2024 에버랜드 컨텐츠 활용 좋은 수업 / 체험학습 공모전

프로젝트 수업 / 진로교육 현장체험학습 운영계획안 (본선용)

미래를 움직이는 톱니바퀴: 과학과 공학을 3D 프린트로 체험하다. (에버랜드 여름방학 / 겨울방학 학교 운영)

1	프로젝트 수업 / 진로교육 현장체험학습 개관

▶ 프로그램 개요

- 프로그램 명: 놀이기구 속 과학과 공학의 발견: 에버랜드 체험과 3D 프린팅

- 목표: 학생들이 에버랜드의 대표 놀이기구의 구동 원리를 학습하고, 이를 3D 프린터로 출력하고 조립해보는 활동을 통해 과학과 공학적 개념을 경험.

- 대상: 중·고등학생

- 협력 기관: 에버랜드, 메이커 스페이스(3D 프린팅 교육 시설)

▶ 프로그램 흐름

1. 오리엔테이션 및 사전 교육 (1시간)

- 소개: 에버랜드 놀이기구 중 릴리 댄스, 범퍼카, T 익스프레스, 로얄 쥬빌리 캐로셀을 선정하여 각 놀이기구의 구동 원리를 설명.

- 3D 프린팅 기초 교육: 3D 프린터의 작동 원리, 간단한 설계 기법을 설명하여 학생들이 출력 과정을 이해할 수 있도록 안내.

2. 3D 프린팅 설계 및 출력 (약 4~5시간)

- 설계 작업: 학생들이 놀이기구의 원리에 따라 3D 모델을 간단하게 수정하거나 직접 설계해볼 수 있는 기회를 제공.

- 출력 준비: 각 팀이 놀이기구 부품을 출력하고, 출력 시간이 소요되는 동안 에버랜드로 이동하여 체험을 진행.

3. 에버랜드 놀이기구 체험 (2시간)

- 체험 내용: 학생들이 직접 놀이기구를 타보며 구동 원리를 관찰하고, 각 놀이기구의 설계적 특징을 경험.

- 교육 포인트: 각 놀이기구의 원리와 과학적, 공학적 기초를 이해하도록 간단한 퀴즈나 질문지를 제공하여 학습을 강화.

4. 메이커 스페이스로 이동 후 조립 및 구동 실습 (2시간)

- 조립 과정: 출력된 부품들을 가지고 각 놀이기구의 구동 원리를 재현해보는 조립 활동 진행.

- 실제 구동 테스트: 학생들이 조립한 구조물을 직접 작동시켜보고, 에버랜드에서 경험한 구동 원리와 비교하여 분석.

5. 정리 및 피드백 (30분)

- 경험 공유: 각 팀이 자신들의 경험과 학습 결과를 발표하고 피드백을 공유.

- 진로 탐색: 과학 및 공학 분야 진로와 연결 지어 활동 마무리.

▶ 프로그램의 필요 인력 및 협업

- 3D 프린팅 전문가: 3D프린터 운용 기능사 자격증을 가진 전문가와 협업하여 학생들에게 설계와 출력 과정을 지도.

- 놀이기구 엔지니어: 놀이기구의 설계도와 구동 원리를 제공할 수 있는 에버랜드의 협력 엔지니어.

- 진로 교육 전문가: 과학·공학 분야 진로 탐색과 관련된 강의를 제공할 수 있는 교육자.

▶  프로그램 기대 효과

- 과학·공학 지식 이해: 놀이기구의 원리를 학습하며 기초적인 기계적 원리를 이해.

- 직접 체험을 통한 흥미 유발: 놀이기구를 체험하고, 구동 원리를 출력과 조립으로 구현하여 과학에 대한 흥미를 고취.

- 진로 탐색 기회 제공: 과학 및 공학 직업군에 대한 이해도를 높이며, 관련 진로를 탐색할 기회 제공.

▶ 부가 설명

3D 프린팅을 하는 데 걸리는 시간은 보통 4~5시간입니다. 물론, 크기, 채움 정도, 모양에 따라서 천차만별이겠지만, 학생들에게 3D프린트를 통해 원하는 것을 직접 뽑을 수 있게 간단한 체험을 한 뒤, 에버랜드의 놀이기구의 핵심 구동 원리에 대해 출력을 걸어놓고, 뽑는 동안에는 놀이기구를 즐기고 오고 돌아와서, 직접 뽑은 물품을 조립해보는 식으로 구성하려합니다.

