근 – 3차시가 글을 통해 주제에 접근하는 것이라 면 4차시는 데이터의 수집, 분석, 처리 등의 과정을 통해 주제를 좀 더 명확히 이해하도록 하는 것임 5차시: 종합 정리 – 먼저 자신의 생각을 분명히 하고, 다른 학생들과 서 로의 생각을 나눈 다음, 최종 자신의 생각을 정리하여 글로 표현하 도록 하는 활동 [1차시] 문제 인식 백신 의무화, 왜 시끄러울까? l 차시 개요 뉴스 영상을 시청하고 요약하는 과정에서 코로나19 백신 접종 의무화와 관련된 문제를 인식한다. 스스로 알고 있는 개념과 잘 모르는 개념을 글로 정리하고 자신의 경험을 친구들과 나누는 시간을 가진다. l 활동 목표 뉴스 기사나 영상 등을 통해 상황을 인식하고 쟁점이 되는 문제의 본질을 파악한다. 향후 최종 판단을 위 해 문제와 관련하여 자신이 잘 알고 있는 개념과 모르는 것을 명확히 한다. l 배경 지식 1) 주요 나라의 백신 의무화 정책 1) - 백신패스(접종증명·음성확인제)는 코로나19 백신 미접종자의 다중이용시설 이용을 제한하는 한시적 조치이다. 코로나19 백신 접종자의 자유로운 해외 왕래를 보장하여, 여행·비즈니스·물류 등의 국제적 이동과 여행·숙박 산업을 활성화하는 것을 목적으로 하는 백신 여권이 있다. - 한국은 2021년 11월 1일부터 백신패스 조치에 해당하는 행정처분인 이른바 ‘방역패스’를 시행했다. 이후 2022년 3월 1일부로 방역패스 적용을 중단했다. - 미국 : 2021년 11월, 바이든 행정부는 민간 사업장의 접종을 의무화하면서, 이를 지키지 않으면 기 업은 과태료를 물도록 했었다. 하지만 2022년 1월 13일, 미국 연방대법원은 이를 과도한 권한 행사라 고 판단하고 무효로 만들었다. 이후 많은 주에서 방역조치를 해제하고 있다. -유럽 연합은 EU Digital COVID Certificate를 도입하여 백신 접종, 음성확인, 6개월 이내 완치자임을 증명하였다. EU 증명서는 모든 회원국에서 유효하다. EU 회원국 일부에선, 음성확인을 제외한 백신 접종/완치자만을 인정하는 '슈퍼 그린 패스'를 도입하였다. 그러자 이에 반대하는 시민들의 대규모 시 위 또한 지속되었고, 이후 대부분 해제되었다. 2) 아래 활동에 포함된 뉴스 영상과 유사한 내용의 뉴스 영상 https://www.youtube.com/watch?v=INvPmOT3uNI 3) 영상 대체 가능한 읽을거리 - 불붙은 백신 찬반 논쟁…“생명 살려”vs“역효과 커” (2021.12.06. ) http://news.heraldcorp.com/view.php?ud=20211206000243 요약: 영국 BBC방송이 5일(현지시간) 찬성 측과 반대 측의 주요 논리를 정리했다. 백신 의무화 정책에 찬성하는 쪽은 무엇보다 백신이 생명을 살린다는 점을 주목하고 의무화해야 접종 률을 높인다고 주장한다. 반면 반대론자는 백신 의무화에는 반발이 불가피하다는 점을 지적한다. 인간 의 고유한 자유가 훼손될 가능성이 있다는 것이다. 1) https://namu.wiki/w/%EB%B0%B1%EC%8B%A0%ED%8C%A8%EC%8A%A4 STEM 생각교실 과학적 사고력2 - 2 - [2차시] 핵심 개념 학습 코로나 바이러스에 대한 집단 면역은 어떻게 이루어질까? l 차시 개요 최종적으로 주장의 타당성을 판단하기 위한 과학개념을 학습한다. 코로나19 원인과 인간의 면역체계, 코로나19 백신 종류와 집단면역 원리를 학습과 문제풀이를 통해 이해하고 체험해본다. l 활동 목표 백신 의무화에 관한 최종 판단을 하기 위해 코로나19의 원인, 인간의 면역체계, 코로나19 백신 종류와 집단면역 원리를 이해한다. l 배경 지식 1) 면역에 관해 - 고1 생명과학 I 교과서 (p98~p102, 동아출판사) http://hermes.douclass.com:8080/hermes/resource/store/83/51/ad0abbf353bc12e985952cd07f0ab 6fa852d/hview.html 2) 백신에 관해 - 기초과학연구소 https://www.ibs.re.kr/cop/bbs/BBSMSTR_000000001003/selectBoardArticle.do?nttId=19594&pageI ndex=2&searchCnd=&searchWrd= -한겨레 신문 : 백신 종류와 장단점을 잘 정리해놓았음 (학생 활동지의 출처) https://www.hani.co.kr/arti/science/science_general/1034453.html 