한국과학창의재단 이사장 귀하

(1)

2017 융합인재교육(STEAM) 교사연구회 결과보고서

2017. 11. 30.

백운고등학교

(2)

【 2017년 융합인재교육(STEAM) 교사연구회 결과보고서 】

프로그램 구분

□ 초 □ 중 ■ 고

학년(군) ()

개선 신규

■ 일반주제 □ 일반주제

□ 우대주제 ()

연구제목 Save Money, Save the Earth(관리비 절약, 지구 구하기 프로젝트)

연구기간 2017. 4. 20. ~ 2017. 11. 30.

연구비 금사백만원(4,000,000원)

연구 책임자

소속 백운고등학교

성명 심재규

참여 연구원 강정아, 유재경, 최광일, 최종형

상기과제를 수행한 결과로써 본 보고서를 제출합니다.

2017년 11월 30일

연구책임자 : 심재규 (인)

한국과학창의재단 이사장 귀하

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【 결과 요약서 】

※ ‘결과 요약서’는 1~2쪽으로 작성하여 11월 20일(월)까지 사전 제출 (http://apply.kofac.re.kr)

STEAM 프로그램

[개선] - 태양에너지를 이용한 생활소품 설계 및 제작 -

Ÿ (교육과정 성취기준)과1269. 태양전지, 연료전지, 하이브리드 기술의 기본적인 원리를 이해하고 이러한 기술의 필요성을 환경적 관점에서 이해한다.

[개발] Save Money, Save the Earth(관리비 절약, 지구 구하기 프로젝트)

Ÿ (교육과정 성취기준)과1269. 태양전지, 연료전지, 하이브리드 기술의 기본적인 원리를 이해하고 이러한 기술의 필요성을 환경적 관점에서 이해한다.

연구 과정

(1차시) 신재생 에너지

(2차시) 태양광 발전 원리 이해하기 (4차시) 태양광 발전 관련 소품 제작하기

연구 결과

-태양광 원리에 대해서는 물리Ⅰ, 물리Ⅱ에서 관련 내용을 집중적으로 다루어서 교육과정과의 연계성을 확보함.

-태양광 관련 소품 제작에서는 기존의 사례를 충분히 보여주고 체험 한 후에 창의성 있게 개발하도록 안내

※ 기존의 연구를 적용하는 것은 태양광 원리에 대해서는 물리 관련 내용을 집중적으로 다루어 서 교육과정과의 연계성을 확보함.

※ 태양광 관련 소품 제작에서는 기존의 사례를 충분히 보여주고 체험 한 후에 창의성 있게 개 발하도록 안내

※ 전력관련 활동은 학생들의 조별 프로젝트로 학생 주도적으로 진행하고 있음

특이 사항

교사 학생

STEAM 협의체 기타

주요 성과

❍ 가정에서 관리비 절약의 실질적인 필요가 환경보존까지 자연스럽게 이어지는 선순환을 이룸

❍ 전기료 , 상하수도료, 난방비, 도시가스 요금을 줄이는 교육 프로그램 개발

개선점

(4)

이 보고서는 2017년도 정부의 재원으로

한국과학창의재단의 지원을 받아 수행된 성과물임

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목 차

1. 요약문··· 1

2. 서론···

※ 서론에는 연구의 필요성 및 목적, 연구범위 등의 내용을 작성합니다.

3. 연구 추진 내용 및 결과···

※ 연구 추진 내용 및 결과에는 ① STEAM 프로그램 개선&개발(교육과정 성취기준), 적용 (대상, 수, 시기, 방법) 내용, ② 학생 평가 방법과 학교생활기록부 기재 방안(예시 포함),

③ 학생 STEAM 태도와 만족도 조사 방법, ④ STEAM 협의체와 교사 네트워크(공개수업 등) 활동, ⑤ 교사연구회 운영 발전 과정 및 자체 평가 등의 내용을 작성합니다.

가. 추진 내용 ···

나. 추진 결과 ···

1) ···

2) ···

4. 결론 및 제언 ···

※ 결론 및 제언에는 종합 결론(요약) 및 제언을 작성합니다.

5. 참고문헌···

[부록]

부록1. 현장적용 결과 요약

부록2. (학생 산출물, 사진, 수업 영상, 성찰일지, 교사의견, 자체평가 결과 등) 부록3. 회의록

부록4.

[붙임]

붙임1. 수업지도안 ···

붙임2. 정산보고서 ···

※ 작성요령

① 본문 글자크기 11포인트, 맑은 고딕, 줄 간격 160%

② 표 번호: <표 1>, <표 2>, … ③ 그림 번호: [그림 1], [그림 2], …

④ 목차 주요 내용을 중심으로 개괄식으로 작성 ⑤ 양식 안의 푸른색 글씨는 예시를 나타냄

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2017년 융합인재교육(STEAM) 교사연구회 결과보고서

1. 요약문

❍ 가정은 에너지 사용과 환경 관리의 중요한 장소

❍ 기존의 환경 교육프로그램은 일반적이고 상식적인 내용이 많아 외면되어 왔음

❍ 가장 설득력 있고 교육적인 프로그램이 바로 매월 돈으로 지출되고 있는 관리비임

❍ 관리비에는 전기료 , 상하수도료, 난방비, 도시가스 요금이 있음.

2. 서론

※ 글자 공백 제외 500자 내외로 간단히 작성 권장 가. 연구의 필요성

❍ 3월~6월간 관리비 절약 프로젝트 프로그램 집중 개발

❍ 각종 자료와 실재 실험을 통하여 확보된 사례집 위주로 자료를 개발하여 실생활 적용성을 높임

❍ 파일럿 테스트를 하여 본 자료의 유용성 검증

❍ 전기료 , 상하수도료, 난방비, 도시가스 요금을 줄이는 교육 프로그램 개발

주제 목표 수업모델

관리비 절약프로젝트

가정에서 소비되는 대표적인 관리비(전기료, 난방비, 상하수 도, 도시가스비) 절약 프로젝트 를 실시하여 에너지 절약 실천

가정에서 각각의 관리비 절약 방법을 고안하고 실행하기

나. 연구의 목적

❍ 4가지 부문의 요금을 줄이기 위한 다양한 방법을 연구하여 보급할 필요가 있음

❍ 가정에서 관리비 절약의 실질적인 필요가 환경보존까지 자연스럽게 이어지는 선순환을 이

룸

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3. 연구 내용 및 결과

가. 연구 내용

무더운 여름 ! 경수는 날씨가 무척 더운 여름철 집에 갔다. 더워서 집에 가서 샤워를 하고 에어컨을 켰다 . 그런데...경수가 무더운 여름에 시원한 것이 좋으니까 빵빵한 에어컨을 한 달 내내 수시로 켜 놓고 , 전등을 하루 종일 켜 두었을 때 경수의 어머니는 한 달이 지났을 때 무엇이 걱정될까 ? 그것은 바로 관리비이다. 엄청난 관리비에 엄마는 충격을 받는다. 가 족들은 허리띠를 졸라매고 관리비를 줄이기 위해서 생활을 해야 할 것인가 ? 관리비를 줄이 는 방법은 없는 것일까 ?

쾌적한 생활을 한 후 관리비 폭탄을 맞고 충격을 받는 엄마의 모습을 표현한 모습

나. 연구 결과

❍ 1차시. 전기료 절약 : 소비전력을 실시간으로 측정하는 소비전력 측정기를 이용하여 다양한 상

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황에서 전력소모가 어떻게 되는지 사례를 수집하여 자료집을 개발

소비전력 측정기

- 다음과 같은 다양한 상황에 대해서 소비전력 측정기를 이용한 사례를 수집한다.

질문1. TV를 한 달동안 플러그를 뽑지 않으면 전기요금이 얼마나 나올까?

질문2. 멀티탭을 꽂아놓으면 소비전력이 발생할까?

질문3. 컴퓨터를 사용할 때와 사용하지 않을 때 소비전력의 차이가 있을까?

질문4. 가정에서 대기전력을 가장 많이 사용하고 있는 제품은 무엇일까?

질문5. 냉장고 문을 열어놓고 있을 때 소비전력은 얼마나 올라갈까?

