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1 연구자료 CRM STEAM교육 우수프로그램 자료집 5. 잎새 나루의 비밀이야기

2 본 자료집은 한국교육개발원 영재교육연구센터에서 운영한 제1기 영재교육 담당교원 STEAM교육 심화연수 와 청장년시기(15세-45세) 과학기술인재 발달 및 육성 종합 전략 연구Ⅲ : 과학고등학교 및 영재 학교의 STEAM 교육 발전방안 연구 의 공동산출물임.

3 STEAM교육 우수프로그램 자료집 머 리 말 국가 간의 지식과 정보 경쟁이 치열한 21세기에 세계 각국은 앞 다투어 자국의 우수 인재 발굴 및 육성에 지대한 노력을 기울이고 있으며, 우리나라도 주도적 국가 경쟁력 확보를 위해서 미래융합인재의 양성을 위해 노력하고 있습니다. 이러한 시대적인 흐름에 따라서 우리 사회에서 영재가 창의적인 능력을 갖춘 인재로서, 보다 융합된 능력을 발휘하고 기여할 수 있기를 기대하고 있으며, 영재교육 차원에서의 STEAM(Science Technology Engineering Arts Mathematics) 교육이 절실히 요구되고 있습니다. 이에 따라 STEAM교육이 영재교육 현장에서 성공적으로 도입 정착되기 위해서는 우수한 자질과 수준 높은 전문성을 지닌 교원을 확보하는 문제가 선행되어야 할 것입니다. 이에 청장년시기(15세-45세) 과학기술인재 발달 및 육성 종합 전략 연구Ⅲ : 과학 고등학교 및 영재학교의 STEAM 교육 발전방안 연구 를 토대로, 미래융합인재 양성을 위한 교원의 영재교육 전문성을 신장하고, 창의적 사고를 함양할 수 있도록 제1기 영재교육 담당교원 STEAM교육 심화연수 를 운영하였습니다. 본 자료집은 2011년 7월 11일부터 11월 26일까지 5개월에 걸쳐 진행된 제1기 영재교육 담당교원 STEAM교육 심화연수 에 참여한 선생님들에 의해 개발된 것입 니다. 연수에 참여한 162명의 선생님들은 국내 외 STEAM교육에 대한 이해를 바탕 으로 프로그램을 개발하고, 이를 현장에 적용하여 프로그램을 개선하면서 개발하였 습니다. 아쉽게도 지면관계상 모든 프로그램을 소개하지 못하고, 전문가의 의견을 수렴하여, STEAM교육 우수프로그램으로 선정된 몇 개의 프로그램을 선별하여 소개 하고 있습니다. 본 자료집에는 프로그램 운영의 장 단점이 함께 포함되어 있으므로, 선생님들이 본 프로그램을 활용할 때 필요에 따라 프로그램을 수정 보완하여 운영할 수 있을 것입니다. 앞으로 본 자료집의 STEAM교육 프로그램이 현장에 널리 적용되고 보완 되어, 이를 통해 우리나라 영재교육이 한 단계 성장해나갈 수 있기를 기대해봅니다. 2011년 12월 한국교육개발원 원장

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5 STEAM교육 우수프로그램 자료집 Contents 차 례 01. 총 론 1 1. 전체 개요 3 2. STEAM교육 프로그램 개발 과정 잎새 나루의 비밀이야기 7

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7 01 총 론

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9 01 총 론 1. 전체 개요 교육과학기술부와 11개 시 도교육청에서 주최하고 한국교육개발원에서 주관하여 실 시한 제1기 영재교육 담당교원 STEAM교육 심화연수 는 기초연구인 청장년시기(15세 -45세) 과학기술인재 발달 및 육성 종합 전략 연구Ⅲ : 과학고등학교 및 영재학교의 STEAM 교육 발전방안 연구 를 기반으로 실시되었다. STEAM(Science, Technology, Engineering, Arts, Mathematics) 교육의 현장 도입 및 적용을 위해 영재교육 담당 교원 에게 특정 분야에 얽매이지 않은 고차원적 사고력과 예술적 상상력 및 감성 등이 융합 된 과학기술 교육 연수를 제공함으로써 미래융합인재 양성을 위한 교원의 영재교육 전 문성을 신장하고, 창의적 사고를 함양할 수 있도록 하였다. 2. STEAM교육 프로그램 개발 과정 본 자료집의 STEAM교육 프로그램은 162명의 연수 참여교사들의 연수 최종 산출 물 중 우수 프로그램으로 선정된 산출물로 구성되어 있다. 영재교육 프로그램 개발 과정의 특징을 살펴보면 다음과 같다. 첫째, 교사들은 7월 11일(월)부터 7월 31일(일)의 3주간에 걸쳐 실시된 사전학습의 차시별 과제 제출을 통해 STEAM교육 및 영재교육에 대한 이론적 이해를 심화시켰 으며, 현장 적용 방향 모색과 최근 현장의 문제점을 탐색하는 과정에서 현장 적용 효 율성이 높은 이론적 특징을 추출하게 되었다. 즉 개발한 STEAM교육 프로그램의 이 론적 근거를 다졌으며, 사전학습 기간 중 STEAM교육 프로그램 사전계획서를 통해 앞으로 추진할 STEAM교육 프로그램의 제목, 주제설정 취지, 학습목표, 프로그램 현 장적용 대상 및 추진하고자 하는 STEAM교육 교수학습방법들을 계획하면서 본인의 프로그램을 개발하기 위한 추진 사항들을 점검하면서 프로그램 개발을 위한 각오와 함께 연수를 시작하였다. 둘째, 교사들은 8월 1일(월)부터 8월 5일(금)까지 총 4박 5일간에 걸쳐 실시된 합숙 3

10 STEAM교육 우수프로그램 자료집 t 잎새 나루의 비밀이야기 연수를 통하여 STEAM교육 관련 국내 저명인사의 특강, 영재교육 전문가의 워크숍, STEAM교육을 위한 다양한 분야의 워크숍 및 현장 영재교육 담당교사들의 실제현장 적용사례를 경험하였다. 특히, 연수 참여교사들은 학교급별 분반 내에서 다양한 전공 이 고루 분포되도록 4~6인 1조로 조를 편성하였으며, 반별 담임 교사들은 STEAM 교육 프로그램 개발 방향에 대해 현장의 여건을 고려하여 활용될 수 있도록 지도하 였다. 셋째, 8월 6일(월)부터 11월 24일(목)까지의 16주간에 걸쳐 실시된 현장적용실습은 사전학습과 합숙 연수를 통해 증진한 STEAM교육에 대한 이론적 이해와 조별 STEAM교육 프로그램을 개발하여 활용하는 능력을 신장시키는 데 목적을 두었다. 4~6인 1조로 구성된 연수 참여교사들은 현장적용 수업 지도안을 개발하고, 이를 적용 하며 현장적용과정에서 동료교사들과 어려움을 상호 공유하면서 문제점 개선점을 모색하여 보다 효율적인 STEAM교육 프로그램을 개발했다. 넷째, 현장적용실습의 일환으로 10월 7일(금)부터 10월 8일(토)까지 실시된 워크숍 Ⅰ에서는 연수 참여교사들간 향후 교류를 위한 연결망을 구축해, 교사들이 수시로 지 원받을 수 있는 지역 영재학습 공동체를 구성했다. 또한 4~6인 1조로 개발한 영재교 육 일선 현장에서 적용하고 있는 STEAM교육 프로그램의 중간결과를 발표하면서 담 임선생님 중심의 STEAM교육 프로그램에 대한 현장적용 개선점을 모색하였으며, 이 과정에서 <표 1> 프로그램 평가기준에 근거하여 프로그램을 수정 보완하였다. 1. 프로그램 평가 <표 1> 프로그램 평가기준 평 가 범 주 평 가 기 준 전문성 ᄀ 해당 교과에 대한 깊이 있는 이해를 주고 있는가? 학습목표가 창의성 ᄂ 창의성을 계발하고 있는가? STEAM 교육이 융합적 ᄃ 학문간 연계성과 실맥락적 응용력을 계발하고 학습목표 추구하는 사고 있는가? 목표에 융합적 ᄅ 소통력(communication), 협동심(collaboration), 적합한가? 태도 사회에 기여하는 마음(contribution)을 갖도록 하는 (3Cs) 데 적합한가? 교수학습 방법 및 내용 학생-중심 교사-교사 교사-전문가 ᄆ 학생의 자발적인 참여를 이끌고 있는가? ᄇ 학생의 수준에 적합한가? ᄉ co-teaching을 활용하고 있는가? ᄋ 외부 전문집단과의 co-work를 활용하고 있는가? 평가 계획 평가의 적절성 ᄌ 평가계획을 세웠는가? ᄎ 평가계획은 학습목표와 일관되어 있으며 적절한가? 현장적용성 현장적용 적합성 ᄏ 현장적용에 적합한 프로그램인가? (현실가능성) 4

11 01. 총 론 론 2. 개발과정 평가 3. 현장적용 평가 4. 발전 평 가 범 주 팀 워크 팀 프로젝트 적극적 참여평가 현장적용성 현장적용 적합성 향상성 프로그램 향상성 평 가 기 준 ᄐ 연수기간 동안 조 구성원간 역할분담 및 협업이 잘 되어 개발되었는가? ᄑ 현장 적용 후 개선사항을 반영하였는가? (현장적용 여부, 워크숍Ⅰ의 피드백의견, 문제개선) ᄒ 합숙-워크숍Ⅰ-워크숍Ⅱ기간 프로그램 향상폭이 뛰어난가? (프로그램 완성도) 넷째, 워크숍Ⅱ는 11월 25일(금)부터 11월 26일(토)의 양일간에 걸쳐 실시되었으 며, 현장적용실습 기간 중 각자 개발하고 수정 보완한 현장적용결과보고서를 최종적 으로 발표하고, 논의, 토론하며 재수정 보완하여 최종산출물 상호대차 대비표를 정 리할 수 있도록 본인의 프로그램을 검토하였다. 워크숍Ⅱ에서는 수정, 보완, 개선점에 대해 논의하고 이 과정을 통해 연수자들은 수준 높은 STEAM교육프로그램을 개발할 수 있는 능력을 더욱 증진시킬 수 있게 되었으며, 5개월의 연수과정을 통해 성취한 최종산출물에 대해 서로 축하와 격려를 하고, 앞으로 영재교사로서의 비전에 대해 공 유하였다. 다섯째, 12월 2일(금)까지 제출한 최종산출물에는 5개월에 걸쳐 추진된 제1기 영 재교육 담당교원 STEAM교육 심화연수 의 결실인 개인의 현장 경험을 통한 STEAM교육 프로그램을 최종 정리하는 최종산출물 상호대차대비표를 통해 동료교 사들에게 본인이 개발한 STEAM교육 프로그램이 다른 교사를 통해서도 활성화되도 록 하였다. 최종 현장적용결과보고서를 발표한 워크숍Ⅱ에서의 연수 참여교사들은 초등1반, 초등2반, 초등3반, 중등4반, 중등5반의 총 5개반에서 반별 최우수프로그램과 우수 프로그램 각각 1편씩, 총 10편의 STEAM교육 우수프로그램을 선정했다(<표 2> 참조). 5

