대구사수초등학교

2020 융합인재교육(STEAM) 교사연구회 결과보고서

2020. 11.

대구사수초등학교

과 제 개 요

과제명 2020년 STEAM 교사연구회 운영(대구사수초등학교)

STEAM 프로그램

유형

(유형1) STEAM 프로그램 개선 및 보완을 통한 확산 모델 개발 ( ) (유형2) 다양한 교과 간 협동 연구를 통한 STEAM 프로그램 신규 개발 (

(유형3) StarT 프로그램 수행을 통한 STEAM 프로그램 신규 개발 ( ) 프로그램명 Plug into the Sun(햇빛 도시 만들기)

학교급

대상 학년(군)

중심과목

중심과목 성취기준 영역

[초등학교5~6학년] 통합(에너지와 생활) [초등학교5~6학년] 지구와 우주(계절의 변화)

연계과목

국어 실과 미술

연계과목 성취기준 영역

[초등학교5~6학년] 듣기·말하기 [초등학교5~6학년] 기술 시스템 [초등학교5~6학년] 표현

연구기간 협약체결일 ~ 2020.11.30.

신청금액 일금사백만원(￦4,000,000)

참여연구원 5명 (연구책임자: 1명, 공동연구원: 4명) 연구 수행자에 관한 사항

구분 소속(학교명) 담당과목 직위 성명

연구책임자 대구사수초등학교 과학 교사 박은성

공동연구원 대구남산초등학교 과학 교사 임승창

공동연구원 대구남동초등학교 실과 교사 조재황

공동연구원 대구경동초등학교 정보 교사 최지현

공동연구원 대구해서초등학교 과학 교사 여정배

2020년도 정부의 R&D 재원으로 한국과학창의재단의 지원을 받아

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

2020년 11월 20일

주관연구기관장 : 조 광 미 (인) 연구책임자 : 박 은 성 (인)

한국과학창의재단 이사장 귀하

“이 보고서는 2020년도 정부의 재원으로

한국과학창의재단의 지원을 받아 수행된 성과물임 ”

목 차

1. 요약문 ……… 1

2. 서론 ……… 1

3. 연구 수행 내용 ……… 2

4. 연구 수행 결과 ……… 4

5. 결론 및 제언 ……… 4

6. 참고 문헌 ……… 10

[부록] 부록1. STEAM　프로그램 개발 내용 및 결과물……… 11

부록2. STEAM 프로그램 수업 결과물 ……… 53

부록3, 회의록 ……… 55

1. 요약문

「Plug into the sun(햇빛 도시 만들기)」 프로그램을 6학년 학생 150명에게 투입하였 다. 총 15차시로 이루어진 프로그램은 과학 중심으로 국어, 실과, 미술 교과와 연계 하였다. 지구 온난화로 인해 지구의 평균 기온이 해마다 올라가고 홍수, 가뭄 등 여러 가지 기상 이변이 발생하는 다양한 위기에 직면하면서 미래사회를 살아갈 학생들에 게 지속가능발전, 저탄소 녹색 성장에 대한 보다 실제적인 학습의 필요성이 요구되고 있다. 본 프로그램은 1학기 과학 ‘기체의 성질’ 단원에서 대표적인 온실가스인 이산 화탄소를 탐구해 보는 과정에서 지구온난화의 심각성에 대한 이해를 바탕으로 단순히 에너지 절약 차원을 넘어서 보다 적극적인 방법로써 친환경 에너지를 개발 및 활용하 기 위한 방안을 탐구해 보고자 한다. 특히, 여러 가지 친환경 에너지 중 학습자의 특 성과 수준을 고려하여 태양광 에너지를 중심으로 프로그램을 개발하여 적용해 보고 자 하였다.

2. 서론

◦ 사물인터넷의 상용화, 알파고와 왓슨(IBM)의 암 진단 등 급속하게 발전하는 인공 지능을 중심으로 한 제4차 산업혁명이 사회 전반을 크게 변화시키고 있다. 지능정보 사회로의 변화는 산업 사회에서 강조되어 온 표준화된 지식을 많이 아는 인재보다 비판적 사고력 에 기초한 창의력과 집단 지성을 활용하여 새로운 지식을 창출할 수 있는 협업의 인성을 갖춘 융합형 인재를 필요로 한다. 이에 2015 개정 교육과정에서는 미래 사회를 이끌어 갈 인재상으로 ‘창의성’과 ‘융합’의 용어를 결합하여 ‘창의융합형 인재’를 설정하였다. 또 한 학습경험의 질 개선을 위해 ‘많이 아는 교육’에서 ‘배움을 즐기는 행복교육’으로의 패 러다임 전환을 추구하고 있다. 이에 따라 학교 현장에서는 지식과 역량을 동시에 함양할 수 있는 수업을 설계할 필요가 있다. 교과별 핵심 개념을 이해하고 학습의 과정에서 다양한 실생활의 문제를 발견하여 해결 방법을 찾는 문제 해결 중심의 학생 참여형 수업을 통해 배움이 즐거운 교육이 이루어져야 한다.

◦ 정부가 지난 7월 한국판 뉴딜 정책 중 그린 뉴딜로 경제기반의 친환경•저탄소 등 그린경제로의 전환을 가속화한다고 발표하였다. 친환경 에너지는 학생들에게 흥미 로우며 현재와 미래사회를 대비하기 위한 중요한 학습 소재이기에 2015 개정 교 육과정과의 연계를 고려하여 실제 수업 활용도가 높은 디자인씽킹 기반 STEAM 프로그램을 개발 및 적용한다.

◦ 개발한 STEAM 프로그램 적용 시 학생의 만족도 제고 및 학생을 평가할 수 있는 방법을 구안한다.

◦ STEAM 프로그램 개발 및 적용으로 인문․예술․과학기술 등의 기초 소양을 균형

있게 함양하고 융합인재교육의 보급 및 확산에 기여한다.

3. 연구 수행 내용

연구과제 1. STEAM 프로그램 개발 및 적용

○ Plug into the sun(햇빛 도시 만들기) - 해당교과 : 과학, 국어, 실과, 미술 - 태양광 마을을 만들기 위한 방법 찾기

- 디자인 씽킹 활동을 통해 태양광 발전소 입지를 선정하고 마을에 필요한 태양광 시설물의 모형을 제작

- 학습 과정

STEAM 프로그램

구분

프로그램명 Plug into the Sun(햇빛 도시 만들기)

학교급 초 대상 학년 (군) 5~6학년

중심과목 과학 성취기준

영역

[초등학교5~6학년] 통합(에너지와 생활) [초등학교5~6학년] 지구와 우주(계절의 변화)

연계과목

국어 실과 미술

연계과목 성취기준

영역

[초등학교5~6학년] 듣기·말하기 [초등학교5~6학년] 기술 시스템 [초등학교5~6학년] 표현

개발결과

주제 연번 차시

(시수) 과목 연계 (안)

1 4 과학(1)+실과(2)+국어(1)

2 5 과학(4) + 국어(1)

3 6 미술(2) + 실과(2) + 국어(2) 적용 결과 2020.10.30. 기준, 15차시 중 15차시 개발 및 15차시 적용 완료

- STEAM 프로그램을 위한 구체적인 성취기준 추출

단계 영감(Inspire) 아이디어화(Idea) 구현(Implemention)

주요 내용

‘솔라시티 대구’ 햇빛 도시 구상하기 햇빛 도시 만들기 - 17년 전 시작된 ‘솔라시티

대구’ 사업의 실패 이유 알아보기

- 태양광 발전의 원리 알기 - 우리 동네의 태양광 시설 찾아

보기

- 태양광 발전소 입지 장소 정 하기

- 태양광 발전을 활용할 수 있 는 시설물과 물건 구상하기

- 태양광 발전 시설물 및 물건 모형 제작하기

- 햇빛 도시 공유하기

교과(단원) 성취 기준 교과 역량 과학

(2.계절의 변화)

[6과14-01] 하루 동안 태양의 고도, 그림자 길이, 기온을 측정하여 이 들 사이의 관계를 찾을 수 있다.