질문6. 가정에서 가장 많은 전력을 소모하는 제품은 무엇일까?

❍ 2차시. 난방비 절약 : 겨울철 난방비를 줄이는 방법을 ‘패시브 하우스’의 원리를 기초로 자료 개발

- 패시브 하우스는 최소한의 냉난방으로 적절한 실내온도를 유지할 수 있게 설계된 주택을 말하며 , 1년 내내 평균 20℃의 온도를 유지할 수 있음

- 패시바 하우스의 냉난방 원리를 가정에 적용하여 다양한 관리비 절약의 노하우 자료를 개발

❍ 3차시. 상하수도 절약 : 시중에 나와있는 다양한 절수기의 효과를 관리비와 효율 차원에 서 비교

- 인터넷에서 절수 효과에 관한 제품들을 찾아보면 단순히 같은 시간 동안 적은 양의 물을 쓸 수 있다는 설명밖에 없음

- 절수 효과는 단순히 같은 시간 동안 적은 물을 사용할 뿐만 아니라 같은 양의 물을 쓰더

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라도 물을 효율적으로 쓰는 것이 중요함

- ‘절수 지수’를 정의하고 물절약에 따른 관리비 절약 뿐만 아니라 효율적인 물사용 절수기 를 조사하고 알리는 자료 개발 예정

다양한 절수기들

❍ 4차시. 도시가스 절약 : 도시가스 계량기와 도시가스 지로영수증을 이용한 절약 방법 개발

-도시가스 계량기를 이용하여 다음과 같은 사항들을 알 수 있다.

도시가스 계량기

도시가스 지로영수증

질문1. 라면 한 개를 끓일 때 드는 도시가스의 양은 얼마이며 도시 가스 요금은 얼마가 나올까?

질문2. 물을 끓일 때(예를 들어 계란을 삶기 위해서) 커피포트를 이용하는 것과 도시가 스를 이용하는 것 중 저렴한 것은 무엇일까?

질문3. 밥을 할 때 전기밥솥을 사용하는 것과 도시가스를 이용한 압력밥솥을 이용한 것 중 저렴한 것은 무엇일까?

- 팽창된 상태에서 가스요금을 내는 것을 막아줘서 가스비를 절감한다는 온압보정기의 효

과에 대해서도 검증 및 관련 자료 개발

(10)

❍ 사례를 중심으로 각 요금을 절약할 때 지구 환경에 얼마큼 도움이 되는지 수치를 이용하여 계산 해 본다 .

❍ 예를 들어 소비전력 측정기를 통하여 한 달에 500원을 절약했다고 하자. 이 경우 한 가 정에서 1년간 절약하는 전기요금은 500원12개월=6,000원이 된다. 만일 1,000만 가정에 서 절약하는 금액은 6,000원1000만 가정=600백억을 절약한다.

❍ 600백억의 전기를 만들기 위해서 사용하는 석탄의 양을 계산한다. 석탄이 화학반응을

통하여 발생하는 열량을 계산하고 열효율을 계산하고 전기로 전환되는 값을 전자기 유

도 공식을 사용하여 알아낸다 .

(11)

4. 결론 및 제언

◎ 학생 측면

다양한 상황에서 전력을 측정하면서 생활속에서 관리비를 절약하는 방법을 직접 모색하여 Save Money 구현.

대기전력, 소모전력 줄이기를 위한 다양한 캠페인을 적용하고 그 효과를 알리는 활동을 통하여 Save Earth 구현

◎ 교사 측면

‘관리비“라는 학생들의 가정과 학교와 친숙한 융합주제를 통하여 학생들의 참여도와 흥미 증진 전기에너지, 태양광 발전 등 교과 수업에서도 다양한 사례로 활동가능성이 높음

◎ 연구 / 교사연구회 운영 측면

여러 학교에서 다양한 상황에서 관리비 절약 연구와 캠페인을 진행하여 여러 학교로 확산효과 기대.

(12)

[부록1] 현장적용 결과 요약

<STEAM 프로그램(수업) 현장적용 요약>

※ 기존 STEAM 프로그램 개선 1개, 신규 STEAM 프로그램 개발 1개 반드시 작성

※ 제안된 STEAM 프로그램 개발 개수보다 많이 개발한 경우 칸을 늘여 추가 작성

구분 STEAM

프로그램명 적용 학교명 적용

학년 적용 교과(시수) 적용 기간 수혜 학생 수

개선 태양전지

백운고 1 과학(2) 4.19~9.10 51

백운고 3 진로(1)+융합(1) 4.15~7.10 77

개발 ^나는

정밀농업기술자!

백운고 1 과학(2) 4.19~9.10 51

백운고 3 진로(1)+융합(1) 4.15~7.10 77

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[붙임1] 수업지도안

1. 프로그램 개요 (※ 중간보고서 양식과 동일, 반드시 1쪽 이내로 작성) 주제 태양에너지를 이용한 생활 소품

설계 및 제작 관련교과

고등학교 1, 2학년

과학, 공업일반, 기초제도, 미술, 국어, 한국사, 커뮤니케이션실무, 기초수학

학습 목표

내용 목표

• 우리 조상들의 에너지 이용법을 알아보고, 신재생 에너지의 종류와 특징에 대해 이 해하고, 태양광 발전의 원리에 대해 설명할 수 있다.

• TINKERCAD 프로그램을 이용해 설계도를 제작할 수 있다.

• 시제품을 제작해 사용해 보고, 이를 평가할 수 있다.

과정 목표

• 지구환경보호가 절실히 필요한 가운데 신재생 에너지를 이용한 기술이 꼭 필요함을 느끼고, 태양에너지를 활용할 수 있는 다양한 아이디어를 제시한다.

• 실제 편리하게 사용할 수 있는 생활용품을 직접 개발하고 설계하여 제작해 보는 과 정을 통해 신재생 에너지에 대한 이해를 높이고, 이를 적극 활용할 수 있는 방안에 대해 탐구한다.

STEAM 과목 요소

S 신재생 에너지, 태양광 발전의 원리 이해 T 태양광 에너지를 이용한 제품 제작 E TINKERCAD 프로그램을 이용한 제품 설계

A 인류의 에너지 사용 역사에 대한 이해, 환경을 생각하는 생활 디자인, 제품 설계 내용의 발표·토의 및 활동 내용에 대한 소감문 작성

M 충전 시간에 따른 태양전지의 충전량 파악 및 예상 사용시간 계산, 예산 관리 개발 의도 불필요한 에너지 사용을 줄이고, 환경에 대한 영향을 최소로 하는 자연친화적인

방식의 에너지 활용법을 연구하는 과정을 융합적 사고로 접근할 수 있다.

우리가 편리하게 사용하고 있는 전기에너지는 주로 유한한 자원을 원료로 하거나 발전소 주위의 환경 변화를 초래하는 발전 방식을 택하고 있어 환경오염이나 생태계 변화를 초래할 수 있다. 또한 원료로 사용하고 있는 자원이 고갈될 경우, 전기 생산과 공급이 중단될 수 있는 부담도 안고 있다.

과거 전기 에너지를 사용할 수 없었던 시절에 우리 선조들이 사용했던 에너지에는 어떤 것이 있었는지를 알아보고, 이를 바탕으로 환경에 대한 영향을 최소로 하는 자연친화적인 방식의 에너지 활용법을 연구하고자 한다.

학생들이 조별 활동을 통해 태양에너지를 활용한 생활용품에 대한 아이디어를 제시하고, 시제품을 제작하여 사용해 본 후 이에 대한 소감문을 작성·발표함으로써 태양광 발전에 대한 폭넓은 경험을 제공하고자 한다.나아가 융합적 사고를 바탕으로 한 창의적인 문제해결력을 키우고 본질 이해를 통한 개념·원리를 응용할 수 있는 능력을 키우고자 한다.

STEAM 단계 요소

상황 제시

• 전기를 많이 사용하는 것은 어떤 문제가 있으며, 전기가 없었을 때는 어떤 에너지를 사용했을까?

창의적 설계

• 신재생 에너지란 무엇일까?

