한국과학창의재단 이사장 귀하

(1)

2020 융합인재교육(STEAM) 교사연구회 결과보고서

2020. 11. 23.

도계초등학교

(2)

【 2020년 융합인재교육(STEAM) 교사연구회 결과보고서 】

과 제 개 요

과제명 2020년 STEAM 교사연구회 운영(도계초등학교)

STEAM 프로그램

유형

(유형1) STEAM 프로그램 개선 및 보완을 통한 확산 모델 개발 ( ) - 선행 프로그램명:

(유형2) 다양한 교과 간 협동 연구를 통한 STEAM 프로그램 신규 개발 ( ) (유형3) StarT 프로그램 수행을 통한 STEAM 프로그램 신규 개발 ( √ ) 프로그램명 썬플러그 프로젝트(SUN Plug Project)

학교급 초등 대상 학년(군) 5-6학년군

중심과목 과학 중심과목 성취기준 영역

[초등학교 5-6학년군] 과학 2. 태양계와 별 [초등학교 5-6학년군] 과학 17. 에너지와 생활 [초등학교 5-6학년군] 과학 13. 전기의 이용

연계과목

사회 사회 미술 실과 수학 수학

연계과목 성취기준 영역

[초등학교 5-6학년군] 사회 8. 통일 한국의 미래와 지구촌의 평화

[초등학교 5-6학년군] 사회 6. 우리나라의 경제 발전 [초등학교 5-6학년군] 미술 2. 표현

[초등학교 5-6학년군] 실과 5. 기술활용 [초등학교 5-6학년군] 수학 1. 수와 연산 [초등학교 5-6학년군] 수학 4. 규칙성

연구기간 협약체결일 ~ 2020.11.30.

신청금액 일금사백만원(￦4,000,000)

참여연구원 7명 (연구책임자: 1명, 공동연구원: 5명) 연구 수행자에 관한 사항

구분 소속(학교명) 담당과목 직위 성명

연구책임자 도계초등학교 초등 교사 전성수

공동연구원 진영대창초등학교 초등 교사 하 일

공동연구원 진동초등학교 초등 교사 김희진

공동연구원 무동초등학교 초등 교사 안슬기

공동연구원 용지초등학교 초등 교사 손윤지

공동연구원 회원초등학교 초등 교사 조정훈

2020년도 정부의 R&D 재원으로 한국과학창의재단의 지원을 받아

융합인재교육(STEAM) 교사연구회를 운영한 최종 결과로써 본 보고서를 제출합니다.

2020년 11월 23일

주관연구기관장 : 안 영 선 (인) 연구책임자 : 전 성 수 (인)

한국과학창의재단 이사장 귀하

(3)

(4)

“이 보고서는 2020년도 정부의 재원으로

한국과학창의재단의 지원을 받아 수행된 성과물임 ”

(5)

1. 서론

◦ (STEAM 교사연구회의 지속성 유지) 새로운 우주 시대[COSMOS]를 개척할 학습자들에게 우주 와 관련된 STEAM 프로그램의 지속적인 개발 및 적용[2015년, 2016년, 2017년, 2019년]

◦ (한국 최초 StarT 프로그램 참여) 글로벌 협동 학습 커뮤니티 활동 수행[StarT]을 위한 STEAM 연구 프로젝트 콘텐츠를 제출하여 한국형 과학교육에 대한 우수성 홍보

◦ (2015 개정교육과정 성취기준 보완 프로그램 개발) 2015 개정 과학과 교육과정 ‘태양계와 별’

영역의 한계를 보충하고, 관련 개념에 대한 학생들의 경험 확산 및 심미적 STEAM 프로그램 개 발

◦ (코로라19 펜데믹 상에서 수행 가능한 프로그램 개발) 프로그램 시행을 위한 물리·환경적 요건 을 고려한 STEAM 프로그램 개발 및 적용을 통해 STEAM 프로그램의 현장 확산에 대한 기여

2. 연구 수행 내용

◦ (스토리가 있는 7주제 15차시 프로젝트 개발) 교사연구회가 오랫동안 연구·개발해오던 우주관련 STEAM 프로그램 경험을 바탕으로 한 총체적 프로젝트 개발

◦ (비대면 프로젝트 수행을 위한 꾸러미와 원격 수업의 활용) 전세계적 코로나19 펜데믹 상황에 처했을 때 협동기반의 프로젝트 교육을 어떻게 해야 할 것인가에 대한 연구 및 시범 시행

원격학습

컨텐츠 1주제 2주제 3주제 4주제 5주제 6주제 7주제

내용

실시간 태양 관측

사이트 시범 실험

영상 starT 꾸러미

화석연료의 문제점

영상 실시간 화상 토의

실시간 화상 토의

starT 꾸러미

디자인 씽킹 설명

영상 원격 모둠

토의방 starT 꾸러미

원격학습 컨텐츠

starT 꾸러미 화상회의 프로그램

SNS 원격 학습 컨텐츠

SNS 원격 학습 컨텐츠 화상회의 프로그램

＊ starT 꾸러미: 원격학습에 필요한 준비물, 실험재료, 참고자료 등이 담겨 있는 학습 준비물

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원격학습 starT꾸러미

• 전지의 직렬과 병렬에 관한 수준별 참고 영상을 프로젝트 원격학습 플랫폼에 게시한다.

• 실험과 제작에 필요한 준비물을 starT꾸러미로 사전 배부하여 가정에서 학생들이 참고영상을 보며 직접 실험에 참여할 수 있도록 한다.

• 태양 에너지 수집양을 계산하는 부분은 초등학교 학생이 혼자 학습하기 어려울 수 있다. 필요에 따라 ZOOM등의 화상수업프로그램을 사용하여 실시간 비대면 교류를 통해 해당 부분에 대한 궁금증을 해결 할 수 있도록 안내한다.

출처: 경남e학습터 초등학교 과학 [영상]

https://cls8.edunet.net/cyber/content/play.

do (2020.6.3. 인용)

출처: ZOOM 프로그램 [그림] (2020.6.3.) 인출

• 실제 만든 제품의 활용하는 영상 등을 SNS등으로 공유하여 다양한 사람들과 소통하고 의견을 나눌 수 있도록 한다.

◦ (시나리오와 콘티로 무장된 소개 영상) 프로젝트 수행을 위한 탄탄한 시나리오 구성하고 StarT의 소개영상을 미리 기획하여 프로젝트와 동시적 진행이 가능하도록 설계

◦ (StarT 프로그램을 위한 교사-학계-과연-연구기관의 융합 협업적 프로그램 수행) 학교와 국내외 대학 기업 지역사회를 연결한 융합 협업적 프로그램을 개발 수행하여 향후 교사-학계-과연-연구 기관의 협력체계 구축을 위한 사례 마련

(7)

3. 연구 수행 결과

STEAM 프로그램

구분

프로그램명 썬플러그 프로젝트(SUN Plug Project) 선행

프로그램명 해당없음

학교급 초등 대상 학년(군) 5-6학년

중심과목 과학 중심과목

성취기준 영역 [초등학교 5-6학년군] 태양계와 별

연계과목

사회 사회 미술 실과 수학 수학

연계과목 성취기준 영역

[초등학교 5-6학년군] 사회 8. 통일 한국의 미래와 지구촌의 평화 [초등학교 5-6학년군] 사회 6. 우리나라의 경제 발전

[초등학교 5-6학년군] 미술 2. 표현 [초등학교 5-6학년군] 실과 5. 기술활용 [초등학교 5-6학년군] 수학 1. 수와 연산 [초등학교 5-6학년군] 수학 4. 규칙성

개발계획

주제 연번

차시

(시수) 과목 연계(안)

1 2 과학(2.0)

2 2 과학(1.0) + 사회(1ㅍ)

3 2 과학(2.0)

4 2 과학(0.5) + 미술(1.5)

5 3 과학(1.0) + 실과(1.0) + 수학(1.0)

6 2 과학(1.0) + 미술(1.0)

7 2 과학(0.5) + 사회(1.5)

개발·적용

현황 ※ 2020.9.23.기준, 프로그램 개발 및 오리엔테이션 적용 완료

구분 수행 계획

교수학습지도안 개발 차시 총 15차시 예정

수업 적용 일정 2020. 9. 20. ~ 2020. 11. 9.

