위성 영상 및 모형 실험 기반 유체 소용돌이STEAM 교수-학습 자료 개발
Development of STEAM Teaching-Learning Materials on Fluid Vortex Based on Satellite Images and Simulation Experiment
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전구 해양과 대기에는 다양한 규모의 유체 소용돌이가 존재한다. 인공위성은 중규모의 구름 소용돌이를 비롯한 자연 현상을 종관적으로 관측할 수 있다는 점에서 교육적 활용 가치가 충분한데도 불구하고 현 교육과정과 연계하여 학교 현장에 적용될 수 있는 교수-학습 자료의 개발은 미비한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 중학생과 초등 고학년을 대상으로 한 소용돌이 주제의 위성 자료 활용 교수-학습 자료를 개발하였고, 영재 학생(초6-중2)을 대상으로 한 파일럿 수업에서 긍정적인 결과를 얻었다. 현행 2015 개정 교육과정을 분석하여 학교 교육과 연계될 수 있도록 내용을 조직하였고, 학생의 과학에 대한 흥미, 이해도, 창의성을 증진하기 위하여 STEAM 방식으로 교수-학습 자료를 구성하였다. 국가 기관에서 제공하는 위성영상은 조작하기에 간단하며, 모형을 직접 제작하여 소용돌이를 만들어보는 학생 중심적인 활동은 소용돌이 발생에 대한 이해를 증진시킨다. 따라서 수조 실험을 통하여 위성영상으로 확인한 소용돌이의 형성 과정을 이해할 수 있도록 설계하였다. 교수-학습 자료는 학교 현장에서 실질적으로 활용될 수 있도록 교육과정 중 ‘날씨와 우리 생활’과 ‘기권과 날씨’의 연장선상에서 학습할 수 있고, STEAM의 각 요소들이 반영되도록 구성하였다. 본 연구에서 제시하는 교수-학습 자료는 수업에서의 위성 자료 활용 방법, 수조 모형을 통한 탐구 활동 과정을 자세하게 포함하고 있어 교사가 학교 수업에 활용하기에 용이하다. 또한 본 연구는 첨단 인공위성 자료를 활용한 소용돌이 교수-학습 자료를 제공함으로써 학교 현장에서 널리 활용될 수 있을 것으로 기대된다.
Abstract
Fluid vortices of various sizes exist in the whole ocean and atmosphere. Although satellites have sufficient educational utilization value in terms of comprehensive observation of natural phenomena including mesoscale cloud vortices, the development of teaching-learning materials(TLM) that can be applied to school sites is insufficient in connection with the current curriculum. Therefore TLM using satellite data on the subject of vortex for middle school students and elementary school seniors were developed; positive results were obtained in pilot classes for gifted students (6th to 2nd grade of middle school). By analyzing the current 2015 revised curriculum, the contents were organized to be linked to school education, and to promote students’ interest, understanding, and creativity in science, TLM were organized in line with STEAM(Science, Technology, Engineering, Art, Mathematics). Satellite images provided by governmental institutions are simple to manipulate, and student-centered activities in which they create models themselves enhance understanding of the occurrence of vortices. Therefore, it was designed to understand the formation process of the vortices identified by satellite images through the tank experiment. TLM are designed to reflect each element of STEAM as an extension of ‘weather and our life’ and ‘atmosphere and weather’ in the curriculum so that they can be practically used in the schools. The TLM include detailed instruction on how to use satellite data in class and the process of exploration activities through tank models, making it easy for teachers to use in school classes. In addition, this study is expected to be extensively used in schools by providing vortex TLM using advanced satellite data.
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