12 STEAM교육 우수프로그램 자료집 t 잎새 나루의 비밀이야기 <표 2> 프로그램명(총 10종) 번호 조 프로그램명 제1권 초등1반 2조 빛으로 그리는 그림 제2권 초등1반 6조 심청이가 인당수에 떴다 제3권 초등2반 5조 씨네마틱(Cinematic) - 빛의 예술 제4권 초등2반 6조 아름다운 비행 제5권 초등3반 2조 잎새 나루의 비밀이야기 제6권 초등3반 3조 움직이는 세상! 제7권 중등4반 1조 역동적 자연현상에 관한 예술적 표현 제8권 중등4반 6조 움직임의 아름다움 제9권 중등5반 3조 피카소가 무중력에서 사는 식물을 그린다면? 제10권 중등5반 4조 콘서트 홀을 만들자!! 연수자들에 의해 개발된 본 프로그램은 보다 폭넓은 영재교육 현장에서 적용이 가 능할 것으로 기대한다. 본 STEAM교육 우수프로그램 자료집이 영재교육 및 STEAM 교육을 바르게 이해하고, 수준 높은 영재교육 활동을 전개할 수 있도록 올바른 영재 교육이 활성화되는 초석으로 길잡이가 되었으면 한다. 6

13 02 잎새 나루의 비밀이야기

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15 02 잎새 나루의 비밀이야기 양 승 은 (대전보운초등학교) 박 미 영 (대전원앙초등학교) 박 혜 진 (대전목양초등학교) 박 수 원 (정읍신태인초등학교) 전 형 규 (이리신동초등학교) 차 례 Ⅰ. 주제 설정의 취지 Ⅶ. 지도 계획 총괄표 Ⅱ. 학습대상 Ⅷ. 세부 교수학습 지도안 Ⅲ. 프로그램 주제 및 학습목표 1. 주제 2. 학습 목표 3. 관련 교육과정 Ⅳ. 개념 모형도 Ⅴ. 영재교육 교수학습방법 Ⅵ. 지도상의 유의점 Ⅸ. 평가계획 및 기대효과 1. 평가계획 2. 프로그램의 기대되는 효과 Ⅹ. 본 프로그램의 장단점 및 개선점 1. 본 프로그램의 장단점 2. 본 프로그램의 개선점 ⅩⅠ. 참고문헌 9

16 STEAM교육 우수프로그램 자료집 t 잎새 나루의 비밀이야기 Ⅰ. 주제 설정의 취지 본 프로그램은 우리 주변에서 흔히 볼 수 있는 나무의 잎에서부터 지구를 살리는 잎, 식용 약재로 사용되는 잎을 관찰하고, 잎의 기능과 구조를 탐구하며 앞으로 미 래 생활에서 잎이 어떻게 변할지 생각해보는 기회를 제공한다. 또한 환경오염, 지구 온난화, 거대하게 가까워지는 태양 등으로 인한 자연 변화에 미래의 잎은 스스로 어 떻게 변화할 것인지, 우리는 잎을 어떻게 이용할 수 있을지, 그 쓰임새를 생각할 수 있는 문제를 제기하여 학생들이 창의적으로 해결할 수 있도록 구성하였다. 우리가 무심코 지나쳤던 여러 가지 자연 현상에는 미처 알지 못했던 수학적, 과학 적 비밀이 많이 숨겨져 있다. 특히 식물의 잎은 우리가 살고 있는 세상을 싱그럽고 평 화롭게 해주기도 하지만 환경, 예술, 의약품, 디자인 등 다양한 분야에서 활용되고 있 다. 또 식물의 잎은 수학과 과학 분야에서 흥미로운 주제이기도 하다. 이에 본 프로그램은 자연의 선물인 식물의 잎에 대하여 초등학교 5~6학년 영재학 급 학생들의 수준에 맞도록 과학, 수학, 문학, 미술 등의 여러 교과를 통합하여 적용 해 보고자 하였다. 먼저 과학부문에서는 초등학교 과학과 교육과정에서의 식물의 잎이 하는 일과 작용 에 대한 기본적인 지식을 바탕으로 한 여러 가지 실험과 활동을 통하여 잎에 대한 탐 구 기회를 충분히 제공하고자 하였다. 수학부문에서는 잎이 가지고 있는 수학적인 특성과 원리를 알아보고 이를 나타내는 산출물을 제작해보게 함으로써 미술적인 통합과 수학의 아름다움을 느낄 수 있도록 구성하였다. 인문 예술부문에서는 잎과 관련한 문학작품을 접해보고 그 의미를 음미하고 느낌 을 여러 가지 방법으로 표현할 수 있도록 하였다. 10

17 02. 잎새 나루의 비밀이야기 Ⅱ. 학습대상 본 프로그램은 초등학교 영재 학급(영재교육원) 5~6학년 학생들을 대상으로 한다. 5~6학년 학생들은 구체적 조작기와 형식적 조작기의 사이에 있어 관찰이나 실험을 통한 탐구활동에서 다양한 결과를 유추하거나 예상해볼 수 있으며, 규칙성을 찾고, 이 를 수로 표현할 수 있다. 또한 5학년 과학과 교육과정의 2. 식물의 구조와 기능 단원 의 심화 활동으로 광합성 과정 및 단풍이 드는 원인 탐구를 연계할 수 있다. 11

18 STEAM교육 우수프로그램 자료집 t 잎새 나루의 비밀이야기 Ⅲ. 프로그램 주제 및 학습목표 1. 주제 우리가 계절의 변화를 느낄 수 있는 것은 바로 자연의 변화 덕분이다. 특히 나무를 보면서 더욱 실감하게 되는데, 새 봄을 준비하는 잎싹, 녹음이 짙은 나뭇잎, 아름답게 물든 단풍은 우리에게 계절의 아름다움까지 느끼게 해 준다. 따라서 본 프로그램을 통해 학생들에게 주변의 식물을 관찰하고 다양하게 경험할 수 있도록 하고, 자연의 선물인 잎을 수학적, 과학적, 예술적 등 다양한 각도로 탐구해 보도록 한다. 또한 앞 으로 잎의 변화를 상상해보고, 우리 생활에 창의적으로 이용해 볼 수 있을지 생각해 볼 수 있도록 하고, 과학적 관찰력과 사고력을 배양할 수 있도록 하기 위해 미래 식물 의 잎의 활용을 잘 표현한 산출물을 만들게 해 보도록 한다. 2. 학습 목표 가. 인지적 영역 1) 식물의 잎에 대한 특징과 기능을 알 수 있다. 2) 식물의 잎이 나타내는 수학적 특성을 이해할 수 있다. 3) 문학 및 예술작품에서 잎이 나타내는 의미를 이해할 수 있다. 4) 미래의 자연환경에 스스로 변화하는 잎을 예상할 수 있다. 나. 기능적 영역 1) 수학적 특성을 지닌 식물의 잎을 찾을 수 있다. 2) 피보나치수열을 이용하여 잎차례 나무를 만들 수 있다. 3) 잎의 색소를 추출할 수 있다. 4) 잎의 잎맥을 추출하여 염색할 수 있다. 5) 미래의 자연환경에 스스로 변화하는 잎을 예상하여 여러 가지 방법으로 표현할 수 있다. 12

19 02. 잎새 나루의 비밀이야기 다. 정의적 영역 1) 자연의 선물인 잎에 대해 탐구하려는 자세를 갖는다. 2) 식물의 잎에 대한 문학적, 수학적, 예술적 아름다움을 느낄 수 있다. 3) 자연을 보호하고 환경을 지키는 일에 앞장서려는 자세를 갖는다. 3. 관련 교육과정 학년 관련교과 단원명 비고 4-1 수학 8. 규칙 찾기 4-1 과학 3. 식물의 한살이 5-1 과학 2. 식물의 구조와 기능 5-1 국어 7. 삶의 향기 6-1 수학 4. 여러 가지 입체 도형 3~4학년 미술 다양한 탐색 활동을 통하여 자연환 경의 아름다움을 지각한다. 조형 요소와 원리를 탐색하여 표현 한다. 13

20 STEAM교육 우수프로그램 자료집 t 잎새 나루의 비밀이야기 Ⅳ. 개념 모형도 잎새 나루의 비밀이야기 기회의 발견 및 탐색하기 지식 및 기능 습득하기 아이디어 생성 및 해결책 계발 잎으로 펼쳐지는 세상 잎은 수학을 알았나? 이파리 속에서 찾았다 미래로 간 잎의 선택 잎의 의미와 기능 알아보기 피보나치수열 탐구하기 잎의 색 변화 알아보기 잎의 변화 상상하기 14

21 02. 잎새 나루의 비밀이야기 Ⅴ. 영재교육 교수학습방법 1. 창의적 문제해결 방법(Creative Problem Solving, CPS) CPS는 세 가지의 활동 요수-문제의 이해, 아이디어 생성, 행위를 위한 계획-로 이 루어져 있다. 각 요소는 문제를 창의적으로 해결하고자 할 때 나타나는 활동의 범주 또는 일반적인 영역이라고 할 수 있다. 각 요소는 1개~3개의 단계를 포함하고 있다. 또, 각 단계에서는 각각 다양하고 독특한 많은 대안들을 생산해내는 발산적 사고와 생성된 대안들을 분석하고 가다듬는 수렴적 사고의 균형을 강조하고 있다. 기회의 발견 자료의 탐색 문제의 진술 아이디어 의 생성 해결책 개발하기 수용토대 의 구축 가. 문제의 이해 어떤 상황이나 자료, 문제 상황을 분석하여 분제 해결을 위한 노력이 분명한 초점 을 자기도록 하기 위한 것으로 관심문제 발견(기회의 발견) 단계, 자료 발견 단계, 문 제발견단계 의 3단계를 포함한다. 1) 관심문제 발견(기회의 발견) 단계 : 광범위하고, 일반적이며 잘 정의되지 않은 상 황에서 포괄적인 문제 해결의 목표나 출발 지점을 확인하고 설정하는 단계로서 문제와 관련된 개인의 흥미나 관심사를 발견하고 동기를 유발시키는 단계이다. 2) 자료 발견 단계 : 문제를 바르게 진술하거나 문제를 이해하는데 도움이 되는 자 료를 찾는 단계로서 관심 영역과 관련된 다양한 정보와 자료를 수집, 분류, 분석 하여 문제 상황 속에 숨어있는 상호 관계를 찾고 문제를 더 잘 이해하는데 중요 한 자료를 찾고 선택한다. 15

