사이언스 11+

과학과 사회

악천후

바람의 도시

악천후 대비 프로젝트

 초등학교 5학년-중학교
 4인 그룹
 40분
 C102
사이언스 11+ 과학과 사회 
 바람의 도시 악천후 대비 프로젝트 
 교사용 지도서
관련 교과 (2022 개정 교육과정 기준)


[6과06-01] 날씨와 우리 생활: 기상 요소를 조사하고, 날씨가 우리 생활에 주는 영향을 인식할 수 있다. 

[9과22-01] 재해·재난과 안전: 재해 재난 사례와 관련된 자료를 조사하고, 그 발생 원인과 피해에 대해 과학적으로 분석할 수 있다.

핵심 개념


재해 예측(Prediction), 재해 방지(Prevention), 피해 완화(Mitigation)

학습 목표


1. 태풍과 같은 기상 요소가 도시 생활에 주는 피해를 분석할 수 있다.

2. 컬러 센서와 단일 모터를 활용하여 도시를 보호하는 기본 시스템을 설계할 수 있다.

3. 예측, 방지, 완화 전략을 하나 이상 복합적으로 사용하여 최적의 해결책을 제시할 수 있다.


교사가 알아야 할 과학적 배경지식  Teacher's Knowledge

💡 아이들의 질문에 이렇게 답변해 주세요!

악천후 대응의 3단계 (The 3 Stages of Severe Weather Response)

이 수업은 단순히 레고를 조립하는 것을 넘어, 학생들이 아래 세 가지 개념을 명확히 구별하고 적용하는 것이 목표입니다.

1

예측 (Prediction): "미리 알자!"



• 개념: 기상 요소(비, 바람, 파도)의 변화를 위험이 닥치기 전에 미리 감지하여 대피할 시간(골든타임)을 버는 것입니다. 

• 레고 적용: 컬러 센서를 바다 멀리 배치하여 파란 브릭(물)을 미리 감지하게 합니다.



2

피해 방지 (Prevention): "아예 못 오게 막자!"



• 개념: 위험 요소 자체가 도시에 접근하지 못하도록 원천적으로 차단하는 것입니다.

• 레고 적용: 모터로 움직이는 수문(Floodgate)을 닫거나, 물길을 다른 곳으로 돌리는 구조물을 만듭니다.



3

영향 완화 (Mitigation): "와도 끄떡없게 만들자!"



• 개념: 재해를 피할 수 없다면, 발생하더라도 피해를 최소화하도록 튼튼하게 대비하는 것입니다.

• 레고 적용: 집을 기둥 위(필로티 구조)에 높게 짓거나, 내진/내풍 설계를 적용하여 건물을 보강합니다.


교수·학습 과정  LEGO 4C Process

1단계
Connect (생각 열기 / 5분)


• 상황 제시: "바람의 도시에 태풍이 다가옵니다. 현재 도시는 무방비 상태입니다."

• 발문: "태풍이 오면 도시는 어떤 피해를 입을까요? 우리가 가진 기술로 이 도시를 구할 수 있을까요?"

2단계
Construct (만들기 / 10분)


• 활동: 개인 또는 모둠별로 기본 모델을 조립합니다.

· 도시 구역: 언덕, 집, 시민이 있는 안전지대.

· 위험 요소: 바다와 파도(파란 브릭).

· 기본 시스템 구성:

  1. · 입력: 컬러 센서 (바닥의 물 감지)
  2. · 출력: 단일 모터 (경보 장치 회전)

• 작동 확인: 파란 브릭(물)이 센서에 닿았을 때 단일 모터가 작동하는지 확인합니다.

3단계
Contemplate (생각하기 & 해결하기 / 15분)


• 시뮬레이션 (문제 발견): "센서가 도시 바로 앞에 있으니, 경보가 울릴 땐 이미 물이 들어왔죠? 너무 늦었습니다."

