DIY 사이언스 2

이 책은 2024 출간된 DIY-사이언스의 속편입니다. 그런데, 전편 『DIY 사이언스』를 펴내면서 메이커 교육에서 중시하는 코딩 과정을 형편상 포함시키지 못함으로 해서 메이커 교육의 절반밖에 담아내지 못한 점이 늘 아쉬움으로 남았습니다. 그래서 후속 작업으로 일 년 반 동안, 다시 생활 관련성이 높은 테마들을 모으고, 또 일부는 DIY 산출물에 코딩을 입혀 『DIY 사이언스 II』를 속간함으로써 나머지 반쪽을 메웠습니다.

『DIY 사이언스』 두 권 모두 지향하는 목표는, 간단한 DIY 과제를 해결하는 과정을 통해 실세계의 물리(Real World Physics) 현상을 이해하고 설명하기 위한 창의적 아이디어를 얻는 데 있습니다. 교실에서 배운 과학이 문제 푸는 도구로만 쓰이고 실제 세계에서 일어나는 현상을 설명하는 데 곤란을 겪는다면 얼마나 안타까운 일일까요?

특히, 『DIY 사이언스 II』는 교실 과학과 실세계의 과학을 이어주는 본격적인 브릿지 역할을 하게 될 것으로 기대합니다. 과제 프로그램들에 대한 가이드의 역할을 크게 잡고 브릿지를 길게 놓으면 학습자의 역할이 적어 얻는 것이 적게 될 우려가 있고, 반대로 브릿지의 역할을 아껴 너무 짧게 놓으면 과제 해결에 어려움을 느껴 흥미를 잃을 수도 있을 것입니다. 이를 감안하여 적당한 길이의 브릿지를 설치하여 실세계 과학으로 나아가는 자료집으로 얽었습니다.

『DIY 사이언스 II』를 통해 얻게 될 예상 효과는 다음과 같습니다.

 만들기를 통해 그 원리를 찾는 과정에서 과학 개념을 쉽게 습득할 수 있다.

 재료나 도구를 다루는 기능을 기를 수 있다.

 실세계의 과학(Real World Science) 문제를 해결하는 문제해결력을 기를 수 있다.

 과학과 공학·기술을 섞은 융합적 사고 과정을 통해 창의력을 기를 수 있다.

 과제 산출물을 완성함으로써 얻는 성취감을 통하여 과학적 흥미를 가질 수 있다.

 모둠 활동에 의한 공동체 역량을 기를 수 있다.

프로그램들은 다양한 학습자들이 활용할 수 있습니다. 초등학생들이 활용하면 과학에 대한 흥미가 높아져 과학자의 꿈을 더욱 키워나갈 수 있을 것이며, 중·고등학생들이 활용하면 진로·직업 탐색에 도움을 얻을 수도 있을 것입니다. 매 프로그램에서 관련 분야 진로 직업 정보를 얻을 수 있고, 또 창의적 산출물을 만들어 낼 수도 있기 때문입니다.

부디 학생들이 자신의 꿈을 이루는 길잡이로서 이 교재를 잘 활용할 수 있기를 바랍니다.

 DIY-사이언스 내용 구성

이 책은 ‘I. 생활의 과학’, ‘II. 에너지 과학’, ‘III. 사이언스 페어’, ‘IV. 로봇사이언스’, ‘V. 아두이노 메이커’ 등 5개 장으로 구성되어 있습니다.

‘I. 생활의 과학’ 단원에서는 Hoop 글라이더, 모형 자기열차, 테이블 램프, 빙등화분 등 놀이나 생활 주변에서 쉽게 접하는 대상을 중심으로 탐구의 기초를 익히거나 창의적 사고 기법을 기르는 데 초점을 두었으며 또, 실생활 관련 테마의 탐구를 통해 과학 개념 습득 방법을 순차적으로 다루고 있습니다.

또 ‘II. 에너지 과학’ 단원에서는 모터와 발전기 등 역학에너지, 전기에너지를 얻는 과정을 개념화하고 대표적 청정에너지로 알려진 풍력 및 태양에너지를 얻는 과정을 상세하게 다루었습니다. 이것은 이 시대에 에너지 활용이 중요한 잇슈가 되기 때문입니다.

또, ‘III. 사이언스 페어’ 단원은 학교 단위나 과학 단체에서 개최하는 각종 대회에서 다루는 몇 가지 테마들입니다. 대회에 참가하여 창의적 사고력의 깊이를 겨룰 수 있는 테마들로서 주로 놀이처럼 즐기면서 과학을 학습할 수있도록 하려는 의도입니다. 스파게티 구조물, 다빈치다리, 날개치기새, 물로켓 등 만들기 놀이에의 도전을 통해 문제해결력과 공동체 역량을 기를 수 있는 테마들입니다.

