프로그램 명 태양광 풍차
주 제 나만의 태양광 풍차를 설계 및 제작
수업 목표 태양광 발전 원리를 이해하고, 태양광 풍차를 제작할 수 있다 권장 학년 / 시기 초등 5~6학년 / 1~2학기
총 수업시수 3차시
관련 교과 및 단원 5학년 과학 2-6. 전기 회로_전류, 6학년 과학 3. 에너지와 도구
차
시 소주제 주요 내용 관련
교과
1 태양에너지 알기
도입 ▣ 탁구공을 멀리 날리려면 어떻게 해야 할까?
과학 전개 국어
▣ 학습활동1
- 태양광 발전 원리를 이해하고, 실생활에서의 활용 부분에 대해 토의해보자
▣ 학습활동2
- 태양광 풍차의 날개 모양을 디자인해보자 - 디자인한 풍차의 치수를 설정해보자 정리 ▣ 태양광 풍차는 어떻게 작동되는 것일까?
2
태양광 풍 차 설계 및
제작
도입 ▣ 나만의 태양광 풍차를 만들 수 있을까?
과학 수학 미술 실과 전개 ▣ 학습활동1
- 유니맷과 조립설명서를 이용해 태양광 풍차를 제작해보자
정리 ▣ 학습활동1
- 태양광 풍차 제작을 중단하고 정리정돈을 한다.
도입 ▣ 태양광 풍차가 작동할 수 있을까?
태양광 풍차 (학교방문형)
▶ 실제적인 디자인 및 제작 활동을 통해 창의적인 마인드를 고취한다.
▶ 태양광 풍차 제작을 통해 신재생에너지에 대한 관심을 환기시킨다.
가. 주제 및 제작 의도
▶ S : 태양에너지, 전기에너지(태양광 발전 원리)
▶ T, E : 에너지 간 변환, 풍차 설계(나만의 태양광 풍차 설계 및 제작) ▶ A : 날개 디자인 (태양광풍차 디자인)
다. STEAM 과목 요소
상황제시(Co) : 오늘 만들 태양광 풍차를 이용해 탁구공 멀리 날리기 대회를 연다. 탁구공을 더 멀리 날리려면 태양광 풍차의 풍속이 높아져야 한다. 그렇다면, 풍속에 영향을 주는 것들은 무엇이 있을까?
태양광 풍차는 어떠한 원리에 의해 움직이는 것일까?
라. 차시별 STEAM 단계 요소
▣ 내용 목표
▶ 태양에너지 개념을 설명할 수 있다.
▶ 태양광 발전 원리를 설명할 수 있다.
▶ 실생활에서 태양에너지 활용 분야를 설명할 수 있다.
▶ 태양광 풍차 작동 원리를 말할 수 있다.
▶ 자신만의 풍차 날개 설계 의도에 대해 설명할 수 있다.
▶ 풍속에 영향을 주는 요인에 대해 말할 수 있다.
▣ 과정 목표
▶ 꾸미기 재료를 이용하여 풍차 날개를 디자인 할 수 있다.
▶ 풍속에 영향을 주는 요소에 대해 생각하고 탐구한다.
나. 학습 목표
▣ 1차시
▶ 창의적 설계(CD) : 태양광에너지란 무엇일까? 생각해보자
▶ 창의적 설계(CD) : 태양광 발전 원리를 알고, 실생활에서 어떻게 활용되는지 생각해 본다.
▶ 창의적 설계(CD) : 주어진 변인을 선택하여, 태양광 풍차 날개를 디자인한다.
▶ 감성적 체험(ET) : 태양광 풍차 날개를 발표하여, 비교해보자.
▣ 2차시
▶ 창의적 설계(CD) : 유니맷을 이용하여 설계한 풍차 날개를 절단한다.
▶ 창의적 설계(CD) : 조립설명서를 이용하여 태양광 풍차를 조립한다.
