“이 보고서는 2018년도 정부의 재원으로

2018 융합인재교육(STEAM) 교사연구회 결과보고서

2018. 10. 30

명 덕 고 등 학 교

과 제 개 요

과제명 2018년 융합인재교육(STEAM) 교사연구회 운영

STEAM 프로그램

구분

프로그램명 과학탐구실험 (4)내가 살고 싶은 세상의 과학 STEAM 프로그램 학교급 고등학교 대상

학년(군) 1학년

중심과목 과학

중심과목 성취기준

영역

과학(신재생 에너지) 사회(자연환경과 인간생활)

연계과목

통합과학 탐구실험 통합사회

수학

연계과목 성취기준

영역

[고등학교 1학년] Ⅸ 발전과 신재생 에너지 [고등학교 1학년] Ⅲ 내가 살고 싶은 세상의 과학 [고등학교 1학년] Ⅱ 자연환경과 인간

[고등학교 1학년] 확률과 통계 연구기간 2018.4.19. ~ 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 명덕고등학교 과학 교사 한마음

공동연구원 명덕고등학교 과학 교사 홍준호

공동연구원 명덕고등학교 사회 교사 안종현

공동연구원 명덕고등학교 사회 교사 이희지

공동연구원 명덕고등학교 사회 교사 강홍모

공동연구원 명덕고등학교 수학 교사 주민규

2018년도 정부의 R&D 재원으로 한국과학창의재단의 지원을 받아

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

2018년 10월 30일

연구책임자 : 한 마 음 (인)

“이 보고서는 2018년도 정부의 재원으로

한국과학창의재단의 지원을 받아 수행된 성과물임 ”

목 차

1. 요약문

2. 서론

3. 연구 추진 내용 및 결과

가. 연구 진행 과정 ··· 2

나. 교수 학습 프로그램 개발 및 적용 ··· 3

다. 차시별 학생 평가기준 및 방법 ··· 4

라. 학교생활기록부 기재 방안 ··· 5

마. 학생 프로그램 만족도 조사 결과 ··· 6

4. 결론 및 제언

5. 참고 문헌

[부록]

부록2. 학생활동지 및 활동사진 ··· 16

부록3. 교사 자료 ··· 30

1. 요약문

주요 활동

▪ 친환경 에너지라는 주제에 대해 과학적, 사회적, 윤리적 관점에서 생각해 보기

▪ 친환경 에너지 개발의 긍정적 효과와 부정적 효과를 동시에 고민해 보기

▪ 친환경 에너지 정책에 대한 자신의 의견을 정리하고,

근거를 다양한 관점(수학적, 사회학적, 과학적, 윤리적 측면 등)에서 제시 할 수 있는 활동 수행

▪ 내가 살고 있는 고장을 지속 가능한 도시로 설계하면서 친환경 에너지가 실제 나의 삶에 적용되었을 때의 장・단점에 대해 고민하기

프로그램별 세부 목적

주제1 : 우리나라의 에너지 소비 구조 및 신재생 에너지 (1~2차시)

1) 우리나라의 에너지 소비 구조를 바탕으로 친환경 에너지 개발의 필요성 여부에 대해 판단해 보기

⇒ 사회적, 과학적, 윤리적 관점에 따라 필요성이 달라지는지 토론 2) 친환경 에너지에 대한 정책 제안서 작성

⇒ 효율성 측면에서 수학적 요소가 포함되도록 수업 설계

⇒ 사회적, 윤리적 측면에서의 필요성과 과학적 측면에서의 가능성과 효율 성을 바탕으로 제안이 이루어지도록 수업 진행

주제2 : 친환경 에너지 도시 설계하기 (3~4차시)

1) 지속 가능한 도시를 설계하기 위해 노력한 사례 제시

2) 친환경 에너지에 대한 지난 차시 자신의 의견에 변화가 있는지 판단, 있었다면 어떤 부분에서 견해가 변했는지 생각해 보기

3) 내가 살고 있는 도시를 지속 가능한 장소로 만들기 위해 적용할 수 있는 과학적 원리 및 노력에 대해 생각해 보기

4) 친환경 에너지를 활용하는 과정에서 기존의 나의 삶과 환경에 부정적으로 다가올 수 있는 요인이 있는지 생각해 보기

주제3 : 친환경 도시의 3차원 조형물 제작하기 (5~6차시)

1) 환경오염에 대한 영상, 친환경 에너지 정책이 환경에 미치는 영향에 대한 영상 소개

2) 나의 고장을 친환경적이고 지속 가능한 도시로 발전시키기 위한 구조물을 구획별로 기획하고 3차원으로 표현하기

⇒ 영상을 통해 환경오염을 최소화하기 위한 방법, 친환경 에너지를 위한 구조물이 오히려 환경오염을 유발할 수 있는 요인까지 최대한 고려해서 구조물을 배치할 수 있도록 함.

2. 서론

가. 연구의 필요성

환경오염과 화석연료의 고갈에 대한 문제 등으로 친환경 에너지에 대한 관심이 높아 지고 있으며, 각 교과에서도 친환경 에너지에 대한 수업이 진행되고 있음. 하지만 수많은 정보 속에서 친환경 에너지 개발을 다양한 관점에서 바라보고 비판적 사고를 할 수 있는 기회는 많지 않다고 판단하였고, 따라서 지속 가능한 발전을 위한 친환경 에너지 개발에 대한 자신의 의견을 정리하는 활동을 해보고자 연구를 시작하였음.

나. 연구의 목적

▫ 각 교과에서 실시되는 친환경 에너지에 대한 수업 내용을 연계하여 통합적 사고 능력을 키우고, 교과 간 융합을 통해 수업 간 연계성을 높이고자 함.

▫ 공통 주제를 다른 수업에서 적용하면서 다양한 관점에서 생각하고 토론할 수 있는 기회를 제공하고, 오랜 시간 깊게 고민하면서 지식정보처리 역량과 창의적 사고 역 량을 증진 시키고자 함.

다. 연구의 범위

▫ 본교 1학년 학생을 대상으로 수학, 통합과학, 통합사회 수업에 적용

▫ 총 6차시로 구성하여 차시별 상호 연관성 있도록 구성하여 수업 전・후 친환경 에너지에 개발에 대한 학생의 견해의 변화, 지식의 확장성 정도를 알아보고자 함.