(STEAM 수업)수혜학생 수 김해 주석초, 김해 구지초, 창원평산초, 통영초, 김해분성초, 도계초 등 127명 예정

학생 태도검사 사전검사 9월 21일, 2개 학급(40명) 실시 완료 사후검사 11월 19일, 2개 학급(40명) 예정

학생 및 교사 만족도조사 10월 19일 예정

교사연구회 STEAM 행사 개최 2020. 9. 23. (19:30~21:45) 온라인 수업공개 예정

논문 또는 학술대회 현장과학교육학회, 논문 게재 예정

특허출원(국외, 국내) 해당 없음

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4. 결론 및 제언

◦ (한국의 우수한 교육 시스템 홍보) 한국 최초로 StarT 형식의 프로그램을 개발하여 전세 계 교육관련 종사자들을 대상으로 한 홍보를 목적으로 기존의 핀란드, 중국, 우즈베키스 탄, 파키스탄 등과 같은 우수 교육 프로그램과 경쟁할 수 있는 기회에 동등하게 참여하여 한국의 교육 프로그램을 우수성을 알리고 최종적으로 StarT 대회의 입상을 목표로 한다.

◦ (STEAM 프로그램 개발) STEAM 교육을 통해 과학(Science), 기술(Technology), 공학 (Engineering), 수학(Mathematic), 예술(Art)의 영역에 대한 융합인재교육을 바탕으로, 첨 단 과학기술과 화성에 대한 관심과 흥미를 높이고, 주어진 환경과 제약에서 학생들의 창 의적인 문제해결력과 통합적 사고를 높일 수 있을 것이다.

◦ (우주 교육 프로그램 개발) 우주 소재의 STEAM 프로그램을 통해 美와 樂의 가치의 감성적 체험하고 과학과 역량이 함양될 수 있도록 하여 학생들의 창의성 및 삶의 원동력을 높일 수 있을 것이다.

◦ (비대면 원격을 추가한 프로젝트 수행) 코로나19와 같은 비상상황에서도 수행이 가능한 STEAM 교육 프로그램 및 프로젝트의 활용 가능성을 검증할 수 있는 기회로서, 물리적 인적 한계를 극복할 수 있는 새로운 프로젝트 수행이 가능할 것이다.

◦ (STEAM 프로그램의 활용성 증대) STEAM 교육 프로그램의 활용가능성을 높이고, 학생들 의 창의적 융합인재를 길러내는 데 교육적 함의를 부여할 수 있을 것이다.

◦ (교사의 성장) 본 창원 STEAM 연구회는 5회의 STEAM 교사연구회 운영, STEAM 우수 교사(교육부장관) 표창수여자 3명, 제1회 STEAM 우수프로그램 공모대회 대상, 과학이 좋아지는 STEAM 저술, STEAM 전국 워크숍에서 교사연구회 운영 우수사례로 2회 연 속 발표, 다수의 STEAM 관리자 연수 및 컨설팅 등의 성과를 냈으며, 향후에도 보다 발전적인 STEAM 교사연구회로 나아갈 수 있을 것이다.

(9)

[부록1] STEAM 프로그램 개발 내용 및 결과물

(프로그램명) 썬플러그 프로젝트

1. STEAM 프로그램 개발·적용 교육과정

연번 차시 (중심과목)

2015 개정 교육과정 성취기준

(연계과목) 성취기준 영역 1 1~2/15 [6과02-01] 태양이 지구의 에너지원임을 이해하고 태양계를 구성하

는 태양과 행성을 조사할 수 있다. ^-

2 3~4/15

[6과02-01] 태양이 지구의 에너지원임을 이해하고 태양계를 구성하

는 태양과 행성을 조사할 수 있다.

[6과17-02] 생물이 살아가거나 기계를 움직이는 데 에너지가 필요함 을 알고, 이때 이용하는 에너지의 형태를 조사할 수 있다.

[초등학교 5-6학년군]

사회 8. 통일 한국의 미래와 지구촌의 평화

3 5~6/15 [6과02-01] 태양이 지구의 에너지원임을 이해하고 태양계를 구성하

는 태양과 행성을 조사할 수 있다. ^-

4 7~9/15 [6과05-03] 생태계 보전의 필요성을 인식하고 생태계 보전을 위해 우 리가 할 수 있는 일에 대해 토의할 수 있다.

미술 2. 표현

5 10~11/15

[6과05-03] 생태계 보전의 필요성을 인식하고 생태계 보전을 위해 우

리가 할 수 있는 일에 대해 토의할 수 있다.

[6과17-03] 자연 현상이나 일상생활의 예를 통해 에너지의 형태가 전

환됨을 알고, 에너지를 효율적으로 사용하는 방법을 토의 할 수 있다.

실과 5. 기술활용 [초등학교 5-6학년군]

수학 1. 수와 연산 [초등학교 5-6학년군]

수학 4. 규칙성

6 12~13/15 [6과05-03] 생태계 보전의 필요성을 인식하고 생태계 보전을 위해 우 리가 할 수 있는 일에 대해 토의할 수 있다.

미술 2. 표현

7 14~15/15 [6과02-01] 태양이 지구의 에너지원임을 이해하고 태양계를 구성하 는 태양과 행성을 조사할 수 있다.

사회 6. 우리나라의 경제 발전

(10)

2. STEAM 프로그램 총괄표(총 15차시)

차시 주요내용

1~2/15

주제(단원)명 태양(별) 탐색하기

• 태양 관찰하기

- 태양 빛 스펙트럼 조사하기 - 태양에서 오는 빛 표현하기

- 프리즘 가시광선, 적외선, 자외선 온도 측정하기

3~4/15

주제(단원)명 태양이 주는 에너지 알기

• 화석에너지와 태양에너지의 비교

• 태양에너지의 활용 조사하기

• 우주탐사선, 화성 로봇 등의 태양에너지 이용 조사하기

5~6/15

주제(단원)명 태양에너지 이용하기

• 태양열과 태양광 에너지 비교하기

- 태양열 발전하기(거울로 물의 온도 높이기) - 태양광 경험하기(태양전지로 전기제품 충전하기)

7~9/15

주제(단원)명 썬플러그 디자인하기

• 제품을 디자인하는 방식 알아보기

• 태양에너지 활용 생활 제품 조사하기

• 제품 제작을 위한 기술 및 공학적 요건 탐색하기

10~11/15

주제(단원)명 썬플러그 만들기

• 전지의 직렬과 병렬연결 익히기

• 썬플러그 제품 구상하기

• 시제품 테스트하기

• 생활 소품을 활용한 썬플러그 제품 만들기

12~13/15

주제(단원)명 썬플러그 광고하기

• 광고 자료를 통해 제품을 홍보하는 방식 익히기

• 광고할 썬플러그 제품의 특징 발견하기

• 크라우드펀딩 방식 이해하기

• 제품 판매를 위한 광고 자료 만들기

14~15/15

주제(단원)명 크라우드 펀딩 마켓하기

• 크라우드펀딩 마켓 참가하기 - 썬플러그 제품 소개하기 - 다른 썬플러그 제품에 투자하기

- 투자 모금 비용에 대한 향후 개발 계획 발표하기

(11)

3. STEAM 프로그램 차시별 수업지도안

1주제

태양(별) 탐색하기

관련 역량

중요도 ◎ ●

목표 태양이 지구의 주에너지원임을 알고, 태양 빛이 가진 에너지를 이해할 수 있다.