▣ 3차시
▶ 감성적 체험(ET) : 탁구공 멀리 날리기 대회를 통해 회전 속도에 어떠한 변인이 영향을 주는지 말해 보자.
마. 차시별 교육 총괄표
차시 주제 단계 시간(분) 학습 내용
1차시
태양광 에너지 알기 및 태양광 풍차 날개 디자인
도입 10 ▣ 탁구공을 멀리 날리려면 어떻게 해야 할까 - 풍속에 영향을 주는 요인에 대해 생각해본다.
전개 20
▣ 학습활동1
- 태양광 에너지 및 태양 전지에 대해 이해한다.
- 태양광 발전 원리를 이해하고, 실생활에서의 활용 부분에 대해 토의해보자.
▣ 학습활동2
- 주어진 변인을 선택 후, 개개인의 풍차 날개를 디자인 해보자.
정리 10 - 개개인이 디자인한 태양광 풍차 날개에 대해 발표 해보자.
2차시
태양광 풍차 제작
전개 35
▣ 학습활동1
- 유니맷을 이용하여 설계한 풍차 날개를 절단한다.
- 조립설명서를 이용해 태양광 풍차를 조립한다.
정리 5 - 서로의 태양광 풍차를 비교해보자.
3차시
태양광 풍차 테스트 및
비교
전개 30
▣ 학습활동1
- 적외선 전등 및 태양 아래에서 태양광 풍차를 테스트 해본다.
- 태양광 풍차가 작동이 안 될 경우, 원인을 찾고 보완 하도록 한다.
- 태양광 풍차가 작동이 될 경우 탁구공을 멀리 날려 본다.
정리 10 - 탐구활동을 통해 회전속도에 어떠한 변인이 영향을 주는지 말해보자.
바. 차시별 교수학습과정
태양광 풍차(학교 방문형)
일시 장소 대상 초등5~6 차시 1/3 수업자
주제 태양광 에너지의 효율적 이용을 위한 나만의 태양광 풍차 제작
학습 목표
▶ 태양광 에너지의 필요성에 대해 설명할 수 있다.
▶ 태양전지와 태양광 발전에 대해 알 수 있다.
▶ 풍차의 회전 속도를 고려한 나만의 날개를 디자인할 수 있다.
교육 과정
관련교과 STEAM 성취목표 STEAM 요소
과학, 미술 태양광 에너지 이해 및 풍차 날개 디자인 과학(S), 기술(T), 공학(E), 예술(A) 차시별 계획 총괄표
과정 소
주제 교수·학습 활동 STEAM
요소
학습 자료/
유의점
상황 제시 (10분)
태양광 에너지
알기 및 태양광
풍차 날개 디자인
MISSON 태양광풍차를 이용해 탁구공을 날려보자
TIP 풍속에 영향을 주는 요인에 대해 생각해 볼 수 있도록 유도한다.
S, T, A 워크북교재
창의적 설계 (20분)
학습활동1
- 태양광 에너지 및 태양 전지에 대해 이해한다.
- 태양광 발전 원리를 이해하고, 이 원리를 이용하여 실생활에서 어디에 사용할 수 있는지 생각해보자.
TIP 워크북을 활용하여 태양광 발전 원리에 대해 보다 쉽게 이해할 수 있도록 한다.
학습활동2
- 풍차 날개 회전 속도를 고려한 변인을 생각한 후, 개개인의 풍차 날개를 디자인해보자.
TIP 날개의 회전 속도가 빠르려면 어떻게 풍차 날개를 설계해야 할지 생각해 볼 수 있도록 지도한다.
S, T, A
워크북교재 합판 자
감성적 체험 (10분)
개개인이 디자인한 태양광 풍차 날개에 대해 발표해보도록 한다.
TIP 날개를 디자인하는 데 무엇을 고려하였는지에 대해 발표할 수 있도록 지도한다.
