2018 융합인재교육(STEAM) 교사연구회 결과보고서
2018. 10.
수일고등학교
【 2018년 융합인재교육(STEAM) 교사연구회 결과보고서 】
과 제 개 요
과제명 2018년 융합인재교육(STEAM) 교사연구회 운영
STEAM 프로그램
구분
프로그램명 고등학교 통합과학 Ⅳ. 환경과 에너지 수업용 STEAM 프로그램
학교급 고등학교 대상 학년(군) 1학년
중심과목 통합과학 중심과목
성취기준 영역 [고등학교] Ⅳ. 환경과 에너지
연계과목
지구과학 기술․가정
미술
연계과목 성취기준 영역
[고등학교 1~3학년] (4) 대기와 해양의 상호작용 [고등학교 1~3학년] (5) 기술 활용
[고등학교 1~3학년] (2) 표현
연구기간 2018.04.05. ~ 2018.11.23.
연 구 비 일금사백만원(￦4,000,000)
참여연구원 6명 (연구책임자: 1명, 공동연구원: 5명) 연구 수행자에 관한 사항
구분 소속 학교명 담당과목 직위 성명
연구책임자 수일고등학교 통합과학 수석교사 김경희
공동연구원 수일고등학교 통합과학 교사 정동훈
공동연구원 수일고등학교 통합과학 교사 김봉수
공동연구원 수일고등학교 지구과학 교사 김성곤
공동연구원 수일고등학교 기술․가정 교사 이경옥
공동연구원 수일고등학교 미술 교사 윤정은
2018년도 정부의 R&D 재원으로 한국과학창의재단의 지원을 받아 융합인재교육(STEAM) 교사연구회를 운영한 결과로써 본 보고서를 제출합니다.
2018년 10월 31일
연구책임자 : 김 경 희(인)
“이 보고서는 2018년도 정부의 재원으로
한국과학창의재단의 지원을 받아 수행된 성과물임 ”
목 차
1. 요약문
··· 12. 서론
··· 11) 연구의 필요성 ··· 1
2) 연구의 목적 ··· 1
3. 연구 수행 내용
··· 21) STEAM 개발・적용 ··· 2
2) STEAM 수업 평가 방법 개발 및 적용··· 3
3) STEAM 협력연구 강화 및 확산 실천··· 6
4. 연구 수행 결과
··· 71) 개발 프로그램 개요 ··· 7
2) 추진 성과··· 8
5. 결론 및 제언
··· 86. 참고문헌
··· 9[부록] 부록1. STEAM 프로그램 개발 내용 및 결과물 ··· 10
1) STEAM 개발 내용 ··· 17
2) 학생 활동지/참고자료 ··· 17
3) 교사 참고자료 ··· 38
부록2. 활동사진 및 학생 산출물 ··· 58
1) 활동사진 ··· 58
2) 학생 산출물 ··· 63
3) STEAM 협력 연구 ··· 66
1. 요약문
2. 서론
4차 산업혁명 시대의 미래 사회를 이끌어 갈 주인공인 학생들이 ‘환경과 에너지’에 대한 중요성을 인식하고 실제 삶 속에서 실천할 수 있는 역량을 갖추도록 감성적 체험을 바탕으 로 과학 지식과 개념을 이해할 수 있도록 본 연구를 기획, 운영하였다. 본 연구는 과학기술 창조력과 인문학적 상상력을 지닌 미래 인재 육성을 목표로 21세기 핵심역량(competencies for 21st century)을 갖춘 인재 양성에 초점을 두고 본교 교사들로 STEAM 교사연구회를 조 직하여 함께 연구, 프로그램을 개발하여 수업에 적용하였다.
본 프로그램은 올 해 새롭게 적용되는 2015 개정교육과정의 고1 통합과학을 기반으로 기 술・가정 및 미술 교과와 연계하여 STEAM 활동 자료로 개발하였다. 프로그램은 통합과학
‘환경과 에너지’ 단원의 성취기준을 분석하고 고1 기술・가정 및 미술 교과와 연계하여 STEAM 프로그램으로 재구성하였으며 본교 1학년 학생 전체를 대상으로 수업에 적용하였 다. 이 프로그램을 통해 학생들에게 현재 전 지구적으로 일어나고 있는 ‘환경과 에너지’에 관한 이상 기후와 환경 문제를 스스로 탐구, 토의하였으며 미술과 통합과학 시간에 ‘지구 환 경변화 인포그래픽’으로 제작, 발표하였다. 또한, 기술・가정 및 과학탐구실험 교과 시간을 활용해 ‘지속가능한 친환경 에너지 도시 설계’ 프로젝트를 진행하여 당면한 에너지 문제를 과학적으로 고찰하고 창의적으로 도시 설계를 함으로써 문제 해결력을 함양할 수 있는 기회 를 제공하였다.
○ 연구의 필요성
- 21세기 핵심역량(competencies for 21st century) 및 융합적 사고력을 갖춘 인재 양성 을 목표로 도입된 2015 개정 교육과정의 실제 수업 적용 프로그램 개발의 필요
- 교과에 대한 흥미와 전이 가능한 지식 및 과학기술 기반의 창의적 사고력과 심리적 감성 을 지닌 인재 양성을 위한 교육과정 내 교과 융합 프로그램 개발의 요구
- 자기관리 역량, 지식정보처리 역량, 창의적 사고 역량, 심미적 감성 역량, 의사소통 역 량, 공동체 역량을 향상시키기 위한 과학기술 기반의 융합적 사고(STEAM Literacy)와 문제해결력 함양을 위한 STEAM 프로그램 실천 과제의 개발
○ 연구의 목적
- STEAM 프로그램 개발을 통해 학생들의 흥미와 과학적 문제해결력의 증진
- STEAM 프로그램을 적용한 수업으로 2015 개정교육과정의 핵심역량을 갖춘 융합 인재 교육의 방향성 제시
- 교사들의 동료성과 전문성을 바탕으로 교육과정 재구성을 통해 프로그램을 개발, 적용하여 학생들에게 ‘환경과 에너지’에 대한 중요성을 인식시키고 지속가능한 지구 환경과 관련하 여 실천하는 삶의 태도를 육성
- 학교 내 STEAM 교육을 실천할 수 있는 교사 네트워크를 구성하여 개발된 수업모델을 적용하고 발견된 문제점을 보완, 개선하여 일반화시키고자 함
3. 연구 수행 내용
실행중점 1 STEAM 프로그램 개발 ‧ 적용
1) STEAM 프로그램 개발을 위한 환경 구축
실행중점 첫 번째 단계는 연구원이 모여 워크숍을 개최하고 STEAM 프로그램 개발을 위한 환경을 구축한다. 또한 학교 안 전문학습공동체 및 신나는 과학수업(신과수) 연구회 등과 연계 하여 각 교과의 성취기준을 분석하고 재구성하여 수업 적용이 가능한 프로그램을 개발한다.
구분 활동 내용 비고
문헌 및 자료조사
- 융합교육의 이해 및 연구회 추진방향 설명회 - 융합교육 관련 전문 도서 자료 조사
- 기 개발된 에너지 융합프로그램의 보완 적용을 위한 협의회 - 신과수 연구회와 협업을 위한 컨텐츠 개발 협의회
5~6월 연수
연수 및 협의회
- 백워드 교육과정 적용을 위한 성취기준 분석 - 핵심역량 함양을 위한 수업 방안 구안 협의회 - STEAM 교수-학습 방법 및 교수-학습 모형 탐색
매월 1회
프로그램 개발 - 교과별 STEAM 수업지도안 제작 및 사례 나눔
- 교과 연계 교수학습 프로그램 개발 및 적용 매월 2회
2) STEAM 프로그램 개발
2015 개정교육과정 고등학교 [통합과학]의 성취기준 영역인 [Ⅳ. 환경과 에너지]의 영역별 성 취기준 [10통과08-01]~[10통과09-05]을 분석하여 지구과학, 기술․가정, 미술 교과와 융합한 16차 시 STEAM 프로그램을 개발하고 본교 1학년 학생들을 대상으로 수업에 적용한다.