에버랜드 자체에서 3D프린팅을 할 수 있는 교육시설이 있지 않다면, 교육 시설이 되어 있는 메이커 스페이스랑 협업하여 출력을 걸어놓은 후 에버랜드에서 신나게 놀이기구를 체험하여 돌아와서 작업실에서 직접 조립해 보고 끝내는 그림입니다. 이 컨텐츠를 실행하려면 최소한 3D프린터 운용 기능사 자격증을 가진 분들과 협업하여 교육을 진행하여야 한다고 생각합니다. 저도 기능사 자격증 소지자 입니다만, 현직 교사 중에 이걸 가지고 계신 분은 많지 않을 것으로 생각됩니다. 따라서 3D업계에 종사 중이신 분과 반드시 협업할 수 있도록 구상해보았습니다.

↑ 위 사진과 같이, 뭐든 직접 설계하여 뽑을 수 있는 상황있기 떄문에, 릴리 댄스, 범퍼카, T 익스프레스, 로얄 쥬빌리 캐로셀의 대략적인 설계도를 기반으로 학생들이 직접 타본 놀이기구가 어떻게 작동하는 것인지 조립도 해보고, 직접 구동해보면서 체험하는 것이 이 수업의 핵심입니다.

<제안드리고 싶은 아이디어 : 에버랜드 물리, 공학학교>

저는 물리학과 기계공학을 주제로 한 1주일 또는 한 달간의 체험형 프로젝트를 통해, 전국의 학생들이 학습과 체험을 동시에 경험할 수 있는 프로그램을 제안드리고자 합니다. 최근 교육 시장에서 프리미엄 학습 콘텐츠는 중요한 마케팅 전략으로 자리 잡고 있으며, 특히 학부모님들은 자녀의 교육을 위해 더 나은 선택을 기꺼이 고려하고 있습니다. 과천국립과학관의 “라라클래스”와 같이 과학에 대한 꾸준한 수요와 관심이 지속되고 있음을 확인했으며, 이러한 경험을 바탕으로 보다 깊이 있는 과학 학습 체험을 제공하고자 합니다.

제가 준비한 수업은 하루에 모든 내용을 소화하기 어려운 심화된 교육 내용으로 구성되어 있습니다. 따라서, 에버랜드라는 훌륭한 공간에서 교육적 시너지를 만들어갈 수 있도록 장기적인 프로그램 기획을 제안드리며, 학생들이 흥미롭고도 의미 있는 체험을 할 수 있도록 함께 만들어가고자 합니다.

<사전 답사를 하고 추가하고 싶었던 내용>

11월 9일 토요일에 에버랜드 사전 답사를 여유롭게 다녀오고 느낀점은 모든 놀이기구가 하루에 하나 타기에도 벅차다는 점이었습니다. 이렇게 되면 애초에 계획한 수업안을 하루에 끝내는건 불가능 할 수 있겠다고 생각이 들었습니다. 물론 Q패스라는 제도가 있고, 그걸 물리, 공학 학교라는 상품과 묶어서 Q패스를 더 많이 할 수 있게 할 수도 있겠지만, 그건 실제 운영과 관련된 일이니, 수업을 구상하는 사람 입장에서는 “기구” 에만 집중할 것이 아니라 앉아서 기다리면 누구나 체험하고 볼 수 있는 것에 집중을 해야겠다고 생각했습니다. 그래서 2시 쯤과 저녁 8시 쯤에 진행되는 퍼레이드와 저녁 8시 30분 불꽃 축제에 더 관심을 가지고 지켜보게 되었습니다.

퍼레이드에서 가장 관심이 갔던 것은 커다란 “자동차들” 이었습니다. 춤을 추면서 행진하는 사람들 사이사이에 엄청나게 커다란 물체가 이동하는 그 모습은, 안에서 사람이 수동으로 끌고 있는게 아닌 이상 특정 출력의 모터를 가지고 건축물이라고도 볼 수 있는 거대한 모형을 굴리는 것일텐데, 우선 건축 공학적으로 그런 구조물을 안정적으로 만들어낸 원리에 대해서도 수업할 수 있을 것이라 생각했으며, 저정도의 크기의 구조물을 움직이게 하려면 어느 정도의 모터가 필요한지에 대한 것 또한 아주 좋은 수업 재료라고 생각이 들었습니다. 물론 이 또한 어느 정도의 설계도만 있다면 3D프린터로 출력하여 학생 개개인이 체험할 수도 있을 것이라 생각했습니다.