3) 집단면역 그림 원본 출처 : Randolph et al., Herd Immunity: Understanding COVID-19, Immunity, 52, 5, (2020), 737-74 https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1074761320301709 4) 기타 참고 영상 -코로나19 백신의 원리 - 코로나19 백신과 치료제 어디까지 왔나 (KBS_744회_2020.09.09) https://www.youtube.com/watch?v=odNh-RPFjZo -NOVA: Vaccines—Calling the Shots https://www.pbslearningmedia.org/resource/nvvs-sci-immunity/immunity-vaccines/ l 유의 사항 - 면역체계(2. 우리 몸은 어떻게 병원체로부터 방어할까?)는 고등학교 학습 수준까지만 소개하도록 한다. - 코로나 19 백신 이해를 위해, 단백질 발현과정(DNA-> RNA->단백질)에 대해 먼저 알아야 한다. - 집단면역 전파(물음 4-2) 과정은 가급적 학생이 직접 그려보도록 한다. - 자료 말미의 [질병 감염 모의 실험]은 활동 시간에 여유가 있는 경우, 따로 (한 차시를) 진행할 수 있다. STEM 생각교실 과학적 사고력2 - 7 - [3차시] Data Science 바이러스는 어떤 조건에서 확산할까? l 활동 개요 - 전염병 확산 모델인 SIS모델과 SIR모델을 이해하고, 시뮬레이션 도구를 사용하여 전염병의 확산을 예측할 수 있다. ※ 전염병 확산을 예측하는 모델로 SIS모델과 SIR 모델이 있다. 1. SIS 모델 전염병 확산 모델 중 고전적인 방법론은 감염될 수 있는 상태(S, susceptible)와 감염된 상태(I, infected)로 표현하는 SIS(Susceptible-Infected-Susceptible) 모델이다. 감염될 수 있는 상태는 질병에 걸릴 수 있고, 감염된 상태는 질병을 전파할 수 있다. 감염된 사람 은 다른 사람을 만날 때 마다 감염률(infection rate)이라는 특정 확률로 질병에 걸리고, 감염된 사람은 매 시간 단위로 회복률(recovery rate)라는 특정 확률로 다시 감염될 수 있 는 상태로 바뀐다. SIS모델은 매 시간마다 각 노드 i에 대해, ① i가 감염될 수 있는 모든 이웃을 확인한다. ② 감염된 이웃은 i를 확률 β로 감염시킨다. ③ i가 감염되었다면, i는 확률 μ로 감염될 수 있는 상태로 바뀐다. STEM 생각교실 과학적 사고력2 - 15 - [4차시] 논증을 위한 자료 분석 백신 의무화와 관련된 주장의 근거는 무엇일까? l 차시 개요 백신 의무화 찬성 혹은 반대를 주장하는 글이나 자료를 꼼꼼히 읽고 분석하여 근거와 증거를 찾는다. l 활동 목표 백신 접종 관련 논쟁 사례에서 대립하는 주장을 논리적으로 분석하여 과학적 주장에 대한 타당성을 판단 하는 능력을 함양한다. l 배경 지식 (접종 의무화 반대 자료) 1. 코로나19 백신의 안전성을 우려하는 의료인 연합(가칭)의 성명서(2021.2.15.) https://endpandemic.kr/ 일부 의료인이 백신 의무화 반대 이유를 정리해 놓음 -> 안전성, 효능 평가 부정적, 노령자와 기저질 환자에 대한 데이타 부족, 미국 FDA가 부작용 예측, 강제 접종은 위헌적 등 * 여기서 제시한 참고문헌의 원래 취지보다는 편리한대로 인용한 듯한 느낌이 있다. 2. 성인 10명 중 4명 코로나 백신 부작용 경험...제조사별·차수별로도 '큰 차이' https://m.dongascience.com/news.php?idx=55191 (동아 사이언스 2022.07.04.) 제조사별, 차수별로 국내 성인 대상으로 부작용에 대한 조사 결과에 대한 기사임 -> 국내 성인 10명 중 4명은 부작용을 경험한 것으로 조사됐다. 가장 많이 겪은 부작용은 팔 통증이었고 가장 심각하게 느낀 증상은 오한과 발열이었다. 3. WHY HERD IMMUNITY FOR COVID IS PROBABLY IMPOSSIBLE https://www.nature.com/articles/d41586-021-00728-2 (네이처 591, 520-522 (2021) 코로나 19의 집단면역이 불가능할 수도 있다는 논문 -> 백신이 전염을 막는지 불분명하다. 