겉표지_02자유탐구

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서하 정
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1 중 학 교 1 학 년 자유탐구 교수 학습 및 평가 교육과학기술부 지정 중등 과학교육 연구기관 서울대학교 과학교육연구소 2009년도 연구결과물 2009 창의적 능력 신장을 위한 중학교 1학년 과학 자유탐구 교수법 및 평가방법 연수자료 부록 CD 중학교 1학년 과학 자유탐구 교수 학습 및 평가 서 울 대 학 교 과 학 교 육 연 구 소 서울대학교 과학교육연구소

2 교육과학기술부지정중등과학교육연구기관 총괄연구책임자김영수 ( 서울대학교과학교육연구소소장 ) 전담연구원박명숙 ( 서울대학교과학교육연구소 ) 중학교 1 학년과학자유탐구교수 학습및평가 연구개발진및자문진 연구책임자조희형 ( 강원대학교과학교육학부 ) 영역물리화학 연구진김희경 ( 강원대 ) 윤희숙 ( 강원대 ) 자문진 이주현 ( 중랑중학교 ) 한미현 ( 양덕중학교 ) 정경미 ( 난곡중학교 ) 김윤주 ( 봉의여중 ) 영역생물지구과학 연구진 조희형 ( 강원대 ) 고영자 ( 강원대 ) 이기영 ( 강원대 ) 자문진어선숙 ( 내면중학교 ) 박재용 ( 평창중학교 ) 허윤지 ( 관동중학교 ) 발행일 2009년 12월발행처 서울대학교과학교육연구소편집 대학교과학교육연구소표지디자인 대학교과학교육연구소인쇄 마이 C&C

3 중등과학교육연구사업단 ( 교육과학기술부지정중등과학교육연구기관 ) 총괄연구책임자김영수 ( 서울대학교과학교육연구소소장 ) 전담연구원박명숙 ( 서울대학교과학교육연구소 ) 중학교 1 학년과학자유탐구교수 학습및평가 발행일 2009년 12월발행처 서울대학교과학교육연구소편집 대학교과학교육연구소표지디자인 대학교과학교육연구소인쇄 마이 C&C

4 2009 년도 창의적능력신장을위한중학교 1 학년과학자유탐구교수법및평가방법연수자료 중학교 1 학년 자유탐구교수 학습및평가 자유탐구교수 학습및평가방법의실제 대표저자 _ 조희형 ( 강원대학교과학교육학부교수 ) 공동저자 _ 김희경 ( 강원대학교과학교육학부교수 ) 윤희숙 ( 강원대학교과학교육학부교수 ) 이기영 ( 강원대학교과학교육학부교수 ) 서울대학교과학교육연구소

6 연수자료를발간하며 2009 년 12 월 대표저자조희형 3

7 연수자료의활용 예비 계획및설계 탐구수행 보고서의작성과발표 평가 4

8 c o n t e n t s 차례 제 1 부자유탐구이론 7 제1장과학적탐구의특성 9 제2장자유탐구의특성 32 제3장자유탐구의평가 49 제 2 부자유탐구지도방법 75 제1장예비 77 제2장계획또는설계 100 제3장탐구수행 118 제4장보고서작성과발표 136 제5장평가 165 제 3 부자유탐구예시 179 제1장물리영역 181 제2장화학영역 227 제3장생물영역 271 제4장지구과학영역 313 제5장통합과학영역 393 5

10 제 1 부 자유탐구이론 제 1 장과학적탐구의특성 들어가기 9 알아보기과학적탐구의특성과목적 10 과학적탐구의과정과활동 12 과학적탐구의유형과절차 21 과학적탐구의교수 학습방법 24 해보기 30 제 2 장자유탐구의특성 들어가기 32 알아보기자유탐구의의미 33 자유탐구의목적 39 자유탐구의수행 43 해보기 48 제 3 장자유탐구의평가 들어가기 49 알아보기창의적사고능력의평가 50 비판적사고능력의평가 53 과학글쓰기와발표평가 56 수행평가 64 해보기 69

11 1 제 부 자유탐구이론 제 1 장과학적탐구의특성 들어가기 9 알아보기과학적탐구의특성과목적 10 과학적탐구의과정과활동 12 과학적탐구의유형과절차 21 과학적탐구의교수 - 학습방법 24 해보기 30 제 2 장자유탐구의특성 들어가기 32 알아보기자유탐구의의미 33 자유탐구의목적 39 자유탐구의수행 43 해보기 48 제 3 장자유탐구의평가 들어가기 49 알아보기창의적사고능력의평가 50 비판적사고능력의평가 53 과학글쓰기와발표평가 56 수행평가 64 해보기 69

13 1. 과학적탐구의특성 2007년개정과학과교육과정 에서는자유탐구를우리나라교육과정에서는처음으로제시한다. 그러나자유탐구의의미와특성을구체적으로기술하지않고, 자유탐구의목적과자유탐구를교육과정에포함시킨취지만기술하고있다. 또한자유탐구의특성을기술한국내ㆍ외의문헌도찾아보기어렵다. 그러므로이연수자료에서는과학적탐구의본성과 2007년개정과학과교육과정 에기술된자유탐구의특성을분석하고그결과에비추어자유탐구의의미를조작적으로정의하고자한다. 이장에서는먼저과학적탐구의특성과목적, 과학적탐구의과정과활동, 과학적탐구의유형과절차를알아본다음, 과학적탐구의교수-학습방법을알아보고자한다. 제 1 장과학적탐구의특성 9

14 1. 과학적탐구의특성과목적 10 제 1 부자유탐구이론

15 제 1 장과학적탐구의특성 11

16 2. 과학적탐구의과정과활동 12 제 1 부자유탐구이론

17 제 1 장과학적탐구의특성 13

18 14 제 1 부자유탐구이론

19 제 1 장과학적탐구의특성 15

20 16 제 1 부자유탐구이론

21 제 1 장과학적탐구의특성 17

22 18 제 1 부자유탐구이론

23 제 1 장과학적탐구의특성 19

24 20 제 1 부자유탐구이론

25 3. 과학적탐구의유형과절차 제 1 장과학적탐구의특성 21

26 22 제 1 부자유탐구이론

27 제 1 장과학적탐구의특성 23

28 4. 과학적탐구의교수 - 학습방법 24 제 1 부자유탐구이론

29 제 1 장과학적탐구의특성 25

30 26 제 1 부자유탐구이론

31 제 1 장과학적탐구의특성 27

32 28 제 1 부자유탐구이론

33 제 1 장과학적탐구의특성 29

34 질문 답 과학적탐구가무엇인가? 과학적탐구가어떻게대두되었는가? 과학적탐구의목적이무엇인가? 탐구과정요소의미지도방법 관찰 기본적 탐구과정 측정 분류 예상 추리 문제인식 통합적 탐구과정 가설설정 변인통제 자료해석 30 제 1 부자유탐구이론

35 결론도출 조사 탐구활동 실험 과제연구 탐구의유형 화학 실례 과학 ( 화학 ) 교육 실태조사 상관관계조사ㆍ분석 인과관계분석 모형또는비유구성 과학적탐구수업에관한물음 대답 탐구수업의수준은어떻게나 누는가? 탐구수업의내용과과정은어 떤관계가있는가? 탐구학습의이론적배경은무 엇인가? 제 1 장과학적탐구의특성 31

36 2. 자유탐구의특성 앞장 I-1. 과학적탐구의특성 에암시되어있듯이, 자유탐구는과학적탐구의한유형이다. 이장에서는자유탐구의의미, 목적, 수행방법에관하여알아보고자한다. 자유탐구의목적과수행방법은이연구에서조작적으로정의한자유탐구에따라설정한것이기때문에, 교육과정에제시된필수탐구활동을통해달성할수있는목적과다르며, 수행방법에도차이가있다. 32 제 1 부자유탐구이론

37 1. 자유탐구의의미 제 2 장자유탐구의특성 33

38 34 제 1 부자유탐구이론

39 제 2 장자유탐구의특성 35

40 36 제 1 부자유탐구이론

41 제 2 장자유탐구의특성 37

42 폐쇄적 구조적 학생주도 교사주도 비구조적 개방적 38 제 1 부자유탐구이론

43 2. 자유탐구의목적 제 2 장자유탐구의특성 39

44 40 제 1 부자유탐구이론

45 제 2 장자유탐구의특성 41

46 42 제 1 부자유탐구이론

47 3. 자유탐구의수행 제 2 장자유탐구의특성 43

48 44 제 1 부자유탐구이론

49 제 2 장자유탐구의특성 45

50 46 제 1 부자유탐구이론

51 제 2 장자유탐구의특성 47

52 자유탐구의목적 효과적으로달성할방법 창의적사고 비판적사고 과학글쓰기와의사소통 물음 답 자유탐구에서적용할수 있는과제의유형은? 자유탐구과제를선정하 는방법은? 탐구모둠을구성하는방 법과절차는? 48 제 1 부자유탐구이론

53 3. 자유탐구의평가 자유탐구의평가대상은자유탐구를성공적으로수행할수있는능력과기능이다. 자유탐구를잘수행하기위해서는기본적탐구과정기능과통합적탐구과정기능그리고탐구활동기능이필요하며, 2007년개정과학과교육과정 에는이런과학적탐구기능의습득에적용할수있는필수탐구활동이단원별로제시되어있다. 그러므로이연구에서는자유탐구의목적을창의적사고, 비판적문제해결, 과학글쓰기와의사소통, 자유탐구태도로결정하였다. 한편자유탐구의태도는그에고유한방법이나도구로평가되지않으며, 자유탐구에는수행평가방법이가장효과적이고실용적이다. 그러므로이장에서는창의적사고, 비판적문제해결, 과학글쓰기와의사소통의세가지목적을평가하는방법과도구그리고수행평가방법에관해기술한다. 이자료에서는자유탐구태도의평가방법과도구는기술하지않는다. 제 3 장자유탐구의평가 49

54 1. 창의적사고능력의평가 50 제 1 부자유탐구이론

55 제 3 장자유탐구의평가 51

56 52 제 1 부자유탐구이론

57 준거대상 (analog): 수도시설 비교대상 (target): 전기의흐름 O 정오 X 수도관속물흐름 수도관의반지름 저수지의높이 수도관에설치된물레방아 수도꼭지 수도요금 2. 비판적사고능력의평가 제 3 장자유탐구의평가 53

58 54 제 1 부자유탐구이론

59 제 3 장자유탐구의평가 55

60 3. 과학글쓰기와발표평가 56 제 1 부자유탐구이론

61 제 3 장자유탐구의평가 57

62 58 제 1 부자유탐구이론

63 제 3 장자유탐구의평가 59

64 60 제 1 부자유탐구이론

65 제 3 장자유탐구의평가 61

66 62 제 1 부자유탐구이론

67 제 3 장자유탐구의평가 63

68 4. 수행평가 64 제 1 부자유탐구이론

69 수행평가의구성요소 과제반응형식채점표 채점준거 점수척도 제 3 장자유탐구의평가 65

70 66 제 1 부자유탐구이론

71 제 3 장자유탐구의평가 67

72 68 제 1 부자유탐구이론

73 제 3 장자유탐구의평가 69

74 참고문헌 70 제 1 부자유탐구이론

75 제 3 장자유탐구의평가 71

76 72 제 1 부자유탐구이론

77 제 3 장자유탐구의평가 73

78 74 제 1 부자유탐구이론

79 2 제 부 자유탐구지도방법 제 1 장예비 제 2 장계획또는설계 제 3 장탐구수행 들어가기 77 알아보기준비 77 소개 83 주제선정과모둠구성 89 해보기 94 들어가기 100 알아보기가설설정 101 탐구설계 106 탐구설계점검 110 탐구설계교수전략 112 해보기 116 들어가기 118 알아보기자료의수집 120 자료의분석 122 자료의정리와변환 124 결론도출 129 탐구수행을돕기위한전략 131 해보기 133 제 4 장보고서의작성과발표 들어가기 136 알아보기과학적글쓰기 137 탐구결과발표 148 과학탐구와탐구윤리 158 해보기 159 제 5 장평가 들어가기 165 알아보기자유탐구의유형별평가 166 자유탐구의단계별평가 170 자유탐구의목적별평가 174 해보기 176

81 2 제 부 자유탐구지도방법 제 1 장예비 제 2 장계획또는설계 제 3 장탐구수행 들어가기 77 알아보기준비 77 소개 83 주제선정과모둠구성 89 해보기 94 들어가기 100 알아보기가설설정 101 탐구설계 106 탐구설계점검 110 탐구설계교수전략 112 해보기 116 들어가기 118 알아보기자료의수집 120 자료의분석 122 자료의정리와변환 124 결론도출 129 탐구수행을돕기위한전략 131 해보기 133 제 4 장보고서의작성과발표 들어가기 136 알아보기과학적글쓰기 137 탐구결과발표 148 과학탐구와탐구윤리 158 해보기 159 제 5 장평가 들어가기 165 알아보기자유탐구의유형별평가 166 자유탐구의단계별평가 170 자유탐구의목적별평가 174 해보기 176

83 1. 예비 제 1 장예비 77

84 78 제 2 부자유탐구지도방법

85 제 1 장예비 79

86 80 제 2 부자유탐구지도방법

87 제 1 장예비 81

88 82 제 2 부자유탐구지도방법

89 제 1 장예비 83

90 84 제 2 부자유탐구지도방법

91 제 1 장예비 85

92 86 제 2 부자유탐구지도방법

93 제 1 장예비 87

94 88 제 2 부자유탐구지도방법

95 제 1 장예비 89

96 90 제 2 부자유탐구지도방법

97 제 1 장예비 91

98 92 제 2 부자유탐구지도방법

99 제 1 장예비 93

100 1. 과학적탐구에관한다음표의빈칸을채우시오. 94 제 2 부자유탐구지도방법

101 년개정과학과교육과정에단원마다제시된탐구활동과학년별로예시된자유탐구 의특성을다음표와같이비교하시오. 3. 자유탐구지도계획을수립할때포함시켜야할요소를말하고필요하다고생각되는요 소의계획방법을표에따라기술하시오. 제 1 장예비 95

102 년개정과학과교육과정에제시된자유탐구의목적과목표를아래공간에기억나 는대로나열하시오. 5. 자유탐구결과는반드시발표하게하고평가해야한다. 다음표를완성하면서중학교 1 학년자유탐구결과의발표와평가방법을알아봅시다. 96 제 2 부자유탐구지도방법

103 제 1 장예비 97

104 6. 자유탐구의지도에는협동학습모형이효과적이며, 주제에따라서는여러가지협동학습 모형을적용할수있다. 그러나자유탐구는주제에따라개별학습또는분단학습도효과적 으로적용할수있다. 자유탐구지도모형에관한다음표를완성하시오. 98 제 2 부자유탐구지도방법

105 제 1 장예비 99

106 2. 계획또는설계 자유탐구의첫번째단계로탐구주제를선정하였다. 두번째단계에서는설정된주 제의유형에따라탐구계획을수립하여야한다. 이장에서는탐구계획수립단계의 지도에서교사들에게필요한전반적인내용및전략을다룰것이다. 다음은학생들이자연현상을탐구하는과정을설명한것이다. 활동지 ( 첨부양식활용 ) 를 이용하여학생의입장에서관찰로부터탐구문제를선정하고, 이를설명하기위한가설설 정, 실험설계및결과예상을해보시오. 100 제 2 부자유탐구지도방법

107 질문가설검증방법 1. 달이지구주위를한바퀴 공전하는데얼마나걸릴까? 2. 강수량이가장많은달은 어느달일까? 3. 석영과창문유리중어느 것이더단단할까? 제 2 장계획또는설계 101

108 탐구유형 탐구문제 가설설정 여부 가설 실태조사 상관관계 인과관계 비유와모형의 구성 만들기 102 제 2 부자유탐구지도방법

거기에힌트를얻어흑점주기와시라소니와눈신토끼개체군변동주기사이에어떤관계가있을것같아이문제에흥미를느끼고탐구를시작하게되었다.

109 어느과학자의강연에서 흑점과시라소니개체군변동에무슨관계가있지않을까?, 만약관계를밝혀내면매우훌륭한업적이될것이야. 라는얘기를들었다. 거기에힌트를얻어흑점주기와시라소니와눈신토끼개체군변동주기사이에어떤관계가있을것같아이문제에흥미를느끼고탐구를시작하게되었다. 눈신토끼 (snowshoe hare) 시라소니 (Canada lynx) 인이있을수있는지적어보자. - 개체군의변동주기가나타나는요인 - 눈신토끼와시라소니의개체군변동주기에 영향을줄수있는요인 제 2 장계획또는설계 103

110 104 제 2 부자유탐구지도방법

111 제 2 장계획또는설계 105

112 [ 활동 #1] 종이비행기설계하기 준비물 종이, 가위, 투명테이프, 클립 과정 1) 종이비행기를만들고, 각자이름을쓴다. 2) 비행기를날려날아가는모습을관찰한다. 3) 투명테이프와클립을이용하여종이비행기를변화시킨다. 4) 이때이변화가비행기에어떤영향을미칠지가설을세운다. 5) 비행기를날려날아가는모습을관찰한다. 질문 1) 종이비행기를가지고어떤활동을하였는가? 2) 종이비행기에의도적으로변화시킨것은무엇이었나? 3) 종이비행기의무엇을측정하였는가? 4) 종이비행기에서같게유지한것은무엇이었나? 질문 1 질문2 질문 3 질문 4 활동한것 의도적으로변화시킨것 측정한것 같게유지한것 106 제 2 부자유탐구지도방법

113 [ 활동 #2] 색깔에따른태양에너지흡수차이 다음은색깔에따라태양에너지흡수가어떻게차이가있는지알아보기위한실험도구들 이다. 다음물음에답하여보자. 1. 이실험과관련된변인에는어떤것들이있는가? 제 2 장계획또는설계 107

114 [ 활동 #3] 탐구설계다이어그램 탐구설계를위한다이어그램의일반적인형식은다음과같다. 1. 탐구제목 : 종속변인에대한독립변수의영향 2. 탐구가설 : 만약, 독립변인이 ( 증가 / 감소 ) 한다면, 종속변인은 ( 증가 / 감소 / 동일 ) 할것이다. 3. 독립변인 : ( 대조군 ) 반복횟수 4. 종속변인 : 5. 통제변인 : 위의다이어그램을실제로적용해본예는다음과같다. < 예 1> 1. 탐구제목 : 소금의양이물의온도에미치는영향 2. 탐구가설 : 소금의양이증가할수록물의온도는올라갈것이다. 3. 독립변인 : 소금의양 0스푼 ( 대조군 ) 1스푼 2스푼 3스푼 4스푼 3회 3회 3회 3회 3회 4. 종속변인 : 물의온도 5. 통제변인 : 물의양 소금녹이는시간 저어주는속도 < 예 2> 1. 탐구제목 : 퇴비가콩의성장에미치는영향 2. 탐구가설 : 오래된퇴비를사용할수록콩은더잘자랄것이다. 3. 독립변인 : 퇴비의오래된정도 3개월묵은퇴비 6개월묵은퇴비 퇴비없음 ( 대조군 ) 25그루 25그루 25그루 4. 종속변인 : 콩나무의크기 (cm) 5. 통제변인 : 빛의양물의양퇴비의양 108 제 2 부자유탐구지도방법

115 다음탐구설계다이어그램에서빈칸을채워보자. < 연습 1> 1. 탐구제목 : 철의부식을막는데있어다양한금속들의효과 2. 탐구가설 : 3. 독립변인 : 아무금속으로도 감싸지않음 마그네슘으로감싼 철 알루미늄으로감싼 철 납으로감싼철 4. 종속변인 : 5. 통제변인 : < 연습 2> 1. 탐구제목 : 2. 탐구가설 : 3. 독립변인 : 알로에의농도 0%( 대조군 ) 10% 20% 30% 10 회 10 회 10 회 10 회 4. 종속변인 : 플라나리아재생부분 5. 통제변인 : 용액의양 생장환경 ( 온도, 습도, 먹이 ) < 연습 3> 1. 탐구제목 : 2. 탐구가설 : 향수가에스테르성분을포함하고있다면, 벌들이흥분된행동을보일것이다. 3. 독립변인 : 향수의종류 4. 종속변인 : 5. 통제변인 : 제 2 장계획또는설계 109

116 작성된탐구설계다이어그램은빠진부분이나오류가있을수있기때문에탐구수행전에 반드시점검할필요가있다. 다음은탐구설계를점검하는데사용될수있는점검표이다. 번호 점검항목 1. 탐구제목은독립변인과종속변인을명확하게포함하고있는가? 2. 탐구가설은독립변인의변화가종속변인에미치는영향을진술하고있는가? 3. 독립변인은하나로되어있으며, 명확하게정의되어있는가? 4. 독립변인의수준은분명히진술되어있는가? 독립변인을검증할충분한수준이설정되어있는가? 5. 대조군이분명하게진술되어있는가? 6. 반복횟수가명시되어있으며, 검증에충분한가? 7. 종속변인이분명하게명시되어있는가? 8. 종속변인이조작적으로정의되어있는가? 조작적정의란어떻게반응을측정하고기술할것인가를연구자가분명하게진술하는것을말한다. 9. 통제변인이명확하게진술되어있는가? 또다른변인은없는가? 10. 탐구설계에서빠진부분은없는가? 11. 탐구설계가창의적이며, 수행하기에적절한수준인가? 위와같은점검표에따라서다음탐구설계에서빠진부분이나오류를점검하여보자. < 점검 1> 1. 탐구제목 : 세제의종류가거품생성량에미치는영향 2. 탐구가설 : 세제의종류에따라거품생성량의순서는세탁기세제, 샴푸, 가루비누, 액체비누 3. 독립변인 : 세제의종류세탁기세제샴푸가루비누액체비누 1회 1회 1회 1회 4. 종속변인 : 거품의두께 5. 통제변인 : 1리터페트병흔드는시간 (30초) 물 500mL 110 제 2 부자유탐구지도방법

117 < 점검 2> 1. 탐구제목 : 개의혈통이행동학습시간에미치는영향 2. 탐구가설 : 서로다른혈통의개들에게훈련을시킬경우, 훈련에필요한시간은다음과같은순서로증가할것이다-푸들, 독일세퍼트, 폭스테리어, 세인트버나드, 치와와 3. 독립변인 : 개의혈통푸들세인트버나드치와와독일세퍼트폭스테리어 1회 1회 1회 1회 1회 4. 종속변인 : 재주를배우는데필요한교육횟수 5. 통제변인 : 동일한재주동일한장소동일한교육시간동일한교육횟수 < 점검 3> 1. 탐구제목 : 높이에따른공기중먼지의양 2. 탐구가설 : 바닥에서부터거리가늘어날수록먼지의양은줄어들것이다. 3. 독립변인 : 바닥으로부터의거리 (m) 0m( 대조군 ) 0.3m 0.6m 0.9m 1.2m 1.5m 1.8m 2회 2회 2회 2회 2회 2회 2회 4. 종속변인 : 먼지의양 5. 통제변인 : 행거기름종이 ( 크기, 모양 ) 동일한장소 ( 교실, 복도 ) 제 2 장계획또는설계 111

118 112 제 2 부자유탐구지도방법

119 우리의탐구문제는. 변화시켜야할변인은 측정해야할변인은 ============================================================== 일정하게유지해야할변인은 제 2 장계획또는설계 113

120 변인정의별칭 독립변인종속변인통제변인중개변인외생변인조정변인 종속변인에미치는영향을알아보기위해투입물, 조절, 처치, 자극, 요인, 조절하는변인 ; 예상하는변인예언변인 독립변인의조절및처치의효과를알아보산물, 성과, 반응, 결과, 준거변인기위해측정하는변인 ; 예상되는변인 종속변인에영향을미치지않도록그수준배경, 범주, 유기체, 제한변인과조건을일정하게유지하는변인 독립변인과함께체계적으로변하는변인 ; 학습, 지능, 지각, 동기, 욕구, 개직접관찰 측정할수없는, 존재가추정되는성, 느낌등고차원적구인변인구인 종속변인에영향을끼쳤으나확인되지않아위협변인통제하지못한변인 독립변인과종속변인의관계를수정하기위상호작용변인, 통제의여부에해측정하거나조절한또는선정한변인따라통제변인또는중개변인 < 변인들의관계 > 114 제 2 부자유탐구지도방법

121 제 2 장계획또는설계 115

122 탐구주제 지진과자연재해 탐구문제탐구방법탐구계획 1 지진은주로어디에서 발생하는가? 실태조사 - 자료수집방법 : 인터넷실시간 지진발생자료 4 주간모니터링 2 지진의발생장소에따 라지진의규모는어떻 게다른가? 상관관계연구 - 가설설정 : - 자료수집방법 : 지진의발생에영향을 - 가설설정 : 3 미치는요인은무엇인 인과관계연구 - 변인통제 : 가? - 자료수집방법 : 4 지진에가장잘견디는 구조물은? 만들기 - 자료수집방법 : 5 지진은어떻게발생하는 가? 모형의구성 - 자료수집방법 : 116 제 2 부자유탐구지도방법

123 그리고... 그러면... 제 2 장계획또는설계 117

124 3. 탐구수행 여러분의학생들은지금까지자신이탐구하고자하는과제를선정하고, 그과제에맞는탐구계획을수립하였다. 이제본격적으로탐구를실행할단계이다. 탐구수행은자료를수집하고, 수집된자료를정리, 변환하여분석함으로써탐구과제에대한결론을도출하는과정이다. 이절에서는탐구수행단계에서필요한교사에게필요한지도내용과전략을살펴볼것이다. 주요내용은다음과같다. - 자료의수집 - 자료의분석 - 자료의변환 - 결론도출 - 탐구수행을돕기위한전략 현중아, 지금까지네가모은자료어디에있니? 여기있어요. 현중이는어떤표시도없이서너그룹으로나누어오십여개의숫자가양면에써져있는찢어진연습장을보여준다. 어떤것이독립변수이고, 종속변수인지어떻게알수있어? 음, 첫번째한실험은여기제일왼쪽위에있는것이고요, 그다음한것은오른쪽... 아... 여기첫번째아래에있는건가? 에고... 현중이는종이를떨어뜨렸고, 그것을집으면서말했다. 어... 이게앞장인가? 뒷장인가... 선생님염려마세요, 제가다시정리해올게요. 위의상황에서현중이의탐구수행에서의문제는무엇이라고생각하는가? 이학생에게탐 구수행단계에서지도해야할부분은무엇인가? 자신의의견을써보고, 옆의교사와의견 을나누어보자. 118 제 2 부자유탐구지도방법

125 정리하고조직화하는것은분명현중이의취약점이긴하다. 그러나이문제는현중이의문제이기도하지만과학수업시간에과학적으로자료를수집하고, 분석하는법에대해강조하지못했기때문은아닐까? 대부분의학교현장에서학생들은표나그래프를그린경험들이있지만교사에의해주어진표와그래프에단순히실험에서얻은자료를기록하는경우가대부분이다. 자유탐구에서는자신의탐구주제에맞게자료를수집하고분석해야할뿐아니라, 수집한자료를잘나타내는표나그래프를직접고안하여작성해야하므로이과정이쉽지않다. 만들기의경우, 계획에맞게의도대로만들기를실시하고, 성능을살펴보고, 수정하여자장목적에맞는효율적인것을만드는과정이탐구수행의과정이다. 자료조사의경우, 면담이나문헌, 인터넷조사를실시하고정리하게된다. 상관관계나인과관계조사의실험연구의경우, 관찰또는측정을통해자료를모으고정리하게된다. 특히실태조사, 상관 / 인과관계연구에서는표를만들거나그래프를그려결과를정리기록하는기능이필수적으로요구된다. 아래활동과같이간단한탐구수행을학생들에게제시하여학생들로하여금자료를수집하고분석하고, 표그리기와그래프그리기, 결론내리기등의일련의탐구수행경험을하게함으로써, 학생들이자신의탐구주제를수행하는과정에서필요한지식과기능들을습득할수있도록도움을줄수있다. 학생들의수행을전지에기록하게하여벽에붙인다음구체적인지도를실시하는것은탐구수행의지도에매우효과적일것이다. [ 활동 ] 주제 : 동전의어느쪽에더많은물방울을쌓을수있을까? 준비물 : 동전, 물, 컵, 종이타월, 플라스틱스포이트실험과정 : 종이타월위에동전의앞면을위로향하게놓는다. 스포이트에물을채우고, 동전의 3cm 위에위치시킨다. 물이동전의옆으로넘칠때까지동전에올린방울수를센다. 방울수를표에기록하라. 동전을말리고, 전체 3번을시도하도록 2번더반복하라동전의뒷면에대해서도반복하고, 자료를기록하라. 제 3 장탐구수행 119

126 1. 자료의수집 1) 관찰 관찰은보기 듣기 만지기 냄새맡기 맛보기의오감을이용해사물 현상 사건등에관한정보를수집하는방법이자기능으로과학적연구 탐구 조사등의주요한수단이다. 관찰은망원경 현미경등여러가지도구를사용할때도있지만, 기본적으로는사물이나현상을자연상태그대로두고세심하게살피는활동이다. 과학적탐구에이용되는관찰은자연이나실험실에서오감을이용하여또는도구나기구를사용하여필요한자료를수집하는일차관찰과, 전류계ㆍ지진계등실험도구에나타난자료를수집하여읽는이차관찰로나눌수있다. 2) 측정측정은대개의경우도구를사용하여양적자료를수집하기때문에정확한관찰, 또는정량화의수단으로불리기도한다. 측정에는적절한도구를선택하여능숙하게사용할수있는기능, 자료를수학적으로계산하거나통계적으로분석할수있는기술, 자료에적절한단위를붙이는기능도필요하다. 측정은정확한관측으로정의할수도있으며, 수집되는자료의성질에의해관찰과구분된다. 측정에서는대부분의경우양적자료가, 관찰에서는흔히질적자료가수집된다. 그러나측정으로수집된자료는관찰에서얻어진자료와같이객관적으로표현된다. 학생들은측정과관련된기능을잘수행하지못한다고보고되어있는데예를들어독립변인이두가지이상일때독립변인을한개씩따로분리하여수행하지않고, 한꺼번에고려한다거나반복측정이이루어지지않는경우가많으므로이에대한지도가필요하다. 또한측정시최소단위의 1/10까지읽고, 유효숫자를맞추어기록하도록지도해야한다. 또한학생들이탐구계획단계에서통제변인을설정하지만실제로측정에서변인통제를제대로하지못하는경우가있다. 예를들어물의온도에따른드라이아이스의승화속도를비교하는경우, 온도에따른드라이아이스의양은일정하게통제하지만, 여러차례의시도에대하여드라이아이스의질량이나물의온도에대하여통제를하지않았음을볼수있다. 또한정량적인측정이이루어질수있는물의온도에대하여정량적인측정을하지않았음을볼수있다. 그러므로탐구설계단계에서변인통제에대한지도에이어수행단계에서도변인통제에대한구체적인점검과지도가필요하다. < 예시 : ' 물의온도에따른드라이아이스의승화속도측정 ' 연구에서학생이제시한표 > 찬물 미지근한물 뜨거운물 1차 (8g) 8분56초 5분02초 2분58초 2차 (10g) 6분42초 4분58초 3분11초 3차 (5g) 3분46초 2분43초 1분41초 평균 6분07초 4분07초 2분00초 120 제 2 부자유탐구지도방법

127 3) 자료조사및면담 실태조사나자유탐구에서의관련된이론을조사할때자료의수집은주로문헌이나자료조사또는면담을통해이루어진다. 관련된연구에의하면학생들은자료조사에주로컴퓨터를사용하며 (98.1%), 그중 70% 이상이포털사이트의지식검색을의존하고있고, 그외홈페이지나사전등을참고한다고알려져있다. 도서관에서자료조사의경우 (47.6%), 도서활용 (64%), 그외사전, 잡지, 신문사용등의순이었다. 인터넷을사용한자료조사는시간을비롯한여러측면에서경제적이지만자료의질에대한판단을할수있도록지도가필요하다. 또한학생들에게좀더신뢰할만한자료를얻고컴퓨터위주의문화에익숙한학생들의환기를위해서도서관을이용한자료조사를격려할필요가있다. 만일연구주제와관련하여전문가나다른사람의면담을필요로할경우에도움을줄만한다른사람을찾아가서면담을하거나전화로문의할수도있다. 그럴경우, 먼저질문하고자하는내용을목록을작성하고, 독립된하나의카드에질문을쓰고, 연필과종이등메모할준비를해야한다. 면담을하기전에가족을대상으로연습을해도좋을것이다. 다음은면담을위한순서이다. - 자신의학교와학년등을말하면서자신을소개하라 - 과학과제로자신이하고있는주제에대해질문을하고싶다는것을알려주라. - 연구문제를설명해주고, 전화로묻거나약속이가능한지물어보라. - 메모를할때중요한문장이나주요한단어를기록하고, 상대방이허락하는경우, 녹음을하라. - 읽을자료나정보를얻을수있는다른사람을알려달라고요청하라. - 면담후에는기억이사라지기전에즉시메모하여정보를추가하도록하라 면담이끝난추후에감사편지를보내는것이좋다. 대부분의사람들은과제가어떻게진행되었는지에관심을두고있기때문에그들에게최종결과에대한정보를줄필요가있다. 누군가도움을주지않을경우, 그사람이특별이그주제에대해관심이없는것일뿐이므로다른사람을추천해달라고하고, 실망하지않아도된다. [ 활동 ] 제 3 장탐구수행 121

128 122 제 2 부자유탐구지도방법

129 [ 활동 ] 제 3 장탐구수행 123

130 수집또는분석한자료를표나그래프로변환하는것은수많은자료를효과적으로제시하 여매우중요하다. 과학자들은표나그래프를통해정보를제시한다. 124 제 2 부자유탐구지도방법

131 서울시에소재하는한중학교에근무하는한선생님은방학동안학생들에게호기심이생기는주제를선정하여자율적으로탐구를수행하도록과제를제시하고보고서를제출하게하였다. 선생님은방학이끝난후 109개의보고서를검토하여학생들이분석한자료가그들이제기한질문의답이되는지를살펴보았다. 그결과 24명 (22%) 은자료를제시하지않았고, 6명 (5.5%) 은자료를제시하였으나역시질문의답과관련이없었다. 또한답이되는자료를제시한경우를살펴보면, 표로제시한경우는 43.4%, 그래프등으로변형까지한경우는 6.5% 에그쳤고, 그래프로나타난경우에단위를표시하지않거나그래프축의간격이일정하지않고, 구간척도가다른몇가지를한그래프에함께표시하는등자료정리와변환에서의어려움이있었다. 제 3 장탐구수행 125

132 [ 활동 ] [ 활동 ] 126 제 2 부자유탐구지도방법

133 독립변인 종속변인 그래프유형 불연속적 정량적막대그래프정성적빈도분포막대그래프 연속적 정량적선그래프정성적빈도분포막대그래프 < 그림 > 예시 : < 그림 > 예시 : 표준편차의표시 제 3 장탐구수행 127

134 일반적인 [ 활동 ] 그래프의경향은? 128 제 2 부자유탐구지도방법

알려진바에의하면자기평가시학생들은탐구계획과변인통제에대하여교사의평가에비하여자기를낮게평가하고, 결론해석에있어서자기를높게평가하는경향이있었다.

