문명 발달의 과정은 인간이 사용할 수 있는 새로운 에너지의 발견과 사용의 과정이라고 해도 좋을 정도로 서로 밀접한 연관을 맺고 있다. 빛, 바람과 같은 기초적인 자연의 힘과 노예 제도로 대표되는 대규모 인력 및 동물의 힘을 이용 하던 시대에서 석탄과 증기 기관의 활용으로 유발된 산업 혁명, 석유의 확보와 사용량에 비례한 사회의 발달과 같은 역사적 사실들은 에너지에 대한 패러다임 의 변화가 문명의 변화를 불러왔다는 것을 단적으로 보여주고 있다.

고성군 국민체육센터 태양광발전장치

(출처:http://www.ngp.kr/nayaboard/board/view.php?boardname=profile&no=29&pa ge=2&cate=&s=&keyfield=&keyword=)

에너지를 우리의 삶과 조금도 떨어뜨려 생각할 수 없는 현재, 전 세계가 자국의 에너지 확보를 위해 무력시위까지 하고 있으며, 나아가 에너지 패권전쟁의 시대 에 돌입하게 되었음을 곳곳에서 볼 수 있다. 본 프로그램에서는 에너지 빈국에 속하는 우리나라가 학교에서 활용할 수 있는 신재생에너지 및 전기에너지에 초 점을 맞추고 있다. 프로그램에 참여하는 학생들은 신재생에너지의 종류 및 활용

(7)

3

할 수 있는 방법, 전기에너지 사용 현황을 나누고 정전이 된 상황을 극복하기 위해 학교의 전기에너지 생산 방법에 대한 아이디어를 생각해보고, 교과 지식인 전자기유도 개념을 활용하여 전기에너지를 생산하는 손발전기 키트를 제작해보 게 된다. 그리고 신재생에너지, 손발전기, LED모듈을 이용하여 에코그린학교를 설계하게 된다. 또한 에너지 사용이 어려운 지역에서 활용 가능한 적정기술을 소개하고 우리가 누리고 있는 문명 가운데 중요한 위치를 차지하고 있는 전기에 너지를 인지하고, 이를 절약할 수 있는 마음을 갖도록 안내하고자 한다.

2 교육 과정 목표

^{과 9134} 빛에너지, 열에너지, 전기 에너지, 소리 에너지, 신·재생 에너지 등 여러 형태의 에너지 종류와 특징을 진술할 수 있고, 인류의 미래에서 에너지의 중요한 역할을 설명할 수 있다.

^{과 9156} 자석을 이용하여 전류가 발생하는 현상을 정성으로 진술할 수 있다.

3 관련 단원

중학교 과학 – 2학년 Ⅵ. 일과 에너지 전환 2. 신·재생 에너지 중학교 과학 – 3학년 Ⅰ. 전기와 자기 6. 전자기 유도 현상과 이용

4 차시별 내용

(8)

⁴

5 학습 목표

내용 목표

・현재 사용 중인 에너지원의 문제점을 통해 신·재생 에너지의 필요성을 설명 할 수 있다.

・신·재생 에너지의 종류와 특징을 설명할 수 있다.

・자기장의 변화로 전류가 발생함과 이 원리를 이용한 장치를 설명할 수 있다.

・전자기 유도 현상을 이용한 사례를 말할 수 있다.

과정 목표

・다양한 적정 기술을 이용하여 창의적 에너지 활용 공간을 설계할 수 있다.

・결과물 작성을 위해 모둠 내에서 협력적으로 문제 해결을 경험할 수 있다.

・모둠별 설계한 에코그린학교의 특징을 충분히 표현하여 발표할 수 있다.

・신·재생 에너지만을 이용한 에코그린학교 설계를 창의적으로 고안할 수 있다.

・코일과 자석을 이용해 전류를 만들 수 있는 방법을 창의적으로 고안할 수 있다.

・자신이 제작한 에코그린학교에 적용된 신·재생 에너지 및 전기에너지 생성 방법을 다양하게 활용할 수 있는 방안을 제시할 수 있다.

6 STEAM 과목 요소

○ Science : 신·재생 에너지의 종류와 특징(에너지 전환) 알기 자기장의 변화로 인한 코일에서의 전류의 발생 알기

○ Technology/Engineering ：신·재생 에너지를 활용한 에코 그린 학교 설계하기 코일과 자석을 이용한 발전소 설계 및 조립하기

○ Arts：에너지 절감형 공간 배치하기

코일과 자석을 이용한 에코그린학교 조명 설계하기 ○ Mathematics：신·재생 에너지를 활용한 에너지 효율 계산하기

(9)

5 7 차시 개관

프로

그램 내가 만든 에코그린학교 학교

급 중학교 차시 총

6차시

교육 목표

가. 에너지를 주제로 중학교용 융합인재교육(STEAM) 프로그램을 통하여, 현재 인류가 갖고 있는 에너지 문제의 상황을 이해하고, 이를 해결하기 위해 다양한 관점으로 해석하 는 능력을 함양한다.

나. 학생 활동 중심으로 상황제시, 창의적 설계, 감성적 체험을 통하여 나와 내 주변이 맞이하게 될 문제를 적극적으로 해결해나가는 문제해결력과 자기주도적 학습능력을 향상 시킨다.

다. 지구가 커다란 하나의 유기적 시스템임을 이해하고, 에너지 문제를 해결하기 위한 공 동의 사고를 통해 협력하고, 협동하는 마인드를 함양하고, 그 과정에서 의사소통능력을 신장시킨다.

⁶

창의 적 설계

2차시

○ 문명과 에너지 소비량 관계

‧ 대체 에너지 개발이 왜 필요한지 세계 에 너지 소비량 증가의 측면에서 생각하기

○ 과제 발표하기

‧ 신·재생 에너지에 대한 과제 내용을 발표 하고 표에 정리하기

과학

기술‧가정 S,T,E,A,M

문제정 의하기

전문가 되기

3차시

○ 코일과 자석으로 전기를 만들 수 있을까?