22 STEAM교육 우수프로그램 자료집 t 잎새 나루의 비밀이야기 3) 문제발견단계 : 많은 문제를 진술하여 문제를 구체적인 것으로 진술하고 명확히 하는 단계이다. 문제를 조작 가능하고 구체적이고 명확하게 진술하여 드러나게 하며, 해결하고 싶거나 해결할 수 있는 문제를 선택한다. 나. 자료의 탐색 및 아이디어 생성 아이디어의 발견이라는 하나의 간계로 구성되는 것으로 문제 해결에 도움이 될 수 있는 다양한 아이디어나 대안을 탐색하는 과정으로 아이디어의 발견 이라는 하나의 단계가 있다. 1) 아이디어 생성 단계 : 이 단계에서는 많은, 새로운, 다양한 그리고 독특한 아이 디어를 생성해내는데 초점을 두고 있다. 많은 아이디어를 생성할수록 독창적인 아이디어가 나올 확률이 높고, 설사 해결책으로 채택하기에 부적당한 아이디어 라도 아이디어의 창출 과정에서 창의성이 증가할 수 있으므로 가능한 많은 생각 이 나눌 수 있도록 해야 한다. 따라서 해결책으로 좋은 아이디어가 나오더라도 성급하게 채택하지 않고 유보하여 더 많은 아이디어가 나오도록 하는 것이 좋다. 다. 행위를 위한 계획 좋은 아이디어들을 유용하고, 수용가능하고, 실현 가능한 구체적인 행위로 바꾸어 주는 것을 목적으로 한다. 즉 문제를 해결할 수 있는 구체적인 행위를 계획하고, 아이 디어나 수행방법을 수정하여 해결 을 실천하기 위한 행위 계획 을 마련한다. 이 요 소에는 해결 발견 단계 와 수용 발견 단계 의 두 가지 단계가 있다. 1) 해결책 개발 : 한개 또는 그 이상의 유망한 아이디어를 분석하고 개발하고 조직 화하여 다듬는 단계이다. 즉 아이디어들을 구체적인 해결책으로 구성하는 단계 로서 몇몇 아이디어들을 분류하고 좁히고 선택하고 강제 조합시키면서 유망한 아이디어들을 체계적으로 음미하고 발전시킨다. 이때 아이디어를 수행하는 시 간, 유용성, 실현 가능성 등을 준거로 하여 그 아이디어와 관련된 지식, 가지, 행 위, 아이디어에 대한 느낌, 태도 등을 다양하게 동원하여 해결안을 선택한다. 2) 수용 토대의 구축 : 최종적으로 선택한 아이디어를 실현시키기 위한 행위 계획 을 만들어 수행하는 단계이다. 이때 새로운 아이디어를 도와주는 것과 반대로 16

23 02. 잎새 나루의 비밀이야기 저항하는 것을 확인하며, 해결책과 관련된 지식이나 이론을 찾아 개발한 해결책 을 조절하고 필요하면 일부 수정한다. 2. 브레인스토밍 브레인스토밍(brainstorming)이란 brain(뇌)에 storming(폭풍)을 일으켜서 어떤 문제 를 해결하는 것을 뜻한다. 이것은 Alex Osborn이 개발한 것으로 일상적인 사고 방법 대로가 아니라 거침없이 자유롭게 생각하도록 격려함으로써 좀 더 다양하고 우수한 아 이디어를 얻는 방법이다. Osborn(1963)은 모든 형태의 비판이나 평가는 상상 속의 아 이디어를 생산하는데 방해가 된다고 하였다. 브레인스토밍의 목적은 가능한 한 많은 해결책을 생성하는 것으로, 복잡한 요인이 관련된 문제를 여러 사람이 단시간에 해결 하거나 모든 사람들이 창의적 사고의 경험을 할 수 있게 하는 상황에서 많이 활용된다. 3. 브레인스토밍의 4 원칙 가. 평가를 유보한다. 브레인스토밍 과정에서 산출되는 아이디어에 대해서는 자신의 것이든 타인의 것이 든 간에 일단 판단을 보류함으로써 사고의 흐름을 원활하게 한다. 나. 자유분방한 사고를 한다. 과거의 지식, 경험, 습관, 전통 등에 구애됨이 없이 사고력을 구사함으로서 사고의 폭을 넓힌다. 다. 가능한 한 아이디어를 많이 산출한다. 처음부터 좋은 아이디어를 얻으려는 의식이 너무 강하면 오히려 사고활동이 억제된 다. 어떤 아이디어는 질을 따지지 말고 가능한 많은 양의 아이디어를 산출하는데 신 경을 써야한다. 사고에서의 질은 양에 의해 결정된다는 가정이다. 라. 결합 발전시킨다. 자기 자신의 아이디어에 고집하지 말고 다른 사람의 아이디어도 결합하여 개선 발 전시키려는 의도적인 노력을 한다. 17

24 STEAM교육 우수프로그램 자료집 t 잎새 나루의 비밀이야기 Ⅵ. 지도상의 유의점 이 주제를 진행함에 있어서 다음과 같은 점에 유의하면서 지도를 하여야 한다. 1. 학생들이 생물적인 관점 및 과학 교과서의 지식에서 벗어나 생활에 이용되는 사 례, 문학 작품, 경험, 수학적 구조 등 다양한 관점에서 생각해 볼 수 있도록 자료 를 충분히 제공한다. 2. 지도 교사는 주요 초점 질문을 기준으로 학생들이 창의력과 문제해결력을 키울 수 있도록 다양한 발문을 준비한다. 3. 각 차시별 탐구활동을 할 때에는 학생들 스스로 실험 계획을 세우고, 실험을 하 도록 하여 과학자의 태도를 배울 수 있도록 한다. 4. 학생들이 과학, 수학적 지식을 바탕으로 창의적 산출물을 제작하도록 하되, 교사 는 학생들이 상상력을 자유롭게 펼칠 수 있도록 허용적인 분위기를 조성한다. 5. 지도 교사는 학생들이 여러 가지 잎을 관찰하고, 탐구하는 과정에서 식물을 함부 로 꺾거나 다루지 않도록 하며 생명의 소중함을 깨닫도록 지도한다. 18

25 02. 잎새 나루의 비밀이야기 Ⅶ. 지도 계획 총괄표 주 (차시) 1 단계 소주제 교육목표 및 교육내용 기회의 발견 및 탐색하기 잎으로 펼쳐지는 세상 잎이 어떤 기능과 의미를 가지고 있는지 생각해 봅시다. 식물의 잎 재발견하기(사전과제) - 식물의 잎을 관찰하고 만져보기 - 다양한 식물의 잎 사진 찍기 미션지를 통해 학습방향 알기 잎에 대한 생각 펼치기 - 브레인스토밍 활동하기 - 내가 아는 잎 이야기 발표하기 잎의 구조와 기능 알아보기 - 잎의 구성요소와 잎차례 - 잎의 생김새와 구조 - 광합성, 증산, 호흡작용 - 광합성 작용을 이용하여 사진 현상하는 방법 알아보기 식물의 잎을 다양한 관점으로 생각해보기 - 잎을 활용한 생활 속 용품 알아보기 - 미술작품 속의 잎의 의미 알아보기 - 문학 작품 속에서의 잎의 의미 알아보기 나무에 잎이 없는 경우를 상상하여 표현 해보기 - 신문자료(실내 식물이 사람을 살린다.) 읽어보기 - 나무에 잎이 없는 경우에 대해 브레인스 토밍, 마인드맵, 만화 등으로 표현해보기 차시예고 : 잎이 지니는 규칙성을 알아보 고 피보나치 잎차례 나무 만들어보기 식물의 잎차례에서 수학적 아름다움을 찾아봅시다. 소요 시간 80' 통합 영역 과학, 수학, 문학, 미술 2 자료 탐색 및 기능 익히기 잎은 수학을 알았나? 피보나치수열 동영상으로 생각열기 피보나치수열 탐구하기 - 솔방울, 해바라기, 등 자연물 관찰을 통 해 규칙성 찾기 - 수열 이해하기 - 피보나치수열 탐구하기 피보나치 잎차례 나무 만들기 80' 수학, 미술 19

26 STEAM교육 우수프로그램 자료집 t 잎새 나루의 비밀이야기 주 (차시) 단계 소주제 교육목표 및 교육내용 아이디어 생성 및 해결책 개발 이파리 속에서 찾았다 미래로 간 잎의 선택 - 수수깡, 아르키메데스의 나선, 가위, 풀, 각도기, 시침핀을 이용하여 피보나치 잎 차례 나무 만들기 잎의 색 변화를 알아보고, 색소를 이용 한 생활용품을 만들어봅시다. 잎의 색소 알아보기 - 단풍 속의 색 모으기(크로마토그래피): 여러 가지 잎, 막자사발, 아세톤, 메틸알 콜, 툴루엔, 이쑤시개, 시험관 생활에 활용하기 - [선택활동]천염염색, 잎맥염색 1 천염염색 : 단풍잎에 손수건 대고 두드 리기, 색소 추출하여 여러 가지 방법으 로 염색하기 2 잎맥염색 : 수산화나트륨 용액으로 엽 록소를 제거하고, 칫솔로 잎맥 남기기, 과산화수소로 탈색 후 천연색소로 염 색하기 미래의 잎의 변화를 상상하여 봅시다 자연환경 변화에 스스로 변화한 잎의 사 례와 미래의 변화 예측하기 현재 잎이 실생활에서 어떻게 이용되고 있는지 생각해 보기 - 잎과 관련된 실생활 적용 예 제시 미래의 잎을 상상하여 산출물을 만들기 위한 계획서를 작성하기 미래의 잎의 변화를 상상하여 산출물을 만들고 평가하여 봅시다. 미래의 잎을 상상하여 산출물 만들기 산출물 발표하기 - 조형물, 그림, 연극, 시 등 다양한 방법 등으로 표현 소요 시간 80' 80' 80' 통합 영역 과학, 미술 통합 예술 (미술, 음악, 문학) 20

27 02. 잎새 나루의 비밀이야기 Ⅷ. 세부 교수학습 지도안 소주제 1 잎으로 펼쳐지는 세상 본 주제는 잎새 나루의 비밀이야기 프로그램의 시작 부분으로 잎에 대하여 다양 한 관점에서 의미를 부여하고 다중적인 해석을 토대로 문제를 해결할 수 있도록 관심 과 흥미를 유발하는 단계이다. 잎에 대한 학생들의 생각을 내가 아는 잎 이야기(브레인스토밍) 라는 활동을 통하 여 자유롭게 펼쳐보고 서로의 의견을 나눈다. 그리고 잎에 대한 지식을 체계화하고, 관점을 넓힐 수 있는 예술(음악, 미술, 문학) 분야를 사진, 그림, 동영상, 노래 등으로 제시하여 다양하게 경험해 봄으로써 다양한 해석이 가능하도록 하는데 중점을 둔다. 다양한 관점을 통해 나온 잎에 대한 생각들 중에서 잎이 주는 여러 가지 이로움을 만약 나무에 잎이 없다면 이라는 가정의 상황을 제시하여 학생들이 창의적으로 생각 할 수 있도록 하고 잎을 대체할 수 있는 것이 있을까라는 또 다른 생각을 할 수 있는 기회를 제공한다. 따라서 이 차시에서 중점적으로 지도하고자 하는 것은 학생들이 잎에 대한 생각이 과학적인 지식뿐만 아니라 생활과 예술의 다양한 측면을 알아봄으로써 통합적으로 사 고하는 능력을 요구하고자 한다. 주요 초점 질문 1. 잎에 대해 알고 있는 사실과 떠오르는 생각은 무엇인가? 2. 잎의 특징을 체계화 할 수 있는가? 3. 우리 생활 속에 잎이 어떻게 활용되고 있는가? 4. 잎에 대하여 더 알고 싶은 탐구 내용을 찾아낼 수 있는가? 5. 잎의 아름다움과 유익함을 미술이나 문학작품 속에서 찾을 수 있는가? 6. 식물에 잎이 없는 상황을 상상하여 표현할 수 있는가? 21