3. 연구 추진 내용 및 결과 가 . 연구 진행 과정

수행내용 일 정

추 진 일 정

3월 4월 5월 6월 7월 8월 9월 10월 11월

연구착수 ○

STEAM 프로그램 연구 ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○

전국 워크숍 참석 ○

태도검사(사전) ○

중간보고서 제출 ○

STEAM 프로그램 적용 ○ ○ ○

태도검사(사후) ○

결과보고서 제출 ○

성과발표회 참석 ○

나 . 교수학습 프로그램 개발 및 적용

① 개요

STEAM 프로그램

구분

프로그램명 과학탐구실험 (4)내가 살고 싶은 세상의 과학 STEAM 프로그램

학교급 고등학교 대상 학년(군) 1학년

중심과목 과학 중심과목 성취기준 영역

과학(신재생 에너지) 사회(자연환경과 인간생활)

연계과목

통합과학 탐구실험 통합사회

수학

연계과목 성취기준 영역

[고등학교 1학년] Ⅸ발전과 신재생 에너지 [고등학교 1학년] Ⅲ 내가 살고 싶은 세상의 과학 [고등학교 1학년] Ⅱ 자연환경과 인간

[고등학교 1학년] 확률과 통계

개발결과

주제 연번

차시

(시수) 과목 연계

1 2 수학 + 과학

2 2 지리 + 윤리 + 사회

3 2 과학 + 윤리 + 사회 + 지리 + 수학

② STEAM 프로그램 세부 교육과정

연번 차시 (중심과목)

2015 개정 교육과정 성취기준

(연계과목) 성취기준 영역

1 1~2/6 [10과탐03-02] 국가의 에너지 정책에 참여하고, 경제적이고 친

환경적인 에너지를 찾아 효율성 계산할 수 있다. [고등학교 1학년]

확률과 통계 2 3~4/6

[10과탐03-02] 친환경 에너지 도시 사례를 조사하여 친환경 에너지 도시를 만들기 위해 어떤 노력을 하고 있는지 생각 해 볼 수 있다.

[고등학교 1학년]

Ⅸ 발전과 신재생 에너지

3 5~6/6

[10과탐03-02] 첨단 과학 기술 및 과학 원리가 적용된 과학 탐구 활동의 산출물을 공유하고 확산하기 위해 발표 및 홍 보할 수 있다.

[고등학교 1학년]

Ⅲ 내가 살고 싶은 세상의 과학

③ STEAM 프로그램 총괄표 (총 6차시)

차시 주요내용

1~2 /6

주제(단원)명 우리나라의 에너지 소비 구조 및 신·재생에너지

Co 학생들에게 인터넷을 통하여 우리나라의 에너지 소비구조와 신·재생에너지에 대해 이야기를 나눠본다.

CD 에너지 효율성, 환경 친화도를 바탕으로 정책 제안서 작성

ET 모둠 별 정책 제안서 발표 3~4

/6

주제(단원)명 친환경 에너지 도시 설계하기

Co 친환경 에너지 도시 동영상 시청

CD 그 도시에서 지속가능한 친환경 에너지를 위한 노력은 무엇이었는지, 에너지도

다. 차시별 학생 평가기준 및 방법

차시 평가기준(성취수준) 평가방법 평가도구

1~2/6 상

에너지 별 발전 원리와 효율성, 환경 친화도 계산을 정확하게 하였고, 이를 바탕으로 정책 제안서를 논리 적으로 작성하였다.

모둠별 토론평가

자기/동료 평가지 (학생용) 중

에너지 별 발전 원리와 효율성, 환경 친화도 계산을 적절히 하였고, 이를 바탕으로 정책 제안서를 형식에 맞게 작성하였다.

하 에너지 별 발전 원리와 효율성, 환경 친화도 계산을 하였고, 이를 바탕으로 정책 제안서를 작성하였다.

3~4/6 상

자신이 선택한 지속가능한 친환경 에너지 도시의 우수 사례의 친환경을 위한 노력, 과학적 원리, 긍정적 효과 등을 명확하게 이해하였다.

모둠별

토론평가 관찰평가지 중 자신이 선택한 지속가능한 친환경 에너지 도시의 우수

사례의 친환경을 위한 노력을 명확하게 이해하였다. 하 자신이 선택한 지속가능한 친환경 에너지 도시의 우수

사례를 이해하였다.

5~6 /6

상

신 재생에너지의 원리와 도시 구획 방식을 명확하게 이해하고, 이를 적용하여 ‘친환경 강서구 구획’과 핵심 시설을 표현하였다.

모둠별 토론평가

자기/동료 평가지 (학생용) 중 신 재생에너지의 원리와 도시 구획 방식을 이해하였고,

‘친환경 강서구 구획’과 핵심 시설을 표현하였다.

하 ‘친환경 강서구 구획’과 핵심 시설을 표현하였다.

시에 들어있는 과학적 원리는 무엇인지 생각해 보고 활동지를 작성한다.

CD 내가 살고 있는 도시에 적용하고 싶은 이유와 적용할 수 있는 구체적인 방법을 찾아본다.

ET 내가 살고 있는 도시를 위해 노력함으로서, 에너지를 절약하는 생활태도를 기를 수 있다.

5~6 /6

주제(단원)명 친환경 도시 3 차원 조형물로 제작하기

Co 브레인스토밍 활동으로 학생들에게 자신이 알고 있는 도시들을 말하도록 한다.

CD 작성한 친환경 강서구 구획에서 가장 중요한 친환경 구조물을 3 차원으로 표현 하도록 한다.

ET 자신들이 작성한 친환경 강서구 구획과 그 핵심 구조물을 발표한다. 발표를 통해 표현력을 기르고, 이를 듣는 과정에서 타인의 의견을 경청하는 능력을 함양한다.

① 자기/동료평가지(1~2차시)

평가방법 평가기준 평가

상 중 하

자기평가

에너지 별 발전 원리를 설명할 수 있다.

모식도 그리기, 효율도·환경친화도 계산에 적극 참여하였다.

정책 제안서를 작성하는 데 적극 참여하였다. 동료평가

발전 원리 모식도 그리기에 적극적으로 참여하였다.

정책 제안서를 작성하는 데 개선 방안 및 기대효과 작성 시

적극 적으로 참여하였다.

