[교사용 교재 구성과 활용 방법]
1. 주제의 소개
ICT에 대한 일반적 개념을 소개 하였다.
2. 주제 개요
본 주제에서 이루어지는 활동을 간략하게 소개하고 활동 의도를 제시하여 주제를 전체적으로 파악하게 하였다.
3. 차시별 학습목표
주제와 연계된 교육과정 목표를 과목별로 제시하고, 차시별 학습목표를 나타내었 다. 교육과정 목표는 2009 개정 교육과정의 내용 체계를 기준으로 하였다.
4. STEAM 과목요소
주제와 연관된 과목에 따라 S(과학)T(기술)E(공학)A(예술 및 인문사회)M(수학) 각 요소별 활동 요소를 추출하여 나타내었다. 이를 참고하여 교사가 STEAM 요소를 가감하여 수업에 활용할 수 있다.
5. STEAM 단계요소
STEAM의 단계요소인 상황제시, 창의적 설계, 감성적 체험에 따라 수업 구성 원 리를 제시하여 수업 내용의 흐름을 알 수 있도록 하였다.
6. 차시/단원/교육과정 목표/차시목표
차시에 해당하는 과목, 단원, 교육과정 목표, 학습목표를 제시하였다.
수업 과정 안에 해당하며 ‘생각열기,생각펼치기,생각다지기,생각되돌아보기’ 로 학 습과정을 나누고 각 단계에서 이루어질 교수. 학습 활동을 제시하였다. 더불어 소 요시간과 필요한 학습 자료를 제시하여 수업 지도를 더욱 용이하도록 하였으며, 아이콘으로 각 단계별 STEAM 요소를 제시하였다.
7. 평가계획
본 주제에서 이루어진 내용을 정성적, 정량적으로 평가 할 수 있도록 평가 도구 를 제시하였다. 평가 기준은 학습목표에 적합하게 설정한다.
8. 프로그램 운영의 유의사항
본 차시를 지도하는데 유의해야 할 점을 간략하게 제시하였다. 학생들을 지도하기 전에 본 사항을 미리 숙지하여 프로그램의 이해를 돕는다.
9. 학습자료
상황제시를 포함하고 있고 교사가 수업을 진행할 때 도움을 주기 위한 자료이다.
10. 활동자료
시범학교 운영 사진을 제시하여 수업 진행에 대한 이해를 돕도록 하였다.
11. 학생활동지
교수. 학습의 순서에 따라 학생들이 활용할 수 있는 활동지이다. 개인 활동지와 모 둠 활동지가 있으므로 교사의 판단하여 적절하게 활용하도록 한다.
1. 주제의 소개
미래의 빛
LED ( Light Emitting Diode) 란?
LED란 Light Emitting Diode의 약자로 빛을 발산하는 다이오드, 발광다이오드를 뜻한다. 다이오드란 전류를 한쪽 방향으로만 흐르게 하는 반도체이다. 곧 LED도 반짝이는 반도체이다. LED는 그 장점이 많기 때문에 광범위하게 쓰이고 있다.
LED는 19세기 말에 발광현상이 발견되어 꾸준히 연구되어 1960년대에 가시광 선 스펙트럼을 내는 LED가 개발되었으며, 1970년대에 이르러 광원으로써 사용 되기 시작하였다. 당시에는 조사용 조명으로써는 너무 약하였으며 결정적으로 블루 LED가 없어 삼원색 조합인 백색의 LED를 만들지 못했다. 그 후에도 LED에 대한 연구가 계속되어 인디케이터 등으로 많이 사용되었고 1933년에 블루 LED 가 생산됨으로써 화이트 LED를 향한 길이 열리게 되었다. 화이트 LED를 만드는 방법은 여러 가지가 있지만, 그 중에서도 블루 LED를 이용하면 보다 쉽고 효율 적이어서 블루 LED의 발명은 세기적인 발명이라고 할 수 있다.
1. 높은 효율 : 긴수명( 3만~5만 시간)으로 유지관리 비용이 대폭 절감되며 백열 전구 대비 83%, 형광등 대비 60% 전기료를 절감할 수 있다.
2. 긴 수명 : 백열전구는 수천시간, 형광등이 2만 시간 정도인 것에 비해 LED의 수명은 약 10만 시간 정도라고 한다.
3. 소형화 : LED는 매우 소형이므로 여러 제품에 적용하기 적합하다.
4. 견고함 : 충격에 매우 강하다.
5. 광량조절의 용이함 : 전류를 조절하여 밝기 조절이 용이하다.
6. 빠른 점등과 소등 : 전류의 방향만으로 점등과 소등이 가능하여 빠른 반응이 가능하다.
7. 환경친화 : 온실가스(Co2) 감축효과와 형광등처럼 수은과 같은 환경물질이 발 생하지 않는다.
8. 예술표현 도구 : 소형, 경량, 다양한 색채 연출로 감성적 디자인 연출이 가능
이런 많은 장점들 때문에 칫솔 살균기는 조명기구뿐만 아니라 인디케이터, 신 호등, 리모컨 등 광원이 필요한 다양한 분야에 사용되고 있고, 앞으로도 그 사용 분야가 점점 더 확대될 것으로 예상되고 있다. 예를 들어 빠른 점등과 소등의 장 점은 `라이파이(Li-Fi)` 기술 개발로 이어지고 있다. 라이파이는 육안으로 볼 수 없 는 밝기에서 통신할 수 있고 주파수 혼선 등 무선통신이 불가능한 환경에서도 쓸 수 있고, 저렴한 비용에 에너지 효율은 높일 수 있고, 다른 유무선 광통신 기술에 비해 인체에 안전하다고 한다.
LED를 이용한 조명은 기존의 조명산업의 패러다임을 완전히 바꿀 수 있는 신소 재 조명으로서 감지, 제어 연출을 가능케 하는 융 복합 기술의 대상이 되어가고 있다. 이제는 조명기구로서의 범위와 한계를 뛰어넘어 예술가들의 상상력과 창 조적도구로 활용되어 새로운 가치를 만들어가고 있다.
LED가 처음 상용화 된것은 1962년 GE에서 개발한 적색LED였으나 기술적으로 붉은색과 녹색밖에 낼수가 없었기 때문에 약 30년간 주로 간단한 계기판을 표 시하는데 만 사용 되었다. 1993년 일본 니치아 화학공업의 수지 나카무라 박사 가 청색 LED를 개발 하였고, 니치아는 1997년 청색 LED에 노란 형광체를 사용 해 하얀 빛을 내는 백색 LED를 개발 하였다.
LED는 색의 기본 요소인 적색, 녹색, 청색에 백색까지 더해지면서 다양한 형태 의 총천연색 빛을 만들 수 있게 되었다. 특히 백색 LED개발로 LED조명이 전자 제품 디스플레이 용도에서 일반 조명을 대신할 수 있는 램프로 확산 될 수 있는 기틀을 만들게 되었다.
*본 교재에서는 LED의 다양한 적용범위를 학생들에게 탐색하고 적용할 수 있 는 기회와 시야의 확대를 할 수 있도록 하였습니다. 본 교재에 있는 내용들이 LED의 세계를 소개 하는 데는 많이 부족하지만 이 내용들을 체험하고 경험하 면서 LED 적용 분야가 단순히 어둠을 밝히는 것에 제한 되어있지 않고 다양 한 산업 문야에 활용되고 있다는 점을 발견하고 이를 미래에 더 많이 발전시켜 나아갈 수 있는 꿈을 꿀 수 있는 기반이 되기를 바랍니다.
