STEM+I 생각교실 운영 사업 교육 프로그램 2022 유전병의 종류와 특징 아주대학교 과학영재교육원 2022년 STEM+I 생각교실 운영 사업 교육 프로그램 프로그램 개요 구분 기관명 아주대학교 프로그램명 (신규/수정보 완) 신규 유전병의 종류와 특징 주요 적용 학년 고2 개발차시 3 주요 과목 생명과학Ⅰ 주요 단원 4. 유전 관련 과목 생물 관련 단원 유전병의 종류와 특징 S 적용 지역 STEM+I 요소 보조 주 개발자명 주요 수업 개요 개발자 - 돌연변이 종류의 이해 - 혁형 분석 및 유전병 탐색 - 유전병 유전자와 원인 탐색 1차시 – 초파리 관찰 차시별 주요내용 (키워드 위주) Ÿ 유전학 모델 생물로서 초파리 이해와 관찰 2차시 – 핵형 모의 분석, 유전병 검색 핵형의 이해와 유전병 탐색 Ÿ 3차시 – 유전병 분석 Ÿ 유전병 유전자와 원인 탐색 (유전병의 종류와 특징) 교수·학습 지도안 주제 유전병 연구 모델 생물로서 초파리 이해와 관찰 수업일시 2023 년 10월 25일 4교시 수업대상 수내고 2학년 대면 대단원명 소단원명 IV 유전, 4. 유전병의 종류와 특징 수업방법 주제(단원) 명 유전병의 원인 수업형태 연계 과목 생명과학 1, 생명과학 2, 생명과학실험 성취기준 학습목표 STEM요 소 수업교사 이영만 수업차시 1 3 (해당/전체) 강의, 실험 S √ T √ E M [12생실05-07] 초파리의 야생형과 구별되는 다양한 돌연변이 형질을 찾아내고 차이점을 설명할 수 있다. 모델생물을 이해하고, 유전학 모델 생물로서 초파리 특성을 파악하고 야생형과 돌연변이 초파리를 직접 관찰한다 수업단계 교수⋅학습 활동 수업자료 및 유의점 동기유발 - 도입 (5분) 초파리에 관한 퀴즈로 흥미를 유발한다. ▶ 학습 목표 제시 - 전체 3차시 활동에 대한 소개와 이번 시간에 학습해야 할 목표를 제시한 다. ▶ 학습활동 1: 모델생물의 정의에 대해 알아본다. 유전학에서 초파리가 기여한 특징을 학습한다. 스마트폰 부착 현미경 사용법을 익힌다. PPT로 진행, 참고 동영상 상영, 초파리 전개 (40분) 관찰, 드라이아이스 사용시 손이 다치지 ▶학습활동 2: 야생형과 돌연변이 초파리 특징들을 알아본다. 초파리 마취방법에 대해 알아본다. 실제 야생형과 돌연변이 초파리를 관찰한다. 생각해볼 문제를 같이 풀이한다. 정리 및 평가 (5분) 정리 및 내용 요약, 다음 차시 소개 - 4 - 않도록 주의 (유전병의 종류와 특징) 교수·학습 지도안 주제 수업일시 핵형 모의 분석 2023 년 10월 26일 1교시 수업대상 수내고 2학년 대단원명 IV 유전, 소단원명 1. DNA와 염색체 수업방법 대면 주제(단원) 명 수업형태 사람의 염색체와 핵형분석 STEM요 소 연계 과목 생명과학 1, 생명과학 2, 통합과학 성취기준 수업교사 이영만 수업차시 2 3 (해당/전체) 강의, 실습 S √ T √ E M [12생실05-02] 사람 염색체 사진 자료를 통해 핵형을 분석하고 결과를 바르게 해석할 수 있다. 학습목표 염색체 구조와 핵형 의미를 파악하고, 염색체 그림을 통해 핵형 분석을 익힌다 수업단계 교수⋅학습 활동 수업자료 및 유의점 동기유발 도입 (5분) - 사람 DNA 길이와 염색체 구조를 소개한다. ▶ 학습 목표 제시 ▶ 학습활동 1: 핵형의 의미에 대해 알아본다. 