② 관찰평가지(3~4차시)

번호 이름

지식 태도

배움과 성장의 기록 도시에 적용할 수 있는

구체적인 방법을 제시할 수 있다.

자신이 살고 있는 도시에 적용하고 싶은 사례가 무엇인지 발표할 수 있다.

상 중 하 상 중 하

③ 자기/동료평가지(5~6차시)

평가방법 평가기준 평가

상 중 하

자기평가

다양한 친환경 핵심 시설을 이해하고 있다. 내 고장 강서구에 대해 잘 알게 되었다.

친환경 강서구 도시 구획에 적극적으로 참여하였다.

동료평가

친환경 강서구 도시 구획 시 친환경 시설들의 목록을 작성하고 그것들의 효율적인 배치를 위해 적극적으로 참여하였다.

친환경 핵심 시설 표현에 적극 적으로 참여하였다. 큰 목소리와 자신감 있는 태도로 발표를 수행하였다.

라. 학교생활기록부 기재 방안

항목 학생부 기재 예시

교과학습 발달상황 세부능력 및 특기사항

(통합사회)

현재 우리나라 에너지 소비 구조를 파악하고 에너지 별 특징과 역할, 문제점과 효율성에 대하여 조사하였으며 이를 바탕으로 에너지 사용이 환경에 영향을 미칠 수 있는 정도를 객관화하여 정량적 자료로 바꿈. 도출해낸 정량적 자료를 바탕으로 모둠원과 소통과 협의를 하여 신·재생 에너지로 에너지 소비구조를 바꾸는 데 필요한 개선 방안과 미래의 기대 효과에 대하여 정책 제안서를 작성을 함으로써 국가 정책에 자신이 참여할 수 있는 능력을 기를 수 있게 됨.

마. 학생 프로그램 만족도 조사 및 결과

▫ 문항별(1번~40번)로 사전검사에서 응답했던 번호와 사후검사에서 응답했던 번호를 비교하고자함.

전혀 동의하지 않음 동의하지 않음 동의함 매우

동의함

1점 2점 3점 4점

▫ 사전 – 사후 점수 비교 변화 (수학)

실생활에서 수학이 활용될 수 있다는 것을 STEAM 수업을 통하여 알게 되어 수학이 논리력 향상뿐만 아니라 다양한 곳에서 쓰일 수 있다는 점을 배우게 됨. 이에 따라 수학을 공부해야 하는 목적에 대하여 다시 생각할 수 있는 기회가 되었으며 수학적 능력을 발달시키는 좋은 계기가 됨.

(과학) 친환경 에너지 도시를 설계하기 위한 다양한 친환경 기술을 심도 있게 조사하였으며, 설계할 때 조사한 기술을 적절한 장소에 설치하고 도시가 가져야 하는 여러 조건들을 충분히 고려하여 이상적이고 창의적인 친환경 에너지 도시를 설계함. 또한 자료 조사, 아이디어 수집 및 구체화, 발표의 과정에서 모둠원들과 적극적으로 협동하였음.

문항번호 1번 2번 3번 4번

1번 0.00% -12.58% -6.62% 19.20%

2번 0.09% 2.70% -15.13% 12.34%

3번 -8.32% 5.58% -0.80% 3.55%

4번 -2.13% 0.38% -0.52% 2.27%

5번 0.00% -9.98% 3.83% 6.15%

6번 0.00% -1.18% -0.61% 1.80%

7번 -1.84% -9.22% 11.87% -0.80%

8번 0.00% -3.31% -9.31% 12.62%

9번 2.60% -0.99% 1.80% -3.40%

10번 -2.03% -3.40% 1.51% 3.92%

11번 0.00% -6.00% -0.24% 6.24%

12번 0.00% 4.44% -2.84% -1.61%

13번 0.00% -2.13% -11.16% 13.29%

14번 -3.97% -18.68% 3.92% 18.72%

15번 0.00% 0.28% -19.29% 19.01%

▫ 전체적으로 수업 전과 비교하였을 때, 1번과 2번 선택지의 비율은 많이 감소하였고 3번과 4번의 선택지 비율이 많이 증가하였다. 수학과 과학 과목에 대하여 긍정적인 생각을 많이 하게 된 학생의 수가 많아졌으며 과학 실험 기자재의 사용, 수학과 과학 과목을 통해 다른 과목에 대한 이해를 높일 수 있다는 학생들의 숫자가 많아진 것을 확인하였다.

▫ 수학과 과학 시간에 학급 친구들과 함께 공부하는 습관을 갖게 된 학생이 많아진 것으로 보아 이번 STEAM 수업을 통해 학생들이 모둠 학습을 할 수 있는 역량 을 기르는 기회가 되었다고 판단하였다.

▫ 앞으로 더 많은 개발을 통해 학생들이 수학, 과학 학습을 손쉽게 할 수 있고 재미 있게 할 수 있도록 해야 할 것이다.