과학적 사고력 과학적 탐구 능력 과학적 문제 해결력 과학적 의사소통 능력 과학적 참여와 평생 학습 능력

과학 (5.에너지와

생활)

[6과17-01] 생물이 살아가거나 기계를 움직이는 데 에너지 가 필요함을 알고, 이때 이용하는 에너지의 형태를 조사할 수 있다.

[6과17-02] 자연 현상이나 일상생활의 예를 통해 에너지의 형 태가 전환됨을 알고, 에너지를 효율적으로 사용하는 방법을 토의할 수 있다.

국어 (3. 타당한 근거로 글을

써요)

[6국02-04] 글을 읽고 내용의 타당성과 표현의 적절성 판단 한다.

자료·정보 활용 역량

[6국03-04] 적절한 근거와 알맞은 표현을 사용하여 주장하 는 글을 쓴다.

실과 [6실05-04] 다양한 재료를 활용하여 창의적인 제품을 구상 하고 제작한다.

창의융합역량 정보처리역량

미술 (8. 자연과

함께하는 건축)

[6미02-03] 다양한 자료를 활용하여 아이디어와 관련된 표현

내용을 구체화 할 수 있다.

연구과제 2. STEAM 수업 평가 방법 개발 및 적용 성과 조사

효과 검증

① 과학태도 검사

② 과학 만족도 조사

사전, 사후 검사 결과 실험반과 비교반 간의 T-검정 실시

학생평가 방법구안

① STEAM 프로그램 적용시 사용가능한 (수행,관찰) 평가기준표

② 과정중심평가지 및 평가 기록지 예시

③ 학생생활기록부 기재 예시자료 개발

연구과제 3. STEAM 협력연구 강화 및 확산 실천

◦교사연구회 STEAM 행사 개최: 11월

◦교사연구회 SNS(밴드, 유튜브) 활동 및 공유

◦교사연구회 자료집 개발 및 일반화 공유

4. 연구 수행 결과

◦연구 수행 결과

구분 수행 계획

교수학습지도안 개발 차시 총 15차시

수업 적용 일정 2020. 8. 24. ~ 2020. 10. 30.

(STEAM 수업)수혜학생 수 사수초 90명, 경동초 35명, 해서초 25명 150명 학생 태도검사 사전검사 9월 1일, 6개 학급(150명) 실시 완료

사후검사 11월 13일, 6개 학급(150명) 실시 완료 학생 및 교사 만족도조사 11월 13일, 6개 학급(150명) 실시 완료 창의적

문제해결력 검사

사전검사 9월 1일 실시 완료 사수초 4개 학급(90명) 사후검사 11월 13일 실시 완료 사수초 4개 학급(90명) 교사연구회 STEAM 행사 개최 2020.11.5., 11.20. ‘STEAM 교사 연구회 워크숍’ 개최

논문 또는 학술대회 해당 없음

특허출원 (국외, 국내) 해당 없음

5. 결론 및 제언

※교사연구회 참여를 통한 STEAM 프로그램 개발·적용 관련 좋았던 점과 어려웠던 점

- 디자인 씽킹을 활용하여 우리 주변 문제를 공감하고 문제를 해결하는 방법을 공유하여 공 동의 문제를 함께 해결하는 문제해결력을 신장할 수 있었다.

- 우리 지역의 문제를 다루면서 지역에 대한 애착심을 가졌고, 민주시민으로서의 자질을 기 를 수 있었다.

- 친환경 에너지는 학생들에게 흥미로우며 현재와 미래사회를 대비하기 위한 중요한 학습 소 재로 STEAM 프로그램 적용 시 학생들이 적극적으로 참여하였다.

- 다양한 기기 및 도구를 활용하여 문제를 해결하는 융합인재를 양성할 수 있었다.

- 디자인 씽킹에 대한 교사의 전문성, 다양한 재료를 활용한 햇빛 도시 구현에 대한 교사의 전문성, 친환경 에너지에 대한 지식 등 교사가 갖춰야 하는 전문성이 필요하였다.

- 아디이어화 하는 과정에서 다양한 아이디어가 나왔지만 구현 과정에서 학생들이 소극적으 로 행동하였다. 기기를 능숙하게 다루지 못하는 어려움이 있었다.

- 실제로 햇빛 도시를 만들기 위한 실천적인 행동으로 이어지기에 물적, 인적 자원이 요구되 었으며 모형으로 밖에 할 수 없는 한계에 부딪혀 다소 아쉬움이 남았다.

- 15차시로 프로그램 계획을 수립하였으나 학생들이 프로토타입을 제작하는 과정에서 메이커

활동을 하였는데 3D펜의 사용법은 잘 알고 있었으나 마이크로비트나 비트브릭 등 그 외의

SW/메이커 도구들에 대한 이해 및 기능이 낮아 별도의 시간이 필요한 점에서 어려움이 있

었다.

※ 교사연구회의 전체 회원 사이의 협력적 활동 내용

- 코로나19 감염병으로 인하여 STEAM교육 연구회원들의 연구 활동 효율을 높이기 위해 줌 (ZOOM)을 이용한 실시간 쌍방향 화상 연구 활동을 진행하였다.

- STEAM교육 연구회원 외 STEAM교육 및 디자인 씽킹 기반 프로젝트 학습에 관심이 있는 선생님도 자유롭게 함께 참여하여 STEAM교육에 대한 이해를 높이고 STEAM교육의 필요 성에 대한 홍보 효과도 있었다.

- 또한, 코로나19 감염병으로 인하여 온오프라인을 연계한 STEAM교육을 하기 위한 방법을 다각도로 검토하고 현장에 적용하려고 노력하였다.

- 프로그램은 사수동을 모델로 계획하였으나 경동초와 해서초에 적합하도록 재구성하여 프 로그램을 운영할 수 있도록 서로 협조하였다.

8.27.(목) 15:30~16:30 9.9.(수) 15:30~16:30

9.16.(수) 15:30~16:30 9.23.(수) 15:30~16:30

10.7.(수) 15:30~16:30 10.21.(수) 15:30~16:30

- 디자인 씽킹을 수업에 적용하는 방법과 친환경 에너지 교구 사용에 대한 전문가 연수를 통 해 함께 익혔다. 이를 통해 STEAM 요소를 수업에 잘 반영할 수 있었다.

- STEAM 프로그램을 설계할 때 브레인스토밍이 잘 되어 프로그램 개발이 수월하였으며 과 학환경동아리 운영 교사들로 구성되어 친환경 에너지 교육이 잘 이루어졌다.

- 3명의 교사가 수업을 실천하였으며 나머지 교사는 수업 설계, 활동지 제작, 수업 기자재 준 비, 수업 피드백을 담당하였다.

- 쌍방향 원격수업을 통해 2교사 1수업을 실시하였다. 각 차시에 대한 전문성을 갖고 개별화 및 수준별 수업이 될 수 있도록 수업을 실천하였다.

