STEM+I 생각교실 운영 사업 교육 프로그램 2022 맹꽁이를 보호하라! 경북대학교 과학영재교육원 2022년 STEM+I 생각교실 운영 사업 교육 프로그램 프로그램 개요 기관명 주요 과목 관련 과목 (신규/수정보 완) 과학영재교육원 프로그램명 맹꽁이를 보호하라! 과학/ 생명과학 수학 기술/정보 STEM+I S, T, M, 요소 I 주요 적용 학년 구분 경북대학교 주요 단원 관련 단원 신규 중3, 고1, 고2 개발차시 6 과학_생물의 다양성_[9과 03] 생명과학Ⅰ_생태계와 상호작용_[12생과Ⅰ05] 수학_확률과 통계_[9수05]/[10수학05] 정보과_자료와 정보_[9정02]/[12정보02] 적용 지역 보조 주 개발자명 개발자 전국적으로 분포하지만 멸종 위기에 처해 있는 맹꽁이에 대해 알아본다. 주요 수업 개요 생물학자가 맹꽁이를 연구하는 방법을 알아보고, 자료를 이용해 수학적 으로 맹꽁이 개체수를 추정하는 활동을 수행한다. 학생들이 모은 정보를 활용하여, 전자책 만들기 프로그램을 이용하여 맹꽁이 보호 E-BOOK을 직접 제작함으로써 맹꽁이를 보호하는 활동을 시작한다. 홍보 차시 차시별 주요내용 키워드 1차시 생물다양성, 맹꽁이, 생태적 특징, 생태적 특징 2차시 개체수, 포획 및 재포획, 비례식, 일차함수, 좌표 3차시 일차함수, 지오지브라, 그래프, 비례 관계, 오차 4차시 e-Book, 맹꽁이 특성 (키워드 위주) 5차시 전자책, 환경 보호 6차시 [ STEM+I 생각교실 교육 프로그램 ] 차 시 1 맹꽁이는 왜 멸종위기 동물이 되었을까? ■ 학습 목표 • 맹꽁이 보호에 관한 관심을 가진다. • 생물다양성의 중요성을 인식할 수 있다. • 생물의 특성을 이해하는 것이 생물을 지키는데 중요하다는 점을 이해할 수 있다. ■ 주요 학습 개념 • 생물다양성, 맹꽁이, 형태적 특징, 생태적 특징 ■ 학생 활동지 해설 1. [문제 상황] 맹꽁이에게 무슨 일이 일어나고 있을까? 가. 맹꽁이는 왜 위험에 놓였나? 관련 동영상 자료: [정브르] 참혹한 현장에서 맹꽁이 구출 대작전 - https://youtu.be/pURvVzLmJnU - https://youtu.be/oZLga_7vuZw [뉴스 자료] - https://youtu.be/nfIPH6b35BY - https://youtu.be/8K0pF7El2nY 나. 양서류에는 어떤 멸종위기 야생동물이 있나요? ▸멸종위기 야생동물 1급: 수원청개구리 ▸멸종위기 야생동물 2급: 고리도룡뇽, 맹꽁이, 금개구리 다. 맹꽁이 보호를 위해 나는 무엇을 할 수 있을까? 맹꽁이에 대해 알아야 맹꽁이를 보호할 수 있다. 맹꽁이 보존 홍보 활동이 필요하다. 맹꽁이 번식기간 이동을 도우자. - 맹꽁이에 대해 알아보고 맹꽁이 보호에 어떤 노력을 할 수 있을지 알아보자. - 7 - 차 시 2 맹꽁이를 어떻게 연구하고 있을까? ■ 학습 목표 • 개체군 크기 추정이 필요한 이유를 설명할 수 있다. • 개체군 조사 방법을 설명할 수 있다. • 개체군 크기를 피터슨 법 및 차프만 법으로 구할 수 있다. ■ 주요 학습 개념 • 개체수, 포획 및 재포획, 밀도, 비례식, 피터슨 법, 차프만 법 ■ 학생 활동지 해설 1. [조사 활동] 연구원의 연구 활동 알아보기 가. 개체군이란? 개체군은 특정 지역에 특정 시기 서식하는 특정 종의 크기가 된다. 예) 2022. 대구 대명유수지 맹꽁이 개체군 나. 맹꽁이는 어떻게 잡을 수 있을까요? 관련 동영상 자료: [슬기로운 연구생활 양서류편] 생태계에서 개구리의 역할은 무엇일까? ▸ 직접 포획법: 손으로 직접 잡는 방법 - 장마철 야간 조사 - 소리를 듣거나 실제 눈으로 확인하여 포획하는 방법 ▸ 트랩 포획법: 트랩을 사용하는 방법 - 맹꽁이 출현지 및 이동 예상 경로에 트랩을 설치하고 주기적으로 개체를 포획하는 방법 - 땅속에서 주로 생활하는 맹꽁이를 효과적으로 많이 포획하는 방법 다. 맹꽁이는 어떻게 추적 조사할 수 있을까요? ▸ 포획된 맹꽁이는 물감 같은 액체를 발끝에 칠해 표시한다. ▸ 생태 전문가는 표시한 맹꽁이를 찾아 몸무게, 길이 등을 확인할 수 있다. - 13 - 차 시 3 개체군 크기 추정에 주의할 점은 무엇일까? ■ 학습 목표 • 모의실험으로 개체군 크기를 계산할 수 있다. • 개체수를 추정하는데 발생할 수 있는 통계적 오류를 소프트웨어(지오지브라)를 활용하여 설명할 수 있다. • 멸종위기 야생생물인 맹꽁이의 현황을 판정하기 위해 생태 연구가 필요함을 설명할 수 있다. ■ 주요 학습 개념 • 확률, 지오지브라, 평균, 표준편차, 정규분포 ■ 학생 활동지 해설 1. [모의실험] 실험하기 가. 준비물: 흰색과 검정색 바둑돌, 천 주머니, 계산기 나. 실험 방법 [실험 전 준비] 1) 속이 보이지 않는 천 주머니에 검은색 바둑돌을 100개 이상 넣어둔다. 2) 흰색 바둑돌을 준비한다. ※ 주의 사항: 깨진 바둑돌에 손을 다치지 않도록 유의한다. ※ 수를 알 수 없도록 다른 조에서 주머니를 만들어 건네주는 방법도 가능하다. [실험하기] 1) 구슬이 든 주머니에서 바둑알을 한 움큼 들어낸다. 2) 바둑알 개수를 센다. 3) 그 바둑알 수만큼 흰색 바둑알을 주머니에 넣는다. 4) 주머니에 손을 넣고 바둑알이 잘 섞이도록 여러 번 휘젓는다. 5) 주머니에서 한 움큼 바둑알을 잡아낸다. 6) 검은색과 흰색의 수를 센다. 7) ‘바’의 구슬을 다시 주머니에 넣고 ‘마’를 4번 더 반복한다. [바둑돌 추정하기]    (피터슨 법) ‐ N: 전체 바둑알 수 ‐ r: 실험하기 3)에서 바꿔 넣은 흰색 바둑알 수 ‐ n: 실험하기 6)에서 꺼낸 바둑알 수 ‐ m: 실험하기 6)에서 꺼낸 흰색 바둑알 수 - 18 - 차 시 4 맹꽁이를 보호하기 위해 우리는 무엇을 할 수 있을까? ■ 학습 목표 • Book Creator의 사용 방법을 알 수 있다. • 맹꽁이 보호 활동 홍보용 전자책의 표지를 만들 수 있다. ■ 주요 학습 개념 • e-Book ■ 학생 활동지 해설 1. [디자인 활동] 책 표지 디자인하기 • 책 표지를 개성 있게 디자인해 봅시다. - 22 - 차 시 맹꽁이를 보호하라! 5~6 ■ 학습 목표 • 맹꽁이 보호 활동을 주제로 전자책을 만들 수 있다. • 전자책을 동료와 협력하여 제작할 수 있다. ■ 주요 학습 개념 • 전자책, 환경 보호, 맹꽁이 ■ 학생 활동지 해설 1. [조별 활동] 역할 결정하기 책 제목 ▸맹꽁이를 지켜라! 조 이름 ▸창의적인 이름을 만들게 지도한다. 이름 역할 분담하기 역할 비고 학생 A ▸그림 작가 ▸1, 3, 5 페이지 학생 C ▸스토리 작가 ▸지문 작성 학생 B ▸컨텐츠 검색 2. [실습하기] 스토리보드 완성하기 ▸1페이지 핵심 내용: 표지/ 제목 ▸2페이지 내용: 목차 ▸세부 내용 설명 ▸세부 내용 설명 - 맹꽁이 모습 - 맹꽁이란? - 흥미를 끌 사진 등 제시 - 맹꽁이 서식지 - 맹꽁이가 멸종위기인 이유 - 25 - ▸관련 사진, 영상 ▸출처 관리 

STEM+I 생각교실 운영 사업 교육 프로그램 2022 지속 가능한 발전과 미래를 위한 신재생 에너지 강원대학교 과학영재교육원 2022년 STEM+I 생각교실 운영 사업 교육 프로그램 프로그램 개요 기관명 구분 강원대학교 (신규/수정보 완) 신규 프로그램명 지속 가능한 발전과 미래를 위한 신재생 에너지 주요 과목 통합과학 관련 과목 STEM+I 요소 과학 Ⅲ 화학 Ⅱ S/T/E 주요 단원 관련 단원 주요 적용 학년 고 1 개발차시 5 Ⅸ. 발전과 신재생 에너지 Ⅵ. 에너지 전환과 보존 Ⅳ. 전기 화학과 이용 적용 지역 보조 주 개발자명 개발자 이 프로그램은 에너지 소양 신장을 바탕으로 에너지 전환시대에 요구되는 주요 수업 개요 학생들의 실천적 지식을 함양하고 지속가능한 사회를 선도하는 민주시민 교육을 목적으로 개발되었다. 이 프로그램에서 학생들은 지속가능한 사회 를 위한 에너지 이용과 개발에 관한 탐구를 통해, 신재생 에너지 기술에 대해 과학적으로 이해하고 학생들이 자발적인 실천 계획을 수립하게 된다. 1차시 / 강의 / 신재생에너지의 이해- 신재생에너지의 종류와 특징 2차시 / 탐구 / 연료전지 실험을 통해 연료 전지의 원리, 특징과 장점을 차시별 주요내용 (키워드 위주) 탐구하기 3차시 / 강의 / 연료 전지 기술의 활용 – 연료 전지를 둘러싼 수소 기술에 대한 이해 4차시 / 조사 / 대륙별‧국가별 신재생 에너지 활용방안에 대하여 조사 5차시 / 토론 / 대륙별‧국가별 신재생 에너지 활용방안 발표 및 우리나라에 대한 적용 지속 가능한 발전과 미래를 위한 신재생 에너지 Ⅲ. 교사용 지도서 1차시 신재생 에너지의 이해 [수업 안내] 본 수업에서는 화석 연료의 고갈에 대해 학생들이 직접 탐구함으로서 화석 연료의 대안인 신재생 에너지의 필요성과 종류에 대해 직접 탐구하는 것에 목적을 둔다. 학생들이 주어진 자료를 통해 화석 연료를 사용했을 때의 문제점을 직접 인식하도록 한다. 화석 연료의 대안이 될 수 있는 에너지의 조건에는 무엇이 있어야 하는지 화석 연료의 단점과 비교하여 추론할 수 있도록 한다. 화석 연료의 대안이 될 수 있는 신재생 에너지(태양 에너지, 풍력 에너지, 해양 에너지, 바이오 에 너지, 수소 에너지)의 특징과 장·단점이 무엇이 있을지 예상하게 하고 이를 설명한다. [수업 TIP] 에너지 소비량의 변화 그래프와 주요 에너지 자원의 가채연수 그림을 통해 학생들이 에너지 사용량은 증가하 는 것에 반해 주요 에너지 자원은 고갈되고 있음을 인식할 수 있도록 한다. 앞선 활동에서 학생들이 인식한 점을 토대로 미래의 에너지가 가져야할 조건은 무엇이 있을지 예측하여 적어보고, 답을 제시하여 학생들의 생각을 수정 및 보완해준다. 우리 나라의 신재생 설비 현황을 탐구하며 우리 나라의 신재생 에너지 현황을 인식하고 신재생 에너지 에는 무엇이 있는지 인식할 수 있도록 한다. 만약에 화석 연료가 없어진다면? 다음은 전 세계 에너지 소비량의 변화와 주요 에너지 자원인 화석 연료의 가채 연수(2016년 기준)를 나타낸 것이다. | 160 | 지속 가능한 발전과 미래를 위한 신재생 에너지 2차시 수소 연료 전지 탐구 [수업 안내] 탐구 실험을 통해 수소 연료 전지의 작동 원리를 확인한다. 연료 전지의 재료로 사용되는 산소와 수소가 친환경적인 방법으로 생산되며, 에너지를 만든 후에 생성된 물질 또한 친환경적인 물질이라는 것을 확인하도록 한다. 생각열기 동영상 : https://www.youtube.com/watch?v=pUQkBOIt0KM 연료 전지 탐구 실험 동영상 : https://www.youtube.com/watch?v=jheP19dVGvU 태양광 패널을 통해 생산된 전기로 수전해를 일으키고, 이렇게 분해된 수소를 연료로 사용하도록 설계된 연료 전지를 사용하여 재생 에너지 사이의 관계를 이해하도록 한다. 연료 전지의 작동 원리를 과학적으로 설명하고 이해하도록 한다. [수업 TIP] 실험 장치를 설치해 기체를 발생시킬 때 발생되는 기체의 비율을 관찰하기 위해 튜브를 연결할 때 올바른 곳에 연결하여 탐구를 진행할 수 있도록 한다. 태양 전지를 연결한 후와 전기 모터에 연결했을 때의 기체 저장 실린더의 변화를 유의 깊게 관 찰하여 기록할 수 있도록 한다. 태양 전지에서 전선을 분리한 후에 전기 모터에 전선을 연결할 때 연결하자마자 프로펠러가 돌아 가기 때문에 초시계를 준비한 뒤에 프로펠러가 돌아가기 시작했을 때 바로 측정을 시작할 수 있도록 한다. 수소 기체와 산소 기체가 소모되며 프로펠러가 돌아간 것을 언급하며 연료 전지가 어떤 원리로 작동하는 것일지 과학적인 결론을 도출할 수 있도록 촉진한다. | 168 | 교사용 지도서 3차시 연료 전지 기술의 활용 [수업 안내] 생각 열기 동영상 1 : https://www.youtube.com/watch?v=q-VWWD80atc 생각 열기 동영상 2 : https://www.youtube.com/watch?v=rXjfnb9MT_Q 연료 전지의 재료인 수소를 생산하는 여러 가지 방법 중에서 그린 수소 방법으로 수소를 만드는 것의 필요성을 이해하도록 한다. 그린 수소를 만들기 위해서는 다양한 재생 에너지의 개발이 필요함을 설명한다. 연료 전지의 저장과 수송에 있어서 액체 수소 저장 기술 개발의 필요성을 인지할 수 있도록 한 다. [수업 TIP] 현재 연료 전지 사용에서의 문제점이 수소가 부족한 것이며 수소 생산량이 증가해야 함을 학생들 이 인지할 수 있도록 한다. 수소 기체를 만드는데 있어서 그레이 수소와 그린 수소의 차이점을 인식하고 그린 수소로 수소를 만들어야 함을 인식하게 한다. 그린 수소로 수소를 개발함에 있어서 결론적으로 신재생 에너지의 개발 및 확보가 중요하며 신재 생 에너지를 연구해야 하는 필요성을 인지할 수 있게 한다. 수소 사용을 위한 미래의 과제 수소 연료 전지 활용 분야(좌) 및 수소 생산 방법(우) 출처 : 포스코 뉴스룸 | 179 | 교사용 지도서 4/5차시 국가별 신재생 에너지 활용 방안 [수업 안내] 4차시 수업에서는 모둠별로 대륙 또는 나라를 정해 해당 나라의 신재생 에너지 활용 현황에 대 해 조사한다. [생각 열기 영상] https://www.youtube.com/watch?v=eqfneevsKTY http://www.danbinews.com/news/articleView.html?idxno=20945 5차시 수업에서는 국가별 신재생 에너지 개발 현황 및 계획을 모둠별로 발표한다. 활용 현황을 조사하며 국가별 신재생 에너지 개발은 국가의 지리·지형·기후 환경에 영향을 받음 을 알아낼 수 있게 한다. 모둠별 발표를 들으면서 국가별 신재생 에너지 개발의 공통점을 확인할 수 있게 한다. 우리나라의 지형적 특징을 보면서 신재생 에너지를 어떻게 개발할 수 있을지 알아본다. [수업 TIP] 모둠별 조사는 개인 휴대폰이나 태블릿 PC를 가지고 직접 조사할 수 있도록 한다. 모둠 활동을 통해 국가별 신재생 에너지 사용현황 및 개발 계획을 조사하며 신재생 에너지의 활용 및 개발은 지리·지형·기후 환경에 영향을 받음을 관찰할 수 있도록 촉진하는 질문을 제공한다. 모둠 활동에 대한 동료평가를 이용하여 모둠 활동을 촉진할 수 있도록 한다. 그 후에 우리나라의 지형을 생각하며 신재생 에너지 활용 현황과 우리나라의 신재생 에너지 개발의 미 래에 대해 생각해 볼 수 있도록 한다. 친환경 에너지 도시, 베드제드(BedZED) 영상 베드제드 마을에서는 어떠한 방법으로 탄소 중립을 실천하고 있었나요? - 옥상에 태양광과 목재 펠릿 발전을 활용해 자체적으로 전기를 공급하고 있다. 옥상에 잔 디를 설치하여 빗물을 흡수해 저장하고 물을 재활용 한다. 많은 창문을 활용해 채광을 높이고 단열 효과를 얻는다. 우리 나라 혹은 도시에서 탄소 중립을 실천하기 위한 방법에는 무엇이 있을까요? - 우리 나라에서도 옥상에 태양광 발전기를 설치하여 전기를 생산할 수 있고, 대관령의 풍 력 발전이나 갯벌의 조석 간만의 차이를 이용하여 해양에너지를 생산하는 등 다양한 발 전 방법으로 탄소 중립을 실천할 수 있다. | 191 | 

STEM+I 생각교실 운영 사업 교육 프로그램 2022 줄기세포란 무엇일까? 강원대학교 과학영재교육원 2022년 STEM+I 생각교실 운영 사업 교육 프로그램 프로그램 개요 기관명 관련 과목 STEM+I 요소 주 개발자명 주요 수업 개요 (신규/수정보 완) 과학영재교육원 프로그램명 주요 과목 구분 강원대학교 부설 신규 줄기세포란 무엇일까? 과학3 생명과학 Ⅱ S 주요 적용 학년 개발차 시 주요 단원 Ⅴ. 생식과 유전 관련 단원 Ⅵ. 생명공학 기술과 인간 생활 중3 5차시 적용 지역 보조 개발자 본 프로그램을 통해 습득한 다양한 줄기세포 관련 기초 지식을 활 용하여 줄기세포의 윤리적인 문제, 각 줄기세포 별 장점 및 단점에 따른 사용용도, 그리고 각각의 단점에 대한 극복방안 등 여러 제반 사항에 대한 활발한 토론을 진행하고 다양한 조직유래 줄기세포를 관찰해 봄으로서 줄기세포 기반 재생의료에 대한 이해도를 높임. 차시별 주요내용 (키워드 위주) 차시 주요내용 1차시 다양한 줄기세포의 종류 및 특성 이해 2차시 플라나리아의 재생능력관찰 (실습) 3차시 플라나리아의 재생능력관찰 (실습) 4차시 줄기세포 연구의 역사 그리고 미래 5차시 다양한 줄기세포의 확립, 배양, 그리고 기능 조절 교사용 지도서 Ⅲ. 교사용 지도서 1차시 다양한 줄기세포의 종류 및 특성 이해 [수업 안내] 일반인들은 줄기세포의 다양한 종류 및 기능에 대한 전문 지식이 부족하여 막연히 모든 난 치성 질환을 줄기세포로 치료할 수 있을 것이라는 환상을 갖기 쉬움. 따라서, 줄기세포의 다양한 종류 및 특성을 올바르게 이해함으로써 본 수업을 통해 막연한 환상이 아닌 줄기세 포 치료제에 대한 바람직한 이해를 갖도록 함. [수업 TIP] 참고자료를 통해 교수자가 알고 있는 여러 줄기세포 기반 난치성 질환의 치료 사례를 소개 함으로써 학습자의 이해를 돕도록 자연스럽게 동기를 부여함. 성체, 배아, 유도만능 줄기세포 각각의 장점 및 단점을 구체적인 예를 들어 설명함으로써 학습자들이 관련 내용을 습득할 수 있음. 휴대폰이나 태블릿을 이용하여 다양한 전문사이트 검색함으로써 활발한 토론이 이루어지게 함. ⦁ 줄기세포란 무엇인지 이해할 수 있다. ⦁ 다양한 줄기세포의 종류 및 특성을 이해할 수 있다. ⦁ 윤리적 측면에서 배아줄기세포 사용에 대한 자신의 의견을 발표할 수 있다. 미래의학기술로 난치성 질환을 치료할 수 있을까? 생생개념영상 (출처: https://www.youtube.com/watch?v=mCRbqfTuU40) 최근 전세계적인 노령화로 인해 여러 난치성 질환이 급격히 증가하고 있다. 여러 미래의학기 술 중 ‘줄기세포 기술’이 치료제로 활용될 수 있을까? 또 그렇게 생각한 이유는 무엇인가? | 33 | 줄기세포란 무엇일까? 2/3차시 플라나리아를 활용한 줄기세포 재생 능력 관찰 실험 [수업 안내] 학교 실험실 환경에서 줄기세포를 활용한 실험을 진행하는 데에 한계가 있음. 따라서 플라 나리아를 활용하여 간접적으로 줄기세포의 재생 능력을 확인하고자 함. 플라나리아의 조직 재생 실험을 통해 손상된 조직의 재생에 있어 줄기세포의 중요성을 실 제 관찰하고 줄기세포에 대한 흥미를 유발함. [수업 TIP] 인간의 체내에 줄기세포는 0.01~0.001% 극미량 존재하므로, 인간 조직 및 장기 손상 시 재 생 능력이 극히 제한적임. 그러나 플라나리아는 체내에 줄기세포의 일종인 네오블라스트 (neoblasts)가 약 30% 존재하므로 극단적인 재생 능력을 보임. 생물을 활용한 실험이므로 생명윤리를 강조하여 실험과정을 안내함. ⦁ 플라나리아를 활용한 실험을 통해 줄기세포의 재생 능력을 관찰할 수 있다. ⦁ 외부 요인(온도, 빛, 오염도)이 플라나리아의 재생 및 성장 능력에 미치는 영향을 관찰할 수 있다. 어디서 ‘플라나리아’를 볼 수 있을까? 생생개념영상 (출처: https://www.youtube.com/watch?v=U3-RglTHKd4) 여름 계곡에서 놀다 바위 밑에서 발견했던 플라나리아를 떠올려보자. 생김새와 움직임을 생각나는 대로 표현해보자! | 40 | 줄기세포란 무엇일까? 4차시 줄기세포 연구의 역사 그리고 미래 [수업 안내] 줄기세포 용어의 기원, 다양한 종류의 줄기세포 연구의 역사 등을 이해하면서 줄기세포 연 구에 흥미를 갖는 동시에 미래에 줄기세포 연구가 나아가야 할 지향점을 제시함. 여러 줄기세포 연구자의 선구자들의 도전적인 실험 정신을 이해함으로써 과학에 대한 흥미 를 고취시키는 것은 물론 학생들에게 과학자의 꿈과 희망을 심어줌. [수업 TIP] 학생들에게 다양한 줄기세포 연구의 역사를 설명하고, 줄기세포 발견에 대한 다양한 비하 인드 스토리를 학생들에게 이야기함으로써 줄기세포 연구에 흥미를 유발시킴. 학생들이 알고 있는 유명한 과학자와 줄기세포 관련 과학자를 ‘고피쉬’와 같은 보드게임 방식으로 활동적인 수업을 진행함. 미래에 줄기세포 연구가 지향해야 할 방향을 제시하고 활발한 토론을 유도함. ⦁ 줄기세포 연구의 역사를 이해할 수 있다. ⦁ 미래에 줄기세포 연구가 나아가야 할 지향점을 제시할 수 있다. 줄기세포 연구는 어떤 방식으로 진행되어 왔을까? 내가 가장 존경하는 과학자는 누구인가? 또 그 이유는 무엇인가? ‘줄기세포’는 어떤 의미일까? 설마 내가 아는 식물의 ‘줄기’?! | 48 | 줄기세포란 무엇일까? 5차시 다양한 줄기세포의 확립, 배양, 그리고 기능 조절 [수업 안내] 핸드폰이나 태블릿을 이용해 전문사이트를 검색함으로써 다양한 종류의 줄기세포 확립 방 안에 대한 정보를 검색하고 이를 비교 분석함으로써 어떤 종류의 줄기세포가 상대적으로 쉽게 확립할 수 있고 특정 치료 목적으로 사용하기도 용이할 것인가에 대한 정보를 습득 함. 각각의 줄기세포들을 어떻게 분리 및 확립되는지에 대한 세부 내용을 학생들에게 숙지시킴 으로써 각 줄기세포의 특징 및 종류의 따른 장점 및 단점을 쉽게 이해하도록 함. 배아줄기세포, 유도만능줄기세포, 성체줄기세포는 각각의 장점 및 단점을 보유하고 있음. 따라서 연구자들은 고유의 장점을 극대화하고 단점을 제어하기 위해 다양한 방식의 줄기세 포 기능 조절 연구를 활발히 진행하고 있음. 따라서 각 다양한 문헌 검색을 통해 줄기세포 종류에 따라 어떤 방식의 기능 조절 연구가 이루어지고 파악함과 동시에 각각의 기능 조절 방식의 장/단점에 대해 활발한 토론을 진행함. [수업 TIP] 각각의 줄기세포를 어떻게 분리하거나 확립시키는지에 대한 전문지식 수준의 정보에 초점 을 두기보다는, 대략적으로 어떠한 과정을 거쳐 만들어진다는 정도의 정보를 제공함으로써 학생들에게 줄기세포 제작의 이해도를 높임. 다양한 줄기세포 기능 조절 연구에 대해 학생들에게 강의하기 앞서 각 줄기세포들이 지니 고 있는 극복해야 할 고유의 단점을 먼저 제시하고 학생들에게 어떠한 방향으로 기능 조절 연구가 이루어지는 것이 바람직한가에 대해 추론을 유도함. ⦁ 특정 줄기세포를 분리하고 확립하는 방법을 이해할 수 있다. ⦁ 줄기세포의 기능 조절 수단을 비교하여 이해할 수 있다. 실제 줄기세포는 어떤 방식으로 분리되어 사용되고 있을까? 지금까지 배운 줄기세포 중 분리가 가장 쉬운 줄기세포는 무엇일까? | 56 | 

STEM+I 생각교실 운영 사업 교육 프로그램 2022 전자기유도 가천대학교 과학영재교육원 2022년 STEM+I 생각교실 운영 사업 교육 프로그램 프로그램 개요 구분 기관명 가천대학교 프로그램명 (신규/수정보완 ) 신규 전자기 유도 주요 과목 과학, 수학 주요 단원 관련 과목 공학 관련 단원 Science: 전기와 주요 적용 학년 중2,3 개발차시 4 1단원 전기와 자기 2단원 전류와 자기장 자기, 전자기 유도 STEM+I 요소 Technology: 전자기기, 신재생 에너지, 무선충전 적용 지역 Engineering: 전기 회로 Mathematics; 변화량, 변화율, 기초 미적분 보조 주 개발자명 개발자 Ÿ 전기와 자기적 현상에 대한 이해를 바탕으로 전자기 유도 현상에 대하 여 알아본다. 주요 수업 개요 Ÿ 전자기 유도 현상을 이해하고 이를 이용한 장치들의 원리를 알아본다. Ÿ 무선 충전 장치를 제작하여 전자기 유도 현상을 체험하고, 발전기의 원 리를 이해한다. Ÿ 도체와 자석의 상대적 운동에서 전자기 유도에 의한 자기저항력과 자 석의 운동 특징을 알아본다. 1차시: 전기와 자기적 현상과 그 특징 이해하기 2차시: 전자기 유도 현상과 이를 이용한 장치 및 발전기의 원리를 알아본 차시별 다. 주요내용 (키워드 위주) 3차시: 무선 충전 장치를 제작하고 그 작동원리를 알아봄으로써 전자기 유 도 현상을 이해한다. 4차시: 전자기 유도에 의한 자기저항력의 원리와 특성에 대하여 알아본다. ◈ 전하와 전기력         _ +       + +   https://phet.colorado.edu/ko/simulations/faradays-law ◈ 전자기 유도 • 고리를 통과하는 자기선속 =(고리의 단면적)ⅹ(고리를 통과하는 자기장 세기) • 고리를 통과하는 자기선속이 변화할 때 고리에 기전력이 유도되어 고리에 전류가 흐른다 • 유도되는 기전력의 세기는 고리를 통과하는 자기선속의 시간에 대한 변화율에 비례한다 유도기전력∝ 유도전류 유도전류 자기선속의 변화량   변화에 걸린 시간 • 유도기전력의 방향은 자기선속 변화를 억제하는 방향 → ‘렌츠의 법칙’ ◈ 무선충전 원리 탐구 https://www.youtube.com/watch?v=u_pCCsN-L8Y ◈ 유도전류 측정 https://phet.colorado.edu/ko/simulations/faradays-law https://phet.colorado.edu/ko/simulations/faradays-law ◈ 맴돌이 전류와 자기 저항력 고리를 통과하는 자속 감소 고리를 통과하는 자속 증가 S N S N S N > > > > S 맴돌이 전류 (Eddy currents) N > > > > 유도전류 도체판 

STEM+I 생각교실 운영 사업 교육 프로그램 2022 빛이 알려주는 정보-스펙트럼 가천대학교 과학영재교육원 2022년 STEM+I 생각교실 운영 사업 교육 프로그램 프로그램 개요 구분 기관명 가천대학교 프로그램명 신규 (신규/수정보 완) 빛이 알려주는 정보-스펙트럼 주요 과목 과학, 수학 관련 과목 공학 주요 적용 학년 개발차 중2 시 주요 1단원 파동 단원 2단원 빛의 스펙트럼 4 관련 단원 Science: 진동과 파동. 빛 의 특성과 스펙트럼 Technology: 빛을 관측 STEM+I 요소 하는 방법 적용 Engineering: 빛이 보내 지역 주는 정보 Mathematics; 빛이 보내 주는 정보 분석과 해석 보조 주 개발자명 개발자 Ÿ 파동 현상에 대한 이해를 바탕으로 우리가 주변에서 인식하는 파동은 어떤 것이 있으며 그 중요성을 이해할 수 있다. 주요 수업 개요 Ÿ 우리가 인식하는 파동은 우리에게 무엇을 알려주는지 알아봄으로써 파동 현상의 인식을 넘어 현상의 의미를 생각할 수 있다. Ÿ 다양한 진동수 영역의 파동이 가지고 있는 정보들을 해석하고 이해함 으로써 과학 분야와 기술, 공학 분야에 대한 진로 방향을 탐색해 볼 수 있다. 1차시: 파동과 빛(전자기파)의 특성 이해하기 차시별 주요내용 (키워드 위주) 2차시: 빛의 스펙트럼과 스펙트럼이 알려주는 정보 알아보기 3차시: 스펙트럼 분광기 제작 및 다양한 광원의 스펙트럼 관찰하기 4차시: 광원의 종류에 따른 스펙트럼의 특징과 알 수 있는 정보 해석하 기 •빛 → 빛을 보여주는 물체에서 나오는 것 (라부아지에) 화학원론 (1789) 파 동 가시광선 파장 진폭 • 진동수 (

