Ab Study and Discussion Antibody Structure and Function: The Basis for Engineering Therapeutics CMC center Analytical DevelopmentCONTENTS 1. Introduction 1.1 Overall Features of the Immunoglobulin 02 1.2. Fab region 03 1.3. Fc region 06 1.4. Hinge 09 2. Structure-Based Antibody Engineering 2.1. Humanization 10 2.2. Affinity Maturation 14 2.3. Specificity 15 2.4. Chemistry, Manufacturing, and Control Consideration 15 5. Conclusions 4. Evolving Applications 23 24 3. Engineering Antibody Activity 3.1. Binding Domain Engineering 19 3.2. Avidity Modulation 20 3.3. Antibody-Drug Conjugation 20 3.4. Fc Activity Engineering 21 3.5. Bispecific Antibodies 22 1/241. Introduction 1.1. Overall Features of the Immunoglobulin 의약품 개발에 가장 많이 쓰이는 antibody 로서 혈액 중에 가장 많이 분포 경쇄 (light chain, LC) 와 중쇄 (heavy chain, HC) 가 각각 두 개씩 구성 LC 와 HC 는 단위 길이당 약 110 개의 amino acid residues 로 구성 , 이 구조를 “ Immunoglobulin fold ” 라고 불림 Folding site 는 두 개의 β -sheet 가 antiparallel structure 로 구성 Fig 1. The structure of antibtural features of the human IgG1 Fc and how they impact functionality. 3 차원으로 Fc domain 관찰한 결과 , 두 constant region 인 CH2 와 CH3 가 각각 interaction 하고 있는 것을 확인 Fc γ R 와 결합하여 항체 의존성 세포독성 (antibody-dependent cellular cytotoxicity, ADCC ), 보체 의존성 세포독성 (complement-dependent cytotoxicity, CDC ), 항체 의존성 식세포 작용 (antibody-dependent cellular phagocytosis, ADCP ) 를 매개 6/24 (Adapted from Gary L. Gilliland et al. Antibodies 2019, 8(4), 55)Fig 3. The structural features of the human IgG1 Fc and how they impact functionality. 1. Introduction 1.3. Fc Region 1.3.1. The Fc CH2-CH3 Interface Leu251 을 중심으로 회전을 가능하게 하는 부분이 CH2 와 CH3 사이에서 발견되었으며 덕분에 CH2 domain 의 움직임이 상대적으로 자유로움 CH3 는 서로 단단히 교차 결합 되어 있지만 CH2 는 직접적으로 연결되어 있지 않음 ( Carbohydrate 에 의해 채워짐 , from Asn297) Carbohydrate 는 N-acetyl glucosamine ( GlcNAc ), mannose, galactose, fucose, sialic acid 로 구성 CH2 사이에 존재하는 glycan 은 protein 의 biophysical stability 에 기여 1.3.2. The Fc CH2 Carbohydrate Carbohydrate 의 composition ratio 에 따라 CH2 사이의 거리가 달라지며 , effector f가지 요소는 고려해야함 (1) CDR 은 non-human residues 의 수를 최소화해야 하므로 가능한 짧아야 함 (2) CDR 은 antigen 과 직접 접촉하는 최소한의 모든 residues 를 포함해야 함 Human Germline Selection 기증 받는 antibody (from human germline) 를 select 하는 단계 (1) Fixed FR approach 와 (2) best fit 이 있으며 후자가 affinity 가 더 우수함 (1) Variable region 내에서 non-human antibody 와 human germline 사이의 total sequence similarity 를 기반으로 select 하며 CDR 은 배제하고 FR domain 만 고려함 (2) CDR 내의 sequence similarity 를 고려하여 select 하며 이를 “Super-Humanization” 이라 함 (p13. 