2017 대한민국-탄자니아 과학수학교사...

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2017 대한민국-탄자니아

과학수학교사 워크숍2017년8월7일-8월9일

DIT Mwanza in Tanzania

주최 : HSOT(Hands on Science Organization Tanzania), 한국과학교사연구회 모임

후원 : 한국국제협력단(KOICA)

차 례

Ⅰ. 워크숍을 준비하며 ············································································ 1

들어가는 글 2

초청장 4

기관 협조 공문 6

워크숍 홍보 포스터 7

탄자니아 과학교사 활동모습 10

대한민국 과학교사 활동모습 11

Ⅱ. 워크숍 일정 ······················································································ 13

일정표 16

수업주제 17

Ⅲ. 실험주제 ···························································································· 19

1. 시어핀스키 피라미드 만들기(송영일) 21

2. 요시모토 큐브 만들기(엄영진) 27

3. 전동기의 모든 것(이선희) 33

4. 거울이 만드는 실상과 허상(이기순) 43

5. 눈으로 보는 파동(황요한) 49

6. 원운동 경험하기_원심력과 구심력(김지영) 55

7. 지시약을 통한 산∙염기 구별(김의성) 67

8. 주기율표 만들기(한문정) 75

9. 연소와 3종기체(정행남) 81

10. 멸치해부(김경순) 89

11. 효모발효와 가상탐구(김미정) 101

12. 소화기관이란(이용구) 107

Ⅰ. 워크숍을 준비하며

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들어가는 글 1

아이들은 인류의 거울입니다.

인류가 지구의 역사에서 보잘 것 없는 존재인 것처럼, 아이들은 약하고 보잘

것 없습니다.

또한 인류가 자연 속에서 끊임없이 생존에 필요한 문명을 발전시켜왔던 것처

럼,

아이들은 호기심을 갖고 새로운 지식을 배우고자 합니다.

사회가 힘들고 어려우면 그 사회의 모습이 아이들에게 반영되며,

사회가 역동적으로 움직이면 아이들은 건강하게 자라납니다.

아이들은 생존이며, 문명이며, 깨달음이며, 우주이기도 합니다.

우리 교사들은 이런 아이들을 가르치면서 아이들에게서 절망을 느끼기도 하고

절망을 넘어서 희망을 배우기도 합니다.

저는 한동안 학교를 그만두고 싶었습니다. 아이들을 알아갈수록 내가 아이들에

게 해 줄 수 있는 것이 없다는 무력감에 빠지곤 했습니다. 하지만 역설적이게

도 내가 감당할 수 있는 일이 아니라는 생각을 하고나니 내가 할 수 있는 일

들이 보이기 시작했습니다. 제 곁에는 같은 어려움을 나누는 동료들이 있었고,

그들과 이야기하면서 길을 열어 갈 수 있었습니다.

노력하는 선생님들을 만나는 일은 가장 큰 즐거움입니다. 선생님들과 이야기를

나누다보면 문제가 명확해지고 뭔가 하고 싶어집니다. 길이 보입니다.

탄자니아에도 어려움이 있겠지요? 탄자니아의 선생님들 역시 때로 무력감에 휩

싸이겠지요? 그래도 우리가 머리를 맞대고 협력한다면 좋은 방안이 나오지 않

을까요? 한국 속담에 ‘백지장도 맞들면 낫다.’란 표현이 있습니다. 함께하면 쉬

워지지요. 때로는 불가능한 일을 가능하게 해주기도 합니다. 만만치 않은 교사

로서의 삶에 동료는 보이지 않는 길을 열어주기도 하고, 때로 오아시스가 되어

줍니다.

탄자니아의 선생님들을 만나고 싶습니다. 서로의 고민을 이야기하고 싶습니다.

우리가 처한 상황에서 우리가 할 수 있는 방안을 이야기하고 싶습니다. 우리는

좋은 선생이 되고 싶은 사람들이니까요.

_____________________

이선희

대한민국 참가교사 대표, 사랑의 과학나눔터 회원

2017년 6월

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들어가는 글 2

The Government of Tanzania has decided to intensify its effort to expand

science education by building laboratories in all secondary schools in order

to meet the high public demand for this level of education; this resulted

from the increase of enrolment at primary school. Also in 2004, Secondary

Education Development Plan (SEDP) was launched which increased number

of students in secondary schools and new community schools was

established.

Despite of these effort, teaching and learning Science in Tanzania has

continued to face a number of Challenges which contribute to inadequate

of good performance in science subjects. Some of these challenges are lack

of teaching materials in science, good teaching methodologies in crowded

classes, inadequate skills of science teachers. These inadequacies have a

direct impact on performance of teachers in facilitating the learning

process. Lack of practical knowledge and skills in science subjects reduces

achievement in learner’s expected competencies.

HANDS ON SCIENCE ORGANIZATION T ANZANIA (HSOT) has prepared to

respond to the deficiencies noted in the teaching and learning science

subjects. Members have had case study related to good teaching

methodologies in science.

HANDS ON SCIENCE ORGANIZATION TANZANIA (HSOT) meant to equip

the teachers with adequate skills and knowledge, hence promoting the

teaching and learning of science in the country. It is my hope that, science

teachers in Tanzania will have a great benefit in their professional through

HANDS ON SCIENCE ORGANIZATION TANZANIA (HSOT).Other science

education stakeholders are school inspectors, examiners, curriculum

developers and college tutors.

_____________________

DAN KITAMBALA IBRAHIM

CHAIRMAN

HANDS ON SCIENCE ORGANIZATION TANZANIA

JUNE,2017.

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초청장

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기관 협조 공문

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워크숍 홍보 포스터

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탄자니아 과학수학교사 활동 모습

11

대한민국 과학수학교사 활동모습

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Ⅱ. 워크숍 일정

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일정표(Workshop Time table)

7(Mon) 8(Tue) 9(Wed)

Room R1 R2 R3 R4 R5 R6 R1 R2 R3 R4 R5 R6 R1 R2 R3 R4 R5 R6

07:30 ~ 8:00 Arriving time08:00 ~ 8:30 chai time

08:30~ 9:50

NO of Topics

Open ceremony1 3 5 7 9 11 2 4 6 8 10 12

Group C A B F D E B C A E F D

Break

10:10~11:30

NO of Topics 1 3 5 7 9 11 2 4 6 8 10 12 1 3 5 7 9 11

Group A B C D E F C A B F D E D E F A B C

11:30~12:30Presentation1 by HSOT

Case Study – Visual Demonstration for Chemical Digestion of food in

human beings

Presentation2 by HSOTCurrent problems of Science

Education in TanzaniaAssesment

12:30~13:30 Lunch Lunch

Farewell Party13:30~14:50

NO of Topics 2 4 6 8 10 12 1 3 5 7 9 11

Group A B C D E F B C A E F D

15:00~16:00

Special lecture: Understanding of

Appropriate Technology

Presenter: Dr. Dowon Kim

(Vice President of I-DREAM)

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수업주제(교사 워크숍, 학생부스)

교사명 12 TOT of TZ 수업주제(교사) 부스주제(학생)

1 송영일 Abel NestoryAndrew Lyangunga 시어핀스키 피라미드 만들기 테셀레이션 북마크

2 엄영진 Illuminata Paschal 요시모토 큐브 만들기 대칭도형 열쇠고리

3 이선희 Mtapya Jickson 전동기의 모든 것 정전기

4 이기순 Kisinza Maleba 거울이 만드는 실상과 허상 쌍무지개, 임계각

5 황요한 Majani Joseph 눈으로 보는 파동 한국문화(팽이치기)

6 김지영 Lata Salumu Mayombya 원운동 경험하기원심력과 구심력 빨대 모형 잠수부 만들기

7 김의성 Yustina Shija 지시약을 통한 산∙염기 구별 표면장력

8 한문정 Heartman Mnema 주기율표 만들기 입체 주기율표 만들기

9 정행남 Sala Samwel 연소와 3종 기체 종이 크로마토그래피

10 김경순 Ferdinard Kakulilo 멸치 해부 멸치해부

11 김미정 Samwel Muharagi 효모 발효와 가상탐구 분광필름 명함만들기

12 이용구 Happiness Justian 소화기관이란 모세혈관 관찰하기

13 서인호 한국과학교육소개 한국 문화(민요)

Ⅲ. 실험 주제

2017대한민국-탄자니아 과학수학교사 워크숍

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01. 시어핀스키 피라미드 만들기교사용 지도서

Ⅰ. 서론 및 배경프랙탈은 도형의 일부분을 확대했을 때 다시 그 전체의 모습이 되는 기하학적

도형을 의미하는 말로 ‘자기유사성’과 ‘순환성’이라는 특징을 가지고 있다. 똑같은

모양의 부분이 계속 결합하여 같은 모습의 전체가 되는 도형이다. 해안선, 번개,

나뭇가지, 뇌, 고사리, 마트료시카 등 자연에서 예를 찾을 수 있으며, 프랙탈

도형으로는 코흐 눈송이, 시어핀스키 삼각형, 맹거스펀지 등이 있다. 프랙탈은

닮은 도형이라고 할 수 있다. 이러한 도형들을 만들고 체험하면서 그 구조를 더

이해하는 계기를 만들 수 있다.

Ⅱ. 학습 목표∙ 프랙탈 카드 만들어 반복 부분을 확인해 본다.

∙ 시어핀스키 삼각형을 그려보고 관련된 수학 문제를 해결한다.

∙ 시어핀스키 피라미드를 만들어 본다.

Ⅲ. 준비물∙ 컬러 A4용지(2가지 색), 가위, 풀, A4용지, 자, 색연필, 셀로판 테이프,

시어핀스키 피라미드 5단계 전개도

Ⅳ. 수업 개요

Ⅴ. 과정

활동 1 : 프랙탈 카드 만들기1, 2∙ 목표 : 프랙탈 카드 만들어 반복 부분을 확인해 본다.

순서 활동 주제 소요시간(분)

1 프랙탈 카드 만들기 40

2 시어핀스키 삼각형 그린 후 문제 풀기 20

3 시어핀스키 피라미드 만들기 40

01. 시어핀스키 피라미드 만들기

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∙ 준비물 : 컬러 A4용지(2가지 색), 가위, 풀

∙ 활동 과정1

1) 종이를 반으로 접은 후 접은 선(밑면)의 중심에서 부터 높이의 반만큼 잘라 왼

쪽을 접어 올린다.

2) 1)의 왼쪽 부분을 펴서 다시 안쪽으로 접어올리고 높이의 반만큼 자른다. 다

른 한 쪽도 같은 길이만큼 자른다.

3) 각각의 왼쪽 부분을 접어 올린다.

4) 3)의 왼쪽 부분을 펴서 다시 안쪽으로 접어 올리고, 각 부분의 중심에서 높

이의 반만큼 자른다.


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∙ 활동 과정2

1) 종이를 반으로 접어 올린다.

2) 3등분점에서 높이의 반만큼 자른 후 가운데 부분을 접은 후 펴서 접어 올린

다.

3) 접은 선이 있는 곳마다 2)의 과정을 반복하여 자르고 접고, 펴서 안쪽으로

접어 올린다.

4) 2), 3)과 같은 과정을 가능한 만큼 반복하여 펼친다.

∙ 결과 및 정리

1) 시어핀스키 피라미드를 프랙탈 카드로 만들었다.

2) 정육면체는 두개의 정사각형으로 만들어진다.

Lesson Tips

01. 시어핀스키 피라미드 만들기

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활동 2 : 시어핀스키 삼각형을 그린 후 문제 풀기∙ 목표 : 시어핀스키 삼각형을 그려보고 관련된 수학 문제를 해결한다.

∙ 준비물 : A4용지, 자, 색연필

∙ 활동 과정 1) 정삼각형을 그린다.

2) 정삼각형의 세 변의 중점을 이어 정삼각형을 4개로 만든다. 가운데 있는

정삼각형을 제거한다.

3) 남은 정삼각형들에 대해서도 2)를 실행한다.

4) 무한히 반복한다.

<0단계> <1단계> <2단계> <3단계>

∙ 생각해보기 1) 1단계의 정삼각형 개수가 3개, 2단계의 정삼각형 개수가 9개일 때, 4단계의 정

삼각형 개수는 몇 개인가?

2) 최초의 정삼각형의 둘레의 길이의 합이 일 때, 4단계의 모든 정삼각형의 둘레

의 길이의 합은?

3) 최초의 정삼각형의 넓이가 일 때, 5단계의 모든 정삼각형의 넓이의 합은?


1) 최초의 정삼각형의 둘레의 길이의 합이 일 때, n단계의 모든 정삼각형의

둘레의 길이의 합을 수열로 나타내면?

2) 최초의 정삼각형의 넓이가 일 때, n단계의 모든 정삼각형의 넓이의 합을 수열

로 나타내면?

Lesson Tips


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활동 3 : 시어핀스키 피라미드 만들기∙ 목표 : 시어핀스키 피라미드를 만들어 본다.

∙ 준비물 : 셀로판 테이프, 시어핀스키 피라미드 5단계 전개도

∙ 활동 과정

1) 정사면체 1개 만들기

2) 정사면체의 각 모서리의 중점을 연결하여 작은 정사면체 4개로 나눈다.

3) 가운데에 생긴 정팔면체를 제거한다.

4) 남은 4개의 정사면체에 대해서 ②, ③의 과정을 반복한다.


1) 시어핀스키 피라미드의 겉넓이의 합은 변화가 없다.

2) 시어핀스키 피라미드의 부피의 합은 0이 된다.

Lesson Tips

Ⅵ. 참고문헌*자료출처:http://m.blog.naver.com/fldkstpgml/90180437726

http://m.blog.naver.com/fldkstpgml/90180437726


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02. 요시모토 큐브 만들기교사용 지도서

Ⅰ. 서론 및 배경요시모토 큐브는 1971년 나오키 요시모토가 정육면체를 합동으로 분할하는

방법을 연구하다가 발명하였다. 8개의 큐브가 연결되어 하나의 형태를 이루는데,

자체적으로 풀어졌다가 다시 합쳐지는 순환 접음이 가능하다. 요시모토 큐브의

가장 큰 특징은 큐브 내에 빈 공간을 만들어서 여기에 동일한 크기로 만든

다각형을 겹쳐 넣어 하나의 큐브로 만들 수 있다는 것이다. 이 큐브가 이렇게

모양을 형성하는 데에는 수학적인 원리가 들어가 있다. 이 큐브는 다양한 방식으로

응용이 가능하고, 주어진 상황에서 원리를 찾아내고 만들어 내기에 적합한

큐브이다.