135 [ 활동 ] 다음두그래프는인터넷에서실시간으로제공되는우리나라연안의하루동안의조석자료이 다. 1) 두그래프를해석하여알수있는두지역의조석현상의차이점은무엇인가? 2) 두그래프를해석하여알수있는두지역의조석현상의공통점은무엇인가? 알려진바에의하면자기평가시학생들은탐구계획과변인통제에대하여교사의평가에비하여자기를낮게평가하고, 결론해석에있어서자기를높게평가하는경향이있었다. 학생들이결론을도출할때결과에서제시하는증거에근거하여가설에대한결론을내리도록하고, 성급한일반화나학생의선지식이나이론에근거하여과도한결론을도출하지않도록지도할필요가있다. 제 3 장탐구수행 129

136 [ 활동 ] 젖은수건 마른수건 스티로폼 아이스박스 10분 분 분 분 분 시간환경실온 분 20분 30분 40분 50분 0 실온젖은수건마른수건스티로폼아이스박스 제 2 부자유탐구지도방법

137 과정 자료 수집 자료 정리와 변환 결론 도출 제 3 장탐구수행 131

138 2) 탐구수행일지 ( ) 모둠탐구일지 -( 번째날 ) 탐구수행일 : 2009 년 ( ) 월 ( ) 일 1. 오늘의과제 : 2. 필요한준비물 : 3. 개인별역할 : 4. 탐구수행내용 : 5. 오늘을돌아보며 ( 잘된점, 부족한점등 ): 6. 다음시간과제 : 7. 다음시간준비물 : 132 제 2 부자유탐구지도방법

139 제 3 장탐구수행 133

140 H2O O2 온도 ('C) y = x 시간 ( 분 ) h2o 선형 (h2o) 온도 ('C) y = x 시간 ( 분 ) o2 선형 (o2) CO2 AIR 온도 ('C) y = x co2 선형 (co2) 온도 ('C) y = x air 선형 (air) 시간 ( 분 ) 시간 ( 분 ) [ 활동 ] 134 제 2 부자유탐구지도방법

141 Julia H. Cothron, Ronald N Giese, Richard U. Rezba, Science Experiments by the Hundreds. 신미영, 최승언 (2008), 8학년학생들의탐구보고서에나타난과학방법의특징, 한국지구과학회지 (2008), 29(4), 황성원, 박승재 (2001), 전기와자기에대한중학생들의개방적탐구에서과제유형에따른탐구수행분석, 21(2), 황성원, 김희경, 유준희, 박승재 (2001), 중학교 3학년학생들의자기평가수행분석, 한국과학교육학회지, 21(3), 제 3 장탐구수행 135

142 4. 탐구보고서의작성과발표 136 제 2 부자유탐구지도방법

143 자성을띤나노입자를이용하는새로운기술인 MAGIG' 을사용해살아있는세포안 에서신약후보물질의표적단백질을찾을수있다. 데이터 > 주장 ( 근거가되는논리 ) 제 4 장보고서의작성과발표 137

144 그러므로과학적결론이타당하려면데이터, 주장, 근거논리모두과학적이어야할뿐아니라 가열된금속구가팽창하였다 > 가열된모든금속은부피가팽창한다. ( 종류에관계없이금속은가열하면동일한부피변화를보인다.) 138 제 2 부자유탐구지도방법

145 표1. 10의지수를나타내는약자일상적표현과학적표현대부분 78.2% 의학생들이경사진경사각이 42 인물해수별적색거성아주빠른속력이 65.0m s인 v 0, x 제 4 장보고서의작성과발표 139

146 표 2. 기본량에대한 SI 기본단위 표 3. 유도량에대한 SI 단위계 140 제 2 부자유탐구지도방법

147 주요요소 연구의동기, 배경 연구문제 연구의가설 이론적배경 연구내용 내용 문제의상황이나연구의동기 답을찾으려시도하는탐구문제 연구의가설연구의이론적바탕이나연구가설에깔린이론 탐구를진행한방법과수집한자료들 연구결과발견한점 ( 결과 ), 탐구로증명된것 ( 가설의확증이나반증 ) 연구의시사점 ( 토론 ) 토론및시사점 - 질문과가설, 자료해석과설명, 가설을지지하지않을경우그이유, 일반화, 새로운예상, 장래연구방향과방법 1. 제목 2. 서론 3. 탐구설계도 4. 탐구방법및내용 5. 탐구결과 6. 결론 제 4 장보고서의작성과발표 141

148 점검표1. 보고서초안점검하기 ü ü ü ü ü ü ü ü ü 142 제 2 부자유탐구지도방법

149 예시자료 1- 학생용 ) 탐구보고서작성요령 1. 탐구주제 2. 주제선정의이유왜이탐구를선택하게되었는지에대해서 10줄정도로자세히작성하세요. 3. 탐구기간별활동내용예시 ) 4. 관련자료정리 ( 이론적배경 ) 인터넷, 백과사전, 교과서, 참고서, 과학잡지등에서탐구의내용과관련된내 용을찾아자료를정리하세요. 5. 탐구내용본탐구보고서의가장중요한부분입니다. 탐구 ( 실험 ) 의과정, 과정별로나타나는결과등을자세하게적습니다. 그림이나사진, 그래프등을덧붙여서다른사람들이이해하기쉽게작성하세요. ( 반드시자신이탐구하는과정이있는사진을한장이상덧붙이세요.) 6. 결과정리 앞의탐구내용에서나온결과를간단하게요약하세요. 7. 토론및느낀점 실험결과가이론과다르게나왔거나오차가발생했을때그이유를무엇이라고생각하는가? 더나은결과를얻기위해서는어떻게해야할까? 탐구를수행하면서가장어려웠던점 탐구를통해서얻을수있는가장좋았던점 종합적인느낌 8. 참고자료 탐구를위해서사용한참고자료의출처 ( 책이름, 인터넷주소 ) 를모두적으세요. 제 4 장보고서의작성과발표 143

150 예시 2. 자유탐구를시작하는중학교 1 학생을위한실험탐구보고서안내문 144 제 2 부자유탐구지도방법

151 예시 3. 자유탐구를시작하는중학교 1 학생을위한만들기보고서안내문 제 4 장보고서의작성과발표 145

152 146 제 2 부자유탐구지도방법 초등학생이작성한 Vee map 예시

153 제 4 장보고서의작성과발표 147

154 148 제 2 부자유탐구지도방법

155 중학교 1 학년학생들이만든 투석기만들기 발표자료예시. 투석기제작의투석기제작의목표, 시행착오와설계변경등을중 1 수준특유의재치로표현하였다 제 4 장보고서의작성과발표 149

156 발표조 탐구결과가문제가요구하는방향과일치하는가? 이론이충실하고이론적모형이과학적으로의미가있는가? 이론을제대로이해하고있는가? 실험의절차와방법은옳은가? 데이터를조작하지않았는가? 설득력있게발표하였는가? 반론조 발표조의문제점을정확하게지적하였는가? 토론할때쟁점을정확히지적하고방어를충실히하였는가? 논쟁의태도가예의바르고상대팀을존중하였는가?( 지나친공격적태도는감점사유가될수있다. 150 제 2 부자유탐구지도방법

157 제 4 장보고서의작성과발표 151

158 표 77. 전시판계획용학생용활동지 ( 윤혜경외, 2008) < 내전시판계획 > 152 제 2 부자유탐구지도방법

159 < 예시 > 학생들이제작한포스터예시2 학생들의포스터예시를보면포스터의필수형식을교사가제공하지않았을때의장단점이나타난다. 교사가포스터의필수형식을제공하지않았기때문에기존의과학에서사용되는포스터발표의형식에비추어 관련이론 이나 탐구의목적 등은생략되었지만, 기자회견 의형식을빈포스터내용과삽화등학생들의재미있고창의적인발상으로흥미로운포스터가제작되었음을알수있다. 이러한포스터를평가할때미리평가요소를학생들과합의하는것은매우중요하다. 학생들마다자신의성격에따라, 어떤학생들은예쁘게꾸미는것에공을많이들이고, 어떤학생들은실험내용을최대한자세히쓰려고한다. 미리평가의중요항목들을정해놓아야학생들도그기준에맞추어포스터를작성할수있다. 제 4 장보고서의작성과발표 153

160 표 78. 동영상발표의채점기준표예시 154 제 2 부자유탐구지도방법

161 제 4 장보고서의작성과발표 155

162 156 제 2 부자유탐구지도방법

163 제 4 장보고서의작성과발표 157

164 < 토론해봅시다.> 158 제 2 부자유탐구지도방법

165 다음자료는중학생이실제로작성한탐구보고서이다. 보고서를살펴보고지도교사로서 수정해주거나안내해어야할사항들을단계별로살펴보자. 제 4 장보고서의작성과발표 159

166 탐구방법이효과적으로설계되었는가? 미흡한점은무엇인가? 탐구방법을과학적으로기술하였는가? 160 제 2 부자유탐구지도방법

167 [ 학생탐구보고서예시 ]-3/5 3. 탐구결과 실험결과 : 각각 10번씩던져평균을구했다. 추의질량 15g 20g 25g 30g 평균 < 표1> 그래프 : < 표1> 에서얻은평균값을그래프에나타낸다. 질량 (x축) 이커질수록떨어진거리 (y축) 는짧아지는것을알수있다. 발석차로추를날렸을때, 날아가는거리는추의질량과서로반비례한다 상수 a 값구하는방법 거리 = 상수 (a) / 질량 식의거리와질량에실제값을대입한다. 즉, 상수 (a) = 거리 질량 으로이항하여풀면쉽다. 추의질량떨어진거리상수 a구하는방법상수 a의값상수 a의평균값 15g 246.4cm 상수 (a)= g 189.1cm 상수 (a)= g 153.0cm 상수 (a)= g 126.4cm 상수 (a)= 상수 a 의값이 이므로, 그래프의식은거리 질량 이다. 탐구결과부분에서미흡한점을찾아지도할내용을정리해보자. 제 4 장보고서의작성과발표 161

168 [ 학생탐구보고서예시 ]-5/6 4. 결론 1 서로다른질량의추를날릴때질량이커질수록떨어지는지점을짧아지고, 2 질량이가벼울수록멀어진다. 추가일정무게 ( 실험에서는 10g) 이상일때는질량과거리의관계가반비례에가깝다. 추가일정무게 ( 실험에서는 5g) 이하일때는이반비례의관계가성립하지않는다. 그이유가무엇인지는정확히모르며, 무게에비하여상대적으로공기의저항이크게작용하기때문이라추측을한다. 3 결론적으로추의질량과떨어진지점의관계는 < 그래프 4-1> 과같다. 결론이과학적으로기술되었는가? 미흡한점을찾아수정해보자. 162 제 2 부자유탐구지도방법

[ 학생탐구보고서예시 ]-6/6 5. 오차의원인 1 실험의횟수를 10번보다많이하면오차를줄일수있다. 해결방법 : 실험횟수를늘리면오차는줄어들수있다. 이때는고무줄의탄성이변함없어야한다. 고무줄의탄성이줄어드는것을고려할수없다면실험횟수를늘리는것은오히려부정확한결과를가져올수있다. 2 발석차로날린추의질량과떨어진지점의거리의관계를반비례의그래프로완벽하게설명할수는없다.

169 [ 학생탐구보고서예시 ]-6/6 5. 오차의원인 1 실험의횟수를 10번보다많이하면오차를줄일수있다. 해결방법 : 실험횟수를늘리면오차는줄어들수있다. 이때는고무줄의탄성이변함없어야한다. 고무줄의탄성이줄어드는것을고려할수없다면실험횟수를늘리는것은오히려부정확한결과를가져올수있다. 2 발석차로날린추의질량과떨어진지점의거리의관계를반비례의그래프로완벽하게설명할수는없다. 10g의예상낙하지점은정확한반비례의관계를이용하여구했다. 그러나발석차로날린추의질량과떨어진지점의관계가완전한비례식관계라면 1g에서는 37.7m, 0.1g은 377m를날아가야하나실제로는추가가벼울수록오차가점점커진다. 실제실험결과 10g의경우오차가 12.3cm로비교적작지만, 5g의경우실제떨어진지점과예상한지점의오차는 130cm나되었다. 3 그밖에도발석차에추를놓는위치에따라서도떨어지는지점이다르게나올수 있고, 발석차를다루는사람의힘이부정확하게작용할수도있다. 4 발석차에의한오차가발생했을것이다. 따라서오차를줄이기위해서추가정확 하게날아갈수있도록발석차를보다튼튼하게만들고, 또부정확한고무줄대신 정확한용수철을사용하였다. 보고서마지막부분이적절하게기술되었는가? 미흡한점을찾아수정해보자. 제 4 장보고서의작성과발표 163

170 - 한국청소년물리토너먼트 (at ) 물리분야에서과학탐구수행과탐구토론의실력을겨루는 국제청소년물리토너먼트 (IYPT) 라는대회가매년열리고있다. 우리나라에서도 한국청소년물리토너먼트 (KYPT) 라는대회가있으며이대회에서선발된팀은한국대표팀으로국제대회에참가한다. 홈페이지의자료실에들어가면매년대회에서공고된탐구문제도다운받아볼수있다. - "The International System of Units" (at Retrieved on ) 국제표준단위계인 SI 단위에대한안내책자이다. Fredericks, A. & Asimov, I. (2005). 과학전람회핸드북 (Science Fair Handbook: The Complete Guide for Teachers and Parents). USA; Good Year Books. 164 제 2 부자유탐구지도방법

171 5. 평가 제 5 장평가 165

172 166 제 2 부자유탐구지도방법

173 제 5 장평가 167

174 ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) 168 제 2 부자유탐구지도방법

175 제 5 장평가 169

176 170 제 2 부자유탐구지도방법

177 제 5 장평가 171

178 172 제 2 부자유탐구지도방법

179 제 5 장평가 173

180 174 제 2 부자유탐구지도방법

181 제 5 장평가 175

182 1. 자유탐구의평가관점에적절한평가의요소및준거와적절한주제를말하시오. 자유탐구평가관점자유탐구평가요소및준거적절한주제 조사 유형 실험 모형만들기 계획단계 절차 수행단계 발표단계 창의적사고 목적 비판적사고 과학글쓰기 176 제 2 부자유탐구지도방법

183 2. 다음과같은평가방법또는평가도구에적절한자유탐구의평가관점및대상, 주제를 말하시오. 평가방법또는도구평가관점및대상적절한자유탐구주제 관찰및면접 포트폴리오 (portfolio) 구두발표 포스터 (poster) 보고서또는논문 3. 과학글쓰기에대한다음표의빈칸을채우시오. 구분 내용 유형 (genre) 평가의주안점 적절한평가방법 제 5 장평가 177

184

185 3 제 부 자유탐구예시 제 1 장물리영역 181 투석기만들기 183 경사면에서공의운동 212 제 2 장화학영역 227 상태변화는어떻게이용되고있을까? 229 오래나는열기구만들기 258 제 3 장생물영역 271 생물은어떻게구성되어있을까? 273 기공을통해증산되는물의양은얼마일까? 300 제 4 장지구과학영역 313 지진과자연재해 315 가상야외답사를통한화산지형탐구 373 제 5 장통합과학영역 393 우리의주변은어떤물질로이루어져있을까? 396 하천탐사하기 411

186

187 3 제 부 자유탐구예시 제 1 장물리영역 181 투석기만들기 183 경사면에서공의운동 212 제 2 장화학영역 227 상태변화는어떻게이용되고있을까? 229 오래나는열기구만들기 258 제 3 장생물영역 271 생물은어떻게구성되어있을까? 273 기공을통해증산되는물의양은얼마일까? 300 제 4 장지구과학영역 313 지진과자연재해 315 가상야외답사를통한화산지형탐구 373 제 5 장통합과학영역 393 우리의주변은어떤물질로이루어져있을까? 396 하천탐사하기 411

188

189 1. 물리영역 2007 년개정과학과교육과정과의연계 위에서제시된교육과정을살펴보면중학교 1학년과학내용중물리영역에서중요한개념은운동학과정전기학이다. 중학교 1학년의내용은앞으로고등학교에서배울본격적인물리개념의토대를만드는과정이므로물리용어의소개는가급적줄이면서도기본적인물리량에대해소개하는특징이있다. 예를들면, 힘과운동단원에서는물체의운동을기술하는데필요한위치, 속력, 속력의변화를다루며동시에운동변화의원인으로힘을연결시키는내용이핵심이다. 이때속도보다는속력이라는용어를사용하고, 운동의변화로힘을연결시키지만, 뉴튼의법칙이나가속도개념은언급하지않도록함으로써운동학의도입이라는역할에충실해야한다. 마찬가지로중1 과학에서는전자기학에대한기본개념도입을위해정전기를다루며, 이때전류나전자개념은다루는것을피하고있다. 따라서중학교 1학년의물리영역자유탐구에서는학생들이물리량의정량적관계식이나상위개념을다루는활동보다는기본개념을활용해창의적인활동을할수있는데주안점을둘필요가있다. 제 1 장물리영역 181

190 자유탐구주제예시 앞서살펴본것처럼중학교 1학년물리영역에서기본영역은운동학과정전기분야이다. 운동학에서는운동의기술, 힘과운동의관계가중요하며, 정전기분야에서는전하의도입과전하사이의상호작용으로서전기력을이해하는것이핵심이다. 이러한기본개념을확장하거나적용할수있는주제라면자유탐구주제로서적절할것이다. 자유탐구라는취지를생각해보면매우다양한주제예시가가능할것으로생각된다. 다만중학교 1학년은자유탐구를처음수행하는학년인만큼학생들의동기유발과난이도를고려해주제를선택할필요가있을것이다. 지도교사의편의를돕기위해몇가지만예시로나열하면다음과같다. 조사및모형구성 -자동차의바퀴에있는홈 ( 무늬 ) 의역할은무엇일까? -상관관계조사 -지면의상태에따른자전거의마찰력측정 ( 실험 ) -자전거의역사 -조사 -자전거와인간문화 -조사 -자전거의중심잡기원리 -모형구성 -자전거의비상등작동원리를탐구하고비슷한 -만들기고안물만들기 -4발자전거와 2발자전거비교 -모형구성 - 놀이동산놀이기구의운동분석하기 - 놀이동산의놀이기구의원리 - 새로운놀이기구설계하기 - 실태조사 - 모형구성 - 만들기 - 어느것이먼저굴러내려올까 : 경사면에서공 - 상관관계조사의운동분석 - 등속운동하는물체 ( 예 : 호버크래프트 ) 만들기 - 만들기 - 창의적투석기만들기 - 만들기 - 국수 ( 나무젓가락등 ) 로책받침대만들기 - 만들기 - 만약중력이서로밀어내는힘이라면우리세 - 모형구성상은어떻게될까? ( 글쓰기 ) - 진흙공의부피와부력의관계 - 상관관계조사 - 글리세롤속의공기거품의크기와상승속도와 - 상관관계조사의관계 - 만들기 - 나만의검전기만들기 - 만들기및모형 - 소형피뢰침만들기구성 - 다양한물질의정전기유도현상탐색 - 조사및모형구성 볼드체로표기된것이실제예시자료로개발된주제임 182 제 3 부자유탐구예시

191 1. 투석기만들기 관단 련원 힘과운동 차시 6 시간 자유탐구방법 GI 모형 탐구유형만들기 & 상관관계조사 주제선정의이유 힘과운동 단원의핵심개념은다음과같이요약할수있다. - 물체의운동을기술하기위한역학개념 ( 위치, 속력, 속력의변화 ) 을도입한다. - 물체의운동의변화 ( 가속도 ) 가물체에작용하는힘과관계있음을알고, 외력의합이 0 이면속도의변화가없고, 알짜외력이존재하면속도에변화가생긴다는것을알수있다 ( 이때가속도라는용어는도입하지않으며속도라는용어도속력으로대신한다 ). 중학교수준에서는뉴튼의법칙이나 가속도 라는용어를도입하지않지만, 물체의운동을기술하고운동변화를힘과연결시킨다는점에서보면역학체계의기본아이디어는모두다룬다고할수있다. 따라서중학교 1학년자유탐구에서는운동과관련된다양한일상생활의탐구주제가시도될수있다. 다만, 뉴튼운동법칙의정량적인도입이나가속도개념의적용등은중학교 1학년학생들에게는적절하지않으므로피하는것이좋을것이다. 이러한측면에서보면, 투석기만들기 는중학교 1학년과학의힘과운동단원에서다루는운동의기술, 힘과운동의관계에대해풍부한관련개념적용이가능한활동이기때문에본자료에서예시로개발되었다. 투석기를만들기위해서는고무줄이나용수철등의장력이나탄성력을이용할줄알아야하고, 이러한힘에의해물체를가속시킬수있는구조물을설계하고만들수있어야한다. 즉, 교육과정상에서제시된물체의운동과힘의관계등이모두적절히활용될수있는적절한활동으로볼수있다. 그러나앞서지적했듯이정량적인데이터를분석할때가속도나수학적모델을도입하지않는선에서탐구를안내하는것이일반적인학생들의수준에적절할것이다. 한편, 중학교 1학년은자유탐구활동이처음이므로동기유발이필요한데, 투석기를만들고 투석기경연대회 를개최하는과정을통해학생들이이후자유탐구에대한긍정적인인식을가질수있도록하는것을염두에두고자료를개발하였다. 제 1 장물리영역 : 투석기 183

192 전체개요 단계내용비고 준비 Ÿ Ÿ Ÿ 자유탐구지도예시주제및관련자료수집 자유탐구수행장소및설비준비 자유탐구수행에필요한도구와기자재구입 교사가사 전에준비 할내용 소개 Ÿ 학생들에게자유탐구의방법, 과정, 모둠구성방법, 발표방 법, 평가기준등을안내 주제예비선정모둠구성계획또는설계자료수집과분석 작성작성및발표발표평가 Ÿ 주제에대한브레인스토밍 Ÿ 주제에관련된세부탐구주제선정 Ÿ 각학생들의흥미와조건을고려하여모둠구성 Ÿ 선정된탐구문제에대해탐구를수행하기위한탐구방법선정및계획수립 Ÿ 자유탐구계획서 및 자유탐구활동계획서, 역할분담표 작성 Ÿ 조별로선정된탐구문제에따라관련자료수집 ( 조별포트폴리오에정리 ) Ÿ 이론적배경정리 Ÿ 투석기설계도제작하고, 전체학습토론 Ÿ 조별투석기만들기 Ÿ 제작한투석기를활용해조별로정량실험수행 Ÿ 자료분석및표, 그래프로정리 Ÿ 조별로투석기설계도및정량실험결과가들어간포스터작성 Ÿ 투석기제작과정과성능을시연하는동영상 (UCC) 제작 Ÿ 다양한발표방법 ( 전시, 포스터발표, 파워포인트발표 ) 활용 Ÿ 각구성원이발표에적극적으로참여할수있도록지도 Ÿ 모둠간, 개인간에피드백을주고받고모둠평가지작성 Ÿ 교사는조별포트폴리오를근거해학생들의활동을평가한다. Ÿ 자기평가, 동료평가, 교사평가방법등을적절히활용한다. -2차시 ( 만약교사가탐구주제를제시한다면 1 차시도가능 ) -2차시 -2차시 184 제 3 부자유탐구예시

193 단계별수업예시 장소 : 과학실 모둠구성 : 5~6 명 ( 학생의흥미, 리더쉽, 탐구능력등을고려해모둠구성 ) 준비물 : 활동지, 평가지, 실험재료및기구 Ÿ 자유탐구지도에필요한자료수집및지도계획 Ÿ 자유탐구의예시주제선정및관련자료수집 Ÿ 자유탐구수행장소및설비준비 ( 과학실, 운동장사용가능여부확인등 ) Ÿ 자유탐구수행에필요한도구와기자재구입 ( 캠코더및실험재료등 ) Ÿ 자유탐구수행에요구되는학생들의수준과여건조사 ( 컴퓨터사용가능여부, 모둠활동가능여부등 ) 자유탐구소개 학생들이수행해야할자유탐구에대해안내한다. - 자유탐구의특징, 과정안내 - 자유탐구인것과아닌것의구분하기활동 Ÿ 자유탐구의예시 - 실제학생자료예시를학생들에게소개하여자유탐구를구체적으로실행할수있도록돕는다. - 가능하면탐구의다양한유형별로예시를들어학생들이다양한탐구를시도해볼수있도록한다. Ÿ 평가안내 - 교사는앞으로탐구활동의평가에사용될평가표를미리안내하여평가기준을명확히전달한다. 자유탐구의주제선정 교사가미리계획한자유탐구의주제제시 - 효과적인투석기만들기 - 투석기가사용되는영화장면이나게임등을소개 - 학생들이알고있는투석기에대한이야기발표하도록하기 - 자유탐구의목표제시 : 모둠별로창의적인투석기를설계하고만들어전시하기 Ÿ 예시주제에관련된학급전체토론 - 효과적인투석기란무엇일까? - 토론을통해투석기에관련된물리변인을찾아칠판에정리 ( 멀리가는것, 정확한것, 높이날릴수있는것등 ) 모둠구성 Ÿ 학생들에게다양한변인들중에서하나의변인을택하도록하고변인별로모둠을구성한다. 제 1 장물리영역 : 투석기 185

194 - 교사는가능한이질적인집단이되도록고려하여모둠구성에도움을준다. 계획수립 ( 모둠활동 ) Ÿ 탐구유형에대해이해하고제작과정계획및역할분담계획 Ÿ 탐구계획표및역할분담표작성하기 ( 양식 1, 2, 3) 관련자료및이론수집 Ÿ 투석기의작동원리및역사 - 인터넷및문헌조사를통해투석기 ( 발석차등 ) 의원리와역사를조사하여조별로발표 - 교사는시간배당등의문제가있으면양식 4에제시된것처럼읽기자료를사전에준비한후학생들에게제공하여정리하여발표하도록할수도있음 Ÿ 투석기의과학적원리 - 앞에서정리한투석기의원리를바탕으로투석기작동에관련된과학내용을정리하도록함 - 정리한내용은보고서의이론적배경부분에정리하여부착함 투석기설계 Ÿ 우리조의투석기작동원리구상하기 Ÿ 설계도면그리기 ( 양식 5) 실험도구및재료준비 Ÿ 생활속에서쉽게구할수있는재료 ( 나무젓가락, 고무줄, 용수철, 바구니, 등 ) 중심으로모둠내에서재료준비분담 Ÿ 교사가제공할수있는재료나기구를안내함 만들기 Ÿ 조별로설계된모양으로투석기만들기 Ÿ 제작과정은교사의도움으로캠코더로녹화함 186 제 3 부자유탐구예시

195 상관관계실험 ( 이활동은학교운영상황에맞추어시간배당에문제가있으면삭제 ) Ÿ 교사는변인통제실험방법안내 ( 양식 6의변인알기활동지활용 ) 예 ) 돌의무게와낙하지점까지의거리 Ÿ 조별로독립변인과통제변인, 종속변인을설정하고자료수집 자료분석및표, 그래프로정리 Ÿ 데이터를표로정리하고평균값과오차기록하는방법에따라정리 Ÿ 그래프작성법안내 - 사용해야할그래프의종류 ( 선, 막대, 점등 ) 와 x축, y축의변인이나축범위 조별로투석기설계도및정량실험결과가들어간포스터작성 Ÿ 투석기설계도, 정량실험분석결과등을포스터에조별로정리하여교실벽에붙여전시함 제 1 장물리영역 : 투석기 187

196 학생들이만든투석기만들기발표자료예시. 투석기제작의투석기제작의목표, 시행착오와설계변경등을중 1 수준특유의재치로표현하였다. 188 제 3 부자유탐구예시

투석기제작과정과성능을시연하는동영상 (UCC) 제작 Ÿ 교사가캠코더를준비하여학생들이조별로제작과정과성능시연등이담긴동영상제작 Ÿ 탐구의전과정에대해서조금씩촬영하여준비하는것이좋음 Ÿ UCC

동영상등을활용하여효과적으로결과발표할수있도록함 Ÿ 학생들은발표를경청하면서모둠별동료평가를통하여다른조를평가하고피드백을줄수있도록지도함 ( 양식 7) Ÿ 학교여건이되면운동장에서 투석기대회

포트폴리오평가 Ÿ 교사는조별로여태까지활동지를모은파일철 ( 포트폴리오 ) 을근거해학생들의활동을평가 ( 평가예시 : 양식 8) Ÿ 학생들의동료평가결과를학교사정에적절하게반영함 사후설문

197 투석기제작과정과성능을시연하는동영상 (UCC) 제작 Ÿ 교사가캠코더를준비하여학생들이조별로제작과정과성능시연등이담긴동영상제작 Ÿ 탐구의전과정에대해서조금씩촬영하여준비하는것이좋음 Ÿ UCC 제작을위한동영상촬영이어렵다면사진을찍어두어편집해도 UCC 제작이가능함 다양한발표방법 ( 전시, 포스터발표, 파워포인트발표 ) 활용 Ÿ 전시간에제작한포스터, 동영상등을활용하여효과적으로결과발표할수있도록함 Ÿ 학생들은발표를경청하면서모둠별동료평가를통하여다른조를평가하고피드백을줄수있도록지도함 ( 양식 7) Ÿ 학교여건이되면운동장에서 투석기대회 를열어잘한조에게시상을하는것도가능 Ÿ 투석기대회 의경우학생들과함께채점기준표를만들고이에따라잘한조를선정하는것이좋음 ( 양식 9) 학생들이만든점수판 학생들이만든투석기들과발사대회장면 포트폴리오평가 Ÿ 교사는조별로여태까지활동지를모은파일철 ( 포트폴리오 ) 을근거해학생들의활동을평가 ( 평가예시 : 양식 8) Ÿ 학생들의동료평가결과를학교사정에적절하게반영함 사후설문 Ÿ 설문등을활용하여학생들이자유탐구를수행하면서느낀점이나후속탐구주제에대한생각등을정리할수있는기회제공 ( 양식 10) Ÿ 교사는설문자료분석을토대로내년의자유탐구지도에대한보완, 수정계획 제 1 장물리영역 : 투석기 189

198 < 양식 1> 자유탐구계획서 ( 학생용 ) 자유탐구계획서 제출일 : 년월일 / 모둠명 :( ) 190 제 3 부자유탐구예시

199 < 양식 2> 자유탐구활동계획서 제출일 : 년월일 / 모둠명 :( ) 제 1 장물리영역 : 투석기 191

200 < 양식 3> 자유탐구활동역할분담표 제출일 : 년월일 / 모둠명 :( ) 192 제 3 부자유탐구예시

< 양식 4> 읽기자료 투석기의역사와작동원리 < 시소형발석차 > < 탄성체형발석차 > 투석기미니모형 < 출처 : www.artdm.co.