염색체의 구조와 염색체 구조에 따른 염색체의 종류를 알아본다. 염색체를 하나씩 전개 (40분) 잘랐을 경우 크기가 작으므로 분실되지 않도록 주의시킨다. ▶학습활동 2: 생각해볼 문제를 같이 풀이한다. 염색체 그림으로 핵형을 직접 조사해본다. 정리 및 평가 (5분) 모의 실습 결과 및 정답 확인, 책상 정리 - 22 - (유전병의 종류와 특징) 교수·학습 지도안 주제 수업일시 유전병 자세히 알기 2023 년 10월 28일 2교시 수업대상 수내고 2학년 대면 대단원명 소단원명 IV 유전, 4. 유전병의 종류와 특징 수업방법 주제(단원) 명 유전병의 원인 수업형태 연계 과목 생명과학 1, 생명과학 2, 통합과학 성취기준 수업교사 이영만 수업차시 3 3 (해당/전체) 강의, 실습 STEM요 소 S √ T √ E M [12생과 I 04-04] 염색체 이상과 유전자 이상에 의해 일어나는 유전병의 종류와 특징을 알고, 사례를 조사하여 발표할 수 있다. 학습목표 유전병의 구체적인 원인인 염기 서열 변화를 직접 인터넷 프로그램을 통해 찾아본다. 수업단계 도입 (5분) 교수⋅학습 활동 수업자료 및 유의점 ▶ 학습 목표 제시 - 3차시 활동에 대한 소개와 학습해야 할 목표를 제시한다. ▶ 학습활동 1: 유전자의 의미에 대해해 알아본다. 염기서열 변화로 일어나는 돌연변이의 종류에 대해 학습한다. 생각해볼 문제를 같이 풀이한다. 개인별 스마트폰 혹은 전개 (40분) 디지털 기기 사용, 유전병 동영상 상영 ▶학습활동 2: 낭포성 섬유증을 일으키는 유전자에 대해 검색해본다. 겸형 적혈구 빈혈증을 일으키는 유전자에 대해 검색해본다. 두 질병의 구체적인 원인을 DNA 서열 수준에서 인터넷 사이트를 통해 자세 히 알아본다, 정리 및 평가 (5분) 각 유전병의 돌연변이 종류를 제대로 파악했는지 확인 - 40 - 

STEM+I 생각교실 운영 사업 교육 프로그램 2022 줄기세포란 무엇일까? 강원대학교 과학영재교육원 2022년 STEM+I 생각교실 운영 사업 교육 프로그램 프로그램 개요 기관명 관련 과목 STEM+I 요소 주 개발자명 주요 수업 개요 (신규/수정보 완) 과학영재교육원 프로그램명 주요 과목 구분 강원대학교 부설 신규 줄기세포란 무엇일까? 과학3 생명과학 Ⅱ S 주요 적용 학년 개발차 시 주요 단원 Ⅴ. 생식과 유전 관련 단원 Ⅵ. 생명공학 기술과 인간 생활 중3 5차시 적용 지역 보조 개발자 본 프로그램을 통해 습득한 다양한 줄기세포 관련 기초 지식을 활 용하여 줄기세포의 윤리적인 문제, 각 줄기세포 별 장점 및 단점에 따른 사용용도, 그리고 각각의 단점에 대한 극복방안 등 여러 제반 사항에 대한 활발한 토론을 진행하고 다양한 조직유래 줄기세포를 관찰해 봄으로서 줄기세포 기반 재생의료에 대한 이해도를 높임. 차시별 주요내용 (키워드 위주) 차시 주요내용 1차시 다양한 줄기세포의 종류 및 특성 이해 2차시 플라나리아의 재생능력관찰 (실습) 3차시 플라나리아의 재생능력관찰 (실습) 4차시 줄기세포 연구의 역사 그리고 미래 5차시 다양한 줄기세포의 확립, 배양, 그리고 기능 조절 교사용 지도서 Ⅲ. 