‧ 코일 주변에 자석을 움직여 전기를 발생 시켜보기

○ 코일과 자석으로 LED에 불 켜기

‧ 코일과 자석을 이용하여 간단한 발전기 제작하기

○ 전자기 유도 현상 정리하기

과학

기술‧가정 S,T,E,A,M 전문가 되기

4차시

○ 우리 학교의 에너지 사용 실태 조사 ‧ 우리 학교의 장소와 시간에 따라 에너지

사용 실태 조사하기

○ 아이디어 내기

‧ 대체 가능한 에너지와 절약 방법 찾기

○ 아이디어 선정하고 구체화하기

과학

기술‧가정 S,T,E,A,M 아이디어 내기

5차시

○ 에코그린학교 설계도 제안하기

‧ 신재생에너지를 활용한 에코그린학교 제 안하기

○ 손발전기 체험하기

‧ 손발전기를 이용항 LED 모듈 불켜기

○ 손발전기, LED 모듈을 이용한 에코그린 학교 조명 설계하기

과학

기술‧가정 S,T,E,A,M 아이디어 내기

감성 적 체험

6차시

○ 에코그린학교 제작하기

‧ 에코그린학교 모형을 만들고 LED 모듈로 조명 장치하기

○ 에코그린학교 발표 및 심사하기

과학

기술‧가정 S,T,E,A

프로토 타입 제작, 피드백

(11)

7 8 차시별 활동 예시

학습

주제 내용

관련교과 학습내용

교과 영역 내용요소 활동예시

에너지 가 부족해

에너지 패권 전쟁 내 친구

인터뷰 관점서술문

작성

과학 신·재생

에너지 에너지

○ 에너지 패권 전쟁 영상을 시청하 고 에너지의 심각성을 이해하며 에 너지를 확보하기 위한 방법을 생각 해보자.

○ 갑작스런 정전으로 인해 어려움을 겪은 경험을 공감하고 인터뷰를 진행해보자.

○ 알아낸 정보를 정리하고 관점 서 술문을 작성해보자.

도덕

타인 존중과

태도

공감하며 인터뷰하기

에너지 의 재발견 신․재생 에너지!

문명과 에너지 소비량 관계 신·재생 에너지

발표

과학 신·재생 에너지

신·재생 에너지

○ 대체 에너지 개발이 왜 필요한지 세계 에너지 소비량 증가의 측면 에서 생각해보자.

○ 신·재생 에너지에 대해 조사해 온 내용을 발표하고 표에 정리해보 자.

○ 우리나라에 적합한 신·재생 에너 지에 대해 생각해보자.

기술‧

가정

에너지와 동력

일상생활 에너지

전자기 유도가 뭐지?

전기 만들기 간이발전기

만들기

과학

전자기유도 현상과

이용

전자기유도

○ 코일과 검류계를 직렬로 연결한 다음 코일 속에 자석의 N극을 가 까이 할 때, 넣은 후 가만히 있을 때, 멀리할 때 검류계 바늘을 관 찰해보자.

○ 코일, 자석, LED 등을 이용해 자 석의 왕복운동으로 전기를 만들 수 있는 방법을 생각해보자.

○ 전자기 유도 현상을 정리해보자.

기술‧

가정

에너지와 동력

일상생활 에너지

(12)

⁸

학습

주제 내용

9 9 모듈화 예시

차

시 프로그램

1 에너지가 부족해

2 에너지의 재발견, 신•재생에너지!

3 전자기 유도가 뭐지?

4 나도 에너지

메이커!

5

전자기 유도를 활용한 에코그린학교

설계하기

6 내가 만든

에코그린학교 차

시 프로그램

3

설계하기

4 내가 만든

시 프로그램 1

2 나도 에너지 메이커!

3 내가 만든

시 프로그램 2

3

설계하기

차

시 프로그램 1

2 나도 에너지 메이커!

차

시 프로그램 2

2

설계하기

에너지 부족 문제에 관하여 스토리텔링 방 식을 활용, 하나의 이 야기 속에서 자연스럽 게 에너지, 전자기 유 도, 신·재생 에너지 등 핵심 개념들을 탐구하 고 학습할 수 있다.

중단원 핵심 요소인 에너지, 전자기 유도, 신·재생 에너지에 대해 효율적으로 탐구하고 학습할 수 있다.

1번 모듈은 신·재생 에너지에 대해 탐구하 고 에너지 절감형 학 교를 직접 설계할 수 있는 활동을, 2번 모 듈은 이러한 에너지의 부족 문제를 해결하기 위해 전자기 유도 현 상을 이용한 전기에너 지를 만들어보고 이를 활용한 에코그린학교 를 제작할 수 있다.

학사 일정 및 여건에 따라 1번 모듈을 통해 신·재생 에너지에 대한 탐구를, 2번 모듈을 통해 전자기 유도 현 상을 이용한 전기에너지 생산의 개념을 탐구하 고 학습 할 수 있다.

(14)

¹⁰

10 평가 계획

▢ 교사 평가 계획

평가 영역

평가

항목 우수(A) 보통(B) 미흡(C)

창의 적 설계

집중과 끈기

과제에 대한 집중력이 좋으며 과제를 끈기 있게

해결함

과제에 대한 집중력은 있으나

끈기가 부족함

과제에 대한 집중력과 끈기가

부족함

문제 해결 과정

문제해결과정과 설계가 창의적임

문제를 해결하는 과정의 창의성이

부족함

문제를 해결하지 못함

산출물 설계

설계에 과학과 수학, 예술의 융합적 사고가 잘

나타남

설계에 과학, 수학, 예술의 융합적 사고가 부분적으로

나타남

설계에 과학과 수학, 예술의 융합적 사고가 나타나지 않음

감성 적 체험

호기심 적극적 인 태도

성취감

호기심을 가지고 적극적으로 참여,

활동을 통해 성취감을 느낌

호기심과 적극성, 활동에서의 성취감이 약함

활동 전반적으로 호기심, 적극성, 성취감이 미흡함

배려심 비판적

태도

서로를 배려하며 타인의 의견을 경청하고 비판적 수용 태도를 지님

서로를 배려하며 타인의 의견을 경청하고 비판적 수용 태도가 약함

서로를 배려하며 타인의 의견을 경청하고 비판적 수용태도가 미흡함

총 평

(15)

11 ▢ 평가기록지

평가 영역

이름

창의적 설계 감성적 체험

집중과 총평 끈기

문제해결 과정

산출물 설계

호기심과 자신감

배려심과 비판적

태도

▢

학생 자기/동료 평가 계획

평가 방법

평가

영역 평가기준 평 가

상 중 하

자기 평가

창의적 설계

에코그린학교에 적용한 대체 에너지가 실용가능한가?