⚫차 례 Contents⚫
1 . 조명의 발견과 발전․ ․ ․ ․ ․ ․ ․ ․ ․ ․ ․ ․ ․ ․ . . . 09
2. 명판결사 LED․ ․ ․ ․ ․ ․ ․ ․ ․ ․ ․ ․ ․ ․ ․ ․ ․ ․ ․ ․ 23
3. 카멜레온 LED․ ․ ․ ․ ․ ․ ․ ․ ․ ․ ․ ․ ․ ․ ․ ․ ․ ․ ․ ․ 37
4. 인공태양 LED․ ․ ․ ․ ․ ․ ․ ․ ․ ․ ․ ․ ․ ․ ․ ․ ․ ․ ․ ․ 49
5. 식물공장 LED ․ ․ ․ ․ ․ ․ ․ ․ ․ ․ ․ ․ ․ ․ ․ ․ ․ ․ ․ 63
6. 바이오스피어3 LED ․ ․ ․ ․ ․ ․ ․ ․ ․ ․ ․ ․ ․ ․ ․ ․ 73
CHAPTER 1
조명의 발견과 발전
내용목표 조명기구가 어떻게 발명되었는지 알 수 있다.
LED가 어떻게 발명되고 발전되었는지 알 수 있다.
과정목표 내가 알고 있는 전기,전자용품의 발명에 대해 조사할 수 있다.
1차시
S 형광체를 이용한 백색 LED를 켜기 위해 전구에 불을 켤 수 있다.
T/E 우리 주변의 조명기구가 어떻게 발명되었는지 백열전구의 원리 실험을 통해 탐구한다.
⚫주제 개요
조명기구의 발달을 이해하기 위하여 1962년 물리학자 닉 홀로니악(Nick Holonyak)에 의해 발명되어 시작된 LED의 발달을 알아보고 백색 LED를 만드는 과정을 초등학교 수준에서 적용해 본다.
⚫차시별 학습목표
⚫STEAM 과목 요소
조명의 발견과 발전
CHAPTER
01
상황제시
- http://tvpot.daum.net/v/v42906hHiySYHU6wu6HhI8i 뉴스 보기
보은이는 신문을 보다가 내년부터 백열전구가 생산수입이 전 면 금지되고 내년부터 퇴출이 된다는 신문기사를 보았습니다.
우리 주변을 밝게 밝혀주고 있는 백열전구가 없어진다면 무엇 이 이것을 대신할 수 있을지 궁금해 졌습니다.
창의적 설계
-간이 에디슨 전구 실험을 통하여 백열전구의 작동 원리를 안다.
-다양한 LED를 관찰하고 LED의 특징을 찾아본다.
-백열전구와 LED의 특징을 비교하여 백열전구 퇴출의 의미를 찾는다.
-조명기구의 발달과정을 정리하고 미래의 조명기구를 생각 한다.
감성적 체험 LED의 역사에 대한 글을 읽고, 직접 청색 LED위에 황색 형광 체를 입혀 백색 LED를 만들어 본다.
⚫STEAM 단계 요소
수업명
조명의 발견과 발전
총차시 1
과목
과학, 실과
단원
(2007개정교육과정 교과서) -실과(지학사) 6학년 6. 생활 속의 전기·전자
(3차시) 전기·전자용품은 어떻게 발명되어 왔을까요?
교육과정
2009개정교육과정) -실과<초등학교 5~6학년군 기술의 세계>
(4) 생활과 전기·전자
(가) 일상생활에서 열, 빛, 동력 등의 형태로 이용되는 전기·전자 제품의 기본 원리를 이해하고, 전기·전자 제품에 사용되는 주요 전자 부품을 이 용하여 일상 생활에 유용한 간단한 제품을 만들 수 있다.
학습목표
▶조명기구가 어떻게 발명되었는지 알 수 있다.
▶LED가 어떻게 발명되고 발전되었는지 알 수 있다.
▶내가 알고 있는 전기,전자용품의 발명에 대해 조사할 수 있다
흐름 문제제시 & 제작활동 학습자료(‣) 및
유의점(※)
<상황 제시>
[생각열기]
(5분)
- “백열전구 대체 ”뉴스 보기
- 백열전구를 대체하는 LED에 대해 궁금해 하는 상황제시
<홍보동영상>
뉴스동영상
신문기사
‣ppt 1
<창의적 설계>
[생각펼치기]
(25분)
●S ●T ●E ●A
▶조명기구의 발명 알아보기
- 백열 전구가 어떻게 발명되었는지 알아보기
⚫지도안 총괄표
: 백열전구의 발명 : 영국의 조지프 스원이 전등을 발명
( 130여 년 전 토마스 에디슨이 타지 않는 탄소 필라멘트를 활용하여 전등을 발전시킴 )
-백열 전구의 원리 실험 영상보기 (또는 교사 대표 실험)
-형광등의 발명 알아보기 : 1938년 니코라 테스라가 발명
▶ LED에 대해 알아보기
-다양한 LED 관찰하고 LED의 특징 찾기 (*신문기사를 참고한다.)
:①수명이 길다. ②친환경적이다. ③에너지 효율이 높다.
④ 인체에 해롭지 않다.
-백열 전구의 퇴출의 의미 알아보기
▶조명 기구의 발달 과정 알아보기 - 등불, 촛불→전구→형광등→LED
<대표실험 동영상>
‣ IMG 4804 9v 1개, 집게전선 3개, 스위치, 샤프심, 휴 지 심 , 다 양 한 LED, 백열전구, 형광등
<감성적 체험>
[생각되돌아 보기]
(10분)
▶LED의 역사와 백색 LED
‘LED의 역사’ 글 읽기
- 청색 LED위에 황색 형광체를 입혀 백색 LED 만들기
청색LED 황색 형광체 수용성 분산재 LED 테스터
지식과 내용
조명기구의 발전에 대해 정리할 수 있는가?
LED의 특징에 대한 정보를 찾을 수 있는가?
수행평가 -학습지
기능 및 기술 백색 LED를 만들고 과정을 확산시켜 생
각할 수 있는가? 산출물평가
정의적 측면 관찰 및 탐구 활동 시 생각과 의견을
주고받으며 활동에 참여하였는가? 관찰평가
⚫평가계획
⚫프로그램 운영의 유의 사항
1. 실과 교과서에는 3~4차시 수업이지만, 3차시에 조명기구의 발달 과정을 4차시에 가치 있는 전기·전자 발명품 선정하기 과정으로 분리하여 계획하였습니다.
2. 수용성 분산제를 이용하면 실험을 빨리 진행하는 장점이 있지만 LED 표면에 수용 성 분산제가 잘 묻지 않아 형광체를 묻힌 후에 빨리 연결을 해 주어야 합니다. 다 른 방법으로는 분산제 대신에 투명 매니큐어를 사용하면 구입이 용이하고 LED 표 면에 형광물질을 고정적으로 잘 묻힐 수 있습니다.
3. LED테스터는 LED를 편하게 켤 수 있는 장점으로 이 실험에서 사용하였습니다. 회 로를 연결하는 시간을 줄일 수 있고, 전류에 따른 다양한 밝기의 LED를 경험할 수 있습니다. (*LED를 취급하는 곳에서 편하게 구입하실 수 있습니다.)
⚫학습자료
상황제시
LED 개요
q LED (Light Emitting Diode, 발광다이오드) l 전기에너지를 빛 에너지로 변환시키는 반도체 광원
l p-n 접합 다이오드에 순방향 전압을 인가 시 단파장광이 방출 (전기발광효과) l GaAs, GaAsP, GaP, GaN 등의 화합물의 조성비를 조절하는 화합물 반도체 소자
장점
•소형화, 박형화, 경량화로 정교한 디자인 가능
•광변환 효율이 높아 소비 전력이 낮음
•수명이 약 5 만 시간 내외에 달함
•발광, 소등 속도가 매우 빠름
•유리관, 필라멘트를 구조 단순
•유해폐기물을 함유하지 않음
q 백색광원 구현방법
l 빛의 삼원색, R,G,B LED의 조합 l 청색 LED에 황색 형광체를 도포 l UV LED에 R,G,B 형광체를 도포
Top View LED
Side View LED
Lamp(Oval)LE
D Chip LED Power LED q LED 종류
q LED 기본구조
q LED 적용사례
-채널 사인, 신호등- 단순 점멸광원
-감성조명
-옥외 경관조명
-미디어 아트
-옥외 광고 전광판
-LED 기술적 특성을 활용한 특수조명
자전거 안전 LED LED로 2년 만에 6년근 인삼 재배
⚫활동 자료 ⚫학생 활동지
1. LED의 특징을 찾아 쓰세요.
① 수명이 길다. ② 친 환경적이다. ③ 에너지 효율이 높다. ④ 인체에 해롭지 않다.