16번 -10.35% 8.27% -3.03% 5.11%

17번 -2.13% -12.10% -2.36% 16.60%

18번 0.00% 0.00% -4.21% 4.21%

19번 2.32% 9.36% -28.56% 16.88%

20번 0.00% -8.51% 6.43% 2.08%

21번 -1.94% -11.82% 12.62% 1.13%

22번 -8.42% 9.46% -19.76% 18.72%

23번 -6.38% 2.79% -11.06% 14.66%

24번 -3.69% -9.50% 5.67% 7.52%

25번 -10.64% 14.09% -0.33% -3.12%

26번 0.00% -2.03% -19.76% 21.80%

27번 -6.10% 8.18% -7.47% 5.39%

28번 2.51% -7.38% -0.52% 5.39%

29번 2.22% -8.04% -10.97% 16.78%

30번 6.86% -14.04% -2.84% 10.02%

31번 -2.13% 0.28% -15.60% 17.45%

32번 0.00% 2.51% -13.29% 10.78%

33번 -2.13% 4.44% -7.09% 4.78%

34번 -1.84% -11.82% -2.93% 16.60%

35번 0.38% -2.84% -3.12% 5.58%

36번 -6.29% 7.42% -15.79% 14.66%

37번 -4.16% -12.01% 1.89% 14.28%

38번 -1.37% -4.49% 9.74% -3.88%

39번 -2.13% -2.03% -4.11% 8.27%

40번 -4.16% -1.37% -13.29% 18.82%

4. 결론 및 제언

▫ 1~2차시에는 많은 오염과 위험성을 가지고 있는 화석 연료와 원자력 에너지의 장점과 단점에 대해 학생들과 함께 고민해 보았으며, 이제 머지않은 미래에는 사용 비중을 축소해나가야 할 에너지라는 것에 모두 공감하였다. 위 두 에너지를 사용 하지 않고 지금처럼 풍족하게 에너지를 소비하려면 앞으로 많은 연구와 시간이 필요함에도 화석 연료와 원자력 에너지의 위험성을 이유로 이를 감당해야 한다고 생각한 학생들이 대부분이었다. 미래에 사용할 수 있는 청정에너지에 대하여 학생 들이 직접 스마트폰 및 스마트 패드로 조사하여 발표한 결과, 과학에 관심이 있는 학생들이 적극적으로 수업에 참여 하였으며, 호응도 매우 좋았다. 특히 지금 큰 사회적 문제가 되고 있는 ‘쓰레기’를 활용하여 에너지를 발생시킬 수 있는 바이오 에너지에 대한 관심을 많이 보였다. 수업에서 부족했던 점은 스마트폰을 가지고 있지 않은 학생들이 있어서 스마트 패드나 노트북이 부족하여 검색기기를 서로 빌려가며 사용한 점을 제시할 수 있겠다. 다음 수업에서는 이 부분을 노트북이나 스마트패드를 충분히 구비하여 개선하고자 한다.

▫ 3~4차시에서는 친환경 에너지 도시에 첨단 과학 기술이 활용됨을 알고 새로운 과 학 기술에 많은 관심을 갖게 되었다. 특히 친환경 에너지 도시를 직접 설계함으로 써 지역에 대한 이해와 미래를 대비하기 위한 고민을 하는 모습을 보며 학생들이 많이 성장함을 느낄 수 있었다. 특히 도시 설계의 초기 단계에서 어떤 점을 결정 해야 하는지 토의 하는 부분에서 유동인구, 교통, 쓰레기처리 문제 등 현실적인 부분을 고민하는 등 나름 진지하게 의견을 나누는 모습을 볼 수 있었다. 그러나 실제 수업 시간 안에 구성한 활동을 모두 진행하기에는 시간적 어려움이 있어 아 쉬움이 남았기에, 다음 기회에는 블록타임으로 수업을 진행하고자 한다.

▫ 5~6차시는 STEAM의 제작 원리인 과학적 사고와 인문학적 사고가 결합된 융합적 사고의 함양에 초점을 두고 설계되었다. 이를 위해서는 1~4차시까지 학습한 신재생 에너지, 친환경에너지를 실생활과 연관 짓는 것이 필요하다고 판단되었고, 이러한 맥락에서 선택한 생활공간은 학생들의 삶의 공간인 도시였다. 도시는 학생들이 거주하는 공간으로 고대부터 인간들이 삶을 영위하는 공간이다. 더불어 그 발전 양상은 인간생활의 중대한 변화를 같이했다. 도시 중에서도 현재 학생들이 거주하는 강서구의 마곡지구는 스마트 에너지 시티가 예정된 지역으로 친환경 재생에너지 와 연관이 깊은 도시로 활동을 수행하기에 적합하다. 학생들은 영상을 통해 환경 오염의 위험성과 그것으로 초래될 수 있는 인간생활양상의 변화를 경각심을 가지고 관찰하였으며, 삶의 터전인 강서구를 친환경에너지 도시로 설계하였다. 학생들이

진지한 자세로 강서구의 인문, 지리적 조건을 고려하여 도시를 구획하였다는 점 에서 수업은 원활하게 진행되었다. 조별 토의 과정에서 환경오염에 대한 각자의 생각을 밝히고 이를 해결하기 위한 방안으로 신재생에너지를 선정하는 과정을 통해 아이들은 토론이 가지고 있는 숙의과정을 이해하고 의사소통능력을 함양할 수 있었다. 하지만 이 활동은 학생들이 친환경 재생에너지에 대한 필요성을 다각 도에서 살펴보고 이에 대한 해결책을 발산적 사고로 표현해보는 것이었으나, 신재생 에너지의 종류에 대한 지식의 한계로 대부분 유사한 에너지를 선택하였다는 한계 점이 나타났다. 또한 도시 구획이라는 개념에 대한 정의 및 활동이 교사와 학생 모두에게 생소하여 진행과정에 아쉬움이 있었다. 따라서 수업에 필요한 기본적인 용어들의 정의와 관련 자료들을 충분히 조사할 수 있도록 하는 시간을 부여하는 것이 필요할 것으로 판단되어, 다음 수업에 이를 적용하고자 한다.

▫ 이번 STEAM 수업 연구를 통하여 ‘신재생 에너지’를 주제로 융합적 학문적인 관점에서 접근한 결과, 크게 세 가지의 효과를 발견할 수 있었다.

▫ 첫째는 수학과 과학에 대한 흥미를 높일 수 있었으며 해당 과목에 대한 이해도 또한 증진시킬 수 있었다는 점이다. 설문 결과를 통해서도 알 수 있듯, 학생들 이 어려워했던 과학과 수학 과목에 대해 긍정적인 생각이 수업 전에 비해 증대되 었다. 학생들은 수업 이전에 비해 과학과 수학 과목에 있어서 느끼는 심리적 거리 감을 감소시킬 수 있었으며, 이것이 해당 과목에 대한 흥미로 이어졌을 것으로 보인다. 과목 간 융합적 접근을 통하여 수학과 과학 과목과 사회 과목의 연관성을 보여주었던 점 또한 각각의 과목에 대한 이해가 서로 이어질 수 있다는 점을 주지시켜 줌으로써, 심리적 거리감을 감소시키고 학습의 필요성에 대한 인식을 높이는 효과를 보여주었다고 할 수 있겠다.

▫ 두 번째로는 학생들의 의사소통역량을 증진시킬 수 있었다는 점이다. 도전적인 난이도의 학습 과제를 다루게 되면서, 이를 수행하기 위해서는 모둠 활동을 통한 협력이 필수적으로 요구되었고, 그 과정에서 함께 공부하고 논의하는 방법을 익힐 수 있게 되었다. 이는 학급 친구들과 함께 공부하는 습관을 갖게 된 학생들이 많아졌다는 설문 결과를 통해서도 파악할 수 있었다.

