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1 2014학년도 장학자료 초등학교 과학과 탐구학습 지도를 위한 교사용 길라잡이 - 5~6학년군 -

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3 발 간 사 우리의 역사를 돌이켜 볼 때 오늘날처럼 과학이 우리 생활에 중요한 역할을 담당하던 시기는 없었습니다. 특히 우리나라와 같이 천연자원이 부족한 국가가 세계와의 경쟁에서 살아남기 위한 필수 과제는 과학적 소양을 갖춘 인재를 양성하는 것입니다. 초등학교 교육과정 과학과 목표에도 과학적 사고력과 창의적 문제해결력을 길러 일상생활의 문제를 해결할 수 있는 과학적 소양을 길러야 한다고 명시했듯이 초등학교 단계에서 이루어진 과학적 능력은 장차 우리나라의 발전에 커다란 밑바탕이 될 것입니다. 재미있고 즐거운 교실수업을 통해 배우는 과정에서 제공되는 다양한 교수 학습자료들은 학 생들에게 과학에 대한 흥미를 유발하고 과학에 대한 이해를 높여 과학적 소양을 기르는 데 기여 할 것이며, 과학에 대한 호기심을 키우는 기회를 제공할 것입니다. 이러한 점을 감안하여 초등학교 과학과 교육과정과 연계된 탐구학습에 필요한 지도서와 영상 자료를 개발하여 교육현장에서 선생님들이 과학과 탐구학습 내용을 보다 용이하게 지도할 수 있 도록 하는데 중점을 두었습니다. 이번에 발간된 본 교사용 길라잡이는 교과서에 제시되지 않은 새롭고 다양한 탐구실험 및 탐 구학습에 필요한 지도자료 21편 이외에 자유탐구 지도의 실제, 효율적인 과학실험실 운영방법, 융합인재교육 지도 자료를 제시하여 초등교사 및 과학교육업무실무원에게 큰 도움이 되기를 기 대합니다. 그리고 본 장학자료 발간을 위해 도움을 주신 제주특별자치도교육청 양석철 장학관님, 제주 특별자치도교육청 김지혜 장학사님, 동화초등학교 조윤하 교감선생님, 대정여자고등학교 정명 아 교감선생님을 비롯하여 바쁜 시간 중에도 본 장학자료 개발을 위해 최선을 다해 주신 개발위 원 여러분께 깊은 감사를 드립니다 제주특별자치도교육감 이 석 문 5~6학년 지도용 003

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5 차 례 Ⅰ. 들어가는 말 1. 개발 동기 개발 목적 개발 방향 자료 활용 자료 목록 013 Ⅱ. 지도의 실제 1. 탐구실험 지도 자유탐구 지도 융합인재교육(STEAM) 지도 159 참고문헌 및 참고사이트 227 5~6학년 지도용 005

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7 Ⅰ. 들어가는 말 1. 개발 동기 개발 목적 개발 방향 자료 활용 자료 목록 013 5~6학년 지도용 007

8 Ⅰ. 들어가는 말 Ⅰ. 들어가는 말 01 개발 동기 초등학교 교과용도서는 학생들의 기초탐구능력과 기본 과학개념에 대한 학습능력을 신장시키 고, 교사들이 효율적으로 활용할 수 있도록 제작되었다. 그러나 실제 초등교사 및 과학교육업무실무원(이하 교사)들이 교수-학습 상황에 직면했을 때, 과학과 탐구학습 사전 준비 및 탐구ㆍ실험 활동이 여의치 않아 수업이 난관에 부딪히는 경우가 종종 발생하고 있다. 이러한 점을 감안하여 현장에서 겪는 여러 어려움을 해결하는데 도움을 주기 위하여 본 장학자 료를 개발하게 되었으며 과학과 탐구ㆍ실험 활동에 따르는 이론과 탐구 지도 방법, 사전준비, 자 유탐구 지도의 실제, 융합인재교육(STEAM) 지도 자료 등을 사진 자료 및 동영상을 안내책자와 함께 제공하였다. 02 개발 목적 가. 초등학교 5~6학년용 과학 교과서에 수록된 탐구실험에 대해 쉬운 용어를 사용하여 안내서를 작성하고, 실험과정을 자세하게 영상자료로 제작함으로써 과학을 전공하지 않은 교사나 과학 교육업무실무원들의 교수 학습 지도의 유용한 지침서가 될 수 있다. 나. 교과 내용과 관련된 자유탐구 지도의 실제, 융합인재교육(STEAM) 지도 자료 등을 제시함으로 써 과학과 교수ㆍ학습활동, 창의적체험활동, 교사들의 과학교과 운영에 도움을 주기 위해서이 다. 다. 학생들의 과학에 대한 흥미와 창의력을 제고함으로써 과학탐구의 기회를 확대하여 효율적인 과학과 교육과정 운영에 도움을 주기 위해서이다. 03 개발 방향 가. 개발 주제 선정은 교사를 대상으로 안전사고가 우려되는 실험이나 결과가 부정확한 실험을 설문조사를 통하여 파악한 후 정했으며 동영상과 사진자료를 지도서와 함께 개발하였다. 나. 교사들의 요구를 적극 반영하여 개발함으로써 학교 현장에서 활용도가 높은 교사용 자료가 되도록 내용에 충실을 기하였다. 다. 장학자료 개발 영역은 초등학교 5~6학년의 과학과 탐구영역 및 자유탐구, 융합인재교육 (STEAM)으로 하였다. 008 초등학교 과학과 탐구학습 지도를 위한 교사용 길라잡이

9 04 자료 활용 가. 자료의 특징 1) 실험중심의 탐구학습을 위한 길잡이 역할 가) 교사가 실제로 수업을 하는데 활용하기 편리하도록 판형, 색도, 체 제를 보기 쉽게 구성하였고 동영상이 있는 실험에는 동영상자료를 표시하는 아이콘( )을 삽입하였다. 나) 실험시 주의 사항을 제시하고 참고자료를 통해 교사들에게 탐구실 험의 길라잡이 역할을 제공함으로써 다양한 교수-학습 자료로 활 용되도록 구성하였다. 2) 학생들의 자유탐구 지도를 위한 안내서 가) 자유탐구에 대한 정의 및 흐름 등을 나열하여 학생지도에 필요한 사항을 소개하였다. 나) 자유 탐구에 대한 사례를 중심으로 소개하여 전체적인 흐름을 알 게 하였다. 3) 융합인재교육(STEAM) 지도 자료 가) 학년 및 주제에 맞게 연계형, 통합형 수업모 형을 선택하여 수업에 적용할 수 있는 자료 로 구성하였다. 나) 교수-학습 활동에 STEAM 과목 요소를 적용 하여 현장에서 활용할 수 있는 융합인재교육 (STEAM) 지도 자료로 구성하였다. 5~6학년 지도용 009

10 Ⅰ. 들어가는 말 나. 지도서의 내용 구성 1) 효율적인 실험 방법 소개 탐구실험제목 학년별 과학과 교육과정 단원의 학습내용과 관련된 실험이며 교과서에 제시된 실험과 방법을 달리하였 다. 실험제목의 실험의 주제를 나타낼 수 있도록 정하였으며 동영상이 있는 실험은 로 표시하였다. 지도 목표 교수 - 학습활동에서 교사가 지도해야 할 사항을 제시하여 교사 자신의 역할을 명확히 인식하는데 주안 점을 두었다. 실험 개요 탐구 실험의 전체적인 흐름과 개발의도를 설명하고 창의적 탐구활동 지도에 초점을 두었다. 실험 준비물 생활 주변에서 쉽게 구할 수 있는 재료를 중심으로 실험을 구성하였으며 탐구실험을 위한 수업 준비에 도움이 되도록 하였다. 실험 시 유의사항 탐구활동 중 실험 결과에 영향을 미치는 요인이나 안전사고에 대비한 사항을 제시하여 효율적인 실험이 되도록 배려하였다. 실험 과정 실험과정 전체를 순차적으로 정리하여 나열하였으며 실험장면도 구체적으로 알 수 있도록 하였다. 그리 고 실험단계에서 주의해야 할 사항은 [Tip]으로 제시하였다. 실험 결과 정리 실험결과를 제시하여 탐구실험의 정리 부분에서 학생들에게 지도해야 할 사항을 명시하였다. 010 초등학교 과학과 탐구학습 지도를 위한 교사용 길라잡이

11 참고 자료 탐구실험과 관련된 이론이나 원리를 제공하여 학생들의 수준에 맞게 지도할 수 있도록 심화 내용을 중 심으로 구성하였다. 그리고 탐구실험과 관련하여 참고할 수 있는 홈페이지나 출처를 명확히 밝혀 과학수업 및 탐구활동 과 정에서 보다 쉽게 정보를 찾고 활용할 수 있도록 하였다. 2) 자유탐구 지도 자유탐구 안내 자유탐구에 대한 개요를 서술하여 탐구활동의 맥락을 파악하게 하였다. 주제별 자유탐구의 흐름 초등학교 5~6학년 수준에 맞게 주제에 대한 전체적인 흐름을 제시하여 탐구활동의 단계를 익힐 수 있 도록 하였다. 자유탐구의 단계별 활동 주제에 따른 단계별 활동에서 사례를 들어 제시하면서 자세하게 안내하였다. 3) 융합인재교육 지도 자료 주제 개요 및 학습 목표 학년 및 주제에 맞게 교과를 연계하거나 통합하였고 내용 목표와 과정 목표를 구체적으로 제시하였다. STEAM 과목 및 단계 요소 교수-학습 활동을 (Science 과학), (Technology 기술), (Engineering 공학), (Art 예술), (Math 수학)으로 구분하여 제시하고 교수-학습 과정을 상황제시, 창의적 설계, 감성적 체험으로 구성하였다. 교수-학습 과정안 및 지도 자료 차시별 내용 및 평가 계획을 반영한 교수-학습 과정안을 소개하고, 현장에서 활용할 수 있는 교사 및 학 생용 지도 자료를 첨부하였다. 5~6학년 지도용 011

12 Ⅰ. 들어가는 말 다. 영상자료(DVD)의 구성 탐구실험 지도목록 지도서에 수록된 자료의 목록을 장별로 일목요연하 게 정렬하여 사용자가 필요한 자료를 쉽게 찾도록 하 였다. 탐구실험 사전 안내 탐구실험의 제목, 지도목표, 실험(관찰)개요, 실험( 관찰)준비물 및 실험(관찰) 시 유의사항을 안내하였 다. 탐구실험(관찰) 과정 및 결과, 참고자료 탐구실험(관찰)의 과정, 결과 정리, 참고자료를 제 시하여 교수-학습활동의 흐름을 파악할 수 있게 하였다. 동영상 탐구실험(관찰)과정 및 결과 정리 등을 동영상으로 제작하여 제공함으로써 교수-학습활동에 도움이 되도록 구성하였다. 012 초등학교 과학과 탐구학습 지도를 위한 교사용 길라잡이

13 05 자료 목록 1. 탐구실험지도 연번 관련 학년 단원 실험 제목 실험 주제 자료 유형 쪽수 1 5학년 1학기 태양계와 별 북쪽 하늘의 별자리 북쪽 하늘의 특성을 이용하여 북극성 찾기 사진자료 학년 1학기 태양계와 별 태양계 행성의 크기 태양계 행성의 상대적 크기 비교하기 사진자료 학년 1학기 온도와 열 간이 보온병 만들기 보온병의 원리를 이용하여 창의적인 보온병 만들기 사진자료 동영상 학년 1학기 용해와 용액 고체물질 녹이기 고체의 용해에 주는 요인 이해하기 사진자료 동영상 학년 1학기 용해와 용액 용액의 진하기 비교 용액의 진하기를 상대적으로 비교하기 사진자료 동영상 학년 1학기 태양계와 별 태양에서 행성까지의 거리 태양에서 행성까지의 거리 비교하기 사진자료 학년 1학기 온도와 열 기체의 열이동 기체의 대류현상 알아보기 사진자료 동영상 학년 2학기 산과 염기 산성용액과 염기성용 액의 성질 산과 염기의 반응성을 관찰하고 성질 알아보기 사진자료 동영상 학년 2학기 물체의 빠르기 물체의 빠르기와 시간 물체의 빠르기를 비교하기 사진자료 학년 2학기 날씨와 우리 생활 기상청에서 하는 일 우리고장의 기상청에서 하는 일 알아보기 사진자료 학년 2학기 날씨와 우리 생활 날씨 정보 알아보기 날씨에 대한 여러 가지 정보를 보고 이해하기 사진자료 학년 2학기 산과 염기 천연지시약을 이용한 산과 염기 구분 자주색 양배추를 사용하여 천연지시약 만들기 사진자료 동영상 학년 1학기 여러 가지 기체 이산화탄소 감지 장 치 만들기 이산화탄소 감지 장치 만들기 사진자료 동영상 학년 1학기 지구와 달의 운동 스텔라리움으로 공부하는 태양 스텔라리움으로 태양의 남중고도 이해하기 사진자료 083 5~6학년 지도용 013

14 Ⅰ. 들어가는 말 연번 관련 학년 단원 실험 제목 실험 주제 자료 유형 쪽수 15 6학년 1학기 지구와 달의 운동 태양과 별자리 알아보기 스마트기기를 이용하여 태양과 별자리 이해하기 사진자료 학년 1학기 여러 가지 기체 산소의 성질 산소의 성질을 이해하고 산소 포집하기 사진자료 동영상 학년 1학기 지구와 달의 운동 낮과 밤이 생기는 이유 지구의 자전과 관련지어 낮과 밤이 생기는 이유 이해하기 사진자료 동영상 학년 1학기 렌즈의 이용 렌즈와 빛의 굴절 렌즈의 종류 알아보기 사진자료 동영상 학년 2학기 연소와 소화 연소와 소화 연소와 소화의 조건 알아보기 사진자료 동영상 학년 2학기 연소와 소화 양초의 연소 양초가 연소하기 위한 조건 알아보기 사진자료 동영상 학년 2학기 전기의 작용 전구의 연결과 밝기 전구에 불이 켜지는 전기회로 알아보기 사진자료 동영상 초등학교 과학과 탐구학습 지도를 위한 교사용 길라잡이

15 2. 자유 탐구 지도 연번 주제 내용 쪽수 비고 1 청정 제습기 만들기 제습기의 원리를 이용한 청정 제습기 만들기 껍질을 벗긴 바나나의 갈변 현상을 효율적으로 막는 방법 껍질을 벗긴 바나나 색이 변하는 갈변현상 탐구하기 어떤 야채가 가장 많은 산소를 발생시킬 수 있을까? 야채를 이용한 산소 발생 방법 탐구하기 흰 옷에 묻은 얼룩을 제거하는 방법 여러 가지 얼룩제거 방법 탐구하기 특명! 아이스크림을 보호하라 - 드라이아이스의 정체 드라이아이스 사용과 관련된 탐구 실험 수행하기 융합인재교육 지도 연번 주제 내용 쪽수 비고 1 별 빛 속으로 2 CO 2를 줄여라! 지구를 살려라! 3 물 절약, 꼭! 필요하죠? 4 보온이 잘 되는 집 계절별로 별자리가 달라짐을 지구의 자전 과 공전과 관련하여 이해하고 별자리 유래 를 재구성하여 대본으로 나타내기 지구온난화와 이산화탄소와의 관계를 이 해하고 이산화탄소를 줄이기 위한 방법 실 천하기 물이 정화되는 원리를 이해하고 오염된 물 을 깨끗하게 정화할 수 있는 장치 제작하기 친환경 기술을 이용하여 주변 환경과 조화 를 이루는 건축물 만들기 ~6학년 지도용 015

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17 Ⅱ. 지도의 실제 1. 탐구실험 지도 5~6학년 지도용 017

18 Ⅱ. 지도의 실제 _ 1. 탐구실험 지도 북쪽 하늘의 별자리 5학년 1학기 생명과 지구 - 태양계와 별 지도 목표 북쪽 하늘 별자리의 모양을 알고 밤하늘에서 찾을 수 있게 한다. 북쪽 하늘의 별자리를 이용하여 북극성을 찾을 수 있게 한다. 탐구 개요 북쪽 하늘의 별자리를 찾아보고 북쪽 하늘의 별자리를 이용하여 북극성을 찾아보는 활동이다. 탐구 준비물 북쪽 하늘의 별자리 주의 사항 1. 관찰 시기에 따라서 학생들이 관찰하기 적당한 시각에 북두칠성이 관찰되지 않을 수 있다. 따라서 컴퓨 터 소프트웨어 혹은 앱(App)등을 미리 확인하여 과제를 제시하거나, 스마트 기기를 이용하여 수업을 할 수도 있다. 2. 북극성은 별자리가 아니라 별 하나의 명칭이며, 북두칠성은 큰곰자리의 일부분으로서 우리나라 고유의 별자리 이름이다. 018 초등학교 과학과 탐구학습 지도를 위한 교사용 길라잡이

19 탐구 과정 1. 별자리의 의미를 이해한 다음, 북쪽 하늘 별자리의 모양과 전설을 조사한다. 별자리란 무엇인가? 신화에 나오는 사람이나 사물 또는 동물의 모습과 관련시켜서 밝은 별을 중심으로 몇 개의 별을 연결 한 것이다. 북쪽 하늘에서 볼 수 있는 별자리에는 어떤 것이 있을까? 큰곰자리(북두칠성), 카시오페이아자리, 작은곰자리 2. 북두칠성과 카시오페이아를 이용하여 북극성을 찾는 방법을 이해하고, 밤하늘에서 찾아본다. 북두칠성을 이용하여 작은곰자리의 꼬리 끝부분에 있는 북극성을 찾아보자. 북극성은 북두칠성의 국자 모양 아래 부분을 다섯 배 연장 한 곳에 있다. 카시오페이아자리를 이용해서 북극성을 찾아보자. 카시오페이아자리의 양쪽 끝 선을 연장하여 교차하는 점과 가운데별의 거리만큼 다섯 배 연장하면 북극성이 있다. 3. 북두칠성과 카시오페이아자리를 보고 연상되는 모양을 이야기해 본다. 북두칠성 : 국자, 바가지, 갈고리 등 카시오페이아 : 산, 활 등 4. 사막이나 바다에서 별자리를 보고 방향을 찾을 수 있는 방법을 설명하여 보자. 5. 만약 밤하늘에서 카시오페이아자리가 보이지 않고 북두칠성만 보인다면 북극성을 어떻게 찾을 수 있을까? 탐구 결과 정리 1. 별자리의 유래 밝게 보이는 별을 연결하여 사람이나 동물, 물건 등의 모양과 관련지어 별자리 이름을 붙였다. 별자리는 여러 지역으로 전해지면서 그 지역의 전설이나 신화와 연결되었고, 이야기로도 만들어졌다. 2. 북쪽 하늘의 대표적인 별자리에는 큰곰자리(북두칠성), 카시오페이아자리, 작은곰자리(북극성)가 있다. 3. 북극성을 찾는 방법 북두칠성이나 카시오페이아자리를 이용하여 찾는다. 북두칠성을 이용하여 찾는 방법: 북두칠성의 국자 모양 앞부분 거리의 5배 연장되는 선에 북극성이 존재한다. 카시오페이아자리를 이용하여 찾는 방법 : 준비물 사진자료 참조 5~6학년 지도용 019

20 Ⅱ. 지도의 실제 _ 1. 탐구실험 지도 참고 자료 큰곰자리에 관한 전설 여신 헤라가 칼리스토라는 여자를 곰으로 만들었는데, 하루는 곰의 모습을 하고 있던 칼리스토가 자 신의 아들을 발견하고는 반가워서 달려간다. 그 순간 아들은 자신의 어머니를 향해 화살을 쏘려고 하자 제우스가 두 명을 큰곰자리와 작은곰자리로 만들었다. 큰곰자리 중 꼬리부분이 북두칠성 큰곰자리 그림도 카시오페이아자리에 관한 전설 카시오페이아는 그리스 신화에 나오는 왕비의 이름이다. 자신의 아름다운 용모를 뽐내다가 바다의 신인 포세이돈을 화나게 하여 자신의 딸을 희생시킬 뻔하였다. 별자리 관찰 요령 1. 관찰 장소 가장 좋은 방법은 도시에서 멀리 떨어진 시골로 가는 것이다. 하지만 별자리를 찾아본 적이 없는 초 보자는 별자리가 시골 하늘의 수많은 별들 속에 묻혀 버려 숨은 그림을 찾는 것처럼 어렵다. 초보자는 밝은 별만 보이는 도시의 하늘에서 길라잡이 별이나 별자리부터 공부하는 것이 좋다. 즉, 해당되는 계 절과 시각에 밤하늘에서 잘 보이는 밝은 별이나 쉽게 관측되는 별자리를 먼저 찾고, 이를 근거로 다른 별자리의 길잡이 별자리로 이용한다. 2. 어둠에 대한 적응 별을 볼 때 우리 눈을 어둠에 적응시키는 데 시간이 필요하다. 처음에는 밝은 별 밖에 볼 수 없으나, 약 5분 정도의 시간이 지난 다음에 희미한 별도 볼 수 있다. 3. 관찰 자세 별자리 판을 머리 위로 들고 별자리를 관찰하다 보면 목이 뻐근해짐을 느끼게 된다. 따라서 돗자리나 평상에 누워 관찰하면 오래 동안 별을 관찰하기에 좋다. 4. 별자리 찾는 방법 북두칠성이나 카시오페이아자리 같은 쉽게 찾을 수 있는 별자리부터 시작하여 그것에 가까이 있는 020 초등학교 과학과 탐구학습 지도를 위한 교사용 길라잡이

21 다른 별자리들을 하나하나 찾아나가며 익힌다. 이때, 성도(천구 위의 항성이나 별자리를 평면위에 나타 낸 그림)를 이용한다. 북두칠성 북두칠성 은 일곱 개의 별이 국자 모양으로 북쪽 하늘에 빛난다 는 뜻으로 지어진 이름이다. 이름대로 북두칠성은 북극성(Polaris) 주 위에 떠 있는데, 1월에는 북극성의 동쪽에서 떠오르고 7월에는 북극 성의 서쪽에서 떠오른다. 가장 가까운 미자르까지가 78광년(1광년= 빛으로 1년 동안 갈 수 있는 거리, 약 9조 4600억Km)이고, 가장 먼 거리에 있는 것은 두브헤로 124광년 떨어져 있다. 그리고, 이 별들 은 각각 이름이 있는데, 서양과 동양식이 다르다. 일반적으로 별자 북두칠성 번호그림 리 이름을 나타낼 때 표기를 밝은 순서로 α, β, γ로 표기하나 북두 칠성의 경우는 모양의 순서대로 표기하였고, δ(델타)별인 메그레즈를 제외한 다른 별들은 거의 2등성으 로 비슷하다. 동양식 이름 서양식 이름 표기 지구와의 거리 (광년) 등성 크기 (태양직경과 비교) 천추( 天 樞 1) 두브헤(Dubhe1) α(알파)별 천선( 天 璇 2) 메라크(Merak2) β(베타)별 이상 천기( 天 璣 3) 페크다(Phecda3) γ(감마)별 천권( 天 權 4) 메그레즈(Megrez4) δ(델타)별 옥형( 玉 衡 5) 알리오스(Alioth5) ε(입실론)별 개양( 開 陽 6) 미자르(Mizar6) ζ(제타)별 쌍성 요광( 搖 光 7) 알카이드(Alkaid7) η(에타)별 참고 사이트 사이언스올 scienceall.com 구글어스 google.com/earth/ LG사이언스랜드 lg-sl.net 조선오피니언 news.chosun.com/site/data/html_dir/2010/03/01/ html 5~6학년 지도용 021

22 Ⅱ. 지도의 실제 _ 1. 탐구실험 지도 태양계 행성의 크기 5학년 1학기 생명과 지구 - 태양계와 별 지도 목표 태양계 행성들의 상대적 크기를 비교하여 설명할 수 있게 한다. 탐구 개요 태양계 행성들 간의 크기를 과일의 크기를 통해 상대적으로 알아보는 활동이다. 탐구 준비물 과일(수박, 멜론, 배, 사과, 방울토마토, 포도, 체리, 앵두) 주의 사항 1. 계절이나 기타 조건으로 과일 준비가 어려울 수도 있다. 그런 경우에는 인터넷에서 실제 크기로 해당 과 일을 프린트해서 사용할 수 있다. 2. 학생들에게 과일의 크기 비교가 아니라 그 과일에 해당되는 태양계 행성들이 무엇인지 인지시켜 상대적 크기 비교가 가능하게 지도해야 한다. 3. 태양계 행성들 간의 크기를 비교해 주는 동영상을 준비하여 실험이 끝난 후 시청한다. 022 초등학교 과학과 탐구학습 지도를 위한 교사용 길라잡이

23 탐구 과정 1. 준비물 준비하기 각각의 과일을 준비한다. 크기가 큰 순서대로 배열해 본다. 지구의 반지름을 1이라고 보고 다른 행성과의 상대적인 크 기를 비교한 표를 관찰한다. 행성 수성 금성 지구 화성 상대크기 행성 목성 토성 천왕성 해왕성 상대크기 상대적인 크기가 너무 큰 태양은 제외한다. 2. 행성과 과일 짝지어보기 태양계 행성들의 크기를 비교할 과일들을 짝지어 보자. 수성 금성 지구 화성 목성 토성 천왕성 해왕성 체리 포도 방울 토마토 앵두 수박 메론 배 사과 과일을 크기 순서대로 나열하여 각 행성들의 크기를 상대 적으로 비교해 본다. 태양계 행성을 크기가 큰 것부터 찾아 순서대로 써 본다. 3. 지구와 비교하여 보기 지구와 크기가 가장 비슷한 행성을 찾아 써 본다. 태양계 행성을 지구보다 큰 행성과 작은 행성으로 분류하 여 본다. 지구보다 큰 행성 목성, 토성, 천왕성, 해왕성 지구보다 작은 행성 수성, 금성, 화성 5~6학년 지도용 023

24 Ⅱ. 지도의 실제 _ 1. 탐구실험 지도 탐구 결과 정리 1. 행성을 큰 것부터 순서대로 정리하면 목성, 토성, 천왕성, 해왕성, 지구, 금성, 화성, 수성 순임을 알 수 있다. 2. 행성들의 실제 반지름의 길이를 조사하여 정리해 본다. 3. 지구보다 큰 행성은 목성, 토성, 천왕성, 해왕성이며, 작은 행성은 금성, 화성, 수성이다. 참고 자료 행성 크기 비교(구글어스) 행성 기호 024 초등학교 과학과 탐구학습 지도를 위한 교사용 길라잡이

25 태양계 행성사진(구글어스) 금성 목성 수성 지구 천왕성 토성 해왕성 화성 5~6학년 지도용 025

26 Ⅱ. 지도의 실제 _ 1. 탐구실험 지도 행성 크기에 비례한 과일 크기비교 토 성 목 성 천 왕 성 수 성 화 성 금 성 지 구 해 왕 성 <지구의 직경을 1cm로 했을 때의 실제 비교 크기> 026 초등학교 과학과 탐구학습 지도를 위한 교사용 길라잡이

27 소행성 이야기 1930년대에 발견되었던 태양계 제일 바깥쪽의 행성으로 알려졌던 명왕성은 2008년 국제천문연맹(IAU)에 서 해왕성 바깥쪽의 천체 중 소행성인 천체를 통칭하여 명왕성체로 부르기로 결정했다. 명왕성은 크기가 작고, 타원형으로 돌고, 궤도면이 17.1도나 기울어지는 등의 이유로 행성에서 제외되었 다. 하지만 가장 설득력을 가지는 이유는 바로 행성 정의 수정안의 핵심은 해당 구역에서 지배적인 천체 여야 한다는 것이다. 얼마 전에 태양계 행성이 12개로 늘어난다는 기사가 보도되었다. 새로 끼게 된 행성 이름들이 세레스, 카론, 제나 이렇게 세 개였는데 바로 여기서 카론이라는 소행성은 원래 명왕성의 위성으 로 밝혀졌었다. 하지만 카론의 크기 또한 명왕성이랑 비슷할 만큼 커서 지름이 천km가 넘는 걸로 추정되 고 있다. 문제는 위성이었던 카론이 어떻게 행성이 될 뻔 했을까하는 것이다. 일반적으로 달(지구 위성)이나 타이탄(토성의 위성), 가니메데(목성의위 성)같은 위성들은 자기의 행성에 비해 비교도 안 되는 아주 작은 질량을 가지고 있어서 행성의 운동에 아무 영향을 주지 못한다. 최근에 이 카론은 명왕성이랑 거의 비슷한 수준의 크기를 가지고 있기 때문에 서로가 영향을 미친다는 사실이 알려 졌다. 결국 카론이 명왕성을 도는 것이 아니고 서로 돌고 있다는 것이다. 그것도 아주 가까운 만여 킬로미 터 거리에서. 명왕성은 결국 이중행성으로 판가름 났다. 자기 구역에서조차 카론의 중력에 휘둘려서 돌고 있기 때문에 무슨 행성이냐 해서 행성에서 제외되게 된 것이다. 나머지 8개 행성은 오로지 태양을 향해서 만 돌고 있고 그 어떤 다른 위성이나 행성의 영향도 받지 않는다. 정리하자면 명왕성 퇴출의 가장 큰 이유는 카론이랑 서로 돌고 있는 이중행성이라는 사실이다. 하지만 다시 명왕성을 행성으로 넣어야 된다는 주장은 계속 되고 있다. 참고 사이트 사이언스올 scienceall.com 구글어스 google.com/earth/ 네이버블로그 (수박, 배, 사과그림) 다음블로그 (앵두, 체리, 포도, 메론 그림) 다음 백과사전 5~6학년 지도용 027

28 Ⅱ. 지도의 실제 _ 1. 탐구실험 지도 간이 보온병 만들기 5학년 1학기 온도와 열 - 간이 보온병 지도 목표 보온병의 원리를 이용하여 창의적인 보온병을 만들 수 있게 한다. 효율적인 보온방법과 보온병이 갖추어야 할 조건에 대하여 설명할 수 있게 한다. 탐구 개요 보온병의 원리를 이용하여 간이 보온병을 창의적으로 직접 제작하여 보는 실험이다. 실제적으로 어떤 보 온병이 열의 전달이 잘 되고, 보온 효과가 뛰어나며 실용적으로 사용할 수 있는지 알아보는 실험이다. 제작 후 각자가 효율적인 보온방법에 대하여 발표해 보게 하여 열의 전달에 대해 이해하게 한다. 탐구 준비물 얼음, 플라스틱 뚜껑, 여러 가지 플라스틱 병, 솜, 타이로폼, 에어캡, 은박지, 가위, 칼 주의 사항 1. 위험 요소가 있는 기구를 다룰 때는 안전하게 취급한다. 2. 기구를 사용하기 전에 반드시 취급요령을 숙지하고, 무리하게 힘을 가하지 않는다. 028 초등학교 과학과 탐구학습 지도를 위한 교사용 길라잡이

29 탐구 과정 1. 시판되고 있는 보온병 관찰하기 시판되고 있는 여러 가지 보온병의 재료와 특징을 관찰 한다. 일상생활에서 단열의 예를 찾아보도록 한다. 2. 보온병의 구조 알아보기 보온병의 다양한 모습과 구조를 알아본다. 보온병의 다양한 재료를 생각하고 재료의 특징을 조사한다. 창의적인 아이디어가 나올 수 있도록 발산적 사고를 유도 한다. 모둠별로 토의를 통해 산출물이 나올 수 있도록 조 별 경쟁을 유도하는 것도 바람직하다. 3. 나만의 보온병 만들기 크기가 다른 2개의 병을 준비한다. 작은 병 겉 부분을 은박지(포일)로 감싼다. 작은 병을 큰 병에 넣는다. 작은 병과 큰 병 사이에 열을 차단할 수 있는 재료들을 채 워 넣는다.(단열재료: 솜, 스티로폼, 에어캡(뽁뽁이), 천 등) 4. 나만의 보온병 성능 비교하기 자신이 만든 보온병에 비슷한(같은) 크기의 얼음을 넣고 일 정시간이 지난 후 꺼내어 얼마나 녹지 않고 있는지 다른 학 생과 비교한다. 개인별 비교, 모둠별 비교를 할 수 있다. 또는 일정 시간 경 과 후 실온에서 얼음의 녹은 상태와 보온병 속에 보관되었 던 얼음의 녹은 상태를 비교하는 것도 바람직하다. 5~6학년 지도용 029

30 Ⅱ. 지도의 실제 _ 1. 탐구실험 지도 탐구 결과 정리 1. 보온병에 넣으면 실온에 둔 것보다 보온 효과가 뛰어나다. 2. 외부와의 단열이 잘 될수록 보온병으로서 효과가 좋다. 3. 보온병은 보온을 하기 위해 만들어진 제품이다. 따라서 보관한 내용물의 온도를 장시간(오래 동안) 보관 하기 위해서는 외부로 빠져 나가는 열을 차단해야 한다. 열을 차단하는 방법으로 단열재를 사용하거나 열 의 전도나 대류를 막기 위해 병과 병 사이를 진공상태로 만들어 주어야 한다. 참고 자료 보온병의 원리 보온병의 원리에 대해 이해하려면 우선 열전도에 관해 이해해야 한다. 열이란 에너지의 한 종류로, 물체 의 온도를 높이거나 상태를 변화시키는 원인이 된다. 분자가 진동하는 정도가 클수록 온도가 높다. 그래서 온도와 운동에너지와의 관계(운동에너지는 온도에 비례한다)로도 나타나는데 열은 주변 물질의 밀도가 클 수록 더 잘 전도되는 경향이 있다(열 전도성: 고체>기체>액체). 이 이론에 입각하여 만든 보온병은 병 안을 진공상태로 만 들어 열전도를 낮추어 보온병 안의 물체의 온도를 가장 오랫 동안 유지시킬 수 있게 만들었다. 보온병의 구조 보온병은 병 속에 병이 있는 이중 구조로 되어 있고, 유리 병 벽 사이를 진공으로 만들었다. 진공상태가 되면 전도와 대류를 모두 막을 수 있다. 뚜껑은 이중 구조로 열이 빠져나 가지 않게 막았고, 유리의 벽면은 은도금 되어 있어 열의 복 사를 막는다. 따라서 열이 이동하지 못하도록 열 출입을 막 는 원리를 적용한 것이다. 그렇기 때문에 보온병은 뜨거운 것은 뜨거운 상태로, 찬 것은 찬 상태로 유지할 수 있다. 가정용 보온병의 구조 030 초등학교 과학과 탐구학습 지도를 위한 교사용 길라잡이

31 이글루는 왜 따뜻할까? 이글루란? 이글루라는 말은 집을 뜻하는 에스키모어 이그들루(igdlu) 에서 나온 것으로, 이글룰리르미우트(Iglulirmiut)라는 섬의 마 을 이름인 이글룰리크(Iglulik)와 에스키모인을 뜻하는 말과 관계가 있다. 보통 눈벽돌을 사용해 돔 형태로 만드는 이글 루는 매켄지 강 삼각주와 래브라도 사이의 지역에서만 세우 며, 여름용 주거에는 물개 가죽을, 최근 들어서는 천으로 만 든 천막을 사용한다. 에스키모의 집에는 얼음과 눈을 이용한 이글루 집 외에도 석재, 짐승의 가죽으로 만든 천막이 있지만 원래 이글루라는 말 자체는 이런 집 모두를 의미했 다고 한다. 따뜻한 이유 지름 5m 크기의 10인용 이글루는 한 사람이 2시간 정도면 지을 수 있다. 먼저 잘 압축된 눈 덩어리들을 직육면체로 잘라 달팽이 모양으로 쌓아올려 나선형의 벽체를 만든다. 그 위에 돔형의 지붕을 올린 후 눈을 잘라낸 우묵한 자리가 그대로 집의 바닥이 된다. 집이 대충 완성되면 실내를 막은 뒤 램프를 켜서 실내 온도를 높인다. 실내 온도가 높아지면 눈 벽돌이 녹기 시작하는데 둥근 구조이므로 녹은 물은 떨어지지 않고 눈 벽돌에 흡수되어 촉촉이 젖는데 열을 가한 뒤에 램프를 끄고 다시 차가운 바람을 집 안에 들어가게 한다. 그러면 실내 온도는 갑자기 떨어져 스며든 물이 눈 벽돌과 함께 얼음으로 변하게 되고 눈 벽돌이 접착제 역할까지 하게 된다. 이글루 내부는 빛이 얼음을 통과하는 성질 때문에 밝다. 그리고 눈과 얼음이 열을 전달하는 것을 막아주 어 따뜻하다. 이글구 안은 공기를 머금은 두터운 얼음벽이 영하 40 인 바깥 공기를 차단해 주어 25 의 실내 온도를 유지하게 되는 것이다. 에스키모인은 물을 뿌려 난방을 하는데 물이 얼면서 많은 양의 열(응고열)을 방출하기 때문에 방출 열로 실내온도가 상승하게 된다. 에스키모인은 사냥할 때 주로 이글루에서 지내는데 이글루는 에스키모인이 자 연을 이용하여 만든 지혜의 결정체라 할 수 있다. 참고 사이트 네이버 naver.com 다음 daum.net 5~6학년 지도용 031

32 Ⅱ. 지도의 실제 _ 1. 탐구실험 지도 고체물질 녹이기 5학년 1학기 물질과 에너지 - 용해와 용액 지도 목표 고체의 용해에 영향을 주는 요인을 설명할 수 있게 한다. 고체물질의 용해 속도에 영향을 주는 요인을 알아보기 위한 실험을 설계하여 수행할 수 있게 한다. 탐구 개요 생활에서 가루 물질을 빨리 녹이기 위해 했던 경험들을 떠올리면서 어떻게 하면 백반을 빨리 녹일 수 있 을까? 라는 의문점과 호기심을 갖게 한다. 백반을 물에 넣고 그대로 두면 녹는데 시간이 오래 걸린다. 고체 물질(백반)을 물에 녹이면서 녹는 빠르기에 영향을 주는 요인들을 알아보기 위한 활동으로, 용해 현상에는 관련된 다양한 변인이 있기 때문에 변인통제 능력까지 키울 수 있도록 탐구학습을 유도하여야 한다. 탐구 준비물 전자저울, 비커, 백반, 유리 막대 2개, 초시계, 막자사발과 막자, 물 약숟가락, 알코올램프, 삼발이, 실험용장갑, 보안경, 세라믹 그물망 032 초등학교 과학과 탐구학습 지도를 위한 교사용 길라잡이

33 주의 사항 1. 고체물질이 물에 녹는 빠르기에 영향을 주는 요인을 알아볼 수 있는 실험을 설계할 때, 같게 해줘야 할 조 건(통제 변인)과 다르게 해줘야 할 조건(조작 변인)을 잘 구분할 수 있도록 지도하여야 한다. 2. 학생들이 용매를 빨리 저으면 용질이 빨리 녹는다는 사실을 경험으로 알고 있기 때문에 흥미롭지 못한 수 업이 될 수도 있으니 최종 실험결과 뿐만 아니라 가설 설정, 실험 설계, 변인 통제, 결과 해석, 결론 도출 등의 탐구 과정요소를 익히는 데 초점을 두어 지도한다. 탐구 과정 1. 입자의 크기에 따른 녹는 속도 가. 백반 덩어리 무게 측정하기 적당한 크기의 백반 덩어리를 거름종이가 놓여진 전자저 울 위에 놓고 그 무게를 측정한다. 나. 백반 가루 무게 측정하기 과정 1에서 측정한 무게와 같도록 약숟가락을 이용하여 가루로 된 백반을 올려놓는다. 이 실험에서는 백반 덩어리의 무게를 먼저 측정하고, 가 루의 무게를 이에 맞추어야 하는데 그 이유는 가루 무 게에 맞는 덩어리를 찾는 데는 한계가 있기 때문이다. 다. 백반 녹이기 각각의 비커에(물 100ml) 같은 무게의 백반을 동시에 넣 는다. 입자의 크기 외에는 다른 조건은 같게 해야 하므로 물의 양과 물에 넣는 시간도 같게 해야 한다. 따라서 모둠별로 반드시 2인이 동시에 넣어야 한다. 5~6학년 지도용 033

34 Ⅱ. 지도의 실제 _ 1. 탐구실험 지도 넣은 즉시 유리막대로 같은 속도로 젓고, 다 녹을 때까지 의 시간을 측정한다. 다 녹는다는 것에 대한 개념을 설명할 필요가 있다. 눈으 로 보기에 침전물이 생기지 않은 상태까지 같은 속도로 저을 수 있도록 지도한다. 2. 물의 온도에 따른 녹는 속도 가. 두 개의 백반 가루 준비하기 적당한 크기의 백반 가루를 거름종이가 놓여진 전자저울 위에 놓고 그 무게를 측정한다. 같은 무게의 백반가루를 다시 측정하여 두 개를 준비한다. 나. 하나의 물이 든 비커 가열하기 똑같은 비커에 같은 양(100mL)을 넣고 하나는 상온에서 의 녹는 속도 하나는 높은 온도에서의 녹는 속도를 비교하 기 위해 알코올램프로 가열한다. 다. 백반 녹이기 각각의 비커에(물 100mL) 같은 무게의 백반을 동시에 넣 는다. 마찬가지로 모둠별로 반드시 2인이 동시에 넣는다. 만약 습기 때문에 덩어리형태로 있다면 저울에 올리기 전에 막자사발을 이용하여 빻아 가루상태로 무게를 측정한다. 034 초등학교 과학과 탐구학습 지도를 위한 교사용 길라잡이

35 라. 다 녹을 때까지의 시간 측정하기 넣은 즉시 유리막대로 같은 속도로 젓고, 다 녹을 때까지 의 시간을 측정한다. 3. 젓는 빠르기에 따른 녹는 속도 가. 백반 무게 측정하기 적당한 크기의 백반 덩어리를 거름종이가 놓여진 전자저 울 위에 놓고 그 무게를 측정하고, 같은 무게의 백반을 같 은 방법으로 무게를 같게 한다. 나. 백반 녹이기 각각의 비커에(물 100mL) 같은 무게의 백반을 동시에 넣 는다. 마찬가지로 모둠별로 반드시 2인이 동시에 넣는다. 다. 다 녹을 때까지의 시간 측정하기 넣은 즉시 유리막대로 하나는 빠르게 하고 하나는 느리게 저어 녹는 속도를 비교한다. 5~6학년 지도용 035

36 Ⅱ. 지도의 실제 _ 1. 탐구실험 지도 변인통제에 대한 설명을 학생들에게 아주 쉽게 설명해 주어야 한다. 실험을 할 때 같게 하는 조건은 통 제 변인, 다르게 하는 조건은 조작 변인으로 하여 실험을 설계하도록 하는데, 이 때 물의 양은 모두 동 일하게 하고, 다음 표를 이용하여 내용을 정리하게 한다. 그리고 가장 빠르게 녹일 수 있는 방법에 대 해 복합적으로 내용을 종합할 수 있도록 한다. 실험준비 다르게 해 준 조건 젓기 빠르기 물의 온도 백반의 알갱이 크기 같게 할 조건(통제변인) 다르게 할 조건(조작변인) 실험 결과 실험으로 알아낸 사실 백반이 빨리 녹는 경우( 표 하기) 천천히 저을 때, 빨리 저을 때 따뜻한 물, 차가운 물 덩어리, 가루 실험결과 정리내용의 예 탐구 결과 정리 1. 젓기를 빠르게 할 때 백반이 빨리 녹는다. 2. 물의 온도가 높을 때가 백반이 더 빨리 녹는다. 3. 백반의 알갱이가 작을 때 백반이 더 빨리 녹는다. 참고 자료 변인 통제 학생들의 탐구 활동의 초기에 결정하여야 할 중요한 일 중의 하나는 주어진 문제 상황에 답하기 위하여 무엇을 변화시키고 무엇을 측정하고, 무엇을 같게 해야 할 것인지 결정하는 것이 변인통제이다. 즉, 무엇을 변화시켜 가면서(조작 변인) 무엇을 측정하여야 하며(종속변인), 그 때 일정하게 유지시켜 줄 것이 무엇인지 (통제 변인)를 파악하여야 한다. 가설 같게 해야 할 조건 (통제 변인) 다르게 해야 할 조건 (조작 변인) 측정하여야 할 값 (종속 변인) 물의 온도가 높을수록 빨리 녹을 것 이다. 물의 양, 백반의 양 젓는 빠르기, 알갱이의 크기 물의 온도 백반이 녹는 시간 백반 알갱이의 크기가 작을수록 빨 리 녹을 것이다. 물의 양, 백반의 양 젓는 빠르기, 물의 온도 백반 알갱이의 크기 백반이 녹는 시간 가설에 따른 변인통제의 확인 사항 036 초등학교 과학과 탐구학습 지도를 위한 교사용 길라잡이

