[샌드박스_중1 과학] Heat Decoder: 보이지 않는 열의 흐름을 해석하라

[2차시]‘과학 Heat Code 분석가’와  함께하는 「 이미지 속 열의 이동 설계」

『Heat Decoder : 보이지 않는 열의 흐름을 해석하라』의 2차시에서는 학생들이 1차시에 분석한 예술 작품 속 열의 이동 특징을 바탕으로 Heat Code를 설계하고, 생성형 AI를 활용하여 새로운 공간과 장면을 시각적으로 표현한다. 학생들은 작품 속 색감, 빛, 움직임, 공간의 분위기를 전도·대류·복사의 관점에서 다시 해석하고, 어떤 열의 이동 방식이 강조되는지 Heat Code로 구조화합니다.

이후 학생들은 자신이 설정한 Heat Code를 바탕으로 공간의 분위기와 열의 흐름이 드러나는 이미지를 생성합니다. 이 과정에서 시간대, 공간 배경, 색감, 빛의 방향, 연기와 공기의 흐름, 금속 표현 등의 요소를 조절하며 친구들과 겹치지 않는 자신만의 프롬프트를 설계합니다.

또한 생성된 이미지가 실제로 Heat Code의 특징을 잘 반영하고 있는지 분석하고, AI의 결과와 자신의 의도를 비교하며 프롬프트를 수정·보완합니다. 학생들은 생성형 AI를 단순한 이미지 제작 도구가 아니라 자신의 과학적 아이디어를 시각화하고 수정하는 탐구 도구로 활용하게 됩니다.

마지막에는 모둠별 발표와 비교 활동을 통해 서로 다른 Heat Code가 어떤 분위기와 열의 이동을 만들어 내는지 토의하며, 과학 개념과 예술적 표현이 연결될 수 있음을 이해합니다.

이 수업을 진행하기 위해 필요한 차시별 세부 계획, 수업용 PPT, 학습지도 다운받아보세요!

📥 차시별 세부 계획

📥 수업용 PPT

📥 학습지.docx

요약

2차시 「Heat Code로 공간의 열을 설계하라」에서는 학생들이 1차시에 분석한 작품 속 열의 이동 특징을 Heat Code로 정리하고, 생성형 AI를 활용하여 새로운 공간과 장면을 설계한다. 학생들은 전도·대류·복사의 비율을 조정하며 공간 속 열의 흐름을 표현하고, 색감과 빛, 움직임의 변화를 통해 열의 이동이 어떻게 시각적으로 드러나는지 탐색한다.

이후 생성된 이미지를 분석하며 Heat Code가 실제 이미지에 잘 반영되었는지 확인하고, AI의 결과를 바탕으로 프롬프트를 수정·보완한다. 또한 친구들과 결과를 비교하며 같은 열의 이동 개념도 서로 다른 분위기와 공간으로 표현될 수 있음을 이해한다. 이를 통해 학생들은 열의 이동 개념을 단순 암기가 아닌 공간과 분위기를 설계하는 개념으로 이해하고, 생성형 AI를 활용하여 자신의 과학적 아이디어를 시각적으로 표현하고 수정하는 경험을 하게 된다. 

난이도/소요시간

난이도: 중/ 소요시간: 45분 

학습목표

1.  전도·대류·복사의 특징을 Heat Code로 구조화하여 설명할 수 있다.

2. 생성형 AI를 활용하여 열의 이동 특징이 드러나는 공간과 이미지를 설계할 수 있다.

3.  생성된 이미지와 자신의 Heat Code를 비교·분석하며 프롬프트를 수정·보완할 수 있다.

활용할 LLM 기능

요약, 자료 찾기, 아이디어 생성, 이미지 생성

프롬프트 제어 설정

AI 제어 모드 

평가기준

과제 목표 충실도, 완결성, 창의성, 표현 품질, AI 한계 이해도

 프롬프트 작성 방법 안내

2차시에서는 1차시에 생성한 나만의 이미지를 바탕으로 Heat Code를 설계하고, 이미지 속에 복사·대류·전도의 열 이동 경로를 직접 표시하는 활동을 진행합니다. 학생들은 단순히 그림을 감상하는 것이 아니라, 이미지 속 장면에 어떤 열의 이동 원리가 적용될 수 있는지 과학적으로 분석해야 합니다.

프롬프트를 작성할 때는 먼저 생성형 AI에게 열의 이동 원리를 과학적으로 설명하도록 요청해야 합니다. 예를 들어 태양빛은 복사, 연기와 공기의 상승은 대류, 금속 구조물과 접촉 부분은 전도로 연결될 수 있음을 구체적으로 설명하도록 안내합니다.

