Ⅶ
평가와 보상
1) 내용융합
- 장난감 자동차를 움직이게 하는 힘을 분석하여 두 개의 힘을 합치면 어떻게 될지 예상하여 장난감 하이브리드 자동차를 상상할 수 있는지 평가한다.
※ 일 : 물체에 외부 힘이 작용하여 그것이 힘의 방향으로 움직일 때, 외부의 힘이 물체에 일을 했다라고 표현함.
W = F·s
일의 단위 MKS단위 : 1J = 1N×1m
※ 일률 : 일의 능률, 1초 동안에 1J의 일을 할 때의 일의 능률 W(와트) = 1J/1s = 1J/s, 1W·h = 3600J, 1kcal = 4.18J×103
■ 에너지와 에너지원 1) 에너지와 에너지원
① 에너지 : 일을 할 수 있는 능력
② 에너지원 : 에너지를 가진 물질이나 자연 현상
■ 에너지의 형태 1) 에너지의 형태
에너지는 여러 가지 형태로 존재한다. 운동하는 물체가 지니는 운동에너 지, 뜨거운 증기나 연소된 석유가 지니는 열 에너지, 핵이 가진 핵에너지, 발전기를 돌려 가정에 공급되는 전기에너지, 태양에서 오는 태양에너지 등 이 그것입니다. 에너지는 일반적으로 다음과 같은 특징을 갖고 있습니다.
첫째, 에너지의 크기는 실현된 또는 해 준 일의 양으로 잴 수 있다.
둘째, 에너지의 형태는 바뀔 수 있다.
셋째, 에너지 전환에 있어서는 어떤 장치가 필요하다.
넷째, 사용된 에너지가 모두 인간에게 유용한 일로 바뀌지는 않는다.
교사용 참고자료
① 역학적 에너지 : 물체의 운동에너지와 위치에너지
② 열에너지 : 온도 차이가 있는 두 물체, 즉 고온에서 저온으로 전달되 는 에너지
③ 빛에너지 : 태양이나 고온의 물질에서 방출되는 전자기파의 한 형태 ④ 화학 에너지 : 물질을 구성하고 있는 분자 내 원자 간의 결합 에너지
및 위치 에너지
⑤ 전기 에너지 : 도선에 전류가 흐를 때 생기는 에너지, 운반과 변환에 용이함
⑥ 원자력 에너지 : 원자의 핵이 융합하거나 분열할 때 방출되는 에너지
■ 에너지 변환
① 의미 : 에너지의 형태를 바꾸어 주는 것
② 이유 : 에너지는 본질적으로 서로 같지만 효율적으로 사용하기 위해
■ 에너지 효율
에너지 효율이란 에너지 전환 장치에서 투입한 에너지의 양에 대하여 얻 은 일의 양의 비율을 나타내는 것으로 에너지 전환 장치의 특성에 따라 그 값이 서로 다르기도 하고, 전환 장치의 기술적 개선에 의하여 그 효율 을 향상시킬 수도 있습니다. 그러나 효율이 100%인 에너지 전환 장치를 제작하는 일은 불가능합니다. 그 이유는 에너지 전환 과정에서 에너지는 최종적으로 열로 변하여 주변으로 흩어지려고 하기 때문입니다.
① 효율 100%는 없다.
② 에너지 효율 = 산출된 에너지
투입된 에너지 ×100( %)
■ 하이브리드 자동차의 구조와 에너지 변환
하이브리드 자동차는 베터리, 연료 탱크, 발전기, 전기모터, 엔진, 변속기 등으로 구성되어 있습니다. 그리고 하이브리드 자동차는 내부에서 다양한 에너지의 변환이 일어납니다.