보충설명 ) FR 의 경우 , back mutation 이 필요할 수 있지만 , CDR 내의 어떤 부분은 antibody 와의 상호작용에 관여하지 않거나 CDR structure 에는 영향을 미치지 않는 경우가 발생 이러한 경우에는 굳이 non-human germline 을 유지할 필요가 없으며 human germline residues 로 전환이 가능하므로 해당 부분은 deimmunization 과정을 거쳐 immunogenicity 를 제거 CDR-grafting 은 VH-VL domain 이 보존되더라도 affinity 가 감소되기도 함 이러한 문제는 CDR 이 non-human 유래일 경우 , human FR 과 서로 호환되지 않아 종종 발생 따라서 모든 CDR grafting 과정에는 FR domain 을 식별하는 단계가 필수 Back mutation 은 약해진 affinity 를 회복시키기 위해 필요 Back Mutation Deimmunization CDR Definition Human Germline Seantibody 는 유사한 epitope 가 하나 이상의 antigen 에 존재하는 경우 , multi-specificity 를 보임 2.4. Chemistry, Manufacturing, and Control (CMC) Considerations CMC 란 의약품 개발 ( 제조공정 ), 제조 ( 공정 , 밸리데이션 ), 관리 ( 제조공정 및 공정관리 분석방법 , 배치 ) 를 포함하는 개발 단계 Upstream : 전체 process 중에서 발효나 효소반응을 통하여 해당 bioproducts 를 직접 발현하는 과정 Downstream : Upstream 과정에서 해당 생물 제품 이외에 다양한 residues 가 발생하는데 이들을 분리해 high-quality 의 bioproducts 를 얻는 과정 세포주 개발 초기 단계에서 CMC process 를 안정화 하여 downstream 과정에서의 실패를 줄이고 total process 를 최적화하는 것이 중요함 15/242. Structure-Based Antibody Engineering 2.4. Chemistry, Manufacturing, and Control (CMC) Considerations 2.4.1. Solubility Antibody 의 low solubility, 또는 high viscosity 는 antibody 가 지방층 아래의 원하는 국소 부위로 도달하는 것을 방해하는 주요 원인 따라서 antibody 의 적정 concentration 인 100 mg/ml 이하 를 만족하는 것이 중요 Antibody engineering 은 solubility, viscosity 의 개선 을 통해 antibody 가 실제 의료 현장에서 활용될 수 있도록 돕는 과정 Alzheimer’s disease 연구 결과 , antibody 의 HC 및 LC 의 CDR3 domain 에서 aggregation 이 발견됨 CDR3 domain 의 가장자리에 2 개 이상의 negative charge 를 삽입하면 affini)3.2. Avidity Modulation Antibody 는 2 개의 antigen binding sites 가 존재하며 1 개 이상의 antigen 이 존재할 때 결합 가능 Antibody 와 antigen 이 결합하는데 Fc receptor 와 epitope 의 concentration 이 매우 중요 Fc γ R interaction 에 의한 Fc region 의 clustering 은 Fab 의 target avidity 에 영향을 미침 Affinity : Antibody 와 epitope 간 interaction 의 ( 개별 ) 강도 ( 세기 ) Avidity : Antibody 가 여러 개의 antigen 과 결합할 때 , interaction 의 누적 강도 ( 세기 ) 3.3. Antibody-Drug Conjugation Antibody 의 높은 affinity 와 약물의 cytotoxicity 를 결합한 치료 방식 표적 antigen 인 cancer cell 을 antibody 가 먼저 인식한 뒤 , linker 로 연결된 약물이 방출되면서 cancer cell 만 표적 치료 하는 방식으로 