• 태양광 충전의 원리를 이해하고 이를 적용할 수 있는 제품을 설계하기

감성적 체험

• 학급별로 최우수작을 선정하여 시제품을 제작해보고, 이를 직접 사용한 후 소감문 을 작성하여 발표하기

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2. 교육과정 (※ 반드시 1쪽 이내 작성 / 6차시 이하로 작성 권장)

차시 과목 교육과정 성취기준 STEAM 프로그램 성취

목표/요소

1

과학 한국 사

2009 개정 [과1268-1.] 태양, 풍력, 조력, 파력, 지열, 바이오 등의 재생 에너지와 핵융합, 수소와 같은 새로운 에너지 자원에 대해 말할 수 있다.

 전기를 많이 사용했을 때의 문제점을 알기

 전기에너지가 사용되기 이 전의 에너지 활용에 대해 알 아보기

2 과학

2009 개정 [과1268-2.] 신재생에너지 자원의 활용을 지 속가능한 발전의 관점에서 설명할 수 있다.

2009 개정 [과1269.] 태양전지, 연료전지, 하이브리 드 기술의 기본적인 원리를 이해하고 이러한 기술의 필 요성을 환경적 관점에서 설명할 수 있다.

 신재생 에너지 알아보기

 태양광 발전의 원리 이해하 기

 충전 시간에 따른 충전량을 파악하고 예상 사용시간 계 산하기

3 과학 공학

2009 개정 [정보기술과 활용 12-3.] 산업분야에서 활용되고 있는 정보 기술을 설명할 수 있다.

2009 개정 [공업일반 Ⅱ-3-3.] 제품의 설계에 대해 설명할 수 있다.

2009 개정 [기초제도 32-1] 정투상법을 이해하고 그 방법을 설명할 수 있다.

2009 개정 [기초제도 32-2] 제3각법으로 물체를 나타낼 수 있다.

 사물의 구조 이해하기

 3D 모델링 하기

4

과학 공학 기술 예술

2009 개정 [미술] 다양한 가치를 담고 있는 제품 디 자인의 특성을 이해할 수 있다. 환경을 고려한 디자인 의 특성을 이해할 수 있다.

 태양에너지를 활용할 수 있 는 생활소품을 개발한다.

5

2009 개정 [기초제도 32-1] 정투상법을 이해하고

(15)

차시 과목 교육과정 성취기준 STEAM 프로그램 성취 목표/요소 그 방법을 설명할 수 있다.

2009 개정 [미술] 환경을 고려한 디자인의 특성을 이 해할 수 있다.

6

2009 개정 [기초제도 32-1] 정투상법을 이해하고 그 방법을 설명할 수 있다.

7

2009 개정 [국어] 비판적 듣기의 평가 기준으로서 신뢰성, 타당성, 공정성에 대해 설명할 수 있다.

2009 개정 [국어] 설득 담화를 듣고, 신뢰성, 타 당성, 공정성을 평가할 수 있다.

2009 개정 [국어] 토론을 통해 공동체의 문제를 해결할 수 있다.

(16)

차시 과목 교육과정 성취기준 STEAM 프로그램 성취 목표/요소 2009 개정 [국어] 매체 자료를 활용하여 정보를

효과적으로 전달할 수 있다.

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3. 차시별 계획 총괄표 (※ 반드시 1쪽 이내 작성 / 6차시 이하로 작성 권장)

차시 학습 내용

1차시

소주제 전기를 많이 사용했을 때의 문제점과 전기에너지가 사용되기 이전의 에너지 활용

Co 지구의 날(4월 22일)은 어떤 날일까?

- 무분별한 에너지 사용과 낭비가 지구환경오염의 한 원인임을 알게 하고, 이를 개선하기 위한 운동이 펼쳐지고 있음을 알게 한다.

Co 전기를 많이 사용했을 때의 문제점은 무엇일까?

- 전기를 생산하는 과정이 유한한 자원을 원료로 하고 있거나 주변 환경에 영향을 미치는 발전 방식을 주로 택하고 있으므로 환경오염이나 생태계 변화를 초래할 수 있음을 알게 한다.

CD 전기 에너지가 사용되기 이전의 에너지 활용에 대해 조사하고 이를 정리하여 발표한다.

Tip! 자연환경에 미치는 영향을 최소화하면서 에너지를 활용하는 방안에 대해 고민해 본다.

2 차시

소주제 태양광 발전 이해하기

CD 신재생 에너지란 무엇일까?

- 기존의 화석연료를 변환시켜 이용하거나 햇빛, 물, 지열, 강수, 생물 유기체 등을 포함하는 재생 가능한 에너지를 변환시켜 이용하는 에너지를 신재생에너지라고 한다.

CD 태양광 휴대폰 충전기를 만들어 본다.

- 태양전지판과 쇼트키 다이오드, USB D잭, 2핀 콘넥터 등을 이용해 태양광 휴대폰 충전기를 만들어 본다.

CD 태양광 발전은 어떻게 이루어질까?

- 태양광 발전의 원리를 이해한다.

3차시

소주제 3D 모델링

CD TINKERCAD를 이용해 3D 이미지를 구현할 수 있다.

- 사물의 구조를 이해하고, 윗면·아랫면·옆면 등 다양한 시각에서 물체의 구조를 그릴 수 있다.

Tip! 본인이 생각하는 것을 3D 이미지로 모델링한다.

4차시

소주제 태양에너지를 이용한 소품 개발하기 Ⅰ

CD 과제 발표를 통해 조별 우수작을 한 작품 선정한다.

- 학생들이 각자 자신의 의견을 제시하고, 토의 과정을 거쳐 조별로 한 가지 제품을 선정한다.

CD 학급별 우수작을 한 작품 선정한다.

- 각 조별로 선정된 작품에 대해 발표하고 이를 검토하여 학급별로 한 작품을 선정한다.

Tip! 학급대표작을 선정한다.

(18)

차시 학습 내용

5차시

소주제 태양에너지를 이용한 소품 개발하기 Ⅱ

CD 학급 대표작을 분석하고, 수정·보완한다.

- 학급대표작으로 선정된 작품을 제작하는 방법에 대해 조별로 토의한다.

Tip! 학급별로 제작하기로 한 제품의 설계도를 분석해 보고, 주변에서 쉽게 구할 수 있는 물질을 이용해 제작이 가능한지를 판단해 보게 한다.

6차시

소주제 태양에너지를 이용한 생활소품 제작하기

CD 학급 대표작으로 선정된 작품을 제작한다.

- 학생들이 제작한 설계도대로 준비된 재료를 이용해 직접 작품을 제작해 본다.

CD 제작된 시제품을 직접 사용해 본다.

- 제작된 시제품을 사용해 보고, 잘 된 점과 보완할 점을 점검한다.

Tip! 시제품이 잘 제작되었는지 확인하고, 잘 된 점과 보완해야 할 점을 점검한다.

7차시

소주제 태양에너지를 이용한 생활소품 감상 및 마무리

CD 태양에너지를 이용한 생활소품을 감상한다.

- 본인이 제작한 제품을 포함해 다른 친구들이 제작한 제품을 감상하고 소감문을 작성한다.

- 잘 된 작품 세 가지를 선정하고, 그 이유를 적어본다.

- 우수작으로 선정된 작품의 장단점을 살펴본다.

CD 대체에너지의 가능성과 에너지를 대하는 우리의 적극적인 자세를 생각해본다.

- <이큐브랩>의 태양광 쓰레기통 안내 영상을 시청하고 청년스타트업 기업인 이큐브랩 권순범 대표의 이야기를 간단히 들려준다.

- 작은 것에 대한 관심과 아이디어, 지속적인 노력이 있으면 문제해결, 창업, 성공의 가능성이 있다는 것을 이야기한다.

Tip! 환경에 막대한 영향을 미치는 현재의 에너지 생산 방식 및 소비 형태의 문제점을 인식 하고 친환경적 에너지 생산과 소비에 대해 적극적으로 탐구하는 자세가 중요함을 이해하도 록 한다.