37 변인 통제 능력을 향상시키기 위하여 다음과 같은 점에 유의한다. 첫째, 실험의 목적을 분명하게 한다. 일반적으로 실험의 목적에는 조작 변인과 종속 변인이 드러난다. 예 를 들어, 물과 우유가 강낭콩의 자람에 어떤 영향을 주는지 알 수 있다. 라는 실험 목적을 세웠다고 생각하 여 보자. 이 실험에서 조작 변인은 강낭콩에 주어지는 액체의 종류이고, 종속 변인은 강낭콩의 자라는 정도 이다. 이 액체의 종류 외에 다른 조건은 통제하여야 한다. 따라서 실험의 목적을 확실하게 인식하는 것이 매우 중요하다. 둘째, 실험의 원인과 결과가 되는 변인을 파악하여 표로 정리하는 습관을 기르도록 한다. 조작 변인과 종 속 변인 및 독립 변인의 목록을 작성하고, 각 변인 값의 범위를 기록하여 두는 습관을 기르면 새로운 실험 상황에 접하였을 때 무엇을 파악하여야 하는지 자신이 어떤 변인을 모르고 있는지를 확실히 알 수 있게 된 다. 학생들이 통제 변인을 못 찾을 수 있는데, 그 경우 일반적으로 이용될 수 있는 체크리스트를 제공하여 주면 학생들에게 통제 변인을 찾는 데 도움을 줄 수 있다. 셋째, 공정한 검사의 개념을 가르치면 변인 통제의 필요성을 쉽게 인식할 수 있을 뿐만 아니라, 자신이 설계한 실험이 변인 통제가 되어 있는 실험인지 쉽게 인식할 수 있다. 뿐만 아니라, 자신이 설계한 실험이 변인 통제가 되어 있는 실험인지 공정한 검사의 관점에서 검토할 수 있게 된다. 공정한 검사의 개념은 실 험군과 대조군의 상황을 보여 주고, 실험 조건이 공정한지를 묻는 것이다. 변인이 통제된 실험이냐고 묻는 것보다 실험 조건이 공정하냐고 물을 때 학생들이 더 쉽게 이해한다. 용해 현상 어떤 물질이 녹으려면 용질과 용매 입자 사이에 작용하는 인력이 용질 입자 사이나 용매 입자 사이에 작 용하는 인력보다 커야 한다. 용해는 용질이 용매 속으로 확산되어 섞이는 것을 말한다. 용매 입자와 용질 입자 사이의 인력이 용매 입자끼리의 인력이나 용질 입자끼리의 인력보다 크거나 같으면 용해가 잘 일어 난다. 그러나, 용매 입자와 용질 입자 사이의 인력보다 용매 입자끼리의 인력, 용질 입자끼리의 인력이 더 크면 용해가 잘 일어나지 않는다. 구조나 성질이 비슷한 물질끼리는 잘 섞이고, 다른 물질끼리는 잘 섞이지 않는다. 수소 결합을 한 물질이거나, 극성 분자인 물질은 물에 잘 녹는다. 소금(NaCl)과 같은 이온 결정은 나트륨 이온(Na+)와 염화 이온(Cl-)이 강한 전기적 인력으로 결합되어 있 으므로, 이 결정이 물(H2O)에 녹으려면 물과 이온 사이의 인력이 이온 사이의 정전기적 인력보다 커야한 다. 그런데 물 분자는 극성 분자이므로, 물에 소금을 넣으면 나트륨 이온이나 염화 이온이 여러 개의 물 분자 에 강하게 이끌려 이온 사이의 인력이 약해지면서 떨어져 나온다. 떨어져 나온 이온은 물 분자에 둘러싸여 물 속으로 확산된다. NaCl은 물에 잘 녹지만, 아세톤에는 녹지 않는다. 이것은 NaCl 입자와 아세톤 사이의 인력보다 NaCl 입 자 사이의 인력이 더 크기 때문이다. 그러나 나프탈렌과 아세톤 사이의 인력은 나프탈렌 분자 상호간의 인 력보다 크기 때문에 나프탈렌은 아세톤에 잘 녹는다. 일반적으로 이온 결정은 물과 같은 극성 용매에 잘 녹지만 벤젠과 같은 무극성 용매 또는 아세톤 같이 극성이 작은 용매에는 잘 녹지 않는다. 5~6학년 지도용 037

38 Ⅱ. 지도의 실제 _ 1. 탐구실험 지도 용액 용액은 둘 이상의 물질로 구성된 액체 상태의 혼합물이다. 액체나 기체 등의 물질에 다른 물질이 섞여 들 어가 그 조성이 위치에 상관없이 균질하게 된 것을 말한다. 이때 용액의 대부분을 이루는 용액의 매체가 되는 물질을 용매라고 하며, 용매에 섞여 들어가는 물질을 용질이라고 한다. 용질이 용매에 섞여 들어가는 용해는 반드시 화학적 변화를 수반하지는 않지만, 그 과정에서는 계에 자유 에너지의 출입이 일어난다. 참고 문헌 및 사이트 과학 5-2 초등학교 교사용 지도서, 교육부, 2013년 위키 백과사전 사이언스올 scienceall.com 038 초등학교 과학과 탐구학습 지도를 위한 교사용 길라잡이

39 용액의 진하기 비교 5학년 1학기 물질과 에너지 - 용해와 용액 지도 목표 진하기가 다른 투명한 용액에서 물체가 뜨는 정도를 관찰하여 용액의 진하기를 비교할 수 있도록 한다. 용액의 진하기를 상대적으로 비교하는 방법을 설명할 수 있게 한다. 탐구 개요 용액의 진하기는 설탕물의 단 정도나 국이 짠 정도처럼 같은 양의 용매에 녹아 있는 용질의 양이 많고 적음을 나타내는 것이다. 그런데 색깔이 없는 용액의 진하기는 어떻게 비교할 수 있는지에 대해 알아보는 활동이다. 탐구 준비물 비커(500ml) 2개, 유리 막대 두 개, 약숟가락, 물, 백설탕, 방울토마토(메추리알), 화장지 5~6학년 지도용 039

40 Ⅱ. 지도의 실제 _ 1. 탐구실험 지도 주의 사항 1. 용액에서 어떤 물체를 구별하기 위해 학생들은 흔히 맛보기를 제안할 수 있다. 하지만 실험실에서는 함부 로 맛보지 않게 한다. 2. 녹이는 설탕의 양, 사용하는 메추라기 알이나 방울토마토에 따라 실험결과가 다르게 나타날 수 있다. 따라 서 교과서에 나온 양을 참고하되, 실험 결과에 따라 설탕의 양을 조절하는 것이 필요하다. 탐구 과정 1. 진하기가 다른 용액 비교방법 생각하기 진하기가 다른 백설탕 용액을 비교하는 방법을 생각해 본 다. 2. 진하기가 다르게 설탕 녹이기 비커 두 개에 물을 300mL씩 담고, 백설탕을 각각 한 숟가 락, 스무 숟가락을 넣어 녹인다. 3. 방울토마토의 뜨는 정도 비교하기 백설탕을 한 숟가락 넣은 비커에 방울토마토를 넣어 용액 속에서 멈추었을 때의 위치를 관찰한다. 방울토마토를 꺼내어 화장지를 잘 닦습니다. 백설탕을 스무 숟가락 넣은 비커에 방울토마토를 넣어 용 액 속에서 멈추었을 때의 위치를 관찰한다. 진하기가 다른 백설탕 용액의 경우 방울토마토의 위치는 어떻게 다른지 비교한다. 040 초등학교 과학과 탐구학습 지도를 위한 교사용 길라잡이

41 탐구 결과 정리 1. 진하기가 다른 백설탕 용액을 비교할 수 있는 방법은? 무게를 측정한다. 동일한 물체를 넣어 떠오르는 높이를 관찰한다. 가열하여 남은 고체물질의 양을 비 교한다. 2. 백설탕 용액의 중간 높이에 위치한 방울토마토를 더 높이 띄우려면 어떻게 해야 할까? 백설탕을 더 넣어 용액을 더 진하게 만든다. 참고 자료 진하기가 다른 용액의 차이점을 알기 위해 어떤 실험을 할 수 있을까? 같은 양의 물에 녹이는 물질의 양이 차이가 난다면 무게를 측정해 무거운 것이 진하다. 용액을 흔들어 보면 진한 용액일수록 흔들림이 적다. 층이 쌓이는 용액을 시험관에 조금씩 넣어 본다. 진한 용액이 밀도가 커서 밑에 가라앉고 층이 쌓인다. 용액을 가열하여 생긴 가루 물질의 양을 비교하면 진한 용액일수록 그 양이 많다. 혼합물을 분리 학습할 때 용매를 증발시키면 가루 물질이 다시 석출되어 나오는 경험을 떠 올리게 한 다. 진하기가 다른 용액은 포함된 용질의 양이 다르므로, 용매를 증발시키면 석출되는 용질의 양이 달 라짐을 알 수 있을 것이다. 재미있는 설탕물 층 만들기의 내용을 상기시키도록 한다. 석출 : 용액 속에 있던 용질이 고체로 되어 분리되는 현상, 고체 표면에 주위로부터 어떤 물질이 부착 및 응집하는 것 용액의 진하기 같은 양의 용매에 녹아 있는 용질의 양이 많고 적음을 나타낸 말이다. 예를 들어, 같은 양의 물에 설탕이 많이 녹을수록 진한 설탕물이 된다. 용액의 진하기는 용액의 색깔, 맛, 물체가 뜨는 정도에 따라 비교할 수 있다. 비중 [specific gravity]이란? 표준물질에 대한 어떤 물질의 밀도의 비를 말하며, 상대밀도라고도 한다. 고체와 액체의 경우 일반적인 표준은 4 의 물이다. 물의 밀도는 4 에서 1.0kg/L이다. 기체는 보통 건조한 공기와 비교하는데, 건조한 공기의 밀도는 표준상태(0, 1기압)에서 1.29g/L이다. 예를 들어 액체수은의 밀도는 13.6kg/L이므로 비중 은 13.6이다. 밀도가 표준상태에서 1.976g/L인 이산화탄소 기체의 비중은 1.53이다. 비중은 같은 단위를 가 진 두 양의 비율이므로 단위가 없다. 부력과 비중은 깊은 관련이 있다. 어떤 물질의 비중이 유체보다 작으 면 그 물질은 유체 위에 떠 있을 것이다. 헬륨을 가득 채운 기구는 하늘을 날아다니고 기름은 물 위에 유막 5~6학년 지도용 041

42 Ⅱ. 지도의 실제 _ 1. 탐구실험 지도 을 형성하며, 납은 수은 위에 떠 있게 된다. 비중은 어떤 물질의 무게가 그것과 같은 부피를 가진 물질의 무게에 대하여 몇 배인가를 나타낸 수치로, 단위는 쓰지 않는다. 일반적으로 액체나 고체는 4 인 물의 무게를 표준으로 하고, 기체의 경우는 0, 1기 압에서의 공기의 무게를 표준으로 한다. 즉 물질의 비중은 물이나 공기에 대한 상대적인 값이고, 그 물질의 특성이다. 소금물의 무게 소금물의 비중 = = 1.2 물의 무게 물이 든 비커에 소금물을 부으면 무거운 소금물이 아래로 내려간다. 예를 들어 같은 부피의 용액과 물의 무게를 비교하여 보자. 소금물 100mL의 무게를 재어 보았더니 120g이었고, 같은 부피의 물의 무게는 100g 이었다면 소금물의 비중은 1.2가 된다. 용액의 농도와 간이 비중계 농도는 용액 속에 용질이 녹아있는 정도를 말하는데, 농도가 진하다는 것은 용액 속에 용질의 양이 많다 는 것이다. 그러므로 농도가 진한 용액은 옅은 용액보다 같은 부피에 해당하는 무게가 더 무겁다는 것을 의미한다. 따라서 농도가 진한 용액이 비중이 크고 비중이 큰 용액에서 물체(간이 비중계)가 많이 떠오르는 것이다. 비중계의 원리 - 아르키메데스의 원리 아르키메데스의 원리는 유체(기체나 액체) 속의 물체가 받게 되는 부력에 대한 법칙이다. 그림과 같이 물 속에 잠긴 물체의 모든 방향으로부터 수압이 작용하지만 양옆에서 작용하는 압력은 방향이 반대이면서 크기는 같기 때문에 서로 상쇄 되어 그 효과가 없어지게 된다. 수압은 물속에 깊이 들어갈수록 커 지므로 물체의 위에서 작용하는 수압보다는 물체의 아래에서 작용 하는 수압이 더 크다. 따라서 결국 위쪽 방향(중력 반대 방향)으로의 힘만 알짜 힘으로 남게 되며, 이러한 물체를 뜨게 하는 힘을 부력 이 라고 한다. 결국 물체가 밀어낸 유체의 부피는 유체에 잠긴 부분의 부피와 같다. 밀려난 유체의 무게는 위로 작용하는 부력의 크기가 부력 같다. 이를 아르키메데스 원리 라고 한다. 참고 문헌 및 사이트 과학 5-2 초등학교 교사용 지도서, 교육부, 2013년 브리태니커 백과사전 사이언스올 scienceall.com 042 초등학교 과학과 탐구학습 지도를 위한 교사용 길라잡이

43 태양에서 행성까지의 거리 5학년 1학기 생명과 지구 - 태양계와 별 지도 목표 태양에서 각 행성까지의 상대적인 거리를 비교할 수 있게 한다. 탐구 개요 태양에서 행성까지의 상대적인 거리 비교를 통하여 행성이 일관된 거리를 유지하고 있지 않다는 것을 체감하도록 하는 실험이다. 탐구 준비물 행성 그림 카드, 전자계산기, 우드락, 유성 펜, 나무젓가락, 고무찰흙, 양면테이프, 자 주의 사항 1. 학생들의 직접적인 경험이 전무한 내용이므로, 개념 습득보다는 경험을 바탕으로 충분한 관찰의 기회가 제공되도록 한다. 2. 보다 큰 공간에서 표현하기 위해서 운동장을 활용하여 진행할 수 있으며 이때, 태양에서 지구까지의 거 리를 1m로 나타내면 적당하다. 5~6학년 지도용 043

44 Ⅱ. 지도의 실제 _ 1. 탐구실험 지도 탐구 과정 1. 행성그림 카드 만들기 행성 그림 카드 뒷면에 나무젓가락을 붙여 고정한다. 2. 태양의 위치 표시 우드락을 바닥에 놓고 한쪽 끝에 선을 그어 태양의 위치를 표시한다. 3. 행성까지의 상대적인 거리 표시 태양에서 각 행성까지의 상대적인 거리에 맞도록 우드락에 눈금을 표시한다. 4. 행성그림카드 고정시키기 태양에서 행성까지의 상대적인 거리 눈금에 맞도록 나무 젓가락을 우드락에 꽂은 뒤에 고무 찰흙으로 고정한다. 044 초등학교 과학과 탐구학습 지도를 위한 교사용 길라잡이

45 5. 태양에서 행성까지의 거리비교 다음 표를 이용하여 태양에서 행성까지의 상대적인 거리를 비교한다. 행성 수성 금성 지구 화성 목성 토성 천왕성 해왕성 상대적인 거리 탐구 결과 정리 1. 태양에서 지구까지의 거리를 1이라고 보았을 때 태양에서 행성까지의 상대적인 거리에 맞게 빈칸을 채 워 보자. 행성 수성 금성 지구 화성 목성 토성 천왕성 해왕성 상대적인 거리 태양에서 가장 가까운 행성과 태양에서 가장 먼 행성은 무엇인가? 태양에서 가장 가까운 행성: 수성 태양에서 가장 먼 행성: 해왕성 3. 태양에서 멀어질수록 행성 사이의 거리는 어떻게 달라지나? 태양에서 멀어질수록 행성들 사이의 거리는 멀어진다. 참고 자료 행성까지의 거리의 단위 지구에서의 거리는 보통 km를 사용한다. 1km는 1,000m이다. 여기에서 1m의 길이는 지구의 자오선의 길 이를 기준으로 정한 거리의 단위이다. 다시 말하면 프랑스 파리를 지나는 자오선(경도선)을 따라 북극점에 서 적도까지 이은 거리를 1,000만으로 나눈 것을 1m로 정한 것이다. 그런데 태양에서 행성까지 또는 지구에서 행성까지의 거리를 나타내기에 km의 단위는 너무 작다. 그러 므로 태양에서 지구까지의 평균 거리인 약 1억 5,000만 km를 1천문 단위(AU: Astronomic Unit)로 정의(약 5~6학년 지도용 045

46 Ⅱ. 지도의 실제 _ 1. 탐구실험 지도 속)하여 사용한다. 예를 들어, 태양에서 목성까지의 거리는 7억 7,830만km가 되는데, 이를 천문 단위로 나 타내면 약 5.2 천문 단위가 된다(지구에서 태양까지의 정확한 평균 거리는 149,597,870km이다.). 태양에서 행성까지의 실제 거리 오늘날까지 밝혀진 행성까지의 거리(궤도 장반경)는 다음과 같다. 행성 행성까지의 거리 (백만 km) 지구와의 상대적인 거리(지구1) 행성 행성까지의 거리 (백만 km) 지구와의 상대적인 거리(지구1) 수성 목성 금성 토성 1, 지구 천왕성 2, (달) (0.384) (0.0026) 해왕성 4, 화성 행성까지의 거리는 공전 궤도 장반경(가장 큰 반지름)을 나타낸 것이다. 지구와의 상대적인 거리는 소 수점 둘째 자리까지 환산하였다. 초등학생들에게 정확한 수치가 필요한 것은 아니다. 다만 이 자료는 참고 자료로 활용할 수 있다. 참고 문헌 및 사이트 사이언스올 scienceall.com 구글어스 google.com/earth/ 대한민국역서, 한국천문연구원(2004) 046 초등학교 과학과 탐구학습 지도를 위한 교사용 길라잡이

47 기체의 열이동 5학년 1학기 온도와 열 - 기체에서 열이동 지도 목표 기체의 열전달은 대류 현상을 통해 일어나는 것을 알 수 있게 한다. 대류 현상의 원인을 심화학습을 통하여 알 수 있게 한다. 탐구 개요 기체는 주로 대류 현상에 의해 열이 전달된다. 방 안이나 교실에서 공기의 흐름인 대류 현상을 이용하여 냉 난방을 하고 있음을 이해할 수 있다. 뜨거운 공기와 차가운 공기는 밀도차에 의해서 이동하게 되는데, 뜨거운 공기는 차가운 공기에 비해 밀도가 작아서 위로 이동하게 되고 차가운 공기는 밀도가 커서 아래로 이동하게 된다. 이러한 원리를 이용한 것 중에서 열기구는 대류현상을 눈으로 확인할 수 있는 좋은 예가 된다. 따라서 본 실험에서는 간이 열기구를 만들어서 대류 현상을 직접 체험할 수 있도록 하는 실험이다. 탐구 준비물 투명비닐봉지, 알코올, 솜, 알루미늄용기, 실, 점화기, 가는 철사, 셀로판테이프, 송곳 5~6학년 지도용 047

48 Ⅱ. 지도의 실제 _ 1. 탐구실험 지도 주의 사항 1. 점화기를 다룰 때 화상과 화재에 주의한다. 2. 알코올 솜에 불을 피웠을 때 비닐봉지가 타지 않도록 손으로 잘 펴준다. 3. 알코올 솜이 비닐봉지 아랫부분 중앙에 위치하도록 잘 고정을 시킨다. 4. 불이 붙어있는 알코올 솜이 완전히 꺼진 것을 확인하고 버린다. 탐구 과정 1. 뼈대 만들기 비닐봉지의 입구에 맞는 크기로 가는 철사를 둥글게 만든 다. 2. 뼈대 고정시키기 철사 둘레를 비닐봉지로 바깥쪽으로 둥글게 싸준다. 비닐봉지 입구 둘레를 4등분하여 둥글게 만 비닐봉지와 철사가 분리되지 않도록 각각 셀로판테이프를 붙인다. 3. 열기구 장치 설치하기 셀로판테이프를 붙인 자리에 송곳으로 열기기 장치를 매 달기 위해 구멍을 뚫는다. 열기구 장치는 가는 에나멜선을 사용하는데, 송곳을 이 용하지 않고 에나멜선이 지나갈 자리만 에나멜선으로 뚫 어주어도 된다. 048 초등학교 과학과 탐구학습 지도를 위한 교사용 길라잡이

49 그 구멍에 가는 에나멜선을 묶어서 고정시킨다. (4군데) 알루미늄으로 만든 작은 용기 바깥쪽을 4등분하여 송곳으 로 구멍을 뚫고 비닐봉지 중앙에 위치하도록 고정시킨다. 4가닥의 철사를 비닐봉지가 팽창하였을 때 중심에 오게 하고, 가벼울수록 잘 떠오르므로 최대한 가볍게 제작한다. 패트리 접시에 알루미늄 용기에 들어갈 만큼의 솜을 놓고 그 위에 알코올을 충분히 적신다. 열량이 충분할 정도로 알코올 솜의 불꽃이 있어야 한다. 실외에서 관찰할 경우 실을 묶어서 너무 높이 올라가지 않도록 조정한다. 알코올을 충분히 적신 솜을 비닐봉지 가운데에 설치된 알 루미늄 용기에 넣는다. 이 알코올이 적셔진 솜에 불을 붙인다. 이 때, 반드시 비닐봉지 위쪽을 두 손으로 한 명이 보조가 되어 들고 있어야 한다. 5~6학년 지도용 049

50 Ⅱ. 지도의 실제 _ 1. 탐구실험 지도 4. 열기구 띄우기 비닐봉지가 팽창하여 떠오를 것 같은 느낌이 올 때 열기구 잡은 손을 놓는다. 알코올 솜이 타면서 불이 약해지면 열기구가 내려온다. 탐구 결과 정리 1. 알코올 솜에 의해 데워진 공기(기체)는 위로 올라가게 되는데 비닐봉지 위쪽이 막혀 있어서 위로 올라가 려는 공기의 힘에 의해 비닐봉지가 위로 올라가게 된다. 반대로 차가워진 공기는 아래쪽으로 내려온다. 2. 교실 안의 냉 난방기를 설치했을 때도 온도가 높은 공기는 위로 올라가서 빈 공간이 생기게 되는데, 이 때 빈 공간을 채우기 위해 차가운 공기가 이동하게 된다. 따라서 효과적인 냉 난방을 하기 위해서는 에 어컨 바람은 차가워서 밀도가 크기 때문에 위에 설치하는 것이 효과적이고 난방기의 바람은 따뜻하여 밀 도가 작기 때문에 난방기는 아래쪽에 설치하는 것이 효과적이다. 3. 온도가 높을수록 기체의 운동은 활발하게 진행된다. 따라서 분자간 거리가 멀어지게 되고 밀도가 작아진 다. 밀도가 작아진 기체는 위로 상승하게 되고, 상승한 빈 공간에 밀도가 큰 차가운 공기가 채워지면서 대류 현상이 일어나게 된다. 대류 현상은 기체뿐만 아니라 액체에서도 일어난다. 050 초등학교 과학과 탐구학습 지도를 위한 교사용 길라잡이

51 참고 자료 우리주변에서의 대류현상 1. 겨울철에 사용하는 난로, 여름철의 에어컨, 여러 가지 냉 난방기 2. 음식을 조리할 때 조리 기구 위의 공기(냄새가 퍼짐) 3. 실내에서 보리차를 끓일 때 방안 전체가 따뜻해진다. 4. 겨울철 온돌 방 아궁이에 불을 지피면 방안 전체가 따뜻해진다. 열전달 열의 전달은 전도, 복사, 대류의 세 가지 방법으로 이동된다. 그러나 이 세 가지는 완전히 독립적으로 이 루어지지 않고 동시에 일어나는 경우가 대부분이다. 다만, 고체인 경우는 대부분 전도에 의해서 열이 전달 되고, 액체나 기체인 경우는 대부분 대류에 의해서 열이 전달된다고 보는 것이다. 대류 기체나 액체와 같은 유동성의 물질이 가열되면서 유체의 내부로 열이 전달되는 방법이다. 대류현상은 따 뜻해진 공기가 위로 올라가고 찬 공기가 아래로 내려가면서 따뜻한 공기는 차가워지고, 차가운 공기는 따 뜻해지는 등의 과정을 반복하는 현상을 말한다. 구름의 생성과 바람이 생기는 원리는 대류현상의 대표적인 예이고, 대기권의 제일 아래층인 대류권 또한 공기의 활발한 대류 현상이 나타나므로 대류권이란 이름을 갖게 된 것이다. 대기귄의 구조 5~6학년 지도용 051

52 Ⅱ. 지도의 실제 _ 1. 탐구실험 지도 육풍과 해풍 육풍 : 밤이 되면 육지는 빨리 차가워지게 되고, 바다는 상대적으로 뜨거워진 공기를 가지 게 된다. 그러면 바다 쪽의 더운 공기가 위 로 올라가게 되고, 올라간 곳의 비어 있는 공간을 채우기 위해 육지 쪽에서 바다 쪽으 로 바람이 불게 된다. 이것을 육지에서 바 다로 바람이 분다고 하여 육풍이라고 부른 다. 육풍이 부는 원리 해풍 : 낮에는 바다보다 육지가 복사열이 많이 발 생하고 더 뜨겁다. 따라서 가열된 뜨거운 공기가 위로 올라가게 되면 육지 쪽 공기의 빈 공간을 메우기 위해 바다 쪽에서 공기가 육지 쪽으로 불어오게 된다. 이것이 낮에 부는 해풍의 원리이다. 해풍이 부는 원리 육지와 바다의 비열 차 때문에 일어나는 현상이다. 비열의 개념을 도입해서 심화된 학습 내용을 제공 할 수 있다. 비열은 어떤 물질 1kg의 온도를 1 높이는데 필요한 열량이다. 따라서 비열이 큰 물질은 온도 변화가 쉽게 일어나지 않는다. 물질 물 식용유 콘크리트 알루미늄 모래 철 구리 납 비열 각 물질의 비열(단위: kcal/kg ) 052 초등학교 과학과 탐구학습 지도를 위한 교사용 길라잡이

53 대체 실험 1. 향 연기의 방향 예상하기 향 연기를 문틈의 위쪽에 대었을 때, 연기의 방향은 어느 쪽으로 이동할지 예상한다. 향 연기를 문틈의 아래쪽에 대었을 때, 연기의 방향은 어 느 쪽으로 이동할지 예상한다. 난로를 피우면 위쪽과 아래쪽 중 어느 쪽이 더 따뜻한지 생각해 본다. 공기의 흐름이 바람이라는 것을 설명한다. 2. 향 연기 관찰하기 향에 불을 붙이고 향 연기가 발생하면 냉장고 문을 열면서 향을 문 옆에 가져가서 향 연기의 움직임을 관찰한다. 향에 불을 붙이고 향 연기가 발생하면 교실 출입문 위쪽과 아래쪽에 향을 대었을 때 연기의 방향을 관찰한다. 교실 안의 문, 창문, 냉장고 등을 이용하여 여러 모둠별로 온도를 변화시켜 다양하게 실제적으로 해본다. 바람이 없는 날, 향의 위치 외의 조건은 동일하게 하여 실 험해야 한다. (조작변인: 향의 위치, 통제변인: 같은 장소, 같은 시간 등) 실내 온도가 바깥 온도보다 높을 때 효과적인 실험을 할 수 있다. 3. 향 연기 움직임 설명하기 문틈 위쪽에 대었을 때, 향 연기의 모습을 살펴본다. 문틈 아래쪽에 대었을 때, 향 연기의 모습을 살펴본다. 기체의 온도가 높으면 분자운동이 활발해져서 분자가 거 리가 멀어지게 되고, 밀도가 작아져서 위로 올라가게 된 다. 또한 차가운 공기는 반대로 밀도가 커져서 아래로 내 려가게 된다. 이러한 현상으로 인해 기체의 열이 전달되 는 데, 이러한 현상을 대류 라고 한다. 5~6학년 지도용 053

54 Ⅱ. 지도의 실제 _ 1. 탐구실험 지도 참고 사이트 사이언스올 scienceall.com 다음 daum.net 054 초등학교 과학과 탐구학습 지도를 위한 교사용 길라잡이

55 산성용액과 염기성용액의 성질 5학년 2학기 산과 염기 - 산과 염기의 성질 지도 목표 산과 연기의 성질을 설명할 수 있게 한다. 산과 염기의 반응성을 관찰하고 설명할 수 있게 한다. 산성용액과 염기성용액은 각각 어떤 성질을 가지고 있는지 알 수 있게 한다. 탐구 개요 지시약에 의한 용액의 색깔 변화 외에 산과 염기는 각각 공통된 성질을 가지고 있다. 여러 가지 물질의 반응성을 실험하고 관찰한 결과를 통해 산성용액과 염기성용액의 공통된 성질을 알아보는 실험이다. 탐구 준비물 주의 사항 묽은 염산, 묽은 수산화나트륨, 비커 4개, 삶은 달걀, 삶은 달걀 껍데기, 탄산칼슘(대리석), 두부, 핀셋, 보안경, 페트리접시 1. 반응이 일어나는 현상을 자세히 관찰한다. 2. 산과 염기 용액을 다룰 때는 피부에 닿지 않도록 한다. 3. 용액을 넣은 기구(비커)에는 반드시 용액을 알 수 있도록 라벨지를 붙인다. 5~6학년 지도용 055

56 Ⅱ. 지도의 실제 _ 1. 탐구실험 지도 탐구 과정 1. 산성용액과 염기성용액 준비하기 8개의 비커를 준비하고 4개의 비커에는 묽은 염산, 또 다 른 4개의 비커에는 묽은 수산화나트륨용액을 1/4쯤 넣고 라벨링한다. 2. 산성용액과 염기성용액에 여러 물질 넣고 관찰하기 묽은 염산과 묽은 수산화나트륨용액에 대리석(탄산칼슘), 달걀 껍데기, 두부, 삶은 달걀흰자를 각각 넣고 일어나는 현 상을 관찰한다. 산성용액이나 염기성용액에서 반응이 일어나게 되면 용 액의 색깔이 변화, 기체 발생, 침전이 발생, 온도 변화 등 이 일어난다. 산성, 염기성용액에 달걀껍질을 넣고 변화를 관찰한다. 산성, 염기성용액에 두부 조각을 넣고 변화를 관찰한다. 056 초등학교 과학과 탐구학습 지도를 위한 교사용 길라잡이

57 3. 변화가 일어난 용액의 특징 정리하기 묽은 염산과 반응하는 물질 대리석(탄산칼슘), 달걀 껍데기는 기체가 발생하면서 녹 는다. 묽은 수산화나트륨용액과 반응하는 물질 두부와 삶은 달걀흰자가 반응하면서 녹아 뿌옇게 흐려진 다. 산성용액은 염기성 물질과 반응하고, 염기성용액은 산성 물질이나 단백질과 반응한다. 대리석과 달걀 껍데기에는 탄산칼슘성분인 염기성 물질 을 포함하고 있고, 두부와 삶은 달걀흰자에는 단백질 성 분이 들어있다. 탐구 결과 정리 1. 산성용액(묽은 염산)과 염기성용액(묽은 수산화나트륨용액)에 반응하는 물질은 각각 다르다. 2. 산성용액은 대리석, 달걀 껍데기와 같은 염기성 성분이 있는 물질과 반응하여 기체를 발생시킨다(대리석, 달걀 껍데기가 녹는다.). 3. 염기성용액은 손으로 만지면 미끈하고 단백질과 지방을 녹이는 성질이 있다. 4. 유리창에 묻은 단백질, 지방과 같은 물질을 잘 제거하기 위해서 사용하는 유리세정제는 염기성용액이 효 과적이다. 참고 자료 산과 염기의 정의 1. 아레니우스의 정의 1884년, 스웨덴의 화학자 스반테 아레니우스는 물에 녹였을 때, 수소이온[H + ]을 내놓는 물질을 산 (acid), 수산화이온[OH - ]를 내놓는 물질을 염기(base)로 정의했다. 2. 브뢴스테드-로우리의 정의 1923년 덴마크의 화학자 요하네스 니콜라우스 브뢴스테드와 영국의 화학자 토머스 마틴 로우리가 독 자적으로 발표한 이론으로, 이 이론에 의하면 다른 화합물에 양성자[H + ]를 주는 화합물은 산이며, 양성 자를 받는 화합물은 염기이다. 양성자는 단위 양전하를 띤 핵 입자로 수소원자의 핵을 구성하기 때문에 H + 로 나타낸다. 5~6학년 지도용 057

58 Ⅱ. 지도의 실제 _ 1. 탐구실험 지도 브뢴스테드-로우리의 산-염기는 상대적 개념이므로 어떤 물질은 염기가 있어야 산으로서 작용하며, 마찬가지로 산이 있어야 염기로 작용할 수 있다. 또한 산성 물질은 양성자를 잃어 산의 짝염기인 염기 를 만들고, 염기성 물질이 양성자를 얻으면 염기의 짝산인 산을 만든다. 3. 루이스의 정의 길버트 뉴턴 루이스는 산을 고립 전자쌍을 받는 화학종이라고 정의하였다.(수소이온은 전자쌍 받개 로 작용한다.) 이 정의는 수소이온이 들어있지 않은 다른 반응에서도 쓰일 수 있다. 참고로 루이스의 정 의는 매우 포괄적인 정의라고 할 수 있지만, 모든 산, 염기 이론을 설명할 수 있는 것으로 오해할 수 있 다. 브뢴스테드-로우리 정의로 설명할 수 있었던 산 물질이 루이스 정의에서는 염기로 작용할 수 있다. 따라서 브뢴스테드-로우리 정의에 의한 산, 염기가 모두 루이스 산이나 루이스 염기가 될 수 있는 것은 아니다. 대표적인 예로 물은 브뢴스테드-로우리의 정의에 의해 산, 염기로 모두 작용할 수 있지만 루이 스의 정의에 의한다면 물 자체는 루이스 염기로만 작용할 수 있다. 루이스 산 : 삼플루오르화 붕소 등 루이스 염기 : 물 등 아레니우스 (Arrhenius) 브뢴스테드-로우리 (Brønsted Lowry) 루이스 (Lewis) 산(Acid) 수용액에서 H + 내놓는 물질 H + 내놓는(주는) 물질 비공유전자쌍을 받는 물질 염기(Base) 수용액에서 OH - 내놓는 물질 H + 받는(얻는) 물질 비공유전자쌍을 주는 물질 산과 염기의 성질 산(Acid) 염기(Base) 맛 신맛이 있다. 쓴 맛이 있다. 리트머스 푸른색 리트머스를 붉게 변화시킨다. 붉은색 리트머스를 푸르게 변화시킨다. 전기전도성 수용액에서 전기의 양도체이다. 수용액에서 전기의 양도체이다. 중화 염기와 반응하여 염을 만든다. 산과 반응하여 염을 만든다. 금속과의 반응 이온화 경향이 큰 금속과 반응하여 수소기체를 발생한다. 양쪽성원소와 반응하여 수소기체를 발생한다. 참고 사이트 네이버: 사이언스올: 초등학교 과학과 탐구학습 지도를 위한 교사용 길라잡이

59 물체의 빠르기와 시간 5학년 2학기 물질과 에너지- 물체의 빠르기 지도 목표 물체의 빠르기를 비교할 수 있는 방법들을 설명할 수 있게 한다. 물체가 일정한 거리를 가는 데 걸린 시간으로 물체의 빠르기를 설명할 수 있게 한다. 탐구 개요 여러 명의 학생들이 50m 달리기 경기에서 학생들의 빠르기는 결승선에 먼저 도착한 순서로 비교할 수 있다. 만약 학생들이 한 명씩 일정한 거리인 50m 달리기를 한다면 학생들의 빠르기는 어떻게 비교할 수 있을까? 라는 상황을 문제로 제시하여 물체의 빠르기를 알아보는 방법에 대한 탐구 학습을 유도하여야 한 다. 이는 일정한 거리를 이동하는 데 걸린 시간으로 물체의 빠르기를 비교하는 방법을 학습하는데 그 목적 이 있다. 탐구 준비물 주의 사항 선 긋는 기구, 호루라기, 줄자, 초시계 1. 시간 측정을 위한 초시계 이용법을 학생들에게 미리 지도한다. 2. 사전에 준비 운동 및 안전 지도를 실시하여 안전사고를 예방한다. 5~6학년 지도용 059

60 Ⅱ. 지도의 실제 _ 1. 탐구실험 지도 탐구 과정 1. 운동장에 50m 트랙을 그린다. 기록, 시간 측정, 달리는 사람 등의 역할을 모둠에서 돌아가면서 할 수 있도록 지도한다. 2. 모둠원에서 한 사람씩 50m 트랙을 달려 보도록 한다 m 트랙을 달리는 데 걸린 시간을 측정하고 기록한다. 일정한 거리 이 름 걸린 시간(초) 빠르기 순위 50 m 시간을 초시계로 측정할 때, 소수 첫째자리까지 측정하도록 한다. 4. 우리 모둠에서 가장 빠른 사람을 찾고, 가장 빠르다고 생각한 이유를 설명해 보자. 쇼트트랙 경기 그림 자동차 경주 그림 육상 경기에서 100m 트랙을 여러 명이 동시에 달릴 때, 가장 빠른 사람을 어떻게 알아내는지에 대해 생각해 보도록 유도한다. 일정한 거리를 달리기를 할 때 빨리 도착하였다는 것은 시간이 적게 걸린 것으로 빠르기가 빠르다는 것과 연관시켜 빠르기와 시간이 서로 반비례한다는 설명을 학생들에게 아주 쉽게 설명해 주어야 한다. 5. 일상생활에서 일정한 거리를 이동하는 데 걸린 시간으로 물체의 빠르기를 비교하는 예를 찾아보자. 060 초등학교 과학과 탐구학습 지도를 위한 교사용 길라잡이

61 탐구 결과 정리 1. 50m 달리기에서 가장 빠른 사람은 가장 짧은 시간이 걸린 사람이다. 2. 일정한 거리를 움직이는 데 걸린 시간이 짧을수록 빠르다고 할 수 있다. 3. 일정한 거리를 이동하는 데 걸린 시간으로 물체의 빠르기를 비교하는 예는 100m 달리기, 400m 수영, 마 라톤, 자동차 경주 등이 있다. 참고 자료 거리-시간 Graph 등속직선운동에서는 이동 거리가 시간에 비례하여 증가한다. 따라서 그래프는 원점을 지나는 직선이 된 다(아래 왼쪽 그래프). 이때 직선의 기울기(거리/시간)는 속력이 되어 기울기가 큰 것이 속력이 크다. 기차 의 시간에 따른 이동 거리(직선의 기울기)가 승용차의 시간에 따른 이동 거리보다 커서 더 빠르다고 할 수 있다(오른쪽 그래프). 거리 기울기 = 속력 이 동 거 리 (m) 120 기차 60 승용차 시간(s) 등속도 운동 그래프 속도가 다를 때의 그래프 운동을 그래프로 나타내기 다음은 시간별 어떤 물체의 이동 거리를 나타낸 것이다. 표를 보고, 물체의 운동을 그래프로 나타내어 보자. 시간(초) 0~2 2~4 4~6 6~8 이동 거리(m) ~6학년 지도용 061

62 Ⅱ. 지도의 실제 _ 1. 탐구실험 지도 1. 그래프의 가로축과 세로축에 나타낼 양을 정한다. 가로축 에는 시간을, 세로축에는 거리를 나타낸다. 2. 가로축과 세로축의 단위를 정한다. 물체의 운동을 그래 프로 그리려면 가로축의 단위는 초, 세로축의 단위는 m 가 적당하다. 3. 적당하게 눈금을 나눈다. 4. 시간별 이동 거리를 점으로 나타내고, 그 점을 서로 잇 는다. 062 초등학교 과학과 탐구학습 지도를 위한 교사용 길라잡이

63 참고 문헌 및 사이트 과학 5-2 초등학교 교사용 지도서, 교육부, 2013년 Daum 이미지 검색 사이언스올 scienceall.com 5~6학년 지도용 063

64 Ⅱ. 지도의 실제 _ 1. 탐구실험 지도 기상청에서 하는 일 5학년 2학기 생명과 지구 - 날씨와 우리 생활 지도 목표 우리 고장에 있는 기상청에서 하는 일에 대하여 알 수 있게 한다. 기상청에 대한 보다 자세한 자료를 통하여 기상관측 과정을 이해하게 하고, 진로학습의 기회를 제공받 을 수 있게 한다. 우리 고장의 과학 자원 제주지방기상청 홈페이지 1. 제주지방기상청에서 하는 일 관측업무 : 지상기상관측, 자동기상관측, 고층기상관측, 레이더기상관측, 지진관측, 자외선관측, 황사관측, 산성비관측, 안개관측 등 예보업무 : 기상예보(단기, 중기, 장기예보), 기상특보(주의보, 경보) 기후변화감시 기상 고객서비스 정보통신업무 국제협력 2. 자료수집방법 대기의 상태를 알기 위한 관측: 라디오존데, 기상레이더, 기상위성, 기상관측선박, 기상지상관측소 등 064 초등학교 과학과 탐구학습 지도를 위한 교사용 길라잡이

65 관측소 : 정해진 시각에 기압, 기온, 습도, 풍향, 풍속, 강수량, 구름의 양 등을 관측하여 기상청으로 자 료를 보냄 기상분석컴퓨터 : 각종 자료 분석 3. 일기예보 과정 기상관측 일기자료 수집 일기자료 처리 일기도 작성 일기예보 일기 예보를 TV, 방송국(TV, 라디오), 신문사, 인터넷 등에 전달 여러 가지 관측 기구 1. 소형증발계 원통형 용기에 20mm의 물을 채우고 관측기간 동안 물의 양적변화를 강수저울로 측정(크기: 구경20cm, 깊이10cm) 2. 대형증발계 원통형 용기에 20mm의 물을 채우고 관측기간 동안 수위 측정기로 수면 변화를 측정(크기: 구경 120cm, 높이 25cm) 3. 우량계 강수량을 측정하는 용기로 20cm 구경을 사용하며 눈, 싸 락난, 우박 등도 측정(지면에서 20cm 높이에 설치) 5~6학년 지도용 065

66 Ⅱ. 지도의 실제 _ 1. 탐구실험 지도 4. 전도형 우랑계 시소의 원리를 이용하여 강수량을 자동으로 측정하는 우 랑계(설치: 평형계를 사용하여 정확한 수평을 유지) 5. 백엽상 태양이나 대지의 복사 또는 비나 눈의 직접적인 영향을 받 지 않고 통풍이 잘 되도록 설계된 지붕이 달린 작은 나무상 자로 주로 기온과 습도를 측정 6. ASOS(종합기상관측장비) 자동으로 관측된 기상요소를 전용회선을 통하여 컴퓨터가 매분 자료를 수집, 처리하여 실시간 표출 7. 곡관지중온도계 지표면에서 30cm 이하의 비교적 얕은 지중온도를 측정 8. 철관지중온도계 지표면에서 0.5m 이상의 비교적 깊은 지중온도를 측정 066 초등학교 과학과 탐구학습 지도를 위한 교사용 길라잡이

67 참고 자료 기상청에서 하는 일 1. 관측 업무 : 지상 기상 관측을 비롯하여 고층 해양 항공 레이더 지진 등 10개의 분류별 기상 관측 을 수행한다. 2. 정보 통신 업무 : 전국 관측소 간의 인터넷 연결, 슈퍼컴퓨터 운용, 기상청 종합 통신 유선망 등을 운영 한다. 3. 예보 업무 : 단기 중기 장기 예보 등 일기 예보와 주의보, 경보 등 기상 특보를 발령한다. 4. 기후 감시 업무 : 기후 자료를 데이터베이스화하고 이상 기후를 감시한다. 5. 응용 기상 업무 : 항공이나 각종 산업현장에서 활용할 수 있도록 기상 정보를 가공하여 제공한다. 6. 국제 협력 : 세계 기상 기구 및 국가 간의 협력 업무를 담당한다. 7. 기상 연구 : 기상 연구소를 설립하여 대기, 해양, 지진 등의 기상 관련 연구를 수행한다. 8. 기상 서비스 : 기상 증명서, 기상 감정서 등을 발행하고 기상 관측 기기를 점검한다. 9. 기상 교육 훈련 : 기상청 직원, 교사 등을 대상으로 기상에 관한 교육을 실시한다. 기상 관측사 기상 관측사는 기상 관측 기계를 이용하거나 직접 날씨를 관찰하여 기상에 대한 자료를 수집해 홍수, 가 뭄, 태풍 등 앞으로 어떤 기상 변화가 발생할지를 예측하는 직업이다. 이들은 보다 정확한 일기 예보를 하 기 위해 습도, 온도, 기압, 기류의 방향 등 기구 대기의 특성 등을 관찰하고 이러한 것들에 영향을 미치는 요인에는 무엇이 있는지 연구한다. 기상 관측사가 되기 위해서는 날씨에 관심이 있고 세심한 관찰력이 요구된다. 대학에서 천문학이나 기상 학, 대기학 등을 전공해야 하는데, 기상청이나 일부 기상 연구소 등에서 대학원 졸업 이상자로 자격을 제한 하는 경우도 있기 때문에 관련 대학원에 진학하는 것이 유리하다. 기상 관측사는 대부분 기상청, 기상 연구소, 국립 천문대 등의 정부 기관에서 일하는 만큼 이들이 근무할 수 있는 곳이 한정되어 있다. 따라서 일자리는 많이 증가하지는 않을 것으로 보이며, 취업 경쟁은 치열한 것으로 보인다. 그러나 기상 예보는 항공, 항해, 농업, 어업 등 여러 분야에 중요하게 활용되고 있으며, 갑작 스러운 폭설, 폭우, 한여름의 우박 등 수많은 기상 이변이 많이 일어나고 있는 요즈음 기상 관측의 역할이 점점 중요해지고 있다. 날씨 관련 속담 1. 개미가 줄을 지어서 지나가면 비가 온다. 여름날 강한 일사가 있을 때 개미는 활동을 하지 않고 다소 구름 낀 날에 땅 위로 나오기 때문에 이와 같 은 말을 한다. 그렇지만 개미의 행렬이 닷새 후의 비를 암시한다는 말은 근거가 없다. 5~6학년 지도용 067

