태양 전구

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어둠을 밝히는

페트병 태양 전구

관련교과 : 초등학교 6학년 | 에너지와 도구 과목 : 과학, 미술

주제 및 제작 의도

태양광 에너지 전환을 통한 태양 전구를 만들어 봄으로써 에너지의 소중함을 깨닫고, 빛을 얻을 수 없 는 위급한 상황에서 어둠을 밝힐 수 있는 대처 방안을 찾을 수 있도록 한다.

인공위성에서 찍은 지구의 밤 사진을 보면 어 떤 곳은 대낮처럼 환하고 어떤 곳은 아주 깜 깜하다. 깜깜한 곳은 아직도 전깃불이 부족한 곳이다. 인공 조명이 너무 지나쳐서 빛 공해 방지법까지 만들어야 하는 곳이 있는가 하면 전등조차 없어서 어둠 속에서 살고 있는 사람 들도 많다.

이러한 문제를 해결할 수 있는 방안으로 신재 생 에너지 중에서 태양의 빛에너지를 이용하 여 어둠을 밝힐 수 있는 태양 전구를 제작해 보고자 한다.

먼저 생활 속에서 쉽게 구할 수 있는 페트병, 세제 등을 이용하여 태양 전구를 직접 제작해 본다. 그 다음 태양 전지판과 파라볼라 반사 경을 이용하여 간단한 태양열 전구를 만들어 보고 조도량을 비교해 보는 활동을 한다.

이러한 활동을 통해 어둠을 밝힐 수 있는 조 명 기구를 제작해 보며 성취감을 얻을 수 있 도록 한다.

에너지 전환의 원리, 신재생 에너지의 종류 알기

페트병과 전지판을 활용한 어둠을 밝히는 태양 전구 만들기

태양광을 이용하여 어둠을 밝힐 수 있는 주변의 재료를 탐색하고 설계하기 태양 전지를 얻을 수 있는 조도량 비교하기

STEAM

과목

요소

학습 목표

• 태양광 에너지를 전환하는 예를 설명할 수 있다.

• 태양광 에너지를 이용한 태양 전구를 고안할 수 있다.

• 신재생 에너지의 필요성을 깨달아 태양 전구를 제작할 수 있다.

내용 목표

STEAM 단계 요소

상황 제시

Step1 • 전기가 없는 곳에서 어떻게 빛을 얻을 수 있을까?

• 태양의 빛에너지를 이용하여 어떻게 생존을 위한 빛을 만들 수 있을까?

창의적 설계

Step2 • 빛에너지를 생각하며 페트병 태양 전구를 창의적으로 만들기

• 태양 전지판을 활용한 태양 전구 만들기

감성적 체험

Step3 • 빛이 들어오지 않는 곳에서 태양 전구를 밝혀보고 조도량 비교해 보기

• 어둠을 이겨내는 태양 전구를 만들어 성공감 갖기

• 태양 전구 제작을 통해 에너지의 소중함을 깨달아 생활 속에서 에너지 절약을 실 천하려는 마음을 가진다.

• 전기를 쉽게 구할 수 없는 사람들의 어려움을 공감하고, 이를 해결할 수 있는 방 법을 찾는다.

과정 목표

교육 과정

수업 단계 과목 단원 단원 학습 목표 STEAM 성취 목표/STEAM 요소

1 ~ 3차시

과학 에너지와 도구

• 위치 에너지, 운동 에너 지, 열에너지, 전기 에 너지를 알고, 에너지가 일을 할 수 있는 원천임 을 안다.

• 에너지가 전환되는 예 를 일상생활에서 찾아 그 과정을 설명할 수 있다.

태양의 빛에너지를 전환하는 예를 설명하기 신재생 에너지의 필요성을 깨달아 페트병 태양 전구를 제작하기

미술 만들기 세상

체계적인 발상을 통해 주 제를 발전시키며 표현할 수 있다.

태양의 빛에너지를 이용한 나만의 태양 전구를 고안하기

평가 계획

연번 평가 기준 방법

1 에너지 전환의 원리를 이해하고 태양 전구를 만드는 방법을 이해하는가? 지필 평가 2 생활 속 재료를 활용하여 페트병 태양 전구를 창의적으로 만드는가? 수행 평가 3 흥미를 가지고 태양 전구 만들기 문제 해결에 끝까지 참여하는가? 관찰 평가

4 친구들과 협력하여 적극적으로 태양 전구를 만드는가? 관찰 평가

차시별 계획 총괄표

과목

단원

차시 학습 내용

1차시

소주제

페트병 태양 전구 만들기

전기를 아껴야 하는 상황에서 우리는 어떻게 어둠을 밝힐 수 있을까?