(19)

4. 평가계획 (※ 반드시 0.5쪽 이내 작성 / 평가기준은 5개 이내로 작성)

연번 평가 기준 방 법

1 신재생 에너지의 종류와 특징에 대해 설명할 수 있는가? 관찰 평가

2 태양광 발전의 원리를 설명할 수 있는가? 관찰 평가

3 사물의 모양을 3D 이미지로 구현할 수 있는가? 산출물 평가 4 태양에너지를 활용한 생활용품을 적절히 제시하였는가? 산출물 평가 5 전기에너지 절약 및 신재생 에너지 개발의 필요성을 설명할 수 있는가? 산출물 평가

(20)

5. 차시(단계)별 교수 학습 과정 (※ 반드시 3쪽 이내 작성, 2쪽 권장)

소주제 환경 보호와 에너지 사용의 문제 생각하기 차시 1/7차시 과목

(단원)

고등학교 1학년

과학(에너지 문제와 미래), 한국사(고대와 중세의 생활) 교육

과정 환경을 보호할 수 있는 에너지 생산 및 활용 방식이 필요함을 깨달을 수 있다.

학습 목표

• 에너지 사용과 환경문제의 연관성을 이해하도록 한다.

• 우리 선조들의 에너지 대체방식 사례를 알아본다.

학습

과정 교수학습 활동 준비물

도입 (5분)

 에너지가 환경에 미치는 영향을 알고, 지구환경보호를 위해 제정한 지구의 날에 대해 알아본다.

Co 7월 달력 제시 – 7월 학사일정 및 절기, 기념일 등 알아보기

Co 지구의 날 지정 의도는?

- 지구환경오염 문제의 심각성을 알리기 위해 자연 보호자들이 제정한 지구 환경보호의 날임을 알게 한다.

ppt

학습 활동 (40분)

 전 지구적으로 환경보호운동이 이루어지고 있는 실태를 인식하도록 한다.

 전기에너지가 사용되기 이전의 에너지 활용에 대해 안다.

Co 지구 환경 오염의 원인 찾기

- 무분별한 에너지 사용과 낭비가 지구환경오염의 한 원인임을 알게 하고, 이를 개선하기 위한 운동이 펼쳐지고 있음을 알게 한다.

Co 전기를 많이 사용했을 때의 문제점에 대해 정리한다.

- 전기 생산 과정이 유한한 자원을 원료로 하거나 주변 환경에 영향을 미치 는 발전 방식을 주로 택하고 있으므로 환경오염이나 생태계 변화를 초래할 수 있음을 설명한다.

Co 전 지구적으로 환경보호운동이 이루어지고 있는 실태를 인식하도록 한다.

- 차 없는 날, 어스 아워, 그린피스 등

Co 에너지 사용과 환경 문제의 연관성을 이해하도록 한다.

Co 마인드맵

- 만약 전기가 없다면 어떤 일이 일어날까?

- 조별로 마인드맵 내용을 발표한다.

Co 우리 선조들의 에너지 대체방식 사례를 소개한다.

- 석빙고, 전통가옥 등 자연과 조화를 이루는 노력을 했음.

2절지 색매직

ppt 학생활동지1

마무리 (5분)

 친환경적 에너지 생산과 소비가 절실한 상황임을 이해한다.

Co 현재의 에너지 생산 방식 및 소비 형태가 막대한 영향을 미치고 있으므로 에너지 생산과 소비가 절실한 상황임을 이해하도록 한다.

지도상 유의점

Tip! 학생들이 적극적으로 활동에 참여할 수 있도록 지도한다.

<참고> 어쓰아워 http://www.wwfkorea.or.kr/

인간의 조건

애플 동영상 http://macnews.tistory.com/4380

화력발전소 추가 건설 계획에 대한 반발 및 계획 철회 기사 국제환경보호단체 그린피스 http://www.greenpeace.org/korea/

(21)

소주제 태양광 휴대폰 충전기 만들기 차시 2/7차시 과목

(단원)

과학(과학과 문명-에너지의 재발견) 교육

과정 태양광 에너지를 이용하는 탐구활동을 통해 신재생 에너지의 활용방법을 이해할 수 있다.

학습 목표

• 태양광 발전의 원리에 대해 이해한다.

• 우리 선조들의 에너지 대체방식 사례를 알아본다.

학습

도입 (5분)

 신재생 에너지의 종류와 특징에 대해 설명할 수 있다.

Co 친환경적 에너지 생산과 소비가 절실한 상황임을 이해하고, 이에 적극적으 로 동참할 수 있는 방안에 대해 생각한다.

Co 신재생 에너지란?

- 기존의 화석연료를 변환시켜 이용하거나 햇빛, 물, 지열, 강수, 생물 유 기체 등을 포함하는 재생 가능한 에너지를 변환시켜 이용하는 에너지임을 설명 한다.

ppt

 태양광 휴대폰 충전기를 만들어보고, 직접 휴대폰을 충전해 본다.

 태양광 발전의 원리에 대해 이해한다.

CD 태양광 발전의 원리에 대해 설명하고, 활동지를 활용하여 이를 정리한다.

CD 실생활에서 태양에너지를 활용할 수 있는 방법에 대해 발문한다.

CD 태양광 휴대폰 충전기를 제작하여 직접 활용해 봄으로써 태양에너지를 이 용할 수 있는 방법에 대해 고민해 보기로 한다.

- 태양광 휴대폰 충전기 만들기 1. 부품을 준비한다.

2. 준비한 부품을 순서에 맞게 조립하여 태양광 휴대폰 충전기를 만든다.

태양광 휴대폰 충전기 실험 키트

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.

(완성된 모습)

3. 완성된 태양광 휴대폰 충전기를 이용해 실제 휴대폰이 충전되는지 확인한 다.

4. usb 선풍기를 연결하여 작동 여부를 확인한다.

5. 태양에너지를 실생활에서 이용할 수 있음을 이해한다.

￭ 탐구

- (공통) 태양광 발전의 원리를 설명해본다.

- (공통) 에너지 전환 과정에 대해 알아본다.

- (공통) 태양광 발전의 한계점에 대해 생각해본다.

- (심화) 충전 시간에 따른 휴대폰 충전량 관계를 파악한다.

- (심화) 에너지 효율을 높이기 위한 방법에 대해 생각해 본다.

CD 태양에너지를 활용하고 있는 사례를 소개한다.

마무리 (5분)

 태양전지의 원리를 이해하고, 이를 실생활에서 적용할 수 있음을 이해한다.

CD 태양에너지를 이용해 전기를 생산하고, 이를 실생활에서 활용할 수 있음을 이해하도록 한다.

ET 실생활에서 유용하게 사용하고 있는 물건 중 에너지원을 태양에너지로 대 체할 수 있는 제품이 있을까 생각해 본다.

지도상 유의점

Tip! 태양에너지를 활용하여 어떤 생활 소품을 제작할 것인가 생각하게 한다.

(과제)

- 태양에너지를 활용하여 만들 수 있는 생활소품 아이디어를 생각한다.

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소주제 3D 모델링 차시 3/7차시

과목 (단원)

정보기술과 활용(정보기술과 산업 – 생활 속에 정보 기술) 고등학교 2학년

기초제도(컴퓨터를 이용한 제도 – CAD로 정투상도 그리기) 교육

과정 3D 모델링을 이해하고, 구현할 수 있다.

학습 목표

• TINKERCAD 프로그램을 이해하고 사용 방법을 익힐 수 있다.

• TINKERCAD의 기능을 활용하여 개인 작품을 설계할 수 있다.

학습

도입 (6분)

 사물의 구조를 이해할 수 있다.

Co 3D 프린터가 앞으로 우리의 세상을 어떻게 변화시킬까?

Co 3D 프린터로는 무엇을 만들 수 있을까?

Co 다른 사람들이 3D 프린터로 만든 폰 케이스를 구경해본다.(동영상 시청)

ppt

 사물의 구조를 이해할 수 있다.

 TINKERCAD를 이용해 3D 모델링을 할 수 있다.

CD TINKERCAD란 무엇인가?

- 프로그램을 어렵게 설치하지 않고도, 무료로 웹상에서 간단하게 3D모델 링을 할 수 있는 도구이다.