- 코로나19 감염병으로 인하여 등교 형태가 수시로 바뀜에 따라 등교 형태에 따른 STEAM 수업의 방법을 다양하게 열어 놓고 변동 상황을 고려하여 STEAM교육 프로그램을 계획 및 운영하였다.

※ 교사연구회를 통해 참여 교사들의 STEAM 수업 역량 증가 내용 및 설명 제시

구분 실시간 쌍방향 콘텐츠 활용 과제 제시형

플랫폼

학습 화면

수업 방법

①08:30~08:40

-줌 접속 및 독서활동

②08:40~08:50 조회

③정규수업시간

-파워포인트 수업자료, 온 라인 협업도구(구글문서, 패들렛, 잼보드, 비캔버 스 등)를 활용하여 수업

①수업자료 제작

-교과서(PDF) 또은 파워 포인트로 제작

②수업 녹화

-OBS스튜디오 이용

③수업 업로드 -유튜브에 탑재

④클래스팅에 링크 연결 -클래스팅에서 시청하고

과제 해결

①수업자료 제작

-과제 메뉴에서 교사가 직접 제작

②클래스에 과제 탑재

③08:30 수업 공개

④피드백

-학생들의 학습결과 에 대한 즉시적인 피드백

학습 장면

구분 ❶ ❷ ❸ ❹ ❺

온라인 수업

장비 테블릿PC 웹캠 모니터1 모니터2 대형 TV

용도 교실 학생용

카메라

교사용 카메라

온라인 협업도구 화면

줌(ZOOM) 화면

온라인 수업 학생 화면

수업 방법

등교한 학생들 의 학습 장면 을 비추며 원 격수업을 하는 학생들이 볼 수 있도록 한 다. 등교 학생 이 발표시 해 당학생을 비춘 다.

원격수업을 하 는 학생들이 선생님의 몸짓 과 표정 등 비 언어적 표현 까지 느끼며 생 동 감 있 는 수업을 할 수 있도록 한다.

온라인 협업도 구( 비 캔 버 스 , 패들렛 등) 화 면으로 학생 들의 학습과 정을 파악하 고 피드백한 다.

수업 자료나 온라인 협업도 구를 화면 공 유하고 원격 학습 참여 학 생들의 학습을 관리한다.

교실에 등교 한 학생들에게 수업 자료를 보 여 주 거 나 온라인 수업하 는 학생이 발 표 시 얼굴을 보며 경청한다.

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- 교과 간 연계를 통한 융합중심 프로젝트로 인하여 학생들이 수업 만족도가 높아 졌고 인지 적·정의적 역량 함양에도 유의미한 효과가 있었다.

- 교사 중심 수업이 아닌 프로젝트 구성 및 수행까지 학생들이 직접 참여할 수 있는 학습자 중심 수업이 이루어 질 수 있었다.

- 미래사회에 중요시 여겨진 환경문제를 STEAM 수업으로 진행하여 미래 사회를 살아갈 학 생들이 올바르게 알고 대처할 수 있는 기회가 될 수 있었다.

- 메이커 활동을 접목하여 다양한 자료를 활용하여 자신의 아이디어를 창의·융합적으로 표현 할 수 있었다.

- 프로젝트 학습을 통하여 환경에 관심을 가져 사회의 지속가능한 발전을 이루어 낼 수 있도 록 학생들의 역량을 신장 할 수 있는 기회가 되었다.

- 사전 STEAM 수업 설계를 위하여 다양한 정보 처리, 분석, 활용 및 미디어 활용 방법을 기 르기 위해 교사의 디지털 리터러시, 미디어 리터러시 역량 또한 신장되었다.

※ STEAM 수업 수혜 학생들의 반응(인터뷰)

- 태양광 로봇을 만드는 것이 재미있었고 우리 손으로 태양광 도시를 만들 수 있다는 생각에 미래가 기대되는 수업이었다.

- 온라인 협력 도구를 사용하는 것이 처음에는 힘들었지만 막상 사용해 보니 더 재미있고 편 리한 부분이 많아서 친구들과 접촉하지 않고 디자인 씽킹 활동하는데 많은 도움이 되었다.

- 코로나19 상황으로 1학기 프로젝트는 개인활동이 대부분이었는데 이번 프로젝트는 모둠활 동을 많이 하였다. 특히 이해 단계의 one team 활동을 통해 친구들에 대해 몰랐던 점을 알게 되었고 친해진 느낌이 좋았다.

- STEAM 프로젝트 활동을 통해 자유롭게 생각하고 친구들과 함께 환경과 관련한 문제를 해 결해 보는 과정이 재미있는 경험이 되었던 것 같다.

- 이번 프로젝트를 통해 우리 마을에 대해 더욱더 신경을 써야겠다는 생각을 했고, 우리 마 을의 문제를 해결하기 위해 나부터 열심히 노력해야겠다고 다짐했다.

- 우리 마을과 관련된 프로젝트라 재미있었고 그래서 아이디어도 더 많이 떠올랐던 것 같다.

- 지구 온난화 문제를 적극적으로 해결할 수 있는 방법으로 태양광 발전에 대한 프로젝트를 해 보았는데 모형으로만 제작해서 아쉽지만 홍보 활동을 통해서 마을 사람들에게 많이 알 릴 수 있어서 좋았다.

- 코로나 때문에 친구들과 많은 이야기를 나눌 수는 없었지만 패들렛을 이용하여 서로의 생 각을 나누다 보니 생각보다 좋은 아이디어가 나와서 기분이 좋았다. 앞으로도 디자인 씽킹 활동을 통해 우리 주변의 문제를 우리 손으로 바꿔가면 좋을 것 같다.

- 온라인 상황에서 수업을 해야해서 답답하고 어려움도 있었지만 적응을 하다 보니 더 재미

있고 의사소통도 더 잘 되는 느낌이 들었다.

※ STEAM 교사연구회와 해당 STEAM 수업 프로그램 발전을 위한 개선 방안

- 태양전지의 발전 원리와 구조가 학생들의 수준에 비해 너무 높은 경향이 있어 학생들의 이해도를 높이는데 많은 노력이 필요했다. 적정 수준의 난이도를 고려하여 수업 프로그 램을 구성하거나, 혹은 전문 지식을 가진 전문가와 멘토-멘티를 맺어 전문적인 분야의 지식에 대해서는 도움을 받을 수 있는 기회를 제공하면 좋겠다.

- 특정 지역에 관련된 프로그램을 계획하다보니 여러 개의 학교가 함께 연구하는 주제를 구성하는 경우에는 일반화시키기 어려운 문제가 있었다. 특정 지역에 국한되기 보다 어 느 곳에든 적용할 수 있는 일반적인 주제를 선정하여야 일반화 및 확산이 가능할 것이라 생각한다.

- 문제 해결을 실제적으로 구현하기 위한 기본적인 SW/메이커 도구에 대한 교육이 선행되 어야 하며 프로토타입 제작 시 학생들이 원하는 다양한 재료를 제공할 수 있는 자원이 필요하다.