68 Ⅱ. 지도의 실제 _ 1. 탐구실험 지도 2. 청개구리가 울면 비가 온다. 청개구리와 비의 관계는 동화에서도 나오고 어머니로부터 자주 들어오던 얘기이다. 청개구리가 울면 비가 온다. 는 내용에 대해 일본에서 조사한 바에 의하면 5~12월 사이에 청개구리가 울어서 비가 오는 확률이 23~66%라고 한다. 그러니까 이 속담은 그렇게 신빙성이 있다고 볼 수 없다. 3. 제비가 땅 가까이 날면 비가 온다. 제비가 일기를 예감하는 것은 아니다. 다만 모기 같은 곤충이 습기가 많으면 비가 올 것을 ㅈ예감하고 땅바닥 가까이 내려와서 비에 젖지 않기 위해 숨을 장소를 찾아 돌아다니므로, 제비는 이것을 알고 먹이 를 구하기 위해 땅 가까이 날아다닌다. 4. 장구벌레가 물 위로 뜨면 비가 온다. 이것은 동물이나 곤충의 생태와 날씨의 관계를 말하는 것이다. 장구벌레는 모기의 유충으로 가끔 수면 으로 올라와서 몸 끝 가까운 곳에 있는 1개의 관을 물 위로 내러 놓고 숨을 쉰다. 그런데 장구벌레는 물 속에서 생활을 해도 물고기가 아니기 때문에 산소 호흡을 하기 위해서 자주 수면 가까이 떠오르는 것으 로서 날씨와는 전혀 관계가 없다. 5. 고양이가 소동을 부리면 큰 비가 온다. 동물은 일반적으로 기상 변화에 민감하여 본능적으로 기상 이변을 예지해서 호들갑을 떨거나 미리 안 전하고 높은 곳으로 집을 옮기기도 한다. 사람도 어린 아기들이 보통 때보다 호들갑스러운 짓을 많이 할 때 비가 오겠다고 한다. 인체는 수증기의 막으로 둘러쳐 있어 교감 신경 계통에 대한 기상의 작용을 조정 하고 있으나 저기압이 접근하면 습도가 높아지고 기온이 상승하여 기압은 하강하게 되며 피부에서 혈관 이 확장하게 된다. 그래서 피가 모이게 되며 피부에서 수분 증발이 억제되어 기분이 나빠지고 잘 다투며, 어린 아기들은 투정을 부리게 된다. 6. 아침에 거미줄에 이슬이 맺히면 그 날은 맑다. 거미는 낮보다 저녁 때 특히 습도가 약간 높을 때 거미줄을 잘 친다. 습도가 다소 높고 날씨가 높은 날은 야간 복사로 인해 이슬이 맺히기 쉽다. 거미줄의 물방울과 날씨와의 관계를 조사해 보면 맑은 날 56%, 구름 낀 날 28%, 비 오는 날 16%로서 날씨가 맑을 확률이 높다. 그러나 아침에 거미줄을 치면 날씨 가 좋다는 말을 반드시 믿을 수는 없다. 7. 참새가 아침 일찍 지저귀면 날씨가 좋다. 도시에서는 아침에 참새가 지저귀는 소리를 듣기 힘들겠지만 참새가 많이 날아드는 곳이라면 해당되는 속담이다. 참새는 별로 잠이 없어 일찍부터 일어나서 지저귄다. 이것은 날씨가 좋아서 아침부터 활동하 기 좋다는 증거가 된다. 068 초등학교 과학과 탐구학습 지도를 위한 교사용 길라잡이

69 8. 올빼미가 울면 맑다. 올빼미는 낮에 숲에 숨어 있다가 밤에는 나와서 들쥐나 곤충을 잡아먹는다. 날씨가 좋은 날 밤에는 활 발히 활동하기 때문에 우는 소리가 힘차고 좋아서 우리 귀에 잘 들린다. 올빼미가 우는 날은 날씨가 좋을 가능성이 높다. 참고 사이트 에듀넷 edunet4u.net 제주지방기상청 web.kma.go.kr 5~6학년 지도용 069

70 Ⅱ. 지도의 실제 _ 1. 탐구실험 지도 날씨 정보 알아보기 5학년 2학기 생명과 지구 - 날씨와 우리 생활 지도 목표 날씨 정보를 보고 날씨에 대해 설명할 수 있게 한다. 여러 날의 날씨 정보를 모아 날씨의 변화에 대해 설명할 수 있게 한다. 탐구 개요 스마트폰이나 스마트패드의 날씨 관련 어플리케이션과 위젯 기능을 이용하여 날씨 정보를 모아보고, 날 씨 변화에 대해 알아보는 활동이다. 탐구 준비물 스마트폰, 구글 플레이 날씨 어플리케이션, 날씨 위젯 주의 사항 1. 인터넷 기상청 사이트( 이용한 일기 예보를 TV화면을 통해 확인해도 되고 전화(131)를 통한 일기 예보를 들려주어도 된다. 2. 어린이 신문의 날씨 정보를 이용할 수도 있다. 이때에는 일간 신문과는 다소 다르므로 날씨 정보를 미리 확인해야 한다. 3. 날씨 정보를 알려주는 다양한 어플리케이션을 사용할 수 있다. 070 초등학교 과학과 탐구학습 지도를 위한 교사용 길라잡이

71 탐구 과정 1. 날씨를 미리 알아보는 방법 찾기 날씨를 미리 알아보는 방법에는 어떤 것들이 있는지 이야기하기 2. 스마트폰 어플리케이션과 위젯을 이용하여 날씨 정보 살펴보기(1) 스마트폰 구글 플레이 어플리케이션을 실행한다. 구글 플레이에서 미스터 날씨 어플리케이션을 검색 하여 스마트폰에 설치한다. 3. 스마트폰 어플리케이션과 위젯을 이용하여 날씨 정보 살펴보기(2) 미스터 날씨 어플리케이션을 실행하여 지역을 추가 하여 내가 살고 있는 지역으로 설정한다. 어플리케이션에 있는 현재 날씨, 시간별 보기, CCTV 보기 탭을 클릭하여 각각의 정보를 확인한다. 미스터 날씨 어플리케이션은 예시 자료이므로 날 씨와 관한 다양한 어플리케이션을 찾아 활용할 수 있도록 한다. 4. 날씨 정보 모으기 여러 날의 날씨 정보를 모아 분석해 본다. 내가 살고 있는 지역의 날씨와 비슷한 지역을 찾아 본다. 내가 살고 있는 지역의 날씨와 다른 지역을 찾아본 다. 5~6학년 지도용 071

72 Ⅱ. 지도의 실제 _ 1. 탐구실험 지도 탐구 결과 정리 1. 스마트폰 미스터 날씨 등의 어플리케이션에는 현재 날씨, 주간 날씨, 시간대별 날씨 그리고 GPS가 잡히 는 지역의 CCTV로 내가 살고 있는 지역의 날씨를 확인할 수 있다. 2. 스마트폰 미스터 날씨 등의 어플리케이션을 이용해 내가 살고 있는 지역의 날씨와 다른 지역의 날씨를 비교할 수 있다. 참고 자료 하늘 상태 표현 1. 맑은 후 구름 많아짐 : 구름의 양이 0~2할에서 6~8할로 변함 2. 맑은 후 흐려짐 : 구름의 양이 0~2할에서 9~10할로 변함 3. 차차 흐려짐 : 구름의 양이 3~8할에서 9~10할로 변함 4. 차차 맑아짐 : 구름의 양이 3~8할에서 0~2할로 변함 5. 흐린 후 맑아짐 : 구름의 양이 9~10할에서 0~2할로 변함 6. 흐린 후 갬 : 구름의 양이 9~10할에서 3~8할로 변함 숫자부호 0 1 2, , 기호 운량 구름 없음 10% 이하 20~ 30% 40% 50% 60% 70~ 80% 90% 100% 운량의 숫자 부호와 기호 바람(풍속) 강도 표현 1. 바람이 매우 약하게 불다: 풍속이 1m/s 이하, 최대 순간 풍속 2m/s 이하 2. 바람이 약하게 불다: 풍속이 2~4m/s 이하, 최대 순간 풍속 3~7m/s 3. 바람이 다소 불다: 풍속이 5~8m/s 이하, 최대 순간 풍속 8~12m/s 4. 바람이 다소 강하게 불다: 풍속이 9~12m/s 이하, 최대 순간 풍속 13~18m/s 5. 바람이 강하게 불다: 풍속이 13~17m/s 이하, 최대 순간 풍속 19~25m/s 6. 바람이 매우 강하게 불다: 풍속이 18m/s 이상, 최대 순간 풍속 26m/s 이상 기호 풍속 m/s 고요함 풍속 표현 북서풍 12m/s 072 초등학교 과학과 탐구학습 지도를 위한 교사용 길라잡이

73 시간 표현 1. 이른 새벽 : 자정부터 일출 3시간 전 2. 새벽 : 일출 2시간 전~일출 3. 아침 : 일출 1시간 전~일출 2시간 후 4. 오전 : 일출 후~정오 5. 낮 : 일출 2시간 후~일몰 2시간 전 6. 오후 : 정오~일몰 전 7. 오후 늦게 : 일몰 2시간 전~일몰 1시간 후 8. 저녁 : 일몰~일몰 2시간 후 9. 밤 : 일몰 1시간 후~일출 1시간 전 10. 밤늦게 : 자정 1시간 전~일출 2시간 전 참고 사이트 사이언스올 scienceall.com 5~6학년 지도용 073

74 Ⅱ. 지도의 실제 _ 1. 탐구실험 지도 천연지시약을 이용한 산과 염기 구분 5학년 2학기 산과 염기 - 지시약과 산도 지도 목표 우리 주변에서 천연 지시약을 만들 수 있는 식물을 조사하고 발표할 수 있게 한다. 자주색(붉은) 양배추를 이용하여 천연 지시약을 만들 수 있게 한다. 자주색 양배추 지시약을 이용하여 용액의 색깔 변화와 산성도를 측정할 수 있게 한다. 탐구 개요 지시약은 산과 염기를 구분할 수 있다. 우리 주변에서 재배하고 있는 자주색(붉은) 양배추는 천연 지시약 으로 이용 가능한 식물이다. 자주색 양배추를 이용하여 지시약을 만들어 보고, 만든 지시약을 이용하여 용 액의 색깔 변화와 산도를 알아보고, 자주색 양배추와 같이 우리 주변에서 지시약으로 사용할 수 있는 식물 을 알아보는 실험이다. 탐구 준비물 자주색 양배추, 칼 또는 가위, 믹서기, 알코올램프, 체, 비커, 스포이트, 여러 가지 용액 주의 사항 1. 양배추를 자를 때 2~3cm 정도로 잘게 자른다. 2. 믹서기에 충분한 물을 넣고 뚜껑을 덮은 후 작동시킨다. 3. 알코올램프를 사용할 때 화상에 주의하고, 기구를 다룰 때는 안전하게 취급한다. 074 초등학교 과학과 탐구학습 지도를 위한 교사용 길라잡이

75 탐구 과정 1. 자주색 양배추로 지시약 만들기 자주색 양배추를 2~3cm 정도로 칼이나 가위를 이용하여 잘게 자른다. 잘게 자른 양배추를 믹서기에 넣는다. 믹서기를 이용하지 않고 알코올램프를 이용하여 가열하 여 추출해도 된다. 양배추가 잠기도록 물을 충분히 넣는다. 양배추를 믹서기로 갈고 우려낸다. 체를 이용하여 여과하고 시약병에 보관한다. 5~6학년 지도용 075

76 Ⅱ. 지도의 실제 _ 1. 탐구실험 지도 물을 부어 실험에 맞는 지시약의 양을 만들어 낸다. 각 용액에 실험할 만큼의 지시약을 작은 비커에 부어 놓 는다. 2. 자주색 양배추 지시약을 이용한 산과 염기 구분 용액(사이다, 세제용액, 비눗물, 식초, 묽은 염산, 묽은 수산 화나트륨 용액 등)을 준비한다. 각 용액에 자주색 양배추 지시약을 1~2방울 떨어뜨린다. 자주색 양배추 지시약을 이용하여 여러 가지 용액의 색깔 변화를 관찰한다. 용액의 색깔의 변화에 따라 산과 염기를 구분한다. 산성용액 : 붉은 색, 염기성용액 : 푸른색 대체로 먹을 수 것은 산성이다. 지시약의 색깔 변화를 구분하기 어려운 불투명한 용액 (우유 등)에는 지시약을 사용하는 것이 적합하지 않다. 탐구 결과 정리 1. 자주색(붉은) 양배추로 천연 지시약을 만들 수 있다. 2. 천연 지시약을 이용하여 일상생활에서 사용하는 용액을 산성용액과 염기성용액으로 구분할 수 있다. 3. 자주색 양배추로 만든 천연 지시약은 산성이 강할수록 노란색에서 붉은색으로, 염기성용액이 강할수록 에서는 연두색에서 푸른색으로 변한다. 4. 우리 주변에서 지시약으로 사용할 수 있는 식물들을 찾아 볼 수 있다. 076 초등학교 과학과 탐구학습 지도를 위한 교사용 길라잡이

77 참고 자료 생활 속의 천연 지시약 붉은 양배추, 검은 콩, 나팔꽃, 당근, 포도, 장미꽃, 도라지꽃 등에서 우러나오는 즙을 이용하여 산성용액 과 염기성용액을 구분할 수 있는 식물들을 일컫는다. 지시약과 ph 지시약은 화학반응에서 일정한 상태를 판별하는 데 사용되는 시약이다. 또한 크게 지시약의 종류에는 산 염기 지시약과 산화환원 지시약과 금속 지시약, 흡착지시약이 있다. 주로 우리가 쓰는 산염기 지시약에는 리트머스 용액, 페놀프탈레인용액, 자주색 양배추즙 지시약, 만능 지시약, BTB 용액 등이 있다. 산화환원 지시약에는 메틸렌블루가 있다. 금속 지시약에는 무렉시드, 엘리오크롬블렉 등이 있다. 흡착지시약에는 디 클로로플루오레세인 디브로모플루오레세인 등이 있다. 지시약의 작용은 아래와 같다. 우선 지시약이 물에 녹으면, HIn H + + In - 와 같이 이온상태가 되는데, 산성 상태일 때는 용액 속에 수 소이온(H + )반대 반응이 일어나서 HIn 색이 나타난다. 반대로 염기성 상태에서는 용액 속에 수산화이온(OH - )이 많이 존재하기 때문에 수소이온(H + )으로 거의 다 이온화되어서 In - 이온의 색이 나타난다. HIn H + + In - (염기성 상태), H + + OH - H 2 O ph의 정의는 물의 산성이나 알칼리성의 정도를 나타내는 수치로서 수소이온 농도의 지수이고 수소이온 농도를 표시하는 데 사용하는 수치. 수소이온 지수라고도 한다. 역사적으로는 용액 1리터 안에 포함되는 수 소이온 몰질량(몰)의 역수의 상용대수로 정의되었다. 1 ph= =-log[h + ] log[h + ] 참고 사이트 네이버 naver.com 다음 daum.net 5~6학년 지도용 077

78 Ⅱ. 지도의 실제 _ 1. 탐구실험 지도 이산화탄소 감지 장치 만들기 6학년 1학기 물질과 에너지 - 여러 가지 기체 지도 목표 이산화탄소 감지 장치를 만드는 방법을 설명할 수 있게 한다. 이산화탄소 감지 장치의 원리를 설명할 수 있게 한다. 탐구 개요 냄새를 구분하고 화학적 성분을 분석해내는 전자장치인 전자코(e-nose)의 특징을 이용한 이산화탄소의 감지 장치를 직접 만들어 보아, 이산화탄소의 성질을 스스로 알 수 있게 하는데 목적을 둔 실험이다. 이는 석회수를 이용한 실험과 페놀프탈레인 및 수산화나트륨용액을 이용한 실험으로 나뉘고, 이산화탄소 발생 실험과 병행하여 실시하여도 좋다. 이에 대한 자세한 원리는 [참고 사이트]를 활용한다. 탐구 준비물 비커, 거름종이, 헤어드라이어, 비커, 핀셋, 물, 페놀프탈레인용액, 산소계 표백제, 석회수, 빨대, 보안경, 분무기, 핀, 수수깡 주의 사항 1. 수산화나트륨 용액을 대신하여 안전상 표백제를 사용한다. 2. 표백제 용액과 페놀프탈레인은 서로 반응하여 분홍색을 띠지만 표백제 안에 있는 수산화나트륨 자체가 공기 중의 수분과 이산화탄소를 흡수하기 때문에 빠른 시간에 실험을 할 수 있게 하고, 분무기를 사용하 여 간단히 젖히고, 이를 헤어드라이어로 말릴 수 있게 한다. 078 초등학교 과학과 탐구학습 지도를 위한 교사용 길라잡이

79 탐구 과정 1. 이산화탄소 감지기 만들기 비커에 석회수를 넣고 빨대로 불어서 그 변화를 관찰한다. 석회수와 이산화탄소가 반응하여 탄산칼슘이 물에 침전 되어 녹지 않기 때문에 석회수가 흐려지게 된다. Ca(OH) 2 + CO 2 CaCO 3 + H 2 O 석회수를 이산화탄소가 든 집기병에 담고 흔들 수도 있다. 2. 나만의 이산화탄소 감지 장치 만들기 페놀프탈레인을 거름종이 위에 떨어뜨려 거름종이가 모두 젖도록 한다. 페놀프탈레인의 성질을 산과 염기와 관련시켜서 미리 설 명하고 그 성질을 이용할 것이라고 먼저 설명한다. 그리고 수산화나트륨의 성질 중 수분 및 이산화탄소를 흡 수하는 성질을 이용할 것이라는 말을 해준다. 이를 수업시간 전에 미리 말려서 둔다. 페놀프탈레인을 적혔다가 말린 거름종이를 이용하여 여러 가지 모양을 만들 수 있게 한다. 5~6학년 지도용 079

80 Ⅱ. 지도의 실제 _ 1. 탐구실험 지도 수수깡에 핀으로 연결한 뒤 바람개비를 만든다. 분홍색으로 변하는지를 확인한 후 실험한다. 살며시 젖을 정도로 분무기로 뿌린다. 그냥 오랜 시간을 두고 놔둘 경 우 색이 점점 무색으로 변하기 때문에 상황을 지켜보면 서 빠르게 진행한다. 하지만 젖은 거름종이를 다시 말리는 것도 힘이 들고 흐 물흐물 해져 버리는 단점이 있다. 감지기에 묽은 표백제 용액이 든 분무기로 페놀프탈레인 용액을 살며시 뿌려준다. 그 다음 입으로 불거나 바람개비로 바람을 일으켜서 색깔 변화를 관찰한다. 3. 새로운 장치 만들기 페놀프탈레인을 적신 후 말린 거름종이에 표백제용액이 든 분무기를 살며시 뿌리면 분홍색으로 변하게 된다. 이 분홍색 부분을 빨대로 불어보면서 변화를 이야기 하여 보기 그냥 입으로 불 경우는 확인이 가능하지가 않으며 반드시 빨대를 사용하여 압력을 강하게 하는 것이 좋다. 드라이아이스가 있는 경우 드라이아이스를 넣은 집기병에 분홍색의 페놀프탈레인 용액과 표백제의 반응한 거름종이 를 집기병 위에 올려놓고 색깔을 살핀다. 이 실험을 맨 먼저 보여주고 이러한 거름종이가 이산화탄 소를 만날 때 다시 색깔이 투명하게 변한다는 사실을 먼 저 알게 하여도 좋다. 080 초등학교 과학과 탐구학습 지도를 위한 교사용 길라잡이

81 탐구 결과 정리 1. 석회수에 빨대를 통해 입김을 불어 넣으면 석회수가 뿌옇게 흐려진다. 2. 붉게 물들었던 감지기는 날숨에 들어있는 이산화탄소를 흡수하여 탄산나트륨(Na2CO3)으로 변하게 된 다. 그럼 염기성의 성질을 잃어버려 이산화탄소가 있을 시 페놀프탈레인용액의 원래색인 무색으로 변하 게 된다. 3. 이를 통하여 날 숨에 이산화탄소가 있음을 알게 되는 것이다. 4. 더불어 이산화탄소가 든 시험관을 수산화나트륨과 페놀프탈레인용액이 반응한 분홍색 용액이 있는 비 커에 거꾸로 세우면 순식간에 분홍색 용액이 시험관을 따라 올라간다. 이는 공기 중에 있는 이산화탄소 를 흡수하는 수산화나트륨의 성질을 이용한 것인데 이를 통해서라도 감지기를 만들 수도 있다. 참고 자료 전자코(Electronic nose, e-nose) 냄새를 구분하고 화학적 성분을 분석해내는 전자 장치. 전자 센서와 같은 화학 검출기와 신경 회로망과 같은 패턴 인식 기능을 가진 장치로, 사람의 코가 냄새를 맡고 뇌에 전달하듯이 전자 센서로 감지해서 프 로그램으로 처리한다. 초창기에는 음식 음료 분야에서 품질 관리 응용에 사용되었으나 의료 검진용, 오염 물질 및 가스 누출 검색용으로도 활용된다. 석회수 만드는 법 석회수는 수산화칼슘(Ca(OH) 2 )의 포화 수용액을 의미한다. 그러므로 석회수는 증류수(물)에 수산화칼슘 을 녹이면 쉽게 만들 수 있다. 500mL 또는 1L의 크기의 비커에 물을 정도 붓고, 수산화칼슘을 한 숟가락 넣는다. 유리막대로 20~30회 정도 잘 젓는다. 비커를 실험대에 놓고 수산화칼슘 가루 물질이 가라앉도록 기다린다. 비커 안의 액체를 거름장치로 거른다. 이때, 걸러진 액체가 바로 석회수이다. 염기의 성질 1. 염기 : 수용액에서 이온화되어 수산화 이온(OH - )을 내놓는 물질이다. 2. 염기의 공통적인 성질(공통성) : 염기성이라고 한다. 가. 맛 : 염기의 묽은 수용액은 쓴맛이 있다. 비눗물이나 식물을 태운 재, 탄산수소나트륨(소다)이 쓴맛 을 내는 것은 이들이 염기를 포함하고 있기 때문이다. 나. 촉감 : 단백질을 녹이는 성질이 있으므로 손으로 염기를 만지면 미끈미끈하다. 이것은 염기가 단백 5~6학년 지도용 081

82 Ⅱ. 지도의 실제 _ 1. 탐구실험 지도 질을 녹이는 성질이 있어 지문의 주름을 녹이기 때문이다. 따라서 염기를 맛보거나 만지는 것은 매 우 위험하다. 다. 전기 전도성 : 염기는 전해질로 수용액은 전류를 흐르게 한다. 염기는 수용액에서 이온화하여 수산화 이온(OH - )을 내놓으므로 산의 수용액과 마찬가지로 전류를 흐르게 한다. 라. 지시약의 색 : 염기의 종류에 관계없이 지시약에 의해 같은 색을 나타낸다. 1 리트머스 종이 : 붉은색 푸른색 2 메틸오렌지 용액 : 노란색 3 BTB 용액 : 푸른색 4 페놀프탈레인 용액 : 붉은색 참고 사이트 사이언스올 scienceall.com 과학블로그 blog.naver.com/kharry1010/ 초등학교 과학과 탐구학습 지도를 위한 교사용 길라잡이

83 스텔라리움으로 공부하는 태양 6학년 1학기 생명과 지구 - 계절의 변화 지도 목표 스텔라리움을 이용하여 계절에 따른 태양의 남중고도의 변화를 설명할 수 있게 한다. 스텔라리움을 이용하여 태양의 연주운동을 설명할 수 있게 한다. 탐구 개요 스텔라리움이라는 시뮬레이션 프로그램의 기초 사용법을 이해하고 스텔라리움을 이용하여 계절별 태양 의 변화를 이해하는 활동이다. 탐구 준비물 스텔라리움 주의 사항 1. 실제로는 태양이 움직이는 것이 아니라 지구가 움직이는 것임을 분명히 설명하여 오개념을 가지지 않도 록 한다. 2. 태양의 남중 고도는 매일 조금씩 달라지며, 측정 지역의 위도에 따라서도 달라진다. 학생들에게 제시되는 태양의 남중 고도가 계절을 나타내는 절대적인 수치가 될 수 없음을 인식시키도록 한다. 5~6학년 지도용 083

84 Ⅱ. 지도의 실제 _ 1. 탐구실험 지도 탐구 과정 1. 스텔라리움 다운받기 자신의 OS에 맞는 스텔라리움을 다운로드 받는다. 스텔라리움의 배경은 이미지로 되어 있어 파노라마로 촬 영한 사진만 있다면 우리 집이나 학교로 배경을 바꿀 수 있다. 2. 초기화면 구성 설정 관련 메뉴 바로 위치 설정, 시간 설정 등 프로그램 운 영과 관련된 세부사항을 설정할 수 있다. 뷰 화면 보기 옵션 설정 메뉴 바로 각종 보기관련 옵션을 켜고 끌 수 있다. 3. 관측 위치 정하기-위치창(F6) 가. 국가명으로 검색하기 1번에 KOREA 라고 친 후 한국 내 지역을 선택 기본값 사용을 선택하면 매번 사용할 때 마다 이 지역을 선택하게 된다. 나. 지도에서 찾기 원하는 지역을 지도에서 찾아 클릭하면 자동으로 관측지 점이 선택됨 다. 설정변경 및 확인 날짜/시간창(F5), 하늘 보기 설정창(F4), 검색창(F3), 설정창 (F2)을 이용하여 여러 설정을 변경하고 확인할 수 있다. 4. 태양에 따른 일주권 변화 관찰하기 남쪽 지평선이 중앙에 오도록 화면을 조정한다. 마우스 휠 버튼을 이용하여 동-남-서 방위가 다 보이도록 배율을 조절한다. 방위격자를 클릭하여 화면에 고도 방위각이 나타나도록 한다. 084 초등학교 과학과 탐구학습 지도를 위한 교사용 길라잡이

85 5. 각 계절 별로 태양의 위치 관측하기 스텔라리움에서 날짜를 춘분 3월 21일경으로 바꾼다. 시간 진행 버튼을 누른 후 시간 빠르기 증가 버튼을 적당 히 눌러 원하는 시간 빠르기로 태양의 움직임을 관측한다. 날짜를 하지, 추분, 동지로 바꾸면서 같은 과정으로 태양의 위치를 관측한다. 태양을 마우스로 클릭하면 태양의 정보가 좌측 상단에 나타난다. 6. 태양의 연주 운동 알아보기 관측시간을 오후 4시경으로 맞춘다. 남서쪽 하늘이 보이도록 마우스휠로 배율을 조정한다. 현재 설정 시간이 낮이기 때문에 대기(A) 설정 버튼을 눌 러 화면에 별이 나타나게 한다. 별자리와 별자리 이름이 보이게 설정한 후 태양 주변의 별 하나를 선택한다. 스페이스바를 눌러서 선택한 별이 중앙에 오도록 한다. 날짜 변경 버튼을 이용하여 날짜를 증가시키면 태양이 별 자리 사이를 서에서 동쪽 방향으로 이동하는 모습을 볼 수 있다. 탐구 결과 정리 스텔라리움의 기본적인 설정 방법을 알고 스텔라리움 시뮬레이션을 통하여 태양의 일주권 운동, 태양의 연주 운동 등 다양한 천문 현상을 학습할 수 있다. 5~6학년 지도용 085

86 Ⅱ. 지도의 실제 _ 1. 탐구실험 지도 참고 자료 계절 변화의 원인에 대한 오개념 선행 연구에 의하면 초, 중, 고, 대학생 및 교사에 이르기 까지 많은 사람이 계절 변화에 대한 오개념을 가지고 있는 것으로 밝혀졌다. 세계에서 가장 유명한 미국 하버드대학 졸업생 중 무작위로 추출한 23명에게 왜 여름은 덥고, 겨울 은 추울까? 라는 질문에 두 명만이 지구의 자전축이 기울 어진 채 태양 주위를 공전하기 때문이다. 라는 답을 했다고 한다. 대부분의 학생은 여름에는 지구와 가깝고, 겨울에는 지구와 멀기 때문이다. 라는 오개념을 가지고 있었다. 이는 계절 변화의 원인을 지도할 때 지구와 태양의 거리 를 이용한 설명으로 접근해서는 안 된다는 것을 뜻한다. 오 히려 실제로는 겨울에 태양과 지구의 거리가 가장 가깝고, 계절이 변하는 까닭의 설명그림 여름에 가장 멀다. 그 밖에 지구 중심적인 입장에서 태양의 고도가 바뀌거나, 태양에서 오는 빛의 양이 달 라지기 때문에 계절 변화가 생긴다고 설명하는 오개념이 있다. 참고 사이트 스텔라리움 stellarium.org 재우스 지구연구소 블로그 earthlab.kr/ 다음카페 cafe.daum.net/study37/58m 086 초등학교 과학과 탐구학습 지도를 위한 교사용 길라잡이

87 태양과 별자리 알아보기 6학년 1학기 생명과 지구 - 계절의 변화 지도 목표 스마트 기기를 이용하여 태양과 별자리를 설명할 수 있게 한다. 스마트 기기를 이용하여 태양계의 행성들의 위치 및 모양 등을 설명할 수 있게 한다. 탐구 개요 구글플레이와 앱스토어에서 무료로 다운 받을 수 있는 Night Sky2, Solar Walk, Sun Surveyor 어플리케 이션의 사용방법을 알고 태양과 별자리에 대하여 학습하는 활동이다. 탐구 준비물 Night Sky2, Solar Walk, Sun Surveyor 어플리케이션 주의 사항 계절에 따라 해가 뜨고 지는 시각과 기온의 변화, 태양의 남중고도 및 별자리는 학생들이 직접 경험하거 나 확인할 수 없는 추상적인 개념이고, 공간 지각력을 요구하기 때문에 가능한 모형실험 놀이와 스마트기 기를 이용한 체험 활동을 통해 학습이 이루어지도록 한다. 5~6학년 지도용 087

88 Ⅱ. 지도의 실제 _ 1. 탐구실험 지도 탐구 과정 1. Night Sky2 어플리케이션 가. Night Sky2 설치 앱스토어에서 Night Sky2를 검색한 후 어플리케이션을 설 치한다. 나. 설치 진행 GPS를 켜고 현재 위치 정보사용을 승인한다. 어플리케이션 설치 순서에 따라 설치를 진행한다. 다. 옵션 선택 및 실행 어플리케이션의 세부 옵션을 확인한 후 Continue를 터치 하여 어플리케이션을 실행한다. 라. 방향에 따른 별자리 탐색 지구본에서 현재 위치를 찾아 여러 방향으로 스마트기기 를 움직이면 방향에 따른 별자리가 표시된다. 마. 메뉴 이용 후 활용 어플리케이션 실행화면 좌측 하단에 여러 가지 메뉴를 이 용하여 현재 위치, 날씨, 태양의 남중고도 등을 확인할 수 있다. 088 초등학교 과학과 탐구학습 지도를 위한 교사용 길라잡이

89 2. Solar Walk 어플리케이션 가. Solar Walk 설치 앱스토어나 구글플레이에서 Solar Walk을 검색하여 스마 트기기에 어플리케이션을 설치한다. 나. 행성 위치 및 모양 확인 어플리케이션이 실행되면 태양을 중심으로 한 행성들이 나타나고 확대와 축소를 통해서 태양 및 행성들의 위치와 모양을 확인할 수 있다. 다. 메뉴 이용 후 활용 어플리케이션 좌측 메뉴를 활성화시켜 여러 행성들을 직 접 터치하여 행성들의 모양과 위치 등을 바로 확인할 수 있 다. 3. Sun Surveyor 어플리케이션 가. Sun Surveyor설치 구글플레이에서 태양 탐사선이나 Sun Surveyor를 검색하 여 설치 순서에 따라 어플리케이션을 설치한다. 5~6학년 지도용 089

90 Ⅱ. 지도의 실제 _ 1. 탐구실험 지도 나. 남중고도 확인 전체 메뉴화면에서 3D 나침반뷰를 터치하면 시간에 따른 태양의 남중고도를 확인할 수 있다. 다. 현재 위치의 남중고도 스마트기기의 GPS를 활성화시키고 현재 위치 사용을 승 인하면 현재 위치에서 시간에 따른 태양의 남중고도를 시 뮬레이션으로 확인할 수 있다. 탐구 과정 1. 구글플레이와 앱스토어에서 무료로 다운 받을 수 있는 Night Sky2, Solar Walk, Sun Surveyor 어플리케 이션을 이용하여 추상적인 개념의 계절의 변화, 태양의 남중고도, 별자리 등을 직접 체험하고 학습할 수 있다. 2. 스마트기기에 내장된 GPS 기능을 활용하면 현재 위치에서 다양한 천문현상을 직접 확인하고 체험할 수 있다. 참고 자료 태양의 고도 태양의 고도는 태양의 높이를 나타내기 위한 것으로, 태양이 지표면과 이루는 각을 말한다. 태양의 고도 는 막대와 그림자의 끝을 실로 연결한 후 지표면과 이루는 각을 측정하여 구할 수 있다. 지구의 자전으로 태양의 고도는 하루 동안 달라지게 된다. 태양의 고도는 오전에 점점 높아지며, 낮 12시 30분경에 최고점에 달한다. 그리고 오후에는 점차 낮아지기 시작한다. 090 초등학교 과학과 탐구학습 지도를 위한 교사용 길라잡이

91 태양의 고도 측정하는 모습 간이 태양고도 측정기(예시) 그리고 천문우주지식정보( 사이트를 이용하면 다음 그림과 같이 지정된 날짜의 태 양의 고도를 확인 할 수 있다. 2013년 12월 25일 태양의 고도 변화(제주시) 태양의 남중고도 태양의 남중 고도는 태양이 남쪽 하늘에 있을 때의 고도를 말하며, 태양의 고도가 가장 높은 때이다. 태양 의 남중 고도는 낮12시 30분경에 그림자의 길이가 가 장 짧을 때 측정할 수 있다. 계절마다 태양의 남중 고 도는 달라지는데, 여름에 가장 높고 겨울에 가장 낮다. 또, 측정하는 지역의 위도에 따라 태양의 남중 고도가 달라지며, 그 날의 적위 값과 그 지역의 위도를 알면 이론적으로 구할 수도 있다. 계절에 따른 남중고도 참고 사이트 앱스토어 itunes.apple.com/kr/genre/ios/id36 구글플레이 play.google.com 천무우주지식정보 astro.kasi.re.kr 5~6학년 지도용 091

92 Ⅱ. 지도의 실제 _ 1. 탐구실험 지도 산소의 성질 6학년 1학기 물질과 에너지 - 여러 가지 기체 지도 목표 실험을 통하여 산소를 발생시킬 수 있게 한다. 산소의 성질을 알게 한다. 탐구 개요 이산화망가니즈와 묽은 과산화수소수의 화학반응을 통하여 산소를 발생시키는 방법을 알고 산소를 발생 시킬 때 나타나는 현상을 관찰함으로써 산소의 성질을 알아보는 실험이다. 탐구 준비물 스탠드, 링, 조임틀, 깔때기, 고무관, 핀치집게, 고무마개(1구), 수조 물, 비커, 가지달린 삼각플라스크, ㄱ자 유리관, 집기병, 유리판, 보안경 약숟가락, 흰 종이, 향, 점화기, 이산화망가니즈, 묽은 과산화수소수 주의 사항 1. 유리도구를 사용할 때 깨지지 않도록 주의한다. 2. 핀치 집게가 잘 작동하는지 물로 실험을 해 보도록 한다. 092 초등학교 과학과 탐구학습 지도를 위한 교사용 길라잡이

93 3. 고무관과 고무마개가 유리 실험 장치에 들어가지 않을 때에는 물을 묻힌 상태에서 해 보도록 하고, 무리 한 힘을 줄 경우에는 손을 다칠 수 있기 때문에 유의한다. 4. 실험실에 있는 고무관의 부식정도를 잘 살피도록 하고, 묽은 과산화수소수를 급하게 부을 경우 고무마개 가 압력에 의해 튀어나올 수 있기 때문에 주의한다. 5. 냄새를 맡을 때 손을 이용하여 바람을 코 방향으로 불게 하여 냄새를 맡는다. 6. 산소는 물에 잘 녹지 않는 성질을 이용하여 이런 방법으로 포집할 수 있다는 설명을 곁들여도 좋다. 탐구 과정 1. 산소발생장치 만들기 가지 달린 삼각플라스크에 이산화망가니즈를 약숟가락을 이용하여 넣는다. 이 가지 달린 삼각 플라스크에 비커를 이용하여 약간의 물 을 넣는다. 2007교육과정에서는 중간에 가운데 긴 고무관과 ㄱ자 유 리관 사이에 가지달린 삼각 플라스크에 물을 2/3정도 놓 고, 기체에 포함된 불순물을 없애주는 트랩 장치를 설치 할 수도 있으나 2009개정교육과정에서는 이를 생략하고 있다. 그리고 물을 넣는 이유는 과산화수소가 더욱 산소 를 잘 발생시키게 하는데 목적이 있다. 이산화망가니즈를 넣은 가지 달린 삼각 플라스크 입구를 유리관이 달린 고무마개로 막는다. 과산화수소수가 거꾸로 나오지 못하도록 유리관이 플라 스크 밑에 거의 닿을 정도가 되어야 한다. 역류를 막기 위 해 일반적으로 가지달린 삼각플라스크의 가지보다 아랫 부분까지 내려와야 한다. 5~6학년 지도용 093

94 Ⅱ. 지도의 실제 _ 1. 탐구실험 지도 깔때기를 링 위에 놓고 고무관으로 깔때기와 고무마개위 로 나와 있는 유리관에 연결하되, 중간에 핀치집게로 완전 히 잠근 후에 연결한다. 물을 적신 뒤에 일정한 힘을 주면 고무관에 유리관을 잘 끼울 수 있고, 핀치 집게는 고무관 중간 정도에 끼울 수 있어서 정확히 잠글 수 있는지 확인한다. 고무관에 ㄱ자 유리관을 연결하고 물을 가득채운 집기병 을 넣어서 뒤집어 놓는다. 이때 물을 가득채운 집기병을 놓 아도 되고, 수조에 집기병을 완전히 잠기게 해도 된다. ㄱ자 유리관이 없을 때에는 다음과 같이 제작해서 사용 할 수 있다. 유리관 자르기: 유리를 절단할 때는 줄칼로 세게 누르면서 2~3회 정도 세게 썰어 상처를 낸 후에, 그 반대쪽에 엄지 손가락을 대고 좌우로 약간 잡아당기는 듯 하면서 유리관 을 휘면 쉽게 끊어진다. 단면이 거칠 경우는 페이퍼로 다 듬어준다. 유리관 휘기: 알코올램프를 이용하여 구부리고자 하는 부 분에 열을 가하여 천천히 힘을 가하게 되면 유리관이 휘 어진다. 2. 산소 발생시키기 깔때기에 묽은 과산화수소수를 붓는다. 이때 핀치집게가 잠겨 있는지 확인한다. 과산화수소수를 담을 때는 실험용 장갑을 사용하여야하 고, 만약 과산화수소수가 손에 묻었을 때는 흐르는 물에 빨리 씻는다. 핀치집게를 조절하면서 묽은 과산화수소수를 조금씩 흘려 보낸다. 너무 많은 양을 흘려보내면 급격하게 반응을 하여 불순물 이 가지달린 플라스크의 가지로 나가 수조 쪽으로 이동하 기 때문에 조금씩 상황을 보면서 실험한다. 묽은 과산화수소수는 진한 과산화수소수(약 30%)와 물 094 초등학교 과학과 탐구학습 지도를 위한 교사용 길라잡이

95 의 비를 1:4 정도로 하면 된다. 250ml 의 비커에 과산화수 소수를 50ml 담고, 50ml의 4배인 200ml의 물을 섞는다. 가지 달린 삼각플라스크의 모습을 관찰하면서 과산화 수 소수가 이산화망가니즈로 잘 떨어지고 있는지 확인한다. 산소가 집기병에 가득 차면 물속에서 유리판으로 집기병 의 입구를 막고 집기병을 꺼낸다. 3. 산소의 성질 알아보기 집기병과 유리판이 서로 떨어지지 않도록 하고 잘 덮고 다 음 실험을 준비한다. 그 다음 냄새와 색깔을 살핀다. 기체나 액체의 색은 흰종이를 뒤에 대고 관찰하게 하고 냄새는 반드시 손으로 바람을 일으켜서 맡을 수 있게 한 다. 향에 불을 켰다가 끈 후 유리판 사이로 넣고 향의 불꽃을 확인한다. 깜부기불을 넣어도 된다. 5~6학년 지도용 095

96 Ⅱ. 지도의 실제 _ 1. 탐구실험 지도 탐구 결과 정리 1. 산소는 냄새가 없고, 색도 없으며 향불이나 깜부기불에 있는 불을 잘 타게 한다. 2. 묽은 과산화수소수를 이산화망가니즈에 넣으면 이 과산화수소수는 촉매역할을 하여 산소를 발생시키며, 산소는 물에 잘 녹지 않는 성질로 인하여 수상치환의 방법으로 기체를 수집할 수 있다. 참고 자료 기체의 포집 방법 1. 수상치환 물에 잘 녹지 않는 기체(산소, 수소, 일산화탄소 등)를 포집할 때 사용하는 방법이다. 2. 상방치환 물에 녹는 기체 중에서 공기보다 가벼운 기체(암모니아 등)를 포집하는 방법이다. 3. 하방치환 물에 녹는 기체 중에서 공기보다 무거운 기체(염화수소, 이산화탄소 등)를 포집하는 방법이다. 참고 사이트 사이언스올 scienceall.com 096 초등학교 과학과 탐구학습 지도를 위한 교사용 길라잡이

97 낮과 밤이 생기는 이유 6학년 1학기 생명과 지구 - 지구와 달의 운동 지도 목표 지구의 자전 방향을 설명할 수 있게 한다. 낮과 밤이 생기는 이유를 지구의 자전과 관련지어 설명할 수 있게 한다. 탐구 개요 지구의를 이용하여 낮과 밤이 나타나는 현상을 살펴보고 지구의 자전 개념을 알아보는 실험이다. 탐구 준비물 지구의, 종이 인형, 갓 없는 전기스탠드 주의 사항 1. 지구의 자전 방향과 자전축의 기울기가 어느 방향인가는 우주 공간에서는 무의미하다. 다만, 학생의 학습 능력을 고려하여 항상 같은 용어와 방향으로 설명해야 한다. 2. 자전 방향은 반시계 방향 이라는 용어보다는 서쪽에서 동쪽으로 라는 용어를 사용하도록 한다. 5~6학년 지도용 097

98 Ⅱ. 지도의 실제 _ 1. 탐구실험 지도 탐구 과정 1. 준비물 준비하기 갓 없는 전기스탠드는 태양, 지구의는 지구, 종이 인형은 지구에서 태양의 움직임을 보고 있는 사람의 역할을 한다. 2. 종이인형 붙이기 종이 인형은 자전 방향을 생각하면서 종이 인형의 얼굴이 햇빛을 받도록 붙인다. 3. 지구의 돌리기 전 방향 확인하기 지구의를 돌리기 전에 지구의 자전 방향을 생각하며 우리 나라를 중심으로 동서 방향을 확인한다. 4. 낮일 때의 위치 확인하기 전기스탠드를 켠 다음 지구의를 회전시키며, 우리나라가 낮일 때의 위치를 확인한다. 098 초등학교 과학과 탐구학습 지도를 위한 교사용 길라잡이

99 5. 밤일 때의 위치 확인하기 전기스탠드를 켠 다음 지구의를 회전시키며, 우리나라가 밤일 때의 위치를 확인한다. 6. 낮이 시작될 때와 밤이 시작될 때 찾기 우리나라에서 낮이 시작될 때와 밤이 시작될 때를 찾아본 다. 지구는 서쪽에서 동쪽으로 돌기 때문에 지구의도 왼쪽에 서 오른쪽으로 돌리고 학생들에게 해가 어디서 뜨고 어디 로 지는지 확인한 다음, 활동을 전개해 나간다. 탐구 결과 정리 1. 지구의에 전등을 비추어 낮인 지역과 밤인 지역의 차이점을 비교해 보자. - 낮인 지역은 밝고, 밤인 지역은 어둡다. 2. 지구의를 돌리면서 낮인 지역과 밤인 지역이 어떻게 변하는지 관찰하고, 그 결과를 써보자. - 지구의를 돌리면 낮이었던 지역은 밤으로 바뀌고, 밤이었던 지역은 낮으로 바뀐다. 3. 지구의를 돌렸을 때와 돌리지 않았을 때, 낮과 밤인 지역이 어떻게 변하는지 비교하여 써 보자. - 지구의를 돌리지 않았을 때에는 낮인 지역은 계속 낮이고, 밤인 지역은 계속 밤이 지속된다. 그러나 지 구의를 돌리면 낮과 밤인 지역이 바뀌게 된다. 4. 낮과 밤이 생기는 까닭을 생각하여 보자. - 지구가 자전하기 때문에 낮과 밤이 생긴다. 5~6학년 지도용 099

100 Ⅱ. 지도의 실제 _ 1. 탐구실험 지도 5. 우리나라가 한낮일 때, 아침이 되는 나라와 저녁이 되는 나라를 찾아보자. - 아침인 나라는 우리보다 서쪽에 있는 인도 등이 있고, 저녁인 나라는 우리보다 동쪽에 있는 미국 등이 있다. 참고 자료 구글어스(Google Earth) 활용법 인터넷 사이트에서 구글 어스(Google Earth)를 내려 받아 설치한다. (1) 지형 정보만 표시하고 나머지는 해제한다. (2) 구름 모양의 아이콘을 누르면 아래쪽에 날짜를 조절하는 아이콘이 나온다. (3) 아이콘이 생길 때, 플레이 버튼을 누르면 낮과 밤의 변화를 관찰할 수 있다. 참고 사이트 사이언스올 scienceall.com 구글어스 google.com/earth 100 초등학교 과학과 탐구학습 지도를 위한 교사용 길라잡이

101 <행성카드 활용 그림, 출처: 네이버> 8cm 8cm로 확대 및 축소 복사 이용 가능 수성 금성 지구 화성 목성 5~6학년 지도용 101

102 Ⅱ. 지도의 실제 _ 1. 탐구실험 지도 토성 천왕성 해왕성 102 초등학교 과학과 탐구학습 지도를 위한 교사용 길라잡이

103 렌즈와 빛의 굴절 6학년 2학기 물질과 에너지 - 렌즈의 이용 지도 목표 렌즈의 종류를 알게 한다. 렌즈를 통과한 빛이 나아가는 모양을 설명할 수 있게 한다. 손전등, 렌즈, 스크린(검정 도화지)을 이용하여 렌즈에서 빛의 진행을 어떻게 변화시키는지 알아보는 활 동이다. 탐구 개요 탐구 준비물 손전등, 볼록렌즈, 오목렌즈, 스티로폼 2개, 터블클립, 색표지(눈금이 있는 것), 나무젓가락 주의 사항 1. 실내를 가능하면 어둡게 하고 실험한다. 2. 빛을 렌즈에 비출 때 손전등을 수평으로 비추도록 한다. 3. 검정도화지 또는 모눈종이를 스크린 대용으로 사용한다. 5~6학년 지도용 103

