평가대상 평가 항목
5) 외연기관 가) 증기기관
왼쪽으로 흡입 오른쪽으로 흡입
원리 보일러에서 발생시킨 고온․고압의 증기로 피스톤을 왕복 운동 시키기 고, 이것을 크랭크축에 의하여 회전운동으로 바꾸어 동력을 얻는 기관
특징
① 구조가 간단하고 취급이 쉽다.
② 시동 시 회전력이 크고 역회전도 가능하다.
③ 열효율이 낮고 회전 속도가 느리고, 소형 경량화가 어렵다.
나) 증기터빈
원리 날개차에 부착되어 있는 많은 날개에 고온, 고압의 수증기를 충돌시켜 회전력을 얻는 기관
특징 ① 열효율이 좋고 큰 출력을 낼 수 있다.
② 화력발전소나 선박의 동력원으로 널리 쓰인다.
미니카의 심장! 블랙모터의 베일을 벗겨라!
(모터의 원리)
5차시
고등학교
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[교사용]
5. 5. 5. 미니카의 심장! 블랙모터의 베일을 벗겨라!
STEAM지도안 고등학교
Ⅰ
STEAM 열기
하이브리드 자동차는 기존의 자동차 엔진과 전기를 동력으로 하는 모터를 가변적으로 사용하 는 자동차이다. 따라서 이번 시간에는 모터의 원리와 기능을 이해하고 더 좋은 조건으로 주행 하기 위한 모터의 조건을 적용할 수 있는 능력을 갖추도록 한다.
Ⅱ
교육과정 분석
교육 과정 학
년 과목 소단원 영역 내용요소 활동적용 예
2009 물리Ⅰ 전자기장 전자기장 유도전류와
패러데이 법칙
l 자기장 내에서 전동기가 회전하는 원 리를 이용하여 출력이 높은 모터를 만 들기 위한 다양한 방안을 고안해 보자.
2009 기술 전기 전자의 이용 전기의 이용 모터의 원리
l 전기를 통해 회전력을 얻는 모터에 대 해 살펴보고, 그것이 동력원으로의 어 디에 사용되는지를 알아보자.
Ⅲ
본시 STEAM 수업 구성 및 준비물
<구성>
상황 제시 ▶
내용 융합
▶ 평가/보상
창의적 설계 감성적 체험
n 늘 경주대회에서 1 등을 하던 미니카를 분해하고 그 속에 있 는 블랙모터의 특별 함을 발견
n 모터의 원리를 이해 하고 간이 모터 제작 활동을 통해 하이브 리드 자동차의 모터 를 개선할 수 있는 방안을 탐색
n 간이 모터를 직접 제 작해 봄으로써 모터 의 원리를 직접 경험 적 이해
n 하이브리드 자동차 모터를 제안하고 광 고를 직접 제작하며 타인을 설득하는 대 화법을 경험
n 스스로 학습한 이론 적 원리를 실험해 보 고 하이브리드 자동 차의 모터가 갖출 조 건을 스스로 정리해 봄
n (평가) 체크리스트 평가
n (보상) 모둠 및 개인 별 누적 보상
새로운 문제에 도전
<준비물>
활동순서 활동명 준비물
1 나만의 간이 전동기 만들기 가위(보통 1개), 자(30cm 1개), 펜치(6인치 1 개), 에나멜선(6mm 1.5m), 클립(2개), 전기테 이프(10cm), 하드보드지(5cm*10cm), 송곳(보 통 1개), 자석(동전형), 건전지(1.5V 1개) , 네 오디뮴자석, 칼, 연필 등
2 하이브리드 자동차의 모터는 어떻게 만들어야 할까?
