2015 년 STEAM 아웃리치프로그램 ( 중학생 2 박 3 일 )
Ⅰ 사업배경및목적오늘날교육현장에서가장중점을두는분야중하나가진로체험과연계한교육프로그램개발입니다. 또한청소년들은점점복잡해지고고도화되는사회에서각각의분야만아는것이아니라각각의분야를기반으로한융합적사고와문제해결력배양을요구받고있습니다. 현재일선교육현장에서는융합적사고와문제를해결하는능력을배양하기위해융합인재교육 (STEAM) 이라는개념을적용하여청소년의교육을수행하고있습니다. 학생스스로문제해결을하고자하는동기를느낄수있게하고스스로문제해결방법을찾아가며, 문제를해결함으로써느끼는성공의경험을통해새로운문제에도전할수있도록해주는선순환교육구조를만들고자하는것입니다. 이와같은흐름에맞추어국립고흥청소년우주체험센터에서는한국과학창의재단의지원을받아천문우주및항공우주분야를체험할수있고관련분야로의진로설계에도움을줄수있는 STEAM 아웃리치프로그램을개발하고있습니다. 센터의지도자들이개발한프로그램을체험해보며천문우주과학에대한흥미를높이고, 과학하기에대한경험을통하여융합적사고와문제를해결하는능력을익히게될것입니다. 또한본센터를방문한청소년이천문우주와항공과관련된과학기술을경험하고관련분야로의진학및진로를설계하는데도움을줄수있도록하고자합니다. Ⅱ 모집본프로그램은초등학교 4학년부터중학교 3학년까지의청소년을대상으로모집하며, 2박 3일프로그램 ( 이하 STEAM 아웃리치스쿨 ) 및 STEAM 아웃리치당일체험프로그램 ( 이하당일체험프로그램 ) 으로운영됩니다. STEAM 아웃리치스쿨은 1) 우주를보는눈, 2)45도의오해와진실이동시에운영될예정입니다. Ⅲ 모집개요 1. 사업명 : 2015년 STEAM 아웃리치프로그램개발 2. 주최 / 후원 : 국립고흥청소년우주체험센터 / 한국과학창의재단 3. 장소 : 국립고흥청소년우주체험센터 4. 대상 : 중학교 1~3학년 5. 모집인원 : 총 60명 ( 우주를보는눈 :30명, 45도의오해와진실 :30명) 6. 기간 : 2015.12.11.( 금 )~12.13.( 일 ): STEAM 아웃리치스쿨 7. 지원사항 : 체험에필요한비용전액지원. 8. 기타문의사항 : 우주활동부박형민 (hmpark@kywa.or.kr) / 061-830-1585
Ⅳ 프로그램운영계획 1. 프로그램일정표 - 우주를보는눈 일수시간구분주요내용 1 2 3 19:30~21:00 90 분활동고흥밤하늘관찰 09:00~12:00 180 분활동우주를보는눈 ( 바늘구멍사진기 ) 12:00~13:30 60 분중식휴식및중식 13:30~15:00 90 분관람눈의구조와렌즈 15:00~18:00 180 분체험굴절망원경조립분해 19:30~21:00 90 분활동망원경으로보는밤하늘 09:00~11:30 150 분체험필터를사용한태양관측 11:30~11:40 10 분퇴소식맺는마당수료증수여등 11:40~12:00 20 분평가캠프평가및설문지작성 12:00~ - 중식중식후귀가 - 45 도의오해와진실 일수시간구분주요내용 1 2 3 19:30~21:00 90 분활동로켓을쏘아올린아이들 09:00~12:00 180 분활동로켓제작및비행거리측정 12:00~13:30 60 분중식휴식및중식 13:30~15:00 90 분관람우주인훈련체험 15:00~18:00 180 분체험발사체의초기속도 19:30~21:00 90 분활동발사체높이에따른사거리의변화 09:00~11:30 150 분체험특정좌표에발사체안착 11:30~11:40 10 분퇴소식맺는마당수료증수여등 11:40~12:00 20 분평가캠프평가및설문지작성 12:00~ - 중식중식후귀가