여기에서 추가할 수 있는 직업 : 자동차 공학자, 건축 구조 공학자 등

다음으로 불꽃축제에서 가장 관심이 갔던 것은 “화약의 원리” 였습니다. 간단하게 검색만해도 아래와 같이 영상 자료가 충분하게 나옵니다.

화학이라는 것은 화학반응식으로 설명할 수 있는데 이는 모든 과학 교육과정에서도 기본적으로 사용하는 도구입니다. 이 도구의 필요성을 불꽃놀이라는 체험을 통해 시각적인 만족 뒤에 숨어있는 근본적인 과학적 원리를 깨닫게 해줄 수 있는 좋은 수업 자료라고 생각했습니다.

<불꽃놀이 색상별 주요 화합물>

빨간색 --> 스트론튬 화합물 (Strontium compounds): 스트론튬 염화물 (SrCl₂), 스트론튬 탄산염 (SrCO₃)

주황색 --> 칼슘 화합물 (Calcium compounds): 칼슘 염화물 (CaCl₂), 칼슘 탄산염 (CaCO₃)

노란색 --> 나트륨 화합물 (Sodium compounds): 나트륨 질산염 (NaNO₃), 나트륨 염화물 (NaCl)

초록색 --> 바륨 화합물 (Barium compounds): 바륨 염화물 (BaCl₂), 바륨 질산염 (Ba(NO₃)₂)

파란색 --> 구리 화합물 (Copper compounds): 구리 염화물 (CuCl₂), 구리 산화물 (CuO)

보라색 --> 스트론튬 + 구리 화합물 (Strontium and Copper compounds): 스트론튬과 구리 화합물을 혼합하여 생성

<불꽃놀이에서 사용하는 주요 연료와 산화제>

연료 (Fuel): 흑색 화약 (화합물에 따라 탄소, 황 포함)

산화제 (Oxidizer): 질산 칼륨 (KNO₃), 과염소산 칼륨 (KClO₄), 질산 암모늄 (NH₄NO₃)

이렇게 많은 지식이 있음에도 학교에서는 안전상의 이유로, 다른 기관에서는 예산의 문제로 원리를 공부한 후 직접 체험해보지 못한다고 생각합니다.