1. 높은 효율, 2. 긴 수명 , 3. 소형화, 4. 견고함, 5. 광량조절의 용이함 6. 빠른 점등과 소등, 7. 환경친화
2. 조명기구의 발달 과정을 쓰세요.
등불 → 전구 → 형광등 → LED
3. 나도 만들기
1. 회로를 꾸며서 청색 LED를 켜 보세요.
2. 페트리 접시에 황색 형광체를 5g 정도 덜으세요.
3. 스포이트로 수용성 분산재를 넣고 황색 형광체를 섞어 주세요.
4. 청색 LED에 황색형광체를 발라 주세요.
5. 회로에 연결해서 켜 보세요.
Chapter 2
명판결사 LED
내용목표
전구회로로 전기가 통하는 물질과 통하지 않는 물질을 구별할 수 있다.
LED회로로 전기가 통하는 물질과 통하지 않는 물질을 구별할 수 있다.
과정목표 LED를 활용하여 우리 집의 전기 문제를 해결할 수 있다.
2차시
S 전기회로로 전기가 통하는 물질과 통하지 않는 물질을 구별할 수 있다.
T/M LED와 백열전구의 소비전력을 측정하는 장치를 설계한다.
M 소비전력 측정 장치의 결과를 평균을 활용하여 분석한다.
⚫주제 개요
과학과의 도체와 부도체를 찾는 실험을 기본으로 하여 이를 LED회로로 바꾸어서 실 험하고 전구 회로와 LED회로의 차이점을 발견하고, 이를 통하여 LED의 장점인 높은 효율을 경험해 본다.
⚫차시별 학습목표
⚫STEAM 과목 요소
CHAPTER
02 명판결사 LED
수업명
명판결사 LED
총차시 1
과목
과학, 수학
단원 (2007개정교육과정 교과서) -과학 5학년 1학기 2. 전기회로 (3차시) 전기가 통하는 물체 알아보기
교육과정
2009개정교육과정) -과학 (10) 전기의 작용 [학습 내용 성취 기준]
(가) 전지, 전선, 전구를 연결하여 전구에 불을 켜고, 불이 켜지는 조건을 안다.
[탐구 활동]
(가) 전구에 불 켜기
학습목표
▶전구회로로 전기가 통하는 물질과 통하지 않는 물질을 구별할 수 있다.
▶LED회로로 전기가 통하는 물질과 통하지 않는 물질을 구별할 수 있다.
▶LED를 활용하여 우리집의 전기문제를 해결할 수 있다.
흐름 문제제시 & 제작활동 학습자료(‣) 및
유의점(※)
<상황 제시>
[생각열기]
(5분)
- 전기안전 홍보 동영상 보기
- 사람의 몸에는 전기가 통할까 궁금해 하는 상황제시
<홍보동영상>
<창의적 설계>
[생각펼치기]
(30분)
●S ●T ●E
▶전구 회로와 LED 회로 꾸미기 - 전지, 전선, 전구, 스위치를 이용하여 회로 꾸미기
- 전지, 전선, LED, 스위치를 이용하여 - 회로 꾸미기
-
⚫지도안 총괄표
<창의적 설계>
(30분)
▶회로에 여러 가지 물체 연결하기
전구와 LED회로에 불이 켜지는 물체와 불이 켜지지 않는 물체를 예상하기
- 회로에 물체를 연결하여 실험결과 기록하기
*전구 회로 모둠과 LED 회로 모둠을 따로 만들어서 모둠별로 실험
▶도체와 부도체
- 전기가 통하는 물체 : 도체 - 전기가 통하지 않는 물체 : 부도체
<LED 회로 결과>
창의적 설계>
(30분)
전구 회로 LED 회로
클립 ○ ○
흑연 ○ ○
빨대 × ×
숟가락 ○ ○
나무젓가락 × ×
못 ○ ○
풍선 × ×
동전 ○ ○
은박지 ○ ○
종이 × ×
유리병 × ×
물 × ○
손 × ○
<전구회로의 결과>
▶전구 회로와 LED 회로의 결과 비교하기
- 전구 회로 모둠과 LED 회로 모둠의 결과를 비교하기
- 다른 결과가 나온 까닭 생각해 보기
: LED와 전구가 켜지기 위한 전류의 양이 다르다.
- LED 회로의 장점을 통해 LED의 장점 생각하기 : LED는 전구에 비해서 적은 양의 전류로도 불이 켜진다, 에너지 효율이 높다.
▶전기 부품에서 도체와 부도체 부분 찾아보기 - LED 회로로 도체 부분과 부도체 부분을 찾아 ○, × 표시하기
<감성적 체험>
[생각되돌아 보기]
(5분
)
▶LED와 백열전구의 소비전력 실험하기
- LED와 백열전구를 같은 건전지에 연결한 후에 지속시간을 비교하기 (*1~2일 정도의 시간이 필요하니 필요에 따라 실험장치 미리 설치하기)
-우리 주변에서 LED를 활용하여 전기를 아낄 수 있는 방법을 생각해 보기
‣LED, 백열전구, 전 지, 집게전선
상황제시
- 전기안전 홍보 동영상 보기
https://www.kesco.or.kr/common/doc/swf/video/video.html
보은이는 전기안전을 공부하다가 사람의 몸에도 전기가 통할 수 있다는 것을 알게 되었습니다. 하지만 과학시간에 백열전 구를 연결하면서 전기가 통한다는 것을 전혀 느끼지 못했고, 손으로 전구와 전지를 잡고 있을 때에 전구가 켜지는 것을 보 지 못했습니다. 사람의 몸에는 정말로 전기가 흐르는 것을 눈 으로 볼 수 있을까 궁금해 졌습니다.
창의적 설계
-회로도를 보고 LED 회로와 전구 회로를 만든다.
-회로를 이용하여 불이 켜지는 물체와 불이 켜지지 않는 물체를 찾는다.
-두 결과의 차이점과 공통점을 찾는다.
-LED회로의 장점을 찾고 이를 통해서 LED의 장점을 찾을 수 있다.
감성적 체험
LED와 백열전구의 소비전력 실험 장치를 만들고 실험을 통해 우리 주변에서 LED를 활용하여 전기를 아낄 수 있는 방법을 생각해 본다.
⚫STEAM 단계 요소
지식과 내용
도체와 부도체를 구별할 수 있는가?
도체와 부도체에 대한 정보를 찾을 수 있는 가?
수행평가 -학습지
기능 및 기술
전구와 LED를 이용하여 회로를 꾸밀 수 있는 가?
회로를 이용하여 불이 켜지는 물체와 켜지지 않는 물체를 찾을 수 있는가?
관찰평가
정의적 측면 LED를 활용하여 전기를 줄이는 탐구 과정에
실천하는 마음이 생겼는가? 관찰평가
⚫평가계획
⚫프로그램 운영의 유의 사항
1. 차시 대체 형 프로그램으로 개발되어 전구회로를 넣었습니다. 전구회로에 대한 이 해가 되어 실험결과를 아동들이 예측하며 알고 있다면, 물과 손만 전구회로로 교 사가 질문을 제시하고 LED 회로만 실험해도 됩니다.
2. 손에 전기가 통하는 실험은 손의 습기에 따라서 결과가 달라질 수 있습니다. 손이 건조할 경우에는 불이 켜지지 않는 결과가 나오고 손에 물기가 있을 경우에는 불 이 켜지는 결과가 나옵니다. 이 점을 전기 안전과 연관하여 지도하여도 됩니다.