STEAM 프로그램
구분
프로그램명 고등학교 통합과학 Ⅳ. 환경과 에너지 수업용 STEAM 프로그램
학교급 고등학교 대상 학년(군) 1학년
중심과목 통합과학 중심과목
성취기준 영역 [고등학교] Ⅳ. 환경과 에너지
연계과목
지구과학 기술․가정
미술
연계과목 성취기준 영역
[고등학교 1~3학년] (4) 대기와 해양의 상호작용 [고등학교 1~3학년] (5) 기술 활용
[고등학교 1~3학년] (2) 표현
개발결과
주제 연번 차시
(시수) 과목 연계(안)
1 3 통합과학(2) + 지구과학(1)
2 4 통합과학(2) + 기술․가정(2)
3 3 기술․가정(2) + 미술(1)
4 2 통합과학(1) + 기술․가정(1)
5 4 통합과학(2) + 미술(2)
적용결과 16차시 수업으로 진행
실행중점 2 STEAM 수업 평가 방법 개발 및 적용
1) 연구 내용
본 연구는 [지속가능한 친환경 에너지 도시 설계] 프로그램 개발을 목표로 연구 내용은 다음 의 방향성을 갖는다.
첫째, 과학 기반 융합 프로그램이므로 과학과 핵심역량과 성취 기준의 분석을 토대로 [지속 가능한 친환경 도시 설계]를 위한 미래 지구 환경에 대한 고민과 친환경 에너지에 대 한 실제적인 고민을 담아 학생들의 삶과 연계된 프로그램을 개발한다.
둘째, 백워드 교육과정에 기반을 둔 융합 프로그램을 개발 적용한다.
2) 연구 일정 수행내용 일 정
추 진 일 정
3월 4월 5월 6월 7월 8월 9월 10월 11월 비고
환경 구축
연구 착수 전국 워크숍 참석
신과수 세미나 태도검사(사전) 중간보고서 제출 개발의
실제
STEAM프로그램 연구 교수-학습 지도안 개발 STEAM 프로그램 적용
결과 공유
STEAM 행사 개최 태도검사(사후)
결과보고서 제출 10.31.
성과발표회 참석
연구진도(%) 10 20 30 40 60 80 90 100
주요 결과물
연구 계획서
워크숍, 교육 자료
프로 그램 초안
개발 보완 자료
프로 그램, 평가 계획
프로 그램, 교수 학습 지도안
프로 그램,
교수 학습 지도안
개발 자료 완성,
최종 보고서
3) 연구 개발원
연구책임자 ․ 연구책임자 1명
․ 공동연구원 5명
․ 자문 위원 1명 김O희
(계 7명)
프로그램 개발 부문 프로그램 적용 부문
연구원 : 정O훈, 이O옥, 윤O은 연구원 : 김O수, 김O곤
4) 개발 절차
가) 과학과 핵심 역량 분석
핵심역량 내용
과학적 사고력
과학적 주장과 증거의 관계를 탐색하는 과정에서 필요한 사고이다. 과학적 세계관 및 자연관, 과학의 지식과 방법, 과학적인 증거와 이론을 토대로 합리적이고 논리적으로 추론하는 능력, 추리 과정과 논증에 대해 비판적으로 고찰하는 능력, 다양하고 독창적 인 아이디어를 산출하는 능력 등을 포함한다.
과학적 탐구능력
과학적 문제 해결을 위해 실험, 조사, 토론 등 다양한 방법으로 증거를 수집, 해석, 평 가하여 새로운 과학 지식을 얻거나 의미를 구성해 가는 능력을 말한다. 과학적 탐구를 위해서는 과학 탐구 기능과 지식을 통합하여 적용하고 활용하는 능력이 필요하며 과학 적 사고력이 이 과정에 기초가 된다.
과학적 문제해결력
과학적 지식과 과학적 사고를 활용하여 개인적 혹은 공적 문제를 해결하는 능력이다.
일상생활의 문제를 해결하기 위해 문제와 관련 있는 과학적 사실, 원리, 개념 등의 지 식을 생각해 내고 활용하며 다양한 정보와 자료를 수집, 분석, 평가, 선택, 조직하여 가 능한 해결 방안을 제시하고 실행하는 능력이 필요하다. 문제 해결력은 문제 해결 과정 에 대한 반성적 사고 능력과 문제 해결 과정에서의 합리적 의사 결정 능력도 포함한다.
과학적 의사소통
능력
과학적 문제 해결 과정과 결과를 공동체 내에서 공유하고 발전시키기 위해 자신의 생 각을 주장하고 타인의 생각을 이해하며 조정하는 능력을 말한다. 말, 글, 그림, 기호 등 다양한 양식의 의사소통 방법과 컴퓨터, 시청각 기기 등 다양한 매체를 통하여 제시되 는 과학기술 정보를 이해하고 표현하는 능력, 증거에 근거하여 논증 활동을 하는 능력 등을 포함한다.
과학적 참여와 평생학습
능력
사회에서 공동체의 일원으로 합리적이고 책임 있게 행동하기 위해 과학기술의 사회적 문제에 대한 관심을 가지고 의사 결정 과정에 참여하며 새로운 과학기술 환경에 적응하기 위해 스스로 지속적으로 학습해 나가는 능력을 가리킨다.
나) 주제별 핵심역량 분석
수업 주제 핵심역량
지구 미래 시나리오
◦한반도의 기후 변화 경향성 파악하기 과학적 사고력, 지식정보처리 역량
◦ 지구환경 인포그래픽 제작 과학적 의사소통 능력, 심미적 감성 역량, 과학적 문제 해결력
지속가능한 친환경 에너지 도시 설계
프로젝트
◦지속가능한 에너지 탐구 과학적 사고력, 과학적 탐구 능력
◦생태계 평형과 보존 과학적 탐구 능력, 과학적 문제 해결력
◦친환경 도시 디자인 설계
과학적 문제 해결력, 과학적 의사소통 능력, 심미적 감성 역량, 과학적 참여와 평생 학습 능력, 공동체 역량
다) 환경과 에너지 관련 교육과정 분석
: 과학교과 내용 중 에너지, 적정기술, 진로 관련 단원 분석 및 학습요소 추출
라) 융합 주제에 따른 활동 목표 설정 및 수업 방법 구안
2015 개정 교육과정의 적용은 학생의 자기주도성과 자발성을 기초로 하는 학생중심의 수업 의미를 충분히 살리되 교사와 학생이 끊임없이 교류하고 소통하면서 함께 지식을 창조하고 형 성해 나가는 과정이므로 융합 주제를 적용한 수업 방법은 다음과 같다.
5) STEAM 프로그램 적용 대상 및 시기
융합 주제 수업형태 융합과목 적용
대상 시기
환경 프로그램
생태계 평형 탐구활동, 모둠토론 조사발표
통합과학, 지구과학,
기술․가정, 미술 고1 9월 지구 환경 변화 탐구활동, 모둠토론
조사발표
통합과학, 지구과학,
기술․가정, 미술 고1 9월 에너지 전환과 이용 탐구활동, 모둠토론
조사발표
통합과학, 지구과학,
기술․가정, 미술 고1 10월
에너지 프로그램
지속가능 발전 탐구활동, 모둠토론 조사발표
통합과학, 지구과학,
기술․가정, 미술 고1 10월 발전과 지구환경 탐구활동, 모둠토론
조사발표
통합과학, 지구과학,
기술․가정, 미술 고1 11월 에너지문제 해결 모둠토론, 조사발표 통합과학, 지구과학,
고1 11월
융합주제 실행중점 콘셉트 활동 목표 수업방법
지구 미래 시나리오
◦한반도의 기후 변화 경향성 파악하기
-과학적 관측 자료에 근거한 한반도의 기후 변 화 경향성을 파악하고, 온실가스와 연관성울 알 아보고, 연관된 자료의 결과 분석을 통해 지구
환경을 보호할 수 있는 방안을 탐구할 수 있다. 질문을 활용한 모둠
수업 및 탐구실험학습
◦지구환경 인포그래픽 제작
-지구온난화 뿐 아니라 우리나라에서 일어날 수 있는 이상 기상 현상 등에 관한 인포그래픽을 제작해 봄으로써 관련 문제에 대한 심각성을 인 식하고 학생들 스스로 해결할 수 있는 능력을 기를 수 있다.