conventional chemotherapy 보다 치료 효과가 우수 원하는 국소 부위에만 약물이 작용하기 때문에 normal cell 의 손상이 적다는 장점이 있음 3. Engineering Antibody Activity Fig 12. Basic early antibody-drug conjugate concept ( 출처 : Creative Biolabs) Fig 11. The difference between affinity and avidity (Adapted from Edward F. Plow et al. Arterioscler Thromb Vasc Biol. 2003;23:945-952) 20/243.4. Fc Activity Engineering Fc engineering 의 목적은 크게 세 가지 (1) Effector function 촉진 (
Corrosion of Al 2 O 3 -Cr 2 O 3 refractory lining for high-temperature solid waste incineratorCERAMICS INTERNATIONAL 5 년간 평균 3 점 초반 중국 후안국립대학교 세라믹 금속공학 국가 핵심 연구단 저널명 Impact Factor 저 자1. Abstract 2. Introduction 3. Experimental 4. Results and discussion 5. Conclusions 6. Q A ContentsAl 2 O 3 -Cr 2 O 3 내화물 은 보통 소량의 ZrO 2 를 첨가 하여 열 안정성과 내식성을 향상 시킴 하지만 고온의 소각로에서는 짧은 수명 의 단점을 가짐 이를 연구하기 위해 본 논문에서는 침식이 진행된 Al 2 O 3 -Cr 2 O 3 내화벽과 진행되지 않은 내화벽을 비교 Molten slag, SiO 2 , CaO 에 의해 침식된 내벽을 분석해보면 벽돌 사이 기공 으로 이 물질들이 들어간 후에 화학반응을 통해 CAS 2 가 생성 됨 slag 란 원하는 금속이 원료 광석에서 분리된 후에 남은 유리와 같은 부산물 FeO 는 내화물에 들어가고 Al 2 O 3 -Cr 2 O 3 와 반응하여 복합 스피넬 구조인 FeO〮Cr (Al) 2 O 3 화합물을 형성 게다가 , 소각시에 발생하는 CO, Cl 2 등의 가스 혼합물 도 Al 2 O 3 -Cr 2 O 3 내화벽과 반응하여 벽돌의 부 식을 가속화 시킴 Abstract급격한 경제 발전으로 인해 공업용 폐기물들이 상당량 증가하는 추세 최근 중국에서는 연간 백만톤 이상의 폐기물들이 발생하여 심각한 환경오염을 초래 그러므로 수명이 길고 친환경적인 소각 시스템을 만드는 것이 점점 중요해짐 소각로의 내화벽의 조건은 극한 환경에서도 slag 와 gas 에 의한 내식성 을 가져야함 Cr 2 O 3 가 열 안정성이 뛰어나고 내식성이 우수해 내화벽의 재료로 많이 사용 특히 , Al 2 O 3 -Cr 2 O 3 벽돌 은 용융된높은 벽돌에서 크롬의 함량이 높을수록 slag 에 대한 내식성이 우수하다는 연구가 발표 특히 Cr 2 O 3 의 함량이 30% 이상인 경우에 더 두드러지게 나타나며 Cr 2 O 3 의 함량이 높아질수록 내식성 우수 의료 폐기물의 경우 몇몇 세균 박테리아 및 독소는 저온에서 사멸하지 않기 때문에 1200- 1700 ℃ 의 고온에서 소각이 진행돼야 함 , 이에 소각로는 1700 ℃ 의 고온의 열원도 견뎌내야 함 Introduction내벽의 하부는 용융 slag 와 접촉하여 1700 ℃ 이상의 온도에서 부식을 유발 할 수 있음 폐기물 연소시에 발생하는 CO, HCl 및 Cl 2 와 같은 많은 가스는 1200-1500 ℃ 의 온도에서 내벽 재료와 반응하여 부식이 진행됨 현재의 Cr 2 O 3 함유 내벽 재료의 수명은 소각로 운영에 있어서 부족한 수치 본 논문에서는 고체 폐기물 소각을 위한 Al 2 O 3 -Cr 2 O 3 벽돌의 부식에 초점을 맞추며 용융 slag 및 가스 부식을 고려하여 소각로용 내벽 재료에 대한 지침을 제공 Introduction사진은 실제 고체 폐기물 소각로 내벽으로 사용된 Al 2 O 3 -Cr 2 O 3 벽돌 구역은 크게 네 부분으로 나뉨 A1 : hyle 층 ( 본래의 모습 ) A2 : 투과층 A3 : 열화층 ( 간접 반응층 ) A4 : 반응층 ( 직접 반응층 ) A1 과 A4 구간이 연구에 있어서 중요한 비교 대상 Experimental화학 및 광물학 조성 분석 Results and discussion 사진에 따르면 A1 구간인 hyle 층은 3 가지 구획으로 구성 (a) Al 2 O 3 -Cr 2 O 3 -ZrO 2 -SiO 2 (b) Corundum ( 강옥 ) – 아래 사진 (c) Al 2 