• 업그레이드 미션 (핵심 적용): 

· "기본 모델(단일 모터+센서)을 확장하여 시스템을 업그레이드하세요." 

· "센서를 멀리 보내 예측하거나, 모터로 문을 닫아 방지하는 등 전략을 세워보세요."

4단계
Continue (확장하기 / 10분)


• 결과 공유: 각자(또는 팀) 설계한 장치가 어떤 전략들을 결합했는지 발표합니다.

정리: 완벽한 기술은 없지만, 여러 기술을 합치면 더 안전한 사회를 만들 수 있음을 강조합니다.


평가 계획  Evaluation Criteria

평가 방법: 관찰 평가, 활동지(보고서) 작성, 발표

평가 기준 (주안점):

• [지식] 날씨 피해의 종류와 대응 전략(예측/방지/완화)을 이해했는가?

• [탐구] 기존 시스템의 문제점을 찾고, 복합적인 해결책을 설계했는가?

• [태도] 스스로(또는 협력하여) 문제를 해결하려 노력하고 끝까지 완수했는가?


수업 팁  Tips for Teachers

• 3단계 전략의 비유: 어려운 용어 대신 쉬운 비유를 사용하세요. 예측(Prediction)은 멀리 보는 '망원경', 방지(Prevention)는 적을 아예 못 들어오게 막는 '성벽(방패)', 완화(Mitigation)는 맞아도 덜 다치게 해주는 '갑옷(헬멧)'이라고 설명하면 학생들이 개념을 명확히 구분합니다.


• 골든타임의 시각화: 센서를 도시 코앞이 아닌 '먼 바다' 쪽에 설치하도록 유도하세요. 센서와 도시 사이의 물리적인 거리가 곧 시민들이 대피할 수 있는 '시간(골든타임)'임을 눈으로 확인시켜 주는 것이 핵심입니다.


• 시뮬레이션의 몰입감: 파란색 브릭을 밀어 넣을 때 "역대급 태풍이 몰려옵니다!"와 같이 구체적인 위기 상황을 연출해 주세요. 학생들이 단순한 블록 놀이가 아니라, 실제 시민의 생명을 책임지는 엔지니어의 마음가짐으로 진지하게 설계에 임하게 됩니다.

사이언스 11+ 과학과 사회 
 바람의 도시 악천후 대비 프로젝트 
 개인 탐구 활동지
도시 안전 연구 일지

이름 :                                   날짜 :                년              월              일             학년/반 :

미션1
연구 주제 선정


태풍이 불 때 우리 도시에서 가장 먼저 지키고 싶은 것은 무엇인가요? 하나를 골라 체크하고 이유를 적어주세요.


• 나의 선택 


□ 우리 가족이 사는 집

□ 전기를 만들어주는 발전소

□ 차가 다니는 도로와 다리

□ ( 기타:                                                                               )


• 선택한 이유: 

미션2
3가지 방어 전략


상황에 맞는 기술을 쓰는 것이 중요합니다. 올바른 짝을 찾아 선으로 이어보세요.


전략 이름                                              뜻 (무엇을 하는가?)

예측    •                              •    "아예 못 들어오게 막자!" (차단막, 수문, 물길 돌리기)

방지    •                              •    "피할 수 없다면 튼튼하게!" (방파제, 기둥 위 집)

완화    •                              •    "미리 알고 피하자!" (센서 감지, 대피 경보)


미션3
1차 실험 보고서 (기본 모델)


처음에 만든 장치(센서가 도시 바로 앞에 있음)로 실험을 해보고 결과를 기록하세요.


 실험 방법: 파란색 물 브릭을 도시 쪽으로 천천히 밀어 넣는다.

 작동 확인: 물 브릭이 센서 가까이 다가와 색상을 인식했을 때, 모터가 작동했나요? ( 예 / 아니요 )

 문제점 발견: 이 상태라면 잠자던 시민들이 안전하게 대피할 수 있을까요?


→ (                         ), 왜냐하면                                                                                                  때문이다.