28 STEAM교육 우수프로그램 자료집 t 잎새 나루의 비밀이야기 교수 학습 활동 계획 학습 목표 학습 내용 식물의 잎에 대한 생각을 펼쳐보고 중요성을 알 수 있다. 식물의 잎에 대해 알고 있는 지식을 체계화 할 수 있다. 식물의 잎을 다양한 관점으로 생각할 수 있다. 잎의 아름다움과 유익함을 느낄 수 있다. 본 프로그램의 문제 해결 과제를 파악할 수 있다. 식물의 잎을 관찰하고 만져보기 식물의 잎에 대한 생각을 브레인스토밍 활동을 통해 펼쳐보고 지식을 체 계화하기 식물의 잎을 다양한 관점으로 생각하기 - 잎을 활용한 생활 속 용품 살펴보기 - 미술작품 속의 잎의 의미 알아보기 - 문학 작품 속에서의 잎의 의미 알아보기 본 프로그램의 문제해결 과제 알아보기 - 신문기사 자료 읽기 - 식물에 잎이 없는 상황을 상상하여 여러 가지 방법으로 표현하기 준비물 교 사 용 학 생 용 식물의 잎 사진자료, 브레인스토밍 학생 학습지 잎의 구조와 기능에 관한 참고자료, EBS 과학 동영상 잎을 활용한 생활 용품 사진 자료(약, 음식, 그릇, 가구, 차 등) 잎을 소재로 이용한 미술작품 자료 읽기 자료(마지막 잎새), 신문기사 자료, 미션지 필기도구, 디지털카메라 또는 휴대전화, 색연필 및 싸인펜(색칠도구) 학습 단계 교수 학습 활동 시간 유의점 도입 <식물의 잎 재발견하기> 주변에서 쉽게 볼 수 있는 식물의 잎에 대해 관찰한 내용 발표하기 미션지를 통해 학습방향 알아보기 15분 식물의 관찰은 사전과제로 제시하여 활용한다. 미션지를 통해 자연스럽게 본 프로그램이 추구하고자 하는 내용을 이해하도록 한다. 탐구 1 잎에 대한 생각을 펼쳐보기 - 브레인스토밍 활동하기 - 내가 아는 잎 이야기 발표하기 교사와 함께 잎에 대한 지식 체계 화하기 - 잎의 모양, 구조, 기능 등을 이야 기하기 20분 사진 자료를 관찰하며 최대 한 많은 생각을 유창하게 기 록할 수 있도록 유도한다. 학생들이 과학적 지식뿐만 아니라 잎에 대한 자유로운 생각을 할 수 있도록 경계 를 두지 않는다. 탐구 2 우리 세상속의 잎 바라보기 - 잎을 활용한 생활 속 용품 살펴보기 20분 학생들의 다양한 사고를 유 발할 수 있는 여러 가지 영 22

29 02. 잎새 나루의 비밀이야기 - 미술작품 속의 잎의 의미 알아보기 - 문학 작품 속에서의 잎의 의미 알 아보기 역의 자료를 준비한다. 제시된 자료를 보고 학생들 이 다양한 생각을 할 수 있 도록 충분한 시간을 준다. 교사가 제시한 자료 이외에 학생들이 생각하는 잎의 다 른 작품들도 말해볼 수 있게 한다. 정리 본 프로그램의 문제해결 과제 알아 보기 - 신문기사 자료 읽어보기 - 우주선의 공기문제를 해결할 수 있는 방법 생각해보기 - 식물에 잎이 없는 상황을 상상하여 여러 가지 방법으로 표현해보기 차시 예고 : 식물의 잎이 지니는 수열과 잎차례 나무 만들기 25분 읽기 자료와 미션지에서 제 시된 문제를 생각할 때 학습 한 내용을 바탕으로 잎의 다 양한 의미를 정리하여 문제 를 해결할 수 있는 방법을 찾아내도록 한다. 지도 활동 안내 도입 : 식물의 잎 재발견하기 Ⅰ. 식물 관찰하기 주변에서 흔히 볼 수 있어 평상시 그 의미를 생각하지 않았던 식물의 잎을 사전과 제로 제시하여 직접 관찰하고 만져보며 다양한 특징을 알아보게 한다. 또한 카메라로 다양한 식물의 잎을 찍어보고 친구들과 함께 서로 찍은 사진을 통해 잎을 다시 들여 다볼 수 있는 재발견의 기회를 제공한다. 교사는 아래와 같은 질문을 하면서 학생들의 식물 관찰에 다양한 관점을 가지고 참여할 수 있도록 한다. 1. 식물의 모양과 색깔은 어떠했나요? 23

30 STEAM교육 우수프로그램 자료집 t 잎새 나루의 비밀이야기 2. 식물을 만져본 느낌은 어떠했나요? 3. 식물의 잎은 어떤 구조로 되어 있을까요? 교사는 학생들이 해결해야할 미션지를 제시하며 앞으로 이루어질 잎에 대한 학습 방향과 학습 의지를 높이도록 유도한다. 탐구 1 : 브레인스토밍을 통한 생각 펼치기 활동Ⅰ. 학생들이 알고 있는 잎에 대한 특징과 개념, 역할 및 떠오르는 생각을 자 유롭게 적어볼 수 있게 한다. 학생들이 찍은 잎의 사진 자료를 활용하여 더 많은 생각 들을 떠올려 본다. [학생활동지 1-1 활용] 1. 식물의 잎 하면 떠오르는 것을 브레인스토밍으로 적어봅시다. - 식물의 기능, 모양, 작용, 활용성 등 다양한 관점에서 활동하게 한다. 2. 브레인스토밍을 통해 꺼낸 생각을 발표해봅시다. 활동Ⅱ. 학생들이 발표한 내용을 교사와 함께 체계화 한다.(참고자료 활용) 1. 잎의 구조는 어떻게 이루어져 있는가? 2. 잎이 하는 일은 무엇인가? 24

31 02. 잎새 나루의 비밀이야기 3. 잎은 어떤 곳에 활용되고 있는가? 4. 잎의 또 다른 의미 및 활용되고 있는 곳은 없는가? 탐구 2 : 우리 세상 속의 잎 바라보기 학생들이 생각한 과학적 지식 외에 다양한 영역에서 활용되고 있는 잎을 찾을 수 있는 활동을 전개한다. 미술작품의 소재로 활용되고 있는 잎, 생활 용품(약, 차, 음식 등)으로 사용되고 있는 잎, 문학 작품속의 잎의 의미 등을 찾을 수 있도록 여러 가지 참고 자료를 활용하여 잎에 대한 다양한 관점을 가지도록 한다. 1. 잎을 활용한 생활 속 용품 살펴보기(참고자료 활용) 2. 미술작품 속의 잎의 의미 알아보기(참고자료 활용) 3. 문학 작품 속에서의 잎의 의미 알아보기(마지막 잎새) 정리 : 이야기 속 문제 해결하기 활동Ⅰ. 신문 자료 읽기 1973년 미국 우주선 사진 기사 자료 실내 식물이 사람을 살린다. 를 읽고 우주선 의 문제를 해결할 수 있는 방법을 생각해보게 한다. 본 차시에서 학습한 내용을 바탕 으로 문제의 해결방법이 식물이라는 답과 그 이유를 함께 발표하게 한다. 또한 식물 에 잎이 없는 상황을 상상하고 여러 가지 방법으로 표현해 보게 하여 본 프로그램의 문제해결 과제에 관심을 갖게 한다. 25

32 STEAM교육 우수프로그램 자료집 t 잎새 나루의 비밀이야기 1. 우주선의 문제를 해결하기 위한 방법은 무엇일까요? 그 이유를 함께 발표해 봅 시다. 2. 식물에 잎이 없는 상황을 상상하고 브레인스토밍, 마인드맵, 만화 그리기 등으로 표현해 봅시다. 참고자료 1. 잎의 구성 요소와 잎차례 잎의 구성 요소 : 잎자루, 잎맥, 잎 가장자리로 이루어져 있다. 잎의 겉모양 : 둥근 것, 뾰족한 것, 넓은 것, 좁은 것 등이 있다. 잎의 가장자리 : 매끈한 것, 뾰족한 것 등이 있다. 잎의 개수 : 한장으로 된 것, 여러 장이 모여서 하나로 된 것이 있다. 잎의 촉감 : 부드러운 것, 매끈한 것, 거친 것 등이 있다. 잎의 냄새 : 잎의 종류에 따라 나는 냄새가 다르다. 2. 잎의 생김새 잎새 : 잎을 이루는 주요 부분으로 엽록체가 있으며 잎맥이 퍼져 있다. 잎자루: 잎을 줄기에 붙이는 부분이다. 26

33 02. 잎새 나루의 비밀이야기 턱잎: 어린 잎을 보호하는 것으로 보통 잎자루 좌우에 한 쌍 있다. 3. 잎의 구조 표피: 잎의 양쪽 표면을 덮고 있는 한 층의 세포로 엽록체가 없다. 엽 록체를 가진 두 개의 공변 세포로 이루어진 기공이 있다. (기공은 주로 앞면보다 뒷 면에 많이 분포한다.) 책상 조직: 잎의 앞면 표피 바로 아래 길쭉한 세포 들이 빽빽하고 규칙적으로 배열되어 있으며 엽록체 가 많아 광합성이 가장 활발하게 일어난다. 해면 조직: 둥근 세포가 엉성하게 배열되어 있어 공기의 이동 통로가 되며 엽록체가 있어 광합성을 한다. 잎맥: 잎새를 지탱하며 물관과 체관이 있어 물과 양분의 이동 통로가 된다. 4. 잎의 기능 광합성 - 엽록체, 호흡 - 기공, 증산작용 - 기공 5. 잎을 소재로 한 미술작품 잎 아트 잎 공예품 Leaf-shaped Spoon (슈헤이 센다 作 ) 27

34 STEAM교육 우수프로그램 자료집 t 잎새 나루의 비밀이야기 6. 잎을 활용한 생활용품 천연 염색 의약품 감잎차 7. 신문 자료(실내 식물이 사람을 살린다 중) 1973년 미국 나사에서 우주선 스카이랩 3호를 발사하기 전, 우주선 안에 백가지나 넘는 각종 독성 공해물질 때문에 우주여행이 불가능하게 되어 골머리를 앓게 된다. NASA는 미국 중앙정 보부를 동원하여 경쟁 상대국 소련에선 이 문제를 어떻게 해결하는지 의뢰하게 되는데, 놀랍게 도 녹색식물 화분을 우주선 안에서 며칠 키우는 것으로 간단히 이 문제를 해결한 것을 알게 된다. 대부분 사람들은 나뭇잎이 단순하게 탄산가스를 흡수하고 산소를 배출하는 정도로만 알 고 있지만 식물들은 휘발성 유기화학물질 등 온갖 공해물질들을 잎으로 흡수하여 흙으로 보낸 다음 미생물과 함께 분해하여 식물의 영양분으로 바꾼다. 뿐만 아니라 정서와 심리안정, 전자 파 차단의 효과가 있다. 8. 잎의 광합성 작용을 이용하여 사진 현상하기 1 화단에 있는 쌍떡잎식물 잎에 흑백필름을 붙여 놓고 하루가 지난 후 햇빛이 강 한 오후 3시경 잎을 딴다. (사전에 미리 준비하게 하고 되도록 큰 쌍떡잎식물 잎에 흑백필름을 붙이게 한다.) 2 과학실에서 조심스럽게 잎에 붙은 필름을 제거한 후 알코올에 넣고 중탕한다. 중탕하는 이유는 잎에 있는 엽록소를 제거하기 위해서 이고, 5분에서 10분 정도 중 탕하면 잎이 하얀색으로 변 한다. 28