백신 출시가 나라마다 지역마다 다르고, 동시에 이뤄지는 것이 아니 다(Vaccine roll-out is uneven). 새로운 변이가 집단 면역 방정식을 바꾼다. 면역력은 영원히 지속되 는 것이 아니다. 백신이 인간의 행동을 변화시킬 수 있다.(백신 전에는 최대 한 사람을 만났지만 지금 은 백신으로 10명을 만나면 다시 원점으로 돌아간다.) 4. “백신 안 맞으면 처벌합니다”, 이게 최선인가요? https://www.sisain.co.kr/news/articleView.html?idxno=45451 (김진경(자유기고가) (21.09.06) -> 전직 기자의 유럽의 상황 전달, 유럽 재판소 판결 인용문, 강제 접종에 대한 여러가지 개인적인 의 견이 기술되어 있음 * 기타 최근 기사 코로나19 백신 접종 후 간 기능 이상 실마리 밝혔다- mRNA백신 접종 후 자가면역성 간질환 일으키는 ‘T 세포’ 발현 확인(2022.08.01.) https://m.dongascience.com/news.php?idx=55602 STEM 생각교실 과학적 사고력2 - 20 - [5차시] 토론과 글쓰기 백신 의무화에 대한 내 생각은 무엇일까? l 차시 개요 코로나 19 백신 접종과 관련된 이론, 시뮬레이션, 주장하는 글을 분석한 결과를 토대로 나의 입장을 세 운 다음, 모둠원들과의 토론을 바탕으로 백신 의무화에 대한 내 생각을 정리하는 글을 작성한다. l 활동 목표 백신 의무화와 관련된 자신의 의견을 주장하는 글을, 적절한 증거 바탕으로 한 논거를 활용하여 설득력 있게 작성할 수 있다. l 배경 지식 개인의 생각은 서로 나누고 비교하는 과정을 통해 더욱 정확하고 정교하게 발전한다. 이 과정에서 생각 의 옳고 그름에 관한 판단 근거가 필요해진다. 특정 문제에 관한 토론이 이루어질 때, 생산적인 논의를 위 해서는 토론 참여자가 단순히 주장만 내세우는 것이 아니라, 주장의 타당성을 판단할 수 있는 근거를 함께 제시해야 한다. 논증(論證)이란 이처럼 일정한 근거를 들어 주장을 펼치는 활동이다. 논증이라는 협력 과정 은 생각의 차이에서 오는 갈등을 극복하여 문제를 해결하고 지식을 발전시키는 데 매우 유용한 도구이다. 영국의 철학자이자 작가, 교육자인 스티븐 에델스턴 툴민(Stephen Edelston Toulmin)은 실질적으로 적 용 가능한 실용 논증 모형을 개발하였다. 툴민의 모형은 다음 그림과 같이 자료/현상, 주장, 논거, 세기, 지지, 반론으로 이루어진다. 자료/현상 주장 세기 논거 주장을 도출하는 데에 기반이 되는 사실이나 예, 자료 논증의 결론으로 자신의 견해를 밝히거나 타인의 지지를 얻기 위해 내세운 진술 주장을 확신하는 정도를 나타내는 표현 (예: 확실히, 십중팔구는, 아마도, 거의, 절대로 등) 제시된 근거가 주장을 정당화시킬 수 있는 이유 → 공통의 배경지식이나 전제가 포함됨 지지 추가 자료 등 논거를 뒷받침하는 상세 증거 반론 주장을 반박하거나 한계를 제시하는 진술 l 유의 사항 - 모둠 구성 시 서로 반대되는 의견을 가진 학생들이 섞일 수 있도록 한다. - 짧은 시간 내에 서로의 생각과 근거를 들을 수 있도록 토의 진행자를 정해서 효과적인 토의가 이루어 지도록 한다. STEM 생각교실 과학적 사고력2 - 29 - 

STEM+I 생각교실 운영 사업 교육 프로그램 2022 작지만 강한 나노기술 군산대학교 과학영재교육원 2022년 STEM+I 생각교실 운영 사업 교육 프로그램 프로그램 개요 주요 과목 관련 과목 (신규/수정보 완) 과학영재교육원 프로그램명 화학, 나노기술 STEM+I S, T 요소 고1 개발차시 4차시 신규 작지만 강한 나노기술 통합과학 주요 적용 학년 구분 군산대학교 기관명 주요 단원 Ⅲ. 변화와 다양성 1. 화학변화 관련 단원 02. 산화와 환원으로 일어나는 다양한 변화 적용 지역 보조 주 개발자명 개발자 주요 수업 개요 차시 주요 활동/내용 1. 산화-환원 반응 : 산소와 전자의 이동으로 설명해보 1 기 2. 일상생활에서 다양한 산화 환원 반응 이해하기 3. 산화-환원 반응실험 1. 나노, 나노화학, 나노기술의 뜻을 이해하기 차시별 2 주요내용 2. 영화 속 상상을 현실로 만들어 줄 나노기술 BEST 3 3. 탄소로 이루어진 나노물질 풀러렌 분자 모형 만들기 (키워드 위주) 1. 연잎효과의 정의 알기 3 2. 나노 돌기와 소수성 용어 이해하기 3. 자연 속 나노기술 연잎효과 실험 1. 