지속가능한 친환경 에너지 도시 설계
프로젝트
◦지속가능한 에너지 탐구 -에너지 적정기술 사례를 통해 과학적 원리와 적정기술의 필요성을 탐구할 수 있다.
모둠별 조사활동
◦생태계 평형과 보존 -환경 변화가 생태계 평형에 주는 영향에 대해 조사하고 발표를 통해 소개할 수 있다.
자기생각 쓰기활동, 친환경 도시
디자인활동, 제작활동
◦친환경 도시 디자인 설계
-냉난방 기구 사용, 주방 기구 사용, 단열과 폐 열의 활용, 지구 온난화 같은 일상생활에서 열 에너지와 관련된 사례를 열의 이동 방법과 관련 지어 이해한다.
-디자인의 원리를 이해하고 창의적인 건축물을 디자인 할 수 있다.
6) STEAM 프로그램 개발 시 유의점
가) 활동내용에 있어 현재 학습하고 있는 과학적 내용과 관련이 있는 주제를 선택하여 생활 속 문제와 교실 속 교과목의 괴리감을 좁혀 학교 교과목에 대한 흥미와 호기심을 불러 일으킬 수 있는 최적의 상황을 제시할 수 있도록 개발한다.
나) 학생-학생, 학생-교사간의 활발한 의견교류와 토론을 통해 문제를 해결할 수 있도록 창 의적으로 해결 과정을 설계하여 기존의 지식을 재구성할 수 있는 기회를 충분히 가질 수 있도록 개발한다.
다) 문제 해결 후 자기평가 및 모둠원간의 피드백을 통한 감성적 체험을 실시함으로써 문제 해결력 뿐만 아니라 민주시민의식 및 대인관계능력 등 사회의 한 구성원으로써 더불어 살아갈 수 있는 인성을 함양할 수 있도록 제작한다.
7) 평가 및 피드백
가) 자기생각만들기, 자기주도적학습능력, 문제해결력, 진로탐색능력에 관한 자작 설문지를 사전·사후 검사를 통해 비교·분석한 후 학생들에게 피드백한다.
나) 학생과의 면담 및 모둠원간의 소감나누기를 통해 자신의 감성적 체험을 공유하면서 학습 동기를 내면화시키는 과정을 갖는다.
실행중점 3 STEAM 협력연구 강화 및 확산 실천
1) 정기 세미나 및 온라인을 통한 협력연구
본 연구를 통해 STEAM 프로그램을 개발하고, 신나는 과학수업(신과수) 연구회의 정기 세미 나를 통해 검토하여 수업에 적용 가능하도록 검증해 본 후 수정 보완한다.
첫째, 수시로 사전 워크숍을 통해 세부 주제에 대한 수업모델 운영교사를 정하고 운영할 때 의 문제점을 토론한다.
둘째, 여러 학교에서 수업모델을 적용하게 됨으로 충분한 협의나 토의가 이루어질 수 있도록 밴드모임을 만든다.
셋째, 신과수 연구회와 연계하여 월 1회 정기적인 모임을 갖고 운영상 문제점과 개선방안 등 에 대한 토의한다.
2) STEAM 프로그램의 확산 실천
첫째, 학교 안 ․ 밖의 전문적 학습공동체 연수 및 맞춤형 테마연수, 1정 직무연수, 신규교사 연수 등 각종 연수를 통하여 개발된 프로그램을 공유하여 실천한다.
둘째, 현장과학학회, 국제화학학회(NICE) 등에 교사, 학생이 함께 참여하여 개발된 내용을 나 누고 공유하는 시간을 갖는다.
셋째, 학교 내 수업 뿐 아니라 수원시 한마당 축제 등에서 과학부스를 운영함으로써 많은 학 생들이 과학적 이론과 실험들을 직접 해보고 공유할 수 있도록 한다.
4. 연구 수행 결과
1) 개발 프로그램 개요
주제 [환경과 에너지] 수업용
STEAM 프로그램 관련교과
고등학교 1학년 통합과학, 과학탐구실험
기술・가정, 미술
학 습 목 표
내 용 목 표
• 환경 변화가 생태계 평형에 주는 영향에 대해 이해할 수 있다.
• 과학적 관측 자료에 근거한 한반도의 기후 변화 경향성을 파악하고,
온실가스와 연관성 및 지구 온난화로 인한 미래 지구 위기를 해결할 수 있는 과학적 방법을 모색할 수 있다.
• 일상생활에서 열에너지의 전환 과정에서 나타나는 장단점을 파악하고 지속가능 에너지 발전에 관한 장・단점을 파악할 수 있다.
과 정 목 표
• 지구 환경변화 인포그래픽 제작 과정을 통해 지구 환경과 관련된 문제의
심각성을 인식하고 학생들 스스로 해결할 수 있는 문제해결력을 기를 수 있다.
• 에너지 효율을 높일 수 있는 방안에 대해 토의할 수 있다.
• 모둠원들과 토의하고 협동하여 디자인의 원리를 적용한 지속가능한 친환경 에 너지 도시를 설계하여 발표할 수 있다.
S T E A M 요 소
S 생태계, 지구 온난화, 지구 환경 변화, 지속 가능 발전과 에너지 T 열효율
E LED를 활용한 페이퍼 서킷 A 인포그래픽, 도시 설계 디자인 M 데이터 및 그래프 분석
개발 의도
인간을 포함한 생태계의 구성 요소와 더불어 생물과 환경의 상호 관계를 이해하 고, 인류의 생존을 위해 생태계를 보전할 필요성이 있음을 인식할 수 있는 방안에 대해 고민하였다. 학생들의 창의력과 융합적 사고력을 바탕으로 지속 가능한 도시 설계를 모둠 과제로 제시하여 협업능력 및 문제 해결력을 증진시키며, 환경의 소중 함과 지속가능한 에너지의 필요성에 대해서 인식할 수 있도록 수업을 설계하였다.
• 프로그램 선택 이유 : 학생들의 삶과 연계된 교과 수업을 진행하여 학생 스스로 과학적 지식을 실천할 수 있는 방법에 대해 고민하였다.
• 프로그램 재구성 방향 : 산업 혁명 이후 인간 활동이 활발해지면서 엘니뇨, 시막화와 같 은 여러 가지 기상 이변과 생태계 변화가 발생하게 되었으며, 이런 변화는 일부 지역이 아니라 전 지구적으로 발생하는 보편적인 현상이 되었다. 기후 변화로 인해 예측되는 지 구 환경의 변화에 대해 관심을 갖고 이를 극복하기 위한 방안에 대한 핵 발전, 태양광 발전, 풍력 발전 등 에너지에 대한 탐구를 통해 사회적, 경제적, 환경적 측면에서 지속 가능 한 도시를 설계해 봄으로써 학생 스스로 환경과 에너지에 대한 중요성을 인식하도록 하 고자 하는데 프로그램 개발의 주안점을 두어 재구성하였다.
2) 추진 성과
구분 추정 성과(목표)
교수학습지도안 개발 차시 총 16차시
수업 적용 일정 2018.09.24. ~ 2018.10.26.