Ⅴ 세부프로그램 STEAM 아웃리치스쿨 - 우주를보는눈 밤하늘관찰시간과공간을뛰어넘어하늘의모습을구현해주는센터내의천체투영관에서학생들이보게될고흥의밤하늘을미리경험해봅니다. 일반적으로주거지주변에는가로등이밀집되어있어많은별들을담고있는밤하늘을보기가쉽지않습니다. 천체투영관에서실제하늘에얼마나많은별들이떠있는지헤아려보며천구의모습을머릿속에그려보고나가서맨눈으로하늘을바라보는과정입니다. 우주를보는눈 1는맨눈으로본우주를경험하는시간이었습니다. 2는맨눈으로보이지않던우주를보기위해어떤방법이있을지생각해보는시간입니다. 1600년경부터인류는맨눈으로보이지않던우주를망원경을통해보기시작했습니다. 망원경의종류는굴절망원경과반사망원경크게두가지로나눌수있습니다. 망원경은많은빛을모아주기때문에우리가맨눈으로볼수없었던우주를보게해줍니다. 맨눈으로보는것과망원경으로보는것의차이를이해하고, 우주를자세히관찰하기위해망원경이어떤역할을하는지를생각해봅니다. 눈의구조와렌즈망원경이어떻게맨눈으로보이지않던우주를볼수있게해주는지그원리를파헤쳐봅니다. 망원경의원리는망원경을구성하고있는렌즈를이해하는데부터시작됩니다. 굴절망원경에사용되는볼록렌즈는렌즈는통과하는빛을모아주는역할을합니다. 그렇다면렌즈는어떻게빛을모아주는걸까요? 빛이렌즈를통과하면서어떤일이일어나는지알아보기위해서빛이물질속을통과하며꺾이는현상인굴절현상을이해해야합니다. 빛은전기장과자기장이얽혀있는파동입니다. 따라서물질속을지날때물질을구성하고있는양성자와전자들의영향을받게됩니다. 그영향은빛이어떤물질을지나는지에따라빛의속도가달라짐으로나타납니다. 물질속을지날때빛의속도가달라지면서빛이꺾이는방향이결정됩니다. 진공을나아가는빛의속도를이용해거리를측정하는레이저거리측정기를이용해물질속에서빛의속도를잴수있습니다. 이를통해물질속에서빛의속도가달라짐을확인하고빛의속도가달라짐이꺾임과어떤관계가있는지이해합니다. 나아가빛이꺾이는현상의규칙성을실험으로확인하고, 렌즈의형태와의연관성을고민해봅니다. 이를통해빛이렌즈를통과하면서모이게되는이유를설명할수있을것입니다. 망원경분해조립앞의프로그램에참여하면서빛이꺾이는현상을이해하게되었습니다. 이제빛이꺾이는현상을이용해만든굴절망원경을학생이직접조립하고분해하는과정을통해굴절망원경각부분의용도를이해하고, 사용법을익혀봅니다.
망원경으로보는밤하늘조립한망원경으로밤하늘을관측하며눈이아닌도구가보여주는우주의모습을경험해봅니다. 눈으로볼때는별인지행성인지구분이되지않던행성들도망원경으로그표면을자세히관찰할수있게됩니다. 특히나달이뜨는날은달의표면을자세히관찰해보는기회를가져봅니다. 맨눈으로보이지않던우주의모습을보며망원경의발명이가져온우주관의변천사까지생각하며글로만접해보던우주관을직접경험하게합니다. 학생들에게맨눈과굴절망원경으로우주를관찰하면서도아직도관찰하지못하는우주의모습들이남아있음을알려줍니다. 태양관측밤하늘의별을연구하기위해서는우리에게가장가까운별, 태양에대한연구가필수적입니다. 오늘날태양은지상에서볼수있는파장뿐만아니라지상에서보지못하는파장의빛까지우주관측을통해서이루어지고있습니다. 다양한파장에서보는태양의모습은태양의다양한대기층및다양한특징을보여줍니다. 센터에서는일반적으로다른기관이타천문대에서많이관측하는백색광및수소선관측외에칼슘필터를사용하여태양의다른모습을보여주고자합니다. 칼슘선으로본태양은수소선으로본태양과마찬가지로태양의대기층중채층을보는것이지만수소선으로보는모습과는상당히다른모습을보여줍니다. 왜이러한모습이보이는지에대해서논의하고자기장이태양현상에미치는영향에대해논의해봅니다. 태양을다양한파장으로관측하면서다양한현상을알수있다는사실을확장하여우주역시다양한관측을통해정보들을얻는다는것을알게될것입니다. 눈의구조와렌즈 광학망원경다뤄보기망원경으로보는밤하늘태양의가시광관측