3. LED와 백열전구의 소비전력 실험하기에서 초등학생들은 아직 소비 전력에 대한 개 념이 없으므로, LED가 효율이 더 좋다는 점에 주안 하여 지도하도록 합니다.
⚫학습자료
상황제시
http://media.daum.net/breakingnews /newsview?newsid=20110309141017 912&srchid=IIM%2Fnews%2F395484 36%2F4debf7c44f97481589a4bc46d4 045991
http://www.hankyung.com/news/app/
newsview.php?aid=2011022361237&i ntype=1
http://search.daum.net/search?w=im g&q=%EB%B0%94%EC%9D%B4%EC
%98%A4%EC%8A%A4%ED%94%BC%
EC%96%B4&autocvt=0&spacing=0
⚫활동 자료 ⚫학생 활동지
1. 불이 켜지는 물체와 불이 켜지지 않는 물체를 예상하여 보세요.
전구 회로 LED 회로
클립 흑연 빨대 숟가락 나무젓가락
못 풍선 동전 은박지
종이 유리병
물 마른 손 젖은 손
2. 회로에 여러 가지 물체를 연결한 후에 불이 켜지는 물체와 켜지지 않는 물 체를 ○, ×로 표시하세요.
전구 회로 LED 회로
클립 ○ ○
흑연 ○ ○
빨대 × ×
숟가락 ○ ○
나무젓가락 × ×
못 ○ ○
풍선 × ×
동전 ○ ○
은박지 ○ ○
종이 × ×
유리병 × ×
물 × ○
손 × ○
3. 누가 더 오래 갈까? (LED와 전구의 비교실험 )
전구의 지속시간 : 1일~2일LED의 지속시간 : 5일~일주일 정도
4. LED를 활용하여 전기를 아낄 수 있는 방법을 적어보세요.
-집안의 등을 LED 조명으로 바꾼다.
Chapter 3
카멜레온 LED
내용목표 전기회로에서 전류가 흐르는 방향을 찾을 수 있다.
다양한 LED를 관찰하여 전구와 LED의 차이점을 말할 수 있다.
과정목표 다양한 LED가 우리 생활에 쓰이는 방법을 창의적으로 고안할 수 있다.
S 전기 회로에서 전류가 흐르는 방향을 찾을 수 있다.
T/E
다양한 파장의 LED를 보조 관찰 장치를 활용하여 관찰할 수 있다.
UV LED를 이용하여 간이 칫솔 살균기를 설계하고 만들 수 있다.
M 직육면체의 전개도를 활용하여 직육면체를 만들 수 있다.
⚫주제 개요
현 교육과정 내에서 나오는 LED를 이용한 전류 방향 실험을 다각화하여 다양한 LED를 접하고 이를 통하여 LED의 장점인 다양한 파장의 빛을 체험하고, 이를 활용 한 칫솔 살균기를 만들어 본다.
⚫차시별 학습목표
⚫STEAM 과목 요소
CHAPTER
03 카멜레온 LED
상황제시
-http://tvpot.daum.net/clip/ClipView.do?clipid=10217535
- “2008베이징 올림픽” 기사제목과 사진 읽기
보은이는 베이징 올림픽의 환상적인 개막식 영상들을 보면서 이렇게 다양하고 아름다운 색깔이 빛들을 어떻게 만들어 내었 는지 궁금해 졌습니다. 집에 있는 크리스마스 트리에도 여러 색 깔의 빛들이 나오지만 개막식에서 나오는 다양한 빛들과는 비 교할 수 없었습니다. 이렇게 다양한 색깔의 빛들은 어떻게 만들 어 내는 것인지 궁금해 졌습니다.
창의적 설계
-LED회로를 이용하여 전류가 흐르는 방향을 설명한다.
-실험에서 LED를 이용하는 까닭을 설명한다.
-실험에 사용된 다양한 LED를 여러 가지 관찰 도구를 사용하여 관찰한다.
-다양한 LED가 우리 생활에 어떻게 쓰이는지 알아본다.
감성적 체험
UV LED를 활용하여 칫솔 살균기를 만들고 칫솔을 보관하며 내 가 만든 살균기의 장단점을 생각하고 이를 보완하는 방법들을 생각해 본다.
⚫STEAM 단계 요소
수업명
카멜레온 LED
총 차시 1
과목 과학, 실과
단원 (2007개정교육과정 교과서) -과학 5학년 1학기 2. 전기회로 (7차시) 전류가 흐르는 방향을 알아보기
교육과정
2009개정교육과정) -실과<초등학교 5~6학년군 기술의 세계>
(4) 생활과 전기·전자
(가) 일상생활에서 열, 빛, 동력 등의 형태로 이용되는 전기·전자 제품의 기본 원리를 이해하고, 전기·전자 제품에 사용되는 주요 전자 부품을 이 용하여 일상 생활에 유용한 간단한 제품을 만들 수 있다.
학습목표
▶전기회로에서 전류가 흐르는 방향을 찾을 수 있다.
▶다양한 LED를 관찰하여 전구와 LED의 차이점을 말할 수 있다.
▶다양한 LED가 우리 생활에 쓰이는 방법을 창의적으로 고안할 수 있 다.
흐름 문제제시 & 제작활동 학습자료(‣) 및
유의점(※)
<상황 제시>
[생각열기]
(5분)
-“베이징올림픽 개막식 하이라이트” 동영상 - “2008베이징 올림픽” 기사제목과 사진 읽기
- 다양한 색깔의 조명을 연출하는 LED에 대해
궁금해 하는 상황제시 <동영상>
ppt
<창의적 설계>
[생각펼치기]
(30분)
●S ●T ●E
▶예상하고 실험하기
- LED를 이용한 실험 1과 실험 2중 어느 전기 회 로에서 불이 켜지는 경우 예상하기
‣RGB LED 자외선LED, 적외선 LED 전선, 건전지 (1,5V)
카메라, 리모컨 지폐, 자외선 구 슬
⚫지도안 총괄표
<창의적 설계>
(30분)
( 실험 1 ) ( 실험 2 ) - LED가 연결된 전기회로 실험하고 실험 결과 쓰기
*5인 모둠으로 구성하여 모둠별로 RGB LED와 자외선, 적외선 LED로 다르게 5종류의 전기 회로를 만들기
▶전류가 흐르는 방향 설명하기
- LED 실험 결과를 방탕으로 전기 회로에서 전류의 방향 설명하기
- 전류가 흐르는 방향을 표시하기
▶전구와 LED의 차이점 말하기
- 실험에서 LED를 사용하는 까닭 설명하기
▶다양한 LED 관찰하기 -RGB LED 관찰하기 -적외선 LED 관찰하기 (눈, 카메라, 리모컨과 비교) -자외선 LED 관찰하기 (눈, 지폐, 형광물질
)
<감성적 체험>
[생각되돌아 보기]
▶자외선 LED로 칫솔 살균기 만들기
치약 포장을 펴고 안에 자외선 LED가 켜지는 회로를 만들기
자외선LED 구리테이프 전지(CR2032), 자 석, 치약통
지식과 내용 전기회로에서 전류가 흐르는 방향을 찾을 수 있는가?
수행평가 -학습지
기능 및 기술
관찰의 중요성을 이해하고 관찰한 내 용을 잘
정리할 수 있는가?
자외선 LED를 이용한 칫솔 살균기를 만들고
보완하는 방법을 찾은 수 있는가?
산출물평가
정의적 측면 LED 관찰 과정에서 흥미를 가지고
참여하는가? 관찰평가
(10분)
-내가 만든 살균기의 장단점을 생각하고 이를 보완하 는 방법들을 생각해 보기
⚫평가계획
⚫프로그램 운영의 유의 사항
1. LED에 불켜기를 실험하면서 아동들에게 다양한 LED를 제시하게 됩니다. 이는 아동 들에게 다양한 LED가 있고, 이를 관찰하고 경험하는 데 중점을 둡니다.
2. 다양한 색깔의 LED와 다양한 파장의 LED를 제시하면서 아동들에게는 LED의 발광 원리보다는 이를 활용하는 실생활의 측면에서 관찰하고 경험하는데 주안점을 둡니다.