교사용 지도서 1차시 다양한 줄기세포의 종류 및 특성 이해 [수업 안내] 일반인들은 줄기세포의 다양한 종류 및 기능에 대한 전문 지식이 부족하여 막연히 모든 난 치성 질환을 줄기세포로 치료할 수 있을 것이라는 환상을 갖기 쉬움. 따라서, 줄기세포의 다양한 종류 및 특성을 올바르게 이해함으로써 본 수업을 통해 막연한 환상이 아닌 줄기세 포 치료제에 대한 바람직한 이해를 갖도록 함. [수업 TIP] 참고자료를 통해 교수자가 알고 있는 여러 줄기세포 기반 난치성 질환의 치료 사례를 소개 함으로써 학습자의 이해를 돕도록 자연스럽게 동기를 부여함. 성체, 배아, 유도만능 줄기세포 각각의 장점 및 단점을 구체적인 예를 들어 설명함으로써 학습자들이 관련 내용을 습득할 수 있음. 휴대폰이나 태블릿을 이용하여 다양한 전문사이트 검색함으로써 활발한 토론이 이루어지게 함. ⦁ 줄기세포란 무엇인지 이해할 수 있다. ⦁ 다양한 줄기세포의 종류 및 특성을 이해할 수 있다. ⦁ 윤리적 측면에서 배아줄기세포 사용에 대한 자신의 의견을 발표할 수 있다. 미래의학기술로 난치성 질환을 치료할 수 있을까? 생생개념영상 (출처: https://www.youtube.com/watch?v=mCRbqfTuU40) 최근 전세계적인 노령화로 인해 여러 난치성 질환이 급격히 증가하고 있다. 여러 미래의학기 술 중 ‘줄기세포 기술’이 치료제로 활용될 수 있을까? 또 그렇게 생각한 이유는 무엇인가? | 33 | 줄기세포란 무엇일까? 2/3차시 플라나리아를 활용한 줄기세포 재생 능력 관찰 실험 [수업 안내] 학교 실험실 환경에서 줄기세포를 활용한 실험을 진행하는 데에 한계가 있음. 따라서 플라 나리아를 활용하여 간접적으로 줄기세포의 재생 능력을 확인하고자 함. 플라나리아의 조직 재생 실험을 통해 손상된 조직의 재생에 있어 줄기세포의 중요성을 실 제 관찰하고 줄기세포에 대한 흥미를 유발함. [수업 TIP] 인간의 체내에 줄기세포는 0.01~0.001% 극미량 존재하므로, 인간 조직 및 장기 손상 시 재 생 능력이 극히 제한적임. 그러나 플라나리아는 체내에 줄기세포의 일종인 네오블라스트 (neoblasts)가 약 30% 존재하므로 극단적인 재생 능력을 보임. 생물을 활용한 실험이므로 생명윤리를 강조하여 실험과정을 안내함. ⦁ 플라나리아를 활용한 실험을 통해 줄기세포의 재생 능력을 관찰할 수 있다. ⦁ 외부 요인(온도, 빛, 오염도)이 플라나리아의 재생 및 성장 능력에 미치는 영향을 관찰할 수 있다. 어디서 ‘플라나리아’를 볼 수 있을까? 생생개념영상 (출처: https://www.youtube.com/watch?v=U3-RglTHKd4) 여름 계곡에서 놀다 바위 밑에서 발견했던 플라나리아를 떠올려보자. 생김새와 움직임을 생각나는 대로 표현해보자! | 40 | 줄기세포란 무엇일까? 4차시 줄기세포 연구의 역사 그리고 미래 [수업 안내] 줄기세포 용어의 기원, 다양한 종류의 줄기세포 연구의 역사 등을 이해하면서 줄기세포 연 구에 흥미를 갖는 동시에 미래에 줄기세포 연구가 나아가야 할 지향점을 제시함. 