▫ 마지막으로는 스마트 기기를 활용하는 능력이 증대되었다는 점이다. 이는 구체적인 설문 결과로는 분석하지 못하였지만, 실제 수업 장면에서 학생들이 서로 스마트 기기를 활용하는 방법을 알려주며 사용하는 모습을 관찰하면서 이를 확인할 수 있었다. 수업 전에 스마트 기기 사용에 대한 어려움을 느끼던 학생들이 수업을 마

치고 난 후 스마트 기기의 활용에 흥미를 느끼며 다양한 기능을 활용하는 것을 보고, 학생들의 스마트 역량이 증진되었음을 느낄 수 있었다.

▫ 따라서 융합적 접근 방식으로 다양한 과목의 교사가 협력하여 수업을 고안함으로써 교육적 효과를 거둘 수 있음을 확인하였으며, 다소 어렵게 느껴질 수 있는 도전적 과제를 제시함으로서 학생들 간의 협력도 증진시킬 수 있었다. 이러한 수업을 발전시켜 블록 타임으로 진행 가능한 수업 시간을 확보하고 스마트 기기를 충분히 구비하는 등 물적 자원을 충분히 마련한다면, 그 교육적 효과를 더욱 증대시킬 수 있을 것으로 기대한다.

5. 참고 문헌

▫ 고드프리, 김원정 외 역, 『신재생 에너지』, 한티미디어, 2014.

▫ 김기석 외, 『신.재생 에너지』, 영남대학교 출판부, 2009.

▫ 양해림, 『한스 요나스의 생태학적 사유 읽기』, 충남대학교 출판문화원, 2017.

▫ 이노우에 토시히코, 스다 야키히사, 『세계의 환경도시를 가다』, 사계절, 2004.

▫ 이승은 외, 『도시 생태네트워크 계획』, 시그마프레스, 2002.

▫ 조근영, 『에코하우스 만들기』, 아이엠북, 2013.

▫ 클라우트 슈밥 외, 『4차 산업 혁명의 충격』, 포린 어페어스, 2016.

▫ 토니 세바, 『에너지 혁명 2030』, 비즈니스북스, 2018.

▫ 편집부, 『맑고 푸른 친환경 도시 설계』, 건우도서, 2017.

부록1. 교수학습지도안

중심과목 과학탐구실험 학교급/학년

(군) 고등학교 / 1 학년 중심과목

성취기준 영역

[고등학교] (4) 에너지 소비 구조 중심과목 성취기준

[10 과탐 03-02] 국가의 에너지 정책에 참여하고, 경제적이고 친환경적인 에너지를 찾아 효율성 계산할 수 있다.

주제(단원) 명

우리나라의 에너지 소비 구조 및

신·재생에너지 차시 1~2/6

학습목표 우리나라의 에너지 소비 구조를 파악하고 이를 바탕으로 효율적이며 친환경적인 신·재생에너지를 활용할 수 있도록 정책제안서를 작성할 수 있다.

연계과목 통합사회, 수학

연계과목 성취기준 영역

[고등학교 1 학년] Ⅸ발전과 신재생 에너지

STEAM 요소

S 신·재생에너지의 과학적 원리

T 신·재생에너지를 활용할 수 있는 기술적인 방법 E 신·재생에너지를 활용한 발전소 스케치

A 연료가 에너지로 변화하는 과정을 그림으로 제작 M 기존 에너지와 비교한 신·재생에너지의 효율성 계산

개발 의도

본 수업의 목표는 기존 화석 연료를 통한 에너지와 신·재생에너지의 비교를 통해 효율적이며 친환경적인 에너지의 원리를 파악하는 것이다. 따라서 우리나라의 에너 지 소비 구조를 조사하여 국가의 에너지 정책에 참여할 수 있도록 정책제안서를 작 성해 보도록 한다.

1. 학생들에게 인터넷을 통하여 우리나라의 에너지 소비구조와 신·재생에너지의 사례를 파악 해보도록 한다.

2. 원료 투입 대비 에너지 효율에 대한 표를 작성하여 기존 에너지 및 신·재생에너지의 효율 성을 계산하도록 한다.

3. 기존 에너지와 신·재생에너지의 과학적 원리에 대하여 탐구하고, 효율성과 환경친화성에 따른 우리나라 에너지 소비 구조의 변화를 도모할 수 있도록 정책 제안서를 직접 작성함으로 써 비판적 시각, 문제해결능력, 사회참여 방법을 익힌다.

4. 우리나라 에너지 소비 구조를 바꿀 수 있는 구체적인 방법을 제시 할 수 있도록 한다.

STEAM 학습준 거

상황 제시

상 황 제 시

※ 에너지에는 어떤 것들이 있을까?

※ 어떤 에너지가 더 효율적이고 환경 친화적일까?

※ 국가 에너지 정 책에 참여할 수 있 는 방법에는 어떤 것이 있을까?

창 의 적 설 계

창의적 설계

※ 우리나라의 에너 지 정책에 대해 탐 구하는 과정에서 에 너지 종류에 따른 효율을 계산해보고 환경을 위한 에너지 사용에 대해 생각해 본다.

감 성 적 체 험

* 에너지 소비 구조를 파악하 여 국가 정책에 참여할 수 있 는 정책 제안서를 작성해 본 다.

감성적 체험

학습

과정 교수-학습 활동 학습자료

및 유의점

도입 (10 분)

Co 학생들에게 인터넷을 통하여 우리나라의 에너지 소비구조와 신·재생에 너지에 대해 이야기를 나눠본다.

ET 우리나라의 에너지 정책에 대해 탐구하는 과정에서 에너지 종류에 따 른 효율을 계산해보고 환경을 위한 에너지 사용에 대해 생각해 본다.

조사한 발표자료

전개 (80 분)

CD 모둠 학습

1) 각 모둠 별로 조사한 에너지 별 과학적 원리, 원료를 에너지원으로 만 드는 과정에 대해 토론한다.

2) 모둠 별 활동지에 원료를 에너지원으로 만드는 과정에 대한 모식도를 창의적으로 그린다.

3) 모식도에 대한 설명을 모둠 대표가 돌아가면서 발표한다.

