에너지 자원

(참고: 이 수업은 파트 A와 파트 B로 구성되어 있으며, 표준에 따른 온전한 학습을 위해 두 가지가 다 중요합니다. 시간이 제한적일 경우, 두 파트를 모두 검토한 후, 필요한 요소들을 골라 사용하세요.)

이번 수업은 에너지 자원에 대한 조사를 주된 학습 포인트로 제시하고 있으며, 학생들이 배운 내용을 확인하는 차원에서 한 가지 유형의 재생 가능한 에너지 자원을 나타내는 모델을 만들어볼 것입니다. 학생들에게 풍력 터빈 예제를 참조하여 아이디어를 구상하고, 재생 가능한 자원을 하나 선택하고, 모델을 디자인하고 조립하게 하세요.

• 과학적 배경 - 에너지 자원:
  • 이번 수업에서는 풍력 터빈의 원리, 즉 터빈의 날개가 회전하는 동안 풍력 에너지가 전기로 바뀌는 과정을 보여주는 모델을 만들어볼 것입니다.
  • 회전날개에 의해 전기가 만들어진다는 것을 라이트 매트릭스를 이용해 확인할 수 있습니다.
  • 학생들에게는 풍차가 더 눈에 익을 수도 있겠죠. 다만 풍차는 바람을 회전 에너지로 바꿔주기는 하나(예: 회전력으로 밀가루를 빻음) 전기를 만들지는 않습니다.
• 사전 지식 쌓기 - 에너지 자원: 기초 과학 자료를 사용하여 정보, 이미지 및 용어 정의를 공유하세요.
  • 재생 가능한 에너지 자원과 재생 불가능한 에너지 자원 및 그와 관련된 환경 영향에 대해 학생들이 얼마나 알고 있는지 확인해보세요. 이번 조사 활동을 통해 이 주제에 대한 학생들의 지식 수준이 크게 확장될 것입니다.
  • 풍력 터빈은 바람의 에너지를 전기로 변환해줍니다. 풍차는 풍력 에너지를 사용하여 기계를 돌려 물을 끌어올리거나 밀가루를 빻습니다.
  • 주요 어휘: 재생 가능한 에너지 자원, 재생 불가능한 에너지 자원, 화석 연료, 풍력 터빈, 환경
• 조립 및 프로그래밍 체험: 학습단원 계획의 제안 사항을 읽어보세요. 아울러 필요하다면, 이번 수업과 관련하여…
  • 스파이크 앱 시작 메뉴의 모터와 라이트 튜토리얼을 이용해 내용을 보완하세요.
  • 스파이크 앱의 도움말>단어 블록 메뉴의 이벤트, 라이트 및 모터 블록 섹션에서 추가로 도움이 될만한 부분을 찾아보세요.
  • 기본 포함되어 있는 흰색 USB 케이블로 허브와 장치를 연결하여 프로그램의 안정성을 높이세요. 그래야만 데이터가 보다 정확해지고, 따라서 회전날개의 속도가 빛의 밝기에 어떤 영향을 미치며 이것이 터빈을 이용해 풍력으로 전기를 만드는 방식과 얼마나 유사한지를 학생들이 보다 잘 이해할 수 있을 것입니다.
• 재료: 풍차와 풍력 터빈의 이미지를 찾아서 학생들이 이 두 가지를 구분할 수 있도록 비교를 해주세요. 그 다음, 재생 가능한 자원과 재생 불가능한 자원(예: 햇빛, 풍력, 원자력, 화석 연료), 인류의 자원 사용 및 환경에 미치는 영향에 관한 연구 자료를 연령대에 적합한 범위 내에서 검색하고, 이러한 자료를 수업에 통합할 방법을 생각해보세요.

파트 A (45분)

• 이야기의 주인공 소개 및 첫 번째 과제의 제시: 소피가 풍력 터빈을 발견했어요. 그런데 그게 어떻게 에너지를 얻는지 궁금한 걸요. 반복적으로 에너지를 얻어서 사용할 또 다른 방법으로 어떤 것들이 있을까요?

• 생각—교사의 판단에 따라, 이야기 그림을 사용하여 수업의 주제에 대해 간략히 토의를 진행하세요.

  • 바람은 어떤 유형의 에너지 자원인가요? 왜죠? (바람은 재생 가능한 자원이에요. 바람은 언제나 불어오니까요.)
  • 무엇이 에너지를 재생 가능하게 만들까요? 몇 가지 예를 들어보세요. (자연이 보충해주는 것들은 얼마든지 더 얻을 수 있어요. 풍력 에너지, 강에 흐르는 물, 햇빛 등등…)
  • 무엇이 에너지를 재생 불가능하게 만들까요? 몇 가지 예를 들어보세요. (어떤 것들은 다 써버리면 더 이상 구할 방법이 없어요. 예를 들어, 석유, 천연가스, 석탄과 같은 화석연료 및 핵에너지의 원료인 우라늄처럼요.)
  • 여러 가지 종류의 에너지 자원을 사용하면 환경이 어떻게 달라질까요? (댐을 지으면 동물 서식지가 바뀌고, 광물을 채굴하면 지표가 훼손되며, 화석연료를 태우면 대기 오염이 일어나요.)

• 스파이크 에센셜 세트와 장치를 그룹별로 하나씩 나눠주세요.

• 학생들에게 아래의 예제를 보여주는 방안을 고려해보세요. 단, 이 모델/프로그램이 풍력 에너지로 전기를 만들어내는 풍력 터빈을 나타낸다는 점을 분명히 밝혀야 합니다. 학생들이 꼭 이것뿐 아니라 터빈이나 또 다른 재생 가능한 에너지 자원을 조립해도 상관없다는 것이죠.