S, T, A 워크북교재
유의점 ▶ 개개인의 날개 디자인이 겹치지 않도록 지도한다.
오늘 만들 태양광 풍차를 이용해 탁구공 멀리 날리기 대회를 연다.
탁구공을 더 멀리 날리려면 태양광 풍차의 풍속이 높아져야 한다.
그렇다면, 풍속에 영향을 주는 것들은 무엇이 있을까 태양광 풍차는 어떠한 원리에 의해 움직이는 것일까?
일시 장소 대상 초등5~6 차시 2/3 수업자 주제 태양광 에너지의 효율적 이용을 위한 나만의 태양광 풍차 제작 학습
목표
▶ 유니맷을 이용하여 태양광 풍차 날개를 디자인에 맞게 절단한다.
▶ 조립 설명서를 이용하여 태양광 풍차를 조립할 수 있다.
교육 과정
관련교과 STEAM 성취목표 STEAM 요소
과학, 수학, 미술, 실과 유니맷(우드공작기계) 활용법 숙지 및 태양광 풍차 제작
과학(S), 기술(T), 공학(E), 예술(A), 차시별 계획 총괄표
과정 소
주제 교수·학습 활동 STEAM
요소
학습 자료/
유의점
창의적 설계
(35분) 태양광 풍차 제작
(CD)(ET) 학습활동1
- PPT와 동영상을 통해, 유니맷 활용법 및 안전교육을 실시한다.
- 유니맷을 이용해 태양광 풍차 날개를 디자인에 맞게 절단한다.
TIP 풍차를 안전하게 제작할 수 있도록 지도한다.
- 조립설명서를 이용해 태양광 풍차를 조립한다.
TIP 올바른 순서대로 조립할 수 있도록 지도한다.
S, T, E, A PPT 동영상 조립설명서 유니맷 합판 태양전지판 사포 목공용 딱 풀 모터 감성적
체험 (5분)
(CD) 실제로 태양광 풍차를 테스트 할 때, 어느 날개가 가장 빠르게 회전 할
지에 대해 서로의 태양광 풍차를 비교해 본다. S, E, A
지도 상의 유의점
▶ 유니맷을 이용한 실험으로 안전상 주의를 요한다.
▶ 정리정돈을 할 수 있도록 한다.
일시 장소 대상 초등5~6 차시 3/3 수업자 주제 태양광 에너지의 효율적 이용을 위한 나만의 태양광 풍차 제작 학습
목표
▶ 적외선 전등 및 태양 아래에서 태양광 풍차를 작동시킬 수 있다.
▶ 탁구공 멀리 날리기 대회를 통해 풍속에 영향을 주는 요인에 대해 생각할 수 있다.
교육 과정
관련교과 STEAM 성취목표 STEAM 요소
국어, 과학, 체육, 실과 제작한 태양광 풍차 테스트 후, 보완 태양광 풍차 회전 속도 비교
과학(S), 예술(A), 기술(T), 공학(E) 차시별 계획 총괄표
과정 소
주제 교수·학습 활동 STEAM
요소
학습 자료/
유의점
감성적 체험 (40분)
태양광 풍차 테스트
및 비교
(CD)(ET) 학습활동1
- 적외선 전등 및 태양 아래에서 태양광 풍차를 테스트해본다.
- 태양광 풍차가 작동이 안 될 경우, 원인을 찾고 보완한다.
TIP 원인이 무엇인지 조립 과정부터 되짚어보며 생각해 보게 한다.
- 서로 간 태양광 풍차의 회전 속도를 비교해 보기 위해 탁구공 멀리 날리기 대회을 진행한다.
S, T, E
적외선 전등 태양
(CD) 비교했을 때, 가장 빠르게 태양광 풍차가 작동한 날개의 모양과 선택 했던 변인에 대해서 말해보자.
TIP 태양광 풍차의 회전 속도가 어떠한 변인을 선택했을 때 가장 빠른지 정립 할 수 있도록 한다.