Ⅱ. 학습 목표∙ 요시모토 큐브의 전개도를 이용하여 요시모토 큐브를 제작할 수 있다.

∙ 요시모토 큐브 안에 내재된 수학적 원리를 이해하고 큐브의 다양한 활용

방법을 발견할 수 있다.

Ⅲ. 준비물∙ 요시모토 큐브 전개도 16개 (A4, 180g 15매표, 2가지 색상으로 8+8)

∙ 칼, 자 (또는 가위), 스카치 매직 테이프

Ⅳ. 수업 개요


1 요시모토 큐브 만들기 80

2 요시모토 큐브 안에 내재된 수학적 원리를 찾고큐브의 다양한 활용 방법 발견하기 20

02. 요시모토 큐브 만들기

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Ⅴ. 과정

활동 1 : 요시모토 큐브 만들기목표 : 요시모토 큐브의 전개도를 이용하여 요시모토 큐브를 제작할 수 있다.

준비물 :

∙ 요시모토 큐브 전개도 16개 (A4, 180g 15매표, 2가지 색상으로 8+8)

∙ 칼, 자 (또는 가위), 스카치 매직 테이프

활동 과정

1) 전개도 준비

전개도의 선들을 따라 오린다. (비율을 맞추어 더 큰 사이즈로도 제작 가능함)

2가지 서로 다른 색상으로 8개씩 총16개를 준비한다.

2) 전개도대로 자르기

180g 두꺼운 색지에 준비한 전개도를 부착하여 선을 따라 종이를 오린다.


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3) 전개도의 실선 따라 접기

실선으로 표시된 부분을 모두 접는다. (tip! 칼등으로 살짝 긁어준 다음 접으면

깔끔하게 접힌다.)

4) 두 사각형 붙이기

전개도에서 모서리가 떨어져 있는 두 개의 사각형을 테이프로 붙인다.

5) 가까운 삼각형끼리 붙이기

가까운 삼각형들끼리 테이프로 붙인다. (tip! 되도록 꼭짓점이 맞붙도록 한다.)


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6) 먼 삼각형도 서로 붙이기

먼 삼각형도 중앙으로 접어 눌러주면서 서로 붙인다. (tip! 되도록 꼭짓점이 맞

붙도록 한다.)

7) 여덟 개를 만든 후 서로 붙이기

사진에 표시된 대로 서로 붙인다. (tip! 한쪽에만 테이프를 붙이면 금방 떨어질

수 있다. 반대쪽까지 테이프를 붙이면 더 튼튼하게 만들 수 있다.)

8) 완성!!

같은 방법으로 다른 색깔 종이를 활용하여 한 개를 더 만든다.


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활동 2 : 요시모토 큐브 조립하고 가지고 놀기

목표 : 요시모토 큐브 안에 내재된 수학적 원리를 이해하고 큐브의 다양한 활용

방법을 발견할 수 있다.

준비물 : 우리가 제작한 요시모토 큐브

활동 과정

1) 요시모토 큐브 펼쳐놓은 후 조립하기

각각 다른 색상으로 만들어진 두 세트를 서로 들어맞게끔 펼쳐 놓은 후 서로

결합한다. 결합하는 방법은 몇 가지일까?

2) 요시모토 큐브 가지고 놀기

① 요시모토 큐브의 겉면 색깔을 바꾸려면 어떻게 해야 하는지 탐구해보자.

② 색깔이 다른 두 세트를 분리하여 각각을 가지고 별 모양을 만들 수 있는지

탐구해보자. 요시모토 큐브는 1개의 큐브이면서도 2개로 분리될 수 있는

큐브이다.

③ 조립된 형태와 전개도를 비교해 보면서 전개도의 변의 길이가 , ,

로 설정되는 이유를 생각해보자.

④ 요시모토 큐브 안에 어떤 수학적 원리가 숨겨져 있는지 탐구해보자.

결과 및 정리

각자 제작한 요시모토 큐브를 조립하고 가지고 놀면서 큐브 안에 내재된 수학적

원리를 이해하고 큐브의 다양한 활용 방법을 발견할 수 있다.


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03. 전동기의 모든 것(전동기부터 발전기까지)

교사용 지도서

Ⅰ. 서론 및 배경

전기와 자기는 여러 면에서 닮은 점을 가지고

있다. 같은 극끼리는 밀어내고, 다른 극끼리는

잡아당기며, 원인으로부터 멀어질수록 힘이

줄어드는 특성이 있다. 오래 전부터 사람들은

둘을 하나로 엮어보려 했으나 번번이 실패하고

말았다.

그러던 중 전기와 자기를 전자기로 묶어주는

사건이 발생했다. 1820년, 외르스테드는 전류 주변에 놓인 나침반이 가볍게

흔들리는 것을 발견하였다. 이 실험으로 전류가 자기장을 만든다는 것을 알게

되었다. 외르스테드의 발견은 패러데이와 맥스웰로 이어지며 전자기학이

완성된다.

본 수업은 전류가 만드는 자기장의 확인부터 활용까지 전자기의 발전 과정을

다룬다. 마무리 과정으로, 소형 전동기 하나를 중심으로 전자기의 이론을 다시

확인하며 복습한다.

자기장은 눈에 보이지 않는다. 하지만 여러 현상을 통해 우리는 자기장의

존재를 말하게 되었다. 수업도 마찬가지이다. 설명을 하기 전에 현상을 보여주자.

왜 그런 현상이 생겼는지 학생들이 설명하게 하자. 과학자들이 그러했듯이.

Ⅱ. 학습 목표∙ 전류가 만드는 자기장을 설명할 수 있다.

∙ 자기장 속에서 전류가 받는 힘에 대해 설명할 수 있다.

∙ 발전의 원리를 설명할 수 있다.

∙ 전동기를 사용해서 전동기의 작동원리, 발전의 원리를 설명할 수 있다.

Ⅲ. 준비물∙ 건전지, 꼬마전구, 전구소켓, 건전지 홀더, 철가루판, 평면자력선 실험기,

막대자석, 나침반, 자석, 자석, ND자석(Φ15mm, 15t), ND자석(Φ10mm, 15t), 전선,

에나멜선, 찌통, 마개, 모터, LED, 플라스틱컵, 비닐테이프, 가위, 송곳, 스트리퍼


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연번 품 명 규격 단위 수량 단가 금액 비고

1 건전지 AA 40알 세트 5 8,900 44,500

2꼬마전구, 전구소켓,

건전지 홀더1.5V용, AA1구용 개 100 700 70,000

철가루판 7.6*5cm, 5개 세트 20 35,900 718,000

평면자력선 실험기 237*190*21 개 17,600

막대자석 개 100 6,000 600,000

3 나침반 Φ20 개 100 300 30,000

4 자석 40*25*5 개 100 200 20,000

5 자석 23.5*13.5*5 개 200 40 8,000

6 ND자석 Φ15mm, 5t 개 100 350 35,000

7 ND자석 Φ10mm, 15t 개 100 450 45,000


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8 전선 Φ0.6mm, 3색, 200m 개 1 45,00045,000

2,500

9 에나멜선0.3mm,

1kg타래 4 19,000

76,000

2,500

10 찌통Φ15mm*5

00, 10개set 2 2,200

4,400

3,000

11 마개20cm,

10개개 20 770 15,400

12 모터 1.5V용 개 100 30030,000

2,500

13 LED3Φ, 빨 개 100 30

3,000

2,500

3Φ, 파 개 100 30 3,000

14 플라스틱컵 50개 줄 2 2,9005,800

2,500

15 비닐테이프12*30m,

12개세트 10 17,300

173,000

2,500

16 가위 　 개 100 1,200 120,000

17 송곳 　 개 100 550 55,000

18 스트리퍼 　 개 10 5,00050,000

2,500

합계 853,600 빨간색 셀은 포함안함


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Ⅳ. 수업 개요

Ⅴ. 과정1 : 닮은 듯 다른 전기와 자기

활동1 전기력 확인하기(스카치테이프로 확인하는 전기의 특성)

<A> <B>

A 두 장의 모습

B를 떼어 분리하기

B-분리된 두장의 관계

활동2 자기력 확인하기(철가루판으로 확인하는 자기장의 모습)

1. 전기의 특성을 정리해보자. ☞ 같은 극끼리 척력이 작용한다. 다른 극과는 인력이 작용한다. 멀수록 전기력이 약하다.2. 자기의 특성을 정리해보자. ☞ 같은 극끼리 척력이 작용한다. 다른 극과는 인력이 작용한다. 멀수록 자기력이 약하다.

전기와 자기가 닮았다는 것을 현상으로 확인한다. 둘은 여러 면에서 닮았다. 같은

극끼리 척력, 다른 극과는 인력이 작용하는 점, 공간에 펼쳐진 힘의 모습 등. 이런

점 때문에 사람들은 이 둘을 하나로 연결해보고자 노력하였으나 번번이 실패하고

말았다. 그러던 중 중요한 발견이 일어났다!

순서 활동 주제 소요시간(분)1 닮은 듯 다른 전기와 자기

2 전류는 자기장을 만든다.

3 전류가 자기장을 만든다면 그 반대는?

4 전동기로 확인하는 전자기 이론


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2 : 전류는 자기장을 만든다. ① 외르스테드의 실험: 전류 주변의 나침반이 움직인다. 왜?

전류는 전기

나침반은 자기

전류는 자기장을 만든다.----전기와 자기의 연결

② 패러데이의 확장: 전선이 원형으로 바뀌면 어떻게 될까?

전자석은 전기로 만드는 자석

전기가 흐르면 자석이 됨

③ 이미 자기장이 있는 곳에서 전류가 흐르면 어떻게 될까?

⇒

전류에 의해 생긴 ( 자기장 )과 기존의 ( 자기장 )이 상호작용하는 것을 확인한다.

(비교하기)

<자기장 속에서 전류가 받는 힘>

자기장 속에 놓인 전선에 전류가 흐르면, 전류가 만드는 자기장이 자석의 자기장과 겹치게

된다. 두 자기장을 합쳐서 그리면 결국 전선은 오른쪽으로 힘을 받는다는 것을 알 수 있다.

Fig 3. 쇠막대는 어느 방향으로 움직이게 될까?


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활동3 전류 주변의 자기장 확인하기

나침반을 바닥에 놓은 후, 자침방향으로

전선을 나침반 밑에 놓는다. 전선에 전

류를 흐르게 하면 나침반의 N극은 어느

방향으로 움직이겠는가?

① 동 ② 서 ③ 남 ④ 북

활동4 원형 전선 주변의 자기장 확인하기

코일에 전류가 흐르면, (a)와 (b)의 자침방향은 어디를 가

리키겠는가?

(a) (b)

활동5 자기장 속에서 전류가 받는 힘


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패러데이의 생각읽기

A B

자석1자석2

The first electric motors - Michael Faraday, 1821From the Quarterly Journal of Science, Vol XII, 1821

컵에는 수은이 채워져 있다. 왼쪽 컵에는 작고 강한 자석이 전선 옆에 떠있고, 오른 쪽

에는 고정된 자석 옆에 전선이 자유롭게 떠있다.

유리컵 바닥으로 나와 있는 두 개의 전선 A, B를 각각 (+), (-)극에 연결했을 때, 전류가

어떻게 흐를지 표시해보자.

전류가 흐르면 어떤 일이 일어날지 예상해보자.

활동6 패러데이 모터의 응용

1. 구리 나선의 한쪽 끝을 손위에 올려놓았

을 때 균형이 잘 맞도록 전선을 구부림

2. 전선의 한쪽 끝이 건전지에 올라갔을

때 다른 한쪽 끝은 건전지바닥의 네오

디뮴 자석에 닿아야함


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3 : 전류가 자기장을 만든다면 그 반대는? 자기장 속에서 전류가 힘을 받는다는 것을 확인한 패러데이는 역발상을 한다. 전류에 의해

힘이 발생한다면 힘에 의해 전류가 발생할 수는 없을까? 신이 세상을 창조할 때, 대칭성이

있다고 생각했던 패러데이는 하나의 현상에 대해 대칭되는 세상을 생각했다.

전류가 흐르면 무슨 일이 일어날까? VS.

자석을 당기면 무슨 일이 일어날까?

활동7 발전확인하기

4 : 전동기로 확인하는 전자기 이론 ① 전동기 분해하기

- 전동기 안에는 무엇이 들어 있을까?

- 송곳을 이용하여 전동기 뒤쪽의 접힌 금속부분을 펴서 전동기 분해하기.

송곳이 날카로우니 조심해야 한다.

부품을 자세히 살펴보고 각 부품의 역할을 적어보자.

활동8 전동기 분해하기

송곳으로 뚜껑열기

전동기분리하기

<각 부품의 역할 적기>


41

② 전동기의 회전자 돌리기

- 플라스틱 컵에 1번의 형태를 구성하고 회전자를 얹는다.(회전자를 어디에 어떤 방향으

로 올려놓을지 생각해본다)

구리선구리선

A

B

전동기의 회전자

- 회전자가 돌아가게 하려면 무엇이 필요할까?

각각의 재료를 어디에 놓을까? 어떻게 연결할까?

활동9 전동기의 회전자 돌리기

회전자 돌리기의 완성된 형태

회전자를 바르게 얹고, 건전지와 스위치를 연결하여 회로를 완성한다.

스위치를 눌러 전기를 통하게 하고 자석을 이용해서 회전자 돌게 한다.

- 회전속도를 빠르게 하는 방법은?

- 회전방향을 바꾸는 방법은?


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③ 전동기조립하기

- 전동기를 원래의 모양으로 조립한다.

회전자를 전동기 뚜껑에 브러쉬가 상하지 않도록 조심해서 끼운 후 통 안에 넣는다.

전동기에 건전지를 연결해서 제대로 작동하는지 확인해보고 제대로 조립되었으면 뚜

껑의 금속을 꺾어 뚜껑을 잘 닫는다.