에코그린학교의 에너지 절약 방법이 실용가능한가?

코일과 자석을 활용한 발전기 아이디어가 창의적인가?

LED를 더 밝게 할 수 있는 방법이 창의적인가?

감성적

체험 여러 가지 학습적 요소를 생각하기 위해 노력하였는가?

동료 평가

창의적 설계

제작된 발전기를 실제 활용하는 방법이 창의적인가?

제안한 제품의 아이디어가 창의적인가?

감성적 체험

문제 상황에 부합되는 제품인가?

모둠별로 역할 분담 및 협동이 잘 이루어졌는가?

(16)

¹²

11 커리어 패스

직업

분류 직업명 관련학과 역할

에너 지 관련

신재생 에너지 안전기술

연구원

화학공학과 화공과 정밀화학과 고분자공학과

수소 이용 안전 기술, 연료전지 이용 안전 기술, DME 이용 안전 기술, 메탄하이드레 이트 이용 안전 기술 등 신생에너지 안전 기술을 연구·개발한다. 매립지가스 등 재생 에너지 관련 안전기술을 연구·개발한다.

에너지 공학 기술자

환경공학과 토목공학과 화학공학과

환경학과

에너지공학기술자는 에너지사업을 위한 기 술상의 조건을 분석하며 이에 필요한 시스 템, 장비를 설계, 계획, 조직화한다. 석유 및 가스 보유지 산출량을 파악하고 개선된 생산방법을 적용하기 위한 분석을 수행한 다.

환경관련 장치 조작원

환경공학과 화학공학과 토목공학과 생물학과

다양한 공학원리를 활용하여 대기환경, 수 질환경, 폐기물환경, 토양환경, 해양환경, 작업장환경, 생태계 등 환경문제를 해결하 기 위한 다양한 시험·분석·연구를 수행한 다.

냉난방 관련설비

조작원

건축설비학과

냉난방 시스템 혹은 공조시스템을 건물 혹 은 공장 내에 설치·유지·보수하고, 진단·수 리한다.

화학공학 기술자

화학공학과 화공과 정밀화학과 고분자공학과

주요 분야에 따라 천연자원으로부터 생활 에 필요한 각종 화학제품을 만드는 화학공 정을 연구하거나 이에 필요한 장비를 설계 하고 개발한다.

단열공 도제 교육 전문교육기관

열 또는 냉기의 손실을 방지하기 위하여 건축구조물의 내·외벽, 보일러, 파이프, 냉 동기계 장치 등에 코르크, 석면, 유리섬유 또는 기타 단열 재료를 감싸고, 벽, 천장, 격벽 사이에 단열재를 설치하는 일을 한 다.

(17)

13

직업

분류 직업명 관련학과 역할

전기 관련

전기산업 기사

전기·전자 공학 관련 학과

전기산업기사는 주로 전기기계기구의 설계, 제작, 관리 등과 전기설비를 구성하는 모든 기자재의 규격, 용량 등을 산정하기 위한 계 산 및 시방서 작성, 점검, 시험작동, 운용관 리 등에 있어 전문적인 역할과 전기안전관리 담당자로서의 업무를 수행한다.

전기응용 기술사

전기공학과 전기전자

공학과 제어계측

공학과 전기설비과

전기응용에 관한 고도의 전문지식을 가지고 풍부한 실무경험에 입각하여 직류기, 교류 기, 변압기, 전력변환장치, 전기응용기기 등 에 대한 진단 및 시험을 행하며, 전기기기 및 설비의 설치·시공에 관한 공사지도 및 감 독 등의 업무를 수행한다.

전기 및 전자설비

조작원

전문대학의 전기·전자

공학 관련 학과

전기를 공급하고 유지하는 데 필요한 직·간 접 설비를 운영하고 관리한다. 전기안전 분 야에 관한 고도의 전문지식과 실무경험을 바 탕으로 계획, 연구, 설계, 분석, 시험, 운영, 시공, 평가업무를 수행한다.

전기공학 기술자

전기공학과 전기전자

공학과 제어계측

공학과 전기설비과

고품질 전기의 생산과 수송, 소비에 필요한 설비, 장비, 부품 등을 연구·개발·설치·운용 하며, 각종 전기설비를 설계하고 시공·감리·

유지·보수한다. 전기모터, 레이더 및 운항시 스템, 통신시스템, 발전 장비와 같은 전기 장비의 제조를 위한 설계·개발·감리를 담당 하며 자동차나 비행기의 전기시스템을 설계 한다.

정보시스템 운영자

컴퓨터 공학과 전자공학과

정보통신 학과

시스템 전체가 정상적으로 운영되도록 관리 하고 장애요인을 처리한다. 컴퓨터시스템이 정상적으로 운영되고 있는지를 모니터링하며 각종 자료의 손실을 막기 위해 정기적으로 데이터 백업과 예방점검을 수행한다.

(18)

(19)

Ⅱ. 차시별 교수학습자료

(20)

(21)

1차시

에너지가 부족해

(22)

(23)

19

주제 에너지가 부족해 과목 과학 수업차시 1 / 6

단원 중학교 과학 – 2학년 – 일과 에너지 전환 중학교 과학 – 3학년 - 전기와 자기

성취기준

과9134. 빛에너지, 열에너지, 전기 에너지, 소리 에너지, 신재생 에너지 등 여러 형태의 에너지 종류와 특징을 진술할 수 있고, 인류의 미래에서 에너지의 중요 한 역할을 설명할 수 있다.

STEAM 상황 제시

디자인사고 공감하기, 문제 정의하기

학습목표 • 현재 에너지 부족 심각성을 이해하고, 이를 설명할 수 있다.

• 에너지가 부족한 상황을 해결하기 위한 방법을 설명할 수 있다.

학습과정 교수 ‧ 학습 활동 학습자료

도입 (5분)



▢ 민수의 일기

- 민수의 일기를 함께 확인하고, 이와 연관지어 이번 시간에 해야 할 일과 학습 목표를 확인한다.

활동 자료

학습활동 (35)



▢ 활동 1 - 동영상 시청. 세계의 에너지 패권전쟁 - 우리나라의 에너지 상황을 생각해본다.