CD TINKERCAD 가입하기

(https://www.tinkercad.com)

컴퓨터 ppt 학생활동지3

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CD TINKERCAD 활용하기 - TINKERCAD 익히기

- 활동지 하기

1. TINKERCAD 익히기 실습1 (동영상포함)

2. TINKERCAD 주요 단축키 배우기 (동영상포함)

3. 개별 작품 스케치하기 마무리

(6분)

 TINKERCAD를 이용해 3D 모델링을 할 수 있다.

CD 활동지를 정리하며, 본인이 스케치한 작품을 TINKERCAD로 설계한다.

지도상 유의점

Tip! 학생들 본인이 생각한 것을 3D 이미지로 모델링 할 수 있도록 지도한다.

- TINKERCAD 프로그램은 인터넷을 사용할 수 있는 환경에서는 자유롭게 사 용이 가능하고 Off-Line 작업도 가능하다. 저장된 작품을 불러와서 이어서 작업 할 수도 있고, 여러 사람이 협동작업 하는 것도 가능하다.

(25)

소주제 태양광 발전의 원리를 적용할 수 있는 제품 설계하기 차시 4/7차시

과목 (단원)

미술(생활디자인 – 환경을 생각하는 디자인) 고등학교 2학년

과정 태양광 발전의 원리를 이해하고, 이를 적용할 수 있는 제품을 설계해 본다.

학습 목표

• TINKERCAD로 설계한 각자의 제품을 태양에너지 활용법과 디자인을 중심으로 발표한다.

• 각자 자신의 의견을 제시하고 타인의 의견을 수렴하는 토의과정을 거쳐 조별 및 반별 우수작을 선정한다.

학습

도입 (5분)

 태양광 발전의 원리를 이해한다.

 태양에너지를 활용할 수 있는 생활소품을 개발한다.

CD TINKERCAD의 사용법과 기능을 중심으로 전 차시 학습내용을 확인한다.

ET 태양에너지를 활용한 생활소품 및 제품을 생각해 보고, 제작 시 필수 조건 이 무엇인지 생각해보도록 발문한다.

ET 시제품으로 구현이 가능하려면 고려할 점이 무엇인지 발문한다.

ppt

 과제 발표를 통해 대표 작품을 선정한다.

ET 과제 발표 시간 갖기

- 과제 발표를 통해 다른 학생들의 설계도에 대한 설명을 듣고 창의성 및 실용성 등을 생각해본다.

- 자신이 설계한 제품과의 공통점과 차이점을 찾아보도록 한다.

ET 조별 활동

- 태양에너지 활용에 적합한 생활 소품 및 제품을 주제별로 나뉘어 분류하 고 각각의 장점과 단점을 생각하여 활동지에 기입할 수 있도록 안내한다.

- 제시된 활동지의 평가표를 기준으로 각 항목에 따른 점수를 기입하도록 한다.

ET 조별 우수작 선정

- 활동지에 작성한 각 항목의 점수를 토대로 조별로 충분한 시간의 토의를 거쳐 최종적으로 우수작을 선정해보도록 한다. 태양광 충전 방식이 활용된 생활 소품 및 제품 제작에 가장 적합하고 실용성 있는 작품을 선정하되 공평하고 객 관적인 판단이 이루어지도록 안내한다.

ET 조별 우수작 발표

- 각 조마다 발표자를 선정하여 간단한 스케치와 함께 제품명, 제품의 의 도, 특징을 발표한다.

- 발표자의 설명을 들은 후 궁금한 점을 자유롭게 질문한다.

- 제품 및 제작 의도가 명확하게 나타날 수 있도록 충분한 발표 시간을 제공 한다.

- 제시된 활동지의 평가표를 기준으로 각 항목에 따른 점수를 기입하도록 한다.

ET 최종 우수작 선정

- 조별 우수작 발표 후 활동지에 작성한 각 항목의 점수를 토대로 최종 반별 우수작 1작을 선정한다.

- 반별 우수작 선정 시 고려할 점

* 태양열에너지 활용이라는 주제에 보다 가깝고 뚜렷한가?

학생활동지3 과제활동지

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* 생활 소품 및 제품의 기능 및 디자인 측면에서도 우수한가?

* 특허 및 기술적인 면에서도 독창성을 띄는가?

* 시제품으로 제작 시 예측되는 완성도가 높은 편인가?

* 실용성(실생활과 밀접한 관련)이 뛰어난 편인가?

* 모두의 공감을 이끌만한 요소인가?

마무리 (5분)

 태양에너지를 활용할 수 있는 생활소품을 제작한다.

CD 태양에너지를 이용하여 생활소품 개발 및 제작의 궁극적인 목적을 안내하 며 차시별 학습계획을 파악한다.

ET TINKERCAD로 설계한 각작의 제품을 태양에너지 활용방법과 디자인을 중심 으로 발표한다.

ET 선정된 생활소품 및 제품을 실생활에서 더욱 편리하게 사용할 수 있음과 동 시에 범용성을 높이려면 어떤 부분을 중점적으로 고려해야 할지 다양한 방안을 생각해 온다.

지도상 유의점

- 서로의 내용을 공유하면서 태양에너지 활용 생활소품 및 제품의 다양성을 이해할 수 있도록 지도한다.

- 태양에너지 활용 생활소품 및 제품을 다각도로 분석하는 방법을 스스로 익히도록 지도한다.

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소주제 태양광 발전의 원리를 적용할 수 있는 제품 설계하기 차시 5/7차시 과목

(단원)

과정 태양광 발전의 원리를 이해하고, 이를 적용할 수 있는 제품을 설계해 본다.

학습 목표

• 학급우수작으로 선정된 생활소품 및 제품에 대해 분석해보고 조별로 수정 및 보완할 점을 점검한다.

• 선정된 우수작으로 추후 시제품으로 제작하기 위해 고려할 사항이 무엇인지 생각해본다.

학습

도입 (5분)

ET 태양에너지를 활용한 생활소품 및 제품을 제작하기 위한 준비사항을 생각 해본다.

ET 생활소품 및 제품 개발부터 제작까지의 과정에서 필수 요건과 주의할 사항 이 무엇인지 발문한다.

- 다양한 상황과 조건을 생각하며 자신의 의견을 자유롭게 말할 수 있도록 한다.

학생활동지5

 대표 작품에 대해 점검하고 분석한 후 수정·보완할 점을 찾아본다.

 시제품을 제작할 수 있도록 재료와 부품을 선정하여 예산 계획을 수립한다.

ET 브레인라이팅(BrainWriting)

- 브레인라이팅의 개념과 순서를 설명하여 학생들로 하여금 학급의 참여원 모두가 적극적으로 활동에 참여할 수 있도록 독려한다.

ET 학급 대표작으로 선정된 작품에 대해 조별로 점검하고 수정·보완할 점을 찾아 활동지에 작성하도록 한다.

- 아이디어, 디자인, 소재, 실용성, 편리함, 부품, 특허성, 시장성, 호응도 등의 9가지로 구분하여 조원들끼리 차례로 돌아가며 자신의 생각으로 칸을 채워 나가는 방식을 적용하여 참여하도록 한다.

- 작성이 끝난 후에는 조원들과 함께 서로의 의견을 자유롭게 공유하고 미 리 배부된 제도용지(A2)에 기존 제품은 보완한 스케치도를 작성하도록 한다.

ET 시제품 제작에 필요한 재료와 부품을 선정하여 예산 계획을 수립한다.

학생활동지5

마무리 (10분)

 학급대표작을 다각도록 분석하고 수정 및 보완할 부분을 찾아보며 점검한다.

ET 다른 조원들의 의견을 경청하며 적적히 의견을 수렴하고 활동지 작성을 마 무리한다.

ET 다음 시간에는 직접 재료를 선택하여 시제품을 제작해 보도록 한다.

지도상 유의점

- 시제품을 제작할 수 있도록 기술적 문제의 결함이 있는지 확인한다.

- 주어진 예산 범위 내에서 시제품을 제작할 수 있도록 재료와 부품을 선정 하고 예산 계획을 수립할 수 있도록 지도한다.