관련 교육과정 (초등 5-6학년군) 과학 2. 태양계와 별 준비물 태양 관측 안경, 프리즘, 적외선 온도계

태양 관측하기

우리는 밤하늘에서 수많은 별을 볼 수 있지만 낮에도 별을 볼 수 있습니다. 우리 지구에 가장 가까이에 있으며, 우리에게 빛과 따뜻함을 주는 별이 바로 태양입니다. 태양 관측 안경을 쓰고 태양을 관찰하고, 관찰한 내용을 설명하여 봅시다.

[학생 활동 및 답변 예시]

태양은 어떤 모양인가요?

☞ 태양은 둥근 원 모양입니다.

태양 관측 안경을 쓰고 태양을 직접 눈으로 관찰하면서 태양의 특징을 찾아봅시다.

☞ 생각보다 태양의 크기가 작게 보입니다.

☞ 태양의 색은 주황색처럼 보입니다.

☞ 태양 속에 검은 점들이 보입니다.

출처: 대한민국정책브리핑(2003. 10. 29.). 지구크기 10배되는 태양 흑점 [사진]. http://www.korea.kr/news/policyNewsView.do?newsId=450 02274. (2019. 12. 16. 인출)

학습 내용 태양 관측

• 태양 관측은 그 방식이나 기구에 따라 태양의 다양한 현상들을 관측할 수 있다. 주위보다 온도가 낮아 상대적으로 검게 보이는 흑점, 광구 바로 위에 붉은 색의 얇은 대기층인 채층, 채층 바깥으로 넓게 퍼진 희미한 가스층인 코로나, 태양 표면에서 고온의 가스 불기둥이 고리 모양으로 솟아오르는 홍염, 흑점 주면에서 일시적으로 폭발이 일어나는 플레어 현상 등을 관측할 수 있다.

(12)

수업 TIP

• 실시간 태양의 모습은 우주전파센터 홈페이지에서 확인할 수 있다.

Ⓗ 우주전파센터 태양영상 홈페이지

• 눈부신 빛과 강렬한 자외선으로 태양을 직접 바라보는 것은 매우 위험하다. 안전하게 태양을 관측하기 위해서는 투영법을 사용하거나, 태양 필터를 이용하는 방법이 있다.

- 투영법은 망원경이나 바늘구멍으로 투영된 태양의 모습을 관측하는 방법이다. 커다란 판지에 작은 구멍을 뚫어 그림자 부분에 비친 태양을 관측하는 것으로 단순하고 매우 안전하다. 다만 태양을 직접 바라볼 때보다는 생동감이 나지 않는다는 단점이 있다.

- 태양관측 전용 필터를 사용하면 태양의 가시광선 외에도 적외선과 자외선을 차단해준다. 적외선도 눈의 망막에 피해를 줄 수 있기 때문에 가시광선만 차단하는 필터만으로는 부족하다. 태양필터의 투과율을 확인한 후 사용하도록 한다.

출처: 우주전파센터. 실시간 태양 영상 [동영상]. https://spaceweather.rra.go.kr/observation/space/sunmovie?lang=ko.

(2019. 12. 16. 인출)

태양 빛 탐색하기

1. 태양은 엄청난 빛과 에너지를 내뿜고 있습니다. 태양에서 150000000 ㎞ 떨어진 지구(시속 300 km의 고속열차로 60년이 걸리는 거리)에서도 우리는 태양 빛을 관찰할 수 있습니다. 태 양 빛은 어떤 빛들로 이루어졌는지 조사하여 봅시다.

출처: 사이언스올(2010. 08. 24.). 태양스펙트럼 [사진]. https://www.scienceall.com/태양스펙트럼solar-spectrum/.

(2019. 12. 16. 인출) 학습 내용 스펙트럼

• 스펙트럼(spectrum)은 빛을 프리즘에 통과시켰을 때 나오는 띠를 파장에 따른 굴절률 차이를 이용하여, 파장 또는 진동수에 따라 분해한 것이다. 햇빛이나 광원의 필라멘트와 같은 백색광에서는 빛의 넓은 파장에 걸쳐 연속 스펙트럼이 나타난다. 연속 스펙트럼의 흔히 무지개 색을 가시광선이라고 한다. 가시광선에서는 빨간색이 긴 파장이고 보라색이 짧은 파장으로 보라색보다 짧은 파장의 빛을 자외선(紫外線), 빨간색보다 긴 파장의 빛을 적외선(赤外線)이라고 한다.

수업 TIP

• 흔히 과학교육에서 스펙트럼은 프리즘을 통과한 빛을 색깔에 따라 여러 갈래로 분산시켜 각각의 분해된 빛의 성질과 특징을 살펴보는 것을 말한다. 일반적으로 스펙트럼이라고 하면 가시광선만을 말하는 경우가 있으나, 이 수업에서는 이후 빛의 종류에 따라 온도를 비교하는 탐구활동을 수행하기 위하여 가시광선 이외에도 적외선과 자외선까지 범위를 확대하여 조사할 수 있도록 권장한다.

2. 야외에서 태양 빛을 프리즘에 통과시켜 봅시다. 태양 빛이 통과되어 나타난 모습을 그림으로

(13)

표현하여 봅시다. 앞서 조사한 태양 빛의 종류를 표현된 그림에 표시하여 봅시다.

태양 빛을 프리즘에 통과시키는 실험

3. 프리즘에 통과된 태양 빛의 종류(자외선, 적외선, 빨간색 가시광선, 노란색 가시광선, 파란색 가시광선 등)에 따라 적외선 온도계를 온도를 측정하여 봅시다.

적외선 온도계로 빛의 종류에 따라 온도를 측정하는 장면

태양의 모습과 태양 빛에 대해 정리하기

1. 태양의 모습과 태양 빛에 대해 알게 된 점을 정리하여 봅시다.

[학생 활동 및 답변 예시]

태양의 모습은 어떠했나요?

☞ 태양은 주황색으로 둥근 원 모양이었습니다.

☞ 태양 속에는 검은 점들이 있었습니다.

태양 빛을 프리즘에 통과하여 관찰하였을 때 태양 빛의 특징은 무엇이었나요?

☞ 빛은 적외선, 가시광선, 자외선 등으로 다양한 종류가 분류할 수 있었습니다.

☞ 가시광선의 빨간색 옆에 적외선, 가시광선 보라색 옆에 자외선이 있다고 합니다.

☞ 온도는 적외선<빨간색 가시광선<노란색 가시광선 ＜ 파란색 가시광선 ＜ 자외선 순으로 높았습니다.