그리고, ‘IV. 로봇 사이언스’ 단원에서 다루는 점핑로봇, 주사기로봇팔, 모형 헬리콥터, 간이드론 만들기 테마 들은 움직이는 장난감 수준이지만 넓은 의미의 로봇이라 분류하고 만들어 작동시키면서 과학적 개념은 물론 창의적 아이디어를 이끌어내는 데 목표를 두었습니다. 로봇이 어느새 우리 생활에 깊숙이 파고들어 자리매김해가는 현실을 반영한 시도입니다.

마지막으로 ‘V. 아두이노 메이커’ 단원은 아두이노와 메이커코딩의 기초, 자동 점멸 가로등, 스마트 휴지통, 스마트 가드닝 등 센서를 부착한 DIY 산물에 코딩을 추가함으로써 기본적 프로그램밍을 통해 DIY 산출물에 생명을 불어넣는 과정을 다루었습니다. 물론 본격적인 아두이노 메이커를 위해서는 이 분야의 전문 서적을 별도로 구해서 열람하시기를 권합니다.

 DIY-사이언스학습 단계

이 책은 학교 수업에서 ‘창의적체험활동’이나, 실험 수업, 홈스쿨링을 위한 ‘home experiment 탐구’ 자료로 활용할 수 있습니다. 독자들은 제시된 만들기 활동을 통해 DIY 과제를 해결하고, 실험을 통해 관련되는 과학 원리를 탐구하는 과정을 거쳐 DIY 활동을 하는 동안 불합리한 점, 개선점을 찾는 활동을 하게 됩니다. 개선점을 중심으로 하는 창의적 설계를 통해 고쳐 만드는 과정에서 창의성을 기를 수 있습니다.

 DIY 재료 및 DIY 활동 지원

제작상의 어려운 점이나 DIY 포인트가 되는 내용은 필요시 저자의 블로그를 활용하거나 유튜브 영상를 지원받을 수 있습니다. 또, DIY 활동에 사용되는 재료 중 특별히 제작해야 하는 재료들에 대해서는 협력 과학사의 도움을 받을 수 있습니다.

조오근 

부산대학교 물리교육과를 졸업하고, 동 대학에서 석사, 박사과정을 졸업하였으며, 중고등학교에서 38년간 물리를 가르쳤다.

놀이기반과학탐구 PBI, Play Based Inquiry를 전공하였으며, Art Science 탐구를 창안하여 2004년부터 16년간 프로그램을 개발하고 지도하였다. 또, 탐방교육에 관심이 커 1999년부터 17년간 경주, 창녕, 안동, 해인사 등지의 우리문화재 과학탐방 프로그램을 개발하고 학생들을 인솔하여 지도하였다.

부산과학고(전, 장영실과학고) 개교 업무에 참여하였고, 영재교육에도 기여하였으며 부산대학교 영재교육원, 부산교육청 영재교육원에서도 7년간 지도한 경력이 있다. 또, 2005, 2007년 2회에 걸쳐 과학재단 주최, 영재교육프로그램 개발 공모에 Art Science 관련 프로그램을 응모하여 최우수상을 수상한 바 있다.

퇴직 후에는 부산과학체험관에서 맞춤 교육 프로그램 DIY-사이언스 프로그램을 개발하고 6년간 지도하였다.

현재 교사 연구회, 부산상황물리연구회를 운영하고 있다.

저서

『DIY-사이언스』 참과학 (2024)

『과학예술영재학교 창의융합교과<물상과학과 융합>』 공저, 한국교육개발원 (2014) 

□ 추천의 글

□ 들어가며

□ 이 책의 활용법

Ⅰ. 생활의 과학

1. Hoop 글라이더 만들기 / 11

2. 모형 자기열차 만들기 / 29

3. 테이블 램프 만들기 / 43

4. 빙등화분 만들기 / 63

Ⅱ. 에너지 과학

1. 모형 전동기 만들기 / 85

2. 모형 발전기 만들기 /101

3. 모형 풍력발전기 만들기 / 119

4. CD태양광판넬 만들기 / 135

Ⅲ. 사이언스 페어

1. 스파게티 챌린지 / 157

2. 다빈치다리 만들기 /175

3. 날개치기새 모형 만들기 / 193

4. 물로켓 만들기 / 213

Ⅳ. 로봇 사이언스

1. 점핑로봇 만들기 / 233

2. 주사기로봇팔 만들기 /251

3. 모형 헬리콥터 만들기 / 269

4. 간이드론 만들기 / 285

Ⅴ. 아두이노 메이커

1. 아두이노와 메이커 코딩의 기초 / 303

2. 자동 점멸 가로등 만들기 / 321

3. 스마트 휴지통 만들기 / 339

4. 스마트 가드닝 / 361

부록

□ 부록1. 테마별 난이도 및 예상 흥미도 / 379

□ 부록2. DIY 전자 부품과 공구 가이드 / 380

□ 자료 출처 / 388

□ 후기 / 398