이러한투석기 ( 발석차 ) 는고대, 중세시대에성을공격하기위해만든공성무기로평형추의원리를이용해서돌을멀리날리는장치입니다.

201 < 양식 4> 읽기자료 투석기의역사와작동원리 < 시소형발석차 > < 탄성체형발석차 > 투석기미니모형 < 출처 : 최근 TV에서방영하는역사극이나영화의전쟁장면을보면무거운돌을투석기를통해높이날려보내는멋진장면을본적이있을것입니다. 이러한투석기 ( 발석차 ) 는고대, 중세시대에성을공격하기위해만든공성무기로평형추의원리를이용해서돌을멀리날리는장치입니다. 투석기팔반대방향에무거운추를달고투석기팔에돌을실은후윈치 (winch) 로줄을감아순간적으로감고있는줄을풀어투석기팔에실은돌을멀리날리도록만들어졌습니다. 일반적으로 20kg 정도의돌을 300m 거리까지날렸다고합니다. 투석기는위의모형에서보듯이탄성체형과시소형두가지로나눌수있습니다. 로마의투석기 제 1 장물리영역 : 투석기 193

202 < 양식 5> 설계도면그리기 ( ) 조의투석기설계도 제출일 : 년월일 194 제 3 부자유탐구예시

203 < 예시 > 학생들이실제로그린설계도면 제 1 장물리영역 : 투석기 195

204 < 양식 6> 변인찾기활동지 ( 학생용 ) 우리의탐구문제는. 변화시켜야할변인은 측정해야할변인은 ============================================================== 일정하게유지해야할변인은 196 제 3 부자유탐구예시

205 < 양식 7> 모둠동료평가 * 모둠간평가 * 과학성 : 제 1 장물리영역 : 투석기 197

206 < 양식 8> 교사평가예시 * 통합평가예시 * 탐구단계별평가예시 1. 채점기준예시 1) 탐구계획 1 채점자료 : 탐구계획표, 역할분담표, 탐구활동계획표, 투석기설계도 ( 양식 1, 2, 3, 4 활용 ) 2 기존투석기의원리와관련자료발표내용 3 마감기한을넘긴조는 0 점이부여됨 2) 조별협동활동 1 조원들이모두협동하여작업을하는지여부 2 역할분담표대로맡은역할을성실히수행하는지여부 3 모둠내평가표 ( 양식 7) 점수를반영함 3) 만들기및실험 1 투석기 : 작동여부, 정교함정도, 성능 ( 정확성, 사정거리, 높이등 ) 2 상관관계실험 : 변인통제여부, 자료의적절한해석과결론도출여부등 4) 포스터및동영상 1 포스터 : 전달력 ( 알아보기쉬운가 ), 과학성 ( 올바른과학적내용 ), 성실성 ( 성실하게작성 ) 2 동영상 (UCC): 전달력 ( 내용전달력 ), 과학성 (( 올바른과학적내용 ), 창의성 ( 참신한표현 ) 학생들과채점기준협의및사전안내필요, 학생들의모둠평가, 모둠내평가자료반영비율공지필요 198 제 3 부자유탐구예시

207 < 양식 9> 투석기대회채점기준예시 제 1 장물리영역 : 투석기 199

208 < 양식 10> 교사평가사후설문 투석기만들기를끝내며... 제출일 : 년월일 작성자 :( ) 200 제 3 부자유탐구예시

209 적용과반성 5점척도리커르트형식으로구성된학생대상설문조사결과, 자유탐구활동이과학에대한흥미를갖게해주었다 는문항에는평균 3.9, 다음에도자유탐구활동을또해보고싶다 에는평균 4.05의응답결과가나왔다. 즉참여한학생들의대부분이 자유탐구활동을통해과학에대한흥미가향상되었으며, 앞으로도자유탐구활동을더해보고싶다 고응답한것으로분석되어, 자유탐구활동의긍정적인측면을볼수있었다. 그러나종합적으로볼때, 현장과학수업에서자유탐구활동을적용하는일은기존의실험실활동이나강의수업과는다른여러측면을드러내는사건이었으며, 기존의과학수업에서부각되지않았던다양한측면들에대한교사들의세심한고려가필요한것으로나타났다. 다음은그중주요한몇가지측면에대해논의한것이다. (1) 모둠구성 : 학생들의인성검사가필요해요! 현재일반적으로과학수업에서이루어지고있는활동의대부분은개별활동이다. 강의식수업은물론이고, 실험실의조별활동조차도진정한의미에서조원모두의협동이필요없이진행할수있는활동이다. 반면, 자유탐구활동은성적좋은학생도탐구의방향이나답을알기쉽지않고, 단순히지식이상의탐구기능을요구하기때문에, 조원모두의아이디어와참여가중요하다. 이러한측면에서모둠활동이원활히진행되느냐여부가탐구의성패를가른다고보아도무방하다. 이에대해현장적용교사는 모둠구성할때, 학생의성적이아니라인성검사자료가필요할것같다 고표현하였다. 투석기만들기활동 을적용했던사례를보면, 활동에참여한 5조중에서가장성적이좋은학생들로만구성되었던조의만들기활동이유일하게실패로끝났다. 이사건을통해다음의교훈을얻을수있었는데, 자유탐구활동의성패는학생의성취도수준보다는활동에대한학생들의열의와다른학생들과조화롭게협동하는협동기능에달려있다는것이다. 성취도가좋은학생들만모여있던모둠의경우, 모둠내역할분담이원활하지않았고, 과제를향해서로협동하기보다는다른학생들에게과제를미루려는모습이관찰되었다. 결국서로미루다투석기를만들지도못하게되자, 수행평가성적을염려한학생들이투석기를분실했다는거짓말까지하는사태에이르렀다고한다. 기존의모둠구성에대한자료들에의하면, 대부분학생들의성취도나탐구기능수준으로이질집단을구성하는것을권장하고있지만, 실제로자유탐구의원활한진행을위해서는학생들의협동기능이나리더쉽을함께고려해구성해야할것으로보인다. 모둠내협동의중요성은학생대상의설문조사에서도나타났다. 활동에참여한학생중 75% 의학생들이이번자유탐구활동에서가장어려웠던점으로조원들과의협동이잘안되었던점을응답하였다. 다음은학생들의응답예시이다. 제 1 장물리영역 : 투석기 201

210 - 같은조친구와마음이안맞았을때, 순간나도모르게욱했다. 그래서그만할까하는생각도들었었다. - 모두다떠맡기는부분이있어서다하느라힘들었다. - 여러가지의견충돌과정확도를높이는것이좀힘들었다. - 친구들과의견이맞지않아서다툼을할때 그런데 자유탐구활동중에서가장좋았던점이무엇이었냐 는질문에대해서도약 50% 의학생들이조원과의협동작업을언급하였다. 이는이번자유탐구활동에서조원과의협동작업이학생들에게매우특별한기회였다는것을보여준다. 학생들이되돌아볼때, 자유탐구활동에서가장힘들었지만, 그래도좋았던점이다른학생들과의협동의기회였다는것이다. 따라서자유탐구활동은진정한모둠협동의기회를제공한다는점에서긍정적이지만, 교사는효과적인모둠구성이될수있도록학생들의지적, 탐구기능적측면과함께, 정의적측면도고려해야한다는것을알수있다. (2) 교사의중간점검 : 교사가어떻게반응해주느냐에따라탐구의질이달라집니다. 학생들의학습에서교사의역할이중요하다는것은당연한이야기지만, 자유탐구활동의경우는그영향이매우크다는것이현장적용의중요한시사점이다. 자유탐구활동이기존의실험과는다른학생주도적탐구이긴하지만, 일반강의식수업보다오히려교사의안내와지도가탐구의질에결정적인영향을준다는것이현장적용교사들의한결같은지적이다. 다음은교사의수업일지중일부분을발췌한것이다. 우려했던한조가결국발표준비는커녕가지고있던포트폴리오자료까지모두분실하는사고가벌어졌다. 서로미루고다투는과정에서일어난실수였으나꼼꼼히직접체크하고더적극적으로개입하여지시하지못했던부분에서책임감이느껴졌다. 조별차이나아이들의성향을좀더면밀히분석하고구성에힘썼어야하지않았을까하는아쉬움이든다. 아울러사진자료를백업하지않아그간의공이모두사라진조도 2조가나왔다. 바쁘다고미루거나 1학년아이들인만큼전적으로믿고맡기는부분에대해제고할필요가있다고생각된다. 위에서교사가이야기한것처럼중학교 1학년학생들의경우아직자료를모으고정리하는것에미숙한경우가많다. 학생들이자유탐구의긴과정동안이러한자료들을꾸준히수집하고정리할수있도록하는것은자유탐구지도에서매우중요한부분으로지적되었다. 즉, 자유탐구의성공을위해서는, 탐구의전과정에걸친교사의중간점검이매우중요하다. 중간점검은또한학생들의포트폴리오평가에도중요하다. 중간점검시학생들의자료를잘정리하고, 각요소들이학생들자료철에적절히반영될수있도록하여야객관적이고신뢰로운평가를확보할수있다. 이를위해매시간학생들의탐구일지를적도록하는것이좋으며, 교사는가능한일지에적절한피드백을통해학생들의탐구과정을적절히수정하고, 안내할수있어야한다. 다음은학생들이투석기를만들면서작성한일지의예시이다. 만들기활동이기때문에제작과정의수정과정등이잘나타나있다. 202 제 3 부자유탐구예시

211 제 1 장물리영역 : 투석기 203

212 204 제 3 부자유탐구예시

213 (3) 운영기간의조절 : 만들기활동은단기간이효과적입니다! 이번활동에서적용했던 투석기만들기 처럼만들기활동의경우, 자유탐구의기간이긴것은비효율적임을현장적용에서알수있었다. 기간이길어질수록학생들이제작하는산출물을망가지지않도록보관하는것도어려웠으며, 학생들이자신들의아이디어를잊지않고연결시키는데에도어려움을겪었다. 또한교사의입장에서도학생들이작업할수있는공간으로과학실험실을제공하는기간이긴것은부담이더커서, 단기간의운영이효율적인것으로나타났다. 따라서연초에자유탐구를계획할때 만들기 유형의활동을염두에두고있는교사라면, 자유탐구에배당된 6차시를대략 2주정도기간내에배당함으로써효율적인운영을꾀하는것이좋을것이다. (4) 현장여건의중요성 : 아이들이컴퓨터를사용할줄몰라요! 발표및보고서작성단계에서현장교사와학생들이공통으로지적했던사항은학생이나 학교의현장여건이매우중요하다는것이다. 다음은현장적용교사의수업일지중일부를 발췌한것이다. 인터넷이되는피씨를가지고있는가정이 25% (6명) 정도밖에되지않아자료검색에어려움이많았다. 1학년대부분의학생이 9시까지야간자율학습에참여하고있어시간적여유도없어더더욱아쉬움이크다. 처음의도와는달리동영상편집은거의불가능할것으로생각되며, 아쉬운대로간단한포스터제작으로방향을돌려야할듯하다. 애초에교사가학생들에게발표형태에대해안내할때는, 파워포인트발표와 UCC 발표형식도있었다. 그러나일지에서나타나듯이가정에컴퓨터가없는학생이대다수를차지하는학생들에게파워포인트작성이나 UCC 제작은경험도없고하고싶어도여건이가능하지않은일이었다. 따라서 UCC 제작은포기하였으며, 파워포인트와포스터발표를병행하게되었다. 그러므로발표및보고서작성에서어떤형식을취할지는학교현장에서제공할수있는컴퓨터실이나문서작성경험, 학생들의가정에서컴퓨터구비여부와컴퓨터사용현황등외부여건이필수적으로고려되어야함을알수있다. 제 1 장물리영역 : 투석기 205

214 (5) 현장적용활동에서작성한교사의자유탐구 6 차시교수 - 학습과정안 1,2 차시 ( ~ 24 ) 단계내용비고ㆍ흥미유발및문제제기 - 자유탐구란무엇일까? 라는교사의질문에학생들이교사의자유롭게답하며, 문제에접근수업안내ㆍ학습목표확인 - 자율탐구가무엇인지, 더불어투석기가대략어떤것이며, 어떻게사용되는지안다. ㆍ학습내용에대한교사중심활동 - 과학자들은어떻게의문을해결할까? - 관찰, 의문제기, 가설세우기, 탐구하기, 자료분석, 결론도출, 결과공유의단계별활동에대한설명 - 과학자되기 : 자유탐구학습내용ㆍ자유탐구주제제시 ( 교사-학생간상호활동 ) - 투석기란무엇일까? - 좋은투석기란무엇일까? - 누구와만들까? : 모둠구성 - 어떻게평가할까? : 평가방법및학생활동결정 - 어떤투석기를만들까? : 설계도작성및필요재료준비ㆍ모둠활동 - 모둠명정하기소집단별 - 역할정하기 ( 설계도작성, 제작, 사진및촬영, 기타소품학습활동제작, 보고서작성, 워드및프리젠테이션작성등 ) - 투석기관련자료찾아보고아이디어및설계도안생각해보기및토의하여결정하기ㆍ다음차시전까지마무리해야할것 - 설계도안 ( 추후약간의수정가능 ) - 제작시모둠별필요한재료체크하여선생님께알릴것ㆍ평가방법 - 모둠별조장과교사가멋지게만든투석기평가정리 - 투석기경연대회 : 정확성과최장거리측정 - 모둠별발표자료를보고모둠별협의를거쳐평가 - 성실성, 협동성, 정리능력등을종합적으로교사평가ㆍ추후학습예고 - 투석기만들기시행 : 모둠별로과학실에서시행 - 준비물 : 설계도안, 투석기관련재료, 디지탈카메라 206 제 3 부자유탐구예시

215 3,4 차시 ( ~7) 단계내용비고 교사의수업안내학습내용소집단별학습활동정리 ㆍ과제확인 - 조별로작성한설계도안확인및교사학생간질의응답ㆍ학습목표확인 - 투석기의목적과자유탐구의목적을다시상기시켜조원모두가적극적으로참여하는분위기조성ㆍ교사활동 : 제작시유의점전달 - 가급적조원모두가참가하여도안대로제작하기 - 필요이상제작물에첨부자제하기 - 실험도구를이용하여장난하지않기 - 조별활동일지잊지않고기록하기 - 조원들의활동모습, 제작물의완성되어가는모습등수시촬영잊지않기ㆍ학습내용에대한학생중심활동 - 설계도안에따른투석기만들기 - 투석기용공 ( 야광탱탱볼 ) 만들기 - 조원별각자의역할확인및수행 - 제작중문제발생시함께해결하기 - 도안대로제작불가시수정및보완하되, 평가기준염두에두기ㆍ모둠활동 - 투석기제작하기 - 사진및동영상촬영하기 - 활동일지기록하기 - 문제발생시토의하여결정하기 - 완성작품에각도기고정하기ㆍ다음차시전까지마무리해야할것 - 투석기완성하기 ( 점심시간활용 : 과학실개방 ) - 활동일지정리하기 - 관련자료 ( 설계도, 사진, 동영상자료등 ) 정리하기ㆍ추후학습예고 - 완성투석기각도별비거리측정실험 - 준비물 : 투석기, 야광탱탱볼, 활동일지모음철, 디지털카메라 제 1 장물리영역 : 투석기 207

216 5 차시 ( ) 단계내용비고 교사의 수업안내 학습내용 ㆍ과제확인 - 조별완성된투석기, 조별활동일지ㆍ학습목표확인 - 투석기각도와비거리관계확인하기ㆍ교사활동 : 실험시유의점전달 - 조원모두가참여하여조별정해진자리에서실험하기 - 정해진각도별 10회 ( 최소 5회이상 ) 측정하기 - 학생이있거나다른조가실험하는장소로발사하지않기 - 실험시도구이용하여장난하지않기 - 조별활동일지잊지않고기록하기 - 조원들의활동모습, 제작물의완성되어가는모습등수시촬영잊지않기 ㆍ학습내용에대한학생중심활동 - 토의결과바탕, 각도별발사하여비거리측정하기 - 가장멀리날아가는각도확인및, 대략적각도별거리확인하기 - 조원별각자의역할확인및수행 - 발사후, 가급적평가기준염두에두며실험하기 소집단별 학습활동 정리 ㆍ모둠활동 - 각도별비거리측정하기 ( 각도별 10회실시 ) - 실험자료기록및정리하기 - 사진및동영상촬영하기 - 문제발생시토의하여결정및수정하기ㆍ다음차시전까지마무리해야할것 - 실험데이터정리및분석 - 활동일지정리하기 - 발표자료준비및정리하기ㆍ추후학습예고 - 조별발표 - 좋은투석기경연대회 - 준비물 : 투석기, 조별발표자료 208 제 3 부자유탐구예시

217 6 차시 ( ) 단계내용비고 교사의수업안내학습내용소집단별학습활동정리 ㆍ과제확인 - 조별실험결과일지및활동일지, 산출물 ( 발표자료 ) ㆍ학습목표확인 - 산출물발표하기, 조별투석기겨루기ㆍ교사활동 : 발표시유의점전달 - 발표학생음량및시선처리, 자신감갖고발표하기 - 경청시주의사항 - 겨루기대회시즐거운마음으로임하기 - 서로상대방에대한예의지키기ㆍ학습내용에대한학생중심활동 - 조별발표 (UCC, PPT, 포스터등 ) - 겨루기대회시모두함께즐겁게참여하기 ( 서로자존심을자극하는등의행동자제하고서로격려하며즐기는활동이될수있도록노력하기 ) - 멀리날리기, 정확히날리기등대회핵심요소파악하며적극적으로임하기ㆍ모둠활동 - 발표하기 - 발표경청하기 - 겨루기대회참여하기ㆍ조별발표자료 - 발표자료분석하기 ( 우리조와같은점, 다른점등 ) - 다른조발표시좋았던점 - 우리조발표시다소아쉬운점ㆍ투석기겨루기대회 - 어떤투석기가좋은가? 정확한투석기란어떻게만들면효과적일까에대해함께이야기하기ㆍ시상하기 - 가장멀리날린조 - 정확히날려서점수많이모은조ㆍ자유탐구총마무리 - 자유탐구참가소감발표하기 - 설문응답하기 제 1 장물리영역 : 투석기 209

218 이론과자료 (1) 투석기관련물리개념투석기는일반적으로탄성력을이용한탄성체형과지렛대의원리를이용한시소형투석기로구분할수있다. 따라서학생들이투석기를설계하거나작동원리를이해하려면탄성력, 지렛대의원리등에대한물리개념이필요하다. 또한투석기를이용해물체를발사시키는경우, 물체의운동은모두포물선운동으로기술되기때문에, 포물선운동에대한이해또한관련되어있다. 중학교 1학년 힘과여러가지운동 단원에서포물선운동을다루지는않지만, 자유탐구활동의경우, 학생들이탐구를수행하면서학생들스스로관련개념들을포착하는경우가많다. 예를들면투석기의옆부분에각도기를부착했던모둠의경우, 발사거리가발사각과관련이있으며 45 근처에서최대발사거리가나온다는것을알아내고신기해하는모습을볼수있었다. 따라서교사는이러한경우를예상하고아래와같은관련자료들을준비하여학생들이학습의기회를놓치지않도록하자. - 탄성력탄성력은중학교 1학년교육과정의 여러가지힘 에서다루는중력, 전기력, 자기력, 탄성력, 부력중한종류로, 다른힘들에비해일상생활에서쉽게관찰할수있어학생들에게친근한개념이다. 자기력과같은다른힘들을이용해서도투석기를만들수있지만, 대부분의학생들이탄성력을이용해투석기를제작하는경향이있다. 탄성력에관련된물리개념에는탄성력, 탄성계수, 탄성한계, 훅의법칙등이있다. 탄성력은그크기는탄성체의변화된길이에비례하게되고, 방향은변화에반대방향으로작용하는힘이다. 그러나고무줄도너무늘어나면끊어지고, 용수철도많이당기면원래모습으로돌아가지않는데, 그이유는탄성한계를넘어섰기때문이다. 따라서투석기를제작할때사용할탄성체의탄성한계를미리측정해보고탄성한계안에서기계를조작할수있도록해야한다. - 지렛대의원리물체가회전을할때회전효과를크게하려면어떻게하면될까? 문손잡이를당기는경우를생각해보자. 빨리문이열리게하려면당연히당기는힘을크게하면된다. 그런데문손잡이가회전축가까이있는경우와손잡이가대부분의문처럼회전축에서최대한멀리있는경우를비교해보면, 당연히회전축에멀리있을수록동일한힘으로큰회전효과를줄수있다. 따라서물체를회전시킬때에는가하는힘도중요하지만, 힘을주는작용점이회전축에서얼마나떨어져있는지도영향을준다. 지렛대의원리는이러한회전효과 ( 물리용어로토크 ) 와관련이있다. 지렛대의받침점은회전축으로볼수있으며지렛대의양팔에힘을가하면동시에반대방향으로회전효과를주는것과같다. 따라서지렛대가평형을이루려면양팔에가하는회전효과를같은크기로주어야한다. 앞서말했듯이회전효과는작용하는힘의크기와함께, 회전축에서작용점까지의거리를곱해주어야한다. 210 제 3 부자유탐구예시

따라서지렛대가평형을이루려면, 지렛대왼쪽에가해주는회전효과와오른쪽에가하는 회전효과가같아야하므로식으로쓰면 이라고할수있다. 이러한예로는시소를탈때균형맞추기를생각해보자. 왼쪽사람의몸무게가오른쪽사람보다 2배가더무겁다면, 시소가평형을이루기위해서는시소의받침점에서왼쪽사람까지의거리보다오른쪽사람은 2배더먼곳에앉아야한다. 시소형투석기를만들때에도이러한원리가적용된다.

게임의기본내용은오른쪽그림과같이생긴캐릭터로만들어진대포로포탄을쏘아목표물을맞추는것인데, 정확하게명중시키기위해서는처음발사할때의힘과발사각을정확히조정해야한다. 실제물리서계에서는대포뿐만이아니라지구상에서던져진물체는모두포물선운동을그리게되며, 사정거리 ( 또는떨어지는지점의위치 ) 는처음초기속도와발사각에대한함수이다. 본예시활동에서사용한투석기의경우도예외가없다.

219 따라서지렛대가평형을이루려면, 지렛대왼쪽에가해주는회전효과와오른쪽에가하는 회전효과가같아야하므로식으로쓰면 이라고할수있다. 이러한예로는시소를탈때균형맞추기를생각해보자. 왼쪽사람의몸무게가오른쪽사람보다 2배가더무겁다면, 시소가평형을이루기위해서는시소의받침점에서왼쪽사람까지의거리보다오른쪽사람은 2배더먼곳에앉아야한다. 시소형투석기를만들때에도이러한원리가적용된다. 작은힘 (F R) 으로도투석기의물체를빠른속도로회전시켜멀리날리기위해서는어떻게하면될까? 회전축으로부터회전팔의길이 (l R ) 가길어야할것이다. - 포물선운동포물선운동이란대포에서발사된포탄이그리는운동의궤적을말한다. 한때유행했던포트리스라는온라인게임에서는이러한포물체의운동을실감나게묘사하고있다. 게임의기본내용은오른쪽그림과같이생긴캐릭터로만들어진대포로포탄을쏘아목표물을맞추는것인데, 정확하게명중시키기위해서는처음발사할때의힘과발사각을정확히조정해야한다. 실제물리서계에서는대포뿐만이아니라지구상에서던져진물체는모두포물선운동을그리게되며, 사정거리 ( 또는떨어지는지점의위치 ) 는처음초기속도와발사각에대한함수이다. 본예시활동에서사용한투석기의경우도예외가없다. 포물선운동은두가지기본적인운동이합쳐진운동이다. 포물선운동으로움직이는물체의운동을수직으로만관찰하면이는속도가일정하게변하는등가속도운동이며, 수평방향물체의운동을관찰하면속도가일정하게유지되는등속도운동이다. 왜그럴까? 공중으로비스듬히던져진공이사람의손을떠난후바닥에닿을때까지의운동을이해하려면, 이공에작용하고있는힘을분석하면된다. 중학교 1학년힘과여러가지운동단원의핵심내용은바로운동의변화 ( 더정확히표현하면속도의변화 ) 가힘의작용때문이라는것이다. 따라서공이공중을날라가는동안공에작용하는힘은수직방향으로작용하는중력밖에없으므로수평방향으로는작용하는힘이없다. 그러므로수평방향으로보면공은속도가변하지않게되는등속도운동을하게되는것이다. 반면에수직방향으로는중력이일정하게작용하기때문에일정하게속도가변하게되므로공은등가속도운동을하게된다. 결국, 바닥에대해수평방향으로는등속운동, 수직방향으로는등가속도운동을하게하려면포물선운동의궤도를그리게된다. 포물선운동을 수직과수평방향운동으로분석한그림 포물선운동하는공의수평방향의 궤적을보면등간격임을알수있다. 제 1 장물리영역 : 투석기 211

220 2. 경사면에서공의운동 관단 련원 힘과운동 차시 6 시간 자유탐구방법 GI 모형 탐구유형상관관계조사 주제선정의이유 경사면에서굴러내려가는공의운동을분석하는본활동은역학분야에서매우자주등장하는장면이지만, 실제로중등과학과수업에서경사면에서물체의무게나부피등을변화시켜가면서운동을분석하는실험은별로다루지않는다. 그러나이경사면실험은갈릴레이가물체의무게에상관없이중력가속도가동일하다는결과를얻고, 관성개념을도입하고, 등가속도운동에대한개념을확립하는데핵심적인역할을한실험이다. 따라서본활동은중학교 1학년과학의힘과운동단원의핵심개념에대해학생들이스스로적용할수있도록하는기회를주기위하여예시로개발되었으며, 학생의수준에따라다양한수준으로활용할수있다. 많은학생들은무거운물체가가벼운물체보다더빨리떨어질것이라는아리스토텔레스식의오개념을가지고있다. 그러나실제로자유낙하를통해이러한가설을검증하는실험을하는것은여러가지어려움이있기때문에갈릴레오가경사면실험을고안한것처럼, 학생들도자유낙하대신경사면을통해이러한실험을해볼수있음을미리토론을통해이해한후실험에임하는것이좋다. 또한이실험은바로실험을수행하는것보다학생들이실험결과를예상하도록하고그이유를설명할수있도록함으로서실험의의미를알고, 의외의실험결과에집중할수있도록하여야한다. 이실험은학교의상황에따라다양한방법으로수행할수있다. 낙하시간을재기위해초시계를사용할수도있고, 동영상을녹화하여분석할수도있고, 운동센서를통한 MBL의활용도가능하며, 갈릴레오처럼창의적인시간측정방법을고안하는것을학생의과제로제시할수도있을것이다. 따라서교사는학교의상황에맞추어실험재료를준비하여학생들의탐구를안내할필요가있다. 212 제 3 부자유탐구예시

221 전체개요 단계내용비고 준비 Ÿ Ÿ Ÿ 자유탐구지도예시주제및관련자료수집 자유탐구수행장소및설비준비 자유탐구수행에필요한도구와기자재구입 교사가사 전에준비 할내용 소개주제예비선정모둠구성계획또는설계자료수집과분석작성및발표평가 Ÿ 학생들에게자유탐구의방법, 과정, 모둠구성방법, 발표방법, 평가기준등을안내 Ÿ 주제에대한브레인스토밍 Ÿ 주제에관련된세부탐구주제선정 Ÿ 각학생들의흥미와조건을고려하여모둠구성 Ÿ 선정된탐구문제에대해탐구를수행하기위한탐구방법선정및계획수립 Ÿ 자유탐구계획서 및 자유탐구활동계획서, 역할분담표 작성 Ÿ 조별로선정된탐구문제에따라관련자료수집 ( 조별포트폴리오에정리 ) Ÿ 이론적배경정리 Ÿ 오차를줄이기위한경사면설계, 실험에사용될여러가지종류의공 ( 쇠구슬, 유리구슬, 나무구슬등 ) 선정 Ÿ 실험결과예상해보기 Ÿ 실험수행 Ÿ 자료분석및표, 그래프로정리공의무게에따른낙하시간경향성찾기 Ÿ 결과해석 ( 그래프, 표정리 ) Ÿ 결과와오차의원인, 오차를줄일수있는실험설계토의 Ÿ 다양한발표방법 ( 전시, 포스터발표, 파워포인트발표 ) 활용 Ÿ 각구성원이발표에적극적으로참여할수있도록지도 Ÿ 모둠간, 개인간에피드백을주고받고모둠평가지작성 Ÿ 교사는조별포트폴리오를근거해학생들의활동을평가한다. Ÿ 자기평가, 동료평가, 교사평가방법등을적절히활용한다. -2차시 ( 만약교사가탐구주제를제시한다면 1 차시도가능 ) -2차시 -2차시 제 1 장물리영역 : 경사면 213

222 단계별수업예시 장소 : 과학실 모둠구성 : 5~6 명 ( 학생의흥미, 리더쉽, 탐구능력등을고려해모둠구성 ) 준비물 : 활동지, 평가지, 실험재료및기구 Ÿ 자유탐구지도에필요한자료수집및지도계획 Ÿ 자유탐구의예시주제선정및관련자료수집 Ÿ 자유탐구수행장소및설비준비 ( 과학실, 운동장사용가능여부확인등 ) Ÿ 자유탐구수행에필요한도구와기자재구입 ( 캠코더및실험재료등 ) Ÿ 자유탐구수행에요구되는학생들의수준과여건조사 ( 컴퓨터사용가능여부, 모둠활동가능여부등 ) 자유탐구소개 학생들이수행해야할자유탐구에대해안내한다. - 자유탐구의특징, 과정안내 - 자유탐구인것과아닌것의구분하기활동 Ÿ 자유탐구의예시 - 실제학생자료예시를학생들에게소개하여자유탐구를구체적으로실행할수있도록돕는다. - 가능하면탐구의다양한유형별로예시를들어학생들이다양한탐구를시도해볼수있도록한다. Ÿ 평가안내 - 교사는앞으로탐구활동의평가에사용될평가표를미리안내하여평가기준을명확히전달한다. 자유탐구의주제선정 교사가미리계획한자유탐구의주제제시 - 경사면에서공의낙하 - 달에도착한아폴로 11호의우주인이실험한깃털과공낙하실험동영상시청으로흥미유발 - 갈릴레이의피사의사탑실험과경사면실험소개 - 갈릴레이의경사면실험장치사진과읽을거리제시하고학생들에게실험장치각부분의역할과작동원리를추리하게하여함 - 자유탐구의목표제시 : 갈릴레이처럼여러가 달에서우주인의낙하실험동영상 214 제 3 부자유탐구예시

223 Ÿ 지조건의공을경사면에서굴려서낙하시간비교해보기 예시주제에관련된학급전체토론 - 낙하하는물체의낙하시간과관련된물리량은무엇이있는가? 모둠구성 Ÿ 학생들에게다양한변인들중에서하나의변인을택하도록하고변인별로모둠을구성한다. - 교사는가능한이질적인집단이되도록고려하여모둠구성에도움을준다. 계획수립 ( 모둠활동 ) Ÿ 탐구유형에대해이해하고제작과정계획및역할분담계획 Ÿ 탐구계획표및역할분담표작성하기 ( 양식 1, 2, 3) Ÿ 개방적탐구에대한실험설계하기 ( 양식 5) 관련자료및이론수집 Ÿ 양식 4 의읽기자료참조 실험설계 우리조의경사면을설계하기 공의무엇을변화시켜야하는가? ( 변인찾기활동지양식 6 활용 ) 실험도구및재료준비 교사와협의하여준비 만들기 Ÿ 조별로경사면을제작하고실험 Ÿ 제작과정은교사의도움으로캠코더로녹화함 상관관계실험 ( 이활동은학교운영상황에맞추어시간배당에문제가있으면삭제 ) Ÿ 교사는변인통제실험방법안내 ( 양식 6의변인알기활동지활용 ) 예 ) 돌의무게와낙하지점까지의거리 Ÿ 조별로독립변인과통제변인, 종속변인을설정하고자료수집 자료분석및표, 그래프로정리 Ÿ 데이터를표로정리하고평균값과오차기록하는방법에따라정리 Ÿ 그래프작성법안내 - 사용해야할그래프의종류 ( 선, 막대, 점등 ) 와 x축, y축의변인이나축범위 제 1 장물리영역 : 경사면 215

224 조별로실험제작과정및정량실험결과가들어간포스터작성 Ÿ 실험설계, 정량실험분석결과등을포스터에조별로정리하여교실벽에붙여전시함 실험을시연하는동영상 (UCC) 제작 Ÿ 교사가캠코더를준비하여학생들이조별로제작과정과성능시연등이담긴동영상제작 Ÿ 영국다큐멘터리에서제작한갈릴레이경사면실험비디오를예시로보여줌. Ÿ 탐구의전과정에대해서조금씩촬영하여준비하는것이좋음 다양한발표방법 ( 전시, 포스터발표, 파워포인트발표 ) 활용 Ÿ 전시간에제작한포스터, 동영상등을활용하여효과적으로결과발표할수있도록함 Ÿ 학생들은발표를경청하면서모둠별동료평가를통하여다른조를평가하고피드백을줄수있도록지도함 ( 양식 7) 포트폴리오평가 Ÿ 교사는조별로여태까지활동지를모은파일철 ( 포트폴리오 ) 을근거해학생들의활동을평가 ( 평가예시 : 양식 8) Ÿ 학생들의동료평가결과를학교사정에적절하게반영함 사후설문 Ÿ 설문등을활용하여학생들이자유탐구를수행하면서느낀점이나후속탐구주제에대한생각등을정리할수있는기회제공 ( 양식 10) Ÿ 교사는설문자료분석을토대로내년의자유탐구지도에대한보완, 수정계획 216 제 3 부자유탐구예시

225 < 양식 1> 자유탐구계획서 ( 학생용 ) 자유탐구계획서 제출일 : 년월일 / 모둠명 :( ) 제 1 장물리영역 : 경사면 217

226 < 양식 2> 자유탐구활동계획서 제출일 : 년월일 / 모둠명 :( ) 218 제 3 부자유탐구예시

227 < 양식 3> 자유탐구활동역할분담표 제출일 : 년월일 / 모둠명 :( ) 제 1 장물리영역 : 경사면 219

< 양식 4> 읽기자료 갈릴레이와경사면실험 위사진의나무하프모양은무엇에쓰는물건일까? 바로유명한갈릴레이의경사면실험에사용된시범실험장치이다. 경사면위에장치되었던종부분의사진을확대한것이오른쪽사진이다. 이종은초시계같은시간측정도구가없었던그당시에공의낙하시간간격을재기위해고안된것이다. 지금우리는시각이나시간간격이궁금하면언제나정확하게알수있는시대에살고있다.