STEM+I 생각교실 운영 사업 교육 프로그램 2020 옴의 법칙, 옴총 쉽다! 인천대학교 과학영재교육원 2020년 STEM 생각교실 운영 사업 교육 프로그램 프로그램 개요 기관명 인천대학교 과학영재교육원 프로그램 옴의 법칙, 옴총 쉽다! 이름 주요 과목 중2 관련 단원 과학 관련 과목 수학2 관련 단원 STEM 요소 S, M 지역 개요 차시별 식의 계산 개발자 LED 회로 아트와 팝업 학습지를 통해 옴의 법칙과 저항의 연결의 과학적 원리를 재밌게 터득할 수 있다. 다양한 활동식 수업을 통해 과학적 탐구력뿐만 아니라, 수학적 사고력을 신장시킬 수 있다. 1차시 주의 집중을 위한 도입 2차시 수업의 목표 설정 3차시 기초 학습 4차시 심화 학습 주요내용 (키워드 위주) 유리수와 순환소수 보조 주 개발자 주요 수업 전기와 자기 8. 옴의 법칙, 옴총 쉽다! 교재명 관련 교과 (단원) 옴의 법칙, 옴총 쉽다! 중학교 2학년 과학 (Ⅱ. 전기와 자기) 중학교 2학년 수학 (Ⅰ. 수와 식) ⚬ LED 회로 아트를 통해 예술적으로 회로를 직접 설 계하며 어려운 과학 개념의 장벽을 낮출 수 있다. ⚬ 팝업 학습지를 이용하여 옴의 법칙과 저항의 연결 교육 목적 의 어려운 수학적 계산에 대한 학생들의 문제해결력 및 흥미를 유발할 수 있다. ⚬ 전기 관련한 직업을 소개함으로써 자신의 진로에 대해 고민하고, 과학 학습의 필요성을 깨달을 수 있다. ⚬ LED 회로 아트와 팝업 학습지를 통해 옴의 법칙과 저항의 연결의 과학적 원리를 재밌게 터득할 수 있다. 교육 목표 ⚬ 다양한 활동식 수업을 통해 과학적 탐구력뿐만 아 니라, 수학적 사고력을 신장시킬 수 있다. 교수학습 방법 n o n o o o o o o o o 강의 반복 연습 및 암송 직접 교수 책략기반 교육 내용영역에서 도움을 받는 교수 그래픽 조직체 (Graphic Organizer) 코칭 개념 달성 시네틱스 (Synectics) 실연/모델링 소크라테스식 질문 - 1 - n o n o o o n o o o 시각화 역할 놀이 협동학습 모의 재판 시뮬레이션 탐구기반 학습 문제해결 및 문제기반 학습 그림자 경험 (shadowing experience) 사사제 (Mentorship) 독립 연구 2. 교재 양식 인천대학교 과학영재교육원 Incheon Science Elite Program Tel: 032-835-4971~3, Fax: 032-835-4976 [심화] - 교사용 교재 - 옴의 법칙, 옴총 쉽다! 교재개발자 : 옥련중학교 교사 표민희 개발년도 : 교육 대상 : 중등 공통과정 온라인교재 수업 시간 : ( 총 4 시간 ) 2021 학년도 < 교재 요약 > LED 회로와 팝업 학습지를 통해 옴의 법칙과 저항의 연결에 대한 물리적 원리 및 수학적 계 산 문제를 재밌게 해결할 수 있도록 구성 ▢ 관련 분야 및 내용 교과 분야 과학(물리) 내용 전기(옴의 법칙, 저항의 연결) 회로 연결 요소 S 수학 수와 식 M 미술 LED 회로 아트 A 진로 전기와 관련된 직업 탐색 - 2 - Ⅰ. 수업을 준비하며 1. 수 업 의 도 과학 교과는 동일한 주제의 내용, 핵심 아이디어(정수)를 모든 학년에서 동일하게 다루도록 조 직되는 경우가 많다. 다만, 학년이나 수준이 올라갈수록 더욱더 상세해지고 난이도가 높아지는 계열성을 갖고, 수직적으로 교육과정이 조직되어 있다. 따라서 중등 교육과정에서 과학적 개념 및 원리에 대한 정확한 이해가 이뤄지지 않는다면 상위 교육과정으로 올라갈수록 어렵게만 느 껴져 ‘과학은 어렵고 복잡한 학문’으로 생각하며 포기하는 경우가 발생한다. 중학생을 대상으로 설문조사를 한 결과 중학교 2학년 1단원인 ‘전기와 자기’ 단원을 가장 어 려워함을 알 수 있었다. 특히 옴의 법칙과 저항의 연결부분에서 물리적 원리와 수학적 사고력 을 함께 융합하여 이해해야 하는 부분에서 가장 많은 학생이 좌절하기 시작함을 알 수 있었다. 물리적 원리를 이해했다고 생각한 학생이 막상 관련 문제를 풀면 수학적 사고력 및 계산 능력 이 부족해 어려움을 겪고, 수학적 계산 능력에 자신 있다고 생각한 학생은 물리적 원리를 이해 하지 못해 역시 어려움을 겪고 있었다. 따라서 이 부분에 대한 학생들의 올바른 이해가 필요해 보인다. 또한, 전기 회로는 물리학뿐만 아니라 전기, 전자 등 공학 계열 등에서도 가장 기초가 되는 개 념이다. 특히 다양한 전기 소자가 전선으로 연결되어 어떻게 상호작용하느냐에 따라 완전히 다 른 결과물을 얻을 수 있다. 전기 회로에서 다루는 전류, 전압, 전기 저항과 이들 사이의 상호 관계인 옴의 법칙은 물리학에서 매우 중요하게 다루는 개념이다. 아래 표에서 볼 수 있듯이 중 학교에서 배운 개념이 고등학교 물리학Ⅰ, Ⅱ에서 심화되어 나온다. 따라서 옴의 법칙에 대한 과학적 원리를 올바르게 이해하고, 수학적 사고력을 바탕으로 계산 적 문제 풀이에도 쉽게 응용할 수 있도록 수업을 구성하는 것에 필요성을 느껴 이 교재를 개 발하게 되었다. 2. 수 업 주 안 점 전기와 자기에 대한 어려운 물리적 개념이 많이 등장하고, 수학적 계산 능력과 사고력도 필요 하므로 일반 설명 및 강의식으로 진행할 경우 학생들의 집중도가 현저히 떨어질 수 있다. 따라 서 전류계, 전압계 같은 큰 기구들 말고 개별적으로 쉽게 만들 수 있는 아기자기한 LED 회로 (아래 추가 설명 참조)와 팝업 학습지를 활용하여 학생들의 흥미를 유발하고 적극적으로 참여 하도록 구성되어 있다. 머릿속으로만 이해하는 것이 아닌 눈으로 보며 손으로 쓰는 ‘오감’을 이 용한 학습이 일어나도록 구성하여 ‘해야만 하는’ 실험이 아닌, ‘하고 싶은’ 활동이 가미된 수업 이 되도록 한다. 또한, 코로나 19 위기 상황에 걸맞게 모둠 활동이 아닌 개별적으로 진행할 수 있도록 수업을 설계하였다. - 3 - Ⅲ . 본 시 교 수 학 습 전 략 (전 개 과 정 ) 1. 1차 시 전 개 과 정 1) 본 시 수 업 의 흐 름 활동 학습 단계 형태 도입 상황 제시 교수-학습 활동 내용 및 주안점 • 동기유발 - 일상생활에서 활용되고 있는 전류, 전압, 저항의 예시에 대해 질문하며 동기유발 ⇩ 창의 · 인성 유추적 사고 확산적 사고 ⇩ • 오늘 할 활동 소개하기 - ‘LED 회로아트’의 다양한 활동 진행함을 소개하 흥미, 약속 며 흥미 유발 ⇩ 개념 도입 전개 및 창의 적 설계 • 전류, 전압, 저항 개념 복습 - ‘LED 회로아트’ 속 활용된 전류, 전압, 저항의 수렴적 사고 개념 복습 • 재밌는 체험식 활동을 통한 과학 개념 학습 유추적 사고 - ‘LED 회로아트’를 통해 전류, 전압, 저항의 관 확산적 사고 계가 어려운 수식이 아닌, 이해를 통해 받아들일 상상력, 몰입, 수 있도록 함 협동, 배려 - 변인을 조작하며 옴의 법칙에 대해 수식 없이 도 터득할 수 있도록 함 ⇩ 정리 ⇩ 발표 및 정리 • 정리하기 확산적 사고 - 활동내용 정리하기 - 다음 차시 예고하기 (흑연과 빨대 비유 실험) - 5 - 유추적 사고 2. 2차 시 수 업 1) 본 시 수 업 의 흐 름 활동 학습 단계 형태 교수-학습 활동내용 창의 · 인성 • 전시학습 - ‘띵커벨’을 활용해 전류, 전압, 저항에 대해 확인 도입 상황 제시 하기 흥미, 몰입 • 동기유발 - 일상생활 속 저항의 직렬, 병렬 연결에 대한 예 시 보여주며 동기 유발 ⇩ ⇩ • 본시 학습 목표 제시 - 저항의 직렬 연결과 병렬 연결의 쓰임새를 설 흥미, 몰입 명하고 비교할 수 있다 ⇩ • 저항의 연결 비유 실험 - 전류계, 전압계, 니크롬선 등과 같은 큰 실험기 전개 창의 적 설계 구들을 처음부터 제시할 경우 재미없고 어렵게 만 느껴질 수 있음 - 빨대를 이용하여 전류, 전압, 저항 체험하기 - 빨대를 직렬, 병렬로 연결할 때 어떤 차이가 있 는지 확인하며 저항의 직렬, 병렬 연결일 때 어 논리 · 분석적 사고 유추적 사고 상상력, 몰입, 책임, 약속 떤 관계인지 터득하도록 함 ⇩ 몰입, 흥미, • 관련 문제 풀어보기 - 빨대 비유 실험 정리하기 상상력, 논리 - 저항의 직렬, 병렬 연결일 때의 문제 풀어보기 분석적 사고 ⇩ 정리 ⇩ 발표 및 정리 • 정리하기 - 활동 내용 정리하기 - 다음 차시 예고하기 (대탈출 미션) - 8 - 확산적 사고 유추적 사고 3. 3∼ 4차 시 수 업 1) 수 업 흐 름 활동 학습 단계 형태 교수-학습 활동내용 창의 · 인성 - ‘띵커벨’을 활용해 옴의 법칙과 저항의 연결에 논리 · • 전시학습 도입 문제 제시 분석적 사고 대해 복습하기 • 동기유발 수렴적 사고 - 동영상을 보며 오늘 배울 내용에 대해 흥미를 유추적 사고 갖도록 유도하기 ⇩ ⇩ • 본시 학습 목표 확인하기 - ‘팝업 만들기’ 활동을 통해 저항의 직렬, 병렬 유추적 사고 연결 수학적 계산 쉽게 이해하기 흥미, 약속, - 모둠별로 해결해야 할 미션 알려주기 협동 ⇩ 논리 · • 모둠별 토론하기 전개 협력 프로 젝트 학습 - 주어진 팝업 학습지를 개별적으로 분석하기 분석적 사고 - 모둠별 역할을 충실히 수행하도록 지도하기 수렴적 사고 (모둠장, 서기, 발표 2명, 활발 참여) - 자신의 생각을 발표하며 모둠원들과 토론하며 의견 조정하기 유추적 사고 확산적 사고 상상력, 몰입, - 서기는 모둠의 결론을 활동지에 정리하여 패들 릿에 게시하기 협동, 배려, 책임, 약속 ⇩ 논리 · • 모둠별 추리 결과 공유하기 - 각 모둠이 만든 팝업 학습지 공유하기 - 실제 시험 문제 과학적 개념 설명 분석적 사고, 의사소통 능력, 협동, 책임, 배려, 경청 ⇩ 정리 ⇩ 발표 및 정리 • 정리하기 - 활동 내용 정리하기 - 전기 관련 직업에 대해 알고 진로와 연계시키기 - 12 - 확산적 사고 유추적 사고 

STEM+I 생각교실 운영 사업 교육 프로그램 2020 대탈출 (너의 소리가 보여) 인천대학교 과학영재교육원 2020년 STEM+I 생각교실 운영 사업 교육 프로그램 프로그램 개요 기관 명 인천대학교 과학영재교육원 프로그램 대탈출(너의 소리가 보여) 이름 주요 과목 정보, 수학 관련 단원 관련 과목 과학, 기술 관련 단원 STEM 요소 S, T, E, M 지역 • 정보: 문제해결 / 컴퓨팅 시스템 • 수학: 수와 연산 / 소인수분해 • 과학: 빛과 파동 / 파동 / 다양한 소리 • 기술: 기술과 발명 차시 4 개발자 ∙ 파동과 소리의 개념을 거문고 제작과 파형분석 프로그램 앱을 활 용하여 다양하게 체험하도록 한다 주요 수업 개요 ∙ “대탈출” 범인을 찾는 과정에서 소리의 3요소를 이해하고 스키테 일 암호를 수학적으로 해독한다 ∙ 소리센서를 이용한 피지컬 컴퓨팅 활동에서 목소리를 파동으로 직접 코딩한다 1차시 (소리 아트): 파동 및 소리에 대한 전반적 이해를 바탕으로 다양한 놀이식 체험 활동 진행 2차시 (거문고 연주): 거문고를 직접 제작하고 줄을 켜며 음계를 차시별 주요내용 ‘Carltune’ 앱을 활용하여 조율 및 악보 연주 3차시 (대탈출(미션 해결)): PBL(문제 중심 학습 모형)을 적용하여 (키워드 살인 사건을 해결하는 미션 과정에서 소리의 특 위주) 징을 흥미롭게 학습, 소리 관련 직업 소개를 통 한 진로 연계 교육 4차시 (피지컬 컴퓨팅): 엔트리 프로그램과 코드이노(소리센서)를 활 용하여 소리의 크기에 따른 파형을 나타냄 ※ 이 교재의 내용에 대한 무단 복제 및 전재를 금하며, 인천대학교 과학영재교육원의 허락 없이는 어떠한 방식으로든 2차적 저작물을 출판하거나 유 포할 수 없습니다. ※ 이 교재는 2020년도 정부(과학기술정보통신부/과학기술진흥기금/복권기금)의 재원으로 한국과학창의재단의 지원을 받아 작성된 성과물입니다. Ⅲ . 본 시 교 수 학 습 전 략 (전 개 과 정 ) 1. 1차 시 전 개 과 정 1) 본 시 수 업 의 흐 름 활동 학습 단계 형태 도입 상황 제시 교수-학습 활동 내용 및 주안점 • 동기유발 - 일상생활에서 활용되고 있는 파동의 예시에 대 해 질문하며 동기유발 ⇩ 창의 · 인성 유추적 사고 확산적 사고 ⇩ • 오늘 할 활동 소개하기 - ‘스피커 아트’와 ‘종이컵 전화기’ ‘고음킹, 저음킹, 성량킹, ASMR’ 등 다양한 활동 진행함을 소개하 흥미, 약속 여 흥미 유발 개념 도입 ⇩ • 파동과 소리 개념 도입 - 용수철을 활용하여 파동과 소리의 개념 설명 전개 및 • 재밌는 체험식 활동을 통한 과학 개념 학습 - ‘스피커 아트’를 통해 소리란 종파 형태임을 창의 적 설계 체득하고 심미적 감수성 역량도 함양시킴 - ‘종이컵 전화기’를 통해 소리의 전달 과정 이해 시키기 - 다양한 앱(소리분석, 소음측정기)으로 학급의 수렴적 사고 유추적 사고 확산적 사고 상상력, 몰입, 협동, 배려 고음킹, 저음킹, 성량킹, ASMR을 뽑아보며 학 생들의 적극적 참여를 유도함 ⇩ 정리 ⇩ 발표 및 정리 • 정리하기 확산적 사고 - 활동내용 정리하기 - 다음 차시 예고하기 (거문고 제작 및 연주) - 5 - 유추적 사고 ※ 이 교재의 내용에 대한 무단 복제 및 전재를 금하며, 인천대학교 과학영재교육원의 허락 없이는 어떠한 방식으로든 2차적 저작물을 출판하거나 유 포할 수 없습니다. ※ 이 교재는 2020년도 정부(과학기술정보통신부/과학기술진흥기금/복권기금)의 재원으로 한국과학창의재단의 지원을 받아 작성된 성과물입니다. 2. 2차 시 수 업 1) 본 시 수 업 의 흐 름 활동 학습 단계 형태 교수-학습 활동내용 창의 · 인성 • 전시학습 도입 상황 제시 - ‘띵커벨’을 활용해 소리의 특징에 대해 확인하기 흥미, 몰입 • 동기유발 - 우리나라 전통 악기인 거문고 연주 영상을 보며 본 차시의 동기를 유발함 ⇩ ⇩ • 본시 학습 목표 파악하기 - 소리의 3요소를 설명할 수 있도록 하기 흥미, 몰입 • 거문고 제작 - 거문고 diy 세트를 1인당 1개씩 배부하여 제작 하는 방법 알려주기 ⇩ • 거문고 음계 조율 전개 창의 적 설계 - 모바일 앱 ‘Carltune’을 활용하여 거문고 음계 논리 · 분석적 사고 조율 지도하기 - 거문고 줄 고정 장치를 움직일 때 계이름의 변 화를 확인하도록 하기 - 조작 변인(줄의 길이)에 따른 종속 변인(음 변화) 유추적 사고 상상력, 몰입, 책임, 약속 를 확인하며 과학적 사고력 향상 시키기 ⇩ • 악보 연주하기 - 악보를 보며 거문고 연주하기 - 반에서 가장 훌륭한 연주를 하는 학생에게 보상 제공하며 학생들의 적극적 참여 독려 ⇩ 정리 몰입, 흥미, 상상력, 논리 분석적 사고 ⇩ 발표 및 정리 • 정리하기 - 활동 내용 정리하기 - 다음 차시 예고하기 (대탈출 미션) - 8 - 확산적 사고 유추적 사고 ※ 이 교재의 내용에 대한 무단 복제 및 전재를 금하며, 인천대학교 과학영재교육원의 허락 없이는 어떠한 방식으로든 2차적 저작물을 출판하거나 유 포할 수 없습니다. ※ 이 교재는 2020년도 정부(과학기술정보통신부/과학기술진흥기금/복권기금)의 재원으로 한국과학창의재단의 지원을 받아 작성된 성과물입니다. 3. 3차 시 수 업 1) 수 업 흐 름 활동 학습 단계 형태 교수-학습 활동내용 • 전시학습 도입 문제 제시 - ‘띵커벨’을 활용해 소리의 특징에 대해 확인하기 • 동기유발 - 동영상을 보며 오늘 배울 내용에 대해 흥미를 갖도록 유도하기 ⇩ 창의 · 인성 논리 · 분석적 사고 수렴적 사고 유추적 사고 ⇩ • 본시 학습 목표 확인하기 - ‘살인사건의 범인 찾기’ 영상을 보고 문제 파악 하기 유추적 사고 흥미, 약속, - 모둠별로 해결해야 할 미션 알려주기 협동 ⇩ 논리 · • 모둠별 토론하기 전개 협력 프로 젝트 학습 - 범인에 대한 증거를 개별적으로 분석하기 분석적 사고 - 모둠별 역할을 충실히 수행하도록 지도하기 수렴적 사고 (모둠장, 서기, 발표 2명, 활발 참여) - 자신의 생각을 발표하며 모둠원들과 토론하며 의견 조정하기 유추적 사고 확산적 사고 상상력, 몰입, - 서기는 모둠의 결론을 활동지에 정리하여 패들 릿에 게시하기 협동, 배려, 책임, 약속 ⇩ • 모둠별 추리 결과 공유하기 - 전체 학생이 패들릿에 게시된 모둠별 추리 결과 분석적 사고, 의사소통 읽어 보기 - 모둠 내 발표하는 학생이 범인과 그렇게 생각한 이유에 대해 논리적으로 발표하기 - 관련 과학적 개념 설명 ⇩ 정리 논리 · 능력, 협동, 책임, 배려, 경청 ⇩ 발표 및 정리 • 정리하기 - 활동 내용 정리하기 - 소리 관련 직업에 대해 알고 진로와 연계시키기 - 9 - 확산적 사고 유추적 사고 ※ 이 교재의 내용에 대한 무단 복제 및 전재를 금하며, 인천대학교 과학영재교육원의 허락 없이는 어떠한 방식으로든 2차적 저작물을 출판하거나 유 포할 수 없습니다. ※ 이 교재는 2020년도 정부(과학기술정보통신부/과학기술진흥기금/복권기금)의 재원으로 한국과학창의재단의 지원을 받아 작성된 성과물입니다. 4. 4차 시 수 업 활동 학습 단계 형태 교수-학습 활동내용 창의 · 인성 • 전시학습 - ‘띵커벨’을 활용해 소리의 특징에 대해 확인하기 도입 상황 제시 홍미, 몰입, • 동기유발 확산적 사고 - 피지컬 컴퓨팅 관련 동영상을 보며 오늘 배울 내용에 대해 흥미를 갖도록 유도하기 ⇩ ⇩ • 본시 학습 목표 파악하기 - 소리의 세기에 따른 진폭변화를 피지컬 컴퓨팅 조작을 통해 파형 가시화하기 • 정보 교과에서 배운 코딩 내용 되살리기 - 간단한 엔트리 조작을 통해 코딩 워밍업 하기 논리 · 분석적 사고, 유추적 사고 흥미, 약속 ⇩ • 엔트리와 코드이노를 활용하여 설계하기 - 교사가 사전에 설계한 코딩 블록을 활동지로 제 전개 창의 적 설계 정보처리 능력, 시하여 학생들이 직접 코딩할 수 있도록 지도 수렴적 사고 하기 유추적 사고 - 기본적으로 학생들이 직접 코딩하도록 하되, 순 회지도를 하면서 비계 제공하기 확산적 사고 몰입, 책임 ⇩ • 자신의 파형 공유하기 - ‘가장 아름다운 파형을 만들기’를 미션으로 제시 하여 학생들이 소리 세기를 조절하여 파형 작 품을 만들도록 지도하기 - 발표 및 공유를 통해 가장 아름다운 파형을 만 논리 · 분석적 사고 흥미, 몰입 유추적 사고 든 학생을 투표로 뽑아 보상 제공 ⇩ 정리 ⇩ 발표 및 정리 • 정리하기 - 활동내용 정리하기 - 소리 관련 직업에 대해 알고 진로와 연계시키기 - 13 - 확산적 사고 유추적 사고 

STEM+I 생각교실 운영 사업 교육 프로그램 2020 5감의 인식과 감각 센서 이해 충북대학교 과학영재교육원 2020년 STEM+I 생각교실 운영 사업 교육 프로그램 프로그램 개요 기관 명 충북대학교 과학영재교육원 프로그램 5감의 인식과 감각 센서 이해 이름 주요 과목 생명과학 관련 과목 STEM 요소 관련 단원 항상성과 몸의 조절/ 자극과 반응 관련 단원 S T E M 지역 차시 4 개발자 5감의 전달과정에 대해 탐구하여 로봇에 적용할 수 있는 방법에 주요 수업 개요 대해 토의한다. 또한 본인과 가족의 가청 영역, 시각과 평형감의 연관성을 비교하며 촉각 지도를 제작하여 사람마다 감각이 다른 이유에 대해 토의한다. 나아가 당도계와 염도계의 측정원리를 이해한다. 1차시: 개념도입, 5감의 전달과정에 대하여 질문과 대답을 통해 개 념을 도입, 로봇이 5감을 인식하기 위하여 사용할 수 있는 장치에 대해 토의 2차시: 탐구 및 개념 확장, 감각을 측정하거나 도움을 줄 수 있는 차시별 주요내용 (키워드 위주) 도구를 생각해 보게 함, 또한 사람마다 감각이 다른 이유에 대해서 도 토론을 진행하며 청각, 시각, 미각, 촉각에 대한 탐구활동을 진 행 3차시: 과학기술 도출, 본인과 가족의 가청 영역를 비교하며 결과 를 다른 학생들과 공유하여 시각과 평형감의 연관성을 비교, 촉각 지도를 제작해 보며 사람마다 민간도가 다른 이유를 토론 4차시: 공학적 산출물, 당도계와 염도계의 측정원리를 이해하고 얻 어지는 결과에 대하여 토의하여 이에 대한 기반을 바탕으로 공학 적 산출물을 고안해 보고 적용 (생물) 5감의 인식과 감각 센서 이해 (6) 교수-학습 과정의 전개 1) 개념도입 1차시 [개념 도입] 조사해 보기 ◆ 각 감각이 느끼는 방식을 생각해보자. 5감 종류 감각 방식 시각 청각 후각 미각 촉각 . 상황 제시 - 상황 제시 단계에서는 각각의 5감이 가장 민감하게 작동하는 상황을 각자 제시하도록 하고 그 단계에서 각 5감의 인식 과정을 설명하도록 한다. - 영상자료의 제시를 통하여 학생들의 5감에 대한 이해도를 높인다. . 주제 탐색 - 주제 탐색 단계에서는 다양한 매체를 이용하여 창의적 5감 인식 탐구 과정을 제안하도록 한다. - 설정한 주제를 구현하기 위한 구체적인 방법을 정리하고 수행하도록 한다. . 5감 이해를 위한 브레인스토밍 - 탐구 활동을 통해 얻은 결과를 분석하고 설명하기 위한 자료를 찾아보고 토론하게 한다. - 타인의 이해도를 높이는 방법에 대해 토론하게 한다. . 자료의 조사 - 앞선 과정인 상황 제시 단계에서 학생들에 의해 제시된 상황 중 일부를 선정하여 모둠별로 인터넷을 통하여 상황에 대한 이해와 설명을 하기 위한 자료를 수집하고 정리하도록 한다. - 조사한 자료들을 모둠별로 비교하며 토론하게 하여 5감에 대한 지기의 폭을 확장 시킨다. - 19 - (생물) 5감의 인식과 감각 센서 이해 2) 탐구 및 개념 확장 2차시 [탐구 및 개념 확장] 미각을 탐구해보자 [탐구 1] 당도와 염도 측정의 차이 비교 준비물 활용 방법 음료수나 김치찌개와 비교하는 실험을 해보기 § 음료수 3종류에 대한 예상 설탕물 만들기 ① 음료수 보여주기 ② 예상 설탕물 만들기 ③ 실제로 학생들에게 음료수 당도 보여주기 ④ 음료수 당도에 해당하는 설탕물 만들기 (교사는 미리 여섯 농도 정도의 설탕물 만들어서 비교할 것) 염도계 당도계 설탕 소금 생수 (1리터 이상) 종이컵 (10개 이상) 티스푼 라면 음료수 § ① ② ③ ④ 섯 김치찌개 또는 라면 국물로 동일한 실험하기 라면국물 보여주기 예상 소금물 만들기 실제로 학생들에게 라면국물 염도 보여주기 라면국물 염도에 해당하는 소금물 만들기 (교사는 미리 여 농도 정도의 소금물 만들어서 비교할 것) § 당도계로 염도를 염도계로 당도를 측정하는 실험을 보여 준다 (교사) -> 학생들은 결과를 확인하고 당도계와 염도 계 원리를 기반으로 본인의 측정 결과를 분석하는 탐구로 진행한다. ◆ 탐구 결과 및 이론 도출을 위한 단계 - 설명하기: 음료수의 당도와 본인이 예측하여 제조한 설탕물의 당도를 비교해 보자. 라면의 염도와 본인이 예측하여 제조한 소금물의 염도를 비교해 보자. - 예측하기: ‘음료수의 당도나 라면의 염도는 우리의 예측값보다 높다.’는 가설을 기반으로 예측해 보자. - 과학 및 공학 (기술/수학)의 관계: 당도계와 염도계의 수치를 기반으로 한 달고 짠 정도가 우리가 먹어서 느끼는 달고 짠 정도에 비해 어느 정도 차이가 나는지 분석해 보자. 예> 당도계로 두 배 차이가 나는 설탕물을 맛보았을 때 우리는 몇 배 달다고 느끼는지 탐구하고 토론해 보자. - 20 - (생물) 5감의 인식과 감각 센서 이해 3) 과학기술 적용 3차시 [과학기술 적용] 개념 이해 및 과학기술의 연관성 탐색 [탐구 2] 촉각 지도 그리기 촉각 지도를 제작하기 위하여 적절한 기구를 제작한다. 장 치 활용 방법 § 피부에는 감각을 지각하는 지각점이 분포되어 있는데 이 지각 점은 부위마다 분포의 조밀도가 다르다. 자, 노트, 모눈종이, 디바이더, § 이쑤시게, 테이프, 눈가리개 두 개의 자극을 일정한 간격을 두고 동시에 자극할 때 두 자극 점을 한 개의 자극 점으로 느끼는 최대 거리를 ‘감지거리 인식 한계치’라고 한다. § 두 점의 거리가 가까울수록 민감한 부위이다. 1단계: 다양한 신체 부위, 감각의 측정 길이를 0.5 cm 간격으로 넓혀보세요. 또는 2단계: 측정 결과 기록 - 22 - (생물) 5감의 인식과 감각 센서 이해 4) 공학적 적용 4차시 [공학적 산출물] 설계하기/공학적 결과 구현하기 ◆ 당도계와 염도계의 원리 이해 1) 당도계의 원리: 당분자의 빛에 의한 굴절율 차이 분석 2) 염도계의 원리: 이온의 전기적 전도 차이를 분석 * 당도계와 염도계의 원리를 인터넷으로 검색하여 찾아본다. 수업지도의 Tip Ÿ 당도계 및 염도계의 원리에 해당하는 동영상 자료를 제시하여 이해도를 높인다. Ÿ 당도계로 소금물의 농도를 염도계로 설탕물의 농도를 측정해 보고 결과에 대한 해 석 및 오차에 대해 분석을 해 본다. ◆ 당도계 원리를 기반으로 한 공학적 산출물 고안 제목: 당 분자의 농도에 따른 굴절율 분석 (https://prezi.com/qjpkyobvkvvo/presentation/) 실험방법: 설탕 농도 0% 1. 다양한 농도의 설탕물을 만든다. 설탕 농도 50% 2. 설탕물을 반원통에 담는다. 3. 반원통 중심에 레이저를 쏜다. 입사각: 60° 입사각: 60° 굴절각: 42° 굴절각: 34° 굴절률: 1.294 굴절률: 1.548 4. 스넬의 법칙을 이용하여 입사각과 반사각을 측정하여 굴절율을 계산한다. https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=3273668 - 25 - 

STEM+I 생각교실 운영 사업 교육 프로그램 2020 진동과 소리의 탐구 충북대학교 과학영재교육원 2020년 STEM+I 생각교실 운영 사업 교육 프로그램 프로그램 개요 기관 명 충북대학교 과학영재교육원 프로그램 진동과 소리의 탐구 이름 파동/ 파동의 종류 주요 과목 물리 관련 단원 전기와 자기/ 자기 힘과 운동/ 시공간과 운동 관련 과목 STEM 요소 관련 단원 S T E M 지역 차시 4 개발자 소리(음파) 현상에 대해 이해하고 소리(음파)를 전기적인 신호로 바꾸는 방법에 대해 탐구한다. 또한 일상에서 쉽게 구할 수 있는 재료와 컴퓨터 프로그램을 이용해 학생들의 소리와 여러 악기의 주요 수업 소리를 그려보고 분석함으로써 소리(음파)를 전기신호로 바꾸는 방 개요 법에 대해 탐구한다. 그리고 에나멜 코일 주변에 일어나나는 자석 의 운동이 에나멜 코일에 만들어 내는 변화를 탐구하여, 그 안에 있는 규칙을 찾고 그 탐구 결과를 이용해 소리(음파)를 전기적인 신호로 바꾸는 마이크를 설계하고 제작한다. 1차시: 개념 도입, 일상 생활에서 보았던 진동 운동을 조사해 보도 록 하며 주기와 진동수, 진폭을 소개, 진동수를 측정할 수 있는 방 법을 탐구 차시별 2차시: 탐구 및 개념 확장, 파동이 무엇인지 소개하며 주변에서 접 주요내용 하는 파동 현상을 조사, 파동 발생기를 이용해 진동수와 파장을 측 (키워드 위주) 정하는 실험을 설계하여 진행 3차시: 과학기술 적용, 파동에 대해 설명하여 SOUND WAVE를 이 용하여 소리와 진동 사이의 관계를 탐구 4차시: 공학적 산출물, 소리를 전기적인 신호로 바꾸는 방법에 대 해 탐구, 소리와 진동 사이의 관계를 다시 한 번 탐구 및 정리 (물리) 진동과 소리의 탐구 (6) 교수-학습 과정의 전개 1) 개념도입 1차시 [개념 도입] 조사해 보기 ◆ 바람에 살랑거리는 나뭇잎, 자동차의 떨림, 어릴 적 타고 놀았던 그네나 방방 놀이기구, 음악 소리, 이야기 소리 등 우리 주변에는 진동하는 물체와 공기의 진동 으로 생기는 소리들로 가득하다. 옆의 사진은 트럼펫 소리로 유리잔을 깨뜨리는 사진이다. 이처럼 진동 현 상은 아주 중요한 현상 중 하나이다. 진동에 어떤 특 징이 있는지 조사해보자. 진동의 주기와 진동수, 진폭 에 대해 조사해보자. 진동 운동과 소리 사이의 관계를 조사해보자. . 00을 위한 브레인스토밍 - 주변에서 쉽게 볼 수 있는 진동 현상에 대해 생각해보고 조사해보도록 한다. - 소리가 어떻게 만들어지는지 생각하게 하고, 그로부터 파동이 어떻게 만들어지는지 생 각하게 한다. . 자료의 조사 - 상황 제시 단계 후에 학생들은 모둠별로 인터넷을 통하여 ... - 조사한 자료들을 서로 비교하며 토론하게 하여 ...... - 19 - (물리) 진동과 소리의 탐구 2) 탐구 및 개념 확장 2차시 [탐구 및 개념 확장] 현악기의 원리 탐구해보기 ◆ 진동 현상과 소리 사이의 관계를 현악기의 원리를 탐구해보면서 찾아보자. ◆ 양쪽 끝이 고정된 줄에서 일어나는 진동의 특징을 조사해보자. 수업지도의 Ÿ Tip 줄과 스탠드, 글램프, 스탠드용 집게, 도르래, 추, 파동발생기를 이용해 양쪽 끝이 고정된 줄에서 만들어지는 정상파를 만드는 실험장치를 꾸민다. Ÿ 파동발생기를 이용해 양쪽 끝이 고정된 줄을 진동시켰을 때 줄에 만들어지는 정상 파를 보여주고 특징을 조사하도록 한다. ◆ 양쪽 끝이 고정된 줄에서 나타나는 정상파(또는 정지파)의 특징을 탐구하면서 줄의 길이와 진동수 사이의 관계를 찾아보자. - 22 - (물리) 진동과 소리의 탐구 3) 과학기술 적용 3차시 [과학기술 적용] 개념 이해 및 과학기술의 연관성 탐색 ◆ 소리는 공기 중에서 전파되는 파동이다. 소리를 눈으로 볼 수 있는 방법에 대 해 생각해보자. 수업지도의 Ÿ Tip 학생들의 소리를 눈으로 볼 수 있는 방법에 대해 생각하도록 한다. ◆ 내 목소리를 여러 기구를 이용해 그리는 방법을 탐구해보자. 1. 거울과 레이저 : 2. 소리 분석 프로그램: - 24 - (물리) 진동과 소리의 탐구 4) 공학적 적용 4차시 [공학적 산출물] 설계하기/공학적 결과 구현하기 ◆ 역학적인 진동(소리)을 전기신호로 바꾸는 방법을 다음의 활동을 통해서 생각 해보자. 1. 자석을 고정하고 코일을 고정된 자석 쪽으로 운동시키면서 검류계에서 일어난 일을 정리해 보자. (자석의 극을 바꾸어 다시 해보고 정리해보자.) 2. 코일을 고정하고 자석을 고정된 코일 쪽으로 운동시키면서 검류계에서 일어난 일을 정리해 보자. (자석의 극을 바꾸어 다시 해보고 정리해보자.) 수업지도의 Tip 1. 자석을 고정하고 코일을 고정된 자석 쪽으로 운동시키면서 검류계에서 일어난 일을 정리해보자. (자석의 극을 바꾸어 다시 해보고 정리해보자.) Ÿ 검류계가 움직이는 방향에 대해 +와 -로 약속하고 기록하도록 한다. Ÿ 예를 들어 검류계가 오른쪽으로 움직이면 +로, 왼쪽으로 움직이면 -로 기록하게 한 다. Ÿ 실험 중 검류계의 바늘이 빠르게 움직이므로 정확한 전류를 읽는 것은 어렵다. 2. 코일을 고정하고 자석을 고정된 코일 쪽으로 운동시키면서 검류계에서 일어난 일을 정리해보자. (자석의 극을 바꾸어 다시 해보고 정리해보자.) Ÿ 검류계가 움직이는 방향에 대해 +와 -로 약속하고 기록하도록 한다. Ÿ 예를 들어 검류계가 오른쪽으로 움직이면 +로, 왼쪽으로 움직이면 -로 기록하게 한 다. Ÿ 실험 중 검류계의 바늘이 빠르게 움직이므로 정확한 전류를 읽는 것은 어렵다. ◆ 위의 활동을 바탕으로 간단한 재료로 마이크를 설계하고 만들어보자. - 27 - 