Co 에너지 효율성과 환경 친화도 계산

1) 효율성 계산 : 각 연료가 에너지 화 되는 데 드는 비용, 일정한 양의 에너지를 만드는 데 필요한 연료, 가채연수를 따져 계산해본다.

2) 환경 친화도 계산 : 에너지 화 과정에서 배출되는 탄소량, 폐기물의 유 해정도, 동·식물 피해정도를 따져 계산해본다.

CD 에너지 효율성, 환경 친화도를 바탕으로 정책 제안서 작성

1) 계산 결과를 바탕으로 현재 사용하고 있는 에너지원과 신·재생 에너지 와 비교를 하여 직접 정책 제안서를 작성한다.

2) 정책 제안서를 작성하면서 신·재생 에너지로의 변화가 가져다 줄 우리 고장의 미래, 변화에 대하여 토론한다.

조사자료 활동지 PPT

Tip!

정리 (10 분)

ET 모둠 별 정책 제안서 발표

- 작성한 정책 제안서를 바탕으로 모둠 별 발표를 진행하면서 수정해야 할 점, 보완해야 할 점, 칭찬할 점을 각각 포스트 잇에 적어 붙인 다음, 모둠 내에서 최종적으로 반영하여 완성된 정책 제안서를 제출한다.

중심과목 과학탐구실험 학교급/학년

(군) 고등학교 / 1 학년 중심과목

성취기준 영역

[고등학교 1 학년] Ⅸ발전과 신재생 에너지중심과목 성취기준

[10 과탐 03-02]친환경 에너지 도시를 만들기 위해 어떤 노력을 하고 있는지 생각해 볼 수 있다. 주제(단원)

명 친환경 에너지 도시 설계하기 차시 3~4/6

학습목표 친환경 에너지 도시 사례를 조사하여 친환경 에너지 도시를 만들기 위해 어떤 노력을 하고 있는지 생각해 볼 수 있다.

연계과목 통합사회

연계과목 성취기준 영역

[고등학교 1 학년] Ⅸ발전과 신재생 에너지

STEAM 요소

S 친환경 에너지 도시의 과학적 원리

T 친환경 에너지 도시에 적용할 수 있는 기술적인 방법 E 친환경 에너지 도시 스케치 및 도면 제작

A 미적이면서 친환경적인 건축물 감상 M

개발 의도

본 수업의 목표는 친환경 에너지 도시에 첨단 과학 기술이 활용됨을 알고 친환경 에너지 도시를 설계할 수 있게 지도하고자 한다. 따라서, 친환경 에너지 도시의 해외 또는 우리나라의 사례를 조사하여 친환경 에너지 도시를 설계해 보도록 한다. 1. 학생들에게 탐구실험교과서 120~121 쪽을 내용을 미리 읽고 신재생 에너지도시의 해외 사례나 우리나라의 사례를 미리 살펴보도록 한다.

2. 세계 여러 도시들이 지속가능한 친환경 에너지 도시가 되기 위해 노력한 사례들을 동영상을 통해 소개한다.

3. 모둠별로 친환경 에너지 도시를 선택하고, 그 도시에서 지속가능한 친환경 에너지를 위한 노력은 무엇이었는지, 에너지도시에 들어있는 과학적 원리는 무엇인지, 긍정적인 효과들을 적도록 한다.

4. 내가 살고 있는 도시에 적용할 수 있는 구체적인 방법을 제시 할 수 있도록 한다.

STEAM 학습준 거

상황 제시

상 황 제 시

※ 에너지가 부족하면 앞으로 어떻게 될까?

※ 이를 극복하고자 친환경 에너지 도시들은 어떤 노력을 하고 있을까?

※ 내가 살고 있는 도시에 어떤 방법을 제시할수 있을까?

창 의 적 설 계

창의적 설계

※ 내가 살고 싶은 세상의 과학에 대해 탐구하는 관점에 접근하여 친환경 에너지 도시를 설계함으로서,

에너지 부족에 대한 경각심을 일깨 울 수 있다.

감 성 적 체 험

* 에너지가 부족할 때를 대비한 방안이 있는지 생각해 보고, 창의적인 도시를

설계해 보도록 하다.

감성적 체험

학습

과정 교수-학습 활동 학습자료

및 유의점

도입 (15 분)

Co 학생들에게 탐구실험교과서 120~121 쪽을 내용을 미리 읽고 오도록 했 던 과제의 주제에 대해 이야기를 나눠본다.

ET 신재생 에너지도시의 해외 사례나 우리나라의 사례를 미리 살펴보도록 했던 내용에 대해 발표하도록 하면서, 에너지 부족에 대한 경각심을 일깨 울 수 있도록 한다.

조사한 발표자료

전개 (70 분)

Co 동영상 시청

‘도시의 진화, 마스다르 시티’ (4 분)

‘환경스페셜 친환경 건축, 도시를 살리다.’ (13 분 30 초)

CD 동영상에는 세계 여러 도시들이 지속가능한 친환경 에너지 도시가 되 기 위해 노력한 점들이 많이 소개되어 있다. 이 영상 속의 도시를 하나 선 택하도록 한다.

CD 그 도시에서 지속가능한 친환경 에너지를 위한 노력은 무엇이었는지, 에너지도시에 들어있는 과학적 원리는 무엇인지 생각해 보고 활동지를 작 성한다.

ET 친환경에너지도시를 위한 노력을 살펴보고, 긍정적인 효과들을 적도록 한다.

Co 동영상속의 내용 중 어떤 점을 내가 살고 있는 도시에 적용 할 수 있 을까?

CD 내가 살고 있는 도시에 적용하고 싶은 이유와 적용할 수 있는 구체적 인 방법을 찾아본다.

ET 내가 살고 있는 도시를 위해 노력함으로서, 에너지를 절약하는 생활태 도를 기를 수 있다.

동영상 활동지 PPT

정리 (15 분)

ET 도시 설계 중 우수한 것을 고르고, 우수한 점을 칭찬하도록 한다.

내가 살고 싶은 세상의 과학에 대해 탐구하는 관점에 접근하여 친환경 에너지 도시를 설계함으로서, 에너지 부족에 대한 경각심을 일깨 울 수 있다.

중심과목 과학탐구실험 학교급/학년

(군) 고등학교 / 1 학년 중심과목

성취기준 영역

[고등학교 1 학년]

Ⅲ-4. 내가 살고 싶은 세상의 과학

중심과목 성취기준

[10 과탐 03-02] 첨단 과학 기술 및 과학 원리가 적용된 과학 탐구 활동의 산출물을 공유하고

확산하기 위해 발표 및 홍보할 수 있다.