228 < 양식 4> 읽기자료 갈릴레이와경사면실험 위사진의나무하프모양은무엇에쓰는물건일까? 바로유명한갈릴레이의경사면실험에사용된시범실험장치이다. 경사면위에장치되었던종부분의사진을확대한것이오른쪽사진이다. 이종은초시계같은시간측정도구가없었던그당시에공의낙하시간간격을재기위해고안된것이다. 지금우리는시각이나시간간격이궁금하면언제나정확하게알수있는시대에살고있다. 그러나이렇게정밀하게시간을측정하게된것은그리오래된것이아니다. 갈릴레이가살고있던시대에도정밀한시간측정도구를개발하는것은실험가자신의몫이었다. 갈릴레이의경사면은과학책에도종종보았을것이다. 갈릴레이가피사의사탑에서무거운공과가벼운공을동시에떨어뜨렸다는이야기도들어보았을것이다. 그렇다면왜갈릴레이는위와같은경사면을고안했을까? 지구인이역사상유일하게지구이외의장소달에도착한후행한과학실험이무엇인지아는가? 오른쪽동영상장면은바로갈릴레이의낙하실험을하고있는장면이다. 왜갈릴레이의낙하실험이그렇게중요한순간에행해졌을까? 우리는이제그냥스쳐지나가듯이당연하게보았던갈릴레이의실험을그때당시의상황에비추어조금더깊이있게이해하고, 갈릴레이의입장에서과학적실험을설계해보자. 220 제 3 부자유탐구예시

229 < 양식 5> 개방적탐구보고서서식 실험제목 : 년 월 일 학년 반 번 조이름 : 내가알아내려고하는것은? 내생각에는... 될것같다. 그렇게생각한이유는? 나는다음과같은순서로실험을할것이다. 이실험을안전하게하기위해주의할점은? 이실험이공정한검사가되기위해일정하게유지해야할것은? 실험에필요한도구는? 이실험을더잘하려면? ( 동료활동 ) 제 1 장물리영역 : 경사면 221

230 실험결과 이실험결과가의미하는것은? 내가처음에생각했던것과실험결과를비교하면? 이실험을더잘하려면? 222 제 3 부자유탐구예시

231 < 양식 6> 변인찾기활동지 ( 학생용 ) 우리의탐구문제는. 변화시켜야할변인은 측정해야할변인은 ============================================================== 일정하게유지해야할변인은 제 1 장물리영역 : 경사면 223

232 < 양식 7> 모둠동료평가 * 모둠간평가 * 과학성 : 224 제 3 부자유탐구예시

233 < 양식 8> 교사평가예시 * 통합평가예시 * 탐구단계별평가예시 1. 채점기준예시 1) 탐구계획 1 채점자료 : 탐구계획표, 역할분담표, 탐구활동계획표, 탐구설계도 ( 양식 1, 2, 3, 5 활용 ) 2 관련자료조사발표내용 3 마감기한을넘긴조는 0 점이부여됨 2) 조별협동활동 1 조원들이모두협동하여작업을하는지여부 2 역할분담표대로맡은역할을성실히수행하는지여부 3 모둠내평가표 ( 양식 7) 점수를반영함 3) 실험 1 경사면제작 : 정교성, 창의성, 과학성 2 상관관계실험 : 변인통제여부, 자료의적절한해석과결론도출여부등 4) 포스터및동영상 1 포스터 : 전달력 ( 알아보기쉬운가 ), 과학성 ( 올바른과학적내용 ), 성실성 ( 성실하게작성 ) 2 동영상 (UCC): 전달력 ( 내용전달력 ), 과학성 (( 올바른과학적내용 ), 창의성 ( 참신한표현 ) 학생들과채점기준협의및사전안내필요, 학생들의모둠평가, 모둠내평가자료반영비율공지필요 제 1 장물리영역 : 경사면 225

234 < 양식 10> 교사평가사후설문 자유탐구를끝내며... 제출일 : 년월일 작성자 :( ) 226 제 3 부자유탐구예시

235 2. 화학영역 2007 년개정과학과교육과정과의연계,,,,,.,. [ ].,.,. [ ],,.. [ ], 중학교 1학년교육과정을살펴보면화학영역에서는상태변화, 증발, 확산등의물질의다양한물리적인변화를관찰하고, 이를분자모형을통해입자관점으로이해하는것이주된학습내용임을알수있다. 기화, 액화, 응고, 융해, 승화와같은물질의상태변화를다룰때에는상태변화시의온도변화및에너지의출입을관찰하게하고이를분자운동과관련지어이해하게하고있다. 또한기체부피와압력, 온도와부피사이의관계등을정성적으로관찰하고증발, 확산등에서도입된분자운동개념으로이해할것을제시하고있다. 물질의물리변화와관련된현상은초등학교때부터다뤄왔고일상생활에서친숙하고다 제 2 장화학영역 227

236 양하게접할수있다. 따라서학생들이어렵지않게접근할수있고, 다양한주제와다양한유형의탐구가가능하다. 그러므로학생들이평상시에궁금하게여기거나좀더깊이이해하고싶었던것을연구문제로선정하여자유롭게탐구할수있을것이다. 다만학생들에게도전적이고창의적인수준의탐구주제를선정하도록지도할필요가있다. 자유탐구주제예시 중학교 1 학년화학영역에서가능한연구주제들을제시하면다음과같다. 탐구주제탐구문제예시탐구유형 ( 교육과정요소주제 ) 상태변화의이용 ( 교육과정요소주제 ) 증발 ( 교육과정요소주제 ) 확산 ( 교육과정요소주제 ) 기체의부피변화 ( 소재중심의주제 ) 스포츠와화학 -음료수를오래시원하게먹으려면? -드라이아이스의승화를이용한것에는무엇이있을까? -따뜻한물이찬물보다빨리어는이유는? -인류는상태변화에너지를어떻게이용하였을까? -상태변화가없다면세상은어떻게될까? -물의증발속도에영향을주는것은무엇일까? -잉크의확산속도에영향을주는것은무엇일까? -나만의온도계만들기 -오래나는열기구만들기 -운동복의재질에따른물의흡수력과증발비교 -상관관계조사 -실태조사 -비유와모형구성 -실태조사 -비유와모형구성 - 인과 / 상관관계조사 - 인과 / 상관관계조사 -만들기 -상관관계조사 228 제 3 부자유탐구예시

237 1. 상태변화는어떻게이용되고있을까? 관단 련원 상태변화와에너지 차시 6 시간 자유탐구방법 GI, Coop-coop 탐구유형상관관계조사, 실태조사, 만들기 2007 년개정교육과정해당내용 ⑶ 상태변화와에너지 물질의상태가변할때의온도변화를측정하고, 상태변화를열에너지와관련지어설명할 수있다. 주제선정의이유 인류는여러가지모양으로상태변화와에너지에관련된과학지식을삶에활용하여왔다. 상태변화시에너지의출입과관련된여러현상들을탐구하는것은학생들에게과학지식이어떻게우리생활과인류의삶에활용되어왔고, 또활용할수있는지를살펴볼수있는기회를제공할수있을것이다. 상태변화와에너지 의주제중특별히 드라이아이스의상태변화 를예시로선택한이유는다음과같다. 첫째, 드라이아이스의승화는아이스크림을보관하거나무대장치를꾸밀때많이이용하며, 학생들이친숙하게접하는현상이다. 따라서처음자유탐구를수행하는학생들과교사들에게친숙하면서도쉽게접근할수있는주제라고생각되기때문이다. 둘째, 다양한탐구가가능한주제라고생각되기때문이다. 드라이아이스가승화되는현상과관련하여여러가설을설정하고, 검증하는과정에서관찰, 측정, 분류, 예상, 추리등의기초탐구능력과가설설정, 변인통제, 자료해석, 결론도출등의종합탐구능력이사용될수있다. 또한드라이아이스의제조나응용과관련된조사연구도가능하다. 셋째, 앞에서언급한것처럼현상은간단하지만관련된변인들이매우다양하기때문에학생들로하여금다양한탐구과제를도출하게할수있을것으로예상된다. 조별로다양한변인을고려하여탐구하고그결과를전체학급에서종합하여결론을도출할수도있을것이다. 제 2 장화학영역 : 상태변화 229

238 전체개요 단계내용비고 Ÿ 자유탐구지도에필요한자료수집및지도계획교사준비 Ÿ 자유탐구주제선정및관련자료수집준비 Ÿ 자유탐구수행에필요한도구와기자재의수입 소개 Ÿ 학생들에게자유탐구의방법, 과정, 모둠구성방법, 발표방법, 평가기준등을안내 (15 분 ) 예비 주제 선정 Ÿ 상태변화와에너지 주제에대한브레인스토밍후주제에관련 된세부탐구문제선정 (25 분 ) 모둠구성계획또는설계자료수집과분석작성작성과 발표발표평가 Ÿ 각학생들의흥미와조건을고려하여모둠구성 (5분) Ÿ 선정된탐구문제에대해탐구를수행하기위한탐구설계 (25 분 ) Ÿ 탐구수행을위한모둠별일정계획및역할분담 (20분) Ÿ 탐구계획점검및탐구설계의타당성평가후탐구설계수정 Ÿ 자료수집과분석에대한안내및지도 Ÿ 실험도구및재료준비 ( 모둠끼리자율적으로수행 ) Ÿ 실험데이터수집과분석 ( 모둠끼리자율적으로수행 ) Ÿ 보고서작성에대한안내및지도 Ÿ 보고서작성 ( 모둠끼리자율적으로수행 ) Ÿ 파워포인트를활용한구두발표실시 (70분) Ÿ 파워포인트자료를인쇄하여포스터게시함으로써학생들간의활발한피드백유도 Ÿ 보고서와포트폴리오평가 ( 교사평가 ), 구두발표평가 ( 교사평가, 동료평가 ), 모둠원역할기여도평가 ( 동료평가 ) 를합산하여종합평가 Ÿ 자유탐구소감발표 (20분) 2 차시 2 차시 2 차시 230 제 3 부자유탐구예시

239 단계별수업예시 장소 : 과학실또는교실 모둠구성 : 5~6 명 준비물 : 활동지, 평가지, 실험재료및기구 Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ 자유탐구지도에필요한자료수집및지도계획자유탐구의예시주제선정및관련자료수집자유탐구수행장소및설비준비자유탐구수행에필요한도구와기자재구입 자유탐구소개 (15분) 학생들이수행해야할자유탐구에대해안내한다. - 자유탐구의특징과목적방법, 과정에대해소개한다.( 자료 1, 2) 자유탐구의예시 - 실제학생자료예시를학생들에게소개하여자유탐구를구체적으로실행할수있도록돕는다. - 가능하면탐구의다양한유형별로예시를들어학생들이다양한탐구를시도해볼수있도록한다. - 학생들에게모둠구성방법, 발표방법, 평가기준등을안내한다. 자유탐구의주제선정 (25분) 교사가비교적범위가넓은주제 상태변화와에너지 를자유탐구의주제로제시하는경우 - 상태변화와에너지 라는범위가큰주제를교사가제시하고, 그주제안에서다양한소주제의탐구과제를학생들이제안하게한다. 이경우, 임의의 5-6명이조를이루어 5~10분간브레인스토밍을통해관심있는소주제를모아학급전체에제안하는방식을취한다. - 학생들이제안한소주제들에대하여교사와학생이토론을통해자유탐구주제로서의적절성즉, 탐구의수준및실행가능성과학생의선호도를고려하여모둠수에맞게연구과제를선정한다. - 상태변화와에너지 라는주제가넓기때문에다양한탐구유형과내용을학생들이선택할수있다는장점이있는반면, 교사는다양한탐구유형에맞는안내를해주어야하는부담이있다. 제안된소주제중하나를학급전체의탐구주제로선정하는경우 - 학생들이제안한소주제중모둠수대로연구과제를선정하지않고, 하나의소주제 제 2 장화학영역 : 상태변화 231

240 를선정하여학급전체의탐구주제로선정할수도있다. 이때, 선정된주제는다양한소과제가가능해야하므로너무좁은범위의주제는배제하도록한다. - 학급전체가탐구유형이같은과제를수행하는경우, 교사가전체적으로지도가가능하다는장점이있지만, 각모둠이유사한결과를얻게될수도있다. 과제선정시, 각모둠이다양하고독창적인결과물을산출할수있는활동이되도록고려해야한다. - 학생들의토론을통해과제를선정하고이의해결을위해토론을통해관련된변인을찾는다. 드라이아이스의상태변화 이라는문제를해결하기위해서는얼음의질량, 얼음의모양, 음료수의온도, 종류, 용기의모양과종류등의영향을고려해야할것이다. - 다양한변인을고려한세부연구과제들을학생들이제안하도록한다 ( 아래의예시 1 참고 ). < 예시 1. 상태변화와에너지 주제중가능한연구과제 > 소주제세부연구과제탐구유형 드라이아이스의승화를이용한것에는무엇이있을까? 드라이아이스의상태변화드라이아이스를이용한제품만들기드라이아이스의온도에따른승화속도의차이드라이아이스의크기에따른승화속도의차이음료수를오래시원하게음료수의종류에따른얼음이녹는속도의차이먹으려면? 용기의종류에따른얼음이녹는속도의차이음료수의종류에따른얼음의냉각효과얼음의크기와모양에따른음료수의냉각속도인류는상태변화에너지를우리나라전통과학어떻게이용하였을까? 일상생활의예다른나라의예기상현상속의상태변화생명현상속의상태변화따뜻한물이찬물보다빨리어는이유는? 상태변화가없다면세상은어떻게될까? 실태조사만들기상관관계상관관계상관관계실태조사비유와모형비유와모형 모둠계획 (5분) Ÿ 제시된소주제중혹은세부연구과제별로모둠구성 - 각연구주제에의참여희망자조사를한다. 232 제 3 부자유탐구예시

241 - 모둠원의지적수준, 내외향성등을고려하여이질적인모둠이되도록팀원을조정한다. - 공통적으로관심을가지고있는주제에서구체적인소주제를그모둠의자유탐구주 제로결정하도록한다.( 활동지 2) 탐구설계 (25분) 가설및변인설정하기 - 상관관계조사의경우, 문장완성하기를활용하여독립변인, 종속변인, 통제변인을설정하고, 가설을세운다 ( 양식 1). - 필요한경우학생들의이해를돕기위해독립변인, 통제변인, 종속변인에대해설명한다. Ÿ 구체적인실험조건설계하기 - 모둠원들끼리토의를통해가설의검증에필요한실험도구및재료를구체적으로정하고, 실험방법과순서를자유탐구계획서 ( 양식 2) 에자세하게기록한다. - 통제변인도구체적으로정하도록한다. 실제실험을수행할때변경이될수있지만가능한구체적으로설계한다음수정하는편이낫다. - 드라이아이스승화실험이나얼음의녹는조건실험의경우를예를들어어떤조건을독립변인, 통제변인으로실험할것이지모둠원이함께계획하고설계하도록지도한다. - 실태조사의경우, 구체적인역할분담및탐구계획, 설계가이루어지도록지도한다. 탐구계획발표와역할분담 (20분) Ÿ 탐구계획발표 - 탐구계획이타당하고과학적인지평가 ( 교사, 동료 ) 받기위하여학급전체를대상으로발표한다. 시간이충분치않다면두모둠이짝을이루어계획을서로검토하여의견을줄수도있다. - 학생들은교사와동료학생의의견을반영하여탐구설계를수정한다. Ÿ 탐구수행을위한일정계획및역할분담 - 탐구수행기간을약 2주정도로생각하고탐구실행계획을하고역할분담을하여활동계획및점검표 ( 양식 3) 에기록하여교사에게제출한다. 자료수집과분석에대한안내및연습 (45분) 관찰의횟수, 측정에서의단위, 자릿수등과같은관찰과측정에서유의할점을안내한다. 그래프작성법, 표작성법등을안내하고연습하게한다. - 과제에적합한그래프의종류, 축의범위와표시방법 - 데이터를표로정리하고, 평균값을내는방법 수집된결과를분석하여타당한결론을찾는방법을안내하고연습하게한다. ( 양식 4 참고 ) 제 2 장화학영역 : 상태변화 233

242 실험도구및재료준비 ( 모둠원끼리수업시간외에시간을정해자율적으로수행 ) 각연구과제에맞는실험을위한도구와재료를준비한다. - 음료수의종류에따른얼음이녹는속도의차이를알아보는탐구과제의경우, 물, 커피, 녹차, 오렌지쥬스, 포도쥬스, 사이다, 콜라, 이온음료등의 8종의음료수 1캔, 칵테일얼음 1봉지, 투명한플라스틱컵 8개, 초시계, 빨대 8개, 저울, 눈금실린더또는주방용계량컵등을준비한다. 드라이아이스실험을하는조의경우, 드라이아이스를아이스크림가게에서구하거나교구상에미리주문한다. 목장갑을준비한다. - 실험시안전이나주의사항을알려준다. - 모둠끼리수업시간에자율적으로수행하되과학실에서준비가가능한것은조교의도움을받아준비하고학생들이모둠별로준비해야할경우협력하여준비가잘이루어질수있도록사전에협의한다. - 실태조사를하는경우, 사전에조사된것이있는지확인하고부족한것이있을경우도서실과과학실에비치된자료및컴퓨터를이용하여계속조사활동을할수있도록배려한다. 실험데이터수집과분석 변인통제하면서관찰과측정을통해데이터를수집하여기록한다. - 한실험마다 3회정도실시하여얼음이녹는데걸리는평균시간을측정한다. 결과를표나그래프로정리하여분석하고, 가설을검증하여결론을도출한다 ( 양식참고 ). 실태조사의경우, 조사자료를잘보관, 정리하도록한다. 보고서작성에대한안내 (45분) 및지도 보고서의일반적작성요령안내 - 초안작성하기, 점검후수정하기, 교정하기, 완료하기등의일반적인순서를안내한다. 탐구목적에맞는보고서의형식안내 - 상관관계조사의실험보고서인경우, 제목, 서론, 실험설계, 절차. 결과, 결론순으로작성하도록안내한다. - 보고서점검표를나누어준다. 234 제 3 부자유탐구예시

보고서작성 ( 모둠원끼리수업시간외에시간을정해자율적으로수행 ) 보고서를작성하는과정중에점검표를참고하도록한다. 발표를위한파워포인트자료를만든다. 발표 (70분) 포스터발표 - 구두발표를위해작성한파워포인트를인쇄하여교실에게시하여미리학생들이다른모둠의연구를살펴볼수있도록한다. 구두발표이후에도며칠동안게시하여학생들끼리자연스럽게토의가이루어지도록유도한다.

243 보고서작성 ( 모둠원끼리수업시간외에시간을정해자율적으로수행 ) 보고서를작성하는과정중에점검표를참고하도록한다. 발표를위한파워포인트자료를만든다. 발표 (70분) 포스터발표 - 구두발표를위해작성한파워포인트를인쇄하여교실에게시하여미리학생들이다른모둠의연구를살펴볼수있도록한다. 구두발표이후에도며칠동안게시하여학생들끼리자연스럽게토의가이루어지도록유도한다. 구두발표 - 한모둠당 7분발표, 3분질의응답시간을주어발표하게한다. - 학생들은발표를경청하면서다른모둠의연구결과를평가하고의견을교환하게함으로써의사소통능력을기르도록한다. 보고서및포트폴리오평가 교사가따로시간을내어보고서와그동안과제를수행하면서모은포트폴리오자료를 검토하여평가를수행하도록한다. 구두발표평가 구두발표시간에교사와다른모둠이구두발표내용을평가한다. 모둠원역할기여도평가 자신을제외한모둠구성원의역할기여도를부족 (1), 보통 (2), 우수 (3) 로평가한다. 사후설문및자유탐구소감발표 자유탐구를통해알게된점, 얻게된점, 아쉬운점, 제안등각자가자유탐구에대한 종합적인의견을이야기하고돌아보는시간을갖는다. 제 2 장화학영역 : 상태변화 235

244 < 양식 1> 학생용자유탐구안내 자유탐구! 이렇게해요! 1. 자유탐구는무엇인가요? 과학과관련된관심있는주제를선정하고, 과학적인방법과절차에따라스스로 탐구하여관심있는질문에대한답을찾아가는과정 2. 자유탐구순서및일정 단계내용일시장소비고 주제선정 및 모둠구성 Ÿ Ÿ Ÿ 상태변화와에너지 주제에대한브레인스토밍주제에관련된세부탐구문제선정모둠별자유탐구과제선정 1 차시 Ÿ 선정된탐구문제에대해탐구를수행 계획또는 설계 Ÿ 하기위한탐구설계탐구수행을위한모둠별일정계획및역할분담 1 차시 Ÿ 탐구계획및설계점검후수정보완 자료수집과 분석 Ÿ Ÿ 실험도구및재료준비 자료수집과분석 1 차시 보고서작성 Ÿ 모둠끼리모여보고서를작성및발표 자료준비 1 차시 발표 Ÿ 파워포인트를활용하여조별로구두발 표 Ÿ 파워포인트자료를 인쇄하여 포스터로 게시 2 차시 236 제 3 부자유탐구예시

245 3. 평가는이렇게해요 1) 보고서평가 - 선생님이평가 과학성 준거 창의성 성실성 환원성 타당성 신뢰성 과학글쓰기능력 평가대상 탐구주제, 문제설정방법과도구의선택결론의가치가설에서변인을분리하고통제다음단계나과정의선택, 절차의종합적체계적접근, 결론도출각탐구과정수행에서자료의신뢰도, 측정도구의선택과실험의반복가능성자료정리가잘되어있는가? 계획에비추어모둠의모임이잘이루어졌는가? 보고서진술이논리성과자연스러움 수준 부족 (1) 보통 (2) 우수 (3) 2) 구두발표평가 - 선생님과다른조친구들이평가 평가문항 발표자가탐구주제와관련된과학적지식을잘이해하고있는가? 연구결과를다른학생들이이해하기쉽게설명하는가? 질문과답변이원활하게이루어지는가? 발표자료의내용은풍부한가? 발표자료의정리가깔끔한가? 발표자료의구성과전개는논리적인가? 수준 부족 (1) 보통 (2) 우수 (3) 3) 모둠원역할기여도평가 - 우리조의조원끼리평가 탐구과정실험계획실험수행보고서작성발표 모둠원이름 각평가에대하여보고서평가 40%, 구두발표 ( 교사 20%, 학생 20%), 모둠원내평가 20% 의비율로전체평가에반영 - 가장자유탐구를잘한두조에게는매점이용권을주고, 개인적으로자유탐구를잘수행한두명에게는도서상품권을드려요 4. 궁금한점이있으면선생님께언제든질문하세요. 제 2 장화학영역 : 상태변화 237

246 < 자료 1> 교사용자유탐구안내 ppt 238 제 3 부자유탐구예시

247 < 양식 2> 학생용주제선정활동지 1 자유탐구주제정하기 ( 개인별 ) 1 학년 ( ) 반이름 ( ) 우리는주변에많은물질을보고있다. 이물질들은다양한상태변화를하면서에너지를흡수하기도하고, 방출하기도한다. 우리인간들은이러한상태변화를이용하며산다. 평소에여러상태변화현상을살펴보면서인상에남는장면이나상태변화와관련되어떠오르는것이있다면생각나는대로, 모두써보자. ( 단어, 문장, 그림어떤형태이어도좋다.) 위에서생각한것들을포함하여본인이평소에궁금해하고더알고싶었던것은 무엇인가? 짝과상의하여질문을만들어보자. ( 적어도두가지이상 ) 제 2 장화학영역 : 상태변화 239

248 < 양식 3> 학생용주제선정활동지 2 자유탐구주제정하기 ( 조별 ) 조원 (,,,,, ) 우리조의조원들이물질의상태변화와관련하여궁금하게여기는것들은무엇인지 서로이야기하고기록해보자. 각자궁금한것들을이야기하고, 이야기하면서더 알고싶은주제가생겼다면추가하여도좋다. 조원들의생각을모아우리조에서궁금하다고여긴주제중에서우리가탐구할수 있는주제를두가지뽑아서학급에제안하여보자. 다른조에서제안한주제들을들어보고, 모든것을종합하여최종적으로우리조가 탐구할주제를선정하여써보자. 선정한이유도함께써보자. 240 제 3 부자유탐구예시

249 < 자료 2> 교사용주제선정참고 ppt 제 2 장화학영역 : 상태변화 241

250 < 양식 4> 학생용탐구설계활동지 1 탐구설계구체화하기 앞에서제시한잠정적인답이옳다는것을알수있도록어떻게실험하면좋을까? 그림 을그리거나글로자세히나타내시오. 242 제 3 부자유탐구예시

251 < 양식 5> 학생용탐구설계활동지 2 자유탐구계획서 제출일 : 년월일 모둠명학년 / 반 / 번호이름역할 탐구과제 탐구내용및방법 탐구결과물 발표방법 제 2 장화학영역 : 상태변화 243

252 < 양식 6> 학생용탐구설계활동지 3 탐구활동계획및점검표 모둠명 탐구과제 일별활동계획및담당 ( 구체적으로 ) 활동장소준비물실행점검 244 제 3 부자유탐구예시

253 < 양식 7> 학생용탐구수행활동지 ( ) 모둠탐구일지 -( ) 날 탐구수행일 : 2009 년 ( ) 월 ( ) 일 1. 오늘의과제 : 2. 필요한준비물 : 3. 개인별역할 : 4. 탐구수행내용 : 5. 오늘을돌아보며 ( 잘된점, 부족한점등 ): 6. 다음시간과제 : 7. 다음시간준비물 : 제 2 장화학영역 : 상태변화 245

254 < 양식 8> 학생용평가지 < 모둠내평가 > 동료평가 는팀원들중에도열심히적극적으로많은일을한동료도있고, 약간소홀한학생도있으므로팀원의기여도를고려하여평가에반영하기위한것입니다. 사적인감정에얽매이지말고솔직하게대답해주세요. ( 한항목당반드시한명만적어야합니다.) 자료를가장많이제공한팀원좋은의견을가장많이낸팀원우리팀을위해가장많이희생한팀원과제를항상빠지지않고준비해온팀원팀에활기를불어넣어준팀원보고서작성에가장크게공헌한팀원발표준비에가장큰역할을한팀원가장약속을잘지킨팀원 < 모둠간평가 > 246 제 3 부자유탐구예시

255 < 양식 9> 교사용포토폴리오평가표 모둠명 : 수준 준거 평가대상 부 족 보통 우 수 탐구주제, 문제설정 창의성 방법과도구의선택 결론의가치 환원성 가설에서변인을분리하고통제 과학성 타당성 다음단계나과정의선택, 절차의종합적체계적접근, 결론도출 신뢰성 각탐구과정수행에서자료의신뢰도, 측정도구의선택과실험의반복가능성 자료정리가잘되어있는가? 성실성 계획에비추어모둠의모임이잘이루어졌는가? 과학글쓰기능력 보고서진술이논리성과자연스러움 총점 제 2 장화학영역 : 상태변화 247

256 < 양식 10> 학생용사후소감 자유탐구를끝내며... 제출일 : 년월일 작성자 :( ) 248 제 3 부자유탐구예시

257 적용과반성 자유탐구를마치고난학생들의반응을좋았던점과힘들었던점으로나누어조사한결과를보면학생들은자유탐구를통해실패후성공했을때의기쁨, 새로운것을하는기쁨, 알게되는기쁨, 협동하는기쁨, 활동하는기쁨을알게된것같다. 이것을한마디로말하자면 과학하는즐거움 을맛보게되었음을알수있다. 드라이아이스에대해많이알게되었다. 내가준비해온열기구재료로인해열기구가뜰때!! 왠지모를뿌듯함친구들과협동하고의견과맡은일을나누어서해결하니조금더친해져지는것같다. 직접실험을한다는것과다른조와다른실험을한다는것이좋았다. 자료를순서대로정리하고, 찾는능력을기를수있었던점 또한힘들었던점을살펴보면, 협동의어려움, 주제선정의어려움, 실험수행의어려움, 보 고서작성의어려움등이다. 하는친구와안하는친구가있어서협동하기가어려웠다. 팀원끼리말이안맞아힘들었다. 드라이아이스질량을통제하는것이어려웠다자료를찾는게어려웠다. 찾고싶은것이인터넷에안나올때얼음이녹을때까지기다리는것이지루했다. 보고서를계속고쳐야하는점이힘들었다. 이는일반적으로과학자들이과학하면서느끼는 과학의어려움 이며, 힘든점도학생들에게 의미있는경험이었다고생각된다. 각단계별로본예시를적용한후에얻게된시사점을정리하면다음과같다. (1) 주제선정과모둠구성 본예시의경우, 자유탐구의이상적인형태로최대한자유로운주제를연구할수있도록하고, 또 Coop-Coop 모형을적용해본다는측면에서 상태변화가일어날때에너지의출입 과관련된생활현상이나궁금한것들을중심으로주제를정하도록하였지만매우주제가넓고열려있어학생들이주제를선정하는데어려움이많았다. 가능한주제들을소개해주면서학생들의사고를자극하려고했지만학생들은대부분소개해준주제내에서관심있 제 2 장화학영역 : 상태변화 249