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• 태양의 모습을 자세히 관찰할 수 있는 참고 영상과 실시간 태양의 모습을 관찰할 수 있는 사이트를 원격학습 플랫폼에 게시한다.

• 교사의 시범 실험을 영상으로 제작하여 원격학습 플랫폼에 게시하고 학생들이 영상을 참고하여 정확하게 실험할 수 있도록 한다.

• 프리즘과 적외선 온도계 등 실험에 필요한 준비물을 학습꾸러미로 배부하여 가정에서 학생들의 실험이 원활히 진행될 수 있도록 돕는다.

출처: 유튜브 화목한 싸이언쓰(201 6.12.18.). 빛의 성질 실험-프리즘 https://www.youtube.com/wa tch?v=Eh_wryHY9iU(2020.06.0 3.인출)

보충자료

• 태양의 모습과 에너지

2010년 미국항공우주국(NASA)에서 촬영한 태양의 모습

출처: 위키백과(2010.08. 19.). 2010년 미 항공우주국에서 촬영한 태양의 모습 [사진]. https://ko.wikipedia.org/wiki/%ED%83%9C%EC%

96%91. (2019. 12.16. 인출)

- 태양 표면은 광구라고 불리며 온도는 6000 K 정도로 매우 뜨겁다. 태양의 온도로 인해 우리 눈으로 볼 때는 주황색이나 노란색으로 보인다. 태양 표면에도 지구의 대기와 같은 부분이 있다. 태양의 대기 중에서 가장 낮은 부분을 ‘채층’, 상층 대기를 ‘코로나’라고 한다. 태양의 주성분은 수소 원자이며, 태양의 에너지의 근원은 수소 원자가 융합하여 헬륨으로 바뀔 때 내는 빛과 에너지이다.

이 에너지는 약 150,000,000 ㎞ 떨어진 지구에서 조차 1 ㎥ 당 1.4 ㎾의 에너지를 공급하고 있다.

• 태양 관측 방법

1. 직시법: 태양을 직접 눈으로 관측하는 방법

- 태양 필터: 망원경 대물렌즈에 태양 필터를 끼우고 태양을 관찰

- H-α 필터: 태양 빛 중에서 H-α 파장 빛만 투영시켜 태양의 홍염을 관측하기 좋으며 태양이 붉은 색으로 보임 - 그을린 유리: 유리판을 양초로 태우면 그을음이 생기고 그을린 진하기에 따라 태양의 밝기를 조정할 수 있음 - 플로피 디스켓: 디스켓 속의 얇은 플라스틱 원반을 눈에 대고 태양을 관측

- 필름: 사진기에 들어가는 필름을 여러 장 겹쳐서 눈에 대고 태양을 관측

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2. 투영법: 투영판을 이용하여 태양의 상을 간접적으로 관측하는 방법

- 태양투영판: 투영판으로 태양의 상을 투영시켜 간접적으로 관측하는 방법으로 다수가 동시에 태양을 관측할 수 있음

• 전자기 스펙트럼(電磁氣 —, electromagnetic spectrum)

- 일반적인 스펙트럼이 가시광선 영역에 대한 것이라면 전자기 스펙트럼은 보다 넓은 전자기파의 범위를 나타낸 것이다.

출처: 위키백과(2010. 11. 01.). 파장과 방사체 온도에 따른 전자기 스펙트럼 도표 [그림]. https://ko.wikipedia.org/wiki/%ED%83%9C%E C%96%91. (2019. 08. 21. 인출)

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2주제

태양이 주는 에너지 알기

관련 역량

중요도 ● ◎

목표 화석에너지와 태양에너지를 비교하고, 우리 생활과 과학 분야에서 태양에너지를 활용하는 예를 찾아본다.

관련 교육과정 (초등 5-6학년군) 과학 17. 에너지와 생활

(초등 5-6학년군) 사회 8. 통일 한국의 미래와 지구촌의 평화

준비물 스마트기기, 채색도구

우리 주변의 에너지 찾아보기

생물이 살아가거나 기계가 움직이기 위해서는 에너지가 필요합니다. 우리 주위에서 사용하고 있 는 에너지는 무엇이 있는지 말해 봅시다.

☞ 실내를 밝게 하기 위해 빛에너지가 필요합니다.

☞ 컴퓨터나 전자기기를 작동시키기 위해서는 전기 에너지가 필요합니다.

☞ 음식을 데우거나 끓이기 위해서 열에너지가 필요합니다.

☞ 빛에너지를 통하여 식물들이 광합성을 합니다.

☞ 물체의 위치와 운동 상태에 따라 위치에너지와 운동에너지를 가집니다.

수업 TIP

• 에너지를 정확한 정의하기보다는 에너지와 에너지 자원, 에너지와 물질을 구분하는데 초점을 둔다.

• 2015 개정 교육과정에서의 에너지의 형태는 열에너지, 전기 에너지, 빛에너지, 화학 에너지, 운동 에너지, 위치 에너지를 다루도록 명시되어 있다.

에너지 탐구하기

1. 인간은 신체나 가축을 통해 일을 하다가 문명이 발달하여 기계와 같은 큰 힘을 가진 동력을 사 용하게 되었습니다. 이러한 동력을 사용하기 위해서는 많은 에너지가 필요합니다. 지금 지구에서 사용하고 있는 대부분의 에너지는 화석에너지입니다. 화석 에너지를 조사하고, 그 특징을 설명하 여 봅시다.

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화석 에너지의 종류 내 용 이 용

석유 석유는 탄수화물의 액체형 혼합물로서 오랫 동안 동식물이 퇴적되어 생겼다고 한다.

자동차 항공기 등의 연료 난로나 보일러 등의 원료

합성 화학의 원료

석탄 석탄은 나무가 두껍게 쌓여서 만들어진 층에 압력으로 탄화되어 생성된 퇴적암이다.

화력발전 보일러 난방용 연료

화학제품 원료

천연가스 유전이나 탄광지역의 땅에서 분출하는 자연 적인 메탄가스, 에탄 가스이다.

도시가스, 난방, 가스레인지 천연가스 버스 아폴로 11호의 원료

학습 내용 화석 에너지

• 화석 연료를 사용하는 에너지 중에 하나로서, 오래전 지구상에 서식했던 유기체의 잔존물로 인하여 생성된 화석연료를 사용한 에너지를 말한다. 화석 에너지를 만드는 화석 연료로는 석유, 천연가스, 석탄 등이 있다.

• 화석 연료를 사용할 때 에너지를 이용하고 남게 되는 물질은 이산화탄소와 불순물이 포함된 질소산화물, 유황산화물 등으로 대기 중에 방출되어 산성비, 호흡기 질환, 지구온난화와 같은 다양한 환경 문제를 일으키는 원인이 된다.

• 미국 에너지 관리청의 2007년 에너지 자원에 대한 연료 비율 보고에 따르면 석유 36.0 %, 석탄 27.4 %, 천연가스 23.0 %,이며 전 세계의 주요 에너지 소비에서 화석 에너지는 86.4 %에 해당된다고 한다.

2. 전(全)세계적으로 가장 많이 사용하고 있는 화석 에너지의 경우에 여러 가지 문제점으로 인해 다른 에너지 자원을 개발하고 있습니다. 화석에너지의 문제점이 무엇인지 설명하여 봅시다.