STEM+I 생각교실 운영 사업 교육 프로그램 2020 탄소의 변신은 무죄 전남대학교 과학영재교육원 2020년 STEM+I 생각교실 운영 사업 교육 프로그램 프로그램 개요 기관 명 전남대학교 과학영재교육원 프로그램 이름 탄소의 변신은 무죄 주요 과목 과학 관련 단원 [중학교] 3학년 Ⅷ. 과학기술과 인류 문명 2. 과학기술과 인류 문명의 발달 관련 과목 기술가정 · 관련 단원 [중학교] 1권 Ⅳ. 기술의 발달과 생활 STEM 요소 S,T,E,M 지역 차시 5 개발자 과학적 원리의 발견이나 기술의 발달과 같은 과학기술이 우리가 살아가는 사회에 미친 영향은 다양하다. 인류 문명이 발달하는 과정에서 과학의 유용 성은 중요한 역할을 해 왔으며, 기술의 발달로 과학적 원리가 더욱 발전함 에 현대 사회와 미래 사회에 적용할 수 있는 과학기술의 영향은 지대해지고 있다. 이와 관련하여 탄소 동소체를 알아보고자 한다. 주요 수업 개요 동소체란 같은 원소로 이루어져 있지만 모양과 성질이 다른 물질을 일컫 는다. 탄소 동소체에는 흑연, 다이아몬드, 탄소나토튜브(CNT), 풀러렌, 그래 핀이 있다. 흑연과 다이아몬드가 탄소로 이루어져 있다는 사실은 일찍 알려 졌다. 연구가 진행되면서 탄소 동소체인 풀러렌이나 탄소나노튜브(CNT), 그 래핀이 발견되어 이것들의 활용성에 과학자들은 많은 관심을 가지고 있다. 이번 학습에서는 전문가에게서 탄소 동소체에 대한 개념을 배우고, 그것 의 활용성에 대해서도 함께 알아보며, 더불어 진로지도의 기회를 갖고자 한 다. 1차시 : 원자를 찾아서 차시별 주요내용 (키워드 위주) 2차시 : 원자의 변신은 무죄 3차시 : 풀러렌, 그래핀, 흑연, 다이아몬드의 원자 구조 4차시 : 흑연 피아노 건반 5차시 : 진로지도 2020학년도 전남대학교 과학영재교육원 Ⅱ. 차시별 지도안 차시 학습 과정 교수-학습 활동 ■ 학습 목표 제시 ▶ 1차시 학습 목표를 인지하게 한다. 도입 (5분) 학습자료 및 유의점 [첨부1] ■ 동기유발 [첨부2] ▶ 선수 학습 확인 ■ 현대 원자론의 형성 과정 설명 전개 1차시 (35분) ■ 활동지(질문지) 정리 ■ 활동지(질문지) 발표 ■ 학습 내용 정리 ▶ 유튜브 동영상 시청 : “A boy and his atom” 정리 (5분) ■ 형성평가 [첨부3] ■ 차시 예고 ▶ 주기율표에서 6번째 원소, C [첨부1] 학습 목표 1. 모든 물질이 원자로 이루어져 있음을 설명할 수 있다. 2. 원자 개념의 역사적 형성 과정을 말할 수 있다. [첨부2] 동기유발 1. 다음은 고대 철학자의 물질을 이루는 기본 성분에 관한 주장이다. 탈레스 (BC 624 ~ BC 546) 아리스토텔레스 (BC 384 ~ BC 322) 모든 물질의 근원은 물이다. 모든 물질은 물, 불, 공기, 흙의 4가지의 조합으로 이루어져 있다. 위의 두 철학자의 주장에 대한 자신의 생각을 자유롭게 써서 발표해 보세요. 2. < O, X 퀴즈 > ① 물질을 이루는 기본 성분을 원소라고 한다. ( O ) ② 산소, 수소, 금, 철은 원소이다. ( O ) ③ 연필심과 다이아몬드는 구성 원소가 같다. ( O ) ④ 물은 수소와 산소로 분해되므로 원소가 아니다. ( O ) ⑤ 한 종류의 원소는 한 가지 물질만 구성할 수 있다. ( X ) [첨부3] 형성평가 1. 1905년 아인슈타인이 원자와 분자의 존재를 증명한 현상은? (브라운 운동) 2. 원자의 존재를 믿지 않았던 오스트리아 물리학자 마흐에 대한 자신의 견해는? - 3 - 2020학년도 전남대학교 과학영재교육원 차시 학습 과정 교수-학습 활동 ■ 학습 목표 제시 도입 (5분) 학습자료 및 유의점 [첨부1] ▶ 2차시 학습 목표를 인지하게 한다. ■ 동기유발 [첨부2] ▶ 선수 학습 확인 ■ 원자, 분자, 고체 용어 정리 2차시 전개 (35분) ■ 탄소, 탄소 동소체 용어 정리 및 종류, 특성, 적용 ■ 활동지(질문지) 정리 ■ 활동지(질문지) 발표 ■ 학습 내용 정리 정리 ■ 형성평가 (5분) ■ 차시 예고 [첨부3] ▶ 결정 구조 모형 키트, 전자 오르간 키트 [첨부1] 학습 목표 1. 물질을 이루는 입자로서 원자와 분자를 구별할 수 있다. 2. 탄소 동소체의 예와 특성을 말할 수 있다. [첨부2] 동기유발 1. 원소와 원자를 구분해 보자. 예를 들어, 과일 바구니 속에 사과 3개, 오렌지 4개, 감 5개가 있다고 할 때, 원소와 원자를 과일과 대응하여 비교해 보시오. (과일 종류 vs. 원소 / 과일 낱개 vs. 원자) 2. 머리카락의 두께가 약 0.1mm라고 한다. 머리카락 두께의 길이에 수소 원자를 나란히 놓는다면 몇 개 의 수소 원자가 필요할까? (자유롭게 발표하게 한다 / 대략 100만 개) [첨부3] 형성평가 1. 탄소 동소체에는 어떤 물질이 있는가? (흑연, 다이아몬드, 풀러렌, 탄소나노튜브, 그래핀) 2. 흑연과 다이아몬드의 전기적 특성의 차이는? (전기가 통한다 vs. 전기가 통하지 않는다) 3. 다이아몬드, 그래핀, 탄소나노튜브, 풀러렌의 강도를 강철과 비교하면? (같은 두께의 강철보다 단단하다) - 5 - 2020학년도 전남대학교 과학영재교육원 차시 학습 과정 교수-학습 활동 ■ 학습 목표 제시 도입 (5분) 학습자료 및 유의점 [첨부1] ▶ 3,4차시 학습 목표를 인지하게 한다. ■ 동기유발 [첨부2] ▶ 선수 학습 확인 ■ 활동1 ▶ 결정 구조 모형으로 한 가지 또는 두 가지 원소로 이루어진 분 자 조립 ▶ 모둠별 발표(준비물을 이용하여 조립할 수 있는 분자들에는 어떤 3,4차시 전개 (80분) 것들이 있나) ■ 활동2 ▶ 결정 구조 모형으로 탄소 동소체 조립(각 모둠별 1~2개) ▶ 모둠별 발표(구조적 특징을 말해보기) ■ 활동3 ▶ 전자 오르간 키트 조립 ▶ 모둠별 발표(전자 오르간 연주) ■ 활동 내용 정리 정리 (5분) ■ 차시 예고 ▶ 진로지도 [첨부1] 학습 목표 1. 물질의 기본 단위인 원자들이 또 다른 원자와 결합하여 분자를 이룰 수 있음을 이해하고, 다양한 분자 모형을 만들 수 있다. 2. 동일한 탄소 원자라도 다양한 구조적 형태로 결합할 수 있으며, 그에 따라 서로 다른 특성을 가지는 물 질이 된다는 것을 말할 수 있다. 3. 탄소로 이루어진 흑연을 이용하여 길이에 따라 서로 다른 음을 내는 피아노 건반을 만들 수 있다. 4. 흑연 건반의 길이에 따라 전류의 흐름이 달라지는 특성을 말할 수 있다. [첨부2] 동기유발 1. 자신이 알고 있는 간단한 물질의 화학식을 발표해 보자. (H2O, H2, CO2, NH3 등) 2. 자신이 알고 있는 간단한 분자의 형태는 어떨지 상상해서 발표해 보자. (자유롭게 발표하게 한다.) 3,4차시 학습자료 3,4차시 학생 활동지 활용 - 7 - 2020학년도 전남대학교 과학영재교육원 차시 학습 과정 교수-학습 활동 ■ 학습 목표 제시 도입 (5분) 학습자료 및 유의점 [첨부1] ▶ 5차시 학습 목표를 인지하게 한다. ■ 동기유발 [첨부2] ▶ ‘나’에 대한 질문 ■ 영화 및 드라마 속 다양한 직업의 세계 ■ 전남대학교 학과 소개 5차시 ■ 이공계 전공을 선택했을 때 가능한 진로 소개 전개 (38분) ■ 물리의 다양한 전공 분야들 소개 ■ 생각해 보기 ▶ 나에 대하여 떠오르는 생각들을 마인드맵으로 나타내기 ▶ 발표하기 정리 ■ 활동 내용 정리 (2분) [첨부1] 학습 목표 1. 영화나 드라마 속에 등장하는 다양한 직업을 말할 수 있다. 2. 지역 사회에 있는 대학교 학과와 이공계를 선택했을 때의 진로에 대해 말할 수 있다. 3. 자기 자신에 대한 이미지나 기대, 자신의 특징 등을 구체화함으로써 앞으로 어떠한 진로를 택하는 것이 좋을지 말할 수 있다. [첨부2] 동기유발 1. 나는 어떤 사람인가? (예: 혼자 있기를 좋아한다) 2. 나는 무엇을 할 때 즐거운가? (예: 글을 쓰는 것이 재미있다) 3. 나는 어떤 삶을 살고자 하는가? (예: 정시 출퇴근을 할 수 있는 직업인의 삶, 일반적인 기준에서 벗어 나더라도 몸과 마음이 자유로운 삶) - 8 - 

Syntax Error: Unknown character collection 'Adobe-WinCharSetFFFF' STEM+I 생각교실 운영 사업 교육 프로그램 2020 측정과 표준 서울교육대학교 과학영재교육원 2020년 STEM+I 생각교실 운영 사업 교육 프로그램 프로그램 개요 서울교육대학교 과학영재교육원 기관 명 프로그램 측정과 표준 이름 주요 과목 관련 과목 STEM 요소 과학 기술․가정, 수학 S,T,E,M 관련 단원 관련 단원 3. 역학적 시스템 6. 화학 변화 (기술․가정) 5. 기술 활용 (수학) 함수, 확률과 통계 지역 개발자 기본단위의 표준과 표준의 변화 과정을 알고, 실제 생활에서 측정과 표준 주요 수업 개요 이 어떻게 활용되는지 이해한다. - 단위, 측정, 표준의 종류와 의미를 이해한다. - 측정의 역사를 알고 생활 속 측정 방법과 활용 사례를 이해한다. - 정확한 측정을 위한 요소들을 알고 현대의 정밀한 측정 사례를 찾는다. 1차시 : 길이 표준과 측정, 길이 표준의 필요성 및 현재 길이 표준의 정의 를 이해하고 직접 정밀한 길이 측정 기구의 측정원리 탐구 차시별 주요내용 (키워드 위주) 2차시 : 시간 표준과 측정, 시간 표준의 필요성 및 현재 시간 표준의 정의 를 이해하고 직접 시간 측정 기구의 측정원리 탐구 3차시 : 어림과 페르미 추정, 어림의 활동을 통해 측정의 필요성과 중요성 을 이해하고 페르미 추정을 통해 과학적, 논리적 사고 함양 4차시 : 소리의 속력 측정, 학습한 단위와 표준들을 이용하여 직접 소리의 속력을 측정하는 탐구 활동 4. 차시별 교수-학습계획 1 차시 차시목표 길이 측정의 중요성 길이 측정의 중요성과 길이 단위 표준의 필요성을 이해하고 길이를 정밀하게 측정할 수 있다. 관련교과 과학, 물리, 수학 핵심개념 길이, 단위, 미터, 버니어 캘리퍼스 차시 설계의도 주요활동 준비물 가장 기본 단위인 길이 측정의 중요성과 단위 표준의 필요성을 이해하고 정밀한 길이 측정을 하기 위한 원리를 탐구하고 직접 측정해 본다. 길이 측정의 중요성과 필요성 탐구하기, 버니어 캘리퍼스 만들기, 미세 길이 측정하기 가위 또는 칼, 풀, 마분지, 도안, 버니어 캘리퍼스 [1차시] 1999 년 9 월, 1 억 2500 만 달러(약 1432 억 원)를 투입해 미 항공우주국(NASA)이 화성으로 보낸 무인 기후 궤도 탐사선((MCO, Mars Climate Orbiter))가 286 일의 우 주 비행 끝에 화성에 접근했지만 궤도 진입을 코앞에 두고 폭발해 버렸다. 다음 동영상을 통해, 그 이유를 찾아보자. [How Did NASA Lose a Mars Space Probe Because of Maths?] - 4 - 2 차시 시간의 표준 차시목표 시간 표준의 필요성을 이해하고 나만의 시간 표준을 제작할 수 있다. 관련교과 과학, 물리, 수학, 기술 핵심개념 시간, 단위, 표준 차시 설계의도 주요활동 준비물 다른 물리량의 기본은 정지 상태에서 측정하지만, 시간 측정은 계속 변화 하고 있는 상태에서 이루어져야 하기 때문에 중요하지만 어렵다. 시간 표 준의 변천사를 살펴보고 나만의 시간 표준 기기를 직접 제작함으로써 시 간의 중요성을 직접 느낄 수 있도록 한다. 시간의 표준 탐구하기, 나만의 시간 표준 만들기 가위 또는 칼, 양면 테이프, 초시계, 폼보드, 고무줄, 구슬, 방울 또는 종, 침핀, 이쑤시개, 클립, 빨대 우리가 친구와 만나기 위해 약속을 할 때는 반드시 장소와 시간이 필요합니다. 약속에서 시간이 빠지면 만나기 어렵기 때문입니다. 또 매일 아침 학교에 등교하 는 시간도 정해져 있습니다. 만약 개개인 들마다 1 초의 간격이 다르면 세상은 어떻 게 될까요? 우리가 현재 사용하고 있는 시간의 기 준, 즉 1 초는 어떤 기준으로 정해진 것일까요? . 시간의 표Syntax Error: Unknown character collection 'Adobe-WinCharSetFFFF' Syntax Error: Unknown character collection 'Adobe-WinCharSetFFFF' Syntax Error: Unknown character collection 'Adobe-WinCharSetFFFF' 준 1. 우리 선조들은 시간을 어떻게 측정하였을까? ☞ 주기적인 운동을 하는 자연물 들을 이용하였다. 예를 들어 가장 대표적인 것이 매일 해가 뜨고 지는 것. 달, 별자리 등이 있다. - 11 - 질량 측정의 중요성 3 차시 질량 측정의 중요성과 질량 단위 표준의 필요성을 이해하고 질량을 차시목표 정밀하게 측정할 수 있다. 관련교과 과학, 물리, 수학 핵심개념 질량, 단위, 전자 저울, 빨대 저울 차시 설계의도 주요활동 가장 기본 단위인 질량 측정의 중요성과 단위 표준의 필요성을 이해하고 정밀한 질량 측정을 위한 빨대 저울을 제작하고 직접 측정해 본다. 질량 측정의 중요성과 필요성 탐구하기, 빨대 저울 만들기 전자저울(분해능 0.1 g, 분해능 0.01 g) , 과학 교과서, 휴대 전화, 빨대, 준비물 나사(빨대와 같은 굵기), 핀셋, 바늘, 나무도막, 눈금판(두꺼운 종이), 슬라이드 유리 2장, 빨래 집게, 고무 밴드, 모눈 종이, 가위 또는 칼, 쌀알, 머리카락 에어 캐나다 항공편 143에서 몬트리올에서 이륙하여 캐나다 남서부의 에드먼턴 (Edmonton)으로 떠날 예정이었다. 이때 필 요한 최소 연료량은 22,300 kg이었다. 몬트리올에 도착한 비행기에는 연료가 조금 남아있었다. 다음 비행을 위해 보충할 연료의 양을 계산하여 연료를 보충한 후 비행을 시작 하였다. 그러나 1983년 7월 2일, 에어 캐나다 항공 에어 캐나다 항공편 143의 무동력 착륙 모습 편 143 에드먼턴에 가는 도중에 공중에서 연료를 고갈되었다. 몇 분 후, 두 엔진이 꺼지고, 뎅! 소리가 들렸다. 이것은 엔진이 꺼지면서 더이상 비행할 동력이 없음을 나타내는 소리 였다. 조종석의 전자 기기를 작동시키기 위해서도 동력이 필요하기 때문에, 엔진에 붙어있 는 발전기가 정지하면 항공기의 모든 전자 기기는 취소된다. 파일럿이 의지할 수 있는 유일 한 장치는 아날로그식으로 동작하는 기기인 나침반, 수평 검사기, 대기 속도계, 고도계만 제 대로 작동한 것이다. 이러한 사고가 발생한 이유는 연료를 보충하는 지상 근무 직원이나 승무원이 비행기의 연 료를 다른 단위로 계산했기 때문이다. 필요한 연료의 양은 킬로그램 단위로 였지만, 채운 연료의 양은 파운드 단위였던 것이다. 1 파운드 (lb)는 0.45 킬로그램 (kg)에 불과하다. 이처럼 우리 생활과 밀접한 질량의 표준 단위와 측정 방법을 알아보자. - 18 - 4 차시 차시목표 나만의 도량형 도량형을 통해 단위 표준의 필요성을 이해하고 나만의 도량형을 만들 수 있다. 관련교과 과학, 물리, 수학 핵심개념 도량형, SI단위, 표준 차시 설계의도 주요활동 가장 기본 단위인 길이, 부피, 질량을 바탕으로 하는 도량형을 만들어 봄으로써 SI 단위와 표준의 필요성을 이해한다. 나만의 도량형 만들기, SI 기본 단위 준비물 역사를 살펴보면 각 나라들은 자신만의 측정 단위 즉, 도량형이 있었다. 도량형(度 衡)의 의미는 다음과 같다.  도량형(度 衡) : 길이, 부피, 무게(질량)를 측정하는 기구나 단위법 도 [度 : 법도 헤아리다 도] : 길이를 나타내는 자를 말함. 량 [ : 헤아릴 되 양] : 부피를 나타내는 되를 말함. 형 [衡 : 저울대 형] : 무게(질량)를 나타내는 저울을 말함. 질량의 개념은 서양에서 정립된 것으로, 일제강점기 이전에는 질량 이라는 용어 자체가 없었 다. 그로 인해 도량형 역사 관련 부분에서는 부득이하게 무게 로 사용하였음. 다음은 우리 선조들이 조선시대 이후로 사용하던 도량형들 중 일부를 나타낸 모습이다. 부피를 재는 도구 이러한 도량형이 필요한

Syntax Error: Unknown character collection 'Adobe-WinCharSetFFFF' STEM+I 생각교실 운영 사업 교육 프로그램 2020 기상 위성 영상으로 읽는 날씨 서울교대학교 과학영재교육원 2020년 STEM+I 생각교실 운영 사업 교육 프로그램 프로그램 개요 기관 명 서울교육대학교 프로그램 기상 위성 영상으로 읽는 날씨 이름 주요 과목 지구과학 Ⅰ 관련 단원 기압과 날씨 변화 관련 과목 물리 관련 단원 파동의 종류와 성질 STEM 요소 S, T 지역 차시 6 개발자 기상 위성과 기상 위성 영상에 대한 이해를 바탕으로, 사례별 기상 주요 수업 위성 영상을 조사하고 해석하여 날씨의 변화를 추론하고 예측할 수 개요 있다. 더 나아가 국가기상위성센터에서 실시간으로 제공되는 위성 영상을 분석하여 각 지역의 날씨를 설명할 수 있는 능력을 기른다. 1차시: 기상 예보와 기상 위성 영상 차시별 2차시: 기상 위성 영상 분석 기초 활동 주요내용 3차시: 전문가와 함께하는 기상 위성 영상 분석 (키워드 4차시: 어떤 기상의 위성 영상일까? (시작하기) 위주) 5차시: 어떤 기상의 위성 영상일까? (활동하기) 6차시: 어떤 기상의 위성 영상일까? (발표하기) 1 [1차시] 기상 예보와 기상 위성 영상 • 기상 예보의 과정을 설명할 수 있다. 학습 목표 • 기상 정보의 수집과 분석의 방법을 이해할 수 있다. • 기상 위성과 기상 위성 영상에 대해 설명할 수 있다. 관련 교과 지구과학, 물리학 기상 예보가 어떻게 만들어져 우리에게 전달되는지 알아보고, 기상 위성 영상을 분석하는 방법을 이해한다. 1. 기상 예보가 만들어지는 과정 (1) 기상 관측 자료 및 기상 정보 수집 예보 협의 (2) 슈퍼컴퓨터 분석 (3) (4) 예보 및 통보 2. 위성의 종류와 유형 (1) 위성 궤도에 따른 위성 종류 차시 개요 극궤도, 저궤도, 정지궤도, 태양동기궤도 (2) 사용 목적에 따른 위성 유형 실용위성, 과학기술위성, 군사첩보위성 3. 천리안위성 (1) 천리안위성 1호 (2) 천리안위성 2A호 (3) 기상 위성 영상의 채널별 특성 4. 기상 위성 영상 가시 영상, 적외 영상, 합성 영상, 수증기 영상, 레이더 영상별 분석 방법 준비물 활동지, 기상 위성 영상 사진 - 3 - 2 ［2차시] 기상 위성 영상 분석 기초 활동 학습 목표 관련 교과 • 기상 위성의 영상을 이용하여 구름의 특징을 설명할 수 있다. • 기상 위성에서 관측한 영상을 분석하여 지상의 날씨를 예측할 수 있다. 지구과학, 물리학 [활동1] 일기도와 기상 위성 영상 비교 해석 1. 일기도와 기상 위성 구름 사진 비교 2. 일기도와 기사 위성 사진 비교(황사, 온대저기압, 고기압) [활동2] 기상 위성 사진 속 구름의 특징 차시 개요 대표적인 구름의 가시 영상과 적외 영상 특징 서술하기 (권운, 고적운, 적란운, 적운, 층운) [활동3] 오늘의 기상 위성 영상 분석 기상청 홈페이지에서 오늘의 가시 영상과 적외 영상 찾아보기 오늘의 가시 영상과 적외 영상 분석으로 오늘의 날씨 예측하기 준비물 활동지, 인터넷 접속 가능한 컴퓨터 또는 프린터, 풀 또는 접착제, 가위 - 23 - 3 [3차시] 전문가와 함께하는 기상 위성 영상 분석 학습 목표 관련 교과 • 전문가의 기상 위성 영상 자료 활용 방법을 이해할 수 있다. • 전문가의 기상 위성 영상 활용 방법을 실제 사례로 설명할 수 있다. 지구과학, 물리학 기상 위성 자료 활용 방법 - 권태순 박사 (前 국가기상위성센터장, 한국기상전문인협회 부회장) 1. 기상 위성의 분류 2. 천리안위성 2A호 3. 기상 위성 영상의 이해 차시 개요 - 가시 영상, 적외 영상, 수증기 영상, 합성 영상 - 구름의 발생 - 계절별 영상 - 봄(황사) - 여름(장마) - 여름(태풍) - 가을(이동성 고기압) - 겨울(한기) 준비물 활동지, 수업 ppt - 30 - 4 [4차시] 어떤 기상의 위성 영상일까? - 시작하기 • 프로젝트 수업 전체 과정을 알고 기상 위성 영상을 분석하기 위한 팀을 학습 목표 꾸릴 수 있다. • 프로젝트를 함께 하는 활동을 통해 소통과 협력을 할 수 있다. 관련 교과 지구과학, 물리학 3가지 사례의 기상 위성 영상 사진 분석 프로젝트 시작 1. 프로젝트 수업 과정 안내 각 단계별 소개 2. 패들렛(padlet) 이용한 포트폴리오 작성 및 공유 방법 패들렛 접속 방법, 이용 방법 소개 차시 개요 패들렛을 활용 아이디어 기록과 공유, 과제 제출 방법 안내 3. 구글클래스를 이용한 포트폴리오 작성 및 과제 제출 방법 구글클래스 접속 방법, 이용 방법 소개 4. 팀 빌딩 - 프로젝트팀 구성 및 역할 정하기 - 우리 팀 행동 약속 정하기 - 팀별로 분석할 기상 위성 영상 사례 선택 후 해당 내용 적기 기상 위성 영상 사진 세트 3종 준비물 학생 개인용 기기(노트북 또는 태블릿 PC, 스마트폰 등) 학생 개인 구글 계정 준비 교사 패들렛 계정 준비 - 37 - 5 [5차시] 어떤 기상의 위성 영상일까? - 활동하기 학습 목표 관련 교과 • 여러 장의 실제 기상 위성 영상을 분석하여 기상을 알 수 있다. • 분석한 기상 자료를 이용하여 일기예보 시나리오를 작성할 수 있다. 지구과학, 물리학 기상 위성 영상(사진) 분석 1. 기상 위성 영상으로 알 수 있는 날씨는? - 기상 위성 영상에서 알 수 있는 사실들 모두 찾기 - 찾은 사실을 분석하여 날씨 해석하기 - 팀원의 생각을 모아 팀의 공통 의견 만들기 차시 개요 - 패들렛, 구글클래스 등을 이용한 포트폴리오 작성 및 공유하기 2. 나도 기상분석예보관 - 기상 위성 영상을 분석한 날씨에 관한 일기예보 시나리오 작성 <참고자료> 기상 위성 영상 분석 및 일기예보 시나리오 제작 체크리스트 준비물 기상 위성 영상 사례 세트 3종, 활동지, 학생 개인용 기기 - 47 - 6 [6차시] 어떤 기상의 위성 영상일까? - 발표하기 • 분석한 기상 위성 영상 자료를 이용한 일기예보 시나리오를 발표할 수 학습 목표 있다. • 발표에 대한 피드백을 반영하여 최종 시나리오를 완성할 수 있다. 관련 교과 지구과학, 물리학 사례별 일기예보 발표하기 1. 발표 자료 준비하기 - ‘기상 위성 영상 분석 및 일기예보 시나리오 제작 체크리스트’ 활용 최종 점검 - 발표자 사전 발표, 피드백 차시 개요 - 발표 시간, 발표 순서 확인 2. 발표 평가하기 - 팀 내에서 담당한 역할과 활동 평가 - 발표 동료 평가 체크리스트 작성 - 동료나 교사 피드백 및 평가 - 피드백 반영하여 최종 발표 자료 제출 준비물 발표용 자료(ppt 또는 동영상), 활동지 - 53 - 

STEM+I 생각교실 운영 사업 교육 프로그램 2020 빛을 알고 느끼자! 대진대학교 과학영재교육원 2020년 STEM+I 생각교실 운영 사업 교육 프로그램 프로그램 개요 기관 명 대진대학교 과학영재교육원 프로그램 이름 빛을 알고 느끼자! 파동의 종류, 전자기파, 진폭/진동수/파형, 빛 주요 과목 과학 관련 단원 관련 과목 과학 관련 단원 반사/굴절/간섭/회절 STEM 요소 S. T. E 의 합성, 빛의 삼원색, 빛의 반사 지역 개발자 빛의 성질 등을 이해할 수 있게 하고, 일상생활에서 빛의 존재가 얼마나 중 주요 수업 요한지 알 수 있게 한다. 빛에 대하여 학생들이 관심을 갖고 이해할 수 있 개요 을 때 과학 분야에 대한 우리 학생들의 과학적 창의력이 계발될 수 있으므 로 흥미를 느낄 수 있고 쉽게 이해할 수 있다. ! 1차시 : 빛의 정의를 이해하고 빛을 과학적으로 설명할 수 있다. ! 2차시 : 빛의 성질과 종류에 대한 이해를 통하여 생활 속에 이용되는 차시별 주요내용 (키워드 위주) 과학기술 유용성을 알 수 있다. ! 3차시 : 다양한 파장의 집합체인 빛을 굴절과 회절을 이용하여 분리할 수 있는 분광기를 제작한다. ! 4차시 : 제작된 분광기를 사용하여 빛의 흡수를 이해한다. 4. 학습 활동 주요 내용 4-1. 1차시 학습(45분) 가. 교수학습 과정 빛을 알고 느끼자! 프로그램 명 빛의 종류와 특성(빛의 세계) 주제명 학습 목표 단계 (시간) 도입 1. 빛의 정의를 이해하고 빛을 과학적으로 설명할 수 있다. 2. 빛의 성질과 종류에 대한 이해를 통하여 생활 속에 이용되는 과학기술 유용성을 알게 한다. 교수·학습 활동 교사 ▶ 동기 유발 ▶ 학습목표 ▶ 활동 1 빛의 역사 탐구 활동 수업 방법 수업내용 학생 • 생각열기(문제)를 제시하고, ▶ 활동 2 ▶ 활동 3 빛의 이중성 이해 • 학습목표(문제)를 인지한다.  빛의 역사적 배경 학습  빛에 대한 역사적 이해  전자기파 전자기파  학습, 파장,  학습, 파장, 진동수, 진폭 설명 진동수, 진폭 이해 전자기 복사선과 에너  전자기 복사선과 에너 지 관계 설명 지 관계 이해  파장과 빛의 분류  잔잔한 수면에 돌을 떨  잔잔한 수면에 돌을 떨 어트려 수면파를 만든 어트려 수면파를 만든 다. 다.  ▶ 토론 • 요약/정리하여 설명한다. 파장과 빛의 분류 • 요약/정리된 내용을 이 해한다. 정리 ▶ 평가 (5분) ▶ 차시 예고 지도상의 유의점 PPT 동영상 문제 제시 수업분위기 조성 토론 토론하면서 흥미를 유발한다. • 학습목표를 제시한다. 빛의 학술적 (35분) 이해 • 문제를 인지하고 토론을 유도한다. (5분) 학습 1차시 / 4차시 • 다음시간에 활동할 • 다음시간에 활동할 내용을 예고한다. 내용을 인지한다. - 8 - PPT 시물레이션 인터넷 자료 활동 자료 활용 PPT 인터넷 시물레이션 자료 활용 자료 활동 토론 PPT 시물레이션 인터넷 자료 활용 자료 활동 설명과 토론 설명 기대를 갖도록 한다. 4-2 2차시 학습(45분) 가. 교수학습 과정 빛을 알고 느끼자! 프로그램 명 빛의 굴절과 회절 / 빛의 분리 주제명 학습 목표 단계 (시간) 1. 빛의 간섭에 대해서 이해한다. 2. 빛의 굴절과 회절에 대해서 이해한다. 교수·학습 활동 수업내용 교사 ▶ 동기 유발 ▶ 학습목표 토론을 유도한다. 토론하면서 흥미 유발 • 학습목표(문제)를 • 학습목표를 제시한다.  인지한다. 없어진다.  수업 방법 지도상의 유의점 PPT 동영상 문제 제시 수업분위기 조성 토론 두 개의 수면파는 서로 간섭하여 더 커지거나  파동이 무엇인지 이해 ▶ 활동 1 파동의 이해 학생 • 생각열기(문제)를 제시하고, • 문제를 인지하고 도입 (5분) 2차시 / 4차시 PPT 한다. 시물레이션 인터넷 자료 활동 파동 간섭을 이해한다. 자료 활용 파의 변화; 간섭을 이  해한다. 학습 ▶ 활동 2 활동 백색광과 단색돵  광원의 종류와 단색광  광원 앞에 필터의 종류 와 단색광 비교 (35분)  온 불빛이 멀리서는 넓 빛의 굴절과 고 크게 보인다. 회절  PPT 인터넷 시물레이션 자료 활용 자료 활동 백색광과 단색광 비교 토론 할 수 있다. 을 이해한다.  깜깜한 밤에 깊은 산속 에 오두막에서 새어나 ▶ 활동 3 광원의 종류와 단색광   빛의 회절을 이해한다.  빛의 굴절과 회절을 이 해한다. 빛의 프리즘 굴절과 회 PPT 시물레이션 인터넷 자료 활용 자료 활동 절발 회절을 비교 ▶ 토론 • 요약/정리하여 설명한다. • 요약/정리한 내용을 이 해한다. 정리 ▶ 평가 (5분) ▶ 차시 예고 • 다음시간에 활동할 내용을 예고한다. • 다음시간에 활동할 내용을 확인한다. - 18 - 설명과 토론 설명 기대를 갖도록 한다. 4-3 3차시 학습(45분) 가. 교수학습 과정 빛을 알고 느끼자! 프로그램 명 빛의 분리(분광기 제작) 주제명 학습 목표 3차시 / 4차시 CD-ROM을 이용한 분광기 제작 교수·학습 활동 단계 (시간) 수업 방법 수업내용 교사 ▶ 동기 유발 학생 • 생각열기(문제)를 제시하고, • 문제를 인지하고 토론을 유도한다. 토론하면서 흥미 유발 도입 (5분) ▶ 학습목표 • 학습목표(문제)를 • 학습목표를 제시한다. 학습 PPT 동영상 문제 제시 수업분위기 조성 토론 인지한다. PPT ▶ 활동 1 CD-ROM의 구조  지도상의 유의점 CD-ROM의 원리 설명  CD_ROM의 이해 이해 시물레이션 인터넷 자료 활동 자료 활용 활동 (35분) ▶ 활동 2 분광기 제작  빛의 분리에 대한 설명 ▶ 토론 • 요약/정리하여 설명한다. 정리 (5분) 백색광이 분리되어 단  색광이 됨을 관찰한다. • 요약/정리한 내용을 이 해한다. ▶ 평가 ▶ 차시 예고 • 다음시간에 활동할 내용을 예고한다. • 다음시간에 활동할 내용을 확인한다. - 26 - PPT 실험실습 제작 활동 토론 설명과 토론 설명 기대를 갖도록 한다. 4-4 4차시 학습(45분) 가. 교수학습 과정 빛을 알고 느끼자! 프로그램 명 제작된 분광기 활용한 빛의 흡수 주제명 학습 목표 4차시 / 4차시 분광기를 활용하여 빛의 흡수를 이해한다. 교수·학습 활동 단계 (시간) 수업 방법 수업내용 교사 ▶ 동기 유발 학생 • 생각열기(문제)를 제시하고, • 문제를 인지하고 토론을 유도한다. 토론하면서 흥미 유발 도입 (5분) ▶ 학습목표 ▶ 활동 1 학습 • 학습목표(문제)를 • 학습목표를 제시한다.  PPT 동영상 문제 제시 수업분위기 조성 토론 인지한다. 빛이 분리되어 단색광 이 만들어지는 원리 설 백색광과 단색과 지도상의 유의점  단색광이 무엇인지 이 해한다. 명 PPT 투명 색상필름 인터넷 자료 활용 활용 활동 (35분) ▶ 활동 2 단색광의 흡수  빛이 흡수되는 과학적  빛이 인 설명 이유를 이해한다. ▶ 토론 • 요약/정리하여 설명한다. 정리 (5분) • 요약/정리한 내용을 이 해한다. ▶ 평가 ▶ 학습내용 정리 흡수(차단)되는 • 빛에 대한 고마움을 설 • 자연현상에 대한 흥미 명한다. 를 갖는다. - 30 - PPT 실험실습 실험활동 토론 설명과 토론 설명 꿈과 희망을 갖도록 한다. 