258 는연구주제를활동지에써서제출했고, 교사는비슷한주제끼리모아모둠을구성하였다. 중학교 1학년과정에서는이런넓은주제를적용하기에는무리가있다고판단된다. 다양한주제와다양한탐구형태가진행되다보니, 일부학생은 ( 다른조와다른실험을하는것이좋았다 고하긴했지만 ) 교사가학생들을중간점검등지도함에있어서많은시간과에너지가투입되고효과적이지못한지도가이루어진다. 되도록탐구형태도한가지로, 탐구주제도범위를좁혀서동일한주제로서여러변인이나오는방식이중학교 1학년수준에서는적합할것같다. 드라이아이스의상태변화 한가지로주제를좁혀서제시하는형태가좋을것같다. 또한적용과정에서 상태변화가일어날때에너지의출입 이라는주제와동떨어진 진화론과창조론 에대해알고싶다고한조가있었는데이학생들을반전체의주제로끌어들여다른주제를하게했다. 이조의학생들은사후소감문에서가장어려웠던점을 주제선정 이라고하였고, 다음번탐구하고싶은주제로 진화론과창조론 을제시하였다. 이를볼때학생이하고싶은주제가분명할경우, 허용하는것도바람직하다고생각된다. 전체적인진행이나모둠구성으로인해본인이하고자하는연구를하지못할경우, 학생들은탐구의욕이떨어지게된다. (2) 탐구설계과정 실태조사의경우, 계획에대하여막막했다고했지만학생들은계획이나설계단계에서어려운점을별로인식하지못하고있었다. 계획단계에서잘했느냐못했느냐는실제로탐구수행단계에서드러나기때문이다. 계획과설계단계에서많은의견토론을통한점검이필요함을학생들에게인식시켜서이단계에서학생들이구체적이고꼼꼼하게실험설계를점검하고, 또교사가계획을잘검토해볼필요가있다. 실태조사의경우, 학생들은조사계획을어디서어떻게찾을지가아니라, 주제별로분담만하는경우가있었다. 다양한조사방법에대한안내가필요하다. (3) 탐구수행과정 학생들이이단계에서말하는어려움의크게실제협동에관계되는부분과실제탐구에관계되는부분으로나눌수있다. 모임활동이다보니협동학습의문제가동일하게드러났다. 학생들이협동의경험이부족하다고판단되면학생들에게개인책무성, 사회적기술, 상호의존성등의협동에대한안내를해줄필요가있다. 탐구과정에서겪는실제적인탐구기능과관련된어려움들은교사가중간점검을통해확인하고도와줄필요가있다. 250 제 3 부자유탐구예시

259 (4) 적용교사의수업성찰노트 (1, 2 차시 ) 주제선정및모둠구성 학생들에게자유탐구에대하여사전에설명을하고담임반학생들에게협조를구하여놓은상태이므로진행과정에대하여설명을하였다. 그리고 1학년때배운내용중에서화학과관련된주제를예시로알려주고 개인별자유탐구주제정하기 활동지 (1) 를나누어주고개인적으로관심있는주제나탐구하고싶은주제를적어서제출하도록하였다. 수업후에교사는학생들이제출한관심주제를가지고 7개모둠으로나누고같은모둠으로구성된학생들이다음시간에공통의탐구주제를정하는시간을갖게될것이라고차시예고를하였다. 학생들이제출한주제는드라이아이스승화와관련된주제 2팀, 얼음의녹는점측정에관련된주제 2팀, 드라이아이스의실태조사 1팀, 열기구제작 1팀, 진화론과창조론의비교조사 1팀이나왔다. 상태변화와관련된것으로주제를정하도록충분히설명하였으나창조론과진화론의비교를강력히원하는학생들이 5명정도 ( 한모둠으로구성이가능한인원수 ) 있었다. 난감하였으나학생들이너무강력히원하고있으므로고민하다가학생들을설득하여상태변화가일어나는실생활의예를조사하는것으로주제를바꾸기로하였다. 다른모둠의경우, 주제선정에큰어려움이없었으나창조론과진화론비교조사모둠은주제자체가상태변화와관련이없는것임에도불구하고이번자유탐구기회에창조와진화의차이점에대해알고싶은욕구가너무강력하여주제선정에서많은어려움이있었다. 관심주제를중심으로편성된 7개모둠을발표하고모둠별로자리를함께앉을수있도록한후에모둠이름을정하고탐구할주제를선정하는시간을가졌다. 모둠원들이선정한주제는다음과같다. 1모둠 ( 천사들 ): 드라이아이스의사용실태조사 2모둠 ( 드라이조 ): 드라이아이스의 ( 따뜻한물, 미지근한물, 차가운물에서의 ) 승화속도차이탐구 3모둠 ( 엄친딸 ): 상태변화 ( 액화, 기화, 응고, 융해, 승화 ) 가일어나는실생활의예조사 4모둠 ( 유인원과그일당 ): 여러가지다른환경 ( 젖은수건과마른수건, 스티로폼, 아이스박스등 ) 에서의얼음의녹는속도차이실험 5모둠 ( 깜찍이 ): 얼음의녹는속도차이실험 ( 큰얼음과작은얼음의녹는속도차이, 음료수의종류가다를때의얼음의녹는속도차이, 용기가다를때의얼음의녹는속도의차이 ) 6모둠 ( 열기구 ): 열기구만들기 7모둠 ( 슝숑 ): 드라이아이스의 ( 따뜻한물, 미지근한물, 차가운물에서의 ) 승화속도차이탐구 1~6모둠은 5명씩, 그리고 7모둠만 6명으로모둠을구성하였다. 그리고탐구설계안내지를배부하고어떻게탐구할것인지구체적으로설계하도록하였다. 모둠원들끼리토의를통하여가설의검증에필요한실험도구및재료를구체적으로정하고실험방법과순서를자유탐구계획서 ( 양식2) 에자세하게기록하도록하였다. 또한탐구수행기간을 2주정도로생각하고탐구실행계획을하고역할분담을하여활동계획및점검표 ( 활동지 3) 에기록하여제출하도록하였다. 활동지 (2) 와 (3) 을나누어주고구체적인탐구설계를할수있도록유도하였으나학생들이처음해보는활동이라탐구설계자체를어려워하였고, 주어진시간안에설계하는것이어려웠다. 그리고역할을분담하는것도망설이며자신없어하는모습이역력하였다. 제 2 장화학영역 : 상태변화 251

260 (3, 4 차시 ) 자료수집및분석 지난시간에학생들이모둠별로설계한계획에의거해서준비물을준비하였는지, 탐구수행을시작할수있는지점검하였고모둠별로순회하며탐구수행에들어갈수있도록지도하였다. 1 모둠 ( 천사들 ): 드라이아이스의사용실태조사. 모둠원들이각자여러가지사용실태조사에대한역할을분담하였고, 계획수행한다면큰무리가없을것같다. 역할분담한계획대로도서실에서자료를검색하거나사용실태를조사할수있도록도서실사용을허용하였다. 1 모둠의경우드라이아이스의사용실태를미리조사하였으므로다른모둠의학생들이활동하는시간에조사활동에소홀히하게되었다. 그리고인터넷을이용한자료조사활동에서교사가예상했던것만큼의성과가없었다. 자료검색에한계가있었던것이다. 2 모둠 ( 드라이조 ): 드라이아이스의 ( 따뜻한물, 미지근한물, 차가운물에서의 ) 승화속도차이탐구드라이조는역할을분담한학생들이자신의역할에충실하였고협조가잘이루어지고있었다. 드라이아이스의질량을재는두명의학생들은정확한질량의드라이아이스조각을만들기위하여망치, 칼, 전자저울등을이용하였다. 드라이아이스는적당한크기와질량으로준비해해놓아도승화가잘되기때문에다른역할을분담한학생들보다훨씬많은수고를하여야했지만그럼에도불구하고나름대로질량을정확하게하기위하여측정하기위한요령을터득하여즐겁게실험에참여하였다. 드라이아이스의승화속도를측정하기위하여드라이아이스를비커에넣는학생, 시간을재는학생, 기록하는학생등모두맡은일에충실하였다. 시간을재는학생의경우, 공기중에서승화하는드라이아이스의승화를지켜보는데에는많은시간이소요됨에도불구하고쉬는시간과점심시간에도자리를지키며정확한시간을재기위하여애쓰고있었다. 3 모둠 ( 엄친딸 ): 상태변화가일어나는실생활의예조사상태변화가일어나고있는실생활의예를조사하는모둠이므로 1 학년때배운내용을바탕으로하면큰무리없이조사활동이이루어질수있는모둠이다. 미리조사해온학생들이있었으므로조사한것을모둠원들끼리발표해보고더추가해야할내용은도서실을이용하여조사할수있도록배려하였다. 3 모둠의경우는이미알고있는내용이많이있었고특별히새로운내용은없었으며모둠학생들이탐구하고싶었던내용이아니므로조사활동에적극성을보이지않았다. 학생들이새롭게탐구할수있는내용을주제로선정하거나관심을가지고있는주제를선정해야학생들이적극적으로참여할수있을것이라생각된다. 4 모둠 ( 유인원과그일당 ): 얼음을빨리녹지않게하는방법은무엇일까? 탐구수행준비가잘이루어지지않았다. 얼음을미리얼렸어야하는데, 준비가되지않아실험준비실에서오전에과학조교에게부탁하여얼음을얼리도록부탁하였다. 그리고얼음병을싸둘때필요한스티로폼이구멍이많이나있는것이어서얼음병을싸두어도효과가떨어질것같은것을준비하였고, 모둠원들의협력상태가부족한것이눈에띄었다. 여러가지재료를이용하여얼음병을싸두고어느것이늦게녹고빠르게녹는지를실험해보는것인데시간지날때마다녹는정도를체크하는것도정확하지못한것같았다. 4 모둠의경우, 탐구계획및설계가치밀하지못한것이원인이되어서수행에도어려움이있었다. 모둠원들끼리협력하는데도어려움이있었다. 운동을하는학생이끼어있기는하였으나모둠원들이대부분소극적이었고, 두세명의학생들만열심히탐구활동에참여하였다. 252 제 3 부자유탐구예시

261 5 모둠 ( 깜찍이 ): 얼음의녹는속도차이실험 ( 큰얼음과작은얼음의녹는속도차이, 음료수의종류가다를때의얼음의녹는속도차이, 용기가다를때의얼음의녹는속도의차이 ) 큰얼음과작은얼음으로실험한것에서는여러차례실험을하는것이좋을것같다. 시간이부족하여여러차례실험을하지못한것이아쉽다. 음료수의종류를달리하여얼음의녹는정도를시험하는것에서는음료수의종류를좀더다양하게하였으면좋을것같다. 용기의종류에따라녹는정도를실험하는것에서도좀더용기를다양하게실험하는것이좋을것같은아쉬움이있다. 그리고전체적으로는여러차례실험을하여평균적인데이터를얻어내는것이필요할것이다. 깜찍이모둠도모둠원들의협조가좀부족하여실험해야할것들을제대로하지못하였다. 3 명정도의학생들만열심히참여하고나머지학생들이너무소극적인태도로참여하고있어서순회지도할때모둠의모든학생들이협조할것을부탁하였으나협조적인태도가지속되지는못하였다. 6 모둠 ( 열기구 ): 열기구만들기가장어려움이많은모둠이다. 준비물을학생들이분담해서준비하도록하였으나탐구수행이시작되는날까지준비물을챙겨오지않는학생이있었다. 열기구만들기에서꼭필요한철사가준비되지못하였고, 연료로양초를사용하기로하였는데양초가열기구의무게를무겁게하기때문에열기구가만들어져도문제가발생할것같았다. 그런상황에서철사는과학실에있는것을사용하기로하고열기구를만들어보았으나예상했던대로열기구가위로뜨지않았다. 처음부터문제점을다시파악해보고탐구계획과준비물을다시점검하여야했다. 열기구가뜨지않는것은사용했던비닐봉지에도있을것같다. 그래서비닐봉지도좀더가벼운것이필요하다고생각하여세탁소에서사용하는투명하고얇은비닐커버를이용하기로하였고, 철사도가장가는것을준비하기로하였다. 연료로사용하기로한양초대신알코올을준비하여열기구의무게를최대한줄여보는데중점을두어재료를준비하였다. 질량을최소화하기위하여알루미늄호일을이용하여알코올을연소시킬작은용기를만들고알코올을묻힌솜을넣어서연소시키면서열기구를띄워보기로하였다. 먼저했던시행착오를경험으로하여열기구의질량을최소화하고발생한열이기구속으로잘들어갈수있도록열기구를제작하여 5 분정도체공하는데성공하였다. 이를바탕으로열기구에사용하는연료의양을조절해가면서체공시간에미치는영향을알아보는실험을하려고하였으나한번성공후에는계속실패하게되어연료의양과체공시간의관계에대한실험은하지못하였다. 7 모둠 ( 슝숑 ): 드라이아이스의 ( 따뜻한물, 미지근한물, 차가운물에서의 ) 승화속도차이 탐구수행을위한계획과설계가잘이루어진모둠이다. 모둠구성원들도서로잘협력하여수행과정에서큰어려움은없었고, 순조롭게진행이이루어진모둠이다. 드라이아이스를처음으로다루어보았기때문에드라이아이스의질량을통제하여일정하게유지하는데있어서어려움이있었으나몇차례의실험을통해이문제를극복할수있었다. 다른부분에서는큰어려움은없었고, 계획하고설계한대로순조롭게탐구가진행되었다. 2단계수행과정에서가장어려웠던것은모둠별지도가쉽지않다는것이었다. 자유탐구의본래의취지대로학생들이모둠별로다양한주제를선정할수있도록배려하였다. 그러나탐구수행과정에서여러가지돌발적인상황이발생하였으므로이러한상황을즉각적으로수습하고탐구활동을지속할수있도록지도하는데는교사의역량이많이부족하다는생각을하게되었다. 원활한탐구수행을위해서는발생할수있는여러가지상황을예측하고이에대비하여준비함으로써탐구활동이지연되지않도록하여야한다. 그러나모둠별로주제가다르고지도해야하는상황이다르므로시행착오없이모둠별로세밀하게지도하기에는어려움이있었다. 모둠별로지도가이루어져야하는데, 여러가지여건이그렇지못하였다. 교사 1인이여러모둠의학생들을지도한다는것은시간적으로도어려움이많다. 제 2 장화학영역 : 상태변화 253

262 (5, 6 차시 ) 보고서작성과발표 보고서작성보고서작성요령에대한안내문을배부하고지도한후에보고서를작성하도록하였다. 이단계에서는그동안에모둠별로조사하거나탐구하였던내용을정리하고이를기초로하여보고서를만들어보는시간이다. 모둠원들이그동안활동하였던내용을종합하고이를토대로보고서의초안을만들어보는시간인데대부분의모둠에서협조가잘이루어졌다. 보고서작성을담당한학생들은주어진시간에이를수행하기어려우므로결국과제로하기로하였으므로부담이되기는하였으나책임감있게보고서를잘작성하였다. 보고서작성을담당하였던학생들은각모둠에서책임감도강하고, 헌신할줄도아는학생들이자원하였으므로보고서작성이원활하게이루어진것같다. 또한보고서작성을담당하였던학생들이작성한보고서를참고하여 ppt 를제작하기로하였는데이순서도순조롭게진행되었다. 보고서작성을담당했던학생중에컴퓨터혹은자신의기능상의문제때문에 ppt 작성에어려움이있었던학생들이한두명있었으나개인적으로이것을잘해결할수있었던것은학생들의강한책임의식때문인것같아서학생들에게고마움을느꼈다. 발표및평가학생들이제작한 ppt 를이용해서발표와평가시간을가졌다. 그동안탐구활동하였던것을전체적으로발표하는시간이므로중요한시간이기도하다. 발표를담당한학생들의입장에서가장긴장되는시간이지만생각했던것보다발표하는학생들이자신의역할을잘담당하였다. 놀라웠던것은발표역할을담당할것이라고전혀예상하지못했던학생이그동안의모둠의탐구활동내용을체계적이고조리있게발표하였던것이다. 탐구활동이이루어지는동안소극적이고비협조적인태도를보이는것같아서염려하였던학생인데, 발표하는동안에는너무진지한태도로자신의역할을잘담당하였던것이다. 탐구활동기간동안학생이보여준모습때문에교사가학생에대해가졌던선입견을무너뜨려야했다. 254 제 3 부자유탐구예시

263 총평 탐구활동을진행하면서처음에는많은걱정이있었다. 우선교사자신이자유탐구에대한충분한사전지식이없고경험이없었기때문에걱정이많이되었었다. 진행하면서도단계마다어려움이있었다. 첫째, 주제정하기및모둠구성단계에서너무다양한주제를선정함으로써어려움이컸던것같다. 주제가너무다양함으로인해서세밀하게모둠별지도를하기어려웠다. 학생들의입장에서도자유탐구는처음으로해보는것이기때문에좀더세밀한지도를원하고있었는데, 교사와학생모두처음진행해보는탐구활동이므로미숙한것이너무많았던것같다. 탐구설계및계획하기단계에서도학생들이탐구를통해알고싶어하는내용이무엇인지정확하게파악하고구체적으로계획하고설계하여야하나지도해야할모둠이많고주제가다양하다보니모둠별지도를제대로하지못한것같다. 그리고그문제는탐구수행단계에서도계속되었다. 교사가모둠별자유탐구내용을집중적으로검토해보고문제점이무엇인지, 보완해서탐구할것은무엇인지안내가부족하였다. 그러나탐구활동에서학생들이보여준모습은긍정적인부분이많다. 자유탐구의취지대로학생들이탐구문제를스스로해결해보려고노력하는모습과탐구수행을위해협조적으로활동하는모습은칭찬할만하였다. 물론소극적으로탐구활동에비협조적인학생들도있었으나대부분의학생들은역할분담을한것대로협조를잘하였다. 또한자유탐구는여러시간동안활동을하게되는데, 수행평가를위한실험이나교과서에실려있는실험을할때는한시간동안활동하게되므로학생들의탐구태도를자세히파악하기힘들었다. 그런데자유탐구수행을하면서각단계별에서활동하는학생들의모습에서는짧은시간동안파악하기힘든다양한학생들의모습을볼수있어서좋았다. 열기구제작에서주도적인역할을하였던한학생은모둠에서열기구를제작할때여러번실패하였음에도불구하고시간만된다면성공할때가지열기구를더많이만들어보고싶어하는적극적인모습을보여주었다. 그리고드라이아이스승화를탐구하였던학생들가운데는자신이맡은역할이중요하다는생각으로모두가자신의역할에충실하였다. 드라이아이스를쪼개어서질량을일정하게통제하는것은중요한일이기는하지만번거롭고귀찮은일이어서이것을맡아서해결하려는학생들이없을경우실험의진행이어려운것이었다. 그러나이역할을담당하기로하였던두학생이열심히자신의역할을잘수행하였다. 뿐만아니라직접드라이아이스의승화를실험하는학생, 시간을측정하는학생, 기록하는학생모두가열심히자신의역할을잘수행하였다. 아마도드라이아이스를처음다루어보기때문에좀더호기심을가지고열심히실험에참여하였던것같다. 조사활동에참여하였던학생들은오히려기대했던것보다탐구활동에적극성을보이지못하였다. 자유탐구활동은여러시간에걸쳐서활동을하게되므로학생들의숨겨진탐구기능을발굴해낼수있는좋은기회가되기도하며모든학생들이역할을분담하게되므로서로협조하고협력하여탐구를수행함으로써소극적인학생들을권면하여탐구활동에동참하도록유도하게되는측면도있어서긍정적인효과가많은활동인것이라생각된다. 자유탐구의본래의취지대로성과가이루어진다면학생들에게는탐구의좋은활동의장이열려지며다양한교육의효과가기대되는긍정적인활동이되리라생각된다. 제 2 장화학영역 : 상태변화 255

264 이론과자료 - 학생탐구보고서예시 256 제 3 부자유탐구예시

265 - 학생구두발표자료예시 제 2 장화학영역 : 상태변화 257

266 2. 오래나는열기구만들기 관단 련원 분자의운동 차시 6 시간 자유탐구방법 GI 모형 탐구유형상관관계, 만들기 2007 년개정교육과정해당내용,. 주제선정의이유 온도가증가함에따라기체의부피가증가하는샤를의법칙은 7학년교육과정에서 ' 분자의운동 ' 단원에서다룬다. 본예시는이러한기체의온도에따른부피변화의응용으로서 ' 열기구만들기 ' 를탐구주제로제시하여열기구의뜨는원리를이해하게하고, 다양한변인의조절을통해가장오래나는열기구를고안하게하는데에목적이있다. 열기구가뜨는원리는기체의온도에따른부피변화가바탕이되는원리이지만오래나는열기구를제작하는과정에서열기구의중력과부력을고려하게한다. 따라서학생들로하여금기존의과학지식을통합적으로적용하도록도전할수있다. 또한열기구의성능을개선하기위해다양한변인을변화시켜가는과정이필요하므로실험연구와만들기를동시에할수있다. 학생들은만들기를통해성공의체험을할수있게되고, 또한실험연구를통해탐구기능을향상시킬수있다. 258 제 3 부자유탐구예시

267 전체개요 단계내용비고 Ÿ 자유탐구지도에필요한자료수집및지도계획교사준비 Ÿ 자유탐구주제선정및관련자료수집준비 Ÿ 자유탐구수행에필요한도구와기자재의수입 소 개 Ÿ 학생들에게자유탐구의방법, 과정, 모둠구성방법, 발표방법, 평가기준등을안내 (15 분 ) 예 비 모둠구성 Ÿ 각학생들의조건을고려하여모둠구성 주제 Ÿ 오래나는열기구 주제에대한브레인스토밍후주제에관련된 2 차시 선정 세부탐구문제선정 (25 분 ) 계획 또는 설계 Ÿ Ÿ Ÿ 선정된탐구문제에대해탐구를수행하기위한탐구설계 탐구수행을위한모둠별일정계획및역할분담 탐구계획점검및탐구설계의타당성평가후탐구설계수정 자료 수집과 분석 Ÿ 자료수집과분석에대한안내및지도 Ÿ 실험도구및재료준비 ( 모둠끼리자율적으로수행 ) Ÿ 실험데이터수집과분석 ( 모둠끼리자율적으로수행 ) 1 차시 작 성 과 발 표 평가 작성 Ÿ 보고서작성에대한안내및지도 Ÿ 보고서작성 ( 모둠끼리자율적으로수행 ) 발표 Ÿ 파워포인트를활용한구두발표실시 (70 분 ) Ÿ 파워포인트자료를인쇄하여포스터게시함으로써학생들간의활 발한피드백유도 Ÿ 보고서와포트폴리오평가 ( 교사평가 ), 구두발표평가 ( 교사평가, 동료평가 ), 모둠원역할기여도평가 ( 동료평가 ) 를합산하여종합 평가 Ÿ 자유탐구소감발표 (20 분 ) 1 차시 2 차시 제 2 장화학영역 : 열기구 259

- 자유탐구의특징과목적방법, 과정에대해소개한다. - 실제학생자료예시를학생들에게소개하여자유탐구를구체적으로실행할수있도록돕는다.

268 단계별수업예시 장소 : 과학실또는운동장 모둠구성 : 5~6 명 준비물 : 활동지, 평가지, 실험재료및기구 Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ 자유탐구지도에필요한자료수집및지도계획자유탐구의예시주제선정및관련자료수집자유탐구수행장소및설비준비자유탐구수행에필요한도구와기자재구입 자유탐구소개 (15분) 학생들이수행해야할자유탐구에대해안내한다. - 자유탐구의특징과목적방법, 과정에대해소개한다. - 실제학생자료예시를학생들에게소개하여자유탐구를구체적으로실행할수있도록돕는다. - 가능하면탐구의다양한유형별로예시를들어학생들이다양한탐구를시도해볼수있도록한다. - 학생들에게모둠구성방법, 발표방법, 평가기준등을안내한다. 자유탐구의주제선정 (25 분 ) 오래나는열기구만들기 라는범위가큰주제를교사가제시하고, 그주제안에서다 양한소주제의탐구과제를학생들이제안하게한다. 260 제 3 부자유탐구예시

269 - 학생들이제안한소주제들에대하여교사와학생이토론을통해자유탐구주제로서의적절성즉, 탐구의수준및실행가능성과학생의선호도를고려하여모둠수에맞게연구과제를선정한다. - 다양한변인을고려한세부연구과제들을학생들이제안하도록한다. 모둠계획 (5분) Ÿ 제시된소주제중혹은세부연구과제별로모둠구성 - 각연구주제에의참여희망자조사를한다. - 모둠원의지적수준, 내외향성등을고려하여이질적인모둠이되도록팀원을조정한다. 탐구설계 (25분) 조사 가설및변인설정하기 - 상관관계조사의경우, 문장완성하기를활용하여독립변인, 종속변인, 통제변인을설정하고, 가설을세운다 ( 양식 1). - 필요한경우학생들의이해를돕기위해독립변인, 통제변인, 종속변인에대해설명한다. Ÿ 구체적인실험조건설계하기 - 모둠원들끼리토의를통해가설의검증에필요한실험도구및재료를구체적으로정하고, 실험방법과순서를자유탐구계획서 ( 양식 2) 에자세하게기록한다. - 통제변인도구체적으로정하도록한다. 실제실험을수행할때변경이될수있지만가능한구체적으로설계한다음수정하는편이낫다. 탐구계획발표와역할분담 (20분) Ÿ 탐구계획발표 - 탐구계획이타당하고과학적인지평가 ( 교사, 동료 ) 받기위하여학급전체를대상으로발표한다. 시간이충분치않다면두모둠이짝을이루어계획을서로검토하여의견을줄수도있다. - 학생들은교사와동료학생의의견을반영하여탐구설계를수정한다. Ÿ 탐구수행을위한일정계획및역할분담 - 탐구수행기간을약 2주정도로생각하고탐구실행계획을하고역할분담을하여활동계획및점검표 ( 양식 3) 에기록하여교사에게제출한다. 자료수집과분석에대한안내및연습 (45 분 ) 관찰의횟수, 측정에서의단위, 자릿수등과같은관찰과측정에서유의할점을안내한 제 2 장화학영역 : 열기구 261

270 다. 그래프작성법, 표작성법등을안내하고연습하게한다. - 과제에적합한그래프의종류, 축의범위와표시방법 - 데이터를표로정리하고, 평균값을내는방법 수집된결과를분석하여타당한결론을찾는방법을안내하고연습하게한다. 실험도구및재료준비 각연구과제에맞는실험을위한도구와재료를준비한다. - 모둠끼리수업시간에자율적으로수행하되과학실에서준비가가능한것은조교의도움을받아준비하고학생들이모둠별로준비해야할경우협력하여준비가잘이루어질수있도록사전에협의한다. ( 양식 4) 각연구과제에맞는실험을위한도구와재료를준비한다. - 실험시안전이나주의사항을알려준다. 실험데이터수집과분석 변인통제하면서관찰과측정을통해데이터를수집하여기록한다. 결과를표나그래프로정리하여분석하고, 가설을검증하여결론을도출한다. 보고서작성에대한안내 (45분) 및지도 보고서의일반적작성요령안내 - 초안작성하기, 점검후수정하기, 교정하기, 완료하기등의일반적인순서를안내한다. 탐구목적에맞는보고서의형식안내 - 상관관계조사의실험보고서인경우, 제목, 서론, 실험설계, 절차. 결과, 결론순으로작성하도록안내한다. - 보고서점검표를나누어준다. 보고서작성 ( 모둠원끼리수업시간외에시간을정해자율적으로수행 ) 보고서를작성하는과정중에점검표를참고하도록한다. 발표를위한파워포인트자료를만든다. 발표 (70분) 포스터발표 - 구두발표를위해작성한파워포인트를인쇄하여교실에게시하여미리학생들이다른모둠의연구를살펴볼수있도록한다. 구두발표이후에도며칠동안게시하여학생들끼리자연스럽게토의가이루어지도록유도한다. 구두발표 - 한모둠당 7분발표, 3분질의응답시간을주어발표하게한다. - 학생들은발표를경청하면서다른모둠의연구결과를평가하고의견을교환하게함으로써의사소통능력을기르도록한다. 262 제 3 부자유탐구예시

271 체공시간측정 제작한열기구를직접띄워보고체공시간을비교한다. 구두발표평가 구두발표시간에교사와다른모둠이구두발표내용을평가한다.( 양식 5) 보고서및포트폴리오평가 교사가따로시간을내어보고서와그동안과제를수행하면서모은포트폴리오자료를검토하여평가를수행하도록한다. ( 양식 6) 체공시간측정 제작한열기구를직접띄워보고체공시간을비교한다. 모둠원역할기여도평가 자신을제외한모둠구성원의역할기여도를부족 (1), 보통 (2), 우수 (3) 로평가한다. 사후설문및자유탐구소감발표 자유탐구를통해알게된점, 얻게된점, 아쉬운점, 제안등각자가자유탐구에대한종합적인의견을이야기하고돌아보는시간을갖는다. ( 양식 7) 구두발표평가 제 2 장화학영역 : 열기구 263

272 < 양식 1> 학생용탐구설계활동지 1 탐구설계구체화하기 앞에서제시한잠정적인답이옳다는것을알수있도록어떻게실험하면좋을까? 그림 을그리거나글로자세히나타내시오. 264 제 3 부자유탐구예시

273 < 양식 2> 학생용탐구설계활동지 2 자유탐구계획서 제출일 : 년월일 모둠명학년 / 반 / 번호이름역할 탐구과제 탐구내용및방법 탐구결과물 발표방법 제 2 장화학영역 : 열기구 265

274 < 양식 3> 학생용탐구설계활동지 3 탐구활동계획및점검표 모둠명 탐구과제 일별활동계획및담당 ( 구체적으로 ) 활동장소준비물실행점검 266 제 3 부자유탐구예시

275 < 양식 4> 학생용탐구수행활동지 ( ) 모둠탐구일지 -( ) 날 탐구수행일 : 2009 년 ( ) 월 ( ) 일 1. 오늘의과제 : 2. 필요한준비물 : 3. 개인별역할 : 4. 탐구수행내용 : 5. 오늘을돌아보며 ( 잘된점, 부족한점등 ): 6. 다음시간과제 : 7. 다음시간준비물 : 제 2 장화학영역 : 열기구 267

276 < 양식 5> 학생용평가지 < 모둠내평가 > 동료평가 는팀원들중에도열심히적극적으로많은일을한동료도있고, 약간소홀한학생도있으므로팀원의기여도를고려하여평가에반영하기위한것입니다. 사적인감정에얽매이지말고솔직하게대답해주세요. ( 한항목당반드시한명만적어야합니다.) 자료를가장많이제공한팀원좋은의견을가장많이낸팀원우리팀을위해가장많이희생한팀원과제를항상빠지지않고준비해온팀원팀에활기를불어넣어준팀원보고서작성에가장크게공헌한팀원발표준비에가장큰역할을한팀원가장약속을잘지킨팀원 < 모둠간평가 > 268 제 3 부자유탐구예시

277 < 양식 6> 교사용포토폴리오평가표 모둠명 : 수준 준거 평가대상 부 족 보통 우 수 탐구주제, 문제설정 창의성 방법과도구의선택 결론의가치 환원성 가설에서변인을분리하고통제 과학성 타당성 다음단계나과정의선택, 절차의종합적체계적접근, 결론도출 신뢰성 각탐구과정수행에서자료의신뢰도, 측정도구의선택과실험의반복가능성 자료정리가잘되어있는가? 성실성 계획에비추어모둠의모임이잘이루어졌는가? 과학글쓰기능력 보고서진술이논리성과자연스러움 총점 제 2 장화학영역 : 열기구 269

278 < 양식 7> 학생용사후소감 자유탐구를끝내며... 제출일 : 년월일 작성자 :( ) 270 제 3 부자유탐구예시

279 3. 생물영역 2007 년개정과학과교육과정과의연계 위에서제시된교육과정을살펴보면중학교 1학년생물영역에서는 식물의구성과다양성 과 식물의영양 단원으로구성되어있다. 식물의구성과다양성 단원에서는식물세포, 동물세포, 조직, 기관, 개체와같은개념을포함하고있으며, 식물의영양 단원에서는뿌리, 줄기, 잎, 꽃과열매등의개념을포함하고있다. 이와같이이들단원에서는우리주변에서쉽게접할수있는재료를중심으로기본구조및기능을익히고생명현상을이해 제 3 장생물영역 271