주제(단원) 명

친환경 도시 3 차원 조형물로

제작하기 차시 5~6/6

학습목표 친환경 에너지 도시 건설의 필요성을 알고, 신·재생에너지의 과학적 원리를 적용하여 친환경 에너지 도시 구획을 계획할 수 있다.

연계과목 통합사회

연계과목 성취기준 영역

[고등학교 1학년] Ⅸ. 미래와 지속 가능한 삶

STEAM 요소

S 신·재생에너지의 과학적 원리

T 신·재생에너지를 도시 내에서 활용하는 기술적인 방법 E 신·재생에너지를 사용하는 도시 구조 구획

A 친환경 도시를 그림 및 3 차원 조형물로 제작 M

개발 의도

본 수업의 목표는 친환경 에너지 도시의 건설 필요성을 느끼고, 실제 친환경 에너 지 도시를 구상해보는 데에 있다. 따라서 영상을 통해 환경오염이 도시 문명에 미 칠 수 있는 영향력을 체험한 후, 다양한 도시들의 특징을 참고하여 ‘친환경 에너지 도시’를 구획한다.

1. 학생들에게 ‘마이너리티 리포트’와 ‘인터스텔라’ 영상을 제시하여, 환경오염이 도시 문명에 미칠 수 있는 영향력에 대해 이야기한다.

2. 시대별 도시의 양상을 학생들에게 제시한 뒤, 학생들이 각각 어떤 특징을 지니고 있는지 설명하도록 한다.

3. 실제 우리 고장에 친환경 에너지 도시를 어떠한 방식으로 구획할 수 있을지 논의한다.

4. 기존 에너지와 신·재생에너지의 과학적 원리에 대하여 탐구하여, 친환경 에너지 도시의 핵 심 시설을 그림 및 3 차원 구조물을 활용하여 구체적으로 표현한다.

STEAM 학습준 거

상황 제시

상 황 제 시

※ 친환경 에너지 도시는 왜 필요할 까?

※ 도시는 어떻게 구획될까?

※ 친환경 에너지 도시는 어떤 특징을 보일까?

창 의 적 설 계

창의적 설계

※ 환경오염으로 인 해 내가 살아가고 있는 도시 문명이 변화할 수 있음을 알고, 그 양상을 상 상한다.

감 성 적 체 험

* ‘친환경 강서구 도시 구획’

을 그림 및 3 차원 구조물을 활용하여 구체적으로 표현한 다.

감성적 체험

부록2. 학생활동지 및 활동사진

차시 1~2/6

▣활동지(모둠별)

[에너지 소비구조와 에너지 별 특징]

1 학년 ( )반 ( )번 모둠명 : ( )

에너지 종류

과학적 원리 에너지 특징

원리 (서술)

발전 과정

(그림, 모식도) 효율성 환경 친화도

석유, 석탄, 천연가스

원자력

풍력

바이오

조류

태양열

지열

▣ 참고자료

- 지리부도, 과학탐구실험, 수학 교과서 / 모둠 별 사전 조사자료

차시 1~2/6

▣활동지(모둠별)

[정책 제안서]

(앞면)

제목 :

수 신 : 제

안

내

용

요

약

1)제 안 의

분 류

□ 주거복지 분야 □ 국토균형 분야

□ 물류 분야 □ 생활교통 분야

□ 건설산업․기술 분야 □ SOC 분야

□ 건설교통 혁신․청렴도 분야

2)심사 번호

3)제 목 4)현 황 및 문 제 점 5)개선방안

6)기대효과

7) 성 명 한글

한자 8)주민등록번호

9) 소 속

10)주 소 11) 전화

번호

제안규정시행규칙 제4조제1항에 의거하여 동 제안서를 제출합니다.

년 월 일

제안제출자 (인)

차시 1~2/6

▣활동지(모둠별)

□ 제안 내용 (제목 : )

1. 제안배경(현황 및 문제점)

○

2. 구체적 개선방안

○

3. 기대효과

○

1~2 차시 주 OO 선생님

※학생 활동 사진

1~2 차시 안 OO 선생님

※학생 활동 사진

차시 3~4/6

친환경 에너지 도시 설계하기

1학년 반 번 이름 :

친환경 에너지 도시 사례 조사하기

1

(※ 인터넷을 활용하여 추가 조사한다. 교과서 122쪽 참조) ◉ 우리 모둠이 조사한 지역 :

구 분 내 용

주로 사용하는 에너지원

남는 전력의 처리 방법

2

스마트 그리드의 장점 스마트 그리드의 문제점

친환경 에너지 도시를 상상하여 설계하기

1

◉ 우리 모둠에서 정한 도시 :

2

해 먼저 도시의 자연환경을 조사해 보자.

3

4

친환경 에너지 도시 설계의 결과물 발표하기

◉ 모둠별로 만든 친환경 에너지 도시 설계의 결과물을 발표해 보자. 발표에는 다음 내용이 잘 드러 나도록 한다.

• 사용하는 에너지원과 그 특징

• 음식물 쓰레기 등 폐기물의 처리 방법

• 에너지의 공급과 소비 측면에서 도시의 지속 가능성

3~4 차시 한 OO 선생님, 홍 OO 선생님

※학생 활동 유인물

차시 5~6/6

▣활동지(모둠별)

[ 친환경 강서구 ]

1 학년 ( )반 ( )번 모둠명 : ( )

1. 친환경 강서구 도시 구획

2. 친환경 시설

○

▣ 참고자료

- 과학탐구실험, 1~4 차시 유인물 / 모둠 별 사전 조사자료

5~6 차시 이 OO 선생님, 강 OO 선생님

※학생 활동 유인물

※학생 활동 사진

부록3. 교사자료

차시 1~2/6

[기사자료]

국내 최초 계간축열 적용 친환경에너지타운 착공

135억 투입 충북 진천에 건설, 지역랜드마크 운영 및 신 비즈니스사업 육성

여름에 뜨겁게 데워진 온수를 지하에 저장했다가 겨울에 난방으로 사용하는 국내 최초 계 간축열 기술이 들어간 친환경에너지타운이 건설된다.