O 3 -Cr 2 O 3 matrixResults and discussion 표는 A1, A4 구간과 molten slag 의 화학 조성을 나타냄 Al 2 O 3 -Cr 2 O 3 내화물은 slag 성분과의 반응 결과 부식 진행 Hyle 층의 화학7 % 증가 Al 2 O 3 및 ZrO 2 의 질량 분율은 반응층에서 분명히 감소 SiO 2 , FeOx 및 CaO 는 slag 침투를 통해 Al 2 O 3 -Cr 2 O 3 내화물로 들어갈 수 있음을 시사 화학 및 광물학 조성 분석그림은 A1 과 A4 구간의 phase 분석을 진행한 XRD 자료 A1 에 비해 A4 에는 anorthite (CAS 2 )( 위 ) 와 소량의 hedenbergite ( 아래 ) 가 존재 이러한 성분은 slag 가 내화벽에 들어가 반응하여 저융점상을 형성해 나타난 결과 Results and discussion 화학 및 광물학 조성 분석 Anorthite : CaAl 2 SiO 8 Hedenbergite : CaFeSi 2 O 6Al 2 O 3 -Cr 2 O 3 -ZrO 2 -SiO 2 입자 분석 Al 2 O 3 -Cr 2 O 3 -ZrO 2 -SiO 2 입자는 Al 2 O 3 -Cr 2 O 3 와 zirconite 의 소결 반응을 통해 생성 사진을 통해 Al 2 O 3 -Cr 2 O 3 -ZrO 2 -SiO 2 큰 입자는 작은 입자들과 matrix 가 모여서 만들어진 것을 알 수 있음 사용된 Al 2 O 3 -Cr 2 O 3 벽돌의 cold end 에서 hot end 까지 ZrO 2 의 입자의 크기는 커졌지만 그 수는 감소 A1 에서 A4 로 가면서 액체상의 질량이 증가하여 소결 효과로 인한 ZrO 2 입자의 성장이 나타남 Results and discussionAl 2 O 3 -Cr 2 O 3 -ZrO 2 -SiO 2 입자 분석 작은 입자 주위의 농도가 큰 입자보다 크기 때문에 작은 입자가 확산하여 큰 입자로 성장할 수 있는 원동력으로 작용 작은 입자의 수는 줄어들기 때문에 전체적 인 입자의 평균 사이즈는 증가 한편 , ZrO 2 입자는 고온 조건하에 소각로 내에서 가스 혼합물과 반응하여 ZrO 2 가 감소 Results and discussion표 2 는 Matrix 의 EDS 분석 CaO 함량은 A1 에서 A4 로 갈수록 확 discussion Al 2 O 3 -Cr 2 O 3 -ZrO 2 -SiO 2 입자 분석Corundum 입자 분석 사진을 보면 A1 에서는 corundum 성분의 형태는 완전성이 유지됐지만 , A4 에서는 slag 침식이 발생하여 유리상을 형성 표 3 은 유리상의 성분 분석 Results and discussionMatrix 분석 Al 2 O 3 -Cr 2 O 3 입자는 A1 에서 연속적인 분포의 형태로 존재 A1 에서 A4 까지는 Al 2 O 3 -Cr 2 O 3 입자의 크기가 작아지고 모양은 A4 사진 8b 의 분포와 유사 또한 , 특정 양의 CAS 2 가 A4 smaple 의 matrix 에 존재 Results and discussionSlag-corrosion 분석 반응층에는 밝은 부분이 존재하는데 확대된 그림 9b 는 표 4 와 같이 EDS 분석으로 확인된 세가지 구간을 보여줌 Results and discussionFeO 는 내화물에 들어가고 Al 2 O 3 및 Cr 2 O 3 와 반응 반응식은 식 (1) 이며 이 때 , 복합 스피넬 구조인 FeO -Cr(Al) 2 O 3 가 형성됨 이 생성물은 고융점 화합물이며 내화물의 표면에서 생성된 후 유지 한편 SiO 2 와 CaO 는 기공을 따라 벽돌에 침투하여 matrix 의 밀도가 증가함 식 (2) 는 matrix 의 SiO 2 , CaO 및 Al 2 O 3 가 반응하여 CAS 2 를 형성하는 부식 과정을 설명함 Results and discussion Slag-corrosion 분석Gas-mixture 에 의해 발생하는 침식 가능성 고체 폐기물 소각로는 막대한 양의 gas 를 생성하는데 그 gas 가 고온의 조건에서는 내화벽의 침식 원인으로 작용 표 1 에서 보듯이 , 많은 양의 Al 2 O 3 와 ZrO 2 는 A1 에서 A4 로 갈수록 줄어드는데 이것은 Cl 2 , HCl , CO 세 종류의 가스 혼합물로 인한 부식일 가능성 존재 ZrO 2 는 뛰어난 내식성 때문에 훌륭한 내벽 재료이나 gas 침이 세가지 gas 의 내화벽과 반응시의 온도에 따른 깁스자유에너지를 통해 ( 부식 ) 반응의 자발성 을 분석 Results and discussionResults and discussion Gas-mixture 에 의해 발생하는 침식 가능성 (Cl 2 gas)Results