여러 줄기세포 연구자의 선구자들의 도전적인 실험 정신을 이해함으로써 과학에 대한 흥미 를 고취시키는 것은 물론 학생들에게 과학자의 꿈과 희망을 심어줌. [수업 TIP] 학생들에게 다양한 줄기세포 연구의 역사를 설명하고, 줄기세포 발견에 대한 다양한 비하 인드 스토리를 학생들에게 이야기함으로써 줄기세포 연구에 흥미를 유발시킴. 학생들이 알고 있는 유명한 과학자와 줄기세포 관련 과학자를 ‘고피쉬’와 같은 보드게임 방식으로 활동적인 수업을 진행함. 미래에 줄기세포 연구가 지향해야 할 방향을 제시하고 활발한 토론을 유도함. ⦁ 줄기세포 연구의 역사를 이해할 수 있다. ⦁ 미래에 줄기세포 연구가 나아가야 할 지향점을 제시할 수 있다. 줄기세포 연구는 어떤 방식으로 진행되어 왔을까? 내가 가장 존경하는 과학자는 누구인가? 또 그 이유는 무엇인가? ‘줄기세포’는 어떤 의미일까? 설마 내가 아는 식물의 ‘줄기’?! | 48 | 줄기세포란 무엇일까? 5차시 다양한 줄기세포의 확립, 배양, 그리고 기능 조절 [수업 안내] 핸드폰이나 태블릿을 이용해 전문사이트를 검색함으로써 다양한 종류의 줄기세포 확립 방 안에 대한 정보를 검색하고 이를 비교 분석함으로써 어떤 종류의 줄기세포가 상대적으로 쉽게 확립할 수 있고 특정 치료 목적으로 사용하기도 용이할 것인가에 대한 정보를 습득 함. 각각의 줄기세포들을 어떻게 분리 및 확립되는지에 대한 세부 내용을 학생들에게 숙지시킴 으로써 각 줄기세포의 특징 및 종류의 따른 장점 및 단점을 쉽게 이해하도록 함. 배아줄기세포, 유도만능줄기세포, 성체줄기세포는 각각의 장점 및 단점을 보유하고 있음. 따라서 연구자들은 고유의 장점을 극대화하고 단점을 제어하기 위해 다양한 방식의 줄기세 포 기능 조절 연구를 활발히 진행하고 있음. 따라서 각 다양한 문헌 검색을 통해 줄기세포 종류에 따라 어떤 방식의 기능 조절 연구가 이루어지고 파악함과 동시에 각각의 기능 조절 방식의 장/단점에 대해 활발한 토론을 진행함. [수업 TIP] 각각의 줄기세포를 어떻게 분리하거나 확립시키는지에 대한 전문지식 수준의 정보에 초점 을 두기보다는, 대략적으로 어떠한 과정을 거쳐 만들어진다는 정도의 정보를 제공함으로써 학생들에게 줄기세포 제작의 이해도를 높임. 다양한 줄기세포 기능 조절 연구에 대해 학생들에게 강의하기 앞서 각 줄기세포들이 지니 고 있는 극복해야 할 고유의 단점을 먼저 제시하고 학생들에게 어떠한 방향으로 기능 조절 연구가 이루어지는 것이 바람직한가에 대해 추론을 유도함. ⦁ 특정 줄기세포를 분리하고 확립하는 방법을 이해할 수 있다. ⦁ 줄기세포의 기능 조절 수단을 비교하여 이해할 수 있다. 실제 줄기세포는 어떤 방식으로 분리되어 사용되고 있을까? 지금까지 배운 줄기세포 중 분리가 가장 쉬운 줄기세포는 무엇일까? | 56 | 

STEM+I 생각교실 운영 사업 교육 프로그램 2020 유전공학 기초 – DNA클로닝, 전기영동 아주대학교 과학영재교육원 2020년 STEM+I 생각교실 운영 사업 교육 프로그램 프로그램 개요 기관 명 프로그램 이름 아주대학교 과학영재교육원 유전공학 기초 – DNA클로닝, 전기영동 주요 과목 생명과학Ⅱ 관련 과목 생명과학Ⅰ STEM 요소 S, E 관련 단원 유전자의 발현과 조절 관련 유전 단원 지역 차시 4 개발자 주요 수업 개요 유전공학의 근간을 이루는 DNA 클로닝의 의미를 알고, 제한효소지 도(map)를 그려본다. 