280 할수있도록구성되어있음을알수있다. 따라서중학교 1 학년생물영역자유탐구에서는 실생활과관련된현상을이용하여여러가지관점에서다양한활동이이루어지도록지도할 수있을것이다. 자유탐구주제예시 앞에서살펴본바와같이중학교 1학년생물영역은 생물의구성과다양성 과 식물의영양 단원으로구성되어있다. 생물의구성과다양성 단원에서는생물체를구성하는기본단위의이해가핵심이며, 식물의영양 단원에서는뿌리, 줄기, 잎과같은여러기관이특별한기능을가지고서로협조하는과정을이해하는것이중요하다. 식물이나동물은우리주변에서쉽게접할수있는좋은탐구주제이므로친밀감있는주제를난이도를조절하여잘활용한다면흥미있는탐구주제가될것이다. 다음은몇가지탐구주제를예시로나열한것이다. 탐구주제탐구문제탐구유형 생물의구성 - 세포 식물의영양 - 증산작용 식물의영양 - 광합성 다양한세포의종류조사하기최적의크기를가지는세포만들기세포의모양이다르면기능도다를까? 식물세포만이갖는특징은어떤것일까? 미시세계를관찰하는좋은방법은어떤것이있을까? 조직배양을농업이나의학에활용할수있는방법은? 원생생물을관찰하고어떤생물인지추리해보자. 미생물은어떤생물들인가? 생물은어떻게구성되어있을까? 증산작용에영향을미치는환경요인알아보기기공을통해증산되는물의양은얼마일까? 빨래가잘마르는날식물은왜잘시들까? 숲의온도와증산작용과의관계식물의증산작용은우리생활에어떠한영향을줄까? 광합성에영향을미치는환경요인알아보기아마존열대밀림과광합성의관계 실태조사만들기상관관계실태조사실태조사상관관계상관관계실태조사실태조사상관관계실태조사인과관계인과관계상관관계실태조사실태조사상관관계 식물의영양 - 꽃과열매씨가퍼지는방법에따른열매의종류조사하기실태조사 272 제 3 부자유탐구예시

281 1. 생물은어떻게구성되어있을까? 관단 련원 생물의구성과다양성 차시 6 시간 자유탐구방법 GI 모형 탐구유형실태조사 & 상관관계조사 2007 년개정교육과정해당내용 주제선정의이유 7차교육과정의 생물의구성 단원은 2학기의 소화와순환, 호흡과배설, 2학년의 식물의구조와기능, 자극과반응 으로연계되어있고 2007년개정교육과정에서는 1학년의 식물의영양, 2학년의 소화와순환, 호흡과배설 로연계되어있다. 생물의구성 단원에서는식물세포, 동물세포, 조직, 기관, 기관계, 개체와같은개념을포함하고있으며, 우리주변에서쉽게접할수있는재료를중심으로기본구조및기능을익히고생명의체계와생명현상을이해할수있도록구성되어있다. 나아가원생생물을관찰하여미생물의세계를이해하도록간단히언급하고있다. 따라서중학교 1학년자유탐구활동을통해다양한세포를관찰하기, 세포나조직수준의 STS관점으로조사하기, 세포간의공통점과차이점의분류하기, 원생생물의관찰과분류하기등의다양한활동을할수있다. 제 3 장생물영역 : 생물구성 273

282 전체개요 예 비 단계내용비고 준비 Ÿ Ÿ 소개 Ÿ 주제 선정 및 모둠 구성 계획 또는 설계 Ÿ Ÿ 자유탐구지도예시및관련자료수집 자유탐구지도계획수립 - 지도일정 - 수행장소및설비준비 ( 과학실, 컴퓨터실등사용여부 ) - 도구와기자재구입 학생들에게자유탐구의방법, 과정, 모둠구성방법, 발표방 법, 평가기준등을안내 생물의구성 에대한브레인스토밍 생물의구성 과관련된탐구주제선정 Ÿ 각학생들의흥미와조건을고려하여 4~5 명의모둠구성. Ÿ Ÿ 모둠대표결정, 모둠대표를중심으로탐구주제의명료화 생물의구성 단원에서선정한탐구문제에따른탐구방법 선정, 역할분담및세부시간계획수립 그룹별자유탐구활동계획서작성 - 역할및시간대별계획서제출 교사사전준비 1 차시 2 차시 Ÿ 각그룹별로선정한탐구문제자료수집 자료수집및분석 Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ 이론적배경의심화, 보충조사탐구의목적과가설의명료화이론을체계화하여탐구의방향을명료화하고탐구수행탐구수행하며그룹별토론및결과정리탐구수행의중간발표, 다른그룹과비판적토의수정및확대한탐구수행 3차시 4차시 작작성성및발표발표평가 Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ 각모둠별수행과정및결과를포함한최종보고서작성각모둠별탐구수행결과를포함하는프리젠테이션및포스터작성다양한방법 ( 포스터발표, 프리젠테이션 ) 활용각구성원이발표에적극적으로참여하여모둠간, 개인간에피드백을주고받을수있도록지도그룹별발표포스터나모둠별포트폴리오, 프리젠테이션을근거해학생들의활동을평가 ( 채점표기준에따름 ) 자기평가, 동료평가, 교사평가방법등적절히활용 5차시 6차시 274 제 3 부자유탐구예시

283 단계별수업예시 장소 : 교실및과학실등 ( 컴퓨터실, 야외학습장, 도서실등 ) 모둠구성 : 4-5 명 준비물 : 활동지 ( 그룹별 ), 평가기준표 ( 그룹별 ), 각모둠별실험재료및도구 Ÿ Ÿ 자유탐구지도예시및관련자료수집자유탐구지도계획수립 - 지도일정 - 수행장소및설비준비 ( 과학실, 컴퓨터실등사용여부 ) - 도구와기자재구입 자유탐구소개 학생들이수행해야할자유탐구에대해안내한다. - 자유탐구의특징, 과정안내 - 자유탐구인것과아닌것의구분하기활동 ( 단순한생각이나개인의경험등을절차에따라객관적으로탐구하여야함을강조 ) 자유탐구의예시 - 실제학생자료를예시하여자유탐구를구체적으로실행할수있도록돕는다. - 탐구의다양한유형별로예시를들어학생들이다양한탐구를시도해볼수있도록한다. 예 ) 귀신은있는가? 없는가? - 증명하기힘든제목주변에예쁜꽃은어떤것이있는가? - 주관적이고단순한조사식물의세계 - 알고자하는결과가분명하게진술안됨세포의모양이다르면기능도다를까? - 상관관계, 추리한꽃의수술과암술은서로수정을할까? - 실태조사, 관찰 자유탐구의큰주제제시 예로제시한 ( 생물, ~ 이있다. ~ 이다 ) 주제로 Fish bone 마인드맵으로브레인스토밍을 연습한다. 큰개념을먼저쓰고작은개념들로개념확장, 꼬리에종속변인진술 브레인스토밍한개념들을탐구문제로진술하는연습을한다. 제 3 장생물영역 : 생물구성 275

[ 양식 1, 2] 마인드맵의토의과정을거쳐탐구영역을정하고교사와의논하여제목을선정한다. 일지, 보고서정리 역할분담한후보고서에기록하여제출한다. 일지는대표가관리한다.

284 예 ) 생물에는 ( 매미, 거미, 토끼 ) 가있다. 매미는어떻게울까? 모둠구성및탐구제목선정 생물의구성 주제및탐구영역제시한다. - 현미경관찰, 인터넷조사, 자연조사, 관찰, 미생물탐구, 기타창의적탐구 눈감고관심있는분야손들기 - 교사기록및모둠을편성한다. 많은학생이지원할때는같은주제를두모둠이하도록허락한다. 가능한이질적인집단이되도록고려하여모둠구성에도움을준다. 모둠별로간편하게자리를이동하고모둠의대표를선출한다. 자유탐구예비과정보고서와탐구일지에주제에대한마인드맵을구성한다. [ 양식 1, 2] 마인드맵의토의과정을거쳐탐구영역을정하고교사와의논하여제목을선정한다. 일지, 보고서정리 역할분담한후보고서에기록하여제출한다. 일지는대표가관리한다. 정리및차시예고 본차시활동에대한평가 다음차시에는선정한탐구문제에따른탐구방법선정, 역할분담및세부시간계획을수립한다. 모둠별자유탐구활동계획서를작성한후시간대별로구체적인탐구계획서를만들어제출한다. 참고자료가있으면지참바람. 전시학습확인및본시안내 지난시간에결정한탐구문제를일지를보며수정, 보완하게한다. - 자유탐구가탐구로적절한지판단 - 자유탐구를시간안에수행할수있는것인지판단 ( 현실적으로불가능한것을수행하고있지않은지검토해야함 ) 276 제 3 부자유탐구예시

285 자유탐구문제의진술예시 - 독립변인과종속변인의관계가잘드러나있는지점검 - 변인에대한고려가있는지검토 - 탐구활동의수행시간과공간을함께검토하도록주의를줌 탐구계획수립 선정한탐구문제를분명하게정하자. - 마인드맵을추가, 수정, 보완하여관심분야정하기 탐구문제로진술하기 ( 가설을설정하자.) 단순실태조사나관찰과정에서는생략하여도된다. - 문제를해결할수있는임시결론예 ) 왜식물은여름에잘자랄까? 가설 : 온도가높으면식물은잘자란다. 장수의원인은무엇일까? 가설 : 장수음식을많이먹었기때문이다. 실험, 관찰, 조사계획세우기 ( 일지에자세히기록남긴다.) - 필요한것은무엇인가? - 어디에서할것인가? - 대상은무엇 ( 누구 ) 인가? - 무엇을측정해야 ( 알아내야 ) 하는가? - 결과는어떻게처리할것인가? - 최종적으로알아내고자하는것은무엇인가? 역할분담및보고서기록 탐구의전과정이정해진시간동안수행가능한것인가? 역할을분담하자 ( 일지에자세히기록남긴다.). - 탐구를책임질리더 : - 자료수집및이론조사하기 : - 수집한자료를모으고정리하기 : - 포스터, 프리젠테이션등발표할자료만들기및발표하기 : 보고서에자세한탐구계획과역할분담을기록하고탐구계획서는제출한다. 일지는대표가관리한다. 수업정리및차시예고 본차시활동에대한평가 - 탐구계획서는탐구활동을계획하는것이므로매우중요하다. 계획은세밀할수록좋으며절차와방법을따라야한다. - 다음차시부터두차시동안탐구과정중간발표를하겠습니다. - 다음차시에는특히탐구내용의이론적인배경및탐구목적, 방향에대한발표를하겠습니다. 다른사람에게프리젠테이션을할수있도록준비해주세요. 안내 제 3 장생물영역 : 생물구성 277

모둠별로수행하고있는탐구제목을확인하고어느정도수행하였는지확인한다. - 탐구제목이무엇이었나? 어느정도까지수행하고있는가?

필요한물품과활동장소를메모장에적어서선생님께제출하고선생님의하락하에탐구를수행합니다.

) 탐구활동의지도 ( 기존에활동한것이많이있는모둠은토론을위주로, 탐구한내용이없는모둠은짧은시간내에탐구가이루어질수있도록독려한다.

탐구제목이너무광범위하여 50분안에이루어지기힘든것은짧게고치도록제안하고, 단순한제목일때에는한두가지를첨가하게하거나탐구범위를넓혀준다.

286 모둠별로수행하고있는탐구제목을확인하고어느정도수행하였는지확인한다. - 탐구제목이무엇이었나? 어느정도까지수행하고있는가? 오늘은어떤활동을할것인가? ( 모둠별 1분정도문답 ) 탐구수행 앞으로 50분간모둠별탐구활동을수행합니다. 필요한물품과활동장소를메모장에적어서선생님께제출하고선생님의하락하에탐구를수행합니다. 메모장배부및회수 [ 양식 3] ( 수업전, 과학실에필요한것이있는지미리체크하여야하며과학실에없는것은모둠별로준비해오도록하여야한다.) 탐구활동의지도 ( 기존에활동한것이많이있는모둠은토론을위주로, 탐구한내용이없는모둠은짧은시간내에탐구가이루어질수있도록독려한다.) < 주의 > 1. 탐구제목이너무광범위하여 50분안에이루어지기힘든것은짧게고치도록제안하고, 단순한제목일때에는한두가지를첨가하게하거나탐구범위를넓혀준다. 2. 탐구활동중처음과중간, 적어도두번의직접지도가이루어지도록순회지도한다. 결과정리및토론 탐구결과를정리한다. 표와그래프, 그림, 사진, 모형등으로보기좋게정리하도록한다. 결과정리는보고서형식으로하며되도록이면보고서의서식과순서를맞추어정리하게한다. [ 양식 5] 참고 정리및차시예고 본차시활동에대한평가를진행한다. 278 제 3 부자유탐구예시

287 다음차시에는탐구활동에대한발표준비를합니다. 미완성된것은방과후에남아서탐구를완성하길바람. 결과를잘정리하여합리적인결론을도출하길바람. 포스터발표와프리젠테이션으로발표할것을염두에두어야한다. 각구성원이발표준비와토의에적극적으로참여하길바람. 안내 모둠별로수행한탐구제목을확인하고어떤결과를얻었는지질문한다 ( 모둠별 1분문답 ). 본시의목적을주지한다 : 그간의탐구를정리하고다음시간발표할준비를하자. 탐구정리및보고서작성 발표모델동영상이나시연으로발표하는방법을보여준다. 탐구제목과의문에적합한결과를얻었는가? [ 양식 5] 의점검표이용확인 [ 양식 4] 의탐구보고서쓰기를참고하여보고서를작성하자. 모둠별로적어도두대의컴퓨터를사용하길권한다. 발표자와다른모둠의질문에답할토론자와다른모둠에게질문할반론자를정한다. [ 양식 5] 발표자와반론자의주의점참고 ( 발표 4분, 반론및토의 2분 ) [ 양식 5] 전시판포스터의구성을참고하여약 4분간발표할포스터를작성한다. 포스터와같은내용의파워포인트슬라이드를만든다. 발표준비단계및차시 발표자와토론자, 반론자를정하여선생님께알린다. 포스터준비와프리젠테이션준비를마무리할모둠원을정한다. 포스터발표는학술대회에서매우중요한발표방법중하나이다. 각모둠에서한명씩포스터를지키며다른사람에게탐구과정과결과를설명해주어야한다. 다음차시에는자유탐구에대해발표할예정이다. 하루전까지프리젠테이션 (ppt) 자료와보고서를메일로보내도록한다. 모둠별로발표준비와연습에충실하길바람. 안내 탐구결과를발표하는방법을안내하고반론과질문을하는방법을안내한다. 개인별로다른모둠의발표와반론을보고평론과평가를하도록안내한다. 발표순서를정하고모두가발표순서를숙지하고있도록한다. 발표및평가 발표하기 - 발표자는시간을지켜 (3~4분) 탐구제목, 탐구동기및가설, 탐구과정, 탐구결과, 결론, 반성과고찰순서로프리젠테이션을진행한다. 제 3 장생물영역 : 생물구성 279

- 프리젠테이션의내용은포스터로만들어복도나교실뒤에전시하여상시로동료친구들이볼수있도록한다.

평론및평가하기 - 평가표를이용하여발표와반론을분리하여평가한다. [ 양식 6, 7] - 발표과정에서잘한점과잘못한점을서술한다.

288 - 프리젠테이션의내용은포스터로만들어복도나교실뒤에전시하여상시로동료친구들이볼수있도록한다. - 발표자는시간을지키고다른친구들이잘알아들을수있도록정리하여발표한다. 반론하기 - 발표가모두끝난후반론하게하며지정된반론자의반론이후자유질문을하도록한다. - 발표내용이탐구주제에적합한지, 근거없이비약적인주장을하지는않는지. 주요개념에오류는없는지등을주안점으로반론및의문제기를한다. 평론및평가하기 - 평가표를이용하여발표와반론을분리하여평가한다. [ 양식 6, 7] - 발표과정에서잘한점과잘못한점을서술한다. - 질문, 반론을하는과정에서잘한점과잘못하는점을서술한다. 정리및자유탐구종료 탐구활동의전반적인과정에서느낀점및보완할점과기대에대하여말한다. 발표에대한평가와포스터전시계획에대하여알 린다. 활동과정에성실히임한것에대한칭찬과격려를하고평가에기준을다시환기시킨다. 280 제 3 부자유탐구예시

289 [ 양식 1] 제출일 : 년월일 / 모둠명 :( ) 1. 주제를가지고 Fish bone 마인드맵을구성하시오. 2. 마인드맵으로부터탐구할제목을두가지선정하고, 그중결정한탐구제목은어떤것인 지서술하시오. 3. 모둠의구성원이름과역할을기록하시오. 반드시모든사람이역할을나누어맡아야합 니다. 첫번째모둠대표의이름을쓰시오. 제 3 장생물영역 : 생물구성 281

290 [ 양식 2] 제출일 : 년월일 / 모둠명 :( ) 1. 탐구제목을정하고가설을세워봅시다. - 탐구제목 : - 탐구가설 : 2. 세부적이탐구계획을세워봅시다. - 탐구에필요한도구나물품, 재료는무엇인가? - 언제, 어디에서탐구활동을할것인가? ( 탐구를수행할시간과장소정하기 ) - 탐구내용은무엇이고어떤방법으로알아내는가? - 결과는어떻게처리할것인가? - 최종적인결과물의형태는어떤것인가? 3. 모둠의구성원이름과역할을기록하시오. 반드시모든사람이역할을나누어맡아야합 니다. 첫번째는모둠대표의이름을쓰시오. 기타기록사항은뒷면에쓰시오. 282 제 3 부자유탐구예시

291 [ 양식 3] 제출일 : 년월일 / 모둠명 :( ) 1. 탐구활동제목은무엇입니까? 2. 탐구활동에필요한도구나물품은어떤것이있습니까? 3. 어디에서탐구활동을수행할예정입니까? 제 3 장생물영역 : 생물구성 283

292 [ 양식 4] 제출일 : 년월일 / 모둠명 :( ) 탐구보고서에는다음과같은내용이포함되고절차에맞게작성해야합니다. 1. 제목 : ~~ 에대한 ( 따른 ) ~~ 의 ~~ 로표현 예 ) 햇빛의양에따른식물잎의두께조사 2. 탐구동기및의문사항 : 탐구하게된동기와해결하고자하는문제가분명하게나타나 야한다. 이것이곧탐구의목적이된다. 3. 이론적배경 : 탐구제목과관련된내용을책자나인터넷등을검색하여이론적으로조 사하고이해하는과정이다. 이론적배경을충실하게조사해야만충실한탐구가이루 어지고중복되어불필요한탐구활동을막을수있다. 4. 탐구과정및결과 : 1) 탐구한과정 ( 일정 ) 과역할분담내용을기록한다. 2) 가설에따른탐구결과를정리한다. 탐구결과는표, 그래프, 그림, 사진등으로나타내며배율, 측정한값, 측정값중버릴것등을꼼꼼하게기록한다. 주의 : 1) 수집한자료가충분한지확인하고충분하지않으면추가탐구를한다. 2) 그래프로타나낼때 x축과 y축내용을정확하게기록하고단위도적었는지확인한다. 5. 결론내리기 : 1) 탐구결과를가설과연관지어결론을내린다. 가설이결론이될수도있고가설이부정될수도있다. 2) 그래프로부터결론을내릴때에는그래프점들의경향성을찾아 x축과 y축의관계로설명하면된다. 3) 그림이나사진에대한결론은그림과사진을전체적으로설명할수있는서술을하면된다. 6. 더알고싶은점과참고문헌 : 1) 더알고싶은점이있으면기록한다. 2) 참고한책이나신문, 잡지, 인터넷사이트등을빠짐없이기록한다. 284 제 3 부자유탐구예시

293 [ 양식 5] 1. 보고서에대해다음과같이스스로점검해보자. 제목이명확하고간결한가? 제목에변인이들어있는가? 탐구의전체적인흐름이잘드러나는가? 내가작성한글의주장이논리적인가? 인용한참고문헌이빠짐없이기록되어있는가? 결론에서무리한주장은없는가? 결론은나의탐구결과에서도출되었는가? 단위와기호는국제표준에맞추어작성하였는가? 맞춤법은옳게작성하였는가? 2. 발표자와반론자를정하고다음과같이주의하여준비하자. < 발표자주의점 > 탐구결과가문제가요구하는방향과일치하는가? 이론을제대로이해하고있는가? 탐구의절차와방법이옳은가? 데이터를조작하지않았는가? 설득력있게발표하였는가? < 반론자주의점 > 발표자의문제점을정확하게지적하는가? 발표모둠의토론을진지하게듣고재반론하는가? 논쟁의태도가예의바르고상대팀을존중하는가?( 지나친공격적태도는감점사유가된다.) 3. 발표할전시포스터를다음모델에맞추어준비하자. 탐구제목 : 발표자 : 탐구모둠원 : 탐구동기및의문 탐구방법및탐구과정 탐구결과 1 결론과토의 탐구결과 2 참고문헌 제 3 장생물영역 : 생물구성 285

294 [ 양식 6] 평가자 : ( ) 모둠 ( ) 1. 발표순서 ( 모둠 ) ( 모둠 ) ( 모둠 ) ( 모둠 ) ( 모둠 ) ( 모둠 ) 2. 각모둠의발표와반론을보며평가한내용을서술한다. < 평가표 > 발표반론 1 모둠 2 모둠 3 모둠 4 모둠 5 모둠 6 모둠 < 기록요령 > 발표모둠의내용을잘듣고질문하는발표내용이충실한가? 발표의사전달이가? 질문이공격적이지않고꼭필요잘되는가? 태도가진지한가? 등을보한질문을하는가? 질문후대답을진며 ~~ 은좋았으나 ~~ 은부족했다식지하게듣는가등을보며 ~~ 은잘하으로평가할것. 였으나 ~~ 은부족했다식으로평가할것. 286 제 3 부자유탐구예시

295 [ 양식 7] 평가내용 채점표 수행과정평가 1. 목적의진술이분명한가? 자기평가 동료평가 교사평가 2. 과제의선정이대주제 ( 또는단원 ) 와관련이있는가? 3. 집단의구성과역할분담이적절한가? 4. 도구나재료의선정이적절한가? 5. 과제에맞는과정을설계하였는가? 6. 정보수집과정이분명하고적절하였는가? 7. 결과를표나그림으로나타내는등의데이터처리를하였는가? 8. 결과로부터합리적인결론과제언을하고있는가? 9. 분명하고알아듣기쉽게발표를하였는가? 10. 질문에대한답을적절히하였는가? 창의적활동평가 1. 활동이독창적인가? 2. 활동이능숙하고세련되었는가? 3. 결과를자세하고정확하게처리했는가? 4. 의미있는활동내용이풍부한가? 5. 탐구수행결과가과학적으로적절한가? 과학글쓰기및발표평가 1. 결과의기록과보고가논리적인가? 2. 결과의기록과보고가간결하게표현되었는가? 3. 결과의기록과보고가정밀하고정확하게기록되었는가? 4. 발표를위해포스터나프리젠테이션을성의껏만들었는가? 5. 이해하기쉽게보고와발표를하는가? 평가는점수로표시할것최저 0 점, 최고 5 점임 제 3 장생물영역 : 생물구성 287

296 적용과반성 자유탐구활동에대한좋은취지와달리여러가지우려의목소리가있다. 다음은현장교사에의해실제진행되었던자유탐구활동에서나타나는문제점이다. 그러나처음시도하면서발생한문제들에대한반성이이루어지고해결책을모색한다면학생들에게는의미있는경험이될것이라확신한다. 1. 주제선정 : 주제선정부터쉽게접근하는것이필요합니다. 자유탐구활동을시행하기위해서는주제를선정하고그에따라모둠을구성하는활동부터쉽게접근할필요가있다. 마인드맵을통한브레인스토밍전략을사용하여해당단원에대한탐구제목을이끌어내었다. 그런데 6차시동안수행할수있고실현가능한주제를정하는과정부터너무어렵게진행되었다. 학생들은이과정부터어려움을느끼는것이다. 현장적용교사는이러한면에서학생들이주제선정부터쉽게접근할수있도록도와주는교사의역할이중요하다고지적하였다. 2. 모둠구성 : 모둠구성과정에많은시간과노력이필요합니다. 학생들이브레인스토밍을통해흥미와관심있는주제를선정했다하더라도 GI를위한적절한모둠구성을해야한다. 자유탐구활동이끝난후, 학생들의반응을살펴보면모둠원들과의협력과배려를배울수있어좋았다는반응이있었던반면, 혼자진행하느라너무힘들었고책임이나에게만주어져부담스러웠다는반응도많았다. 또한서로마음이잘맞는친구들끼리모둠을구성하는것이좋겠다는의견과나중에라도모둠을바꿀수있었으면좋겠다는의견도있었다. 결국탐구를수행하는과정에서 1~2명의이탈자가생겼고그과정에서과제를서로미루는모습도관찰되었다. 개별활동이아니다보니모둠원은학생들에게꽤민감한사항일것이라생각된다. 현장적용교사는이러한문제들에대하여모둠구성부터교사가많은관심을가지고진행한다면조금더원활한진행이이루어질수있을것으로지적하였다. 3. 탐구수행 : 교사의중간점검이필요하며, 학생들의수준에맞는지도가중요합 니다. 거의대부분의학생들은스스로탐구주제를설정하고탐구계획을수립하여본경험이 없다. 초등학교부터중학교 1 학년과정을배우면서교과서에제시된탐구활동을보고교사 의안내에의해진행해보았을것이다. 이러한학생들에게자유탐구활동은의미가있다. 288 제 3 부자유탐구예시

297 그러나학생들이진행하는탐구과정은초보자로서많은문제점을가지고있기때문에이과정에서는교사의적극적인활동이필요하다. 즉교사는중간점검을통하여잘못된부분을수정해주어야하되, 이때에는학생들의수준에맞는지도가필요하다. 학생들이탐구과정을어떻게내면화하고있는지살펴보고필요한경우교사의적절한안내는탐구의질을향상시킬것이다. 4. 탐구수행 : 자기주도적인탐구수행을위해서는학생들의적극적인태도가 필요합니다. 이번활동을통해일부학생들의적극적인태도는탐구의결과뿐아니라학생들의과학에대한생각까지도바꿀수있었다. 많은학생들은탐구주제를설정하고탐구를수행하는일련의과정들을어려워하였다. 탐구를수행하는 3,4차시과정을효율적으로운영하기위해블록타임을설정하여진행하였는데학급의절반에해당하는학생들은무엇을해야할지몰라어수선한분위기였다. 각모둠에서역할이정해져있었음에도불구하고적극적으로참여하는학생이있었던반면, 그렇지않은학생들도많았다. 결과적으로노력하면서태도가적극적이었던학생들은그성과가좋았다. 이때성적이좋다고하여성과가좋았던것은아니었다. 의미있게참여하지않는다면부담스러운과제가될뿐이었던것이다. 따라서자유탐구활동은학생들이얼마나적극적으로참여하느냐에따라그질이결정된다고해도과언이아닐것이다. 5. 자유탐구활동의시간 : 시간이너무부족합니다. 탐구를수행한후, 최종보고서및발표자료를만드는시간동안현장교사가지적했던사항은학생들에게주어진시간이너무부족했다는것이다. 전반적으로 6차시동안진행하기에는많은어려움이따른다는것이다. 이것은비단학생뿐만아니라교사에게도마찬가지이다. 자유탐구활동과관련된건의사항에이러한점이잘나타나있다. 다음은학생의응답예시이다. - 야외로일정기간 ( 하루, 일주일 ) 을정해서했으면좋겠어요. - 일정한날을정해서모든학교가한꺼번에하는것을바란다. - 시간이부족하여다양하게해보지못했다. - 시간을쪼개서하는것이힘들었다. 학생들은이번활동을진행하면서같은모둠원과잘모일수없고, 방과후에남아서작업을하는활동이매우힘들다는반응을보였다. 탐구를수행하는일그리고최종보고서를작성하거나발표자료를만드는일에시간이필요하기때문에현장의실정에맞게운영하는것이필요하다. 제 3 장생물영역 : 생물구성 289

298 이론과자료 Ⅰ. 자유탐구수행을위한준비단계에서활용할수있는자료 자유탐구를처음접하는중학교 1학년학생들은 탐구 의의미부터어렵게접근하기때문에역사에빛나는유명한생물학자들이어떠한탐구활동을하였는지알아보고수행한탐구활동을분석해봄으로써과학탐구의방법을쉽게이해할수있다. 자유탐구의소개시간에교사가적절히활용할수있도록하자. 1. 보먼트 (Beaumont, W. 1785~1853) 의위액에대한관찰 음식이위속에서어떠한변화를거치는지에대해서 18세기중엽까지는거의알려진것이없었다. 위액의작용에대한효과가알려지기시작한데에는우연한사고가계기가되었다. 1822년 6월어느날, 미국북부의한모피거래소에서사냥꾼한명이옆에있는생마르탱이라는 19세의청년에게실수로엽총을발사하였다. 매우가까운거리에서발사된총을맞고, 그청년을중상을입고쓰러졌다. 그엽총은산탄총이었는데청년의복부에커다란구멍을내고말았다. 보먼트는살가망이없어보이는이청년을 1년동안이나극진히보살피고치료하였으며, 그청년의상처는기적적으로회복되었다. 그러나상처는완전히아물지않았고, 위에둘레 6cm나되는큰구멍을남겼다. 보먼트는위의작용을알아보기위하여이청년을이용하여많은실험과관찰을하였다. 우선그는날쇠고기한조각, 날돼지고기의비계한조각, 삶은쇠고기한조각, 빵한조각, 양배추한조각을각각실로묶어서청년의위속으로구멍을통해집어넣었다. 그리고 1시간간격으로음식물조각들을꺼내어음식물이소화되었는지를조사하였다. 음식물에따라소화되는데걸리는시간이달랐지만, 분명한것은위속에서음식물이분해된다는것이었다. 다음에보먼트는구멍에온도계를꽂아위속의온도를측정하였는데, 그가측정한온도는 37.8 였다. 그리고유리관을구멍에넣어순수한위액 30g을채취하였다. 다음에플라스크에쇠고기한조각과채취한위액을넣고가열하여 37.8 로유지하였다. 40분이지나면서고기의표면이소화되기시작하였고, 10시간후에는완전히소화되었다. 보먼트는이상과같은실험이외에도많은실험을수행하여위와위액의소화에대한역할을많이밝혀내었다. 보먼트의실험활용에는대체로귀납적탐구방법이적용되었다고볼수있으며, 그의탐구활동을다음과같이단계별로정리할수있다. - 위속에서음식물이어떻게변화하는가? - 여러종류의음식물을각각실로묶어위속에넣은후 1시간마다꺼내보면서변화를관찰한다. 290 제 3 부자유탐구예시

299 - 위핵을채취하여플라스크에쇠고기와함께넣고 37.8 로유지하면서변화를관찰한다. - 고안된관찰방법과절차를수행한다. - 위는음식물을소화한다. - 음식물의소화에작용하는물질은위액이다. 2. 다윈 (Darwin, C. 1809~1882) 의진화에대한탐구 다윈이진화론을주장하기까지는많은노력과연구가필요했다. 그는 22세때에불과 235t의범선비글호를타고생사를넘나드는고난을무릅쓰며세계일주에나섰다. 그가세계각지에서관찰하거나채집한동식물과여러가지화석등은진화론연구에귀중한자료가되었다. 특히갈라파고스군도에서관찰한생물의종류와형태는그의진화론발상에결정적인영향을미쳤다. 갈라파고스군도에사는거대한육지거북인코끼리거북은지구상다른어느곳에도존재하지않는특이한생물이었다. 갈라파고스군도는남아메리카의적도부근에서서쪽으로약 800km 떨어진평범한군도이다. 그럼에도불구하고왜코끼리거북은갈라파고스군도에서만발견되는것일까? 또갈라파고스군도에서발견되는방울새역시지구상다른어느곳에서도발견되지않는다. 더욱놀라운사실은군도를이루고있는작은섬마다분포하는생물들의모양이나생태가조금씩다르다는것이다. 이러한관찰결과를어떻게설명할수있을까? 다윈은갈라파고스군도에서만발견되는이러한생물들이어떠한이유로대륙으로부터건너오게된후, 다른지역의생물과격리된채오랜세대를거듭하면서, 점차갈라파고스의환경에적응하는방향으로변화했다고생각하였다. - 갈라파고스군도의생물분포와형태는어떠한가? - 비글호를이용한갈라파고스군도답사 - 동식물의생김새와생태조사 - 다른지역의동식물과비교 - 관찰방법과절차의수행 - 코끼리거북과방울새등갈라파고스군도에서만발견되는특이한생물의조상은원래대륙에서살던것이다. 그리고갈라파고스군도에정착한후대륙과격리된채 제 3 장생물영역 : 생물구성 291