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소주제 태양광 발전의 원리를 적용할 수 있는 제품 제작하기 차시 6/7차시

과목 (단원)

과학(에너지 문제와 미래) 고등학교 2학년

정보기술(정보기술과 산업) 고등학교 1학년

국어(설명하는 말하기, 매체를 활용하여 발표하기) 교육

과정 태양광 발전의 원리를 이해하고, 이를 적용할 수 있는 제품을 제작해본다.

학습

목표 학급우수작으로 선정된 생활소품 및 제품을 제작한다.

학습

도입 (3분)

ET 태양에너지를 활용한 생활소품 및 제품을 제작하기 위한 준비물을 확인한 다.

ET 제품 제작에 필요한 준비물을 다룰 때 유의사항을 숙지하고, 안전사고에 유 의한다.

제품제작 준비물 및

설계도 학생활동지6

ET 태양에너지를 활용한 소품을 제작한다.

- 미리 제작한 제품설계도를 바탕으로 태양에너지를 활용한 생활소푸을 직 접 제작해본다.

- 질문이 있거나, 도움이 필요한 경우는 즉시 손을 들어 의사를 표현하여 교사의 도움을 받도록 한다.

- 조원들 모두가 적극적으로 참여하도록 한다.

- 교사는 순회 지도를 한다.

ET 활동 내용을 활동지에 정리한다.

학생활동지6

마무리 (3분)

 설계한 대로 소품 제작이 잘 되었는지 확인하고, 소감문을 작성한다.

ET 준비한 재료를 이용한 소품 제작이 잘 되었는지 확인하고 사용해 본 후, 소 감문을 작성한다.

ET 다음 시간에는 다른 조의 작품을 감상하고, 우수작을 선택하여 감상평을 적 어보도록 한다.

지도상 유의점

- 시제품을 제작할 때 기술적 문제의 결함이 있는지 확인한다.

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소주제 태양광 발전의 원리를 이용한 제품 감상 및 마무리 차시 7/7차시 과목

(단원)

과정 태양광 발전의 원리를 이해하고, 이를 적용하여 만든 제품을 감상한다.

학습 목표

• 태양광 에너지를 활용한 생활소품을 체험해 보고, 신재생 에너지의 가능성에 대해 깨달을 수 있다.

학습

도입 (10분)

ET 지난 수업(1차시~6차시)의 흐름을 살펴본다.

ET 제품 제작 시 어려웠던 점 듣기

- 제품을 직접 제작할 때 어려웠던 점을 이야기해본다.

ppt

 태양광 에너지를 이용한 생활소품 감상하기

 대체 에너지의 가능성과 에너지를 대하는 우리의 자세 생각해보기

ET 태양에너지를 활용한 생활소품 감상하기

- 각 반에서 제작한 생활소품을 둘러보며 각 작품의 잘된 점과 보완할 점을 정리하여 본다.

- 가장 우수하다고 생각하는 작품에 투표하고, 감상한 내용을 활동지에 정 리한다.

ET 우수작 함께 살펴보기

- 가장 많은 스티커를 받은 작품 위주로 함께 살펴보며 장단점을 이야기해 본다.

ET 대체 에너지의 가능성과 에너지를 대하는 우리의 적극적인 자세를 생각해 본다.

- <이큐브랩>의 태양광 쓰레기통 홍보영상을 시청한다.

- 청년스타트업 기업인 이큐브랩 권순범 대표의 창업기를 간단하게 들려준 다.

- 작은 것에 대한 관심과 아이디어, 지속적인 노력이 있으면 문제해결, 창 업, 성공의 가능성이 있다는 것을 이야기한다.

- 우리가 경험한 제품 제작 과정이 아직은 부족한 점이 많지만 꾸준히 노력 하면 전지구적 환경 문제와 에너지 문제를 해결하는 초석이 될 수 있다는 것을 이야기한다.

ET 소감문 작성하고 발표하기

- 전체 수업에 대한 소감을 작성하고 자유롭게 발표해 본다.

2절지 색매직

마무리 (5분)

 친환경적 에너지 생산과 소비에 대해 적극적으로 탐구해본다.

ET 친환경적 에너지 생산과 소비에 대해 적극적으로 탐구해본다.

- 환경에 막대한 영향을 미치는 현재의 에너지 생산 방식 및 소비 형태의 문제점을 인식한다.

- 친환경적 에너지 생산과 소비에 대해 적극적으로 탐구하는 자세가 중요하 다는 것을 이해하도록 한다.

지도상 유의점

- 제작된 작품 중에 우수작에 대해 자유롭게 이야기하고, 본 프로그램을 진 행하면서 느끼게 된 친환경적 에너지 생산과 소비의 중요함을 알 수 있도록 지 도한다.

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6. 학생 학습·활동지 (※ 차시별 반드시 2쪽 이내 작성 / 개발한 차시만큼 작성 권장)

차시 1. 환경 보호와 에너지 문제 생각하기

학생활동1 환경을 보호할 수 있는 에너지 생산 및 활용 방식이 필요함을 깨달을 수 있다.

[생각열기] 지구의 날

1. 「지구의 날」은 어떤 날이며 왜 지정하였을까 요?

2. 「지구의 날」을 지정한 의도와 같은 맥락에서 살펴볼 수 있는 행사들은 무엇이 있을까요?

3. 환경오염의 원인에는 어떤 것들이 있을까요?

(31)

[탐구하기] 만약에 전기가 없다면?

1. 전기를 많이 사용하면 어떤 문제가 생길까요?

2. 전기가 없었을 시대, 우리 선조들은 어떻게 생활하였나요?

[정리하기]

1. 에너지를 생산하고 사용할 때, 반드시 고려해야 할 것은 무엇일까요?

2. 전기 에너지가 없었던 시대, 우리 선조들의 생활방식은 어떤 점에서 긍정적인가요?

3. 오늘 수업에 참여한 소감을 적어주세요.

(32)

서울시 에너지절약 인포그래픽 中

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차시 2. 태양광 휴대폰 충전기 만들기

학생활동2 신재생 에너지에 대한 이해를 바탕으로 태양에너지를 이용하는 휴대폰 충전기를 만들어보자.

[탐구하기]

‣ 태양광 휴대폰 충전기를 만들어보자.

[준비물]

[실험하기]

(1) 2핀 콘넥터에 빨강 탭 전선과 검정 탭 전선을 딸깍 소리가 나게 끼워준 다음 쇼트키 다이오드 긴 발이 빨강 전선 쪽으로 짧은 발이 검정 전선 쪽으로 향하게 2핀 콘넥터에 끼워준다.

(2) 배선도를 참고하여 전선들을 잘 꼬아 연결하여 준 다음 앤드 캡을 끼워 마무리한다.

(3) 작은 양면테이프와 큰 양면테이프 한쪽 접착면을 떼어 바닥판 한쪽 긴 부분 끝선 가운데 부분 에 잘 눌러 붙여준 다음 반대편 접착면을 떼어 내 준다.

(4) 원형 EVA 4개 한쪽 접착면들을 떼어 태양전지판 사각 면 끝부분에 잘 눌러 붙여준 다음 반대 편 접착면들을 떼어 내 준다.

(5) 오른쪽 투시 그림처럼 전선들을 잘 정리하여 준 다음 2핀 콘넥터 편평한 부분을 작은 양면테이 프 위에, USB D잭 편평한 부분을 큰 양면테이프 위에 잘 눌러 붙여주고, 원형 EVA 4개를 바닥 판 EVA에 잘 눌러 붙여 주면 태양광 휴대폰 충전기가 완성된다.

(6) 휴대폰 연결잭을 USB D잭에 끼우고 연결 핀을 휴대폰에 끼워 직사광선이 내리쬐는 태양 빛에 충전하여 사용한다.

(34)

[결과 정리]

완성된 휴대폰 충전기를 이용해 실제 휴대폰이 충전되는지 확인한다.

[탐구하기 - 공통]

1. 태양광 발전의 원리를 설명해 보자.

2. 태양 에너지는 어떤 에너지로 전환되었는가?

3. 태양광 발전의 한계점에 대해 생각해 보자.

[탐구하기 – 심화]

1. 충전 시간에 따른 휴대폰 충전량 관계를 알아보자.