※ 기타 사항 및 시사점

- 「Plug into the sun(햇빛 도시 만들기)」 프로그램이 창의적 문제해결력 신장에 어 떠한 영향을 주는지 알아보기 위하여 통계적으로 검증하고 그 결과를 분석하였다. 창의 적 문제해결력 검사지는 한국교육개발원(2001)에서 발간한 ‘간편 창의적 문제해결력 검 사 개발 연구(Ⅰ)’을 기반으로 2004년 서울대 심리연구실 MI연구팀에서 개발한 창의적 문제해결력 검사 도구를 본 연구에 맞게 수정, 보완하여 제작하였다. 창의적 문제해결력 은 특정 영역의 지식·사고와 기능·기술의 이해 및 숙달 여부, 확산적 사고, 비판적•논리적 사고, 동기적 요소 4가지 영역으로 나누어져 있으며 각각 5개 문항 총 20문항으로 구성 되어 있다.

평가도구 및 문항 수

검사대상 검사명 영역 문항 수

학생 창의적 문제해결력 검사

특정 영역의 지식•사고

기능•기술의 이해 및 숙달 여부 5

확산적 사고 5

비판적•논리적 사고 5

동기적 요소 5

- 사수초 STEAM교육 수혜 학생들의 창의적 문제해결력의 변화를 분석한 결과는 다음 표 와 같다. 학생들은 창의적 문제해결력 전체와 ‘특정 영역의 지식·사고, 기능·기술의 이해 및 숙달 여부, 확산적 사고’의 측면에서는 통계적으로 유의한 차이를 보였다(p<.05). ‘비 판적·논리적 사고’의 측면에서는 사전, 사후 검사에서 통계적인 차이를 보이지는 않았지 만 사전, 사후 평균이 다른 영역에 비해 높은 편이고 평균값이 향상되었다는 점에서 긍 정적으로 평가할 수 있겠다.

항목 시기 N M SD t df p

특정 영역의 지식•사고, 기능•기술의 이해 및 숙달 여부

사전 84 2.83 .63

-2.529 83 .013^* 사후 84 2.99 .69

확산적 사고 사전 84 3.17 .68

-2.836 83 .006^* 사후 84 3.35 .75

비판적•논리적 사고 사전 84 3.78 .70

-1.574 83 .119 사후 84 3.87 .74

동기적 요소 사전 84 3.75 .77

.036 83 .971 사후 84 3.75 .79

전체

(창의적 문제해결력)

사전 84 3.38 .59

-6.263 83 .000^* 사후 84 3.49 .61

*p < .05

학생의 창의적 문제해결력의 변화

6. 참고문헌

박재호, 송동주, 강상희 (2020). 디자인씽킹. 가디언북 나카무라 마사히로 (2016). 태양광 발전기 교과서. 보누스

우영진 (2018). 디자인 씽킹 기반 메이커 교육 프로그램 개발과 적용. 한국창의정보문화 학회지, 4(1), 35-43

유예은 (2018). 디자인씽킹 프로세스 기반의 메이커 교육 프로그램 개발 및 적용. 석사학 위논문. 경희대학교

정해원 (2019). 태양광 메이커 교과서. 보누스

부록1 STEAM 프로그램 개발 내용 및 결과물

디자인씽킹 기반 STEAM 프로그램 - Plug into the Sun(햇빛 도시 만들기)

1. STEAM 프로그램 개발·적용 교육과정

연번 차시 (중심과목)

2015 개정 교육과정 성취기준

(연계과목) 성취기준 영역

1 1~4/15 [6과17-01] 생물이 살아가거나 기계를 움직이는 데 에너지가 필요함을 알고, 이때 이용하는 에너지의 형태를 조사할 수 있다.

(실과)

[초등학교5~6학년]

(4) 기술 시스템 (국어)

[초등학교5~6학년]

쓰기

2 5~9/15

[6과17-02] 자연 현상이나 일상생활의 예를 통해 에너지의 형태가 전환됨 을 알고, 에너지를 효율적으로 사용하는 방법을 토의할 수 있다.

[6과14-01] 하루 동안 태양의 고도, 그림자 길이, 기온을 측정하여 이들 사이의 관계를 찾 을 수 있다.

(국어)

[초등학교5~6학년]

듣기·말하기

3 10~15/15 [6실05-04] 다양한 재료를 활용하여 창의적인 제품을 구상하고 제작한다.

(미술)

[초등학교5~6학년]

표현 (국어)

[초등학교5~6학년]

쓰기

2. STEAM 프로그램 총괄표(총 15차시)

차시 주요내용

1~4 /15

주제(단원)명

영감(Inspire) 잊혀진 ‘솔라시티 대구’를 아시나요?

Co ‘솔라시티 대구’ 사업의 실패 원인과 가능성 알아보기

CD 태양광 로봇 만들기

- 태양광 로봇을 제작하며 태양광 발전의 원리 알아보기

ET 우리 마을 태양광 시설 탐방하기

- 우리 마을 태양광 시설물을 찾아보고 주민들에게 어떤 시설이 필요한지 공감하기

5~9 /15

주제(단원)명

아이디어화(Idea) 햇빛 도시 구상하기

Co 우리 마을을 햇빛 도시로 만들기 위한 방법 떠올리기

CD 햇빛 도시 구상하기

- 태양광 발전소 입지 선정하기 - 태양광 시설물 아이디어 생성하기

ET 햇빛 도시 프로토타입 제작하기

10~15 /15

주제(단원)명

구현(Implemention) 햇빛 도시 만들기

Co 햇빛 도시 구현 계획 발표하기

CD 태양광 시설물 모형 직접 만들기

ET 햇빛 도시 알리기

- 햇빛 도시의 필요성과 실현 가능성에 대한 글쓰기

3. STEAM 프로그램 차시별 수업지도안

중심과목 과학 학교급/학년(군) 초등학교/6 학년

중심과목 성취기준

영역

[초등학교 5~6학년] 통합(에너지와 생활) 중심과목 성취기준

[6 과 17-01] 생물이 살아가거나 기계를 움직이는 데 에너지가 필요함을 알고, 이때 이용하는 에너지의 형태를 조사할 수 있다.

주제(단원)명 잊혀진 ‘솔라시티 대구’를 아시나요? 차시 1~4/15 학습목표 태양광 발전의 원리를 알고 우리 마을에 필요한 태양광 시설 알아보기

연계과목 실과, 국어 연계과목

성취기준 영역

(실과) [초등학교5~6학년] (4) 기술 시스템 (국어) [초등학교5~6학년] 쓰기

STEAM 요소

S ∘에너지의 뜻과 에너지의 형태 이해하기 T

∘태양광 발전의 원리 알아보기 E

A •

M •

개발 의도

많은 학생들이 지속가능발전에 대한 이해가 부족하고 지구촌 환경 문제 해결에 대한 인 식 수준이 낮은 편이다. 본 프로그램은 1학기 이산화탄소 줄이기 대작전 프로젝트의 후속 으로 에너지의 절약 차원을 넘어서 보다 적극적인 방법으로써 친환경 에너지의 개발 및 활용의 필요성을 인식하기 위한 것이다. 그중 1~4차시는 18년 전 시작된 ‘솔라시티 대구’

사업의 현재와 실패 원인을 알아봄으로써 태양광 발전에 대해 관심을 가지고 우리 마을에 도 태양광 시설의 필요성을 공감할 수 있는 기회를 제공하고자 한다.

이번 차시에서는 태양광 발전의 원리를 이해하기 위한 태양광 로봇 만들기, 우리 동네 태양광 시설물 조사 및 우리 마을 주민들에게 필요한 시설 인터뷰 활동을 중점적으로 하 며 이 활동을 통하여 햇빛 도시 만들기를 위한 영감을 얻도록 한다.