나노기술의 활용 4 1) 은거울 반응실험 2) 나노 용액 만들기 준비물 금속 반응성 실험재료 풀러렌 분자 모형 만들기 재료 연잎효과 실험재료 은거울 반응 및 나노 용액 실험재료 [화학] 작지만 강한 나노기술 2 교수 ․ 학습 지도안 프로그램 명 작지만 강한 나노기술 교과명 통합과학 대단원명 Ⅲ. 변화와 다양성 수업 차시 차시주제 산화 환원 반응 성취기준 산화와 환원의 정의를 정확히 알고, 거시적세계와 미시적세계를 이해한다. 학습목표 수업단계 1 / 4 1. 산화-환원 반응을 산소의 이동과 전자의 이동으로 설명할 수 있다. 2. 생명현상과 일상생활에서 일어나는 다양한 산화-환원 반응을 설명할 수 있다. 수업자료 및 유의점 교수⋅학습 활동 ▸ 산화-환원 반응이란 무엇일까요? 배움열기 ( 5분) ▸ 오랜 시간이 지나면 종이의 색이 누렇게 변하는데, 이는 종이가 공기 중의 산소와 반응하여 변색되기 때문이다. 산소가 관여하는 반응을 알아봅시다. ▸ 강의주제1: 산화-환원의 정의 및 우리 주변의 산화-환원 반응 1. 산화 : 산소와 결합, 수소의 제거, 전자 잃음. 2. 환원 : 산소의 제거, 수소와 결합, 전자 얻음. 3. 우리 주변의 산화 환원 반응의 예 (광합성, 호흡, 연소 ) 배움활동 ( 35분) ▸ 강의주제2: 산화-환원 반응실험 ( 거시적세계와 미시적세계 연결) 1. 우리 눈에 보이는 금속과 눈에 보이지 않는 금속이온을 통해 화학이 거시적세계와 미시적세계를 연결함을 확인한다. 2. 다양한 금속의 반응을 통해 산화-환원 반응을 이해하고 금속의 상대적인 반응성의 크기를 관찰한다. ▸ 평가 : 금속의 활동도 서열 이해, 거시적세계와 미시적세계 연결 배움정리 ( 10분) ▸ 정리 : 금속의 산화 환원 반응을 과학자처럼 생각해보기 ▸ 차시 예고 : 나노와 나노화학이란 무엇일까? 군산대학교 과학영재교육원 · 3 2022년 STEM+I 생각교실 2 교수 ․ 학습 지도안 프로그램 명 작지만 강한 나노기술 교과명 통합과학 대단원명 Ⅲ. 변화와 다양성 수업 차시 차시주제 나노, 나노화학, 나노기술 성취기준 나노, 나노화학, 나노기술의 정의를 이해하고 나노 수준의 분자 모형을 만들기 학습목표 1. 나노, 나노화학, 나노기술의 뜻을 이해하고, 우리 일상에서 어디에 사용되는지 안다. 2. 영화 속 상상을 현실로 만들어 줄 나노기술 BEST 3을 알아본다. 수업단계 교수⋅학습 활동 ▸ 나노와 나노화학 그리고 나노기술이란 무엇일까? 배움열기 ( 5분) ▸ 접두사는 큰 단위나 작은 단위를 나타낼 때 편리하게 사용할 수 있습니다. 다양한 접두사 중 나노(n)는 10억분의 1을 나타내는 단위로, 난쟁이를 뜻하는 고대 그리스어 나오스에서 유래되었습니다. ▸ 강의주제1: 나노, 나노화학, 나노기술의 정의 및 우리 주변에서 사용되는 것 1. 나노란 10-9 2. 나노화학 : 화학, 재료학, 물리학과 같은 순수과학 및 공학뿐만 아니라, 생물학과 의학까지 다양한 분야에 응용 됨. 3. 나노기술 : 원자, 분자의 결합 구조를 바꿔 새로운 물질로 바꿀 수 있는 기술 배움활동 ( 35분) 4. 일상생활 속 나노기술 : 마스크, 에어컨, 세탁기, 노트북, 자동차 등 ▸ 강의주제2: 나노기술과 관련있는 영화 BEST 3 1. 영화 : 스파이더맨, 아이언맨, 지.아이.조 2. 미국 과학자 레이 커즈와일의 예측 3. 풀러렌 분자 모형 축구공 만들기 ▸ 평가 : 나노화학과 나노기술 이해, 영화 속 나노의 세계를 공감, 분자 모형 만들기 배움정리 ( 10분) 2 / 4 ▸ 정리 : 나노기술을 통한 우리 생활의 편리함과 미래에 접목될 부분들 이해하기 ▸ 차시 예고 : 나노기술 : 연잎효과란 무엇일까? 4 · 군산대학교 과학영재교육원 수업자료 및 유의점 [화학] 작지만 강한 나노기술 2 교수 ․ 학습 지도안 프로그램 명 작지만 강한 나노기술 교과명 통합과학 대단원명 수업 차시 Ⅲ. 변화와 다양성 차시주제 자연 속 나노기술 연잎효과 성취기준 연잎효과의 원리를 이해하고 유리판과 종이를 이용해 연잎효과를 확인해 본다. 3 / 4 1. 연잎효과를 확실히 이해한다. 학습목표 2. 산화아연과 스테아르산을 이용하여 유리판과 종이를 코팅하고, 코팅되지 않은 것과 다른 점을 관찰해 본다. 수업단계 수업자료 및 유의점 교수⋅학습 활동 ▸ 물이 연잎에 떨어진 모습을 본 적이 있나요? 배움열기 ( 5분) ▸ 연잎 위에서 물방울은 동그란 공 모양을 유지하며 굴러다니거나 미끄러져 내린다. 