구조 투입 에너지 산출 에너지 기능 비고
연료 탱크
화학적
에너지 자동차의 연료 저장
엔진 열 에너지 기계적
에너지
연료를 연소시켜 동 력 발생
변속기 기계적
에너지
기계적 에너지
기어비를 조정하여 속도와 힘의 크기를 변화
발전기 기계적
에너지 전기 에너지 운동 에너지를 전기
에너지로 저장한다. 충전중일 때
배터리 전기 에너지
브레이크나 발전기 에서 생산된 에너지 를 저장
전기
모터 전기 에너지 기계적 에너지
전기 에너지를 동력 으로 변환
방전 중일 때
나만의 하이브리드 자동차 만들기
(하이브리드 자동차 제작)
4,5차시
초등 3,4학년
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[교사용]
교육 과정
학
년 과목 소단원 영역 내용요소 활동적용 예
2007
3,4 미술 10.디자인과
생활(8~10/10)
움직이는 놀잇감 만들기
하이브리드
자동차 만들기 l 장난감 자동차의 동작 방법을 알아봅시 다.
l 나만의 하이브리드 자동차를 구상하고 제작하여 봅시다.
3 과학 3-1-2.자석의 성질(9/10)
자석의 성질을 이용한 장난감
만들기
하이브리드 자동차 만들기
2009
3,4 미술 표현 조형 요소와
원리
하이브리드 자동차
구상하기 l 제작한 하이브리드 자동차의 성능을 향 상시켜 봅시다.
3 과학 자석의 이용 자석의 성질
하이브리드 자동차 동작
방법
4,5. 나만의 하이브리드 자동차 만들기 4,5. 나만의 하이브리드 자동차 만들기 4,5. 나만의 하이브리드 자동차 만들기
STEAM지도안 초등 3,4학년 4,5차시
Ⅰ
STEAM 열기
이번 시간에는 자원고갈의 문제와 연관 지어 하이브리드 자동차의 필요성을 인식하도록 하였 다. 이를 위해 연료가 바닥난 산타의 비행기 추락에 관한 기사 자료를 통해 유사한 경험을 상 기하도록 유도하였으며, 또한 하이브리드 자동차의 구조와 장점을 살펴보고 장난감 자동차의 동작 방법을 알아보는 활동을 통해 나만의 하이브리드 자동차를 구상할 수 있도록 하였다. 이 를 바탕으로 나만의 하이브리드 자동차를 디자인하고 제작하여 경주를 한 뒤 제작한 하이브리 드 자동차의 성능을 향상시키기 위한 다양한 방법을 제안하도록 하였다.
Ⅱ
교육과정 분석
Ⅲ
본시 STEAM 수업 구성 및 준비물
<구성>
상황 제시 ▶ 내용 융합
▶ 평가/보상
창의적 설계 감성적 체험
n 연료가 바닥난 산타 의 비행기 추락에 관 한 기사 자료를 통해 유사한 경험 상기
n 하이브리드 자동차 구조 살펴보기 n 나만의 하이브리드
자동차 구상하기 n 나만의 하이브리드
자동차 만들기
n 제작한 하이브리드 자동차 경주하기 n 제작한 하이브리드
자동차 성능 향상 시 키기
n 나만의 하이브리드 자동차 제작과 경주 하기를 통해 성취 경 험
n (평가) 제작된 하이 브리드 자동차 평가 n (보상) 창의적 원리
적용에 대한 내재적 보상
새로운 문제에 도전
<준비물>
활동순서 활동명 준비물
1 하이브리드 자동차 살펴보기
나무 자동차 틀, 둥근 자석 2개, 막대, 풍선, 용수철, 고무줄, 프로펠러
2 나만의 하이브리드 자동차 구상 및 설 계하기
3 나만의 하이브리드 자동차 제작하기 4 하이브리드 자동차 경주 및 자동차 성
능 향상
Ⅳ
STEAM 체크리스트
구분 요소 세부 내용
목적 융합인재 양성
Ÿ (창의, 융합)장난감 자동차의 동작 방법, 재료의 특징, 하 이브리드 자동차의 장점을 융합하여 작품 제작
Ÿ (소통)토의 활동을 통한 활발한 소통의 기회 제공
Ÿ (배려)하이브리드 자동차 경주 및 자동차 성능 향상 의견듣기
개념