(STEAM 수업)수혜학생 수 289명(고등학교 1학년 전교생)
학생 태도검사 사전검사 5월 29일, 2개 학급(47명) 실시 완료 사후검사 10월 30일, 2개 학급(47명) 실시 완료
학생 및 교사 만족도조사 10월 30일 실시 완료
교사연구회 STEAM 행사 개최 2018.09.11. STEAM 행사 2018.10.22.~30 수업공개
논문 또는 학술대회 현장과학학회
특허출원(국외, 국내) 해당 없음
5. 결론 및 제언
○ 결론
본 연구회는 본교 교사들로 구성하여 동료성에 기반을 두고 학생들의 삶과 연계된 실천력 있는 학교 교육을 위해 교육과정 내 수업 적용이 가능한 STEAM 프로그램을 개발하여 적 용하였다. 창의력, 융합적 사고력, 문제해결력 등은 미래를 이끌어나갈 인재에게 필요한 역 량이며 이를 향상시키기 위한 수업 설계를 고민하였으며, ‘환경과 에너지’ 단원의 주요 개념을 프로그램의 주 개발 지식으로 선택하고, 연구 과제로‘지속가능한 에너지 도시 설 계’로 선정하여 창의ㆍ융합형 인재로서의 성장에 도움을 줄 수 있는 다양한 교육적 경험을 제공하였다. 과제 해결에 필요한 자료를 최대한 무선 검색하고 모둠별로 토의하여 자료 제 작에 활용할 수 있도록 하였으며 인포그래픽이라는 창의적 기법을 통해 직접 산출물을 디자 인하여 제작 및 발표하였다.
S T E A M 단계 요소
상황 제시
• 동영상(인간이 3분 안에 지구를 파괴하는 방법) 시청하기
• 환경변화 데이터 및 읽기자료 제시
창의적 설계
• 지구 환경 변화에 대한 정보를 효율적으로 전달하기 위한 인포그래픽 아이디어 설계
• 과제의 해결을 위해 지속가능한 에너지 도시 설계를 위한 생태계 및 에 너지 탐구
감성적 체험
• 지구 환경 변화 인포그래픽 제작
• 지속 가능한 에너지 도시 설계
6. 참고 문헌
본 연구를 통해 개발된 STEAM 프로그램의 수업 적용을 통해 다음과 같은 결론을 얻었다.
첫째, 학교에서 배우는 내용이 학생들 스스로 경험하는 삶과 깊은 관련이 있다는 것을 느끼고,
‘환경과 에너지’ 분야의 연구를 통해 학문을 대하는 태도와 삶에 대한 자세가 성숙 되었으며 사회적 문제에 대한 관심과 실천의 노력에도 긍정적인 영향을 주었다.
둘째, 프로젝트 학습 등을 적용한 STEAM 수업으로 4차 산업혁명 시대의 미래 인재가 갖추어 야 할 창의적인 사고력과 문제 해결력을 키워 당면한 여러 가지 문제를 해결할 수 있 는 능력을 신장시켰다.
셋째, ‘지속가능한 친환경 에너지 도시 설계’를 주제는 미래 인재가 될 학생들에게 지구 환경 변화와 에너지에 대해 관심을 갖게 하는데 도움을 주었으며 모둠 활동을 통해 배려와 협력을 배워가는 과정에서 올바른 인성을 함양할 수 있는 기회를 제공하였다.
넷째, 지속 가능 발전 교육에 대해 관심을 갖고 개발한 STEAM 자료들을 효과적으로 수업 에 적용하여 교육과정 내 통합과학 및 과학탐구실험 교과는 물론 기술・가정과 미술 교과의 일반화 자료를 제작하였다.
다섯째, STEAM 교사 연구회를 통해 교사들의 교육과정을 해석하는 안목과 다양한 활동중 심 수업의 적용으로 2015 개정 교육과정에서 중요시 하는 학생들의 핵심역량 개발에 도움을 주는 등 수업 전문성 향상에 기여하였다.
○ 제언
- 모둠 활동을 통해 STEAM 프로젝트 수업을 진행하는 데 있어 가장 큰 어려움은 고등학 교의 현실적 부담인 9등급제의 상대 평가이며, 학생들이 협력하는 태도에도 변별을 강조 하는 현 입시 시스템은 큰 걸림돌이 된다. 이를 위해서는 병행되고 있는 성취평가제의 대입 반영이 시급하며 반드시 해결되어야 할 문제라고 판단된다.
- STEAM 수업 적용을 위해서는 동 학년, 동 교과 교사들의 공감대가 필요하며 동료성을 기반으로 한 현장 적용을 위한 연구를 위해서도 충분한 시간이 확보되어야 한다. 이를 위해서는 수업이 중심에 서는 교직 문화가 정착되어야 한다.
- STEAM 수업을 실천할 수 있기 위해서는 학교 교육 환경의 미래화가 시급하다. 무선 인 터넷이 가능한 검색 환경, 프로젝트 해결에 필요한 탭이나 노트북의 보급, 3D 프린터나 드론, 아두이노와 같은 교육 기자재의 확보가 필요하다.
고미숙, 승효상, 조용헌 외 (2015). 도시 인문학 강의: 서울의 재발견. 페이퍼스토리 강현석, 이지은 (2016). 백워드 설계의 이론과 실천: 교실 혁명. 학지사
김경민 (2011). 도시개발, 길을 읽다. 시공사
백윤수, 박현주, 김영민, 노석구, 이주연, 정진수, 최유현, 한혜숙, 최종현 (2012). 융합인재 교육(STEAM) 실행 방향 정립을 위한 기초연구. 한국과학창의재단 연구보고 2012-12.
조성화, 안재정, 이성희, 최돈형 (2015). 교사를 위한 지속가능발전교육(교육과 지속가능발 전의 만남). 북스힐
[부록1] STEAM 프로그램 개발 내용 및 결과물
고등학교 통합과학 Ⅳ. 환경과 에너지 수업용 STEAM 프로그램
1. STEAM 프로그램 개발·적용 교육과정
연번 차시 2015 개정 교육과정 성취기준
(통합과학)
성취기준 영역 (연계과목)
1 1~3/16
[10통과08-01] 인간을 포함한 생태계의 구성 요소와 더불어 생물과 환경의 상호 관계를 이해하고, 인류의 생존을 위해 생태계를 보전할 필요성이 있음을 추론할 수 있다.
[10통과08-02] 먹이 관계와 생태 피라미드를 중심으로 생태계 평형 이 유지되는 과정을 이해하고, 환경 변화가 생태계에 영향을 미치는 다양한 사례를 조사하고 토의할 수 있다.
2 4~6/16
[10통과08-03] 엘니뇨, 사막화 등과 같은 현상이 지구 환경과 인간 생활에 미치는 영향을 분석하고, 이와 관련된 문제를 해결하기 위한 다양한 노력을 찾아 토론할 수 있다.
[10통과09-01] 화석 연료, 핵에너지 등을 가정이나 산업에서 사용하 는 전기 에너지로 전환하는 과정을 분석할 수 있다.
[고등학교 지구과학]
(4) 대기와 해양의 상호작용 [고등학교 미술]
(2) 표현
3 7~8/16
[10통과08-04] 에너지가 사용되는 과정에서 열이 발생하며, 특히 화 석 연료의 사용 과정에서 버려지는 열에너지로 인해 열에너지 이용 의 효율이 낮아진다는 것을 알고, 이 효율을 높이는 것이 사회적으로 어떤 의미가 있는지를 설명할 수 있다.
[10통과09-02] 발전소에서 가정 및 사업장까지의 원거리 전력 수송 과정에 대해 이해하고, 전력의 효율적이고 안전한 수송 방안을 토의 할 수 있다.
[고등학교 기술가정]
(5) 기술 활용
4 9~12/16
[10통과09-03] 태양에서 수소 핵융합 반응을 통해 질량 일부가 에너 지로 바뀌고, 그 중 일부가 지구에서 에너지 순환을 일으키고 다양한 에너지로 전환되는 과정을 추론할 수 있다.
[10통과09-04] 핵발전, 태양광 발전, 풍력 발전의 장단점과 개선방안 을 기후변화로 인한 지구 환경 문제 해결의 관점에서 평가할 수 있다.
[고등학교 미술]
(2) 표현
5 13~16/16
[10통과09-05] 인류 문명의 지속가능한 발전을 위한 신재생 에너지 기술 개발의 필요성과 파력 발전, 조력 발전, 연료 전지 등을 정성적 으로 이해하고, 에너지 문제를 해결하기 위한 현대 과학의 노력과 산물을 예시할 수 있다.
