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창의교육

창의교육 이야기

권역별 창의인성교육 거점센터의 활동성과 및 학교 현장의 교수학습법과 미래의 유망직업을 소개합니다. 

  • 작성자크레존
  • 등록일2015.12.28
  • 조회수1686

3D 프린터를 활용한 생체모방 융합 수업

 

 

‘프린터’라고 하면 대부분의 사람들이 컴퓨터나 기계 상의 정보를 종이에 출력하는 것을 떠올린다. 최근에 많은 매체에서 3D 프린터에 대한 교육적 활용을 다루면서 대중들이 3D 프린터의 존재를 인식하게 되었지만, 3D 프린터에 대한 자세한 정보나 교육적 가치에 대해서는 잘 모르는 실정이다. 3D 프린터는 기존의 2D 프린터와 인쇄하는 원리는 비슷하지만, 기존의 2D 프린터가 앞뒤(χ축)와 좌우(y축)으로만 움직이는 것과는 달리 여기에 상하(z축)의 움직임까지 더해져 입력한 도면을 3D로 출력해낸다.

 

입체적 출력물을 만들어내는 프린터라고 하면 마냥 좋아보이지만, 이를 교육에 어떻게 활용할 것인가에 따라 교육에서의 3D 프린터의 가치는 달라질 것이다. 이러한 3D 프린트를 실제 수업에 적용한 김해 삼방고등학교 생물교사인 엄증태 선생님(현, 한국교원대학교 대학원 과학교육학과 생물교육전공 파견교사)을 만나 이야기를 나누어 보았다.

 

umjungtae

 ▲ 엄증태 선생님

 

 

반갑습니다. 선생님. 바쁘실텐데 이렇게 시간내주셔서 감사합니다.

엄선생님께서 갖고 계신 3D 프린터에 대한 지식과 이를 활용한 수업노하우를 전국에 계신 선생님들과 안내드리고자 찾아뵙게 되었습니다.

 

▽ 네, 반갑습니다.

 

 

3D 프린터를 접하게 되신 계기가 궁금합니다.

 

▽ 예전에 3D 프린터에 관련된 기사를 접한 후부터 계속 관심을 가지고 있었습니다. 그러다 교원대에 파견을 오게 되었고 연구실에 있는 3d 프린터를 접하게 되었습니다.

 

 

그럼 3D 프린터를 교육에 활용하시게 된 이유는 무엇입니까?

 

▽ 학교현장에서 수업을 하면서 학생들과 교과에 나오지만 실물로 만지거나 관찰하기 어려운 세포나 기관계 같은 생체 기관을 직즙 구현해보면 좋을 것 같다는 생각은 많이 했었지만, 이를 실물로 구현하기에는 현실적으로 제약이 많아 늘 생각에만 그쳤었습니다. 왜냐하면 실물재료를 사용하기엔 시간이 너무 많이 걸려 수업 시간 내에 수행하기가 어려웠고, 또한 사람의 손으로 직접 만들다 보니 정밀하게 만들기가 어려웠기 때문입니다.

 

그러다 3D프린터를 활용하면 좀 더 빠른 시간에, 좀 더 정밀하게 학생들의 생각을 실물로 구현할 수 있겠다는 생각을 하게 되었는데, 마침 파견 기간 동안 3D 프린터를 접하게 되어 실행해 볼 수 있었습니다. 아무래도 교과서 상의 그림으로만 보는 것을 직접 만들어서 만져보고 관찰하는 것이 교육적 효과가 크기 때문이죠.

 

 

그럼 실제로 3D 프린터를 활용하여 수업하신 사례들을 듣고 싶습니다.

 

▽ 제가 수업한 주제는 ‘3D 프린팅을 활용한 생체모방 융합수업’입니다. 수업은 보통 주제별 4차시로 구성됩니다.

 

 

1차시는 탐색활동으로 제시된 문제를 해결하기 위해 학생들끼리 토론을 실시하는데, 해답을 생체모방에서 아이디어를 얻도록 안내하는 단계입니다.

 

2,3차시는 설계활동으로 1차시에 아이들이 협의한 아이디어를 구체적으로 그려보고 이를 컴퓨터 모델링 프로그램을 활용하여 설계해보는 단계입니다.

 

마지막 4차시는 구현활동으로 학생들이 3D프린터를 활용하여 설계한 구성품을 실물로 구현하는 단계로 이루어져 있습니다.

 

 

3D 프린터를 활용한 생체모방 융합수업의 주제

 

주제1

일반박스는 너무 잘 찌그러지고 찢어지는데 좀 더 나은 박스를 만들 수 없을까?

주제2

아주 긴 자를 만들려고 한다. 하지만 휴대가 너무 불편하다. 이를 해결할 수 있는 방법은?

주제3

역류하여 오히려 창틀에 물이 고이는데 이를 막으려면 창틀의 물구멍을 어떻게 설계해야 할까?

 

 

학생들이 구현한 수업 결과물

 

주제1. 박스 만들기

  3d_1

주제 2. 긴 자 만들기

  3d_2

주제 3. 창틀의 물구멍 설계하기

  3d_3

※ 학생들이 뼈구조, 관절 등 인체를 모방하여 아이디어를 얻어 주어진 문제를 해결하려 하였다.