화석 에너지의 문제점 내 용

환경오염

화석 에너지는 에너지가 만들어지거나 사용하는 경우에 이산화탄소나 불 순물을 배출하여 대기 오염, 산성비, 수질 오염과 토양 오염, 지구온난화 와 같은 환경오염을 일으킨다.

재생 불가능

석유, 석탄, 천연가스 등의 화석 연료는 재생이 불가능한 에너지이다. 따 라서 그 양이 한정적이기 때문에 언젠가는 화석 연료가 없어질 것이다.

전 세계의 매장량으로 석유는 약 40년, 석탄은 약 230년, 천연 가스는 약 60년 정도 사용할 수 있는 양이 매장되어 있다고 한다.

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3. 우리 생활에서 태양에너지를 이용하는 예를 찾아보고 친구들에게 설명하여 봅시다.

태양에너지 이용하는 예 내 용

태양열 온수기 태양열을 이용하여 물을 데우는 장치이다.

가정용 태양광 발전소 주택이나 아파트에 태양 전지를 설치하여 전기를 생산할 수 있다.

태양열 조리기 태양열을 이용하여 요리하는 기구로서, 상자형과 포물선형 모양이 있 다.

태양광 가로등 가로등에 필요한 전기 에너지를 태양 전지를 이용하여 보충할 수 있 다.

태양에너지를 이용한 탐사선이나 비행기 조사하기

1. 2016년 목성을 탐사하기 위해 NASA 행성탐사선 ‘주노’가 목성 궤도에 도착하였습니다. 그 전년 까지 목성에 도달한 우주 탐사선은 모두 8대이지만 태양에너지를 이용한 것은 주노가 처음이었 습니다. 그만큼 태양에너지를 사용할 수 있는 기술이 발달하고 있다는 것입니다. 지금도 인류는 태양에너지를 보다 효율적으로 사용하기 위해 많은 노력을 기울이고 있습니다. 태양에너지를 이 용하는 우주 탐사선이나 비행기 등을 찾아서 내용을 정리해보고 실시간 화상 토의로 의견을 나 눠봅시다.

태양에너지를 이용한 우주 탐사선이나 로봇 내 용

우주탐사선

‘주노’

미국 항공우주국 탐사선 ‘주노’가 2011년 목성을 관찰하기 위해 우주로 향했습니다. 최초의 태양에 너지를 사용한 목성 탐사선 주노는 태양에너지를 이용하여 5년 동안 28억 km를 비행해서 목성궤 도에 도착했습니다,

세계 일주 비행기

‘솔라 임펄스2’

태양에너지만을 이용하여 세계 일주에 성공한 비 행기입니다. 72 m의 거대한 날개에 17248개의 태양전지를 달고 낮에는 전기를 충전하고 밤에는 충전된 전기로 비행합니다.

출처: 위키백과(2018. 07. 05). 주노 렌더링 [사진]. https://ko.wikipedia.org/wiki/%EC%A3%BC%EB%85%B8_(%EC%9A%B0%EC%A3%

BC%EC%84%A0)#/media/파일:JUNO_mission.png. (2019. 08. 21. 인출)

출처: 위키백과(2014. 11. 13.) 스위스 파예른 비행장의 솔러 임펄스 2호. 2014년 11월 [사진]. https://ko.wikipedia.org/wiki/%EC%86%94%E B%9F%AC_%EC%9E%84%ED%8E%84%EC%8A%A4. (2019. 08. 21. 인출)

원격학습

• 화석에너지의 현황과 문제점에 대하여 자세한 정보를 담은 영상을 원격학습 플랫폼에 게시한다.

• 실시간 양뱡향 화상 회의 툴을 활용하여 에너지에 대한 자신의 경험을 자유롭게 나눌 수 있도록 하며 조사한 내용을 다른 사람들에게 공유하고 소통함으로써 경험을 확장할 수 있도록 한다.

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3주제

태양에너지 이용하기

관련 역량

중요도 ● ◎

목 표 태양에너지를 이용하기 위해 태양열 발전을 탐구하고 태양 전지를 이용한 태양광 발전을 경험할 수 있다.

관련 교육과정 (초등 5-6학년군) 과학 17. 에너지와 생활 준비물 거울, 물, 비커, 태양 전지, 전기 제품

태양에너지 이용 조사하기

화석 연료를 사용하는 화석 에너지의 환경오염과 지구온난화 문제 등으로 인류는 새로운 에 너지 자원을 개발하거나 연구하고 있습니다. 그 중 태양에너지는 지구상의 거의 모든 에너지 의 근원이며 그 양도 엄청납니다. 이러한 무궁무진한 태양에너지를 사용하려는 노력은 지금도 계속 되고 있습니다. 태양에너지를 이용하는 방식을 조사하여 설명해봅시다.

태양에너지 이용 방식 내 용

태양열

태양열 발전은 태양열을 모아서 전기를 생산하는 발전 방식이다. 태양열 을 거울을 통해 한 점으로 집중시켜 열에너지로 물을 끓여서 발생하는 증기로 전기를 생산하는 것이 일반적이다.

태양광

태양광 발전은 햇빛을 직류 전기로 바꾸어 전력을 생산하는 발전이다.

보통 태양광 발전은 여러 개의 태양 전지들이 붙어 있는 태양광 패널을 이용한다.

수업 TIP

• 태양열 발전과 태양광 발전을 구분할 수 있도록 지도한다.

• 태양열 발전은 빛의 반사 원리를 통해 쉽게 지도할 수 있으나, 태양광 발전은 그 원리보다는 태양전지를 통해 태양 빛을 전기로 바꾸는 것에 초점을 둔다.

태양에너지 모으기

1. 태양열 발전은 태양 빛을 거울로 반사시켜 태양에너지를 이용하여 물을 끓이는 방식입니다. 이 때 끓는 물에서 나오는 증기를 이용하여 터빈을 돌리거나 전기를 생산합니다. 거울을 이용하여 태양열을 이용한 에너지 모으기를 직접 실험하여 봅시다.

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빛의 반사를 이용하여 물의 온도를 높이 는 실험 모습

태양열을 이용한 에너지 모으기 실험

① 2개의 비커에 같은 양의 물을 담고 온도 계를 놓는다.

② 하나의 비커에는 거울을 이용하여 반사된 빛이 비커로 향하도록 놓는다.

③ 일정한 시간마다 물의 온도를 측정한다.

④ 반사된 빛을 받은 비커의 물과 그렇지 않 는 비커의 물의 온도를 비교한다.

온도(℃)

종류 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

반사된 빛을 받은 물 17.0 17.0 17.5 17.5 18.0 18.0 19.0 19.0 19.0 19.0

반사된 빛을 받지 않은 물 17.0 17.0 17.0 17.0 17.0 17.0 17.0 17.0 17.0 17.0

수업 TIP

• 태양 빛이 강한 날 실험을 하는 것이 좋다.

• 물이 든 비커는 그늘에 놓고 양지에 놓인 거울을 이용하여 태양 빛을 물이 든 비커로 반사시키는 것이 효율적이다.

• 실험 결과를 바탕으로 학생들이 과학적 결론을 내릴 수 있는 기회를 제공해준다.