[고등학교 기술가정]
(5) 기술 활용 [고등학교 미술]
(2) 표현
2. STEAM 프로그램 총괄표(총 16차시)
차시 주요내용
1~3 /16
주제(단원)명 생태계와 환경
Co 동영상(먹이사슬, 먹고 먹히다) 시청하기 숲속 생태계 구성원 찾기
CD 생태계 구성요소 분석하기
ET 반딧불이 체험 숲 생태계 구성요소 조사하여 그려보기
4~6 /16
주제(단원)명 지구 환경 변화와 인간 생활
Co 동영상(인간이 3 분 안에 지구를 파괴하는 방법) 시청하기 환경변화 데이터 및 읽기자료 제시
CD 지구 환경 변화에 대한 정보를 효율적으로 전달하기 위한 인포그래픽 아이디어 설계
지구 미래 시나리오 작성하기
ET 지구 환경 변화 인포그래픽 제작
7~8 /16
주제(단원)명 에너지의 전환과 효율적 이용
Co 지구에서 에너지 순환 과정 찾아보기
CD 휴대 전화에서 일어나는 에너지 전환 탐구하기 자동차의 열효율 계산하기
ET 에너지 전환 과정 그림으로 표현하기
에너지와 함께 한 하루를 그림일기로 표현하기
9~12 /16
주제(단원)명 신재생 에너지
Co 역사 속에서 나타난 에너지 활용 자료 작성하기 동영상(환경을 지키는 작은 습관) 시청하기
CD 신재생 에너지에 대해 조사 및 토의하기 친환경 에너지 기술이 적용된 사례 탐구하기
ET 태양광 발전을 이용한 장치 고안하기
13~16 /16
주제(단원)명 에너지 문제를 해결하기 위한 인류의 노력
Co 다큐프라임(탄소 제로 도시를 꿈꾸다) 동영상 시청하기 뉴스 기사(미래형 주택, 제로 에너지 하우스란?) 읽기
CD 지속가능한 친환경 에너지 도시 설계를 위한 생태계 및 에너지 탐구
ET 지속 가능한 에너지 도시 설계
3. STEAM 프로그램 차시별 수업지도안
중심과목 통합과학 학교급/
학년(군) 고등하교 1 학년
중심과목 성취기준
영역
고등학교 통합과학
Ⅳ-1. 생태계와 환경
중심과목 성취기준
[10통과08-01] 인간을 포함한 생태계의 구성 요소와 더불어 생물과 환경의 상호 관계를 이해하고, 인류의 생존을 위해 생태계를 보전할 필요성이 있음을 추론 할 수 있다.
[10통과08-02] 먹이 관계와 생태 피라미드를 중심으 로 생태계 평형이 유지되는 과정을 이해하고, 환경 변 화가 생태계에 영향을 미치는 다양한 사례를 조사하 고 토의할 수 있다.
[10통과08-03] 엘니뇨, 사막화 등과 같은 현상이 지 구 환경과 인간 생활에 미치는 영향을 분석하고, 이와 관련된 문제를 해결하기 위한 다양한 노력을 찾아 토 론할 수 있다.
[10통과09-01] 화석 연료, 핵에너지 등을 가정이나 산업에서 사용하는 전기 에너지로 전환하는 과정을 분석할 수 있다.
주제(단원)명 지구 미래 시나리오 차시 1~6/16
학습목표
• 환경 변화가 생태계 평형에 주는 영향에 대해 이해할 수 있다.
• 과학적 관측 자료에 근거한 한반도의 기후 변화 경향성을 파악하고, 온실가 스와 연관성 및 지구 온난화로 인한 미래 지구 위기를 해결할 수 있는 과학 적 방법을 모색할 수 있다.
• 지구 환경변화 인포그래픽 제작 과정을 통해 지구 환경과 관련된 문제의 심 각성을 인식하고 학생들 스스로 해결할 수 있는 문제해결력을 기를 수 있다.
연계과목 미술 연계과목
성취기준 영역 [고등학교 미술] (2) 표현
STEAM 요소
S 생태계, 지구 온난화, 지구 환경 변화 T 에너지 효율
E
A 인포그래픽 디자인 M 데이터 및 그래프 분석
개발 의도
생물과 환경의 상호 관계를 이해하고 생태계 평형의 중요성을 인식하고, 인간 생 활이 지구 환경 변화에 주는 영향과 환경 문제를 해결할 수 있는 방안에 대해 인식 하게 하고자 하였다.
산업 혁명 이후 인간 활동이 활발해지면서 엘니뇨, 시막화와 같은 여러 가지 기상 이변 과 생태계 변화가 발생하게 되었으며, 이런 변화는 일부 지역이 아니라 전 지구적으로 발 생하는 보편적인 현상이 되었음을 인식하게 하고자 의도하였다. 기후 변화로 인해 예측되 는 지구 환경의 변화에 대해 관심을 갖고 이를 극복하기 위한 방안에 대해 토의하고, 모 둠원이 협력하여 인포그래픽을 디자인할 수 있게 설계하였다.
1) 생태계와 환경(1~3차시) 학습
과정 교수-학습 활동 학습자료
및 유의점
도입
Co 동영상(먹이사슬, 먹고 먹히다) 시청
ET 생태계 구성 요소
숲속 생태계 구성원 찾아보기
동영상
전개
Co 생태계 구성요소 확인하기
CD 생물과 환경과의 상호 관계 토의하기
반딧불이 숲 체험장의 생태계 구성요소 조사 설계하기 생태계 평형 유지 원리 탐색하기
ET 반딧불이 숲 체험장 생태계 구성요소 찾아 구분하기 반딧불이 숲 체험장 생태계 지도 그리기
활동지 스마트폰 필기도구
정리 ET 우리 학교 생태계 발표하기
2) 지구 환경 변화와 인간 생활(4~6차시) 학습
과정 교수-학습 활동 학습자료
및 유의점
도입 Co 최근 기상 이변에 대한 뉴스 자료 탐색하기 기후 변화로 인한 지구 미래 예측하기
전개
Co 동영상(인간이 3 분 안에 지구를 파괴하는 방법) 시청하기 환경변화 데이터 및 읽기자료 제시
CD 지구 미래 시나리오 작성하기
환경 변화가 생태계에 미치는 영향 사례 조사하기 지구환경을 극복하기 위한 방안 토의
ET 지구 환경 변화에 대한 정보를 효율적으로 전달하기 위한 인포그래픽 아이디어 구상 및 제작하기
동영상 활동지 스마트폰 필기도구
정리 ET 지구 환경 변화 인포그래픽 모둠별 발표
중심과목 통합과학 학교급/
학년(군) 고등학교/1 학년
중심과목 성취기준
영역
고등학교 통합과학
Ⅳ-2. 발전과 신재생 에너지
중심과목 성취기준
[10통과09-03] 태양에서 수소 핵융합 반응을 통해 질량 일부가 에너지로 바뀌고, 그 중 일부가 지구에 서 에너지 순환을 일으키고 다양한 에너지로 전환 되는 과정을 추론할 수 있다.
[10통과09-04] 핵발전, 태양광 발전, 풍력 발전의 장단점과 개선방안을 기후변화로 인한 지구 환경 문제 해결의 관점에서 평가할 수 있다.
[10통과09-05] 인류 문명의 지속가능한 발전을 위 한 신재생 에너지 기술 개발의 필요성과 파력 발전, 조력 발전, 연료 전지 등을 정성적으로 이해하고, 에 너지 문제를 해결하기 위한 현대 과학의 노력과 산 물을 예시할 수 있다.
주제(단원)명 지속가능한 친환경 도시 설계
프로젝트 차시 7~16/16
학습목표
• 핵 발전, 태양광 발전, 풍력 발전, 연료 전지 등에 관한 장・단점을 분석하여 설 명할 수 있다.
• 친환경 에너지 기술이 적용된 도시의 사례를 조사하여 토의할 수 있다.
• 모둠원들과 토의하고 협동하여 디자인의 원리를 적용한 지속가능한 친환경 에 너지 도시를 설계하고 관련 내용을 발표할 수 있다.