이 과정에서 연잎 표면의 먼지까지 물방울과 함께 떨어져 내려 연잎은 언제나 깨끗한 상태를 유지합니다. ▸ 실험원리 : 연잎효과와 나노 돌기와 소수성의 정의 알기 1. 연잎효과란 : 잎이 물방울에 젖지 않는 현상을 말한다. 연잎의 미세한 나노구조가 연잎에 떨어진 물을 구슬 모양으로 뭉치면 물방울이 수은처럼 굴러가면서 표면의 오염물질을 제거해준다. 배움활동 ( 35분) 2. 나노 돌기와 소수성 : 나노 돌기는 물과 서로 겉도는 성질 물과 표면이 접촉하는 각도가 90도보다 작으면 친수성을, 이보다 크면 소수성을 띤다. 연잎 위에서 동그란 모양을 형성 ▸ 실험주제 : 연잎효과 1. 산화아연 용액과 스테아르산 용액 만들기 2. 실험방법에 맞춰 유리판과 종이에 코팅하기 3. 코팅된 물질과 일반 물질의 변화 관찰하기 ▸ 평가 : 코팅된 유리판과 종이에 물을 뿌려 어떤 결과가 있는지 확인 배움정리 ( 10분) ▸ 정리 : 우리 주변에 있는 연잎효과를 통해 나노기술을 확인 ▸ 차시 예고 : 화학반응 중 은거울 반응과 나노 용액 만들기 군산대학교 과학영재교육원 · 5 2022년 STEM+I 생각교실 2 교수 ․ 학습 지도안 프로그램 명 작지만 강한 나노기술 교과명 대단원명 통합과학 Ⅲ. 변화와 다양성 수업 차시 4 / 4 차시주제 화학반응 ( 은거울 반응, 나노 용액 만들기 ) 성취기준 산화-환원 반응을 이용해 나노입자 크기의 은거울 실험 및 용액의 변화된 특성 확인 학습목표 1. 화학반응에서 일어나는 산화와 환원 반응을 이용해서 은거울을 직접 만들어 본다. 2. 화학반응에서 일어나는 산화와 환원 반응을 이용해서 나노입자를 직접 만들어 본다. 수업단계 교수⋅학습 활동 ▸ 산화-환원 반응의 정의를 기억하고 있나요? 배움열기 ( 5분) ▸ 오늘은 산화 환원 반응 중 은거울 반응과 나노 용액을 만들어 일반 물질과 어떻게 다른지 확인해 보는 시간을 갖도록 합시다. ▸ 실험원리 : 산화와 환원 1. 산화 : 화학 반응에서 산소와 결합, 수소 제거, 전자를 잃음 2. 환원 : 화학 반응에서 산소 제거, 수소와 결합, 전자를 얻음 3. 화학반응 (환원 반응) : Ag+(aq) + e- → Ag (s) 4. 나노입자 만들기 : Ag + 환원제 → Ag↓ + ... 은을 환원시켜 나노입자를 만듦 배움활동 ( 35분) ▸ 실험주제 : 은거울 반응, 나노 용액 만들기 1. 질산은 용액과 붕소수소화소듐 용액 만들기 2. 실험방법에 맞춰 은거울 반응실험과 나노 용액 만들기 3. 일반 물질과 나노 용액에 레이저 포인터를 비췄을 때 변화 관찰 ▸ 평가 : 은거울 반응과 나노 용액 만들기의 실험 결과 확인하기 배움정리 ( 10분) ▸ 정리 : 산화-환원 반응, 나노기술을 확인 ▸ 차시 예고 : 6 · 군산대학교 과학영재교육원 수업자료 및 유의점 

STEM+I 생각교실 운영 사업 교육 프로그램 2022 생활을 편리하게 해주는 플라스틱 과연 안전할까? 군산대학교 과학영재교육원 2022년 STEM+I 생각교실 운영 사업 교육 프로그램 프로그램 개요 군산대학교 기관명 프로그램명 주요 과목 관련 과목 과학영재교육원 해양과학, 생태학 STEM+I 주요 단원 개요 4차시 Ⅲ 위기의 지구 관련 단원 보조 주 개발자명 주요 수업 개발차시 적용 지역 S, T 요소 고1, 2 신규 생활을 편리하게 해주는 플라스틱 과연 안전할까? 통합과학 주요 적용 학년 구분 (신규/수정보 완) 개발자 플라스틱의 오염과 그 피해영향의 심각성을 이해하고, 지속가능한 생태 계 보전을 위한 창의적 아이디어를 도출할 수 있다. 차시 1 주요 활동/내용 Ÿ 플라스틱의 기원과 발전과정에 대해 이해한다. Ÿ 생활속 플라스틱 종류 파악 및 폐기 및 재활용되는 경로 추적 하기. 차시별 2 Ÿ 플라스틱 쓰레기의 발생과 운명에 대해 알아본다. Ÿ 플라스틱 쓰레기의 이동경로를 파악하고, 그 피해에 대해 이 야기할 수 있다. 주요내용 (키워드 위주) 3 Ÿ 생활환경 속의 플라스틱 오남용 사례를 찾고 토론할 수 있다. Ÿ 미세플라스틱의 생성원리와 그 위해의 심각성에 대해 이해한 다. Ÿ 4 미세플라스틱 오염을 줄이기 위한 순환경제를 실천하기 위한 방안에 대해 토론할 수 있다. Ÿ 미세플라스틱 조사방법을 이해하고 해양생태계에 미세플라 스틱 오염수준을 알 수 있다. 준비물 프로젝 트 필기도 구 프로젝 트 필기도 구 프로젝 트 필기도 구 해산물 해부기 구 2022년 STEM+I 생각교실 2 교수 ․ 학습 지도안 프로그램 명 생활을 편리하게 해주는 플라스틱 과연 안전할까? 