STEM+I 생각교실 운영 사업 교육 프로그램 2020 주는 친구와 받는 친구 대진대학교 과학영재교육원 2020년 STEM+I 생각교실 운영 사업 교육 프로그램 프로그램 개요 기관 명 대진대학교 과학영재교육원 프로그램 이름 주는 친구와 받는 친구 2015개정 과학과 교육과정(중학교): 주요 과목 과학 관련 단원 물질의 구성 (원자핵과 전자, 이온, 이온식), 전기와 자기 (전류와 전압), 관련 과목 과학 관련 단원 STEM 요소 S, T, E 지역 차시 4 개발자 ○ 화학반응 중 가장 중요한 유형인 산화-환원 반응을 학습한 주요 수업 개요 다.(S) ○ 산화-환원 반응은 원소로부터 화합물의 생성, 모든 연소 반응, 전지에서 전기를 발생하는 반응 등을 포함한다.(S) ○ 건전지에서 일어나는 산화-환원 반응을 알아본다.(E, T) 1차시 : 세상에서 일어나는 화학변화는 무언가를 주는 것과 받는 것 으로 되어 있다. “자라나는 은’ 실험 수행”. 차시별 주요내용 (키워드 위주) 2차시 : 대부분의 화학반응들은 전자를 주는 물질과 받는 물질과의 반응이다. “갈바니 전지 만들기 실험 수행”. 3차시 : 힘센 전자는 여러 가지 일을 하면서 힘없는 전자가 된다. “전자 펜 만들기 실험 수행” 4차시 : 도금과 합금을 통해 동전의 색깔을 바꿔 본다. “금화, 은화 만 들기 실험 수행”. 4. 학습 활동 주요 내용 4-1. 1차시 : 주는 친구와 받는 친구 가. 개요 주제 세상에서 일어나는 화학변화는 무언가를 주는 것과 받는 것으로 되어 있다. ○ 화학변화는 무언가를 주는 물질과 받는 물질 간의 거래라는 것을 이해 학습목표 할 수 있다. ○ 전자를 주고받는 물질 간의 화학반응을 실험을 통해 설명할 수 있다. ○ 세상을 이루는 물질(에너지)들의 총합은 일정하다. 따라서 변화란 무언가 주요내용 가 한쪽에서 다른 한쪽으로 이동하는 거래라는 것을 이해한다. ○ 화학 반응에서 전자의 이동을 알아본다. ○ ‘자라나는 은’ 실험을 진행한다. 준비물 컴퓨터, 빔 프로젝트, 페트리 접시, 질산은, 비커, 한천, 구리테이프, 정제수, 유리막대, 비닐장갑 나. 생각 열기 우리가 느끼는 세상의 법칙 중에는 “에너지보존의 법칙”이 있다. 세상의 “에너지의 총합은 일정하다는 것”으로 물리학의 바탕이 되는 법칙이다. 에너지는 그 형태를 바꾸거나 다른 곳으 로 전달 할 수 있을 뿐 생성되거나 사라질 수 없다. 그렇다면 우리가 변화라고 하는 것은 어때 야 할까? 총합은 일정하니 변화란 무언가가 한쪽에서 다른 쪽으로 이동하는 것임 알 수 있다. 무언가가 에너지일 수도 있고 전자일수도 혹은 수소일 수도 있다. 우리는 상황에 따라 각각을 흡열-발열, 산화-환원, 산-염기 반응으로 구별하여 부른다. 이러한 주고받음은 인문학적인 용어 로 다른 설명으로도 이용된다. - 6 - 4-2. 2차시 : 전자 좀 있니? 가. 개요 주제 대부분의 화학반응들은 전자를 주는 물질과 받는 물질과의 반응이다. ○ 원자로부터 화합물의 생성, 모든 연소 반응, 전지에서 전기를 발생하는 학습목표 반응들이 모두 전자의 이동과 관련된 반응이라는 것을 이해할 수 있다. ○ 전자의 이동으로 전지에서의 반응을 이해할 수 있다. ○ 화학 반응식에서 중성인 원자는 무엇이고 이온은 무엇인지 찾아보자. 주요내용 ○ 갈바니 전지에서 전자를 주는 물질과 받는 물질이 무엇인지 생각해보자. ○ 갈바니 전지 실험을 진행한다. 준비물 컴퓨터, 빔 프로젝터, 염화칼륨, 황산아연, 염산 수용액, 구리판, 아연판, LED 전구, 비커, 소형막대, 홈판, 비닐장갑, 정제수, 투약병 나. 생각 열기 물질은 전자를 화폐처럼 주고받음으로서 산화-환원 반응을 하는 것을 알 수 있었다. 하지만 여기에 궁금증이 하나 생기지 않는가? 왜 어떤 물질은 전자를 주는 것이 편하고 혹은 받는 것 이 편할까? 단순히 생각하면 전자가 주는 것이 편한 물질은 주고 나면 안정해지는 것이다. 즉, 자연에 존재할 수 있는 상태가 되는 것이다. 우리는 앞서 안정하다는 것은 자연에 존재하기 용 이한 상태라고 언급한 적이 있다. 또 이런 걸 생각해보자. 물질이 전자를 주고받으려면 어디엔 가 전자를 보관할 수 있어야 하지 않을까? 쉽게 말하면 전자를 보관할 수 있는 주머니가 있어 야 하지 않을까? 이제 주머니에 대해 이야기 해보자. 아래 그림을 통해 주머니에 대한 정보를 정리해 보자. 전자의 주머니는 핵의 양성자(+)가 만 들어내는 양의 기운으로 음의 전자를 당기는 힘에 의해 전자를 담을 수 있는 주머니를 만든다. 전자 주머니가 양성자에 가까우면 주머니에 들어있는 전자는 쉽사리 빠지지 않는다. 반대로 주 머니가 양성자에서 먼 곳에 있다면 전자는 쉽게 빠질 수도 들어갈 수도 있다. 그리고 주머니는 그림처럼 아래부터 일정한 수의 전자가 채워지면 위쪽 방향으로 채워 올라간다. 그럼 산화-반 응 반응을 주머니 개념을 이용하여 생각해보자. - 12 - 4-3. 3차시 : 힘센 전자와 힘없는 전자 가. 개요 주제 학습목표 힘센 전자는 여러 가지 일을 하면서 힘없는 전자가 된다. ○ 건전지를 전자를 주는 물질과 받는 물질과의 반응으로 설명할 수 있다. ○ 직렬, 병렬 회로를 통해 전류와 전압을 이해할 수 있다. ○ 전자를 주고 받는 반응으로 전기를 만들 수 있다. ○ 건전지는 자신의 내부에 들어있는 물질의 화학에너지를 전기에너지로 변환하는 장치이다. 주요내용 ○ 음극의 힘센 전자가 양극으로 가면서 일을 하는데 이것은 마치 높은 곳 에 있는 물이 내려오면서 물레방아를 돌리는 것과 비슷하다. ○ 건전지를 이용한 전자펜 실험으로 그림 그려 본다. ○ 전자펜의 양극과 음극에서 일어나는 반응을 이해한다. 준비물 컴퓨터, 빔 프로젝터, 비커, 정제수, 요오드화칼륨, 면봉, 건전지, 도선, 녹 말을 포함하는 종이 나. 생각 열기 산화-환원 반응을 이용해 갈바니 전지를 만들어 보았다. 주는 친구로 구성된 전극이 산화되 면서 생성된 전자는 전선을 따라 이동하면서 LED를 환하게 키고 환원이 일어나는 전극에 도달 하여 받는 친구에 다시 구속되는 것을 관찰하였다. 전자가 이동하면 어떻게 LED를 켤 수 있을 까? 아마도 생성된 전자는 힘센 전자로 자신이 가지고 있는 에너지를 사용하여 LED의 불을 밝 히는 것으로 생각할 수 있을 것이다. 불안정한 힘센 전자는 불을 밝히며 자신의 에너지를 소모 하고 보다 안정한 상태로 변화하는 것일 것이다. 이것은 마치 높은 곳에 있는 공이 떨어지면서 위치에너지가 운동에너지로 바뀌고 마침내 바닥에 부딪혀 소리와 열에너지로 일을 하는 것과 같다. 불안정한 상태의 힘센 전자는 안정한 상태의 약한 전자가 되면서 에너지를 소모하게 되 는데, 이러한 에너지를 전기에너지라고 부르고 전기에너지는 LED를 통해 빛에너지로 변환되어 우리가 느낄 수 있는 것이다. 앞에서 언급한 전자 주머니로 힘센 전자와 약한 전자의 개념을 아래 그림으로 간단히 도시해 보았다. - 20 - 4-4. 4차시 : 은화, 금화 만들기 가. 개요 주제 도금과 합금을 통해 동전의 색깔을 바꿔 본다. ○ 도금과 합금의 원리를 이해할 수 있다. 학습목표 ○ 동전의 색을 바꿔보는 실험을 통해 금속에서 전자를 주고 받는 것을 이 해할 수 있다. ○ 도금과 합금에 대해 알아본다. ○ 전자를 주는 금속과 받는 금속에 대해 알아본다. 주요내용 ○ 금속이 보통 전자를 쉽게 주는 친구라는 것을 이해하고 어떤 금속이 전 자를 주기 쉬운 친구인지 찾아본다. ○ 은화, 금화 만들기 실험을 진행한다. 준비물 컴퓨터, 빔 프로젝터, 비커, 정제수, 수산화나트륨, 아연가루, 가열기구, 10 원짜리 동전 나. 생각 열기 십원짜리 동전의 색깔을 바꿔보자. 동전 전체를 바꾸는 것이 아니라 동전의 표면만 다른 색 을 갖게 만들어 보자. 전자를 잘 주는 아연을 이용해서 동면의 표면을 은색의 얇은 막으로 덮어보자. 이런 현상을 도금이라고 한다. 도금의 원리가 산화- 환원 반응 을 이용하는 것이라고 하니 어떻게 된 건지 알아보자. 도금된 아연을 불로 달구며 금색으로 변 하는데 은색이 어떻게 금색이 될까 상상해 보자. 다. 배경 지식 1) 도금 이란? 금속의 표면이나 비금속표면에 다른 금속을 사용하여 얇게 덮는 것을 도금이라고 한다. 이 런 얇은 막을 만드는 방법으로서는 전기도금, 화학도금, 용융도금. 진공 도금, 이온 도금 등이 있다. 이중 대표적인 전기도금은 전기에너지를 이용하여 금속에 다른 금속의 막을 만들어 주는 방법이다. 장식품, 공업 용품 등 용도가 가장 넓다. 아래 왼쪽 그림은 구리 (Cu)를 다른 금속 (Me)에 도금하는 방식을 그린 것이다. 건전지의 음극에 있는 주는 친구가 힘센 전자를 금속 (Me)에 전달하며, 힘센 전자는 금속을 따라 흘려 용액에 있는 받는 친구 구리이온 (Cu2+)을 만 나게 된다. 받는 친구는 힘센 전자를 받아 구리로 환원이 되고, 중성인 구리는 물에 녹지 않기 때문에 금속 표면에 붙어 남게 된다. 이런 방법을 반복적으로 진행하면서 금속은 구리로 도금 되게 된다. 그럼 건전지 반대쪽인 양극의 받는 친구는 어떤 일을 할까? 건전지의 받는 친구는 - 27 - 

STEM+I 생각교실 운영 사업 교육 프로그램 2020 우리 학교의 기념 주화를 제작하라! 경북대학교 과학영재교육원 2020년 STEM+I 생각교실 운영 사업 교육 프로그램 프로그램 개요 기관 명 경북대학교 영재교육원 프로그램 우리 학교의 기념 주화를 제작하라! 이름 주요 과목 기술 관련 단원 제조 기술과 제품 생산 수학, 관련 과목 지구과학 입체도형 관련 단원 정보 STEM 요소 S, T, E, M 별의 특성과 진화 컴퓨팅시스템의 동작 원리 지역 차시 4 개발자 ① 기념 주화의 모든 것 ② 최연소 기념주화 디자이너 도전 주요 수업 개요 ③ 기념 주화에 등장하는 이미지의 종류와 특징의 이해 ④ 우리학교 기념주화 3D로 설계하기 ⑤ 3D 프린터의 원리 이해 ⑥ 디자인 소프트웨어와 3D 프린터를 적용한 나만의 기념 주화 설계 및 제작하기 ◦1차시: 화폐의 모든 것 - 지폐와 주화 관찰, 스케치 - 용비어천가, 일월오봉도, 천상열차분야지도, 혼천의, 보현산 천문대 - 세상에서 가장 비싼 주화 - 학교 상징 및 자랑거리 차시별 주요내용 (키워드 위주) ◦2차시: 기념주화 공모전 도전하기 - 학교 기념 주화 제작 공모전 - 학교기념 주화 스케치 - Tinkercad사이트(www.tinkercad.com) 이용한 3D 모델링 ◦3~4차시: 기념 주화 3D프린터로 제작 및 평가 - 3D 프린터 출력 - 출력물 후가공 - 활동 결과 발표 - 성찰 일지 작성 차 시 1 화폐의 모든 것 [학습 목표] 1. 화폐에 그려진 위인과 문화유산을 찾고 설명할 수 있다. 2. 우리 학교의 상징물을 알고 기념주화를 스케치할 수 있다. [주요 학습 개념] 지폐와 주화 관찰, 스케치 [지폐와 주화] 만원 지폐와 백원 주화를 관찰하고 화폐 속 상징을 찾아 봅시다. 만원 지폐 앞면 100원 동전 앞면 만원 지폐 뒷면 100원 동전 뒷면 앞면: 세종대왕, 용비어천가, 일원오봉도, 위조방지장치, 지폐의 기번호(일련번호) 등 뒷면: 혼천의, 천상열차분야지도, 보현산 천체망원경 등 앞면: 충무공 이순신 장군 뒷면: 발행연도 [관찰하고 생각하기] ‘만원 지폐 속 문화유산’ 1. 세종대왕의 배경에는 왜 ‘용비어천가’와 ‘일월오봉도’가 있을까요? - 2 - 차 시 기념주화 공모전 도전하기! 2 [학습 목표] 1. 기념주화의 의미를 이해할 수 있다. 2. 우리 학교의 상징을 조사하고 기념주화를 디자인할 수 있다. [주요 학습 개념] 기념주화, 기념주화 디자인 [학습 과제 안내] 학교 기념 주화 제작 공모전 본교에서는 이번 개교 기념일을 맞이하여, 학교의 상징을 잘 나타낼 수 있는 3D 프린팅 기념 주화 제작 공모전을 개최합니다. 우수작은 본교 역사관에 전시될 예정입니다. 학생 여러분의 많은 참여 바랍니다. ∎ 공모주제: 학교 상징 ∎ 응시부문: 추상 조각 ∎ 제출자료: 작품 및 작품 설명서 ∎ 시상내역 - 1위. 최우수상: 소정의 상품 - 2위. 우수상: 소정의 상품 - 3위. 장려상: 소정의 상품 ∎ 심사기준 주제 적합성 학교 기념 주화로 제작하는데 적합한가? 주화 상징성 학교에 대한 내용(상징, 의미 등)을 충분히 반영하였는가? 관심도 주화의 완성도 지역 주민들의 관심을 고취시키는 데 적합한가? 설계도에 따라 작품을 제작하고 주화의 완성도가 높은가? ∎ 유의사항 - 타 공모전에 중복 출품되었거나 기존의 기념물과 유사한 작품으로 인정될 경우 혹은 부정한 방법에 의한 수상으로 밝혀질 경우에 수상을 취소할 수 있음. - 3D 프린터로 출력 가능해야하며, 주화의 크기는 가로*세로*높이(3.5cm*3.5cm*0.8cm)를 넘지 않아야 함. - 주화 양면을 모두 제작해야 함. - 3D 모델링 프로그램을 이용해서 기념 주화를 디자인하고, 그 결과물을 후가공(사포질, 색칠 등)을 한 후 제출해야 합니다. - 13 - 차 시 3-4 기념주화 3D 제작, 평가 [학습 목표] 1. 공학적 설계(또는 3D 디자인 SW)를 적용하여 우리 학교의 기념주화를 제작할 수 있다. 2. 우리 학교 기념주화의 가치와 의미 설명하고 설계 기반의 문제해결력과 융합적 소양을 함양할 수 있다. [주요 학습 개념] 3D 만들기, 발표 [3D 프린터로 출력하기] 1. Tinkercad 사이트로 모델링한 파일을 어떻게 3D 프린터로 출력하는지 조사해 봅시다. ① Tinkercad 사이트에서 내보내기 메뉴 클릭한 후 3D 인쇄용 ‘.STL’ 파일로 저장한다. ② 3D 프린터 제조사에서 제공하는 gcode 변환 프로그램(큐라 프로그램 등)을 이용해서 gcode로 변환한다. ③ gcode파일을 3D 프린터에서 출력한다. - 3DWOX gcode 변환 프로그램 - 18 - 

STEM+I 생각교실 운영 사업 교육 프로그램 2020 날아라 공기 도넛! 꺼져라 팍! 팍!! : 창의적인 공기 소화기 만들기 경북대학교 과학영재교육원 2020년 STEM+I 생각교실 운영 사업 교육 프로그램 프로그램 개요 기관 명 프로그램 이름 경북대학교 영재교육원 날아라 공기 도넛! 꺼져라 팍! 팍!!: 창의적인 공기 소화기 만들기 주요 과목 지구과학 관련 단원 기압과 날씨 관련 과목 기술 관련 단원 창의 공학 설계의 이해 STEM 요소 S, T, M 지역 차시 5 개발자 ① 기압, 기압차, 바람 개념, 베르누이 원리 등의 개념 학습 및 탐 구 주요 수업 개요 ② 간이 공기 대포의 만들기를 통해 공기 도넛(볼텍스링) 발생 이 유 탐구 ③ 학습한 개념과 탐구 내용을 토대로 1m 거리에 떨어진 두 줄의 촛불을 끌 수 있는 문제해결활동 실시 : 공학적 설계 기반의 공기 소화기 만들기 차시별 주요내용 (키워드 위주) ∎1차시: 기압, 바람, 베르누이의 원리 ∎2-3차시: 공기 도넛, 간이 공기 소화기 설계·제작, 제주도 돌담, 비 행기의 원리, ∎4-5차시: 공기 소화기 설계·제작, 테스트 및 평가, 3D 디자인 SW(Solid Edge) 차 시 1 압력, 기압 그리고 바람 [학습 목표] 1. 압력의 과학적 개념을 바탕으로 기압의 개념(방향)을 이해하고 적용할 수 있다. 2. 기권을 이루고 있는 대기의 특성에 대해 이해할 수 있다. 3. 바람이 기압 차이에 의해 발생하는 것을 이해할 수 있다. 4. 실생활에서 기압, 바람과 관련된 현상 또는 제품의 작동 원리(예, 소화기)를 이해할 수 있다. [주요 학습 개념] 압력, 공기, 기압, 기압의 크기, 기압이 작용하는 방향, 바람, 기압차, 온도, 소화기 작동 원리 [수업 계획 및 활동 과정] 1. 압력의 개념 탐구 ①압력의 정의 수직으로작용하는힘   압력     힘을받는면적   압력은 단위 면적당 작용하는 힘을 의미한다. 즉, 일정 한 면적에 수직 방향으로 작용하는 힘의 크기가 클수록 압력이 커지게 된다. 예를 들어 어떤 사람이 운동화를 신 고 발을 밟을 때보다 구두를 신고 밟았을 때가 더 아픈 이유는 구두 바닥의 면적이 더 좁아 일정한 넓이에 작용 하는 힘의 크기가 더 크기 때문이다. ② 압력 탐구하기 압정의 뾰족한 부분 위에 풍선을 두고 눌러보자. 압정의 개수가 적을 때는 풍선이 터지지 만 압정의 개수가 많을 때는 풍선이 잘 터지지 않는다. 이는 압정의 개수가 적을 때는 풍 선에 닿는 면적이 좁아 풍선에 미치는 압력이 크고, 압정의 개수가 많을 때는 풍선에 닿는 면적이 넓어 풍선에 미치는 압력이 작아지기 때문이다. 또한, 풍선을 누르는 힘에 따라 압 력이 강해지거나 약해지기도 한다. - 2 - 차 시 2-3 공기 도넛(Vortex ring)의 탐구 [학습 목표] 1. 베르누이 원리를 모의 탐구 실험을 통해 이해할 수 있다. 2. 베르누이의 원리와 공기 소화기 제작을 위한 핵심 내용에 대해 이해한다. 3. 간이 공기 소화기의 제작을 통해 공기 도넛(Vortex ring)의 생성 과정에 대해 이해한다. 4. 간이 공기 소화기의 탐구를 통해 공기 소화기 제작에 필요한 기초적인 개념을 알아낸다. [주요 학습 개념] 베르누이 원리, 공기 도넛(Vortex ring), 바람, 바람의 세기와 구멍 크기와의 관계 [수업 계획 및 활동 과정] 1. 베르누이의 원리 탐구하기 ①베르누이의 원리 베르누이(Bernoulli, 1700~1782)는 유체가 흐르 는 속도와 압력, 높이의 관계를 수량적으로 나타 낸 베르누이 원리를 발표했다. 예를 들어 굵기가 변하는 관에 공기를 흐르게 하고 굵기가 다른 부 분의 아래로 가는 유리관을 연결한다. 가는 유리관 속에 서의 물의 높이를 관찰하면 굵은 쪽에 연결된 물기둥은 그 높이가 낮아지고, 가는 쪽에 연결된 물기둥은 높이가 높아진다. 같 은 높이에서 유체가 흐르는 경우 유체의 속력은 좁은 통로를 흐를 때 증가하고 넓은 통로를 흐를 때 감소한다. 압력이 높아지면 유리관 속의 물기둥이 더 세게 누르므로 물기둥의 높이가 낮아지고, 압력이 낮아지면 유리관 속의 물기둥을 약하게 누르므로 물기둥의 높이는 높아진다. - 6 - 차 시 4-5 공기 소화기 설계, 제작, 테스트 및 평가 [학습 목표] 1. 과학적 개념과 원리의 적용을 체험하고 과학과 연계된 다른 교과 영역에 대해 이해할 수 있다. 2. 공학적 설계(또는 3D 디자인 SW)를 적용하여 조건에 적합한 공기 소화기를 설계 및 제작할 수 있다. 3. 공기 소화기의 테스트, 평가, 재설계를 통해 문제해결력과 융합적 소양을 함양할 수 있다. [주요 학습 개념] 공기의 양, 공기의 이동, 공기 도넛, 구멍 크기와의 바람의 세기 관계, 설계, 만들기, 테스트, 개선 하기 [수업 계획 및 활동 과정] 1.공기 소화기가 불을 끄는 원리 불씨에 부채질을 하여 바람을 일으키면, 산소 공급이 더욱 원활하 여 연수가 더 잘 일어난다. 하지만 불씨에 입김을 불거나 부채로 바 람을 일으켜 불을 끌 수도 있다. 이는 강한 바람을 일으키면 불씨와 탈물질을 떨어뜨리기 때문에 연소의 조건 중 “탈물질을 제거”하여 불을 끄는 원리이다. 2.공학적 문제해결과 공학 설계 인간의 삶의 질을 향상하기 위해 공학적 기술 을 바탕으로 해결할 필요성이 있는 문제를 공 학적 문제라 하고, 수요자의 요구를 파악하고 이를 충족하기 위해 문제점 을 개선하는 설계 방법을 공학 설계라고 한다. 공학적 문제를 해 결하기 위해서는 독창적이고 다양한 해결 방안 을 도출하는 능력이 중요하다. 공학적 문제는 각각의 특성에 따라 실행 가능한 해결 방안이 다양하다. 따라서 문제를 효과 적으로 해결하기 위해서는 실행 가능한 방안들을 검토하여 최적의 방 안을 찾고 효과적이고 능률적으로 수행하는 과정을 창의적 문제해결 과정이라고 한다. 창의적 문제해결 과정은 순환과정이다. 즉, 한번의 과정으로 원하는 결과를 얻기 어려우며, 더 욱 충실한 결과를 얻기 위해 지속적인 되먹임이 필요하다. - 9 - 

STEM+I 생각교실 운영 사업 교육 프로그램 2020 KNP 코끼리 개체군 문제를 해결하라! 경북대학교 과학영재교육원 2020년 STEM+I 생각교실 운영 사업 교육 프로그램 프로그램 개요 기관 명 경북대학교 영재교육원 프로그램 KNP 코끼리 개체군 문제를 해결하라! 이름 주요 과목 생명과학 관련 단원 생태계와 상호 작용 관련 과목 수학 관련 단원 미분법, 적분법 STEM 요소 S, E, M 지역 차시 5 개발자 ① 개체군의 생장에 미치는 요소를 찾고 식으로 표현하기 주요 수업 개요 ② GeoGebra, EXCEL 등 프로그램을 이용한 개체군 생장 곡선 시 뮬레이션 ③ KNP 코끼리 개체군 조절 전략 제시하고 시뮬레이션하기 1차시: 생물 다양성(코끼리의 생태와 환경, 개체군, 군집, 생태계) 차시별 주요내용 (키워드 위주) 2차시: 이론적 배경(지수적 생장과 로지스틱 생장) 3차시: 프로그램 사용 방법 익히기(지오지브라와 엑셀 프로그램 사 용) 4차시: K.N.P 코끼리 개체군 데이터 활용-지수적 생장 5차시: K.N.P 코끼리 개체군 데이터 활용-로지스틱 생장 차 시 1 KNP 코끼리 역사 [학습 목표] KNP 코끼리 개체군 생장이 가진 문제점을 이해하고 이 문제 해결에 흥미와 호기심을 가진다. KNP 코끼리 개체군 조절이 생태계 안전을 위해 필요함을 설명할 수 있다. [주요 학습 개념] KNP코끼리, 개체군, 개체군 조절, 환경 저항, 생태계, 생물다양성 [수업 계획 및 활동 과정] 1. KNP 코끼리 역사에 대해 알아보자. - [읽기 자료] 활용 및 인터넷 검색 2. 1903년~2004년까지의 KNP 코끼리 개체군 변화 그래프를 해석해보고 토의해 보자. KNP 코끼리 개체군 변화: 1903~2004 2004년 11,454 코 끼 리 개 체 수 × 1 , 0 0 0 1994년 도살 금지 최대 수용 8,500 도살 정책(1976~1994) 수용 한계 7,000 최저 수용 6,000 1967년 도살 시작 개체군 추정치 개체군 측정치 개체군 추정 년도 - 1967년까지 개체군은 지속적으로 생장함. - 1976년~1994년 도살 정책을 개체군의 크기를 조절함. - 도살 정책으로 수용 한계로 7,000마리로 설정함. - 1994년 도달 금지 이후 개체군은 다시 지수적 생장이 일어남. - 개체군의 추정치와 개체군의 측정치에는 오차가 있음. - 2 - 차 시 2 이론적 배경 [학습 목표] 개체군의 생장을 설명하는 식을 이해하고 적용할 수 있다. 개체군 생장과 관련된 기본 문제를 해결하고 토의할 수 있다. [주요 학습 개념] 개체군, 개체군 밀도, 개체군 생장곡선, 지수적 생장, 로지스틱 생장 [수업 계획 및 활동 과정] 1. 개체군이란 무엇인지 알아보자. 가. 일정 지역에 살면서 자유롭게 교배가 일어나는 생물 집단 (동일 시간, 일정한 장소, 특정 한 종, 예: 2020년 지리산 반달가슴곰의 개체군) 나. 개체군 내에서 개체 사이에는 상호 작용이 발생(예: 세력권, 순위제, 리더제, 사회생활, 가족생활 등) 2. 개체군 밀도에 대해 알아보자. 가. 개체군은 일정한 공간에서 생활하는 개체로 밀도의 개념이 생긴다. 개체군 내의 개체수   개체군의 밀도     개체군의 생활 공간의 면적   나. 일반적으로 밀도 변화는 출생, 사망, 이입, 이출에 의해 변화된다. - 밀도를 증가시키는 요인으로는 출생, 이입이 있다. 좀 더 깊게는 출생, 이입에 영향을 줄 수 있는 여러 요인도 포함될 수 있다. - 밀도를 감소시키는 요인으로는 사망, 이출이 있다. 또한 사망, 이출에 영향을 줄 수 있는 여러 요인도 연관된다. 개체군 크기 변화  출생  이입  사망  이출 ∆           (: 출생률,  : 사망률, I: 유입, E: 이출)  ∆ 한정된 공간에서 이입과 이출을 통제할 수 있는 경우(예, 대장균 배양 등) ∆       ( : 출생률,  : 사망률)  ∆ 즉, 개체군의 증가율은 출생과 사망의 차이를 의미한다. - 6 - 차 시 3-4 KNP 코끼리 개체군 변화 [학습 목표] 개체군 생장 자료를 그래프로 전환하고 예측할 수 있다. 개체군 생장 추세선을 만들고 표현할 수 있다. 개체군 생장에 영향을 미칠 수 있는 요소들을 찾을 수 있다. [주요 학습 개념] 개체군, 개체군 밀도, 출생과 이입, 사망과 이출, 추세선, GROWTH 함수 [수업 계획 및 활동 과정] 1. 1903~1967년 사이 KNP 코끼리의 개체군 변화 가. 다음은 1903년~1967년 사이 코끼리의 관찰 기록이다. 표를 그래프로 변환해 보자. - 16 - 차 시 5 코끼리 개체군 안정화 전략 [학습 목표] 개체군 특성을 설명할 수 있다. 개체군 생장에 영향을 미칠 수 있는 요소들을 찾을 수 있다. [주요 학습 개념] 개체군, 개체군 밀도, 환경 저항, 수용 한계, 로지스틱 생장 [수업 계획 및 활동 과정] 1. 다음의 표는 과학자들이 현 상황에서 코끼리 개체군이 어떻게 불어날 것인지 예측한 데이터이다. 그래프 로 전환해 보자. - 23 - 

STEM+I 생각교실 운영 사업 교육 프로그램 2021 탄성파를 활용한 지하 지질구조 탐색과 자원탐사 전남대학교 과학영재교육원 2021년 STEM 생각교실 운영 사업 교육 프로그램 프로그램 개요 기관명 전남대학교 과학영재교육원 프로그램 탄성파를 활용한 지하 지질구조 탐색과 자원탐사 이름 주요 과목 과학 관련 단원 관련 과목 지구과학 Ⅰ, 지구과학Ⅱ 관련 단원 STEM 요소 S, T, E, T 지역 주 개발자 Ⅰ. 지권의 변화 - 지구계와 지권의 구조 Ⅰ. 고체지구 보조 개발자 - 탄성파가 반사되는 성질을 활용하여 지질구조를 알아내는 원리를 설명할 수 있다. - 탄성파를 활용한 지질구조 탐사가 산업 분야에 적용되는 사례를 말할 수 있다. 주요 수업 개요 - 자원 탐사에 관련된 직업을 탐구하고, 관련 직업을 갖기 위해 노력해야 할 점을 말할 수 있다. - 교육 과정에 소개된 지진, 지구의 층상 구조와 같은 익숙한 개념을 먼저 제시하여 학생들이 자원 탐사 분야를 어렵게 인식하지 않도록 한다. - 석유 개발 분야에 흥미를 가질 수 있도록 실질적인 업무를 소개해 줄 수 있는 전문가와 함께 프로그램을 구성한다. 1차시 • 지진의 발생원인 • 지진파의 종류와 특성 • 탄성파의 활용 2차시 - 해저면 탐사 (음향 측심법) - 지하의 석유, 천연가스 및 광물 자원 탐사 • 초음파 센서와 이두이노를 이용한 거리 측정기의 작동 원리 차시별 주요내용 - 지진파를 이용한 지구 내부 탐사 3-4차시 • 거리 측정기를 이용하여 지형 모형의 탐사 • 탐사 결과로 작성한 지형 모형의 모양 예측하기 • 실제 자원 탐사 과정에서의 지질구조 탐사 소개 • 석유와 천연가스가 저장되기 위한 암석과 지하 구조의 특징 5차시 • 석유와 천연가스 탐사에서 탄성파의 활용 • 자원 탐사 과정 소개 6차시 • 지하자원을 탐사하는 전문가 인터뷰 • 자원 탐사 전문가가 되기 위해 노력할 점 생각해보기 2021학년도 전남대학교 과학영재교육원 1. STEM 생각교실 프로그램 개요 교과군 중심교과목 학교급 학년 과학 지구과학 중학교 1학년 수업 모형 탐구학습 모형 수업 주제 탄성파를 활용한 지하 지질구조 탐색과 자원 탐사 수업 단원 Ⅰ. 지권의 변화 / 1. 지구계와 지권의 구조 중심 교과목 관련 교육과정 영역 핵심개념 내용요소 지구과학 지진파, 탄성파, 자원개발 지진파의 종류, 자원 개발 ◾ 지진파의 속도 변화를 기준으로 지구를 4개의 층으로 구분한다. 일반화된 지식 ◾ 반사되어 온 파동의 왕복 시간을 이용하여 거리를 계산할 수 있다. ◾ 파동의 성질은 해저측심법, 어군탐지기 등에 이용된다. ◾ 석유는 물보다 밀도가 낮아서 습곡의 배사, 단층의 상부에 분포한다. 성취기준 [9과01-01] 지구계의 구성 요소를 알고, 지권의 층상 구조와 그 특징을 설 명할 수 있다. ◾ 지진의 발생 원인과 지진파의 종류 관련탐구활동 ◾ 탄성파의 활용 ◾ 초음파 센서와 아두이노를 이용한 지형 모형 모양 찾기 평가방법 ◾ 과정 평가 : 탐구 과정에서 활동 참여도를 평가한다. ◾ 보고서 평가 : 활동시 작성한 보고서를 평가한다. STEM 요소 ◾ 지진의 발생 원인과 지진파의 종류 과학적 탐구 (S) ◾ 탄성파의 성질 – 파동의 반사, 파동의 속도 ◾ 지진파를 이용한 지구의 층상 구조 구분 ◾ 탄성파의 이용 – 해저 측심법, 어군 탐지기 등 ◾ 지하자원이 저장될 수 있는 암석과 지질구조 기술·공학적 과정 (T/E) 수학적 사고 활동 (M) ◾ 탄성파를 이용한 지질 구조 탐사 ◾ 초음파 센서와 아두이노를 이용한 거리 측정 장치 개발 ◾ 자원(석유, 천연가스) 탐사 개발 과정 알기 ◾ 탄성파 분석을 통한 거리 계산을 위한 수식 ◾ 그래프 작성법 및 분석하기 - 1 - 2021학년도 전남대학교 과학영재교육원 2. 교사용 지도안 단원 수업주제 Ⅰ. 지권의 변화 / 1. 지구계와 지권의 구조 차시 1/6 지진파의 종류와 특성 (1) 지진의 발생 원인과 지진파의 종류와 특성을 설명할 수 있다. 학습 목표 (2) 지진파 또는 탄성파를 이용하여 지각 및 지하의 구조를 알아내는 원리를 알 수 있다. 수업단계 학습과정 학습활동 및 내용 ◎ 프로그램 도입 ◾ STEM의 용어와 의미를 소개한다. ◾ 프로그램 내에서 다루게 될 내용을 안내한다. 유의사항 도입 • 프로그램의 전반적인 흐름을 학생들이 알 수 있도록 소개한다. (10분) ◎ 동기 유발 (프로그램 동기 유발) ◾ 학생들이 상자를 열지 않고 상자 안에 들어 있는 물건을 알 수 있 는 방법을 자유롭게 발표하게 한다. ◾ 지구 내부의 모습을 보기 위해 어떤 방법을 사용할 수 있는지 연관 하여 생각해 본다. ◎ 탐색 활동 / 지진이란? ◾ 지진 발생 사진을 제시하고, 지진의 정의, 발생 원인을 생각해보고 1차시 활동지를 완성하도록 한다. ◾ 주어진 신문 기사를 보며 밑줄 그러진 지진과 관련된 용어의 뜻을 인터넷에서 찾아 활동지를 완성하도록 한다. 전개 (30분) ◾ 경주 지진 뉴스를 보며 지진 관련 용어가 어떻게 사용되는지 확인하 고, 단층 운동과 지진의 발생을 연관시켜 생각해보게 한다. ◎ 탐구 활동 / 지진파의 종류와 특성 ◾ 용수철을 이용하여 횡파와 종파의 특성을 비교해 본다. (* 용수철에 리본을 달아 실험하면 매질의 움직임이 더 잘 보인다.) ◾ P파와 S파의 특성을 비교해 본다. - P파와 S파의 속도와 통과할 수 있는 물질의 상태를 강조한다. ◎ 학습 내용 정리 정리 (5분) ◾ 지진의 발생 원인과 지진파의 종류 ◎ 다음 차시 예고 ◾ 탄성파의 활용 - 3 - 2021학년도 전남대학교 과학영재교육원 단원 수업 주제 학습 목표 수업단계 Ⅰ. 지권의 변화 / 1. 지구계와 지권의 구조 차시 2/6 탄성파의 활용 1. 파동의 특성 (반사, 굴절 등)을 알고 활용 분야에 대해 설명할 수 있다. 2. 파동의 왕복 시간으로부터 거리를 측정하는 방법을 설명할 수 있다. 학습과정 학습활동 및 내용 ◎ 전시 학습 확인 ◾ 질문을 통해 전시학습 내용을 확인한다. 도입 (7분) ◎ 동기 유발 ◾ 자동차의 후방센서, 어군 탐지기 등에 이용되는 파동의 원리가 무엇 인지 생각해 본다. ◎ 개념 도입 ◾ 지진파의 종류와 특성을 설명한다. ◎ 탐구 활동 1 / 지진파를 이용한 지구의 층상 구조 구분 ◾ 지구 내부를 통과하는 지진파의 속도 변화 그래프를 제시하고, 지진 파의 속도가 특징적으로 변화하는 곳을 찾고, 지구 내부를 4개의 층 으로 구분해 보도록 한다. ◎ 탐구 활동 2 / 음파를 이용한 해저면 탐사 2차시 전개 (30분) ◾ 음파를 이용하여 해저 지형을 탐사하는 방법을 설명한다. ◾ 해저면 탐사에서 음파의 왕복 시간을 측정하여 거리를 알아내는 식 을 생각해 보도록 한다. ◾ 해저면 탐사를 위한 음파의 왕복 시간 그래프를 제시하고 수심을 계 산하는 활동을 통해 탄성파를 이용해 거리를 측정하는 방법을 충분히 익히도록 한다. ◎ 탐구 활동 3 / 탄성파를 이용한 지하자원 탐사 ◾ 강한 음파(탄성파)를 이용하면 탄성파가 지하의 지각을 투과했다가 반 사되어 돌아온다. 이 반사파를 분석하면 눈으로 볼 수 없는 지하 구조를 알아낼 수 있고, 이를 이용해 지하 자원을 탐사 할 수 있다. ◎ 학습 내용 정리 ◾ 지진파와 탄성파의 활용 분야 정리 (8분) ◎ 다음 차시 예고 ◾ 초음파 센서와 아두이노를 이용한 거리 측정기 제작 원리 ◾ 거리 측정기를 이용하여 지형 모형의 모양 찾기 - 4 - 2021학년도 전남대학교 과학영재교육원 단원 수업 주제 Ⅰ. 지권의 변화 / 1. 지구계와 지권의 구조 차시 3-4차시 초음파 센서를 이용한 지하구조 탐사 1. 초음파 거리 측정기의 작동 원리를 설명할 수 있다. 학습 목표 2. 실험 장비를 이용하여 지형 구조의 모양을 알아낼 수 있다. 3. 탄성파를 이용한 해저면 또는 지하 구조의 탐사 방법을 실험과 연관지어 설명 할 수 있다. 준비물 수업단계 • 아두이노 거리 측정 장치, 태블릿(또는 휴대폰), 지형 모형, 자 학습과정 학습활동 및 내용 ◎ 전시 학습 확인 ◾ 질문을 통해 전시학습 내용을 확인한다. 도입 (10분) - 탄성파의 활용 : 지구 내부의 층상 구조, 해저면 탐사, 자원탐사 ◎ 동기 유발 ◾ 해상 시추 장치로 원유를 얻는 영상을 보고, 넓은 바다 중 시추 지점을 결정하는 방법은 무엇인지 생각하여 발표해 보게 한다. ◎ 탐구 활동 1 / 거리 센서를 이용한 모형 지질 구조 탐사 Tip • 실험 전 거리 측정기와 태블릿에 앱을 설치하여 준비한다. • 학생들이 충분히 연습한 후 측정하도록 하고, 조작, 측정, 기록 역 할을 분담하여 실험할 수 있게 한다. ◾ 초음파 센서와 아두이노를 이용한 거리 측정기의 작동 원리와 특 징을 설명한다. ◾ 태블릿PC 또는 휴대폰에 ‘아두이노 드로이드’ 어플을 설치하고, 3-4차시 아두이노를 이용해 거리를 측정해 보도록 한다. 전개 (70분) - 거리 측정은 100회 측정 후 평균값이 구해지기 때문에 한 지점에 서 4초 이상 멈춰서 측정해야한다는 점을 유의하도록 한다. ◾ <지형 1>의 위를 지나가며 아두이노 거리 센서를 이용해 거리를 측정하고, 그래프를 그려 지형의 모양을 예측해 보도록 한다. ◾ <지형 2>에서 같은 방법으로 활동한다. ◾ 모둠 별 측정값을 공유하며 결과를 비교한다. ◾ 석유와 천연 가스와 같은 지하 자원 탐사에서의 탄성파가 어떻게 활용되는지 연관지어 생각해 보도록 한다. 유의사항 • 시추에 소요되는 비용, 시간, 노동력 등의 이유로 사전 조사가 이루어진 후 시추가 이루어진다. ◎ 학습 내용 정리 정리 (10분) ◾ 탄성파를 이용한 지질 구조 탐사 과정 ◎ 다음 차시 예고 • 자원 탐사 과정 - 5 - 2021학년도 전남대학교 과학영재교육원 단원 수업 주제 학습 목표 수업단계 Ⅰ. 지권의 변화 / 1. 지구계와 지권의 구조 차시 5/6 지질 구조와 자원 탐사 (1) 석유와 천연 가스가 저장되기 위한 암석과 지하 구조의 특징을 설명할 수 있다. (2) 석유와 천연가스 탐사에 탄성파가 활용되는 과정을 설명할 수 있다. 학습과정 학습활동 및 내용 ◎ 전시 학습 확인 ◾ 질문을 통해 전시학습 내용을 확인한다. 도입 (7분) - 초음파 센서를 이용한 지형 모형의 탐사 원리 ◎ 동기 유발 ◾ 석유가 자연 상태에서 존재할 때 어떤 곳에 위치하게 되는지 물과 기름의 밀도와 연관지어 생각해 보고 발표하게 한다. ◎ 탐색 활동 1 / 석유가 저장되는 장소 찾기 ◾ 암석들의 공극을 나타낸 그림을 제시하고, 석유와 천연가스가 저장 될 수 있는 암석을 생각해 보도록 한다. ◾ 지하 자원이 저장될 수 있는 암석들의 배치를 설명한다. - 근원암, 저류암, 덮개암의 용어와 역할을 설명한다. - 석유가 생성 후 이동하는 과정을 함께 설명하여 이해를 돕는다. ◾ 석유와 천연가스가 저장될 수 있는 지하 구조의 특징을 설명한다. - 실험을 통해 다루었던 탄성파 탐사를 통해 지하 구조를 탐사한다 는 것을 강조한다. ◾ 밀도가 낮은 석유의 특성과 자원이 저장되는 구조의 특징을 연관지 5-6차시 전개 (30분) 어 설명해 보도록 한다. ◎ 탐색 활동 2 / 지하 지질 구조 탐사 방법의 활용 ◾ 지하 자원 탐사 과정에서의 탄성파 활용 과정을 설명하는 영상을 통해 정리해 보도록 한다. Tip 한국석유공사에서 제작한 탐사 영상을 활용한다. - https://youtu.be/FTR4vVh76Gw ◾ 탄성파 탐사를 통해 지하 구조를 알아내는 것이 지하 자원 탐사에 서 중요한 이유를 생각해 보도록 한다. ※ 학생들의 이해도에 따라 ‘석유/ 천연 가스 탐사부터 개발까지’의 단 계를 소개하며 자원 탐사 과정의 다른 전문가도 언급해 준다. ◎ 학습 내용 정리 정리 (8분) ◾ 지하자원이 존재할 수 있는 지하 지질 구조의 특징 ◎ 다음 차시 예고 ◾ 자원탐사 전문가의 인터뷰 - 6 - 2021학년도 전남대학교 과학영재교육원 단원 수업 주제 학습 목표 수업단계 Ⅰ. 지권의 변화 / 1. 지구계와 지권의 구조 차시 6/6 자원 탐사 전문가를 만나다! 지하 자원을 탐사하는 직업에 대해 탐구해 보고, 관련 직업을 갖기 위해 노력해야 할 점을 말할 수 있다. 학습과정 학습활동 및 내용 ◎ 전시 학습 확인 ◾ 질문을 통해 전시학습 내용을 확인한다. - 석유와 천연 가스가 저장될 수 있는 암석은 무엇인가? 도입 (7분) - 석유와 천연 가스가 저장될 수 있는 지하 구조는 무엇인가? ◎ 동기 유발 ◾ 석유와 같은 지하 자원을 탐사하는 과정에서 전문가들의 역할은 어떻게 나뉘어지는지 생각해보고 탄성파 탐사를 수행하는 전문가는 어떤 공부를 해야하는지 생각해보고 발표하도록 한다. ◎ 탐색 활동 / 자원 탐사 전문가를 만나다! ◾ 한국 석유 공사의 한반도의 지하 자원 탐사에 대한 영상을 통해 자원 탐사의 과정을 정리해 보도록 한다. < 인터뷰 영상을 준비한 경우 > • 학생들의 질문을 먼저 수합하여 질문에 맞는 답변을 전문가 전개 1차시 (30분) 가 촬영하여 제시한다. • 인터뷰 영상을 활용할 경우 학생들이 제출한 질문에 해당하 는 답변 영상을 학생들과 확인하고 설명을 덧붙인다. • 학생들이 제출한 질문에 대한 답변이 없는 경우 < 실제 전문가가 수업을 하는 경우 > • 학생들의 질문에 대해 전문가가 바로 답변을 하도록 한다. ◾ 자원 탐사 전문가의 답변을 정리하여 마무리한다. ◎ 학습 내용 정리 ◾ 자원 탐사 전문가가 되기 위해 노력할 점과 자원 탐사 전문가가 수 행하는 일과 의의를 정리한다. ◾ 직업에 관련된 질문을 하며 학생들이 관심을 갖고 탐색해 보도록 정리 (8분) 안내한다. ◎ 프로그램 마무리 ◾ 6차시 동안의 STEM 생각교실 프로그램의 내용을 정리한다. ◾ STEM 생각교실을 통해 지구과학 관련 주제를 다양한 관점으로 탐구해 보고, 관련 직업에 대한 탐색한 내용을 정리한다. ◾ 관련 분야에 대한 질문이 있는지 확인한다. - 7 - 

