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에너지혁신: 질적인 삶이란 무엇일까?

Energy Innovation

에너지혁신: 질적인 삶이란 무엇일까?

단원요약 / Unit Summary

학 생들은 삶의 질을 강화시키고 효율성의 요구를 만족시키는 도구를 개발하려는 인류의 요구 역사에 대한 조사를 하게 됩니다. 학생들은 신속하게 역사를 통해 생존이 에너지 자원에 달려 있으며 과학기술이 에너지 자원이 어떻게 이용되었는지를 알려준다는 것을 발견합니다. 학생들은 다양한 에너지원과 관련 협정들을 분석합니다. 학생들은 대체 에너지원을 평가하고, 자동차의 대체 연료를 실험하며, 응용장비를 조사하고, 국가들이 에너지 이용에 있어 어떻게 비슷한지 또는 다른지 비교합니다. 최종 프로젝트로서, 학생들은 자신들의 결정에 영향을 미칠 수 있는 데이터와 통계자료를 이용하여 자동차를 구입하는 과정을 시뮬레이션 합니다.

교육과정구성질문 / Curriculum Framing Questions

  • Essential Question: 본질적질문
    • 질적인 삶이란 무엇일까?
  • Unit Questions: 프로젝트질문
    • 어떻게 하면 에너지 자원을 책임감 있게 이용할 수 있을까?
    • 데이터와 조사연구는 여러분의 결정에 얼마나 영향을 미치는가?
    • 과학기술이 세계의 에너지 문제에 미치는 긍정적 영향과 부정적 영향은 무엇인가?
  • Content Questions: 내용질문 
    • 배출물 시험 측정과정은 무엇인가?
    • 대체 에너지원이란 무엇이며 어떻게 이용할 수 있는가?
      어떤 문제들이 화석연료와 관련되어 있을까?
    • 나는 산포도, 막대그래프, 차트 및 기타 데이터분석방법을 대체에너지원의 영향을 더 잘 이해하는데 어떻게 이용할 수 있을까?

평가과정 / Assessment Processes

에너지혁신 프로젝트 설계서에서 다양한 학생중심 평가를 어떻게 사용하는지 보세요. 이들 평가는 학생 및 교사가 목표를 설정하고; 학습진도를 모니터하고; 피드백을 제공하고, 사고력, 학습과정, 수행 그리고 산출물을 평가하고; 학습사이클 전 과정에 걸쳐 학습활동을 성찰하는데 도움이 됩니다.

수업진행절차 / Instructional Procedures

1부: 문제 제기하기
1차시
학생들에게 본질적질문: 질적인 삶이란 무엇일까?에 답변하게 합니다. 짝을 이루어, 질적인 삶에 기여하는 요인들을 나열하고 가장 중요한 것부터 그렇지 않은 것까지 요인들의 순위를 매기게 합니다. 학생들에게 4명씩 1팀으로 순위 매긴 것을 공유하고 팀의 합의에 기초하여 새롭게 순위를 매기라고 요청합니다. 각 팀이 결과를 발표한 다음 요인간의 공통성에 대해 학급 토의를 하게 합니다. 대부분의 요인들이 에너지와 관련된다는 결론으로 학생들을 인도합니다.

에너지 사전평가서를 활용하여 학생들과 함께 에너지개념에 대한 지식을 검토합니다. 이 평가서를 학생 수준에 적합한 에너지개념에 대한 수업을 개발하는 지침으로 이용합니다.

학 생들과 그 가족들이 에너지를 절약하는데 특별히 영향을 끼친 것은 무엇인지 그리고 에너지 절약을 위해 현재 어떤 방법을 사용하고 있는지에 대해, 있다면 의견을 공유하라고 요청합니다. 각 학급에서 반복된 답변으로 포스터를 제작합니다. 교실에 잘 보이는 곳에 게시합니다.