104 Ⅱ. 지도의 실제 _ 1. 탐구실험 지도 탐구 과정 1. 지지대 만들기 스티로폼이나 우드락 두 개를 T자로 배치한다. 2. 스크린 설치하기 양쪽에 나무젓가락을 끼운 색표지를 이용하여 중앙 정도 에 맞게 꽂는다. 3. 손전등으로 비추기 손전등을 비추어서 빛의 모양을 관찰한다. 스크린에 잘 보 이는지 확인한다. 4. 렌즈 설치하기 볼록렌즈에 더블클립을 끼운다. 렌즈가 떨어지지 않도록 더블클립의 손잡이를 펴서 균형 을 잡고 세운다. 스티로폼 중앙에 균형을 잡을 수 있도록 중심선을 미리 그려둔다. 그래서 렌즈의 가장 볼록한 부분이나 가장 오 목한 부분에 빛이 통과할 수 있도록 한다. 104 초등학교 과학과 탐구학습 지도를 위한 교사용 길라잡이

105 5. 빛의 진행 방향 관찰하기 손전등을 비추면서 빛의 모양을 관찰한다. 볼록렌즈를 오목렌즈로 바꾸어 위의 과정을 반복한다. 탐구 결과 정리 볼록렌즈 볼록렌즈를 통과한 빛의 모양 오목렌즈 오목렌즈를 통과한 빛의 모양 빛이 비추는 넓이가 작아진다. 빛이 중심축 쪽으로 모인다. 빛이 비추는 넓이가 커진다. 빛이 더 퍼져나간다. 5~6학년 지도용 105

106 Ⅱ. 지도의 실제 _ 1. 탐구실험 지도 참고 자료 빛의 굴절 매질에 따라서 빛의 진행 속력이 달라지기 때문에 서로 다른 매질의 경계면을 통과하는 빛의 진행방향 이 바뀌게 되는 현상이다. 안 보이던 동전이 보임 무지개 참고 사이트 두산백과사전 사이언스올 scienceall.com 106 초등학교 과학과 탐구학습 지도를 위한 교사용 길라잡이

107 연소와 소화 6학년 2학기 물질과 에너지 - 연소와 소화 지도 목표 촛불을 끄는 다양한 방법을 설명할 수 있게 한다. 연소의 조건과 소화의 조건을 관련지어 설명할 수 있게 한다. 탐구 개요 타는 물질을 끌 수 있는 다양한 방법을 찾게 하고 연소의 조건과 소화를 연관시켜서 뒤에 이어질 화재 예방의 방법을 이해하는데 그 목적이 있다. 그리고, 실험과 함께 여러 가지로 생각하고 친구와 소화라는 개 념을 생각하여 이를 해결할 수 있도록 하는 실험이다. 탐구 준비물 초, 고무찰흙, 점화기, 알루미늄박, 가위, 분무기, 물, 핀셋, 집기병, 드라이아이스, 연소숟가락 등 주의 사항 1. 소화의 조건을 연소의 조건과 관련지어 이해하게 한다. 2. 초가 넘어질 수 있으니 바닥을 고무찰흙으로 고정시키고, 주변에 탈 물질을 치운 상태에서 실험을 한다. 3. 알코올램프를 이용할 경우 한번 뚜껑을 닫고 다시 한 번 열어서 완전히 불을 껐는지 확인한다. 4. 화상을 입지 않도록 안전에 유의한다. 5~6학년 지도용 107

108 Ⅱ. 지도의 실제 _ 1. 탐구실험 지도 탐구 과정 1. 탈 물질 없애기 실험(1) 초를 알루미늄박으로 감싸고 촛불의 변화 관찰하기 초의 심지만 남기고 심지 아랫부분을 알루미늄박으로 감 싸고, 유리판에다 고무찰흙으로 초를 고정시킨다. 연소의 조건(탈 물질, 산소, 발화점 이상의 온도)를 먼저 설명한다. 연소의 세 가지 조건 중에서 하나 이상의 조건을 제거하 여 불을 끄는 것을 소화라고 하여 개념을 도입한다. 나온 심지에 점화기로 불을 붙인다. 촛불의 변화를 관찰한 다음, 소화의 개념을 설명한다. 되도록 초와 알루미늄박 사이의 공간이 없도록 알루미늄 박을 감싸고 새 초를 사용하는 것이 수월하다. 2. 탈 물질 없애기 실험(2) 고무찰흙으로 아래를 고정시킨 초의 심지를 핀셋으로 감 싸고 촛불의 변화를 관찰한다. 탈 물질을 제거하는 실험이기 때문에 힘을 주어 심지를 핀셋으로 꽉 집어주고 실험 할 수 있게 한다. 이는 탈 물질을 제거하는 실험으로 바람을 입으로 불었을 때의 현상과 같음을 다시 알려준다. 3. 산소 차단 실험 핀셋으로 드라이아이스를 집기병 바닥에 넣는다. 집기병은 손이 들어갈 수 있는 주둥이가 넓은 것을 사용 하고, 넓은 통이면 가능하다. 일반적으로 이산화탄소는 공기보다 무겁기 때문에 집기 병 아랫부분부터 채우고 올라간다. 즉 집기병 안의 산소 는 점점 밖으로 나가게 된다. 108 초등학교 과학과 탐구학습 지도를 위한 교사용 길라잡이

109 연소숟가락에 작은 양초를 끼우고 드라이아이스를 넣은 집기병에 넣는다. 승화된 이산화탄소가 집기병을 채우면서 불이 꺼지는 경 우를 실험하기 때문에 통의 높이 보다는 초의 길이가 작 아야 한다. 그 후 촛불의 모양을 관찰한다. 드라이아이스를 옮길 때에는 동상에 유의하여 옮긴다. 드 라이아이스를 구하지 못할 경우는 알코올램프의 뚜껑을 덮는 활동으로 실험을 대체할 수 있다. 이 외에 드라이아이스가 담긴 집기병을 촛불 위에 부어보 는 활동도 좋다. 이산화탄소는 산소와는 달리 공기보다 무거우므로 유리 판을 집기병 위에 놓지 않아도 되고 그러한 원리로 이산 화탄소를 부어보는 활동도 가능하게 된다. 4. 발화점 이하의 온도 실험 촛불을 고무찰흙으로 고정시키고, 불을 붙인 다음 분무기 로 물을 뿌려서 촛불의 모습을 관찰한다. 이 때 분무기는 멀리서 살며시 뿌린다. 나오는 압력으로 인해서 불이 꺼지면 탈 물질 제거의 경우와 다르지 않기 때문이다. 불을 끄기 전의 온도와 불을 끈 후의 온도를 비교하는 것 도 좋은 방법이다. 지속적으로 뿌려주어야 초의 온도를 낮출 수 있다 5~6학년 지도용 109

110 Ⅱ. 지도의 실제 _ 1. 탐구실험 지도 탐구 결과 정리 1. 알루미늄박으로 초를 감싸거나, 입으로 불거나, 심지를 집었을 때는 탈 물질을 제거했기 때문에 불이 꺼진 다. 심지와 심지를 타고 올라가는 기화된 파라핀이 제공이 되지 않기 때문이다. 2. 드라이아이스가 들어가 있는 집기병에 초를 넣었을 때, 급격하게 드라이아이스는 흰색 기체를 내뿜게 된 다. 이 기체가 바로 이산화탄소이고 온도가 낮은 상태이기 때문에 집기병의 아래서부터 올라가게 된다. 따 라서 초의 심지 높이까지 올라가게 되면 초는 산소를 공급할 수 없기 때문에 불이 꺼진다. 이는 알코올램 프의 뚜껑을 덮을 때와 같은 원리이다. 3. 촛불에 물을 분무기로 뿌리게 되면 발화점 이하의 온도로 내려가게 되어 불이 꺼진다. 참고 자료 물질에 따른 소화방법 물질 소화의 예 나무, 종이, 옷, 플라스틱 물을 뿌려 발화점 아래로 온도를 낮춘다. 이산화탄소 소화기를 사용한다. 담요나 카펫 등으로 덮는다. 가연성액체천연가스 이산화탄소 소화기를 사용한다. 분말소화기를 사용한다. 전기기구나 전선 전기코드를 뽑거나 누전차단기를 내린다. 이산화탄소 소화기를 사용한다. 식용기름 물에 젖은 신문지를 덮는다. 분말소화기를 사용한다. 소화의 원리 화재의 소화는 연소의 요소 즉 가연물, 산소공급원, 점화원(열) 및 연쇄반응의 네 가지 중에서 어느 한 가 지 또는 둘 이상을 제거함으로서 연소반응을 중지시키는 것이며, 기본 소화방법은 화재 시 온도를 발화점 이하로 냉각시키는 냉각소화, 산소의 공급을 차단시키는 질식소화, 가연물을 화재 현장으로부터 제거시키 는 제거소화, 연쇄반응을 차단시키는 부촉매소화 등의 방법이 있다. 1. 제거소화 : 제거소화란 연소물이나 화원을 제거하여 소화하는 방법을 말한다. 화재현장에서 대상물을 파 괴 제거하여 연소를 방지하거나, 대형 화재 시 일정 범위의 건물을 제거하여 방어선을 만들어 연소를 방지하는 경우, 도시가스 누출 화재 시 밸브를 잠궈 가스공급을 차단하는 것, 전기화재 시 전원차단 등이 이 방법이다. 110 초등학교 과학과 탐구학습 지도를 위한 교사용 길라잡이

111 2. 냉각소화 : 냉각소화란 연소의 요소 중 발화원(열)을 발화점 이하로 냉각시켜 소화하는 방법을 말한다. 일 반적으로 타고 있는 물체에 물을 뿌려서 소화하는 방법으로 냉각소화에는 물이 대표적이며 구 하기 쉽고, 값이 싸고, 냉각효과가 가장 뛰어난 성질을 가지고 있다. 3. 질식소화 : 질식소화란 가연물의 연소에 필요한 산소를 차단하거나 그 농도를 낮추어 소화하는 방법을 말 하며, 대부분의 가연물 화재는 산소농도가 15% 이하가 되면 소화된다. 소화의 원리를 세 가지로 구분하고 있지만, 실질적으로 우리가 소화시킬 때는 한 가지 원리만 이용되는 것이 아니라, 한 가지 이상의 원리가 이용된다. 예를 들면, 뚜껑을 덮어 알코올램프의 불을 끄는 것은 산소 를 차단하는 질식 소화법이 이용된 것이다. 그러나 알코올램프가 넘어져 불이 크게 번졌을 때는 물걸레로 덮어 불을 끈다. 이 때 적용된 소화의 원리를 살펴보면 물걸레로 덮어서 발화점 이하로 온도를 낮춤과 동 시에 산소를 차단했으므로 냉각 소화법과 질식 소화법을 이용한 것이다. 참고 사이트 네이버 블로그 blog.naver.com/postview.nhn?blogid 다음 백과사전 5~6학년 지도용 111

112 Ⅱ. 지도의 실제 _ 1. 탐구실험 지도 양초의 연소 6학년 2학기 물질과 에너지 - 연소와 소화 지도 목표 양초가 연소하기 위해서 산소가 필요하다는 것을 설명할 수 있게 한다. 공기의 양에 따른 연소 시간을 비교할 수 있게 한다. 촛불이 잘 타기 위해서는 공기의 흐름이 중요하다는 것을 설명할 수 있게 한다. 탐구 개요 양초가 연소할 때 공기 중의 산소가 필요하다는 것과 물질이 계속해서 연소하려면 공기가 원활하게 공 급되어야 한다는 것을 충분한 실험과 관찰을 통해서 알 수 있게 하는 실험이다. 탐구 준비물 양초, 고무찰흙, 점화기, 집기병, 모양은 같고 크기가 다른 아크릴 통 두 개, 구멍 뚫린 아크릴 통, 셀로판테이프나 절연테이프, 향, 보안경, 고무관 주의 사항 1. 촛불이 너무 길 경우 아크릴 통을 덮을 때 아크릴 통이 깨지거나, 변형될 수 있으므로 초의 길이가 너무 긴 것은 사용하지 않는다. 112 초등학교 과학과 탐구학습 지도를 위한 교사용 길라잡이

113 2. 아크릴 통을 구하기 어려울 경우 페트병 큰 것과 작은 것을 이용하여 만들 수 있다. 단 페트병은 그 무게 가 얼마 되지 않으므로, 밑 부분에 고무찰흙을 붙여 공기가 새어나오지 않도록 해야 한다. 3. 페트병에 뚫어주는 구멍의 크기는 1.5~2cm면 가능하다. 4. 반복해서 실험을 할 경우 페트병이나 아크릴 통, 집기병의 공기를 새롭게 채워주면서 실험을 하여야 한다. 5. 화상을 입지 않도록 안전에 유의한다. 탐구 과정 1. 덮는 정도에 따른 촛불의 변화 관찰하기 타고 있는 촛불을 집기병으로 덮어서 다음의 세 가지 경우 를 관찰한다. - 불꽃높이 정도만 덮었을 때 - 불꽃높이 보다 살짝 더 들었을 때, - 완전히 덮었을 때. 화재의 위험이 있기 때문에 초 아래를 고무찰흙 등을 이용하여 고정하고 소화기를 준비하여 실험을 진행한다. 2. 투입된 공기의 양에 따른 촛불의 변화 관찰하기 크기가 같은 두 개의 촛불에 크기가 다른 아크릴 통을 덮 을 때 촛불이 어떻게 될 것인지 예상하기 유리판에 고무찰흙을 이용하여 초를 세운다. 이 때 학생들은 같게 해야 될 조건을 크기가 같은 초의 길 이와 크기, 덮는 시간이란 것을 알게 함으로써 공기의 양 만을 다르게 했다는 사실을 알고 있어야 한다. 크기가 같은 두 개의 촛불에 크기가 다른 아크릴 통을 덮 을 때의 변화를 살핀다. 단, 이 때 아래의 유리판이 아크릴 통의 직경보다 넓어야 밑으로 들어갈 수 있는 공기를 차단할 수 있다. 5~6학년 지도용 113

114 Ⅱ. 지도의 실제 _ 1. 탐구실험 지도 3. 촛불 주변의 공기의 이동 살펴보기 구멍이 뚫린 아크릴 통에 위와 아래의 구멍을 어떻게 막았 을 때 가장 오래 타는지 예상하여보게 한다. 아래만 막았을 때 촛불이 켜진 시간을 측정한다. 위만 막았을 때 촛불이 켜진 시간을 측정하기 위, 아래를 전부 열어놓았을 때 촛불이 켜진 시간을 측정 하고 비교하여 보기 향을 위아래로 대어 보면서 공기의 움직임에 대해 이야기 를 해볼 수 있게 한다. 향 연기가 움직이는 방향을 잘 관찰할 수 있게 하고, 시 간은 초시계로 측정하여 보고 모둠별로 그 시간을 비교 할 수 있게 한다. 향은 구멍 가까운 곳에 대어 연기가 움직이는 것을 관 찰해야 되는데 구멍에 넣어버리면 실험이 되지 않는다. 탐구 결과 정리 1. 집기병으로 촛불을 덮었을 때, 촛불이 금새 꺼져버린다. 충분한 공기가 공급되지 못했기 때문이다. 2. 크기가 다른 아크릴 통에 크기가 같은 초를 넣었을 때, 크기가 큰 통의 초가 나중에 꺼진다. 이는 그 속 에 들어 있는 공기의 부피가 다르기 때문에 연소시간이 달라지는 것이다. 즉 공기가 많았던 큰 아크릴 통 의 초가 더 오래 탔다. 3. 위와 아래의 구멍을 모두 열어둔 곳의 초가 가장 오래 탔다. 아래쪽으로 새로운 공기가 공급되고 위쪽으 로 가열된 공기가 빠져나가면서 공기가 원활하게 공급되므로 촛불이 꺼지지 않고 계속 타게 된 것이다. 4. 향 연기는 아래쪽의 구멍에서는 안쪽으로 들어가고 위의 구멍에서는 바깥으로 나오게 된다. 참고 자료 연소의 조건 연소가 일어나기 위해서는 탈 물질, 산소, 발화점 이상의 온도가 필요하다. 공기는 여러 가지 기체의 혼 합물이다. 공기의 성분 중에서 가장 많은 비율을 차지하는 질소는 연소에 관여하지 않고, 21%를 차지하는 산소가 관여한다. 만약 공기 중에 질소와 산소의 비율이 바뀌었다면, 연소의 현상이 더 빈번하고 급격하게 114 초등학교 과학과 탐구학습 지도를 위한 교사용 길라잡이

115 일어날 것이다. 따라서 지금의 공기 조성이 지구상의 생명체가 유지되기 위한 적절한 조건임을 이해할 수 있다. 그리고 탈 물질과 산소 이외의 발화점 이상 온도가 필요하다. 발화점 이란 물질이 연소하기 시작하는 온도이다. 돋보기를 이용하여 종이에 불을 붙이는 활동을 통해 발화점을 쉽게 이해할 수 있다. 우리가 물질을 연소시키기 위하여 불을 갖다 대는 것은 물질을 발화점 이 상의 온도로 쉽게 올리기 위한 것이다. 발화점은 다음 표에 제시된 것처럼 물질마다 다르다. 발화점이 물질마다 다르므로 알코올램프로 여러 가 지 물질을 가열했을 때, 물질마다 불이 붙는 시간이 다르게 나타난다. 발화점( ) 물 질 발화점( ) 물 질 발화점( ) 수 소 일산화탄소 고 무 350 메 탄 황 린 60 나 무 에 탄 적 린 260 숯 에 틸 렌 황 190 무 연 탄 아세틸렌 나 일 론 500 흰인 60 물질에 따른 발화점 초 파라핀을 적당한 온도에서 녹인 후 모양을 만들고, 그 중심에 무명실과 같은 심지를 삽입한 등화용 연료를 말한 다. 심지에 불을 붙이면 초가 녹아서 모세관 현상에 의해 촛농(액체상태의 초)이 심지를 타고 올라가 끝 부분에서 기화되고, 그것이 연소해서 탄소가 분리되어 발광한다. 가연성 물질인 심지도 서서히 타면서 짧아지는데, 심지가 짧아지는 속도와 양초의 길이가 짧아지는 속도가 균형을 이루도록 심지의 굵기를 조절하거나 붕사용액으로 심지 를 처리하여 잘 타지 않게 한다. 겉불꽃: 온도가 가장 높으며 잘 관찰되지 않는다 (약 1400 ) 속불꽃: 가장 밝게 보임. 주황색이나 붉은 색을 띰 (약 1200 ) 불꽃심: 어둡게 보임 (약 400~900 ) 촛불의 밝기와 온도 촛불의 가장 밝은 부분은 속불꽃이며, 가장 어두운 부분은 불꽃심이다. 속불꽃이 가장 밝게 보이는 까닭 은 미처 연소되지 못한 탄소 알갱이가 가열되어 빛을 내고 있기 때문이다. 온도가 가장 높은 부분은 겉불 꽃이며, 이는 기체의 연소에 필요한 산소의 공급과 관계가 있다. 5~6학년 지도용 115

116 Ⅱ. 지도의 실제 _ 1. 탐구실험 지도 산화와 연소 일반적으로 어떤 물질이 산소와 결합하는 현상은 산화와 연소라는 두 가지 현상으로 구분한다. 산화와 연소 모두가 산소와 결합한다는 것은 같지만, 그 반응 속도가 다르다. 산화는 반응이 아주 천천히 일어나기 때문에 이때 발생하는 열은 거의 무시할 정도이다. 그러나 연소는 매우 빠른 속도로 급격하게 산소와 반응 이 이루어지기 때문에 빛과 열을 발생시키게 된다. 참고 사이트 사이언스올 scienceall.com LG사이언스랜드 lg-sl.net 116 초등학교 과학과 탐구학습 지도를 위한 교사용 길라잡이

117 전구의 연결과 밝기 6학년 2학기 물질과 에너지 - 전기의 작용 지도 목표 전구에 불이 켜지는 전기회로의 조건을 설명할 수 있게 한다. 전구의 연결방법에 따른 전구의 밝기를 비교하여 설명할 수 있게 한다. 탐구 개요 전지, 전선, 꼬마전구를 이용하여 꼬마전구의 연결 방법에 따라 전구의 밝기가 어떻게 변하는지를 알아 보는 실험이다. 탐구 준비물 꼬마전구, 소켓, 집게 달린 전선, 건전지 및 전지 끼우개, 스위치 주의 사항 1. 모든 꼬마전구는 동일한 것을 사용한다. 2. 전구의 연결 방법을 다르게 할 때, 전지 개수와 전지의 연결방법을 그대로 유지하도록 한다. 5~6학년 지도용 117

118 Ⅱ. 지도의 실제 _ 1. 탐구실험 지도 탐구 과정 1. 꼬마전구 소켓에 끼우기 꼬마전구를 소켓에 바른 방향으로 잘 끼운다. 무리한 힘을 주면 전구가 깨지거나 파손되는 경우가 많고, 소켓에 수직으로 잘 들어가고 있는지를 확인하여야 한다. 2. 전지 준비하기 전지 끼우개에 전지를 끼운다. 각 극에 접촉되는 부분이나 금속 단자가 녹슬지 않았는지 분리가 되었는지 잘 확인한다. 3. 직렬연결하기 그림과 같이 전구를 직렬연결하고 스위치를 누른 다음 전 구의 밝기를 확인한다. 4. 병렬연결하기 그림과 같이 전구를 병렬연결하고 스위치를 누른 다음 전 구의 밝기를 확인한다. 전구의 소켓에서 그림과 같이 양쪽으로 되어있는 돌기의 긴 쪽은 (+)극 쪽으로, 짧은 쪽은 ( )극 쪽으로 연결한다. 118 초등학교 과학과 탐구학습 지도를 위한 교사용 길라잡이

119 탐구 결과 정리 1. 전기회로는 폐회로가 되어야만 전류가 흘러 전구에 불이 켜진다. 2. 전구는 직렬연결보다 병렬연결을 할 때 더 밝다. 3. 전기에는 전류의 흐름을 방해하는 전기저항이 있는데, 전구를 직렬로 연결하면 전기회로의 전기저항이 증가하여 전기회로에 흐르는 전류의 세기가 작아져 밝기가 어두워진다. 참고 자료 전류 및 전류의 세기 1. 전류 가. 전선에서 전자가 이동하면서 운반하는 전하의 흐름 나. 전류의 방향은 (+)극에서 전기회로를 따라 (-)극 쪽으로 흐른다. 다. 전자의 이동은 (-)극에서 전기회로를 따라 (+)극 쪽으로 이동한다. 라. 전류의 방향을 정할 당시에는 전자의 존재를 알지 못해서 전류의 방향을 전자의 이동방향과 반 대로 정하게 되었고, 현재도 그대로 사용하고 있다. 2. 전류의 세기 : 전선의 한 단면을 1초(단위시간)동안 지나는 전하의 양 전자의 이동과 전류의 방향 전기저항 1. 전류의 흐름을 방해하는 정도 2. 전기저항이 발생하는 이유는 자유전자와 원자의 충돌 저항이 큰 경우(왼쪽)과 적은 경우(오른쪽) 5~6학년 지도용 119

120 Ⅱ. 지도의 실제 _ 1. 탐구실험 지도 전기회로에 사용하는 전기제품 기호 전기제품 이름 모습 기호 전지 스위치 전구 전기 저항 전류계 전압계 참고 사이트 사이언스올 scienceall.com 위키백과사전 120 초등학교 과학과 탐구학습 지도를 위한 교사용 길라잡이

121 2. 자유탐구 지도

122 Ⅱ. 지도의 실제 _ 2. 자유 탐구 지도 자유 탐구 지도 안내 자유 탐구는 교사의 일방적인 주입식 학습이 아니라 학생 스스로 탐구 주제를 선정하 고 해결하기 위하여 탐구활동을 수행하는 개방형 학습 방식이기 때문에 과학에 대한 학 생들의 흥미와 학습 능력 부분에서 긍정적인 효과가 기대된다. 학생들이 교사가 지시한대로 탐구를 수행하는 것과 같이 비탐구적 실험 학습이 이루 어진 경우에는 학습자가 자기주도적 학습기회를 잃게 되어 부정적인 영향을 받는 반면, 학생들이 자기주도적으로 수행하는 탐구활동은 학생들의 흥미를 더욱 크게 유발시켜 과 학 학습 의욕을 늘리고 탐구력을 향상시킨다. 라는 내용이 보고되기도 했다. 즉, 실험 수업에서 학생이 주도적으로 활동할수록 학습 기억력과 지속도가 향상되어 과학 학습과 탐구력에 긍정적인 영향을 줄 것으로 예상하고 있다. 학생들의 자유 탐구 활동은 보통 5단계에 걸쳐 진행이 된다. 첫 번째 단계는 탐구 주 제의 탐색, 두 번째 단계는 탐구 주제의 선정, 세 번째 단계는 탐구 방법의 선택, 네 번 째 단계는 탐구 활동 수행, 마지막 다섯 번째 단계로 탐구 보고서 작성이다. 진행되는 동안 중간 중간에 지도교사의 지도 부분이 있을 수 있지만 자유 탐구의 모든 활동은 원 칙적으로 개인 또는 모둠별로 자체적으로 진행되어야 한다. 122 초등학교 과학과 탐구학습 지도를 위한 교사용 길라잡이

123 청정 제습기 만들기 자유 탐구 단계 1단계 탐구 주제의 탐색 학습내용 생활 속에서 주제와 관련된 예 찾기 제습기는 어떤 원리로 습기를 제거하는가? - 제습기와 에어컨의 차이점 알아보기 - 공기 중의 수증기를 어떻게 제거할 수 있을까? 교과서 내용 확인하기 기체의 성질 알아보기 온도에 따른 기체 운동의 변화 알아보기 탐구 주제 탐색하기 공기 중의 수증기를 제거하기 위한 효과적인 방법 알아보기 2단계 탐구 주제의 선정 함께 탐구하기 온도에 따른 기체의 변화 탐구 수행하기 - 공기 중의 수증기 알아보기 절대습도와 상대습도 이해하기 - 사람이 생활하기에 가장 적합한 상대습도 알아보기 제습기의 원리 알아보기 - 제습기의 원리를 알아보고, 청정 제습기를 만들어 그 효과에 대해 탐구하기 탐구 주제 정하기 탐구 주제 정할 때 주의할 점 알아보기 주제 탐색 카드 작성하기 탐구 주제 평가하기 3단계 탐구 방법의 선택 4단계 탐구 활동의 수행 탐구 방법 선택하기 탐구 계획 세우기 탐구 계획 발표하고 평가하기 탐구 수행하기 탐구 방법 및 진행 과정 발표하기 탐구실험 보고서를 작성하는 방법 알아보기 발표할 포스터를 구상하고 교사의 지도 조언 탐구 보고서 작성하기 수집한 자료, 관찰 결과를 순서에 맞게 정리하기 탐구 결과를 그래프, 표, 사진으로 변환하여 나타내기 5단계 탐구 결과의 발표 예시자료 탐구 보고서 살펴보기 잘된 점과 개선할 점 찾아보기 탐구 결과 발표 및 평가하기 탐구 결과 발표하기 발표한 내용에 대해 평가하기 5~6학년 지도용 123

124 Ⅱ. 지도의 실제 _ 2. 자유 탐구 지도 1단계 - 탐구 주제의 탐색 1. 제습기는 어떤 원리로 공기 중의 수증기를 제거할 수 있는지에 대해 생각 나누기 공기 중의 수증기는 온도에 따라 어떻게 변화될 것인지에 대해 서로의 생각을 나누게 한다. 공기 중의 수증기가 응축되기 위한 조건과 방법을 제시할 수 있도록 한다. 2. 온도에 따른 공기 중 수증기의 액화 정도 조사하기 여러 가지 온도(0, 10, 30, 40 )에서 액화 정도 비교하기 3. 흡열반응과 발열반응 조사하기 기체가 액체로 변화될 때와 액체가 기체로 변화될 때의 차이점 알아보기 4. 청정 제습기 만들기 공기 중의 수증기를 제거하기 위한 제습기를 고안하고 만들기 페트병을 이용하여 청정 제습기 만들기 5. 청정 제습기의 효과 알아보기 부피에 따른 제습 효과 알아보기 여러 가지 물질(얼음, 드라이아이스 등)에 따른 제습 효과 알아보기 6. 열 출입에 따른 제습효과 예상하기 물질의 종류(물과 드라이아이스)가 다른 경우 제습효과 예상하기 7. 에어컨과 제습기의 차이점 이야기하기 에어컨과 제습기의 작동 원리와 사용상의 차이점 알아보기 - 작동원리, 전기료 등을 알아보기 1 학생들이 확산적이고 발산적 사고를 할 수 있도록 분위기를 조성한다. 2 학생들이 손쉽게 탐구할 수 있는 탐구 주제를 선정할 수 있도록 조언이 필요하다. 3 자신이 하고 싶은 탐구 주제를 선정하여 카드에 작성하도록 한다. 124 초등학교 과학과 탐구학습 지도를 위한 교사용 길라잡이

125 2단계 - 탐구 주제의 선정 1. 제습기의 원리 알아보기 제습기기는 어떤 원리로 공기 중의 수증기를 제거할 수 있는지 알아본다. 준비물은 어떤 것이 필요한지 알아본다. 제습되는 정도가 달라지는 경우에 대해 알아본다. 어떤 결과가 나올지 예상해 본다. 직접 경험이 있으면 접목할 수 있도록 한다. 예) 여름에 컵에 얼음을 넣고 공기 중에 방치하면 컵 주위에 물방울이 생긴다. 겨울철 유리창 안쪽에 이슬이 맺힌다. 등 2. 공기 중의 수증기를 액화 시킬 수 있는 방법 알아보기 어떤 원리로 측정할 것인가를 알아본다. 준비물은 어떤 것이 필요한지 알아본다. 어떻게 측정해야 할지 알아본다. 어떤 결과가 나올지 예상해 본다. 측정 오차가 생기지 않는 방법을 알려준다. 3. 온도를 낮추는 방법 알아보기 얼음을 만드는 방법에 대해 알아본다. 드라이아이스를 활용하는 방법에 대해서도 알아본다. 준비물은 어떤 것이 필요한지 알아본다. 부피가 다른 얼음을 어떻게 만들 수 있는지 알아본다. 직접 경험이 있으면 접목할 수 있도록 한다. 예) 시판하는 생수 중 크기(용량)가 다른 페트병을 사용하여 얼음을 만든다 3단계 - 탐구 방법의 선택 1. 페트병을 이용하여 얼음 만드는 방법 알아보기 온도를 낮추기 위해 페트병을 이용하여 얼음 만드는 방법을 알아본다. - 페트병에 물을 2/3 정도 채우고 냉동실에서 1일 이상 놓아둔다. 5~6학년 지도용 125

126 Ⅱ. 지도의 실제 _ 2. 자유 탐구 지도 준비물은 어떤 것이 필요한지 알아본다. - 물, 페트병(1.5L, 0.5L), 냉장고, 드라이아이스, 플라스틱용기, 저울, 카메라, 온도계 페트병의 크기에 따라 응축되는 양을 일정 시간 후에 측정한다. 어떤 결과가 나올지 예상해 본다. - 부피에 비례하여 응축되는 정도가 많아질 것이다. 직접 경험한 경우가 있다면 접목할 수 있도록 한다. 2. 제습량 측정하기 어떤 원리로 측정할 것인가를 알아본다. - 공기 중의 수증기가 차가운 물질과 만나면 응축되는 원리를 이용하여 측정한다. 준비물은 어떤 것이 필요한지 알아본다. - 얼음이 들어있는 페트병(1.5L, 0.5L), 플라스틱용기, 저울, 메스실린더, 카메라, 온도계 등 어떻게 측정해야 할지 알아본다. - 페트병에 얼음을 만들고 공기 중에 방치하여 응축되는 정도를 측정한다. - 동일한 통제조건에서 공기 중의 수증기의 응축된 양을 측정한다.(같은 재질의 페트병, 같은 장소, 같은 시간, 같은 저울 등) 어떤 결과가 나올지 예상해 본다. - 얼음의 양이 많을수록 제습효과가 뛰어날 것이다. - 드라이아이스를 사용하면 얼음보다 제습효과가 뛰어날 것이다. 측정 오차가 발생할 수 있는 요인들을 설명할 수 있도록 한다. 4단계 - 탐구 활동의 수행 1. 페트병에 얼음 만들기 실험기구 및 재료 - 물(증류수), 페트병(1.5L, 0.5L), 냉장고, 드라이아이스, 저울, 메스실린더, 플라스틱용기, 카메라, 온도계, 장갑 등 실험방법 가. 1.5L 페트병과 0.5L 페트병에 물을 각각 1,200mL와 400mL을 넣고 냉동실에서 얼음이 완전히 만들어 126 초등학교 과학과 탐구학습 지도를 위한 교사용 길라잡이

127 질 때까지 1일 이상 놓아둔다. 나. (가)에서 만들어진 1.5L 페트병과 0.5L 페트병을 공기 중에 꺼내어 각각 다른 플라스틱 용기에 놓고 1 시간 간격으로 3시간까지 응축된 물의 양을 측정한다.(같은 통제조건) 동일 조건에서 얼음의 부피에 따라 어떻게 달라지는지 비교 측정한다. 실험결과 - 공기 중의 수증기를 응축시킬 수 있다. - 응축되는 정도는 얼음의 부피(접촉면적)에 비례한다. - 온도가 낮을수록 응축이 잘 일어난다.(얼음보다 드라이아이스가 응축이 잘됨) 실험 기구나 재료는 여건에 따라 변경이 가능하며 창의적인 실험방법을 모색할 수 있도록 한다. 응축 : 수증기로부터 액체나 고체가 형성되어 이보다 낮은 온도를 갖는 물체의 표면에 부착되는 현상 5단계 - 탐구 결과의 발표 1. 탐구결과 보고서를 작성하고 발표한다. 2. 보고서 작성은 탐구한 내용이 잘 나타나도록 하며 다음과 같은 순서로 작성한다. 탐구 주제 탐구 주제의 개요(이론적 고찰 및 목적을 포함) 탐구에 필요한 준비물(시약과 기구 포함) 안전 및 주의 사항 탐구 방법 탐구 결과 탐구 결론 제언(더 알고 싶은 점 등) 5~6학년 지도용 127

128 Ⅱ. 지도의 실제 _ 2. 자유 탐구 지도 껍질을 벗긴 바나나의 갈변 현상을 효율적으로 막는 방법 자유 탐구 단계 1단계 탐구 주제의 탐색 2단계 탐구 주제의 선정 학습내용 자유 탐구를 위한 기초조사 껍질을 벗긴 바나나 색이 변하는 갈변현상에 대해 정리하기 탐구 수행을 위한 이론적 배경 정리하기 탐구 주제 탐색하기 주제와 관련된 탐구 실험 찾아보기 함께 탐구하기 주제와 관련된 탐구 수행하기 - 껍질을 벗긴 바나나에 소금물을 뿌려 보기 - 껍질을 벗긴 바나나에 설탕물을 뿌려 보기 - 껍질을 벗긴 바나나에 식초 뿌려 보기 - 껍질을 벗긴 바나나에 레몬즙을 뿌려 보기 - 껍질을 벗긴 바나나에 이온 음료를 뿌려 보기 - 껍질을 벗긴 바나나에 오렌지 주스를 뿌려 보기 탐구 주제 정하기 탐구 주제 정할 때 주의할 점 알아보기 주제 탐색 카드 작성하기 탐구 주제 평가하기 3단계 탐구 방법의 선택 4단계 탐구 활동의 수행 5단계 탐구 결과의 발표 탐구 방법 선택하기 탐구 계획 세우기 탐구 계획 발표하고 평가하기 탐구 수행하기 탐구 방법 및 진행 과정 발표하기 탐구실험 보고서를 작성하는 방법 알아보기 발표할 포스터를 구상하고 교사의 지도 조언 탐구 보고서 작성하기 수집한 자료, 관찰 결과를 순서에 맞게 정리하기 탐구 결과를 그래프, 표, 사진으로 변환하여 나타내기 예시자료 탐구 보고서 살펴보기 잘된 점과 개선할 점 찾아보기 탐구 결과 발표 및 평가하기 탐구 결과 발표하기 발표한 내용에 대해 평가하기 128 초등학교 과학과 탐구학습 지도를 위한 교사용 길라잡이

129 1단계 - 탐구 주제의 탐색 1. 껍질을 벗긴 바나나의 갈변현상에 대해 정리하기 가. 갈변현상 : 색이 갈색으로 변하는 현상(갈변)은 효소적 갈변과 비효소적 갈변으로 구분 할 수 있다. 여 기서 과일이나 야채류 등의 갈변은 효소적 갈변에 해당된다. 이러한 갈변은 한마디로 말하면 산화작용 의 일종이다. 갈변 현상은 과일이나 야채가 가지고 있는 어떤 성분이 공기 중의 산소와 만나 산화 효소 의 작용으로 인해 점차 갈색으로 되는 현상을 말한다. 바나나, 사과, 살구, 가지, 감자 고구마 등은 갈변 이 잘 일어나는 식품의 대표적인 예이다. 나. 바나나의 갈변 현상이 나타나는 이유 : 바나나(사과, 감자 등)의 식물성 조직 중에는 카테킨, 카테콜, 갈 릭산, 티로신 등 흔히 폴리페놀 이라는 페놀화합물이 많이 함유되어 있으며, 보통 이들 식품자체에는 이 페놀화합물을 산화시키는 효소인 폴리페놀 산화효소 가 들어 있다. 바나나의 껍질을 벗기거나 상 처를 내게 된다면 이 효소가 분비되고 산소와 반응하여 폴리페놀을 산화시켜 갈색물질을 만들어 내 는 것이다. 더 자세히 말하자면, 바나나에 상처가 나면 상처를 통해 바나나 자체가 가진 폴리페놀 산 화효소 라는 효소와 공기 중의 산소가 만나 반응하면서 카테골 과 같은 폴리페놀 성분들을 퀴논 과 같 은 물질로 산화시키기 때문으로 이렇게 생긴 퀴논이나 그 퀴논유도체들은 활성이 대단히 크기 때문에 비효소적으로 계속 산화되고 결국 멜라닌색소와 같은 갈색 또는 검은색의 효소를 형성하게 되는 것이 다. 즉, 껍질을 벗기지 않은 바나나가 갈변이 일어나지 않는 이유는 바나나 껍질이 보호막과 같은 역할 을 하여, 공기 중의 산소와 직접적인 접촉을 막아주는 동시에 껍질에는 천연왁스 성분이 있어서 한 번 더 산소와의 접촉을 막아주는 것이다. 이렇게 되면 당연히 갈변이 생기지 않고 껍질속의 과육이 신선 하게 유지될 수 있는 것이다. 2. 탐구 수행을 위한 이론적 배경 정리하기 가. 소금물의 성분 : 소금의 주성분은 나트륨 39%와 염소 61%로 구성된 염화나트륨이며, 이 두 물질은 물 에 녹으면 염소 이온과 나트륨 이온으로 분해되는 전해질이다. 특히 체내에서의 나트륨과 염소 이온은 수증기 조절, 소화력 증진, 혈액 내의 산화 알칼리의 균형 유지, 특히 나트륨은 혈류량과 혈압 조절, 신 장 근육의 수축작용을 위해 중요한 역할을 하고 있다. 이외에 소금은 칼슘, 마그네슘, 칼륨 등의 기타 함유물로 구성되어 있으며, 소금의 종류에 따라 각 함유물의 성분구성비가 다르다. 나. 설탕물의 성분: 순수한 설탕은 단백질, 지방, 섬유질, 미네랄, 비타민은 전혀 없고 탄수화물로만 구성되 어 있고 에너지만 발생시키는 물질이다. 설탕의 99.9%가 탄수화물이다. 설탕은 포도당 한 분자와 과당 한 분자가 결합된 물질로 섭취하면 소장에서 포도당과 과당으로 분해되어 각각 흡수된다. 다. 식초의 성분 : 식초에는 주성분인 초산(acetic acid, 3~4% 함유) 외에 다양한 유기산과 아미노산, 당, 알 코올, 에스테르 외에도 60여 종 이상의 유기산이 들어있다. 이런 성분 때문에 식초를 넣은 음식은 신맛 과 독특한 향을 함께 내는 식초의 성분은 종류에 따라 큰 차이가 있다. 양조식초는 일반적으로 아세트 5~6학년 지도용 129

130 Ⅱ. 지도의 실제 _ 2. 자유 탐구 지도 산이 주가 되지만 과일식초에는 시트르산, 말산, 옥살산, 타르타르산 등도 더해진다. 과즙에는 아세트 산이 함유되어 있지 않고, 레몬즙에서는 비타민C도 신맛의 일부로 포함된다. 또 신맛성분 이외의 각종 아미노산 당류 인산염류 등이 포함되어 식초의 맛을 내는 데 도움을 주고 있다. 또한 식초에는 콜릭 트롤 성분 이라는 것이 들어 있어 몸을 유연하게 해주는 효과가 있다. 라. 레몬즙의 성분 : 레몬의 영양성분 함량 수증기 90.4%, 열량 37kcal, 당 9.6g, 칼슘 60mg, 인 13mg, 철 0.2 mg, 나트륨 4mg, 칼륨 120mg, 비타민은 B₁ 0.06mg, B₂ 0.03mg, 니코틴산 0.2mg, C 90mg 레몬의 신맛은 구연산이 대부분이다. 주석산, 포도당, 리모넨, 시트랄, 특히 비타민C가 많이 들어있고 껍질에는 페리 진이라고 하는 물질이 있다. 마. 이온 음료의 성분 : 이온 음료는 전해질의 종류와 함유량이 체액과 거의 같다. 따라서 장에서 흡수되 는 속도가 물보다 3배나 빨라서 운동 후 물을 마실 경우 나타나는 흡수지연에 따른 복통이 없어 철인 경기, 마라톤 등에서는 매우 유용하게 사용된다. 또 피로해지면 체액이 산성화되는 것을 감안해 정상 적인 체액 산도(pH 7.4)를 유지시키는 기능을 첨가하기도 했다. 이온음료에는 물에는 없는 당분( 糖 分 ) 과 산 염분 등 전해질이 포함돼 있다. 바. 오렌지의 성분 : 지방과 콜레스테롤이 전혀 없으며 풍부한 섬유질과 비타민C를 함유하고 있다. 중간 크 기의 오렌지(154g) 한 개로 하루 필요한 비타민C의 130%를 채울 수 있다. 1 학생들이 확산적이고 발산적 사고를 할 수 있도록 분위기를 조성한다. 2 학생들이 손쉽게 탐구할 수 있는 탐구 주제를 선정할 수 있도록 조언이 필요하다. 3 자신이 하고 싶은 탐구 주제를 선정하여 카드에 작성하도록 한다. 2단계 - 탐구 주제의 선정 1. 껍질을 벗긴 바나나에 소금물을 뿌려 보기 준비물은 어떤 것이 필요한지 알아본다. 실험군과 대조군을 정하고 어떻게 실험할지 예상해 본다. 어떤 결과가 나올지 예상해 본다. 2. 껍질을 벗긴 바나나에 설탕물을 뿌려 보기 준비물은 어떤 것이 필요한지 알아본다. 실험군과 대조군을 정하고 어떻게 실험할지 예상해 본다. 어떤 결과가 나올지 예상해 본다. 130 초등학교 과학과 탐구학습 지도를 위한 교사용 길라잡이

131 3. 껍질을 벗긴 바나나에 식초를 뿌려 보기 준비물은 어떤 것이 필요한지 알아본다. 실험군과 대조군을 정하고 어떻게 실험할지 예상해 본다. 어떤 결과가 나올지 예상해 본다. 4. 껍질을 벗긴 바나나에 레몬즙을 뿌려 보기 준비물은 어떤 것이 필요한지 알아본다. 실험군과 대조군을 정하고 어떻게 실험할지 예상해 본다. 어떤 결과가 나올지 예상해 본다. 5. 껍질을 벗긴 바나나에 이온 음료를 뿌려 보기 준비물은 어떤 것이 필요한지 알아본다. 실험군과 대조군을 정하고 어떻게 실험할지 예상해 본다. 어떤 결과가 나올지 예상해 본다. 6. 껍질을 벗긴 바나나에 오렌지 주스를 뿌려 보기 준비물은 어떤 것이 필요한지 알아본다. 실험군과 대조군을 정하고 어떻게 실험할지 예상해 본다. 어떤 결과가 나올지 예상해 본다. 3단계 - 탐구 방법의 선택 1. 껍질을 벗긴 바나나에 소금물을 뿌려보기 가설 설정하기 - 껍질을 벗긴 바나나에 소금물을 뿌리면 갈변 현상이 줄어들 것이다. 실험 방법 구안하기 2. 껍질을 벗긴 바나나에 설탕물을 뿌려보기 가설 설정하기 - 껍질을 벗긴 바나나에 설탕물을 뿌리면 갈변 현상이 줄어들 것이다. 실험 방법 구안하기 5~6학년 지도용 131

