고등학교 통합과학2 · 환경과 에너지 · 2022 개정 교육과정
[10통과2-02-04] 성취기준 해설과 수업·평가 예시
성취기준 원문
[10통과2-02-04] 태양에서 수소 핵융합 반응을 통해 질량 일부가 에너지로 바뀌고, 그중 일부가 지구에서 에너지 흐름을 일으키며 다양한 에너지로 전환되는 과정을 추론할 수 있다.
성취기준 해설
태양에서 수소가 헬륨으로 핵융합하는 과정에서 질량이 줄어서 태양 에너지가 생성됨을 정성적으로만 다룬다.
쉽게 풀어 보면
태양 중심부에서 수소 원자핵이 헬륨 원자핵으로 핵융합할 때 줄어든 질량이 에너지로 바뀌고, 그 에너지가 지구에 도달해 물의 순환, 대기의 순환, 광합성 등 다양한 에너지 흐름을 일으키는 과정을 추론하는 성취기준이에요. 질량과 에너지의 관계는 정성적으로만 다뤄요.
학습지 문항 예시 예시
태양 에너지의 생성과 지구의 에너지 흐름
- 태양 중심부의 수소 핵융합 반응에서 반응 전과 후의 질량을 비교하고, 그 차이가 무엇으로 바뀌는지 쓰세요.
- 태양 에너지가 바람을 일으키는 과정을 에너지 전환의 관점에서 설명해 보세요.
- 수력 발전으로 얻는 전기 에너지가 원래 태양 에너지에서 비롯되었다고 할 수 있는 까닭을 물의 순환과 관련지어 쓰세요.
- 석탄과 석유에 저장된 에너지가 태양 에너지와 어떤 관계가 있는지 설명해 보세요.
수업 흐름 예시 예시
- 도입: 수력 발전, 풍력 발전, 화력 발전의 에너지가 처음에 어디에서 왔는지 학생들에게 추측하게 해요.
- 전개 1: 태양 중심부에서 수소 원자핵 4개가 헬륨 원자핵 1개로 바뀌며 질량이 줄고 에너지가 생기는 과정을 그림으로 살펴봐요.
- 전개 2: 태양 에너지가 지구에서 물의 순환, 대기의 순환, 광합성을 통해 여러 형태로 전환되는 흐름도를 모둠별로 그려요.
- 정리: 화석 연료와 수력·풍력 에너지의 근원을 추적하며 지구 에너지 흐름의 출발점을 정리해요.
서술형 평가 문항과 채점 기준 예시
아침에 먹은 밥에서 얻은 에너지와 수력 발전소에서 생산한 전기 에너지가 모두 태양의 핵융합에서 비롯되었음을 에너지 전환 과정을 따라 설명하고, 태양에서 에너지가 생성되는 원리를 질량 변화와 연결하여 서술하시오.
| 수준 | 채점 기준 |
|---|---|
| 상 | 광합성으로 저장된 화학 에너지와 물의 순환으로 얻은 위치 에너지의 근원이 태양 에너지임을 단계별로 설명하고, 수소 핵융합에서 줄어든 질량이 에너지로 바뀜을 정확히 제시함 |
| 중 | 두 경로 중 하나의 에너지 전환 과정만 설명했거나 질량 감소와 에너지 생성의 관계 설명이 모호함 |
| 하 | 태양 에너지를 연소에 의한 것으로 설명하거나 에너지 전환 과정을 제시하지 못함 |
세특 기재 예시 예시
태양 에너지 탐구에서 수소 핵융합 과정에서 질량이 줄어들고 그만큼 에너지가 생성된다는 원리를 그림으로 설명함. 태양 에너지가 지구에서 물의 순환, 대기의 순환, 광합성을 거쳐 위치 에너지, 운동 에너지, 화학 에너지로 전환되는 흐름도를 작성함. 수력 발전과 화석 연료의 에너지 근원을 추적하여 지구의 에너지 흐름이 태양에서 출발함을 논리적으로 정리함.
세특에는 학생이 실제로 한 활동과 교사가 관찰한 내용만 써요. 대회명·기관명처럼 쓰면 안 되는 내용은 생기부 기재 금지 사전에서 확인할 수 있어요.
학생들이 자주 헷갈리는 점
태양이 거대한 불덩이처럼 연소하면서 빛을 낸다고 생각하는 학생이 많아요. 태양 에너지는 산소와 결합하는 연소가 아니라 원자핵이 합쳐지는 핵융합에서 나온다는 점을 짚고, 이때 질량이 아주 조금 줄어든다는 점을 강조해 주세요.
이 영역의 적용 시 고려 사항 (고시 원문)
- 중학교 1∼3학년군의 ‘날씨와 기후변화’, ‘수권과 해수의 순환’, ‘운동과 에너지’, 고등학교‘생명과학’의 생명 시스템의 구성, ‘지구과학’의 대기와 해양의 상호작용, ‘물리학’의 전기와 자기, ‘역학과 에너지’의 열과 에너지, ‘화학반응의 세계’의 산화·환원 반응과 연계된다.
- 이 영역에서는 인류가 환경과 에너지 문제에 어떻게 대처하고 있는지를 탐색하기 위해 탐구실험 학습, 조사 학습, 프로젝트 학습 등을 활용하는 수업을 계획하여 전개할 수 있다.
- 지구 환경, 신재생 에너지 등과 같은 인류가 당면한 주요 문제에 대해 세계시민으로서 관심과 책임감을 느끼고, 이를 해결하기 위해 과학적 언어로 이해하고 과학 지식과 방법에 기초하여 해결 방안을 창의적으로 탐구·실천하도록 지도한다.