에너지 주제에 포커스하고 있는 세계의 주요 신문과 매거진의 헤드라인 기사를 포함시킨 멀티미디어 프레젠테이션을 제작합니다. 학생들이 에너지가 수많은 정치적 이슈들, 경제정책 그리고 전쟁의 뒤에 숨어있는 원동력임을 깨닫게 합니다. 프로젝트질문: 어떻게 하면 에너지 자원을 책임감 있게 사용할 수 있을까?우리는 에너지 자원을 현명하게 이용하고 있을까?라 고 물어보고 개방형 토의를 수행합니다(다른 대안으로는, 학생들에게 에너지에 포커스한 주요 스토리와 사건을 강조하여 슬라이드쇼 프레젠테이션을 제작하게 합니다). 학생들에게 에너지 절약에 관한 자신들의 결정이 삶의 질에 어떤 영향을 미칠 수 있을 것인지에 대한 일지(저널)를 쓰게 합니다. 학생들에게 프로젝트 전 기간에 걸쳐 학습 성찰을 위해 주기적으로 일지(저널)를 활용하게 될 것이라고 알려줍니다.

2부: 문제 이해하기
2차시

학생들에게 교과내용질문: 대체 에너지원이란 무엇이며 어떻게 이용할 수 있는가?를 물어봅니다. 공기오염방지법(Clean Air Acts, CAA) (doc)활동을 숙제로 내서 배경정보를 제공합니다. 이 활동은 에너지 절약의 역사와 대체에너지원의 효과를 설명해줍니다. 다른 대안으로는, 사회과 교사들과 함께 이 과제를 실행할 계획을 세웁니다.

3 ~ 7차시
학생들은 8개 그룹으로 똑같이 나눕니다. 각 그룹에 다음 에너지원 중 하나를 할당합니다:

  • 수력
  • 지열
  • 화석연료
  • 풍력
  • 태양열
  • 조력
  • 생물자원(바이오매스)

각각의 그룹은 자신들에게 할당된 에너지원에 관한 학습센터를 준비하게 되는데 다른 그룹들이 그 학습센터에서 배우게 될 것임을 설명합니다. 프로젝트설계서 (doc)를 제시하여 각각의 그룹이 자신들의 학습센터를 조직할 수 있게 돕습니다. 학생들에게 인터넷 조사연구의 트랙을 보관할 수 있도록 북마크 시스템- del.icio.us, Diigo, Furl 등과 같은–의 이용방법을 보여줍니다. 학생들이 연구조사 정보에 사용할 연구조사노트 (doc)를 배부합니다.

에너지원루브릭 (doc)을 배부합니다. 루브릭에는 학생들이 테크놀로지, 이익/불이익, 역사, 환경, 경제적 비용, 그리고 각각의 에너지원의 응용에 대해 조사하게 된다는 설명이 되어 있습니다. 학생들에게 이것이 학습센터에 전시될 정보의 유형이라고 설명합니다. 학생들과 함께 산포도, 상자그림, 선형회귀분석, 막대그래프 같은 데이터분석방법을 살펴봅니다. 데이터분석방법을 이 프로젝트에 어떻게 이용할 수 있는지 설명합니다. 다양한 유형의 데이터를 검토하면서 학생들에게 수업 전에 수집해놓은 그래프를 보고 데이터의 유형을 식별하는 연습을 하게 합니다. 

학습센터의 일부로 브로셔도 활용할 수 있음을 설명합니다. 학생들에게 브로셔샘플 (doc) 을 보여줍니다. 데이터분석방법을 추가하여 브로셔를 어떻게 개선시킬 수 있는지에 대해 토의합니다. 반 전체로, 이 브로셔에 사용할 수 있는 구체적인 데이터분석방법에 대해 브레인스토밍을 합니다. 학생들에게 데이터분석방법을 활용하면서 답변할 수 있는 질문을 제기하라고 격려합니다.

학생들에게 또한 자신들이 맡은 에너지원이 왜 우리 사회와 지구를 위한 최선의 방책인가에 대해 준비하고 토의에 참여하여 다른 사람들을 설득하는 시도를 하게 될 것이라고 말합니다. 각각의 그룹에게 데이터와 연구조사를 보여주는 포스터를 제작하게 하고, 토의 중 사용할 각 그룹의 데이터 분석에 도움이 되는 스프레드시트 소프트웨어를 활용하게 합니다. 연장선상에서, 학생들에게 근거제시도구를 활용하여 그룹으로 작업하는 방법을 학생들에게 보여줍니다. 에너지원에 관한 주장을 어떻게 만들고, 주장을 뒷받침하는 정보를 어떻게 끼워 넣는가를 설명합니다. 학생들이 토의 중에 근거제시 작업공간에서 정보에 액세스하도록 격려합니다.