연계과목 기술･가정 연계과목
성취기준 영역 [고등학교 기술･가정] (5) 기술 활용
STEAM 요소
S 지속 가능 발전과 신재생 에너지 T 열효율
E LED를 활용한 페이퍼 서킷
A 지속가능한 친환경 에너지 도시 설계 디자인 M
개발 의도
학생들의 창의력과 융합적 사고력을 바탕으로 지속 가능한 도시 설계를 모둠 과제로 제시하여 협업능력 및 문제 해결력을 증진시키며, 환경의 소중함과 지속가능한 에너 지의 필요성에 대해서 인식할 수 있도록 수업을 설계하였다.
학생들의 삶과 연계된 교과 수업을 진행하여 학생 스스로 과학적 지식을 실천할 수 있는 방법에 대해 고민하여 수업을 설계하였다. 핵 발전, 태양광 발전, 풍력 발전, 연료 전지 등 에 너지에 대한 탐구를 통해 사회적, 경제적, 환경적 측면에서 친환경 에너지 기술을 적용한 첨단 과학 기술의 특징을 조사하여 발표하고, 모둠별로 친환경 에너지 도시를 설계해 봄으로써 학 생 스스로 환경과 에너지에 대한 중요성을 인식하도록 하고자 하는데 프로그램 개발의 주안 점을 두어 재구성하였다.
3) 에너지의 전환과 효율적 이용(7~8차시) 학습
과정 교수-학습 활동 학습자료
및 유의점
도입 Co 지구에서 에너지 순환 과정 찾아보기
전개
Co 에너지의 효율적 의미 토의하기
CD 휴대 전화에서 일어나는 에너지 전환 탐구하기 자동차의 열효율 계산하기
ET 에너지 전환 과정 그림으로 표현하기
활동지 스마트폰 필기도구
정리 ET 에너지와 함께 한 하루를 그림일기로 표현하기
4) 신재생 에너지(9~12차시) 학습
과정 교수-학습 활동 학습자료
및 유의점
도입 Co 동영상(환경을 지키는 작은 습관) 시청하기 동영상
전개
Co 역사 속에서 나타난 에너지 활용 자료 작성하기
CD 신재생 에너지에 대해 조사 및 토의하기
ET 태양광 발전을 이용한 장치 고안하기
활동지 스마트폰 필기도구
정리 ET 태양 전지판으로 태양 에너지 이용하는 장치 제작하기
5) 에너지 문제를 해결하기 위한 인류의 노력(13~16차시) 학습
과정 교수-학습 활동 학습자료
및 유의점 도입 Co 다큐프라임(탄소 제로 도시를 꿈꾸다) 동영상 시청하기 동영상
전개
Co 뉴스 기사(미래형 주택, 제로 에너지 하우스란?) 읽기
영국의 BedZED (관련 동영상: youtube 동영상 >> 영국의 베드제드) 독일의 프라이부르크(Freiburg) (관련 동영상: youtube 동영상 >>
프라이부르크)
스웨덴의‘하마비(Hammarby) (관련 동영상: youtube 동영상 >>
친환경 에너지 도시)
CD 지속가능한 친환경 에너지 도시 설계를 위한 생태계 및 에너지 탐구
ET 지속 가능한 에너지 도시 설계
페이퍼 서킷을 활용한 에너지 시설 제작하기
뉴스기사 동영상 활동지 스마트폰 필기도구
정리 ET 지속 가능한 에너지 도시 설계 내용 발표하기
4. 학생 활동지 / 학생 참고자료 1) 활동지(1~3차시)
탐구
인간 생활과 생태계 (조사 및 토의)• 목표 | 우리 주변의 생태계를 조사하고 생태계 보전이 인간의 생활에 미치는 영향을 추론할 수 있다.
• 인성 | 모둠원의 의견을 존중하고, 모둠원과 적극적으로 소통한다.
• 준비물 | 종이, 사인펜, 색연필
주의 주변 식물을 함부로 채집하지 않고, 환경을 훼손하지 않도록 주의한다.
|
과정|
1. 학교 주변의 숲으로 가서 생태계 구성 요소를 각각 5가지 이상 찾아 그림(명칭 포함)으로 그 려보자.
생물적 요인
비생물적 요인
2. 과정
1에서 찾은 생물적 요인과 비생물적 요인의 관계를 그림으로 그려 보자.
3. 숲이나 공원 생태계가 인간의 생활에 미치는 긍정적인 영향을 토의해 보자.
| 결과 및 정리 |
주변의 생태계를 보전하는 것이 인간의 생활과 어떤 관계가 있는지 써 보자.
2) 활동지(4~6차시)
환경 변화 인포그래픽 제작
성취기준
[10통과08-02] 먹이 관계와 생태 피라미드를 중심으로 생태계 평형이 유지되는 과정을 이해하 고, 환경 변화가 생태계에 영향을 미치는 다양한 사례를 조사하고 토의할 수 있다.
[10통과08-03] 엘니뇨, 사막화 등과 같은 현상이 지구 환경과 인간 생활에 미치는 영향을 분석 하고, 이와 관련된 문제를 해결하기 위한 다양한 노력을 찾아 토론할 수 있다.
평가내용 지구 환경 변화와 인간 생활
난이도 중 배점 10
출처 비상교육 Ⅳ-1. 생태계와 환경 (254~261쪽, 275쪽), 과학탐구실험(71~75쪽)
자료1 한반도의 기후 변화 경향성과 원인
북극 지방은 기온이 매우 빠르게 상승하고 있는 지역이다. 과학자들은 현재 추세대로라면 이번 세기 안 에 여름철 북극해의 얼음이 완전히 사라질 수도 있다고 우려한다. 만약 지구의 평균 기온이 계속 상승한다 면 미래에는 어떤 일이 발생할까?
그림 (가)는 1961년~1990년을 기준으로 1850년부터 2008년까지 우리나라와 지구 전체의 평균 기온 편차 를 나타낸 것이고, 그림 (나)는 같은 기간 동안 온실 기체 두 종류의 대기 중 농도 변화를 나타낸 것이다.
(출처: 기상청, 2009) (출처: 기후 변화에 관한 정부 간 협의체, 2014)
(가) (나)
1. 우리나라와 지구 전체의 평균 기온 변화 경향을 비교하여 설명해 보자.
2. 우리나라와 지구 전체의 평균 기온 변화는 대기 중 온실 기체의 농도와 어떤 관계가 있는가?
자료2 연대별 한반도의 기후 변화 경향성 파악하기
기후는 장기간에 걸쳐 어떤 지역에서 반복하여 나타날 확률이 높은 대기의 종합 상태이다. 현재의 기후 가 자연적인 요인이나 인위적인 요인의 영향을 받아 점차 변하는 것을 기후 변화라고 하며, 그 경향성은 보통 30년간 평균 기후의 변화를 통계적으로 종합하여 판단한다. 기후 변화의 영향으로 우리나라에서는 주요 과수 재배지나 어획 구역이 변하고 있다. 대표적인 예로 서늘한 지역에서 잘 자라는 사과는 과거 30 년 동안 제주도와 남부 지방 일부를 제외한 전국에서 재배할 수 있었으나, 기온이 상승하며 재배 가능 지 역이 점차 줄어들어 21세기 후반에는 강원도와 일부 산간 지대에서만 재배할 수 있을 것으로 예측된다.
전문가들의 분석에 따르면 우리나라의 기후 변화는 지구 전체의 변화에 비해 더 빠르게 진행되고 있다.
이와 같은 급격한 기후 변화로 폭염 일수가 증가하여 인명 피해와 에너지 사용량이 증가하고, 전염성 질병 의 발생 지역이 확대되는 등 다양한 사회적·경제적 문제가 일어날 수 있다.