미래창조과학부와 진천군은 3일 충북 진천 혁신도시에서 친환경에너지타운 착공식을 가졌 다. 연면적 7만2천㎡ 넓이로 건설되는 친환경에너지타운에는 어린이집, 보건소, 체육공원, 홍보관, 도서관, 청소년문화의집, 학교 등이 들어선다. 미래부 105억원, 진천군 30억원 등 총 135억원이 투입되며, 2018년 완공을 목표로 하고 있다.

친환경에너지타운은 각종 신재생에너지 발전 시설로 지어져 화석에너지 사용이 최소화된다.

열에너지 시설로는 계간축열, 태양열, 지열, 하수폐열, 연료전지 기술이 적용되고, 전기에너 지 시설로는 태양광, 연료전지 기술이 적용된다. 특히 국내 최초로 여름의 온수를 지하에 저장했다가 겨울에 온수로 사용하는 계간축열 기술이 주목을 받고 있다.

축열조에는 5천톤의 온수가 저장되며, 여름부터 겨울까지 약 30%의 열 손실이 발생해 겨울 에도 섭씨 20도 가량의 온수를 사용할 수 있다고 한국에너지기술연구원은 전했다. 친환경에 너지타운 조성사업은 정부에서 구축방안을 발표하고 올해 미래창조과학부가 연두업무보고 에서 후속조치를 발표하면서 추진되고 있는 사업이다.

정부는 충북 진천, 강원 홍천, 광주광역시 3곳에서 친환경에너지타운을 건설할 계획으로, 진 천은 미래부가, 홍천은 환경부가, 광주는 산업부가 사업을 주관하면서 각 지역의 특색도 살 릴 계획이다. 미래부는 진천 친환경에너지타운을 지역의 에너지산업, 관광, 교육 등의 랜드 마크로 운영해 나갈 계획이다. 또한 타운을 토대로 새로운 에너지 산업 비즈니스 모델을 만 들어 국내 관련산업 육성은 물론 해외수출까지 모색할 예정이다.

이와 관련해 이날 미래부와 충청북도는 '친환경에너지 기반 창조경제 활성화 촉진' 업무협 약을 체결하고 타운 조성 및 사업모델 활성화, 태양광 산업 육성에 협력키로 했다.

자료출처 [출 처] EBN뉴스, 국내 최초 계간 축열 적용 친환경에너지타운 착공 [작성자] 윤병호 기자, 2015-06-03

차시 3~4/6

■ 내가 살고 있는 친환경 에너지도시 우수 사례 [명덕고등학교 : 서울 강서구 강서로 47길]

마곡에 전력자립률 30% ‘스마트에너지시티’ 조성

서울에너지공사가 도시 에너지 패러다임의 새로운 전환을 추진한다.

서울에너지공사는 23일 기자설명회를 통해 서울 마곡지구에 스마트에너지시티의 대표 모델 을 구축한다는 사업계획을 발표했다.

함께하는 기업은 GS건설(대표이사 임OO), LG전자(대표이사 조OO), GS파워(대표이사 김OO) 등 우리나라의 대표적인 에너지 전문 기업들이다.

스마트에너지시티란, 첨단 정보통신기술(ICT)을 활용해 친환경 에너지 이용을 늘리고 시민 들의 삶의 질을 높이는 새로운 도시 발전 모델이다.

특히, 재생에너지와 4차 산업혁명의 융합을 통해 미세먼지와 기후변화 같은 도시 에너지 문제를 해결할 수 있는 최적의 방법으로 평가받고 있다.

이날 공사는 마곡지구 내에 ▲스마트에너지 홈, ▲스마트에너지 빌딩, ▲스마트에너지 커뮤 니티, ▲스마트에너지 타운, ▲스마트에너지 히트 그리드(지역난방) 등 다섯 가지 스마트에 너지시티 대표 모델을 구축, 쾌적하고 안전하며 친환경적인 미래의 에너지전환 도시를 만 들겠다고 포부를 밝혔다.

공사는 스마트에너지시티 5가지 대표 모델들이 성공적으로 확산되면 2022년까지 마곡지구 내 전력자립률 30% 달성, 미세먼지 연간 190톤 감축, 온실가스 연간 18만 톤 감축이 가능 할 것으로 전망했다.

전 세계적으로 미국, 유럽, 일본 등에서 친환경 도시 건설 프로젝트가 점차 확대됨에 따라 서울에너지공사도 올해초부터 스마트에너지시티 조성 사업 추진을 위한 다양한 준비를 해 왔다.

이를 위해, 지난 3월 강서구, 한국에너지공단, 서울주택도시공사, LG전자 등과 함께 강서구 마곡지구 내에 스마트에너지시티 조성 업무협약을 체결했고, 4월에는 시민들의 다양한 의

견을 수렴할 수 있는 ‘마곡 스마트에너지시티 포럼’을 출범시켰다.

아울러 지난 5월부터는 GS건설, LH공사, 한국에너지기술연구원, 한국건설기술연구원 등 23 개 기관과 함께 ‘스마트 제로에너지시티(Smart Zero Energy City) 개발’을 위한 국가 실증 과제에 총괄 주관기관으로 선정되어 마곡지구를 대상으로 신재생에너지와 미활용에너지 확 대를 위한 다단계(Cascade) 열 활용 실증과제를 추진하고 있다.

박OO 서울에너지공사 사장은 “세계 여러 도시들이 직면하고 있는 에너지 문제를 해결하기 위해서는 신재생에너지와 미활용에너지 이용을 확대하고, 에너지 효율개선을 통해 수요관 리를 강화하는 노력이 필요하다”며 “지능화된 에너지 이용을 통해 서울시의 에너지전환을 촉진하고 교통, 환경, 건축 등 모든 분야에서 새로운 도시 에너지 문화를 창조하겠다”고 밝 혔다.

GS건설 박OO 박사는 “전 세계적으로 스마트에너지시티 조성 사례들이 급증하고 있다”며

“세계 주요 도시에 우리의 선진 스마트에너지시티 기술을 알리기 위해 마곡지구와 같은 대 표적 모델을 구축하는데 최선을 다 할 계획”이라고 전했다.

자료출처 [출 처] 마곡에 전력자립률 30% ‘스마트에너지시티’ 조성 [작성자] 120seoulcal. 2018. 7. 24. 13:00