35 02. 잎새 나루의 비밀이야기 3 잎을 조심스럽게 꺼내서 샬레에 놓고 아이오딘 반응 을 시켜보면 잎에 햇빛을 받 아 광합성이 일어난 자리는 청남색(거의 검은색)으로 변 하는 것을 관찰할 수 있다. 4 아이오딘 반응을 충분히 시키면 필름이 붙었던 자리 에 사진이 인화되는 것처럼 나타나는 것을 볼 수 있다. 완성작품 예시 <사진출처- 29

36 STEAM교육 우수프로그램 자료집 t 잎새 나루의 비밀이야기 학생 미션지 [편지글] 며칠 전 여러분의 초등학교로 한 통의 편지를 받았습니다. 그 편지는 과거부터 현 재까지의 신문기사와 발표된 자료의 모음이었습니다. 편지를 읽어 본 나잎새 어린이는 앞으로 30년 후, 혹은 50년,100년 후 미래의 자연 환경, 식물들이 어떻게 될지 궁금했습니다. 그리고 무엇보다도 식물의 잎들이 어떻게 변할지 생각해보았습니다. 앞으로 식물의 잎을 어떻게 우리 생활에 이용할 수 있을까 하는 생각도 들었습니다. 하지만 나잎새 어린이 혼자 하기에는 조금 어려웠습니다. 여러분이 나잎새 어린이가 되어 잎의 모양과 구조, 기능과 잎 속의 색소 등 그 특징 을 잘 살펴보고, 다가오는 미래에 잎이 어떻게 변화할 것인지, 또 우리는 잎을 실생활 에 어떻게 이용할 수 있는지를 밝혀내어 인류의 보금자리를 유지하기 위한 지혜를 모 아주세요. 지난 10~20년 사이에 지구의 대기가 맑아지면서 지표에 더 많은 햇빛이 도달하고 있다. 차 량배기가스와 공장 굴뚝에 여과장치를 사용함에 따라 많은 국가에서 분진의 방출이 감소되 어 하늘이 보다 맑아졌다. 그에 따라 더 많은 태양복사에너지가 지면에 도달하게 되어 지구 온난화 문제가 가중되기도 하였다. 연구진의 연구에 따르면 오염이 심한 인도와 같은 지역 을 제외하고, 1980년대 후반부터 태양복사에너지는 감소에서 증가의 추세로 전환되고 있다. 이런 복사에너지 유입량의 역전은 지면의 기후, 물의 순환, 빙하, 생태계 등에 영향이 있을 것으로 예측된다 Nature News 지구 온난화로 인한 환경위기 심화 지난 100년 세계 평균기온 0.74 상승, 금세기말 최고 6.4 상승이 예상되고 있습니다. 이 는 가뭄ㆍ홍수ㆍ폭염, 생태계 파괴 등의 형태로 나타나고 있으며 2006년 스턴보고서 에 따 르면 기후변화로 인한 경제손실은 매년 세계 GDP의 5~20%정도가 될 것이라고 발표했습니 다. 현재 한국은 지구 온난화에 취약하며 직접적인 영향권 아래에 있습니다. 우리나라 국내 평균기온 상승률은 세계 평균수준을 크게 상회하며, 지난 100년간 (1912~2008) 우리나라는 평균기온이 1.7 상승하였습니다. 지구 온난화에 따른 한반도 영 향은 갈수록 심화되어 최근 발표에 의하면 겨울철 지속기간이 약 22~49일 단축되고, 여름 철에 집중호우와 고온현상 반복되고 있습니다. 폭염으로 94~ 05 사이 2,127명 사망하였으 며 2007년 말라리아 환자는 2,227명 증가하였습니다 대통령 담화문 녹색성장 5개년 계획 중에서 30

37 02. 잎새 나루의 비밀이야기 '4년 동안 태양 흑점이 나타나지 않아 이상할 정도로 조용하다. 2020년부터 휴면주기가 시작될 가능성도 있다 영국 데일리메일 지난 40년간 해양 수온 상승의 원인을 찾고자 자연적인 기후의 변동, 태양복사, 화산분출 등의 시나리오로 시뮬레이션을 해보았으나 모두 수온상승의 원인을 설명할 수는 없었다. 연구의 결과에 따르면 수온 상승의 결정적인 원인은 인간 활동에 의한 지구온난화였다. 수 십 년 안에 이런 기후변화는 물 공급에 매우 큰 영향을 미칠 것으로 예측되며 20년 내에 물 부족으로 인한 위기를 맞게 될 수도 있다 년 2월 17일 BBC News 1990년 미국항공우주국(NASA)에서는 실내 식물을 종합 평가해 순위를 매겼다. 유해물질 제거능력, 증산작용 비율, 재배관리의 편리성, 해충에 대한 적응능력 등을 종합한 결과 아 레카 야자, 관음죽, 대나무, 인도고무나무, 드라세나, 아이비, 피닉스 야자, 피쿠스아리, 보스 턴고사리, 스파티필룸, 행운목 순으로 높은 점수를 얻었다 년 NASA 공기정화 10대 식물발표 밀폐된 실내는 가구, 페인트, 벽지 등에서 나오는 유해물질로 오염되기 쉽다. 오염된 실내 공기는 자주 환기하지 않으면 우리 몸에 악영향을 끼친다. 식물은 심리적 안정감을 줄 뿐 아니라 공기정화, 습도조절 등 다양한 기능을 한다. 실내 식물은 밀폐된 공간에서 오염된 공기를 순환시키고 유해물질을 흡수해 깨끗한 공기를 유지시킨다. 실내 면적의 5~10%에 습도조절에 뛰어난 식물을 두면 건조한 겨울철 습도를 20~30% 높일 수 있다. 식물은 실내 온도를 약 1~3 조절해 여름철엔 시원하게, 겨울철엔 따뜻하게 한다. 시선이 닿는 곳마다 녹색식물을 두면 마음이 안정되는 효과를 누릴 수 있다 년 10월 7일 월간헬쓰 건강한 집의 시작, 기능성 식물을 키우자 나뭇잎에는 광합성을 담당하는 초록색 엽록소와 함께, 노란색을 내는 카로티노이드 (carotenoid)와 붉은색을 내는 안토시아닌(anthocyanin) 등의 색소( 色 素 )가 있다. 엽록소는 햇 빛과 물로 탄수화물을 만드는 광합성의 주역이다. 나무가 한창 자랄 때는 엽록소가 절대 적 우위를 차지해 나뭇잎이 녹색으로 보인다. 이에 비해 붉은 색소인 안토시아닌은 늦여름부터 새로 만들어진다. 열매와 꽃이 붉은 것 도 대부분 안토시아닌 덕분이다. 추운 겨울을 앞두고 가능한 한 힘을 비축해야 하는데 왜 에너지를 소비하면서까지 굳이 안토시아닌을 만들까. 먼저 해충을 퇴치하기 위해서다. 2008년 영국 임페리얼대 연구진은 진딧물이 붉은색보다 노란색에 6배나 많이 몰려드는 것을 실험을 통해 확인했다. 연구진은 열매를 맺는 가을에 해충이 몰려드는 것을 막기 위해 힘들여 붉은색 색소를 만든다고 설명했다 조선일보 해충을 잡는 비밀 무기 31

38 STEAM교육 우수프로그램 자료집 t 잎새 나루의 비밀이야기 학생 활동지 1-1. 잎에 대한 브레인스토밍 내가 알고 있는 잎에 대한 특징과 개념, 역할 및 떠오르는 생각들을 자유롭게 적 어보세요. 32

39 02. 잎새 나루의 비밀이야기 학생 활동지 1-2. 잎의 광합성 작용 1. 광합성은 식물의 잎에서 (빛, 물)을 이용하여 영양분을 스스로 만드는 작용 이다. 2. 햇빛을 받은 식물의 잎에서 만들어진 것은 (녹말)이다. 3. 오른쪽과 같이 감자에 아이오딘-아이오 딘화칼륨 용액을 떨어뜨렸을 때 감자의 색깔 변화를 적어 봅시다. (녹말과 반응해서 청남색으로 변한다.) 4. 광합성에 의해 만들어진 영양분을 씨에 저장하는 식물을 적어 봅시다. (벼, 보리, 밀 등) 33

40 STEAM교육 우수프로그램 자료집 t 잎새 나루의 비밀이야기 학생 활동지 1-3. 잎의 증산작용, 호흡작용 1. 오른쪽과 같이 잎이 달린 식물 줄기와 잎 이 달리지 않은 식물 줄기를 눈금 실린더 에 넣은 뒤 비닐봉지를 씌워 햇빛이 잘 비치는 곳에 두었습니다. 이 실험 결과 눈금 실린더의 물이 많이 줄어드는 것은 어느 것인지 적어 봅시다. (잎이 달린 식물 줄기에 비닐봉지를 씌운 것) 2. 위 실험을 통해 알 수 있는 사실을 적어 봅시다. (식물은 잎을 통해 물이 공기 중으로 빠져나간다.) 3. 식물의 잎에서 물이 수증기가 되어 빠져나가는 현상으로 물을 나무 위 높은 곳 까지 끌어올리는 데 중요한 역할을 하는 것은 무엇인지 적어 봅시다. (증산작용) 4. 증산 작용이 잘 일어나는 조건을 적어 봅시다. 빛이 강할 때 바람이 불 때 온도가 높을 때 습도가 낮을 때 5. 잎의 앞면과 뒷면 중 기공이 더 많은 곳은 잎의 뒷면입니다. 그 까닭은 무엇인 지 적어 봅시다. 빛에 의한 수분의 손실을 줄이기 위해서이다. 34