실험으로는 세균 플라스미드 DNA를 제한효소 반응으로 분리하고, 전기영동을 통해 DNA 확인하여 본다. 1. 수업 사전 협의회 → 2. 전문가 수업실시(A반) → 3. 교사 수업실 시(B, C반) → 4. 간담회(전문가+교사+코디네이터 참석) → (2~4 차 시별로 반복) → 최종 간담회(전문가+교사+코디네이터 참석) 수업 사전 협의회 프로그램 운영 방법 (절차) 전문가 교사 수업 수업 실시 실시 (B, C반) 간담회 수업 내용 및 방법 최종 간담회 조정 (A반) ※ 각 수업에는 교사 및 코디네이터가 참관하고, 매 수업이 끝날 때 마다 간담회 진행하였음. ◎ 유전 공학 기초(1차시) 교수·학습 지도안 수업일시 단원명 생명공학 기술과 인간생활 수업주제 수업대상 수업교사 수업장소 수업차시 유전 공학 학습목표 수업형태 1/4 강의, 실습 모의 실험을 통해 DNA 클로닝의 의미와 목적을 알아본다 수업단계 수업자료 및 교수·학습 활동 유의점 ▶ 수업 목표 확인 - 이번 수업을 통해서 탐구해야 할 최종적인 목표를 인식한다. 배움열기 (5분) ▶ 동기유발 - 프로젝트 수업의 - 유전공학 기술의 기초인 유전자 클로닝이 어떻게 진행되는지 전체적인 목표에 알아본다. 대해 설명한다. ▶ 학습 목표 제시 - 이번 시간에 학습해야 할 목표를 제시한다. - 먼저 ppt 자료를 이용하여 강의한 ▶ 학습활동 1: 유전공학의 목적을 학습한다. 유전공학의 근간 을 이루는 DNA 클로닝의 의미를 학습한다. 이를 위해 기초가 되는 DNA, 유전자 발현을 학습한다. 다. - 활동지의 간단한 재료와 통해 배움활동 조작을 제한효소 작용을 이해시킨 (40분) 다. 학생 스스로 ▶ 학습활동 2: 제한효소의 작용을 학습한다. 제한효소를 이용 추론하여 가상의 한 DNA 클로닝 과정을 간단한 모의 실험으로 간접적으로 체험 재조합 한다. 만들 수 있는지 관찰한다. 배움정리 (5분) DNA를 ▶ 모의 실험 내용 확인 및 후속 차시 소개 - 학생들의 결과를 확인하고 다음 차시의 내용을 소개한다. •9• - ◎ 유전 공학 기초(2차시) (기하)교수·학습 지도안 수업일시 단원명 수업주제 생명공학 기술과 인간생활 수업대상 수업교사 수업장소 수업차시 유전 공학 학습목표 수업형태 2/4 강의, 실습 플라스미드 DNA 분리의 원리를 학습하고 분리해본다. 수업단계 교수·학습 활동 수업자료 및 유의점 ▶ 수업 목표 확인 - 이번 수업을 통해서 탐구해야 할 최종적인 목표를 인식한다. 배움열기 (5분) ▶ 동기유발 - 플라스미드를 세균으로부터 직접 분리하는 과정을 체험한다. - ▶ 학습 목표 제시 - 이번 시간에 학습해야 할 목표를 제시한다. ▶ 학습활동 1: 플라스미드의 종류와 의미를 파악한다. 플라스미드 DNA를 분리하기 위해 필요한 것들을 생각해본다. 컬럼을 이용한 물질 분리의 원리에 대해 학습한다. - 먼저 ppt자료를 이용한 강의한다. - 이후 실험 시 학 생들의 집중력이 흐트러지지 배움활동 않도 록 주의시킨다. (40분) - 전체 과정을 먼저 파악하도록 한 후 ▶ 학습활동 2: 세균 세포로부터 플라스미드 DNA를 분리한다. 이 실험에 임하게 한 과정에서 다양한 실험 도구와 원리를 접해본다. 