3. 자외선 LED로 칫솔 살균기 만들기 활동은 본 프로그램에서 제시한 방법 이외에도 다양한 방법으로 다르게 만들 수도 있습니다.
⚫학습자료
상황제시
베이징 올림픽에 사용된 LED 사진
4만 5천여개의 led로 만든 오륜기 3240㎡에 달하는 LED 디스플레이
49만 6천여개의 LED 조명
⚫활동 자료
⚫학생 활동지
1. 회로 중에서 불이 켜지는 경우를 예상하여 보세요.
① ②
2. 실험결과를 바탕으로 전기 회로에서 전류의 방향을 표시해 보세요.
① ②
3. 실험에서 LED를 이용한 까닭은 무엇입니까?
-LED는 전류의 방향을 맞추어 연결해야 불이 켜지기 때문입니다.
-전구는 전류의 방향에 상관없이 불이 켜진다.
4. 나도 만들기
1. 치약 포장지를 찢어지지 않게 조심하며 폅니다.
2. 그림과 같이 전지와 구리테이프를 연결합니다.
3. 구리 테이프 위에 스카치 테이프를 덧붙입니다. (*절연의 효과-이후의 단계에서도 스카치 테 이프를 덧붙입니다.)
4. LED와 구리 테이프를 연결합니다.
5. 구리테이프로 전지와 LED를 연결합니다.
6. 포장지 안쪽에서 바깥쪽으로 구리테이프를 연결하면서 접착면의 방향을 바꾸어줍니다.
7. 구리테이프를 바깥쪽으로 이어 붙이고,
8. 알루미늄 호일과 양면 테이프를 이용하여 접착면을 만들어 줍니다.
9. 접착면의 안쪽과 바깥쪽에 자석을 붙여 스위치를 만들어 줍니다.
10. 불이 켜지는지 확인하고 마무리 합니다.
Chapter 4
인공태양 LED
내용목표
비 생물 요소가 생물에 미치는 영향을 실험하고 설명할 수 있다.
LED가 식물의 비 생물적 요소에 미치는 영향을 실험하고 설명할 수 있다.
과정목표 식물의 성장에 LED의 비 생물적 요소를 관찰 기록할 수 있다.
4차시
S 비 생물적 요소가 생물에 미치는 영향을 실험하고 설명할 수 있다.
T/E 비 생물적 요소가 생물에 미치는 영향을 알 수 있는 실험 장치를 설계하고 실험 장치를 만들 수 있다.
A 실험 장치를 효율적으로 설계할 수 있다.
M 비율그래프를 활용하여 생물의 성장을 나타낼 수 있다.
⚫주제 개요
비 생물적 요소인 빛과 LED의 빛을 비교하여 실험함으로써 식물에게 필요한 태양의 대체로서 LED의 빛이 가능한 것인가에 대해 관찰한다.
⚫차시별 학습목표
⚫STEAM 과목 요소
CHAPTER
04 인공태양 LED
상황제시
- 설국열차의 동영상 보기
- 공룡의 멸망이라는 책을 보면서 보은이는 운석의 충돌, 거대 화산의 폭발, 핵전쟁 이러한 거대한 인류의 위협적인 사건 이 후에도 인류는 살아 나갈 수 있을까, 이러한 세계말적인 사건 이후에 인류의 생존에 가장 문제가 되는 것은 무엇일까 생각 하면서 공룡의 멸종원인이라고 생각되는 식물의 멸종에 대해 생각하게 되었습니다. 거대한 먼지로 인해 태양빛이 땅에 닿지 않는 빙하기가 되었을 때에 인류는 어떻게 살아나갈 수 있을 까 궁금해 졌습니다.
창의적 설계
-식물에게 필요한 비생물적 요소를 생각한다.
-비생물적 요소가 식물에게 미치는 영향을 알 수 있는 실험 장치를 설계하고 예상한다.
-비생물적 요소 중 빛과 LED의 관계에 대해 예상한다.
-실험결과를 정리하여 빛과 LED의 대체 관계에 대해 설명한다.
감성적 체험 페트병의 콩나물이 자라는 모습을 관찰하며 기록할 수 있다.
⚫STEAM 단계 요소
수업명
인공태양 LED
총차시 1
과목
과학, 수학
단원 (2007개정교육과정 교과서) 6학년 1학기 4. 생태계와 환경 (4차시) 생물의 생활에 영향을 주는 비생물 요소를 알아보기
교육과정
(2009개정교육과정) -과학 (11) 생물과 환경 [학습 내용 성취 기준]
(가) 빛, 온도, 물 등과 같은 환경 요인이 생물에 미치는 영향을 알고, 생물이 환경에 적응 한다는 것을 이해한다.
[탐구활동]
(가) 생물과 환경의 관계 알아보기
학습목표
▶비생물 요소가 생물에 미치는 영향을 실험하고 설명할 수 있다.
▶LED가 식물의 비생물적 요소에 미치는 영향을 실험하고 설명할 수 있다.
▶식물의 성장에 LED의 비생물적 요소를 관찰 기록할 수 있다.
흐름 문제제시 & 제작활동 학습자료(‣)
및 유의점(※)
<상황 제시>
[생각열기]
(5분)
- 설국열차의 동영상 보기
- 햇빛 대신 인공조명, 토양 대신 영양액으로 먹을 거리를 키우는 ‘식물공장’을 보면서 태양 대신 인공 조명으로 식물을 키울 수 있을지 궁금해 하는 상황제시
‣ppt
<창의적 설계>
[생각펼치기]
(35분)
●S ●T ●E ●A
▶실험 설계하고 예상하기
- 식물에게 필요한 비생물적 요소 생각하기 - 실험 설계하고 예상하기
▶실험 장치 만들기
- 페트병 6개의 중간부분을 자르고, 입구를 거꾸로 하여 솜을 깔고 콩나물을 넣기
- 페트병 두 개는 햇빛이 잘 비치는 곳에 놓고, 그 가운데 한 개만 물을 주기
- 페트병 두 개는 LED 조명이 설치된 곳에 놓고, 검은색
‣LED, 건전지, 집게전선, 어둠 상자, 페트병, 콩나물,솜, 가 위, 칼
⚫지도안 총괄표
창의적 설계>
(35분) (4/6차시)
상자를 씌워 햇빛을 막고, 가운데 한 개만 물을 주기 - 페트병 두 개는 검은색 상자를 씌워 햇빛을 막고, 가운데 한 개만 물을 주기
- 햇빛이 비치는 곳에 놓은 페트병 두 개와 검은색 상자를 씌우고 LED 조명을 비추어준 페트병 두 개와 검은색 상자를 씌운 페트병 두 개에서 콩나물이 어떻게 자랄지 예상하기
- 페트병의 콩나물이 자라는 모습을 일주일 이상 관찰하여 기록하기
- 실험한 결과를 서로 비교하여 보고, 알게 된 것을 정리해 보기
<감성적 체험>
[생각되돌아 보기]
{10분) (1/6)
▶관찰 기록하기
-
페트병의 콩나물이 자라는 모습을 일주일 이상 관찰하여 기록하기
▶실험결과 정리하기
- 실험에서 식물이 자라는데 영향을 준 비생물적 요소 알아보 기
- 실험에서 LED와 생태계의 비생물적 요소와 연관관계 생각하 기
‣관찰기록장
4차시
지식과 내용 비생물 요소가 생물에 미치는 영향을 설 명할 수 있는가?
수행평가 -학습지
기능 및 기술
식물에게 필요한 비생물적 요소를 실험하 기 위한 실험 장치를 설계할 수 있는가?
실험 장치를 관찰하고 그 결과를 꾸준히 잘 기록하고, 특징을 찾을 수 있는가?
산출물평가 -관찰일지
정의적 측면 탐구과정 꾸준히 관찰하며 흥미를 가지고
참여하였는가? 관찰평가
⚫평가계획
⚫프로그램 운영의 유의 사항
1. 실험결과를 얻는 데에 일주일 이상의 관찰이 필요하며, 관찰 기록하기는 수업시간 외에 이루어지므로 시간 외로 산정하였습니다.