충전 시간(분) 0 1 2 3 4 5

휴대폰 충전량(%) (결과 정리)

2. 에너지 전환 효율을 높이기 위한 방법에 대해 생각해보자.

[생각해보기]

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1. 현재 우리 생활에서 태양에너지를 이용하고 있는 경우를 설명해보자.

2. 우리 일상생활에서 유용하게 쓰일 수 있는, 태양광 기술을 이용한 소품을 고안해보자.

(기존 제품에서 에너지원을 태양에너지로 대체하거나, 기존에 없었던 아이디어 소품을 생각해본 다.)

[도면] [설명]

3. 오늘 수업에 참여한 소감을 적어주세요.

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(37)

차시 3. TINKERCAD 익히기

학생활동3 TINKERCAD 프로그램을 이해하고 사용 방법을 익혀, 개인 작품을 설계할 수 있다.

1. TINKERCAD 익히기 실습1(다용도 집게 만들기)

- 새로운 작업 창을 만들 때는 [Create new design]을 누른다.

- 집게를 만들기 위해서 필요한 원, 사각형을 도면에서 두 개의 도형이 겹쳐지도록 만든다.

- 집게를 만들기 위해서 사각형을 다이아몬드 형태로 만든다.

[TIP]

가. 여러 개 도형을 선택할 때는 [Shift 키]를 누르고 선택한다.

나. 비워야 할 곳은 HOLE을 선택한다.

- 완성

(38)

2. TINKERCAD 주요 단축키 배우기

단축키 기능 단축키 기능

F 가까이 보기 Backspace  Delete(삭제) R Ruler tool(자) Alt Duplicate(복제하기) Ctrl+C Copy(복사)  Move(상하좌우 움직임) Ctrl+V Paste(붙여넣기) shift+  Move Faster Ctrl+Z Undo(되돌리기) Ctrl+shift+G Ungroup(그룹 해제)

Ctrl++Z Redo Ctrl+G Group(그룹)

W Workplane tool(작업면)

3. 개별 작품 스케치하기

4. 오늘 수업에 참여한 소감을 적어주세요.

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차시 4. 태양광에너지를 활용한 아이디어 소품 발표

학생활동3 발표를 통해 태양광에너지를 활용한 아이디어 소품 우수작을 선정한다.

1. 조원의 발표를 듣고 심사 기준에 맞게 작성하여주세요.

가. 아이디어의 창의성(25점) 1) 아이디어가 기발한가?(15점)

2) 아이디어가 사용자의 호기심을 자극 하였는가?(10점)

나. 아이디어의 디자인 및 소재(25점)

1) 제품을 사용하기 편하게 디자인 되었는가?(15점) 2) 제품의 소재가 적절하게 사용 되었는가?(10점)

다. 제품의 구체성(25점)

1) 제품의 도면 및 그림이 구체적으로 제시되었는가?(10점) 2) 제품의 필요한 부품 등이 자세히 설명 되었는가?(10점)

3) 제품과 관련된 특허 및 선행 기술에 대한 조사가 충실이 이루어졌는가?(5 점)

라. 제품의 실용성(25점)

1) 제품의 실용도가 높은가?(15점) 2) 제품의 판매 가능성은 높은가?(10점)

마. 총점

조원이름 가 나 다 라 총점

(100점)

1 2 1 2 1 2 3 1 2

(40)

2. 발표 총평: 발표를 듣고 제품의 장점과 보완점을 적어주세요.

<제품의 장점>

<제품의 보안점>

3. 소감문: 오늘 수업에 참여한 소감을 적어주세요.

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차시 5. 태양광에너지를 활용한 소품 시제품 제작 1

학생활동3 태양광 발전의 원리를 적용한 시제품 제작을 위한 토의를 통해 완성도 있는 제품을 개발한다.

1. 브레인라이팅(Brain Writing)

제품명 제작의

도 특징

아이디어(호기심 자극) 디자인 소재

실용성 편리함 부품

특허성(기존제품) 시장성 호응도

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2. 제품 스케치도

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기존 제품

보완한 제품

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Save Money, Save the Earth(관리비 절약) 학생 프로젝트 모둠원 정○우 유○민 김○석 서○혁

우리가 주목한 문제상황

요즘 스마트 기기 등의 전자기기 사용이 급등하면서 집에서 외출할 때 충전기나 다 른 전자기기의 전기코드를 뽑지 않아서 상당히 많은 양의 전력이 누전되고 있다. 이 렇게 누전되는 많은 양의 전력이 이산화탄소도 발생시키고 그 이산화탄소가 지구온 난화를 가속화 시키는 것에 주목하였다.

문제를 해결하기 위한 우리의

아이디어

조원들의 가정에서 불필요한 전기 코드를 방치해놓은 상태에서 한 시간 동안 사용한 전력의 양을 측정하고 전기 코드를 뽑은 상태에서 한 시간 동안 사용한 전력의 양을 측정하고 그 두 측정량을 비교하고 전기 코드를 뽑음으로써 절약 되는 전기 요금과 이산화탄소를 줄일 수 있는 양을 측정하고 그 결과를 다른 사람들에게 보여주고 우리가 참여한 캠페인에 동참하는 것을 유발한다.

우리 팀의 활동을 가장 잘 보여줄

수 있는 증거자료(사진, 데이터, 분석자료

등)

( 단

위:KWh)

하루 동안 절약한 평균

전력량

한 달 동안 절약하게 될 전력량

한 달 동안 절약하게 될 전기요금

정민우 13.34 400.2 77720원

유재민 10.275 308.25 48380원

김우석 15.375 461.25 110610원

서인혁

우리 팀의 성과(기여)

우리 조원들이 캠페인에 4일 동안 참여함으로써, 110.92kwh만큼의 전력낭비 를 막을 수 있었다. 110.92kwh를 절약하면 8370원을 절약할 수 있고 이뿐만 아니라 4.658kg의 이산화탄소 발생을 막을 수 있었다. 세 가정이 고작 4일만 참여하여 나온 수치임을 생각해 보았을 때, 결코 작은 수치가 아니란 것을 알 수 있다. 만약 이 캠페인을 4일만이 아니라 한 달 그 이상을 진행하게 된다면 우리가 절약 할 수 있는 전기요금과 막을 수 있는 이산화탄소 배출량은 어마어 마할 것이다. 그리고 우리 조원들만 캠페인에 참여하는 것에 그치지 않고, 다 른 사람들에게도 캠페인에 참여함으로써 생기는 효과를 보여주며 캠페인 참여 를 유발하고 이를 통해 생기는 캠페인 참여자들까지 동참하면 매우 큰 수치의 전기요금 절약량과 이산화탄소 발생이 막아지는 것을 볼 수 있을 것이다.

요즘 스마트 기기등의 전자기기 사용이 급등하면서 집에서 외출할 때 충전기나 다른 전자기기의 전기코드를 뽑지 않아서 상당히 많은 양의 전력이 누전되고 있다. 이런 전력 누전 문제는 최근에 전 세계적으로 대두되고 있는 전력량 부족 문제의 원인 중 하나라고 생각된다. 전력 문제로 부족한 전력량을 채우기 위해서는 많은 발전소가 더 많이 가동을 해야 되고, 이 과정에서 지구 온난화를 가속 시키게 되는 여러 가지 현상이 나타난 다. 이로 인해 생긴 지구온난화는 지구의 기후변화를 가속화시키게 한다. 그러므로 우리는 가정에서 일어나는 누전 문제를 해결하기 위한 프로젝트를 실행하기로 하였다.

3-1. 문제상황과 기후변화와의 연관성

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가정에서 누전되는 전력량으로 인한 전력 문제로 부족한 전력량을 채우기 위해서는 많은 발전소가 더 많이 가동을 해야 한다. 전기를 발전시키기 위해서 태우는 화석연료는 태울 때마다 이산화탄소가 대기로 배출된다.

이산화탄소가 너무 많아지면 지구를 덮는 플라스틱 덮개 같은 역할을 하여 태양열을 가두기만 하고 내보내지 않는다. 이 때문에 이산화탄소를 “온실 가스”라고 하여 농도가 대기 중에 높아지면 지구의 평균 기온이 올라 가 기후가 불안정해지고 예측하기 어려워진다.