Ⅳ
STEAM 체크리스트
구분 요소 세부 설명
목적 융합인재 양성
Ÿ (창의)모터의 원리를 이해하고 강력한 모터 제안 Ÿ (소통)새로운 모터의 광고를 통한 서로의 의견교환 Ÿ (융합)모터의 과학적 원리와 공학적 원리의 융합 Ÿ (배려)역할분담과 협동을 통한 서로에 대한 배려
개념
학생흥미 증진 Ÿ 강력한 미니카를 만들기 위한 모터의 조건 탐색
실생활 연계 Ÿ 생활주변 모터의 활용 예를 통해 실생활 속 필요성 인식 융합적 사고력 배양 Ÿ 모터의 과학적 원리와 공학적, 구조적 원리를 탐색해 봄
교육 활동 준거
상황 상황 제시 Ÿ 강력한 미니카의 비밀을 파헤치는 과정에서 모터의 원리를 탐색 하는 상황제시
자기 문제화 Ÿ 강력한 모터를 만들어 최고의 미니카를 만들기 내용
통합 내용통합 Ÿ 모터의 원리와 실제 모터 제작을 통한 공학적 원리 통합
창의적 설계
자기주도적 학습 Ÿ 모터의 전자기력을 높일 수 있는 방안을 스스로 고안 문제발견 및 정의 Ÿ 모터의 구조를 통해 전자기력을 높이기 위한 방안을 제안
아이디어 발현 Ÿ 하이브리드 자동차의 모터가 갖추어야 할 조건을 학생들 스스로 탐색
학습 방법 Ÿ 자료조사, 분석, 토의를 통하여 하이브리드 자동차의 모터가 갖 추어야 할 조건 탐색의 기회 제공
과정, 활동 중심 Ÿ 모둠원이 각자의 역할에 충실하며 함께 강력한 모터를 제작해 가는 과정을 계획, 평가하는 기회 제공
다양한 산출물 Ÿ 간이 모터와 모둠별로 하이브리드 자동차 모터의 기능 제안 및 광고 제작
협력 학습 Ÿ 역할 분담과 토의를 통한 의사소통과 협력학습 제고
감성적 체험
몰입 Ÿ 자신의 필요에 맞는 하이브리드 자동차 모터 설계 과정을 통한 몰입
Hands-on Ÿ 하이브리드 자동차를 위한 모터가 갖추어야 하는 조건을 스스로 탐색 및 모둠원들 간에 광고를 제작하는 경험을 통한 직접적 체험 성취의 경험 Ÿ 간이 모터의 제작을 통해 자신이 만든 모터의 성능을 경험함으
로써 성취감 경험
배려 Ÿ 모둠별 하이브리드 자동차 모터의 조건을 제안하고 광고를 제작 하여 발표회를 통해 다른 모둠의 의견을 존중하고 이해하는 경험 새로운 도전 Ÿ 읽기자료를 통해 전자기 유도와 관련된 다양한 주변의 활용 예
를 이해하고 관련된 진로탐색 자기 평가
Ÿ 체크리스트를 통해 간이모터 제작과 하이브리드 자동차 모터의 조건 제안 및 광고 프레젠테이션 활동에서 자신의 활동을 체크 하는 기회 제공
보상 내재적/외재적 보상 Ÿ 하이브리드 자동차 모터의 조건 제안 및 광고 프레젠테이션 기 회를 제공하고 동료평가 및 교사평정을 통해 보상 제공
Ⅴ
본시 수업과정안
차시 학습목표
1. 모터의 구조와 기능에 대하여 알 수 있다.
2. 간이 모터를 제작하고 전자기유도, 공학적 설계의 관점에서 성능을 개선 할 수 있다.
수업 단계 소요 시간
교수 학습 내용
수업 자료
수업 활동 감성적 체험
상황
제시 5분
¡ 동기유발
-강력한 미니카의 블랙모터를 분해해보는 경험을 통해 모터의 회 전력을 높일 수 있는 방안에 대해 탐색해 본다.
¡ 학습목표 제시
-모터의 원리를 이해하고 모터의 성능에 영향을 주는 요소들을 설명 할 수 있다.
-간이 모터를 제작하고 전자기유도, 공학적 설계의 관점에서 성능 을 개선 할 수 있다.
창의 적설 계
문제 인식 10분
¡ 활동 1: 생활 주변 모터의 활용 예 찾기
-생활 주변에서 사용되고 있는 모터의 종류와 예를 찾아 자료조사 하기
해결 방안 계획
5분
¡ 활동 2: 모터의 원리 탐색 1) 모터의 정의
2) 모터의 원리 이해하기
3) 모터의 성능에 영향을 주는 요소 찾기
해결 방안 실행
20분
¡ 활동 3: 간이 모터 만들기 1) 재료준비
2) 제작하기
3) 간이 모터 성능 개선하기
¡ 활동 4: 하이브리드 자동차의 모터는 어떻게 만들어야 할까?