▢ 활동 2 - 인터뷰 하기

- 모둠별로 정전 또는 전기 부족으로 인해 곤란했던 경험이 있는 친구를 대상으로 인터뷰를 진행한다.

- 인터뷰한 내용을 정리하고 분류한다.



▢ 활동 3 - 관점 서술문 작성하기

- 정전 사태를 해결하기 위한 관점서술문을 작성해본다.

영상 자료 활동 자료

마무리 (5분)

▢ 모둠별로 활동 내용을 정리한다.

▢ 다음 활동 예고

- 에너지의 재발견, 신·재생 에너지 !

영상 자료

지도상의 유의점

▢ 학생들이 상황과 역할에 공감할 수 있도록 교사는 적절하게 개입하여 스토리를 이끈다.

(24)

²⁰

학 습 목 표

• 현재 에너지 부족 심각성을 이해하고, 이를 설명할 수 있다.

• 에너지가 부족한 상황을 해결하기 위한 방법을 설명할 수 있다.

▢ 민수의 일기

■ 민수의 일기를 읽고 교실 정전이 일어난 원인과 대책을 생각해보자.

제 목: 교실 정전

2015년 ⃝ 월 ⃝ 일 맑음

오늘 점심시간에 우리 반과 옆 반이 축구 시합을 했다. 우리는 열심히 뛴 덕에 옆 반을 이겼지만 뜨거운 여름 날씨에 땀이 비 오듯이 쏟아졌다. 5교시 시작 종소리에 우리는 씻지도 못하고 서둘러 교실로 뛰어갔고 교실 선풍기를 최대 풍속으로 틀어 놓았지만 더위가 좀처럼 가시지 않았다. 그런데 이게 어찌된 일인가. 갑자기 교실의 모든 선풍기가 정지해 버리고 형광등도 꺼지는 것이 아닌가.

헉! 정전이다. 하필 이렇게 더울 때 정전이 될게 뭐야!!

나는 열심히 부채질을 하면서 전기를 학교에서 만들어 쓰면 이 런 일이 없을 텐데 하는 생각을 해 보았다.

(25)

21 ▢ 활동 1 - 동영상 시청. 에너지 패권 전쟁

■ < 에너지 패권전쟁 > 동영상 중 일부를 시청하고, 에너지의 심각성을 이해해보자.

https://www.youtube.com/watch?v=xhRY_cCqEy0

‣ 우리나라는 에너지 강국인가? 그렇게 생각하는 이유는 무엇인가?

아니오,

우리나라에서 사용하는 대부분의 에너지는 수입에 의존하기 때문에

‣ 에너지를 풍족하게 사용하기 위한 방법은 무엇이 있을까?

절약을 통해 평소 에너지를 아껴쓰고, 불필요하게 소모되는 에너지를 찾아 효율적으로 사용할 수 있는 방법으로 전환한다.

자연에서 얻을 수 있는 에너지 기술 개발을 통해 에너지를 확보한다.

(26)

²²

▢ 활동 2 - 인터뷰 하기

■ 민수의 일기에 나온 학생들처럼 갑작스런 정전으로 인해 어려움을 겪은 경험이 있는 친구의 이야기를 인터뷰하자.

‣ 모둠별로 한 사람 씩 인터뷰 할 대상을 선정, 예시 내용을 활용하여 인터뷰 를 진행하자.

인터뷰 내용

<예시 질문>

1년에 정전이 일어난 횟수, 정전되었을 때 겪은 어려움과 곤란했던 일들, 평상시 전기 제품을 사용하는 정도, 전기 절약을 위해 했던 방법들 등

Sketch

메모

▢ 활동 3 - 관점 서술문 작성하기

■ 인터뷰를 통해 알아낸 내용을 바탕으로 정전이나 전기가 부족한 상황을 해결하기 위한 방법으로 관점서술문을 작성해보자.

연료가 부족한 우리나라 는(은)

여름철 전기에너지가 많이 부족하여 정전 사태가 일어나므로 하므로

대체 에너지를 생산 할 수 있는 방법이 필요하다.

(예시) 학원 수업이 많은 영수는

늦은 귀가로 인해 취침시간이 늦어서

다음날 아침 컨디션을 조절할 방법이 필요하다.

(27)

23 디자인 사고(Design Thinking)

▢ 디자인 사고란(Design Thinking)?

디자인 분야에서 시작된 혁신 프로세스와 사고 방법으로서 인간을 관찰하고 공 감하며 소비자 및 다양한 분야의 전문가들과 협업하여 정의하기 어려운 문제의 본 질을 이해하고 통합적 사고(확산적 사고와 수렴적 사고의 반복) 및 프로토타입과 테스트의 실패를 반복하여 최선의 답을 찾는 창의적 문제 해결 방법의 구체적 형 태이며 이를 교육과 경영의 전 범위에 도입하려는 패러다임이다.

▢ 디자인 사고의 단계

세상에는 크고 작은 여러 가지 문제들이 존재하지만 세상의 모든 사람들을 위한 해결책을 제시하는 것이 아니라, 특정한 대상을 위한 해결책을 제시한다. 왜냐하 면, 같은 문제를 가지고 있더라도 해결책이 똑같이 적용되지 않기 때문이다. 이 특 정한 대상을 사용자(User)라고 부른다. 디자인 사고를 적용하여 문제를 해결하는 단계는 다음과 같다.

1. 공감하기(Empathize)

공감한다는 것은 다른 사람에게 미안한 마음을 가지거나, 다른 사람과 비슷한 감 정을 느끼거나, 다름 사람을 동정하는 것이 아니다. 공감한다는 것은 자세히 관찰 보고, 관찰한 것에 대해 질문하고, 주의해서 경청함으로써 말이 필요 없을 정도의 유대감을 느끼며, 다른 사람이 느끼는 것을 동일하게 느끼는 것이다. 사용자와 (USER)와 공감을 잘하려면 어떻게 해야 할까?

적정기술의 선구자 폴 폴락은 “적정기술 제품을 만들기 전에 최소한 25명 이상 을 만나보라고 말했다. 즉, 사용자의 지식 배경과 수준, 환경 등을 파악하는 것이 중요하다. 이를 위해서는 사용자(USER)와 친밀감을 쌓은 후, 인터뷰하고 관찰해야 한다.

(28)

²⁴

<공감 인터뷰의 흐름>

그렇다면 어떻게 인터뷰하고 관찰해야 할까?