∘‘솔라시티 대구’ 사업에 대해 알아보기

∘태양광 로봇 만들기

∘우리 마을 태양광 시설물 조사 및 우리 마을 주민에게 필요한 시설에 관한 인터뷰하기

STEAM 학습준거

상황 제시

상 황 제 시

‘솔라시티 대구’ 사 업의 실패 원인과 가능성 알아보기

창 의 적 설 계

창의적 설계

태양광 시설물 조 사 결과 발표 및 우리 마을 주민들 에게 필요한 시설 인터뷰하기

감 성 적 체 험 태양광 로봇을 제작하며

태양광 발전의 원리를 이해하기

감성적 체험

학습

과정 교수-학습 활동 학습자료

및 유의점

도입 (25 분)

Co ‘솔라시티 대구’ 사업의 실패 원인과 가능성 알아보기 ◦태양광 발전에 대한 경험 이야기 나누기

- 태양광 발전과 관련된 경험 발표하기

◦대구에서 진행된 ‘솔라시티 대구’ 사업에 대해 알아보기(, )

대구시는 지난 2000 년에 솔라시티를 선언하고 전국 최초로 관련 조례를 만드 는 등 태양광 발전에 남다른 관심을 보여 왔다. 20 년이 지난 지금은 상황이 어 떨까? 대구는 건물 옥상에 태양광 설치를 최우선으로 설치하고 있으나 과거 계 획과는 달리 성과는 초라하다는 평가를 받고 있다. 현재 태양광 발전량 수요전 력의 약 3% 수준, 지역별 태양광 발전소 현황 자료에 따르면 태양광 발전량이 전국 17 개 시도 중 12 위에 머무르고 있다.

‘솔라시티 대구’, 현 주소는? <태양광 발전의 가능성>

그렇다면 대구의 태양광 발전의 가능성은 어느 정도일까? 태양광 발전 기술 급속도로 개선되면서 발전단가가 급락하고 있다. 앞으로 10 년 이내에 화력발전 소의 발전단가보다 더 낮아질 가능성이 있다. 다만, 발전소 부지 확보가 관건이 다. 특히 일조량이 가장 많은 대구는 3.7 시간 정도로 다른 시도보다 더 많다.

◦‘솔라시티 대구’ 사업이 실패한 까닭 알아보기 - ‘솔라시티 대구’ 사업이 실패한 이유를 이야기하기 - 태양광 발전의 문제점 이야기하기

◦태양광 발전의 가능성에 대해 알아보기

- 미래 에너지원으로 태양광 발전 잠재성과 성장 가능성에 대해 이야기하기 - 우리 마을에도 태양광 발전을 하게 되면 좋을까?

◦학습문제 알아보기

♣ 태양광 발전의 원리를 알고 우리 마을에 필요한 태양광 시설 알아보기

◦학습순서 알아보기

<활동1> ‘사수 햇빛도시 만들기’ 프로젝트 계획하기 <활동2> 태양광 로봇 만들기

<활동3> 우리 마을 태양광 시설물 요구 조사하기

□ 프 로 젝 트 북 (매 차시), 포 스 트 잇 ,

탐구보드, 태블릿PC

영상자료(뉴 스)솔라 시 티 대구의 현 주소는?

https://ww w.youtube.

com/watch

?v=xIOMTu UNztQ

영상자료(뉴 스 ) 태 양 광 발전의 가능 성

https://ww w.youtube.

com/watch

?v=Rx8e4r pG8K0

전개 (90 분)

활동1 ‘사수 햇빛도시 만들기’ 프로젝트 계획하기()

∘탐구 질문과 브레인스토밍을 통한 프로젝트 방향과 주요 활동 정하기

- 우리 마을은 햇빛도시로 만들기 위해 어떤 활동을 하면 좋을지 브레인 스토밍 을 하여 프로젝트 방향과 주요 활동을 정한다.

전지, 포스트 잇

※학생들 중심으 로 프로젝트가 계획 될 수 있도록 하되 배워야 할 핵 심개념에 대

Tip! 우리 마을을 햇빛 도시(태양광 발 전을 하는 도시)로 만들기 위해 어떤 활동을 하면 좋을지 브레인 스토밍하여 주제별로 유목화한다.

∘프로젝트 주제망 및 달력 만들기

- 활동지에 프로젝트 주제망과 달력을 만들어 프로젝트 계획을 완성하기

Tip! 학급 전체로 브레인 스토밍한 내 용을 바탕으로 모둠별로 진행할 프로젝트를 구체적으로 계획을 세 우며 프로젝트를 정교화한다.

활동2 CD 태양광 로봇 만들기 [온오프라인 병행 학습으로 실시]

∘태양광 로봇 만들기()

- 영상을 보며 태양광 로봇을 만든다.

- 사전에 영상을 제작하여 온라인 수업을 하는 학생들도 가정에서 함께 제작할 수 있도록 한다.

Tip! 줌(ZOOM)을 이용하여 화상 수업을 진행하며 로봇 만들기 진행 상태를 체크해 가 면서 피드백한다.

태양광 로봇 조립 결과물 확인

∘태양광 발전의 원리 알아보기() - 태양 에너지의 전환 과정 이해하기 - 태양광 발전의 기본 원리 이해하기

<태양광 발전의 원리> <광전효과>

해 인식하고 활동을 구성 할 수 있도록 한다.

태양광 로봇 만들기 키트

영상 자료(태 양전지 원리) https://www .youtube.co m/watch?v=

HgZaNP_SO aE

활동3 ET 우리 마을 태양광 시설물 요구 조사하기() ∘우리 마을에는 태양 전지가 어떻게 사용되고 있을까?

- 사전 조사한 내용을 공유한다.

∘햇빛 도시 내 태양광 시설물의 필요성을 느끼고 어떤 시설물이 있으면 편리할지 알아보기 위해 관찰 및 인터뷰하기

- 사수동 주민들이 유용한 시설을 공감활동을 통해 발견한다.

본 차시 활동은 프로젝트를 계획할 때부터 팀별 계획에 따라 일상생활에서 경험 및 관찰을 하고 주변 사람들에게 인터뷰를 지속적으로 하여 진행한다.

<인터뷰 계획> <인터뷰 결과를 공감지도로 나타내기>

Tip! 학생들이 인터뷰를 하는 것은 생각보다 쉽지는 않다. 인터뷰를 잘 하기 위해 서는 인터뷰 상황에서의 대처도 중요하지만 인터뷰 전 과정이 더 중요하다.

인터뷰 질문은 2~3 개 정도로 하고 단답형 대답이 나오지 않는 열린 질문을 하며 한 번의 질문에 그치지 않고 하나의 질문에서부터 ‘또 다른 것은 없나 요?’ ‘정말 재미있는데 좀 더 구체적으로 말씀해 주시겠어요?’ 등의 말을 통 해 인터뷰 대상자를 깊이 있게 인터뷰 하는 것이 중요하다.

인터뷰 기록 지, 공감지도

※약 1주일 간 시간을 주고 생활 속에서 지속적인 전 기 공급을 하 면 우리 생활 에 도움이 될 만한 우리 마 을의 시설물 을 발견하도 록 한다.

※인터뷰는 부 모님, 친구, 노인 등 다양 한 사용자를 대상으로 할 수 있도록 한 다.

정리 (5 분)

∘학습 내용 정리하기

- 태양광 발전이 되면 좋은 점에 대해 이야기 나눈다.

- PMI 발표를 한다.