and discussion Gas-mixture 에 의해 발생하는 침식 가능성 ( HCl gas)Results and discussion Gas-mixture 에 의해 발생하는 침식 가능성 (Cl 2 +CO gas mixture)고체 폐기물 소각로에는 다양한 gas 가 생성되기 때문에 쉽게 내벽과 반응할 수 있는 환경 앞의 자료에 따르면 Cl 2 이나 HCl gas 가 단독으로 존재할 때의 내화벽 부식은 비자발적 반응이기 때문에 큰 영향을 미치지 않음 하지만 Cl 2 와 CO 가 혼합물의 형태로 존재하는 환경에서는 자발적인 반응이기 때문에 내화벽의 부식이 진행 ( 구체적 원인 규명 없어 아쉬움 , 단순 수치적 계산 추측 ) Gas 에 의한 내식성은 Cr 2 O 3 가 가장 우수했고 다음으로는 Al 2 O 3 , ZrO 2 순 이었다 . ( 깁스자유에너지에 근거 ) Results and discussion Gas-mixture 에 의해 발생하는 침식 가능성소각로에서의 고체 폐기물 연소는 고온에서 내화벽을 부식시키는 대량의 gas 및 slag 생성 용융 slag 부식과 관련하여 slag 에 함유된 SiO 2 및 CaO 가 기공을 따라 벽돌로 침투하여 matrix 의 밀도를 높이고 화학반응을 통해 CAS 2 를 생성 ( 내벽 부식 ) FeO 는 내화물에 들어가서 Al 2 O 3 및 Cr 2 O 3 와 반응하여 복합 스피넬 구조 형성 또한 , CO 와 Cl 2 의 gas 혼합물은 Al 2 O 3 -Cr 2 O 3 벽돌로 여과되고 ZrO 2 , Al 2 O 3 및 Cr 2 O 3 와 차례로 반응하여 벽돌의 부식을 가속화 결론적으로 Cr 2 O 3 함량의 증가는 Al 2 O 3 -Cr 2 O 3 내화벽how}
Ⅱ. 무기 화합물의 제조01. 산 · 염기 제조① 산 · 염기의 정의를 설명할 수 있다.② 산 · 염기의 성질과 종류를 설명할 수 있다.③ 산 · 염기의 제조 방법을 설명할 수 있다.◎ 산과 염기○ 산 : 맛이 ( ), 염기를 ( )하며, 반응성이 큰 금속과 반응하여 ( )기체를발생시킨다.○ 염기 : 미끈미끈하며 맛이 ( ) 떫으며, ( )을 중화하는 성질을 가진다.◎ 아레니우스의 정의○ 산은 ( ) 이온을 내놓는 물질이며, 염기는 ( ) 이온을 내놓는 물질이다.◎브뢴스테드-로우리의 정의○ 산은 ( )를 줄 수 있는 물질이며, 염기는 ( )를 받을 수 있는 물질이다.◎ 지시약의 종류와 변색 범위지시약변색 범위산성중성염기성리트머스 종이pH 5~8청색→( )붉은색→( )BTB 용액pH ~6, 7 , 7.6~노란색( )푸른색메틸 오렌지 용액pH 3~4붉은색~주황색페놀프탈레인 용액pH 8~10무색~( )◎조별 실습 과제○다음 보기의 용액들의 산과 염기도를 비교하고 나열해 봅시다.사이다, 오렌지, 제산제, 물, 베이킹소다, 우유, 커피, 세척제18. 4. 16 제조화학 3교시오랫동안 꿈을 그린 자는 마침내 그 꿈을 닮아간다.( ) - ( ) - ( ) - ( ) - ( ) - ( ) - ( ) - ( ) 가장 센 산 가장 센 염기
융합지식과 미래교육리더십- 수업 지도안 작성 -CONTENTS?프로그램 요약?11. 주제 개요 및 학습 목표22. 학습 내용(1차시)33. 학습 내용(2차시)44. 학습 내용(3차시)55. 평가 계획9132??????132프로그램 요약프로그램 요약주 제 명차시공학설계과정소주제주요 내용관련 교과1문제정의하기이론학습하기생태계의먹이사슬도 입인사한 후에 주제와 관련된 뉴스를 시청하고 문제 상황제시하기과학학 습활 동마무리이론을 복습하여 정리하고 다음 차시 수업내용 안내 후 마무리 인사하기2아이디어구상하기아이디어 구체화해결책 선택하기새들을 구하기 위한 방음벽도 입인사한 후에 지난 차시 수업내용 복습 후 방음벽 관련 이론 설명하기과학학 습활 동마무리배운 내용을 복습하고 조별 역할 분담 및 준비물 확인 후 마무리 인사하기3설계하기조별발표토의하기마무리하기창의적인 방음벽제작도 입인사한 후에 지난 차시 수업내용 복습 후 조별 자리배치 및준비물 준비 상태 확인하기과학학 습활 동마무리조별 발표 내용을 기반으로 상호 피드백 과정을 거친 후에가장 우수한 조 선정하기전반적인 1,2,3 차시의 수업내용 복습 후 마무리 인사하기1. 주제 개요1-1-1최근 우리 주위에서는 도로변에 지어지는 아파트가 늘어남에 따라 소음으로 인한 피해를 막기 위해 높은 방음벽 설치가 급증하고 있는 추세이다. 하지만 이 방음벽으로 인해 생태계에서는 또 다른 피해가 발생하고 있다. 바로 방음벽으로 인한 새들의 피해이다. 방음벽에 부딪혀 죽는 새들이 늘어남에 따라 여러 가지 방안이 제시되고 있지만 아직 뚜렷한 해결책은 없는 현실이다. 