132 Ⅱ. 지도의 실제 _ 2. 자유 탐구 지도 3. 껍질을 벗긴 바나나에 식초를 뿌려보기 가설 설정하기 - 껍질을 벗긴 바나나에 식초를 뿌리면 갈변 현상이 줄어들 것이다. 실험 방법 구안하기 4. 껍질을 벗긴 바나나에 레몬즙을 뿌려보기 가설 설정하기 - 껍질을 벗긴 바나나에 레몬즙을 뿌리면 갈변 현상이 줄어들 것이다. 실험 방법 구안하기 5. 껍질을 벗긴 바나나에 이온 음료를 뿌려보기 가설 설정하기 - 껍질을 벗긴 바나나에 이온 음료를 뿌리면 갈변 현상이 줄어들 것이다. 실험 방법 구안하기 6. 껍질을 벗긴 바나나에 오렌지 주스를 뿌려보기 가설 설정하기 - 껍질을 벗긴 바나나에 오렌지 주스를 뿌리면 갈변 현상이 줄어들 것이다. 실험 방법 구안하기 4단계 - 탐구 활동의 수행 1. 바나나는 충분히 준비한다. 2. 동시에 7개의 바나나 껍질을 신속하게 벗긴다. 3. 한 개의 바나나는 접시에 그대로 두고 나머지 6개의 바나나에는 각각 30mL의 소금물, 설탕물, 식초, 레몬즙, 이온 음료, 오렌지 주스를 스포이트를 사용하여 뿌린다. 4. 동일한 장소에서 동일한 조건하에 10분 간격으로 1시간 동안 7개의 바나나의 변화를 관 찰한다. 5. 위와 같은 방법으로 2회 더 실험을 진행한다. 6. 3회 동안 실험군과 대조군에서 바나나의 갈변 현상을 분석한다. 132 초등학교 과학과 탐구학습 지도를 위한 교사용 길라잡이

133 5단계 - 탐구 결과의 발표 1. 탐구 결과 보고서를 작성하고 발표한다. 2. 보고서 작성은 탐구한 내용이 잘 나타나도록 하며 다음과 같은 순서로 작성한다. 탐구 주제 탐구 주제의 개요(이론적 고찰 및 목적을 포함) 탐구에 필요한 준비물(시약과 기구 포함) 안전 및 주의 사항 탐구 방법 탐구 결과 탐구 결론 제언(더 알고 싶은 점 등) 5~6학년 지도용 133

134 Ⅱ. 지도의 실제 _ 2. 자유 탐구 지도 어떤 야채가 가장 많은 산소를 발생시킬 수 있을까? 자유 탐구 단계 학습내용 자유 탐구를 위한 기초조사 산소를 만드는 방법에 대해서 조사하기 탐구 수행을 위한 이론적 배경 정리하기 1단계 탐구 주제의 탐색 교과서 내용 확인하기 산소 발생장치의 원리에 대해 알아보기 산소를 발생시킬 수 있는 여러 가지 방법에 대해 찾아보기 탐구 주제 탐색하기 주제와 관련된 탐구 실험 찾아보기 2단계 탐구 주제의 선정 함께 탐구하기 산소를 발생시키는 방법에 대해 이야기하여 보기 - 과산화수소를 이용한 산소 발생장치에 대해 이야기하여 보기 - 감자를 넣은 시험관에 과산화수소를 넣었을 때 생기는 기체에 대해 이야기 하여보기 산소를 발생시키는 방법 중에서 다른 야채를 이용하여 만드는 방법에 대해 이야기하기 탐구 주제 정하기 탐구 주제 정할 때 주의할 점 알아보기 주제 탐색 카드 작성하기 탐구 주제 평가하기 3단계 탐구 방법의 선택 4단계 탐구 활동의 수행 5단계 탐구 결과의 발표 탐구 방법 선택하기 탐구 계획 세우기 탐구 계획 발표하고 평가하기 탐구 수행하기 탐구 방법 및 진행 과정 발표하기 탐구실험 보고서를 작성하는 방법 알아보기 발표할 포스터를 구상하고 교사의 지도 조언 탐구 보고서 작성하기 수집한 자료, 관찰 결과를 순서에 맞게 정리하기 탐구 결과를 그래프, 표, 사진으로 변환하여 나타내기 예시자료 탐구 보고서 살펴보기 잘된 점과 개선할 점 찾아보기 탐구 결과 발표 및 평가하기 탐구 결과 발표하기 발표한 내용에 대해 평가하기 134 초등학교 과학과 탐구학습 지도를 위한 교사용 길라잡이

135 1단계 - 탐구 주제의 탐색 1. 자유 탐구를 위한 기초조사 가. 산소를 발생시키는 원리에 대해 이야기하여 보기 - 촉매를 이용한 산소 발생 표백제를 이용한 촉매로 물과 반응시켜 산소를 발생시키는 원리로 구조가 매우 간단하다. 학생들이 손 쉽게 이용할 수 있는 방법이고, 순수한 산소를 발생시킨다. - 전기분해를 이용한 산소 발생 물을 전기분해하면 산소와 수소가 발생하는 원리로 방법이 매우 간단하며 순수한 산소를 발생시킨다. 가장 기초적이며 널리 알려져 있는 방법이지만 상업적으로 활용되지는 않고 있다. 폭발성이 매우 높은 수소가 발생하여 위험할 뿐더러 수소를 별도로 처리해야 되기 때문이다. - PSA(Pressure Swing Adsorption)방식을 이용한 산소 발생 흡착제를 이용한 산소 발생 원리로 공기 중의 질소 분자를 흡착제에 의해 흡수하여 산소의 농도를 높 이는 방법을 이용하고 있으며 현재 가장 많이 활용되고 있다. 또한 특허시효가 만료되어 특허에 접촉되 지 않고 사용할 수 있어 제작에 어려움이 없다. 그러나 흡착제로 쓰이는 원료가 수증기에 약해 수증기 방지에 심혈을 기울여야 하는 단점이 있다. 2. 교과서 내용 확인하기 가. 촉매의 의미 : 화학반응에서 자신은 반응에 관여하지 않고 단지 화학 반응 속도를 변화시키는 물질을 촉매라고 한다. 나. 산소 발생장치의 원리 1) 이산화망가니즈는 과산화수소수가 산소를 발생시켜 주는 것을 돕는다. 건전지 속의 검은 색 가루가 이 산화망가니즈이다. 이산화망간 대신에 요오드화칼륨(카탈라아제)을 넣어도 되고 싱싱한 생감자, 쇠고 기, 소의 간 등을 잘게 썰거나, 헌 건전지를 분해하여 사용해도 된다. 2) 이외에도 표백제와 감자 껍질을 이용하여 산소를 발생시킬 수 있다. 3. 탐구 주제 탐색하기 주제와 관련된 탐구 실험 찾아보기 - 이산화망가니즈와 과산화수소를 이용한 산소 발생장치 만들기 실험 - 탄산칼슘과 묽은염산을 이용한 이산화탄소 발생장치 만들기 실험 주요 용어들에 대해서 탐색하기 5~6학년 지도용 135

136 Ⅱ. 지도의 실제 _ 2. 자유 탐구 지도 2단계 - 탐구 주제의 선정 1. 함께 탐구하기 이야기 나누기 - 산소를 발생시키는 방법에 대해 이야기하여 보기 - 과산화수소를 이용한 산소 발생장치에 대해 이야기하여 보기 - 생성된 기체가 산소임을 확인하는 방법에 대해 이야기하여 보기 - 감자를 넣은 시험관에 과산화수소를 넣었을 때 생기는 기체에 대해 이야기하여 보기 기초실험 해보기 - 감자를 잘게 썰고 집기병이나 입구가 작은 병에 담는다. - 그 안에 과산화수소를 넣는다. - 그 즉시 고무풍선으로 덮는다. - 고무풍선에 담긴 기체가 산소임을 확인한다. 먼저 생성되는 기체에 깜부기불을 갖다 되어 산소임을 확인하는 방법도 있다. 의문점 가져보기 - 감자의 양을 달리할 때 고무풍선의 크기는 어떻게 달라질까? - 감자를 잘게 썰었을 때 크게 썰었을 때 고무풍선의 크기는 어떻게 달라질까? - 다른 야채를 가지고 실험하였을 때 고무풍선의 크기는 어떻게 달라 질까? - 과연 왜 야채에 과산화수소를 넣었을 때 산소가 발생되는가? 2. 탐구 주제 정하기 탐구 주제 정할 때 주의할 점 알아보기 주제 탐색 카드 작성하기 탐구 주제 평가하기 감자 + 과산화수소 136 초등학교 과학과 탐구학습 지도를 위한 교사용 길라잡이

137 3단계 - 탐구 방법의 선택 1. 탐구 계획 세우기 가. 자른 정도에 따른 산소 발생 정도 알아보기 어떤 원리로 실험할 것인가? - 과산화수소가 닿는 면적에 따른 산소 발생 정도 알아보기 - 무게가 같은 감자를 하나는 크게, 하나는 잘게 썰 때 비교하여보기 준비물은 어떤 것이 필요한지 알아보기 어떻게 실험해야 하는지 알아보기 어떤 결과가 나올지 예상하기 - 같은 시간동안 잘게 썬 감자 쪽에서 발생한 산소의 양이 많을 것이다. - 반응하는 면적이 넓기 때문에 그럴 것이다. 나. 야채의 종류에 따른 산소 발생량 측정하기 어떤 원리로 실험할 것인가? - 카탈라아제가 함유된 야채와 과산화수소의 반응을 통해 과산화수소가 물과 산소로 분해되는 원리를 이 용한다. - 감자와의 실험에서 잘게 썬 감자를 사용한 경우 산소량이 많을 것이다. 라는 예상 하에 야채들도 잘게 썬 것을 사용하는 것으로 한다. 준비물은 어떤 것이 필요한지 알아보기 어떻게 실험해야 하는지 알아보기 어떤 결과가 나올지 예상하기 - 야채의 종류에 따라 발생하는 산소량이 다를 것이다. 실험중심 자유 탐구 과학에서의 실험 - 의도적이고 계획적으로 설정한 조건이나 상황아래에서 자연 현상에 대한 정보를 수집한다. - 반드시 어떠한 목적에 따라 탐구를 수행하여 궁극적으로 변인들 사이의 관계에 대한 가설을 검증한다. - 변인통제 : 독립 변인 이외의 모든 변인을 일정하게 유지하는 것으로서, 실험을 수행할 때 원하는 결과 를 얻기 위한 핵심 활동이다. 이 계획에서는 독립변인은 표면적의 정도와 야채의 종류이고 다른 통제 되는 요인은 무게, 넣는 과산화수소의 양과 넣는 시간, 풍선의 초기 크기, 산소를 포집하는 시간 등이다. 5~6학년 지도용 137

138 Ⅱ. 지도의 실제 _ 2. 자유 탐구 지도 2. 탐구 계획 발표하고 평가하기 가. 탐구 계획 발표하기 1) 탐구계획서 작성하기 가) 계획세우기의 필요성 - 치밀한 탐구 계획이 설계되면 그 계획에 따라 원하는 탐구의 방향을 정할 수 있다. - 정해진 탐구의 방향에 따라 체계적인 탐구순서, 자료수집 등이 이루어져 탐구활동을 효과적으로 진 행할 수 있다. - 효과적인 탐구 활동 수행을 통해 정확한 탐구 결과를 얻을 수 있다. 나) 탐구계획서 작성방법 ➊ 모둠이름, 탐구자, 날짜, 장소 ➋ 탐구 주제 : 알아보려는 것을 구체적으로 작성 ➌ 탐구 동기 : 어떤 계기로 탐구 주제를 정했는가? ➍ 탐구 일정 : 언제, 어디서, 무엇을 할 것인가에 대한 시간 사용계획 ➎ 역할 분담 : 탐구내용과 방법에 따라 모둠원이 할 일을 상세히 적는다. ➏ 탐구 방법 : 어떤 방법으로 무엇을 탐구할 것인가? ➐ 보고서 작성방법 : 탐구 후 발표하는 방법 ➑ 지도조언 : 선생님의 도움말 ➒ 그 외 : 준비물, 탐구 시 주의사항, 예상되는 결과 등 나. 탐구계획서 발표하기 다. 탐구 계획 평가하기 1) 실현가능성 평가하기 : 실제로 실현할 수 있는 탐구 계획인가를 알아본다. 2) 탐구 순서 평가하기 : 탐구 순서와 탐구 단계를 거치는가 알아본다. 3) 역할 분담 : 모둠별 탐구에서 합리적인 역할 분담을 하였는지 알아본다. 4) 자료 수집 : 주제와 적합한 자료 수집을 하였는지 알아본다. 5) 시간 사용 : 탐구 단계별로 어떤 탐구활동을 수행할 것인가에 대한 자세한 시간사용을 계획하였는가? 138 초등학교 과학과 탐구학습 지도를 위한 교사용 길라잡이

139 4단계 - 탐구 활동의 수행 1. 탐구 활동의 수행 가. 자른 정도에 따른 산소의 발생량 알아보기 1) 준비물 : 과산화수소, 시험관 2개, 풍선 2개, 무게가 같은 감자 2개, 스포이트, 칼, 자 2개, 시험관대, 저울 2) 실험 방법 가) 무게가 같은 감자 2개를 하나는 크게 썰고, 하나는 잘게 썬다. 나) 시험관에 각각의 방법으로 자른 감자를 넣는다. 다) 동시에 일정한 양의 과산화수소를 넣는다. 라) 바로 시험관 입구에 풍선을 달고 변화를 관찰한다. 마) 일정시간이 지난 후 풍선의 지름을 두 개의 자를 이용하여 측정한다. 측정 오차가 생길 수 있기 때문에 5회 정도 실험하고 평균치를 확인하여도 좋다. 3) 실험 결과 가) 크게 썬 감자보다 잘게 썬 감자가 더욱 풍선이 크게 부풀어 올랐다. 나) 풍선의 지름이 큰 쪽이 더 많은 산소를 발생시켰다. 다) 자료의 정리(예시) 감자의 무게 감자의 종류 크게 썬 감자 잘게 썬 감자 1차 2차 풍선의 크기 3차 g (cm) 4차 5차 평균 주의할 점 알아보기 무게가 같은 감자를 사용하고, 신선한 것을 실험에 사용한다. 카탈라아제는 신선할 때 가장 많이 함 유하고 있고 익히거나 상할 경우 없어지는 경향이 있기 때문이다. 과산화수소는 같은 양을 넣되 너무 많은 양은 넣지 않는다. 풍선은 짧은 시간(15초 정도)을 측정하는 데 두 명이 조가 되어 동시에 덮는다. 풍선의 지름은 두 개의 자의 간격을 측정한다. 감자를 잘게 썰 때 그 조각들이 유실되지 않도록 한다. 나. 야채의 종류에 따른 산소 발생량 측정하기 1) 준비물 : 과산화수소, 시험관 3개, 풍선 3개(야채의 종류에 따라 개수는 다름), 무게가 같은 양파, 무, 당 근, 감자 등, 스포이트, 자 2개, 시험관대, 저울 5~6학년 지도용 139

140 Ⅱ. 지도의 실제 _ 2. 자유 탐구 지도 2) 실험 방법 가) 무게가 같은 야채 3~4종류를 강판으로 간다. 나) 각 시험관에 잘게 자른 야채(양파, 무, 당근, 감자 등)를 넣는다. 다) 동시에 일정한 양의 과산화수소를 넣는다. 라) 바로 시험관 입구에 풍선을 달고 변화를 관찰한다. 마) 일정시간이 지난 후 풍선의 지름을 두 개의 자를 이용하여 측정한다. 측정 오차가 생길 수 있기 때문에 5회 정도 실험하고 평균치를 확인하여도 좋다. 3) 실험 결과 가) 풍선의 지름이 큰 쪽이 더 많은 산소를 발생시켰다. 나) 같은 무게에서 가장 많은 카탈라아제를 함유하고 있는 야채가 가장 많은 산소를 만들어 낼 것이다. 다) 자료의 정리(예시) 야채의 무게 야채의 종류 양파 무 당근 감자 g 1차 2차 5차 평균 풍선의 3차 크기(cm) 4차 마) 자료의 결론 :,,, 순으로 풍선이 크게 부풀어 올랐다.,,, 순으로 카탈라아제를 많이 함유하고 있을 것이다. 신선한 야채로 실험을 하고, 잘게 썰 때 크기를 일정하게 하기 위해 채칼을 이용하여 크기가 비슷하 게 하여야 변인통제를 할 수 있다. 밀도가 다르기 때문에 무게를 맞추기가 힘들 수도 있다. 따라서 통제변인을 부피로 하고 실험을 할 수도 있다. 140 초등학교 과학과 탐구학습 지도를 위한 교사용 길라잡이

141 5단계 - 탐구 결과의 발표 1. 탐구 결과 보고서를 작성하고 발표한다. 2. 보고서 작성은 탐구 결과가 잘 나타나도록 하며 다음과 같은 순서로 작성한다. 탐구 주제 탐구 주제의 개요(이론적 고찰 및 목적을 포함) 탐구에 필요한 준비물(시약과 기구 포함) 안전 및 주의 사항 탐구 방법 탐구 결과 탐구 결론 제언(더 알고 싶은 점 등) 5~6학년 지도용 141

142 Ⅱ. 지도의 실제 _ 2. 자유 탐구 지도 흰 옷에 묻은 얼룩을 제거하는 방법 자유 탐구 단계 1단계 탐구 주제의 탐색 2단계 탐구 주제의 선정 학습내용 자유 탐구를 위한 기초조사 탐구 수행을 위한 이론적 배경 및 원리 정리하기 일상생활에서 쉽게 묻을 수 있는 얼룩 조사하기 조사한 얼룩을 제거할 수 있는 방법 조사하기 탐구 주제 탐색하기 주제와 관련된 탐구 실험 찾아보기 함께 탐구하기 주제와 관련된 탐구 수행하기 - 기름때를 제거하기 위한 방법 알아보기 - 유성잉크를 제거하기 위한 방법 알아보기 - 김치 국물을 제거하기 위한 방법 알아보기 - 굴 즙을 제거하기 위한 방법 알아보기 - 케첩을 제거하기 위한 방법 알아보기 - 진흙을 제거하기 위한 방법 알아보기 탐구 주제 정하기 탐구 주제 정할 때 주의할 점 알아보기 주제 탐색 카드 작성하기 탐구 주제 평가하기 3단계 탐구 방법의 선택 4단계 탐구 활동의 수행 5단계 탐구 결과의 발표 탐구 방법 선택하기 탐구 계획 세우기 탐구 계획 발표하고 평가하기 탐구 수행하기 탐구 방법 및 진행 과정 발표하기 탐구실험 보고서를 작성하는 방법 알아보기 발표할 포스터를 구상하고 교사의 지도 조언 탐구 보고서 작성하기 수집한 자료, 관찰 결과를 순서에 맞게 정리하기 탐구 결과를 그래프, 표, 사진으로 변환하여 나타내기 예시자료 탐구 보고서 살펴보기 잘된 점과 개선할 점 찾아보기 탐구 결과 발표 및 평가하기 탐구 결과 발표하기 발표한 내용에 대해 평가하기 142 초등학교 과학과 탐구학습 지도를 위한 교사용 길라잡이

143 1단계 - 탐구 주제의 탐색 1. 탐구 수행을 위한 이론적 배경 및 원리 정리하기 가. 세제란? 얼룩진 표면에서 이물질을 제거하여 현탁액 속에 뜨도록 하는 데 효과적인 여러 종류의 계면활성제를 말 한다. 보통의 비누와 달리 지방이나 기름의 표준화에 의해서는 만들 수 없는 합성물질이다. 옛날에 세제는 양의 기름과 나무를 태운 재를 끓여서 만들었다. 그리고 지방과 수산화나트륨의 반응에서 도 얻었다. 화학적으로 설명 하자면, 지방은 R-COO-CH 2 2개와 R-COO-CH 1개로 구성된 물질이고 여기 에 3분자의 수산화나트륨과 반응시켜 3분자의 R-COO-Na + 가 생기게 되는데 이것이 세제이다. 나. 세제의 원리 세제 분자 구조는 기름에 잘 섞이는 친유성 부분과 물에 잘 섞이는 친수성 부분으로 구성되어 있다. 보통 설거지할 때 물로만 잘 안 닦이는 것은 기름성분인데, 비누가 이들 기름성분을 녹이고 그릇표면에서 떼어 내어 물에 섞여 씻어 나오게 만든다. 물로만 씻어지는 것은 친수성 성분의 때이고, 물로 잘 씻어지지 않는 것은 친유성 성분이 때이다. 세제성분은 이들 두 가지를 모두 물에 씻겨 나올 수 있도록 해주는 매개체가 되는 것이다. 그리고 이렇게 물과 기름을 섞는 역할을 계면활성이라고 한다. <세제 분자 구조> <1단계> <2단계> <3단계> <세제의 얼룩제거 원리> 5~6학년 지도용 143

144 Ⅱ. 지도의 실제 _ 2. 자유 탐구 지도 2. 일상생활에서 쉽게 묻을 수 있는 얼룩 조사하기 가. 조사방법 : 부모님과 친구, 그리고 인터넷을 통하여 일상생활에서 자주 묻는 얼룩을 조사하여 추출한다. 학생들이 손쉽게 준비할 수 있는 얼룩을 중심으로 탐구할 수 있도록 조언이 필요하다. 나. 조사한 얼룩의 종류 살펴보기 3. 조사한 얼룩을 제거할 수 있는 방법 조사하기 가. 조사방법 : 웃어른과의 면담, 인터넷을 통하여 가정에서 손쉽게 얼룩을 제거하는 방법을 조사한다. 나. 얼룩의 종류에 따른 제거 방법 1) 기름때 : 아세톤을 묻혀서 비빈다. 2) 유성잉크 : 뿌리는 파스를 이용해서 비빈다. 3) 김치 국물 : 양파를 갈아서 덮는다. 4) 귤 즙 : 물과 식초를 5:1 비율로 묻혀서 비빈다. 5) 케첩 : 식초를 묻혀서 비빈다. 6) 진흙 : 감자로 문지른다. 가정에 있는 재료를 이용하여 얼룩을 제거할 수 있는 방법을 찾도록 지도한다. 2단계 - 탐구 주제의 선정 1. 기름때를 제거하기 위한 방법 알아보기 준비물은 어떤 것이 필요한지 알아본다. 대조군과 실험군을 정하고 어떻게 실험할지 예상해 본다. 어떤 결과가 나올지 예상해 본다. 2. 유성잉크를 제거하기 위한 방법 알아보기 준비물은 어떤 것이 필요한지 알아본다. 대조군과 실험군을 정하고 어떻게 실험할지 예상해 본다. 어떤 결과가 나올지 예상해 본다. 144 초등학교 과학과 탐구학습 지도를 위한 교사용 길라잡이

145 3. 김치 국물을 제거하기 위한 방법 알아보기 준비물은 어떤 것이 필요한지 알아본다. 대조군과 실험군을 정하고 어떻게 실험할지 예상해 본다. 어떤 결과가 나올지 예상해 본다. 4. 귤 즙을 제거하기 위한 방법 알아보기 준비물은 어떤 것이 필요한지 알아본다. 대조군과 실험군을 정하고 어떻게 실험할지 예상해 본다. 어떤 결과가 나올지 예상해 본다. 5. 케첩을 제거하기 위한 방법 알아보기 준비물은 어떤 것이 필요한지 알아본다. 대조군과 실험군을 정하고 어떻게 실험할지 예상해 본다. 어떤 결과가 나올지 예상해 본다. 6. 진흙을 제거하기 위한 방법 알아보기 준비물은 어떤 것이 필요한지 알아본다. 대조군과 실험군을 정하고 어떻게 실험할지 예상해 본다. 어떤 결과가 나올지 예상해 본다. 3단계 - 탐구 방법의 선택 1. 기름때를 제거하기 위한 방법 가설 설정하기 - 아세톤을 묻혀서 비빈 후 세탁을 하면 얼룩이 잘 지워질 것이다. 실험 방법 구안하기 2. 유성잉크를 제거하기 위한 방법 가설 설정하기 5~6학년 지도용 145

146 Ⅱ. 지도의 실제 _ 2. 자유 탐구 지도 - 뿌리는 파스를 분사하고 비빈 후 세탁을 하면 얼룩이 잘 지워질 것이다. 실험 방법 구안하기 3. 김치 국물을 제거하기 위한 방법 가설 설정하기 - 양파를 갈아서 덮고 5분 후에 물로 행구고 세탁을 하면 얼룩이 잘 지워질 것이다. 실험 방법 구안하기 4. 귤 즙을 제거하기 위한 방법 가설 설정하기 - 물과 식초를 5:1 정도 비율로 만들어 묻히고 비빈 후 세탁을 하면 얼룩이 잘 지워질 것이다. 실험 방법 구안하기 5. 케첩을 제거하기 위한 방법 가설 설정하기 - 식초를 묻혀서 비빈 후 세탁을 하면 얼룩이 잘 지워질 것이다. 실험 방법 구안하기 6. 진흙을 제거하기 위한 방법 가설 설정하기 - 감자를 갈아서 덮고 10분 후에 물로 행구고 세탁을 하면 얼룩이 잘 지워질 것이다. 실험 방법 구안하기 4단계 - 탐구 활동의 수행 1. 준비물 면(10cm*10cm) 원단 18장, 폴리에스테르(10cm*10cm) 원단 18장, 페트리 접시 12개, 플라스틱 접시 12개, 스포 이트, 비커, 표백제, 참기름, 유성잉크, 김치 국물, 귤, 케첩, 진흙, 아세톤, 양파, 뿌리는 파스, 식초, 감자 등 146 초등학교 과학과 탐구학습 지도를 위한 교사용 길라잡이

147 2. 얼룩 묻히기 가) 참기름 : 원단 중앙에 스포이트로 5방울씩 떨어뜨린다. 나) 유성잉크 : 원단 중앙에 스포이트로 5방울씩 떨어뜨린다. 다) 김치 국물 : 원단 중앙에 스포이트로 5방울씩 떨어뜨린다. 라) 귤 : 귤 한 알을 이용해서 원단 가운데를 중심으로 문지른다. 마) 케첩 : 5g 정도의 양을 원단 가운데를 중심으로 묻힌다. 바) 진흙 : 흙과 물을 1:1 비율로 섞고 5g 정도의 양을 가운데를 중심으로 묻힌다. 3. 얼룩진 원단 말리기 4. 얼룩 제거하기 < 얼룩 묻히는 모습 > < 얼룩 제거하는 모습 > 5. 표백하기 모든 원단을 흐르는 물에 깨끗하게 씻고 60분 동안 표백한다. < 표백액과 표백하는 모습 > 5~6학년 지도용 147

148 Ⅱ. 지도의 실제 _ 2. 자유 탐구 지도 6. 원단 행구기 7. 얼룩이 제거된 원단 말리기 8. 위와 같은 방법으로 2회 더 실험을 진행하기 9. 실험을 하는 동안 대조군과 실험군을 구분하여 얼룩이 잘 보일 수 있도록 흰 종이를 대 고 눈으로 비교 분석하기 5단계 - 탐구 결과의 발표 1. 탐구 결과 보고서를 작성하고 발표한다. 2. 보고서 작성은 탐구한 내용이 잘 나타나도록 하며 다음과 같은 순서로 작성한다. 탐구 주제 탐구 주제의 개요 (이론적 고찰 및 목적을 포함) 탐구에 필요한 준비물 (시약과 기구 포함) 안전 및 주의 사항 탐구 방법 탐구 결과 탐구 결론 제언 (더 알고 싶은 점 등) 148 초등학교 과학과 탐구학습 지도를 위한 교사용 길라잡이

149 특명! 아이스크림을 보호하라 - 드라이아이스의 정체 자유 탐구 단계 1단계 탐구 주제의 탐색 학습내용 생활 속에서 주제와 관련된 예 찾기 우리가 아이스크림 가게에서 아이스크림을 사고 집으로 갈 때 드라이아이스를 넣어준다. 그 이유는 무엇일까? - 우리 생활에서 드라이아이스의 쓰임에 대해 마인드맵으로 정리하기 - 일상생활에서 드라이아이스를 사용했던 경험 나누기 교과서 내용 확인하기 일상생활 속에서 드라이아이스를 사용하는 경우 알아보기 교과서 활동을 되돌아보고 더 알아보고 싶은 점 찾아보기 탐구 주제 탐색하기 드라이아이스 사용과 관련된 탐구 실험 찾아보기 2단계 탐구 주제의 선정 함께 탐구하기 드라이아이스의 크기에 따른 냉각 정도와 관련된 탐구 수행하기 - 드라이아이스의 크기에 따른 냉각 정도 비교하기 드라이아이스가 발생시키는 기체의 종류 확인 실험 수행하기 - 드라이아이스가 발생시키는 기체가 어떤 종류의 기체인지 알아보는 실험을 계획하고 수 행하기 드라이아이스와 관련된 탐구 수행하기 - 드라이아이스로 높이가 다른 촛불을 끄는 실험을 계획하고 수행하기 탐구 주제 정하기 탐구 주제 정할 때 주의할 점 알아보기 주제 탐색 카드 작성하기 탐구 주제 평가하기 3단계 탐구 방법의 선택 4단계 탐구 활동의 수행 5단계 탐구 결과의 발표 탐구 방법 선택하기 탐구 계획 세우기 탐구 계획 발표하고 평가하기 탐구 수행하기 탐구 방법 및 진행 과정 발표하기 탐구실험 보고서를 작성하는 방법 알아보기 발표할 포스터를 구상하고 교사의 지도 조언 탐구 보고서 작성하기 수집한 자료, 관찰 결과를 순서에 맞게 정리하기 탐구 결과를 그래프, 표, 사진으로 변환하여 나타내기 예시자료 탐구 보고서 살펴보기 잘된 점과 개선할 점 찾아보기 탐구 결과 발표 및 평가하기 탐구 결과 발표하기 발표한 내용에 대해 평가하기 5~6학년 지도용 149

150 Ⅱ. 지도의 실제 _ 2. 자유 탐구 지도 1단계 - 탐구 주제의 탐색 1. 우리 생활에서 드라이아이스의 정체에 대해서 생각해 보자. 우리 주변에서 드라이아이스의 쓰임과 그 정체에 대해 생각을 정리해 보자. 왜 아이스크림 가게에서 드라이아이스를 넣어줄까? 드라이아이스는 무엇일까? 드라이아이스 드라이아이스의 흰 연기는 무엇일까? 드라이아이스는 왜 차가울까? 드라이아이스는 왜 작아지는 걸까? 일상생활에서 드라이아이스를 사용했던 경험 나누기 1 학생들이 확산적이고 발산적 사고를 할 수 있도록 분위기를 조성한다. 2 학생들이 손쉽게 탐구할 수 있는 탐구 주제를 선정할 수 있도록 조언이 필요하다. 3 자신이 하고 싶은 탐구 주제를 선정하여 카드에 작성하도록 한다. 150 초등학교 과학과 탐구학습 지도를 위한 교사용 길라잡이

151 2단계 - 탐구 주제의 선정 1. 아이스크림 가게에서 드라이아이스를 넣어주는데, 그 이유가 있을까? 드라이아이스를 아이스크림 통에 넣어주지 않으면 어떤 일이 일어날지 생각해 본다. 실험을 위한 준비물은 어떤 것이 필요한지 알아본다. 드라이아이스의 상태변화에 대해 알아본다. 어떤 결과가 나올지 예상해 본다. 2. 아이스크림 가게에서 드라이아이스를 넣어줄 때 얼마나 넣을까? 아이스크림 포장용기에 넣어주는 드라이아이스의 양을 정하는 기준이 무엇인지 알아본다. 준비물은 어떤 것이 필요한지 알아본다. 드라이아이스 상태변화의 빠르기는 무엇과 관련이 있을지 생각해 본다. 어떤 결과가 나올지 예상해 본다. 3. 드라이아이스에서 나오는 흰 연기는 무엇이고, 왜 나오는 것일까? 드라이아이스를 자세히 관찰하면 주변에 흰 연기가 나오는데 그것의 정체는 무엇인지 알아본다. 실험을 위한 준비물은 어떤 것이 필요한지 알아본다. 흰 연기가 무엇인지 알아낼 방법을 생각해 본다. 어떤 결과가 나올지 예상해 본다. 4. 양초의 길이를 다르게 하여 드라이아이스를 넣어주면 어떤 양초의 불이 빨리 꺼질까? 양초의 높이에 따라 드라이아이스가 영향을 미치는 정도가 어떻게 달라지는지 비교해 보자. 준비물은 어떤 것이 필요한지 알아본다. 드라이아이스의 성질을 알아낼 다른 실험의 예를 생각해 본다. 어떤 결과가 나올지 예상해 본다. 5~6학년 지도용 151

152 Ⅱ. 지도의 실제 _ 2. 자유 탐구 지도 3단계 - 탐구 방법의 선택 1. 아이스크림 가게에서 드라이아이스를 넣어주는데, 그 이유가 있을까? 드라이아이스를 아이스크림 통에 넣어주지 않으면 어떤 일이 일어날지 생각해 본다. - 드라이아이스를 넣지 않은 것과 넣은 것을 비교하는 실험을 계획한다. 실험을 위한 준비물은 어떤 것이 필요한지 알아본다. - 컵 아이스크림 2개, 슬러시 컵, 초시계, 온도계, 드라이아이스, 면장갑 드라이아이스의 상태변화에 대해 알아본다. - 드라이아이스는 상온에서 고체에서 기체로 승화한다. 어떤 결과가 나올지 예상해 본다. - 드라이아이스가 아이스크림을 녹지 않게 할 것이다. 드라이아이스를 만질 때는 면장갑을 끼고 만져야 한다. 2. 아이스크림 가게에서 드라이아이스를 넣어줄 때 얼마나 넣을까? 아이스크림 포장용기에 넣어주는 드라이아이스의 양을 정하는 기준이 무엇인지 알아본다. - 집까지의 이동 거리, 집까지 이동 시간, 아이스크림의 양, 아이스크림 포장용기의 종류, 아이스크림의 종류, 기온 등 준비물은 어떤 것이 필요한지 알아본다. - 아이스크림, 드라이아이스 조각, 초시계, 온도계, 아이스크림 포장용기(종이, 플라스틱) 드라이아이스 상태변화의 빠르기는 무엇과 관련이 있을지 생각해 본다. 어떤 결과가 나올지 예상해 본다. 3. 드라이아이스에서 나오는 흰 연기는 무엇이고, 왜 나오는 것일까? 드라이아이스를 자세히 관찰하면 주변에 흰 연기가 나오는 데 그것의 정체는 무엇인지 알아본다. - 드라이아이스는 이산화탄소의 고체이므로 흰 연기는 이산화 탄소 기체일 것이다. - 드라이아이스는 주변을 차게 하므로 흰 연기는 수증기가 액 화된 물방울일 것이다. 152 초등학교 과학과 탐구학습 지도를 위한 교사용 길라잡이

153 실험을 위한 준비물은 어떤 것이 필요한지 알아본다. - 드라이아이스 조각, 염화코발트 종이, 석회수, 비커 등 흰 연기가 어떤 것인지 알아낼 방법은 무엇인지 생각해 본다. - 흰 연기를 모아 석회수에 넣어 어떻게 되는지 확인한다. - 흰 연기에 염화코발트 종이를 갖다 대어 색깔 변화를 확인한다. 어떤 결과가 나올지 예상해 본다. - 흰 연기가 이산화탄소 기체라면 석회수를 뿌옇게 변하게 할 것이다. - 흰 연기가 물방울이라면 염화코발트 종이를 붉게 변화시킬 것이다. 4. 양초의 길이를 다르게 하여 드라이아이스를 넣어주면 어떤 양초의 불이 빨리 꺼질까? 양초의 높이에 따라 드라이아이스가 영향을 미치는 정도가 어떻게 달라지는지 비교해 보자. - 드라이아이스 주변의 기체는 공기보다 무거워 아래로 가라앉기 때문에 키 작은 초가 먼저 꺼질 것이다. 준비물은 어떤 것이 필요한지 알아본다. - 수조, 길이가 다른 양초 3개, 성냥, 드라이아이스, 초시계 드라이아이스의 성질을 알아낼 다른 실험의 예를 생각해 본다. - 드라이아이스는 승화하면서 기체로 변할 때 부피가 크게 팽창하는 성질을 이용한 실험을 생각해 낸다. 어떤 결과가 나올지 예상해 본다. - 아래의 양초가 먼저 불이 꺼지는 것일 것이다. - 여러 가지 실험을 계획할 수 있다. 학생들이 이산화탄소의 성질을 모른다는 가정 하에 실험을 하고 난 뒤 그 결과를 알게 된다면 기체의 성질을 잘 이해할 수 있을 것이다. 4단계 - 탐구 활동의 수행 1. 아이스크림 가게에서 드라이아이스를 넣어주는 이유 확인하기 실험 재료 - 같은 종류와 크기의 컵 2개, 아이스크림, 슬러시 컵, 초시계, 온도계, 드라이아이스 실험 방법 5~6학년 지도용 153

154 Ⅱ. 지도의 실제 _ 2. 자유 탐구 지도 - 같은 종류와 크기의 아이스크림 컵 2개를 준비한다. - 뚜껑 달린 슬러시 컵 2개를 준비하여 A, B로 구분하고, 각각 온도계를 꽂는다. - A에 아이스크림과 드라이아이스를 넣고, B에는 아이스크림만 넣고 2분 간격으로 온도를 측정한다. - 일정 시간이 흐른 후 A, B 속의 아이스크림 크기를 확인한다. - 드라이아이스의 역할이 무엇일지 생각해 본다. 실험 결과 - A : 온도가 많이 내려가고, 아이스크림은 녹지 않는다. - B : A 보다는 온도가 덜 내려가고, 아이스크림은 2/3이상 녹는다. 정량적인 측정을 위하여 온도 변화와 아이스크림의 실험 전후의 크기를 측정하여 수치로 비교하면 좋 다. 드라이아이스는 장갑을 낀 손으로 잡도록 한다. 동상에 주의한다. 2. 아이스크림 가게에서 드라이아이스를 넣어줄 때 기준 실험 재료 - 아이스크림, 드라이아이스 조각, 초시계, 온도계, 아이스크림 용기(종이, 플라스틱) 실험 방법 - 아이스크림 포장용기에 넣어주는 드라이아이스의 양을 정하는 기준이 무엇인지 알아본다. - 친구들과 토론을 하여 그 결정이 옳은지 알아볼 실험을 설계한다. 실험 결과 - 집까지 이동 거리, 집까지 이동 시간, 아이스크림의 양, 아이스크림을 담는 용기, 아이스크림의 종류, 기 온에 따라 결정될 것이다. 자신이 아이스크림을 사고 간다고 생각하고 적극적으로 고민할 수 있도록 한다. 3. 드라이아이스에서 나오는 흰 연기는 무엇이고, 왜 나오는 것일까? 실험 재료 - 드라이아이스 조각, 염화코발트 종이, 석회수, 비이커 등 실험 방법 - 흰 연기가 어떤 것인지 알아낼 방법에 대해 토의한다. - 흰 연기를 모아 석회수에 넣어 어떻게 되는지 확인한다. - 흰 연기에 염화코발트 종이를 갖다 대어 색깔 변화를 확인한다. 154 초등학교 과학과 탐구학습 지도를 위한 교사용 길라잡이

155 실험 결과 - 흰 연기가 염화코발트 종이를 붉게 변화시키는 것으로 보아 흰 연기는 물방울임을 확인할 수 있다. - 드라이아이스가 이산화탄소 기체로 승화할 때 주변의 열을 빼앗기 때문에 공기 중의 수증기가 액화되 어 물방울로 변한 것이다. 4. 어느 촛불이 먼저 꺼질까요? 또, 이 실험으로 무엇을 알 수 있을까요? 실험 재료 - 수조, 길이가 다른 양초 3개, 성냥, 드라이아이스, 초시계 실험 방법 - 길이가 다른 양초 3개를 수조에 고정시킨다. - 각각의 양초에 불을 붙인다. - 드라이아이스를 몇 조각 넣는다. - 수조에 뚜껑을 닫는다. - 어느 양초의 불이 먼저 꺼지는지 관찰한다. 실험 결과 - 길이가 다른 3개의 양초 중 키가 작은 양초가 불이 먼저 꺼진다. - 드라이아이스는 상온에서 이산화탄소 기체로 승화하는데, 이산화탄소가 공기보다 무거워 아래로 깔리 기 때문이다. - 이산화탄소 기체는 불을 끄는 성질과 공기보다 무거운 기체라는 것을 알 수 있다. - 그 외 드라이아이스는 어떤 실험에서 사용되고 있을까? 1. 드라이아이스를 물에 넣으면 어떤 변화가 생길까? 2. 유리그릇에 놓인 드라이아이스는 왜 딸그락 소리를 낼까? 3. 드라이아이스의 상태변화 실험 4. 드라이아이스를 넣은 권총(로켓) 5~6학년 지도용 155

156 Ⅱ. 지도의 실제 _ 2. 자유 탐구 지도 5단계 - 탐구 결과의 발표 1. 탐구 결과 보고서를 작성하고 발표한다. 2. 보고서 작성은 탐구한 내용이 잘 나타나도록 하며 다음과 같은 순서로 작성한다. 탐구 주제 탐구 주제의 개요 (이론적 고찰 및 목적을 포함) 탐구에 필요한 준비물 (시약과 기구 포함) 안전 및 주의 사항 탐구 방법 탐구 결과 탐구 결론 제언 (더 알고 싶은 점 등) 156 초등학교 과학과 탐구학습 지도를 위한 교사용 길라잡이

157 3. 융합인재교육(STEAM) 지도 5~6학년 지도용 157

158 Ⅱ 지도의 실제 _ 3. 융합인재교육(STEAM) 지도 STEAM 프로그램이란 스팀은 과학(Science), 기술(Technology), 공학(Engineering), 예술(Art), 수학 (Math)의 첫 글자를 조합한 것으로 다양한 교과목을 접목해 학문의 경계를 넘나드는 융 합형 교육을 뜻한다. 지식 전달 중심의 기존 수업과 달리 즐겁고 재미있는 과학 을 실현 하고 실생활에서 과학 관련 문제해결능력을 키워주는 것이 STEAM의 목표이다. 과거의 기술혁신이 무에서 유를 창조하는 발명에 가까웠다면, 미래의 혁신은 기존 기술 을 새롭게 해석하고 융합할 때 이루어진다. 따라서 과학기술 지식과 상상력, 예술적 감성 은 더욱 중요해질 것이며, 시대가 원하는 융합형 인재를 양성하는 프로그램이 절실할 때 이다. STEAM프로그램은 체험, 탐구, 실험을 바탕으로 기초적인 과학 개념과 지식을 탄 탄하게 닦은 후 실생활에 적용할 수 있도록 설계되었다. 또한 학생들은 스스로 관찰하고 탐구하며 답을 찾아가는 과정을 통해 재미있게 학습하고 문제해결능력도 키울 수 있다. 창의적인 사람은 경험을 연결시켜 새로운 것들을 창조해 낸다. 스티브 잡스의 말처럼 경험을 연결시키기 위해서는 주변에서 일어나는 일을 그저 보 기 보다는 자세히 관찰하고 그 의미와 원리까지 생각하는 적극적 탐구자 가 되어야 할 것 이다. 이러한 관점에서 STEAM프로그램은 우리의 미래를 이끌어갈 학생들의 종합적으로 사고하고 스스로 문제를 해결할 수 있는 능력을 키워줄 것이다. STEAM 교수 학습과정안 약어설명 : Science 과학, : Technology 기술, : Engineering 공학, : Art 예술, : Math 수학 : Context 상황 제시 : Creative Design 창의적 설계, 주어진 상황에서 창의성, 효율성, 경제성, 심미성을 발현하여 최 적의 방안을 찾아 문제를 해결하는 종합적인 과정 : Emotional Touch 감성적 체험, 학습에 대한 긍정적 감정을 하는 것이다. 학습에 대한 흥미 자 신감, 지적 만족감, 성취감 등을 느껴 학습에 대한 느끼고 성공의 경험을 동기유발, 욕구, 열 정, 몰입의 의지가 생기고 개인적 의미를 발견하여 선순환적인 자기주도적 학습이 가능하게 하는 모든 활동과 경험 158 초등학교 과학과 탐구학습 지도를 위한 교사용 길라잡이

159 교수 학습과정안 별 빛 속으로 주제 개요 본 주제는 과학 <5-2-4 태양계와 별>과 국어(듣말쓰) <7. 이야기와 삶>을 기반으로 구성하였다. 우리에게 친숙한 탄생 별자리가 내가 태어난 계절과 반대 계절 밤하늘에만 보이는 모습을 살펴보고 그 이유에 대해 궁금증을 가지게 함으로써 계절별로 각기 다른 별자리가 관찰되는데, 이는 지구가 태양을 공 전함으로써 관찰되는 것임을 이해하도록 한다. 이를 위해 별자리, 천체 관측을 위한 스텔라리움, 대한민국 인터넷 천문대 등과 같은 컴퓨터 시뮬레이션이나 스마트폰 증강현실 앱을 활용하여 교사의 자료 제시에서 만 머무르지 않고 학생들이 직접 탐구하여 스스로 알아 낼 수 있도록 하였다. 또한 별자리를 찾는 것에 머 무르지 않고 실제 별자리 속 별의 모습 사진을 찾아봄으로써 태양계 밖 우주에 관심을 갖도록 하여 후속 천문 학습에 대한 흥미와 과학에 대한 이해를 높이도록 한다. 그리스 로마 신화를 비롯하여 견우 직녀의 이야기까지 밤하늘 별자리에 관한 다양한 이야기가 전해져 내려오고 있다. 별자리에 관한 다양한 이야기를 촌극으로 표현해 봄으로써 별자리에 대한 학생들의 이해와 흥미를 높이고, 과학을 문학과 연계하여 탐구해 보도록 하였다. 학습 목표 내용 목표 - 계절별로 별자리가 달라짐을 지구의 자전과 공전과 관련하여 설명할 수 있다. - 계절별 대표 별자리의 이름과 유래를 찾아 설명할 수 있다. - 촌극의 구성요소를 알고 별자리 유래를 재구성하여 대본으로 나타낼 수 있다. 과정 목표 - 컴퓨터 시뮬레이션 프로그램, 스마트폰 앱(App) 등의 사용방법을 알고 별자리를 찾을 수 있다. - 자신의 생각과 느낌을 언어적 비언어적 수단을 통하여 효과적으로 표현할 수 있다. - 우주에 관심과 호기심을 갖고 실제 밤하늘에서 별자리를 찾을 수 있다. 5~6학년 지도용 159