어떤 색상이 빛을 잘 흡수하고, 반사시킬까?

생활 속에서 쉽게 구할 수 있는 재료를 활용하여 태양 전구 만들기 페트병 태양 전구를 다양한 곳에 설치해 보기

페트병 태양 전구를 설치하고 조도량 측정해 보기 빛의 반사 효과를 이용하여 페트병 태양 전구 만들기 페트병 태양 전구를 시연해 보자.

2~3 차시

소주제

태양 전지판 태양 전구 만들기

보통의 집 지붕 구조에서 조도량을 높일 수 있는 위치 생각해 보기 전기가 들어오지 않는 곳에서 사용되고 있는 실제 태양 전구 알아보기 빛이 반사경으로 입사하는 각도에 따라 반사하는 각도와 경로 찾기 빛을 전기로 바꿀 수 있는 장치 알아보기

모둠별로 가장 효율적인 태양 전구 제작하기 태양 전지판을 이용하여 태양 전구 만들기

직접 제작한 태양 전구를 이용하여 조도계로 조도량을 측정하여 비교하기 전기가 공급되지 않는 지역 사람들에게 태양 전구를 후원하는 편지 써 보기

모둠별로 제작한 태양 전구 조도량 비교해 보기

차시(단계)별 교수 학습 과정

1차시 페트병 태양 전구 만들기

과목

수업 차시

단원

교육 과정

학습 목표

학습 과정 교수 · 학습 활동 준비물

도입 (5분)

전기를 아껴야 하는 상황에서 우리는 어두운 곳을 어떤 방법으로 밝힐 수 있 을까?

학습 활동 (25분)

활동 페트병 태양 전구 만들기

여름철 색상에 따른 빛의 흡수, 반사량 비교하기 어떤 색상이 빛을 잘 흡수하고, 반사시키는지 알아보자.

- [위기탈출 넘버원] 영상을 보고 여름철 색상별 흡수, 반사량 알아보기 - 금색: 47.9℃, 은색: 54.9℃, 검정: 86.6℃ (가장 높음), 흰색: 34.0℃(가

장 낮음), 빨강: 58.4℃

생활 속에서 쉽게 구할 수 있는 재료를 활용하여 태양 전구 만들기 빛의 반사 효과를 이용하여 페트병 태양 전구를 만들어 봅시다.

- 페트병의 크기, 넣는 물의 양, 액체의 색깔 등을 고려하여 페트병 태양 전 구를 제작한다.

학생활동지 1 참고자료 1

동영상: 페트병 전구

마무리 (10분)

페트병 태양 전구를 다양한 곳에 설치해 보기 어떤 장소에 설치하면 효과적일지 생각해 보기

페트병 태양 전구를 시연해 보고 설치 장소에 대해서 모둠별로 이야기를 나 누어 보자.

지도상 유의점

✽ 색상에 따른 태양의 빛과 열 흡수, 반사량은 영상 자료를 통해 알아본다.

✽ 어둠을 밝히기 위해서 태양 열 흡수보다는 빛의 반사가 필요함을 인식하게 한다.

✽ 구체적인 과학적 원리나 이론적 바탕보다는 학생들이 자유롭게 상상하여 문 제 상황을 해결해 낼 수 있는 방법을 찾도록 한다.

가족과 함께 산으로 캠핑을 갔다. 그런데 그만 길을 잃고 말았다. 오랜 시간 길 을 헤매다가 현지인들이 사는 곳을 발견하게 되었다. 그런데 그곳은 밤에만 전 구를 켤 정도로 전기가 매우 귀중한 곳이었다.

밖은 햇빛이 강렬히 비추고 있다. 집안에서 더위를 피하고 싶은데, 어떤 방법으 로 어두운 집 안을 밝힐 수 있을까?

학생활동지 1 페트병 태양 전구 만들기

❶ 여름철 자동차의 색상별 표면 온도입니다. 색상에 따른 빛의 흡수, 반사량을 비교해 봅시다.

❷ 페트병 태양 전구를 고안할 때 어떤 것들을 먼저 생각해야 할까요? 친구들과 다음 문항을 보면서 의논

해 보도록 합니다.