여기서 추가할 수 있는 직업 : 불꽃 연출 기술원, 불꽃 디자이너 등

2	프로젝트 수업 / 진로교육 현장체험학습의 흐름

도입		에버랜드 현장체험학습		에버랜드 현장체험학습		마무리 및 피드백
목표 설명: 프로젝트 학습의 목적과 각 활동에 적용된 과학적 원리를 설명하며, 학생들이 체험할 과학적 개념과 실험 방법에 대해 소개합니다. 이를 통해 학생들은 각 차시의 구체적인 학습 목표를 이해하게 됩니다. 직업 연계 설명: 각 체험 활동에 관련된 직업군을 구체적으로 소개하여, 해당 과학적 원리들이 실제 직업과 어떻게 연계되는지 설명합니다. 물리학자, 기계공학자, 기어 설계 전문가 등의 역할을 설명하면서 진로 탐색의 중요성을 강조합니다. 활동 안내: 전반적인 체험 및 실습 활동의 흐름과 단계별 기대 사항을 설명합니다. 4차시에 걸친 활동을 통해 학습할 주요 개념과 실험 과정을 안내하여, 학생들이 학습 흐름을 예측하고 준비할 수 있도록 돕습니다.	⇨	에버랜드 현장체험학습 1차시: 릴리 댄스 – 전향력 체험 (50분) 활동 목표: 지구 자전에 의해 발생하는 전향력(코리올리 효과)을 이해하고, 기후와 해류의 움직임과 연관된 물체의 궤적 변화를 학습합니다. 활동 내용: 릴리 댄스를 탑승하여 회전 운동을 체험한 후, 3D 프린터로 제작된 회전 플랫폼을 활용해 전향력 실험을 수행합니다. 실험에서 얻은 데이터를 바탕으로 전향력이 물체의 궤적에 미치는 영향을 정량적으로 분석합니다. 정리 및 적용: 실험 후, 전향력에 의해 발생하는 기후 현상(예: 태풍의 회전 방향)을 분석하고 자연 현상과의 연관성을 설명하며 심화 학습을 진행합니다. 2차시: 범퍼카 – 운동량과 충격량 체험 (50분) 활동 목표: 운동량 보존 법칙과 충격량 개념을 이해하며, 실제 충돌 상황에서 에너지 전환 과정을 체험합니다. 활동 내용: 범퍼카를 탑승하며 충돌 데이터를 수집하고, 충돌 전후의 운동량 변화를 측정하여 운동량 보존 법칙을 검증합니다. 충돌 실험 이후에는 3D 프린터로 제작한 미니카를 통해 동일한 원리를 실험하고, 충격량 공식 I=F×t을 적용하여 데이터 분석을 수행합니다. 정리 및 보고서 작성: 실험 결과를 분석하여 충돌 전후의 운동량 변화와 에너지 전환을 설명하는 보고서를 작성합니다. 이를 통해 학생들은 실생활에서 운동량과 충격량 개념의 응용 가능성을 탐구하게 됩니다.	⇨	3차시: T 익스프레스 – 롤러코스터의 기계공학 원리 체험 (50분) 활동 목표: 롤러코스터의 구동 원리와 탈선 방지 구조를 기계공학적 관점에서 분석하고, 각 구간의 에너지 변화를 이해합니다. 활동 내용: T 익스프레스 탑승을 통해 속도와 가속도를 경험하며, 각 구간별 에너지 소비와 효율을 관찰합니다. 이후 3D 프린터로 제작된 롤러코스터 모형을 활용해 전력 공식 P=V×I을 적용하여 전력 소모와 에너지 효율을 계산하고, 탈선 방지를 위한 안전 설계를 분석합니다. 정리 및 토론: 실험 후, 롤러코스터 설계 시 적용된 안전 요소와 효율성에 대해 토론을 진행하며, 기계공학적 설계 원리의 실제 응용에 대해 논의합니다. 4차시: 로얄 쥬빌리 캐로셀 – 기어 구조와 전력 소비 계산 (50분) 활동 목표: 기어의 구조와 원리를 이해하고, 기어비가 전력 소비에 미치는 영향을 분석하여 효율성을 평가합니다. 활동 내용: 로얄 쥬빌리 캐로셀의 기어 구조를 관찰하고, 스퍼 기어, 헬리컬 기어, 웜 기어의 동작 원리를 체험합니다. 이후 3D 프린터로 기어 모델을 제작하여 전력 공식 P=V×I을 적용한 전력 소비 계산 실습을 수행하고, 각 기어의 효율성을 비교 분석합니다. 정리 및 보고서 작성: 기어비와 전력 소비의 상관관계를 평가하여 최적화 방안을 제시하고, 효율성을 높이기 위한 기어 설계의 실제 응용 가능성에 대해 보고서를 작성합니다.	⇨	활동 정리: 각 차시별 학습 개념과 실험 데이터를 요약해 학생들이 전향력, 운동량 보존, 기계공학적 안전 설계, 기어 효율성 등 핵심 내용을 체계적으로 복습할 수 있도록 합니다. 시각적 자료(도표, 그래프)를 활용해 정확한 데이터 해석을 돕습니다. 직업군 연계 복습: 물리학자, 기계공학자, 기어 설계 전문가 등 각 직업군이 해당 과학 원리를 실무에서 어떻게 활용하는지 사례를 통해 설명하여 학습 내용을 현실과 연결시킵니다. 피드백 제공 및 개선점 공유: 개인별 피드백: 데이터 분석과 결과 해석 능력을 바탕으로 참여도를 평가하며, 예를 들어 충격량 계산의 정확성 등을 강조해 피드백을 제공합니다. 그룹별 피드백: 각 팀의 협업과 문제 해결 능력을 평가하고, 실험 수행 과정에서 나타난 우수 사례를 공유하여 개선 방향을 제시합니다. 질의응답 및 토론: 학생들의 질문을 받고, 전향력, 기어 효율성 등 실험 주제의 실제 응용 가능성을 탐구하며 심화 학습을 유도합니다.