미션4
나만의 안전 장치 설계도


위에서 발견한 문제점을 해결하기 위해 어떤 장치를 만들 것인가요?

[ 더블 모터 / 단일 모터 / 컬러 센서 / 컨트롤러 / 각종 브릭 ]을 자유롭게 사용하여 그려보세요.


•  나의 전략:     □ 예측(시간 벌기)         □ 방지(막기)         □ 완화(버티기) (중복 선택 가능)


설계 스케치

(센서는 어디에? 모터는 무엇을 움직이나요? 그림으로 자세히 그려주세요)
















미션 5
최종 작동 결과


내가 만든 장치는 태풍(물)이 다가왔을 때 어떻게 작동했나요? 결과를 적어주세요.


•  결과:                                                                                                                                                                       



스스로 평가하기

⭐ 오늘 활동을 되돌아보며 별을 색칠해 보세요.

• 악천후 대응의 3단계(예측, 방지, 완화)를 잘 이해했나요? ☆ ☆ ☆ ☆ ☆ 

• 센서가 위험을 감지하고 모터가 작동하여 도시를 지켰나요? ☆ ☆ ☆ ☆ ☆ 

• 나만의 아이디어를 더해 창의적인 방재 시스템을 완성했나요? ☆ ☆ ☆ ☆ ☆

사이언스 11+ 과학과 사회 
 바람의 도시 악천후 대비 프로젝트 
 모둠 활동지
도시 방재 시스템 개발 프로젝트

팀 이름 :                                    날짜 :                년              월              일             

팀원 : 🔴                                 🔵                                 🟢                                  🟡                               

1

우리 팀의 역할을 정해요 (Role Play)



성공적인 프로젝트를 위해 전문가들이 모였습니다. 색상에 맞춰 역할을 정해주세요.


색상역할 이름하는 일 (Mission)담당 친구 이름
🔴도시 설계가도시와 건물을 튼튼하게 조립해요.
🔵재난 분석가바닷물(파도) 모형과 지형을 만들어요.
🟢
기술 책임자
센서와 모터, 컨트롤러를 연결해요.

🟡안전 위원장우리 팀의 전략을 정리하고 발표해요.

2

전략 회의



1차 실험 실패 후, 도시를 구하기 위해 팀원들은 어떤 아이디어를 냈나요? 


· [의견 1]                                                                                                         (이름:                                   )


· [의견 2]                                                                                                         (이름:                                   )


· [의견 3]                                                                                                         (이름:                                   )


· [의견 4]                                                                                                         (이름:                                   )

3

시스템 설계도



우리 팀이 만들 거대 안전 장치를 이곳에 함께 그려보세요.


설계도 스케치

(중요한 부품에는 화살표를 하고 설명을 적어주세요. 예: -> 물 감지 센서)











4

장치 작동 원리



우리 팀의 장치는 어떤 순서로 작동하여 도시를 구하나요?


(예: 센서가 물을 보면 모터가 돌면서 문을 닫는다 / 센서가 미리 감지해서 경보를 울린다 등)

· 작동 순서 및 설명:                                                                                                                                             

5

프로젝트 자체 평가



우리 팀의 활동 점수는 몇 점인가요? (100점 만점)


· 점수:                                

· 아쉬웠던 점: (다음에 한다면 무엇을 보완하고 싶나요?)                                                                                                            


팀 활동 평가 (서로 칭찬하기)

오늘 도시를 구하기 위해 가장 멋진 활약을 한 친구를 칭찬해 주세요.

•  최고의 방재 전략가: [ 이름 :                                     ]

· 이유 : [ ex. 예측, 방지, 완화 전략을 아주 기발하게 제안했어요. ]

                                                                                                                                                                                                    


• 황금손 엔지니어: [ 이름 :                                     ]

· 이유 : [ ex. 센서와 모터가 잘 작동하도록 튼튼하게 조립하고 코딩했어요. ]

                                                                                                                                                                                                   

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