이후 학생들은 생성된 이미지 위에:

• 복사 → 빨간 화살표
• 대류 → 파란 곡선 화살표
• 전도 → 노란 점선 또는 접촉 경로

를 직접 표시하도록 요청합니다. 또한 Heat Code 비율(복사·대류·전도)을 함께 제시하고, 왜 해당 비율로 설정했는지 과학적 근거를 설명하도록 프롬프트를 구성합니다.

특히 “따뜻한 느낌”, “차가운 분위기” 같은 감상 표현 대신:

• 빛의 전달
• 공기의 상승과 순환
• 금속 내부 열 전달
• 접촉에 의한 열 이동

처럼 실제 열의 이동 원리를 중심으로 설명하도록 안내합니다.

프롬프트 예시문

“AI젤로는 지금부터 열의 이동을 분석하는 ‘과학 Heat Code 분석가’ 역할을 해 주세요. 나는 1차시에 생성한 이미지를 바탕으로 열의 이동 원리를 분석하려고 합니다. 설명은 중학교 1학년 학생이 이해할 수 있도록 쉽게 작성해 주세요.

✅1단계 : 이미지 속 열의 이동 요소 분석하기

먼저 이미지 속에서:

• 열이 공간을 통해 전달되는 부분
• 공기나 액체의 흐름으로 열이 이동하는 부분
• 물체의 접촉을 통해 열이 전달될 수 있는 부분

을 각각 찾아 설명해 주세요. ”

✅2단계 : 복사·대류·전도 연결하기

“1단계에서 찾은 요소들을 복사·대류·전도의 개념과 연결해 주세요.

• 왜 해당 장면이 복사인지
• 왜 공기나 액체의 흐름이 대류인지
• 왜 물체의 접촉이 전도인지

를 과학적으로 설명해 주세요.

감상 표현 대신 열의 이동 원리를 중심으로 설명해 주세요.”

✅3단계 : Heat Code 설계 및 시각화하기

“이미지 속 열의 이동 경로를 직접 표시해 주세요.

• 복사는 빨간 화살표
• 대류는 파란 곡선 화살표
• 전도는 노란 점선 또는 접촉 경로

으로 구분하여 이미지에 표시해 주시고, 현상을 상세하게 설명해 주세요.

또한 복사·대류·전도의 Heat Code 비율(%)을 원모양(파이 차트)으로 제안하고, 왜 그러한 비율로 설정했는지 과학적 근거를 설명해 주세요.”

✅4단계 : Heat Code 수정 및 재설계하기

“이제 Heat Code를 수정해 주세요.

예를 들어:

• 복사를 더 강하게 만들고 싶다면 빛의 전달 경로를 증가시키고
• 대류를 더 강하게 만들고 싶다면 공기 흐름을 추가하고
• 전도를 더 강하게 만들고 싶다면 접촉 구조를 늘리는 방향으로 수정해 주세요.

수정된 Heat Code 비율과 함께:

• 어떤 부분이 달라졌는지
• 열의 이동 원리가 어떻게 더 잘 드러나는지

를 과학적으로 설명해 주세요.”

금지할 주제

정치적·종교적 편향 표현 / 차별 및 혐오 표현 / 타인을 비하하거나 조롱하는 내용 / 과도한 공포·잔혹 표현 / 개인정보 공유 / 저작권을 침해하는 이미지 생성 요청 / 실제 재난·사고 장면의 부적절한 활용 / 수업 주제와 관련 없는 부적절한 내용 / 과학적 근거 없이 열의 이동 원리를 왜곡하는 내용 

목차

1. 도입 및 1차시 결과 확인 (5분)
· 1차시에 생성한 이미지 다시 확인하기
· 이미지 속 열의 이동 요소 살펴보기
· Heat Code 활동 목표 안내

2. 열의 이동 요소 분석 활동 (10분)

· 이미지 속 복사·대류·전도 요소 찾기
· 열이 전달되는 경로와 공기 흐름 분석하기
· 물체의 접촉과 열 전달 부분 확인하기

3.  Heat Code 설계 활동 (10분)
· 복사·대류·전도의 비율 설정하기
· Heat Code 초안 작성하기
· 왜 해당 비율로 설정했는지 과학적 근거 정리하기

4. Heat Code 시각화 활동 (10분)
· 이미지 위에 열의 이동 경로 직접 표시하기
(복사: 빨간 화살표 / 대류: 파란 곡선 화살표 / 전도: 노란 점선)
· 생성형 AI를 활용하여 Heat Code 수정 및 보완하기