일단 현장에 가야 하고, 둘러보며 관찰하고, 궁금한 것을 물어보면 된다. 이 때 인터뷰와 관찰을 위해서 2인 1조로 팀을 구성하는 것이 좋다. 한 사람은 대상자와 인터뷰를 진행하며, 다른 한 사람은 사진을 찍고 보고 들은 것을 기록하는 역할을 한다. 장인과 수제자의 관계를 생각해보자. 수제자는 장인의 하나부터 열까지 세세 하게 기록하고 유심히 지켜보고 따라 한다. 사용자를 장인이라 생각하고 작은 것 하나도 놓치지 않도록 유심히 지켜보고 기록해야 한다.

(29)

25

<인터뷰 관찰팀 구성하기> <둘러보며 관찰하기>

인터뷰는 다른 사람의 머릿속을 관찰 하는 것으로써, 눈으로 보지 못한 것을 충 분히 확인하는 과정이다. 진행자와 기록자로서 인터뷰를 잘하는 방법을 참고해도 좋겠다.

진행자 TIP

1. 대화하라, 취조하지 말고

2. 스토리를 권장하라. (예/아니오 질문 금지)

3. 답변을 스스로 제시하지 말하라.(침묵 을 두려워하지 말자.)

4. 질문은 짧고, 중립적으로 5. 직접 보여달라고 요청하라.

6. 관찰하기 어려운 것에 대해서는 부조 화(inconsistency)를 관찰하라.

7. 특별하고 구체적인 실제 사례를 들어 라.

기록자 TIP

1. 축약하지 말고, 빠짐없이 기록하라.

2. 판단하지 말고, 빠짐없이 기록하라.

3. 팔이 아프더라도, 빠짐없이 기록하라.

한 문장이 너무 길지 않게 끊어서 쓰고, 비슷한 말을 계속 할 때, 반복되는 이야 기는 빼도 좋다.

2. 문제 정의(Define)

문제를 정의하는 것은 “뻔하지 않은 통찰”을 발견하는 것이다. 인터뷰와 공감하 기 과정을 통해 알기 어려웠던 것들을 발견하고 정리한다. 그리고 이러한 발견들을 분명하고 간결한 문장으로 표현하여 좀 더 쉽게 기억하고 남은 디자인 사고의 과 정 동안 필요할 때마다 다시 참조한다.

문제를 정의하기 위해서 인터뷰한 내용들을 분류하여 공감지도를 작성하는 것이 좋다. 인터뷰 내용을 분류하는 것은 사용자에 대한 정보를 더 구체적 알 수 있도록 도와주고, 한눈에 사용자의 정보를 파악할 수 있도록 해주며, 가시화된 정보들을 바탕으로 사용자의 새로운 정보를 도출 할 수도 있다.

(30)

²⁶

•말한 것(say)

•행동한 것(do)

•생각한 것(think)

•느낀 것(feel)

인터뷰 한 내용들에서 사용자가 말한 것, 행동한 것, 내가 생각 한 것, 느낀 것을 사분면 종이 에 붙여 정리한다.

그리고 인터뷰 결과 이해를 바탕으로 ‘관점 서술문’을 작성하는데, 관점 서술문 (Point of View Statement)은 인터뷰하는 사람들에게 배운 것, 그리고 우리가 풀 어야 하는 문제들에 대해 요약한 하나의 문장 혹은 문단을 말한다. 좋은 관점 서술 문을 작성하는 최선의 방법은 관점 서술문을 작성하는 인터뷰를 여러 번 실행함으 로써 다음의 질문들을 확인하는 것이다.

· 서술문이 공감과 이해를 표현하는가?

· 뻔하지 않은 통찰을 보여주는가?

· 다음 디자인 작업에 대한 방향성을 제공하는가?

· 분명하고 간결한가?

■ 관점 서술문 작성 방법 ■ 는

하므로

할 수 있는 방법이 필요하다.

(관점 서술문 예시문)

◎ 신입사원인 철수는

수줍음을 많이 타기 때문에

새로운 고객에게 자신을 당당하게 소개할 수 있는 방법이 필요하다.

◎ 직장여성인 영이는

일터에서 매우 바쁘기 때문에

아들의 방과 후 활동 4개를 모두 기억할 수 있는 방법이 필요하다.

(31)

27

3. 아이디어 내기(Ideate)

사용자와 공감하며 그들이 가진 문제들을 발견하고, 사용자가 필요로 하는 것이 무엇인지 요약하는 관점 서술문을 작성하는 과정을 거친 후, 이러한 문제들을 해결 할 아이디어를 생각해내는 흥미로운 작업을 시작하는 단계이다.

브레인스토밍은 특정한 문제나 주제에 대해 머릿속에 있는 모든 생각이나 아이 디어를 가능한 한 많이 떠올려 적도록 하는 아이디어 발산법이다. 다른 사람들과 아이디어를 나누고 발전시키는 과정을 통해서, 그룹의 생각을 모으기 위해 사용된 다. 브레인스토밍을 활용하면 짧은 시간 안에 다양한 팀원들의 아이디어를 많이 끌 어낼 수 있다. 또한 자신의 의견을 적어서 내기 때문에 발언의 공포를 없앨 수 있다.

* 어떻게 브레인스토밍 할까? * 1. 마커와 POST-IT을 준비한다.

2. 주제를 명확히 공유한다.

3. 브레인스토밍의 7가지 규칙을 지 키며 아이디어를 적는다. 하나의 POST-IT에 하나의 아이디어를 적는 다. 이 때, 모두가 볼 수 있는 깔끔 하고 큰 글씨로 적는다.

4. 수집된 아이디어를 관련이 있는 것들끼리 재배치한다.

5. 개인적으로 마음에 드는 아이디어 를 3개 정도 표시한다. 팀원으로서 프로토타입 제작을 위해 필요한 아 이디어를 고른다.

브레인 스토밍의 7가지 규칙 1. 어떤 아이디어도 무시하지 마라;

즉각적인 판단을 유보하라.

2. 60분 내에 100개 이상의 아이디어 를 내라; 양을 추구하라.

3. 시각화하여 설명하라.; 벽에 걸린 커다란 POST-IT위에 다양한 컬러 펜으로 써라 .

4. 주제에 집중하라; 항상 목적을 의식 하며 회의하라.