1) 하이브리드 자동차에서 모터의 조건은?
2) 자신이 생각하는 하이브리드 자동차의 모터는?
¡ 활동 5: 하이브리드 자동차 모터 광고 제작하기
-모둠원들과 토론한 하이브리드 자동차 모터를 제안하기 위한 광 고방법을 토론하고 광고 제작하기
지식
산출 5분 ¡ 모터의 정의와 원리에 대한 이해를 지식으로 산출
¡ 하이브리드 자동차에서 모터의 역할과 조건에 대한 지식을 산출
평가/보상 5분
¡ 소통
- 하이브리드 자동차 모터 광고 프레젠테이션을 통해 서로의 의견을 교환
¡ 자아효능감
Ⅵ
50분 1차시로 압축수업을 위한 안내
본 차시는 하이브리드 자동차에 탑재되어 있는 모터의 원리와 역할을 알아보기 위한 활동으로 구성되어 있습니다. 생활속에서 사용되는 모터의 예를 알아보고, 간이 모터를 제작하는 활동을 통하여 모터의 원리를 파악할 수 있는 기회를 제 공합니다. 그리고 하이브리드 자동차에 사용되는 모터의 조건을 파악하고 그것을 광고로 만드는 활동을 하게 됩니다. 이러한 활동이 마무리 된 후 하이브리드 자 동차 모터를 광고하는 광고전시회를 통해 상호 평가를 하는 기회를 가지게 됩니 다. 이러한 모든 활동이 수업시간에 진행이 되는 것이 가장 효과적이나 그렇지 못한 경우 ‘생활속 모터의 사용 예’는 사전 조사활동으로 학생들에게 안내장을 제시하고, 본 차시에서는 ‘나만의 간이 모터 만들기’ 활동을 수행합니다. ‘하이브 리드 모터 광고 만들기’는 과제로 제시하고, 팀별지도를 하며 제작과정 포트폴리 오를 제출 받습니다. 수합된 포트폴리오 전시를 통하여 ‘하이브리드 모터 광고전’
을 실시하게 된다면 효율적인 수업이 될 수 있습니다.
학습목표
-모터의 원리와 기능을 이해하고, 하이브리드 자동차를 위한 강력한 모터를 제작 할 수 있는 방안을 제안한다.
상황제시
요즘 나의 최고 관심사는 산타 할아버지 배 미니카 경주대회!!
다음 주에 있을 미니카 경주대회 때문 에, 요즘 문방구 앞에 있는 미니카 트랙 은 자신의 미니카를 시험하려는 아이들로 늘 만원입니다. 오늘은 과연 00이를 제쳐 최고의 자리에 설 수 있을까요? 늘 그런 기대로 미니카를 돌려보지만, 번번이 1등 은 00이 차지입니다. 과연 매번 00이만 1 등을 하는 이유는 무얼까요? 그러던 어느 날, 드디어 나에게도 행운의 여신이 찾아 왔습니다. 00이의 미니카가 속력이 너무 빨라 트랙을 이탈하고 만 것입니다. 덕분에 제가 1등을 하게 됐지요. 그런 데 진짜 행운은 바로 이것입니다. 안타깝게도 이탈의 충격으로 00이의 미 니카는 고장이 나서 버려졌습니다. 평소 00이 미니카는 왜 그렇게 빠른지 궁금해 하던 저는 쓰레기통을 뒤져 00의 미니카를 집으로 가져와 분해해 보았습니다. 외관이나 바퀴는 붕붕이와 크게 다를 바 없어 보였는데……
그런데 껍질을 벗기는 순간 00이 미니카의 모터 색깔이 붕붕이와는 다른 검정색이 아닌가! 전 조심스럽게 모터의 껍데기마저 열어 보았는데……
과연 블랙 모터는 내 붕붕이의 모터와 어떤 차이가 있을까요?
그럼 지금부터 미니카의 심장 모터의 출력은 무엇에 의해 좌우되는지 모
Ⅶ