3	프로젝트 수업 / 진로교육 현장체험학습 지도 계획

차시	직업	학습주제	중점 활동	비고
1	물리학자	전향력 (Coriolis Effect)와 대기 및 해양의 흐름 제어	릴리 댄스 탑승 후 전향력 실험 - 목표: 전향력이 대규모 유체(대기, 해양)에 미치는 영향과 전향력의 작용 원리 이해 - 활동: 전향력 공식 C = 2mvw sin(α)을 적용하여, 실험 데이터를 분석하고 전향력의 효과를 도출 - 결과물: 실험 결과 보고서 작성, 실생활 적용 가능성 및 예측 결과 비교	에버랜드
2	기계공학자	운동량 보존과 충격량의 이해 및 분석	범퍼카 충돌 실험을 통한 운동량 및 충격량 분석 - 목표: 충돌 시 운동량과 충격량 개념을 활용하여 에너지 전환 과정을 분석 - 활동: 범퍼카 탑승 후 충돌 데이터를 수집하여 충격량 공식 I = F × t을 사용해 운동량 변화를 정밀하게 계산, 결과를 비교 분석 - 결과물: 충돌 후 운동량 보존 법칙의 적용성을 검토하고, 충돌 전후의 에너지 전환 과정에 대한 평가 보고서 작성	에버랜드
3	기계공학자	롤러코스터의 기계공학적 설계 원리와 안전 설계	T 익스프레스 탑승 후 구동 원리와 탈선 방지 설계 분석 - 목표: 롤러코스터 구간별 전력 소모와 안전 설계 요소 파악 및 분석 - 활동: 각 구간의 가속도와 속도 변화를 측정하여 전력 공식 P = V × I을 적용, 구간별 안전성과 에너지 효율성 평가 - 결과물: 에너지 소모 및 효율성 보고서 작성, 롤러코스터 설계의 안전 요소 평가 및 탈선 방지 설계 요소 이해	에버랜드
4	기어 설계 전문가	기어 비율에 따른 전력 소비와 효율성 최적화 전략	로얄 쥬빌리 캐로셀 탑승 후 기어 구조 제작 및 전력 소모 분석 - 목표: 다양한 기어비가 전력 소모와 효율성에 미치는 영향을 분석하고 최적 기어비 설계 - 활동: 3D 프린터로 기어 모형을 제작하고, 전력 공식 P = V × I을 적용하여 기어의 전력 소비 효율성 평가 - 결과물: 최적의 기어비 설계 보고서 작성 및 효율성 분석, 기계적 효율성을 고려한 기어 설계의 실제 적용 가능성 탐구	에버랜드

4	지도상의 유의점

1. 안전 관리: 놀이기구 체험 중 사고 방지를 위해 학생들에게 사전 안전 교육을 철저히 시행하고, 놀이기구 탑승 시 안전 장치를 착용하도록 지도합니다.

2. 3D 프린터 안전 수칙:

- 안전 장비 착용: 3D 프린터 사용 시 안경이나 장갑 같은 보호 장비 착용을 권장하며, 특히 프린터 작동 중에는 장갑을 벗고 작업을 진행하도록 합니다.

- 기계 작동 중 접촉 금지: 프린터가 작동 중일 때는 장비에 손을 대거나 조작하지 않도록 주의시키고, 기계 주변에 불필요한 물건을 두지 않도록 지도합니다.

- 프린터 전용 공간 설정: 프린터는 환기가 잘 되는 별도의 공간에서 사용해야 하며, 연기가 발생할 경우 즉시 환기 조치를 취하고 프린터를 정지시킬 수 있도록 합니다.

- 재료 안전: 프린터 재료(필라멘트 등)에 따라 열이 발생할 수 있으므로, 필라멘트를 장착하거나 분리할 때는 충분히 냉각된 후에 다루도록 지도합니다.

- 발열부 주의: 프린터의 노즐과 베드가 높은 온도로 가열될 수 있으므로, 프린터 작동 중 및 작동 후 일정 시간이 지나기 전까지는 손을 대지 않도록 합니다.

- 긴급 상황 대비: 화재 발생 등 긴급 상황을 대비해 비상구와 소화기의 위치를 미리 안내하고, 비상 시 침착하게 대처할 수 있도록 대비합니다.

3. 시간 관리: 출력 시간이 길어질 수 있으므로 사전에 준비된 모델을 활용하거나 출력 시간을 계산하여 수업을 진행합니다. 출력 대기 시간을 활용하여 다른 활동을 할 수 있도록 시간 배분을 계획합니다.

4. 학생 참여 유도: 활동에 집중할 수 있도록 역할을 분담하고 그룹 활동을 통해 협력의 중요성을 강조하며, 모든 학생이 적극적으로 참여할 수 있도록 분위기를 조성합니다.

5. 이해도 점검 및 피드백: 놀이기구 원리와 3D 프린팅 개념이 난해할 수 있으므로, 중간중간 학생들의 이해도를 점검하고 질문 시간을 제공하여 학습 격차를 줄입니다. 활동 종료 후 피드백을 통해 부족한 점을 보완하고 다음 활동에 반영할 수 있도록 합니다.