따라서 이번 수업을 통해서 학생들이 생태계의 여러 이론을 이해하고 방음벽으로 인한 새들의 죽음을 막을 수 있는 다양한 아이디어를 제시하고 공유해본다. 마지막 시간에는 직접 조별로 제시한 방음벽을 제작하여 서로의 생각을 발표를 통해 공유하고 피드백을 통해 평가해본다.2. 학습 목표1중학교 1학년 과학 교과목 중 ‘생태계 먹이사슬과 창의적 방음벽 제작하기’를 주제로 한 프로그램의 학습목표는 다음과 같다.구 분학습 목표관련차시내용 목표? 동영상 시청하며 문제 상황 제시한 후 생태계 관련 이론을 통해 동물의 먹이사슬에 대해 설명할 수 있다.1? 창의적인 방음벽 제작을 위한 아이디어를 생각해보고 개별로 발표한다.? 개별로 발표한 후에는 조를 구성하여 역할 분담을 하고 조별로 아이디어를 회의한다.2? 지난 차시에 고안해낸 아이디어를 바탕으로 직접 방음벽 제작해보고 조별로 발표한 후 상호간 피드백을 통해 아이디어을 공유한다.3과정 목표? 모둠 협동학습을 통해 서로 배려하고 협력하는 태도를 가진다.? 성공의 경험을 공유하여 긍정적인 상호작용을 가진다.전차시학습내용(1차시)31차시1. 뉴스를 시청하고 방음벽에 큰 독수리 스티커를 붙이는이유에 대해 생각해보기.2. 생태계의 먹이사슬에 대한 이론 이해하기.들어가기1들어가기뉴스를 시청하고 활동지의 질문에 대해 발표해보자.지금도 방음벽에 부딪혀 죽어가는 새들, 그 이유를 알아보자.영상 : https://www.youtube.com/watch?v=vmDTYB86HI4? 뉴스를 보고 느낀 점은 무엇인가요?? 새들이 방음벽에 부딪혀 죽는 문제 상황을 해결하기 위해 동영상 속에서는 큰 독수리스티커를 붙이는 방법이 나왔다. 우리는 왜 이런 해결 방법을 생각했을까요?? 뉴스를 보고 우리는 어떤 노력을 해야 할까요?2먹이사슬[그림] 먹이사슬 관계도먹이 사슬은 자연의 생물과 생물 사이의 먹고 먹히는 관계가 마치 사슬처럼 연결되어 있는 것을 말해요. 여러 먹이 사슬이 서로 얽혀 그물처럼 보이는 것은 먹이 그물이라고 해요.먹이 사슬은 생산자, 1차 소비자, 2차 소비자, 3차 소비자 등의 순서로 연결돼요. 예를 들어, '꽃, 나비, 참새', '꽃, 나비, 사마귀, 참새' 등으로 연결할 수 있어요. 생태계에서 생물 요소들은 서로 영향을 주고받아요. 생산자의 수가 늘어나면 소비자의 수가 늘어나는 현상 등이 수시로 일어나는 것을 볼 수 있어요.다른 시각으로 보면 먹이 사슬은 에너지가 흘러가는 방향이에요. 생태계에서 에너지의 근원은 태양 에너지이며, 에너지는 순환하지 않고 먹이 사슬을 따라 한 방향으로 흘러요. 상위 단계로 올라갈수록 에너지양은 감소하지만, 에너지 효율은 증가하는 경향이 있어요.학습내용(2차시)32차시1. 소음의 피해를 막기 위해 방음벽을 설치하는 이유를 알아보자.2. 새들의 피해를 줄이기 위한 창의적인 방음벽은 어떤 것들이 있을지 생각해보자.들어가기1방음벽의 원리 이해하기[사진] 우리 주변에서 볼 수 있는 다양한 방음벽학습내용(3차시)33차시1.조별로 직접 창의적인 방음벽을 제작해보자.2. 방음벽을 제작한 후에 발표를 통해 아이디어를 공유해보자.들어가기14생각열기OO의 일기을씨년스럽게 비가 내리는 도로 위, 버스기사의 거친 기어 조작이 고요한 적막을 가르며 버스는 굼벵이처럼 가다 서다를 반복한다. 승객들은 답답한 교통 체증에 아침에 먹은 찰밥이 가슴에 턱 막히는 심정이다. 무의미한 기어와의 밀고 당기기에 지친 기사도 핸들위에 가볍게 머리를 딛는다. 올림픽 경기 관람을 위해 대구에서 달려온 지 어언 6시간째, 허벅지와 허리의 끈기는 진작에 힘을 풀어버린지 오래다. 불현 듯 기사의 건강이 걱정되며 되짚어갈 이 도로가 눈 앞에 어른거린다. 갓길로 아슬아슬 지나가는 구급차와 견인차가 내뿜는 요란한 경보음에 내 마음도 심란하다.현기의 일기를 보고 아래 질문에 대해 모둠원과 토의해보자.
NCS 기반 교육과정의 문제점과 해결방안I. 서론기존 교육과정을 통해 교육을 받은 학생들이 특성화고등학교 졸업 이후 취업을 했지만 현장에서는 다시 재교육시켜야 하는 일이 다반사였다. 그로 인해 경제적, 시간적 손실이 컸고 이전 정부에서는 이러한 문제점들을 해결하는 취지에서 “스펙보다는 실력과 능력이 존중받는 사회 구현”을 핵심 국정 과제로 선정하고 산업현장에서 요구되는 지식, 기술, 태도 등의 직무능력과 현장실무에 필요하고 적용할 수 있는 직업훈련을 구체화하였다. 정부에서는 2002년부터 노동부와 한국산업인력공단과 교육부, 한국직업능력개발원 등 정부출연기관과 산업별인적자원협의체(SC:Sector Council)를 통해서 국가직무능력표준(NCS)를 개발하고 교육기관과 직업훈련기관에 운영하도록 했다. 