5. 한 번에 한가지씩만 말하라; 방해하 지 말고 무시하지 말고 무례하지 말 라.

6. 엉뚱한 아이디어를 격려하라; 엉뚱 한 아이디어는 해결책으로 가는 열 쇠가 될 수 있다.

7. 다른 아이디어에 편승하라; ‘그러나’

는 없다. ‘그리고’를 활용하라.

(32)

²⁸

4. 시제품 만들기(Prototype)

시제품은 모델이 아니며 완벽할 필요도 없다. 시제품은 상호작용할 수 있는 어떤 것이며, 사용자에게 경험을 제공할 수 있는 어떤 것이다.

ERRC는 핵심 혁신가치를 찾기 위해서 사용한다. 현재 상황에서 없애야 할 것 (Eliminate), 줄여야 할 것 (Reduce), 키워야 할 것 (Raise), 만들어내야 할 것 (Create)을 파악하고, 이를 이용해 알맞은 핵심 혁신가치 (Value Innovation)를 찾아낸다. 비용은 절감하되, 최대의 편익과 가치를 창출할 수 있는 프로토타입을 만들기 위해서는 핵심 혁신 가치를 찾아내는 과정이 꼭 필요하다. 이 때, ERRC는 효과적으로 사용될 수 있다.

문제에 필요한 특정한 제약조건을 주고 아이디어를 발산하며 프로토타입 제작 을 하도록 한다. 프로토타입을 제작함에 있어 주어질 수 있는 다양한 조건은 생각 을 제약하는 것이 아니라 오히려 디자이너가 창의적인 잠재력을 이끌어 내는 데 도움을 준다. 또 이러한 조건이 주어질 때 프로토타입에 대한 디자이너의 이해도가 높아진다.

■ 조건의 제약 방법 예시 ■

1. 생각의 발산: 브레인 스토밍을 하거나 마인드맵을 설계하는 동안 일정한 조건을 부여할 수 있다. (예: 1인당 아이디어 30개씩)

2. 시제품: 초기단계에서 임시적으로 제한조건을 부가할 수 있다. (예 : 마시 멜로우 1개와 스파게티 면 20개만을 이용하여 탑을 쌓기)

3. 시간: 임의의 데드라인을 설정하는 것이 실행력을 높이는데 도움이 된다.

(33)

29

변수를 정리하는 것은 프로토타입을 제작할 때, 사용자에게 시험해 볼 때, 피드 백을 받을 때, 프로토타입을 이해하는 데 도움을 준다.

* 프로토타입을 만들 때 : 변수를 정리하다 보면, 내가 어떤 프로토 타입을 만들 고자 하는지 이해하기 쉽다. 그냥 만들 때보다 내가 만들고자 하는 해결책을 더 깊게 이해하게 도와준다.

* 사용자에게 시험해 볼 때 : 테스트 해볼 때 복잡한 프로토타입을 가지고 어리 둥절해 하면서 시험하는 것 보다 에너지가 덜 든다.

* 피드백을 받을 때 : 하나의 프로토타입을 받아들고, 비교군 없이 그냥 평가하 는 것 보다 구체적인 변수에 대해 다른 프로토타입과 비교하면서 하는 피드백 이 훨씬 양질의, 자세한 유용한 정보가 된다.

5. 테스트 하기(Test)

테스트는 피드백(feed back)하기이다. 사용자들로부터는 해결책에 대한 개념, 그 리고 동료들로부터는 디자인에 대해 피드백을 받을 수 있다. 열린 피드백은 발전을 위해서 필수적이다. 피드백은 1인칭 문장으로 하는 것이 좋다.

■ 피드백 하는 방법 ■

ü 간단한 구조로 한다. 간단한 구조가 체계적인 피드백에 도움이 된다.

ü “ ___가 좋았다.”, “ ___하면 좋겠다.”, “ 만약 ____라면” 등의 말을 사용해 서 피드백 의견을 낸다.

ü이런 방식으로 의견을 모으고, 추후에 팀의 의사결정에서 이를 반영한다.

앞서 질문에서 나왔던 피드백들을 다음과 같이 한눈에 볼 수 있게 정리한다.

￭ 출처

홍성욱, 청소년 적정기술 프로젝트 인간중심의 문제 해결자 되는 법

(34)

(35)

2차시

에너지의 재발견,

신·재생 에너지 !

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33

주제 에너지의 재발견,

신·재생 에너지 ! 과목 과학 수업차시 2 / 6 단원 중학교 과학 – 2학년 – 일과 에너지 전환

중학교 과학 – 3학년 - 전기와 자기

성취기준

과9134. 빛에너지, 열에너지, 전기 에너지, 소리 에너지, 신재생 에너지 등 여러 형태의 에너지 종류와 특징을 진술할 수 있고, 인류의 미래에서 에너지의 중요 한 역할을 설명할 수 있다.

STEAM 창의적 설계

디자인사고 문제 정의하기, 전문가 되기

학습목표

• 현재 사용 중인 에너지원의 문제점을 통해 신·재생 에너지의 필요성을 설명 할 수 있다.

• 신·재생 에너지의 종류와 특징을 설명할 수 있다.

도입 (5분)



▢ 에코그린학교를 설계하라고?

- ○○ 중학교 2학년 수행 평가인 자유탐구의 주제로 에코그린학교를 설계하기 위해 해결해야 할 과제가 무엇인지 확인한다.

활동 자료

학습활동 (35)



▢ 활동 1 - 문명과 에너지 소비량

- 화석 연료의 대체 에너지 개발이 왜 필요한지 세계 에너지 소비량 증가의 측면에서 생각해본다.

- 석유를 대체할 에너지가 갖춰야할 조건이 무엇인 지 토의한다.



▢ 활동 2 - 과제 발표하기 - 신·재생 에너지가 뭐지?

- 신·재생 에너지에 대한 과제 내용을 발표한다.

- 모둠별 발표한 내용을 표에 정리한다.

활동 자료 영상 자료

마무리 (5분)

▢ 모둠별로 활동 내용을 정리한다.

▢ 다음 활동 예고 - 전자기 유도가 뭐지?

영상 자료

▢ 학생들이 조사한 내용을 발표하고 질의 응답할 수 있도록 교사는 적절하게 개입하여 수업을 이끈다.

(38)

³⁴

학 습 목 표

• 현재 사용 중인 에너지원의 문제점을 통해 신·재생 에너지의 필요성을 설명할 수 있다.