160 Ⅱ 지도의 실제 _ 3. 융합인재교육(STEAM) 지도 STEAM 과목 요소 S : 계절별 대표 별자리 알아보기 계절별 대표 별자리가 달라지는 이유 알아보기 T : 계절별 대표 별자리를 찾는 방법 알아보기 E : 별자리 관측 컴퓨터 시뮬레이션 또는 스마트 앱 활용하기 A : 별자리 유래를 재구성하여 촌극으로 나타내기 STEAM 단계 요소 상황제시 - 내 별자리는 밤하늘에 볼 수 있을까? - 실제 별자리의 모습은 어떤 모습일까? - 별자리 유래에 관한 이야기를 촌극으로 나타내기 창의적 설계 - 컴퓨터 시뮬레이션 또는 스마트 앱을 이용하여 별자리 관측하기 - 계절별로 별자리가 밤하늘에 다르게 보이는 이유 알아보기 - 실제 별자리 관측 모습을 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 알아보기 - 별자리 유래를 관객이 잘 이해할 수 있도록 촌극으로 나타내기 감성적 체험 - 실제 밤하늘 별자리 관측을 통해 우주에 대한 흥미와 관심 갖기 제작 의도 다양한 별자리 관련 컴퓨터 시뮬레이션 프로그램이나 GPS센서, 지자기센서 등을 활용한 스마트 앱을 이용하여 학생들이 내 별자리를 먼저 찾아보게 한다. 별자리이므로 당연히 밤에 보일 거라는 생각으로 찾 게 되지만 실제로는 밤하늘에서는 찾을 수 없고 오히려 낮에 태양 옆에 서 있다는 결과를 얻게 된다. 하지 만 실제에서는 태양 빛으로 인해 볼 수 없고, 대신 밤하늘에는 태어난 계절과 정반대 계절의 탄생 별자리 를 관측되는 결과를 얻게 된다. 지구의 자전과 공전의 개념을 학습한 상태에서 왜 계절별 별자리가 다르게 보일까? 라는 의문으로 연결되어 교과서에서 제시한 간단한 실험을 교사의 안내를 통해 확인해 봄으로써 1 년에 걸쳐 보이는 별자리가 실제로는 하루에 한 번은 하늘에서 볼 수 있음을 지구-태양-별의 관계를 통해 이해할 수 있도록 하였다. 실제로 우리가 관찰하는 별은 맨 눈에서는 하나의 점이지만 실제 모습은 태양과 마찬가지 빛을 내는 우 160 초등학교 과학과 탐구학습 지도를 위한 교사용 길라잡이

161 주 저 멀리 있는 또 하나의 태양이다. 대한민국 인터넷 천문대를 통해 밤하늘의 모습을 마치 천체망원경을 이용하여 관찰하는 것과 같은 경험을 통해 우주에 대한 관심과 흥미를 높이고자 한다. 또한 계절별 별자리 를 단순히 기억하는데 머무르지 않고 국어 <촌극으로 표현하기>와 연계하여 과학과 문학의 융합적 사고력 을 높이고자 하였다. 차시별 계획 총괄표 차시 과목 단원 소주제 학습내용 내 별자리와 관측되는 시간 알기 별자리 관측용 프로그램 사용법 익히기 계절별 별자리의 종류 알기 계절별 별자리가 다르게 나타나는 이유 알기 내 별자리는 내 생일날 밤하늘에 관측될까? 1차시 과학 4. 태양계와 별 (8/10) 내 별자리를 찾아보자 스텔라리움을 이용해서 하루 동안 별자리 관측하고 별자리 가 보이지 않는 이유 알아보기 계절별 대표 별자리 조사하기 별자리 유래에 관한 다양한 책 목록을 사전에 안내하여 학 생들이 미리 읽어볼 수 있도록 한다. 선택1) 계절별 대표 별자리 찾는 방법 익히기 선택2) 실제 별의 모습 찾아보기 실제 별의 모습을 보고 느낀 점 이야기하기 계절별 별자리 이야기 찾기 별자리 이야기 촌극 만들기 계절별 별자리 이야기를 촌극으로 나타내기 계절별 별자리 이야기 촌극 대본쓰기 2차시 ~ 3차시 국어 (듣말쓰) 7. 이야기와 삶 (3~4/6) 별자리 이야기 촌극 별자리 이야기 속 인물을 설정한 뒤 대강의 줄거리만 꾸미 고 연습과정 속에서 대본이 완성되도록 한다. 역할 정하기 및 연습하기 촌극에 사용될 별자리 소품 만들기 보자기, 신문지 등을 활용하여 간접적으로 표현하도록 하여 사고력과 상상력을 향상시키도록 한다. 계절별 별자리 촌극 공연하기 5~6학년 지도용 161

162 Ⅱ 지도의 실제 _ 3. 융합인재교육(STEAM) 지도 평가 계획 연번 평가 기준 평가 방법 1 계절별 별자리를 찾을 수 있는가? 자기, 관찰평가 2 계절에 따라 별자리가 다르게 보이는 이유를 설명할 수 있는가? 관찰, 서술평가 3 별자리 이야기를 촌극으로 실감나게 나타낼 수 있는가? 자기, 동료평가 162 초등학교 과학과 탐구학습 지도를 위한 교사용 길라잡이

163 내 별자리를 찾아보자 과목 과학 수업차시 1/3 단원 8. 태양계와 별 교육 과정 2009개정교육과정_과학_초5~6학년군_태양계와 별 : 별이 무엇인지 알아보고, 별들의 연결인 별자리를 이해한다. 2009개정교육과정_과학_초5~6학년군_지구와 달의 운동 : 계절에 따라 별자리가 달라지는 것을 지구의 공전으로 설명할 수 있다 학습 목표 컴퓨터시뮬레이션 또는 스마트폰을 활용하여 계절별 대표 별자리를 찾을 수 있다. 계절에 따라 보이는 별자리가 달라지는 까닭을 설명할 수 있다 학습 과정 교수 학습 활동 준비물 도입 (10분) 내 별자리 알아보기 내 별자리는 내 생일 밤하늘에 관찰할 수 있을까? - 동양의 띠와 서양의 별자리가 무엇인지 알아보기 - 12개 띠와 별자리 종류와 특성 알아보기 : 내 띠와 별자리는 무엇입니까? - 별자리 그려보기 : 별자리 인물의 특성과 비슷합니까? : 내 별자리는 내 생일날 하늘에 보일까요? 네이버 지식백과 -띠와 별자리 학습 활동 (35분) 내 별자리가 관측되는 시간 알아보기 스텔라리움 설치 및 간단한 사용방법 익히기 - 스텔라리움 설치 및 사용법 설명 듣고 간단하게 탐색해보기 스텔라리움을 활용하여 내 생일 밤하늘에 별자리 확인하기 - 위치 설정: 대한민국 선택 (서울 위도-37, 경도-126) - 날짜 및 시간 설정 : 내 생일날 0시 0분 0초로 설정 - 별자리선, 별자리이름이 화면에 나오도록 설정 - 한 시간씩 증가시키면서 하루 동안 내 별자리가 나타나는 시간 확인하기 - 동에서 서쪽으로 별자리가 움직이므로 동쪽 하늘 주위로 찾아보기 - 태양과 지구, 별자리 위치와 연관 지어 내 별자리가 반대 계절에만 보이는지 이야기하기 - 태양-지구-별자리의 위치 관계에 대해 설명하기 스텔라리움 5~6학년 지도용 163

164 Ⅱ 지도의 실제 _ 3. 융합인재교육(STEAM) 지도 계절별 별자리 알아보기 계절별 대표 별자리 조사하기 - 교실, 학생 여건에 따라 계절별 대표 별자리 조사할 수 있는 프로그램 선택하 기 컴퓨터(인터넷) : 스텔라리움, 별자리맵, 천문노트 별자리판 스마트폰 : 구글 스카이맵(안드로이드, 무료) star chart(별자리표, 안드로이드/아이폰, 유료) sky walk(아이폰, 유료) 인쇄물 : 천문노트 별자리판 인쇄 별자리프로그램 - 스텔라리움 - 별자리맵 - 천문노트별자리판 스마트앱 - 구글스카이맵 - 별자리표 - 스카이워크 학습 활동 (35분) - 계절별(봄, 여름, 가을, 겨울) 대표 별자리 알아보기 - 계절별 대표 별자리 유래에 관한 이야기 조사하기 선택활동1 계절별 대표 별자리를 찾아보기(스텔라리움 활용) - 교과서 152~153쪽을 참고하여 계절을 대표하는 날짜의 밤10시 별 화면 찾아 보기 - 화면에 별자리선, 별자리 이름을 안 보이게 한 후 계절별 별자리 찾아보기 - 별자리선, 별자리 이름을 보이게 한 후 잘 찾았는지 확인해보기 - 별자리선, 별자리 이름을 다시 안 보이게 한 후 친구에게 찾아보도록 문제내기 선택활동2 대한민국 인터넷 천문대 사이트를 활용하여 별의 실제 모습 살펴보기 1. 오리온자리 클릭 후 휠 마우스 아래 2. 오리온자리 허리 부분 클릭 후 휠 마우스 아래 3. 오리온자리 허리 부분 확대 모습 대한민국 인터넷 천문대 마무리 (5분) 내 별자리와 내 성격과의 관계에 대해 느낀 점 이야기하기 계절별 대표 별자리 찾기를 통해 느낀 점 이야기하기 별자리의 천체 망원경으로 확대된 사진을 보고 느낀 점 이야기하기 지도상의 유의점 스텔라리움을 이용한 수업이므로 컴퓨터실 수업을 진행하는 것이 좋다. 처음에는 교사가 시범적으로 프로그램 사용 방법을 안내하고 학생들이 직접 해보면서 별자리를 찾아볼 수 있도록 유도한다. 학생들이 단순히 별자리 종류를 외우기보다는 적절한 프로그램을 선택하여 학생들이 스스로 별자리를 찾을 수 있도록 지도한다. 교실외 가정에서 학생들이 밤하늘을 관측할 수 있는 프로그램 방법을 익혀 스 스로 관측할 수 있도록 한다. 164 초등학교 과학과 탐구학습 지도를 위한 교사용 길라잡이

165 학생활동지 내 별자리를 찾아보자 초등학교 5학년 반 번 이름 : 1. 내가 태어난 날의 해당되는 별자리를 찾아보시오. 별자리명 : 생일 : 월 일 (계절 : ) 별자리그림 설명 : 2. 컴퓨터 시뮬레이션을 이용하여 내 생일날 내 별자리를 찾아 그려보시오. 시 밤10시 관측모습 그리기 관측모습 그리기 지구 - 태양 - ( ) 태양 ( ) - 별자리 3. 관측하면서 알게 된 점을 쓰시오. 예시) 하루 동안 태양의 움직임과 마찬가지로 별도 동쪽에서 남쪽을 지나 서쪽으로 이동한다. 5~6학년 지도용 165

166 Ⅱ 지도의 실제 _ 3. 융합인재교육(STEAM) 지도 교사용 자료 1 띠와 별자리 동양 순 동물 설명 순 동물 설명 1 쥐 풍요와 희망, 기획의 상징, 예지력 7 말 희망을 상징, 생동감, 순발력 2 소 부와 재산, 힘, 의로움, 자애, 고집 8 양 희생, 여유와 평화, 정직과 정의 3 호랑이 산신의 사자, 용맹, 보은 9 원숭이 재주, 장수, 부모자녀, 부부애정 4 토끼 의로움, 지혜, 민첩함, 장생불사 10 닭 상서로움, 신통력, 악운을 막음 5 용 왕권의 상징, 물을 관장하는 신 11 개 집안의 행복을 지키는 수호신, 충성 6 뱀 다산의 상징, 재물, 운, 변신 12 돼지 부와 재산, 풍요와 행운 서양 별자리로 별점을 보는 것으로 하늘의 별자리를 관찰하여 사람의 운명이나 장래를 점침별점은 지금 으로부터 약 5,000년 전 바빌로니아 에서부터 시작 만약에 양력 5월 5일에 태어났다면 황소자리가 됨. 황소의 별자리와 태양의 힘을 받아서 태어났다는 믿음으로 어느 별자리의 힘을 받아 태어났는지에 따라 다른 성격을 지녔다는 의미 태어났을 때 그 별자리가 밤하늘에 보이는 것이 아니라 지구에서 보아 그 별자리 방향에 태양이 있 었다는 것을 의미하며, 지구-태양-별자리가 위치하여 낮에는 태양으로 인해 보이지 않음. 지구가 공전하여 태양-지구-별자리 위치로 왔을 때, 즉 반대 계절 때 밤에 보임. 따라서 탄생일 별자리는 태어난 계절의 반대 계절 대표 별자리임. 별 자 리 이름 염소자리 물병자리 물고기자리 생일 12월22일~1월19일 1월20일~2월18일 2월19일~3월20일 설명 끈질긴 인내심을 갖고 목적을 향해 나아가는 노력파. 책임감과 강한 정 신력을 지녀 지도자의 자리에 많이 오름. 열정의 소유자 자유롭고 독창적인 것을 좋아하며 안정적인 것보다 불안정하더라도 내 뜻을 펼치는 길을 선택. 창조적 인 성격 바다와 같은 넓은 포용력을 지님 다른 사람의 부탁을 잘 들어주며 감 수성이 좋아 문학, 예술 방면에 재 능이 많음 166 초등학교 과학과 탐구학습 지도를 위한 교사용 길라잡이

167 별 자 리 이름 양자리 황소자리 쌍둥이자리 생일 3월21일~4월20일 4월21일~5월20일 5월21일~6월21일 설명 자기 생각을 분명하게 주장하고 무 슨 일이든 절대 포기하지 않음 새로운 시대를 앞서가는 인물 조급하게 서두르거나 분별없는 행 동을 하지 않음. 자신이 옳다고 생각 하는 일은 끝까지 밀고 나감 호기심이 왕성하고, 뛰어난 재치와 화려한 말솜씨, 다양한 재주를 지니 는 팔방미인 별 자 리 이름 게자리 사자자리 처녀자리 생일 6월22일~7월22일 7월23일~8월22일 8월23일~9월22일 설명 다른 사람을 잘 이해하며, 자신과 자 신의 무리를 잘 보호. 가정적이고, 뛰어난 상상력으로 창조적인 아이 디어를 많이 냄 개성이 강하고 리더쉽이 뛰어나며 남 앞에 나서서 다른 이를 이끌어주 는 역할을 좋아함 매사에 완벽을 추구하며, 도움을 받 기보다 혼자서 잘 해냄 순수한 정신을 간직하고 있어 항상 꿈을 지니고 살아감 별 자 리 이름 천칭자리 전갈자리 궁수자리 생일 9월23일~10월21일 10월22일~11월21일 11월22일~12월21일 설명 평화주의자가 많음 균형을 매우 중요시하며, 강한 정의 감을 지녔음 싸움이 있으면 모두를 화해시키기 위해 노력함 차분하고 인내심이 강하며 창의성 이 뛰어남. 한 번 결심하면 목적을 달성할 때까지 열심히 노력하는 열 정의 소유자가 많음 모든 속박을 싫어하고 자유를 추구 함. 다양한 경험과 지식을 쌓고 싶 어 하고, 자신이 옳다고 생각하는 일은 거침없이 달려가는 도전정신 이 강함 <출처 : 별자리설명 - 공부가 되는 별자리 이야기(글공작소), 별자리 그림 - (네이버캐스트)> 5~6학년 지도용 167

168 Ⅱ 지도의 실제 _ 3. 융합인재교육(STEAM) 지도 교사용 자료 2 계절별 대표별자리 봄철 여름철 가을철 겨울철 큰곰자리, 사자자리, 목동자리, 처녀자리 거문고자리, 독수리자리, 백조자리, 전갈자리 카시오페아자리, 페가수스자리, 물병자리, 양자리 황소자리, 오리온자리, 마차부자리, 쌍둥이자리 겨울철 대표 별자리와 유래 별자리명 설명 유래 오리온자리 마차부자리 큰개자리 겨울철 별자리들 중 가장 화려 한 별자리. 오리온자리에 있는 삼태성(오리온의 허리띠)이라고 부르는 세 개의 별은 우리 나라 에서도 아주 중요하게 여겼음. 겨울철 별자리 중 가장 대표적 인 별자리 겨울철 별자리들 중에서 가장 먼저 겨울을 알리는 별자리. 북 쪽에 위치하고 있기 때문에 초 겨울에서 이른봄까지 아주 오랫 동안 관찰 가능. 마차부는 말을 끄는 사람을 의 미함 겨울절 저녁 하늘에서 쉽게 볼 수 있음. 큰 개자리의 알파별은 시리우스로 가장 새파랗게 빛 남. 작은개자리 바로 아래 있음 그리스 신화에 따르면 오리온은 바다의 신 포세이돈의 아들 로 뛰어난 사냥꾼이었다. 달과 사냥의 여신인 아르테미스는 오리온과 사랑하는 사이였으나, 아르테미스의 오빠인 아폴 론은 이들의 사랑을 탐탁하지 않게 생각하였다. 오리온을 싫어하게 된 아폴론은 어느 날 바다 멀리서 사냥 을 하고 있는 오리온을 발견하고 오리온을 과녁 삼아 동생 과 내기를 청한다. 오리온인 줄 모르는 아르테미스는 사냥 의 여신답게 오리온의 머리를 정확히 명중 시켰다. 나중에 자신이 쏘아 죽인 것이 오리온이라는 것을 알게 된 아르테 미스는 비탄에 빠졌고, 아르테미스의 슬픔을 달래주기 위해 제우스는 오리온을 밤하늘의 별자리로 만들었다. 헤파이스토스와 지혜의 여신 아테나 사이에서 태어나고, 나 중에 어머니인 아테나의 뒤를 이어 아테네 도시의 왕이 된 에리크토니오스는 다리가 불편했다. 그리하여 자신의 불편 한 다리를 보충하기 위해 4두마차를 발명하고 이것을 자주 이용했다고 한다. 제우스가 그의 발명을 크게 여겨 하늘에 올려 별자리로 만들었다 사냥꾼인 오리온자리 뒤에 있는 큰개는 작은 개와 함께 오 리온의 사냥개였다는 얘기가 가장 잘 알려져 있다. 또 그리 스 신화에서 큰 개는 믿을 수 없을 만큼 빨리 달리는 라이 라프스였다고 한다. 어느 마을에 몹시 굶주린 여우가 나타나 가축과 사람을 잡 아먹었는데, 이 여우가 어찌나 빠른지 사냥꾼의 화살보다 도 빨리 달려서 달아나곤 했다. 마침내 질풍처럼 빠른 라 이라프스를 풀어 몇 달 동안 여우를 쫓은 끝에 간신히 여 우를 잡게 되었다. 라이라프스는 이 공로로 하늘의 별자리 가 되었다. 168 초등학교 과학과 탐구학습 지도를 위한 교사용 길라잡이

169 별자리명 설명 유래 쌍둥이자리 오리온자리 머리쪽에 위치 쌍둥이자리에 명왕성이 존재 천국으로 들어가는 문기둥자리 라고도 불렸음 카스토르와 폴룩스는 스파르타의 왕비 레다와 고니로 변신 한 제우스 사이에서 태어났다. 카스토르는 말 타기에 능했 고, 폴룩스는 권투와 무기 다루기에 뛰어난 재능이 있었다. 또한 폴룩스는 불사신의 몸을 가지고 있는 것으로 알려져 있다. 카스토르가 죽게 되자 폴룩스 역시 슬픔을 이기지 못 하고 죽음을 선택하게 된다. 하지만 불사의 몸을 가진 폴룩 스는 마음대로 죽을 수도 없는 운명이었다. 결국 폴룩스는 제우스에게 자신의 죽음을 부탁했고, 이들 형제의 우애에 감동한 제우스는 카스토르와 폴룩스를 두 개의 밝은 별로 만들어 형제의 우애를 영원히 기리도록 하였다. 스텔라리움 겨울철 대표 별자리 모습 5~6학년 지도용 169

170 Ⅱ 지도의 실제 _ 3. 융합인재교육(STEAM) 지도 교사용 자료 3 스텔라리움 설치방법 1 스텔라리움 홈페이지( 접속 2 상단에 컴퓨터 운영체제 맞는 아이콘 클릭 (윈도우일 경우 왼쪽에서 4번째 클릭) 3 자동으로 몇 초 후 저장 경로 설정 팝업창 생성 4 바탕화면 저장시 아래와 같이 설치 프로그램(왼쪽) 더블클릭 후 설치하면 바로가기 아이콘 생성(오 른쪽). 프로그램 실행시 바로가기 아이콘 더블클릭 스텔라리움 메뉴 안내 (화면 왼쪽 하단에 마우스 올리면 나타남) 위치창 : 관측자의 위치 설정 날짜/시간창 : 관측 날짜, 시간 설정 하늘/보기창 : 대기오염에 따른 별 관측 정도 변화, 나라별 천문 이 검색창 : 이름 검색 후 해당 위치 보여 별자리선 : 별자리선 보이기(활성)/숨기기(비활성) 2 별자리이름표 : 별자리 이름 보이기/숨기기 3 별자리그림 : 별자리에 따른 그림 모습 보이기/숨기기 4 적위격자 5 방위격자 6 지면 : 땅 보이기/숨기기 7 방위기점 : 동서남북 표시 보이기/숨기기 8 대기 : 대기 보이기/숨기기 9 성운 10 행성라벨 : 행성이름표 보이기/숨기기 11 전체화면모드 12 타임 : 시간에 따른 움직임 나타내기 설정 13 메뉴창 계속 보이기( )/숨기기 설정( ) 170 초등학교 과학과 탐구학습 지도를 위한 교사용 길라잡이

171 스텔라리움을 이용하여 하루 동안 별자리 찾기 1. 관측 위치를 대한민국으로 설정하기 ᄀ 방법1 - 마우스로 대한민국 지도 클릭 ᄂ 방법2 - 위도, 경도 입력(서울37,126) 2. 관측 날짜 설정하기 - 내가 태어난 날 0시 0분 0초로 설정 (그림은 2013년 12월 1일 궁수자리) 3. 별자리선, 별자리이름 활성화 클릭 1시간씩 높이면서 동쪽 하늘에서 별자리 찾기 4. 낮 12시에 태양과 함께 보여지는 궁수자리 5. 별자리이름, 별자리선 안 보이기 모습 6. 밤 10시 별자리 모습 살펴보기 - 겨울철 대표 별자리 모습 : 마차부, 황소, 쌍둥이, 오리온 자리 5~6학년 지도용 171

172 Ⅱ 지도의 실제 _ 3. 융합인재교육(STEAM) 지도 교사용 자료 4 대한민국 인터넷 천문대 ( 별자리의 실제 별 모습을 관찰할 수 있는 인터넷 사이트 1. 오리온자리 클릭 후 휠 마우스 아래 2. 오리온자리 허리부분 클릭 후 휠 마우스 아래 3. 오리온자리 허리 부분 확대 모습 4. 오리온자리 허리 가장 아랫부분 확대 모습 172 초등학교 과학과 탐구학습 지도를 위한 교사용 길라잡이

173 교사용 자료 5 한국천문연구원 별자리맵 1 한국천문연구원 홈페이지( 접속하여 첫 화면 하단에서 별자리맵을 클릭 2 날짜와 시간(20시~6시까지 2시간 단위)을 선택 - 선택할 수 있는 날짜는 2010년 1월 1일부터 2019년 12월 31일까지만 가능 3 선택한 날짜와 시간의 밤하늘에 떠있는 별자리와 태양계 전체 이미지가 화면에 나타남 - 이미지 확대보기 클릭시 확대된 큰 화면으로 보여짐 - 밤하늘에 떠있는 별자리와 태양계 전체의 모습을 한 눈에 볼 때 사용 4 는 실제로 밤하늘을 보는 듯한 가상현실을 구현한 모습의 이미지가 나타남 5 시 마우스를 움직이면 화면도 따라 움직여 360 밤하늘의 모습을 볼 수 있음 별자리맵 화면 모습 VR보기 실행 모습 교사용 자료 6 천문노트 별자리판 만들기 컴퓨터 화면용 별자리판 모습 인쇄용 별자리판 모습 1 천문노트 별자리판 인터넷 접속( 2 왼쪽 컨트롤 패널 에서 관측하고 싶은 날짜와 시간을 선택 3 시간 선택에서 마우스를 움직일 때마다 별자리판의 모습도 자동으로 변화되어 나타남 4 별자리판을 다운 받아 제작할 경우 을 클릭 후 저장 5~6학년 지도용 173

174 Ⅱ 지도의 실제 _ 3. 융합인재교육(STEAM) 지도 교사용 자료 7 스마트앱 - 내 위치에서 하늘의 별자리를 핸드폰으로 관찰할 수 있는 앱 - GPS센서, 지자기센서, 중력센서를 이용하여 핸드폰의 위치, 방위, 기울기를 감지해서 핸드폰이 향한 방향 에 해당하는 곳의 별자리를 관측 - 야외에서 항성, 행성, 별자리 관측시 활용 1. 구글 스카이맵(Google Sky Map) - 안드로이드용(무료) 사이드바 위에서부터 각각 별의 이름, 별자리의 이름, 메시아의 이름, 행성 이름, 격자무늬, 수평선에 서 관측가능을 결정 메뉴창을 이용하여 항성, 행성, 별자리를 검색하면 화살표가 나타나서 그 방향으로 폰을 돌리면 현재 의 위치를 확인 야간 관측용 야간모드 지원 시간여행기능으로 원하는 시간을 입력하면 그 시간의 하늘을 볼 수 있다. 스마트폰을 360도 회전하는데도 거의 같은 위치로 나타날 경우 화면을 한 번 터치할 경우 화면 왼쪽 아래쪽에 아이콘이 나옴. 자동/수동모드 설정 2. 별자리표(Star Chart) - 안드로이드용, 아이폰용(유료) GPS 기반으로 하늘을 향해 올려보면 실시간으로 별의 위치 알려주는 앱 5,000개 이상의 모든 별을 표시하고 있으며, 태양 및 달을 포함한 태양계 행성에 관한 내용과 사진 제공 스텔라리움과 마찬가지로 별자리 그림을 보여줘 별자리 이해에 도움을 줌 야간 관측용 야간모드 지원 174 초등학교 과학과 탐구학습 지도를 위한 교사용 길라잡이

175 3. 스타워크(Star Walk) - 아이폰용(유료) 태양, 달, 지구, 금성, 수성 등 태양계의 관측 가능 시간 안내 과거, 현재, 미래의 별자리의 모습을 볼 수 있음 별자리 그림도 제공하여 이해하는데 도움을 줌 별자리뿐만 아니라 태양계 등에 관한 내용과 사진 제공 야간 관측용 야간모드 지원 5~6학년 지도용 175

176 Ⅱ 지도의 실제 _ 3. 융합인재교육(STEAM) 지도 별자리 이야기 촌극 만들기 과목 국어(듣말쓰) 수업차시 2~3/3 단원 교육 과정 학습 목표 7. 이야기와 삶 2007개정교육과정 국어 5학년_듣기_경험담을 듣고 비언어적 표현의 전달을 효과를 파악한다. 2007개정교육과정 국어 5학년_말하기_학교 안팎에서 일어나는 일을 소재로 하여 촌극을 한다. 계절별 대표 별자리의 유래를 찾을 수 있다. 별자리 이야기를 소재로 하여 대본을 작성하여 실감나게 촌극으로 나타낼 수 있다. 학습 과정 교수 학습 활동 준비물 도입 (10분) 계절별 대표 별자리 유래 이야기하기 별자리 유래를 촌극으로 나타내기 - 내가 촌극으로 나타내고 싶은 별자리 이야기 발표하기 - 가장 공감이 가는 이야기 선정하기 별자리 유래에 관한 책 학습 활동 (65분) 별자리 이야기 촌극 대본쓰기 - 촌극의 짜임(발달, 전개, 절정, 결말)에 따라 사건의 흐름 정리 - 사건의 흐름에 따라 인물의 행동, 말, 성격 등을 이야기하기 - 이야기 내용을 바탕으로 해설, 지문, 대사를 적절하게 사용하여 대본쓰기 촌극 공연 준비하기 등장인물의 성격에 맞는 역할 선정 및 연습하기 신문지, 보자기 등을 활용하여 촌극에 등장하는 인물을 나타내는 소품 만들 기 공연에 사용될 별자리 모습을 등장하는 PPT 제작하기 별자리 촌극 공연하기 모둠별로 별자리 촌극 공연하기 별자리 촌극 소품 (신문지, 보자기 등) 마무리 (5분) 별자리 이야기 촌극 공연하고 난 느낌 이야기하기 촌극 공연 잘된 점 칭찬하기 지도상의 유의점 처음부터 대본을 다 완성하기보다는 이야기의 흐름에 따라 역할에 맡게 대사를 하며 이야기를 완성해가 면서 촌극을 완성한 후 대본을 완성하도록 지도한다. 별자리 유래 이야기를 교실환경, 학생상황 등을 고려하여 재구성하여 할 수도 있다. 대본 작성 및 촌극 발표 시 2차시에서 3,4차시로 확장하여 운영할 수도 있다. 대본 내용은 국어 교과서 내용을 활용한다. 176 초등학교 과학과 탐구학습 지도를 위한 교사용 길라잡이

177 학생활동지 별자리 이야기 촌극 만들기 초등학교 5학년 반 번 이름 : 1. 촌극으로 나타내고 싶은 별자리 이야기를 간단히 적어보시오. 2. 촌극으로 나타내고 싶은 이유를 쓰시오. 3. 촌극의 짜임에 따라 사건의 흐름을 정리해봅시다. 5~6학년 지도용 177

178 Ⅱ 지도의 실제 _ 3. 융합인재교육(STEAM) 지도 교수 학습과정안 CO 2 를 줄여라! 지구를 살려라! 주제 개요 세계 많은 학자들은 이산화탄소로 인한 지구의 파괴를 막기 위해서 대기 중의 이산화탄소 농도는 350ppm까지 내려야 한다고 한다. 남 북극의 빙하가 녹지 않게 하여 환경의 피해를 최소화 할 수 있는 기 준이 되어주는 농도가 바로 350ppm이라고 하여 350 캠페인을 각 나라에서 실시하고 있다. 대기 중의 이 산화탄소 농도가 350ppm을 초과하게 되면 지구는 점점 더 많이 아파지게 되는데, 빙하가 녹고 사막화가 일어나고 기후변화가 일어나며 생태계에 크나큰 영향을 미치게 된다. 그렇다면 현재 지구의 이산화탄소 농 도는 어느 정도일까? 무려 390ppm으로 기준치에서 훨씬 높은 수치를 보여주고 있다. 지금도 절대로 안심 해서는 안 되는 상황이지만 350ppm의 이산화탄소 농도는 반드시 지켜야 할 수치이다. 이와 같이 최근 100년간 이산화탄소 발생량이 지속적으로 증가하여 지금은 지구 온난화의 징후가 많이 보여서 사람들은 이에 대한 심각성을 점점 인식하고 있는 상황이다. 6학년 과정에 나와 있는 여러 가지 기 체 주제에서 산소와 이산화탄소를 발생시키고, 기체에 대해서 알아보는데, 이와 연관해 이 활동을 통해서 이산화탄소와 관련된 지식을 학습하고, 지구온난화를 줄일 수 있는 이산화탄소의 감량에 대해서 생각해 볼 수 있는 기회를 제공할 것이다. 특히 이 CO 2 를 줄여라! 지구를 살려라! 프로그램에서는 식물이 실제 이산화탄소를 발생시키는 과정 및 관련성에 관한 활동을 통해 학생들에게 흥미를 높여 수업의 집중도를 유지하고, 이산화탄소를 줄이는 방법 들을 스스로 찾아보는 활동 및 발표하는 활동, 그리고 캠페인을 구성하고 홍보지를 만들어보는 활동을 병 행하여 할 것이다. 이 모든 활동들을 통해 이산화탄소를 줄여 지구 온난화를 막는데 스스로의 선택이 중요 함을 잘 알게 될 것이다. 학습 목표 내용 목표 - 생활에서 이산화탄소가 발생하는 경우를 알고, 이를 줄여야 하는 이유를 설명할 수 있다. - 지구온난화와 이산화탄소와의 관계를 설명할 수 있다. - 식물과 이산화탄소의 관계를 설명할 수 있다. - 이산화탄소를 줄이기 위해서 무엇을 해야 하는지 설명할 수 있다. 178 초등학교 과학과 탐구학습 지도를 위한 교사용 길라잡이

179 과정 목표 - 하루에 배출되는 이산화탄소량과 이에 파생되는 지구의 변화를 글로 표현할 수 있다. - 지구온난화를 막기 위해 이산화탄소 배출을 줄이기 위해 식물을 어떻게 이용할 것인가에 대한 확인 실 험과정을 설계할 수 있다. - 식물을 이용하거나 다양한 이산화탄소를 줄이기 위한 방법을 친구들과 서로 협력하여 서로의 의사를 존 중하면서 문제 해결 과정에 적극적으로 참여할 수 있다. STEAM 과목 요소 S : 이산화탄소의 발생 원인과 이산화탄소를 줄이는 여러 가지 방법을 알기 T : 스마트 기기를 이용하여 Tree Planet 게임하면서 나무심기의 중요성 알기 E : 이산화탄소를 막기 위한 나만의 테라리움 만들기 A : 친구들과 협동하여 지구 온난화를 막기 위해 이산화탄소를 줄일 수 있는 방법에 대해서 캠페인 홍보 문구 만들어 보기 M : 각종 나무의 이산화탄소 흡수량과 우리가 할 수 있는 일에 대해서 수학적으로 계산하여 보기 STEAM 단계 요소 상황제시 현재 인간에 의해서 발생한 온실기체 중에는 이산화탄소가 대부분이다. 주로 에너지 사용 및 산업공정에 서 발생한다. 이산화탄소는 다양한 자연적 발생원에 의하여 대기 중으로 배출되는데, 배출된 전체 이산화탄 소 중 약 95%가 만약 인간이 지구에 존재하지 않았다면 발생하지 않았을 양이라고 한다. 그리고 숲이나 목초지 등에 존재하는 죽은 나무들과 같은 유기물질의 자연적 분해로 인해 발생하는 이산화탄소는 연간 약 220기가 톤으로 추정이 된다. 이 양은 인간에 의해 배출되는 양에 약 8배에 해당 되지만, 자연적 발생으로 인한 이산화탄소는 최근의 농도증가에 영향을 미치지 않는다. 왜냐하면 자연적 발생원은 대기 중에 이산화 탄소를 제거하는 자연적 흡수계와 균형을 이루고 있기 때문이다. 이산화탄소는 석유, 천연가스, 석탄 등의 화석연료를 공장이나 주거지에서 태울 때 발생 하여 대기 중에 첨가되며, 자동차가 연료를 연소할 때나 사람들이 쓰레기를 소각할 때에도 발생한다. 산업화와 더불어 대기 중에 급증하게 된 이산화탄소는 화석연료의 과도한 사용이 증가의 주요 원인 이다. 화석연료 중 주로 연료 로 쓰이는 석유와 석탄을 비교해 보면, 석유보다는 석탄이 이산화탄소 방출을 더 많이 하는데, 석탄 중에서 도 무연탄은 92%의 탄소로 이루어져 있어 가장 이산화탄소 방출을 많이 한다. 석탄은 자동차와 같은 동력 5~6학년 지도용 179

180 Ⅱ 지도의 실제 _ 3. 융합인재교육(STEAM) 지도 기관의 연료로 사용되지는 않지만 아직도 전력 생산에 많은 비중을 차지하는 발전방식이 화력발전이고 바 로 이 화력발전의 연료로 석탄이 차지하는 비율이 높기 때문에 문제가 되는 것이다. 산업화 이후 대기 중 이 산화탄소 농도 증가의 약 75% 이상이 시멘트 제조업이나 화석연료의 연소 등과 같은 요인으로 인하여 발생 하는 이산화탄소의 배출 때문이다. 즉, 인간이 일상생활에서 사용되고 있는 거의 모든 경우가 지구 온난화를 부추기는 이산화탄소를 배출하고 있다는 말이다. 그리고 이러한 이산화탄소는 점점 그 농도가 짙어져, 결국 우리 인간에게 피해로 다가올 것을 어느 정도 알고는 있다. 하지만, 우리가 흔히 쓰고 있는 종이컵 하나에도 이산화탄소를 12g정도를 배출하게 되고, 우리가 타는 자동차, 항공기에도 엄청난 이산화탄소가 생긴다는 것을 잘 알 수가 없다. 그리고 우리가 먹는 음식 중 고기의 생산에서도 엄청난 양의 이산화탄소가 생기고 있다는 점도 잘 모르고 있는 실정이다. 창의적 설계 - 지구온난화 문제를 인식하기 위하여 자연적 흡수계를 체험할 수 있는 나만의 테라리움을 만들어보고 여 기에서 배울 수 있는 과정을 이해할 수 있다. 감성적 체험 - 지구 온난화로 인한 기후변화의 현상을 완화하기 위해 우리 생활 속의 이산화탄소를 줄이는 것이 중요 함을 인식한다. - 체험을 통해 생활 속에서의 과학적 개념을 이해하고, 지구온난화를 막을 수 있는 스스로의 선택이 중요 하다는 것을 인식한다. 제작 의도 학생들은 교과서 실험을 통해서 이산화탄소의 발생 및 특성에 대해 알게 될 것이다. 이러한 실험 외에 이 산화탄소 발생 원인과 그에 따른 대표적인 자연현상인 지구온난화의 위험을 알고, 이를 막을 수 있는 방법 에 대해 스스로 생각할 수 있는 주제 중심학습을 전개할 것이다. 작은 실천과 마음가짐이 지구를 지키는 일임을 알게 하고, 스스로 자연이 어떻게 자기가 만든 이산화탄소를 해결하고 있고 식물 심기가 이산화탄 소를 줄이는데 굉장히 중요한 일임을 알게 하는 일련의 과정을 통해 지구온난화 문제의 점진적으로 해결 하기 위한 여러 가지 생각들이 나올 수 있도록 구성하였다. 180 초등학교 과학과 탐구학습 지도를 위한 교사용 길라잡이

181 차시별 계획 총괄표 차시 과목 단원 소주제 학습내용 이산화탄소가 지구온난화에 끼치는 영향 알아보기 이산화탄소의 배출에 대한 이야기 하여보기 일상생활에서의 이산화탄소의 배출에 대해서 이야기하여 보기 관련 영상을 보면서 친구들과 이야기하여 보고 이산화탄소 배 출에 대한 원인을 스스로 찾을 수 있도록 한다. 이산화탄소의 부피 및 무게 생각하여 보기 - 비중 및 부피 (표준상태) 생각하여보기 - 이산화탄소 1톤에 대해서 생각하여보기 - 일상생활에서의 이산화탄소량 계산하여 보기 - 물 사용할 때의 이산화탄소 발생량 = 1일 사용량(L) 우리나라인구수(명) 0.3(g) - 석유를 사용할 때의 발생량(400Kg 당 1톤) - 석탄을 사용할 때의 발생량(550Kg 당 1톤) - 참고 - 전기를 사용할 때의 발생량 등 1차시 ~ 2차시 과학 여러 가지 기체 이산화탄소와 지구 온난화 나무와 이산화탄소의 관계 이야기 하여보기 스마트 기기를 이용한 나무 심기 활동 하여보기 - 트리플레닛(Tree Planet 3) : 여러 가지 나무를 심고 환경을 보호한다는 내용의 게임 우리 지구는 후손에게 잠시 빌린 우리의 터전입니다. 그런데 계속 발생되는 온실가스가 지구를 점점 황폐화 시키고, 결국 여러분 혹은 여러분의 자손들이 이상기온, 쓰나미, 홍수, 가뭄 등의 기후변화를 일으킬 수 있는 지구 온난화를 가속시키고 있다는 사실을 알고 있나요? 우리 일상생활에서 실천할 수 있 는 온실가스를 줄이는 활동 중 특히 이산화탄소를 발생시키 는 경우와 이를 해결할 수 있는 방안을 생각하여 보는 계기가 되는 이 시간 여러분들 참 기대되죠? 우리나라 자동차가 내뿜는 이산화탄소를 흡수하려면 얼 마나 많은 나무들이 필요할까. 나무 종류별로 그래프를 그려봅시다. 우리가 이산화탄소를 줄이려면 어떠한 일들을 해야 할 지 생각하여 봅시다. 그리고 여기에 이산화탄소 배출을 줄이 자는 홍보지를 만들어 봅시다. 과연 식물로 이산화탄소의 생성을 막아 내는 게 가능한 일 일까요? 5~6학년 지도용 181

182 Ⅱ 지도의 실제 _ 3. 융합인재교육(STEAM) 지도 나무가 자랄 때 필요한 것에 대해 이야기 하여보기 테라리움에 대해 이야기하기 테라리움의 원리에 대해 이야기하기 테라리움을 만들기 위해 계획서 준비하기 계획서를 근거로 테라리움 만들어 보기 3차시 사회 환경을 생각하는 국토가꾸기 나만의 테라리움 만들기 이산화탄소를 모두 식물이 흡수하기에는 그 능력 밖으로 인 간이 너무 많은 이산화탄소를 만들어내고 있고, 식물들은 자 신이 필요한 이산화탄소를 스스로 사용하고 다시 자연에게 돌려줌으로서 자기 순환을 가능하게 만들고 있지만 인간은 그렇지 못합니다. 테라리움을 만들면서, 환경을 위해 우리가 해야할 일에 대해서 생각하여 봅시다. 지구 온난화문제를 해결하기 위하여 여러 가지 해결 방법을 생각하여 보기 나만의 테라리움을 만들고, 이에 대한 이야기를 나누어보기 평가 계획 연번 평가 기준 평가 방법 1 이산화탄소의 특성과 이산화탄소를 줄여야 하는 이유를 설명할 수 있는가? 구술평가 2 순서에 맞게 재활용품을 이용한 테라리움을 만들 수 있는가? 관찰평가 3 우리가 이산화탄소를 줄일 수 있는 방법에 대해 생각하고 실천할 수 있는가? 자기평가, 동료평가 182 초등학교 과학과 탐구학습 지도를 위한 교사용 길라잡이

183 CO 2 를 줄여라! 지구를 살려라! 과목 과학 수업차시 1~2/3 단원 2. 여러 가지 기체 (7/10) 교육 과정 학습 목표 2009개정교육과정 5, 6학년군 여러 가지 기체 산소와 이산화탄소를 만드는 방법과 각각의 성질을 안다. 이산화탄소가 생겨서 일어나는 여러 가지 문제점을 알아보고, 이를 줄일 수 있는 방법에 대해 조사하고 실생활과 연관하여 설명할 수 있다. [탐구 활동] 이산화탄소 감지기 만들기 이산화탄소의 성질과 지구온난화의 개념을 알 수 있다. 이산화탄소가 배출되는 양을 파악하고 이를 줄일 수 있는 방법에 대해 알 수 있다. 식물과 이산화탄소의 관계를 알고 이를 연관하여 지구온난화를 막을 수 있는 방법에 대해 생각해 볼 수 있다. 학습 과정 교수 학습 활동 준비물 도입 (10분) 이산화탄소가 지구온난화에 끼치는 영향 알아보기 지구 온난화란? 지구가 평균기온 이상의 온도로 올라가면서 기상 이변, 해수면 상승이 생기는 것을 말한다. - 지구온난화를 일으키는 것은? 지구 표면을 덮어 태양으로부터 들어온 적외선 을 배출하지 못하도록 하여 지구의 온도를 올라가게 하는 기체로 이산화탄소가 가장 큰 영향을 주는 온실가스이다. 이산화탄소의 배출에 대한 이야기하여 보기 지구의 온도를 높이고 지구 곳곳에 이상 기후 현상이 발생한다. 일상생활에서의 이산화탄소의 배출에 대해서 이야기 하여보기 [지식채널-e 햄버거 커넥션] 소고기 100g이 들어간 햄버거가 어떤 과정을 거쳐 지구온난화의 원인이 될 수 있는지를 과정별로 탐색하는 기회를 갖는다. 우리 지구는 후손에게 잠시 빌린 우리의 터전입니다. 그런데 계속 발생되는 온실가스가 지구를 점점 황폐화 시키고, 결국 여러분 혹은 여러분의 자손들이 이상기온, 쓰나미, 홍수, 가뭄 등의 기후변화를 일으킬 수 있는 지구 온난화를 가속시키고 있다는 사실을 알고 있나요? 우리 일상생활에서 실천할 수 있는 온실가스를 줄이는 활동 중 특히 이산화탄소를 발생시키는 경우와 이를 해결 할 수 있는 방안을 생각하여 보는 계기가 되는 이 시간 여러분들 참 기대되죠? 5~6학년 지도용 183