이를 토대로, 국가직무능력표준(National Competency Standards)을 기반으로한 교육과정을 도입하게 되었고, 사업의 목적인 산업체와 전문대학 간의 인력양성이 일치하지 않는 문제를 해소하는 현장중심의 교육체제로 개편하도록 규정하였다. NCS 기반 교육과정은 산업 현장의 직무 중심으로 구성되어 현실적인 실행 가능성에 초점을 두고 있기 때문에 산업현장의 요구와 변화에 유연하게 대응할 수 있고, 직무 중심의 교육과정으로 자격과 밀착된 연계성을 지니고 있다는 점이 부각되고 있다.그러나 학벌이 아닌 능력 중심 사회를 만들겠다는 좋은 취지로 도입된 정책이지만, 과연 우리가 기대하듯 사회를 변화시킬 비전을 실현하는 핵심적인 도구로 작용할 수 있을까?이에 대해 교육적인 측면과 실천적인 측면의 문제점으로 구분하여 이를 토대로 본론에서 자세히 검토하고자 한다.II. 본론1. NCS에 대한 교원들의 저조한 인식 및 이해교사가 학교 현장에서 NCS를 적용하기 위해서는 NCS에 대해 완벽한 이해가 바탕이 되어야 한다. 조사 결과 NCS 자체에 대한 인지도는 높은 수준을 보였으나 NCS 학습모듈에 대한 인지도와 NCS 중심 교육과정에 대한 인지도는 보통 수준에 그쳤다. 이는 교원들의 인식 및 이해수준교사들이 NCS 관련 연수를 받았음에도 불구하고 이와 같은 결과가 나온 것은 현재의 연수 내용이 교사가 NCS 학습 모듈을 이해하는데 큰 기여를 하지 못한다고 볼 수 있다. 교사들이 지적한 NCS 관련 교원 연수의 문제점은 크게 두 가지로 나눠볼 수 있다.가. 연수원 초빙 강사 관련 문제현재 연수원에서 NCS 관련 교육을 실시할 때, 초빙되는 강사는 현장 경험이 부족한 시·도 교육청 장학사와 국가기관 연구원이 주류를 이룬다. 현장 경험이 부족하기 때문에 대부분 이론적인 부분을 가르치는 선에서 교육이 이루어진다. 단순 이론적인 부분에만 치중하다 보니 교사들이 배운 내용을 학교 현장에 적용시키기는 더욱 어렵게만 느껴진다. NCS 관련 연수 강사의 문제점나. 수업 방식의 문제NCS 도입 취지는 현장에서 필요한 기술이나 태도, 여러 실무 능력을 미리 준비해 취업 이후에 곧바로 그 능력을 적용시키기 위함이었다. 하지만 학생들을 가르치는 교사는 오히려 실무 능력을 기를 수 없는 강의식 수업을 주로 받고 있었다. NCS 관련 연수 수업 방식의 문제점이렇듯 NCS 기반 교육과정을 현장에 적용하는 실무자인 교사가 NCS 기반 교육과정에 대한 확실한 이해가 뒤따르지 않는 상태에서는 학생들에게 바람직한 결과를 기대하기는 힘들 것이다.2. 관련 기관의 역량 부족NCS는 산업현장의 요구를 반영하여 개발되기 때문에, 이것을 바탕으로 한 학습 모듈과 현장성을 확보하는 것이 가장 중요하다. 하지만 NCS의 개발부터 활용까지 광범위하게 관여하는 산업별인적자원협의체(SC)가 해외 선진국처럼 주도하여 NCS를 개발하고 관리할 수 있는 역량이 부족한 상태이다. 특히, 산업별인적자원협의체(SC)는 전공 분야에 대한 NCS를 작성할 수는 있지만, NCS 학습모듈을 활용한 개별 교육기관 교육과정 개발과 현장실무에 대한 강의, 성과 평가 등의 핵심적인 역할을 감당하기엔 인력과 조직 등에 한계가 있는 것으로 나타나 이에 대한 재검토 및 역할 제고방안이 필요한 상황이다.한국에서 N한 해외에서는 이미 산업에 필요한 인력을 양성하기 위해 국가직무능력표준을 시행해 왔다. 해외 선진국에서는 국가직무능력개발이 취업 준비생들과 기업 인사 담당자들 모두에게 좋은 평가를 받고 있는데 그 이유는 다음과 같다.가. 강력한 정부 주도로 이루어지는 국가직무능력개발영국은 자격 및 표준 업무를 총괄하는 독립적인 행정기관인 OFQUAL과 산업혁신기술부(DBIS)에서 주관 업무를 하며, 영국고용기능위원회(UKCES)에서 인가 및 지원업무로 질 관리를 담당하고 있다. 호주의 경우 국가품질위원회(NQF)에서, 호주 전역에 걸쳐 직업교육훈련의 질 제고를 지원하고 감독함과 동시에, 국가 차원의 일관성을 보장하는 역할을 하면서 훈련패키지의 승인 및 품질을 관리하고 있다. 우리나라의 경우 산업인력공단이 국가직무능력표준개발을, 한국직업능력개발원이 표준연구를 담당하고, 질 관리측면에서 고용노동부 주관으로 공단의 컨설팅을 통해 SC에서 개발하여 질 관리에 노력하고 있으나 미흡한 실정이다.나. 자격정책 기반마련 및 인프라 구축 시, 산업계 협력이 기초 형성영국이나 호주의 경우 자격제도 관리운영에서 민간이 주가 되어 표준과 자격을 만들어 시행하고 발급이 이루어지고 있으며, 정부는 민간의 협력을 얻어 틀을 만드는 역할을 하고 있다. 우리나라는 아직 국가직무능력표준의 개발 및 활용의 초기 단계로 산업계의 역할과 역량 강화를 위한 정부 차원의 지원체계가 필요한 상황이다.