STEM+I 생각교실 운영 사업 교육 프로그램 2021 신재생에너지와 지속가능한 발전 전남대학교 과학영재교육원 2021년 STEM 생각교실 운영 사업 교육 프로그램 프로그램 개요 기관명 전남대학교 과학영재교육원 프로그램 이름 신재생에너지와 지속가능한 발전 주요 과목 통합과학 관련 과목 물리 STEM 요소 S, T, E, T 관련 Ⅵ. 환경과 에너지 – 2. 발전과 단원 신재생에너지 관련 단원 Ⅲ. 에너지 – 1. 역학적 에너지 지역 개발 차시 6 보조 주 개발자 개발자 - 이 프로그램은 학습자가 전기 에너지를 운동 에너지와 같은 다른 형태 의 에너지를 특별히 고안한 장치나 구조물을 사용하여 전자기 유도를 통해 정성적으로 알고 관련 현상을 체험할 수 있기를 기대하면서 설 계하였다. 주요 수업 개요 - 또한 수력 발전에서 물이 가진 퍼텐셜 에너지가 전기 에너지로 전환되 는 것을 수력 발전 모형을 만들어 실험하면서 체험할 수 있게 하였다. - 학생이 수력 발전 모형을 직접 구성하고, 물의 퍼텐셜 에너지와 모형 을 통해 전환된 전기 에너지를 측정, 계산하게 한다. - 학습자가 수력 발전 모형을 설치해보고(기술공학적 과정), 전자기 유도 현상, 에너지 전환을 탐구, 체험하고(과학적 탐구), 센서를 사용하여 데이터를 수집하고 처리(수학적 사고 활동)할 수 있게 한다. 주제 1차시 수업내 용 주제 차시별 2차시 수업내 용 주요내용 주제 3차시 수업내 용 4차시 주제 전자기 유도 코일, 자석, 검류계, 전자기 유도, 유도 전류의 방향과 세기 간이 발전기 전자기 유도, 간이 발전기 여러 가지 발전 화력발전, 수력발전, 핵발전, 풍력발전 자가 발전기의 에너지 전환 수업내 용 주제 5차시 수업내 용 주제 6차시 수업내 용 자가 발전기, 방전, 충전, 발전된 에너지의 양을 측정 수력 발전 모형의 에너지 전환과 효율Ⅰ 수력 발전 모형 구성 수력 발전 모형의 에너지 전환과 효율Ⅱ 수력 발전 모형, 발전, 전기 에너지 측정, 발전 효율 구하기 2021학년도 전남대학교 과학영재교육원 1. STEM 생각교실 프로그램 개요 교과군 중심교과목 학교급 학년 과학 통합과학 고등학교 1 수업 모형 순환학습 / POE / Jigsaw협동학습 / 갤러리 워크 수업 주제 발전과 에너지 전환 수업 단원 발전과 신재생 에너지 중심 교과목 관련 교육과정 영역 핵심개념 환경과 에너지 발전과 신재생 에너지 일반화된 지식 성취기준 관련탐구활동 내용요소 Ÿ 발전기 Ÿ 전기 에너지 Ÿ 발전기를 이용하여 생산된 전기 에너지가 가정에 공급된다. Ÿ 화석 연료를 대체하기 위하여 다양한 신재생 에너지를 개발하고 있다. Ÿ [10통과09-01] 화석 연료, 핵에너지 등을 가정이나 산업에서 사용하는 전 기 에너지로 전환하는 과정을 분석할 수 있다. Ÿ 자전거, 놀이 기구, 운동 기구 등을 이용한 간이 발전기를 만들고, 이 과 정에서 운동 에너지가 전기로 변환되는 과정 토의하기 Ÿ 이 단원에서 관찰 평가, 프로젝트 평가, 보고서 평가, 수행평가, 동료 평 가 등을 활용하여 학생의 성취 수준 및 학습 과정을 평가할 수 있다. 평가방법 Ÿ 간이 발전기 만들기 탐구 활동에서 변인 통제 등에 대한 실험실기 평가를 실시할 수 있다. 또한 태양광 발전을 이용한 장치를 고안하는 활동에 대 한 수행평가를 실시할 수 있다. - 1 - 2021학년도 전남대학교 과학영재교육원 2. 교사용 지도안 단원 학습 목표 전자기 유도 차시 1/6, 2/6 Ÿ 전자기 유도 현상에 대해 말할 수 있다. Ÿ 간이 발전기를 만들고 과학 개념을 사용하여 작동 원리를 설명할 수 있 다. 수업단계 학습과정 학습활동 및 내용 □ 다음과 같은 상황에 전기 에너지를 공급하려고 할 때 어떻게 행동했 는지 생각해보고 발표할 수 있도록 안내하기 도 입 동기유발 장난감 자동차를 가지고 놀다가 새롭게 구입한 텔레비전을 보려 움직이지 않을 때 고 할 때 □ 텔레비전에 전기에너지를 공급하려고 할 때 콘센트와 플러그를 연결 하는 행동이 발전소와 텔레비전을 연결하는 목적이 있는 행동임을 안 내하고 발전소에서 어떻게 전기에너지를 생산하는지 알아보고자 함을 안내하기 코일 주변에서 자석을 움직일 때 무슨 일이 생길까? 전 개 탐색 img. 고등학교 통합과학, 김성진 외, 미래엔, □ 위 그림과 같이 코일에 검류계를 연결하고 자석을 코일 주변에서 움 직이면(코일을 움직이면) 무슨 일이 벌어지는지 예상하도록 안내하기 □ 코일에 검류계를 연결하고 자석을 코일 주변에서 움직이면서(코일을 움직이면서) 무슨 일이 벌어지는지 실험, 관찰, 기록하고 발표하도록 안내하기 - 5 - 2021학년도 전남대학교 과학영재교육원 단원 학습 목표 수업단계 여러 가지 발전 Ÿ 차시 3/6 화력발전, 수력발전, 핵발전, 풍력발전의 원리와 장단점을 말할 수 있 다. 학습과정 학습활동 및 내용 모집단 도입 모집단 형성 전문가 학습 주제 배부 전문가 집단 전개 전문가 집단 학습 모집단 복귀 후 다른 학습자에게 전달 주제 화력발전 정리 전체 학습 주제 보고서 작성 모집단별 발표 및 교사 피드백 수력발전 핵발전 풍력발전 - 8 - 전문가 2021학년도 전남대학교 과학영재교육원 단원 학습 목표 수업단계 자가 발전기의 에너지 전환 Ÿ 차시 4/6 자가 발전기로 전기 에너지를 얻고 이를 측정할 수 있다. 학습과정 학습활동 및 내용 □ 자가 발전기와 LED를 제공하고 이를 연결하여 LED에 전류를 흘려 작동시켜 볼 수 있도록 안내한다. 도입 동기유발 □ 자가 발전기의 내부는 어떤 모습을 하고 있을지 그림을 그리고 주석 을 달아 자료를 만든 뒤 발표할 수 있도록 안내한다. 예상하기 □ 자가 발전기(직류)를 사용하여 스마트 폰을 완전 방전 상태에서 2% 충전 상태까지 걸리는 시간을 예상해 볼 수 있도록 안내한다. 전개 img. tinkercad.com 관찰하기 □ 자가 발전기(직류)와 스마트 폰을 연결하고 2%씩 충전하면서 걸리는 시간을 측정한 뒤 기록하여 발표하도록 안내한다. 충전율 2% 충전시간(초) - 9 - 4% 6% 2021학년도 전남대학교 과학영재교육원 단원 학습 목표 수업단계 수력 발전 모형의 에너지 전환과 효율 차시 5/6, 6/6 Ÿ 수력 발전 모형을 구성하고 발전된 전기 에너지를 측정할 수 있다. Ÿ 수력 발전 모형의 발전 효율을 구할 수 있다. 학습과정 학습활동 및 내용 □ 그림과 같은 아이디어로 수력 발전 모형을 만들었을 때 다음을 예상 하고 그 이유를 말할 수 있도록 안내하기 도입 예상하기 Ÿ 물이 수력 발전 모형을 통과하는 동안 에너지 전환이 일어나는 과정(단계) 예상 Ÿ 「발전된 전기 에너지/물통(댐)에 담긴 물의 퍼텐셜에너지」값 예 상 □ Jigsaw협동학습/도구와 재료를 제공하고 수력 발전 모형을 구성하기 위한 방법을 그림과 글로 표현하고 발표할 수 있도록 안내하기 Ÿ 모집단 형성, 전문가 학습 주제 배부 모집단 관찰하기 전개 Jigsaw 협동학습 - 11 - 전문가 집단 

STEM+I 생각교실 운영 사업 교육 프로그램 2021 해치지 않아 천문학 전남대학교 과학영재교육원 2021년 STEM 생각교실 운영 사업 교육 프로그램 프로그램 개요 기관명 전남대학교 과학영재교육원 프로그램 해치지 않아 천문학 이름 주요 과목 과학(중학교 3학년 과학) 관련 과목 지구과학 Ⅰ STEM 요소 S, T, E, T 관련 단원 Ⅶ. 별과 우주 – 3. 은하와 우주 관련 Ⅲ. 우주 – 1. 별의 특성과 진화, 단원 2. 우주의 구조와 진화 지역 개발 차시 6 보조 주 개발자 개발자 - 우리은하의 모양, 크기, 구성 천체에 대해 알아보고, 우주 탐사에 관련된 직업을 탐구함으로써 우주에 대한 호기심을 키우고 천문학 및 관련 직업 을 친숙하게 느끼도록 한다. - 성운, 성단, 은하 등의 이미지를 보며 나름의 기준을 세워 분류해보고, 주요 수업 개요 실제 과학자들이 분류한 것과 비교하여 공통점 및 차이점을 분석한다(과 학적 탐구). - 대형망원경인 천체망원경 관측시 적응광학기술을 사용하여 잡음을 제거 한 정확한 자료를 얻는 원리, 중력파 관측소의 관측원리를 알게 한다(기 술-공학적 과정). - 빛의 속력으로 이동하는 거리 개념을 계산하여 간접적으로나마 우주, 은 하, 성운, 성단, 태양계 등의 크기를 확인한다(수학적 사고 활동). 1차시 지구, 방향 알아보기 2차시 거리, 크기, 시간 감각 기르기, pc(파섹), 광년, AU 차시별 3차시 은하의 종류 분류하기, 은하의 진화 과정 추측 주요내용 4차시 우리은하의 모양, 크기, 구성 천체(성운, 성단) 분류 5차시 블랙홀, 우주 팽창(빅뱅 이론), 천문학 6차시 과거, 현재 그리고 미래의 우주개발 2021학년도 전남대학교 과학영재교육원 1. STEM 생각교실 프로그램 개요 교과군 중심교과목 학교급 학년 과학 지구과학 중학교 3학년 수업 모형 발견학습 수업 주제 해치지않아 천문학 수업 단원 VII. 별과 우주 중심 교과목 관련 교육과정 영역 핵심개념 내용요소 우리은하의 모양과 구성 천체 우주 일반화된 지식 성취기준 관련탐구활동 우주의 구조와 진화 우주팽창 우주 탐사 성과와 의의 우리은하는 별, 성간물질 등으로 구성된다. 우주는 다양한 은하로 구성되며 팽창되고 있다. 우리은하의 모양, 크기, 구성 천체를 설명할 수 있다. 우주가 팽창하고 있음을 모형으로 설명할 수 있다. 우주 탐사의 의의와 인류에게 미치는 영향을 조사하여 발표할 수 있다. 우리은하 구성 천체 분류하기 은하의 진화과정 분류하기 평가방법 관찰평가 STEM 요소 과학적 탐구 1“(초) = 1 pc(파섹) = 3.26 광년 = 206,265 AU (S) 천체의 분류, 우주팽창, 우주개발 기술·공학적 과정 주파수 측정기 사용 (T/E) 스텔라리움 프로그램 사용 우주의 크기를 pc(파섹), 광년, AU 등 다양한 단위 이용하여 비교 수학적 사고 활동 1“(초) = 1 pc(파섹) = 3.26 광년 = 206,265 AU (M) 같은 거리를 다양한 속력으로 갈 때 시간 비교 은하와 블랙홀 질량 관계 그래프 분석 - 1 - 2021학년도 전남대학교 과학영재교육원 2. 교사용 지도안 단원 VII. 별과 우주 1/6차시 우주는 상상하면 할수록 더 신기하고 재미있는 곳! 학습 목표 수업단계 차시 생각해보고 질문해보기! 학습과정 학습활동 및 내용 ◎ 프로그램 도입 ◾ STEM의 용어와 의미를 소개한다. ◾ 프로그램 내에서 다루게 될 내용을 안내한다. (1차시) 친해지기: ‘생각’과 / 작은 지구와 - (2차시) 친해지기: 큰 지구와 / 우주와 - (3차시) 은하, 네 이름은? - (4차시) 우 리은하와 아이들 - (5차시) 넘의 은하와 아이들 - (6차시) 우 주 고 투 더 우주 도입 (20분) ◎ 동기 유발 (아이스브레이킹) ◾ 최근에 언제 생각해봤는지, 어떤 생각을 했는지 질문한다. ◾ 궁금해하고 질문을 만들어내는 사람이 성장할 수 있는 것이라고 설명하며 질문하고 생각할 수 있는 분위기를 조성한다. ◾ 선생님을 당황할 만한 질문을 만들어 포스트잇에 적고, 질문을 살펴보며 답한다. 1차시 ◾ 과학에 대한 학생들의 생각 알아보고, 과학적 사고에 대해 설명 한다. ◎ 탐색 활동 / 방향과 생각해보기 ◾ 교실에서 동서남북 방향을 찾아본다. (해 뜨고 지는 방향 생각) 전개 (20분) ◾ 학교는 어느 쪽을 바라보고 지었을지 물어보고 지도로 확인한 다. ◾ 지도로 건물들이 남향임을 확인하고, 왜 남향일지 생각해본다. ◾ 기차나 버스 좌석 선택, 일출, 일몰, 비행기 항로에 따라 보고 싶은 풍경 등 방향 감각이 실생활에 활용됨을 확인한다. ◎ 학습 내용 정리 ◾ 질문 받고, 생각하는 연습을 통해 ‘할 수 있음’과 ‘재미있음’을 정리 깨닫게 한다. (5분) ◎ 다음 차시 예고 ◾ 큰 지구, 우주와 친해지기에 대해 학습할 것을 예고한다. - 3 - 2021학년도 전남대학교 과학영재교육원 단원 VII. 별과 우주 학습 목표 수업단계 차시 2/6차시 우주를 느끼기 위해 거리, 크기, 시간에 대한 감각을 기른다. 학습과정 학습활동 및 내용 ◎ 전시 학습 확인 ◾ 질문을 통해 전시 학습 내용을 확인한다. - 동서남북 도입 (10분) ◎ 동기 유발 ◾ 차원에 대해 질문하고, 0~4차원을 설명한다. ◾ 우리가 살고 있는 세상은 몇 차원인지, 자동차는 몇 차원에서 움직인다고 할 수 있는지 생각해본다. ◾ 2차원 지도에서 3차원으로 생각해본다. ◎ 탐구 활동 / 북반구와 남반구 일주권과 계절 변화 ◾ 북반구와 남반구는 해가 어떻게 이동하는지 생각해본다. (지구본 활용) ◾ 스텔라리움으로 북반구와 남반구의 일주권을 확인한다. ◾ 태양과 지구의 위치를 보고 계절의 변화를 생각해본다. 2차시 전개 (30분) ◎ 탐구 활동 / 크기 감각 ◾ 여러 가지 속력을 설명하고 빛의 속도가 어느 정도 일지 가늠해 본다. ◾ 같은 거리를 다양한 속력으로 갔을 때 걸리는 시간을 비교해본 다. ◾ 우리 나라, 지구, 달, 태양계의 거리를 느껴본다. 빛의 속도로 갔을 때 얼마나 오래 걸리는지 상상해본다. ◾ 연주시차 1 “(초)인 1 pc(파섹)의 거리가 얼마나 먼 거리인지 상 상해보고 느껴본다. ◎ 학습 내용 정리 ◾ 우주의 엄청난 크기를 가늠해보고 1 pc 이 얼마나 먼 거리인지 정리 (5분) 확인한다. ◾ 학습 내용 관련 질문을 하며 학생들의 이해도를 확인한다. ◎ 다음 차시 예고 ◾은하에 대해 학습할 것을 예고한다. - 4 - 2021학년도 전남대학교 과학영재교육원 단원 VII. 별과 우주 학습 목표 수업단계 차시 3/6차시 천체 사진을 분류하고 은하의 진화 과정을 설명할 수 있다. 학습과정 학습활동 및 내용 ◎ 전시 학습 확인 ◾ 질문을 통해 전시 학습 내용을 확인한다. - 차원, 빛의 속도, 태 도입 (10분) 양계 거리, 1 pc ◎ 동기 유발 ◾ 우주에서 가장 다양한 모습을 가지고 있는 아름다운 예쁜 천체 를 살펴보자. ◎ 탐구 활동 / 은하 분류 후 진화 과정 추측하기 ◾ 천체 사진을 살펴보고 구분 기준을 비슷한 천체끼리 모아서 특 징을 정해본다. ◾ 진화 과정을 젊은 별(푸른색)과 늙은 별(붉은색)을 색깔을 이용 해서 추측해본다. 3차시 전개 (30분) ◾ 조별로 구분 기준, 진화 과정, 그렇게 생각한 이유에 대해 발표 한다. ◎ 개념 도입 / 은하의 종류와 진화 과정 ◾ 나선 은하, 막대나선 은하, 타원 은하, 합병 은하, 불규칙 은하 사진을 보고 특징을 이야기해본다. ◾ 모양과 색깔 등 은하의 특징을 가지고 진화 순서를 추측해본다. (불규칙 은하 → 막대/나선은하 → 타원은하) ◎ 학습 내용 정리 ◾ 은하의 진화 과정을 간단히 설명한다. 정리 ◾ 학습 내용 관련 질문을 하며 학생들의 이해도를 확인한다. (5분) ◎ 다음 차시 예고 ◾ 우리 은하에 대해 학습할 것을 예고한다. - 5 - 2021학년도 전남대학교 과학영재교육원 단원 VII. 별과 우주 학습 목표 수업단계 차시 4/6차시 우리은하의 모양, 크기, 구성 천체를 설명할 수 있다. 학습과정 학습활동 및 내용 ◎ 전시 학습 확인 ◾ 질문을 통해 전시 학습 내용을 확인한다. - 은하의 진화 과정 ◎ 동기 유발 도입 (10분) ◾ 생각하기 스트레칭 퀴즈 – 3차원에서 생각해보기 곰 한 마리가 집에서 나와 남쪽으로 5km 갔다가 서쪽으로 5km 갔다 가 다시 북쪽으로 5km 갔더니 집에 도착했다. 이 곰의 색깔은? (북 극곰) ◾우리가 밤에 볼 수 있는 하늘의 방향을 생각해보며 계절마다 볼 수 있는 별자리가 다름을 확인한다. ◎ 탐색 활동 / 우리가 밤에 볼 수 있는 하늘의 방향은? ◾ 천체 사진을 살펴보고 구분 기준을 비슷한 천체끼리 모아서 특 징을 정해본다. ◾ 진화 과정을 젊은 별(푸른색)과 늙은 별(붉은색)을 색깔을 이용 해서 추측해본다. 4차시 전개 (30분) ◾ 조별로 구분 기준, 진화 과정, 그렇게 생각한 이유에 대해 발표 한다. ◎ 개념 도입 / 은하의 종류와 진화 과정 ◾ 나선 은하, 막대나선 은하, 타원 은하, 합병 은하, 불규칙 은하 사진을 보고 특징을 이야기해본다. ◾ 모양과 색깔 등 은하의 특징을 가지고 진화 순서를 추측해본다. (불규칙 은하 → 막대/나선은하 → 타원은하) ◎ 학습 내용 정리 ◾ 은하의 진화 과정을 간단히 설명한다. 정리 ◾ 학습 내용 관련 질문을 하며 학생들의 이해도를 확인한다. (5분) ◎ 다음 차시 예고 ◾ 우리 은하에 대해 학습할 것을 예고한다. - 6 - 2021학년도 전남대학교 과학영재교육원 단원 VII. 별과 우주 5/6차시 우리은하의 바깥 천체에 대해 설명할 수 있다. 학습 목표 수업단계 차시 우주가 팽창하고 있음을 설명할 수 있다. 학습과정 학습활동 및 내용 ◎ 전시 학습 확인 ◾ 질문을 통해 전시 학습 내용을 확인한다. - 우리은하 속 천체 도입 (10분) ◎ 동기 유발 ◾ 여러 천체 사진들에서 블랙홀 사진을 찾아본다. 모든 은하 중심 에는 블랙홀이 있다. 블랙홀이란? ◎ 탐색 활동 / 블랙홀 ◾ 사건의 지평선 망원경으로 관측한 블랙홀의 특징, 질량, 크기를 알아본다. ◾ 블랙홀-은하 공동진화이론 그래프를 보고 알 수 있는 내용을 찾 아본다. ◾ 중력파, 중력렌즈 효과를 간단히 알아본다. 5차시 전개 (30분) ◎ 탐구 활동 / 우주의 팽창 ◾ 우주배경복사를 알아본다. ◾ 구급차가 다가올 때와 멀어질 때의 주파수를 주파수 측정기를 통해 비교해보고, 적색편이가 일어났을 때 관측자와 물체의 거리가 멀어짐을 알 수 있다. ◾ 우주배경복사가 전체적으로 전방향으로 멀어지고 있음이 관측되 고 이것이 빅뱅 이론을 뒷받침함을 알 수 있다. ◎ 프로 천문학과 아마추어 천문학에 대한 설명과 관련 진로 안내 ◎ 학습 내용 정리 ◾ 블랙홀과 우주팽창을 간단히 설명한다. 정리 ◾ 학습 내용 관련 질문을 하며 학생들의 이해도를 확인한다. (5분) ◎ 다음 차시 예고 ◾ 우주 개발에 대해 학습할 것을 예고한다. - 7 - 

STEM+I 생각교실 운영 사업 교육 프로그램 2021 놀면서 배우는 Light!! 인천대학교 과학영재교육원 2021년 STEM 생각교실 운영 사업 교육 프로그램 프로그램 개요 기관명 인천대학교 과학영재교육원 프로그램 놀면서 배우는 Light!! 이름 주요 과목 관련 과목 STEM 요소 과학(물리) 수학 기술 정보 S,T,E,M 관련 단원 관련 단원 ❍ 빛의 성질 ❍ 16진수, 보로노이 다이어그램 ❍ 무대조명 장치 제작 ❍ 스마트폰 앱(Rgb color pickrer) 활용 지역 개발자 ❍ 빛의 반사와 빛의 합성에 대한 다양한 체험 활동을 통해 개념을 자연스 주요 수업 개요 럽게 터득하고, 거울 퍼즐을 통해 어려운 내용에 쉽게 다가가고 무대 조명을 만드는 과정에서 빛의 합성에 의한 다양한 색을 확인할 수 있 다. 1차시: 반사된 빛이 나아가는 원리를 알고 빛의 반사 법칙을 이용하여 거 울 퍼즐을 풀 수 있다. 2차시: 평면 거울에 의한 상의 특징을 이해하고 거울이 이루는 각이 작아 차시별 주요내용 (키워드 위주) 질수록 물체의 상의 개수가 달라짐을 이해한다. 3차시: 빛의 삼원색을 알고 빛의 합성을 실험도구를 활용하여 눈으로 확인 하고 스마트폰 앱(Rgb color pickrer)을 이용하여 빛의 합성에 의 한 다양한 색을 확인한다. 4차시: 본인이 상황을 설정하고 그 상황에 알맞은 무대 조명을 만들어 공 연을 보여준다. [ 활동지 – 교사용(1차시) ] 1학년 ( 평면 거울에서의 빛의 반사 활동목표 1 )반 ( 이름 ( )번 ) v 반사된 빛이 나아가는 원리를 알 수 있다. ※ 법선: 거울면에 수직인 선 ※ 입사각: 입사 광선과 법선 사이의 각 ※ 반사각: 반사 광선과 법선 사이의 각 그림출처: 천재교과서 과학1 [ 실험 과정 ] 1. 각도기가 그려진 종이에 평면거울을 수직으로 세운다.(거울 양쪽 아래에 집게를 이용하면 수 직으로 세우기 쉽다.) 2. 각도기의 중심에서 거울 면에 수직인 선을 긋는다.(이것을 법선이라고 한다.) 3. 입사각이 20°가 되도록 거울에 레이저를 비추고 반사각을 측정한다. 4. 입사각을 다양한 각도(30°, 40°, 그 외 원하는 각도)로 바꾸면서 과정 3을 반복한다. [ 실험 결과 ] 입사각 20° 30° 40° 반사각 20° 30° 40° 거울면 법선 [ 실험 결과 해석 ] 1. 입사각이 30°의 경우, 입사광선과 반사광선을 위 각도기 그림에 각각 다른 색으로 표시해보자. 2. 입사각과 반사각은 서로 어떤 관계가 있는가? - 7 - 입사각과 반사각은 항상 같다 STEM 생각교실 교재 [ 활동지 – 교사용(2차시) ] 평면 거울에 의한 상의 특징 활동목표 1 1학년 ( )반 ( 이름 ( )번 ) v 평면 거울에 의한 상의 특징을 관찰할 수 있다. ※ 평면거울에 비친 모습을 보는 원리 물체에서 사방으로 빛이 퍼져 나간다 ⇒ 반사 법칙에 의해 거울면에서 반사된다 ⇒ 반사된 빛 이 우리 눈에 들어온다 ⇒ 눈에 들어온 빛을 거꾸로 따라가면 거울 뒤에서 모이고 이곳에 상이 생긴다 ⇒ 우리 눈은 빛이 반사한 것을 느끼지 못하고 상에서 빛이 나온 것처럼 느낀다 [ 실험 과정 1 ] 1. 모눈이 그려진 종이의 거울 위치에 평면거울을 수직으로 세운다.(거울 양쪽 아래에 집게를 이용하면 수직으로 세우기 쉽다.) 2. 점이 찍힌 위치에 네임펜 한 자루를 세운다. 3. 다른 색의 네임펜을 거울의 뒤쪽에 세운다. 단, 왼쪽, 오른쪽에서 각각 관찰하며 두 자루의 네임펜이 완전히 겹치도록 뒤쪽 네임펜의 위치를 잡는다. 4. 거울면에서 두 네임펜까지의 위치와 거리는 어떠한지 비교한다. 네임펜 길이가 같음 [ 실험 결과 해석 ] 거울면에서 두 네임펜까지의 위치와 거리는 어떠한지 비교하여 설명하시오. 거울면에서 두 네임펜까지의 위치와 거리는 같다. (물체와 거울, 거울과 상까지의 거리가 같다.) - 10 - STEM 생각교실 교재 [ 활동지 – 교사용(3차시) ] 1학년 ( 빛의 합성 활동목표 1 )반 ( )번 이름 ( ) v 빛의 합성의 원리를 설명할 수 있다. <생각열기> 인터넷 쇼핑을 통해 구입한 옷의 색깔이 실제 봤을 때와 다르게 보이는 이유는? 화면에서 본 옷의 색은 화면의 수많은 화소에서 나온 빛이 합성된 색이지만, 실제 옷의 색은 옷이 반사한 빛의 색이기 때문이다! ※ 하얀 종이에 손전등과 셀로판지를 이용하여 빛을 비춰보자! - 빨간색 셀로판지를 이용하여 빛을 비추면, ( 빨간색 )으로 보인다. - 초록색 셀로판지를 이용하여 빛을 비추면, ( 초록색 )으로 보인다. - 파란색 셀로판지를 이용하여 빛을 비추면, ( 파란색 )으로 보인다. ☞ 그 이유는 투명한 물체의 색은 다른 색깔의 빛은 모두 흡수하고 투명한 물체의 색의 빛 만 통과시키기 때문이다. ※ 빛의 삼원색 : 빨간색, 초록색, 파란색 ※ 빛의 합성 : 두 가지 색 이상의 빛을 합하여 다른 색의 빛을 만드는 것 ※ 빛을 합성해 보고 다음 그림의 비어 있는 칸을 채어보시오! 그림출처 : 천재교과서 과학1 - 13 - STEM 생각교실 교재 [ 활동지 – 교사용(4차시) ] 1학년 ( 멋진 조명을 이용하여 나만의 무대를 만들자! 활동목표 1 )반 ( )번 이름 ( ) v 어둠상자를 활용하여 여러 가지 조명 만들기 [실험 과정] 셀로판지와 손전등을 이용하여 어둠상자에 조명을 비추어 본다. [실험 결과] 여러 가지 조명을 사진으로 찍은 후 해당 사진을 활동지에 넣으세요! 초록색 조명 파란색 조명 빨간색 조명 자홍색 조명 청록색 조명 노란색 조명 무대에 쓸 조명1 무대에 쓸 조명2 무대에 쓸 조명3 ※ 조명에 따른 물체의 색 - 물체의 색은 물체를 비추는 조명의 색에 따라 다르게 보임 조명 그림 빨간색 초록색 파란색 빨간색 초록색 파란색 +초록색 +파란색 +빨간색 빨간색+초록 색 +파란색 빨간 사과 빨간색 검은색 검은색 빨간색 검은색 빨간색 빨간색 초록 잎 검은색 초록색 검은색 초록색 초록색 검은색 초록색 빨간색 초록색 검은색 노란색 초록색 빨간색 노란색 노란 바나나 출처 : 천재교과서 과학1 - 16 - STEM 생각교실 교재 