S, T, A 워크북
지도 상의 유의점
▶ 보완 작업을 할 시, 문제점을 파악할 수 있도록 지도한다.
사. 평가계획
아. 실험 중 안전 유의사항
평가 영역
평가 기준
평가 방법평가 방법
지식 태양광 발전 원리에 대해 설명할 수 있다.
기능 태양광 풍차 날개 모양을 디자인할 수 있다. 자기평가 기능 태양광 풍차를 완성할 수 있다.
태도 태양광 풍차 날개 설계 및 제작에 적극 참여한다.
결과평가
지식 날개 속도에 영향을 미치는 요인에 대해 말할 수 있다.
산출물 평가 기능 태양 아래에서 태양광 풍차가 잘 작동한다.
태도 태양광 풍차 설계 의도와 과정, 결과를 발표할 수 있다.
주의사항 실험 전 - 유니맷 활용법 및 안전교육을 실시한다.
결과평가
- 유니맷을 사용하지 않을 때는 off 버튼을 눌러준다.
- 유니맷을 사용할 때는 주변에 디지털 기계를 두지 않는다.
- 톱밥이 생기므로, 앞치마를 착용한다.
- 유니맷의 톱이 부러졌을 경우, 톱을 교체 한다.
실험 후 - 유니맷의 off 버튼을 눌러주고, 플러그를 뽑아둔다.
- 얼굴과 손을 씻어준다 ▶ 유니맷을 다루는 실험
MEMO
일 자 년 월 일 장 소
학 년 이 름
MISSON. 탁구공을 멀리 날려보자
▶ 우리가 만들려고 하는 태양광 풍차를 이용해 탁구공을 멀리 날려 보려고 한다.
▶ 날개를 디자인 하기전에 먼저 풍속에 영향을 미치는 요인에 대해 생각해보자.
태양광 전지 크기, 날개 두께, 날개 깃 개수, 날개 크기, 날개 구멍 위치
태양광 에너지! 알고 들어가기
태양광 에너지를 이용하려면 무엇이 필요할까?
추적식 태양광 발전 시스템
태양전지
건물일체형 태양광 발전 시스템
태양光
태양광 발전에 대해 알아봅시다.
태양광 에너지로 풍차 말고도, 무엇을 작동시킬 수 있을까?
( 태양 전지 ) 를 이용해서, 태양의 ( 빛 ) 에너지로부터 ( 전기 ) 에너지를 생산하는 것을 태양광 발전 이라고 합니다.
냉장고, 컴퓨터, 선풍기 등 전기에너지를 사용하는 제품들을 작동시킬 수
있습니다.
다음 사항 중 하나를 선택하여, 나만의 풍차 날개를 디자인 해보고 발표해보자.
날개깃 개수 : 1 , 2 , 3 , 4 , 5 , 6 합판 두께 : 2T, 3T, 4T
어떻게 디자인할 때, 풍차가 빠르게 돌아갈지 생각해보자.
나만의 태양광 풍차를 제작하고, 테스트 해보자.
탁구공 멀리 날리기 대회를 진행하고, 풍속에 영향을 미치는 요인에 대해 말해보자.
수업을 돌아보며...
적외선 전등 및 태양 아래에서 태양광 풍차가 잘 작동하는 지 확인 해보자. 풍차가 작동이 안 될 경우, 원인을 찾고 보완을 하도록 한다.
태양광 풍차는
날개깃 개수가 ( 적을수록 , 많을수록 ),
합판 두께는 ( 얇을수록 , 두꺼울수록 )
교사지도자료(읽어보기)
태양광 에너지
태양의 빛 에너지를 광전효과를 이용하여 전기에너지로 바꿔주는 태양전지를 이용한 에너지를 말한다.
태양광 에너지란?