300 오랜세월에걸쳐새로운환경에적응하는방향으로자연선택에의해변화했을것 이다. 다원의진화론은갈라파고스군도의생물관찰이외에도다른여러가지자료에근거를 두고있다. 갈라파고스군도에대한탐구활동을분석해보면, 다윈이주로귀납적탐구방 법을사용했다는것을알수있다. 3. 에이크만 (Eijkman, C. 1858~1930) 의비타민에대한탐구 네덜란드의젊은군의관에이크만은 19세기말엽의어느날, 병원의양계장에서기르던닭이병에걸린것을알게되었다. 어떤닭은다리가약해져서비틀거리고, 또어떤닭은전혀일어서지도못하였다. 심한경우는몸이완전히마비되어움직이지도못하는닭도있었다. 닭이나타내는증상이사람의각기병과매우흡사하였기때문에에이크만은관심을가지고이를연구하기시작하였다. 병든닭들을계속적으로관찰하던중그는신기한사실을발견하게되었다. 병들었던닭들이점차회복되기시작하였고, 얼마지나지않아병이없어진것이다. 에이크만이그원인을곰곰이생각한결과, 아마도닭이먹고있는먹이와관련이있는것이아닌가하는판단을하였다. 왜냐하면, 닭이병에걸렸던때에는먹이로흰쌀을주었었는데, 담당자가바뀌어흰쌀대신현미를주기시작하면서닭의병이없어졌기때문이다. 따라서그는 현미속에는닭의각기병을없애는물질이포함되어있다. 는생각을하였고, 이를검증하기위하여몇가지실험을실시하였다. 즉닭을두집단으로나누어한집단에게는흰쌀을주고다른집단에게는현미를주면서관찰하였다. 얼마후흰쌀을먹인닭의대부분은각기병증상을나타내었고, 현미를먹인닭들은아무렇지도않았다. 다음에에이크만은각기병증상을나타내는닭에게현미를주고, 현미를주어서건강했던닭에게는반대로흰쌀을주어서길렀다. 그랬더니이번에는각기병증상을나타냈던닭이점차회복되고, 건강했던닭은각기병증상을나타내었다. 그리고그는현미를흰쌀로만드는과정에서떨어져나간부분을모은쌀겨를각기병증상을보이는닭에게주었다. 쌀겨를먹은닭들이각기병에서빠르게회복되는것을관찰한그는쌀겨에각기병을예방하는물질이들어있다는생각을하였다. 에이크만은닭을이용한실험을성공적으로마친후, 사람에게도같은실험을하였다. 그는당시네덜란드의식민지인인도네시아에있는 100여개의교도소에수용된 25만명이상의죄수들을대상으로현미와백미의효과를실험하였다. 실험결과현미를먹은죄수는각기병발생률이 1만명당 1명이었고, 현미와백미를섞어서먹은죄수는 1만명당 416명, 백미를먹은죄수는 1만명당 3900명이었다. 이러한실험결과를얻은에이크만은현미가사람에게있어서도각기병을예방하는효과가있다는것을증명하였다. 후에현미에있는물질은풍크 (Funk) 에의해비타민으로명명되었다. 홉킨스 (hopkins) 도쥐를이용한실험에서, 쥐의성장에필수불가결한미량의어떤물질이있다는것을발견하고이를보조인자 (accessory factor) 라고불렀다. 에이크만과홉킨스는 292 제 3 부자유탐구예시

301 비타민의발견에대한업적으로노벨상을공동수상하기도하였다. 에이크만의탐구활동은 전형적인연역적탐구방법에의한것으로써, 그과정을다음과같이정리할수있다. - 각기병증상은어떻게해서나타나게되는가? - 현미속에는각기병을예방하는물질이들어있을것이다. - 닭을이용한실험설계 집단 1 ---> 백미를 현미를 먹이로줌 ---> 각기병 ---> 먹이로줌 ---> 관찰 집단 2 ---> 현미를 백미를 먹이로줌 ---> 건강 ---> 먹이로줌 ---> 관찰 - 사람을대상으로한실험설계 집단 A ----> 현미를줌 ----> 각기병발병률조사 집단 B ----> 현미와백미를섞어서줌 ----> 각기병발병률조사 집단 C 백미를줌각기병발병률조사 - 탐구설계대로탐구를실시한다. - 현미를먹는닭은각기병에걸리지않는다. - 현미를먹는사람은각기병에걸리지않는다. - 처음에설정했던가설이맞다. 즉현미속에는각기병을예방하는물질이들어있다. 4. 파스퇴르 (Pasteur, L. 1822~1895) 의탄저병에대한탐구 탄저병은 19 세기에유럽에서양을기르는목축업자들이가장두려워하는전염별이었다. 제 3 장생물영역 : 생물구성 293

302 양이일단이병에걸리면불과며칠만에죽게되는데, 더욱무서운것은이병이급속히전염된다는것이었다. 프랑스에서는양의탄저병으로인해목축업자들이입는피해가매우컸으며, 양의탄저병을예방할수있는방법의개발이필요하게되었다. 파스퇴르가양의탄저병예방접종약 ( 백신 ) 을개발할수있었던것은우연한관찰이계기가되었다. 그는닭콜레라에관한연구를하고있었으며, 닭콜레라균을배양하여닭에게주사하는실험을여러번반복하였다. 그런데어는날, 파스퇴르는새로배양한닭콜레라균이아닌공기중에오래방치했던닭콜레라균을주사하였는데, 주사를맞은닭이죽지않고닭콜레라균를가볍게앓고는곧회복되는것을관찰하게되었다. 더구나놀라운것은이닭은새로배양한맹독성닭콜레라균을주사해도더이상이병에걸리지않는다는사실이었다. 파스퇴르는이러한발견을토대로양의탄저병균을처리하여탄저병백신을개발하였다. 그러나문제는많은사람들이탄저병백신의효과를의심한다는것이었다. 파스퇴르는이러한의심을불식시키기위하여탄저병백신의효과를증명하기위한공개실험을하기에이르렀다. 그는탄저병백신이양의탄저병을예방할수있다는가설을바탕으로다음과같다는실험을하였다. 즉건강한양 50마리중에서 25마리에게만탄저병백신을주사하고, 50마리모두를탄저병균에오염된목장에풀어놓았다. 그리고탄저병백신을주사한양과주사하지않은양이탄저병발병률에있어서차이가있는지조사하였다. 이공개실험을수행한결과탄저병백신을주사하지않은양은 25마리모두죽었으나, 탄저병백신을주사한양은놀랍게도 25 마리모두건강하였다. 이러한파스퇴르의실험이있은휘, 많은목축업자들이앞다투어탄저병백신을사용하였고, 그효과는감탄할만한것이었다. 파스퇴르의탄저병백신에대한탐구활동도역시연역적탐구방법을적용한것으로이를정리하면다음과같다. - 새로개발한탄저병백신은효과가있을까? - 백신은양의탄저병예방에효과가있을것이다. - 양을이용한실험설계 집단 1 (25마리건강한양 ) ---> 탄저병백신주사함 탄저병균에 ---> 노출 ---> 결과관찰 집단 2 (25 마리건강한양 ) ---> 주사하지않고그대로둠 탄저병균에 ---> 노출 ---> 결과관찰 - 계획대로탐구를수행한다. - 탄저병백신을주사한양은모두건강하였다. 294 제 3 부자유탐구예시

303 - 탄저병백신을주사하지않은양은모두탄저병에걸려사망하였다. - 처음에설정한가설을받아들인다. 즉양의탄저병백신은탄저병을예방하는효과가있다. < 참고문헌 > 교육부 (2001). 고등학교생물실험. 한국교원대학교과학교육연구소. 제 3 장생물영역 : 생물구성 295

304 Ⅱ. 자유탐구학생산출물 1. 최종보고서 296 제 3 부자유탐구예시

305 2. 포스터 제 3 장생물영역 : 생물구성 297

306 3. 프리젠테이션발표자료 298 제 3 부자유탐구예시

307 4. 수행결과물 제 3 장생물영역 : 생물구성 299

308 2. 기공을통해증산되는물의양은얼마일까? 관련단원 식물의영양 차시 6 시간 자유탐구방법 GI 모형 탐구유형인과관계조사 주제선정의이유 이단원은 2007년개정과학과교육과정에서초등학교 5학년의 식물의구조와기능 단원과연계되어있다. 초등학교에서탐구활동을통해현상적인부분을학습하였다하더라도잎의기능중의하나인증산작용의원리와기능은다소복잡하여어려움을느끼는부분이다. 이단원에서알아보고자한목표는다음과같다. - 공변세포의구조를알고기공을통한증산작용의원리를설명할수있다. - 잎을통해증산작용이일어남을이해하고, 증산작용이활발하게일어나는조건을찾아 낸다. 증산작용의원리와기능을이해하기위해서는공변세포와기공에대한이해가필수적이다. 이미초등학교에서증산작용에대한실험을통해서 잎을통해식물체의물이수증기의형태로나간다 는것을학습했다하더라도, 공변세포에의한기공의개폐는광합성과함께일어나는유기적인과정임을이해하도록지도하는것이바람직하다. 그러나중학교 1학년과정이므로기공의움직임에대한생리학적개폐기작을다루는것은바람직하지않을것이다. 이부분은우리주변에서쉽게접할수있는식물체에대한것으로학생들에게친숙한내용을많이포함하고있다. 따라서실생활과관련된현상을제시해주면서자료를잘활용한다면학생들의흥미를유발하여적극적인참여를기대할수있을것이다. 300 제 3 부자유탐구예시

309 전체개요 단계내용비고 준비소개 주제예선정비및모둠구성계획또는설계자료수집및분석작작성성및발표발표평가 Ÿ 자유탐구지도예시및관련자료수집 Ÿ 자유탐구지도계획수립 - 지도일정 - 수행장소및설비준비 ( 과학실, 컴퓨터실등사용여부 ) - 도구와기자재구입 Ÿ 학생들에게자유탐구의방법, 과정, 모둠구성방법, 발표방법, 평가기준등을안내 Ÿ 증산작용 에대한브레인스토밍 Ÿ 증산작용 과관련된탐구주제선정 Ÿ 각학생들의흥미와조건을고려하여모둠구성 Ÿ 기공을통해증산되는물의양은얼마일까? 에대한탐구방법선정및계획수립 Ÿ 자유탐구계획서 및 자유탐구활동계획서 작성 Ÿ 선정된탐구문제인 기공을통해증산되는물의양은얼마일까? 에대한자료수집 Ÿ 수집된자료를바탕으로이론적배경정리 Ÿ 단위시간당기공 1개를통한증산량을구할수있는실험을설계하기위해모둠별토론을통해가설을설정하고변인통제제시 Ÿ 실험수행 ( 모둠별 ) Ÿ 실험결과분석및정리 ( 모둠별 ) Ÿ 탐구활동보고서작성 ( 모둠별 ) Ÿ 각모둠별수행과정및결과를포함한최종보고서작성 Ÿ 각모둠별탐구수행결과를포함하는프리젠테이션및포스터작성 Ÿ 다양한방법 ( 포스터발표, 프리젠테이션, UCC 등 ) 활용 Ÿ 각구성원이발표에적극적으로참여하여모둠간, 개인간에피드백을주고받을수있도록지도 Ÿ 교사는모둠별포트폴리오를근거해학생들의활동을평가 ( 발표방법에맞는채점표를개발하여사용 ) Ÿ 자기평가, 동료평가, 교사평가방법등적절히활용 교사사전준비 1차시 2차시 3-4차시 5차시 6차시 제 3 장생물영역 : 기공과증산 301

310 단계별수업예시 장소 : 과학실및과학실 ( 컴퓨터실, 야외학습장, 도서실등 ) 모둠구성 : 4-5 명 준비물 : 활동지, 평가지, 실험재료및기구 Ÿ Ÿ 자유탐구지도예시및관련자료수집자유탐구지도계획수립 - 지도일정 - 수행장소및설비준비 ( 과학실, 컴퓨터실등사용여부 ) - 도구와기자재구입 자유탐구안내 학생들이수행해야할자유탐구에대해안내한다. - 자유탐구의특징, 과정안내 - 자유탐구인것과아닌것의구분하기활동 자유탐구의예시 - 실제학생자료예시를학생들에게소개하여자유탐구를구체적으로실행할수있도록돕는다. - 가능하면탐구의다양한유형별로예시를들어학생들이다양한탐구를시도해볼수있도록한다. 탐구주제선정 교사가미리계획한자유탐구의주제예시 - ' 기공을통해증산되는물의양은얼마일까?' - 증산작용에대해학생들이알고있는내용이나그로인해나타나는현상등에대해발표하도록한다. - 자유탐구의목표제시 : 모둠별로실험을설계하여결과도출하기 모둠구성 학생들에게다양한변인들중에서하나의변인을택하도록하고변인별로모둠을구성한다. - 교사는가능한이질적인집단이되도록고려하여모둠구성에도움을준다. 모둠활동시작 모둠원끼리모여서역할을분담하고탐구계획표작성한다. [ 양식 1,2] 302 제 3 부자유탐구예시

311 관련자료및이론수집 기공을통하여증산되는물의양을측정하기위한여러가지방법 ( 교재, 참고문헌, 인터넷등 ) 을조사하여모둠별로발표한다. 발표한내용을정리하여모둠별로이론적배경에해당하는부분에정리한다. 실험설계 올바른실험을위해변인통제과정을안내해준다. [ 양식 3] 실험도구및재료준비 기공을관찰하기위한현미경은과학실에서이용할수있도록해준다. 과학실의실험기구가필요한경우각모둠에서이용할수있도록해준다. 실험데이터얻기 교사는실험자료정리방법 ( 기공관찰방법등 ) 을안내한다. 자료분석및표, 그래프등으로정리 자료를필요에따라그림, 표, 그래프등으로정리한다. [ 양식 4] 모둠별로탐구활동보고서를작성한다. [ 양식 5] 다양한발표방법 ( 전시, 포스터발표, 프리젠테이션, 시연, UCC 제작등 ) 을활용한다. 포트폴리오평가 교사는모둠별로활동한활동지를모아둔파일철 ( 포트폴리오 ) 을근거로학생들의활동을평가한다. [ 양식 6] 학생들의동료평가결과를학교의사정에맞도록적절히반영한다. [ 양식 7] 제 3 장생물영역 : 기공과증산 303

312 [ 양식 1] 자유탐구계획서 ( 학생용 ) 제출일 : 년월일 / 모둠명 :( ) 학년 / 반 / 번호이름역할 제출자 탐구주제 탐구내용및방법 탐구의최종결과물 형태 발표방법 304 제 3 부자유탐구예시

313 [ 양식 2] 제출일 : 년월일 / 모둠명 :( ) 탐구주제 일별활동계획 ( 구체적으로 ) 활동장소 준비물또는필요 물품 제 3 장생물영역 : 기공과증산 305

314 [ 양식 3] 우리의탐구문제는. 변화시켜야할변인은 측정해야할변인은 ============================================================== 일정하게유지해야할변인은 306 제 3 부자유탐구예시

315 [ 양식 4] 제출일 : 년월일 / 모둠명 :( ) 관찰재료 : 기공의관찰 ( 현미경배율 : ) 기공의분포도 구분잎의면적단위면적당기공수전체잎의기공수 기공 1 개의단위 시간당증산량 잎의앞면 잎의뒷면 제 3 장생물영역 : 기공과증산 307

316 [ 양식 5] 제출일 : 년월일 / 모둠명 :( ) 제목 일시 날씨기온 목표 준비물 탐구과정 탐구활동 및결과 결과 분석및 토의 느낀점 ( 알고싶은 점 ) 308 제 3 부자유탐구예시

317 [ 양식 6] * 탐구활동보고서평가 모둠명 1조 2조 3조 4조 5조 실험설계과정이타당한가? 변인통제가적절한가? 실험결과및결론이타당한가? A B C D E A B C D E A B C D E 총점 * 포스터발표및프리젠테이션평가 모둠명 1조 2조 3조 4조 5조 발표자는내용을종합실험설계가과학적으로발표하는자료의구성하여체계적으로잘발이루어졌는가? 이타당한가? 표하는가? A B C D E A B C D E A B C D E 총점 다양한발표형태를활용하되, 각형태에적합한채점표를개발하여사용한다. 제 3 장생물영역 : 기공과증산 309

318 [ 양식 7] * 모둠간평가 ( 평가형태에따라형태별로작성 ) 모둠명 1조 2조 3조 4조 실험설계과정이타당한가? 변인통제가적절한가? 실험결과및결론이타당한가? A B C D E A B C D E A B C D E 총점 * 모둠내평가표모둠내구성원들의평가는열심히적극적으로실험을수행한동료가있는반면, 약간소홀한학생도있으므로모둠내기여도를고려하여평가에반영하기위한것입니다. 사적인감정에얽매이지않고솔직하게대답해주세요 ( 한항목당반드시한명을기재해주세요 ). 자료를가장많이제공한모둠원 좋은의견을가장많이낸모둠원 모둠에서실험을수행할때가장활약한모둠원 보고서작성에가장많은공헌을한모둠원 발표와토론에가장기여한모둠원 가장성실하게준비한모둠원 310 제 3 부자유탐구예시

이론과자료 증산작용관련읽기자료 1) 미국서부캘리포니아주시에라네바다산맥에있는자이언트세쿼이아는세계에서가장큰나무가있는곳이다. 이곳에있는 제네럴셔먼트리 가바로그나무이다. 이나무의높이는 82.4m이며, 밑둥치둘레 30.79m, 밑둥치의최대지름 11.06m로이는방다섯개짜리목조주택 80채를지을수있는양이다.

319 이론과자료 증산작용관련읽기자료 1) 미국서부캘리포니아주시에라네바다산맥에있는자이언트세쿼이아는세계에서가장큰나무가있는곳이다. 이곳에있는 제네럴셔먼트리 가바로그나무이다. 이나무의높이는 82.4m이며, 밑둥치둘레 30.79m, 밑둥치의최대지름 11.06m로이는방다섯개짜리목조주택 80채를지을수있는양이다. 이나무는하루에 1000kg 이상의물을뿌리를통해흡수하는데어떻게뿌리끝까지물을공급할까? 이정도높이의나무는뿌리끝에서잎까지물을끌어올리는데는약 10-15기압이필요한데, 잎의기공에서일어나는증산작용이이렇게높은곳까지물을끌어올리는원동력이된다. 식물은일반적으로토양으로부터물을재충전한다. 그러나토양이건조해져서공급되는물보다증산작용으로손실되는물이더많으면잎이시들고, 만일토양과잎이계속물을보충받지못한다면식물은결국죽는다. 식물에는열었다닫히는기공이있어서물의함량을조절하고변화하는환경에적응하게되어있다. 낮에는기공을열어이산화탄소가잎안으로들어와광합성이일어나고, 빛이없어서광합성을할수없으므로더이상이산화탄소의흡수가필요없는밤에는기공을닫아계속적인물의손실을줄일수있다. 실험지도 Tip - 잎의조직이상하지않도록주의하면서잎의표피를벗길수있도록지도한다. - 윗면표피는아랫면에비해잘벗겨지지않으므로더많은주의를요한다. - 표피조직이벗겨지지않을경우투명한투명매니큐어를앞에얇게바르고 5-10분정도지난후투명접착테이프를투명매니큐어위에붙여조심스럽게잎으로부터투명매니큐어를떼어내고이것을프레파라아트에붙여서현미경으로관찰한다. - 기공 1개당증산량을구하는것은얼마나많은물이증산될수있는가를보여주기위한 1) 제너럴셔먼트리사진출처 : 632&nid=13344 제 3 장생물영역 : 기공과증산 311

320 것이지정확한증산량을요구하는것이아니다. 따라서잎의면적을계산할때그래프 용지를이용하여대략적인면적을구하고, 실제와약간의차이가있다는것을알린다. 312 제 3 부자유탐구예시

321 4. 지구과학영역 2007 년개정과학과교육과정과의연계 위에서제시된교육과정을살펴보면, 지각의물질과변화단원에서는광물, 암석, 풍화, 지형의변화등의개념을포함하고있으며, 지각변동과판구조론단원에서는지구내부구조, 판구조론, 지진, 화산, 자연재해, 지질구조등의개념이포함되어있다. 이들단원에서는우리주변에서쉽게관찰할수있는것부터전지구적인것까지다양한공간적규모를가진현상들이다루어지고있다. 그러므로자유탐구의유형중실태조사, 만들기, 모형의구성등다양한활동들이가능할것으로판단되며, 이들개념들을여러관점에서연관짓고통합해보는활동들이가능할것이다. 제 4 장지구과학영역 313

322 자유탐구주제예시 지구의역사관련부분을제외한모든지질학영역들이다루어지고있다. 이런상황은일반교수-학습측면에서는너무많은개념과내용들을한꺼번에다루어야하기때문에학생과교사모두에게곤혹스러울수있겠지만, 자유탐구의소재측면에서볼때매우유리한상황이다. 또한기존의교육과정에서전체적으로는다루어지지않았던판구조론부분이모두포함됨으로써지질학분야에서통합적인연계를가지고탐구의소재를찾을수있게된것이다. 자유탐구의특성상다양한연구문제설정이가능한주제를택하는것이바람직할것이며, 중학교 1학년지구과학분야에서는다음과같은탐구주제를학생들에게제시할수있을것이다. 탐구주제자연재해 _ 지진자연재해 _ 화산우리주변의암석우리주변의광물 탐구문제예시지진은주로어디에서발생하는가? ( 실태조사 ) 지진에잘견디는구조물만들기 ( 만들기 ) 화산지형의종류와특징 ( 실태조사 ) 화산의발생원인은? ( 비유와모형의구성 ) 화산발생과지진발생의관계 ( 상관관계 ) 우리고장에는어떤암석들이있나? ( 실태조사 ) 기후특성에따른암석풍화도의차이 ( 인과관계 ) 암석속에는어떤광물들이포함되어있나? ( 실태조사 ) 광물은우리생활에어떻게이용되나? ( 실태조사 ) 풍화작용온도와습도가풍화에미치는영향 ( 인과관계 ) 지형의변화지형의변화가인간에게미친영향사례조사 ( 실태조사 ) 판구조론 지구내부구조만들기 ( 만들기 ) 판의이동속도를측정하는방법은? ( 비유와모형의구성 ) 판구조론과관련된역사적인물탐구 ( 실태조사 ) 314 제 3 부자유탐구예시

323 1. 지진과자연재해 관단 련원 지각변동과판구조론 차시 6 시간 자유탐구방법 GI 모형 탐구유형만들기 2007 년개정교육과정해당내용.. 주제선정의이유 2007년개정교육과정에서는중학교 1학년에지구과학의지질영역을 (5) 지각의물질과변화, (8) 지각변동과판구조론으로나누어모두포함시키고있다. 개정교육과정에서지구과학분야의특징은지질영역에서자연재해를기존지질학적현상및개념들과연관시키면서지구환경을강조하고있다는점이다. 그러므로어떤형태로든지질학적현상과자연재해의관계에대한학생들의이해를위해효과적인교수법적접근이필요하다. 주제의특성상기존의전통적강의식이나자료해석위주의탐구보다는학생스스로이들간의관계를다양한시각에서탐구해볼수있는새로운방법이있다면그것이더유효적절할것이다. 이대안적인방법중의하나가바로 자유탐구 이다. 자유탐구의주제로는학생들이다양한관점에서탐구문제를생성할수있는것이적절하다. 이런측면에서 지진과자연재해 라는주제는지진이라는지질학적현상과이로인한자연재해를연관지음으로써 S-T-S적인관점으로다양한탐구문제의생성을가능하게한다. 또한탐구문제해결과정에서지진과관련된심화된개념까지학습할수있어일석이조의효과를기대할수있다. 제 4 장지구과학영역 : 지진과자연재해 315

324 전체개요 단계내용비고 준비 Ÿ Ÿ Ÿ 자유탐구지도에필요한자료수집및지도계획 자유탐구지도예시주제선정및관련자료수집 자유탐구수행에필요한도구와재료구입 교사사전 준비 예 비 소개주제선정및모둠구성 Ÿ 학생들에게자유탐구의방법, 과정, 모둠구성방법, 발표방법, 평가기준등을안내 Ÿ 각학생들의흥미와조건을고려하여모둠구성 Ÿ 지진과자연재해 주제에관련된탐구문제선정 2 차시 계획또는 설계 Ÿ Ÿ Ÿ 지진과자연재해 주제에대한브레인스토밍 -마인드맵작성선정된탐구문제수행을위한탐구방법및계획수립 자유탐구계획서 및 자유탐구활동계획서 작성 자료수집및 분석 Ÿ 탐구문제선정결과, 지진에잘견디는구조물만들 기 라는공통탐구문제를선정함 Ÿ 선정된탐구문제에따라구조물만들기를위한관련자 료및이론을수집하고, 이를토대로구조물설계 Ÿ 제작된구조물의성능실험 ( 모둠별 ) 2차시 작성및발표 작성 발표 Ÿ 구조물의원리를보여줄수있는포스터제작 Ÿ 구조물제작과정과성능실험장면을 UCC로제작 Ÿ 포스터발표및모둠별로제작한구조물전시 Ÿ 제작과정을담은 UCC 발표 2 차시 평가 Ÿ Ÿ 구조물과 UCC 에대한동료평가및교사평가 동료평가는내부와외부로구분하여실시 316 제 3 부자유탐구예시

325 단계별수업예시 Ÿ 자유탐구지도에필요한자료수집및지도계획 Ÿ 자유탐구지도예시주제선정및관련자료수집 Ÿ 자유탐구수행에필요한도구와재료구입 ( 구조물만들기재료선정 ) 자유탐구안내 [ 학생용 #1] 자료를활용하여학생들이수행해야할자유탐구에대해안내한다. - 자유탐구수행순서 - 자유탐구의개요 Ÿ [ 학생용 #2] 자료를활용하여자유탐구수행전탐구에관한이해를돕는다. - 과학적탐구과정에대한이해. - 지유탐구에대한이해. 모둠구성및평가기준안내 Ÿ 학생들에게다양한변인들중에서하나의변인을택하도록하고변인별로모둠을구성한다. - 교사는가능한이질적인집단이되도록모둠구성하기위해 [ 학생용 #3] 과같이과학탐구능력검사지 (TSPS) 활용 Ÿ 자유탐구수행산출물에대한평가기준을 [ 학생용 #3] 과같이사전에학생들에게안내한다. 탐구문제선정및제시 Ÿ 자연재해 _ 지진 이라는소재로학생들이탐구주제를정할경우, 방사형마인드맵을이용하여 [ 학생용 #5] 와같은다양한탐구유형으로주제를선정할수있다. Ÿ [ 학생용 #4] 와같이지진에잘견디는구조물만들기 라는동일과제를제시한다. 이때, 준비물과구조물에대한제한사항이포함되도록한다. 탐구계획수립 Ÿ 지진에잘견디는구조물만들기 라는동일과제가주어질경우, 학생들은피쉬본 (fishbone) 마인드맵을이용하여 [ 학생용 #5] 와같은다양한탐구전략을짤수있다. Ÿ 모둠원끼리모여서역할을분담하고 [ 학생용 #6] 과같이탐구계획서를구체적으로작성한다. 제 4 장지구과학영역 : 지진과자연재해 317

326 지진에잘견디는구조물만들기 라는동일과제로탐구를수행한다고할경우, 학생들은구조물만들기와탐구과정및실험결과를 UCC로제작하는활동을공통적으로수행한다. 구조물설계및제작 Ÿ [ 학생용 #7] 을이용하여지진에대비하여설계한건축물의구조와특징을조사한다. 이과정에서학생들은내진설계와면진설계의원리를자연스럽게학습해야만할것이며, 건축공학적인기법도이해하게될것으로기대한다. Ÿ [ 학생용 #8] 과 [ 학생용 #9] 를이용하여모둠별로동일한재료를사용하게지진동에가장잘견딜수있는구조물을창의적으로설계하고만들어보게한다. 구조물성능실험 Ÿ 제작된구조물의성능을실험하기위한방법을고안하고, 변인통제하에실험하여성능을입증할수있는데이터를얻는다. Ÿ 얻어진실험데이터를표나그래프로변환한다. UCC 제작하기 Ÿ [ 학생용 #10] 과같이모둠별로구조물을만들게되기까지의과정을담은 UCC를제작하게함으로써제작과정에서아이디어의타당성을검증할수있고, 탐구결과발표시평가에도반영할수있다. Ÿ 또한, 만들어진구조물이실제로얼마나지진동에잘견딜수있는지실험하는장면을 UCC에담게함으로써설계의정밀성을평가할수있다. UCC 발표 [ 학생용 #11] 과같이모둠별로구조물제작과정과성능실험과정을담은 UCC 를발 표한다. 교사평가 & 자기평가 & 동료평가 [ 학생용 #11] 과같이교사는채점표를이용하여모둠별산출물인구조물과 UCC를평가한다. [ 학생용 #11] 과같이학생은자기평가와동료평가를실시한다. 318 제 3 부자유탐구예시

327 [ 학생용 #1] 오리엔테이션 지진에잘견딜수있는구조물만들기 [ 학습안내 ] 앞으로여러분이 6 차시에걸쳐해결해야할과제및학습할내용에대한안내 입니다. 여러분의과제 최근지진으로인한피해가여러부문에서나타나고있습니다. 따라서지진이라는지질학적현상에대한이해를명확히하고, 이에대한피해를최소화하기위해노력할필요가있습니다. 여러분의최종목표는지진에잘견딜수있는구조물을만들고, 모둠별로구조물을만들게되기까지의과정과성능실험을담은 UCC를제작하는것입니다. 모든활동들은꼼꼼하고신중하게진행하되, 즐거운마음으로함께했으면좋겠습니다. 자유탐구수행순서 예비 탐구계획 자료수집과분석 작성및발표 평가 * * * * * * (TSPS ) * * * * * - - * ( ) - * * UCC * *, UCC( ) * 제 4 장지구과학영역 : 지진과자연재해 319

328 자유탐구개요 전개단계 주요내용및활동 활동형태 차시 과제 예비 ( ) 1/6 (TSPS ) (fish-bone) 탐구계획 2/6 - ( ) - ( 자료수집과분석 ) - ( ) - - 3~4/6 - ( ) 작성및발표 UCC ( ) 5/6 UCC 평가, UCC ( ) 6/6 320 제 3 부자유탐구예시

329 [ 학생용 #2] 예비 과학탐구과정및자유탐구에대한이해 [ 자료 1] 과학적탐구과정에대한이해 - 프레젠테이션자료 [ 자료 2] 자유탐구소개 - 프레젠테이션자료 제 4 장지구과학영역 : 지진과자연재해 321

330 [ 학생용 #3] 예비 모둠구성및평가기준안내 [ 모둠구성 ] 과학적탐구능력검사지 (TSPS) 활용 - 탐구능력별모둠편성 322 제 3 부자유탐구예시

331 제 4 장지구과학영역 : 지진과자연재해 323

332 [ 평가안내 ] 평가기준제시 ( 산출물 & UCC) 구분 평가기준 양호 (3) 보통 (2) 미흡 (1) 독창성 -? -? -? 논리성 -,? -,? 산출물 발표 과제수행 협동성 반성과정 의사소통능력 - :? - : (), ()? -? -? -? -? -? -? -,? -? -? 324 제 3 부자유탐구예시

333 [ 학생용 #4] 예비 탐구과제제시 [ 탐구과제 ] 지진에잘견디는구조물만들기,,.. UCC., 13,.,,,. ( ),,,,,,,,,,,,, (30cm ), ( ) 아폴로 13호의관련장면 영화 아폴로 13호 의한장면은 NASA의기술자들과과학자들이고장난우주선을고치는데사용할기계장치를만들기위해시간에쫓겨작업하는것을보여준다. 많은연구원들은관련기계부품만있더라도고장난우주선을수리하는데적합한장치를만들수있을거라며안타까워한다... NASA의상관이들어와테이블위에여러부품이든바구니를던지며기술자들과과학자들을향하여이것들이우리가가지고연구해야하는모든것들이라고말한다. 기술자들과과학자들은문제를해결하기위해서협력하여작업을진행한다. 그들의지식과기술, 과거의경험을이용하여 NASA의연구원들은마침내우주비행사들이지구로귀환하기위해사용할장치를구상하고만든다. * 30cm, ( ) 10cm (, ),, ), 2cm,, ( ) 제 4 장지구과학영역 : 지진과자연재해 325

334 [ 학생용 #5] 탐구계획 마인드맵을활용한탐구전략수립 (fish-bone). ( ) < 그림 1> 방사형마인드맵 < 그림 2> 피쉬본마인드맵 326 제 3 부자유탐구예시

335 [ 학생용 #6] 탐구계획 자유탐구계획서작성 : 2009 : 학년 / 반 / 번호이름역할 제출자 탐구주제 탐구내용 및 방법 UCC 제작방법 발표방법 제 4 장지구과학영역 : 지진과자연재해 327

336 [ 학생용 #7] 탐구수행 자료수집및조사하기, 제 3 부자유탐구예시

337 [ 학생용 #8] 탐구수행 구조물설계하기.,. ( )! : 2009 () :! ( ) 제 4 장지구과학영역 : 지진과자연재해 329

338 [ 학생용 #9] 탐구수행 지진에잘견딜수있는구조물만들기.,.,, UCC. [ 모둠활동 ] 지진에잘견딜수있는구조물만들기 330 제 3 부자유탐구예시