④ 전동기로 꼬마전구에 불 켜기

전동기로 꼬마전구에 불을 켤 수 있을까?

어떻게 하면 불을 켤 수 있는지 친구들과 의견을 나눠보고 시도해보자.

활동10 전동기로 발전하기

전동기로 전동기 돌리기

전동기로 꼬마전구 불켜기


43

04. 거울이 만드는 실상과 허상교사용 지도서

Ⅰ. 서론 및 배경우리가 거울을 바라볼 때 거울에 보이는 나의 모습은 실제 내가 아니다.

거울이 만든 ‘상’이다. 그렇다면 ‘상’은 어떻게 만들어질까? 만들어지는 방식에 따라

크게 ‘실상’과 ‘허상’으로 나뉜다. 일반적으로 우리가 많이 사용하는 평면거울은

‘허상’을 만든다. ‘허상’은 ‘거울에서 반사된 빛을 뒤로 연장하였을 때 연장선이

모여 만드는 상’을 의미한다. 즉, 상의 위치에 빛이 모여 있지 않다. 이와 대비하여

오목거울은 ‘실제로 빛이 모여서 만들어진 상’인 ‘실상’을 만들 수 있다. 즉, ‘상’이

형성된 위치에 실제로 빛이 모여 있는 것이다(참고: 물체가 오목거울의 초점거리

바깥에 위치해야 실상이 만들어진다. 물체가 초점거리 안쪽에 위치하면 허상이

만들어진다.) 이처럼 오목거울이 실상을 만들 수 있는 이유는 오목거울이 빛을

모을 수 있기 때문이다. 그러므로 빛을 모을 수 없는 평면거울은 거울과 물체의

위치를 아무리 조절해도 실상을 만들 수 없다.

거울에 의해 형성된 상이 실상인지 허상인지 구분하기 위해서는 빛의 반사의

법칙을 활용하여 작도를 해보면 안다. 그러나 실험 상황에서 보다 구체적으로 우리

눈으로 이를 구분하는 방법은 무엇일까? 실상과 허상의 정의에 입각하여 생각해

본다면, 상의 위치에 스크린을 놓아 스크린에 상이 맺히는지에 대한 여부를

확인하는 방법을 떠올릴 수 있다. 스크린에 상이 맺히면 실상이다. 왜냐하면

실상은 광선이 실제로 모여서 형성한 상이기 때문에 스크린에 빛이 모여 상이

맺히게 된다. 그러나 거울이 만든 상이 허상이라면 스크린을 어느 위치에 두어도

스크린에 상이 맺히지 않는다. 왜냐하면 허상은 빛이 모여서 형성된 상이 아니기

때문이다. 본 탐구에서는 이처럼 스크린을 이용하여 오목거울과 평면거울이

형성하는 상이 실상인지 허상인지를 확인함으로써 실상과 허상에 대한 구분을

실제 경험을 통해 체험하고자 한다.

Ⅱ. 학습 목표∙ 실상과 허상의 정의를 설명할 수 있다.

∙ 실상과 허상을 실험적 방법으로 구분하는 방법을 설명하고 수행할 수 있다.

Ⅲ. 준비물∙ 오목거울(지름: 약 10cm), 평면거울(약 10cm×10cm), 줄자(약 2m), 검은색 보드지(A4,

2장), 기름종이(약 A4 크기, 1장), 인형(키: 약 4cm), LED손전등, 건전지(LED 손전등에

사용), 초, 성냥(혹은 라이터), 커터칼, 가위, 플라스틱 자(약 30cm), 투명 테이프

04. 거울이 만드는 실상과 허상

44

Ⅳ. 위험요소 및 안전∙ 촛불 점화나 커터칼 사용 시 화재나 부상이 발생하지 않도록 유의한다.

∙ LED 전등의 강한 빛이 직접 눈에 닿지 않도록 조심한다.

Ⅴ. 수업 개요

Ⅵ. 과정

활동 1 : 오목거울이 만드는 실상과 평면거울이 만드는 허상

(물체가 광원(촛불)일 때)

∙ 목표 : 실상과 허상을 실험적 방법을 통해 간단히 구분할 수 있는 방법을

설명할 수 있다.

∙ 준비물 : 오목거울(지름: 약 10cm), 평면거울(약 10cm×10cm), 줄자(약 2m),

기름종이(약 A4 크기, 1장), LED 손전등, 건전지(LED 손전등에 사용됨), 초,

성냥(혹은 라이터), 스카치 테이프

∙ 활동 과정

1) 실험 테이블 바닥에 줄자를 풀어 스카치 테이프로 고정시킨다.

2) 줄자 한 쪽 끝에 오목거울을 놓는다.

3) 오목거울로부터 약 30cm 이상 떨어진 곳에서 LED 손전등의 빛을

오목거울의 중심을 향해 비춘다.

4) [그림 1]과 같이 기름종이 스크린의 위치를 오목거울과 LED 손전등


1 탐구활동의 이론적 배경 및 방법 소개 10

2

활동 1

오목거울이 만드는 실상과 평면거울이 만드는 허상

(물체가 광원(촛불)일 때)

5

3

활동 2

오목거울이 만드는 실상과 평면거울이 만드는 허상

(물체가 인형일 때)

30

4 실험 정리 5


45

사이에서 변화시키며 LED 전등 빛이 한 점에 모이는 위치를 찾는다. 전등

빛이 스크린의 한 점에 모이는 위치와 오목거리 중심까지의 거리를

측정함으로써 초점 거리를 구한다.

5) [그림 2]와 같이 양초를 초점 거리 바깥에 놓고 심지에 불을 붙인 후,

스크린의 위치를 변화시키면서 스크린에 상이 맺히는지 확인한다.

[그림 1] 오목거울의 초점 거리 측정

[그림 2] 오목거울에 의한 상

6) 오목거울을 평면거울로 대체한 후 양초와 스크린의 위치를 거울 앞뒤로

변화시키며 스크린에 상이 맺히는 여부를 확인한다.


1) 위 ‘활동 과정 5)’에서 스크린에 촛불의 상이 맺히는 지점이 있었는가? 실험

결과를 통해 오목거울 초점거리 밖에 물체가 있는 경우 오목거울이

형성하는 상의 종류는 무엇인지 설명해 보자.

2) 위 ‘활동 과정 6)’에서 촛불의 상이 스크린에 맺히는 지점이 있었는가? 실험

결과를 통해 평면거울이 형성하는 상의 종류는 무엇인지 설명해 보자.

Lesson Tips위 실험은 비교적 간단하므로 조별 실험뿐만 아니라 시범 실험으로도 활용할 수 있으며,

이를 통해 학생들은 실상과 허상의 차이를 눈으로 확인할 수 있다. 실험 진행 시

유의사항은 다음과 같다.

1. 시범 실험으로 활용하는 경우 효과를 높이기 위해 오목거울과 초의 크기가 커야

한다.

2. 실험 전에 학생들에게 이론적 배경을 다음과 같이 간단하게 제시한다.

: “거울이 형성하는 ‘상’은 ‘실상’과 ‘허상’으로 나눈다. ‘실상’은 ‘실제로 빛이 모여서

만들어진 상’이다. 즉, ‘상’이 형성된 위치에 실제로 빛이 모여 있다. ‘허상’은


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활동 2 : 오목거울이 만드는 실상과 평면거울이 만드는 허상

(물체가 인형일 때)

∙ 목표 : 실상과 허상을 실험적 방법을 통해 구분할 수 있는 방법을 설명할 수

있다.

∙ 준비물 : 오목거울(지름: 약 10cm), 평면거울(약 10cm×10cm), 줄자(약 2m),

검은색 보드지(A4, 2장), 기름종이(약 A4 크기, 1장), 인형(키: 약 4cm), LED

손전등, 건전지(LED 손전등에 사용됨), 커터칼, 가위, 플라스틱 자(약 30cm),

스카치테이프

∙ 활동 과정

1) [그림 4]와 같이 검은색 보드지로 한쪽 면이 열린 상자를 만든다. 이 때

상자의 가로는 오목거울 지름의 약 1.5~2배, 세로는 실험 테이블 바닥과

오목거울의 중심까지의 거리, 깊이는 오목거울의 반지름보다 약 2~3cm 더

크게 만든다.

2) [그림 5]와 같이 상자 내부의 윗면에 인형을 거꾸로 부착시키고 상자 윗면의

외부에는 스크린 용도의 기름종이를 부착한다.

‘거울에서 반사된 빛을 뒤로 연장하였을 때 연장선이 모여 만드는 상’을 의미한다. 즉,

상의 위치에 빛이 모여 있지 않다. 따라서 스크린을 상의 위치에 놓았을 때, 실상은

스크린에 상이 맺히지만 허상은 스크린에 상이 맺히지 않는다.”

[그림 3] 평면거울과 오목거울에서의 상의 형성

3. 물체가 오목거울의 초점 거리 안에 위치했을 때 스크린에 상이 맺히는지 확인하는

실험도 추가 가능하다.


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[그림 4] 검은 색 종이 상자 만들기

[그림 5] 상자에 인형과 스크린 부착하기

3) 오목거울 초점거리의 2배의 위치에서 상자의 인형이 오목거울을 바라보도록

위치시킨다(오목거울 초점거리 측정 방법은 ‘활동 1, 활동과정 3)~4) 참고).

이 때 상자의 윗면이 오목거울 중심과 같은 높이가 되도록 오목거울의

높이를 조정한다. 또한 상자 뒷면에서 오목거울을 바라보았을 때 거울에

비쳐진 인형이 상자 윗면에 동일한 크기로 똑바로 서 있는 모습인지

확인한다.

4) [그림 6]과 같이 LED 손전등으로 인형을 비추고 상자 윗면에 부착된

스크린을 세워 스크린에 상이 맺히는지 확인한다.

5) [그림 7]과 같이 오목거울을 평면거울을 대체하고 스크린의 위치를

변화시켜가면서 스크린에 상이 맺히는지 확인한다.

[그림 6] 오목거울이 만드는 인형의 상 관찰 [그림 7] 평면거울이 만드는 인형의 상 관찰


1) 위 ‘활동 과정 4)’에서 스크린에 인형의 상이 맺혔는가? 실험 결과를 통해

오목거울이 형성하는 상의 종류는 무엇인지 설명해 보자.

2) 위 ‘활동 과정 5)’에서 인형의 상이 스크린에 맺히는 지점이 있었는가? 실험

결과를 통해 평면거울이 형성하는 상의 종류는 무엇인지 설명해 보자.


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Ⅶ. 참고문헌문홍주(1999). 오목거울의 진실. 과학동아, 167, 188-190.

Hallyday, D., Resnick, R., & Walker, J.(2011). Fundamentals of Physics(9th ed.). Hoboken:

John Wiley & Sons, Inc.

Lesson Tips1. 이 실험에서 거울에 비추는 물체를 광원이 아닌 인형을 사용한 이유는, 평소에

우리가 거울에 광원이 아닌 사물을 주로 비추어 보기 때문이다. 이처럼 현실에서의

경험을 고려했다는 장점을 지니고 있으나 이와 동시에 크나큰 문제점도 안고 있다.

그것은 물체가 광원이 아니기 때문에 인형이 자연광을 반사하는 것만으로는 스크린에

맺힌 상이 너무 희미하여 눈으로 관찰하기 어렵다는 것이다. 따라서 이러한 문제점을

극복하기 위해 강한 LED 빛을 인형에 비춤으로써 인형으로부터 반사되어 나오는 빛을

강하게 만들었다. 이와 같은 문제점과 극복 방법을 교사가 학생들에게 일방적으로

제시하기 보다는 질문을 통해 유도해 냄으로써 학생들의 사고 능력과 실험 설계 능력을

향상시킬 수 있다.

2. 강한 LED 빛은 시력을 손상시킬 수 있다는 연구결과가 있으므로 LED 빛이

직접적으로 눈에 들어가지 않도록 유의시켜야 한다.

3. 실험 전에 오목거울과 물체의 위치에 따른 상의 종류와 위치를 다음과 같은 작도를

통해 간단히 언급한다. 특히 다음 그림 (2)와 같이 물체가 오목거울 중심으로부터

초점거리 두 배의 거리에 위치했을 때 만들어진 상은 물체와 크기는 같고 방향은

반대인 실상이 만들어짐을 강조한다. 또한 오목거울도 물체가 초점거리 안에 위치하면

허상이 만들어 짐을 간단히 언급한다.

[그림 8] 오목거울에서의 상의 형성

4. 볼록거울을 사용할 수 있는 여건이 된다면, 볼록거울에 의해 형성되는 상도 허상이

될 수 밖에 없음을 평면거울에서의 방법과 동일하게 확인할 수 있다.


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05. 눈으로 보는 파동교사용 지도서

Ⅰ. 서론 및 배경파동이라고 하면, 일반적으로 빛, 소리 등을 생각한다. 그래서 눈으로 볼 수

없고, 그 특징이나 관련 변인들을 고려하기 어렵다고 생각하는데, 모터와 실,

무게중심을 바꿔주는 물건을 사용해서 파동을 만들어보고, 어떠한 조건이 파동을

변화시키고, 정상파가 나타나는 조건을 찾아 정상파를 만들어 보자.

Ⅱ. 학습 목표∙ 파동에 대해 이해하고 설명할 수 있다.

∙ 마루, 골, 파장, 진폭, 진동수 등의 과학개념을 설명할 수 있다.

∙ 파동이 다르게 나타나는 이유를 다양한 변인으로 설명할 수 있다.

∙ 변인과 가설을 세우고 검증하는 과정에서 상호간의 의견을 존중하며, 탐구

상황에서 협동하여 해결할 수 있다.

Ⅲ. 준비물∙ 슬링키, 조별 1개씩 노트북 혹은 아이패드 등의 패드(스마트폰 대체 가능),

조별 준비물 : 미니모터(3V, 20000RPM 이상), AA 건전지 2개, 전선과

스위치가 연결된 건전지 홀더, 고무마개 혹은 필름 통(무게추로 사용 가능한

대체물 가능), 파이핑 끈 등의 실, 절연테이프, 송곳, 칼, 가위, 목장갑

Ⅳ. 위험요소 및 안전∙ 전자기기를 사용할 때, 사용하는 링크 외에 게임이나 다른 활동을 하지 않도록

한다.