41 02. 잎새 나루의 비밀이야기 학생 활동지 1-4. 브레인스토밍 식물에 잎이 없는 상황에 대해 떠오르는 생각들을 자유롭게 적어보세요. 35

42 STEAM교육 우수프로그램 자료집 t 잎새 나루의 비밀이야기 학생 활동지 1-5. 마인드맵 식물에 잎이 없는 상황에 대해 떠오르는 생각들을 마인드맵으로 정리해보세요. 36

43 02. 잎새 나루의 비밀이야기 학생 활동지 1-6. 만화 식물에 잎이 없는 상황에 대해 떠오르는 생각들을 만화로 표현해 보세요. 37

44 STEAM교육 우수프로그램 자료집 t 잎새 나루의 비밀이야기 소주제 2 잎은 수학을 알았나? 본 주제는 잎새 나루의 비밀이야기 프로그램의 3차시 부분으로 2차시에서 식물의 잎이 가지는 다양한 기능이 무엇이며 그 기능을 생활에서 활용할 수 있는 것에 대한 실험을 해보았다면 이번 차시에서는 식물의 잎이 생성되는 과정에 숨어있는 피보나치 수열을 알아보고 피보나치 잎차례 나무 만들기 활동 통해 식물의 잎 속에 숨어있는 수학적 개념을 찾아 수학과 자연속 식물의 조화로움의 신비를 알게 하는 단계이다. 도입활동으로 여러 가지 자연물(솔방울, 파인애플, 해바라기 등)을 관찰하여 자연 물 속에 숨어있는 규칙성을 발견하게 하고 이러한 규칙성을 수학적 개념인 수열과 자연스럽게 연결하여 이해할 수 있도록 관련된 다양한 생활 문제를 풀어보는 활동을 갖는다. 여러 가지 수열의 규칙성을 찾는 과정에서 피보나치수열의 특징과 그 속에 숨어 있 는 규칙성을 발견하고 자연 속에 그리고 식물의 잎 속에 피보나치수열이 어떻게 존재 하고 있는지 직접 느껴보기 위한 피보나치수열 잎차례 만들기 활동을 경험함으로써 수학과 자연의 조화에 의한 신비로움을 느끼게 될 것이다. 따라서 이 차시에서 중점 적으로 지도하고자 하는 것은 식물의 잎에 대하여 쉽게 생각하게 되는 과학적 관점에 서만의 사고에서 벗어나 식물 잎 속에 숨어있는 수학적 요소를 찾아내고 서로 연관 지어 생각하게 함으로써 수학과 자연이 조화를 이루어 생명을 유지하고 아름다움을 창조하는 새로운 관점에서의 잎에 대한 사고를 가지게 하고자 하는 것이다. 주요 초점 질문 1. 자연물 관찰에서 발견한 규칙성은 무엇일까요? 2. 피보나치수열은 무엇일까요? 3. 피보나치수열이 나타나 있는 자연 현상은 무엇이 있을까요? 4. 피보나치수열이 잎차례에 나타나는 이유는 무엇일까요? 38

45 02. 잎새 나루의 비밀이야기 교수 학습 활동 계획 학습 목표 학습 내용 여러 가지 자연물 관찰을 통하여 배열의 일정한 규칙과 간단한 수열의 개 념을 이해할 수 있다. 여러 가지 자연 현상으로부터 피보나치수열을 찾아낼 수 있다. 피보나치수열을 이용하여 피보나치 잎차례 나무 를 만들 수 있다. 식물의 잎차례 속에 숨은 수학적 아름다움을 느낄 수 있다. 자연물(솔방울, 파인애플, 해바라기 등) 관찰을 통해 규칙성 찾기 수열 이해하기 피보나치수열 이해하기 식물의 잎차례에 나타나는 피보나치수열 이해하기 - 피보나치 잎차례 나무 만들기 준비물 교 사 용 학 생 용 규칙성을 찾을 수 있는 자연물 또는 자연물 사진자료(솔방울, 파인애플, 해 바라기, 꽃잎 사진 등) 피보나치 잎차례 나무 만들기 재료 - 수수깡, 색지(식물의 잎 제작용, 나선 제작용) 가위, 풀, 각도기, 시침핀, 셀로판테이프 필기도구, 사인펜 학습 단계 교수 학습 활동 시간 유의점 도입 수열에 대하여 마음열기(동영상) 자연물에서 규칙성 찾기 - 자연물(솔방울, 해바라기 등) 관찰을 통해 규칙성 찾기 10분 계절이 맞을 경우 자연물을 직 접 관찰할 수도 있다. 수열이 정확히 보이는 자연물 을 구하기 힘든 시기인 경우는 사진자료를 활용하도록 한다. 탐구 1 수열 이해하기 - 수열 정의 알기 - 수열 문제에서 규칙 찾기 피보나치수열 탐구하기 - 피보나치수열의 정의 알기 - 자연 현상에 나타나는 피보나치수 열 찾기 (나무가지 수, 벌 번식, 꽃잎의 수) 30분 도입 활동에서 찾아낸 자연물 의 규칙과 수열을 간단히 살 펴보며 자연현상에서 나타나 는 피보나치수열을 탐구하여 이해할 수 있도록 지도한다. 다양한 자연 현상에서 피보나 치수열이 나타나고 있음을 알 게 한다. 탐구 2 피보나치 잎차례 나무 만들기 - 수수깡, 아르키메데스의 나선, 가위, 풀, 각도기, 시침핀을 이용하여 피 보나치수열이 나타나는 잎차례 나 무 만들기 - 만들어진 잎차례 나무에 피보나치 30분 만들어진 잎차례 나무를 위에 서 볼 수 있도록 안내한다. 2~4명이 한조가 되어 나무를 만들어 보게 할 수도 있다. 실제 자연에서는 피보나치 잎 차례가 환경 적응을 위해 조 39

46 STEAM교육 우수프로그램 자료집 t 잎새 나루의 비밀이야기 수열이 잘 나타나 있는지 확인하기 금은 어긋날 수 있음도 생각 할 기회를 제공한다. 정리 피보나치수열이 없는 식물의 잎 상 상하기 - 식물의 잎에 피보나치수열이 나타 나는 이유와 식물의 잎이 피보나 치수열 없이 생겨난다면 어떨 것 인지 생각해보기 잎의 변화 생각하기 - 미래 환경 변화에 그에 따른 잎의 변화와 활용법에 대해 생각하기 차시 예고 : 잎의 색 변화를 알아보 고, 잎의 색소를 이용한 다양한 생 활용품 만들어보기 10분 앞 차시와 연계하여 피보나치 수열에 의하여 잎이 생겨남으로 써 광합성작용을 할 수 있음을 관련지어 생각하도록 이끈다. 식물의 잎이 과학과 수학의 조 화로 인해 살아갈 수 있는 자 연의 신비로움을 생각 할 수 있도록 한다. 식물의 잎이 가을이 되면 색의 변화를 일으키는 이유와 이를 이용한 생활용품의 종류에 대 하여 간단하게 생각해보게 함 으로써 다음차시에 대한 흥미 를 유발한다. 지도 활동 안내 도입 : 자연물 관찰하여 규칙성 찾기 Ⅰ. 솔방울 관찰하기 제시된 솔방울 사진을 보고 솔방울 속에 숨어있는 규칙성을 찾아낸다. [학생활동지 3-1활용] 1. 솔방울을 자세하게 관찰하여 봅시다. 1) 솔방울 씨앗의 배열에 어 떤 특징이 있습니까? - 비늘모양의 껍질이 보입 니다. 뾰족뾰족합니다. 비 늘이 일정하게 배열되어 있습니다. 등 학생들의 다양한 답을 수용해주고 비늘의 규칙적인 배열에 대한 답에 집중할 수 있도록 유도한다. 40

47 02. 잎새 나루의 비밀이야기 2) 사인펜으로 오른쪽 그림과 같이 한 줄을 칠하세요. 어떤 모양인가요? - 나선 나선의 개념을 잘 모를 경우 나사에서의 선처럼 둥글게 계속 돌아가며 나 있는 선을 나선이라고 함을 설명해준다. 3) 솔방울에서는 나선이 모두 약 몇 줄 정도 될까요? (서로 다른 색의 사인펜으로 칠해가며 몇 줄인지 직접 세어 보세요) 시계 방향의 나선은 모두 몇 줄인가요? ( 8 )줄 반시계 방향의 나선은 모두 몇 줄인가요? ( 13 )줄 Ⅱ. 해바라기 꽃 관찰하기 제시된 해바라기 꽃 사진을 보고 솔방울 속에 숨어있는 규칙성을 찾아낸다. [학생활동지 1활용] 1. 해바라기 꽃을 관찰해 봅시다. 1) 어떤 특징이 있습니까? - 씨앗이 일정한 방향으로 줄을 맞추어 배열되어 있습니다. 등 학생들의 다양한 답을 수용해 주고 비늘의 규칙적인 배열에 대한 답에 집중할 수 있도록 유도한다. 해바라기꽃 41

48 STEAM교육 우수프로그램 자료집 t 잎새 나루의 비밀이야기 시계 방향의 나선은 모두 몇 줄인가요? ( 21 )줄 반시계 방향의 나선은 모두 몇 줄인가요? ( 34 )줄 Ⅲ. 관찰한 식물에서 규칙성 찾기 1. 앞에서 여러 가지 식물을 관찰하여 발견한 수들을 작은 수부터 차례대로 쓰시오 위수의 배열에서 규칙을 찾아보고, 친구들과 토의해 봅시다. - 앞의 수를 더하면 뒤의 수가 된다. 탐구 1 : 피보나치수열 탐구하기 Ⅰ. 수열 이해하기 자연물 관찰에서 찾은 규칙성이 수학적 개념인 수열임을 알고 난 후 피보나치수열 을 이해할 수 있도록 연계하여 지도한다. [학생활동지 3-2활용] 1. 수열이 무엇인지 알아봅시다. 어느 실험실에서 연구를 위해 세균을 기르고 있다. 이 세균은 1분이 지날 때마 다 그 수가 2배로 증가한다고 한다. 작은 병 안에 처음 세균이 1마리가 있었다. 시 간이 지날수록 세균의 수가 얼마나 증가할까? 1) 세균의 수를 표로 알아봅시다. 시 간 처음 1분후 2분후 3분후 4분후 5분후 6분후 7분후 8분후 세균수 (마리) ) 시간에 따른 세균의 수에는 어떤 규칙이 있는가? - 2 n 으로 증가한다.(n은 흐른 시간 분 수) 3) 20분 후에는 세균이 몇 마리가 될까?