STEM+I 생각교실 운영 사업 교육 프로그램 2021 우리 주변에는 어떤 천연 항생물질이 있을까? 아주대학교 과학영재교육원 2021년 STEM 생각교실 운영 사업 교육 프로그램 프로그램 개요 기관명 아주대학교 과학영재교육원 프로그램 우리 주변에는 어떤 천연 항생물질이 있을까 이름 주요 과목 과학탐구실 험 관련 단원 관련 과목 생물 관련 단원 STEM 요소 S, T, M 지역 II. 생활 속의 과학 탐구, 05. 우리 주변에는 어떤 천연 항생 물질이 있 을까? 개발자 주요 수업 항생제의 기본 개념을 이해하고 천연물질의 항생작용을 확인하는 과정을 개요 체험하며 이를 통해 연구윤리, 결과 분석법, 과학적 사고력을 배양한다. 1차시 : 항생제의 기본 개념, 세균의 특징과 배양법, 항생제 내성 기작에 대한 기본 개념을 익힌다. 2차시: 현미경 사용법을 익히고 실제 세균과 기타 진핵생물을 자세히 관찰 차시별 주요내용 (키워드 위주) 하고 비교하는 능력을 기른다. 3차시: 세균을 배양하기 위한 한천고체 배지 제조의 원리를 이해하고, 안전 사항을 준수하여 직접 제조해본다. 4차시: 천연물질의 항생 작용을 검증법인 페이퍼 디스크법을 이해하고 실 행한다. 5차시: 실험결과를 해석하고 분석하며, 생물정보학의 개념을 이해하고 온라 인 프로그램과 염기서열을 이용한 세균동정법을 직접 체험한다.                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                     

STEM+I 생각교실 운영 사업 교육 프로그램 2021 알콜의 농도 측정 <손소독제의 알콜농도는 얼마일까?> 부산대학교 과학영재교육원 2021년 STEM 생각교실 운영 사업 교육 프로그램 프로그램 개요 기관명 부산대학교 프로그램 알콜의 농도 측정<손소독제의 알콜농도는 얼마일까?> 이름 주요 과목 화학실험 관련 단원 크로마토그래피 관련 과목 과학 관련 단원 물질의 특성 STEM 요소 S, T, E, M 지역 개발자 코로나로 인해 소독제의 사용이 많은 상황에서 우리가 사용하는 알콜함유 주요 수업 용품들을 크로마토그래피의 방법과 아두이노라는 공학적 도구를 이용하여 개요 알콜의 농도를 측정할 수 있는 탐구 과정을 학생 스스로 설계하고 수행하여 가설을 검증해 가는 프로젝트 수행 1~2차시: 알콜 농도에 대한 주제 제시, 크로마토그래피의 원리 및 방법 학 습 3~4차시: 크로마토그래피를 이용하여 알콜 농도 측정 방법 설계 및 탐구 차시별 주요내용 (키워드 위주) 과정 구조화, 실험 변인 탐색 및 통제 방법 토의 5~6차시: 알콜 표준용액의 측정값 데이터베이스화, 알콜함유 생활용품의 알콜 농도 측정 7~8차시: 아두이노의 구조 및 기초 원리 학습 9~10차시: 아두이노와 알콜 센서를 이용한 알콜 농도 측정 장치의 제작 11~12차시: 알콜 표준용액과 알콜 농도 측정 장치를 이용한 알콜 농도 데 이터베이스 제작, 알콜함유 생활용품의 알콜 농도 측정 3. 화 학 화 1 학 1. 상황제시 / 2. 문제정의와 제한조건 확인 1 2 3 4 준비물 영상, 학생 활동지 D C B A 학습 목표 공학적 문제를 정의하고 제한 조건을 확인한다. 유의사항 상황제시 ∙ 영상 출처 https://www.youtube.com/w atch?v=gCPOro-tdaw https://www.youtube.com/w atch?v=T3KyzqNDu4E&t=3s ∙ 2020년 1월부터 코로나가 전 세계에 확산되었던 시기에 전세계적으로 소독제가 품귀현상을 보였다. 그 당시 유튜브를 통해 손소독제를 간단하게 만들 수 있는 방법을 의사나 보건관련 종사자들이 동영상으로 제작하여 배포하였다. 단순히 알콜이 들어 있으면 ∙ <상황제시>의 요건 소독이 된다고 생각하였지만 알콜농도가 소독효과에 영향을 ① 알콜 농도를 측정하기 위한 장치를 설계하고 고안하고, 필요한 재료를 적어도 중고 등학교 실험실에서 구할 수 있는 재료를 활용한다. 미친다는 것을 보여주는 동영상이었다. 우리가 소독제로 사용할 수 ② 알콜 농도를 측정하기 위해 크로마토그래피의 원리를 이용하도록 하고 이 방법을 통해 알콜의 농도를 측정할 수 있는 방법을 고안하도록 제한한다. ③ 고안된 방법으로 우리 주변 의 알콜 제품의 농도를 측정 할 수 있는지 확인한다. 있는 알콜 소독제를 제조하기 위해서는 재료가 되는 알콜의 농도를 알고 있어야 하므로 알콜의 농도를 우리 주변의 재료를 이용하여 측정할 수 있는 방법을 고안해 보는 미션을 제시한다. ∙ 코로나 초기에 마스크와 소독제를 구하기 힘든 상황에서 고등학교를 다니는 미나와 엄마의 대화로 상황을 제시한다. 엄마 : 코로나로 마스크도 구하기 힘들지만 소독제나 손소독제를 구하기가 힘들 구나. 겨우 약국에서 파는 에탄올은 구했지만 소독제는 알콜의 농도가 60~80%가 가장 소독효과가 좋다고 하는구나. 약국에서 파는 알콜은 이 농도보다 훨씬 진해서 묽혀서 적당한 농도를 맞추어 주어야 하는데 알콜 농도를 알 수 있는 방법이 없을까? 미나 : 알콜 농도를 쉽게 측정할 수 있는 장치가 가정에는 없어서 알콜 농도를 측정하는 방법을 고민해 봐야겠어요. 마침, 내일 화학실험 수업이 있는데 화학선생님께 알콜 농도를 측정할 수 있는 방법을 여쭈어 보도록 할게요. 28 2021 STEM 생각교실 프로그램북 - 교사용 수업지도안 3. 화 학 2 3. 정보 수집(배경 연구)과 재료 탐색 1 2 3 4 D 준비물 (모둠별) 증류수, 100% 에탄올, TLC판(7cm×1.5cm) 2개, 바이알병(70ml) 2개, 다양한 색의 수성싸인펜, 연필(또는 샤프펜), 유리판 2개, 일회용 스포이드 다수 ② 크로마토그래피에 의해 알 콜의 농도에 따라 이동상이 TLC판을 이동해서 올라가 는 속도가 다름을 이용하여 알콜의 농도를 측정하는 방 법을 고안할 수 있다. ③ 수성사인펜을 TLC에 찍어 수성사인펜의 색소가 농도 에 따라 TLC판을 따라 올라 가는 속도를 비교하여 알콜 의 농도를 측정하는 방법을 고안할 수 있다. 단, 수성사 인펜을 사용할 경우 전개된 뒤의 수성사인펜의 모양이 매우 길게 늘어져서 어디를 기준으로 잡을 지에 대한 논 란이 있을 수 있어 가능하면 수성사인펜을 기준으로 잡 기보다 전개용매를 기준으 로 잡을 것을 권장한다. ④ 탐구활동을 위한 가설을 학 생들이 발표하게 한다. 발표 한 내용을 종합하여 공통의 가설을 제시하고 학생들이 탐구목표를 확실하게 알 수 있게 한다. B A 학습 목표 크로마토그래피의 기본원리를 이해하고 알콜의 농도를 확인할 수 있는 시스템에 적용시킬 수 있는 방법을 고안한다. 정보 수집 재료 탐색 유의사항 ① 특히, 고정상과 이동상에 대 해 정확하게 이해하고 같은 고정상이라도 이동상의 종 류에 따라 이동하는 속도가 다름을 이해하도록 한다. C 1. 크로마토그래피 탐구 하기 ① 초등학교에서 많이 해 본 수성사인펜을 이용한 크로마토그래피에 대한 동영상을 보고 비슷한 크로마토그래피 활동을 한다. https://www.youtube.com/watch?v=O7MS8NgFSYs ② TLC를 이용한 크로마토그래피에 대한 동영상을 보고 거름종이뿐만 아니라 TLC를 이용하여 크로마토그래피를 할 수 있는 방법을 이해하고 알콜의 농도를 측정할 수 있는 방법에 대해 토의한다. https://www.youtube.com/watch?v=OYMdp_sS864 ③ 5ml의 물과 알콜이 들어 있는 바이알병에 TLC판을 넣어 이동상인 물과 알콜이 올라가는 속도를 비교해 본다. ∙ 이동상의 종류에 따라 물과 알콜이 올라가는 속도가 다르다는 것을 이해한다. ④ 수성사인펜으로 TLC판에 점을 찍고 ③의 과정을 반복하고 점의 색소가 전개되는 속도를 비교해 본다. ∙ 색소의 이동 속도가 알콜의 농도에 따라 올라가는 속도가 다르다는 것을 이해한다. 단, 단순히 전개용매의 속도, 또는 수성사인펜의 속도 중 어느 것을 사용할지 신중하게 고민하고 탐구방법을 설계하도록 한다. 2. 탐구활동을 위한 가설 설정 ① 탐구활동을 위한 가설을 설정한다. 가설 크로마토그래피*를 이용하여 알콜의 농도를 결정할 수 있다. * 크로마토그래피 : 분별 흡착 현상을 이용해 혼합물을 분리․정제 및 정성･정량 분석을 할 수 있는 방법 30 2021 STEM 생각교실 프로그램북 - 교사용 수업지도안 알콜의 농도 측정 - 손소독제의 알콜농도는 얼마일까? 3~4 해결책 설계 1 2 3 4 D C B A 학습 목표 준비물 1. 크로마토그래피의 원리를 이용하여 농도에 따른 이동상의 전개속도를 측정할 수 있는 방법을 설계할 수 있다. (모둠별) 증류수, 100% 에탄올, TLC판(20cm × 20cm) 1개, 저울, 바이알병(70ml) 22개, 다양한 색의 수성싸인펜, 연필(또는 샤프펜), 유리판 4개, 자, 타이머(스마트폰 활용), 커터칼, 일회용 스포이드 다수 2. 가설을 검증하기 위한 변인들을 예측하고 변인들을 조작하고 통제할 방법을 고안할 수 있다. 3. 설계된 방법을 구현하기 위한 크로마토그래피 재료를 준비할 수 있다. 유의사항 해결책 설계 1. 전 시간에 조별로 작성한 최종 탐구 방법을 발표하게 한다. 2. 알콜의 농도에 따른 전개용액의 전개속도를 측정할 방법 설계(농도별 전개 속도에 대한 데이터 베이스 제작 방법 설계) ① 조작변인, 종속변인, 통제변인을 설정하도록 한다. ∙ 조작변인 : 알콜의 농도 ∙ 종속변인: 전개용매의 전개속도 ∙ 통제변인: TLC판 크기 등... ② 통제변인을 다시 한번 확인하고 통제해야 할 변인이 더 있는지 확인한다. ③ 설정된 통제변인에 따라 통제할 방법을 구상하고 활동지에 정리한다. ④ 각 변인에 따라 재료를 준비할 방법을 설계한다. ∙ 조작변인인 다양한 알콜의 농도를 어떻게 제조할지 설계한다. - 농도간격을 적절히 정하고 농도별 알콜을 제조할 방법과 보관 방법을 설계 ∙ 종속변인인 전개용매의 전개속도의 측정 방법을 설계한다. - 일정한 시간동안 전개된 거리를 이용하여 속도를 측정하는 방법과 일정한 거리을 정하고 농도별로 도달하는 시간을 측정하는 방법 등을 설계 ∙ 실험재료(전개병, TLC판 등)를 확인하여 다양한 통제변인들을 통제할 방법이 탐구활동에 적절한지 토의한다. ① 조별 활동을 통해 지난 시간 최 종 탐구 방법을 결정하였지만 탐구 방법에 많은 오류가 있을 수 있으므로 교사가 구체적으 로 잘못된 점에 대해 스스로 생 각하여 수정 보완할 수 있도록 유도한다. ② 조작변인과 종속변인을 발표 를 통해 이끌어내고 통제변인 은 탐구활동중에 통제해야 할 변인이 무엇인지 조별로 토의 를 하여 다양한 변인을 생각할 수 있도록 하고 통제할 방법을 구상하도록 한다. 단, TLC판의 크기와 같이 하나의 예시를 사 용하여 학생들이 통제해야 할 조건에 대한 생각의 실마리를 제공하도록 한다. ③ 농도간격은 10%정도간격으로 하여 너무 좁은 간격으로 인해 데이터를 얻는데 걸리는 시간 이 너무 많이 소모되지 않도록 한다. 너무 넓은 간격으로 하여 데이터로서의 가치가 없을 수 도 있다는 것을 상기시킨다. ④ 적절한 크기의 TLC판은 전개 병의 크기를 고려하여 제작할 수 있도록 하며 크기가 매우 중 요한 통제변인임을 이해하도 록 한다. ⑤ 준비해야 할 재료가 많으므로 팀원들이 협력하여 적절하게 재료준비를 나눌 수 있도록 지 도한다. 부산대학교 과학영재교육원 31 3. 화 학 3. 탐구활동을 위한 재료 준비 ① 각 변인을 조작하고 통제할 탐구 재료를 준비한다. ∙ 일정한 간격의 다양한 농도의 알콜 용액을 제조하고 바이알 병에 보관한다. ∙ TLC판(20cm×20cm)을 잘라서 사용하기에 적절한 크기로 다량 제작하여 바이알병에 보관하도록 한다. ∙ 준비된 재료를 이용하여 탐구방법을 토의하고 팀원들과 함께 시물레이션을 하여 추가로 필요한 재료가 있는지 확인한다. 5~6 최적화 1 2 3 4 D 준비물 (모둠별) 증류수, 100% 에탄올, TLC판(20cm×20cm) 1개, 저울, 바이알병(70ml) 22개, 다양한 색의 수성싸인펜, 연필(또는 샤프펜), 유리판 4개, 자, 타이머(스마트폰 활용), 커터칼, 일회용 스포이드 다수 ② 전개속도는 70:30에서 가장 속도가 느리며 물100과 에탄 올100쪽으로 갈수록 점점 빨 라지는 경향을 보인다. 32 B A 학습 목표 1. 크로마토그래피의 원리를 이용하여 농도에 따른 이동상의 전개속도를 측정하고 농도별 전개속도에 대한 데이터시트를 완성하여 데이터 베이스를 만들 수 있다. 2. 약국에서 판매하는 알콜소독제와 소주, 고량주의 알콜 농도를 결정하기 위해 TLC판을 이용하여 전개속도를 측정하고 데이터 베이스와 비교하여 알콜 농도를 결정할 수 있다. 3. 알콜 농도를 측정하기 위한 적절한 방법인지 토의하고 정확한 알콜 농도를 측정하기 위한 다른 방법을 설계할 수 있다. 유의사항 ① 농도별로 전개액을 전개시킬 때 다양한 변인을 잘 고려하여 야 한다. 용액의 부피나 TLC 판의 기울인 정도, 전개병위 를 덮을 유리판 등을 모두 고 려하여 모든 조건이 같아질 수 있도록 세심하게 전개속도를 측정한다. C 최적화 1. 농도별 전개 속도 측정(농도별 전개속도에 대한 데이터 베이스 작성) ∙ 다양하게 제조된 농도별로 탐구계획에 따라 전개속도를 측정한다. ① 농도별로 이동상이나 용질의 전개속도를 측정하고 농도별 전개속도에 대한 데이터 시트를 작성한다. 농도(물:에탄올) 전개속도(1/s) 2021 STEM 생각교실 프로그램북 - 교사용 수업지도안 물100 90:10 … 20:80 10:90 에탄올100 알콜의 농도 측정 - 손소독제의 알콜농도는 얼마일까? 7~8 1 공학적 설계를 위한 사전 학습 2 3 4 D C 학습 목표 1. 아두이노의 기초 원리를 이해하고 설명할 수 있다. 2. 아두이노에 센서 및 표시장치를 부착하여 전자회로를 구성할 수 있다. 3. 설계된 공학적 도구를 구동하기 위한 코딩의 기본적인 구조와 간단한 명령어를 사용할 수 있다. 공학적 도구 제작을 위한 기초 학습 1. 아두이노의 기초 학습 ∙ 아두이노와 각종 센서 및 표시장치로 아두이노의 기초 이론을 스스로 학습할 수 있도록 한다. ① 아두이노의 기초 학습을 위한 학습 키트를 이용하여 아두이노의 기초 학습을 할 수 있도록 한다. ② 학습지를 이용하여 먼저 간단한 아두이노의 구조와 작동원리를 설명하고 간단한 전자회로를 구성하여 작동하는 원리를 학습하도록 한다. 기초이론을 학습할 수 있는 교재를 활용하여 학생들이 간단한 전자회로를 구성하고 코딩을 하는 과정을 학습할 수 있도록 한다. ③ 교사의 지도하에서 간단하게 작동하는 전자회로를 구성한 후, 전자회로가 작동할 경우에는 교재를 활용하여 학생들이 다양한 전자회로를 구성하여 공학적 도구를 제작하게 하고 아두이노를 팀별로 자유롭게 학습할 수 있도록 한다. 2. 알콜센서(MQ-3)를 이용한 알콜농도측정 장치 설계 ① 기초적인 아두이노 작동 원리을 학습하고 센서와 표시장치의 작동 원리를 이해한 후, 인터넷에서 음주측정장치 또는 알콜농도측정장치와 관련된 유튜브 또는 블로그를 검색하여 정보를 수집할 수 있도록 한다. ② 인터넷에서 소개하는 다양한 음주측정장치중에 실험목적에 가장 B A 준비물 (모둠별) 노트북, 아두이노, 알콜센서(MQ-3), 브레드보드, LED, LCD(1602 I2C모듈), 초음파센서, 동작감지 센서, 푸시버튼, 수동부저, 조도센서, 점퍼와이어, 전원케이블 유의사항 ① 기초적인 아두이노 원리를 학습지나 인터넷을 통해 학 습하도록 한다. 기초적인 아 두이노 학습교재와 키트를 함께 구매할 수 있는 사이트 에서 아두이노 키트를 구매 하여 기초학습을 할 수 있다. ∙ 구매 사이트 : 메카솔루션 https://mechasolution.com/s hop/goods/goods_view.php ?goodsno=576226&categor y= ② 음주측정장치를 기반으로 알콜 농도 측정 장치를 설계 하고 제작하도록 한다. 자료 는 인터넷을 통해 다양한 블 로그와 유튜브를 통해 자료 를 수집한다. https://www.youtube.com/w atch?v=trv6980m5sQ ③ 음주측정 장치는 입김으로 불어진 기체속의 알콜 농도 를 감지하여 혈액속의 알콜 농도를 계산하는 장치이므 로 우리가 측정하고자 하는 용액속의 알콜 농도 측정 장 치와는 설계가 달라야 함을 이해시킨다. 부합하는 장치를 찾아 구성회로와 코딩을 학습하도록 지도한다. ③ 음주측정장치를 제작하여 작동하는지 확인하고 실험에 필요한 알콜농도측정장치로 변형한 전자회로를 설계하도록 지도한다. ④ 음주측정장치를 작동시키기 위한 소스코드를 조별로 작성하게 한다. 부산대학교 과학영재교육원 35 3. 화 학 9 ~ 10 해결책 설계 및 공학적 도구 제작 1 2 3 4 준비물 (모둠별) 증류수, 100% 에탄올, 농도별 알콜 용액, 일회용 스포이드 다수, 알콜센서(MQ-3), 아두이노용 LCD1602(I2C), 브레드보드, 점퍼선, 삼색LED, 부저, 우드락, 칼, 글루건, 우드락본드, 가위, 하드보드지 ② 용액 상태의 알콜의 농도에 따라 제작한 공학적 도구의 값이 일정하게 변하지 않을 경우 농도 측정 장치의 구조 를 다양하게 변형하여 일정 하게 센서가 알콜을 감지할 수 있도록 하여야 한다. C B A 학습 목표 1. 아두이노와 알콜 센서를 연결하여 적절한 회로를 구성할 수 있다. 2. 아두이노와 알콜 농도 측정 장치를 작동시킬 수 있는 소스 코드를 코딩할 수 있다. 3. 알콜 용액속의 알콜 농도를 측정할 수 있는 측정 장치를 공학적으로 설계하고 제작할 수 있다. 유의사항 ① 설계된 알콜 농도 측정 장치 에 따라 제작한 공학적 도구 가 알콜의 농도에 따라 다른 수치를 나타내는지를 확인 하도록 하고 농도가 증가하 는 정도에 따라 값이 일정하 게 증가하는지를 확인하도 록 한다. D 해결책 설계 및 공학적 도구 제작 1. 아두이노와 알콜센서를 이용한 알콜 농도 측정 장치 제작 ∙ 알콜 센서를 통해 기화된 알콜의 농도를 상대적으로 측정하여 LCD에 값을 나타낼 수 있는 장치를 설계하고 제작한다. ① 전 시간에 설계한 알콜 농도 측정 장치를 아두이노와 알콜센서 및 부품을 이용하여 제작하도록 한다. ② 작성한 소스코드를 업로딩하여 제작한 알콜 농도 측정 장치가 제대로 작동하는지 알콜을 묻힌 솜을 이용하여 테스트한다. ③ 알콜 측정 장치가 알콜의 농도에 따라 작동하는지 확인하기 위해 알콜을 담은 비이커를 센서 근처에 가까이 가져가서 성능테스트를 해 본다. 다양한 농도의 알콜을 사용하여 알콜의 농도가 높아지면 수치가 증가하는지 보기 위해 농도별로 담긴 바이알병에 센서를 가까이 하여 농도별로 센서의 값이 다른지 확인한다. 2. 용액상태의 알콜 농도를 측정하기 위한 장치 설계 및 제작 ① 알콜 농도 측정 장치는 공기중의 알콜의 농도를 상대적으로 측정하는 장치이므로 용액속의 알콜 농도를 측정하는 도구를 설계하고 우드락이나 주위에서 쉽게 구할 수 있는 재료로 제작하도록 한다. ② 제작된 용액 알콜 농도 측정 장치를 이용하여 농도별로 알콜 농도를 측정하여 일정한 패턴의 농도측정치가 나타나는지 확인한다. ③ 일정한 패턴을 보이지 않는다면 측정 장치에서 잘못된 점을 토의를 통해 분석하고 잘못된 점을 개선하여 장치를 보완한다. ④ 용액 알콜 농도 측정 장치를 이용하여 일정한 비율의 농도의 알콜 용액의 농도에 대한 데이터 베이스를 작성하도록 한다. 36 2021 STEM 생각교실 프로그램북 - 교사용 수업지도안 알콜의 농도 측정 - 손소독제의 알콜농도는 얼마일까? 11 ~ 12 일반화 1 2 3 4 D C 학습 목표 1. 용액 알콜 농도 측정 장치를 이용하여 알콜 표준용액의 농도에 따른 측정값의 데이터 베이스를 만들 수 있다. 2. 알콜 소독제와 같은 시료의 알콜 농도를 측정하여 데이터 베이스와 비교하고 시료의 농도를 확인할 수 있다. 3. 실험 과정에서 토의와 협력을 통해 문제를 해결할 수 있으며 탐구과정을 정리하여 발표할 수 있다. 최적화 1. 알콜 표준용액을 사용한 농도별 알콜 측정값에 대한 데이터 베이스화 ① 조별로 제조되어 있는 다양한 알콜 표준용액과 제작된 알콜 농도 측정 장치를 이용하여 농도별로 알콜 농도 측정 장치가 나타내는 값을 표와 그래프로 나타내도록 한다. ② 농도의 증가에 따라 측정값의 일정한 증가를 보여 줄 수 있는지 확인하고 농도의 증가에 따라 측정값이 일정하게 증가하는 패턴을 보이지 않을 경우 원인을 파악하여 측정 장치를 변형하여 다시 측정하도록 한다. 2. 용액 알콜 농도 측정 장치를 이용한 시료의 알콜 농도 측정 ① 시중에서 구할 수 있는 다양한 알콜 함유 제품을 시료로 사용하여 용액 알콜 농도 측정 장치를 이용하여 알콜 농도를 측정하고 측정된 B A 준비물 (모둠별) 증류수, 100% 에탄올, 농도별 알콜 용액, 제작된 용액 알콜 농도 측정 장치, 시료(약국용 소독제, 손소독제, 알콜 농도별 술 등), 모눈종이 유의사항 ① 용액 알콜 농도 측정장치를 제작하였더라도 측정 장치 가 용액속 알콜의 농도를 정 확한 농도의 수치로 나타내 기 힘들기 때문에 크로마토 그래피와 같이 측정장치를 이용한 알콜농도 데이터 베 이스를 만들고 시료의 농도 를 데이터 베이스와 비교분 석하여 측정하는 것이 적절 하다. ② 학생들이 결과가 거의 유사 하다면 발표보다는 손소독 제 만들기 실습을 통해 학교 에서 함께 사용할 수 있는 손 소독제 만들기 활동으로 마 무리한다. https://www.youtube.com/w atch?v=eRg7oX6NJzE&t=45 0s 수치가 위에서 측정한 데이터 베이스와 비교 분석하여 시료의 농도를 예측한다. ② 예측된 자료가 상품설명에 제시된 알콜의 농도와 일치하는지 확인한다. ③ 일치하지 않을 경우 그 이유에 대해서 토의한다. 3. 팀별 알콜 농도 측정 방법 결정 및 발표 ① 팀별로 알콜의 농도를 측정하는 방법을 결정하고 자신들이 고안한 부산대학교 과학영재교육원 37 

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 건강한 삶을 위한 탄산음료 속에 포함된 과학적 원리 탐구 강원대학교 과학영재교육원 2021년 STEM 생각교실 운영 사업 교육 프로그램 프로그램 개요 기관명 강원대학교 부설 과학영재교육원 프로그램 건강한 삶을 위한 탄산음료 속에 포함된 과학적 원리 탐구 이름 Ⅱ-1. 사람의 물질대사 주요 과목 생명과학Ⅰ 관련 단원 Ⅱ-2. 물질대사와 건강 Ⅲ-1. 자극의 전달 Ⅲ-3. 항상성 유지 과학2 관련 과목 Ⅳ-2. 물질의 특성 관련 단원 과학3 STEM 요소 S Ⅰ-1. 물질변화와 화학반응식 Ⅳ-1. 감각기관 지역 개발 차시 5 주 개발자 맛을 느끼는 과정과 여러 가지 맛에 대한 과학적 지식과 개념을 습득하고, 주요 수업 개요 탄산음료 속에 단맛의 실체를 비교 분석하는 활동을 토대로 건강한 단맛의 특징을 과학적으로 추론한다. 탐구 활동의 결과를 근거로 탄산이 잘 녹을 수 있는 조건을 도출해 낸다. 이러한 활동을 토대로 탄산음료 속에 단맛을 건강하게 섭취할 수 있는 구체적인 실천 방안을 제안할 수 있다. 1차시 여러 가지 맛, 미각, 미각의 성립 과정 2차시 천연 감미료(천연당)와 인공 감미료(가짜당) 3차시 기체의 용해도, 헨리의 법칙 4차시 탄산음료의 유해성, 원인, 위험, 해결방안에 대한 ‘허니콤 토의’ 5차시 건강한 삶을 위한 탄산음료를 줄일 수 있는 방안 제시, 비쥬얼 싱킹, 실천 차시별 주요내용 (키워드 위주) 건강한 삶을 위한 탄산음료 속에 포함된 과학적 원리 탐구 Ⅱ 교사용 지도서 교사용 지도서 [1차시] 여러 가지 맛을 느끼는 이유는? 수업 안내 • 일상생활에서 쉽게 섭취 가능한 탄산음료의 성분을 예상하게 한다. 그리고, 여러 가지 맛을 느끼지 못하는 상황에 대해서 생각해 본 후, 여러 가지 맛을 느끼게 되는 이유와 과정을 과학적으로 설명하고 이해하도록 한다. • 우리가 느낄 수 있는 다섯 가지 맛(단맛, 쓴맛, 짠맛, 신맛, 감칠맛)의 특징과 인체로 흡수되는 생물학적 기작을 조사한다. 특히, 탄산음료의 단맛을 느끼게 되는 과학적 원리를 구체적으로 설명하도록 한다. 수업 TIP • 학생들에게 친숙한 탄산음료에 대한 섭취 경험에 대해서 질문하면서 탄산음료의 맛 경험과 포함되어 있는 성분에 대해 궁금함을 갖고 예상하고 표현할 수 있도록 자연스럽게 동기부여를 한다. • 여러 가지 맛이 갖는 특징을 조사하는 활동은 모둠별로 진행하도록 하되 맛의 사전적인 특징만을 조사하기 보다는 다양한 맛 성분 물질을 섭취하였을 때 인체에 미치는 영향과 과학적 기작을 중심으로 조사할 수 있도록 안내할 필요가 있다. • 모둠별 조사 활동을 진행할 때에는 휴대폰, 태블릿 등을 활용하여 전문적인 사이트나 자료를 조사할 수 있다. 생각열기 우리는 어떻게 여러 가지 맛을 느낄 수 있을까? 평소에 즐겨 먹거나 좋아하는 탄산음료는 무엇일까요? 23 건강한 삶을 위한 탄산음료 속에 포함된 과학적 원리 탐구 [2차시] 교사용 지도서 건강한 단맛 탐구하기 수업 안내 • 본 수업에서는 건강한 단맛의 과학적 기준과 범위 그리고 타당한 근거를 탐구하는데 목적을 둔다. • 일반적으로 우리 생활에서 쉽게 접할 수 있는 여러 종류의 음료 속에 포함된 당분(설탕)의 양을 조사 분석함으 로써 음료 속의 당분의 실체를 확인하고 건강한 단맛의 과학적 근거를 추론하도록 한다. • 탄산음료 속에 포함된 천연 감미료(당)과 인공 감미료(가짜당) 성분을 구체적으로 분석하고 천연당과 인공당 의 공통점과 차이점을 과학적으로 비교 분석하고 당분의 섭취가 인체에 미치는 긍정적인 영향과 부정적인 영향을 예측하도록 한다. • 여러 가지 탄산음료 속에 포함된 설탕의 질량과 탄산음료의 부피를 토대로 탄산음료의 밀도와 설탕의 양을 비교 분석한 후, 용액의 밀도와 설탕의 양의 관계를 분석하고 그래프로 제시한다. 이를 토대로 탄산음료의 밀도와 설탕의 양과의 양적 관계를 탐구함으로써 탄산음료 속의 과다하게 포함된 당분의 실체와 심각성을 인식한다. 수업 TIP • 음료의 당도는 설탕의 농도에 따른 밀도의 변화를 의미하므로 여러 가지 음료 안에 포함된 설탕의 양을 조사하고 분석하여 건강한 단맛의 과학적 기준을 탐색하도록 안내한다. • ‘엄선’ 이라는 스마트 폰 어플리케이션을 사용하여 여러 가지 탄산음료의 성분표를 분석하여 천연 감미료(천연 당)고 인공감미료(가짜당)의 공통점과 차이점을 과학적으로 분석하고 당분이 인체에 미치는 다양한 측면과 영향을 인식하도록 한다. • 탄산음료 속에 포함된 설탕의 양과 용액의 부피를 측정하고 탄산음료 용액의 밀도에 따른 설탕의 질량과의 관계를 실험결과를 토대로 분석하고 그래프로 제시하도록 한다. • 탄산음료의 성분표를 토대로 천연당과 가짜 당을 분석하거나 탄산음료 속에 포함된 설탕의 양을 탐구하는 활동에서는 모둠별로 다양한 의견과 자료를 근거로 논의 활동을 토대로 과학적인 결론을 도출할 수 있도록 촉진한다. 생각열기 건강한 단맛의 과학적 근거는 무엇일까? 일반적으로 음료의 당도는 자당(설탕) 농도에 따른 밀도의 변화를 굴절계를 이용하여 측정할 수 있다. 우리나라에서는 브릭스(Brix)라는 단위를 사용하고 있다. 우리가 평 소에 즐겨 먹는 음료수 속에는 단맛을 내는 물질(설탕)이 얼마나 들어있을까요? 29 건강한 삶을 위한 탄산음료 속에 포함된 과학적 원리 탐구 [3차시] 교사용 지도서 탄산에 대한 탐구 수업 안내 • 탄산의 과학적 개념과 탄산이 만들어지는 과정을 이해한다. • 기체의 용해도가 압력에 따라서 달라짐을 탐구 활동을 통해서 이해한다. • 탄산이 잘 만들어질 수 있는 온도와 압력의 최적 조건을 과학적으로 분석한다. • 탄산을 만들 수 있는 최적의 조건을 활용하여 나만의 탄산음료를 만든 후, 시중에 판매되고 있는 탄산음료와 비교 분석한다. 수업 TIP • 일상생활에서 쉽게 경험할 수 있는 사례를 활용하여 탄산의 과학적 개념과 원리를 이해할 수 있도록 동기를 제공한다. • 기체의 용해도 실험을 통해서 압력의 변화에 따라서 기체의 용해도가 달라짐을 이해하고 실험결과를 토대로 헨리의 법칙을 도출해 낼 수 있도록 모둠별 탐구와 논의가 활성화 되도록 촉진한다. 이때, 시범 실험을 진행한 후 촉진과 안내 질문을 제공하여 학생들이 기체의 용해도와 헨리의 법칙을 추론하도록 한다. • 제시된 자료를 토대로 기체의 용해도를 증가시킬 수 있는 조건과 이에 대한 과학적 근거를 제시하도록 한다. • 나만의 건강한 음료 만들기 활동을 통해서 건강한 탄산음료를 만들 수 있는 과학적이고 구체적인 조건과 방법을 찾을 수 있도록 안내한다. 특히, 탄산음료 만들기 활동 중에 적합한 용액의 부피, 설탕과 시럽의 질량, 이산화탄소의 기압, 온도 등에 대해 모둠별로 구체적인 논의가 이루어지도록 한다. OUR MISSION!! 일상생활에서 쉽게 먹을 수 있는 다양한 탄산음료가 있습니다. 건강하게 섭취할 수 있는 탄산음료를 만드는 데 필요한 조건은 무엇일까요? 기체의 용해도 실험과 탄산음 료 만들기 활동을 토대로 건강하게 탄산음료를 섭취할 수 있는 과학적 조건을 탐구해 보자! 36 건강한 삶을 위한 탄산음료 속에 포함된 과학적 원리 탐구 [4차시] 교사용 지도서 탄산음료! 정말 위험할까? 수업 안내 • “탄산음료의 섭취를 전면 금지 된다면, 어떤 일들이 발생할까?”와 같은 질문을 통해, 탄산음료의 긍정적 측면과 부정적 측면이 있음을 인지하도록 한다. • ‘허니콤 토의’ 활동을 통해서 탄산음료가 갖는 문제 상황, 원인, 위험, 실천 등의 순서로 다양한 입장과 의견을 나눈 후, 건강한 탄산음료 섭취를 위한 구체적인 실천 방안을 제시한다. 수업 TIP • 탄산음료의 위험성은 “불확실성”을 내포하고 있기 때문에 충분히 논쟁이 가능한 주제이다. 서로 다른 입장에서 다양한 논점을 제시할 수 있기 때문에 충분한 근거를 바탕으로 자신의 생각을 표현해 보는 것이 중요함을 알려준다. • ‘허니콤 토의’ 진행 시 테이블 위에는 편안한 분위기를 만들고, 토의 구성원들이 편안하게 자신의 생각을 말할 수 있도록 격려하여 개방적인 분위기를 조성한다. • 카드는 6각형 모양으로 되어 있기 때문에 카드를 면끼리 붙이면서 해당하는 내용의 키워드를 적어나가면서 의견을 확장해 나갈 수 있도록 안내한다. OUR MISSION!! 탄산음료는 레토르트 음식과 패스트푸드 음식과 함께 즐겨 먹는 대표 음료이다. 반면, 탄산음료 속에 단맛은 우리의 건강에 부정적인 영향을 주는 상황이다. 더 나아가 현 대인의 편안함과 건강의 위험성 사이에서 여전히 논쟁이 되는 실정에 있다. 따라서, 이러한 탄산음료가 우리의 건강에 어떤 영향을 미치는지 다양한 관점에서 생각해보고 건강한 탄산음료를 섭취하기 위한 구체적인 실천 방안을 제안해 보자!! 44 건강한 삶을 위한 탄산음료 속에 포함된 과학적 원리 탐구 [5차시] 교사용 지도서 건강한 탄산음료 섭취하기 수업 안내 • 건강한 탄산음료에 들어있는 성분을 예상하고 그림이나 글로 표현한다. • 평소의 탄산음료 섭취 습관이 건강에 미치는 영향에 대해서 예측한다. • 평소의 탄산 음료 섭취를 위한 좋은 습관과 나쁜 습관에 대해 조사하고 건강한 탄산음료를 만들기 위하 한 레시피(방법)에 대해 모둠별로 논의한다. • 탄산 음료의 유해성을 알리기 위한 ‘비쥬얼 씽킹’ 활동을 진행한다. 수업 TIP • 이전 차시의 활동을 토대로 과학적인 근거를 고려하여 탄산음료 속에 포함된 성분을 표현하도록 안내한다. • 모둠별 구성원들간의 일주일, 한달 간의 탄산음료 섭취 습관을 공유하고 건강에 미치는 영향에 대해서 과학적 이고 의학적인 자료를 조사하도록 안내한다. • 태블릿, 노트북 등을 활용하여 자료 조사 활동을 한 후, 건강한 탄산 음료 섭취를 위한 좋은 습관과 나쁜 습관을 다양하게 분석하고 이를 토대로 건강한 탄산음료 레시피를 작성하도록 한다. 특히, 건강한 탄산음료 레시피를 작성할 때에는 과학적이고 객관적인 근거를 토대로 실제 구현이 가능하도록 논의 활동을 촉진한다. • 비주얼 씽킹의 방법으로 탄산음료의 유해성을 알리기 위한 포스터를 제작하여 소개하는 활동을 할 것을 안내한다. 그리고 탄산음료의 안전한 섭취를 위한 방안들을 글과 이미지를 통해 체계화하여 표현하도록 강조한다. OUR MISSION!! 오늘날 탄산음료는 언제 어디서나 쉽게 섭취할 수 있는 대중적인 음료로 자리 잡았 다. 탄산음료의 달콤함에 현혹되어 탄산음료의 유해성과 건강에 미치는 영향을 간과 하기도 했다. 그러나, 탄산음료는 당뇨, 비만, 통풍 그리고 심지어는 사망에 이르기까 지 우리의 건강에 심각하게 유해한 영향을 미치므로 이를 예방할 수 있는 방안을 마 련하고 실제로 실천하는 것이 중요하다. 이에 따라 탄산음료를 줄일 수 있는 구체적 인 실천 방안을 만들어 보자! 50 