2. 태양광 발전은 태양 전지를 이용하여 태양 빛을 직류 전기로 만드는 방식입니다. 요즘은 전기 제품을 어디서나 충전할 수 있는 휴대용 태양 전지를 판매하고 있습니다. 휴대용 태양 전 지를 활용하여 어떻게 하면 전기 제품을 효율적으로 충전할 수 있을지 탐구하여 봅시다.(단, 시간은 10분으로 정합니다.) 2-1. 태양전지를 이용하여 충전하고 싶은 기기를 정해봅시다.

전기 제품 이 유

스마트폰 우리가 많이 사용하고 있으며, 배터리 량을 퍼센트(%)로 나타낼 수 있기 때문입 니다.

(21)

2-2. 태양전지를 이용하여 전기 제품을 충전할 장소를 정해 봅시다.

장 소 이 유

운동장 그늘이 없고 햇빛이 가장 많이 내리쬐는 곳이기 때문입니다.

2-3. 태양전지를 이용하여 전기 제품을 충전하고 그 자료를 기록하여 봅시다.

처음 나중 충전량 변화(%)

사용한 시각 12:00 12:10

배터리 량(%) 27 32 + 5

태양과 태양전지의

각도 90 °

수업 TIP

• 학생들에게 휴대용 태양 전지를 이용하여 어떻게 하면 태양에너지를 효율적으로 수집할 수 있을지 예상을 해보도록 권장한다.

• 전기 제품은 배터리 용량이 표시되는 휴대용 전화기를 이용하는 것이 좋다.

• 전기 제품의 종류에 따라 배터리 용량이 충전되는 효율이 다를 수 있으나, 배터리 충전량에 대한 모둠별 경쟁보다는 각 모둠별 예상에 따라 배터리 용량의 증가 폭이 어떻게 달라지는지에 초점을 맞추도록 지도한다.

• 교사의 재량에 따라 시간별 배터리 용량의 차이를 측정하거나, 변인에 따른 배터리 충전량의 차이를 비교할 수 도 있다.

탐구 결과 토의하기

1. 휴대용 태양 전지를 이용하여 전기 제품을 충전하는 실험에서 각 모둠별 예상과 결과를 비교해 서 친구들에게 이야기해 봅시다.

모둠 예상 결과

A 태양 고도와 태양전지가 이루는 각 태양 고도와 태양 전지가 이루는 각을 90°가 되도록 하여 충전하여 8%를 충전하였습니다.

B

C

(22)

• 거울, 물, 비커, 태양 전지 등 활동에 필요한 준비물을 학습꾸러미로 배부하여 가정에서 학생들의 실험이 원활히 진행될 수 있도록 돕는다.

• 원격 수업 진행 시 모둠 활동을 개인 활동으로 진행하며 내가 예상한 것과 그 결과를 실시간 화상 토의로 친구들에게 공유하고 친구들의 결과와 비교해 봄으로써 대화형 수업이 이루어질 수 있도록 한다.

보충자료

• 태양광 발전

- 태양광 발전은 태양전지와 축전지, 전력변환 장치로 구성되 어 있다. 태양 빛이 P형 반도체와 N형 반도체를 접합시킨 태양전지에 쪼여지면 태양 빛의 에너지에 의해 태양전지 에 정공(hole)과 전자(electron)가 발생한다. 이때 정공은 P형 반도체 쪽으로, 전자는 N형 반도체 쪽으로 모이게 되어 전위차가 발생하면서 전류가 흐르게 되는 것이다.

태양광 발전의 장점은 공해가 없고, 필요한 장소에 필요한 만큼만 발전할 수 있으며, 유지 보수가 용이하다는 것이다.

반면에 전력 생산량이 일조량에 의존하고, 설치 장소가 한정적이며, 초기 투자비와 발전 단가가 높은 단점이 있다.

경남 합천군 합천댐에 수상 태양광 발전소가 완공되어 세 계 최대 수상 태양광 발전소로 기록되었다.

출처: 두산백과. 태양광 발전. https://terms.naver.com/entry.nh

n?docId=1271553&cid=40942&categoryId=32375#__dat alab. (2019

. 12. 16. 인출)

• 태양열 발전

- 태양열 발전은 반사판을 이용하여 햇빛을 집중시켜 1,000℃에 가까운 열을 얻은 다음 이 열을 이용하여 전기를 생산하는 것이다.

이때 반사판은 직사광만을 이용할 수 있어서 구름이 적고 햇빛이 강한 지역에 적합한 발전이다. 태양열 발전 시설은 대체로 접시/엔진 (dish/engine) 시스템, 홈통형(trough) 시스템, 전력 타워(power tower) 시스템의 세 가지 형태로 나눌 수 있다. 이들 시스템은 모두 집중 장치, 흡수 장치, 전달·저장 장치, 변환 장치라는 네 개의 핵심 장치로 구성된다. 집중 장치는 볼록렌즈나 파라볼 반사판처럼 햇빛을 한곳으로 집중시키고, 흡수 장치는 집중 장치를 통해서 집중된 햇빛을 흡수한 후 그 열에너지를 열전달 매체로 전달하는 역할을 한다. 전달·저장 장치는 이 열 전달 매체를 에너지 변환기로 전해주며, 변환 장치는 전달된 에너지를 전기에너지로 바꾼다.

접시/엔진 시스템은 여러 개의 접시형 반사판에 반사된 빛이 하나의 초점으로 모이도록 오목거울 형태로 조합하고 초점에는 흡수 장치와 엔진을 설치하였다. 햇빛은 접시에서 반사되어 흡수 장치로 흡수되고, 흡수 장치는 흡수된 에너지를 엔진의 작용 매체로 전달한다. 엔진에서는 열을 이용하여 기계적 힘을 만들고 이 힘은 다시 전기에너지로 변환된다. 이 시스템에서는 높은 열을 얻어야 하기 때문에 집중 장치는 항상 해가 움직이는 방향으로 향할 수 있도록 이중의 축이 설치되어 있다. 한 개의 축은 하루 동안의 해의 움직임을 추적하고, 또 하나의 축은 1년간의 움직임을 추적한다. 홈통형 시스템은 포물선형으로 구부러져 홈통처럼 생긴 출처: 두산백과. 태양광 발전 [그림]. https://terms.naver.com/entry.nhn?docId=12

71553&cid=40942&categoryId=32375#__datalab (2019. 12. 16. 인출)

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집중 장치와 그 초점들의 연결선에 길게 자리한 흡수 장치로 구성된다. 집중 장치는 포물선형으로 구부러진 긴 금속 반사판이나 유리 거울을 사용하며, 이 장치가 길게 남북 방향으로 하나의 축으로 연결되어 있다. 이 축은 회전할 수 있도록 하여 해가 움직일 때 집중 장치 가 해를 따라 돌면서 가능한 한 많은 직사광을 받도록 한다. 흡수 장치는 긴 관의 형태로, 내부에는 400℃까 지 올라가는 기름이 들어 있다. 이 뜨거운 기름은 물을 증기로 만들어서 증기 터빈을 회전시키고, 이 회전에 의해 전기에너지가 만들어진다. 홈통형 시스템은 발전 뿐만 아니라 공장의 제조열을 얻는 데도 사용되고, 흡수 장치의 관 속에 폐수를 흘려보내 자외선을 흡수하도록

하여 폐수 정화 처리에도 사용된다. 전력 타워 시스템은 수백수천 개에 이르는 거울과 이들 거울의 초점 부분에 위치한 타워로 구성된다. 거울에는 두개의 축이 달려 있어 해를 추적할 수 있고, 이들 거울 조합의 초점에는 흡수 장치가 설치되어 있다. 흡수 장치는 타워 꼭대기에 위치하며, 용융된 소금처럼 열을 흡수하고 보유하는 능력이 뛰어난 열매체가 흐르고 있다. 이 열매체가 물을 증기로 변환시켜 증기 터빈을 돌리는 과정에서 전기가 생산된다. 흡수 장치 속에서 태양에너지를 흡수한 용융 소금은 온도가 1,000℃ 가까이 상승한다.