이 프로젝트 중에 연소, 흡열/발열 화학반응, 미립자농축 및 에너지보존에 관한 반 전체 실험시간을 별도로 두고 학생들이 에너지의 일반원리와 영향을 더 많은 이해를 얻도록 돕습니다. 가능하다면, 학생들이 과학 프로브웨어를 활용하여 데이터를 수집하고 그래프로 나타내는 실습을 하게 합니다.

그룹평가서 (doc) 를 배부하고 학생들에게 수업 중 지정된 시점에서 그룹과정과 개별작업을 평가하게 합니다. 토의체크리스트 (doc)를 배부하고 토의 중의 기대사항을 그룹에 알립니다. 체크리스트는 또한 토의를 하는 동안 채점가이드로 활용될 수 있습니다.

8 차시
학습토의를 실시합니다. 그룹별로 토의 주재자를 정하게 합니다. 각 그룹에게 토의체크리스트 (doc)를 살펴보게 합니다. 학생들이 토의 후에 그룹평가서 (doc)를 활용하여 자기 그룹을 다시 평가할 시간을 줍니다. 학생들이 체험한 활동을 통해 얻은 새로 학습한 것과 통찰을 일지에 다시 기입할 시간을 줍니다.

9차시
토 의 후에, 학생들이 각 학습센터를 둘러볼 시간을 줍니다. 학생 각자가 각각의 학습센터에서 얻은 정보(특별히, 학생들은 각 에너지원의 기체 및 미립자 오염, 효율성, 생산 및 소비에 대해 분석합니다)를 완성하기 위해 데이터분석방법을 어떻게 활용할 것인지 설명해주는 데이터할당워크시트 (doc)를 배부합니다. 교과내용질문: 어떤 문제들이 화석연료와 관련되어 있을까?를 평가질문으로 활용합니다. 화석 연료 에세이 체크리스트 (doc)를 활용해서 어떤 정보를 질문의 답변에 넣을지를 이해하도록 돕습니다.

3부: 해결방안 찾기
10 차시

이제 학생들이 세계의 에너지문제에 대한 기초와 글로벌 인식을 얻게 되었으므로, 세계시민으로서 그들이 일부나마 해결할 수 있는 방법에 대해 브레인스토밍할 것을 요청합니다. 프로젝트질문: 데이터와 조사연구는 여러분의 결정에 얼마나 영향을 미치는가?
를 제시합니다. 학생들에게 어떤 제품을 구입하는데 어떻게 결정하는지 물어봅니다. 학생들이 현재 이용하는 방법과 절차를 규정하는 학급토론을 진행합니다. 부모들이 이용할 수 있는 방법도 공유하게 합니다. 어떤 의사결정 과정이든 데이터와 조사연구를 활용한다는 것을 강조합니다.

공기오염이 심각한 대도시의 사진을 보여주고 자동차와 환경에 미치는 영향에 대해 생각해보게 합니다. 학생들에게 다음의 두 가지 주요 요인에 의해 우리의 삶의 질이 어떠한 영향을 받고 있는지에 대해 조사연구를 수행하게 될 것임을 설명합니다:

  • 자동차 배출물이 우리 환경에 미치는 영향
  • 대체연료의 개발

자동차 배출물 측정과정에 대해 약식수업을 합니다. 학생들에게 일지에 기록하게 합니다. 숙제 또는 보충수업으로, 배출물 테스트와 기준이 국가 및 주마다 어떻게 다른가에 대한 정보를 찾아보도록 학생들에게 지시합니다. 서로 다른 나라에서 5개 대도시(예컨대 멕시코시티, 카이로, 홍콩, 뉴욕, 로스앤젤레스 등)를 조사해서 자동차 배출물이 특정 도시에 미치는 영향을 비교해 보도록 합니다.