STEM+I 생각교실 운영 사업 교육 프로그램 2021 식물로 고기를 분해할 수 있다고? 대진대학교 과학영재교육원 2021년 STEM 생각교실 운영 사업 교육 프로그램 프로그램 개요 기관명 대진대학교 과학영재교육원 프로그램 식물로 고기를 분해할 수 있다고?! 이름 주요 과목 과학2 관련 단원 동물과 에너지(소화와 순환) 관련 과목 수학2 관련 단원 학률/경우의 수 STEM 요소 S, T, M 지역 개발 차시 주 개발자 4 보조 개발자 ○ 소화과정에서 단백질을 분해하는 단백질분해효소의 역할을 이해 한다. 주요 수업 개요 ○ 식물성 단백질분해효소에 의한 동물성 단백질 분해 현상을 이해 한다. ○ 다양한 효소 산업을 학습하여 효소의 경제적 가치를 이해한다. ○ 과학 실험값을 수학적으로 정리하는 이점에 대해 이해한다. 소화제에 의한 동물성 단백질 분해 주제 1차시 학습목 표 주요내 용 우리의 몸에서 일어나는 소화 작용을 이해하고 소화과정의 핵심인 효소의 존재에 대해 학습한다. ○ 소화 작용을 중개하는 소화 효소의 기능을 설명할 수 있다. ○ 효소의 기질 특이성에 대해서 설명할 수 있다. ○ 소화제의 단백질 분해 능력을 실험을 통해 확인할 수 있다. ○ 동물의 소화과정에서 효소의 역할을 이해한다. ○ 효소의 기질특이성에 대해서 학습한다. ○ 아조-카제인을 이용한 단백질분해능력 평가 원리와 절차를 학습 한다. ○ 실험을 통해 소화제에 의한 카제인 단백질의 분해를 확인한다. 차시별 주요내용 (키워드 위주) 2차시 식물로부터 단백질분해효소 분리 후 단백질 분해 반응 유도 주제 학습목 표 주요내 용 식물유래 단백질 분해효소가 동물성 단백질을 분해할 수 있는지 확인한다. ○ 다양한 식물로부터 단백질분해효소를 분리하는 실험을 수행할 수 있다. ○ 식물유래 단백질분해효소가 동물성 단백질인 카제인을 분해할 수 있는지를 확인하는 실험을 스스로 진행할 수 있다. ○ 불고기를 양념할 때, 키위나 배를 갈아 넣는 이유를 학습한다. ○ 식물로부터 단백질분해효소를 분리하는 절차에 대해서 이해한 다. ○ 키위와 배, 양파, 소화제(양성대조군)를 이용하여 실험을 진행한 다. ○ 단백질분해 반응을 위한 실험 기구와 조건들을 스스로 구축해본 다. (60도 온도 설정) 식물-단백질분해효소에 의한 카제인 단백질 분해 여부 검증 주제 학습목 표 3차시 주요내 용 효소의 산업적 활용 범위와 경제적 가치 ○ 식물유래 단백질분해효소들에 의해 카제인이 절단되었는지를 확 인하는 실험을 진행할 수 있다. ○ 아조-카제인 분해실험에 사용된 약물과 실험 방법들을 설명할 수 있다. ○ 효소가 가지는 산업적 가치를 설명할 수 있다. ○ 종이조각 맞추기 활동을 통해 효소-기질 특이성을 설명할 수 있 다. ○ 식물 추출액과 카제인을 혼합하여 분해반응을 유도한 용액에 TCA(trichloroacetic acid)를 넣어 단백질의 결정화를 유도한 후에 상등액의 색 변화를 확인한다. ○ 키위, 배, 양파 추출액 중에서 카제인을 절단 효능이 가장 강한 것이 무엇인지를 찾아본다. ○ 효소산업을 이해하고 가치에 대해서 학습한다. 수학을 활용하여 과학 결과물의 신뢰도 강조 주제 4차시 학습목 표 주요내 용 식물-단백질분해효소에 의한 동물성 단백질의 분해 여부를 수학적 으로 정리해보자 ○ 과학 실험 결과를 수학적으로 정리하는 방법에 대해서 설명할 수 있다. ○ 확률로 정리한 과학결과물의 신뢰도가 제고되는 이유를 설명할 수 있다. ○ 식물유래-효소연구의 잠재적인 산업적 가치에 대해서 설명할 수 있다. ○ 실험 결과를 제시된 결과표에 기록한다. ○ 5개 모둠에서 도출된 실험결과들을 모으고 종합한다. ○ 취합된 모든 실험 결과를 고려하여 확률로 나타낸다. 가. 차시별 구성도 1) 1차시 : 소화제에 의한 동물성 단백질 분해 주제 우리의 몸에서 일어나는 소화 작용을 이해하고 소화과정의 핵심인 효소의 존재에 대해 학습한다. ○ 소화 작용을 중개하는 소화 효소의 기능을 설명할 수 있다. 학습목표 ○ 효소의 기질 특이성에 대해서 설명할 수 있다. ○ 소화제의 단백질 분해 능력을 실험을 통해 확인할 수 있다. ○ 동물의 소화과정에서 효소의 역할을 이해한다. ○ 효소의 기질특이성에 대해서 학습한다. 주요내용 ○ 아조-카제인을 이용한 단백질분해능력 평가 원리와 절차를 학습한 다. ○ 실험을 통해 소화제에 의한 카제인 단백질의 분해를 확인한다. 준비물 아조-카제인, 소화제(베아제), 일회용스포이드, e튜브, 증류수, 거름종이, 필기도구, TCA용액, 원심분리기 2) 2차시 : 식물로부터 단백질분해효소 분리 후 단백질 분해 반응 유 도 주제 식물유래 단백질 분해효소가 동물성 단백질을 분해할 수 있는지 확인한다. ○ 다양한 식물로부터 단백질분해효소를 분리하는 실험을 수행할 수 학습목표 있다. ○ 식물유래 단백질분해효소가 동물성 단백질인 카제인을 분해할 수 있는지를 확인하는 실험을 스스로 진행할 수 있다. ○ 불고기를 양념할 때, 키위나 배를 갈아 넣는 이유를 학습한다. ○ 식물로부터 단백질분해효소를 분리하는 절차에 대해서 이해한다. 주요내용 ○ 키위와 배, 양파, 소화제(양성대조군)를 이용하여 실험을 진행한다. ○ 단백질분해 반응을 위한 실험 기구와 조건들을 스스로 구축해본다. (60도 온도 설정) pestle(플라스틱 분쇄기), 소화제(단백질분해효소), 동물성 단백질(아조준비물 카제인), 일회용 스포이드, 거름종이, 온도계, 비이커, e튜브, 원심분리 기 3) 3차시 : 식물-단백질분해효소에 의한 카제인 단백질 분해 여부 검 증 주제 효소의 산업적 활용 범위와 경제적 가치 ○ 식물유래 단백질분해효소들에 의해 카제인이 절단되었는지를 확인 하는 실험을 진행할 수 있다. ○ 아조-카제인 분해실험에 사용된 약물과 실험 방법들을 설명할 수 학습목표 있다. ○ 효소가 가지는 산업적 가치를 설명할 수 있다. ○ 종이조각 맞추기 활동을 통해 효소-기질 특이성을 설명할 수 있 다. ○ 식물 추출액과 카제인을 혼합하여 분해반응을 유도한 용액에 TCA(trichloroacetic acid)를 넣어 단백질의 결정화를 유도한 후에 상등액의 색 변화를 확인한다. ○ 상등액의 색깔 변화가 내포하는 과학적 의미를 파악한다. 주요내용 ○ 키위, 배, 양파 추출액 중에서 카제인을 절단 효능이 가장 강한 것 이 무엇인지를 찾아본다. ○ 키위, 배, 양파 추출액 중에서 카제인 절단 효능이 전혀 없는 것이 무엇인지 찾아본다. ○ 효소산업을 이해하고 가치에 대해서 학습한다. ○ 기질특이성을 이해하기 위한 종이모양-맞추기 활동 수행 준비물 20% TCA(trichloroacetic acid), 원심분리기, 일회용 스포이드, 거름종 이 4) 4차시 : 수학을 활용하여 과학 결과물의 신뢰도 강조 주제 식물-단백질분해효소에 의한 동물성 단백질의 분해 여부를 수학적으 로 정리해보자 ○ 과학 실험 결과를 수학적으로 정리하는 방법에 대해서 설명할 수 있다. 학습목표 ○ 확률로 정리한 과학결과물의 신뢰도가 제고되는 이유를 설명할 수 있다. ○ 식물유래-효소연구의 잠재적인 산업적 가치에 대해서 설명할 수 있다. ○ 실험 결과를 제시된 결과표에 기록한다. 주요내용 ○ 5개 모둠에서 도출된 실험결과들을 모으고 종합한다. ○ 취합된 모든 실험 결과를 고려하여 확률로 나타낸다. 준비물 필기도구 

STEM+I 생각교실 운영 사업 교육 프로그램 2021 색으로 이해하는 과학 대진대학교 과학영재교육원 2021년 STEM 생각교실 운영 사업 교육 프로그램 프로그램 개요 기관명 대진대학교 과학영재교육원 프로그램 색으로 이해하는 과학 이름 주요 과목 과학 2 관련 단원 물질의 구조, 물질의 성질, 관련 과목 과학 2 관련 단원 물질의 특성 STEM 요소 S, T, E 지역 개요 4 보조 주 개발자 주요 수업 개발 차시 개발자 인간이 자연에서 누릴 수 있는 기쁨 중에 최고는 눈으로 보고, 풍경을 즐 기는 것이 아닌가 생각된다. 색은 우리의 도처에 있다. 우리가 좋아하든 싫어하든 상관없이 빛 이 사라지지 않는 이상 색은 우리 곁에 언제나 존재한다. 항상 존재하고 자연을 본다. 가끔은 자연의 색을 놓고 움직이는 감정을 경험하기도 한 다. 이 프로그램을 통해 자연의 다양한 색을 알아보고, 색의 주는 감정을 느 끼는 시간을 통해 색체에 대한 호기심을 갖는 기회를 마련한다. 또한 색 을 갖는 물질의 공통점을 알아보고 자연에서 색을 추출하는 체험을 통하 여 기술 공학적 원리를 이해한다. 빛의 성질을 통해 색은 무엇인지 생각해 보고 색을 띠는 물질을 만들어 보는 기회를 통해 과학적 원리를 이해한다. 마지막으로 우리의 감각기관 인 눈을 사용하는 화학, 산-염기 지시약에 대해 알아본다. ○ 우리나라의 사계절을 대표할 만한 장소를 찾아보고, 각 계절을 색채로 표현해 본다. ○ 동굴에서 발견된 색에 대한 역사적 사실을 소개하고 빛을 그린 1차시 모네의 작품을 감상해 보자. ○ 천연염료와 합성염료를 학습해보고, 이를 활용하고 사용하는 실 생활의 예들을 찾아보자. 차시별 ○ 천연염료를 추출해 보고, 염색작업을 경험해 보자.. ○ 우리 주변의 물체의 형태와 색깔은 빛을 통해 알 수 있다. 프리 주요내용 (키워드 위주) 즘을 통과한 빛의 분광현상을 알아보자. 2차시 ○ 빛과 색채의 상관관계를 이해하고, 빛의 성질을 알아보자. ○ 매염제의 역할을 알아보고, 같은 염료도 매염제에 따라 다른 색 으로 염색되는 이유를 알아보자. 3차시 ○ 빛의 성질인 흡수와 반사로 물체가 다른 색을 갖는 이유를 알 아보자. ○ 금속화합물이 색을 갖는 이유를 알아보자. ○ 금속에 따라 다른 색을 갖는 이유를 알아보자. ○ 그럼 천연염료에는 어떤 물질들이 포함되어 있는지 알아보자. ○ 눈의 구조 및 기능을 학습한다. 4차시 ○ 우리가 색을 인식하는 과정을 알아보자. ○ 산염기 지시약의 용도와 작동원리을 학습한다. 가. 차시별 구성도 1) 1차시 : 나를 둘러싼 모든 것, 색에 물들다. 주제 자연 속 동물과 식물에서 다양한 색을 찾아보자. ○ 자연 경치에서 보이는 화려한 색채들을 감상하고, 자신의 언어로 느낌 을 표현해 보자. 학습목표 ○ 사계절을 표현할 수 있는 색을 찾아보며, 우리가 느끼는 색을 나열 해 보자. ○ 자연에서 추출한 천연물로 염색작업을 해보자. ○ 우리나라의 사계절을 대표할 만한 장소를 찾아보고, 각 계절을 색 채로 표현해 본다. ○ 동굴에서 발견된 색에 대한 역사적 사실을 소개하고 빛을 그린 모 주요내용 네의 작품을 감상해 보자. ○ 천연염료와 합성염료를 학습해보고, 이를 활용하고 사용하는 실생 활의 예들을 찾아보자. ○ 천연염료를 추출해 보고, 염색작업을 경험해 보자. 준비물 컴퓨터, 빔 프로젝트, 페트리 접시, 코치닐, 강황, 청대, 백박, 구연산, 황산구리, 손수건 정제수, 유리막대, 비닐장갑, 고무줄 2) 2차시 : 무슨 색으로 보이니? / 색을 말하다. 주제 색을 과학으로 말해보자. ○ 과학에서 말하는 색을 알아본다. 학습목표 ○ 빛으로 색을 설명해 본자. ○ 매염제의 역할과 염색의 변화를 관찰한다 ○ 우리 주변의 물체의 형태와 색깔은 빛을 통해 알 수 있다. 프리즘 을 통과한 빛의 분광현상을 알아보자. 주요내용 ○ 빛과 색채의 상관관계를 이해하고, 빛의 성질을 알아보자. ○ 매염제의 역할을 알아보고, 같은 염료도 매염제에 따라 다른 색으 로 염색되는 이유를 알아보자. 준비물 컴퓨터, 빔 프로젝트, 코치닐, 백반, 구연산, 황산구리, 손수건, 고무줄 3) 3차시 : 다양한 색의 금속화합물 / 색을 갖는 물질들 주제 생활 속에 보이는 다양한 물체들이 색을 갖는 이유를 알아보자. ○ 물질이 색을 갖는 이유를 과학적 원리로 설명해 보자. 학습목표 ○ 다양한 금속화합물의 색깔을 확인해 보자. ○ 금속에 따라 다른 색을 보이는 이유를 알아보자. ○ 빛의 성질인 흡수와 반사로 물체가 다른 색을 갖는 이유를 알아보 자. 주요내용 ○ 금속화합물이 색을 갖는 이유를 알아보자. ○ 금속에 따라 다른 색을 갖는 이유를 알아보자. ○ 그럼 천연염료에는 어떤 물질들이 포함되어 있는지 알아보자. 준비물 4) 4차시 : 컴퓨터, 빔 프로젝트, 비이커, 금속화합물, 유리막대, 비닐장갑 눈으로 보는 화학 / 산-염기 지시약 주제 우리의 감각기관인 눈을 사용하는 화학으로 산염기 지시약에 대해 알아보자. ○ 눈의 구조를 알아보자. 학습목표 ○ 산성과 염기성에 대해 알아보자. ○ 산염기 지시약를 통해 산성인지 염기성 인지 알아보자. ○ 눈의 구조 및 기능을 학습한다. 주요내용 ○ 우리가 색을 인식하는 과정을 알아보자. ○ 산염기 지시약의 용도와 작동원리을 학습한다. 준비물 컴퓨터, 빔 프로젝트, 산, 염기, 지시약, 물, 비이커, 유리막대, 스포이 드 

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 논증과 토론 중심의 과학적 사고력 신장 교육프로그램 개발 서울교육대학교 과학영재교육원 2021년 STEM 생각교실 운영 사업 교육 프로그램 프로그램 개요 기관명 서울교육대학교 프로그램 논증과 토론 중심의 과학적 사고력 신장 교육프로그램 개발 이름 중학교 주요 과목 관련 과목 STEM 요소 과학 고등학교 통합과학 국어, 사회, 수학 관련 단원 관련 단원 S, T, E, M 과학 탐구/ 과학의 본성 의사소통 과정의 점검과 조정(국어), 사회 연구 방법(사회), 자료의 정리와 해석(수학) 지역 보조 주 개발자 개발자 1. 사회과학적 문제에 대하여 문제의 본질을 이해하고, 관련된 다양한 논쟁 을 분석한 다음, 종합하여 자신의 의견을 정리하여 글로 표현하도록 함 2. 논증 구조를 분석할 수 있는 분석틀을 제공하여 논증의 타당도와 건전 주요 수업 개요 성을 판단하는 훈련을 도움 3. 5개의 영역(개인적 의사결정, 사회적 의사결정, 공학적 문제해결, 과학 지식의 구성, 과학인 것과 아닌 것의 구분) 별로 4개의 학습 주제 선정 4. 5개의 역량(논리 기반의 사고, 과학 연구 방법의 이해와 활용, 과학 지 식의 이해와 적용, 데이터(수학) 기반 사고, (세계) 시민 의식)의 함양을 도모함 #00 과학적 사고와 논증 #01 비만과 다이어트 보조식품 #02 코로나19 백신 접종의 득실 #03 고용량 비타민C 요법 #04 아질산나트륨의 안전성 차시별 주요내용 (키워드 위주) #05 원자력발전의 효율성 #06 종이빨대 계속 써야 할까 #07 유전자변형식품(GMO)의 안전 성 #08 핵융합 발전의 실효성 #09 메타버스 #10 인공지능 기술 발전에 대한 기 대와 우려 #11 후쿠시마 원전 오염수 처리 #12 전기자동차 충전요금은 올려야 할까 #13 우리나라는 정말 더워지고 있 을까 #14 과학기사를 읽는 법 #15 기억의 저장소는 존재하는가 #16 정상과 비정상 #17 우리 동네의 미래 기후는? #18 외계인의 존재 #19 초능력의 존재 #20 MBTI 0. 과학적 사고와 논증 1. 논증  과학적 사고의 핵심은 이론과 증거를 조화시키는 데 있다. 과학 이론을 바탕으로 자 연 현상을 설명할 수 있으며, 증거를 바탕으로 과학 이론을 평가한다. 과학자들이 자연 현상과 관련하여 궁금한 문제를 발견했을 때 그 문제에 대한 상황을 분석하여 잠정적으로 가능한 여러 가지 답을 생각하고, 그 답을 뒷받침하거나 반대되는 증거 를 찾아 종합한 다음, 그 답을 받아들일지를 결정한다. 과학 뿐만 아니라 다른 분야 에서도 증거에 바탕을 둔 판단 과정을 거쳐 문제를 해결하는 방법이 활발하게 활용 되고 있다.  개인의 생각은 서로 나누고 비교하는 과정을 통해 더욱 정확하고 정교하게 발전한 다. 이 과정에서 생각의 옳고 그름에 관한 판단이 필요해진다. 이유를 들어 생각의 옳고 그름을 따지는 과정을 논증이라고 하는데, 논증이라는 협력 과정은 생각의 차 이에서 오는 갈등을 극복하여 문제를 해결하고 지식을 발전시키는 데 매우 유용한 도구이다.  주장은 논증과 같지 않다. 주장에 대한 반대 의견이나 반박 가능한 증거가 제시되어 야만 논증이 된다. 즉, 논증에서는 서로 다른 주장과 증거들의 제시와 반박 등을 통 해서 서로의 생각을 설득시키는 과정이 중요하다.  영국의 철학자이자 작가, 교육자인 스티븐 에델스턴 툴민(Stephen Edelston Toulmin, 1922년 3월 25일 – 2009년 12월 4일)은 실질적으로 적용 가능한 실용 논 증 모형을 개발하였다. 툴민의 모형은 다음과 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 - 7 - 1. 다이어트 보조식품 먹어도 될까?  활동 개요 - 우리는 평소 TV나 인터넷 등 다양한 매체를 통해 다이어트 보조식품 광고를 자주 접하고 있다. 특히 코로나-19로 인한 활동 감소로 인해 집에 있는 시간이 길어져 야외 활동이 줄었기 때문에 다이어트 보조식품에 대한 관심이 높아지고 있다. 그 러나 다이어트 보조 식품을 이용하는 것이 타당한지에 대한 의사 결정은 일화성의 부족한 정보 혹은 판매자 측에서 제공하는 한쪽에 치우친 정보를 토대로 즉흥적으 로 이루어지고 있다. 이 활동에서는 관련 자료를 꼼꼼하게 분석하여 스스로 다이 어트 식품의 이용과 관련된 의사 결정을 내리며 이 과정에서 건강한 삶을 위한 식 생활에 대한 이해를 높이고, 증거 기반의 논리적 사고를 통해 스스로 의사 결정을 하는 능력을 높인다.  활동 목표 - 다이어트 보조식품의 효과 및 부작용에 대한 자료에 대한 검토 결과를 토대로 결 론을 내리는 과정에서 논리 기반의 사고 역량을 함양한다. - 관련 자료를 분석하고 종합한 결과를 바탕으로 건강한 식생활 방안을 이해하고 실 천한다.  지도 방향 - 다이어트 보조식품을 먹는 사람들이 늘어나고 있고, 주변 사람이나 가족 등의 실 제 사례를 가져와 학생들에게 생활과 밀접한 내용으로 접근이 가능하다. - 비만이나 다이어트 보조식품을 먹고 있는 학생이 있을 수 있으므로 수업에 적용 할 때 사전 조사 등을 병행하는 것이 바람직함. - 크릴오일 외에도 가르시니아 캄보지아, 시서스, L-카르니틴, 오메가3, 프로바이오 틱스 등 다양한 다이어트 보조식품이 존재하므로, 관련 내용을 추가로 조사하여 학생들의 찬반 토론, 먹을 것인가 말 것인가에 대한 토론 등 다양한 추가 활동이 이루어질 수 있다.  권장 차시: 2차시 - 1차시 (개별활동) 크릴오일을 먹어도 될까에 대한 두 기사를 읽고 까치와 찌르레 기의 논증 정리 활동 → (모둠활동) 모둠 구성 후 개인 활동에서 정리한 결 과 및 추가 자료(크릴오일에 대한 두 자료)를 통한 모둠별 토론 활동 실시 - 2차시 (모둠활동) 모둠별 토론 활동 결과 정리 → (개별활동) 크릴오일을 먹어도 될까에 대한 최종 선택 후 논증 정리 및 글쓰기 - 13 - 2. 건강한 청소년도 코로나19 백신을 맞는 것이 더 좋을까?  활동 개요 - 코로나19 바이러스는 2019년 12월 중국에서 발생한 폐렴환자에서 최초 확인된 신종 호흡기바이러스이다. - 코로나19는 강력한 전염성, 빠른 증상 악화 등 기존의 코로나바이러스 유행에 비해 훨씬 심각하다. 그럼에도 특히 젊고 건강한 사람은 아무 증상 없이 그냥 지나가거나 평범한 감기 수준으로 끝나는 경우도 있다. - 코로나19 유행 상황에서 건강한 청소년도 코로나19 백신을 맞는 것이 더 좋을 까? 백신 접종에 관해 서로 대립하는 주장과 근거를 꼼꼼히 살펴보고 스스로 판 단해 보자.  활동 목표 - 건강한 청소년 대상 코로나19 백신 접종 관련 논쟁 사례를 바탕으로 논리 기반 의 사고, 과학 지식을 이해하고 적용하는 역량을 함양한다. - 건강한 청소년 대상 코로나19 백신 접종 관련 논쟁 사례에서 서로 대립하는 주 장을 논리적으로 분석하여 과학적 주장에 대한 타당성을 판단하는 능력을 함양 한다.  지도 방향 - 청소년 대상 코로나19 백신 접종 논쟁 사례에서 찬반 주장을 균형 있게 다룬다. - ‘치명률’(확진자 수 대비 사망자 수 비율)과 ‘사망률’(인구수 대비 사망자 수 비율) 등 헷갈릴 수 있는 용어와 개념을 정확하게 설명한다. - ‘사회적 거리두기’나 ‘청소년 방역 패스’와 같은 제도적 문제와 연결하기보다는 백신 자체의 효용성에 초점을 맞추어 활동을 진행한다. - 활동 시간에 여유가 있는 경우, 자료 말미의 ‘Ⅱ. 홍역완전퇴치국가에서 홍역이 다시 유행하게 된 이유’를 읽고 추가적인 논의를 진행한다.  권장 차시: 2차시 - 1차시(개별활동): I-1, 2 활동을 통해 대립하는 각 주장에 대한 논거와 증거 찾기 - 2차시(모둠활동): I-3 활동을 통해 조별 토의를 거쳐 최종적으로 개인 의견 정리  참고도서 - 김대중, 허중연, 김현수(2021). 코로나19 백신: 현직 의사들이 친절하게 알려드립 니다. 덴스토리. - 27 - 3. 비타민C는 하루 권장섭취량보다 훨씬 많이 먹어야 좋다?  활동 개요 - 비타민C는 비타민의 한 종류로서 콜라겐의 합성 효소를 활성화하는 등 인체에 필수적인 성분 중 하나이다. - 2020 한국인 영양소 섭취기준에 따르면 19세 이상 성인의 하루 비타민C 권장섭 취량은 100 mg이며 상한섭취량은 2,000 mg이다. 하지만 일부 의사 또는 학자 중에는 비타민C를 권장섭취량의 5배에서 많게는 100배 이상 섭취하는 것이 건 강에 좋다는 ‘고용량 비타민C 요법’을 주장하기도 한다. - 비타민C를 권장섭취량보다 훨씬 많이 먹는 행위가 과연 건강에 도움이 될까? 고 용량 비타민C 요법에 관해 서로 대립하는 주장과 근거를 꼼꼼히 살펴보고 스스 로 판단해 보자.  활동 목표 - 고용량 비타민C 요법에 관한 논쟁 사례를 통해 논리 기반의 사고, 과학의 본성 을 이해하고 활용하는 역량을 함양한다. - 고용량 비타민C 요법에 관한 논쟁 사례에서 서로 대립하는 주장을 논리적으로 분석하여 과학적 주장에 대한 타당성을 판단하는 능력을 함양한다.  지도 방향 - 고용량 비타민C 요법에 관한 논쟁 사례에서 찬반 주장을 균형 있게 다룬다. - 학생들이 자주 섭취하는 비타민C 관련 제품을 예로 들며 학생들이 좀 더 자신의 문제로 여길 수 있게 한다. - 활동 시간에 여유가 있는 경우, 자료 말미의 ‘Ⅱ. 개 구충제는 암 치료제로 효과 가 있을까?’를 읽고 추가적인 논의를 진행한다. - 수업 여건에 맞게 본 자료를 적절히 수정·보완하여 활용하는 것을 권장한다.  권장 차시: 2차시 - 1차시(개별활동): I-1, 2 활동을 통해 대립하는 각 주장에 대한 논거와 증거 찾기 - 2차시(모둠활동): I-3 활동을 통해 조별 토의를 거쳐 최종적으로 개인 의견 정리 - 41 - 4. 햄, 소시지에 일부러 발암물질을 넣는다고?  활동 개요 - 아질산나트륨(NaNO2)은 햄이나 소세지와 같은 대부분의 육가공 식품에 첨가되 어 일반 식생활에서 흔히 섭취하고 있는 성분이지만, 2015년에 세계보건기구 (WHO)가 지정한 ‘발암 가능성 있는 물질’이기도 하다. 하지만 정부 당국과 일부 학계는 각 식품 내 아질산나트륨의 잔존량이 기준치 이하일 경우 유해성이 없다 고 주장하며 소비자들의 혼란이 가중되고 있다. - 과연 햄이나 소세지를 안심하고 먹어도 될까? 아질산나트륨의 유해성에 관해 서 로 대립하는 주장과 근거를 꼼꼼히 살펴보고 스스로 아질산나트륨의 유해성을 판단해 보자.  활동 목표 - 아질산나트륨의 유해성 논쟁 사례를 통해 논리 기반의 사고, 과학적 연구 방법을 이해하고 활용하는 역량을 함양한다. - 아질산나트륨의 유해성 논쟁 사례에서 서로 대립하는 주장을 논리적으로 분석하 여 특정 물질의 인체 유해성을 판단하는 능력을 함양한다.  지도 방향 - 아질산나트륨의 유해성 논쟁 사례에서 찬반 주장을 균형 있게 다룬다. - Ⅰ-3의 자료와 자료 해석은 각 주장의 근거를 정량적으로 검토해보는 과정이다. 정량분석 과정에서 익숙하지 않은 개념으로 인해 학생들이 어려움을 겪을 수 있 으므로 상황에 따라 각 자료의 ‘결론’에 중점을 두어 비교 해석하는 활동으로 대 체할 수 있다. - 활동 시간에 여유가 있는 경우, 자료 말미의 ‘Ⅱ. 다른 식품첨가물은 안전할까?’ 를 읽고 추가적인 논의를 진행한다. - 수업 여건에 맞게 본 자료를 적절히 수정·보완하여 활용하는 것을 권장한다.  권장 차시: 2차시 - 1차시(개별활동): I-1, 2 활동을 통해 대립하는 각 주장에 대한 논거와 증거 찾기 - 2차시(모둠활동): I-3 활동을 통해 조별 토의를 거쳐 최종적으로 개인 의견 정리 - 54 - 5. 원자력 발전, 좋은 거야 나쁜 거야?  활동 개요 - 최근 전 세계는 온실가스와 기후변화 등 지구의 환경 문제를 해결해 나가려는 노력의 일환으로 대대적인 에너지 전환을 추진하고 있다. 즉 전통 에너지원인 석탄, 석유 등의 화력 발전의 비중을 줄이고 친환경 에너지원의 비중을 늘리는 추세다. - 이 과정에서 원자력 발전은 안전하고 깨끗한 에너지 생산 방식인지에 대해 전문 가들 사이에서도 논쟁이 계속되고 있다. 과연 우리나라도 원자력 발전을 지속하 는 것이 좋을까? 원자력 발전에 관해 서로 대립하는 주장과 근거를 꼼꼼히 살펴 보고 스스로 원자력 발전에 관한 생각을 정리해보자.  활동 목표 - 원자력 발전 관련 논쟁 사례를 바탕으로 논리 기반의 사고, 과학 지식을 이해하 고 적용하는 역량을 함양한다. - 원자력 발전 관련 논쟁 사례에서 서로 대립하는 주장을 논리적으로 분석하여 과 학적 주장에 대한 타당성을 판단하는 능력을 함양한다.  지도 방향 - 원자력 발전 관련 논쟁 사례에서 찬반 주장을 균형 있게 다룬다. - 자료 중 정량적 근거를 검토할 때 학생들이 SI 접두어(k, M, G 등)를 생소하게 느낄 수 있으므로 필요한 경우 간단하게 개념을 소개한다. - 활동 시간에 여유가 있는 경우, 자료 말미의 ‘Ⅱ. 핀란드는 원자력 발전소 논쟁을 어떻게 해결했을까?’를 읽고 추가적인 논의를 진행한다. - 수업 여건에 맞게 본 자료를 적절히 수정·보완하여 활용하는 것을 권장한다.  권장 차시: 2차시 - 1차시(개별활동): I-1, 2 활동을 통해 대립하는 각 주장에 대한 논거와 증거 찾기 - 2차시(모둠활동): I-3 활동을 통해 조별 토의를 거쳐 최종적으로 개인 의견 정리  참고도서 - 본 프로그램을 수업에 활용할 때 더욱 풍성한 논의를 위해 아래의 도서를 참고 할 수 있습니다. - 서울대학교 사회발전연구소(2017). 원자력 논쟁: 원자력 전문가가 직접 알려준 찬 반의 논거. 한울아카데미. - 68 - 