339 [ 학생용 #10] 작성 UCC 제작하기 [ 모둠활동 ] UCC 제작하기 UCC. (,.),.., 17:00~18:00, 19:00~21:00.. 제 4 장지구과학영역 : 지진과자연재해 331

340 [ 학생용 #11] 발표및평가 UCC 발표및평가하기 [ 모둠활동 ] 모둠별 UCC 발표하기 UCC. UCC, [ 모둠활동 ] 평가하기.,... ^^ 332 제 3 부자유탐구예시

341 개인별채점표 ( 산출물 & UCC) 구분 평가기준 양호 (3) 보통 (2) 미흡 (1) 독창성 -? -? -? 논리성 -,? -,? 산출물 과제수행 - :? - : (), ()? -? 발표 협동성 반성과정 의사소통능력 -? -? -? -? -? -,? -? -? 제 4 장지구과학영역 : 지진과자연재해 333

342 자기평가 & 동료평가 1) 평가내용 평정척도 1. 전혀그렇지않다 / 2. 대체로그렇지않다 / 3. 보통이다 / 4. 대체로그렇다 / 5. 매우그렇다 ) 평가내용 모둠원이름 1.? 2.? 3.? 4.? 5.? 6.? 3) 평가내용 학생이름 1.? 2.? 3.? 4.? 5.? 6.? 334 제 3 부자유탐구예시

343 적용과반성 개발된지구과학예시를현장에적용한교사는탐구지도경험이많은전문성을갖춘교사라고판단된다. 또한자유탐구를수행한학생들도일반학생들이아닌적용교사가근무하는중학교의특별활동반인과학반학생들이어서어느정도과학적태도와능력을갖춘것으로생각된다. 하지만, 아무리베테랑교사라고해도자유탐구를지도하는것은녹록치않은일이었다. 실제로적용교사는적용과정에서다음과같은많은어려움을토로하였다. (1) 모둠구성 : 모둠을어떻게편성하는것이좋을지모르겠습니다. 적용교사는집단탐구에서기본적으로이질적으로구성하는것이좋을것이라판단하고, 모둠편성의준거로학업성취가아닌과학탐구능력을설정하였다. 이에따라탐구능력검사지를이용하여학생들의탐구능력을측정하고탐구능력이고르게분포된이질집단을구성하려하였으나, 실제로는그렇게하지못하였다. 학생들이그러한편성을꺼려하고마음에맞는동료들과모둠을편성하길바랐기때문이었다. 교사는학생들의적극적참여와원활한수행을위해원래의도와는달리학생들의의견에따라모둠을편성하였다. [ 학생용 #3] 의자료를보면, 모둠간에탐구능력에서차이가나는것을볼수있다. 교사는자신이한결정에대해과연잘한것인지의문이들었으며, 원래의도대로평균적인탐구능력은같되이질적이될수있도록편성하였더라면하는아쉬움을가지게되었다. (2) 예비 : 무엇보다도교사의안내가중요합니다. 적용교사의말에의하면학생들은우선자유탐구를어떻게수행해야할지막막해한다는것이다. 특히, 이전에스스로수행의경험이거의없는학생들이많고, 생소한탐구방식이라더욱어려움을느낀다는것이다. 그러므로무엇보다도지도하는교사의안내가중요하다는것이다. 이교사의경우는되도록상세한안내를위해 2시간의예비시간을따로할당하여과학적탐구과정에대한이해와자유탐구에대한이해를위한수업을진행하였다. 그럼에도불구하고여전히어려움을느끼는학생들이많았다고한다. 이에대해적용교사는다음과같이제언하였다 (3) 탐구계획 : 마인드맵핑을생각보다재미있어하며비교적잘작성합니다. 적용교사는예비단계에서마이드맵핑에대한기초적인교육을실시하고, 계획단계에서디지털마인드맵퍼프로그램을이용하여탐구전략을수립하게하였다. 중학생들이라어려워할줄알았는데, 학생들은생각보다수월하게프로그램기능을터득하였으며, 비교적쉽 제 4 장지구과학영역 : 지진과자연재해 335

344 게전략을작성하였다. 하지만학생들은마인드맵핑이외에또자유탐구계획서를작성하는 것에대해의아해하였으며구분을잘하지못하였다. 다음은적용교사의수업일지의일부 분이다. (4) 자료수집 : 소프트웨어를활용하면효과적입니다! 이번자유탐구과제가건축물을설계하는것이었기때문에학생들이자료를수집하는데 있어많은애를먹었다. 또한검색을하더라도학생들의수준에맞는자료를찾기란쉽지 않다. 적용교사는이과정에서학생들이웹노트를활용하여자료를수집하고이에대해토 론하는것을매우인상깊게생각하였다. 오프라인에서자주모이기힘든학생들의상황을 감안할때매우효과적인방법이될수있다고교사는말하였다. 또한웹노트는학생들이 수집한자료를한데모을수있고언제어디서라도자신들의결과를확인하고공유할수있 다는점에서모둠활동을진행하기에아주효과적인도구이며, 학생들이작성한그룹노트에 교사를초대하면교사가학생들의모든활동기록을한눈에파악할수있어학생들의모둠 활동내용을한눈에파악할수있다는장점이있다고한다. 적용교사는자료수집과정에 서이와같은소프트웨어를활용하면성공적인자유탐구수행에도움이될것이라기대하였 다. (5) 탐구수행 : 만들기의경우는교사가직접만들어보는것이중요합니다. 탐구의수행과정에서가장큰문제점이구조물에대한제한사항이었다. 교사는짐작으로제한사항을학생들에게제시하였지만, 학생들의제작과정에서문제가있음이드러나게되었다. 다시제한사항을수정하였지만, 이미제작과정에들어간모둠도있어다소혼란이있었다. 이에대하적용교사는반드시교사가시전에직접만들어볼것을권고하였다. 이래야만시행과정에서의착오를미연에예방할수있다는것이다. (6) 탐구결과작성 : 탐구의과정을 UCC로만들게하는것이생각보다많은시간과준비가필요합니다. 이탐구에서결과는색다른방식으로 UCC를제작하여발표하게하였다. 하지만이과정에서몇가지문제점이발견되었다. 우선, UCC 제작을위한사진및동영상선정에너무많은시간이소요된다는것이었다. 또한시나리오없이 UCC를만드는과정에서수많은시행착오가발생하였으며, UCC 제작을위한소프트웨어사용법을익히는데도많은시간을할애하게된다는것이다. 이단계에서는학생들이적극적으로다른모둠에비해돋보여야한다는경쟁의식때문에이런과다한시간소요가발생하였다고적용교사는전하였다. 336 제 3 부자유탐구예시

345 ( ) -? - - -? ,., (, )..,.,. þ þ þ 60 제 4 장지구과학영역 : 지진과자연재해 337

346 ( ) ( ) - - * : ,..,..,. þ þ þ 제 3 부자유탐구예시

2009 10 16 ( ) / - : - : - 1 :,,, 2 :,,, 3 :,,,, 4 :,,,, - : ( & UCC) -

347 ( ) / - : - : - 1 :,,, 2 :,,, 3 :,,,, 4 :,,,, - : ( & UCC) - (fish-bone) -.,.,. (* 30 ),..,,..,...,..,. þ þ þ 100 제 4 장지구과학영역 : 지진과자연재해 339

2009 10 19 ( ) -, - -..,..,,.. (http://www.

348 ( ) -, - -..,..,,.. ( þ þ þ 제 3 부자유탐구예시

349 ( ) - ( ) - -,..,..,.,.,.,.,..!. þ þ þ 60 제 4 장지구과학영역 : 지진과자연재해 341

2009 10 21 ( ) - -, -., UCC.,. 2cm, 5cm,.,.. 70cm 10cm.

350 ( ) - -, -., UCC.,. 2cm, 5cm,.,.. 70cm 10cm.,.,. þ þ þ 150 / 342 제 3 부자유탐구예시

351 ( ) UCC - UCC ( ) - UCC - UCC -, UCC, UCC., UCC UCC. UCC,.,., 2, 1 (* ). UCC,,., UCC. UCC. UCC,. UCC., UCC (* ).. UCC 제 4 장지구과학영역 : 지진과자연재해 343

352 , (Windows Movie Maker).,. 12.,... UCC,. þ þ þ 344 제 3 부자유탐구예시

353 ( ) - UCC - UCC, -. 10, 5. UCC. UCC. UCC,.. UCC,.,.,...,.,. þ þ þ 60 제 4 장지구과학영역 : 지진과자연재해 345

354 이론과자료 Ⅰ. 자유탐구수행을위한준비단계에서활용할수있는자료 [ 관련자료읽기 ] 지진에견디는건축물의비밀 - 지진에잘견디기위해서건물을어떻게지어야하나 / 이재인시민기자..,..,.?.. ( 耐震 ) ㆍ( 免震 ) ㆍ( 制震 )., 제 3 부자유탐구예시

355 .,..,!.,, (Frank Lloyd Wright)???", f=(1/2π) (K/M) 2)..,...., 2) f=(1/2π) (K/M) (f: 진동주기 (Hertz), K: 딱딱함정도, M: 하중 ), 스프링상수 (M) 값에의한이론적인진동수값 제 4 장지구과학영역 : 지진과자연재해 347

356 ,., (TMD 3) ) (TLD 4) ), (actuator) (AMD 5) ). TMD 1/300,.,. ㆍ( ) ㆍ. 3..,. 3) TMD (Tuned Mass Damper) : 동조질량댐퍼 4) TLD (Tuned Liquid Damper) : 동조액체댐퍼 5) AMD (Active Mass Damper) : 능동질량댐퍼 348 제 3 부자유탐구예시

357 [ 브레인스토밍 ] 제 4 장지구과학영역 : 지진과자연재해 349

358 350 제 3 부자유탐구예시

359 제 4 장지구과학영역 : 지진과자연재해 351

360 [ 마인드맵핑 ] 352 제 3 부자유탐구예시

361 제 4 장지구과학영역 : 지진과자연재해 353

362 354 제 3 부자유탐구예시

363 [ 생선뼈다이어그램기법 ] 제 4 장지구과학영역 : 지진과자연재해 355

364 [ 마인드맵소프트웨어활용을위한간이매뉴얼 ] ThinkWise 사용자매뉴얼 1. 실행하기 ThinkWise ( ). 2. 옵션설정하기 - - : : : : : : : 356 제 3 부자유탐구예시

365 : : : : 3. Tutorial 폴더를열어사용자매뉴얼파일불러오기,, Tutorial ( c:\programs Files\ThinkWise5.0\Tutorial).. (,.) 01. 중심주제입력 1) > 2) 02. 중심 ( 세부 ) 가지만들기 1) 2) 3) 1 4), 1~ 가지색수정하기 1), 2) (,.) 04. 가지의삭제와수정 1), 2) (. +.) * : - : ( ) - : ( ) - : ( ) 제 4 장지구과학영역 : 지진과자연재해 357

366 - : ( ) 05. 맵에그림 ( 사진 ) 추가하기 1) () 2) >> () 3) (), () 06. 간결한기호사용하기 ThinkWise5.0 (, >>.) 1), 2), 07. 맵화면이동 1) : Wheel 2) : +Wheel 3) : +Wheel 08. 비슷한내용묶기 - 가지묶기 1) ( ) 2), (.) 09. 내용간관계연결 - 관계연결선삽입하기 1) ( ) 2) 3) 4), 5) 6) 10. 문자열삽입하기 1) ( ) 2) 3) (,,,.) Tip >> 358 제 3 부자유탐구예시

367 ..... Ⅱ. 자유탐구소개에서활용할수있는자료 성찰일지 (Reflective Journal) 날짜기록자 평창중학교 학년 이름 제목 학습또는탐구한내용 반성및앞으로의계획 학습또는탐구한내용 : 학습한내용, 탐구활동 ( 또는토론 ) 한내용등을자유롭게적어보세요. 역할을분담하여과제를수행한경우자신의역할도기록합니다. 반성및계획 : 과제수행과정에서나타난문제점및앞으로의과제수행을위해개선할점이나앞으로의계획등을자유롭게적어보세요. 제 4 장지구과학영역 : 지진과자연재해 359

368 Ⅲ. 자유탐구수행결과 교사채점표 ( 산출물 & UCC) 구분 독창성 평가기준 -? -? -? 1 모둠 모둠 모둠 모둠 논리성 -,? -,? 산출물 과제수행 - :? - : (), ()? -? 협동성 -? -? -? 반성과정 -? -? 발표 의사소통능력 -,? -? -? 제 3 부자유탐구예시

369 개별평가 & 모둠평가 1) 평가내용 평정척도 1. 전혀그렇지않다 / 2. 대체로그렇지않다 / 3. 보통이다 / 4. 대체로그렇다 / 5. 매우그렇다 ) ( ) 평가내용 학생이름 1.? 2.? 3.? 4.? 5.? 6.? 3) ( ) 평가내용 학생이름 1.? 2.? 3.? 4.? 5.? 6.? 제 4 장지구과학영역 : 지진과자연재해 361

370 ?.. 10,.,... m m 번 호 설문내용 매우그렇다그렇다 보통이다 그렇지않다 매우그렇지않다 362 제 3 부자유탐구예시

371 번호 설문내용 매우그렇다그렇다 보통이다 그렇지않다 매우그렇지않다. 제 4 장지구과학영역 : 지진과자연재해 363

372 à 364 제 3 부자유탐구예시

373 제 4 장지구과학영역 : 지진과자연재해 365

374 366 제 3 부자유탐구예시

375 Ⅳ. 자유탐구학생산출물 1. 모둠별마인드맵작성결과 제 4 장지구과학영역 : 지진과자연재해 367

376 368 제 3 부자유탐구예시

377 2. 수행단계별작성결과물 제 4 장지구과학영역 : 지진과자연재해 369

378 370 제 3 부자유탐구예시

379 제 4 장지구과학영역 : 지진과자연재해 371

380 제 3 부자유탐구예시

381 2. 가상야외답사를통한화산지형탐구 관단 련원 (5) 지각의물질과변화 (8) 지각변동과판구조론 차시 6 시간 자유탐구방법 GI 모형 탐구유형실태조사 2007년개정교육과정해당내용 (5),,,.. 주제선정의이유 학습은실제-세계 (real-world) 를필연적으로포함하는것이필요하다. 그러므로교사는존재할지도모르는다양한시각과생각을해석하는학생들을돕기위해살아있는탐구자료를제공할필요가있다. 학생들은읽고질문에답하는것이외에다양한경험을필요로한다. 이러한필요에의해교과서밖으로한걸음나아가는한방법이야외답사 (field trip) 이다. 야외답사는학생들이학습하고있는소재를더잘이해하도록돕는구성주의도구이며교사의교육과정에경험을증가하게한다. 또한형식적, 비형식적학습의다리이며, 학생들에게평생교육을준비하게한다. 야외답사는학생들이주도적으로능동적인경험을통해지식을구성해가는활동이므로구성주의적학습을할수있는체험활동으로서교실에서학습한내용의구체적인예를제공하여교육과정을촉진시킨다. 또한야외답사활동은자료를수집하고분석함으로써탐구기능을향상시키고관찰내용을개념과연계시켜학생들의이해를강화시켜준다. 이러한야외답사는자유탐구의좋은소재가될수있다. 그러나현실적으로교사가학생들과실제야외답사 (Actual Field Trip) 를가는것은쉽지않다. 실제로답사하지않고학생들에게유사한경험을제공할수있는대안적인방법이가상야외답사 (Virtual Field Trip) 이다. 특히, 우리나라에서화산지형과관련된지역이제주도와철원등몇개지역으로제한되기때문에이것을소재로한자유탐구는현실적으로가상야외답사에의존할수밖에없는실정이다. 제 4 장지구과학영역 : 가상야외답사 373

382 전체개요 단계내용비고 준비 Ÿ Ÿ Ÿ 자유탐구지도에필요한자료수집및지도계획자유탐구지도예시주제선정및관련자료수집자유탐구수행에필요한도구와재료구입 교사사전 준비 Ÿ 학생들에게자유탐구의방법, 과정, 모둠구성방법, 발표 방법, 평가기준등을안내 예 비 소개주제선정및모둠구성 Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ 가상지질답사시스템소개및수행방법안내 우리나라의용암분출및화산지형 가상야외답사가능지역안내화산지형관찰할수있는지질학적현상안내각학생들의흥미와조건을고려하여모둠구성 화산지형 주제에관련된탐구문제선정 2 차시 계획또는 설계 Ÿ Ÿ 가상야외답사를위한답사방법및계획수립 자유탐구계획서작성 자료수집및분석 작작성성및발표발표평가 Ÿ 제주도및철원의용암분출및화산지형 을가상야외답사주제로선정함 Ÿ 제주도및철원의용암분출및화산지형 관련자료및이론을수집 Ÿ 제주도및철원의용암분출및화산지형 가상야외답사수행 Ÿ 가상야외답사를수행해나가며자신이관찰한내용을계속적으로기술해나간다 Ÿ 개인 - 답사과정과관찰결과에대한포트폴리오작성 Ÿ 모둠 - 최종답사보고서작성 Ÿ 개별 - 포트폴리오전시 Ÿ 모둠 - 최종답사결과발표 Ÿ 답사보고서및포트폴리오에대한동료평가및교사평가 Ÿ 동료평가는내부와외부로구분하여실시 2 차시 2 차시 374 제 3 부자유탐구예시

383 단계별수업예시 Ÿ 자유탐구지도에필요한자료수집및지도계획 Ÿ 자유탐구지도예시주제선정및관련자료수집 Ÿ 자유탐구수행에필요한도구와재료구입 ( 구조물만들기재료선정 ) 자유탐구안내 [ 학생용 #1] 자료를활용하여학생들이수행해야할 가상야외답사를통한화산지형탐구 에대해전반적으로안내한다. [ 학생용 #2] 자료를활용하여가상야외답사시스템을소개하고수행방법을안내한다. 포트폴리오제작및평가기준안내 Ÿ [ 학생용 #3] 과같이포트폴리오작성에대한안내를한다. Ÿ 포트폴리오와답사보고서발표에대한평가기준을 [ 학생용 #3] 과같이사전에학생들에게안내한다. 탐구문제선정및제시 Ÿ [ 학생용 #4] 와같이탐구과제를제시한다. Ÿ [ 학생용 #4] 와같이 탐구과제와함께 우리나라의용암분출및화산지형 과 화산지형에서관찰할수있는지질학적현상 에관련된자료를제공한다. 탐구계획수립 Ÿ 모둠원끼리모여서역할을분담하고 [ 학생용 #5] 와같이탐구계획서를구체적으로작성한다. 가상야외답사를통한화산지형탐구 라는주제로탐구를수행한다고할경우, 학생들은모둠별로웹탐구 (webquest) 를통해답사보고서를작성하게되며, 개별적으로는탐구의과정과결과를포트폴리오로작성하게된다. 포트폴리오작성 Ÿ [ 학생용 #7] 에서와같은내용과순서로포트폴리오를작성한다. Ÿ 포트폴리오는학생들의성취를가장잘보여줄수있게구조화하도록안내한다. 제 4 장지구과학영역 : 가상야외답사 375

384 Ÿ 포트폴리오에포함되어야할요소 (K-W-L-H 차트, 성찰일지등 ) 가누락되지않도록 주의한다. 답사보고서작성 Ÿ 보고서는모둠별로작성하는것이므로역할분담을잘하여체계적으로이루어지도록한다. Ÿ 모둠의답사결과가명확하게보여질수있도록시각자료 ( 표, 그래프, 사진, 스케치등 ) 를최대한많이활용한다. 가상야외답사보고서발표 [ 학생용 #8] 과같이모둠별로야외답사보고서를발표한다. 보고서발표는모둠별로자유로운방식을선택하여하도록한다. 교사평가 & 자기평가 & 동료평가 [ 학생용 #3] 의채점표를이용하여교사는모둠별답사보고서와개별포트폴리오를평가한다. [ 학생용 #3] 의채점표를활용하여학생들은자기평가와동료평가를실시한다. 376 제 3 부자유탐구예시

385 [ 학생용 #1] 오리엔테이션 가상야외답사를통한화산지형탐구 [ 학습안내 ] 앞으로여러분이 6 차시에걸쳐해결해야할과제및학습할내용에대한안내 입니다. 여러분의과제 우리나라에는다양한화산지형이분포하고있습니다. 그대표적인곳이제주도와철원지역입니다. 화산활동을통해서다양한종류의지형들이만들어집니다. 여러분의최종목표는제주도와철원지역을대상으로제작된가상지질답사시스템을이용하여화산지형을탐구하여그과정과결과들을포트폴리오로제작하는것입니다. 자유탐구수행순서 예비 * * * * * 탐구계획 * * * 자료수집과 분석 * - - 작성및발표 * * 평가 * ( ) * 제 4 장지구과학영역 : 가상야외답사 377

386 [ 학생용 #2] 예비 가상야외답사시스템소개및수행방법안내 - 프레젠테이션자료 378 제 3 부자유탐구예시

387 제 4 장지구과학영역 : 가상야외답사 379

388 [ 학생용 #3] 예비 포트폴리오작성및평가안내 [ 포트폴리오작성안내 ] 포트폴리오란? 포트폴리오를정의하자면, 학생이쓰거나만든작품을지속적이면서도체계적으로모아둔개인별작품집혹은서류철모음집이라할수있다. 흔히말하는포트폴리오는디자이너들이자신의작품을묶어놓은것을말한다. 초기의작품부터비교해본다면본인의발전과정을알게된다. 그래서, 어떤디자이너가회사에입사하려한다면, 그회사의상사는 " 이력서와함께포트폴리오를제출하시오 " 라고말하곤한다. 또경제분야의주식용어로서의포트폴리오도있는데, 우리가알고자하는것과는좀다른개념이다. 포트폴리오는매우다양한방법이있을수있고, 교수-학습뿐만아니라평가의방식으로서교육적효과도지니게된다. 포트폴리오 (Portfolio) 라는말은이탈리아어의 portare( 나르다 ) 라는말과 foglio( 종이 ) 가합쳐져서 종이를나르는것 이라는의미를지니고있는데흔히종이끼우개, 서류가방의의미로통용되고있다. 포트폴리오의이점장기간동안목적을가지고학생들이작성한포트폴리오를통해자신의변화발달과정을스스로파악할수있고, 교수뿐만아니라다른사람에게서도쉽게평가를받을수있다. 또한포트폴리오를작성한학생은자기자신의변화과정을알수있고, 장점이나약점, 성실성여부, 잠재가능성등을스스로인식할수있다. 포트폴리오의조건이러한점이가능하기위해서는포트폴리오는단순한자료모음집이어서는안된다. 포트폴리오를작성함에있어서갖추어야할사항으로는내용과작성형태를선정할때학생의참여가있어야한다. 교수가주제를직접정해주는경우도있고, 주제가없으면학생스스로정해야할때막연해할수도있다. 그러나, 무엇보다학생의작성과정이중요하므로, 학생의참여가중요하다. 학생의목표, 교사의의견이포함되어야한다. 학생들의자기반성이들어가있어야한다. 작성하는과정에서 ' 왜 ' 라는물음에대한답과반성이기록되어야한다. 포트폴리오의도구 대부분포트폴리오를담은도구로는바인더, 클리어화일, 스크랩북등이이용되었 다. 요즘은인터넷과컴퓨터를이용해멀티미디어적요소가생활에많이도입된만 380 제 3 부자유탐구예시

389 큼, 컴퓨터디스켓, CD-ROM, 비디오, 녹음기등을이용하는전자포트폴리오 (electronic portfolio) 가효율적이면서도멀티미디어도구의기술을익히는기회가 되기도할것이다. 포트폴리오의작성방법작성형태로는일정기간동안의활동보고서, 공동프로젝트, 발표내용, 사진등학생이만든에세이, 자기소개서, 학습을마무리하며느낀점과의견등이있다. 포트폴리오를잘작성하려면자신의과제물이나작품들중잘된것을정리해놓고, 평소에인터넷이나문헌등을통해서수행주제와관련된내용을모아놓은습관을길러야한다. 또한그림, 사진, 녹음테이프, 비디오테이프, 모형등제시된자료가무엇인지, 왜자료가되는지, 무엇에때한자료인지설명해야한다. 예를들어, 미술교과포트폴리오에는작품을제작하는데사용한재료, 제작방법, 제작장소, 아이디어를얻은계기, 상징성들을자세히기록해야한다. [ 포트폴리오채점기준표 ] 평가항목 점수 수집된자료의양은얼마나되는가? 2. 수집된자료는증거 (evidence) 로충분한가? 3. 요약설명 (caption) 은지침대로작성되었는가? 4. 수행과제는빠지지않고포함되었는가? 5. 일관성을가지고일목요연하게구성되었는가? [ 가상야외답사결과발표평가 ] Ÿ 동료평가 ( 외부 ) 발표팀 자료의질 이해도 발표력 얼마나충실하게작성되었나? 얼마나잘이해하고있나? 발표준비는얼마나충실한가? A B C D E A B C D E A B C D E 1 팀 2 팀 3 팀 제 4 장지구과학영역 : 가상야외답사 381

390 Ÿ 동료평가 ( 내부 ) 동료평가 는팀원들중에도열심히적극적으로많은일을한동료도있고, 약간소홀한학생도있으므로팀원의기여도를고려하여평가에반영하기위한것입니다. 사적인감정에얽매이지말고솔직하게대답해주세요. ( 한항목당반드시한명만적어야합니다.) 자료를가장많이제공한팀원좋은의견을가장많이낸팀원우리팀을위해가장많이희생한팀원과제를항상빠지지않고준비해온팀원팀에활기를불어넣어준팀원보고서작성에가장크게공헌한팀원발표준비에가장큰역할을한팀원가장약속을잘지킨팀원 교사평가 Ÿ 교사평가는동료평가 ( 외부 ) 와동일한채점기준표를이용한다. 단, 동료평가와교사평가의비중은달리한다. 예 ) 동료 : 교사 = 3 : 7 ( 또는 4 : 6) 382 제 3 부자유탐구예시

391 [ 학생용 #4] 예비 탐구과제제시 [ 탐구과제 ] 철원및제주도의용암분출및화산지형 가상야외답사,..,.. /. 제 4 장지구과학영역 : 가상야외답사 383

392 [ 학생용 #5] 탐구계획 자유탐구계획서작성 : 2009 : 학년 / 반 / 번호이름역할 제출자 탐구주제 탐구내용 및 방법 포트폴리오 작성방법 발표방법 384 제 3 부자유탐구예시

393 [ 학생용 #6] 탐구수행 자료수집및조사하기... 제 4 장지구과학영역 : 가상야외답사 385

394 [ 학생용 #7] 작성 포트폴리오및답사보고서작성 [ 모둠활동 ] 답사보고서작성하기 ( ) [ 개별활동 ] 포트폴리오작성하기 K-W-L-H [K-W-L-H 차트 ] K-W-L-H 차트 K- 이포트폴리오와 W- 이포트폴리오에서 L- 이포트폴리오를 관련하여현재무엇을 앞으로무엇을얻고 통해무엇을 H- 어떻게얻었는가? 알고있는가? 싶은가? 얻었는가? 386 제 3 부자유탐구예시

395 [ 성찰일지 ] 날짜기록자 중학교 학년 이름 제목 학습또는탐구한내용 반성및앞으로의계획 학습또는탐구한내용 : 학습한내용, 탐구활동 ( 또는토론 ) 한내용등을자유롭게적어보세요. 역할을분담하여과제를수행한경우자신의역할도기록합니다. 반성및계획 : 과제수행과정에서나타난문제점및앞으로의과제수행을위해개선할점이나앞으로의계획등을자유롭게적어보세요. 제 4 장지구과학영역 : 가상야외답사 387

396 [ 학생용 #8] 발표및평가 답사보고서발표및평가하기 [ 모둠활동 ] 모둠별답사보고서발표하기. (PPT),. 3. [ 모둠활동 ] 평가하기.,... ^^ 388 제 3 부자유탐구예시

397 이론과자료 [ 관련자료 1] 우리나라의용암분출및화산지형우리나라에서용암분출및화산지형은대부분신생대제3기중엽부터제4기초에걸쳐일어난화산활동에의해형성되었다. 이시기에백두산, 울릉도, 독도, 제주도, 철원-평강, 신계-곡산일대를중심으로많은양의현무암질용암을분출하여다양한용암분출및화산지형을형성되었다. 백두산의화산분출은쥐라기 ( 약 6억년전 ) 에서신생대제4기까지지속되었는데특히신생대제3기부터활발히진행된화산활동으로현무암질용암이대량유출되어약 5,350km2의넓은백두용암대지가만들어졌다. 약 200만년전부터화산활동이약화되어지금의산세를형성하였다. 최근의분출은 1597년 1668년 1702년에있었다고문헌에전하고현재는백두산주변 50km 내외에진도 2 3의약한지진이발생하고있다. 화산폭발시용암이잘게부서져쌓인부석층이곳곳에남아있는데천지부근의부석층은두께가 20m 가량된다. 화산재, 화산탄, 화산모래등의층도남아있다. 산정상에는칼데라호인천지 ( 天池 ) 가있으며면적 9.165km2, 평균수심 213m, 최대수심 384m이다. 울릉도는섬전체가화산작용에의해형성된종상화산 ( 鐘狀火山 ) 으로, 지질은조 면암 안산암 현무암등으로이루어져있다. 섬의중앙부에는최고봉인성인봉 제 4 장지구과학영역 : 가상야외답사 389

398 (984m) 이있고, 그북쪽비탈면에는칼데라화구가무너져내려생긴나리분지 알봉 분지가있다. 섬전체가하나의화산체이므로평지는거의없고해안은대부분절 벽으로이루어져있다. 독도는해저약 2,000m에서솟아오른용암이굳어져형성된화산섬으로, 신생대 3기플라이오세전기약 460만년전부터생성되기시작했다. 독도는 270만년전에해수면위로올라왔고, 바닷물과빗물에용암이식으면서섬의모습을갖춰나갔다. 하나의섬이었던독도는 250만년전파랑에의한파식에의해두개로나누어졌고, 바람과파도에계속씻기고부서져 210만년전무렵에는지금의모습을갖추게되었다. 독도는우리나라화산섬중가장오래된것으로, 울릉도와비교하면약 250만년, 제주도와비교하면약 340만년앞서며, 긴세월동안파도의침식및염풍화작용등으로현재에는화산체의흔적이전혀남아있지않다. 제주도의지질은신생대제3기말플라이오세의해성퇴적층인서귀포층과제4기플라이스토세에속하는화산쇄설층의퇴적암층및현무암, 조면암질안산암, 조면암등의화산암류그리고오름에서분출된화산쇄설물등으로구분되어있다. 제주도는동서길이가 74km이고, 남북은 32km로면적은 1,829km2이다. 제주도중앙부에는 1,950m 높이의한라산이있고 360여개의오름이한라산주변에분포해있다. 한라산정상의백록담은화구로서지름이 575m이고깊이가 100m이다. 제주도를멀리서보면서쪽과동쪽은완만하고, 한라산에서서귀포시와제주시쪽으로는험준하다. 완만한지역에는파호이호이용암이굳어서된암석이, 험준한지역에는아아용암이굳어서된암석이분포한다. 제주도는높은온도의현무암질마그마기원의용암이흐르고쌓여한라산을정점으로하는완만한구릉모양을이루고있는데, 이런형태의화산을방패형화산 (shield volcano) 이라한다. 제주도는용암분출에의해형성된화산암과화산폭발에의해형성된화산쇄설암이있으며, 용암과용암사이에퇴적암도나타난다. 철원용암대지를형성하는전곡현무암은알칼리감람석현무암으로절대연대측정결과약 27만년전에분출한것으로밝혀졌다. 전곡현무암은평강, 철원으로부터운천, 통현, 고랑포를거쳐율곡까지한탄강, 차탄천및임진강을따라약 95km에걸쳐분포하며 125km2의면적을덮고있다. 철원용암대지를구성하는용암류는한꺼번에분출된것이아니다. 철원상월리에서 6매, 전곡고문리에서 4매, 문산동파리에서 1매로한탄강하류로갈수록분출매수와분출량이감소한다. 용암류의두께는 2~4m로, 상류에서의층후는 24m이며하류에서는 8m 정도를보이고있다. 한편한탄강을따라유동한용암류는지류가유입하는합류지점에서지류를가로막아일시적으로호소를형성하였다. 이호소로흘러들어간용암류는수중에서급속히냉각 고결되어베개용암 (pillow lava) 이되었다. 390 제 3 부자유탐구예시

399 [ 관련자료 2] 용암분출및화산지형에서관찰할수있는지질학적현상 - 프레젠테이션자료 제 4 장지구과학영역 : 가상야외답사 391

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