학생흥미 증진 Ÿ 연료가 바닥난 산타의 비행기 추락에 관한 상황 제시를 통해 흥미 유발
실생활 연계 Ÿ 제시된 상황과 비슷한 경험 상기
융합적 사고력 배양 Ÿ 창의적인 나만의 하이브리드 자동차 제작을 통한 융합적 사고
교육 활동 준거
상황 상황 제시 Ÿ 연료가 바닥난 산타의 비행기 추락에 관한 상황 제시 자기 문제화 Ÿ 상황 제시를 통해 사고 예방의 필요성 인식
내용
통합 내용통합 Ÿ 국어, 실과, 미술, 과학 교과 간 내용을 통합하여 제시
창의적 설계
자기주도적 학습 Ÿ 나만의 하이브리드 자동차를 디자인 및 제작하기 위한 아 이디어 제안
문제발견 및 정의 Ÿ 하이브리드 자동차의 구조를 이해하여 하이브리드 자동차 제작을 위한 문제 발견
아이디어 발현 Ÿ 하이브리드 자동차를 디자인 및 제작하기 위한 다양한 아 이디어 제안과 공유
학습 방법 Ÿ 나만의 하이브리드 자동차를 제작하기 위하여 학생 스스 로 디자인 및 구상
과정, 활동 중심 Ÿ 제작된 작품 평가보다 적용된 기능 및 아이디어 제안 과 정 강조
다양한 산출물 Ÿ 개인별 하이브리드 자동차 제작
협력 학습 Ÿ 나만의 하이브리드 자동차를 디자인 및 제작하며 다양한 아이디어를 발표하고 공유
감성적 체험
몰입 Ÿ 연료가 바닥난 산타의 비행기 추락에 관한 상황 제시를 통하여 동기 유발
Hands-on Ÿ 나만의 하이브리드 자동차 직접 제작
성취의 경험 Ÿ 학습자가 직접 나만의 하이브리드 자동차를 제작하며 성 취감과 지속적인 관심을 가질 수 있도록 유도
배려 Ÿ 다른 친구들의 아이디어를 경청하고 공유
새로운 도전 Ÿ 제작한 하이브리드 자동차의 성능 향상을 위한 개선점 제 안
자기 평가 Ÿ 제작된 하이브리드 자동차 경주 및 발표
보상 내재적/외재적 보상 Ÿ 나만의 하이브리드 자동차 제작을 통한 성취적 동기 부여
Ⅴ
본시 수업과정안
차시 학습목표
1. 하이브리드 자동차의 구조를 살펴보고 각 부분의 역할과 에너지원을 이해할 수 있다.
2. 주어진 재료를 이용하여 나만의 하이브리드 자동차를 구상 ․ 설계 ․ 제작할 수 있다.
3. 하이브리드 자동차를 제작하고 경주하는데 적극적으로 참여할 수 있다.
수업 단계 소요 시간
교수 학습 내용
수업 자료
수업 활동 감성적 체험
상황
제시 5분
¡ 동기유발
-연료가 바닥난 산타의 비행기 추락에 관한 기사 자료를 통해 유사한 경험 상기
몰입 기사자료
창의 적설 계
예술 적 발상
및 아이 디어 창안
20분
¡ 공부할 문제
-2개 이상의 에너지원을 이용하여 움직이는 장난감 하이브리드 자동차를 만들어 봅시다.
¡ 활동1 : 하이브리드 자동차 살펴보기
-하이브리드 자동차 구조, 에너지원, 각 부분의 기능 살펴보기 -하이브리드 자동차의 장점 살펴보기
¡ 활동2 : 나만의 하이브리드 자동차 구상 및 설계하기 -나만의 하이브리드 자동차 이름 짓기
-주어진 재료의 특징 살펴보기 -나만의 하이브리드 자동차 구상하기 -나만의 하이브리드 자동차 설계하기
내용융합 창의성
작품 산출 45분
¡ 활동3 : 나만의 하이브리드 자동차 제작하기 -다양한 동력장치 만들기
-주어진 재료를 최소화하여 제작하기 -속력과 움직이는 거리를 고려하여 제작하기
창의성
나무자동차 틀, 둥근 자석 2개, 막대, 풍선, 용수철, 고무줄,
프로펠러
감상/보상 15분
¡ 활동4 : 하이브리드 자동차 경주 및 자동차 성능 향상 -공정한 게임을 위해서 경기규칙 정하기
-추가로 개선해야 할 부분 찾고 개선 후 예상되는 점 알아보기
¡ 내용융합
-자동차의 동작방법, 하이브리드 자동차의 장점과 주어진 재료의 특징을 이 해하여 하이브리드 자동차를 제작하였는지 평가하도록 한다.