배움정리 (5분) ▶ 학습 내용 복습 및 후속 차시 소개 - 실험도구를 정리하고 다음 시간에 할 실험 내용을 소개한다. • 29 • 다. - ◎ 유전 공학 기초(3차시) (기하)교수·학습 지도안 수업일시 단원명 생명공학 기술과 인간생활 수업대상 수업교사 수업장소 수업차시 수업주제 유전 공학 학습목표 제한효소 반응을 익히고 전기영동을 통한 DNA 분리를 이해한다. 수업단계 수업형태 3/4 강의, 실습 교수·학습 활동 수업자료 및 유의점 ▶ 수업 목표 확인 - 이번 수업을 통해서 탐구해야 할 최종적인 목표를 인식한다. 배움열기 (5분) ▶ 동기유발 - 제한효소의 중요성과 이용에 대해 탐구한다. 분리한 DNA와 제 - 한효소로 절단된 DNA를 확인하는 방법을 알아본다. ▶ 학습 목표 제시 - 이번 시간에 학습해야 할 목표를 제시한다. ▶ 학습활동 1: 제한효소에 대해 학습한다. 분리한 DNA에 제한효 소를 처리한다. 마이크로 피펫으로 미세한 양의 샘플을 다루는 법 을 학습한다. - 실험에서는 도구를 정확히 사 용하도록 지도한 다. 배움활동 - 제한효소 반응 시 (40분) 마이크로피펫 ▶ 학습활동 2: 아가로즈 젤을 이용한 DNA 분리법에 대해 학습한 을 다. DNA 전기영동을 위한 아가로즈 젤을 제조한다. 전기영동으로 본다. ▶ 학습 내용 복습 및 후속 차시 소개 (5분) • 41 • - 팁 중복사용하지 않도록 한다. DNA 분리 시에 분리 속도에 미치는 요인들의 영향에 대해 추론해 배움정리 실험 ◎ 유전 공학 기초(4차시) (기하)교수·학습 지도안 수업일시 단원명 생명공학 기술과 인간생활 수업주제 학습목표 유전 공학 수업대상 수업교사 수업장소 수업차시 수업형태 4/4 실습 전기영동 결과를 확인하고, 제한효소지도(map) 그리기를 통해 사고력을 기른다. 수업단계 교수·학습 활동 수업자료 및 유의점 ▶ 수업 목표 확인 - 이번 수업을 통해서 탐구해야 할 최종적인 목표를 인식한다. 배움열기 (5분) ▶ 동기유발 - DNA를 눈으로 확인한다. DNA 클로닝 과정에서 탐구 추론 능 - 력이 어떻게 발휘되는지 체험하도록 한다. ▶ 학습 목표 제시 - 이번 시간에 학습해야 할 목표를 제시한다. ▶ 학습활동 1: 아가로즈 젤 상에 DNA를 주입한다. 아가로즈 젤 상에서 분리된 DNA를 확인하는 법을 익힌다. DNA 분리 속도에 영향을 미치는 요인에 대해 생각해본다. - 전기영동 키트 - 젤을 만지거나 도 배움활동 구 사용 시 조심 (40분) 스럽게 한다. ▶ 학습활동 2: 제한효소지도를 이용한 추론 문제를 풀어본다. 이 를 통해 클로닝 과정에서 제한효소의 중요성을 학습하고 사고력을 배양한다. 배움정리 (5분) ▶ 학습 내용 복습 및 재료와 도구 정리 • 53 • - 