금색 은색 검은색 흰색 빨간색

47.9℃ 54.9℃ 86.6℃ 34.0℃ 58.4℃

- 흡수량이 가장 많은 색상은 무엇입니까? ( 검은색 )

- 반사량이 가장 많은 색상은 무엇입니까? ( 흰색 )

어떤 재료들이 필요할까? 투명 페트병, 물, 흰색 분말가루, 가위, 칼 등

페트병 속 액체는 어떤

색상으로 해야 할까? 흰색

표백제 분말 가루의 양은? 10 mL 정도(페트병 뚜껑으로 5~6번 정도의 양)

그 외 필요한 재료는? 집과 지붕의 역할을 하는 우드락, 골판지, 글루건, 테이프 등

또 어떤 것들을 생각해

보아야 할까? 설치할 페트병의 개수와 위치, 집과 지붕의 크기 등

참고자료 1

페트병 태양 전구 만들기

① 철판에 페트병보다 2mm 정도 작 게 원을 그리고 오려 낸다

③ 접착제를 발라 틈이 벌어지지 않 도록 한다.

⑤ 페트병의 뚜껑을 닫고 지붕 위에 설치한다.

② 원둘레를 따라 세로로 2mm 정 도 칼집을 넣어 위로 꺾어 주고, 그 사이에 페트병을 넣는다.

④ 페트병에 10mm 정도(뚜껑 5~6개) 표백제를 넣고 나머지 는 물로 채운다.

⑥ 못으로 단단히 고정시킨다. 뚜

껑과 지붕 사이에 접착제를 발

라 틈이 벌어지지 않도록 한다.

2~3차시 태양 전지판 태양 전구 만들기

과목

수업 차시

단원

교육 과정

학습 목표

학습 과정 교수 · 학습 활동 준비물

도입 (5분)

전기가 들어오지 않는 곳에서 사용되고 있는 실제 태양 전구를 탐구해 볼까?

- 실제 사용되는 태양 전구의 특징은 무엇일까?

학습 활동 (60분)

활동 태양 전지판을 이용한 태양 전구 만들기

준비된 실험 재료를 활용하여 태양 전구 설계하기 태양 전지판을 이용하여 태양 전구를 설계해 보자.

- 페트병 태양 전구를 고안할 때 어떤 것들을 생각해야 하는지 친구들과 발표 해 보자.

-빛이 반사경으로 입사하는 각도에 따라 반사하는 각도와 경로 찾기 -빛을 효율적으로 모을 수 있는 방법 찾기

-빛을 전기로 바꿀 수 있는 장치에는 어떤 것이 있을까?

준비된 실험 재료를 활용하여 태양 전구 제작하기 태양 전지판을 이용하여 태양 전구를 만들어 보자.

- 각 모둠별로 가장 효율적인 태양 전구 설계도 그리고 제작하기

tip 태양 전지판과 csp 외에 주변에서 쉽게 구할 수 있는 재료를 활용한다.

학생활동지 2 반사경, 유리 시험관, csp, 유리 전구 모양

마무리 (15분)

직접 제작한 태양 전구를 이용하여 조도량을 조도계로 측정하여 비교하기 친구들이 제작한 제품 중 가장 실용적인 태양 전구 선정하기

전기가 공급되지 않는 지역 사람들에게 태양 전구를 후원하는 편지 써 보기 모둠별로 제작한 태양 전구의 조도량을 비교해 보고 각 모둠의 장점을 발표

해 보자.

조도계

지도상 유의점

✽ 태양 전지판과 csp는 실험 재료로 제공하되, 나머지 재료는 실생활에서 쉽게 구할 수 있는 것을 활용한다.

✽ 모둠별로 만든 태양 전구를 일정한 곳에 놓고, 조도량을 측정해 본다.

태양 전구 태양 전구의 내부

학생활동지 2 태양 전지판을 이용한 태양 전구 만들기

❶ 실제 사용되고 있는 태양 전구의 구조와 특징에 대해 알아봅시다.

- 내구성 우수 및 방수

- AA 충전식 니켈 수소 배터리 (약 2년 이상) - Hanging 클립

- 휴대 가능하고 쉽게 사용할 수 있음 - 고품질 태양 전지 패널

- 광각, 발광 다이오드(LED) - 충전 시에는 자동으로 불이 꺼짐

- 내구성 우수 및 방수

- 1.5~2년 정도 재충전 사용 가능 - 휴대 가능하고 쉽게 사용할 수 있음 - 고품질 태양 전지 패널

- 훨씬 넓은 광각, 발광 다이오드(LED)

❷ 태양 전지판을 이용한 태양 전구를 창의적으로 설계하여 봅시다.