∙ 슬링키로 장난을 치지 않는다.

∙ 모터가 돌아가고 있을 때, 모터의 심 부분을 손으로 잡지 않도록 한다.

∙ 실험 중에 모터가 과열현상으로 뜨거워질 수 있으니 손으로 바로 잡지 않는다.

∙ 송곳, 가우, 칼 등을 사용할 때 다치지 않도록 주의한다.

05. 눈으로 보는 파동

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Ⅴ. 수업 개요

Ⅵ. 과정

활동 1 : 스마트 패드를 이용하여 파동의 모양 이해하기∙ 목표 : HTML로 구성된 프로그램에서 직접 파동을 만들고 조작해보고 파동에

대해 설명할 수 있다.

∙ 준비물 : 스마트 패드 혹은 스마트폰, 또는 노트북 조별 1개

∙ 활동 과정

1) 노트북 혹은 스마트 기기로 PhET 상호작용 시뮬레이션 프로그램을

실행한다.

2) Oscillate나 Pulse 메뉴 마다 조건을 달리하면 파동의 모양이 어떻게

달라지는지 학생들 스스로 탐구해본다.

3) 끝 단(End)이 달라짐에 따른 파동의 변화를 학생들 스스로 탐구해본다.

4) 탐구한 결과에 대해 발표하면서, 정상파를 만들 수 있는 조건 및 정상파의

변화 조건에 무엇이 있는지 알아본다.


1 스마트 패드를 이용하여 파동의 모양 이해하기 10

2 슬링키를 사용하여 종파와 횡파 만들어보기 15

3 미니모터를 활용한 정상파 만들기 30

4 변인에 따른 정상파 비교하기 15

5 정상파, 파동의 성질 규명하기 10


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1) 무한히 퍼져나가는 파동이 아니라면, Fixed End(고정단)이 제공되어야 정상파를 만들

수 있다.

2) 정상파는 주파수에 따라, 매질의 성질(Damping, Tension)에 따라 다르게 나타난다.

Lesson Tipshttps://phet.colorado.edu/sims/html/wave-on-a-string/latest/wave-on-a-string_en.html콜로라도 대학에서 제공하는 HTML 방식의 페이지가 파동의 형성을

설명하기에 적절하게 되어 있음

활동 2 : 슬링키를 사용하여 종파와 횡파 만들어보기∙ 목표 : 슬링키를 활용하여 종파와 횡파가 잘 전달되고 온전한 모양으로

나타나게 하는 방법을 찾아낼 수 있다.

∙ 준비물 : 조별 슬링키 1개

∙ 활동 과정 1) 슬링키로 종파와 횡파가 어떻게 다른지 학생들에게 보여준다.

2) 학생 그룹 별로 슬링키를 활용하여 양쪽 끝단의 움직임에 따라 종파와 횡파가 어떻게 다른지 탐구하게 한다.

3) 슬링키를 통해 탐구한 내용을 칠판에 작성하게 한다.

∙ 결과 및 정리1) 슬링키 활동을 통해 종파와 횡파의 모양과 성질을 설명한다.2) 수공 탐구활동을 통해 파동이 정확하게 나타나게 하기 위해서 양쪽 끝 단의 고정

혹은 변화해야함을 설명한다.

Lesson Tips 슬링키 활동은 잠시의 재미를 추구하게 만들어 학습에 지장을 줄 수 있다. 이를 잘 이끌기 위해 미션으로 어떠한(학습에 필요한) 모양을 만들어서 동영상을 촬영하여 제출하게 하는 방식으로 진행한다면, 수업 진행에 용이할 것이다.


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활동 3 : 미니모터를 활용한 정상파 만들기∙ 목표 : 미니모터와 실을 이용해 정상파가 나오도록 설계할 수 있다.

∙ 준비물 : 미니모터(3V, 20000rpm 이상), AA 건전지, 전선과 스위치가 연결된

건전지 홀더, 고무마개 혹은 필름통(뚜껑) 등의 무게추, 파이핑 끈 등의 실,

절연테이프, 송곳, 칼, 가위, 목장갑, (벨크로테이프, 글루건, 타점식 시간기록계, )

∙ 활동 과정

1) 2인 1조 혹은 4인 1조로 탐구 활동 진행

2) 각자 다른 두께의 실을 받거나 무게추 역할 물품을 다르게 받음

3) 미니모터를 활용한 정상파 실험 수행 장치 만들기


1) 개인이 가지고 있는 실험 재료로 정상파가 가장 잘 나타나는 조건을 찾아본다.

2) 정상파를 만들어보고, 진동수를 계산한다.

정지된 파동(standing wave , 정상파)

from http://soryro.tistory.com/102

진동의 마디나 배의 위치가 공간적으로 이동하지 않는 파동.진폭과 같은 진동수의 두 개 파동이 합성되어 나타난다.

Lesson Tips

현재는 참사이언스몰에서 이 실험 키트를 판매-미니 정상파 실험장치 참키트,다음 참사이언스 TV 팟 - http://tvpot.daum.net/v/rydDt14r9Tg%24


53

활동 4 : 정상파의 변인 설명하기∙ 목표 : 정상파를 만드는데 어떠한 변인들이 작용하는지 말할 수 있다.

∙ 준비물 : 칠판 혹은 빔 프로젝트

∙ 활동 과정

1) 조별 혹은 그룹 내에서 다르게 받은 재료에 따라 파동이 어떻게 다르게

나왔는지 분석한다.

2) 조별로 분석한 결과로 결론을 도출하여 발표하게 한다.


1) 새로운 진동자를 사용하면 달라질 것이다(시간기록계, 안마기 등 진동수가 다른 것).

2) 무게추의 중심점이나 무게가 다른 것을 활용하면 달라질 것이다.

3) 실의 밀도(질량)가 다르면 다르게 나타난다.

Lesson Tips 파동의전달속도 진동수 파장

줄에서파동의전달속도 장력 줄의선밀도

위의두식을 연립하면

×

가된다위의식으로부터장력은파장과비례하고선밀도와진동수는파장과반비례함을알수있다

활동 5 : 정상파, 파동의 성질 규명하기∙ 목표 : 활동들을 통해 정상파 혹은 파동이 어떤 성질을 가지고 있는 지 말할

수 있다.

∙ 준비물 : 칠판 혹은 빔 프로젝트

∙ 활동 과정

1) 각 조에서 발표한 내용을 토대로 파동의 성질에 대해 종합해본다.

2) 각 조에서 발표한 내용을 토대로 정상파의 성질에 대해 종합해본다.

3) 파동에 대한 기본 강의를 실시한다 - 마루, 골, 진폭, 진동수 등에 대한 강의


54


1) 진동 : 물체가 시간이 흐름에 따라 하나의 점을 중심으로 반복적으로 왔다

갔다 하면서 움직이는 상태

2) 파동 : 한 부분에서 생긴 진동이 물질이나 공간을 따라 차례로 퍼져 나가는

현상

3) 파동의 종류

가) 횡파 : 파동이 진행하는 방향과 매질이 진동하는 방향이 서로 수직

나) 종파 : 파동이 진행하는 방향과 매질이 진동하는 방향이 서로 평행

4) 파동의 모습

가) 마루 : 파동의 볼록한 꼭대기의 점

나) 골 : 파동의 오목한 골짜기의 점

다) 파장 : 마루와 마루 또는 골과 골까지의 거리

라) 진폭 : 진동의 중심에서 마루 또는 골까지의 거리

마) 진동수 : 1초 동안 진동하는 횟수, 단위 : 헤르츠[Hz]

바) 주기 : 1번 진동하는데 걸리는 시간, 단위 : 초[s]

Lesson Tips 학생들이 유추하는데 필요한 이론은 앞서 설명할 수 있다.

파동송 링크 : LG 사이언스랜드. - 탄자니아 교사들과 함께 새로 제작

http://lg-sl.net/product/sciencesong/sncsong/readSncsong.mvc?sncsongId=SONG2009080002

Ⅷ. 참고문헌University of Colorado Boulder. PhET Interactive Simulations.

https://phet.colorado.edu/sims/html/wave-on-a-string/latest/wave-on-a-string_en.html

다재현의 블로그. 현악기의 원리. http://soryro.tistory.com/102

두산대백과 사전. Doopedia.co.kr

2012 대구교육청 과학영재 프로그램 개발 사업 자료집,

참사이언스-미니 정상파 실험장치 참키트,

다음 참사이언스 TV 팟 – http://tvpot.daum.net/v/rydDt14r9Tg%24

http://soryro.tistory.com/102


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06. 원운동 경험하기_원심력과 구심력교사용 지도서

Ⅰ. 서론 및 배경

피자를 만들 때 반죽을 공중으로 띄워 돌리는 장면을 본적이 있는가? 이는 원심

력을 이용하여 피자를 크고 얇게 만들기 위해서이다. 원운동은 일상생활에서 쉽게

접할 수 있는 익숙한 운동이다. 그렇다면, 우리 주변에서 볼 수 있는 원운동의 예

로는 무엇이 있을까?

시계 바늘의 원운동, 선풍기 날개의 운동뿐만 아니라 컴퓨터의 디스크 드라이브,

회전목마, 세탁기(탈수기), 자전거 바퀴, 헬리콥터의 날개 등 그 예는 무수히 많다.

인간이 사용하는 거의 모든 기계에는 바퀴, 모터, 기어, 도르래 등, 축을 중심으로

회전하는 부품이 들어간다.

세계에서 가장 오래된 바퀴는 메소포타미아의 유적에서 발굴된 전차용 바퀴이다.

이는 기원전 약 3500년경의 것으로 추정되고 있으며, 통나무를 둥글게 자른 원반

으로 만들어졌다. 인류 문명사에서 바퀴의 발명은 중요한 사건이었으며, 바퀴는 산

업 혁명 이후 기술적인 발전을 거듭하여 수많은 기계에 수천 가지 방법으로 사용

되고 있다. 학생이 기계와 관련된 업종에 종사하고자 한다면 원운동과 관련된 여러

가지 법칙이나 용어들의 개념을 잘 알아야 할 것이다.

대한민국에는 정월대보름(음력 1월 15일)에 행하는 쥐불놀이라는 풍습이 있다.

빈 깡통에 듬성듬성 바람구멍을 뚫은 뒤 깡통의 모서리에 철사를 길게 매단다. 깡

통 안에는 작은 장작개비 조각이나 솔방울을 넣고 불을 붙인 다음에 빙빙 돌리면,

깡통안의 불꽃이 원을 그리며 어두운 밤을 아름답게 수놓는다. 이때 불붙은 논둑에

는 잔디들이 까맣게 변하면서 달밤을 더욱 신비롭게 한다. 도심에서는 화재의 위험

성 때문에 LED로 쥐불놀이 행사를 하기도 한다. 쥐불놀이를 할 때 깡통속 내용물

이 쏟아져 다칠 것 같지만 신기하게도 그렇지 않다. 왜 그럴까?

쥐불놀이 (출처: 향토문화대전) 도심 속 쥐불놀이 (출처: 세계일보)

06. 원운동 경험하기_원심력과 구심력

56

쥐불놀이는 등속원운동이며, 속력이 일정하지만 방향은 계속하여 바뀌므로 가속

도 운동을 하는 원운동이다. 따라서 가속도계의 운동이며 운동하는 물체에 작용하

는 실제적인 힘은 구심력이고, 구심력은 원운동 하는 물체의 중심 방향으로 작용한

다. 또한 구심력에 대한 가상적인 힘인 관성력이 같은 크기로 구심력의 반대 방향

으로 작용하여 원운동을 하는데 여기서 구심력에 대한 관성력을 쉬운 말로 원심력

이라 부르고 있다. 따라서 쥐불놀이의 내용물이 안쪽으로 쏟아지지도 깡통 밖으로

튀어나오지도 않는다.

이는 롤러코스터의 원리와 비슷하다. 롤러코스터가 360도 회전을 해도 떨어지지

않는 것은 원의 바깥 방향으로 작용하는 원심력이 물체를 떨어뜨리려는 중력과 직

각으로 작용을 한다. 따라서 중력과 원심력이 같게 되면 물체는 거꾸로 매달려도

떨어지지 않게 되는 것이다.

한편 독일의 옥토버 페스티벌(October Festival)에서는 맥주를 가득 담은 유리잔

을 끈 달린 쟁반접시 위에 올려놓고 흔들면서 손님에게 갖다 주는데도 맥주가 전

혀 엎질러지지 않는 장면을 볼 수 있다고 한다. 왜 유리잔 속의 맥주는 쏟아지지

않을까?

이와 같이 속력은 일정하고 방향이 매순간 변하는 원운동이 일어나면 구심력과

원심력이 작용한다. 본 연수에서는 구심력에 관련된 간단한 실험뿐만 아니라 체육,

수학, 적정기술과 연계된 수업 사례를 소개하고자 한다. 우리 주변에는 숨겨진 원

운동과 관련된 현상들을 학생들이 물리학적으로 설명을 해보는 경험을 제공하는

것은 학생들의 흥미 유발뿐만 아니라 탐구 정신을 기르고 삶과 연계된 아름다운

과학을 느낄 수 있는 기회가 될 것이다.

Ⅱ. 학습 목표∙ 등속원운동 하는 물체에 작용하는 구심력과 원심력의 방향을 설명할 수 있다.

∙ 원운동 하는 물체의 주기(또는 각속도)의 변화에 영향을 주는 요인을 설명하기

위한 실험을 설계하고 수행할 수 있다.

Ⅲ. 준비물∙ 순면 콘사(24합), CD케이스, 플라스틱 컵, 물

∙ 빨대, 지우개 또는 고무마개, 실(또는 털실, 순면 콘사), 추, 초시계, 전지

Ⅳ. 위험요소 및 안전∙ 물 컵을 돌릴 때에는 플라스틱 컵을 활용하고, 넓은 장소에서 시범 실험한다.

∙ 탐구과정에서 물체를 돌릴 때에는 물체가 학생의 손에 부딪히지 않도록

장갑을 끼거나, 부드러운 소재의 물체를 이용한다.