6. 직업 연계 강조: 단순한 체험 학습에 그치지 않고, 관련된 과학 및 공학 직업군에 대한 설명을 덧붙여 학생들이 학습과 진로 탐색의 의미를 찾을 수 있도록 돕습니다.

7. 조립 및 구동 과정 안전 수칙:

- 조립 중 손 조심: 부품을 조립하거나 기계를 구동할 때 손이 다칠 수 있으므로 조립 시 주의 깊게 작업을 진행합니다.

- 날카로운 부품 관리: 3D 프린팅으로 제작한 부품 중 날카로운 부분이 있을 수 있으니, 이를 다룰 때 조심하고 가급적 장갑을 착용합니다.

- 구동 테스트 시 거리 유지: 구동 중인 장치와의 거리를 유지하여 안전을 확보하고, 장치가 예기치 않게 작동할 가능성을 대비해 안전한 구동 환경을 마련합니다.

8. 활동 결과 피드백 제공: 각 활동 후 스스로 분석할 수 있는 시간을 제공하여 학습의 성취감을 느낄 수 있도록 하고, 필요에 따라 추가 피드백을 제공해 성장을 촉진합니다.

5	에버랜드 현장체험학습 차시 수업 계획안

일시	2025년 5월 10:00 ~ 14:00	장소	릴리 댄스: 코리올리 효과 체험 범퍼카: 운동량과 충격량 체험 T 익스프레스: 탈선 방지 기계공학 원리 학습 로얄 쥬빌리 캐로셀: 기어 구조 및 전력 소비 계산	대상	중학생, 고등학생 10명
연계 직업	물리학자, 기계공학자, 로봇공학자, 기어 설계 전문가			운영 차시	4차시
직업별 탐색 주제	직업	탐색주제
	물리학자	전향력(Coriolis Effect) 체험
	기계공학자	운동량과 충격량 체험 및 탈선 방지 기계공학 원리
	로봇공학자	3D 프린터를 이용한 기계적 구조 설계 및 동력 전달
	기어 설계 전문가	기어 효율성 및 전력 소비 계산
직업체험 목표	1. 놀이기구에서 사용되는 과학적 원리(전향력, 운동량, 충격량, 기계공학)를 실습을 통해 학습하며, 3D 프린터를 활용하여 직접 체험. 2. 다양한 직업군(물리학자, 기계공학자, 로봇공학자, 기어 설계 전문가)과 연계된 활동을 통해 학생들이 직업 세계를 탐색하고, 관련 직업에 대한 이해를 증진. 3. 실험과 설계를 통해 학생들의 창의적 사고와 문제 해결 능력을 기름.