▲ 2060년대의 사과 재배지 예측 지도 (출처: 농촌진흥청, 2015)
▲ 1991~2012년(6~9월) 폭염 발생 일수와 폭염 사 망자 수
(출처: 국립재난안전연구원, 2014)
1. 모둠을 구성하고, 국가기후데이터센터 누리집의 [ 통계 자료 ]-[ 한반도 기후 통계 ] 항목에서 평균 기 온과 강수량을 각각 검색해 보자.
2. 1912년 이후 연속적으로 관측 자료가 존재하는 다음 6개 지역과 자신이 사는 지역의 평균기온, 강수량 및 각 값의 증감량을 정리해 보자.
지역 평균 기온(℃) 강수량(mm)
1973~2002년(㉠) 1987~2016년(㉡) 증감량(㉡-㉠) 1973~2002년(㉢) 1987~2016년(㉣) 증감량(㉣-㉢) 강릉
서울 대구 부산 목포 인천 수원 평균
3. 7개 지역의 평균 기온과 강수량의 증감량을 지도에 표시해 보자.
▲ 평균 기온 증감량
▲ 강수량 증감량
4. 평균 기온과 강수량의 증감량은 지역에 따라 어떻게 다른지 토의해 보자.
!
5. 과정 1~4에서 얻은 자료를 바탕으로 한반도의 연대별 기후 변화 경향성을 정리해 보자.
평균 기온 강수량
[인포그래픽(infographic)이란?]
인포메이션(information)과 그래픽(graphic)의 합성어로 다량의 정보를 차트, 지도, 다이어그램, 로고, 일러 스트레이션 등을 활용하여 한눈에 파악할 수 있도록 하는 디자인을 말하며, 비주얼(visual), 내용(content), 지식(knowledge) 등의 세 가지 기본 요소를 통해 정보를 빠르고 쉽게 표현하기 위해 사용된다. 인포그래 픽은 표지판, 지도, 기술 문서 등에 주로 사용되며 컴퓨터 과학, 통계학 등의 개념적 과학 정보지식에 대한 통찰 결과를 주요 내용으로 시각화한다.
[인포그래픽의 장점]
1. 흥미 유발 - 시각적 즐거움을 통해 딱딱한 글의 부담을 덜어 수용자들의 접근 장벽을 낮추고, 능동적으 로 정보를 받아들이게 한다.
2. 정보 습득 시간 절감 - 이미지는 뇌에서 글보다 더 빠르게 처리되기 때문에, 인포그래픽은 복잡한 내용 을 직관적으로 이해할 수 있게 도와준다.
3. 기억 지속시간 연장 - 정보가 가진 내용을 이미지로 치환함으로써, 글로만 표현했을 때보다 핵심적인 내용을 더 오래 기억할 수 있다.
4. 빠른 확산 - 시각화된 정보는 가벼운 크기와 포맷 덕분에 확산이 빠르다.
[인포그래픽의 유형]
1. 통계 기반 인포그래픽 2. 타임 라인 기반 인포그래픽
출처: columnfivemedia.com 출처: awesome.good.is 3. 프로세스 기반 인포그래픽 4. 위치, 지리 기반 인포그래픽
출처: www.facebook.com 출처: www.goodenergy.co.u
활동1 환경 변화 자료 조사
[주제 예시] 이산화탄소 농도 변화, 메테인 농도 변화, 화석연료 사용량, 쓰레기 배출량, 미세 플라스틱 증가율, 에너지(태양, 수소, 파력, 조력, 풍력, 지열, 바이오 등) 지구의 온도 변화, 해수면 상승률, 사막화, 우리나라 평균 기온 상승률 등
1학년 반 이름:
주제(정보) 조사할 내용
내용1 ( )
내용2 ( )
내용3 ( )
활동2 환경 변화 인포그래픽 아이디어 구상도
1학년 반 이름:
주제(정보)
준비물 공통(학교 제공) : 4절지, 필기구(싸인펜, 색연필, 유성매직 등), 가위, 풀 등 모둠 : 자료 조사 활동지
인포그래픽 내용 요소
이미지 스케치
인포그래픽 내용 요소 전체 배열
스케치
활동3 환경 변화 인포그래픽 발표 1. 제작한 인포그래픽의 내용에 대해 발표해 보자.
3) 미술과 활동지
미술활동지
자기소개 인포그래픽 제작
1학년 반 번날짜 2018년 월 일 이름
1. 인포그래픽이란?
2. 인포그래픽 연습
* 아래의 정보를 구조화하여 인포그래픽으로 나타내봅시다.
3. 자기소개 인포그래픽 제작하기 * 나에 대한 정보 정리하기 - 진로관련
◾나를 가장 잘 표현할 수 있는 색깔
◾사람들이 생각하는 나의 이미지
◾나는 ○○한 사람이다.
◾나는 ○○에 관심 있다.
◾나는 ○○이 되고 싶다... 등등...
◾그 외 자기소개에 넣을 내용
* 자기소개 인포그래픽 구상 스케치하기(픽토그램, 타임라인, 그래프, 문자 등을 활용하기)
4) 활동지(7~8차시)
활동1 휴대 전화에서 일어나는 에너지 전환
그림은 휴대 전화에서 일어나는 에너지 전환을 나타낸 것이다.
1. (가)~(나)에 해당하는 휴대 전화의 작동을 그려 보자.
2. 휴대 전화를 충전하는 과정에서 저장된 에너지와 사용하는 과정에서 소비된 에너지는 둘 중 어느 쪽이 더 클까?
활동2 에너지와 함께 하는 하루 에너지 전환
자신이 하루 동안 에너지를 사용하는 예를 시간대별로 정리하여 그림일기로 써 보자.
5) 활동지(9~12차시)
핵발전, 태양광 발전, 풍력 발전의 장단점과 개선 방안
화석 연료의 많은 사용은 기후 변화를 유발하였으며, 이로 인해 여러 환경 문제가 발생하고 있다. 이를 해결하기 위해서는 화력 발전을 줄이고 핵발전, 태양광 발전, 풍력 발전을 늘릴 필요가 있지만 이런 발전 방식도 단점은 존재한다. 환경 문제 해결을 위해 각 발전의 장점을 늘리고 단점을 개선할 방안에 대해 생각해 보자.
조사1 핵발전, 태양광 발전, 풍력 발전의 원리
핵발전, 태양광 발전, 풍력 발전에서 전기 에너지가 생산되는 원리를 조사해 보자.
발전 방식 발전 원리 에너지 전환
(예) 화력 발전
화석 연료를 태워서 물을 가열하 면 발생하는 수증기로 발전기의 터빈을 회전시킨다.
화석 연료의 화학 에너지 → 열에너지 → 수증기의 운동 에너지 → 터빈의 운동 에 너지 → 전기 에너지
핵발전
태양광 발전
풍력 발전
조사2 핵발전, 태양광 발전, 풍력 발전의 장점과 단점
발전 방식 장점 단점
핵발전
태양광 발전
풍력 발전
토론 지구 환경 문제 해결 가능성이 가장 높은 발전 방식은?
화력 발전을 대체하는 발전 방식은 많은 양의 전기 에너지를 생산하면서도 기후 변화 등의 환 경 문제를 적게 발생시켜야 한다. 모둠별 토의를 통해 각 발전 방식마다 이 가능성을 평가하고, 화력 발 전을 대체할 가능성이 가장 높다고 생각되는 발전 방식을 선정한 후 이유를 적어 보자.
발전 방식 에너지 생산량 증대 가능성 적다 ←―――――――→ 많다
환경 문제 유발 가능성 작다 ←―――――――→ 크다
핵발전 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5
태양광 발전 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5
풍력 발전 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5
대체 가능성이 가장 높은 발전 방식은 무엇이라 생각하는가? 그렇게 평가한 이유를 설명하시오.
위에서 선택한 발전 방식의 장점을 증가시키거나 단점의 줄일 수 있는 방안을 논의하여 서술하시오.
발표 평가 및 토의 결과 발표
[평가]와 [토의]의 결과를 발표한다. 각 모둠별로 발표 순서를 정한 후 각 발표 모둠에 대해 다른 모둠 이 내용 및 발표 방법에 대한 평가를 하는 방식으로 진행한다.