2. 차시대체형으로 개발되어 실험군이 6개가 되어 복잡할 수도 있습니다. 모둠별로 1 개씩의 실험군과 대조군의 실험으로 범위를 좁혀서 실험하고, 결과를 공유하는 방 법도 있습니다.
⚫학습자료
상황제시
익
산에 국내 최대 LED식물공장 준공 - 상추 등 7종 채소 하루 145㎏ 생산국내 최대 규모의 ‘미래 산업형 LED(발광다이오드)식물공장’이 전북대 익산캠퍼스 내 LED 농생명 융합기술연구센터에 세워졌다.
LED농생명 융합기술연구센터는 2일 김완주 전북지사와 서거석 전북대 총장, 김재홍 산업통상자원부 1차관, LED기업 관계자 등 150여명이 참가한 공장 준공식을 가졌다.
준공된 식물공장은 면적 330㎡에 8단 규모의 재배시설을 갖췄다. 이 공장은 앞으로 상추·치커리·청경채 등 7종의 채소를 하루 최대 145㎏ 생산하고 현대 그린푸드를 통해 판매할 예정이다.
LED식물공장은 논밭이나 비닐하우스 등에서 농산물을 재배하는 것보다 한 단계 발전 한 농업기술 분야다. 햇빛과 토양 대신 LED인공조명과 영양액 공급시설을 이용해 연 중 같은 조건에서 농산물을 재배해 생산성을 높일 수 있다. 공장에는 LED조명 3500개 가 설치됐다. 이 공장은 산업부의 ‘LED농생명융합기술 개발 및 산업화 지원사업’의 하 나로 추진됐고, 16억원이 투입됐다. 식물공장은 채소 생산은 물론 관련기술 개발과 농 생명 전문인력 양성을 계획하고 있다. 센터는 공장 준공으로 LED 등 관련기업 80개
유치와 1000명의 고용창출 효과를 기대했다.
김 지사는 “농업과 첨단기술의 융합을 통해 농업 경쟁력 강화와 LED산업 육성이라는 두 마리 토끼를 동시에 잡을 수 있도록 노력하겠다.”고 말했다.
“8만 명 거주 화성 식민지 15~20년 내 만든다.
김기범 기자 holjjak@kyunghyang.com / 익산=김용권 기자 ygkim@kmib.co.kr
⚫학생 활동지
1. 식물에게 필요한 비생물적 요소를 적어보세요.
빛, 물, 공기, 온도 등
2. 실험 결과를 예상하여 보세요.
햇빛이 비치는 곳에 둔 콩나물
검은색 상자로 덮고 LED 조명을 비춘 콩나물
검은색 상자로 덮은 콩나물
물을 준 것 물을 주지 않은 것
물을 준 것
물을 주지
않은 것 물을 준 것 물을 주지 않은 것
잘 자란다. 잘 자라지 않는다.
잘 자란 다.
잘 자라지 않 는다.
잘 자라지 않는다.
잘 자라지 않 는다.
3. 콩나물이 자라는 모습을 자세히 관찰하고 그 특징을 아래의 관찰 일지에 쓰거나 그림으로 그려 봅시다.
햇빛이 비치는 곳에 둔 콩나물
구분 2일 5일 8일
물을 준 것
물을 주지 않은 것
검은색 상자로 덮고 LED 조명을 비춘 콩나물
구분 2일 5일 8일
물을 준 것
물을 주지 않은 것
검은색 상자로 덮은 콩나물
구분 2일 5일 8일
물을 준 것
물을 주지 않은 것
4. 실험에서 관찰한 콩나물이 자라는데 영향을 준 비생물 요소는 무엇인지 써 보세요.
5. 실험에서 LED는 생태계의 어떤 비생물적 요소와 연관이 있는지 써 보세요.
-
빛이 없는 상태에서 태양을 대신하여 식물에게 빛을 공급할 수 있다.Chapter 5
식물공장 LED
내 용 목 표
여러 종류의 식물을 이용하여 실내 꾸미기를 할 수 있다.
LED 식물 공장을 이용하여 실내 꾸미기를 할 수 있다.
과 정 목 표
여러 종류의 식물과 LED를 이용하여 우지 주변의 환경을 꾸밀 수 있 다.
4차시
S 환경요인이 생물에 미치는 영향을 안다.
T/E 재활용품과 LED를 이용하여 LED 식물공장을 설계하고 만들 수 있다.
A 우리집이나 교실 환경을 LED 식물공장으로 꾸밀 수 있다.
⚫주제 개요
미래형 농업으로 주목받고 있는 LED를 이용한 식물 공장을 실과과 식물 키우기에 적용하여 기존에 화분으로 키우던 식물을 식물공장‘LED’를 만들어 보는 활동을 하 고, 식물을 키워 본다.
⚫차시별 학습목표
⚫STEAM 과목 요소
CHAPTER
05 식물공장 LED
상황제시
- http://tvpot.daum.net/v/vbcf1dywa2xddEuy2yooySd
- 익산에 국내 최대 LED식물공장 준공 신문기사 읽기
-보은이는 주말에 부모님과 함께 백화점에 갔습니다. 가장 먼저 들린 곳은 백화점의 푸드코트 였습니다. 그런데 푸드코트의 가운데에 이 상한 것이 있었습니다. 식물공장 ‘베르테라’라는 것이었습니다. 베르 테라의 아름다운 불빛도 마음에 들었고, 식물을 직접 키워서 먹을 수 있다는 것도 마음에 들었습니다. 보은이도 집에 베르테라같은 식 물정원을 만들고 싶어졌습니다.
창의적 설계
-실내에서 식물을 가꾸면 좋은 점을 생각한다.
-실내에서 가꾸기에 알맞은 식물을 생각한다.
-실내에서 기르기에 적합한 식물의 관리 방법을 알아본다.
-LED와 재활용품을 이용하여 식물을 키우는 LED 식물공장을 설계한 다.
-LED와 재활용품을 이용하여 식물을 키우는 LED 식물공장 만든다.
감성적 체험 LED 식물공장으로 가꾼 식물로 우리 집이나 교실 환경을 꾸며 보고, 느낀 점을 적어본다.
⚫STEAM 단계 요소
수업명
식물공장 LED
총차시 1
과목
과학, 수학
단원
(2007개정교육과정 교과서) -실과(교학사) 5학년 2학기 6. 식물과 함께하는 생활
(4-5차시) 식물과 소품을 이용한 실내 꾸미기
교육과정
(2009개정교육과정) -실과<초등학교 5~6학년군 기술의 세계>
(5)생활 속의 동·식물 이용
(가) 꽃이나 채소 등과 같은 생활 속의 식물 가꾸기 방법과 과정을 이해 하고, 실제 생활에 필요한 꽃이나 채소 등을 가꾸어 이용할 수 있다.
학습목표
▶여러 종류의 식물을 이용하여 실내 꾸미기를 할 수 있다.
▶LED 식물 공장을 이용하여 실내 꾸미기를 할 수 있다.
▶여러 종류의 식물과 LED를 이용하여 우지 주변의 환경을 꾸밀 수 있 다.