11-12차시
기자재 이용이 가능하다면, 태양열 및 수소 차량, 연소의 부산물, 배출물에 대한 학급 전체 실험을 계획합니다.

13차시
학생들에게서로 다른 유형의 자동차 연료원에 대한 조사와 평가를 구조화시키기 위해 비주얼랭킹도구 사용법을 보여줍니다. 다음 요인들을 포함하는 작업공간을 준비합니다:

  • 수소
  • 휘발유
  • 에탄올(E85)
  • 전기
  • 천연가스
  • 바이오디젤
  • 메탄올 (M85)

짝을 지어 작업하면서, 학생들에게 서로 다른 연료원에 대한 인터넷 검색을 수행하고 어떤 것들이 대다수의 자동차를 위한 최선의 선택이라고 믿는지 순위를 매기게 합니다. 학생들이 각각의 주요 장단점을 열거하고 자신들이 순위를 매긴 논거를 포함시키는 것임을 설명합니다. 학생들에게 자신들 생각을 학급 내 다른 짝들과 비교하는 방법을 보여줍니다. 상관계수와 수치의 해석방법을 설명합니다. 학생들이 동료들로부터 얻은 새로운 통찰에 근거해서 순위산정을 변경할 시간을 줍니다. 인터넷 자료출처의 트랙을 남겨두기 위해 북마킹 시스템을 이용하도록 학생들에게 상기시킵니다.

이 활동 중에 학생들의 사고력을 인도할 대체 연료 체크리스트 (doc)를 배부합니다. 학생들이 현재의 학습에 대한 새로운 통찰과 성찰내용을 일지에 추가시킬 시간을 줍니다.  

14차시—숙제 프로젝트
학생들에게 구매를 위해 자동차를 선택하는 과정을 시뮬레이션 할 것이라고 설명합니다. 처음에 두 개의 자동차를 골라서 나란히 비교하라고 지시합니다. 한 자동차는 학생들이 선택한 것이고 두번째 자동차는 신형 그린카 브랜드여야 합니다. 그린카라는 용어를 설명해주고 대체연료자동차(AFVs) 로서도 알려진 이런 유형의 자동차 사례를 웹사이트에서 보여줍니다.

이 프로젝트에서 요구하는 단계들을 설명해놓은 구매 가이드 지시사항 (doc)을 나누어줍니다. 학생들이 구매 가이드 체크리스트 (doc) 와 구매 가이드 자기평가서 (doc) 를 활용하여 프로젝트 전 과정에 걸쳐 서로의 작업뿐만 아니라 자신들의 작업을 평가하게 합니다. 학생들이 자신들이 선택한 AFV의 대체 연료원에 숨어있는 기술을 조사하게 될 것이며 차량의 배출물 및 선택한 차량에 사용된 기술에 대해 심층연구를 하게 될 것임을 설명합니다. 학생들은 데이터분석방법을 사용하여 기체 및 미립자 오염, 효율성, 생산 및 소비를 분석하고 개별 통학상황에 기초하여 각 차량의 연비를 비교할 것입니다.

몇 종의 소비자 매거진을 나누어주고 학생들에게 눈에 띄는 제품의 구조와 속에 담긴 데이터를 주의 깊게 살피게 합니다. 학급으로, 한 매거진 속으로 모든 개별프로젝트 (doc)를 모아놓은 전자 소비자 매거진을 만듭니다. 이 매거진은 각 학생이 수집한 독자적인 데이터를 가지고 최신 자동차 기술을 특집으로 다루는 것이라야 합니다.

이를 확장시켜, 학생들은 추가학점을 신청하여 표지와 목차, 통합 구조로 매거진을 종합할 책임을 맡는 편집진 역할을 해볼 수 있습니다.

15차시
학생들에게 2주의 시간을 주고 집에서 이 프로젝트를 완성하게 합니다. 프로젝트 중간에, 수업 중 학생들이 진도에 관해 서로 의논할 시간을 줍니다. 구매 가이드 체크리스트 (doc)의 별도 사본을 학생들에게 제공해서 동료 협의회 중 사용하게 합니다. 학생들은 숙제프로젝트를 하는 동안 학습에 대한 통찰과 성찰을 담아, 일지 쓰기를 계속해야 한다는 것을 설명합니다.