• 신·재생 에너지의 종류와 특징을 설명할 수 있다.

▢ 에코그린학교를 설계하라고?

■ 다음은 ○○ 중학교 2학년 수행평가인 자유탐구 주제이다. 만약 여러분이

○○ 중학교 2학년 학생이라면, 다음 조건을 만족시키는 에코그린학교를 모둠별로 어떻게 설계해야할지 생각해보자.

[○○ 중학교 2학년 자유탐구 주제]

학생들의 주된 생활 근거지인 학교는 많은 에너지를 소비하는 장소이다. 이러한 에너지를 우리가 절약하여 사용하려는 태도도 중요하지만 그보다 학교 자체를 에너지 절감형 건물로 설계하여 짓는다면 에너지 절약에 더욱 효과적일 것이다.

아래에 제시한 조건을 읽고 환경을 생각하여 기존 화석 연료를 사용하지 않는 순수 신․ 재생에너지만을 사용하는 에코그린학교를 설계하시오.

<에코그린학교 설계 조건>

1. 신․ 재생에너지 2가지 이상을 제시할 것

2. 에너지를 절약하는 방법 2가지 이상을 제시할 것

(39)

35 ▢ 활동 1 - 문명과 에너지 소비량

■ 위의 자유탐구의 에코그린학교를 설계하기 위하여 다음 에너지 소비량에 대한 글을 읽고 물음에 답해보자.

2035년까지 세계 에너지 소비량 크게 증가

미국 에너지 정보청의 국제 에너지 전망 보고서에 따르면 중국과 인도의 경제 성장으로 에너지 수요가 크게 늘면서 오는 2035년 세계 에너지 소비 량이 2008년 대비 53 % 증가할 것이라고 한다.

2008년과 2035년 사이 석탄 수요와 액체 연료인 석유 수요는 하루 2690만 배럴씩 늘어날 것으로 예상했다. 또한, 2035년까지 에너지 관련 이산화 탄소 배출은 432억 메트릭톤으로 2008년보다 43 % 늘어날 것으로 예상했다. 배출 증가의 배경으로 개발도상국의 에너지 소비 확대를 꼽았다.

보고서는 에너지 소비량이 증가함에 따라 향후 25년간 재생 에너지가 가장 빠르게 성장하는 에너지 자원이 될 것으로 예상했다. 재생 에너지 수요 비중은 2008년 총 에너지 자원 중 10 %에서 2035년 15 %로 늘어 연간 2.8 % 성장할 것으로 봤다.

▲ 세계 에너지 소비량(× 10²⁷J) ▲ 세계 화석 연료 소비량(× 10²⁷J)

￭ 출처: 미국에너지정보청

(40)

³⁶

‣ 우리나라는 에너지 강국인가? 그렇게 생각하는 이유는 무엇인가?

아니오,

우리나라에서 사용하는 대부분의 에너지는 수입에 의존하기 때문에

‣ 에너지를 풍족하게 사용하기 위한 방법은 무엇이 있을까?

절약을 통해 평소 에너지를 아껴쓰고, 불필요하게 소모되는 에너지를 찾아 효율적으로 사용할 수 있는 방법으로 전환한다.

자연에서 얻을 수 있는 에너지 기술 개발을 통해 에너지를 확보한다.

▢ 활동 2 - 과제 발표하기 . 신·재생 에너지가 뭐지?

■ 신·재생 에너지에 대해 조사해온 내용을 모둠별로 발표하자.

■ 모둠별로 발표한 내용을 정리해보자.

[재생 에너지 종류]

태양열 에너지, 태양광 에너지, 바이오 에너지, 풍력 에너지, 수력 에너지, 지열 에너지, 폐기물 에너지, 해양 에너지,

[신 에너지 종류]

연료 전지, 수소 에너지, 석탄·액화 가스화

(41)

37

에너지원 신 · 재생

에너지의 종류 장 ․ 단점

물

수력, 해양

장 점 단 점 태양

태양열, 태양광 장 점 단 점 바람

풍력

장 점 단 점 지열

지열

장 점 단 점 생물

바이오

장 점 단 점

신에너지 수소, 연료 전지, 석탄·액화 가스화

장 점 단 점

(42)

³⁸

신 · 재생 에너지 소개

▢ 에너지원: 태양

(43)

39

▢ 에너지원: 바람

풍력발전은 바람이 가진 운동에너지를 이용하여 전기에너지를 생산하는 시스템이다.

즉 에너지 변환과정을 통해 전력을 생산하며 생산된 전력은 가정용, 공업용 등으로 자 체 소모하거나 한국전력에 역송전하여 전기를 판매할 수 있다. 특히 우리나라는 해안선 이 길어 풍력 발전을 하기에 유리한 조건을 가지고 있다.

▢ 에너지원: 땅

(44)

⁴⁰

▢ 에너지원: 물

(45)

41

▢ 에너지원: 수소, 산소

▢ 에너지원: 식물, 동물

쓰레기매립지에서 발생하여 환경오염의 원인이 되기도 하는 매립지 가스(LFG:

Landfill Gas)를 원료로 하여 발전 설비를 가동하고 전력을 생산하는 과정을 통하여 매립 지 주변의 환경오염(메탄가스 대기방출)을 저감하고, 폐기물을 자원으로 재활용할 수 있다.

(46)

⁴²

▢ 에너지원: 폐기물

폐기물 재생에너지란 사업장 또는 가정에서 발생하는 가연성 폐기물 중 에너지 함량 이 높은 폐기물을 열분해를 통한 오일화 기술, 성형고체 연료의 제조기술, 가스화에 의한 가연성 가스제조기술, 소각에 의한 열회수 기술 등으로 가공 처리하여 고체․액체 연료, 가스연료, 폐열 등으로 생산하고 이를 산업 생산 활동에 필용한 에너지로 이용 할 수 있도록 하는 것이다.

- 소각로

산업폐기물 소각 처리 - 보일러

보일러에서 냉각 시 스팀 발생 - 스팀공급 배관

스팀 공급(열원 온도 100℃ - 120℃) - 증발농축시설

스팀을 이용하여 폐수 증발 - 방지시설

증발 농축 시 발생된 악취 제거

￭ 출처

한국에너지공단/신·재생에너지센터/신·재생에너지소개:

http://www.knrec.or.kr/knrec

(47)

3차시

전자기 유도가 뭐지?