 

 

 

학생들의 수업에 대한 반응은 어떠했습니까?

 

▽ 예상대로 학생들은 주로 재미있었다, 흥미로웠다는 반응들이 많았습니다. 그리고 자신들이 설계한 물건들을 실제로 구현해볼 수 있다는 생각에 좀 더 적극적으로 사고하는 모습도 볼 수 있었습니다.

 

좀 더 구체적으로 수업의 효과를 알고 싶어서 ‘융합소양인재검사지’를 사용하여 수업 전·후의 결과를 비교해보니 융합과 창의 부분의 소양 점수가 향상됨을 확인할 수 있었습니다. 또 ‘생명과학창의적문제해결력 검사지’를 사용해서 수업 전·후의 결과를 비교해보니 융통성 부분에서도 수업 후에 더 높은 문제해결력을 가지는 것을 알 수 있었습니다.

 

3D 프린터를 활용하기 전에 막연히 생각만 하고 있었던 것보다 훨씬 더 좋은 성과를 얻은 셈이죠.

 

 

아무래도 현장에서 자주 수행하는 수업이 아니라서 3D 프린터를 활용한 수업을 진행할 때 좀 더 조심해야 할 부분들이 있을 것 같은데 혹시 유의할 점이 있다면 말씀해 주세요.

 

▽ 특별히 유의할 점이 있지는 않지만, 만약 3D 프린터를 수업에 활용할 선생님이 계신다면 부탁을 드리고 싶은 것은 몇 가지 있어요. 학생들의 창의력을 최대한으로 이끌어 내기위해 탐색, 설계 단계에서 선생님의 개입을 최소화 해주시면 좋을 것 같습니다. 아무래도 아이들은 교사의 권위에 의존하는 경향이 있기 때문에 개입을 해버리는 생각이 발산하지 않고 교사의 의견에 따라가 버리는 경향이 있거든요. 그러면 창의적인 발상을 하기가 어렵게 되죠.

 

아, 그리고 안전문제가 약간 걱정되는데 3D 프린팅을 할 때 노즐이 매우 뜨거우니 학생들이 화상을 입지 않도록 안전교육을 시켜야할 것 같습니다. 신기하다고 해서 만지려고 하는 학생들이 종종 있거든요.

 

 

3D 프린터라고 하면 고가의 물건이라 학교에 비치하기가 어려울 것이라는 생각이 드는데, 학교에 비치해두고 활용하기에는 경제적인 어려움이 있지 않을까요?

 

▽ 그렇진 않아요. 최근 보급형 3D 프린터들이 많이 나와서 가격이 많이 내려갔습니다. 최소 30만원 대의 제품부터 100만원 이하의 제품들도 상당히 좋은 품질로 출력할 수 있습니다. 개인적으로는 한해 학교 기자재 예산으로 충분한 범위라고 생각됩니다. 그리고 프린팅 하려면 일반프린터에 잉크가 필요하듯 PLA라는 필라멘트가 필요한데 이것도 3만원 정도만 있으면 주먹만한 물건들을 10개 이상 프린팅 할 수 있습니다. 그리고 교육부에서도 3D 프린터를 보급할 계획을 발표한 것으로 알고 있어서, 학교에서 활용할 기회가 더 많아지지 않을까라는 생각이 듭니다.

 

 

그렇다면 많은 학교에서 선생님들이 3D 프린터의 작동법을 숙지하고 있어야할텐데, 혹시 3D 프린터 작동법을 배우는 것이 어렵지는 않나요?

 

▽ 아닙니다. 낯선 것이라 그렇게 느끼실 수도 있지만 저도 누구한테 배우지 않고 간단한 인터넷 검색으로 독학하게 되었습니다. 인터넷을 조금만 검색해보시면 손쉽게 사용할 수 있는 모델링 프로그램이 많이 있습니다. 아마도 저처럼 조금의 시간을 투자하시면 누구나 쉽게 할 수 있을 것이라 생각합니다.

 

그리고 독학이 어려우신 경우 3D 프린터를 구매하게 되면 판매업체에서 친절하게 작동법을 가르쳐 주는데 그것만 들으셔도 수업에 활용하실 수 있을 거예요.

 

 

마지막으로 창의·인성교육을 위해 노력하시는 많은 선생님들께 인사 겸 한 말씀 부탁드립니다.

 

▽ 새로운 도전을 하시는 분들이 지금 이 순간에도 많이 계실 것이라고 생각합니다. 저도 이런 분들을 항상 응원하고 있습니다. 새로운 분야를 배우고 이를 교육에 적용해 보려는 노력이 지금처럼 꾸준히 많았으면 하는 바람입니다. 저 또한 많이 노력하겠습니다. 감사합니다.

 

▼ 감사합니다. 저도 선생님을 항상 응원하겠습니다.

 

 

 

글. 박규진(대구 덕성초등학교 교사), 박혜민(한국교원대학교 남부권 중등 창의·인성교육 거점센터 전임연구원)

사진. 박규진(대구 덕성초등학교 교사)

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