출처: 한국민족문화대백과사전(2009). 태양열발전.

http://encykorea.aks.ac.kr/Contents/Item/E0066853. (2019. 12. 16.

인출)

• 태양열· 태양광 복합 발전

출처: YouTube(2016. 08. 04.). KAIST 복합식 태양광 발전 및 태양열 시스템 [동영상].

https://www.youtube.com/watch?v=M-NJzZOPsrw&t=141s

(2019. 08. 21. 인출)

출처: ZUM학습백과. 친환경 에너지. [그림]

http://study.zum.com/book/14760 (2019. 08. 21. 인출)

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4주제

썬플러그 디자인하기

관련 역량

중요도 ○ ● ◎

목표 우리 주변에서 태양에너지를 이용하는 생활 물품을 조사하고, 태양에너지를 이용하는 제품을 구상할 수 있다.

관련 교육과정 (초등 5-6학년군) 과학 17. 에너지와 생활 (초등 5-6학년군) 미술 2. 표현

준비물 스마트 기기, 자, 모둠 칠판, 열감지 종이

디자인 방식 알아보기

새로운 제품을 만드는 것은 그리 쉽지 않은 일입니다. 따라서 제품을 만들기 위해 전문가들은 다 양한 생각을 합니다. 아래의 그림은 전문가들이 새로운 제품을 만들기 위한 생각의 과정을 5단계 로 나타낸 것입니다. 이 중에서 여러분들의 ‘공감’과 ‘시제품(시험적으로 만든 제품) 만들기’에 대 한 생각은 어떠한지 자유롭게 설명하여 봅시다.

디자인 방식 내 용

공 감

새로운 제품을 만들기 위해서는 사용하는 사람의 마음을 잘 알아야 한다고 생각합니다. 따라서 사용하면서 불편함을 느끼는 사람과의 만남이 공감이라 고 생각합니다.

시제품 만들기

제품을 만들기 위해 아이디어를 실제로 표현하는 것이라 생각됩니다. 시제 품을 만들기 위해서는 사용하는 사람의 입장에서 고민하여 제품을 보다 편 리하게 만들어야 된다고 생각합니다. 그리고 시제품을 직접 사용해보는 것 이 좋겠습니다.

썬플러그 제품 디자인하기

1. 태양에너지를 이용한 여러 가지 아이디어 상품의 사진이나 동영상을 봅시다. 기존의 태양에너지 를 이용한 제품들에는 어떤 장점과 단점이 있을까요?

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출처: 한국에너지공단 블로그(2016. 10. 26.). 사무실에 두면 상상도 부러워하는 태양광 아이디어 제품 [그림]. http://blog.energy.or.kr/?p=12374.

(2019. 12. 16. 인출)

☞ 태양에너지 충전 가방, 모자, 가로등, 보일러 등이 있습니다.

☞ 무료로 전기 에너지를 얻을 수 있습니다.

☞ 전기가 없는 곳에 여행을 다닐 때 필요할 것 같습니다.

☞ 대부분의 물건들이 크고 무겁고 두껍습니다.

☞ 제품들이 아름답지 못하고 들고 다니기도 불편합니다.

2. 태양 전지를 활용하기에 적합한 물건에는 어떤 것이 있는지 모둠 친구들과 브레인스토밍을 하여 의견을 나누어봅시다.

친구 이름 물 건 이 유

전 성 수 모자

보통 햇빛이 강한 날 사용하니까 태양에너지를 쉽게 모을 수 있을 것 같습니다. 또 머리 위에 쓰니까 태양 빛을 직접 받을 수도 있습 니다.

3. 어떤 물건이 태양에너지를 보다 효율적으로 수집할 수 있을지 탐구하여 봅시다. 열에 따라 색깔 이 변하는 열 감지 종이와 빛의 노출에 따라 색깔이 변하는 빛 감지 종이를 친구들이 생각한 물 건에 붙인 뒤 학교 운동장에 나가 변화를 살펴봅시다.

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선택한 물건 모자 가방

탐구 장소 운동장

준비물 모자, 가방, 열 감지 종이, 빛 감지 종이, 테이프

예상되는 결과 모자가 태양 빛을 수직으로 받기 때문에 가방보다는 더 열 감지와 빛 감지 종이의 변화가 더 클 것 같습니다.

실험 결과 모자에 붙인 열 감지 종이와 빛 감지 종이의 변화가 더 컸습니다.

4. 모둠에서 선택한 제품이 태양에너지를 효율적으로 수집하면서도 아름답고 실용성이 있기 위해 모둠 친구들과 아이디어를 토의하고 그 결과를 그림과 글로 표현하여 봅시다.

썬플러그 구상도

썬플러그 제품 점검하기

1. PMI 기법을 이용하여 우리의 아이디어를 스스로 평가하고 점검하여 봅시다.

PMI 기법

○ P(Plus): 좋은 점, 장점. 긍정적인 측면은 더하기

○ M(Minus): 나쁜 점, 단점. 부정인 측면은 빼기

○ I(Interest): 흥미로운 점, 독특한 점, 새로운 측면은 넣기

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선택한 물건 모자 가방

태양빛과 모자가 수직이 되게 하여 에너지 효율을 높이기

좋다.

모자는 주로 여름철에 사용하기 때문에 사계절 내내 사용하기

어렵다.

태양전지가 아름다운 디자인이 되도록 구성한다.

▼

구름 모양으로 만든 태양전지 모자를 만든다.

사계절 모두 사용할 수 있도록 모자의 창 크기를 조정할 수 있도록 한다.

태양 빛과 수직에 가깝게 모자의 창을 설계하여 태양전지를 붙일 수 있도록 한다.

• ‘디자인 씽킹 5단계’에 대한 참고 영상을 원격학습 플랫폼에 게시하여 학생들의 이해를 돕는다.

• 열감지 종이와 학습지를 학습꾸러미로 배부하여 가정에서 학생들의 실험이 원활히 진행될 수 있도록 돕는다.

• 원격학습 플랫폼에 모둠별 토의방을 개설하여 태양전지를 활용하기에 적합한 물건에 대해 실시간 브레인스토밍을 진행하고 그 과정을 기록한다.

• 자신이 글, 그림 또는 동영상 등 다양한 형태로 표현한 아이디어를 원격학습 플랫폼에 게시하고 댓글로 뛰어난 점, 보완할 점에 대해 피드백을 나눌 수 있도록 한다.

출처: 유튜브 Creators(2016.08.2 6.). 6분으로 보는 디자인 씽킹 http s://www.youtube.com/wa tch?v=dudfGFb47mc2020.0 6.03.인출)

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보충자료

• 디자인 씽킹 프로세스

- 디자인 씽킹은 사람의 요구, 기술의 가능성 및 비즈니스 성공에 대한 요구 사항을 통합하기 위해 디자이너의 방법론(일하는 방식)에서 가져온 혁신에 대한 인간 중심의 접근 방식입니다(IDEO CEO 팀 브라운).