이러한 여러 문제점들에 대한 해결책으로 다음과 같이 제안하는 바이다.첫 번째, 연수원 초빙 강사는 현장 경험이 풍부한 교사가 중심이 되어야 한다. 현장 경험이 풍부한 교사가 가르쳐야만 교사의 고충을 공감할 수 있고 이론적인 해결책이 아닌 현실적인 해결책도 같이 고민하고 조언해 줄 수 있다. 하지만 아직 NCS가 학교에 도입된 시간이 그리 길지 않기 때문에 아무리 현장 경험이 풍부한 교사라 할지라도 일반 교과처럼 20년 이상의 경험을 가진 숙련된 교사를 기대하기는 힘들다. 현재 시행 중인 수석교사제를 NCS에도 적용한다면 당것이라 생각한다. 수석교사들을 양성하면 해당 교사들이 연수원에서 교육을 담당하며 현재 연수원의 문제점을 개선시킬 수 있고, 더 나아가 NCS 학습 모듈을 연구, 개발할 때에도 참여해 현장의 목소리를 대변할 수도 있게 된다. 당연히 교육부에서는 수석교사에게 다양한 지원을 해줘야 한다. 현재 시행중인 수석교사제는 상당부분의 수업시간 감축과 소정의 연구비 지원 등을 통해 수석교사가 본연의 임무에 충실할 수 있도록 지원하고 있다. NCS 학습 모듈 수석교사가 양성된다면 다양한 현장 경험을 위한 출장비 및 연구비 지원과 산업 시찰 프로그램 제공, 일반 교사를 대상으로 한 순회 강연 기회 제공 등을 지원해줘야 한다. 대신 해당 교사도 꾸준한 NCS 기반 수업을 병행하여 결국은 모든 내용이 이론적인 것에서 그치는 것이 아니라 수업에서 녹여내 그 내용이 학생에게 효율적으로 전달되어야 함을 잊지 말아야 할 것이다.두 번째로는, 수업 방식의 문제 해결이 좋은 방안이 될 것이다. 현재 대부분이 강의식 이론 수업이 주를 이루고 있는데 이는 NCS 학습 모듈을 이해하는데 최적의 수업 방식은 아니다. 물론 신규 교원 대상으로 수업이 진행될 때 강의식 이론 수업이 어느 정도 필요하겠으나 이미 NCS에 대해 이해하고 있는 교사들을 대상으로는 바람직하지 않은 수업 방식이다. 앉아서 배우는 강의식 수업에서 벗어나 직접 교사가 현장을 견학, 시찰할 수 있도록 체계적인 인프라를 구축해야한다. 각 시/도 교육청에는 해당 지역의 기업들과 협약을 맺고 하·동계 방학동안 교사들의 산업 시찰을 적극 지원해야한다. 이 과정에서 교사들도 단순히 형식적인 시찰이 아니라 체계적인 피드백 과정을 통해 학교나 해당 지역 교육청에 보고해야 한다. 단순히 눈으로 보고 오는 것에 그치는 것이 아니라 결과 보고서를 작성해 기업의 특징부터 NCS 기반 학습을 통해 학생이 잘 적응할 수 있는지, 부족한 내용은 없는지, 더 나아가서는 현장 시장의 동향은 어떠한지 등을 분석해야 한다. 교사가 책임감을 가지고 노력해야 좋은 수업을필요하다. 영국과 호주의 선례를 보면 산업부문별 대표기구가 중심이 되어 국가직무능력표준을 개발·관리하고 있으며, 이를 정부에서 체계적으로 지원하고 있다. 그러나 우리나라의 대표기구인 인적자원개발협의회(SC)에게는 여러 가지 한계점이 있다. 현재 우리나라의 산업부문별 인적자원개발협의체의 구성은 산업 규모를 중심으로 관련 협회 내 일부 조직으로 되어있고, 협의체의 수행기능도 각 부문별 교육훈련을 제한적으로 실시하고 있다. 그러나 직업적 특성을 위해 표준을 설정할 때는, 사업주 그리고 그 직업에 밀접하게 관련된 직업 협회나 노동 단체 등의 참여를 적극적으로 유인할 필요가 있다. 따라서 산업부문별 인력수급과 교육훈련에 관한 수요 분석, 직무능력표준의 개발 및 교육훈련 프로그램의 개발 등을 원활히 수행하기 위해서는 지금과 같은 워킹그룹 형태로 구성 중인 국가직무능력표준 개발 조직을 정비하여 독립적인 협의체로 재구성되도록 정부의 체계적인 계획과 지원이 필요하다.III. 결론오래전부터 NCS가 계획되어 연구, 개발되었지만 학교에 자리 잡은 지는 오래되지 않았다. 그렇기 때문에 NCS 학습 모듈에 능숙한 교사 또한 많지 않은 것이 사실이다. NCS 기반 학습에 능숙한 교사를 양성하기 위해서는 좋은 내용을 가진 연수를 제공하는 것이 우선시 되어야 할 것이다. 현재 연수원 교육시 가장 문제가 되고 있는 연수원 초빙 강사의 문제는 형식적인 이론, 행정 전문가인 장학사나 연구원보다는 현장을 잘 이해하는 경험이 풍부한 현직 교사를 중심으로, 내용의 중요도와는 무관한 일률적인 교육 시간 배분은 교사의 요구를 반영한 중요도에 따른 교육 시간의 배분, 절대적인 연수 시간의 확대를 통해, 마지막으로 강의식 이론 위주의 연수 수업 방식은 해당 시/도 교육청과 기업의 협약을 통한 적극적 지원으로 어느 정도 해결할 수 있을 것이다. 이러한 문제점들이 수정, 보완되어 교사들이 NCS 기반 학습에 대한 양질의 교육을 받을 수 있다면 NCS 기반 학습이 학교 현장에도 좀 더 안정적으로 자리 잡을 수 이다.