5. 결과 비교 및 정리 (10분)
· 모둠별 Heat Code 비교하기
· 생성형 AI 결과와 자신의 분석 비교하기
· 열의 이동 원리가 이미지 속에서 어떻게 표현되었는지 발표 및 정리하기
 

준비물

클래스팅 AI 샌드박스 (필수), 학생용 스마트 기기(크롬북, 태블릿 등), 학생 활동지

도입부

✅도입 (5분)
1차시에 생성한 이미지를 다시 열어 보고, 이미지 속에서 열이 이동할 수 있는 장면을 찾아보도록 안내한다. 교사는 “이 이미지에서 열은 어디에서 어디로 이동할 수 있을까?”, “빛, 공기 흐름, 물체의 접촉 중 어떤 요소가 보이는가?”와 같은 질문을 제시한다. 이후 이번 차시의 목표가 이미지를 감상하는 것이 아니라, 복사·대류·전도의 원리를 적용하여 Heat Code를 설계하고 이미지 안에 열의 이동 경로를 표시하는 것임을 안내한다.

전개

✅열의 이동 요소 분석 활동 (10분)

학생들은 1차시에 생성한 이미지를 다시 관찰하며 열이 실제로 어디에서 시작되고 어떤 방향으로 이동할 수 있는지를 분석한다. 단순히 색감이나 분위기를 감상하는 것이 아니라, 이미지 속에서 빛이 전달되는 경로, 공기나 액체가 이동하는 흐름, 물체가 서로 접촉하는 부분을 중심으로 열의 이동이 가능한 장면을 찾는다. 예를 들어 태양이나 조명과 같은 광원은 복사에 의한 열 전달로, 연기·안개·공기 흐름은 대류에 의한 열 전달로, 금속 구조물이나 서로 맞닿은 물체는 전도에 의한 열 전달로 연결할 수 있음을 과학적으로 설명한다. 이후 학생들은 생성형 AI가 분석한 결과와 자신의 분석 내용을 비교하며 어떤 열의 이동 방식이 가장 우세하게 나타나는지 토의한다.

✅ Heat Code 설계 활동 (10분)

학생들은 분석한 내용을 바탕으로 이미지 속 열의 이동 비율을 복사·대류·전도로 구분하여 Heat Code로 구조화한다. 먼저 이미지 속에서 열이 가장 활발하게 이동하는 영역과 상대적으로 열의 이동이 적은 영역을 구분하고, 각각의 열 전달 방식이 어느 정도 비율로 나타나는지 수치화한다. 이후 복사·대류·전도의 비율을 원형 그래프(파이차트) 형태로 정리하고, 왜 그러한 비율로 설정했는지 과학적 근거를 함께 작성한다. 학생들은 Heat Code를 단순한 감상 결과가 아니라 열의 이동 원리를 분석한 과학적 모델로 이해하도록 한다.

✅Heat Code 시각화 활동 (10분)

학생들은 자신이 설계한 Heat Code를 바탕으로 이미지 위에 열의 이동 경로를 직접 표시한다. 복사는 빨간 화살표, 대류는 파란 곡선 화살표, 전도는 노란 점선 또는 접촉 경로로 구분하여 열이 어디에서 시작되고 어떤 방향으로 이동하는지 시각적으로 표현한다. 이후 생성형 AI를 활용하여 Heat Code가 이미지에 더 잘 드러나도록 수정·보완 활동을 수행한다. 예를 들어 복사를 강조하고 싶다면 빛의 전달 경로를 늘리고, 대류를 강조하고 싶다면 공기 흐름을 추가하며, 전도를 강조하고 싶다면 물체 간 접촉 구조를 확대하는 방향으로 이미지를 수정한다. 학생들은 수정 전과 수정 후의 이미지를 비교하며 Heat Code가 실제 이미지에 어떻게 반영되었는지 분석한다. 

정리

✅결과 비교 및 정리하기 (10분)

학생들은 완성한 Heat Code 이미지와 열의 이동 경로를 모둠별로 공유한다. 같은 이미지를 분석하더라도 모둠마다 Heat Code 비율과 열의 이동 경로가 다르게 나타날 수 있음을 확인하고, 왜 서로 다른 분석 결과가 나왔는지 과학적 근거를 중심으로 토의한다. 또한 생성형 AI가 제시한 결과와 자신의 의도를 비교하며 어떤 부분을 수정·보완했는지 설명한다. 마지막으로 학생들은 열의 이동 원리가 이미지 속에서 어떻게 시각적으로 표현되었는지 발표하고, Heat Code를 활용하여 보이지 않는 열의 흐름을 과학적으로 해석할 수 있음을 정리하며 활동을 마무리한다.