• 학생 과제:

  • 재생 가능한 에너지 자원과 재생 불가능한 에너지 자원을 조사하되(사람들이 자원을 사용하는 방식과 그로 인해 환경에 미치는 영향 포함), 최소 두 가지 이상의 출처를 사용하세요. (조사 활동에 관한 수업 모범 사례를 참조하세요.)
  • 재생 가능한 자원을 하나 선택하세요.
  • 배운 내용을 확인하는 차원에서, 재생 가능한 에너지 자원 한 가지를 선택하고 모델 조립 및 프로그래밍 단계를 시작하세요.

• 레고^® 부품을 모델에 사용하는 방법에 대해 브레인스토밍을 진행하세요. 일례로 풍력 터빈의 경우 긴 부품을 회전날개에 사용하거나 회전날개를 손으로 돌리면 불이 켜지도록 라이트 매트릭스를 프로그래밍할 수 있겠죠. 학생들에게 손을 이용해 회전날개를 빠르거나 느리게 돌리면서 라이트 매트릭스의 결과가 어떻게 달라지는지 살펴보라고 하세요.

예제 아이디어

• 학생들을 모두 모으고 정보를 공유하세요. 

• 각 그룹별로 조립 중인 모델을 이용해 시연과 설명을 해보라고 하세요.

  • 재생 가능한 에너지 자원이 어떻게 표현되어 있나요?
  • 사람들이 이러한 유형의 에너지 자원을 어떻게 사용하나요?
  • 재생 가능한 자원을 사용할 때와 재생 불가능한 자원을 사용할 때 환경에 미치는 긍정적 및 부정적 영향이 어떻게 달라지나요.

• 학생들에게 진행 상황을 수시로 공유하고 아이디어 공유를 통해 새로운 영감을 찾아보게 하세요.

• 파트 B의 설명 섹션을 이어서 하고자 할 경우, 학생들에게 모델을 그대로 보관하게 하거나 따로 시간을 주고 다시 조립하게 하세요.

파트 B (45분)

• 모델을 조립하는 중에 정보 공유, 브레인스토밍, 아이디어 구상을 지원하는 차원에서 파트 A의 설명 단계를 반복하세요.

• 학생 과제:

  • (15분) 풍력처럼 재생이 가능한 에너지 자원 모델을 계속해서 조립하고 프로그래밍하세요.
  • (10분) 재생 가능한 에너지 자원과 재생 불가능한 에너지 자원에 대해 배운 내용을 완성된 모델을 사용하여 공유하고 교환하세요.

• (5분) 학생들에게 아래의 기준에 부합하는 지식, 아이디어 또는 기술을 모두와 공유하게 하세요.

  • 과제를 완료하는 데 도움이 되었다.
  • 조사를 하고 모델을 디자인하는 중에 배움을 얻었다.

• 학생들에게 세트와 수업 공간을 정리정돈하게 하세요.

• 학생들이 아이디어를 구상하고 조립과 프로그래밍을 하는 동안 유도질문을 통해 생각과 결정을 들어보세요.

관찰 체크리스트

• 학습 목표(교사 지원_ 참조)_를 읽어보세요.
• 체크리스트를 사용하여 학생들의 진척도를 관찰하세요.
  • 조사를 위해 최소 두 가지 이상의 출처를 선택했다.
  • 재생 가능/재생 불가능한 에너지 자원을 정확하게 설명한다.
  • 에너지 자원이 어디에서 오고 사람들이 그것을 어떻게 사용하는지를 정확하게 설명한다.
  • 자신이 선택한 재생 가능/재생 불가능한 에너지 자원을 획득하고 사용함으로 인해 환경에 미치는 긍정적 및 부정적 영향을 바르게 묘사한다.
  • 자신이 선택한 재생 가능한 에너지 자원을 정확하게 모델로 조립하고 프로그래밍한다.

자기 평가

학생 개개인에게 자신의 성과를 가장 잘 나타낸다고 생각되는 브릭을 선택하게 하세요.

• 파란색 브릭: 프로그램 작성 지침을 따를 수 있다고 생각한다.
• 노란색 브릭: 프로그램 작성 지침에 따라 프로그램을 만들 수 있다.
• 녹색 브릭: 프로그램 작성 지침에 따라 프로그램을 만들 수 있으며, 친구에게 도움을 줄 수도 있다.

동료 피드백

학생들을 소규모 그룹으로 나누고, 협업의 체험에 대해 토의를 하게 하세요.
다음과 같은 문장을 사용할 것을 제안하세요.

• 네가 어땠을 때 좋았냐 하면…
• 내가 너에게서 더 듣고 싶었던 것은…

수업을 단순화하는 방법:

• 조사해야 할 재생 가능/재생 불가능 에너지 자원의 목록을 일정 한도 이내로 줄여주세요.

수업의 수준을 높이는 방법:

• 학생들이 만들어야 할 모델의 복잡도를 높여보세요. 예를 들어, 터빈의 날개가 회전하는 방향에 따라 조명의 색상이 달라지게 할 수도 있겠죠(예: 날개가 왼쪽으로 회전할 경우 빨간색, 오른쪽 회전의 경우 파란색). 또는 변화하는 풍속의 시뮬레이션을 위해 날개가 다른 속도로 회전하도록 프로그래밍을 할 수도 있을 테고요.

인류가 재생 가능/재생 불가능한 에너지 자원을 사용함으로 인해 환경에 미치는 부정적인 영향을 줄일 방법을 조사하고, 짧은 동영상 또는 문서 중에서 원하는 형식을 선택하여 조사 결과를 공유하게 하세요.

이렇게 할 경우 수업 시간이 45분 이상으로 길어집니다.