16차시(학생들이 자동차 프로젝트를 완성한 이후)
최종평가로, 학생들이 이 단원에서 완성했던 프로젝트에 대해 성찰하면서 다음 질문에 답변하도록 요청합니다:

  • 어떻게 하면 질적인 삶을 유지하면서 우리의 에너지 자원을 책임감 있게 이용할 수 있는가?
  • 데이터와 연구조사는 여러분의 결정에 얼마나 영향을 미치는가? 구체적인 예를 들어보라.
  • 과학기술이 세계의 에너지 문제에 미치는 긍정적 영향과 부정적 영향은 무엇인가?차트를 만들고 구체적인 예를 제시해보라
  • 데이터분석방법은 대체에너지원의 영향을 더 잘 이해하는데 어떻게 도움이 되었는가? 구체적인 예를 들어보라.

에세이 루브릭 (doc)을 학생들이 질문에 답을 쓰는 동안 사용할 가이드로 배부합니다.

편집진이 학급 소비자 매거진을 완성한 후에, 모든 학생과 부모들이 읽도록 매거진을 웹사이트에 게시합니다

선수지식 / Prerequisite Skills

  • 다양한 에너지형태, 원자의 구조와 운동, 그리고 재생가능 및 재생불가능한 자원의 이해에 대한 기초적 이해
  • 탄소의 성질과 용도에 대한 기초적 이해
  • 데이터분석과 통계에 대한 이해(수학교사들이 데이터와 통계 단원을 끝마친 후 이 프로젝트를 적용하는 것을 추천함)
  • 인터넷조사활동 수행과 더불어 멀티미디어 프레젠테이션, 뉴스레터 발행물 및 웹페이지를 제작해본 경험

차별화 교수법 / Differentiated Instruction

특수학생

  • 익혀야 할 에너지 개념의 수를 줄인다.
  • 프로젝트 단계를 일일 일정으로 완수하는 과제로 쪼갠다.
  • 강조되는 주요 개념이 들어있는 웹사이트를 미리 선정하거나 정보를 앞서 출력한다.
  • 각각의 주요 개념에 대해 시각적 표현물을 제공한다.
  • 각각의 데이터분석 활동에 대해 골자 개요를 만든다.
  • 과제할당을 줄이거나 필요한 것보다 더 많은 시간을 준다.

영재학생

  • 에너지혁신과 관련이 있는 온라인 기술경시대회에 참가기회를 제공한다.
  • 수소연료전지 기술과 태양열 자동차를 가지고 폭넓은 실험을 제공한다.
  • 심층 정보가 있는 웹사이트를 미리 선정한다.
  • 기술적인 문제 해결사로 활용한다.

영어를 배우는 학생

  • 각각의 에너지형태와 대체에너지원, 장비들의 시각적 표현물을 제공하여 학생의 공책에 참고자료로 지니게 한다.
  • 과제물을 먼저 학생의 모국어로 만들고 다음에 영어로 번역하게 한다.
  • 학생의 모국어로 인터넷 사이트에 접속할 수 있게 한다.
  • 동료학생과 짝을 지어준다.

Credits

한 교사가 인텔®교육프로그램 연수에 참가하여 이 수업프로젝트 아이디어를 내놓았습니다. 교사 팀에서 그 프로젝트 설계서를 여기에 있는 예제로 발전시켰습니다

 

에너지혁신: 질적인 삶이란 무엇일까?

프로젝트 한눈에 보기

(At a Glance)

학년: 중3–고1

관련 교과: 과학, 기하학, 사회적 이슈

토픽: 에너지, 대체연료, 그래프 만들기, 데이터분석

고차원적 사고력:의사결정, 분석, 해석, 평가

학습 요점: 데이터 구조화하기, 비평적 사고, 통계분석, 대체에너지원

필요 시간: 16 교시 수업, 1교시당50 분, 과제로젝트기간 2주