STEM+I 생각교실 운영 사업 교육 프로그램 2021 신재생에너지와 지속가능한 발전 전남대학교 과학영재교육원 2021년 STEM 생각교실 운영 사업 교육 프로그램 프로그램 개요 기관명 전남대학교 과학영재교육원 프로그램 이름 신재생에너지와 지속가능한 발전 주요 과목 통합과학 관련 과목 물리 STEM 요소 S, T, E, T 관련 Ⅵ. 환경과 에너지 – 2. 발전과 단원 신재생에너지 관련 단원 Ⅲ. 에너지 – 1. 역학적 에너지 지역 개발 차시 6 보조 주 개발자 개발자 - 이 프로그램은 학습자가 전기 에너지를 운동 에너지와 같은 다른 형태 의 에너지를 특별히 고안한 장치나 구조물을 사용하여 전자기 유도를 통해 정성적으로 알고 관련 현상을 체험할 수 있기를 기대하면서 설 계하였다. 주요 수업 개요 - 또한 수력 발전에서 물이 가진 퍼텐셜 에너지가 전기 에너지로 전환되 는 것을 수력 발전 모형을 만들어 실험하면서 체험할 수 있게 하였다. - 학생이 수력 발전 모형을 직접 구성하고, 물의 퍼텐셜 에너지와 모형 을 통해 전환된 전기 에너지를 측정, 계산하게 한다. - 학습자가 수력 발전 모형을 설치해보고(기술공학적 과정), 전자기 유도 현상, 에너지 전환을 탐구, 체험하고(과학적 탐구), 센서를 사용하여 데이터를 수집하고 처리(수학적 사고 활동)할 수 있게 한다. 주제 1차시 수업내 용 주제 차시별 2차시 수업내 용 주요내용 주제 3차시 수업내 용 4차시 주제 전자기 유도 코일, 자석, 검류계, 전자기 유도, 유도 전류의 방향과 세기 간이 발전기 전자기 유도, 간이 발전기 여러 가지 발전 화력발전, 수력발전, 핵발전, 풍력발전 자가 발전기의 에너지 전환 수업내 용 주제 5차시 수업내 용 주제 6차시 수업내 용 자가 발전기, 방전, 충전, 발전된 에너지의 양을 측정 수력 발전 모형의 에너지 전환과 효율Ⅰ 수력 발전 모형 구성 수력 발전 모형의 에너지 전환과 효율Ⅱ 수력 발전 모형, 발전, 전기 에너지 측정, 발전 효율 구하기 2021학년도 전남대학교 과학영재교육원 1. STEM 생각교실 프로그램 개요 교과군 중심교과목 학교급 학년 과학 통합과학 고등학교 1 수업 모형 순환학습 / POE / Jigsaw협동학습 / 갤러리 워크 수업 주제 발전과 에너지 전환 수업 단원 발전과 신재생 에너지 중심 교과목 관련 교육과정 영역 핵심개념 환경과 에너지 발전과 신재생 에너지 일반화된 지식 성취기준 관련탐구활동 내용요소 Ÿ 발전기 Ÿ 전기 에너지 Ÿ 발전기를 이용하여 생산된 전기 에너지가 가정에 공급된다. Ÿ 화석 연료를 대체하기 위하여 다양한 신재생 에너지를 개발하고 있다. Ÿ [10통과09-01] 화석 연료, 핵에너지 등을 가정이나 산업에서 사용하는 전 기 에너지로 전환하는 과정을 분석할 수 있다. Ÿ 자전거, 놀이 기구, 운동 기구 등을 이용한 간이 발전기를 만들고, 이 과 정에서 운동 에너지가 전기로 변환되는 과정 토의하기 Ÿ 이 단원에서 관찰 평가, 프로젝트 평가, 보고서 평가, 수행평가, 동료 평 가 등을 활용하여 학생의 성취 수준 및 학습 과정을 평가할 수 있다. 평가방법 Ÿ 간이 발전기 만들기 탐구 활동에서 변인 통제 등에 대한 실험실기 평가를 실시할 수 있다. 또한 태양광 발전을 이용한 장치를 고안하는 활동에 대 한 수행평가를 실시할 수 있다. - 1 - 2021학년도 전남대학교 과학영재교육원 2. 교사용 지도안 단원 학습 목표 전자기 유도 차시 1/6, 2/6 Ÿ 전자기 유도 현상에 대해 말할 수 있다. Ÿ 간이 발전기를 만들고 과학 개념을 사용하여 작동 원리를 설명할 수 있 다. 