3-2. 문제상황과 관련하여 기존에 실천이 잘 이루어지지 않는 이유에 대한 분석

현대 사회에 바쁘게 살고 있는 대부분의 사람들이 귀찮아서 ‘콘센트 하나쯤이야 뽑지 않아도 괜찮겠지 전기료 는 내가 내는건데‘ 라는 생각을 가지고 일상생활을 하다 보니 어느새 전기 코드를 뽑는 것과 지구온난화의 연관성을 인식하지 못하고 하루하루를 살아가서 가정에서 누전되는 전력에 의한 지구 온난화라는 문제 상황 에 관련하여 문제를 해결하려는 노력을 하지 않는 것 같다.

4. 문제상황을 해결하기 위해 우리 팀이 최초에 계획했던 아이디어

이렇게 불필요한 전기 코드들을 뽑지 않아 생기는 전류의 누전으로 인한 전력 낭비를 최소화하기 위 하여 우리 팀은 가정에서 지키기 쉬운 ‘불필요한 전기 코드 뽑기’ 캠페인을 하는 것을 해결방안으로서 생각하였다. 이 ‘불필요한 전기 코드 뽑기’ 캠페인은 가구마다 하나씩 부탁된 전기계량기를 사진으로 찍어 그 가구가 불필요한 전기 코드를 뽑았을 때 절약한 전력량을 계산 한 다음, 그 절약한 전력량이 어느 정도의 수치를 넘어서면 소정의 상품이나 기념품을 주는 형식으로 진행하려고 계획하였었으나 전기 계량기로 각 가정마다 측정한 전력을 절약한 량이 전기 코드를 뽑은 것으로 인한 전력 절약량인 지를 확인하는 작업이 불가능하다고 여겨져서 기존의 계획을 수정하게 되었다.

5. 문제상황을 해결하기 위해 우리 팀이 실제로 실행했던 아이디어

기존에 실행하려고 했던 다수의 참가자들을 대상으로 하는 불필요한 전기 코드 뽑기 캠페인은 변인 통제가 불가능하다고 여겨져서 계획을 수정하게 되었다. 우리가 최초에 실행하려고 했던 다수의 참가자를 대상으로 하는 캠페인보다는 우리 조 내의 조원들의 가정에서 실천할 수 있는 캠페인을 시도해보았다. 우선, 각 가정마 다 기존의 전기 코드를 뽑지 않았을 때의 한 시간의 전력 사용량을 가정용 전기계량기를 통해 측정 한 후, 몇 일간의 캠페인을 통해 전기 코드 뽑기를 일상화하여 매일 얼마만큼의 전기를 절약할 수 있었는지 가정용 전기계량기를 통해 측정하였다. 그리고 그 절약한 전기만큼 전기 사용료가 얼마나 절약될 수 있는지도 알아보 았다.

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6. 프로젝트 진행 과정 (프로젝트 진행 과정을 최대한 자세하게 적으세요)

1. 조원들의 가정에서 전기 코드를 뽑지 않았을 때 한 시간당 사용되는 전력량을 측정한다.

(단위:KWh) 측정 전 측정 후 차이

정민우 26408.21 26409.19 0.98

유재민 4913.9 4914.7 0.8

김우석 37136.6 37137.6 1

서인혁

2. 이 때 측정한 값으로 하루 전체를 생활한다면 대략 얼마만큼의 전력량이 들지 계산한다.(한 시간 측정량 x 24)

3. 조원들이 가정에서 전기 코드 뽑기를 일상화 한 채로 살아가면서, 하루 단위로 오후 11시의 전기 계량기 의 전력량 수치를 확인하여 사진으로 찍어둔다.

사진예시) 한 조원의 일별 전기계량기 사진 (6월 2일,3일,4일,5일,6일)

4. 전기 코드 뽑기를 일상화 하였을 때 전기계량기로 측정한 일별 전기 사용량에 대한 평균값을 구한다.

(단위:KWh) 1일차 2일차 3일차 4일차 평균

정◯◯ 11.09 10.04 9.83 9.76 10.18

유◯◯ 9.9 9.6 7.3 8.9 8.925

김◯◯ 9.3 8.4 8.1 8.7 8.625

서◯◯

5. 전기 코드를 뽑지 않았을 때의 하루 사용되는 전력 예측량에서 전기 코드를 뽑았을 때의 일별 전기 사용량 을 빼서 절약한 전력량을 구한다.

(단위:KWh) 전력 코드를 뽑지 않았을 때 전력 코드를 뽑았을 때 절약한 전력량

정◯◯ 23.52 10.18 13.34

유◯◯ 19.2 8.925 10.275

김◯◯ 24 8.625 15.375

서◯◯

6. 절약한 전력량에 따른 절약한 전기요금을 계산한다.

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(단위:KWh) 절약한 전력량 절약한 전기요금

정◯◯ 13.34 220원

유◯◯ 10.275 80원

김◯◯ 15.375 360원

서◯◯

6-1. 프로젝트를 진행하는 과정에서 발생한 문제점(가장 큰 1가지)

기존에 실행하려고 했던 다수의 참가자들을 대상으로 하는 불필요한 전기 코드 뽑기 캠페인은 변인 통제가 불가능하다는 것을 안 것이 기후변화 프로젝트를 실행하는 데 가장 큰 걸림돌이 되었다. 선생님께서 피드백을 해주시면서 이 캠페인의 참가 대상자들의 전기계량기 사진으로 측정한 절약한 전력량은 이것이 전기코드 뽑 기 캠페인을 실행하면서 정말 전기 코드를 뽑아서 절약한 전력량인지를 확인하는 것이 불가능 하였다는 것을 알게 되었다. 또한 가정에서 생기는 여러 가지 사정별로 각자, 또는 각 날마다 사용할 수 밖에 없는 전력량과 절약 할 수 있는 전력량이 차이가 심하게 날 수 있고, 우리가 참가자들의 가정에서의 사정을 정확하게 인지하 는 것도 불가능하기 때문에 다수의 참가자들을 대상으로 하는 누전 전력 절약 캠페인은 어쩔 수 없이 포기하 게 되었다. 그로 인해서 우리가 준비해 왔던 참가자들의 협조와 측정해놓은 전력값이 쓸모없게 되고 프로젝트 를 다시 재설정하여 시작하는 데에 시간의 부족 문제도 발생하게 되었었다

6-1-1. 이 문제를 해결하기 위해 우리가 했던 노력과 결과

우리는 이러한 문제로 인해 기존에 섭외해 놓았던 참가자들에게 캠페인을 부탁하는 것으로는 우리가 애초에 원하던 결과를 얻기 힘들 것이라고 선생님께서 피드백해주셨고, 우리 조원들도 모두 선생님의 의견에 동의를 하고 최초에 계획했던 프로젝트보다 좋은 계획이 있을지 조원 모두가 고민하고 상의한 끝에 프로젝트 참가자 를 기존에 섭외해 놓았던 참가자들 대신에, 조원들과 조원들의 가족을 대상으로 하기로 했다. 이렇게 조원들 끼리 상의한 의견으로 프로젝트를 진행한 결과, 전기계량기를 측정한 값을 얻어내는 것, 그리고 프로젝트를 진행하는 모든 과정에 있어서 더욱 더 수월할 수 있었고, 우리가 애초에 원하던 결과를 얻어낼 수 있었다.

7. 프로젝트의 결과(효과)

이렇게 하루에 절약하게 되는 전력량으로 한 달에는 얼마나 많은 전력량을 절약할 수 있게 될지를 계산 해보 았다.

(단위:KWh) 하루 동안 절약하게 될 전력량

한 달 동안 절약하게 될 전력량

한 달 동안 절약하게 될 전기요금

정◯◯ 13.34 400.2 77720원

유◯◯ 10.275 308.25 48380원

김◯◯ 15.375 461.25 110610원

서◯◯

이렇게 계산한 결과로 한 가구 당 한달에 절약하게 될 전기 요금은 약 78903원이다. 탄소나무계산기를 통해 서 발생하는 이산화탄소의 양을 계산해보면, 1kwh 당 발생하는 이산화탄소는 424g이다. 한 달 동안 절약하게