학습 단계	학습 과정	교수・학습 활동		시간	평가	자료(□) 유의점(※)
		교사 활동	학생 활동
도입	목표 제시	프로그램의 학습 목표와 체험 활동의 중요성을 설명하고, 체험 활동이 실제 과학 원리를 체득하는 기회임을 강조	학습 목표와 기대 효과에 대해 질문하며 구체적인 활동 내용을 확인하고, 실험에 대한 준비 의식을 갖춤	10분		□ 학습 목표 안내문	※ 학생들이 활동 전 안전 수칙을 숙지하도록 지도
	동기 유발	각 놀이기구(릴리 댄스, 범퍼카, T 익스프레스, 로얄 쥬빌리 캐로셀)의 과학적 원리와 학습 주제를 설명하고, 실험에 대한 기대감을 조성하여 동기 부여	교사의 설명을 들으며 각 놀이기구의 과학적 원리에 대한 호기심을 높이고, 질문을 통해 학습 활동의 의미를 이해	10분			※ 각 놀이기구와 관련된 안전 교육을 강화하여 안내
전개	코리올리 효과 설명 및 실험 방법 안내	전향력 공식을 기반으로 코리올리 효과를 설명 (C = 2mvw sin(α)), 전향력이 기체와 액체 흐름에 미치는 영향을 설명하고 실험 방법을 상세히 안내	릴리 댄스 탑승 후 3D 프린터로 제작된 회전 플랫폼을 통해 실험을 수행하며, 회전 속도와 전향력의 관계를 기록하고, 결과 데이터를 분석하여 효과를 시각화	50분	①	□ 회전 플랫폼 모형 □ 실험 기록지	※ 탑승 전 안전 수칙 준수 강조 ※ 데이터 수집 시 정확성 확인
	운동량과 충격량 실험 방법 안내	운동량 보존 법칙과 충격량 공식 (I = F × t)을 통해 충돌 시 발생하는 힘을 설명하고, 충돌 실험을 통해 실험 데이터를 수집하는 방법 안내	범퍼카 탑승 후 실제 충돌을 경험하며, 충돌 데이터를 바탕으로 운동량과 충격량을 계산하고, 3D 프린터 미니카를 이용해 실험 결과를 재현하며 분석	50분	②	□ 미니카 모형 □ 운동량/충격량 기록지	※ 충돌 실험 중 안전 확보 필수 ※ 계산 오류 방지
	롤러코스터의 기계공학 원리 설명	롤러코스터의 구동 원리와 탈선 방지 구조를 설명하고, 각 구간에서의 힘을 분석하여 전력 공식 (P = V × I)을 통한 에너지 소모와 효율성을 설명	T 익스프레스를 탑승하여 롤러코스터의 동작 원리를 체험하고, 구간별 에너지 소모를 분석하여 효율성을 평가, 3D 프린터로 제작된 모형을 활용해 구조적 안전성 실험 수행	50분	③	□ 롤러코스터 모형 □ 에너지 소모 분석지	※ 실험 전후로 전력 소비량 비교 ※ 효율성 분석에 중점
	기어의 동작 원리 및 전력 소비 계산 실습 안내	기어의 기초 구조와 다양한 기어비의 원리를 설명하며, 기어 동작이 전력 소비에 미치는 영향을 (P = V × I) 공식을 통해 분석하는 방법 안내	3D 프린터로 제작된 기어 모형을 조립하고, 기어비에 따른 전력 소비의 변화를 측정하여 효율성을 계산, 결과를 분석하여 최적의 기어비를 설계하고 평가	50분	④	□ 기어 모형 □ 전력 소비 계산지	※ 기어 조립 시 안전 ※ 전력 계산 시 오차 확인
정리	활동 평가 및 피드백	각 실험의 핵심 개념과 결과를 다시 한번 정리하고, 각 차시의 결과에 대한 종합적 피드백 제공	실험을 통해 배운 내용을 종합하여 발표하고, 피드백을 바탕으로 실험 결과를 토론하며 최종 보고서를 작성	20분	⑤	□ 피드백 시트	※ 학생들의 질문과 토론 참여 유도

[평가계획]

평가 번호	학습 단계	평가 방법	수행 과제
①	전개 (릴리 댄스)	참여도 평가: 실험 설계 및 과정에 대한 주도적 참여 이해도 평가: 코리올리 효과에 대한 깊이 있는 이해와 분석 자료 활용도 평가: 실험 중 기록 및 참고 자료 활용 능력	코리올리 효과 실험 결과 보고서 작성 - 과학적 설명: 전향력 공식 C = 2mvw sin(α)에 따른 전향력 개념 설명 - 데이터 분석: 실험 데이터 분석 - 자료 시각화: 그래프로 전향력 작용 방향 표현 - 창의적 문제 해결: 변수 대응 능력 평가
②	전개 (범퍼카)	데이터 분석 능력: 충돌 데이터를 통한 운동량과 충격량 계산 능력 수리적 사고 평가: 충격량 공식 I = F × t을 활용해 실험 결과를 해석하는 능력 보고서의 통합적 구성 평가	운동량과 충격량 계산 보고서 작성 - 정확한 계산: I = F × t 공식 적용 - 물리적 해석: 충격량과 운동량 변화를 현실과 연결 - 실생활 응용: 운동량과 충격량 개념 응용 방안 제시 - 보고서 구조: 목적, 과정, 결과, 결론 체계적 구성
③	전개 (T 익스프레스)	기계공학 원리 이해도: 롤러코스터의 구동 원리와 각 구간에서 작용하는 힘 분석 비판적 사고 평가: 전력 공식 P = V × I을 활용해 에너지 효율성을 평가하는 능력 팀 내 협업과 역할 수행 능력 평가	기계공학 원리 분석 보고서 작성 - 구간별 에너지 분석: P = V × I에 따른 전력 소비량 분석 - 안전성 평가: 에너지 효율성과 안전성 평가 - 팀 협업과 역할 수행 평가 - 보고서 전문성: 공학적 분석
④	전개 (로얄 쥬빌리 캐로셀)	기어 효율성 이해도: 기어 구조와 전력 소비의 상관관계 분석 전력 공식 활용 평가: P = V × I 공식을 통해 기어 구동에 필요한 전력 소모량을 계산하고 평가 수치 분석과 통합적 사고 평가	기어 전력 소비 계산 보고서 작성 - 기어 효율성 분석: 기어비에 따른 전력 소모 평가 - 전력 소비 최적화 방안 제안 - 정확한 수치 해석: 전력 소비 패턴 계산 - 종합적 평가: 기계적 효율성 개선 아이디어
⑤	정리	최종 보고서 완성도 평가: 모든 활동을 종합한 보고서의 구성과 정보 전달력 평가 발표력 평가: 실험 결과를 공식 및 그래프와 함께 체계적으로 설명하는 능력 종합적 사고와 응용력 평가	최종 보고서 작성 및 발표 - 과학적 접근: 공식과 실험 데이터를 연결 - 발표의 전문성: 청중에게 과학적 개념 전달 - 실생활 응용 가능성 분석 - 비판적 사고: 실험과 데이터 비판적 해석