교과명 대단원명 지구과학 Ⅲ위기의 지구(환경오염) 수업 차시 1 / 4 차시주제 플라스틱의 기원과 종류 성취기준 생활 속 플라스틱의 종류와 특징을 파악하고 플라스틱 재활용 효율을 높일 수 있는 아이디어를 도출 학습목표 플라스틱의 기원과 종류를 파악하고, 재활용을 위한 아이디어 도출 수업단계 교수⋅학습 활동 ▸ 플라스틱의 정의 배움열기 (5분) - 플라스틱에 대한 정의 ▸ 플라스틱의 기원 - 자연속 플라스틱을 찾아보기 - 경험에 비춰 플라스틱 개발이 필요한 사유에 대해 논의 ▸ 강의주제 1: 플라스틱의 개발 - 천연 플라스틱 물질(예: 송진, 셸락)의 사용에서부터 화학적으로 수정된 천연물질(예: 천연고무, 나이트로셀룰로스, 갈랄리드), 끝으로 완전한 합성 분자(예: 베이클라이트, 에폭시, 폴리염화비닐)로 발전 ▸ 강의주제 2: 최초의 합성수지 플라스틱의 용도는? - 시대적으로 19세기 초에 당구는 미국 상류사회의 오락 활동으로 대유행 배움활동 ( 분) - 1869년 셀룰로이드 개발(John. W. Hyatt, 1837~1920) ▸ 강의주제 3: 플라스틱은 어떻게 만들어질까? - 플라스틱의 원료는 원유 정제를 통해 추출 ▸ 강의주제 4: 플라스틱은 왜 이렇게 종류가 많은가요? - 플라스틱의 분류(열가소성, 열경화성) ▸ 강의주제 5: 친환경 대안 바이오 플라스틱이란 무엇인가? - 바이오 플라스틱(Bio plastic) ▸ 강의주제 6: 플라스틱의 장단점은 무엇인가? ▸ 강의주제 7: 생활제품 속 플라스틱의 번호들은 무엇을 의미하는가? ▸ 평가 : 10. 생각더하기 - 7가지 재활용플라스틱의 공통점은? - 내가 지닌 물건의 플라스틱 종류 맞추기 배움정리 (10분) - 플라스틱 종류별 올바른 재활용 처리 방법 ▸ 정리 : 영상시청(https://www.youtube.com/watch?v=mC9mewYNvxc) [환경부/하루 일상 속 플라스틱: 더 나은 내일을 위한 그린생활습관] ▸ 차시 예고 : 생활 속의 플라스틱 오남용 사례에 대해 논의 수업자료 및 유의점 생활을 편리하게 해주는 플라스틱 과연 안전할까? 프로그램 명 생활을 편리하게 해주는 플라스틱 과연 안전할까? 교과명 대단원명 지구과학 Ⅲ위기의 지구(환경오염) 수업 차시 차시주제 생활속 플라스틱 분류 성취기준 발생된 플라스틱 쓰레기의 처리방법과 이동경로에 대해 설명할 수 있다. 학습목표 플라스틱 쓰레기의 이동경로를 파악하고, 그 피해에 대해 이야기할 수 있다. 수업단계 배움열기 (5분) 교수⋅학습 활동 - 난지도의 과거와 현재에 대한 설명 - 사진은 같은 곳임. - 1950년 1.5백만톤이던 쓰레기는 기하급수적으로 증가하여 2020년 3억6천7백만톤 - 현 추세라면 2050년에는 260억톤 예상(연간 곡물생산량 27억톤, 어업생산량 0.96 톤을 감안하면 엄청난 양) ▸ 강의주제 2: 플라스틱은 왜 위험한가? - 기보고된 문헌에 따른 플라스틱에서 유래되는 독성화학물질로는 약 2,486가지 보 고되고 있고 이는 법적으로 어느 정도 관리가 되고 있지만, 아래 표와 같이 규제 대상이 되지 않는 물질이 1,327종(53.4%)에 달하고, 과학적 조사도 이뤄지지 않 은 물질이 266종(10.7%)에 달함. ▸ 강의주제 3: 플라스틱의 이동 경로 - 플라스틱의 기원은 용도에 따라 크게 개인위생용품, 산업재료 및 축산 폐기물 등 으로 구분 지을 수 있고, 이는 하수관거 또는 분리배출 등으로 하천, 하수처리장 또는 쓰레기 매립장으로 배출된다. 이렇게 배출된 플라스틱 쓰레기는 일차적으로 배출된 토양을 오염시키고, 분해된 플라스틱 조각은 지표수/지하수 등을 오염시 켜 종국에는 해양으로 유입되어 해양생태계를 오염시킨다. ▸ 강의주제 4: 제 7대륙의 정체 - 동영상을 감상하고 해양플라스틱쓰레기의 심각성에 대해 인식하기. (https://youtu.be/ehh2trMyzHA 에서 발췌) - 플라스틱 쓰레기가 생태계에 미치는 영향 (https://youtu.be/aZxQ6tZEHc0)에서 발췌 ▸ 평가 : 플라스틱의 독성에 대해 알아보기 배움정리 (10분) 수업자료 및 유의점 ▸ 플라스틱 쓰레기에 대한 공감대 만들기 ▸ 강의주제 1: 연간 플라스틱 쓰레기 발생량은? 