49 02. 잎새 나루의 비밀이야기 수열에 대하여 설명한다. 이처럼 일정한 규칙에 따라 수를 나열한 것을 수열이라고 한다. 수열에서 첫 번 째 수를 첫째 항, 두 번째 수를 둘째 항, 이라고 한다. 2. 다음 수열을 보고 질문에 답하시오. 1, 3, 7, 15, 31, 63, 1) 어떤 규칙이 숨어있는가? - 전항 숫자에 2 n 씩 더해준다.(n 항수-1) 2) 7번째 항은 얼마인가? ( 127 ) 3. 주변에서 볼 수 있는 수열의 예는 어떤 것들이 있을까? 생각해보고 친구들과 토 의해 봅시다. Ⅱ. 피보나치수열 탐구하기 피보나치수열의 개념을 알고 피보나치수열이 나타나 있는 자연 현상을 이어 살펴봄 으로써 식물의 잎에도 피보나치수열이 적용되어짐을 생각하게 한다. [학생활동지 3-3 활용] 1. 다음 속에 알맞은 수를 넣어 봅시다. 가 나 다 가 3, 6, (9), 12, (15), 18, (21), 24 나 1, 2, 4, (8), 16, 32, (64), 128 다. 1, 1, 2, (3), 5, 8, 13, 21) 43

50 STEAM교육 우수프로그램 자료집 t 잎새 나루의 비밀이야기 2. 다의 규칙성의 특징을 설명해 봅시다. 1) 앞의 두 개 항을 더한 것이 다음 항이 된다 = =2 2) 뒤의 항을 앞의 항으로 나누어 보니 점점 어느 일정 수치(1.618 :황금비golden ratio)에 접근해 간다.(계산기 사용 가능) 피보나치수열이란 무엇일까요? - 직전 두 항의 합이 바로 다음 항이 되는 형태를 의미합니다. 예를 들면 1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 4. 지금 한창 가지를 뻗고 있는 중인 아래와 같은 나무 한 그루가 있다고 합시다. 다음 나무 가지 수에 숨어 있는 피보나치수열을 알아봅시다. 44

51 02. 잎새 나루의 비밀이야기 5. 슈퍼울트라 토끼의 번식을 나타내는 그림입니다. 문제를 풀어보세요 어떤 새끼 토끼 한 쌍이 있습니다. 이 토끼들은 한 달만 자라면 어른 토끼가 되고 새끼를 매달 한 쌍씩 낳을 수 있 습니다. 이후에 태어난 토끼들도 마찬 가지로 출생 두 달 후부터 한 쌍의 토 끼를 낳았습니다. 토끼가 한 마리도 죽 지 않았다고 할 때, 10개월 후 토끼는 모두 몇 쌍인지 구해보시오. 10개월 후 토끼는 모두 몇 쌍일까요? - 89쌍 일단 성인이 된 토끼는 무조건 다음 달에 한 쌍식 아기를 낳습니다. 아기토끼는 다음 달이면 성인이 되고요. 그럼 이번 달에 태어나는 토끼의 마리 수는 지난달 의 성인토끼수와 같게 되는 것입니다. 그리고 바로 이 지난달의 성인 토끼 수는 전전달의 성인토끼와 아기토끼수와 같습니다(전전달의 아기토끼는 다음 달에 성인토끼이고 전전달의 성인토끼는 이미 성인토끼입니다.) 즉 지난달의 성인 토 끼 수는 전전달의 토끼의 총 수와 같다는 말입니다 1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21, 34, 55, 89, 144, 233, 377, 610, (피보나치수열) ( 참고자료 2번 ) 한번 태어나면 절대로 죽지 않고 태어 난지 한 달이 되면 다 자란 성인 토끼가 되 며 한 쌍의 성인토끼는 매달 암수 한 쌍의 새끼토끼를 낳는 그런 경우를 가정합니다. 먼저 한 쌍의 아기토끼가 있다고 합니다. 그럼 첫 달에는 아기토끼(B) 한 쌍만 있습 니다. 그리고 다음 달에는 한 쌍의 성인토끼(A)가 있습니다. 그리고 그 다음 달에는 한 쌍의 성인토끼(A)와 아기토끼(B)가 생깁니다. 그 다음 달에는 성인토끼(A) 두 쌍과 아기토끼(B) 한 쌍이 생깁니다. 그림으로 그리면 아래와 같습니다. 45

52 STEAM교육 우수프로그램 자료집 t 잎새 나루의 비밀이야기 Ⅲ. 꽃잎의 개수에 숨어 있는 피보나치수열 탐구하기 여러 가지 꽃 사진을 보고 꽃잎의 개수는 어떻게 구성되어 있는지 살펴보는 활동 을 통해서 수 많은 꽃잎들이 모여 피보나치수열을 이루고 있다는 사실을 깨닫고 자 연 속에 숨어있는 수학적 원리를 발견하는 즐거움을 느낄 수 있게 한다. [학생활동지 3-3활용] 1. 꽃 사진을 살펴보면서 꽃잎의 수를 세어 적어 봅시다. 칼라(1) 달개비꽃(2) 연령초(3) 무궁화(5) 코스모스(8) 참취(13) 루드베키아(21) 46

53 02. 잎새 나루의 비밀이야기 2. 꽃잎의 수들을 조사해 보고 발견한 것을 적어 봅시다. - 세상의 다양한 꽃들이 모이면 피보나치수열을 이루게 된다. 모든 꽃잎이 피보나치수열에 해당되는 것은 아니다. 3. 자연의 아름다운 질서인 피보나치수열의 구조를 발견할 수 있는 다른 예를 찾아 봅시다. - 꽃잎의 수(참고자료 3번), 벌의 번식, 식물 줄기 가지와 잎의 개수, 과일의 씨앗 등 ( 참고자료 활용 ) 탐구 2 : 피보나치 잎차례 나무 만들기 Ⅰ. 피보나치 잎차례 나무 만들기 피보나치수열이 적용되는 잎차례 나무를 만들게 하여 잎이 규칙성을 가지고 생겨나 며 그로인해 모든 잎이 광합성 작용을 할 수 있음을 연관지어 생각할 수 있게 한다. 시간의 여건을 고려하여 2~4명이 한조가 되어 완성할 할 수 있도록 한다. 1. 피보나치 잎차례 나무 만들기 방법 알아보기 (나선전개도는 참고자료 활용) 47

54 STEAM교육 STEAM 자료집 STEAM교육 우수프로그램 자료집 나 루 의 비밀 비 밀 이야기 이야기 t 잎 새 나루 48

55 02. 잎새 나루의 비밀이야기 가운데 점(중점)이 줄기의 중심이고 실제 식물에서는 여기에 꽃이 핀다. 하지만 실제 풀의 잎에서 이런 배열을 정확하게 나타나 있는 경우를 찾기가 쉽 지 않을 수도 있다. 그 이유에 대하여 학 생들에게 생각해보게 한다. 그것은 식물이 기본은 지키고 있지만 상황에 따라 다양하게 변화하기 때문이 다. 잎이 하나씩 건너뛰기도 하고, 옆으 로 쭉 늘어서 있기도 하다. 식물의 잎이 자기의 환경에 맞춰서 햇빛을 최대한 많이 받 으려고 하기 때문임을 생각할 수 있게 이끌어 준다. (* 자료 출처 : 참고 사이트 정리 : 식물 잎차례 속의 수학적 아름다움 Ⅰ. 식물의 잎차례 속에 나타난 수학적 아름다움 정리단계에서는 식물의 잎차례에 나타나는 피보나치수열과 과학적 요소를 연결지 어 생각해봄으로써 식물의 잎에 대한 사고의 관점을 다양하게 넓힐 수 있도록 한다. 또한 수학과 과학의 조화로 자연의 아름다운 신비가 이루어짐을 느끼며 환경에 적응 하여 변화하는 잎의 다양한 경우를 찾아보게 함으로써 다음차시에 전개 될 잎의 색 49

56 STEAM교육 우수프로그램 자료집 t 잎새 나루의 비밀이야기 변화와 자연스럽게 연결 지어 생각할 수 있도록 한다. [학생활동지 3-4활용] 1. 식물의 잎이 피보나치수열에 따라 생겨나는 이유에 대하여 생각해봅시다. - 식물의 잎은 각각의 잎들이 성장에 필요한 햇빛, 습기, 공기 등을 얻는데 가장 좋은 곳을 찾아 생겨난다. 잎이 난 자리 바로 위에 잎이 난다면 아래의 잎은 성 장에 필요한 요소들을 얻기가 어렵다. 따라서 잎은 줄기를 따라 올라가면서 나 선형으로 약간씩 비껴서 나서 아래 잎이 햇빛에 가려지는 것을 막는다. 빛을 최 대한 많이 받으려고 하는 것이다. 이와 같이 줄기에서 잎이 나는 방식을 잎 차례라고 한다. 식물의 맨 아래에서부터 시계 반대 방향으로 잎이 나는 순서대로 번호를 붙였을 때, 1번 잎 위에서 다른 잎이 오기까지, 2회전에 걸쳐 5개의 잎이 나는 경우, 그리고 3바퀴에 걸쳐 8개의 잎이 나는 경우가 있다. 한 잎에서 다음 잎이 나기까지의 회전하는 비를 분수로 철쭉 2/5 잎차례, 3/8 잎차례라고 한다. 즉, 식 물이 a번 회전하면서 b개의 잎이 나올 때, (b+1)번째 잎이 처음 잎 위에 나가 될 때, a/b 잎차례라고 한다. 대부분의 식물에서 잎차례를 계산해 보면 분모와 분자에 피보나치 수가 들어 있어(잎차례)는 황금각(137.5 )에 가까워진다. 2. 식물의 잎차례가 피보나치수열을 따르지 않고 난다면 어떻게 될까요? - 햇빛을 받지 못하는 잎이 많아져 광합성작용이 어려워지고 그로 인해 식물들이 병약해지고 쉽게 죽을 수도 있을 것이다. 3. 피보나치수열이 나타나는 잎차례를 만들고 나서 알게 된 점과 느낀 점을 적어보 세요 - 자연 환경에 적응하는 식물의 위대함과 생물의 성장에 수학이 숨어 있음이 신기 했다. 수학과 과학이 조화를 이룬 자연의 신비로움이 아름답게 느껴졌다. 등 50

57 02. 잎새 나루의 비밀이야기 학생들의 다양한 의견을 수용하되 자연 속에 수학이 숨어 있고 특히 식물의 잎 에 나타난 수학적 요소를 찾아냄으로써 그동안 식물의 잎을 과학적 측면에서만 바라 보던 시각을 다양한 관점을 가지고 생각해야함을 깨달을 수 있도록 이끌어 준다. 4. 피보나치수열이 식물의 잎차례에서 정확하게 나타나지 않는 경우의 이유는 무엇 일까요? - 온도, 영양분 등의 자연 환경에 적응하여 살아남기 위해 변화했기 때문에 5. 자연 환경의 변화에 적응하기 위해 잎은 어떠한 변화를 보이나요? - 잎의 모양, 잎의 크기, 잎의 색깔 등 6. 미래의 변화된 자연 환경에는 어떤 것이 있고 그것에 따라 식물의 잎은 어떻게 변화될까요? - 환경오염으로 인하여 일조량이 부족해져 식물의 잎이 광합성의 양을 늘리기 위 해 잎의 크기가 커지거나 잎이 더 조밀하게 돋아날 것이다. 등 학생들의 다양한 의견을 수용하되 자연 환경의 변화에 그것에 맞추어 변화된 잎 을 짝지어 생각하게 한다. 새로운 수열이 생길 수도 있음을 생각하게 하여 새롭 게 생기는 수열의 규칙은 어떤 것이 있을지 찾아보도록 유도한다. 7. 미래 잎의 변화에 따라 사람들이 잎을 활용하는 새로운 방법에는 어떤 것이 있 을까요? - 집안의 공기정화를 위해 친환경적인 공기청정 식물의 새로운 종을 연구하여 활 용한다. 잎이 넓은 식물과 사철나무를 교배하여 적은 빛의 양에도 1년 내내 광 합성을 잘 할 수 있는 식물을 찾아낸다. 등... 6번 문제와 연관 지어 환경 변화에 따른 잎이 변화를 인간이 인위적으로 활용 하거나 변화된 잎을 활용하는 방법에 대하여 창의적으로 생각하게 하되 현실 적으로 실현 가능한 것으로 생각하도록 한다. 생각한 내용을 4-5차시 산출물 활동에서 활용할 수 있게 한다. 51