6	활동 자료

1. 3D 프린터 출력물 (릴리 댄스, 범퍼카, 롤러코스터, 기어 구조 모형)

- 모델링 소프트웨어: Tinkercad나 Fusion 360 등 3D 모델링 프로그램을 활용해 각 놀이기구의 간단한 모형을 설계합니다.

- 모델링 가이드:

- 릴리 댄스 회전 플랫폼: 원형 플랫폼을 모델링하고, 축 중심을 기준으로 회전 가능한 형태로 디자인합니다.

- 범퍼카 충돌 모형: 바퀴가 달린 차체와 충돌용 범퍼 형태를 제작하여 서로 밀고 당기는 구조로 설계합니다.

- 롤러코스터 구조 모형: 트랙을 간단하게 모델링하고, 작은 카트를 트랙 위에서 굴려보는 형태로 설계할 수 있습니다.

- 기어 구조 모형: Spur gear나 helical gear를 기본으로 두 개의 맞물리는 기어를 설계하여 구동 원리를 확인할 수 있습니다.

- 출력 파일 포맷: STL 또는 OBJ 포맷으로 저장해 3D 프린터에서 출력할 수 있도록 합니다.

helical screw gear	helical gear

2. 실험 데이터 기록지 템플릿

- 필수 항목:

- 체험 놀이기구 이름: 기록지 맨 위에 놀이기구 이름 기입란 추가

- 속도 기록: 타는 동안 속도 또는 회전 속도 측정값 기록

- 충격량: 범퍼카 등에서 충돌했을 때의 충격량 느낌 기록 (예: "약함, 중간, 강함" 등으로 선택)

- 전력 소비: 롤러코스터나 릴리 댄스 체험 시 예상 전력 소비량에 대한 가정 기록

- 양식 포맷:

- PDF로 제공해 출력해서 사용할 수 있게 하거나, 디지털 기기로 입력 가능하게 Excel, Google Sheets로 양식을 만들어 사용할 수 있습니다.

3. 사진 및 그래프 자료 템플릿

- 데이터 분석 양식: 활동 중 기록된 데이터로 시각적 분석을 할 수 있는 그래프 템플릿을 만들면 유용합니다.

- 속도 변화 그래프: 시간에 따른 속도 변화를 선 그래프로 시각화할 수 있는 템플릿

- 충격량 분석 차트: 충돌 횟수 또는 충격 강도를 바 차트로 나타내는 형식

- 전력 소비 그래프: 전력 소비 추정값을 시각적으로 보여주는 원형 차트 또는 막대 그래프

- 제작 방법: Excel이나 Google Sheets에서 그래프 형식을 미리 설정하고 데이터를 입력하면 자동으로 차트가 생성되도록 만들 수 있습니다.

s-t Graphs	v-t Graphs	a-t Graphs

<소비 전력> (모의고사 문제 풀이도 같이!)

<운동량과 충격량>

4. 참고 이미지/그림

- 놀이기구 작동 원리 이미지: 각 놀이기구의 기본 원리를 설명하는 이미지를 준비합니다. 인터넷에서 해당 놀이기구의 작동 원리에 대한 공개 자료나 이미지를 참고할 수 있습니다.

- 활용 예시:

- 릴리 댄스: 회전 운동을 통한 원심력 원리 설명 이미지

- 범퍼카: 충돌 시 충격 완화 원리를 설명하는 그림

- T 익스프레스: 롤러코스터의 중력과 가속도 개념을 설명하는 다이어그램

- 기어 구조 모형: 맞물리는 기어 구조의 회전 방향 및 힘 전달 설명도