수업단계 학습과정 학습활동 및 내용 □ 다음과 같은 상황에 전기 에너지를 공급하려고 할 때 어떻게 행동했 는지 생각해보고 발표할 수 있도록 안내하기 도 입 동기유발 장난감 자동차를 가지고 놀다가 새롭게 구입한 텔레비전을 보려 움직이지 않을 때 고 할 때 □ 텔레비전에 전기에너지를 공급하려고 할 때 콘센트와 플러그를 연결 하는 행동이 발전소와 텔레비전을 연결하는 목적이 있는 행동임을 안 내하고 발전소에서 어떻게 전기에너지를 생산하는지 알아보고자 함을 안내하기 코일 주변에서 자석을 움직일 때 무슨 일이 생길까? 전 개 탐색 img. 고등학교 통합과학, 김성진 외, 미래엔, □ 위 그림과 같이 코일에 검류계를 연결하고 자석을 코일 주변에서 움 직이면(코일을 움직이면) 무슨 일이 벌어지는지 예상하도록 안내하기 □ 코일에 검류계를 연결하고 자석을 코일 주변에서 움직이면서(코일을 움직이면서) 무슨 일이 벌어지는지 실험, 관찰, 기록하고 발표하도록 안내하기 - 5 - 2021학년도 전남대학교 과학영재교육원 단원 학습 목표 수업단계 여러 가지 발전 Ÿ 차시 3/6 화력발전, 수력발전, 핵발전, 풍력발전의 원리와 장단점을 말할 수 있 다. 학습과정 학습활동 및 내용 모집단 도입 모집단 형성 전문가 학습 주제 배부 전문가 집단 전개 전문가 집단 학습 모집단 복귀 후 다른 학습자에게 전달 주제 화력발전 정리 전체 학습 주제 보고서 작성 모집단별 발표 및 교사 피드백 수력발전 핵발전 풍력발전 - 8 - 전문가 2021학년도 전남대학교 과학영재교육원 단원 학습 목표 수업단계 자가 발전기의 에너지 전환 Ÿ 차시 4/6 자가 발전기로 전기 에너지를 얻고 이를 측정할 수 있다. 학습과정 학습활동 및 내용 □ 자가 발전기와 LED를 제공하고 이를 연결하여 LED에 전류를 흘려 작동시켜 볼 수 있도록 안내한다. 도입 동기유발 □ 자가 발전기의 내부는 어떤 모습을 하고 있을지 그림을 그리고 주석 을 달아 자료를 만든 뒤 발표할 수 있도록 안내한다. 예상하기 □ 자가 발전기(직류)를 사용하여 스마트 폰을 완전 방전 상태에서 2% 충전 상태까지 걸리는 시간을 예상해 볼 수 있도록 안내한다. 전개 img. tinkercad.com 관찰하기 □ 자가 발전기(직류)와 스마트 폰을 연결하고 2%씩 충전하면서 걸리는 시간을 측정한 뒤 기록하여 발표하도록 안내한다. 충전율 2% 충전시간(초) - 9 - 4% 6% 2021학년도 전남대학교 과학영재교육원 단원 학습 목표 수업단계 수력 발전 모형의 에너지 전환과 효율 차시 5/6, 6/6 Ÿ 수력 발전 모형을 구성하고 발전된 전기 에너지를 측정할 수 있다. Ÿ 수력 발전 모형의 발전 효율을 구할 수 있다. 학습과정 학습활동 및 내용 □ 그림과 같은 아이디어로 수력 발전 모형을 만들었을 때 다음을 예상 하고 그 이유를 말할 수 있도록 안내하기 도입 예상하기 Ÿ 물이 수력 발전 모형을 통과하는 동안 에너지 전환이 일어나는 과정(단계) 예상 Ÿ 「발전된 전기 에너지/물통(댐)에 담긴 물의 퍼텐셜에너지」값 예 상 □ Jigsaw협동학습/도구와 재료를 제공하고 수력 발전 모형을 구성하기 위한 방법을 그림과 글로 표현하고 발표할 수 있도록 안내하기 Ÿ 모집단 형성, 전문가 학습 주제 배부 모집단 관찰하기 전개 Jigsaw 협동학습 - 11 - 전문가 집단