1
태양전지(Solar cell, Photovoltaic cell) 2
장 점 단 점
· 에너지원이 청정·무제한
· 필요한 장소에서 필요량 발전 가능
· 유지보수가 용이, 무인화 가능
· 긴수명(20년 이상)
· 전력생산량이 지역별 일사량에 의존
· 에너지밀도가 낮아 큰 설치면적 필요
· 설치장소가 한정적, 시스템 비용이 고가
· 초기투자비와 발전단가 높음
햇빛을 받을 때, 빛 에너지를 직접 전기 에너지로 변환하는 반도체 소자를 말하지만 일반적인 표현으로 태양전지 셀, 태양전지 모듈, 태양전지 어레이(array) 등을 총칭하여 표현하기도 하고, 최근에는 태양광 발전전지(Photovoltaic cell)라는 용어를 더 많이 사용하기도 한다.
* 반도체(semiconductor)
물질을 전기 전도도에 따라 도체와 반도체, 부도체로 분류한다. 반도체는 순수상태에서는 부도체와 비슷한 특성 이지만 불순물 첨가로 인해 전기 전도도가 늘어나서 빛이나 열에너지에 의해 일시적으로 전기 전도성을 갖기도 한다.(실리콘, 게르마늄, 갈바비소 등)
태양전지 셀 모 듈 시스템
태양광 발전 원리(태양전지의 원리와 특성) 3
태양전지의 발전 원리는 아래 그림과 같이 반도체에 빛을 쏘이면, 전자와 정공이 발생하여 (+) 전극과 (-) 전극이 형성되고, 그 전극이 외부회로와 접속되어 있으면 전류가 흐르게 된다. 이것이 태양전지가 직접 빛을 전기로 변환시키는 기본 원리이다. 이 원리를 ‘반도체의 광전효과’라고 부른다.
* 광전효과(photovoltaic effect)
복사 에너지가 직접 전기 에너지로 변환되는 현상. 즉, 빛을 받아 기전력이 발생하는 현상으로 보통 반도체 접합
태양전지는 전지라고 이름이 붙어도 축전지(Battery)처럼 전기를 저장하지 못한다. 우리가 일반적으로
알고 있는 건전지나 납축전지와는 그 구조와 특성이 전혀 다른 제품이다. 건전지나 납축전지는 생산
된 전기를 저장하는 기구인데 비하여, 태양전지에는 전지를 저장하는 능력이 없고 빛이 있을 때 전기를
생산만 한다.
태양광 설치 사례 4
태양광 주택
사하라 사막의 태양광 시스템
압축 쓰레기통
태양광 헛간
태양광 가로등
태양광 유무선 핸드폰 충전기
유 니 맷
안전한 소형 공작기계로 톱, 나무선반, 샌딩, 드릴, 금속선반, 밀링 등 작업이 가능하며, 어린이들이나 초보자가 사용하기 쉽게 안전하게 설계되어, 움직이는 톱날에 손가락이 닿아도 비교적 다른 기계에 비해 안전하게 만들어진 기계
유니맷(우드공작기계)이란?
1
유니맷(우드공작기계) 사용법 2
· 유니맷을 일어서서 배꼽 앞을 향하게 놔둡니다.
· 가볍게 힘을 준 상태에서 톱날 가까이 양 옆을 잡고, 나무 합판을 흔들리지 않게 고정시켜 천천히 밀면 됩니다.
유니맷(우드공작기계) 사용 시 주의사항 3
· 유니맷을 사용하기 전 앞치마와 보호안경 등 보호 장비를 꼭 착용합니다.
· 유니맷을 사용하다가 작업을 멈추고 싶을 경우, 전원을 ON 상태에서 재료를 빼도록 합니다.
· 유니맷을 사용하지 않을 경우, 꼭 전원을 OFF 상태로 바꿔주도록 합니다.
· 유니맷은 안전한 톱이지만 기계이므로 사용할 때, 장난을 치지 않습니다.
교사지도자료(읽어보기)