- ‘공감’ 단계에서는 사용자 인터뷰 등을 통해 사용자의 문제에 대해 감정을 공유하는 단계입니다. 인터뷰나 현장 조사를 하기 전에 기초 조사를 철저히 하여 문제를 인식하고 디자인 연구를 구상해나가는 과정이므로 사회, 정치, 기술, 문화, 경제 등의 다양한 분야에 대한 호기심이 중요한 단계입니다.

- ‘문제 정의’ 단계에서는 공감단계에서 얻은 결과를 바탕으로 사용자의 진정한 문제를 인식하는 단계입니다. 실제적인 문제인지 반문하고, 해결되었을 때의 가치를 예상하고, 마지막으로 제품을 만드는 영감이 나타나야하는 단계입니다.

- ‘아이디어 찾기’ 단계는 다양한 사람에게 많은 아이디어를 나누는 것이 좋습니다. 되도록 현실 가능성을 고려하지 않고 많은 아이디어를 내는 것이 중요합니다. 이후 다양한 아이디어를 사용자의 입장에서 수렴해나가는 아이디어를 정교화 하는 단계입니다.

- ‘시제품 만들기’ 단계는 새로운 아이디어를 통해 프로토타입으로 만들거나 서비스에 대한 시나리오를 만들어 보는 단계입니다.

완성도를 높이기보다는 새로운 제품과 서비스 아이디어를 구체화시켜 다양한 시도를 해보는 것이 좋습니다.

- ‘평가하기’ 단계에서는 1차적으로 만들어진 시제품에 대해 사용자의 피드백을 바탕으로 개선해나가는 단계입니다. 이러한 과정을 반복하여 제품의 문제점을 보완하고 완성도를 높여나갑니다.

출처: LG CNS(2018. 06. 29.). 백종원의 골목식당 속의 ‘디자인 씽킹’.

https://blog.lgcns.com/1747

. (2019. 08. 21.

인출))

• 솔라페이퍼(휴대용 태양전지)

- 가정과 산업을 통틀어 가장 많이 사용되는 화석 에너지는 땅속에 파묻힌 동식물의 유해가 오랜 세월에 걸쳐 열과 압력을 받아 만들어진다. 검은 황금이라고도 불리는 화석 연료는 환경오염을 야기하기도 하고 자원이 지역에 따라 편중되어 있다는 한계를 가지고 있지만 역설적이게도 ‘떼려야 뗄 수 없는’ 인간의 주 에너지로 사용되어 왔다. 석탄이나 석유와 같은 화석 연료는 우리 생활에 꼭 필요한 에너지 자원이지만 21세기 들어 인류는 환경오염과 자원 고갈에 대비해 화석 연료의 사용을 줄이고 태양열, 풍력, 수력 등의 에너지 자원을 활용하기 위해 노력하고 있다.

그 중 무한, 무공해 에너지인 태양광 에너지는 우리 주변에서도 쉽게 접할 수 있으며 공짜라는 가격과 함께 영원에 가까운 수명을 자랑한다. 하지만 태양광 패널 등 에너지를 전기로 변환시켜 주는 설비 없이는 일반인이 접하기 힘들다. 이에 태양광 에너지를 일상생활에서도 편리하게 사용할 수 있게 휴대용 태양광 충전기 ‘솔라페이퍼’를 출시한 ‘YOLK’는 2015년 미국 퀵 스타터 펀딩에서 무려 1백만 달러(한화 12억) 펀딩에 성공하며 화제를 모으고 있다.

솔라페이퍼의 특징은 이름에서 알 수 있듯이 가로 9㎝, 세로 19㎝, 두께 1.1㎝인 지폐 한 장 크기의 얇은 검은색 판으로 무게는

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두 장이 140g에 불과하며 각 기기에 맞는 전력량을 조절 가능 한 것이 특징이다.

언제 어디서나 편리하게 휴대할 수 있으며, 일상과 비즈니스 가릴 것 없이 세련

된 디자인은 모든 사용자들을 만족시키고 있다. 현대인의 필수 품인 스마트폰의

경우 맑은 날 패널 2 장, 태블릿 PC의 경우 패널 4장이면 가정용 충전기와

동일한 속도로 충전이 가능하다. 또한 상단의 모니터를 통해 실시간으로 전류

량의 확인할 수 있으며, 태양광 패널에 그림자가 질 경우 케이 블을 새로 뺐다 꼽

을 필요 없이 자동으로 리셋이 가능한 ‘Auto-reset’ 기능을 지원한다. 이처럼

YOLK 는 기존 경쟁 제품들이 놓치고 있는 소비자들의 애로 사항을 자사의 제

품에 반영해 더욱 편리한 기능을 제공하고 있다.

현재 YOLK는 솔라페이퍼의 개발 기술을 토대로, 다가오는 IoT(사물인터넷) 시장에 진출하기 위해 사물 간 통신 역할이 가능한 신제품 준비에 전력을 다하고 있다. “아무리 좋은 제품이라도 기술만으로는 소비자를 이해시킬 수 없습니다.”라는 장성은 대표의 말과 함께 다가올 4차 산업 시장에서 YOLK의 귀추가 주목된다.

출처: 소비자 평가(2017.8.15.). ‘YOLK’...신재생 에너지를 활용한 솔라페이퍼로 인간과 태양을 연결하다. http://www.iconsume

r.or.kr/news/articleView.html?idxno=3835. (2019. 08.19.인출)

• 시열 종이와 시광 종이

- 시열 종이(열 감지 종이): 온도에 따라 종이의 색상이 변하는 종이

25℃ 이하 : 주황색 - 보라색 - 갈색, 25 ~ 30℃ : 노랑색 - 분홍색 - 녹색, 30℃ 이상 : 백색 - 시광 종이(빛 감지 종이): 햇빛과 자외선에 의하여 색상이 변하는 종이

시열 종이 시광 종이

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5주제 썬플러그 만들기

관련 역량

중요도 ○ ●

목 표 썬플러그 제품을 제작하고, 태양에너지의 상대적인 크기를 계산할 수 있다.

http://study.zum.com/book/12198 (2019. 08. 21. 인출)

- 태양 전지의 구성은 셀, 모듈, 어레이로 구성된다.

출처: ZUM학습백과. 태양 전지 [그림].

http://study.zum.com/book/12198

(2019. 08. 21. 인출)

• 태양 전지 발전 시스템 구성

- 태양전지: 태양에너지를 흡수하여 전기 에너지를 생산하는 전지 - 접속함: 모듈에서 발생한 직류를 모아 인버터로 전달하는 기기 - 인버터: 태양 전지에서 생산된 직류를 교류로 바꾸는 기기 - 축전지: 생산된 전기 에너지를 저장하는 기기

- 모니터링 시스템: 태양에너지 발전 시스템의 상태를 파악하고 고장 및 이상을 진단하는 장치

• 태양 전지의 연결 방법

- 일반 전지와 마찬가지로 태양 전지도 직렬과 병렬연결이 가능하며 충전할 전기 제품의 볼트와 전류를 기준으로 연결 방식을 정하면 된다. 요즘 태양전지 제품들은 이러한 고려 사항을 반영하여 초보자도 쉽게 연결이 가능하도록 반 완성체의 제품을 제공하고 있다.

출처: 다음블로그(2015. 09. 02). [스크랩]?? 태양광발전기초지식 [그림]. http://m.blog.daum.net/minu6542/2433322 (2019.

12. 16. 인출)