6) 활동지(13~16차시)
지속가능한 친환경 에너지 도시 설계
성취기준
[10통과09-04] 핵발전, 태양광 발전, 풍력 발전의 장단점과 개선방안을 기후변화로 인한 지구 환경 문제 해결의 관점에서 평가할 수 있다.
[10통과09-05]인류 문명의 지속가능한 발전을 위한 신재생 에너지 기술 개발의 필요성과 파력 발전, 조력 발전, 연료 전지 등을 정성적으로 이해하고, 에너지 문제를 해결하기 위한 현대 과학의 노력과 산물을 예시할 수 있다.
[10과탐02-07] 생활 속에서 발견한 문제 상황 해결을 위한 과학 탐구 활동 계획을 수립하 고 탐구 활동을 수행할 수 있다.
[10과탐03-02] 첨단 과학기술 및 원리가 적용된 과학 탐구 활동의 산출물을 공유하고 확산하기 위해 발표 및 홍보할 수 있다.
평가내용 신재생 에너지, 지속가능한 친환경 에너지 도시
난이도 중 배점 40
출처 비상교육 Ⅳ-2. 발전과 신재생 에너지 (306~307쪽), 과학탐구실험(108~111쪽)
읽기자료 연대별 한반도의 기후 변화 경향성 파악하기
화석 연료의 사용으로 환경이 오염되고 기후가 변화되면서 에너지와 환경 문제를 동시에 해결 할 수 있는 친환경 에너지 도시가 건설되기 시작하였다. 친환경 에너지 도시는 태양광 발전, 연 료 전지, 재활용 시설 등 다양한 신재생 에너지 설비를 설치하고, 그로부터 얻는 이익을 주민에 게 되돌려주자는 취지로 설계된 도시이다.
스웨덴의 말뫼는 버려진 공장 지대에 친환경 기술을 기반으로 건설되어 탄소 배출을 줄이는 친환경 에너지 도시이다. 말뫼에서는 건물 옥상과 벽면에 태양광 집열판을 설치하여 난방에 필요 한 열을 얻고, 해안에 풍력 발전기를 세워 전기를 생산한다. 또 생활 쓰레기를 재활용하고, 음식 물 쓰레기로 바이오 연료를 만들어 자동차 연료로 사용한다. 주력 산업을 정보 기술 중심의 지식 기반 산업으로 바꾸면서 이산화 탄소 배출량을 1980년대의 25 % 수준으로 줄였다. 지속 가능한 친환경 에너지 도시에는 이 외에도 스웨덴 스톡홀름의 하마비 허스타드, 영국 런던의 그리니치 밀레니엄 빌리지 등이 있다.
[탐구 문제] 지속가능한 친환경 에너지 도시를 설계하는데 첨단 과학 기술을 어떻게 적용할 수 있을까?
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활동1 친환경 에너지 도시 자료조사 및 토의
1. 다음은 친환경 에너지 도시로 개발된 어느 도시의 에너지와 교통 관리 시스템이다.
❶ 빗물과 오수를 정화하여 화장실과 옥상 정원 관리에 활용한다.
❷ 건물 외벽에 고효율 단열재를 사용하여 열 손실을 줄인다.
❸ 모든 도로는 보행자, 자전거 통행자에게 우선권을 준다.
❹ 건물마다 열 교환기가 부착된 환풍기를 설치한다. 이
환풍기는 건물 안과 밖의 공기를 섞이게 하여 난방 기 구 없이 실내 온도를 조절한다.❺ 모든 주택의 지붕에 태양 전지판을 설치한다.
❻ 주거용 공간은 남쪽으로 배치한다.
❼ 유리창은 3중창이고, 채광이 잘 되도록 넓은 창을 사용
한다.❽ 열병합 발전소에서 산업 폐기물을 태워 에너지를 생산
한다.❾ 태양 에너지를 이용하여 전기 자동차를 충전하는 충전
소를 설치한다.위 사례에서 친환경 에너지 도시에 적용된 기술과 정책을 찾아 정리해 보자.
에너지 공급 방법
건물 관리
교통 정책
이산화 탄소 배출을
2. 환경오염, 지구 온난화 문제를 해결하는 방안을 고려하여 지속 가능한 친환경 에너지 도 시를 설계해 보자.
❶
친환경 에너지 도시를 설계할 때 다음 문제를 어떻게 해결할지 토의해 보자.• 에너지는 어떻게 공급할까?
• 건물은 어떻게 지을까?
• 교통 정책은 어떻게 세울까?
• 이산화 탄소 배출은 어떻게 줄일까?
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❷ 자신이 사는 지역을 친환경 에너지 도시를 설계해 보자.
도움말 도시의 구성 요소를 고려하여 설계하고, 그림으로 표현하기 어려운 경우 글로 설명해 도 좋다.
3. 모둠별로 설계한 친환경 에너지 도시의 특징을 발표해 보자.
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결과 및 정리|
다른 모둠의 발표를 듣고 친환경 에너지 도시에서 환경 오염, 지구 온난화 문제 등의 해결 방안 을 어떻게 제시하였는지 정리해 보자.
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활동2 친환경 에너지 기술 조사하기
1. 4명이 모둠을 구성한 후 각 모둠원은 다음 4가지 분야 중 하나를 선택하고 그 분야의 전문가 역할을 한다.
분야 1 친환경 에너지 도시의 에너지 생산
기술은 무엇일까?
분야 2 친환경 에너지 도시의 에너지 절약 기술은 무엇일까?
분야 3 친환경 에너지 도시의 교통 시스템 에 적용된 첨단 과학 기술은 무엇일까?
분야 4 친환경 에너지 도시의 하수와 폐기 물 재활용 기술은 무엇일까?
2. 각 모둠에서 같은 분야를 맡은 전문가끼리 모여 다음 친환경 에너지 도시에 적용된 첨단 과학 기술 중 담당 분야에 해당하는 것을 조사한다.
에너지 자급 도시 영국 써튼의 베드제드 태양광 발전 도시 독일 프라이부르크의 보봉
항구 재생 도시 캐나다 브리티시 컬럼비아주의 빅토리아 친환경 에너지 마을 강원도 홍천의 소매곡리
구분 첨단 과학 기술
베드제드 보봉 빅토리아 소매곡리
3. 각 분야의 전문가 역할을 담당하는 사람은 원래의 모둠으로 돌아가서 각자 조사한 내용을 모 둠원에게 설명하고 각 기술의 특징을 정리한다.
에너지 생산 기술 에너지 절약 기술
교통 시스템에 적용된 기술 하수와 폐기물 재활용 기술
활동3 지속 가능한 친환경 에너지 도시 설계하기
준비물 종이, 연필, 색연필, 사인펜, 자
1. 다음 과정에 따라 [활동1]에서 조사한 기술을 적용하여 자신들이 살고 싶은 지속 가능한 친환 경 에너지 도시의 설계도를 그려 보자.
산, 평야, 해안 등 도시를 건설하기에 적합한 자연 지형을 설정한다.
도시의 입지 조건을 고려하여 도로, 교량, 학교, 주택, 상점 등 도시에 필수적인 시설을 배치한다.
도시에 추가로 필요한 시설을 배치한다.
각 시설에 친환경 에너지 설비를 적용하고, 어떤 친환경 에너지 기술이 적용되었는지 쓴다.
친환경 에너지 설비에 적용된 첨단 과학 기술의 특징이 잘 드러나는지 점검하여 설계도를 완성한다.
2. 지속 가능한 친환경 에너지 도시의 특징이 잘 드러나는 이름을 지어 보자.
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3. 설계도를 발표하고 지속 가능한 친환경 에너지 도시의 특징을 홍보해 보자.
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활동4 발표 및 평가
1. 다른 모둠에서 설계한 지속 가능한 친환경 에너지 도시의 특징을 환경과 에너지 측면에서 정리해 보자.
모둠 도시의 이름 특징
2. 가장 우수한 지속 가능한 친환경 에너지 도시를 선정하고, 그 도시의 기대 효과를 써 보자.
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