중심과목 과학 학교급/학년(군) 초등학교/5~6 학년

중심과목 성취기준

영역

[초등학교 5~6학년] 통합(에너지와 생활) [초등학교5~6학년] 지구와 우주(계절의

변화)

중심과목 성취기준

[6과17-02] 자연 현상이나 일상생활의 예 를 통해 에너지의 형태가 전환됨을 알고, 에너지를 효율적으로 사용하는 방법을 토 의할 수 있다.

[6과14-01] 하루 동안 태양의 고도, 그림자 길이, 기온을 측정하여 이들 사이의 관계를 찾을 수 있다.

주제(단원)명

햇빛 도시 구상하기

학습목표 태양광 발전소 입지를 선정하고 우리 마을에 필요한 태양광 시설 구상하기

연계과목 국어 연계과목

성취기준 영역 (국어) [초등학교 5~6 학년] 듣기·말하기

STEAM 요소

S ∘에너지 전환의 개념 이해하기

∘태양의 고도와 태양광 발전 효율의 관계성 알아보기 T

∘태양광 시설물 아이디어를 프로토타입으로 제작하기 E

A ∘미적 아름다움을 고려한 햇빛 도시 구상하기

M •

개발 의도

‘햇빛 도시 구상하기’는 본격적으로 학생들이 디자인 씽킹 활동을 통해 문제를 해결하는 단계이다. 학생들은 사수동 주민들을 공감하는 과정에서 태양광 발전소의 필요성을 인식 하게 된다. 따라서 우리 마을의 태양광 발전소의 입지를 선정해 보고 우리 사수동을 햇빛 도시로 만들기 위한 아이디어를 생성하는 과정이 필요하다. 또한, 모둠별 아이디어를 모 형, 글, 그림 형태의 프로토타입을 제작하여 서로 피드백 활동을 하고 아이디어를 수정, 보완하는 과정을 거치고자 한다.

∘ 우리 마을을 햇빛 도시로 만들기 위한 방법 떠올리기

∘ 햇빛 도시 구상하기

∘ 햇빛 도시 프로토타입 제작하기

STEAM 학습준거

상황 제시

상 황 제 시

햇빛 도시를 만들기 위해 전기를 생산하 기 위한 발전소와 여러 가지 시설물의 필요성 인식하기

창 의 적 설 계

창의적 설계

생성된 아이디어를 프로토타입으로 제 작하고 피드백하기

감 성 적 체 험 우리 마을 사람들을 공감한

내용을 바탕으로 햇빛 도시의 발전소 입지 및 시설물을 구상하기

감성적 체험

학습

과정 교수-학습 활동 학습자료

및 유의점

도입 (25 분)

Co 우리 마을을 햇빛 도시로 만들기 위한 방법 떠올리기 ◦햇빛 도시로 만들기 위한 방법 생각해보기

- 우리 마을을 햇빛 도시로 만들기 위한 아이디어를 생각해 본다.

◦태양광 섬 연대도의 비밀을 함께 읽고 이야기 나누기 ()

경상남도 통영에서 15 분 정도 배 를 타고 가면 연대도라는 작은 섬 이 있다. 이곳에는 48 채의 집이 있고 88 명의 사람들이 살고 있 다. 이곳에서는 모든 집들이 태양 광으로 만든 전기를 사용한다.

◦햇빛 도시가 되기 위한 기본 조건 알아보기

- 햇빛 도시가 되기 위해서 갖춰야 할 조건에 대해서 토의한다.

◦학습문제 알아보기

♣ 태양광 발전소의 입지와 태양광 시설물을 구상해 봅시다.

◦학습순서 알아보기

<활동1> 태양광 발전소의 입지 정하기 <활동2> 태양광 시설물 구상하기 <활동3> 프로토타입 제작하기

태양광 섬 연 대도의 비밀 (도서)

전개 (130 분)

활동1 CD 태양광 발전소의 입지 선정하기()

∘태양광 발전소는 어떤 곳에 세워야 할지 알아보기 - 태양광 발전이 잘 되기 위한 조건을 조사한다.

크롬북, 구 글클래스룸

사수동은?

태양광 발전이 잘 되기 위한

조건

풍부한 일조량

여름철 태양 전지의 열기를 식혀 줄 바람 태양의 위치를 고려한 남향에 유리한 지형

사수동은 일조량이 풍부한가?

∘사수동의 하루 및 계절별 일조량 알아보기()

- 하루 동안 태양 고도, 그림자의 길이, 기온 측정 방법 이해 및 계획 세우기 - 하루 동안 태양 고도, 그림자 길이, 기온을 측정하기

- 계절별 태양의 남중 고도와 낮의 길이 조사하기

- 주변 지형지물과 낮의 길이를 분석하여 다른 지역과 일조량 비교하기 - 태양광 발전 적합성 판단하기

사수동은 바람이 적절하게 불며 태양광 발전 시설을 남향으로 설치 가능한가?

∘사수동의 여름철 풍량과 풍속 알아보기 - 사수동의 여름철 풍량과 풍속 조사하기 - 다른 지역과 여름철 풍량과 풍속 비교하기 - 태양광 발전 적합성 판단하기

∘사수동의 지리적 적합성 판단하기

- 디지털 지도를 이용하여 주변 지형 분석하기 - 태양광 발전 적합성 판단하기

태양 고도 측정기 앱 ( S U N FACTS)

※sun facts 앱 을 측정하지 못한 고도를 확인한다.

사수동의 태양광 발전소 최적의 입지 장소 정하기 ∘팀별 태양광 발전소 입지 장소를 선정하고 주장하기

- 추가 자료 수집 및 분석하기

- 태양광 발전소 입지 선정 및 주장하기 - 최적의 입지 장소 정하기

활동2 CD 태양광 시설물 구상하기()

∘햇빛 도시를 만들기 위한 시설물 아이디어 생성하기 - 햇빛 도시 태양광 시설물 아이디어 브레인스토밍하기 - PMI 기법을 이용하여 아이디어 선정하기

Tip! 자유롭게 아이디어를 생성할 수 있는 분위기를 조성하여야 하며 피드백을 하는 사람은 비판적 사고를, 피드백을 받는 사람은 수용적 태도를 가지도록 한다.

<모둠별 입지 선정>

<일조량 비교> <풍량 비교>

<입지 선정 이유>

※사수동 지역 의 지형을 고 려하여 태양 광 발전소 건 립에 가장 적 절한 장소를 선정하고 과 학적인 근거 를 들어 주장 할 수 있도록 지도한다.

메이커 박 스, 탐구보 드

※자유롭게 아 이디어를 생 성할 수 있는 분위기를 조 성하여야 하 며 피드백을 하는 사람은 비판적 사고 를, 피드백을 받는 사람은 수용적 태도 를 가지도록 한다.

활동3 ET 태양광 시설물 프로토타입 제작하기 - 아이디어를 시각화하고 설명하기

- 팀별 발표 및 피드백 받기

<태양광 버스정류장> <태양광 횡단보도 안전바>

Tip! 아이디어를 선정할 때에는 투표 를 하되 투표 과정에서 아이디어 하나 하나에 대해 깊은 이해를 하며 가장 좋 은 아이디어를 정한다기 보다는 여러 가지 좋은 아이디어를 하나로 모은다는 마음가짐으로 진행한다.

<브레인스토밍 결과>

<태양광 공원> <태양광 주택>

※ 프 로 토 타 입 제작은 다양 한 방법이 있 지만 본 프로 젝 트 에 서 는 그림과 구체 적인 설명을 작 성 하 도 록 한다.