배움활동 (30분) 2 / 4 ▸ 정리 : 플라스틱의 잘못된 사용 사례 찾아보기 및 플라스틱 쓰레기 줄이는 방법에 대한 아이디어 제안! ▸ 차시 예고 : 환경에 노출된 플라스틱 쓰레기가 분해되는 과정은 안전할까? 2 2022년 STEM+I 생각교실 프로그램 명 생활을 편리하게 해주는 플라스틱 과연 안전할까? 교과명 지구과학 대단원명 Ⅲ위기의 지구(환경오염) 차시주제 플라스틱 줄이기 실천 캠페인 성취기준 생활환경 속의 플라스틱 오남용 사례를 찾고 토론할 수 있다. 학습목표 미세플라스틱의 생성원리와 그 위해의 심각성에 대해 이해한다. 수업단계 수업 차시 교수⋅학습 활동 ▸ 미세플라스틱이란? ▸ Primary microplastics란? 배움열기 (5분) ▸ Secondary microplastics란? ▸ Nanoplastics란? ▸ 미세플라스틱의 기여도 ▸ 강의주제 1: 플라스틱 줄이기 실천 캠페인 -4 인 1 조(1 모둠)로 구성하여 플라스틱 줄이기 실천 규약을 만들어보자. -모둠에서 세운 플라스틱 줄이기 실천 규약을 발표하며, 상호 경청과 질문을 한다. 배움활동 ( 40분) ▸ 강의주제 2: 페플라스틱병이 펠렛으로 만들어지는 과정에 대한 조사 결과 발표 - 혼합 플라스틱 페기물을 생활용품으로 만드는 국내외 회사의 제품을 조사한 결과를 서로 나누며 제품화시킬 수 있는 물품에 대한 생각을 나눈다. -최근 급증한 생수병 문제를 해결하기 위한 방안을 구안한 아이디어를 공유한다 ▸ 평가 : 플라스틱 줄이기 실천 캠페인 아이디어의 참신성과 실현가능성. ▸ 정리 : 내 생활주변에서 미세플라스틱 줄이는 방법에 대해 토론한다. 배움정리 (5분) ▸ 차시 예고 : 친환경 플라스틱은 존재하는가? 3 / 4 수업자료 및 유의점 생활을 편리하게 해주는 플라스틱 과연 안전할까? 프로그램 명 생활을 편리하게 해주는 플라스틱 과연 안전할까? 교과명 지구과학 대단원명 Ⅲ위기의 지구(환경오염) 수업 차시 차시주제 친환경 플라스틱 만들기 성취기준 미세플라스틱 오염을 줄이기 위한 순환경제를 실천하기 위한 방안에 대해 토론할 수 있다. 학습목표 친환경 플라스틱 만들어 미세플라스틱의 오염을 줄인다. 수업단계 교수⋅학습 활동 ▸ 미세플라스틱이란 무엇인가? 배움열기 (10분) - 플라스틱으로 인해 환경문제의 심각성을 이해한다. https://www.youtube.com/watch?v=HAt6snY8WTY ▸ 강의주제1 : 전분 플라스틱 만들기 [실험1] 전분 플라스틱 만들기 1. 냄비에 전분 1수저를 넣는다 2. 냄비에 물 4수저(전분의 4배)를 넣는다 3. 글리세린에 0.5수저를 넣는다. 4. 식초 0.5수저를 넣는다. 5. 다 녹을때까지 저어 준다.(약불로 온도 유지) 6. 원하는 색깔의 물감을 넣고 진듯해질 때까지 저어 준다 7. 색깔이 골고루 나타날 때까지 저어 준다 8. 원하는 모양(컵, 접시)에 빈틈없이 잘 발라 준다 배움활동 ( 30분) 9. 약 2일 동안 건조 시켜 준다. (통풍이 잘되는 곳) 10. 친환경 플라스틱 접시 및 그릇을 관찰한 후 장단점을 이야기해 본다. ▸ 강의주제 2: 밀랍 랩 만들기 [실험2] 밀랍 랩 만들기 1. 프라이팬을 달궈준다 2. 달궈진 프라이팬에 면으로된 천을 올려준다. 3. 면으로 된 천 위에 고체 밀랍을 올려준다. 4. 녹은 밀랍(약 60도에서 녹음)이 천에 골고루 스며들도록 젓가락으로 밀랍을 움직여준다.(약불로 온도 유지) 5. 5분 정도 말려준다 6. 친환경 밀랍 랩으로 음식을 포장해 본다 7. 밀랍 랩의 사용 후, 장단점을 이야기한다. ▸ 평가 : 미세플라스틱의 위험성에 대한 과학적 대책 배움정리 ( 5분) ▸ 정리 : 지속가능한 플라스틱 순환경제을 정착시킬 수 있는 아이디어 토론 4 / 4 수업자료 및 유의점 

STEM+I 생각교실 운영 사업 교육 프로그램 2022 물의 구조는 어떻게 생겼을까? 경북대학교 과학영재교육원 2022년 STEM+I 생각교실 운영 사업 교육 프로그램 프로그램 개요 기관명 경북대학교 과학영재교육원 프로그램명 주요 과목 관련 과목 STEM+I 요소 구분 (신규/수정보 완) 물의 구조는 어떻게 생겼을까? 과학 수학,정보, 기술/공학 S, M 신규 주요 적용 학년 1 개발차시 5 주요 단원 중학교 1학년 5. 물질의 상태 변화 관련 단원 기하, 도형 적용 지역 보조 주 개발자명 개발자 이 프로그램에서는 공학적 설계를 기반으로 물의 구조에 대한 문제해결 프로젝트를 수행하기 위해 물질의 상태 변화, 기체의 성질에 대한 탐구를 수행한다. 