57

Ⅴ. 수업 개요

Ⅵ. 과정

활동 1 : 문제로의 초대 – 아슬아슬 회전하는 물 컵

∙ 목표 : 원운동 하는 물체에 작용하는 구심력의 크기와 방향을 설명할 수 있다.

∙ 준비물 : 순면 콘사(24합), CD케이스, 플라스틱 컵, 물

∙ 활동 과정

1) 약 1.5 m 길이의 24합 콘사 4개와 CD케이스를 준비한 후 격자모양으로

실을 묶는다.

2) 플라스틱 컵에 물을 절반정도 담고, CD케이스 위에 올리고 감아놓은 실을

움직이지 않도록 조정한다.

3) CD케이스와 플라스틱 컵을 회전시키기 전에 학생들에게 물 컵이 회전하면

어떻게 될지 생각해보고 발표를 통해 설명하게 한다.

4) 교사 또는 학생 한 명이 시범적으로 CD케이스와 물 컵을 회전시키면서 물이

쏟아지는지 관찰한다.

5) CD케이스와 물 컵이 빠르게 회전하기 위해서는 어떠한 조건을 변화시켜야

하는지 토의한다.

회전하는 물 컵 제작하기 회전하는 물 컵 시현하기


1 문제로의 초대 – 아슬아슬 회전하는 물 컵 30

2 탐구 설계 및 수행 – 구심력 측정 25

3 ‘원운동’을 적용한 타 교과 연계 수업 소개 25


58

활동 2 : 탐구 설계 및 수행 – 구심력 측정

∙ 목표 : 원운동 하는 물체의 주기(또는 각속도)의 변화에 영향을 주는 요인을

설명하기 위한 실험을 설계하고 수행할 수 있다.

∙ 준비물 : 빨대, 지우개 또는 고무마개, 실(또는 털실, 순면 콘사), 추, 초시계,

전지

∙ 활동과정

1) 원운동 하는 물체의 주기(또는 각속도)의 변화에 영향을 주는 변인을 모둠별

토의를 통해 적어보자.

2) 여러 가지 조작 변인 중에 한 가지를 선택하여 ‘A가 변하면 B가 어떻게 될

것이다’라는 가설을 설정해보자. 이로써 일정하게 유지시켜야 하는 변인을

결정해보자.

- 독립변인 : 실험 결과에 영향을 미치는 요인

① 조작변인 : 실험자가 의도적으로 변화시키는 요인

② 통제변인 : 일정하게 유지시켜야 하는 변인

- 종속변인 : 독립변인에 의해 변화되는 요인

<가설 설정>

<일정하게 유지해야 하는 변인>


59

3) 앞에서 세운 가설을 바탕으로, 가설을 증명할 수 있는 준비물을 선택하고, 실험

과정을 설계해보자. (단, 필요한 그림이 있으면 그린다.)

<실험 준비물>

<실험 과정>

1)

4) 모둠별로 설계된 과정에 따라 실험을 수행 한 후, 탐구 결과를 표나 그래프로

정리해보자. (단, 10회전 주기를 측정하여 1회전의 주기를 구하자.)

5) 탐구 결과를 해석해서 새롭게 알게 된 사실을 정리해보자.


60


1) 추의 무게는 어떤 역할을 하는가?

2) ( )가 일정할 때 ( )와 주기는 어떤 관계가 있는가?

가설 연역적 탐구수업(순환학습) 모형

Lawson이 제안한 가설 연역적 탐구 학습은 탐색 단계에서 학생들은 주어진

현상에 대하여 인과적 질문을 제기하여 대안적 설명인 가설을 설정한다. 가설

을 검증하기 위한 실험을 설계하고, 수행하고, 관찰한 실험 결과를 토대로 가설

의 기각과 수용 여부를 결정하는 수업 모형이다.

∙ 평가

탐구 설계 및 실험 수행 과정 내 평가와 보고서 및 발표 평가가 이루어질 수

있다. 평가의 주체는 교사평가 외에 동료평가와 자기평가를 활용할 수 있다.

<평가 기준표 예시>

활동 주제 원운동 하는 물체의 주기(또는 각속도)의 변화에 영향을 주는 요인

평 가 내용 매우

그렇다(3)

그렇다(2)

그렇지 않다(1)

총점

원운동 하는 물체의 주기의 변화에 영향을 주는 요인을 분석하기 위해 조작 변인과 통제 변인을 올바르게 설정하였는가?

실험 결과 데이터를 바탕으로 합리적인 결론을 도출하였는가?

탐구 활동 과정에서 팀원들 간의 협력과 상호작용이 적극적으로 이루어졌는가?

탐구 결과를 적극적으로 발표하고 공유하였는가?

평가 시 특기 사항 내용 기록

￭ 잘한 점

￭ 노력해야 할 점


61

Lesson Tips

￭ 원운동에서 원운동의 회전수와 구심력의 관계, 원운동의 회전수와 회전

반지름 사이의 관계, 회전체의 질량과 구심력, 회전수와의 관계 등 학생

들이 다양한 변인을 찾아내고 가설을 설정하여 정량적으로 측정할 수

있도록 한다.

- 추의 무게는 회전체를 회전시키는 구심력의 역할을 한다.

- 회전 반지름이 일정할 때 추의 수는 주기(T)의 제곱에 반비례한다.

- 추의 무게가 일정할 때 회전 반지름(r)은 주기(T)의 제곱에 비례한다.

￭ 교사는 교실 상황에 따라 다양한 방식의 학생 중심 탐구 수업을 설계할 수

있으며, 예를 들어 한 모둠 당 하나의 조작변인을 선택하도록 하여 탐구를

수행하고 결과를 발표할 수 있다.

￭ 교사는 학생들이 모둠별로 탐구를 설계하고 수행하는 과정에서 활발한 토

의가 이루어질 수 있도록 조력하고 개방적인 분위기를 유도한다.


62

활동 3 : ‘원운동’을 적용한 타 교과 연계 수업 소개

1) ‘수학’ 과목과의 연계 예시 – 놀이기구의 높이와 시간의 관계

실생활의 원운동 사례에서 주기함수를 생각하게 하고, 시간에 따른 위치를

나타내봄으로써 사인의 그래프를 도입하여 수학적으로 설명할 수 있다.

학생 활동지 (예시)

￭ 탄한이는 그림과 같이 지름이 20m인 원형의 놀이기구를 타려고 한다. 놀이

기구가 한 바퀴 도는 데 12분이 걸린다면, 지름 위치를 0으로 보았을 때, 3, 6,

8, 11, 12분 후의 높이를 다음 좌표평면 위에 나타내어라.

2) ‘체육’ 과목과의 연계 예시 – 인체에 작용하는 원심력과 구심력


물체가 회전 운동을 할 때 회전 중심을 향하는 구심력과 바깥쪽을 향하는 원심력이 발생한다. 원심력과 구심력은 회전하는 물체의 질량이 클수록 회전속도가 빠를수록 커진다.

￭ 달리기에서 곡선 주로를 돌 때 자세를 똑바로 세운 채로 달리게 되면 원심력 때문에 곡선 주로를 벗어나게 된다. 곡선 주로를 벗어나지 않고 쉽게 달릴 수 있는 방법을 토의해 보자.


63

Lesson Tips몸을 원 중심 쪽으로 기울여서 달리게 되면 원심력에 대항하는 구심력이 커지게 되므로 원심력의 크기는 회전반경이 클수록 작고, 물체의 무게가 무겁고 속도가 빠를수록 크다. 따라서 곡선 주로를 쉽고 원만하게 돌려면 속도를 줄여 반경을 크게 해야 한다.

3) ‘기술 및 공학’ 과목과의 연계 – 풍력발전 및 적정기술

① 풍력발전 (신재생 에너지)

학생들의 수준을 고려하여 풍력발전기의 날개 설계하기, 전자유도법칙과 발전기

의 원리의 이해를 바탕으로 한 풍력발전기 또는 풍력발전 집 모형 제작하기 등 기

술 과목과 연계된 수업을 진행할 수 있다. 이러한 창의적 탐색 과정에서 미래의 신재

생 에너지 개발에 대한 진취적인 도전 정신을 가질 수 있다.


풍차는 풍력(風力) 에너지를 이용하여 날개바퀴를 회전시키는 기계이다. 풍차의 원운동을 이용해서 동력원으로 사용하거나 전기 에너지를 생산하는 풍력발전기로 이용한다. 풍력을 이용해 효율적으로 전기 에너지를 얻기 위해서는 초속 5m 이상의 바람이 지속적으로 불어야 한다. 탄자니아의 풍력은 해안가 지역 및 고지대의 평균풍속이 4.4∼6.0m/s 로 측정되고 있다. 풍력발전기는 바람의 에너지를 전기에너지로 바꿔주는 장치로서, 풍력발전기의 날개를 회전시켜 이때 생긴 날개의 회전력으로 전기를 생산한다. 풍력발전기는 날개, 변속장치, 발전기로 구성되어 있다.

< 탄자니아의 풍력자원 >site study 10m Wind

Speed (m/s)30m Wind

Speed (m/s)Makambako Original Wind East Africa 7.6 8.7

Singida Wind East Africa 8.2 9.4

Karatu (Arusha) DANIDA/Riso/TANESCO 4.9 5.5

Mkumbara (Tanga) DANIDA/Riso/TANESCO 4.14 4.9

Gomvu (Kigamboni) DANIDA/Riso/TANESCO 3.56 4.28

Litembe (Mtwara) DANIDA/Riso/TANESCO 3.21 4.47

출처 : German Technical Cooperation (GTC)

￭ 풍력발전기 제작의 지역적 상황을 설정하고, 그 목적에 부합하는 날개를 창의적으로 설계해보자.

<다양한 풍력발전기의 날개 예시>


64

② 적정기술에 숨겨진 원운동


‘적정기술(適正技術, appropriate technology)’이란 삶의 질 향상과 빈곤 퇴치 등

을 위해 그 기술이 사용되는 사회 공동체의 정치적, 문화적, 환경적 조건을 고려해

지속적인 생산과 소비가 가능하도록 만들어진 기술이다.

옥수수 알갱이에서 먼지를 제거하는 기계, 옥수수대에서 알갱이를 떼어내는 탈곡

기 등과 같이 손으로 핸들을 돌려 동력원을 얻는 적정기술 제품은 많다. 족 브란디

스가 2001년에 개발한 땅콩껍질 제거기인 ‘유니버설 너트 셸러(Universal Nut

Sheller)’도 이와 유사한 적정기술 제품이다.

출처 : TheFullBellyProject.org(http://goo.gl/pbRsP9)

￭ 적정기술 아이디어를 토대로 원운동을 활용한 창의적 장치를 설계하고,

그 기능과 특징을 설명해 보자.

<예시: Diagram of the LC Sheller: Unshelled nuts in the top, shelled nuts out the bottom>

http://goo.gl/pbRsP9


65

4) ‘사회’ 과목과의 연계 – 신재생에너지에 관한 정책 토의

신문기사 내용을 소개하고, 신에너지 산업 육성을 위한 법적, 제도적 기반 마련

에 관한 정책 토의 수업이 이루어질 수 있다.

Singida Wind Power Project To Be Connected To Tanzania

National Grid By 2017

December 26, 2015

East African Wind Energy Limited (EAWEL), a newly incorporated company

to be involved in the renewable energy sector in East and Central Africa, has

recently announced that Singida Wind Power Project, the first wind farm to

be connected to Tanzania’s national grid, will start operating by end of 2017

at a capacity of 100 MW.

The wind farm is being developed in the Singida Municipality in the

country’s central region at a total investment of USD 285 million of which

the International Finance Corporation (IFC), Aldwych International from UK

and Six Telecoms from Tanzania are currently providing USD 18 million.

The total investment will completed by a further USD 71 million equity by

EAWEL and the Tanzanian government through the National Development

Corporation (NDC).


66

Ⅶ. 참고문헌고려출판, 수학 10-나 지도서 227쪽, 최상기 외.

미래앤출판, 물리Ⅱ 교과서.

김정식 허명성의 과학사랑, http://www.sciencelove.com/1891

윤제한의 물리교실, http://yjh-phys.tistory.com/150

[뉴시스 사이언스] 정월 대보름 ‘쥐불놀이’에도 과학이

2015 개정 교육과정 과학 교수·학습 자료, 교육부

“실험뚝딱” 교사용 지도서, 미니진공청소기

The announcement was done by EAWEL’s Director of Business

Development, Mr. John Chagama, who explained that the wind farm will

attract more investment to Singida region due to its high wind power

generation potential.

This investments will support other economic activities and boost

employment to benefit the municipality’s population calculated in 300,000, he

added.

Tanzania has areas of high wind potential that cover more than 10% of its

land or an area equivalent to Malawi’s size with a potential greater than that

from the US State of California, reason why the World Bank undertook the

Energy Sector management Assistance Program (ESMAP) to construct an

energy map by using satellite images and that so far has invested USD 2.8

million in the country.

Tanzania accounts for most of the wind power projects installed in Sub

Saharan Africa (SSA), which represent 22% of the total 647 MW installed out

of 14,700 MW of large-scale RE power projects in development stage in SSA

since 2013.

In Tanzania only 38% of the population has access to electricity. With this

and further renewable energy projects the country expects to raise the

access to 50% by 2025 and 70% by 2035.

http://yjh-phys.tistory.com/150


67

07. 지시약을 통한 산∙염기 구별교사용 지도서

Ⅰ. 서론 및 배경붉은 양배추에는 안토시아닌(anthocyanin)이라는 자줏빛 색소가 들어 있다.

안토시아닌은 그리스어로 ‘파란 꽃’이라는 뜻이며, 수용성이라 색소가 물에 쉽게

녹아 유출되며 산과 염기에 굉장히 민감해 색깔 변화가 쉽게 일어난다. 대체로

산성에 접촉하면 붉은색으로, 염기성에 접촉하면 초록색으로 색깔 변화를

일으킨다. 이러한 성질 때문에 안토시아닌 색소가 들어 있는 대표적인 붉은

양배추를 이용하면 어떤 물질이 산인지 염기인지를 금방 알아낼 수 있다. 즉,

붉은 양배추의 안토시아닌 색소가 산과 염기를 구분해주는 지시약 역할을 하는

것이다. 붉은 양배추 용액(solution)을 이용한 지시약은 상하기 쉽고 매번 만들어

사용하려면 번거롭기 때문에 거름종이(filter paper)를 이용하여 ‘양배추 용액

종이’를 만들어 사용하면 편리하다.