STEAM 아웃리치스쿨 - 45 도의오해와진실 로켓을쏘아올린아이들이영화는 2박 3일과정에서빼먹어서는, 없어서는안될주요한흐름중에하나입니다. 냉전이지속되는 1957년, 콜우드 라는한미국의탄광마을을배경으로이야기는전개됩니다. 고등학생 4명이모여로켓연구에몰입하고, 주위의반대와온갖시행착오를겪으며로켓을성공적으로발사하게됩니다. 로켓을발사하던학생들은어느날산불을냈다는누명을쓰면서로켓발사를중단하지만, 자신들의발사대로부터불을낸것으로오해를받은실종된로켓을찾아내는데성공합니다. 로켓을찾는과정에서주인공호머는책을뒤져나가며로켓이비행한경로 ( 궤도 ) 를계산합니다. 어려운수식처럼보이지만초기속도, 중력가속도, 시간만주어진다면쉽게풀수있습니다. 이번주제의흐름을이영화한편으로다풀어낼수있습니다. 한편의영화에철학과감동, 그리고과학이스며들어학생들이 45도의오해를풀어나가는해결책을던져줄것입니다. 로켓제작및비행거리측정 GPS(Global Positioning System) 는범지구위치결정시스템으로, 지구표면의어떤물체혹은지점의위치를알려줍니다. GPS는무기유도, 항법, 측량, 지도제작, 측지, 시각동기등군및민간에서다양하게사용되고있습다. GPS는사용자의위치를경도와위도로표시해주는데, 이좌표를통해 2개이상의다양한장소간거리를계산해낼수도있습니다. 이번시간에는발사체를목표지점까지발사하는데사용될거리를측정해봅니다. GPS기기를이용해특정한두지점의좌표를측정하고, 이를바탕으로두지점사이의거리를측정해봅니다. 우주인훈련체험우주비행사가우주선을타고우주환경으로접근하여임무를수행하기위해서는지상에서일정기간의훈련과정을거쳐우주환경에대한적응력을키워야합니다. 센터체험관에는우주비행사훈련에쓰이는장비와유사한우주체험장비가 3종준비돼있습니다. 체험자는각장비를모두시승할기회를갖습니다. 시승하기전에영상과함께현장지도자의설명을들음으로써각장비배후에숨어있는과학적사실과작동원리를먼저이해하게될것입니다. 이과정에서우리는우주여행을떠나는것으로가정해봅니다. 우주여행에서우리는지구에서와다른세기의중력을느끼게될터이므로환경변화에적응하기위한훈련으로 MAT와 Moon Walker를탑승해봅니다. 긴여행을하는동안탐사선이고장날경우를대비하여 MMU를탑승하여수리미션도수행합니다. 지구형행성에도착할즈음의상황을고려하여무사착륙을위한준비를해야할것입니다. 그과정이우주선귀환조종체험활동입니다.
발사체의초기속도주제의핵심에다가가기위한본격적인프로그램을시작합니다. 일반물리학책에나오는내용을토대로한다면거리를측정하기위해서는두개의조건이필요합니다. 초기속도와발사하는순간부터도착한순간의시간을측정하는것입니다. 우리가발사하는공간을 2차원으로생각한다면 x, y축을모두고려해야합니다. 초기속도는물체의운동을기술할때굉장히중요한역할을합니다. 뿐만아니라프로그램의최종목표인 특정좌표에발사체안착 을위해서는없어서는안될중요한요소입니다. 이를설명하기위해 Interactive Physics를사용해봅니다. 왜초기속도를측정해야하는가? 에대한궁금증을풀어주기에좋은도구입니다. 발사체의높이에따른사거리변화우리는흔히 45 로발사한물체가가장멀리날아간다고생각하고있습니다. 실제실험결과도이와같을까요? 일정한속도로발사되는에어로켓을준비합니다. 에어로켓을발사하는높이를변화시키면서, 각각의높이에서최대사거리가나오는발사각을찾아봅니다. 높이에따라최대사거리가나오는발사각을그래프로정리하고, 이둘사이의관계를생각해봅시다. 특정좌표에발사체안착로켓을원하는위치에도착시키기위한최종단계에왔습니다. 참가자들은완벽한형태를갖춘로켓은아니지만, 자신이제작한로켓이어떤운동을할것인지이해했고원리를체득했습니다. 본프로그램에서는로켓이우주공간에서, 혹은지구주위를공전하면서자신의상대위치를파악해야궤도를수정할것인지, 다른천체로이동할것인지정할수있으므로지구의절대좌표이해와로켓의위치를측정하는실험체험입니다. 이를위해 GPS 수신기의도움을받을것입니다. GPS 위성에서오는신호를받아광장에자신이원하는좌표를정하고로켓의도착지점을설정합니다. 로켓의발사속도, 발사대의높이, 각도를정량적으로수학적인계산을풀어야합니다. 로켓이더정확한지점에도착하기위해오차범위를좁혀가는과정을수행해야할것입니다. 정성적으로오차를줄일수도있겠지만, 실제정량적인측정을통해로켓의비행궤도를구할수있을것입니다. 발사체의초기속도발사체의비행거리측정특정좌표에발사체안착