학습한 개념과 원리를 적용하여 조건에 적합한 물의 구조 대한 아이디어를 협의하고 3D 디자인 소프트웨어를 활용하여 설계를 실시할 수 주요 수업 개요 있다. 모둠별 협의를 통해 최선의 안을 도출하여 협업을 통해 물의 구조 의 특성 관련 실험을 직접 설계한다. 설계한 실험을 수행하고, 실험 결과 를 발표(설계 과정, 산출물의 차이점, 장단점 등)하는 과정을 통해 학습한 개념이 어떻게 적용되어 문제가 해결되는지를 이해하고 학생들 간에 서로 공유한다. 차시별 1차시 얼음과 수증기는 같을까? 2차시 물의 구조 설계하기 3차시 물의 수소 결합으로 인한 현상 탐구하기 4-5차시 물과 에탄올의 차이는 무엇일까? 주요내용 (키워드 위주) [ STEM+I 생각교실 교육 프로그램 ] 차 시 1 얼음과 수증기는 같을까? ■ 학습 목표 1. 고체, 액체, 기체의 특징을 설명할 수 있다. 2. 물질의 세 가지 상태를 입자 모형 시뮬레이션을 이용하여 표현할 수 있다. ■ 주요 학습 개념 초등학교 때 학습한 내용을 띵커벨을 이용하여 점검해봅시다. <접속코드> 띵커벨-QR코드 ■ 학생 활동지 해설 [ 탐구활동 및 개념학습] 1. 물의 세 가지 상태를 확인해봅시다. - 세 가지 상태는 우리 눈에 어떤 상태로 보일까요? 얼음 물 ▶ 고체 상태임 ▶ 액체 상태임 ▶ 모양이 일정함 ▶ 모양이 일정하지 않고 흐르며 ▶ 손으로 잡을 수 있고 차가우며 담는 그릇에 따라 변함 단단함 ▶ 손으로 잡을 수 없음 수증기 ▶ 기체 상태임 ▶ 모양이 일정하지 않고 눈에 보 이지 않음 - 얼음이 녹기 전과 녹은 후의 부피(물의 높이)와 무게 변화 관찰하기 부피(물의 높이) 녹기 전 무게(g) 녹은 후 녹기 전 녹은 후 13.0 13.0 실험 결과 알 수 있는 점 얼음이 녹으면 부피는 줄어들지만 무게는 변하지 않음 - 7 - 차 시 2 물의 구조 설계하기 ■ 학습 목표 1. 고체와 액체 사이에서 일어나는 상태 변화를 시뮬레이션으로 나타내고, 상태 변화가 일어나도 물질의 성질은 변하지 않음을 설명할 수 있다. 2. 다른 액체와 달리 물의 상태 변화에서만 관찰할 수 있는 특징을 시뮬레이션을 이용하여 관찰하고, 그 이유를 Tinkercad를 활용하여 탐구한다. ■ 주요 학습 개념 물질의 세 가지 상태를 입자 모형으로 표현하기 ■ 학생 활동지 해설 [ 예상해보기 ] 1. 물의 분자 구조를 확인해봅시다. - 물의 분자는 어떻게 생겼을까요? 다음 시뮬레이션을 이용하여 그려봅시다. <접속코드> 자바실험실-QR코드 학생 예시 - 10 - 차 시 물의 수소결합으로 인한 현상 탐구하기 3 ■ 학습 목표 1. Tinkercad를 활용한 공학적 설계를 적용하여 문제를 해결할 수 있다. 2. 주어진 문제를 해결하기 위한 아이디어 협의 및 산출 과정에서 의사소통과 협력적 태도를 함양한다. ■ 주요 학습 개념 수소 결합으로 인한 물의 표면장력 ■ 학생 활동지 해설 [ 예상해보기 ] 1. 물이 든 봉지에 뾰족한 막대를 끼우면 어떤 일이 일어날까요? <참고영상> EBS-과학실험 학생 답안 예시 뾰족한 막대 사이로 물이 샐 것이다. 구멍이 뚫려서 물이 샐 것이다. 막대가 구멍을 막아서 물이 새지 않을 것 같다. [ 탐구 활동 및 개념 학습 ] 1. 다음 실험을 탐구해보고, 이 실험의 결과와 이런 결과가 나온 이유에 대해 작성해봅시다. 물 안의 클립 동전 위에 물방울 쌓기 - 14 - 새지 않는 비닐봉지 차 시 4-5 물과 에탄올의 차이는 무엇일까? ■ 학습 목표 1. 가설을 설정하고 기초 실험 도구를 활용하여 가설을 증명하기 위한 실험을 설계할 수 있다. 2. 물, 에탄올의 가열 곡선을 GeoGebra를 이용하여 작성하고, 끓는 점을 찾을 수 있다. 3. 물, 에탄올의 끓는 점의 온도 차이를 물의 구조를 이용하여 설명할 수 있다. ■ 주요 학습 개념 상태 변화 할 때 열에너지의 출입과 입자 배열의 변화 ■ 학생 활동지 해설 [ 탐구활동 ] 물과 에탄올의 온도 변화에 따른 입자를 시뮬레이션을 이용하여 관찰하기 <접속코드> 자바실험실-QR코드 ※ 중요! 실제 실험 기구를 이용한 탐구 시 유의 사항을 선생님의 설명을 잘 듣고 적어봅시다! 아래 참고 영상 및 실험 안전 영상 활용 ■ 실험 전 5분 안전 교육 및 실험 조작 디딤 영상 [대구창의융합교육원] 과학실험-기초조작능력 향상 교육자료 https://bit.ly/dge_heat https://bit.ly/dge_flask - 17 - https://bit.ly/dge_cobalt