(48)

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45

주제 전자기 유도가 뭐지? 과목 과학 수업차시 3 / 6 단원 중학교 과학 – 3학년 - 전기와 자기

성취기준 과9156. 자석을 이용하여 전류가 발생하는 현상을 정성으로 설명할 수 있다.

STEAM 창의적 설계 디자인사고 전문가 되기

학습목표 • 자기장의 변화로 전류가 발생함을 설명할 수 있다.

• 전자기 유도 현상을 이용한 사례를 말할 수 있다.

도입 (5분)



▢ 놀이공원의 자이로드롭

- 유튜브에서 놀이공원의 자이로드롭 동영상을 시청 하고 어떻게 쉽게 정지할 수 있는지 이야기를 나누고, 이번 시간에 해야 할 일과 학습 목표를 확인한다.

활동 자료

학습활동 (35)



▢ 활동 1 - 코일과 자석으로 전기를 만들 수 있을까?

- 코일에 자석을 가까이 또는 멀리 움직이며 발생하는 전류를 확인해본다.



▢ 활동 2 - 코일과 자석으로 LED에 불 켜기

- 자석, 코일, LED를 이용하여 손발전기를 제작해본다.

자석 코일 LED 활동 자료

마무리 (5분)

▢ 활동 3 - 전자기 유도 현상 정리하기 - 전자기 유도 현상을 이용한 사례를 정리한다.

▢ 다음 활동 예고 - 나도 에너지 메이커

활동 자료

▢ 학생들이 전자기 유도 현상을 이해할 수 있도록 교사는 적절하게 체험과 자료를 활용하여 안내한다.

(50)

⁴⁶

학 습 목 표

• 자기장의 변화로 전류가 발생함을 설명할 수 있다.

• 전자기 유도 현상을 이용한 사례를 말할 수 있다.

▢ 활동 1 - 코일과 자석으로 전기를 만들 수 있을까?

■ 준비물: 막대자석, 코일, 집게 달린 전선, 검류계

■ 코일과 검류계를 직렬로 연결한 다음 코일 속에 자석의 N극을 가까이 할 때, 넣은 후 가만히 있을 때, 멀리할 때 검류계 바늘을 관찰해 보자.

‣ 검류계 바늘이 움직이는 방향은 각각 어떠한가?

N극을 가까이 할 때와 멀리 할 때 검류계 바늘은 반대로 움직인다.

자석을 넣어 가만히 있는 경우 검류계 바늘은 움직이지 않는다.

■ 자석을 빠르게 또는 느리게 움직여 보자.

‣ 검류계 바늘은 어떻게 움직이는가?

자석을 빠르게 움직이면 검류계 바늘의 움직이는 폭이 커지고, 자석을 느리게 움직이면 검류계 바늘의 움직이는 폭이 작아진다.

■ 자석의 극을 바꾸어 위의 첫 번째 과정을 반복해 보자.

‣ 검류계 바늘은 어떻게 움직이는가?

위의 탐구와 반대 방향으로 검류계 바늘이 움직인다.

(51)

47 ▢ 활동 2 - 코일과 자석으로 LED에 불 켜기

■ 코일, 자석, LED, 투명관을 이용해 전기가 발생되는 현상을 체험해보고, 어떻게 하면 전기에너지를 많이 생산할 수 있을지 생각해보자.

■ 코일과 자석을 이용하여 간단한 발전기를 만들어보자.

준비물: 투명찌통, 찌통마개, 네오디움 자석, 에나멜선, LED, 고무링, 사포

■ 투명찌통에 고무링을 약 3 cm 간격으로 끼운다.

■ 에나멜선을 양 끝 5 cm 정도를 남기고 고무링 사이에 300 회를 감는다.

■ 에나멜선의 양 끝을 사포를 이용하여 코팅된 부분을 제거한다.

(52)

⁴⁸

■ LED의 다리를 180도로 편 후, 에나멜선 양 끝을 감는다.

■ 자석을 찌통 안에 넣은 후, 찌통마개를 이용하여 LED 다리를 고정시킨다.

■ 찌통 양 쪽을 잡고 흔들어보자. 무엇을 알 수 있는가?

찌통을 흔들면 자석이 움직이면서 LED가 켜진다.

흔들어주는 정도를 다르게 하면 LED가 켜지는 정도가 변화하는데 빠르게 흔들수록 LED가 잘 켜진다.

목차

목차

Ⅰ. 프로그램 개관

1. 주제개요 ··· 2

2. 교육과정목표 ··· 3

3. 관련 단원 ··· 3

4. 차시별 내용 ··· 3

5. 학습 목표 ··· 4

6. STEAM 과목 요소 ··· 4

7. 차시 개관 ··· 5

8. 차시별 활동 예시 ··· 7

9. 모듈화 예시 ··· 9

10. 평가 계획 ··· 10

11. 커리어 패스 ··· 12

Ⅱ. 차시별 교수학습자료

Ⅰ. 프로그램 개관

2

내가 만든 에코그린학교 내가 만든 에코그린학교

1 주제 개요

3

2 교육 과정 목표

3 관련 단원

4 차시별 내용

4

5 학습 목표

6 STEAM 과목 요소

5

7 차시 개관

6

7

8 차시별 활동 예시

8

9

9 모듈화 예시

10

10 평가 계획

▢ 교사 평가 계획

11

▢ 평가기록지

학생 자기/동료 평가 계획

12

11 커리어 패스

13

Ⅱ. 차시별 교수학습자료

1차시

에너지가 부족해

19

20

▢ 민수의 일기

제 목: 교실 정전

21

▢ 활동 1 - 동영상 시청. 에너지 패권 전쟁

22

▢ 활동 2 - 인터뷰 하기

▢ 활동 3 - 관점 서술문 작성하기

23 디자인 사고(Design Thinking)

24

25

26

27

28

29

2차시

에너지의 재발견,

신·재생 에너지 !

33

34

▢ 에코그린학교를 설계하라고?

35

▢ 활동 1 - 문명과 에너지 소비량

2035년까지 세계 에너지 소비량 크게 증가

36

▢ 활동 2 - 과제 발표하기 . 신·재생 에너지가 뭐지?

37

38

신 · 재생 에너지 소개

39

40

41

42

²

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