184 Ⅱ 지도의 실제 _ 3. 융합인재교육(STEAM) 지도 이산화탄소의 부피 및 무게 생각하여 보기 - 비중 및 부피 (표준상태) 생각하여 보기 - 이산화탄소 1톤에 대해서 생각하여 보기 - 일상생활에서의 이산화탄소량 계산하여 보기 - 물 사용할 때의 이산화탄소 발생량 = 1일 사용량(L) 우리나라 인구 수(명) 0.3(g) - 석유를 사용할 때의 발생량(400Kg 당 1톤) - 석탄을 사용할 때의 발생량(550Kg 당 1톤) - 전기를 사용할 때의 발생량 등 학습활동 (60분) 나무와 이산화탄소의 관계 이야기하여 보기 - 중형승용차 1대가 1년간 배출하는 CO2 의 양 = 2.4t - 국립산림과학원 남부산림연구소 (진주-3년간 전국 150개 조림지 6개 수종) - 연간 이산화탄소 흡수량(1ha당) 대나무 29.34t 백합나무 15.40t 신갈나무 9.99t 낙엽송 9.62t 소나무 7.68t 잣나무 7.23t 스마트 기기를 이용한 나무 심기 활동 하여보기 - 트리플레닛(Tree Planet 3) : 여러 가지 나무를 심고 환경을 보호한다는 내용의 게임 우리나라 자동차가 내뿜는 이산화탄소를 흡수하려면 얼마나 많은 나무 들이 필요할까? 나무 종류별로 그래프를 그려본다. 우리가 이산화탄소를 줄이려면 어떠한 일들을 해야 할 지 생각하여 보고, 이 시간에 이산화탄소 배출을 줄이자는 홍보지를 만들어 보자. - 스마트기기 마무리 (10분) 개념 이해하기 이산화탄소는 온난화현상을 가속화시키고 직접적인 원인이 된다. 이를 극복하기 위해서 좋은 방법 중에 하나 바로 나무를 심는 활동은 분명 가장 좋은 방법이지만, 더 배출을 하지 않는 것이 더욱 중요하다. 그리고 스스로 만들고 해결할 수 있는 자연의 신비 앞에서 인간이 얼마나 많은 것을 자연에게서 빼앗고 있는지 생각해 보게 한다. 정리하기 다음 시간에는 나만의 테라리움 만들기 시간으로 자신이 만든 수분과 이산화탄소 를 사용하여 스스로 자라는 식물을 키우는 활동으로 꾸미도록 한다. 지도상의 유의점 종이컵 하나를 만들기 위해 얼마의 이산화탄소가 생성이 되는지 먼저 조사한다. 트리플레닛(Tree Planet 3)는 학생들이 좋아하는 게임의 형태로 안드로이드에서 구글 마켓에서 무료로 다 운 받을 수 있고, 전 세계에 나무를 심고, 이산화탄소를 줄이는 체험을 할 수 있는 앱이다. 도입에 사용할 영상물은 6학년이 관람 가능한 영화나 영상물을 선택하여 시간과 내용의 적절성을 고려 하여 활용한다. (예시) 지식채널-e 햄버거 커넥션 다음 시간에 사용할 음지에서 잘 자라는 식물, 선인장류 등을 준비한다. 184 초등학교 과학과 탐구학습 지도를 위한 교사용 길라잡이

185 CO 2 를 줄여라! 지구를 살려라! 과목 사회 수업차시 3/3 단원 3. 환경을 생각하는 국토 가꾸기 교육 과정 2009개정교육과정 5, 6학년군 환경을 생각하는 국토 가꾸기 환경을 보전해야 하는 이유를 살펴볼 수 있다. 자연과 인간의 관계를 알 수 있다. 환경 친화적 생활 모습을 찾아보고 의미를 알 수 있다. 환경 친화적 삶의 필요성을 알고 지구 온난화 등 기후 변화의 원인을 알 수 있다. 학습 목표 환경을 보전해야 하는 이유를 살펴볼 수 있다. 자연과 인간의 관계를 통하여 나만의 테라리움을 만들 수 있다. 환경 친화적 생활 모습을 찾아보고 의미를 알 수 있다. 학습 과정 교수 학습 활동 준비물 나무가 자랄 때 필요한 것에 대해 이야기를 하여 보기 도입 (7분) 테라리움에 대해 이야기하기 - 테라리움에 대해 이야기하기 - 테라리움의 역사, 원리 등 테라리움의 원리에 대해 이야기하기 - 낮에는 식물은 광합성을 위하여 이산화탄소를 흡수하고, 증산작용을 합니다. 반대로 밤에는 산소를 흡수하고 수분을 뿌리로부터 빨아들입니다. 따라서 자 라기 위해 자신이 필요한 것을 스스로 만들고 사용하면서 자라게 된다. - 자신이 만든 작은 화분을 통해 이산화탄소를 다시 활용하는 식물의 원리를 에 서 이해하고자 한다. 페트병, 각자 가지고 온 식물, 배양토, 자갈, 가위, 칼, 셀로판테이프 학습 활동 (30분) 테라리움을 만들기 위해 계획서 준비하기 - 식물을 심기 위한 계획 세우기 - 식물의 증산작용, 광합성 작용 등에서 필요한 물질들을 생각하여보기 - 페트병을 이용하여 만들어보기 계획서를 근거로 테라리움 만들어 보기 - 식물을 심기 위한 계획 참조하여 만들어보기 - 조별로 밀폐형 테라리움을 페트병을 이용하여 만들어보기 - 자갈 깔기, 배양토 넣기, 테라리움용 흙 담기, 식물 심기, 페트병 붙이기 순으 로 제작하기 5~6학년 지도용 185

186 Ⅱ 지도의 실제 _ 3. 융합인재교육(STEAM) 지도 테라리움은 그 형태로 밀폐형과 개방형으로 나누는데 지금 이 시간에서는 순 환 과정 및 자연의 소중함을 일깨우기 위함이므로 밀폐형(뚜껑이 있는 형태) 의 모습으로 제작한다. 이산화탄소를 모두 식물이 흡수하기에는 그 능력 밖으로 인간이 너무 많은 이 산화탄소를 만들어내고 있고, 식물들은 자신이 필요한 이산화탄소를 스스로 사용하고 다시 자연에게 돌려줌으로서 자기 순환을 가능하게 만들고 있지만 인간은 그렇지 못합니다. 테라리움을 만들면서, 환경을 위해 우리가 해야 할 일에 대해서 생각하여 본다. 나만의 테라리움을 만들고, 이에 대한 이야기를 나누어보기 마무리 (3분) 개념 이해하기 식물은 광학성작용으로 햇빛, 이산화탄소, 물을 가지고 자신을 이루고 있는 조직 들을 만들어가고, 밤이 되면 다시 이를 잎을 통해 발산한다. 이러한 식물들이 있기 에 지구상의 이산화탄소와 산소가 어우러져 생명체가 살아가는 환경을 만든다. 그 것을 눈으로 확인할 수 있는 것이 바로 이 테라리움이다 정리하기 이번 시간에는 나만의 테라리움 만들기 시간으로 자신이 만든 수분과 이산화탄 소를 사용하여 스스로 자라는 작용을 이해하고, 이를 통해 지구 온난화를 막기 위 해 식물의 힘이 필요하다는 점, 그러한 자연을 보호하는 길이 지구온난화를 막는 길이라고 느꼈으면 한다. 지도상의 유의점 페트병 아래에는 배수를 위한 자갈을 반드시 깔고 숯을 이용하여 그 위를 깔아주면 좋다. 배수가 잘 되 는 흑을 사용하도록 한다. 그리고 마사토, 화산석, 색사 등은 따로 준비하는 것도 좋다. 아동들의 취향대로 밀폐형을 고집하지 않고 개방형으로 만들어도 좋다. 모둠별로 혹은 개인별로 마음에 드는 식물을 심을 수 있게 지도한다. 황금불, 워터코인, 수경재배가 가능한 식물을 준비하도록 한다. 186 초등학교 과학과 탐구학습 지도를 위한 교사용 길라잡이

187 교사용 자료 1 테라리움의 원리 글 / 정순진 (농촌진흥청 도시농업연구팀 농업연구사) 자연 속에서 자라고 있는 식물의 생리작용과 대기의 자연 순환 법칙을 이용한다. 테라리움은 뿌리에서 빨아올린 물이 식물의 기공 을 통해 배출되면 유리벽에 물방울로 되어 있다가 떨어져 다시 뿌 리로 흡수된다. 또 낮에는 잎에서 탄소 동화 작용에 의하여 탄산가 스를 흡수하고 산소를 내뿜으며, 밤에는 호흡작용으로 산소를 흡수 하고 탄산가스를 내뿜는 산소의 순환으로 지탱된다. 이와 같이 물 과 산소의 순환이 용기 자체 내에서 이루어져 관리가 편리하다. 테라리움은 1842년 와디언 케이스(Wardian case)라는 형태로 유 럽에서 처음 알려졌으며, 우리나라에서는 1980년대 대중화되기 시 작했다. 용기의 개방 여부에 따라 용기가 뚜껑으로 닫힌 밀폐식 테라리 움(closed terrarium, 내부의 습도가 높기 때문에 습기에 잘 견디는 식물이 유리함)과 용기 일부분이 열려진 상태의 개방식 테라리움 (open terrarium, 일반적으로 이용하는 실내식물들이 이용될 수 있 고, 생태적으로 비슷한 식물들끼리 심어 관리할 수 있도록 함)으로 나눌 수 있다. 교사용 자료 2 테라리움의 이용 시 주의할 점 대부분의 테라리움은 투명 용기 안쪽에 식물을 식재하여, 그 공간 안에서만 식물이 자라므로 너무 빨리 생장하면 금세 답답해질 수 있다. 가능한 한 그 모습을 유지할 수 있는 환경 조건 및 관리방법을 터득하는 것이 필요하다. 테라리움에 이용할 수 있는 용기로는 광선의 투과가 유리한 용기 식물 생장에 필요한 토양을 넣 을 수 있고 지탱할 수 있는 용기 식물 생장에 필요한 공간, 공기, 수분을 갖출 수 있는 용기가 좋으며, 어 항 수족관 양주병 등 바닥이 밀폐된 용기라면 제한 없이 이용 가능하다. 주변 분위기와 위치를 고려하여 용기의 모양과 질, 크기를 결정하면 된다. 5~6학년 지도용 187

188 Ⅱ 지도의 실제 _ 3. 융합인재교육(STEAM) 지도 테라리움 용기에는 수족관이나 어항처럼 용기 내에 손을 자유롭게 넣어 작업하고 식물을 심을 수 있는 것도 있다. 그렇지만 경우에 따라서는 양주병처럼 용기의 입구가 좁은 것을 이용할 때가 있는데, 이때에는 도구 없이 그대로 식재하거나 토양을 채워 넣기가 어려우므로 용기 내에 토양을 넣거나 식재 및 관리하는 테라리움용 도구로서 깔때기, 분무기, 전정 용구, 작업봉, 꽃삽, 핀셋 등이 필요하다. 테라리움에 적당한 흙 은 일반적으로 가볍고 공기가 잘 유통되어야 하고, 병균과 벌레가 없어야 한다. 교사용 자료 3 구성 적정재료 및 사용방법 구성 배수층 상토층 표면층 자갈, 화분조각, 펄라이트, 경석, 화산석, 목탄 등 적정재료 및 사용방법 적합한 토양은 버미큘라이트, 펄라이트, 피트모스 등이 좋다. 부엽토나 모래를 사용할 경우, 반드시 소독하 며, 퇴비를 섞을 때는 완숙한 것을 써야 함. 색깔이 있는 모래, 이끼, 펄라이트, 자갈, 해미석, 옥석, 조개껍질 등 교사용 자료 4 테라리움에 적합한 식물 용기 안에 심을 수 있는 작은 식물이 주로 이용되고, 비슷한 성질의 식물들끼리 식재하여야 관리가 용이 하다. 높은 습도와 일정한 온도, 실내 공간의 낮은 광도에서도 생존이 가능하며, 식물의 생장이 느려 잘 자 라지 않는 식물류를 선택한다. 주로 이용되는 식물은 잎보기(잎색, 잎모양이 아름다운) 식물 중, 크기가 작 고 환경적응성이 뛰어난 식물들로 싱고니움, 푸밀라고무나무, 드라세나류, 피토니아, 접란, 아글라오네마, 페페로미아, 호야, 마란타, 테이블야자, 코르딜리네, 필레아, 셀라기넬라, 아디안텀, 프테리스, 네프롤레피스, 아스플레니움 등이 있다. 교사용 자료 5 테라리움 관리 테라리움 내 식물은 너무 빨리 생장하면 금세 볼품이 없어지고 분갈이를 해 주어야 하므로 식물의 생육 에 지장이 없는 범위에서 가능한 생장을 지연시킬 수 있도록 하는 관리가 필요하다. 주로 햇빛이 잘 드는 거실의 장식장이나 테이블 위에 장식한다. 직사광선이 바로 드는 곳, 겨울철 난방이 되지 않는 장소, 창가 188 초등학교 과학과 탐구학습 지도를 위한 교사용 길라잡이

189 찬바람이 드는 곳은 피하여 배치한다. 용기 안쪽 면에 수분이 마른 것으로 보일 때, 배수층으로 이용한 배지에만 물이 고일 정도로 미세한 입자 의 스프레이를 이용하여 물을 준다. 배수 구멍이 없는 용기이므로 배양토의 과습으로 인한 피해가 발생할 수 있으므로 물이 배양토로 스며드는 것을 잘 관찰하면서 물을 주어야 한다. 용기 내 물이 과하게 들어간 경우, 그대로 두지 말고 흡수지를 넣어 흡수시켜 과도한 물을 제거해 준다. 유리 용기의 내부에 물방울이 맺힐 때에는 수분이 과다하거나 외부온도가 낮기 때문이므로 실내온도를 높이거나 뚜껑을 개방한다. 용기 내에서 심한 악취가 날 때에는 뚜껑을 개방하고 문제가 되고 있는 식물체를 제거한 후 배양토를 다소 건조 하게 관리한다. 5~6학년 지도용 189

190 Ⅱ 지도의 실제 _ 3. 융합인재교육(STEAM) 지도 교수 학습과정안 물 절약, 꼭! 필요하죠? 주제 개요 인간은 야생 생물, 숲, 강, 바다 등 지구의 자연환경의 상당부분을 파괴하였다. 개발이라는 미명아래 인간 은 지구 생태계를 파괴하였고, 그 결과 기후 변화가 발생하여 지구 전체가 몸살을 앓는 지경에 이르게 되 었다. 각종 쓰레기를 땅에 묻고, 공장에서 발생한 유독가스를 그대로 대기에 방출하며, 생활하수와 공장 폐 수를 강과 바다로 흘려보내는 행위들이 지금도 지구 곳곳에서 이루어지고 있다. 그리고 이제는 집집마다 정수기를 설치하거나 물을 사먹는 것이 자연스러운 일이 되었다. 한강에서 수영하던 시절의 이야기가 학생 들에게 아주 먼 옛날이야기처럼 들리는 것이 지금의 안타까운 현실이다. 본 주제를 통해 생활하수와 관련하여 인간의 생활이 자연에 미치는 영향을 알아보고 물 절약의 중요성 을 깨닫게 함으로써 학생들의 생활습관을 개선시키고 실천적인 환경의식을 갖출 수 있도록 하고자 한다. 학습 목표 내용 목표 - 물이 정화되는 원리를 설명할 수 있다. - 화장실 물 사용과 환경오염과의 관계를 설명할 수 있다. 과정 목표 - 인간의 생활이 환경오염에 미치는 영향을 알고 문제의식을 갖는다. - 오염된 물을 깨끗하게 정화할 수는 장치를 제작할 수 있다. - 수질 보호와 물 절약의 중요성을 깨닫고 실천 의지를 갖는다. - 수세식 변기의 문제점을 발견하고 개선 아이디어를 구상할 수 있다. - 환경 복원의 중요성을 깨닫는다. STEAM 과목 요소 S : 환경오염에 대해 이해하기, 환경적 관점에서 변기의 문제점 인식하기 T/E : 간이 정수 장치 설계 및 제작하기, 물 절약 친환경 변기에 사용될 기술 구상하기 A : 물 절약 친환경 변기 디자인하기 M : 비율그래프를 이용한 물 소요량 계산하기 190 초등학교 과학과 탐구학습 지도를 위한 교사용 길라잡이

191 STEAM 단계 요소 상황제시 우리 집 주방에 새로운 물건이 하나 생겼습니다. 엄마에게 여쭈어보니 이 기계는 음식물 쓰레기 처리기인 데 기계에 음식물 쓰레기를 넣으면 바싹 말린 형태로 만들어 준다고 합니다. 어차피 버릴 쓰레기인데 기계 로 말려서 버려야 하는지 의문이 들었습니다. 여러분의 생각은 어떤가요? 음식물 쓰레기는 모아져 처리장에서 비료로 만들어지기도 하지만 그 과정에서 나오는 엄청난 폐수가 먼 바다에 버려져 해양을 오염시킵니다. 음식물 쓰레기뿐만 아니라 각종 생활하수, 산업 폐수들이 강과 바다를 오염시키고 있습니다. 우리나라도 1993년에 가입한 런던협약에 따라 2014년부터는 바다에 폐기물이나 폐수 를 버리는 행위가 전면 금지됩니다. 그럼 이제 우리는 어떻게 해야 할까요? 그 해결책을 함께 생각해 봅시다. 창의적 설계 - 물 절약 실천을 위한 나만의 실천 방법을 생각한다. - 물을 절약하는 변기를 구상한다. 감성적 체험 - 인간의 생활이 환경오염에 미치는 영향을 알고 문제의식을 갖는다. - 생활에서 실천할 수 있는 물 절약 방법을 찾아보고 실천 의지를 갖는다. - 환경오염을 막을 수 있는 과학기술 연구의 중요성을 깨닫는다. 제작 의도 2013년부터 정부는 음식물 쓰레기 종량제를 실시하겠다고 발표했다. 이는 런던협약으로 음식물 처리 과 정에서 발생하는 오폐수의 해양 배출이 올해부터 금지되면서, 음식물 쓰레기 배출량에 따라 비용을 부담하 도록 바뀌게 되는 것이다. 음식물 쓰레기 처리 과정에서 음식물 오폐수가 생성되고 멀리 바다 속에 버려진 다는 사실을 잘 모르고 있다. 또한 화장실 변기를 한 번 사용하는데 최소 12L 가량의 물이 소요된다는 구체 적인 사실은 잘 모른 채 그저 막연히 변기 물을 아껴야 한다고만 알고 있다. 따라서 올해부터 적용되는 환 경 관련 규제와 관련한 내용과 수세식 변기 물 사용에 대해서 구체적인 수학적 계산을 통해 알아봄으로써 강한 문제의식을 갖고, 친환경적인 과학기술의 중요성을 깨달아 보다 실천적인 환경의식을 갖도록 하고자 한다. 5~6학년 지도용 191

192 Ⅱ 지도의 실제 _ 3. 융합인재교육(STEAM) 지도 차시별 계획 총괄표 차시 과목 단원 소주제 학습내용 음식물 쓰레기의 폐수 처리 과정 알아보기 간이 정수 장치 제작 및 정수 장치가 사용되는 곳 알아보기 물 절약 실천 약속 정하기 우리 집 주방에 새로운 물건이 하나 생겼다. 엄마에게 여쭈 1차시 과학 4. 생태계와 환경 (8/10) 간이 정수 장치 만들기 어보니 이 기계는 음식물 쓰레기 처리기인데 기계에 음식물 쓰레기를 넣으면 바싹 말린 형태로 만들어 준다고 한다. 어 차피 버릴 쓰레기인데 기계로 말려서 버려야 하는지 의문이 들었다. 여러분의 생각은 어떤가요? 음식물 쓰레기 처리기로부터 시작하여 인간의 생활이 수 질오염에 미치는 영향에 대해 문제의식을 가지고 출발하도 록 한다. 가정에서 발생되는 음식물 폐수에 문제의식을 지니고 음식 물 쓰레기 처리기나 정수 장치를 통해 환경 과학기술의 중 요성을 안다. 며칠 간 물이 나오지 않으면 어떤 일이 발생할까 상상하기 비율그래프에서 물 사용과 관련된 다양한 정보 알아보기 수세식 변기의 문제점 알아보기 물 절약 친환경 변기 구상하기(혹은 새로운 변 기 구상하기) 자신의 화장실 사용 습관 되돌아보고 반성하기 취수장 물막이 벽이 붕괴되어 며칠 간 물이 나오지 않는다고 합니다. 어떤 문제점들이 발생할까요? (식수 부족, 세면 목 욕의 어려움, 용변 처리 ) 2차시 수학 6. 비율 그래프 (8/9) 변기는 물 먹는 하마 실제 생활 속에서 물을 어떻게 사용하고 있는지 알아보고 문 제점은 무엇인지 해결방안을 함께 생각해봅시다. 시설물 이상으로 갑자기 물 공급이 중단 될 경우를 생각하 며 물의 소중함을 인식한다. 물을 절약할 수 있는 친환경 변기를 새로운 아이디어와 과 학기술을 활용하여 설계한다. 자동 물 내림 장치를 설치하여 엉덩이를 떼고 몇 초 후 자 동으로 물이 내려가서 여러 번 물을 내리지 않아도 되거나 새로운 기술의 등장으로 변이 진공 압축되어 냄새 없이 압 축연료로 제작되고, 소변은 정수 처리되어 흘려보내지도록 하는 등의 기능을 구상한다. 환경오염에 대한 문제의식을 가지고 생활 습관을 되돌아보 며 이를 개선하고자하는 의지를 갖는다. 192 초등학교 과학과 탐구학습 지도를 위한 교사용 길라잡이

193 평가 계획 연번 평가 기준 평가 방법 1 간이 정수 장치를 통해 물이 정화되는 원리를 설명할 수 있는가? 구술평가, 포트폴리오 2 수세식 변기의 문제점을 발견하고 개선 아이디어를 구상할 수 있는가? 포트폴리오 3 수질보호와 물 절약의 중요성을 깨닫고 실천 의지를 갖고 있는가? 자기평가 5~6학년 지도용 193

194 Ⅱ 지도의 실제 _ 3. 융합인재교육(STEAM) 지도 간이 정수 장치 만들기 과목 과학 수업차시 1/2 단원 4. 생태계와 환경 (8/10) 교육 과정 2007개정교육과정_3_나_6학년_(3)생태계와 환경 인간 생활이 생태계에 미치는 영향을 안다. [탐구 활동] 오염된 물을 정화하는 활동하기 학습 목표 인간 생활이 생태계에 미치는 영향을 알 수 있다. 오염된 물의 정화 원리를 알고 환경복원의 중요성을 깨달을 수 있다. 학습 과정 교수 학습 활동 준비물 도입 (5분) 수질오염에 대한 문제의식 갖기 우리 집 주방에 새로운 물건이 하나 생겼 다. 엄마에게 여쭈어보니 이 기계는 음식 물 쓰레기 처리기인데 기계에 음식물쓰레 기를 넣으면 바짝 말린 형태로 만들어준 다고 한다. 어차피 버릴 쓰레기인데 기계 로 말려서 버려야하는지 의문이 들었다. 여러분의 생각은 어떤가요? - 음식물 쓰레기는 모아져 처리장에서 비료로 만들어지기도 하지만 그 과정에 서 나오는 엄청난 오폐수가 먼 바다에 버려져 해양을 오염시킨다. 음식물 쓰 레기뿐만 아니라 각종 생활폐수, 산업폐수들이 강과 바다를 오염시키고 있 다. 우리나라에서도 런던협약에 따라 2014년까지 바다에 모든 오폐수 투입 이 전면 금지된다. 그럼 이제 우리는 어떻게 해야 할까요? 그 해결책을 함 께 생각해 보자. 음식물쓰레기처리기 사진 학습 활동 (30분) 음식물 쓰레기와 폐수 처리 과정 알아보기 음식물 쓰레기의 처리 과정 알아보기 - 음식물 분리 배출 음식물 쓰레기 수거 압축 및 화학 처리하여 사료 및 비 료 생산 축산농가, 사료 및 비료 제조업체 공급 - 음식물 쓰레기 압축과정에서 발생된 폐수는 먼 바다에 버려진다. - 그 동안 쓰레기 처리 업자들은 포항 동쪽 125km, 울산 남쪽 63km, 군산서쪽 200km 해역에 쓰레기와 폐수를 버려왔다. 우리나라는 런던협약에 따라 2012년 부터 가축분뇨와 하수오니(찌꺼기)를 바다에 투기하는 것을 금지하였고, 2013 년에는 음식물 폐수, 2014년에는 산업 폐수와 폐수 오니의 바다 투기도 차례 대로 금지된다. 학습지 194 초등학교 과학과 탐구학습 지도를 위한 교사용 길라잡이

195 학습 활동 (30분) 런던협약 내용과 음식물 쓰레기 종량제 실시에 관한 정부 발표내용을 읽고 문 제의식을 갖는다. 환경적 관점에서 음식물 쓰레기를 처리하려는 마음을 갖도록 한다. 더불어 해양오염에 대한 심각성을 인식한다. 음식물 쓰레기 폐수를 줄이거나 오염된 물을 처리할 수 있는 방법을 이야기 한다. (음식물 쓰레기 줄이기, 음식물 꼭 짜서 버리기, 음식물 쓰레기 처리기 설치하 기-기계 혹은 지렁이 사육, 정수 장치로 폐수 정화하기) 오염된 물 정화하는 방법 알아보기 과학자들은 다양한 종류의 오염된 물을 정화하는 장치를 연구 하고 개발한다. 어떻게 오염된 물을 정화할 수 있는지 간이 정수 장치를 통해 알아본다. 먼저 오염된 물을 관찰한다(모둠별로 1개씩 관찰-시각, 촉각, 후각). 간이 정수 장치를 만든다. - 페트병의 끝 부분에 칼집을 내고 가위로 잘라 준비한다. - 페트병의 입구를 거즈로 감싼 다음, 고무줄로 묶는다. - 페트병을 거꾸로 세우고 페트병의 아래쪽부터 뭉친 솜, 활성탄, 뭉친 솜, 잘게 부순 숯, 고운 모래, 굵은 자갈의 순으로 넣는다. - 자갈, 모래, 숯, 활성탄, 뭉친 솜 사이에 거즈를 넣어 여과 가 잘 되도록 한다. - 나머지 페트병을 자르고 정수장치가 된 페트병을 꽂아 정화 장치를 꾸민다. 오염된 물을 장치에 부어 정수전과 후를 비교하고 결과 를 나눈다. 간이 정수 장치의 원리가 사용되는 곳들을 알아본다. 흙탕물, 비눗물, 기름 물, 500ml비커(3) 페트병(2) 칼, 가위, 거즈, 솜, 깨끗하게 씻은 자갈과 모래, 숯, 활성탄, 고무줄 마무리 (5분) 물 절약 및 수질 보호를 위한 실천 행동 정리하기 국가 기관, 공장, 내가 실천해야 할 행동을 정리한다. 학교 및 가정에서 내가 반드시 실천할 수 있는 일들을 한두 가지 정도 생각 한다. 환경을 생각하는 생활 습관의 중요성과 환경오염을 막는 과학기술 개발의 중 요성을 느낀다. 학습지 지도상의 유의점 올해부터 전면 실시되는 음식물 쓰레기 종량제와 더불어 런던협약을 소개함으로써 학생들이 현실적인 문제로부터 해양오염의 심각성을 자연스럽게 인지할 수 있도록 한다. 간이 정수 장치의 원리가 사용되는 곳들을 살펴보며 폐수들이 얼마나 많이 발생하고 있는지 깨닫고 우 리 모두가 함께 노력해야 함을 깨닫는다. 학습한 내용을 가정에 돌아가 부모님께 전하고 가족이 함께 실천할 수 있는 약속을 정해봄으로써 학생 들의 실생활 속으로 확산시킨다. 5~6학년 지도용 195

196 Ⅱ 지도의 실제 _ 3. 융합인재교육(STEAM) 지도 학생활동지 간이 정수 장치 만들기! 초등학교 학년 반 번 이름 : 1. 문제의식을 가져요 다음 글을 읽고 우리가 처한 문제는 무엇인지 알아봅시다. 정부는 1993년 런던협약에 가입했고 2009년 런던의정서에 서명했다. 이에 따라 2012년부터 가축분뇨와 하수오니(찌꺼기), 2013년에는 음식물 폐수, 2014년에는 산업 폐수와 폐수 오니의 바다 투입이 금지된다. 2013년부터 음식물 쓰레기 종량제가 전국적으로 시행된다. 런던협약으로 음식물 처리 과정에서 발생하는 오 폐수의 해양 배출이 올해부터 금지되면서, 음식물 쓰레기 배출량에 따라 비용을 부담하도록 바뀌게 되는 것이 다. 환경부는 종량제를 통해 음식물 쓰레기 배출량이 평균 15.7%, 관련 비용이 연간 2조5000억 원 가량 줄어들 것으로 기대하고 있다. 동시에 음식물 쓰레기의 무게와 부피를 줄여주는 음식물 처리기들도 소비자로부터 새롭 게 각광받을 전망이다. 서울시는 1월부터 시작해 6월까지 25개 모든 자치구에서 종량제를 전면 시행할 방침이다. 시행 시기와 방법은 각 지역구가 여건에 맞게 자율적으로 정한다. 단독주택의 경우, 18개구에서 전용봉투를 구매하는 방식으로 이미 종량제를 실시하고 있으며, 양천 강서 강남 영등포 등 4곳이 추가로 도입한다. 노원 서초 송파 등 3곳은 음식물 쓰레기 전용 용기(120l)에 칩 또는 스티커를 부착해 배출량을 측정하는 납부필증 방식을 도입할 계획이 다. 부산시는 200가구 이상 공동주택을 대상으로 무선인식 방식으로 음식물 쓰레기 가구별 종량제를 시행한다. 경기도 역시 시 군별로 여건에 맡게 도입할 예정인데, 무선인식이 주축을 이루고 있다. 제주도도 1일부터 종량 제를 실시하고 있다. 다만 무선인식 기기 미비, 홍보 부족 등으로 종량제가 전국적으로 정착하기에는 상당한 기 간이 걸릴 전망이다. [출처 : 노컷뉴스 2013년 1월 15일자 녹색성장과 음식물쓰레기 대란 중 일부] 196 초등학교 과학과 탐구학습 지도를 위한 교사용 길라잡이

197 2. 오염된 물 정화하는 방법 알아보기 간이 정수 장치로 거르기 전과 거른 후를 비교하여 봅시다. 오염물(용액) 거르기 전 거른 후 간이 정수 장치가 사용되는 곳들을 주변에서 찾아봅시다. 물 절약 및 수질 보호를 위해 할 수 있는 일들을 적어 봅시다. 국가 기관 공장 나 5~6학년 지도용 197

198 Ⅱ 지도의 실제 _ 3. 융합인재교육(STEAM) 지도 학생활동지 - 교사용 간이 정수 장치 만들기! 초등학교 학년 반 번 이름 : 1. 문제의식을 가져요 다음 글을 읽고 우리가 처한 문제는 무엇인지 알아봅시다. 정부는 1993년 런던협약에 가입했고 2009년 런던의정서에 서명했다. 이에 따라 2012년부터 가축분뇨와 하수오니(찌꺼기), 2013년에는 음식물 폐수, 2014년에는 산업 폐수와 폐수 오니의 바다 투입이 금지된다. 2013년부터 음식물 쓰레기 종량제가 전국적으로 시행된다. 런던협약으로 음식물 처리 과정에서 발생하는 오 폐수의 해양 배출이 올해부터 금지되면서, 음식물 쓰레기 배출량에 따라 비용을 부담하도록 바뀌게 되는 것이 다. 환경부는 종량제를 통해 음식물 쓰레기 배출량이 평균 15.7%, 관련 비용이 연간 2조5000억 원 가량 줄어들 것으로 기대하고 있다. 동시에 음식물 쓰레기의 무게와 부피를 줄여주는 음식물 처리기들도 소비자로부터 새롭 게 각광받을 전망이다. 서울시는 1월부터 시작해 6월까지 25개 모든 자치구에서 종량제를 전면 시행할 방침이다. 시행 시기와 방법은 각 지역구가 여건에 맞게 자율적으로 정한다. 단독주택의 경우, 18개구에서 전용봉투를 구매하는 방식으로 이미 종량제를 실시하고 있으며, 양천 강서 강남 영등포 등 4곳이 추가로 도입한다. 노원 서초 송파 등 3곳은 음식물 쓰레기 전용 용기(120l)에 칩 또는 스티커를 부착해 배출량을 측정하는 납부필증 방식을 도입할 계획이 다. 부산시는 200가구 이상 공동주택을 대상으로 무선인식 방식으로 음식물 쓰레기 가구별 종량제를 시행한다. 경기도 역시 시 군별로 여건에 맡게 도입할 예정인데, 무선인식이 주축을 이루고 있다. 제주도도 1일부터 종량 제를 실시하고 있다. 다만 무선인식 기기 미비, 홍보 부족 등으로 종량제가 전국적으로 정착하기에는 상당한 기 간이 걸릴 전망이다. [출처 : 노컷뉴스 2013년 1월 15일자 녹색성장과 음식물쓰레기 대란 중 일부] 198 초등학교 과학과 탐구학습 지도를 위한 교사용 길라잡이

199 2. 오염된 물 정화하는 방법 알아보기 간이 정수 장치로 거르기 전과 거른 후를 비교하여 봅시다. (모둠별로 하나만 기록) 오염물(용액) 거르기 전 거른 후 - 흙탕물 - 비눗물 - 기름 물 - 흙 알갱이가 만져지고 색이 탁 하고 냄새가 난다. - 거품이 있고, 비누 냄새가 나 며, 색이 뿌옇고, 미끌미끌하다. - 기름이 물 위에 떠 있고, 누런 색을 띠며, 냄새가 난다. - 흙 알갱이가 없고, 색이 연하게 변하였고 냄새가 없어졌다. - 거품이 거의 없어지고, 색과 냄 새가 없어지고, 미끌미끌한 감 이 없어졌다. - 물 위에 떴던 기름이 거의 없 어지고, 색과 냄새가 없어졌다. 간이 정수 장치가 사용되는 곳들을 주변에서 찾아봅시다. 정수기, 하수 처리장, 수돗물 정수 처리장, 자연 하천 등 물 절약 및 수질 보호를 위해 할 수 있는 일들을 적어 봅시다. 국가 기관 공장 나 - 환경보호관련 예산 늘리기 - 하천,강,바다 생태 보호 정책 마 련하기 - 과학자 양성하기 폐수 처리 시설물 반드시 설치하기 - 음식물 남기지 않기 - 친환경(생분해) 세제류 사용 하기 5~6학년 지도용 199

200 Ⅱ 지도의 실제 _ 3. 융합인재교육(STEAM) 지도 변기는 물먹는 하마! 과목 수학 수업차시 2/2 단원 6. 비율그래프 (8/9)) 교육 과정 2007개정 교육과정_3_(2)_6학년_(라)확률과 통계_비율그래프 1 띠그래프와 원그래프의 의미를 알고, 이를 활용할 수 있다. 2 비율그래프에서 자료의 특성을 찾아보고, 이를 설명할 수 있다. 학습 목표 물 사용량 비율그래프에서 생활용수의 사용 실태와 문제점을 발견할 수 있다. 학습 과정 교수 학습 활동 준비물 도입 (5분) 가상의 상황 상상하기 취수장 물막이 벽이 붕괴되어 며칠 간 물이 나오지 않는다고 합니다. 어떤 문 제점들이 발생할까요? (식수 부족, 세면 목욕의 어려움, 용변 처리 ) 실제 생활 속에서 물을 어떻게 사용하고 있는지 알아보고 문제점은 무엇인지 해결방안을 함께 생각해 보자. 실제로 2012년 5월 경북 구미지역은 구미광역취수장의 물막이 벽이 붕괴되어 5일간 물이 공급되지 않았다. 단수가 되고 3일이 지나자 사람들은 아파트 현관, 후미진 거리 등 집 밖에 변을 보기 시작했다. 집 안 화장실에서 변을 보면 물을 내릴 수 없어 악취가 진동하자, 사람들은 밖으로 나와 변을 본 것이다. 만약 전 국적으로 3일 이상 물이 나오지 않는다면 한반도 전체가 일명 똥 천국 이 되는 건 시간문제일지도 모른다. 학습 활동 (30분) 한국인 1인당 물 사용 비중 알아보기 물 사용과 관련된 다양한 정보를 비율그래프에서 읽고 자신의 생각과 비교한 다. - 그림 1에서 물 사용량이 가장 많은 것은 무엇인지 적어 보자. (욕실 용수) - 그림 2의 표의 빈 칸을 채우고 띠그래프로 나타내어 보자. - 두 그래프를 통해 얻은 정보를 정리하여 보자. (욕실 용수의 비중이 높다. 화장실 사용에 많은 물이 사용되고 있다. 등) 학습지 [한국인 1인당 물 사용 비중] [한국인 1인당 욕실용수 사용 실태] 200 초등학교 과학과 탐구학습 지도를 위한 교사용 길라잡이

201 수세식 변기의 문제점 알아보기 수세식 변기의 구조를 간단히 살펴본다. (지도상의 유의점 참고) 용변을 깨끗이 처리하는 장점이 있으나 한 번 사용할 때마다 최소 9L의 물이 사용되고 상당량의 폐수가 발생하는 문제점이 있다. 하루 평균 63L의 변기물(대변 1회, 소변 6회)을 사용할 경우 - 1인 변기물 사용량 = 1인 평균63L 만 명 = 315t - 1년 변기물 사용량 = 하루 평균 315t 䥅 일 = 11억 4975만t - 1일 대변량 = 하루 평균 225g 만 명 = 1만 1250t = 10t 트럭 1125대 - 1일 소변량 = 하루 평균 1.5L 만 명 = 7만 5000t = 10t 소방차 7500대 학습 활동 (30분) 수세식 변기 개선 아이디어 구상하기 우주에서의 변기 알아보기 - 변기 뚜껑을 열면 흡입기가 작동하고 변을 본 후 뚜껑을 닫으면 흡입기가 변을 빨아 들여 봉투가 압축돼 냄새 걱정 없이 변을 해결한다. 소변은 봉투와 연결된 소변용 호 스에 보는데, 우주에는 물이 부족하기 때 문에 소변을 분해해 물만 추출하고 정화 해 사용한다. 일본우주항공 연구개발기구에선 입는 변기를 개발 중이다. 우주선에 설치된 변 기처럼 변을 보면 흡입기로 빨아들이는 방식인데, 변기를 기저귀처럼 착용하고 볼일을 보면 자동으로 뒤처리까지 깔끔하게 해준다. 변기 물통에 물을 가득 채운 페트병을 넣어 물을 아끼는 방법부터 대, 소변 분리 버튼, 자동 물 내림 장치 설치나 상상력을 동원한 창의적인 아이디어들 을 구상한다. 수세식 변기 개선 아이디어 나누기 - 수세식 변기의 구조를 보면 트랩 형태의 구 조로 되어 있다. 냄새 방지와 기타 해충들 이 올라오는 것을 차단하기 위해 굴곡이 여 러 번 있는 구조로 되어 있다. 사이펀의 원 리로 변기 속 오물이 오수관으로 내려간다. 학습지 마무리 (5분) 자신의 화장실 사용 습관 되돌아보고 반성하기 엄청난 물 사용과 수질오염의 주범인 수세식 변기 사용에 대한 문제의식을 함양하고 변기 사용에 대한 생활 습관을 개선하는 마음가짐을 갖는다. 학습지 지도상의 유의점 - 백분율은 소수점 첫째 자리에서 반올림하여 나타낸다. - 가정용 수세식 변기의 경우 내장된 물통 안에는 일반적으로 12~20L의 물이 들어 있다. 물이 꽉 찬 1.5L 짜리 페트병을 안에 넣을 경우 한 번에 1.5L의 물을 절약할 수 있다. 1인당 하루 평균 10.5L(7회)의 물을 절약하는 셈이다. - 현재 최소로 물을 사용하는 초절수형 변기는 중국에서 개발된 2.8L 변기이다. 그러나 물의 양이 적어지 면 변이 제대로 내려가지 않기 때문에 문제가 될 수 있다. 현재 우리가 사용하는 변기는 최소 5.8L의 물 을 이용해야 문제가 생기지 않는다고 한다. 5~6학년 지도용 201

202 Ⅱ 지도의 실제 _ 3. 융합인재교육(STEAM) 지도 학생활동지 변기는 물먹는 하마! 초등학교 학년 반 번 이름 : 1. 한국인 1인당 물 사용 비중 알아보기 그림1에서 물을 가장 소비하는 항목은 무엇입니까? 그림2의 표의 빈 칸을 채우고 띠그래프로 나타내어 봅시다. [한국인 1인당 물 사용 비중] [한국인 1인당 욕실용수 사용 실태] 두 그래프를 통해 얻은 정보를 정리하여 봅시다 참고 자료 : 하루 평균 63L의 변기물(대변 1회, 소변 6회)을 사용할 경우 - 1인 변기물 사용량 = 1인 평균63L 만 명 = 315t - 1년 변기물 사용량 = 하루 평균 315t X 365일 = 11억 4975만t - 1일 대변량 = 하루 평균 225g 만 명 = 1만 1250t = 10t 트럭 1125대 - 1일 소변량 = 하루 평균 1.5L 만 명 = 7만 5000t = 10t 소방차 7500대 2. 수세식 변기 개선 아이디어 구상하기 물을 절약하고 수질오염을 막을 수 있는 변기 개선 아이디어를 구상하여 봅시다. 아이디어 구상도 (그림이나 글로 표현하기) 202 초등학교 과학과 탐구학습 지도를 위한 교사용 길라잡이

203 학생활동지 - 교사용 변기는 물먹는 하마! 초등학교 학년 반 번 이름 : 1. 한국인 1인당 물 사용 비중 알아보기 그림1에서 물을 가장 소비하는 항목은 무엇입니까? 욕실용수 그림2의 표의 빈 칸을 채우고 띠그래프로 나타내어 봅시다. 52% 27% 21% % 양변기용수 (52%) 목욕용수(27%) 세면용수(21%) [한국인 1인당 물 사용 비중] [한국인 1인당 욕실용수 사용 실태] 두 그래프를 통해 얻은 정보를 정리하여 봅시다 욕실용수의 비중이 높고 화장실 사용에 많은 물이 사용되고 있다. 참고 자료 : 하루 평균 63L의 변기물(대변 1회, 소변 6회)을 사용할 경우 - 1인 변기물 사용량 = 1인 평균63L 만 명 = 315t - 1년 변기물 사용량 = 하루 평균 315t X 365일 = 11억 4975만t - 1일 대변량 = 하루 평균 225g 만 명 = 1만 1250t = 10t 트럭 1125대 - 1일 소변량 = 하루 평균 1.5L 만 명 = 7만 5000t = 10t 소방차 7500대 2. 수세식 변기 개선 아이디어 구상하기 물을 절약하고 수질오염을 막을 수 있는 변기 개선 아이디어를 구상하여 봅시다. 아이디어 구상도 (그림이나 글로 표현하기) 1. 대소변과 함께 씻겨 내려간 하수를 미생물로 정화시켜 다시 변기물로 사용한다. 2. 세탁기 일체형 변기 - 변기 옆이나 위에 세탁기가 설치되어 세탁기에서 사용된 물이 바로 변기물로 사 용될 수 있도록 한다. 3. 용변을 보고나면 용변이 자동으로 살균, 압축 처리되어 부피가 감소하고 작은 쓰레기가 된다. 4. 연소변기 - 변을 태워 한줌의 재로 만든다. 변기를 내리면 옆에 붙어있는 연소기계로 들어가다 태워 진다. 5. 엉덩이를 떼고 나서 얼마 후 자동으로 물이 내려가는 장치를 설치하여 용변을 보는 중에 수시로 물을 내리지 못하게 한다. 5~6학년 지도용 203

204 Ⅱ 지도의 실제 _ 3. 융합인재교육(STEAM) 지도 교사용 참고자료 1 런던협약[London Dumping Convention] 일시 : 1972년 채택, 1975년 발효 목적 : 폐기물 등의 해양투기 및 해상소각 규제 장소 : 영국 런던 가입국가 : 72개국 선박, 항공기 또는 해양시설로부터 폐기물 등의 해양투기 및 폐기물의 해상소각의 규제를 목적으로 하고 있다. 처음에 33개국이 서명을 하였고 벨기에 등 일부 국가는 최근 이 조약을 비준하였다. 1975년에 효력이 발생하였으며, 한국은 1992년에 가입해 1994년부터 가입국으로서 효력이 발생하였다. 협약의 구성은 본문 및 3종류의 부속조항, 그리고 부록으로 되어 있다. 부속조항에는 다음과 같이 규제하 고 있다. 1 유기할로젠화합물, 수은화합물, 높은 오염 수준의 방사성 폐기물 등 규정된 규제물질의 해양투기 및 해양소각은 원칙적으로 금지한다. 단, 유기할로젠화합물 및 기름에 대하여는 특별 허가에 의해 해상소 각이 가능하다. 2 비소화합물, 사이안화합물, 플루오린화합물 등에 대한 해양투기 및 해상소각은 사전의 특별 허가를 받 아야 한다. 기타의 규제물질은 사전에 일반 허가를 받으면 해양투기 및 해상소각을 할 수 있다. 3 해양투기 가능기준 설정에서 고려하여야 할 폐기물의 특성, 투기 장소의 특성 등을 정하고 있다. 교사용 참고자료 2 물을 오염시키는 원인 물은 생태계 순환에서 가장 중요한 역할을 한다. 또한 사람이 살아가는 데 반드시 필요한 성분이다. 이러 한 소중한 물이 오염되는 가장 큰 원인은 무엇일까? 가. 생활하수 생활하수는 물을 오염시키는 원인의 60%를 차지하고 있다. 일상생활에서 여러 가지 용도로 사용된 후 버 려지는 물을 생활하수라고 한다. 여기에 빗물이 합쳐져 하수도로 배출된 것을 하수라고 한다. 생활하수는 음식찌꺼기, 설거지한 물, 몸을 씻은 물, 화장실에서 사용하는 물 등이 포함된다. 주로 사람이 오염 원인을 제공한다. 생활하수에는 유기화합물이 많은 점이 특징이다. 유기화합물이 하천으로 흘러들어 가면 물 속 에서 분해되는데, 유기물이 분해될 때에는 산소가 사용되기 때문에 물속의 산소가 부족해진다. 특히 세제 의 대부분을 차지하는 합성세제는 잘 분해되지 않고, 거품이 강물 위로 층을 이루어 햇빛을 막는다. 산소 와 햇빛이 차단되면 물고기는 떼죽음을 당하게 된다. 합성세제는 하천을 오염시킬 뿐만 아니라 세제 성분 의 일부분이 남아 수돗물을 통해 우리에게 다시 되돌아오기도 한다. 204 초등학교 과학과 탐구학습 지도를 위한 교사용 길라잡이