산(Acide)은 물에 녹아 수소 이온(H+)을 내놓는 물질이다. 산의 특징은 대개

신맛이 나지만 탄산(H2CO3)이 함유된 탄산음료는 신맛이 나지 않는다. 그러므로

모든 산이 신맛이 난다고는 말 할 수는 없다. 레몬즙(시트르산), 식초(아세트산),

탄산음료(탄산) 등이 대표적인 산성 물질이다. 염기(Base)는 물에 녹아 수산화

이온(OH-)을 내놓는 물질이다. 염기의 특징은 대개 쓴맛이 있고 미끈미끈하다.

빵을 부풀릴 때 사용하는 소다, 비누 등이 대표적인 염기성 물질이다.

기본 용어

● 산(Acid) : 물에 녹아 수소 이온(H+)을 내놓는 물질이다

● 염기(Base) : 물에 녹아 수산화 이온(OH-)을 내놓는 물질이다.

● 지시약(Indicator) : 산과 염기를 색깔 변화로 구분해주는 물질이다.

대표적인 지시약으로는 페놀프탈레인, B.T.B, M.O등이 있다. 이들이 산성,

중성, 염기성에서 나타내는 색깔은 다음과 같다.

산성 중성 염기성

리트머스 시험지 푸른 리트머스 → 붉게 붉은 리트머스 → 푸르게

페놀프탈레인 무색 무색 붉은색

B.T.B 노랑 초록 파랑

M.O 적색 오렌지 노랑

페놀레드 노랑 붉은색 붉은색

07. 지시약을 통한 산∙염기 구별

68

Ⅱ. 학습 목표∙ 생활주변에 있는 식물을 이용하여 천연 지시약을 만들 수 있다.

∙ 지시약을 이용해서 일상생활에서 사용되고 있는 산과 염기를 구별 할 수

있다.

∙ 용액의 액성이 변하는 것을 지시약을 이용해서 확인 할 수 있다.

Ⅲ. 준비물 보라색 양배추(또는 가지 aubergine, 또는 보라색 고구마), 가열기, 칼(또는

가위), 비이커, 면장갑, 5mL 스포잇트병, 스포잇트, 거름종이(filter paper) or

키친타올, 핀셋, 홈판(홈판 형태을 그린 종이 + 클리어 파일 용지), 아세트산,

황산, 증류수, 암모니아수, 수산화나트륨, 식초, 가루비누, 투명 플라스틱 컵

8개, 스포이트, 천연 지시약(양배추 지시약, 천연 꽃 지시약), 지시약

(페놀프탈레인, BTB), 라벨지, 네임펜, 페놀레드, 빨대

Ⅳ. 위험요소 및 안전∙ 시약이 눈에 튈 수 있으므로 보안경이나 안경을 착용한다.

∙ 시약이 몸에 닿을 시 즉시 물을 이용하여 씻어내도록 한다.

Ⅴ. 수업 개요

Ⅵ. 과정

활동 1 : 천연 지시약 만들기목표 : 천연 지시약을 만들 수 있다.

준비물 : 보라색 양배추(또는 가지 aubergine, 또는 보라색 고구마), 가열기,

칼(또는 가위), 비이커, 면장갑, 5mL 스포이트병, 스포이트,

거름종이(filter paper) or 키친타올, 핀셋


1 천연 지식약 만들기 30

2 지시약을 이용하여 산 ․ 염기 구별 20

3 Magic 15

4 Demonstration 35


69

활동 과정

Ⅰ. 양배추 지시약 만들기

1) 붉은 양배추를 잘게 썬다.(가지 aubergine를 사용 할 경우, 가지 껍질을 사용한다.)

2) 냄비에 잘게 썬 양배추와 물을 넣어준다. (물을 많이 넣으면 붉은 양배추 용액이

너무 희석되므로 양배추가 잠길 만큼만 물을 넣어준다.)

3) 양배추 색소가 충분히 우러나올 때까지 가열한다. 불 끄고 식힌다.

4) 액체만 5mL 스포이트병에 담는다.(양배추 지시약)

5) 라벨링을 한다.

6) 거름종이를 용액에 담궜 다가 건진 후 그늘에서 말려둔다. 가로*세로가 4cm*1cm

폭으로 잘라준다. (양배추 용액 종이)

Ⅱ. 천연 꽃 지시약

1. 진한 보라색 계열의 꽃잎(보라색 포도 껍질)을 준비한다.

2. 5mL 스포잇트병에 꽃잎을 잘게 잘라서 넣는다.

3. 물을 첨가(너무 묽지 않은 정도로)한다. 병뚜껑을 닫은 후 흔들어 꽃잎의 색소를 추출

한다. (천연 꽃 지시약)

4. 라벨링을 한다.


70

결과 및 정리

1) 양배추 지시약은 무슨 색인가 ?

2) 천연 꽃 지시약은 무슨 색인가 ?

활동 2 : 지시약을 이용하여 산 ․ 염기 구별목표 : 산과 염기를 지시약을 이용해서 구별 할 수 있다.

준비물 : 홈판(홈판 형태을 그린 종이 + 클리어 파일 용지), 아세트산, 황산,

증류수, 암모니아수, 수산화나트륨, 식초, 가루비누, 투명 플라스틱 컵

8개, 스포이트, 천연 지시약(양배추 지시약, 천연 꽃 지시약), 지시약

(페놀프탈레인, BTB), 라벨지, 네임펜

활동 과정

1) 표에 있는 물질들(A~B, D~E, G)을 물에 녹여 용액으로 만든다.

Index A(아세트산)

B(묽은 황산)

C(증류수)

D(암모니아

수)

E (묽은

수산화나트륨 수용액)

F(식초)

G(비눗물)

H(미지의 용액)

1(양배추 지시약)

2(천연 꽃 지시약)

3(페놀프탈레인)

4(BTB)

Index Solution Chemical formula Index Solution Chemical formula

A 아세트산 B 묽은 황산

C 증류수 D 암모니아수

E묽은

수산화나트륨 F 식초(원액사용) ?

G 비눗물 ? H 미지의 용액 ?


72

2) 양배추 지시약과 천연 꽃 지시약은 산성, 중성, 염기성에서 각각 어떤 색을

띠는가?

∙ 양배추 : 산성( ), 중성( ), 염기성( )

∙ 천연 꽃 지시약 : 산성( ), 중성( ), 염기성( )

3) 식초와 비눗물의 액성은 각각 무엇인가?

식초 : ( ), 비눗물 : ( )

4) 수용액 A, B, D, E에서 일어나는 이온화 반응식을 쓰시오.

A : ( )(aq) ⇌ ( ) + ( )

B : ( )(aq) ⇌ ( ) + ( )

D : ( )(aq) ⇌ ( ) + ( )

E : ( )(aq) ⇌ ( ) + ( )

5) 용액 A, B와 용액 F에 공통으로 들어 있는 이온은 무엇인가?

6) 용액 D, E와 용액 G에 공통으로 들어 있는 이온은 무엇인가?

7) 미지의 용액의 액성은 무엇인가?

Lesson Tips

∙ 숨은 원리 : 산성 수용액에는 H3O+(H + ) 이온이 공통으로 들어 있고, 염기성

수용액에는 OH -이온이 공통으로 들어 있다.

활동 3 : Magic목표 : 중화반응을 이해 할 수 있다.

준비물 : 투명한 플라스틱 컵, 암모니아수, 페놀레드, 스포이드, 빨대

활동 과정

1) 투병 플라스틱 컵에 1/5 정도의 물을 담고, 여기에 묽은 암모니아수 수용액

1～2방울을 첨가한다.

2) 과정 1에 페놀레드 2～3 방울을 넣는다. 용액은 무슨 색인가?


73

3) 빨대를 플라스틱 컵에 꽂고 날숨을 불어 넣는다. 용액의 색이 변하는가?

4) 용액의 색깔이 노란색으로 바뀌었는가? 그 이유를 설명해보자.

활동 4 : Demonstration목표 : 지시약을 이용한 용액(산 ․ 염기)의 색 변화로 학생들의 흥미 유발을 시킬

수 있다.

준비물 : 투명한 플라스틱 컵 4, 묽은 수산화나트륨 수용액 , 묽은 황산, 페놀프

탈레인, B.T.B

활동 과정

1) 투병 플라스틱 컵 4개에 묽은 수산화나트륨 수용액 2개 (A, C), 묽은 황산

수용액 2개(B, D)를 준비한다.

2) 과정 1의 A와 B컵에 페놀프탈레인 2～3 방울을 넣는다. 용액은 무슨

색인가?

3) 과정 1의 C와 D컵에 B.T.B 2～3 방울을 넣는다. 용액은 무슨 색인가?

4) 과정 2의 A와 B컵에 용액을 섞어본다. 용액은 무슨 색으로 바뀌는가?

Lesson Tips

∙ 숨은 원리 :

묽은 암모니아 수용액은 염기성이라 지시약 페놀레드에 의해 붉은색을

나타낸다. 여기에 입김을 불어넣으면 입김 속의 이산화탄소가 녹아(-

산성) 암모니아수(-염기성)와 반응하여 중성을 거쳐 산성으로 바뀌고 이

때 지시약 페놀레드는 노란색을 나타낸다. →


74

Lesson Tips

∙ 묽은 황산 농도를 묽은 수산화나트륨황산 농도보다 조금 진하게 만들라

∙ 숨은 원리 :

과정 2의 A컵(염기)은 페놀프탈레인 지시약에 의해 용액이 무색--> 붉은

색으로으로 변하고 B컵(산성)은 무색-->무색, 즉 색변화가 없다. 과정 3의

C컵(염기)은 B.T.B을 넣으면 용액이 무색--> 파랑색으로 D컵(산성)은 무색-->

노랑색으로 색이 변한다. 과정 4는 A컵(염기성)과 B컵(산성)을 섞으므로서 중화

반응이 일어나 A컵의 액성이 중성이나 산성쪽으로 감으로 용액의 색깔이

붉은색-->무색으로 변한다.


75

08. 주기율표 만들기교사용 지도서

Ⅰ. 서론 및 배경지구에서 살아가는 모든 동식물과 물질은 100여 가지의 원소로 이루어져 있다.

라부아지에로부터 시작된 원소의 체계적 분류의 노력이 멘델레예프를 거쳐

모즐리에 와서 완성되었다. 가상원소의 성질을 제시한 카드를 분류하여 규칙성을

발견하는 활동을 통해 주기율표가 만들어진 과정을 이해하고 창의적인 주기율표를

만들어보자.

Ⅱ. 학습 목표∙ 주기율표가 만들어진 과정을 이해한다.

∙ 주기율표를 만들고 특성을 설명할 수 있다.

Ⅲ. 준비물∙ (활동1) 활동용 캐릭터 카드, 캐릭터 카드 배치용틀

∙ (활동2) 플라스틱 주기율표, 네임팬, 가위, 오븐토스트기, 펀치, 핸드폰줄, 장갑,

모형 주기율표 set, 입체주기율표용 철심과 받침대용 우드락

Ⅳ. 수업 개요


1 캐릭터 카드에서 규칙성 발견하기 50

2 주기율표 만들기 50

08. 주기율표 만들기

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Ⅴ. 과정

활동 1 : 캐릭터 카드에서 규칙성 발견하기

∙ 목표 : 가상 캐릭터 카드에서 규칙성을 발견하고, 규칙성에 따라 미발견 원소의

성질을 예측할 수 있다.

∙ 준비물 : 활동용 캐릭터 카드, 캐릭터 카드 배치용틀

∙ 활동 과정1) 무작위의 원소 캐릭터 카드를 잘라서 17장의 카드와 비어있는 카드 한 장을

준비한다.

2) 모둠별로 17장의 원소 캐릭터 카드를 관찰 한 후 몇 개의 그룹으로 나누어

본 다음 카드들에서 발견할 수 있는 규칙성을 찾아서 주어진 주기율표의

틀에 맞추어 배열해 보자.

∙ 결과 및 정리1) 어떤 규칙성을 근거로 배열하였는지 그 근거를 모두 적어보자.

∎그룹 분류기준은 무엇인가?

∎규칙성의 근거는 무엇인가?

2) 18번째의 카드가 들어가야 할 위치가 어디인지 찾아보자. 그 위치에

들어가기 위해서 카드가 가져야 할 캐릭터의 특성을 추론해 보고 비어 있는

카드 캐릭터를 직접 만들어 보자.

∎카드가 들어가야 할 위치는 어디인가?

∎카드 속의 캐릭터가 가져야 하는 특성은 각각 무엇인가?


77

[ 활동용 캐릭터 카드]

팁! 가상 캐릭터 카드는 시트지에 인쇄한 다음 같은 크기로 자른 하드보드지에

붙여서 사용하면 카드를 배열할 때 훨씬 편리하다. 카드를 고무 자석을 붙이면

화이트보드 칠판에 붙여서 배열 할 수도 있다. 고무자석을 이용하면 세로로 세울

수가 있어서 모둠별 발표에 매우 유용하다.


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[캐릭터 카드 배치용 틀]


79

활동 2 : 주기율표 만들기

∙ 목표 : 다양한 주기율표를 만들면서 주기율표의 특성을 이해한다.

∙ 준비물 : 플라스틱 주기율표, 네임펜, 가위, 오븐토스트기, 펀치, 핸드폰줄, 장갑,

모형 주기율표 set, 입체주기율표용 철심과 받침대용 우드락

∙ 활동 과정

1) 플라스틱 주기율표

① 플라스틱 주기율표 틀에 네임펜으로 원소를 채우고 예쁘게 꾸민다.

② 펀치로 고리를 끼울 구멍을 만들고 주기율표를 자른다.

③ 오븐에 굽는다.

④ 오븐에서 꺼내 고리를 끼운다. (오븐에서 꺼내면 뜨거우니 화상주의)


80

2) 입체주기율표 만들기

① 모형 주기율표 set의 자르는 선에 따라 자른다.