흐름 문제제시 & 제작활동 학습자료(‣) 및
유의점(※)
<상황 제시>
[생각열기]
(5분)
- “미래 농업의 대안 LED 식물공장” 동영상 보기
- 익산에 국내 최대 LED식물공장 준공 신문기사 읽기
- 백화점에 설치된 식물공장 ‘베르테라’를 보고 나도 해보고 싶은 상황제시
<동영상>
<신문기사>
<창의적 설계>
[생각펼치기]
(20분)
●S ●T ●E ●A
▶실내에서 식물을 가꾸면 좋은 점 생각하기 - 화분으로 실내에서 식물을 가꾸면 좋은 점 생각하기 - ‘식물공장 LED’로 실내에서 식물을 가꾸면 좋은 점
생각하기
▶실내에서 가꾸기에 알맞은 식물 생각하기 - 화분으로 실내에서 가꾸기에 알맞은 식물 생각하기 - ‘식물공장 LED’로 실내에서 가꾸기에 알맞은 식물
‣LED 모듈, 건전지, 집게전 선, 사각페트병, 우드락, 스펀지, 씨앗, 옷걸이, 칼, 가위
⚫지도안 총괄표
<창의적 설계>
(20분)
생각하기
▶실내 꾸미기에 적합한 화분이나 소품을 선택하여 배치하는 방법 알아보기
- 화분과 소품의 선택 배치 생각하기 -‘식물공장 LED’선택 배치 생각하기
▶LED를 활용하여 실내 꾸미기가 잘 된 사진을 참고로 하여 계획을 세워보기
상자를 씌우고 LED 조명을 비추어준 페트병 두개와 검 은색 상자를 씌운 페트병 두 개에서 콩나물이 어떻게 자랄지 예상하기
▶실내에서 기르기에 적합한 식물의 관리방법 알아보기 - 빛, 온도, 물, 영양, 병충해 생각하기
식물공장 LED에서 빛, 온도, 물, 영양, 병충해 생각하기
▶재활용품과 LED를 이용하여 식물을 심어 가꾸어 보기 (LED 식물공장 만들기)
- LED 광원 만들기 : LED 모듈과 알루미늄판을 활용하여 광원장치 만들기
- 페트병의 옆면을 그림과 같이 잘라주기 - 우드락을 그림과 같은 크기로 잘라주고, 구멍을 내어 주기
- 스펀지에 +형으로 칼집을 내기 (*파종스펀지는 생략 가능)
- 칼집은 내어준 부분에 식물의 씨앗을 넣어주기 - 우드락의 구멍에 넣어서 고정 시켜 간주고, 물을 채운 페트병에 넣기
- 페트병위에 그림과 같이 옷걸이를 구부려서 조명을 고정시키고 전원 연결하기.
<감성적 체험>
[생각되돌아 보기]
(15분)
▶가꾼 식물로 우리 집이나 교실 환경을 꾸며보기
▶느낀 점 적어보기 ‣LED 식물공장
지식과 내용 실내에서 식물을 키울 때의 좋은 점을 설명할 수 있는가?
수행평가 -학습지
기능 및 기술 LED 식물 공장을 이용하여 실내 꾸미기를 할
수 있는가? 산출물 평가
정의적 측면 LED 식물 공장의 식물을 꾸준히 관심을 가지고 키웠는가?
산출물평가
⚫평가계획
⚫프로그램 운영의 유의 사항
1. 실과교과서에 4-5차시로 계획되어 있는 재제이기 때문에 80분 수업으로 계획하였 지만, 식물공장 만들기에만 활용하여 40분 수업으로 진행할 수 있습니다.
2. 조명장치는 LED 판매하는 곳에서 구입할 수 있습니다. 여러 화분에 동시에 조명을 주는 경우에는 어뎁터에 전원이 연결되어 일반 전원을 사용할 있는 조명을 사용 하는 방법도 있습니다.
⚫학습자료
상황제시 PPT
⚫활동 자료 ⚫학생 활동지
1. 실내에서 식물을 가꾸면 좋은 점을 적어보세요.
화분: 실내 환경이 아름다워진다. 실내온도와 습도를 조절해 준다.
식물공장 LED:햇빛이 없는 응달에서도 식물을 키울 수 있다. 아름다운 색깔의 조명 효 과를 낼 수 있다.
2. 실내에서 가꾸기에 알맞은 식물은 무엇일까요.
화분:실내에서 잘 자라는 식물, 작고 예쁜 식물, 뿌리가 얕은 식물 식물공장 LED:잎이 넓은 식물, 뿌리가 얕은 식물, 빨리 잘 자라는 식물
3. 실내꾸미기 계획을 세워 보세요. ( 그림 또는 글로 나타내세요. )
4. 교실을 꾸민 후에 느낀 점을 적어보세요.
Chapter 6
바이오스피어 3 LED
내용목표
사는 곳에 따라 작은 생물의 생활 방식에 차이가 있음을 이해할 수 있다.
LED Biosphere를 이용하여 작은 생물의 서식지를 만들 수 있다.
과정목표 LED를 이용하여 작은 생물의 서식지를 창의적으로 만들 수 있다.
6차시
S 사는 곳에 따른 작은 생물의 생활 방식에 차이가 있음을 이해할 수 있다.
T/E 재활용품과 LED를 이용하여 LED Biosphere을 설계하고 만들 수 있다.
⚫주제 개요
1987년부터 시작된 인공지구 ‘바이오스피어Ⅱ’ 실험을 보고, 생태계의 소중함을 생 각하며, 과학과의 작은 생물 키우기를 LED를 활용하여 ‘바이오스피어Ⅲ’를 만들어 보는 활동을 하며 작은 생물을 키워본다.
⚫차시별 학습목표
⚫STEAM 과목 요소
CHAPTER
06 바이오스피어3 LED
상황제시
- 바이오스피어ⅠⅡ 사진과 글 보기
- 보은이는 화성에 정착하기 위해 화성을 개발하기 위한 정 착민을 뽑는다는 뉴스를 보았습니다. 화성에 또 하나의 지구 를 만들 수 있을까 궁금하던 보은이에게 지구안에 또 하나의 지구를 만들었던 실험이었던 바이오스피어이야기를 듣게 되 었습니다. 하지만 바이오스피어 ⅠⅡ는 실패로 끝나고 말았다 고 합니다. 왜 바이오스피어는 실패로 끝나게 되었는지 궁금 해 졌습니다.
창의적 설계
-작은 생물의 서식지에 필요한 조건을 예상한다.
-작은 생물의 서식지에 알맞은 조건을 생각하여 Biosphere를 구상한다.
-LED와 재활용품을 이용하여 Biosphere를 만들고 작은 생물 을 넣는다.
-일정기간 사육하고 자신이 만든 Biosphere의 장점과 단점을 생각한다.
-사육을 통해 알게 된 작은 생물이 살기위한 조건에 대해 설 명한다.
감성적 체험 미래에 만들어질 Biosphere Ⅲ를 상상하여 그려본다.
⚫STEAM 단계 요소
수업명
바이오스피어 LED
총차시 1
과목
과학, 사회
단원
(2007개정교육과정 교과서) -과학 5학년 1학기 4. 작은 생물의 세 계
(7차시) 작은 생물 키워보기
교육과정
(2009개정교육과정) -과학 (13) 생물과 우리 생활
(가)버섯, 곰팡이, 해캄, 짚신벌레와 같은 생물의 특징과 이들이 사 는 환경에 대하여 안다.
학습목표
▶사는 곳에 따라 작은 생물의 생활 방식에 차이가 있음을 이해 할 수 있다.
▶LED Biosphere를 이용하여 작은 생물의 서식지를 만들 수 있 다.
▶LED를 이용하여 작은 생물의 서식지를 창의적으로 만들 수 있 다.