정리 (5 분)

∘학습 내용 정리하기 - 선정한 주제 공유한다.

- 다른 모둠 주제에 대해 소감 나눈다.

중심과목 실과 학교급/학년(군) 초등학교/5~6 학년 중심과목

성취기준 영역

[초등학교5~6학년] 라. 기술 시스템 중심과목 성취기준

[6실05-04] 다양한 재료를 활용하여 창의 적인 제품을 구상하고 제작한다.

주제(단원)명 햇빛 도시 만들기 차시 10~15/15

학습목표 햇빛 도시를 구현하고 홍보하기

연계과목 미술, 국어 연계과목

성취기준 영역

(미술) [초등학교 5~6 학년] 표현 (국어) [초등학교 5~6 학년] 쓰기

STEAM 요소

S ∘태양의 고도를 고려하여 태양 전지 설치하기 T ∘태양광 시설물 제작하기

E ∘코딩하여 태양광 시설물 구현하기

A ∘태양광 시설물을 주변 환경과 어울리게 제작하기

M •

개발 의도

‘햇빛 도시 만들기’는 학생들이 제작한 프로토타입을 보완하여 실제 구현해 보는 활동이 다. 가장 좋은 방법은 실제 햇빛 도시를 만들기 위해 우리 마을에 적용해 보는 것이지만 초등학생들의 수준에서 실제 적용은 어려움이 있어 모형의 형태로 제작하는 것이 좋다고 판단되었다. 또한, 학생들은 자신들이 구현한 태양광 시설물의 모형을 활용하여 태양광 발전의 필요성과 햇빛 도시의 가능성을 알리는 홍보물을 제작해 보기로 하였다.

∘햇빛 도시 구현 계획 발표하기

∘태양광 시설물 모형 직접 만들기

∘햇빛 도시 알리기

STEAM 학습준거

상황 제시

상 황 제 시

햇빛 도시를 구현하 기 위해 필요한 것들 을 생각해 보기

창 의 적 설 계

창의적 설계

우리 마을에 태양광 시설물이 필요하며 햇빛 도시의 실현 가능성에 대해 홍보 하기

감 성 적 체 험 태양광 시설물 모형을 직접

만들어 구현하기

감성적 체험

학습

과정 교수-학습 활동 학습자료

및 유의점

도입 (20 분)

Co 햇빛 도시를 구현하기 위해 필요한 것 생각해보기()

◦햇빛 도시를 어떻게 구현할지 생각해 봅시다.

- 모둠별 최종 프로토타입을 설명한다.

◦제작 계획을 세워 봅시다.

- 태양광 시설물을 만들기 위한 준비물 확인하기 - 태양광 시설물 구현 방법 구체화 하기

◦학습문제 알아보기

♣ 태양광 시설물을 제작하고 햇빛 도시 홍보하기

◦학습순서 알아보기

<활동1> 태양광 시설물 모형 만들기 <활동2> 햇빛 도시 홍보물 만들기

모둠별 보완 한 프로토타 입

전개 (90 분)

활동1 CD 태양광 시설물 모형 만들기() ∘모둠별 태양광 시설물 구현 방법 찾기

- 유튜브 영상, 교사의 지도하에 시설물 구현 방법을 익힌다.

태양광 안전 횡단보도

<학생 아이디어>

등하교시 학교 앞 횡단보도에서 할머니 가 안전 깃발을 들고 지도하시는데 힘 들어 보여서 학교 앞에는 태양광으로 전기를 공급하는 안전바를 설치

크롬북

※모둠별 시설 물 제작을 위 해 교사가 구 현 방법을 구 체적으로 지 도한다.

※구현 방법을 다양한 소프 트웨어를 활 용하여 모둠 별로 찾도록 한다.

∘모둠별 태양광 시설물 구현하기(, )

- 다양한 재료를 이용하여 태양광 시설물을 표현하며 소프트웨어를 이용하여 실제 작동이 되도록 구현한다.

- 각 시설물의 필요성과 특징을 자세하게 기록한다.

- 최종 결과물을 함께 공유하고 피드백한다.

활동2 CD 햇빛 도시 홍보물 만들기

∘모둠별 사수 햇빛 도시의 홍보물을 제작하기

- 사수 햇빛 도시의 장점과 필요성을 글로 쓰거나 영상으로 제작한다.

태양광 버스정류장 태양광 공원

태양광 안전 횡단보도 태양광 주택

태양광 버스정류장

틴커캐드를 이용한 3D 모델링과 3D펜 을 이용하여 태양광 버스 정류장을 구 현한다.

버스정류장의 정보 제공판은 마이크로 비트와 LCD 창을 설을 설

전선, LED 전구, LED 바, 태양전 지, 커넥터 등

3D 프린터, 3D 펜

※시설물이 사 수 햇빛도시 에 왜 필요한 지 분명하게 나타낼 수 있 도록 지도한 다.

※제작 난이도 가 다소 높기 때문에 교사 와 함께 제작 한다.

정리 (10 분)

∘ ^ET 햇빛 도시 홍보하기

- 홍보물, SNS, 학교 방송 등을 이용하여 사수 햇빛 도시를 홍보한다.

- 학교 내 게시판에 홍보물을 부착하여 다른 학생들에게도 소개한다.

4. 학생활동지

이산탄소 줄이기 대작전 그 후(1)

학습주제 이산화탄소 줄이기 대작전을 통해 달라진 나의 모습 돌아보기

과정 ^{잊혀진 솔라시티}

대구를 아시나요? 역량 ^창의적

사고 역량

이산화탄소를 줄이기 위한 나만의 방법

1

실천사례

‘나의 에너지 절약’성찰하기

2

성찰하기

이산탄소 줄이기 대작전 그 후(2)

학습주제 신재생 에너지의 필요성과 가치 알아보기 과정 ^{잊혀진 솔라시티}

대구를 아시나요? 역량 ^창의적

사고 역량

신재생 에너지는 무엇이 있을까?

1

태양열 에너지 태양광 발전 바이오 메스 해양 에너지 폐기물 에너지

지열 에너지

연료 전지

수소 에너지

풍력 에너지

사수 햇빛도시 만들기 프로젝트 계획하기

학습주제 사수 햇빛도시 만들기 프로젝트 계획세우기 과정 ^{잊혀진 솔라시티}

대구를 아시나요? 역량 ^창의적

사고 역량

프로젝트 주제망 그리기

1

프로젝트 달력 만들기

2

9.7 8 9 10 11

12 13 14 15 16

17 18 19 20 21

사수동에는 태양 전지가 많이 설치되어 있을까?(1) 학습주제 사수동에 설치된 태양 전지 조사하기

과정 ^{사수동은 태양광}

발전에 적합할까? 역량 ^창의적

사고 역량

사수동 내 태양 전지의 활용 실태 조사하기

1

사수동에는 태양 전지가 많이 설치되어 있을까?(2) 학습주제 사수동에는 왜 태양 전지를 많이 사용하지

않을까?

과정 ^{사수동은 태양광}

발전에 적합할까? 역량 ^창의적

사고 역량

태양광 발전의 원리 알아보기

1

다양한 에너지의 종류를 조사하여 봅시다.

태양광 발전의 원리를 알아봅시다.

에너지가 전환되는 예를 찾아 봅시다.