② 설명서에 따라 s와 p, d, f 세 장을 접고 붙이면서 색 철심을 끼운다.

③ 여기에 받침대용 우드락판을 끼우면 완성

결과 및 정리

각자 만든 주기율표를 보여주고 특징을 설명해보자.


81

09. 연소와 3종 기체교사용 지도서

Ⅰ. 서론 및 배경 물질이 연소하기 위해서는 산소가 필요하다. 양초를 이용하여 연소를

유지하기 위한 조건을 찾아보며 변인통제를 경험한다. 생활 속 물질을 이용하여

수소, 산소, 이산화탄소를 만들어 보고 확인해 본다.

Ⅱ. 학습 목표∙ 날숨을 모으는 방법을 이해한다.

∙ 양초를 오래 태우는 조건을 찾아본다.

∙ 생활 속 물질을 이용하여 수소, 산소, 이산화탄소를 발생시켜본다.

∙ 수소, 산소, 이산화탄소를 확인하는 방법을 안다.

Ⅲ. 준비물물받이 쟁반, 수조(또는 큰 계량컵), 바람막이 페트병 세트(4종),플라스틱 컵. 덮게

양초(같은 크기) 2, 라이터, 주름빨대, 나뭇가지, 삼구시험관 및 시험관 꽂이, 고무

마개(유도관 부), 기체포집 시험관, 알코올램프, 핀셋, 약수저용, 식초, 식소다, 과산

화수소수, 아이오딘화 칼륨, 마그네슘 리본

Ⅳ. 위험요소 및 안전∙ 양초의 불꽃에 플라스틱에 닿지 않도록 조심한다.

∙ 불이 나지 않도록 조심한다.

Ⅴ. 수업 개요


1 날숨 모으기 20

2 어느 양초가 더 오래 타는가? 30

3 수소, 산소, 이산화탄소의 제법 및 성질 30

09. 연소와 3종 기체

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Ⅵ. 과정

활동 1 : 연소에 필요한 기체∙ 목표

∙ 날숨을 모으는 방법을 이해한다.

∙ 양초를 오래 태우는 조건을 찾아본다.

∙ 준비물

물받이 쟁반

수조(또는 큰 계량컵)

바람막이 페트병 세트(4종)

플라스틱 소주 잔

덮게

양초(같은 크기) 2

라이터

주름빨대

나뭇가지

∙ 활동 과정

1. 날숨 모으기

1) 컵 속에 내 날숨을 모아보자.

- 컵 속에 무엇이 있는가?

- 어떻게 알 수 있나?

a. 컵을 물 위에 엎어보자. 컵 속에서 나무막대

를 태워보자.

b. 컵을 물속에 넣어서, 주름 빨대를 이용하여

내 날숨을 컵 속에 불어넣자.

c. 컵 속에 날숨이 가득 차면, 빨대 끝을 물속으로 엎어 잠기게 하고(①), 빨대를

입에서 빼고, 컵을 덮개로 막아서 물 밖으로 꺼낸다.

d. 나뭇가지에 불을 붙여 컵 속의 날숨에 넣어 보자.

공기 속에서 붙일 때랑 어떻게 다른가?


83

2) 물에 녹는 기체의 포집

기체가 물에 잘 녹는 성질을 가졌다면 물속에서 모을 수가 없다. 이러한 성질을

가진 기체는 어떤 방법으로 모을까?

a. 만약 기체가 공기보다 무겁다면?

b. 공기보다 가벼운 기체라면?

3) 이 라이터 속 기체는 공기보다 가벼울까, 무거울까? 라이터를 켠 상태로 불을

꺼서 기체를 모은다.

a. 상방치환으로 모아 불을 붙여보자.

어떤가?

b. 하방치환으로 모아 불을 붙여

보자.

어떤가?

- 그러므로 라이터 속 기체는?

공기보다?

2. 어느 양초가 더 오래 타는가? 1) 쟁반에 길이가 비슷한 양초 2개에 불을 붙여

세우고, 높이 1 cm 정도의 물을 붓는다.

뚜껑을 막은 크고 작은 PET병으로 촛불을

덮어둔다.

어느 양초가 먼저 꺼지는가?

왜 그럴까?

2) 다시 양초에 불을 붙인다.

뚜껑을 막은 PET병과 막지 않은 PET병으로

촛불을 덮어둔다.


왜 그럴까?


84

3) 다시 양초에 불을 붙인다.

밑이 트인 PET병과 트이지 않은 PET병으로

촛불을 덮어둔다.


왜 그럴까?

∙ 결과 및 정리1. 기체를 모으는 방법에 대해 정리해 보자. 1) ‘날숨 모으기’에서 ①의 조작은 왜 필요할까? 2) 기체를 모으는 방법 :

2. 가장 오래 타는 양초에 대해 정리해 보자.

3. 생각해 봅시다. 1) 아래 물건들의 공통점은 무엇이며 어디에 쓰일까?

[다양한 풍로]


85

2) 어떻게 하면 아궁이의 불이 꺼지지 않게 할 수 있겠는가?

사진에서 굴뚝이 하는 역할을 말해보자.

활동 2 : 수소, 산소, 이산화탄소의 제법과 성질∙ 목표 :

∙ 생활 속 물질을 이용하여 수소, 산소, 이산화탄소를 발생시켜본다.

∙ 수소, 산소, 이산화탄소를 확인하는 방법을 안다.

∙ 준비물 :

삼구 시험관 및 시험관 꽂이 고무마개(유도관 부) 기체포집 시험관 양초, 가는 나뭇가지, 양초 알코올램프, 핀셋, 약수저용 식초, 식소다 과산화수소수 아이오딘화 칼륨 마그네슘 리본

∙ 활동 과정

1) 3개의 시험관에 각각 식소다, 과산화수소수, 식초를 시험관 꽂이 밑 선까지 넣

는다.

2) 식소다에 식초를 2~3번 짜서 넣는다.(넘지 않게 주의)

어떤가?

3) 과산화수소수에 아이오딘화 칼륨을 1스푼 넣는다.

어떤가?

[Exp]


86

4) 식초에 마그네슘리본을 넣고 곧바로 마개를 막은 뒤 그 위에 다른 시험관을

씌운다.

어떤가?

(1) (2) (3) (4)

5) 양초에 불을 붙여 세워 두고 그 불에 가는 나뭇가지에 불을 붙인다.

6) 불이 불은 나뭇가지를 이산화탄소 속에 넣어 본다.

어떤가?

7) 남은 불씨를 산소 속에 넣어 본다.

어떤가?

8) 다시 이산화탄소 속에, 다시 산소 속에를 반복해 본다.

어떤가?

9) 산소 속에서 불이 붙을 때 발생하는 ‘폭! 폭!’하는 소리를 확인한다.(②)

10) (조심해서) 손바닥으로 수소가 모인 시험관 입구를 막고 양초 불 위에 가져가

손바닥을 떼어 본다. 어떤가?

11) 시험관 속에 생긴 물을 확인한다. 어떻게?

(5) (6) (7) (10) (11)


87


1. 화학반응의 유형에는 다음 4가지가 있다.

1) 화합반응 : →

2) 분해반응 : →

3) 치환반응 : → 또는

4) 복분해반응 : →

2. 기체 발생 실험에서 일어난 다음 유형의 반응을 찾아 화학반응식을 써보자.

1) 화합반응 :

2) 분해반응 :

3) 치환반응

4) 복분해반응 :

3. 기체발생 실험 9)의 ② 현상은 왜 일어날까?

Ⅶ. 참고문헌부산어메니티 김옥자선생님 과학실험

기체의 성질 http://blog.naver.com/PostView.nhn?blogId=kshdk97&logNo=130092560701

연소 http://100.daum.net/encyclopedia/view/24XXXXX44591

http://blog.naver.com/PostView.nhn?blogId=kshdk97&logNo=130092560701

http://100.daum.net/encyclopedia/view/24XXXXX44591


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10. 멸치 해부교사용 지도서

Ⅰ. 서론 및 배경척추동물인 멸치는 경골어류의 공통적인 특징인 단단한 뼈, 비늘, 지느러미,

아가미, 턱 등의 특징을 가진다. 주변에서 구하기 쉬운 작은 어류인 멸치를

해부하여 어류의 내부와 외부의 특징을 관찰한다. 또한, 멸치의 위 속에 남아있는

플랑크톤을 관찰하여 멸치가 무엇을 먹고 사는지 확인해 보고, 생태계에서 멸치를

포함한 먹이 그물을 그려보자.

Ⅱ. 학습 목표∙ 멸치를 해부하여 어류의 외부 및 내부 구조를 관찰하고 이것을 각각의 기능과

연관시켜 이해할 수 있다.

∙ 멸치의 위 속에 남아있는 소화되지 않은 플랑크톤을 관찰한다.

∙ 자료를 이용하여 생태계에서 멸치를 포함한 먹이그물을 그릴 수 있다.

Ⅲ. 준비물∙ 마른 멸치, 해부기세트(핀셋 2개, 해부침 2개, 가위), 페트리접시, 비커, 광학

현미경, 실체 현미경(또는 돋보기), 덮개유리, 받침유리, 스포이드, 뜨거운 물,

거름종이

Ⅳ. 위험요소 및 안전∙ 해부 도구에 손이 다치지 않도록 주의한다.

Ⅴ. 수업 개요


1 멸치의 외부 및 내부 구조 관찰하기 50

2 멸치의 위 속의 먹이 관찰하기 50

10. 멸치 해부

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Ⅵ. 과정

활동 1 : 멸치의 외부 및 내부 구조 관찰하기

∙ 목표 : 멸치를 해부하여 어류의 외부 및 내부 구조를 관찰하고 이것을 각각의

기능과 연관시켜 이해할 수 있다.

∙ 준비물 : 마른 멸치, 해부기세트(핀셋 2개, 해부침 2개, 가위), 페트리접시, 비커,

광학 현미경, 실체 현미경(또는 돋보기), 덮개유리, 받침유리, 스포이드, 뜨거운 물,

거름종이

∙ 활동 과정

1) 겉모양 관찰 : 멸치의 겉모양을 관찰하고 그린다. 눈, 아가미덮개, 등지느러미,

가슴지느러미, 배지느러미, 뒷지느러미, 꼬리지느러미 등 주요 명칭을 써보자.

2) 끓는 물에 담그기 : 비커에 끓는 물을 넣고 마른 멸치를 5~10분 정도

담가두었다가 꺼낸다.

3) 머리와 몸 벌리기 : 멸치를 머리와 몸으로 분리한다.

4) 머리 분리하여 뇌 관찰하기 : 핀셋으로 멸치 정수리 부분을 조심스럽게 뜯어서

뇌를 꺼내 관찰한다.

5) 이석 관찰하기 : 뇌를 제거한 부분 양쪽에서 이석을 찾아 관찰한다.


91

6) 눈과 시신경 관찰 : 눈과 시신경을 확인하고, 수정체, 홍채, 각막 등을 관찰한다.

7) 아가미 관찰 : 멸치의 아가미 뚜껑을 자른 후 아가미를 관찰한다.

※ 새엽 : 산소와 이산화탄소의 교환이 일어나는 모세혈관이 분포하는 장소

새파: 입속으로 들어온 먹이를 거르는 역할을 한다.

새궁: 새파와 새엽을 받쳐주는 기둥과 같은 역할을 한다.

8) 멸치 이빨을 관찰한다.

9) 멸치의 배쪽을 내장이 상하지 않게 조심스럽게 자른 후 심장을 관찰한다.

10) 검은색 깃털 모양의 유문수를 핀셋으로 조심스럽게 젖혀서, 위를 관찰한다.

※ 유문수는 손가락처럼 생긴 주머니로 위와 소장의 연결부위 근처에 있다. 소화를

돕는 효소를 분비한다.

10. 멸치 해부

92

11) 소장, 대장 및 생식선을 관찰한다.

소장, 대장과 생식선 이제 몸통에서 남은 부분은 소장, 대장 부분과

생식선 부분이다. 소․대장부분의 끝 쪽에는 두

갈래 또는 한 갈래의 생식선이 붙어 있으니 조

심스럽게 적출할 수 있도록 한다.

마지막으로 생식선 또는 항문 부근 쪽으로 연결

된 얇은 막이 관찰되는데 이것은 부레가 말라붙

어 있는 것이다. 척추의 아래쪽에 붙어 있는 경

우도 있으니 잘 확인하면서 분리해 낸다.

12) 척추와 부레를 관찰한다.

※ 부레 : 경골어류 특유의 기관으로 소화관 등쪽에 있는 흰색 또는 은백색의 부

드러운 주머니. 부력조절, 발음, 청각보조 등 물고기에 따라 여러 가지 작용을 한다.


93


1. 멸치의 모양을 그려보고, 눈, 아가미덮개, 등지느러미, 가슴지느러미, 배지느러미,

뒷지느러미, 꼬리지느러미 등 주요 외부 명칭을 써보자.

2. 관찰한 멸치의 내부 기관의 모습을 스케치하고, 특징을 적어보자.

뇌 이석 눈

아가미 이빨-윗니, 아랫니 심장

위와 유문수 장과 생식선 척추

10. 멸치 해부

94

3. 심장이 위치하는 곳은 어디이고 왜 그곳에 위치하는지 설명해보자.

식물 플랑크톤의 개체 수가 감소하면 동물 플랑크톤의 개체 수가 감소할 것이고, 따라서 동물 플랑크톤을 먹고 사는 멸치의 개체 수도 감소할 것이다.

4. 멸치의 중추신경계를 그리고 명칭을 써보자.


5. 멸치의 위장은 어떤 기관에 둘러싸여 있는가? 그리고 이 기관은 어떤 역할을 하는가?


6. 멸치의 호흡기관은 어떤 구조로 되어 있는가? 어떤 특징이 관찰되는지 호흡계의

역할과 관련지어 설명해보자.