흐름 문제제시 & 제작활동
학습자료(‣) 및 유의점(※)
<상황 제시>
[생각열기]
(5분)
- 바이오스피어ⅠⅡ 사진과 글 보기
- 글에서 바이오스피어ⅠⅡ가 실패한 원인 찾고 소중함 알기
‣ppt 1
‣교사용 참고자료 1
<창의적 설계>
[생각펼치기]
(25분)
●S ●T ●E ●A
▶작은 생물의 서식지에 필요한 조건 예상하기
- 작은 생물이 살아가기 위해서 필요한 것 말하기 - 모둠별 사육할 생물 선정하기
- 선정한 생물이 살아가기 위해 필요한 것 예상하기
▶작은 생물 서식지를 구성하기 (바이오스피어3 만들기) - 페트병의 위에서 1/5 부분을 자르기
‣LED 모듈 건전지, 집게전 선, 페트병, 테 이프, 씨앗, 칼, 가위, 작은 생물 (개미, 이끼, 지렁이 등)
⚫지도안 총괄표
<창의적 설계>
[생각펼치기]
(25분)
- 자른 페트병의 아래 부분에 1/3만큼 운동장 흙과 화단 흙을 담기
- 씨앗을 위에 뿌리고, 다시 흙을 조금만 넣어주기 - 모둠이 선정한 생물이 살아가기 위해 필요한 것 구성하기
- 페트병 뚜껑에 구명을 2개 뚫기
- LED 조명은 안에 넣고 구멍으로 전선을 빼고 건전지와 테이프로 연결하기
- 모둠이 선정한 생물 넣어주기
- 자른 페트병을 연결하고 테이프로 감기 (*자른 패트병의 아래 부분에 칼집을 내어주면 넣기가 편함)
▶일정기간 사육하기
▶작은 생물이 살기 위한 조건 설명하기
- 작은 생물이 잘 살기 위해 꼭 필요한 조건에는 어떤 것들이 있는지 설명하기
<감성적 체험>
[생각되돌아 보기]
(10분, 시간외)
▶
바이오스피어3 상상하여 그리기-미래에 만들어질 Biosphere Ⅲ를 상상하여 그려보기 <신문기사>
‣*16절 도화지, 연 필, 채색도구
지식과 내용 작은 생물의 서식지에 필요한 조건을 설명할 수 있는가?
수행평가 -학습지
기능 및 기술 작은 생물의 서식지에 조건에 맞추어 Biosphere Ⅲ를 잘 구성하였는가?
산출물평가
정의적 측면 Biosphere Ⅲ의 작은 생물을 꾸준히 관심을 가지고 사육하였는가?
산출물평가 -관찰일지
⚫평가계획
⚫프로그램 운영의 유의 사항
1. 모둠별로 선정한 생물에 따라서 기본적인 바이오스피어 구성이외에 다른 것들을 구성할 수 있습니다.
2. 선정한 생물에 따라서 LED 조명이 필요하지 않은 경우도 있습니다. 이런 경우에는 LED 조명을 설치했을 경우와 설치하지 않았을 경우를 비교하는 경험도 있습니다.
3. 화단의 흙을 사용하면, 작은 생물과 함께 식물이 자라는 모습을 함께 관찰할 수 있 습니다.
4. 바이오스피어3 안에 물은 조금만 넣어줍니다. 밀폐된 공간이기 때문에 흙에 물을 많이 넣어주면 지속적으로 관찰하기 어렵습니다.
⚫학습자료
상황제시
ㆍ민간우주업체 스페이스X “로켓 편도 요금 50만달러”
민간우주업체 스페이스X가 15~20년 안에 화성에 식민지를 건설하겠다는 계획을 발표 했다.
8만명이 거주하는 화성 식민지를 만들어 인류의 새로운 문명 발상지로 삼겠다는 야심 찬 구상이다.
우주과학 전문 웹사이트 레드오빗은 스페이스X 최고경영자 엘런 머스크(41)가 지난 16일 영국 런던에서 열린 영국왕립항공학회에서 이 같은 계획을 밝혔다고 27일 보도 했다. 머스크는 화성 식민지가 8만
명 가량이 거주할 수 있는 규모로 조성될 것이라며 “인류는 화성 식민지에서 자급자 족이 가능한 문명을 시작하고 더욱 큰 문명을 만들어낼 수 있을 것”이라고 말했다.
호주 사진가 스티븐 홉스의 우주 식민지 상상도. 스페이스X의 엘런 머스크는 지난 16 일 이 상상도와 유사한 형태의 돔을 건설하고, 화성의 이산화탄소를 압축해 식물을 경작할 수 있는 환경을 조성할 계획이라고 밝혔다.
머스크는 이날 화성으로 가는 로켓의 편도 탑승비용이 50만달러(약 5억4000만원)로 책정될 것이라며 화성 식민지 건설계획의 세부적인 내용도 공개했다. 우선 화성을 개 척하기 위해 10명 이내의 자원자로 이뤄진 선발대를 구성한다. 선발대는 액화산소와
메탄을 연료로 삼는 재사용이 가능한 로켓을 타고 화성으로 떠나게 된다. 이들은 화 성 이주민들이 거주할 투명한 돔을 건설하고 화성의 토양에서 농작물을 경작할 수 있 도록 화성 대기 중의 이산화탄소를 압축하는 작업을 한다. 화성에서 식물을 키우기 위해 비료를 생산할 기계와 화성 대기의 질소와 이산화탄소를 이용해 메탄과 산소를 만들 기계, 돔을 건설하기 위한 자재 등 막대한 양의 화물도 화성으로 운반한다.
머스크는 일단 농작물 경작이 가능한 환경이 되면 거대한 로켓을 이용해 8만명이 화 성으로 이주할 것으로 추산하고 있다. 화성 식민지 건설에 들어가는 비용은 360억달 러(약 39조원) 정도로 예상하고 있다. 그는 로켓 탑승비용을 50만달러로 정한 이유를
“선진국에 사는 40대 중반인 이들이 부담할 수 있는 수준”이라고 설명했다. 그는 또 화성 이주민을 8만명으로 잡은 데 대해 “화성 식민지가 건설될 때쯤 지구 인구는 80 억명에 이르러 10만명 중 1명은 화성에 건너갈 의향이 있을 것”이라고 말했다. 머스 크는 이주민들을 화성으로 실어 나르기 위해 초대형 우주왕복선을 개발할 가능성이 있다고 덧붙였다.
화성 식민지 건설 계획을 세운 것은 머스크가 처음이 아니다. 미국 정보기술(IT) 전문 매체 시넷닷컴에 따르면 미 항공우주국(나사)과 미 스탠퍼드대학이 1970년대에 이미 우주 이주계획을 세운 바 있다. 나사가 구상한 화성 식민지는 머스크의 구상과는 달 리 화성 표면이 아닌 화성 궤도에 위치한다.
네덜란드 사업가 바스 란스도르프(35)가 창립한 마스원 프로젝트는 2023년 유인 우주 선을 화성에 보내 식민지를 건설하는 것을 목표로 삼고 있다. 내년에 자원자 40명을 뽑아 미국에서 훈련시킨 뒤 최종 10명을 화성으로 보내고 2023년까지 무인 우주선으 로 생활에 필요한 장비들을 수송할 계획이다.
과학계 일각에서는 인류가 생존을 위해 우주로 진출해야 한다는 주장이 나오고 있으 며 첫 진출 대상으로 화성이 꼽혀왔다. 영국의 유명한 천체물리학자 스티븐 호킹 박 사는 앞으로 100년 안에 인류의 생존을 위협할 전 지구적인 위기가 찾아올 것이라며 인류가 장기적으로 살아남으려면 우주로 진출할 수밖에 없다고 주장하고 있다.
⚫활동 자료 ⚫학생 활동지
1. 모둠별로 키울 작은 생물을 선정하고 그 까닭을 적어봅시다.
개미 : 평소에 주변에서 자주 볼 수 있어서 이끼 : 생활모습을 알고 싶어서
2. 모둠이 정한 작은 생물이 살아가는 환경의 특징을 정리해 봅시다.
살 장소, 먹이, 비생물적 요소(빛, 물, 온도, 공기 등)
3. 작은 생물의 성장을 일정 기간 동안 기른 다음 처음과 비교해 봅시다.
( )월 ( )일 ( )월 ( )일 ( )월 ( )일 ( )월 ( )일
4. 모둠들이 만든 서식지의 공통점과 차이점을 적어 봅시다.
공통점 차이점
-알맞은 먹이과 공간
-빛 대신에 LED 빛이 있는 곳 - 주변환경(습한 곳/건조한 곳)
5. 작은 생물이 살기 위한 조건을 설명하여 적어 봅시다.
-작은 생물이 살았던 환경과 비슷한 환경 조건
6. 글을 읽은 후에 생각하는 미래의 바이오 스피어를 상상하여 그려 봅시다.