태양광 발전의 원리를 알아보아요(2)

학습주제 태양 전지의 원리 알아보기

과정 ^{태양 에너지를}

어떻게 이용할까? 역량 ^창의적

사고 역량

태양 전지의 작동 원리와 종류 알아보기

1

태양 전지의 원리

태양전지에 빛을 비추면 내부에서 전자와 양공(정공)이 발생한다. 발생된 전하들은 각각 P극과 N극으로 이동하는데, 이 작용에 의해 P극과 N극 사이에 전위차(광기전력)가 발생 하며, 이때 태양전지에 부하를 연결하면 전류가 흐르게 된다. 이를 광기전력효과라 한다.

[네이버 지식백과] 태양전지 [solar battery, 太陽電池] (두산백과)

태양 전지의 종류

태양전지는 실리콘 반도체를 재료로 사용하는 것과 화합물 반도체를 재료로 하는 것으로 크게 나눌 수 있다. 다시 실리콘 반도체에 의한 것은 결정계와 비결정계로 분류된다. 현 재 태양광 발전 시스템으로 일반적으로 사용하고 있는 것은 실리콘 반도체가 대부분으 로, 특히 결정계 실리콘 반도체의 단결정 및 다결정 태양전지는 변환 효율이 좋고 신뢰 성이 높아 널리 사용하고 있다.

[네이버 지식백과] 태양전지 [solar battery, 太陽電池] (두산백과)

태양전지를 이용하여 무엇을 할 수 있을까?

2

태양광 발전의 원리를 알아보아요(3)

학습주제 태양광 자동차 만들기

과정 ^{태양 에너지를}

어떻게 이용할까? 역량 ^창의적

사고 역량

태양광 자동차 구상하기

1

피드백 및 구상도 수정하기

2

사수동은 일조량이 풍부한가?

학습주제 사수동의 하루 및 계절별 일조량 알아보기

과정 ^{사수동은 태양광}

발전에 적합할까? 역량 ^창의적

사고 역량

하루 동안 태양 고도, 그림자의 길이, 기온 측정 계획 세우기

1

하루 동안 태양 고도, 그림자의 길이, 기온 측정하기

2

측정 시각(시:분) 태양 고도(°) 그림자 길이(cm) 기온(℃)

분석하기

•하루 중 태양 고도가 가장 높은 때 :

•하루 중 그림자 길이가 가장 짧을 때 :

•하루 중 기온이 가장 높은 때 :

태양 고도, 그림자 길이, 기온 그래프를 그리고 비교하기

3

계절별 태양의 남중 고도와 낮의 길이 조사하기

4

사수동의 남중 고도와 낮의 길이 조사하기

측정 일자 월 일 월 일 월 일 월 일

태양의 남중 고도(℃)

낮의 길이

측정 일자 월 일 월 일 월 일 월 일

태양의 남중 고도(℃)

낮의 길이

다른 지역의 남중 고도와 낮의 길이 조사하기

측정 일자 월 일 월 일 월 일 월 일

태양의 남중 고도(℃)

낮의 길이

측정 일자 월 일 월 일 월 일 월 일

태양의 남중 고도(℃)

낮의 길이

일조량 비교 및 적합성 판단하기

사수동은 바람이 적절하게 불며 태양광 발전 시설의 남향 설치가 가능한가?

학습주제 사수동의 여름철 풍량 및 지리적 특성 알아보기

과정 ^{사수동은 태양광}

발전에 적합할까? 역량 ^창의적

문제해결력

사수동의 여름철 풍량과 풍속 알아보기

1

사수동의 풍량과 풍속 조사하기

측정 일자 월 일 월 일 월 일 월 일 풍량(㎥/s)

풍속(m/s)

측정 일자 월 일 월 일 월 일 월 일 풍량(㎥/s)

풍속(m/s)

태양광 발전 시설 적합성 판단하기

디지털 지도를 이용하여 주변 지형 분석하기

2

태양광 발전 시설 적합성 판단하기

사수동의 태양광 발전소 최적의 입지 장소 정하기

학습주제 태양광 발전소 입지 장소를 선정하고 주장하기

과정 ^{사수동은 태양광}

발전에 적합할까? 역량 ^창의적

문제해결력

우리는 어떻게 사수 햇빛도시를 만들 수 있을까?

학습주제 사용자 공감하기

과정 ^{사수 햇빛도시}

디자인하기 역량 ^창의적

문제해결력

햇빛도시 내 태양광 시설물의 필요성에 대한 관찰 및 인터뷰하기

1

관찰 및 인터뷰 계획 세우기

인터뷰 질문 만들기

대상 시간 장소

질문

인터뷰 결과 정리하기

아이디어 생성하기

2

브레인스토밍하기

아이디어 선정하기

아이디어 스케치하기

태양전지는 어떻게 설치하는 것이 좋을까?

학습주제 계절별 태양 에너지의 양은 왜 다를까?

과정 ^{사수 햇빛도시}

디자인하기 역량 ^창의적

문제해결력

계절별 태양 에너지의 양이 다른 까닭 예상하기

1

태양 에너지량은 어떻게 측정할 수 있을까?

2

계절별 태양의 남중 고도에 따른 태양 전지의 설치 각도 찾기

3

태양의 고도와 태양 전지

계절별 태양의 고도 태양 전지의 각도

태양의 고도와 태양 전지

구 분 봄 여름 가을 겨울

남중 고도

태양 전지의 각도

사수 솔라시티의 홍보를 위한 준비를 해요

학습주제 사수 솔라시티 홍보 UCC 만들기

과정 ^{사수 솔라시티}

디자인하기 역량 ^창의적

문제해결력

사수 솔라시티의 우수성 정리하기

1

UCC 콘티 제작하기

2

5. 교사참고자료

주제 1

국내 태양광 발전 실태

정부의 신재생에너지의 적극적인 보금에 힘입어 태양광발전사업소가 대폭 늘어나고 있다.

무분별한 태양광발전소 설치로 난개발 우려로 인해 임야에 설치하는 태양광발전소에 대한 규 제도 있었고, 비단 현재만의 문제만은 아닌 정치권이나 관계기관인 한전 직원들의 불법 설치, 차명설치, 압력행사로 인한 저가 설치등은 오래전부터 끊임없는 문제가 되고 있다.

한국에너지공단이 조사한 전국 지역별 태양광 발전소 현황을 살펴보면 2018년 말 기준으로 전국의 발전소는 34,835개소로 전북이 9,040개소로 가장 많았고 그 뒤를 이어 전남이 6,060 개소, 충남이 3,974개소로 가장 많은 태양광발전소가 건설되었다. 3개 지자체에만 설치된 태 양광 발전소는 전국의 55%에 육박한 것으로 나타났다. 전남과 전북은 한반도에서 보면 남쪽 지방에 속하니 일반적인 일사량도 높은 지역에 속합니다. 그래서 다른 지역보다 태양광발전소 가 일찍 설치되었고, 많은 태양광발전소가 운영되는 것이 아닌가 합니다.

태양광발전소가 가장 적게 설치된 지역은 울산으로 113개소이며 두 번째로는 201개소를 보 유한 대전, 210소가 건설되어 있는 대구 순이다.

태양관발전사업은 입지요건검토, 계통연계 여유용량 확인등의 사업 타당성 검토를 거쳐 발 전 및 사업 운영까지 이르는데는 여러 행정절차와 설치작업 등에 따른 수 개월의 시간 소요 가 일어난다.

2018 전국 지역별 태양광 발전소 현황(에너지공단)

자료출처

에너지공단 및 태양광발전소현황블로그(https://url.kr/RvLtUI)