205 나. 공장폐수 공장폐수는 물을 오염시키는 원인의 39%를 차지하고 있다. 산업이 발전하면서 각종 중금속 원소를 비롯 해 분해되기 어려운 물질들을 포한한 공장폐수가 발생하기 시작했다. 공장폐수는 생활하수와 비교했을 때 오염도가 매우 높다. 공장폐수는 중금속인 카드뮴, 수은, 납, 크롬 같은 분해되지 않고, 정화되지 않는 성 분들이 들어 있다. 중금속은 생물의 순환을 거치는 동안 사람에게 쌓일 가능성이 매우 높다. 중금속이 몸 에 쌓이면 여러 가지 병에 걸릴 위험이 높다. 하천의 자연적인 정화 기능으로는 공장폐수를 정화하기 어 렵다. 따라서 처리 과정이 필요하다. 독성 물질이 많이 들어 있기 때문에 생물학적인 처리보다는 물리, 화 학적 침전을 사용하여 처리한다. 공장폐수는 그 위험성 때문에 법적으로 엄격하게 규제하고 있다. 일정 규 모 이상의 공장폐수를 배출하는 경우에는 폐수 배출 시설로 관리한다. 다. 축산폐수 축산폐수는 물을 오염시키는 원인의 1%를 차지하고 있다. 소나 돼지 등의 가축 수는 계속 증가하고 있다. 이로 인해 축산폐수의 양도 매년 증가하고 있다. 소 한 마리는 사람의 약 열다섯 배, 돼지 한 마리는 약 다 섯 배 정도의 유기물을 배출한다. 유기물에 포한된 질소 성분이 물을 오염시키는데 큰 영향을 미친다. 물 에 갑자기 많은 양의 질소가 흘러들면 물속의 미생물이 한꺼번에 늘어난다. 미생물이 늘어나면서 산소를 다 써 버리기 때문에 물에 녹아 있는 산소는 줄어든다. 이로 인해 산소가 필요한 다른 생물들이 피해를 입 고, 물에 녹아 있는 산소의 농도가 낮아져 물은 오염된다. 따라서 축산시설에서는 처리 시설을 갖추거나 축산 폐수를 퇴비로 만들어 농사를 지을 때 사용하는 등의 노력을 기울이고 있다. 교사용 참고자료 3 미래의 퇴비식 친환경 변기 미래형 변기의 하나로 퇴비식 변기를 들 수 있다. 사용법은 일반 변기와 크게 다를 것이 없다. 배설물과 사 용한 화장지를 변기 안에 넣으면 중력에 의해 아래로 떨어져서 퇴비 탱크로 들어가게 된다. 볼일이 끝난 다 음에 '벌킹제'라고 부르는 소나무 대팻밥 한 줌 쥐고 변기 안에 뿌려 준다. 벌킹제는 퇴비 탱크 안에서 희석 제로 사용돼서 배설물의 분해를 완성시킨다. 퇴비 탱크 안에서 인간의 배설물은 자연으로 돌아간다. 수백만 이상의 박테리아가 배설물을 분해하고 먹 어 치운다. 생태계의 순리대로 처리되는 것이다. 또한 환풍기를 이용해 냄새가 변기로 올라가는 일을 방지 해 준다. 1년이 지나면 수분은 거의 완벽하게 증발한다. 그러면 탱크 안의 내용물은 원래 부피의 10분의 1로 줄어들고 냄새도 흙처럼 변한다. 5~6학년 지도용 205

206 Ⅱ 지도의 실제 _ 3. 융합인재교육(STEAM) 지도 교사용 참고자료 4 환경적 관점에서 바라보는 화장실 가. 서양의 수세식 화장실의 도입 농촌과 달리 배설물의 처리는 도시에서 늘 문제였다. 중세 유럽의 도시에서는 사람들이 대소변을 거리에 마구 버려 위생과 미관상 큰 문제가 되기도 했다. 이를 해결하기 위해 탄생한 것이 수세식 화장실이다 년 영국의 시계 제조공 알렉산더 커밍스가 처음 발명했다고 알려진 수세식 화장실은 현대식 도시문명의 청 결함을 가져다 준 위대한 발명품으로 볼 수 있다. 그는 변기 배수관에 S자 모양의 트랩을 만들어 악취가 관 밑에 머물러 실내 공기 중으로 배출되지 않도록 만듦으로써, 배설물을 처리하는 장소(뒷간)를 실내의 한 공 간에 둘 수 있도록 하였다. 20세기 후반 수세식 화장실은 우리나라에 급속히 퍼지기 시작했다. 1972년 서울 시내 화장실 중 수세식은 놀랍게도 7%에 불과했지만, 지금은 대부분이 수세식으로 변화했다. 하지만 외형적 깨끗함과 달리 수세식 화장실은 똥오줌을 단순한 쓰레기로 만들어 버렸다. 수세식 화장실에서 분뇨를 처리 하려면 그 50배에 달하는 물을 소비해야 한다. 많은 물을 낭비하며 처리된 분뇨는 하수처리 과정을 거쳐 정 화되지만, 하천이나 바다의 수질오염을 포함한 환경문제를 일으키고 있다. 인간은 자연스럽게 음식을 먹고 배설물을 배출하고, 이것은 다시 거름이 되어 음식으로 돌아온다. 이러한 자연의 순환고리에서 뒷간은 중요 한 역할을 담당해왔다. 그러나 수세식 화장실은 이러한 고리를 끊어 버려 자연 생태계의 파괴를 가져왔다. 이제 뒷간이란 이름은 낯설어지고, 용변뿐 아니라 씻고 화장하는 기능까지 겸비한 화장실 이란 이름이 더 욱 널리 사용되고 있다. 도시의 아파트 생활에서 과거와 같은 재래식 화장실의 부활은 불가능하다. 또한 농 촌에서도 천연비료인 똥재를 사용하기 보다는 화학비료에 더욱 의존하고 있다. 따라서 음식-똥-거름-음식 으로 이어지는 자연 순환의 고리는 단절되고 말았다. 나. 뒷간과 화장실 언제부터인가 화장실의 청결도가 한 나라의 문화수준을 평가하는 잣대로 인식되기 시작했다. 최근에는 각 지자체별로 수억 원을 들여 고급 화장실을 만드는 것이 경쟁처럼 번지기도 했다. 하지만 겉으로 화려하 고 깨끗한 화장실이 자연을 오염시키고 생태계의 순환 고리를 단절시켰다는 문제는 여전하다. 비록 많은 문 제가 있지만, 재래식 뒷간이 생태계의 순환 고리를 이어주는 자연 친화적인 것임은 분명하다. 최근 들어 현 대 화장실의 문제점을 극복하고자 보다 자연 친화적인 순환식 화장실, 생화학 변기, 자연 발효식 화장실 등 이 차츰 늘어가고 있다. 자연에서 발생한 존재인 인간의 배설물을 자연으로 환원시키기 위한 변화의 계기 가 필요한 시점이다. 206 초등학교 과학과 탐구학습 지도를 위한 교사용 길라잡이

207 교수 학습과정안 보온이 잘 되는 집 (친환경 Passive house) 주제 개요 우리나라는 에너지 자원이 부족한 나라로서 원유를 외국에서 사 들이고, 원자력 발전을 이용해 에너지를 얻어 전기 걱정이 없는 대한민국을 만들었으나, 최근 자주 발생하는 고리원전의 가동 중단과 일본의 원전 사고 등으로 신재생에너지로 원자력 에너지가 적합하지 않음을 알게 되었다. 이런 에너지 위기에 대한 절 박한 심정을 바탕으로 에너지의 효율적 이용과 재생가능에너지 활성화를 통한 문제 해결은 원자력 발전의 확대나 화석연료의 안정적 확보로는 결코 극복될 수 없기에 21세기 과학기술의 최대 화두가 되고 있는 환 경과 에너지 문제를 해결할 수 있는 에너지 절약형의 친환경 Passive House를 도입하게 되었다. 겨울철 난방비가 올라 적정하시는 부모님을 돕기 위한 전략적 차원으로 집 안에서 열이 빠져나가는 문 제 해결을 위한 방법으로 우리가 과학시간에 배운 열의 전달 방법인 전도, 대류, 복사를 적용하고, 실과 시 간에 배운 친환경 기술적 요소를 더하고 미술 시간에 배운 예술적 감각을 한 층 더 업그레이드 하여 보온 이 잘 되는 친환경 Passive House를 설계하고, 지구온난화와 기후변화에 대응할 수 있는 저탄소녹색을 고 려한 친환경 Passive 나만의 집을 학생들 스스로 만들어보는 활동을 통해 과학 시간에 배운 지식이 건축에 어떻게 사용되는지를 알아보도록 한다. 학습 목표 내용 목표 - 친환경 기술을 이해할 수 있다. - 친환경 Passive House 제작 과정에 대해 이해할 수 있다. - 주변 환경과 조화를 생각하며 건축물을 만들어 본다. 과정 목표 - 친환경 Passive House 제작 과정을 통해, 협동심 등 기초 소양을 배양할 수 있다. - 친환경 기술과 과학지식 활용하여, 생활을 편리하게 하려는 태도를 가질 수 있다. 5~6학년 지도용 207

208 Ⅱ 지도의 실제 _ 3. 융합인재교육(STEAM) 지도 STEAM 과목 요소 S : 친환경 기술, 에너지 열효율, 풍향과 풍속 등 T/E : 건축기술, 친환경 Passive House 설계 및 제작 방법 A : 아름답게 모형 만들기, 자신의 의사를 효과적으로 전달하기 M : 친환경 Passive House 제작 시 측정 및 수치 계산 STEAM 단계 요소 상황제시 엄마가 동생의 아토피와 천식으로 도시의 중심가에서 벗어난 환경이 괜찮은 곳으로 이사 가기를 원해 아 빠께서 새로운 집을 구하다가 주변 환경은 좋지만 오래된 집을 구하게 되었다. 이제 남은 일은 이 집을 아 토피와 천식으로부터 벗어나게 할 친환경 Passive House로 바꾸는 미션을 수행해야 한다. 자원이 부족하 고 잦은 원전 사고 등으로 에너지 위기에 대처할 수 있는 친환경 Passive House를 만들어 환경과 에너지 문제를 해결할 수 있는 방법에 대해 창의적으로 해결하여 전 세계적으로 불고 있는 친환경 기술의 발달에 맞춰서 미래에 건설된 도시의 형태를 예측해 보고, 내가 만들고 싶은 친환경 Passive House를 만들어보자. 창의적 설계 - 팀 별로 친환경 Passive House에 적용될 각종 친환경 기술을 조사해 보자. - 그 기술을 적용하여 만들 친환경 Passive House의 구성 부분을 정해서 폐품을 이용하여 모형을 제작 해 본다. - 팀별로 만든 친환경 Passive House에 적용된 에너지 절약 기술과 친환경적 요소를 발표한다. 감성적 체험 - 친환경 Passive House 구성 및 제작에 다 함께 참여하여, 친환경 Passive House를 만들면서 친환경 기 술에 대해 몸소 알아가는 체험을 통해 친환경 기술의 중요성을 깨닫도록 한다. - 친환경 Passive House 제작 과정에서 에너지 절약을 위한 과학적 원리가 어떻게 이용되고 있는지 알 수 있다. - 과학기술을 활용하여 사람들의 일상생활을 좀 더 편하게 만드는 경험을 한다. 제작 의도 과학에서 환경오염, 온도와 열, 에너지의 단원을 배우고 나면 열이 고온의 물체에서 저온의 물체로 이동 함을 알게 되었다. 우리가 과학시간에 배운 열의 전달 방법인 전도, 대류, 복사를 적용하고, 실과 시간에 배 208 초등학교 과학과 탐구학습 지도를 위한 교사용 길라잡이

209 운 친환경 기술적 요소를 가미하고 미술 시간에 배운 예술적 감각을 한 층 더 업그레이드 하여 보온이 잘 되 는 집(Passive House)를 설계하여 지구온난화와 기후변화에 대응할 수 있는 저탄소녹색을 고려한 친환경 Passive 나만의 집을 학생들 스스로 만들어보는 활동을 통해 과학 시간에 배운 지식이 건축에 어떻게 사용 되는지를 알아보고, 이를 실제로 활용해 봄으로써 과학 지식의 활용성에 대해 다시 한 번 생각하고, 이후에 과학 활동에 더욱 흥미를 느낄 수 있도록 하고 친환경 Passive House를 설계하고 제작하는 과정에 적용된 친환경 기술의 중요성을 알고 친친환경 Passive House에 적용되는 에너지 절약과 신재생에너지, 자연 채광 등의 기술을 적용할 수 있도록 한다. 차시별 계획 총괄표 차시 과목 소주제 학습내용 문제 상황 제시, 문제인식, 설계를 위한 정보 수집 대기 오염물질과 아토피에 영향, 산업폐기물의 재활용을 보여주는 동영상을 1차시 과학 환경오염과 친환경기술 보여주면서, 환경오염의 심각성과 그 원인 및 자원재활용 방법에 대한 토론 을 하도록 한다. 이러한 환경오염을 극복할 수 있는 방안으로 화석 에너지의 사용을 줄이면서 에너지를 생산할 수 있는 친환경 기술에 대해 소개한다. 모둠별 학생들이 친 환경 기술에 대해 조사할 수 있도록 한다. 친환경 기술이 적용된 Passive House를 설계 Passive House에 대한 조사와 친환경 기술을 추출하여 모형주택에 꾸미기를 하도록 하고, 이때 조장을 기준으로 역할분담을 하도록 한다. 역할은 조장, 기록자, 발표자로 구분하며, 재료 및 제작은 공동으로 분담하여 제작할 수 있도록 안내한다. 2차시 ~ 3차시 실과 공학 미술 친환경 Passive House 설계 및 제작하기 설계 도면을 가지고 재활용 재료를 활용하여, Passive House를 제작 각자의 역할 분담을 근거로 재료를 준비하고, 제작을 하도록 하며, 제작을 할 때 도구사용에 주의하도록 지도한다. 제작을 할 때 역할 분담에 맞추어서 제작하도록 하며, 재료준비물은 꼭 재활 용품을 활용하도록 하며, 되도록 새로운 것을 구입하지 않도록 지도한다. 교사는 무임승차 학습자가 발생하지 않도록 모둠을 순회하면서 제작 방법 및 친환경 기술이 적용된 Passive House 제작시 유의할 사항과 도구 사용시 주 의할 사항에 대해 지도한다. 제작 과정에 모둠원이 다 같이 참여하여, 협동심과 리더십, 단체 활동에 대한 책임감 등을 배우면서, 친환경 Passive House의 필요성과 친환경 기술의 중 요성을 깨닫도록 지도한다. 5~6학년 지도용 209

210 Ⅱ 지도의 실제 _ 3. 융합인재교육(STEAM) 지도 전달하고자 하는 발표 내용을 효과적으로 전달 모둠별로 발표를 통해 자신들의 작품의도, 제작과정, 최종 산출물에 대해 발표 를 하면서, 다시 한 번 친환경 기술이란 어떤 것이며, 왜 필요한지, 어떻게 적 4차시 실과 공학 미술 발표 및 정리 용하는 것이 올바른 것인지를 생각해 볼 수 있도록 지도한다. 평가를 할 때 교사평가뿐 아니라 학생들에 의한, 자기평가, 과정평가 등 평가 자를 다변화하며, 시각을 다르게 볼 수 있는 평가자들을 선정하여 최종 결과 물에 대한 평가도 다양하게 실시하도록 한다. 학생들의 발표 내용에 대해 간략하게 정리하면서, 친환경 기술의 중요성, 지구 환경의 중요성 등을 다시 한 번 강조하면서 학생들 활동에서 잘한 부분과 잘 못된 부분에 대해서 지도한다. 평가 계획 연번 평가 기준 방법 1 친환경 기술에 대한 개념이 정확한가? 포트폴리오 2 모둠별 협동학습이 이루어졌는가? 포트폴리오, 관찰평가 3 재료의 재활용이 이루어졌는가? 결과물 평가 4 발표시 주제와 모형이 일치하는가? 학생평가 5 수업 과정에 대한 평가가 올바르게 이루어졌는가? 자기평가 6 자료조사, 실습, 발표의 전 과정에서 학생들의 문제 해결활동이 자기주도적으로 이루 어졌는가? 교사평가 210 초등학교 과학과 탐구학습 지도를 위한 교사용 길라잡이

211 차시별 교수 학습과정안 과목 과학, 수학, 실과, 미술 수업차시 1/4 ~ 4/4 단원 환경오염, 입체도형의 공간 감각, 쾌적한 주거와 생활 자원 관리, 환경과 조형 교육 과정 2009개정교육과정 6학년 과학_(6)환경 오염, 6학년 수학_(5) 입체도형의 공간 감각 6학년 실과_(4)쾌적한 주거와 생활 자원 관리, 5~6학년 미술_표현 학습 목표 환경오염의 원인을 알고 환경오염으로 인한 생태계 파괴 사례를 이해하며, 인간 생활이 생태계에 미치 는 영향을 안다. 쌓기 나무로 만든 입체도형의 위, 앞, 옆에서 본 모양을 그림으로 표현할 수 있다. 쌓기 나무로 만든 입체도형의 위, 앞, 옆에서 본 모양을 표현한 그림을 보고 입체도형의 모양을 알 수 있 다. 생활쓰레기를 줄이고 올바른 분리 처리와 재활용을 통하여 자원의 낭비를 막고 쾌적한 주거환경을 유 지할 수 있는 능력을 기를 수 있다. 조형 요소와 원리를 활용하여 주제의 특징과 느낌을 표현할 수 있다. 학습 과정 교수 학습 활동 준비물 문제 상황 제시, 문제인식, 설계를 위한 정보 수집 상황 제시 (15분) 동영상1 동영상2 대기 오염물질과 아토피에 영향, 산업폐기물의 재활용을 보여주는 동영상을 보여주면서, 환경오염의 심각성과 그 원인 및 자원재활용 방법에 대한 토론 을 하도록 한다. - 첫 번째 동영상을 보고 아토피에 안 좋은 영향을 주는 것에 대해 논의해 보자. (대기오염물질이 아토피에 안 좋은 영향을 준다) - 두 번째 동영상을 보고 산업폐기물에 어떤 것들이 있는지 알아보자. (산업 활동에서 발생하는 폐유, 폐산 등 환경오염의 주범을 말한다) - 우리나라는 연간 수십 억 톤의 폐기물을 배출한다고 하는데, 이런 문제점을 해 결할 수 있는 방안은 어떤 것들이 있을까? (산업폐기물을 활용해 시멘트, 제지, 레미콘 등 각 분야의 대체 에너지로 재사용 하거나, 신생 자원으로 재사용한다) 동영상자료 동영상1: net/v/vdbe2zzzlqpq222rroprpaf 동영상2: net/v/v2508rkrp- 3KrVD0mf1bVKmb 5~6학년 지도용 211

212 Ⅱ 지도의 실제 _ 3. 융합인재교육(STEAM) 지도 학습 과정 교수 학습 활동 준비물 상황 제시 (15분) 환경오염의 원인과 자원재활용(사전지식 활성화) - 환경오염의 원인은 무엇일까? (대기오염, 수질오염, 토양오염 등 --> 무분별한 자원의 낭비, 세제사용의 오남 용, 화석연료의 사용, 벌목, 생태계 파괴 등 인간 활동) - 자원재활용을 위해 우리가 할 수 있는 일에는 어떤 것이 있을까? (생활쓰레기 줄이기, 분리수거, 아나바다 운동, 재생에너지 개발 등) 학습 활동 - 창의적 설계(1) (10분) 이러한 환경오염을 극복할 수 있는 방안으로 화석 에너지의 사용을 줄이면서 에너지를 생산할 수 있는 친환경 기술에 대해 소개한다. 모둠별 학생들이 친환경 기술에 대해 조사할 수 있도록 한다. 친환경 기술에 대한 조사를 해 보도록 한다. 우리의 건축에 사용되는 친환경 기술에는 어떤 것들이 있는지 알아보자.(자료 조사 활용) - 열을 빼앗기지 않는 단열 (진공단열시스템, 단열재, 외단열 시스템, 순환자원 베이스 패널) - 에너지 절약 방법 (LED등과 전력 무선제어 시스템) - 창문에 숨어있는 에너지 절감 기술 (창호 열교 방지 솔루션 기술, 창호 차양, 창문이나 유리를 통한 열과 에너지 차단 기술) - 신재생에너지, 환기(자연환기 시스템, 태양광 자가발전 시스템) 스마트 패드 또는 PC 전지, 유성펜 학습지 학습 활동 - 창의적 설계(2) (25분) 실험하기 - 비닐 랩, 에어캡 등의 단열재를 활용하여 단열에 효율적인지 확인하기 위한 실 험 설계를 하도록 한다. (팀별로 종이컵을 주택이라 가정하고 다양한 단열재를 사용하여 단열정도를 비 교해 보는 실험을 한다.) - 팀별로 실험에서 단열효과를 최대화하기 위한 방법을 탐구한다. (단열재의 종류에 따른 얼음의 녹는 정도 비교) 실험결과 정리하기 - 자신의 팀에서 선택하고 설계한 실험대로 단열효과가 있었는지 확인하고 Passive 주택 만들기를 할 때 어떻게 활용할지 결과를 잘 정리하도록 한다. 전지, 유성펜 온도계, 종이컵 스탠드, 얼음 등 다양한 단열재, 반사판, 흡수재 준비 212 초등학교 과학과 탐구학습 지도를 위한 교사용 길라잡이

213 학습 과정 교수 학습 활동 준비물 학습 활동 - 창의적 설계(3) (30분) 친환경 기술이 적용된 Passive House를 설계 Passive House에 대한 조사와 친환경 기술을 추출하여 모형주택에 꾸미기를 하도록 하고, 이때 조장을 기준으로 역할분담을 하도록 한다. 나만의 친환경 Passive 주택 만들기 - 나만의 친환경 Passive House 만들기를 할 때 고려해야 할 사항은? (건물의 에너지 소비량, 친환경 휴식 공간, 자연 통풍, 창의 크기, 자연 채 광, 단열 등) - 나만의 친환경 Passive House 설계하기 - 실험 결과를 반영하여 나만의 친환경 Passive House 재료 준비하고 제작하기 역할은 조장, 촬영자, 기록자, 발표자로 구분하며, 재료 및 제작은 공동으로 분 담하여 제작할 수 있도록 안내한다. 설계도면 친환경 Passive House 재료 학습지 평가지 학습 활동 - 창의적 설계(4) (40분) 설계 도면을 가지고 재활용 재료를 활용하여, Passive House를 제작 각자의 역할 분담을 근거로 재료를 준비하고, 제작을 하도록 하며, 제작을 할 때 도구사용에 주의하도록 지도한다. 제작을 할 때 역할 분담에 맞추어서 제작하도록 하며, 재료준비물은 꼭 재 활용품을 활용하도록 하며, 되도록 새로운 것을 구입하지 않도록 지도한다. 교사는 무임승차 학습자가 발생하지 않도록 모둠을 순회하면서 제작 방법 및 친환경 기술이 적용된 Passive House 제작 시 유의할 사항과 도구 사용시 주 의할 사항에 대해 지도한다. 제작 과정에 모둠원이 다 같이 참여하여, 협동심과 리더십, 단체 활동에 대한 책임감 등을 배우면서, 친환경 Passive House의 필요성과 친환경 기술의 중 요성을 깨닫도록 지도한다. 다양한 단열재, 반사판, 흡수재 학습지 평가지 마무리 - 감성적 체험 (40분) 전달하고자 하는 발표 내용을 효과적으로 전달 모둠별로 발표를 통해 자신들의 작품의도, 제작과정, 최종 산출물에 대해 발표 를 하면서, 다시 한 번 친환경 기술이란 어떤 것이며, 왜 필요한지, 어떻게 적 용하는 것이 올바른 것인지를 생각해 볼 수 있도록 지도한다. 평가를 할 때 교사평가뿐 아니라 학생들에 의한, 자기평가, 과정평가 등 평가 자를 다변화하며, 시각을 다르게 볼 수 있는 평가자들을 선정하여 최종 결과 물에 대한 평가도 다양하게 실시하도록 한다. 학생들의 발표 내용에 대해 간략하게 정리하면서, 친환경 기술의 중요성, 지 구 환경의 중요성 등을 다시 한 번 강조하면서 학생들 활동에서 잘한 부분과 잘못된 부분에 대해서 지도한다. 학습지 평가지 5~6학년 지도용 213

214 Ⅱ 지도의 실제 _ 3. 융합인재교육(STEAM) 지도 지도상의 유의점 수업 도입 시 제기된 대기오염과 아토피와 산업폐기물에 대한 문제가 학생들에게 인식될 수 있도록 다 양한 의견을 허용적인 분위기에서 수용한다. 전구가 뜨거우니 학생들이 맨손으로 만지지 않도록 주의를 준다. 팀에서 스탠드를 책상 위에 세워두고 종이컵 속의 얼음이 잘 안 녹게 하는 단열재를 선택하여 단열 실 험을 통해 최강의 단열재를 선정하도록 한다. 학생들이 실험계획 시 어려움을 느끼면, 실험의 예를 제시해 주어 접근하기 용이하도록 한다. 단열과 자 연 채광, 자연 통풍 등의 잘 될 수 있는 집을 설계하고 제작하도록 도와준다. 너무 긴 시간을 실험하게 되면 온도차이가 나지 않을 수 있으므로, 적정한 시간만큼만 실험을 할 수 있 도록 한다. 214 초등학교 과학과 탐구학습 지도를 위한 교사용 길라잡이

215 교사용 참고자료 1 친환경 Passive 주택 만들기 1. 목표 이 프로젝트를 수행을 통하여 주택 모형을 계획, 설계, 제작을 해 봄으로써 주택의 설계가 이루어지는 과정을 이해할 수 있다. 주택 설계에서 고려해야할 요소들을 적용하여 주택설계를 할 수 있다. 환경 친화적인 주택 모형을 제작함으로써 에너지 절약을 실천하려는 태도를 갖는다. 2. 개요 주택 설계에 있어 디자인은 예술의 과정만이 아니라 연구와 의사결정의 과정이기도 하다. 설계는 목적과 제약을 평가하고 균형을 잡는 창조적, 탐구적 문제해결활동이며, 문제를 규정하고 이에 대한 가능한 해결방 법을 탐구하여 최선의 결과를 이끌어내는 과정이다. 이 프로젝트에서는 주택 설계에서 기본적으로 고려해야 할 요소에 친환경 요소를 가미하여 친환경 리모 델링 프로젝트에 적용시켜 주택 설계 모형을 제작할 것이다. 3. 친환경 Passive 주택 설계 시 고려사항 건물 에너지 소비량 및 온실가스 배출 냉난방 부하저감, 고효율 조명, 고효율 에너지기기 도입, 집단에너지 도입, 신재생에너지 도입 등 주택 내 친환경 휴식 공간 주택 내 친환경 휴식 공간 정서함양 공간, 여가활동 공간, 로컬푸드 키우기 공간 확보 등 자연 통풍 문의 위치와 통풍 구조, 창의 크기 자연 채광 태양에너지 자원의 효율적 이용을 위한 채광의 효율성 물 및 자원의 이용 자원의 효율적 이용, 물을 재순환을 통한 자원 절약 4. 친환경 Passive 주택 설계 기법 계획적 기법 : 토지이용계획, 지구단위계획(바람통로와 Cooling system, 일조 및 일사량을 고려한 단지 배 5~6학년 지도용 215

216 Ⅱ 지도의 실제 _ 3. 융합인재교육(STEAM) 지도 치, 지형을 이용한 단지 배치, 자동차 이용억제, 보행 및 자전거 이용활성화 등) 건축적 기법 : 건축디자인을 통한 에너지 절감(패시브 기법, 지붕 및 벽면 녹화, 창호 및 차양 디자인 등 기술적 기법 : 에너지 저감 기술 적용(passive house, low energy house, plus energy house, LED 조명, 자연 환기 시스템 등 <태양 고도에 따른 채광> <주택의 방향에 따른 에너지 소비율> 5. 전체적인 STEAM 프로그램 수행 과정(총 4차시) 친환경 Passive 주택 설계할 때 특히 주의할 점은 편안함, 휴식, 참여, 환경 디자인, 일조량, 바람, 빛 등 의 기능의 차원을 중요시 하여 고민하도록 유도한다. 상황제시 및 친환경 패시브하우스의 필요성 알기 친환경 패시브하우스 설계 및 제작 친환경 패시브하우스 완성 및 발표 감성적 체험 (1/4차시) (2~3/4차시) (4/4차시) feed back 216 초등학교 과학과 탐구학습 지도를 위한 교사용 길라잡이

217 6. 친환경 Passive 주택 제작 예시 7. 친환경 Passive 주택 제작의 평가 기준 예시 평가준거 평가지표 평가기준 척도 과정 포트 폴리오 실습 과정 수행과정 포트폴리오를 모두 완성하였다. 수행과정 포트폴리오 1~2개를 완성하지 못하였다 수행 과정 포트폴리오를 3개 이상 완성하지 못했다. 계획한 내용과 순서를 잘 지켜가며 제작하였다. 계획한 순서대로 진행하지 못했다. 작업을 수행하지 않았다. 잘함 보통 미흡 잘함 보통 미흡 주택설계 친환경 고려사항 건물 에너지 소비량 및 온실가스 배출 : 냉난방 부하저감, 고효율 조명, 고효율 에 너지기기 도입, 집단에너지 도입, 신재생에너지 도입 등 주택 내 친환경 휴식 공간 : 정서함양 공간, 여가활동 공간, 로컬푸드 키우기 공간 확보 등 자연 통풍 : 문의 위치와 통풍 구조, 창의 크기 자연 채광 : 태양에너지 자원의 효율적 이용을 위한 채광의 효율성 물 및 자원의 이용 : 자원의 효율적 이용, 물을 재순환을 통한 자원 절약 잘함 보통 미흡 발표 발표내용 및 자세 발표 자료 정리가 잘 되어있고, 발표 태도가 아주 좋다. 발표 자료의 정리는 잘 되어있으나, 발표 태도가 좋지 못하다. 발표 자료의 정리도 되어있지 않고, 발표 태도도 좋지 못하다. 잘함 보통 미흡 5~6학년 지도용 217

218 Ⅱ 지도의 실제 _ 3. 융합인재교육(STEAM) 지도 학생활동지 [포트폴리오 1] - [1/4차시] 팀명 초등학교 학년 반 번 이름 : 1. 각 팀의 모둠장과 각자 팀에서의 역할을 정해보자. 구분 역 할 모둠장 ( ) 모둠원 ( ) 모둠원 ( ) 모둠원 ( ) 2. 각자가 이번 프로젝트에서 어떤 성취를 느끼고 싶은지 적어보자. 구분 이번 프로젝트를 완성하면서 본인의 성취 목표 모둠장 ( ) 모둠원 ( ) 모둠원 ( ) 모둠원 ( ) 218 초등학교 과학과 탐구학습 지도를 위한 교사용 길라잡이

219 학생활동지 [포트폴리오 2] - [1/4차시] 모둠명 초등학교 학년 반 번 이름 : 1. 친환경 기술에 대해 조사하기 <질문1> 건물을 지을 때 어떤 친환경 기술들이 사용되는지 조사하여 적어보자. <질문2> 건물의 열을 바깥으로 뺏기지 않으려면 어떻게 해야 할까? 2. 패시브 하우스(Passive House) 살펴보기 에너지의 낭비를 최소화하여 짓는 집을 패시브 하우스(Passive House)라고 한다. 기본적으로 남향으로 지어 남쪽에 크고 작은 창 을 많이 내는데, 실내의 열을 보존하기 위하여 3중 유리창을 설치 하고, 단열재도 일반 주택에서 사용하는 두께의 3배인 30cm이상 을 설치하는 등 첨단 단열 공법으로 시공한다. 또한 신선한 공기와 실내의 공기를 폐쇄회수형 환기장치를 이용하여 (이하 생략) <질문1> Passive House는 보통의 주택과 어떻게 다른지 조사해 보자. <질문2> 나만의 Passive House에 사용할 단열을 위한 장치를 고민해 보자. 5~6학년 지도용 219

220 Ⅱ 지도의 실제 _ 3. 융합인재교육(STEAM) 지도 학생활동지 [포트폴리오 2-1] - [2/4차시] 모둠명 초등학교 학년 반 번 이름 : 제품을 만들기 전에 필요한 사항들을 꼼꼼하게 점검하고 설계합니다. 계획 수립 및 설계하기 년 월 일 교시 [친환경 Passive 주택이 갖추어야 할 요소는?] 개 념 잡 기 [나는 친환경 Passive 주택을 이렇게 지을 것이다!] [친환경 Passive 주택을 평면상에서 구분해보세요.] 스 케 치 [프리핸드 스케치로 친환경 Passive 주택을 표현해 보세요.] 220 초등학교 과학과 탐구학습 지도를 위한 교사용 길라잡이

221 학생활동지 [포트폴리오 2-2] - [2/4차시] 모둠명 초등학교 학년 반 번 이름 : 만들기 과정의 모든 내용을 기록하여 주세요. 만들기 년 월 일 교시 [오늘 무엇을 만들었는지 적어보세요.] 작업내용 [오늘 수행 중 문제가 발생하였다면 문제를 기록하고 해결 방안을 찾아보세요.] 문제해결 [다음 시간에는 무엇을 만들 계획인가요?] 다음시간 [다음 시간 준비물] 5~6학년 지도용 221

222 Ⅱ 지도의 실제 _ 3. 융합인재교육(STEAM) 지도 학생활동지 [포트폴리오 3] - [3/4차시] 모둠명 초등학교 학년 반 번 이름 : 만들기 과정의 모든 내용을 기록하여 주세요. 만들기 년 월 일 교시 [오늘 무엇을 만들었는지 적어보세요.] 작업내용 [오늘 수행 중 문제가 발생하였다면 문제를 기록하고 해결 방안을 찾아보세요.] 문제해결 [다음 시간에는 무엇을 만들 계획인가요?] 다음시간 [다음 시간 준비물] 222 초등학교 과학과 탐구학습 지도를 위한 교사용 길라잡이

223 학생활동지 [포트폴리오 4] - [4/4차시] 모둠명 초등학교 학년 반 번 이름 : 각자가 이번 프로젝트를 완성하고 나서 어떤 성취를 느끼고 아쉬운 점이 무엇인지 적 어보자. 구분 감성적 체험 내용 모둠장 ( ) 모둠원 ( ) 모둠원 ( ) 모둠원 ( ) 5~6학년 지도용 223

224 Ⅱ 지도의 실제 _ 3. 융합인재교육(STEAM) 지도 교사용 지도자료 1 패시브 하우스 패시브 하우스란 인위적인 화석연료의 사용을 최 대한 억제하는 대신 태양광이나 지열 등 재생 가능 한 자연 에너지를 이용하고, 첨단 단열공법 등을 통 해 열 손실을 줄임으로써 에너지 낭비를 최소화한 건축물로써 외부로부터 에너지를 끌어다 쓰거나 전 환하는 것이 아니라 에너지가 밖으로 빠져나가는 것 을 최대한 막는 방식이기 때문에 수동적 (passive) 이라는 이름이 붙었다고 한다. 연간 난방 에너지가 건물 m²당 15KWh를 넘어서는 안 되고, 냉 난방과 온수, 전기기기 등 1차 에너지 소비량이 연간 m²당 120kWh 미만이어야 한다. 또한 문을 닫은 집에서 공기가 새어나가는 양이 50파스칼 압 력에서 실내공기 부피의 60% 미만일 정도로 기밀성을 확보해야 한다. 이렇게 되면 바깥온도가 35 일 때 맨 위층 실내온도는 26 를 넘지 않으며, 바깥온도가 영하 10 일 때도 난방시설이 필요하지 않다. 1988년 독일의 건설 물리학자 볼프강 파이스트와 스웨덴의 룬드대학 교수 보 아담손이 제안하여 1991년 독 일 다름슈타트에서 처음 지어진 후 유럽에서는 보편화된 건축기법으로 자리 잡았다. 독일 프랑크푸르트 지 역의 경우 패시브 하우스로 설계해야만 건축허가를 내준다. 단열공사비 때문에 일반 주택보다 평당 건축비가 15% 정도 비싸지만 겨울철 난방비는 95% 이상, 여름철 냉방비는 50% 이상 절약할 수 있다고 한다. 한국의 경우 한라건설이 인천에 지은 청라비발디 단지 내 부속 노인정이 국내 최초로 독일 패시브협회(Passive House Institute/PHI)가 인증하는 패시브 하우스로 인증받았 다. 2011년 한국 오스트리아 지속가능 국제건축전 에 전시된 경기도 성남시 삼평동우체국 청사의 경우 패 시브 기법을 통해 지어져 탄소제로 우체국 으로도 불린다. 패시브하우스는 에너지 소비가 적은 건물로 기존건물에 비해 에너지소비량이 10분의 1 정도이다. 외부로 부터 에너지를 끌어 쓰거나 전환하는 것이 아니라, 에너지가 밖으로 빠져나가는 것을 최대한 막는 방식이기 때문에 수동적 (passive)이라는 이름이 붙은 것이다. 패시브하우스는 쾌적하고 에너지 효율이 뛰어나며, 합리적인 가격으로 지을 수 있는 친환경적인 건축물이 다. 흔히 패시브하우스라고 하면 단순히 에너지를 절감하는 집이라고들 생각하는데, 패시브하우스는 에너지 절감의 개념을 넘어선 최상의 쾌적성을 얻기 위한 건축 컨셉의 총집합이라고 할 수 있다. 패시브하우스는 외부로부터의 에너지 공급을 최소화하면서도 겨울에 따뜻하고, 여름에 시원한, 그리고 항 상 신선한 공기를 마실 수 있는 집이다. 또한 이름에서도 알 수 있듯이 수동적인 집이다. 겨울철 넓은 창으 로 태양열을 최대한 받아들이고, 그 열을 외부로 뺏기지 않도록 하여 난방비를 줄이고, 쾌적성을 높였다. 이 는 태양광, 태양열, 지열, 풍력 등의 에너지를 외부로부터 공급받아 운용해 에너지 소비가 적게 보이는 액티 브하우스와는 상반되는 개념이다. 224 초등학교 과학과 탐구학습 지도를 위한 교사용 길라잡이

225 교사용 지도자료 2 건축 단열 건축의 단열이란? 건물의 물체 사이에 존재하는 열의 이동을 막는 것을 이야기 한다. 단열은 에너지 소비 절감에 큰 도움이 되며 건축공정의 창호와도 밀접한 관계가 있다. 단열 방법에는 내단열, 외단열, 복합단열 등의 시공방식이 있으며 신축빌라들의 경우 대부분 내단열 위주의 공사를 진행하고 있다. 구조체 (콘크리트 벽이나 기타벽체)를 기준으로 실내측에 단열재가 위치하면 내단열(실외- 벽-단열재-실내) 실외측에 단열재 가 위치하면 외단열(실외-단열재-벽-실내)이다. 실내외측에 단열재 위치하면 복합단열 (실외-단열재-벽- 단열재-실내) 복합단열은 공사비용이 많이 드므로 신축빌라에서는 보기 드문 단열방식이다. 내단열 공법 외단열 공법 그림 장점 1. 시공이 간편하다 구조체가 서게 되면 실내에서 모든 과정의 작업이 가 능하므로 시공작업이 편리하다. 우절기(비 오는 시기, 장마)에도 공사가 가능한 장점 이 있다. 2. 공사비가 싸다. 일반적으로 유리섬유나 암면 등을 이용하므로 기타 단열재에 비하여 가격이 비교적 저렴하고 인건비도 적 게 든다. 1. 단열성능이 우수하다 외부에서 건물을 감싸기 때문에 단열성능이 우수하다. 2. 열교 발생이 저하합니다. 내부조건에 상관없이 구조체 전체를 감싸기 때문에 내외부의 온도차이로 생기는 열교가 잘 생기지 않는다. 3. 구조체의 열화방지 외부 기온에 따라 직접 콘크리트에 노출이 되는 경우 외부 기온의 변화에 따라 콘크리트의 수축팽창으로 크 랙이 많이 발생하게 되는데 외단열의 경우 콘크리트 수 축팽창 정도를 줄여줌으로서 열화를 방지한다. 단점 1. 결손부위(단열재가 연결되는 부위) 발생 외벽의 중간에 벽채가 있으면 단열이 끊기게 되며 그 부위에 열교가 발생되어 열손실이 가중된다. 2. 결로 발생이 많다. 구조체의 실내 측에 단열층이 형성되므로 구조체(벽) 와 단열재 접합부위의 온도차이로 단열재와 구조체 사 이에 결로가 발생된다. 1. 외부에서 작업해야 하므로 시공이 어렵다 시공의 정밀도가 확보되어야 하고 정확한 공정계획 이 수행되어야 한다. 2. 공사비가 비싸다. 인건비가 상승하고 단열자재의 공사비가 증가될 우 려가 있다. 5~6학년 지도용 225

226 Ⅱ 지도의 실제 _ 3. 융합인재교육(STEAM) 지도 교사용 지도자료 3 패시브 하우스의 다른 예 Passive House : 첨단 단열 공법을 이용하여 에너지 낭비를 최소화하여 효율을 최대화한 건축물로서 집 안의 열이 밖으로 새어나가지 않도록 최대한 단열함으로써 화석연료를 사용하지 않고도 실내 온도를 따뜻 하게 유지한다. 패시브 하우스는 정확히 에너지 효율적이고, 쾌적하고, 경제적이며, 생태적인 것이 모두 적용되는 건물의 표준이며, 브랜드 이름이 아닌 누구나 적용할 수 있고 실질적인 테스트를 진행해 온 구축원리를 말한다. 그 래서 저에너지 건물 이상의 의미를 갖는다. 고성능의 창문과 고단열의 외벽, 지붕 그리고 바닥으로 구성된 건물외피는 건물 안에 원하는 만큼의 따스함을 유지시켜 주거나 원치 않는 열 손실을 막아준다. 패시브 하우스에서는 에너지 효율적인 자재와 우수한 환기시스템을 사용하여 많은 양의 에너지를 절 약한다. 이러한 과정에서 쾌적감은 점점 더 좋아진다. 환기시스템은 어떠한 불쾌한 외풍없이 최상의 공기 질을 가진 깨끗한 공기를 지속적으로 공급한다. 환기시스템은 내부의 고효율 열 교환 소자를 사용하여 배출되는 공기의 열을 다시금 회수하여 사용 할 수 있다. 교사용 지도자료 4 패시브 하우스의 조건 : 따뜻한 집 1) 채광 창은 선택과 집중적으로 설계한다. 기존 창은 가급적 면적을 줄이고 거실 창은 최대로 한다. 낮 시간에 주 생활 공간이 거실이니 자연채광에 문제없는 정도에서 다른 방들의 창은 줄인다. 거실 창을 통해 들어간 빛 (채광)이 방에서 이용되도록 설계한다. 2) 시원한 집 - 자연환기효율 단열과 기밀성이 확보되면 그 다음은 자연환기 효율에 신경을 써야 한다. 우리가 흔히 이야기하는 맞바람 구조를 확보하고 내외부의 온도차가 큰 겨울이나 여름은 다르지만 간절기에는 기계적인 도움없이 쾌적한 온도를 유지하려면 실내에서 거실 창-방 문-방 창의 위치를 가급적 직선상에 위치하게 하고, 더운 공기는 위로 찬 공기는 아래로 흐르는 대류를 고려하여 개방창의 높이를 생각하여 설계한다. 226 초등학교 과학과 탐구학습 지도를 위한 교사용 길라잡이

227 참고 문헌 참고 사이트 5~6학년 지도용 227

228 참고 문헌 참고 사이트 참고 문헌 과학과 탐구학습 지도를 위한 교사용 길라잡이(2013). 제주특별자치도교육청 교육과학기술부(2014). 초등학교 교사용 지도서 과학 5-1. 서울: 금성출판사. (2014). 초등학교 교사용 지도서 과학 5-2. 서울: 금성출판사. (2014). 초등학교 교사용 지도서 과학 6-1. 서울: 금성출판사. (2014). 초등학교 교사용 지도서 과학 6-2. 서울: 금성출판사. 김성은(2010). 공기가 좋아. 경기 : 한얼교육. 베른트 하르더(2010). 아! 그거2. 보누스출판사. 송은영(2010). 토리첼 리가 들려주는 대기압 이야기. 서울: 자음과 모음. 228 초등학교 과학과 탐구학습 지도를 위한 교사용 길라잡이

229 참고 사이트 경기도초등과학교육연구회 네이버백과사전 100.naver.com 디지털제주시문화대전 jeju.grandculture.net 메가사이언스 손문종의 과학학습도움미 스텔라리움 에듀넷 유니텔연수원 제주교육과학연구원 제주지방기상청 web.kma.go.kr 한국과학창의재단 사이언스올 홈싸이언스 구글어스 google.com/earth/ LG사이언스랜드 lg-sl.net 조선오피니언 news.chosun.com/site/data/html_dir/2010/03/01/ html 5~6학년 지도용 229

230 MEMO 230 초등학교 과학과 탐구학습 지도를 위한 교사용 길라잡이

231 MEMO 5~6학년 지도용 231

232 장학자료를 만든 사람들 ㅣ지도기관ㅣ ㅣ지도위원ㅣ 제주교육과학연구원 김정호 (제주교육과학연구원 원장) 홍향숙 (제주교육과학연구원 교육연구사) 문철 (제주교육과학연구원 교육연구사) ㅣ감수위원ㅣ 정명아 (대정여자고등학교 교감) 조윤하 (동화초등학교 교감) ㅣ검토위원ㅣ 양석철 (제주특별자치도교육청 장학관) 김지혜 (제주특별자치도교육청 장학사) ㅣ개발위원ㅣ 강동균 (봉개초등학교 교사) 김경필 (서귀서초등학교 교사) 오기만 (성산고등학교 교사) 오승희 (삼양초등학교 교사) 오인실 (제주대학교사범대학부설중학교 교사) 이승호 (제주북초등학교 교사) 이영철 (제주동여자중학교 교사) 한지상 (제주서초등학교 교사) 2014학년도 장학자료 초등학교 과학과 탐구학습 지도를 위한 교사용 길라잡이 2015년 1월 인쇄 2015년 1월 발행 발행인 제주특별자치도교육감 발행처 제주특별자치도교육청 인쇄처 (주)제이엠누리