STEM+I 생각교실 운영 사업 교육 프로그램 2021 냉장고의 원리 탐구 충북대학교 과학영재교육원 2021년 STEM 생각교실 운영 사업 교육 프로그램 프로그램 개요 기관명 충북대학교 과학영재교육원 프로그램 냉장고의 원리 탐구 이름 주요 과목 화학I 관련 과목 STEM 요소 개요 차시별 물질의 변화/에너지 출입/발열 반응, 흡열 반응 관련 단원 S, T, E, M 지역 보조 주 개발자 주요 수업 관련 단원 개발자 열과 열의 이동에 대해 이해하고 기화열을 이용하여 온도를 낮추는 방법 에 대해 탐구한다. 이는 냉장고의 원리를 이해하고 환경보호에 대해 탐 구한다. 우선 열과 열의 흐름에 대해 이해하기 위해 단열과 투열에 대해 이해하고 일상에서 효과적인 단열재가 무엇인지 탐구한다.냉장고처럼 온 도를 낮춰 물질의 상태가 달라지는 것을 이해하고 어는점 또는 녹는점을 이해한다. 어는점 측정을 위한 실험을 고안해보고 이에 숨어있는 과학 원리를 이해한다. 측정한 어는점을 위해 그래프를 그려보고 어는점을 탐 구한다. 실제 어는점과 비교하여 탐구한다. 또한 간이 냉장고를 제작하여 냉장고의 원리를 이해한다. 냉매와 냉매의 역사를 이해하여 환경보호를 이해한다. 1차시 냉장고의 원리는 무엇일까? 2차시 열의 이동 이해하기 3차시 어는점 측정하기 4차시 간이 냉장고 만들어보기 주요내용 (키워드 위주) (화학) 냉장고의 원리 탐구 교사용 STEM 생각교실 (중/고) 냉장고의 원리 탐구 주제 냉장고의 원리 탐구 2015 개정 교육과정 적용 학년 영역: 핵심개념 과학기술 적용 중학교 3학년, 고등학교 1학년 § 물질의 변화: 화학 반응 간이 냉장고 만들어보기 응용 분야 물리, 에너지, 환경 열과 열의 이동에 대해 이해하고 기화열을 이용하여 온도를 낮추는 방법 에 대해 탐구한다. 이는 냉장고의 원리를 이해하고 환경보호에 대해 탐 구한다. 우선 열과 열의 흐름에 대해 이해하기 위해 단열과 투열에 대해 이해하고 일상에서 효과적인 단열재가 무엇인지 탐구한다.냉장고처럼 온 프로그램 개요 도를 낮춰 물질의 상태가 달라지는 것을 이해하고 어는점 또는 녹는점을 이해한다. 어는점 측정을 위한 실험을 고안해보고 이에 숨어있는 과학 원리를 이해한다. 측정한 어는점을 위해 그래프를 그려보고 어는점을 탐 구한다. 실제 어는점과 비교하여 탐구한다. 또한 간이 냉장고를 제작하여 냉장고의 원리를 이해한다. 냉매와 냉매의 역사를 이해하여 환경보호를 이해한다. 차시구분 차시계획 차시별 교수학습 주제 및 내용 1차시 냉장고의 원리는 무엇일까? 2차시 열의 이동 이해하기 3차시 어는점 측정하기 4차시 간이 냉장고 만들어보기 충북대학교 과학영재교육원 - 12 - (화학) 냉장고의 원리 탐구 (6) 교수-학습 과정의 전개 1) 개념도입 1차시 [개념 도입] 조사해 보기 ◆ 냉장고가 없던 시절 어떻게 얼음을 사용하였는지 생각해보자. 영화 겨울왕국의 첫 장 면은 겨울에 얼음을 저장하여 북쪽으로 이동하는 장면이 나옵니다. 우리나라에서도 이와 비슷한 석빙고를 사용하였습니다. 경주 석빙고는 보물 제66호로, 얼음을 저장하기 위하여 만든 석조 창고로서 겨울에 얼음을 채취하여 저장하였다가 여름에 사용하였다. 냉장고의 원리는 무엇일지 생각해보자. ◆ 냉장고의 또 다른 특징 중에 하나는 단열이다. 집을 따뜻하게 할 수 있는 단열방법은 무엇일지 그리고 이용할 수 있는 단열재는 무엇일지 생각해보자. - 19 - (화학) 냉장고의 원리 탐구 2) 탐구 및 개념 확장 2차시 [탐구 및 개념 확장] 열의 이동 이해하기 ◆ 다양한 단열재를 이용하여 단열 실험을 해보자. [실험 방법] ① 세 개의 플라스틱컵에 물을 100ml를 넣는다 (양이 같아야한다.) ② 단열재를 감싼다.(신문지, 에어캡, 스티로폼) 그리고 비이커에 넣는다. ③ 비이커를 냉동실에 넣고 2분마다 온도를 측정해보자. 경과된 시간 (분) 0 2 4 6 8 10 12 18 20 22 24 26 28 30 14 16 신문지 에어캡 스티로폼 경과된 시간 (분) 신문지 에어캡 스티로폼 ◆ 어느 단열재가 제일 좋은가? 수업지도의 Tip Ÿ 단열과 투열의 의미와 예를 설명한다. Ÿ 여러 단열재를 동일한 환경에서 실험 후 가장 좋은 단열재가 무엇인지 설명한다. 실험/안전 지도의 Tip Ÿ 칼이나 가위 또는 다른 날카로운 것에 베이지 않도록 주의한다. Ÿ 조교의 지시를 반드시 따르도록 한다. Ÿ 장난 또는 큰 행동을 하지 않도록 주의한다. - 21 - (화학) 냉장고의 원리 탐구 3) 과학기술 적용 3차시 [과학기술 적용] 개념 이해 및 과학기술의 연관성 탐색 ◆ 스테아르산 (CH3(CH2)16COOH) 의 어는점을 측정하여 보자. (어는점: 69.6℃) [실험 방법] ① 스테아르산 5g을 시험관에 넣은 후, 물중탕 장치를 꾸민다. ② 고체상태의 물질이 다 녹을 때까지 알코올램프로 가열한다. ③ 시험관 안의 고체물질이 모두 녹으면 가열중지 ④ 고체물질이 다 녹으면 시험관을 비커에서 꺼내고 온도계를 매단다. ⑤ 1분 간격으로 온도를 측정하면서 물질의 상태를 관찰한다. 1) 시간에 따른 온도 및 물질의 상태기록 시간 (분) 온도 (℃) 상태 0 1 2 3 4 5 6 7 시간 (분) 온도 (℃) 상태 8 9 10 11 12 13 14 15 시간 (분) 온도 (℃) 상태 16 17 18 19 20 21 22 23 2) 모눈종이를 이용하여 시간과 온도에 따른 어는점 그래프를 그려보자. Ÿ 온도가 일정하게 유지되는 구간은? 수업지도의 ( )℃ Tip Ÿ 스테아르산 외에 다른 물질의 어는점을 소개한다. Ÿ 시간과 온도의 그래프를 그린 후 온도가 일정하게 유지되는 구간이 의미하는 바를 설명한다. Ÿ 실험 세팅을 조교의 시범 후 직접 해보도록 한다. - 22 - (화학) 냉장고의 원리 탐구 4) 공학적 적용 4차시 [공학적 산출물] 설계하기/공학적 결과 구현하기 ◆ 역기화열을 이용하여 온도를 낮추어보자. 손목에 스프레이를 이용하여 물을 뿌린 후 바람을 불면 어떤 느낌이 드는가? ◆ 실제로 음료수 캔에 키친타올을 알콜에 적셔 붙인후에 선풍기를 쐬여보자. 시작전의 온도를 재고 1분마다 온도를 측정해보자. 수업지도의 Tip Ÿ 온도가 왜 내려가는지, 기화열을 설명한다. Ÿ 물과 에탄올을 이용하면 에탄올의 온도가 더 내려가는 이유를 설명한다. Ÿ 키친타올이 마르지 않도록 주기적으로 물과 에탄올을 뿌려준다. Ÿ 시간과 온도의 그래프를 그려보도록 한다. 공학적 결과물 구현하기 Ÿ 간이 냉장고를 넘어 효과적인 냉장고를 만들어보도록 한다. 스케치를 그려보도록 하여 환경적으로 공학적으로 유용한 냉장고를 구현해 보도록 한다. - 23 - 

STEM+I 생각교실 운영 사업 교육 프로그램 2021 생활 속의 환경 호르몬 충북대학교 과학영재교육원 2021년 STEM 생각교실 운영 사업 교육 프로그램 프로그램 개요 기관명 충북대학교 과학영재교육원 프로그램 생활 속의 환경 호르몬 이름 주요 과목 생명과학I 관련 과목 STEM 요소 개요 차시별 항상성과 몸의 조절/자극과 반응/내분비계와 호르몬의 특성 관련 단원 S, T, E, M 지역 보조 주 개발자 주요 수업 관련 단원 개발자 물벼룩의 심장 박동을 이용하여 인체 호르몬의 역할을 이해하고, 환경 호르몬에 의해 변환되는 심장 박동의 특징을 관찰한다. 물벼룩의 심장 박동을 통한 동물의 생리활성 변화를 환경 호르몬 이외에도 우리 생활에서 손쉽게 접할 수 있는 세제, 음료수, 의약품에도 적용해본다. 1차시 환경 호르몬을 조사해 보기 2차시 개념 이해 및 호르몬과 생리활성의 연관성 탐색 3차시 환경 호르몬을 탐구해 보자 4차시 물벼룩을 응용한 실험에 대한 공학적 접근 주요내용 (키워드 위주) (생물) 생활속의 환경 호르몬 교사용 STEM 생각교실 (중/고) 생활 속의 환경 호르몬 주제 생활 속의 환경 호르몬 2015 개정 교육과정 중학교 3학년, 고등학교 1학년 적용 학년 영역: 핵심개념 항상성과 몸의 조절 : 자극과 반응 : 내분비와 신경계의 작용 과학기술 적용 여러 화학물질이 생명체에 미치는 영향 연구 응용 분야 의생명과학 1차시: 환경 호르몬에 대한 개념도입, 질문과 대답을 통해 궁금증 도출, 일상생활에서 사용하는 도구에 포함된 환경 호르몬에 대하여 토 의 2차시: 탐구 및 개념 확장, 물벼룩의 심장 박동을 이용하여 인체 호르몬 의 역할을 이해하고, 환경 호르몬에 의해 변화되는 심장 박동의 특징을 관찰하는 방법을 토론 프로그램 개요 3차시: 과학기술 도출, 일상생활에 사용되는 물품으로부터 환경 호르몬을 추출하고, 추출된 액체를 물벼룩에 적용함으로써 환경 호르몬에 의한 심장 박동의 변화를 토론 4차시: 공학적 산출물, 물벼룩의 심장 박동을 통한 동물의 생리활성 변화 를 환경 호르몬 이외에도 우리 생활에서 손쉽게 접할 수 있는 세제, 음료수, 의약품에 적용 차시구분 차시계획 차시별 교수학습 주제 및 내용 1차시 환경 호르몬을 조사해 보기 2차시 개념 이해 및 호르몬과 생리활성의 연관성 탐색 3차시 환경 호르몬을 탐구해 보자 4차시 물벼룩을 응용한 실험에 대한 공학적 접근 충북대학교 과학영재교육원 - 14 - (생물) 생활속의 환경 호르몬 (7) 교수-학습 과정의 전개 1) 개념도입 학생용 1차시: 환경 호르몬에 대한 개념도입 활동지 수업일 ( ) 학년 ( ) 반 이름 모둠 [학습 목표] § 일상생활에서 사용하는 도구에 포함된 환경 호르몬에 대하여 알아보자. [실험 안전 유의사항] Ÿ 수업시간에는 교사의 지도에 따른다. Ÿ 실험에 사용되는 호르몬을 다룰 때 안전장갑을 반드시 착용한다. Ÿ 가위 등 날카로운 도구 사용 시 다치지 않도록 주의한다. 1차시 [개념 도입] 조사해 보기 ◆ 생각해보기 1) 우리 주변에 있는 환경 호르몬을 만드는 제품을 생각해보자. 2) 환경 호르몬이 포함된 제품을 사용할 때 최소한으로 노출될 방법을 생각해보자. - 22 - (생물) 생활속의 환경 호르몬 2) 탐구 및 개념 확장 학생용 2차시: 개념 이해 및 호르몬과 생리활성의 연관성 탐색 활동지 수업일 ( ) 학년 ( ) 반 이름 모둠 [학습 목표] Ÿ 호르몬에 의해 변화되는 물벼룩의 상태를 관찰하자. [실험 안전 유의사항] Ÿ 수업시간에는 교사의 지도에 따른다. Ÿ 실험에 사용되는 호르몬을 다룰 때 안전장갑을 반드시 착용한다. Ÿ 가위 등 날카로운 도구 사용 시 다치지 않도록 주의한다. 2차시 [탐구 및 개념 확장] 개념 이해 및 호르몬과 생리활성의 연관성 탐색 [탐구 1] 환경 호르몬 탐구 준비물 활용 방법 1. 실험 과정 (학생들에게 시범을 보여준다) ⓵ 스포이드로 물벼룩 한 마리를 홀 슬라이드 글라스 가운데 넣는다. 현미경, ⓶ 커버글라스로 현미경을 덥고 물벼룩의 상태 및 심장을 관찰한다. 초시계, 홀 슬라이드 글라스, ⓷ 초시계로 10초간 물벼룩 심장 박동수를 측정하고, 1분당 물벼룩 배양액, 해부장갑 (심장 박동이 매우 ⓸ 슬라이드에 물을 거름종이(휴지)로 제거한 후(물벼룩의 움직임 방지) 아드레날린을 한 방울 떨어뜨린다. 아세틸콜린, 거름종이, 휴지, 환산한다. 빠르므로 정확한 측정을 위한 방법을 설명한다) 커버글라스, 아드레날린, 박동수로 ⓹ 커버글라스를 덮고 60초 후, 심장 박동 수를 확인한다. 3-4회 반복한다. ⓺ 시험을 3회 반복한 후, 1분 당 박동수로 환산한다. ⓻ 슬라이드 글라스를 잘 닦고 아세틸콜린도 동일하게 실험한다. ⓼ 아드레날린과 아세틸콜린에 의한 심장 박동 변화를 - 24 - (생물) 생활속의 환경 호르몬 3) 과학기술 적용 학생용 3차시: 환경 호르몬에 의한 심장 박동 변화 탐구 활동지 수업일 ( ) 학년 ( ) 반 이름 모둠 [학습 목표] Ÿ 환경 호르몬에 의해 변화되는 물벼룩의 심장 박동 변화를 관찰하자. [실험 안전 유의사항] Ÿ 수업시간에는 교사의 지도에 따른다. Ÿ 환경 호르몬 추출 시 안전장갑을 반드시 착용한다. Ÿ 가위 등 날카로운 도구 사용 시 다치지 않도록 주의한다. 3차시 [과학기술 적용] 환경 호르몬에 의한 심장 박동 변화 탐구 [탐구 1] 환경 호르몬 탐구 준비물 활용 방법 1. 실험 과정 1) 포트를 이용하여 물을 끓인다. (안전에 주의) 현미경, 초시계, 홀 슬라이드 글라스, 물벼룩 배양액, 커버글라스, 아드레날린, 아세틸콜린, 거름종이, 휴지, 해부장갑, 다양한 플라스틱 용기 2) 동일한 무게의 음식 용기를 작게 잘라서 비이커에 넣 은 후 끓인 물의 온도가 100도, 80도, 60도가 될 때 동일한 양으로 비이커에 붓고 30분 동안 용기로부터 화학 물질을 추출한다. (온도계 사용) 3) 심장 박동 관찰 방법 ⓵ 스포이드로 물벼룩 한 마리를 홀 슬라이드 글라스 가운데 넣는다. ⓶ 커버글라스로 현미경을 덥고 물벼룩의 상태 및 심장을 관찰한다. ⓷ 초시계로 10초간 물벼룩 심장 박동수를 측정하고, 1분당 박동수로 환산한다. ⓸ 슬라이드에 물을 거름종이(휴지)로 제거한 후 추출물을 한 방울 떨어뜨린다 (추출물의 온도가 - 26 - (생물) 생활속의 환경 호르몬 4) 공학적 적용 학생용 4차시: 물벼룩을 응용한 실험의 공학적 접근 활동지 수업일 ( ) 학년 ( ) 반 이름 모둠 [학습 목표] Ÿ 우리 생활에서 손쉽게 접할 수 있는 세제, 음료수, 의약품에 적용해 보자. [실험 안전 유의사항] Ÿ 수업시간에는 교사의 지도에 따른다. Ÿ 시약 및 시료를 사용할 때에는 안전장갑을 반드시 착용한다. Ÿ 탐구에 사용하는 시료를 먹으면 안 된다. Ÿ 가위 등 날카로운 도구 사용 시 다치지 않도록 주의한다. 4차시 [공학적 산출물] 물벼룩을 응용한 실험의 공학적 접근 ◆ 근골격계의 작동원리 이해 1) 우리 생활에서 손쉽게 접할 수 있는 세제, 음료수, 의약품에 적용 가능함을 이해시킨다. 2) 심장 박동이 영향받는 상황에 관해 설명한다. - 28 - 

STEM+I 생각교실 운영 사업 교육 프로그램 2021 일상 생활 속 산과 염기 충북대학교 과학영재교육원 2021년 STEM 생각교실 운영 사업 교육 프로그램 프로그램 개요 기관명 충북대학교 과학영재교육원 프로그램 일상 생활 속 산과 염기 이름 주요 과목 화학I 관련 과목 STEM 요소 개요 차시별 물질의 변화/화학반응/pH 관련 단원 S, T, E, M 지역 보조 주 개발자 주요 수업 관련 단원 개발자 1차시에서는 산과 염기의 물리적 특성에 대한 차이점에 대해 알아보고 화학적 정의를 통해 산과 염기의 정확한 개념에 대해 알아본다. 2차시에 는 일상생활 속에서 쉽게 찾을 수 있는 산과 염기의 pH를 측정해 자신 만의 pH 도표를 만들어 본다. 3차시에는 산-염기 중화 반응에 대해 알아 보고 적정을 통해 정량 분석을 해본다. 4차시에는 지난 수업을 토대로 산과 염기를 이용한 일상생활 속 예시 중 하나인 비누를 직접 만들어 본 다. 1차시 산과 염기는 무엇인가? 2차시 산-염기의 생활 속 예시: pH Scale 만들기 3차시 중화 반응: 산-염기 적정 4차시 산/염기를 활용한 실생활 용품 개발 주요내용 (키워드 위주) (화학) 생활 속 산과 염기 교사용 STEM 생각교실 (중/고) 생활 속 산과 염기 주제 생활 속 산과 염기 2015 개정 교육과정 중학교 2~3학년 적용 학년 영역: 핵심개념 산과 염기, pH 과학기술 적용 pH 측정과 적정 응용 분야 식품, 환경, 생활과학, 화학공학 1차시에서는 산과 염기의 물리적 특성에 대한 차이점에 대해 알아보고 화학적 정의를 통해 산과 염기의 정확한 개념에 대해 알아본다. 2차시에 는 일상생활 속에서 쉽게 찾을 수 있는 산과 염기의 pH를 측정해 자신 프로그램 개요 만의 pH 도표를 만들어 본다. 3차시에는 산-염기 중화 반응에 대해 알아 보고 적정을 통해 정량 분석을 해본다. 4차시에는 지난 수업을 토대로 산과 염기를 이용한 일상생활 속 예시 중 하나인 비누를 직접 만들어 본 다. 차시구분 차시계획 차시별 교수학습 주제 및 내용 1차시 산과 염기는 무엇인가? 2차시 산-염기의 생활 속 예시: pH Scale 만들기 3차시 중화 반응: 산-염기 적정 4차시 산/염기를 활용한 실생활 용품 개발 충북대학교 과학영재교육원 - 12 - (화학) 생활 속 산과 염기 (6) 교수-학습 과정의 전개 학생용 1차시: 산과 염기는 무엇인가? 활동지 수업일 ( ) 학년 ( ) 반 이름 모둠 [학습 목표] Ÿ 산과 염기의 정의를 설명할 수 있다. Ÿ 실생활 속에서 산성과 염기성을 가지는 예시들을 찾을 수 있다. Ÿ 산성과 염기성의 세기를 측정하는 방법과 단위를 설명할 수 있다. [실험 안전 유의사항] Ÿ 예시용으로 사용하는 과일과 비누를 가지고 장난하지 않는다. 1차시 [개념 도입] 조사해 보기 ◆ 우리가 먹는 과일들은 공통적 으로 신맛을 내는 것들이 많고, 씻을 때 쓰는 비누는 대표적으로 미끄러운 특징을 가지고 있다. 이 러한 특징들을 가지게 되는 이유 는 무엇일까? 이에 대해 토의해보 자. 학생들이 스스로 산, 염기에 대해 접근할 수 있도록 도와준다. 산, 염기 의 성질에는 어떤 것들이 있는지 토의해 보도록 유도한다. - 18 - (화학) 생활 속 산과 염기 학생용 활동지 2차시: 일상생활 속 산-염기 pH 측정과 도표 만들기 수업일 ( ) 학년 ( ) 반 이름 모둠 [학습 목표] Ÿ pH 값을 여러 가지 도구를 이용하여 측정할 수 있다. Ÿ 실생활 속에서 쉽게 찾을 수 있는 산성/염기성 물질들의 pH를 측정하고, 측정값을 토대로 자신만의 pH 도표를 만들 수 있다. [실험 안전 유의사항] Ÿ 실험복과 보안경, 라텍스 장갑을 착용하고 산/염기 시약을 다루도록 한다. Ÿ 산/염기 시약이 옷이나 피부에 닿지 않도록 조심한다. 2차시 [탐구 및 개념 확장] 일상생활 속 산-염기의 세기 측정 ◆ 지난 차시에 배운 산과 염기의 물리적 특징들에 대해 구분하여 서술해보자. 산-염기 세기 측정에 앞서 지난 시간에 배웠던 내용에 대해 모둠별로 학생들 스스 로 개념에 대해 다시 한번 상기시킬 수 있도록 유도한다. 물리적 특성과 함께 정의 를 되새겨 본다면 pH 측정 실험에 대한 이해도를 높일 수 있다. ◆ pH 미터/pH 종이를 이용한 pH 값 측정 실험 절차 ① pH 미터는 사용하기 전 증류수를 이용해 씻어 준다. ② 알려진 버퍼 용액을 이용하여 pH 미터 보정(calibration)을 실시한다. (pH 전극을 버퍼 용액 에 넣고 pH를 측정/조정한 뒤 다시 증류수로 pH 전극을 씻는다.) ③ 50ml의 수돗물을 삼각플라스크에 받은 뒤 pH 전극을 수돗물에 담근 후 pH를 측정한다.(주 의:pH 전극이 물에 충분히 잠겨 있어야 정확한 측정이 된다.) ④ 측정 값을 기록한 뒤 pH 전극을 증류수에 씻어 주고 두 번 더 반복하여 pH 값을 측정한 뒤 평균 값을 구한다. ⑤ 위의 과정을 아세트산 수용액(아세트산 5ml+증류수 50ml)과 수산화 나트륨 수용액(수산화 나트륨 1g+증류수 50ml)을 이용하여 각각의 평균 pH 값을 측정한다. ⑥ 측정 값을 토대로 각 물질이 산성/중성/염기성인지 확인한다. ⑦ pH 종이를 이용하여 각 물질의 pH 값을 측정하고 pH 미터 값과 비교해본다. - 20 - (화학) 생활 속 산과 염기 학생용 3차시: 산-염기 중화 반응과 적정 활동지 수업일 ( ) 학년 ( ) 반 이름 모둠 [학습 목표] Ÿ 산과 염기의 중화 반응을 예측하고 설명할 수 있다. Ÿ 산과 염기의 반응에서 당량점과 종말점, 적정에 대해 설명할 수 있다. Ÿ 산-염기 적정 곡선을 통해 올바른 지시약을 고를 수 있다. [실험 안전 유의사항] Ÿ 산-염기 적정 실험에 쓰이는 수산화 나트륨(NaOH)는 강염기로서 부식성이 강하기 때문에 반드시 장갑을 착용하고 실험한다. Ÿ 화학 물질이 옷에 튀는 것을 방지하기 위해 실험복을 착용하고, 보안경을 착용하여 눈을 보 호한다. Ÿ 장난 또는 큰 행동을 하지 않도록 주의한다. 3차시 [과학기술 적용] 산-염기 중화반응을 이해하고 적정을 이용하 여 미지의 산/염기의 정량적 분석을 수행 ◆ 중화 반응이란 무엇인가? 대표적인 산인 염산(HCl)과 염기인 수산화 나트륨(NaOH) 의 반응을 화학 반응식을 써서 나타내고 반응 생성물이 어떤 것들이 생성되는지 살펴 보자. 중화 반응은 발열 반응이라는 것을 강조하며 실험을 할 때 주의할 수 있도 록 한다. ◆ 산-염기 적정 실험을 통해 수용액에 녹아있는 산이나 염기의 농도를 알아낼 수 있는 데, 이때 사용되는 당량점과 종말점은 어떤 의미이며 어떻게 구할 수 있을까? 중화 반응을 이용한 적정을 이용해 정량 분석이 가능하며 간단한 예시를 들어 적 정의 의미를 설명한다. 종말점과 당량점은 이론적으로는 같아야 하지만, 여러 가지 불확실도 때문 에 실제 종말점은 당량점과 정확하게 일치하지는 않을 수 있음을 명시 한 다. - 23 - (화학) 생활 속 산과 염기 학생용 4차시: 생활 속 산-염기 물질 만들기 활동지 수업일 ( ) 학년 ( ) 반 이름 모둠 [학습 목표] Ÿ 산-염기에 대한 이해를 토대로 대표적인 염기 물질인 비누를 만들 수 있다. Ÿ 비누가 왜 염기성인지를 이해하고, 어떤 작용을 하는지 설명할 수 있다. [실험 안전 유의사항] § 수산화 나트륨(NaOH)은 강염기이며 부식성이 강하므로 반드시 장갑을 착용한다. § 에탄올은 불이 붙기 쉬운 물질이므로 과열되지 않도록 hot plate로부터 멀리 두고, 불꽃에 노출되지 않도록 주의한다. § 뜨거운 hot plate에 데이지 않도록 주의하며, 실험복과 보안경을 착용한다. 4차시 [공학적 산출물] 적용하기/염기성 비누 만들기 ◆ 실생활 속에서 사용하고 있는 비누는 염기성인데, 비누의 화학적 구조는 어떻게 되 며, 왜 염기성을 띠는지 생각해보자. 학생들에게 비누의 기원에 대해 설명해 주면서 비누의 구조와 특징에 대해 설명해 하도록 한다. 비누의 화학 구조에 대한 설명을 통해 친수성 부분과 친유성 부분에 대해 설명하고, 어떻게 먼지나 때를 깨끗이 씻어낼 수 있는지에 대해 생각해 보고 서로 토의해 보도록 한다. - 26 - 

STEM+I 생각교실 운영 사업 교육 프로그램 2021 인간과 자연의 공존을 위한 Energy를 發電(발전)하라. 경북대학교 과학영재교육원 2021년 STEM 생각교실 운영 사업 교육 프로그램 프로그램 개요 기관명 경북대학교 과학영재교육원 프로그램 인간과 자연의 공존을 위한 Energy를 發電(발전)하라. 이름 9. 발전과 신재생 에너지 주요 과목 통합과학 관련 단원 9-1. 전기 에너지의 생산과 수송 9-1-1. 발전소에서는 어떻게 전기 에너지가 만들어질까? 관련 과목 기술·가정 관련 단원 STEM 요소 S, T, E 지역 주 개발자 2. 신·재생 에너지 2-2. 신·재생 에너지를 이용한 문제 해결 개발 차시 4 보조 개발자 이 프로그램에서는 공학적 설계를 기반으로 풍력 발전기의 발전량에 대 한 문제해결 프로젝트를 수행하기 위해 발전기의 원리, 전자기 유도 현상 등에 대해 탐구를 수행한다. 학습한 개념과 원리를 적용하여 주어진 조건에 주요 수업 서 풍력 발전기의 발전량을 증대시킬 수 있는 아이디어를 협의하여 설계·제 개요 작하고 여러 차례 성능 개선 테스트를 수행한다. 제작된 풍력 발전의 성능 과 기능 테스트, 발표(설계 과정, 산출물의 차이점, 장단점 등)를 통해 학습 한 개념이 어떻게 적용되어 문제가 해결되는지를 이해하고 학생들 간에 서 로 공유한다. 1차시 차시별 2차시 전자기 유도 현상이 발견된 과학사를 통해 전자기 유도 현상을 이 용한 발전기의 원리 이해 전기 에너지가 생산되는 풍력 발전기를 제작해 보고 전기 에너지 를 더 많이 생산할 수 있는 방안을 모색 주요내용 (키워드 위주) 3차시 4차시 회전 속도를 높일 수 있는 날개를 설계하여 풍력 발전기의 발전량 높이기 산출물의 개선 과정에 대한 발표를 통해 문제해결과정을 공유하고, 관련 직업에 대한 특성과 직업인을 조사·소개하는 진로 탐색 활동 STEM 생각교실 [ 수‧과학 수업 차시대체용 프로그램(지구과학, 교사용) ] 제목: 인간과 자연의 공존을 위한 Energy를 發電(발전)하라. 차 시 1 발전기 원리에 대한 탐구 ■ 학습 목표 1. 전자기 유도 현상을 이해하고 유도 전류의 세기에 영향을 주는 요인을 설명할 수 있다. 2. 발전소에서 전기 에너지가 만들어지는 원리를 설명할 수 있다. ■ 주요 학습 개념 전자기 유도, 유도 전류의 세기에 영향을 주는 요인, 발전기 ■ 활동 1. 과학사 살펴보기1) (가) 덴마크의 외르스테드(Hans Christian Oersted, 1777~1851)는 전류가 흐르는 도선 근처에서 나침반의 자 침이 움직이는 것을 발견했는데, 전류가 흐르는 도선은 마치 자석이 된 것처럼 자기력을 발휘하는 것 같았 다. 이로부터 1년 후, 외르스테드의 실험을 재검토하며 전류와 자석 사이의 상호작용을 연구하던 영국의 패 러데이(Michael Faraday, 1791~1867)는 도선과 자석을 이용한 간단한 회전 장치, 즉 전동기를 만들어냈다. (나) 한편, 많은 학자들은 외르스테드가 발견한 효과의 정반대 작용도 존재하지 않을까 추측했다. … 그러나 그 기대는 쉽게 이루어지지 않았으며, 그 효과는 10년 뒤 패러데이에 의해 겨우 발견될 수 있었다. … 그는 속이 빈 원통형 철심에 코일을 두텁게 감은 후 그 안에 막대자석을 찔러 넣음으로써 정반대 작용을 성공 했다. … 이렇게 그는 최초의 발전기 발명자가 된 셈이었다. (다) 전지를 연결하지 않은 회로가 있다. 이 회로에 검류계를 연결해보면 당연히 검류계의 바늘은 0을 가리킬 것이다. 그런데 회로 근처에 자석을 가까이 가져가면 검류계의 바늘이 한 쪽 방향으로 기울게 된다. 자석 을 멈추면 검류계의 바늘이 0으로 돌아간다. 이제 자석을 뒤로 빼면 바늘이 반대 방향으로 기운다. 전지도 연결하지 않은 회로에 자석을 가까이 가져갔다 뒤로 뺐다 하는 것만으로 전류가 흐르는 것이다. 이와 같이 ㉠자기장과 움직이는 자석 사이의 상호작용에 의해 회로에 전류가 생겨나는 현상을 관찰할 수 있었다. (1) (나)에서 외르스테드가 발견한 효과의 정반대 작용은 어떤 현상일까요? 전류가 흐르는 도선에 의해 자침의 움직임이 발생한 현상(전류가 흐르는 도선에 의해 자기력이 받는 영향)의 정반대 작용이므로, 자석의 움직임에 의해 전류가 발생하는 현상을 의미함. (2) ㉠ 현상을 무엇이라고 하나요? ㉠: 전자기 유도 현상 1) 출처: [물리 산책], 전자기 유도 현상의 발견, https://sites.google.com/site/mira1004nn/jeonjagi-yudo-hyeonsang-ui-balgyeon - 179 - 차 시 2-3 인간과 자연의 공존을 위한 Energy를 發電(발전)하라. ■ 학습 목표 1. 발전기의 원리를 이해할 수 있다. 2. 회전 속도를 빠르게 할 수 있는 발전기 날개를 디자인하고 제작할 수 있다. ■ 주요 학습 개념 발전기 날개 디자인 및 제작 ■ 활동 안내 에너지 문제를 해결하라! 우리는 전기 에너지를 포함하여 에너지 대부분을 석유, 석탄 등의 화석 연료에서 얻는다. 다음은 연도에 따 른 세계 석유 생산량을 나타낸 것이다. 이렇게 생산량이 증가한다면 매장량은 점차 한계를 드러낼 것이다. 이런 화석 연료의 고갈 문제를 해결하기 위하여 이를 대체할 수 있는 신재생 에너지의 개발이 필요하다. 지 구 온난화 등 기후 변화에 영향을 미치는 화석 연료를 대신해서 사용할 수 있는 다양한 발전 방식 중 환경 오 염 물질을 배출하지 않고, 대기나 수질에도 영향을 주지 않는 친환경 에너지를 생산할 수 있는 풍력 발전은 바 람의 운동 에너지를 전기 에너지로 전환하는 발전 방식이다. 국내 연도별 풍력 발전 보급과 풍력 발전량 현황 을 살펴보면 우리나라 풍력 발전 현황을 살펴보면 신규 설치와 발전량이 꾸준히 증가하고 있다. 적당한 속도의 바람이 지속해서 부는 곳에 설치하는 풍력 발전소에서 더 많은 전기 에너지를 생산할 수 있는 방안을 날개의 개선을 통해 모색해보고 적용하여 직접 전기 에너지를 생산하여 보자. - 183 - 차 시 4 평가 및 진로 탐색하기 ■ 학습 목표 1. 평가 및 발표를 통하여 다른 모둠의 아이디어를 공유하고 문제해결능력을 신장시킬 수 있다. 2. 발전 분야의 진로와 직업에 대해 조사하고 그 중요성에 대해 인식할 수 있다. ■ 주요 학습 개념 문제해결을 위해 필요한 능력 요소, 직업에 대한 이해 ■ 활동 안내 1. 다음 요소들을 포함하여 발표할 자료를 제작해 보자. ※ 활동 결과 발표에 포함할 요소 모둠 이름 (모둠원 이름) (날개 재료를 선택한 이유와 디자인이 날개 회전을 어떻게 빠르게 하는지에 대한 설명 포함) 디자인의 장점 (설계할 때 고려한 사항) 제작 결과 제작한 날개 모양 측정된 전압값 보완해야 할점 활동 중 가장 기억에 남는 것과 이유, 느낀 점 우리 모둠과 다른 모둠과의 차이점은? - 188 -