95

[ 코팅용 멸치 해부 사진]

1. 뇌

2. 이석

3. 눈과 시신경

10. 멸치 해부

96

4. 아가미※ 새엽 : 산소와 이산화탄소의 교환이 일어나는 모세혈관이 분포하는 장소/새파: 입속으로 들어온 먹이를 거르는 역할/새궁: 새파와 새엽을 받쳐주는 기둥과 같은 역할

5. 이빨

6. 심장, 위, 소장, 대장


97

7. 위

8. 소장, 대장, 생식선

9. 척추

10. 멸치해부

98

활동 2 : 멸치의 먹이 관찰하기

∙ 목표 : 멸치의 위 속에 소화되지 않은 플랑크톤을 관찰한다. 자료를 이용하여

생태계에서 멸치를 포함한 먹이그물을 설명할 수 있다.

∙ 준비물 : 마른 멸치, 광학 현미경, 덮개유리, 받침유리, 스포이드, 끝이 뾰족한

핀셋, 물, 비커, 거름종이, 페트리접시

∙ 활동 과정

1) 멸치의 위 2~3개를 받침 유리위에 놓고 절개한다.

2) 여기에 물 1~2방울을 떨어뜨려 위 속 내용물과 잘 섞는다.

3) 위 속 내용물이 덩어리로 뭉치지 않게 얇게 편 뒤, 덮개유리를 덮고 광학 현미경

으로 멸치가 먹은 생물을 관찰한다.


1. 멸치의 위장 속에서 관찰되는 생물을 그려보자. 이들은 어떻게 에너지를 얻어

살아가는가?


99

2. 다음 표는 남아메리카 서부 해안Western coasts of South America에 살고 있는

생물들의 먹이와 포식자를 나타낸 것이다.

생물 먹이 포식자

멸치 해초, 조류 팽귄, 바다사자, 범고래

정어리 해초, 조류 팽귄, 바다사자, 범고래

흡혈박쥐 팽귄

범고래 멸치, 정어리, 바다사자

바다사자 멸치, 팽귄, 정어리 범고래

분해자 팽귄, 바다사자, 범고래, 흡혈박쥐

2-1. 이 생태계의 먹이 그물을 그려보자.

식물 플랑크톤의 개체 수가 감소하면 동물

플

2-2. 만약 펭귄이 멸종한다면 위의 먹이 그물에 어떤 일이 일어날까?


10. 멸치해부

100


101

11. 효모 발효와 가상탐구교사용 지도서

Ⅰ. 서론 및 배경생물의 호흡은 에너지를 얻기 위한 과정으로 많은 생물체들이 산소를

이용해서 호흡을 한다. 하지만 발효와 같은 무산소 호흡도 있다. 발효를 하는

대표적인 생물로 술을 빚거나 빵을 만들 때 사용하는 효모가 있는데, 효모는

발효를 하는 과정에 에탄올과 이산화탄소를 만들어 낸다. 생활에서 요긴하게

쓰이고 있는 술과 빵을 제조하는데 효모의 역할은 매우 중요하다. 따라서 효모의

발효를 위한 조건 탐색은 과학적 지식을 넘어서서 산업이나 생활에서도 주요한

작업이다.

또한 과학적 사고력을 키우기 위해서는 문제를 발견하고 과학적 설계를 통해

스스로 해결하는 것이 중요하다. 주변에서 문제를 발견하고 과학적 사실을

기반으로 설계하며 검증하는 경험을 효모의 발효과정을 통해 경험해보도록 설계된

수업이다. 가상의 탐구를 수행하는 것으로 가정하면서도 다른 사람에게 설득력

있는 발표를 해야 하므로 그럴듯한 근거를 내세울 수 있어야 한다. 이러한 훈련을

통하여 근거에 기반한 사고력과 상대를 설득할 수 있는 의사소통 능력이나

문제해결 능력을 증진시키는데 효과가 있다.

Ⅱ. 학습 목표∙ 가상탐구를 통해 문제해결을 위한 탐구 설계와 예측을 통해

∙ 효모 발효 실험을 설계바탕으로 실시하고 결과를 수집하여 분석할 수 있다.

Ⅲ. 준비물∙ 큰 종이, Marker pen, 효모, 설탕, 물, KOH, 풍선, 플라스틱병, 수조

Ⅳ. 위험요소 및 안전∙ KOH를 직접 손으로 만지거나 피부에 닿지 않도록 유의한다.

∙ 실험에 사용하는 재료를 먹지 않도록 유의한다.

Ⅴ. 수업 개요


1 효모 발효 가상 탐구 30

2 효모 발효 실험 30

11. 효모 발효와 가상탐구

102

Ⅵ. 과정

활동 1 : 효모 발효 가상탐구∙ 목표 : 과학적 탐구 방법 중 가설-연역법을 활용하여 효모 발효에 대한

가상탐구를 실시하고, 활동을 평가할 수 있다.

∙ 준비물 : 큰 종이, A4종이, 유성펜, 싸인펜

∙ 활동 과정

1) 종이를 가로로 놓고 아래 그림처럼 세 부분으로 나누어 접고 세션을 나누어 제목을

적어 놓는다.

2) 효모의 발효조건과 관련하여 문제를 설정하고 문제를 설정한 이유를 ‘목적’ 칸에

적는다.

3) 문제를 분석하여 문제에 대한 가상의 답을 ‘가설’ 칸에 적는다.

4) 탐구 설계를 위한 변인을 찾아내고 통제방법을 구상한다.

5) 설계구상에 따라 실시되는 실험과정을 시간순서대로 그림으로 표현하여 그린 후

가운데 칸의 위쪽에 붙인다.

6) 실험재료와 실험과정을 그림의 아래에 각각 적는다.

7) 예상되는 결과를 표나 그래프로 표현하여 적고 ‘결과’ 칸에 붙인다.

8) 결과를 바탕으로 숨어있는 규칙성을 찾아 가설과 비교한 후 ‘결론’ 칸에 적는다.

9) 만들어진 포스터를 다음 그림처럼 접어서 세우고, 이를 이용하여 탐구과정을 순서에

맞게 발표한다.


103


1) 가상탐구 과정에서 가장 어려웠던 단계는 무엇이었는지, 이유는 무엇인지 적어보자.

2) 과학적인 탐구를 진행하기 위해 사전에 알고 있어야 하는 지식은 무엇이 있는지

적어보자.

Lesson Tips∘‘목적’의 예시로 ‘빵을 빨리 발효시키기 위해 필요한 적절한 설탕의 농도와 효모의

양은 얼마인지 알고 싶다.’와 같은 것을 들 수 있다.

∘가설에는 반드시 원인과 측정 가능한 결과가 모두 드러나게 적도록 지도한다.

∘결과를 표시할 때는 시간에 따른 변화과정도 예상하도록 지도한다.

∘발표 후 질의응답시간을 가지면 과학적 오류를 발견하는데 도움이 된다.


104

활동 2 : 효모 발효 실험

∙ 목표 : Yeast 생장에 가장 효과적인 설탕의 농도를 찾을 수 있다.

∙ 준비물 : 플라스틱 병, 풍선, Dry Yeast(제빵용), 포도당 또는 설탕

∙ 활동 과정 1) 실험을 실시하기 전에 다음에 답을 하며 실험을 설계해본다.

∘ 실험에 대조군은 어떻게 설정할 것인가? 그 이유는 무엇인가?

∘ 이 실험의 독립변인과 종속변인은 각각 무엇인가?

- 독립변인 :

- 종속변인 :

∘ Yeast 생장 정도는 어떻게 측정할 것인가?

2) 설계에 맞추어 각 플라스틱 병에 식품 재료를 녹여 혼합 용액을 만든다.

3) Yeast를 플라스틱 병에 동일 양을 넣고 잘 섞어준다.

4) 풍선을 각 플라스틱 병의 입구에 끼운다.

5) 각 플라스틱 병을 따뜻한 물이 담긴 수조에 넣고 변화를 관찰하고 기록한다.

6) 두 개의 플라스틱 병에 각각 물과 KOH용액을 담고 기체가 모인 풍선을 끼운 후 플라스틱 병을 흔들어 섞어준 후 고무풍선의 변화를 관찰한다.


105


1) 실험결과를 표와 그래프로 정리해보자.

대조군 실험군

( ) 1( ) 2( ) 3( ) 4( )

시작

5분

10분

15분

20분

2) KOH용액과 부풀어 오른 풍선의 반응관찰 결과를 기록해보자.

KOH용액과 풍선 물과 풍선

반응결과

3) 결과를 정확하게 측정하기 위한 실험 설계 방법을 고안해보자.

4) 실험 결과를 바탕으로 Yeast의 생장과 설탕농도의 관계에 대한 결론을 적어보자.

Lesson Tips∘실험결과를 빠르게 얻고자 하면 Yeast의 양을 늘려서 실험한다.

∘설탕의 농도 차이를 크게 해서 실험하도록 하면 무조건 적정수준이 필요함을

실험을 통해 도출할 수 있게 된다.

Ⅶ. 참고문헌http://www.asm.org/images/Education/K-12/WhichFoodYeastFINAL.pdfhttp://www.asm.org/images/Education/K-12/mda-taste%20testbwpdf.final.pdf

http://www.asm.org/images/Education/K-12/WhichFoodYeastFINAL.pdf

http://www.asm.org/images/Education/K-12/mda-taste%20testbwpdf.final.pdf


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12. 소화기관이란?교사용 지도서

Ⅰ. 서론 및 배경소화에는 기계적 소화와 화학적 소화가 있다. 음식의 절단, 분쇄 및 숙성은

기계적 소화에 해당하고, 화학적 소화는 큰 분자는 작은 영양소로 분해하는

것이다. 영양소는 인체가 정상적인 성장, 유지 보수 및 수리에 필요한 물질이다.

영양소에는 크게 탄수화물, 단백질, 지방으로 나눌 수 있다. 이 영양소를

분해할 때 효소가 사용되는데, 효소는 우리 몸이 영양소를 흡수하여 사용할 수

있도록 작게 분해하는데 필요하다. 예를 들면, 단백질이 혈액으로 흡수되기에 너무

크기 때문에 효소가 아미노산 사슬을 절단하고, 작은 크기의 아미노산은

모세혈관을 통과하여 혈액으로 흡수할 수 있게 된다.

Ⅱ. 학습 목표∙ 음식물의 이동 경로를 추적할 수 있다.

∙ 소화기관의 역할을 이해한다.

∙ 소화기관의 위치를 알고 그릴 수 있다.

∙ 소화기관의 역할에 대해 설명할 수 있다.

Ⅲ. 준비물∙ 끈 9m, 커다란 그릇 1개, 음식물(바나나 등), 작은 물컵 5개(소화효소),

비닐봉지 5장, 헝겊 1장(약 30×30cm), 스타킹 1개, 종이 1장(A4 용지 정도 크기),

펜 1개, 접착 테이프 약간, 전지 2장, 유성 매직펜(검,파,빨) 각 1개

Ⅳ. 수업 개요


1 똥 만들기 50

2 소화기관 그리기 50

12. 소화기관이란

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Ⅴ. 과정

활동 1 : 똥 만들기∙ 목표 :

∙ 음식물의 이동 경로를 추적할 수 있다.

∙ 소화기관의 역할을 이해한다.

∙ 준비물 : 끈 9m, 커다란 그릇 1개, 음식물(바나나 등), 작은 물컵 5개(소화효소),

비닐봉지 5장, 헝겊 1장(약 30×30cm), 스타킹 1개, 종이 1장(A4 용지 정도 크기),

펜 1개, 접착 테이프 약간

∙ 활동 과정

1) 입

① 입안으로 들어온 음식물을 씹는다.(=준비된 음식물-바나나 등-을 그릇에 넣고

손으로 찢거나 부순다.)

② 침을 분비한다.(=작은 물컵에 든 액체-침-를 섞는다.)

③ 어느 정도 씹은 후, 위로 내보낸다.(=잘 섞은 음식물을 비닐봉지에 넣는다.)

2) 위

① 위의 운동으로 음식물이 섞이게 한다. (=비닐봉지에 넣고 흔든다.)

② 위액을 분비한다.(=작은 물컵에 든 액체-위액-를 섞는다.)


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3) 소장

① 연동운동과 분절운동으로 음식물의 혼합 및 이동을 하게 한다.(=비닐 봉지

속의 음식물을 이용하여 연동운동과 분절운동을 보여준다.)

② 이때 이자액과 쓸개즙, 소장의 소화액을 분비한다.(=작은 물컵에 든

액체-이자액, 쓸개즙, 소장액-를 섞는다.)

③ 소화된 영양소를 흡수한다.(=스타킹을 이용하여 음식물의 거른다.)

4) 대장

① 음식물의 수분이 제거된다.(=스타킹에 거른 음식물을 헝겊에 올려놓고

수분을 제거한다.)

② 음식물 찌꺼기가 항문을 통해 배출된다.(=수분을 제거한 음식물 찌꺼기를

비닐 봉지에 넣고, 비닐봉지의 잘려진 일부분을 통해 찌꺼기를 배출한다.)


1) 입, 위, 소장, 대장에서 각각 하는 일은 무엇인가?

2) 침, 위액, 이자액, 쓸개즙, 장액의 역할은 무엇인가?

3) 소화가 잘 되게 하려는 어떻게 해야 하나?

12. 소화기관이란

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활동 2 : 소화기관 그리기∙ 목표 :

∙ 소화기관의 위치를 알고 그릴 수 있다.

∙ 소화기관의 역할에 대해 설명할 수 있다.

∙ 준비물 : 접착 테이프 약간, 전지 2장, 유성 매직펜(검,파,빨) 각 1개

∙ 활동 과정

1) 전지를 각 모둠별로 나누어준다.(두 장의 전지를 중간에 붙여서 머리에서

발끝까지 그릴 수 있도록 하거나, 소화기관만 나타날 수 있도록 한 장만

사용한다.)

2) 조원 중 한 사람이 전지 위에 누어서 다른 조원이 전신을 그린다. 이때 몸의

모양이 나올 수 있도록 겉옷을 벗어둔다.

3) 사람의 실루엣 위에 각 소화기관과 소화를 돕는 기관을 그린다.

4) 각 소화 기관과 소화를 돕는 기관의 명칭과 기능을 적는다.


1) 모둠별로 활동한 내용을 발표한다. (발표자, 차트 들고 있는 사람 등 역할을

분담한다.)

2) 다른 모둠이 발표했을 때 잘못된 내용은 수정하고 새로운 생각은 덧붙여

발표한다.

2017

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