고등학교 통합과학2 · 환경과 에너지 · 2022 개정 교육과정
[10통과2-02-06] 성취기준 해설과 수업·평가 예시
성취기준 원문
[10통과2-02-06] 에너지 효율의 의미와 중요성을 이해하고, 지속가능한 발전과 지구 환경 문제 해결에 신재생 에너지 기술을 활용하는 방안을 탐색할 수 있다.
성취기준 해설
에너지가 다양한 형태로 존재하고, 에너지가 다른 형태로 전환되는 과정에서 에너지의 총량이 보존됨을 일상생활의 사례 중심으로 설명한다. 에너지가 사용되는 과정에서 열이 발생하며 특히 화석 연료의 사용 과정에서 버려지는 열에너지로 인해 에너지 이용의 효율이 낮아진다는 것을 설명한다.
쉽게 풀어 보면
에너지는 전환되어도 총량이 보존되지만, 사용하는 과정에서 일부가 다시 쓰기 어려운 열로 흩어져 효율이 낮아진다는 것을 이해하는 성취기준이에요. 에너지 효율을 계산해 보고, 지속가능한 발전과 환경 문제 해결을 위해 신재생 에너지 기술을 활용하는 방안을 탐색해요.
학습지 문항 예시 예시
에너지 효율과 신재생 에너지
- 전기 에너지 200 J을 공급받아 빛에너지 40 J을 내는 전등의 효율을 구하고, 나머지 에너지는 어떻게 되었는지 쓰세요.
- 에너지 총량이 보존되는데도 에너지를 절약해야 하는 까닭을 설명해 보세요.
- 화석 연료를 이용하는 발전 과정에서 효율이 낮아지는 주된 까닭을 쓰세요.
- 태양광, 풍력, 지열 중 하나를 골라 우리 지역에 활용할 때의 장점과 한계를 쓰세요.
수업 흐름 예시 예시
- 도입: 오래 켜 둔 전구와 스마트폰 충전기가 따뜻해지는 경험을 이야기하며 에너지가 어디로 가는지 질문해요.
- 전개 1: 롤러코스터와 자전거 제동 사례로 에너지 전환과 에너지 보존을 확인하고, 마찰로 열이 발생하는 과정을 정리해요.
- 전개 2: 가전제품의 소비 전력과 출력 자료를 활용해 에너지 효율을 계산하고 비교해요.
- 정리: 학교에 적용할 수 있는 신재생 에너지 활용 방안을 모둠별로 설계하고 장단점을 토의해요.
서술형 평가 문항과 채점 기준 예시
어떤 화력 발전소에 공급된 연료의 화학 에너지가 1000 MJ이고 생산된 전기 에너지가 400 MJ일 때 발전 효율을 구하고, 나머지 에너지의 행방을 에너지 보존과 연결하여 설명한 뒤, 효율 문제와 환경 문제를 함께 줄일 수 있는 신재생 에너지 활용 방안을 서술하시오.
| 수준 | 채점 기준 |
|---|---|
| 상 | 효율 40%를 바르게 구하고 나머지 600 MJ가 주로 버려지는 열에너지로 전환되어 총량이 보존됨을 설명하며, 신재생 에너지 활용 방안을 근거와 함께 제시함 |
| 중 | 효율은 구했으나 나머지 에너지의 행방을 에너지 보존과 연결하지 못하거나 활용 방안이 막연함 |
| 하 | 효율 계산이 틀렸거나 에너지가 사라졌다고 서술함 |
세특 기재 예시 예시
에너지 효율 탐구에서 가전제품의 소비 전력과 출력 자료를 활용하여 효율을 계산하고 손실된 에너지가 대부분 열로 전환됨을 설명함. 에너지 총량은 보존되지만 다시 쓰기 어려운 열로 흩어지기 때문에 절약이 필요하다는 논리를 세움. 학교 옥상 태양광 설비의 장점과 한계를 분석하여 지속가능한 에너지 활용 방안을 제안함.
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
'에너지 보존'과 '에너지 절약'을 헷갈려 에너지가 보존되면 아낄 필요가 없다고 말하는 학생이 있어요. 총량은 그대로이지만 다시 쓰기 어려운 열에너지로 흩어진다는 점을 짚어 주고, 효율이 100%인 장치는 없다는 점도 함께 다뤄 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.