58 STEAM교육 우수프로그램 자료집 t 잎새 나루의 비밀이야기 학생 활동지 3-1. 자연물 관찰하여 규칙 찾기 1. 솔방울을 자세하게 관찰하여 봅시다. 1) 솔방울 씨앗 배열에 어떤 특징이 있습 니까? 2) 사인펜으로 오른쪽 그림과 같이 한 줄을 칠하세요. 어떤 모양인가요? ( ) 3) 솔방울에서는 나선이 모두 몇 줄 정도 될까요? (서로 다른 색의 사인펜으로 칠해가며 몇 줄인지 직접 세어 보세요) 시계 방향의 나선은 모두 몇 줄인가요? ( )줄 반시계 방향의 나선은 모두 몇 줄인가요? ( )줄 2. 해바라기 꽃을 관찰해 봅시다. 1) 어떤 특징이 있습니까? 시계 방향의 나선은 모두 몇 줄 인가요? ( )줄 반시계 방향의 나선은 모두 몇 줄인가요? ( )줄 3. 위에서 식물을 관찰하여 발견한 수들을 작은 수부터 차례대로 쓰시오. 4. 위 수의 배열에서 규칙을 찾아보고, 친구들과 토의해 봅시다. 52

59 02. 잎새 나루의 비밀이야기 학생 활동지 3-2. 수열 이해하기 1. 수열이 무엇인지 알아봅시다. 어느 실험실에서 연구를 위해 세균을 기르고 있다. 이 세균은 1분이 지날 때마 다 그 수가 2배로 증가한다고 한다. 작은 병 안에 처음 세균이 1마리가 있었다. 시 간이 지날수록 세균의 수가 얼마나 증가할까? 1) 세균의 수를 표로 알아봅시다. 시 간 처음 1분후 2분후 3분후 4분후 5분후 6분후 7분후 8분후 세균수 (마리) 1 2 2) 시간에 따른 세균의 수에는 어떤 규칙이 있는가? 3) 20분 후에는 세균이 몇 마리가 될까? 2. 다음 수열을 보고 질문에 답하시오. 1, 3, 7, 15, 31, 63, 1) 어떤 규칙이 숨어있는가? 2) 7번째 항은 얼마인가? 3. 주변에서 볼 수 있는 수열의 예는 어떤 것들이 있을까? 생각해보고 친구들과 토 의해 봅시다. 53

60 STEAM교육 우수프로그램 자료집 t 잎새 나루의 비밀이야기 학생 활동지 3-3. 피보나치수열 탐구하기 1. 다음 속에 알맞은 수를 넣어 봅시다. 가 나 다 다의 규칙성의 특징을 설명해 봅시다. 3. 지금 한창 가지를 뻗고 있는 중인 아래와 같은 나무 한 그루가 있다고 합시다. 위의 나무 가지 수에 숨어 있는 피보나치수열을 알아봅시다. 54

61 02. 잎새 나루의 비밀이야기 4. 슈퍼울트라 토끼의 번식을 나타내는 그림입니다. 문제를 풀어보세요 어떤 새끼 토끼 한 쌍이 있습니다. 이 토끼들 은 한 달만 자라면 어른 토끼가 되고 새끼를 매 달 한 쌍씩 낳을 수 있습니다. 이후에 태어난 토끼들도 마찬가지로 출생 두 달 후부터 한 쌍 의 토끼를 낳았습니다. 토끼가 한 마리도 죽지 않았다고 할 때, 10개월 후 토끼는 모두 몇 쌍 인지 구해보시오. 10개월 후 토끼는 몇 쌍일까요? ( ) 5. 다음 꽃 사진을 살펴보면서 꽃잎의 수를 세어 적어 봅시다. 칼라( ) 달개비꽃( ) 연령초( ) 무궁화( ) 코스모스( ) 참취( ) 루드베키아( ) 6. 꽃잎의 수들을 조사해 보고 발견한 것을 적어 봅시다. 7. 자연의 아름다운 질서인 피보나치수열의 구조를 발견할 수 있는 다른 예를 찾아 봅시다. 55

62 STEAM교육 우수프로그램 자료집 t 잎새 나루의 비밀이야기 학생 활동지 3-4. 식물의 잎차례 속의 수학적 아름다움 알기 1. 식물의 잎이 피보나치수열에 따라 생겨나는 이유에 대하여 생각해봅시다. 철쭉 2. 식물의 잎차례가 피보나치수열을 따르지 않고 난다면 어떻게 될까요? 3. 피보나치수열이 나타나는 잎차례를 만들고 나서 알게 된 점과 느낀 점을 적어보 세요 4. 자연 환경의 변화에 적응하기 위해 잎은 어떠한 변화를 보이나요? 5. 미래의 변화된 자연 환경에는 어떤 것이 있고 그것에 따라 식물의 잎은 어떻게 변화될까요?(새로운 수열이 생겨난다면 어떤 수열이 생길까요?) 6. 미래 잎의 변화에 따라 사람들이 잎을 활용하는 새로운 방법에는 어떤 것이 있 을까요? 56

63 02. 잎새 나루의 비밀이야기 참고자료 1. 피보나치 피보나치 (Fibonacci, Leonardo) 이탈리아 피사 출생. 피사의 레오나르도다 빈치라고도 불린다. 아라비아에서 발달한 수 학을 섭렵하여 이를 정리 소개함으로써, 그 리스도교 여러 나라의 수학을 부흥시킨 최초 의 인물이 되었다. 아버지가 아프리카 북안( 北 岸 ) 부지항( 港 )의 피사의 상무관장( 商 務 館 長 ) 으로 있었기 때문에, 어려서부터 수판( 數 板 ) 에 의한 계산법을 배우고 또한 이슬람교 학교 에서 인도 기수법( 記 數 法 )을 익혔다고 한다. 그 후 이집트 시리아 그리스 시칠리아 등지를 여행하여 갖가지 계산법을 습득한 다 음 피사로 돌아와, 1202년 주판서( 珠 板 書 ) 를 저술하였다. 15장으로 된 이 책은 아라비아의 산술 및 대수( 代 數 ) 지식이 많이 포함되어 있으며, 당시의 수학서의 결정 판으로서 그 후 수세기동안 유럽 여러 나라에서의 수학원전( 數 學 原 典 ) 구실을 하였 다. 기하학에 대한 저서 기하학의 실용 (1220)에서는 유클리드를 소개하고 몇 가 지 정리를 증명하기도 하였다. 2. 피보나치수열 피보나치수열이란 직전 두 항의 합이 바로 다음 항이 되는 형태를 의미합니다. 예를 들면 1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21, 34, 55, 식으로는 현할 수 있습니다. 간단한 예를 몇 가지 살펴보면 라고 표 57

64 STEAM교육 우수프로그램 자료집 t 잎새 나루의 비밀이야기 예) 토끼(슈퍼 울트라 토끼입니다) 번식 한번 태어나면 절대로 죽지 않고 태어 난지 한 달이 되면 다 자란 성인 토끼가 되 며 한 쌍의 성인토끼는 매달 암수 한 쌍의 새끼토끼를 낳는 그런 경우를 가정합니다. 먼저 한 쌍의 아기토끼가 있다고 합니다. 그럼 첫 달에는 아기토끼(B) 한 쌍만 있습 니다. 그리고 다음 달에는 한 쌍의 성인토끼(A)가 있습니다. 그리고 그 다음 달에는 한 쌍의 성인토끼(A)와 아기토끼(B)가 생깁니다. 그 다음 달에는 성인토끼(A) 두 쌍과 아기토끼(B) 한 쌍이 생깁니다. 그림으로 그리면 아래와 같습니다. 일단 성인이 된 토끼는 무조건 다음 달에 한 쌍식 아기를 낳습니다. 아기토끼는 다음 달이면 성인이 되구요. 그럼 이번 달에 태어나는 토끼의 마리 수 는 지난달의 성인토끼수와 같게 되는 것입니다. 그리고 바로 이 지난달의 성인 토끼 수는 전전달의 성인토끼와 아기토끼수와 같습니다(전전달의 아기토끼는 다음 달에 성 인토끼이고 전전달의 성인토끼는 이미 성인토끼입니다.) 즉 지난달의 성인 토끼 수는 전전달의 토끼의 총 수와 같다는 말입니다 그러므로 이번 달의 토끼 수는 지난달의 토끼수와 새로 태어난 토끼수의 합이므로 지난달의 토끼 수 더하기 전전달의 토끼 수가 되는 것입니다. 예) 벌의 종족 번식 벌은 종족을 번식하기 위해서 섭생 이라는 특이한 방법을 이용합니다. 섭생은 여왕 벌이 거느리고 있는 벌 사회의 개체 수와 규모에 따라서 선택적으로 암수를 구별하여 알을 낳는 것을 말합니다. 실제로 여왕벌은 수벌에게 받은 정자를 몇 달, 심지어는 몇 58

65 02. 잎새 나루의 비밀이야기 년 동안 몸속에 간직할 수 있습니다. 여왕 벌이 낳는 수많은 알 중에서 수정된 알에서 암벌이 태어나고, 수정이 되지 않은 것은 수벌로 태어납니다. 따라서 암벌은 아버지 가 있는 벌이고, 수벌은 아버지가 없는 벌 인 셈입니다. 다음은 벌의 번식을 나타낸 그림입니다. 피보나치수열은 원래 옛 수학책에 기록되어 있는 토끼의 번식 문제에서 출발했지 만, 벌의 번식에 더 잘 들어맞습니다. 또한 암세포의 개체 수도 역시 이 피보나치수열 에 따라 늘어난다는 사실이 1960년대 초에 이미 밝혀졌습니다. 3. 피보나치수열이 나타나는 꽃 꽃이름 꽃잎의 수 피보나치수열 철쭉 1 1 백합 델피늄 아네모네 해바라기 장미 데이지 키베라 다알리아 사진자료 59

66 STEAM교육 STEAM 자료집 STEAM교육 우수프로그램 자료집 나 루 의 비밀 비 밀 이야기 이야기 t 잎 새 나루 <사진출처 피보나치수열이 나타나는 과일의 씨앗 5. 파인애플 껍질에 나타나는 피보나치수열 60

67 02. 잎새 나루의 비밀이야기 6. 피보나치 잎차례 나선 전개도 관련 인터넷 사이트 1 여러 가지 꽃 사진 2 피보나치 잎차례 나무 만들기 자료 3 자연속에 나타나는 피보나치수열 4 blog.naver.com/kwanskim/ 피보나치수열 61

68 STEAM교육 우수프로그램 자료집 t 잎새 나루의 비밀이야기 소주제 3 이파리 속에서 찾았다 본 주제는 잎새 나루의 비밀이야기 프로그램의 4차시 부분으로 앞 차시에서 잎의 겉모습과 잎의 규칙을 알아보았다면 이번 차시에서는 실험을 통해 잎 속의 색소에 대 하여 알고 이를 아름답게 꾸며 보는 활동단계이다. 여러 가지 잎의 색에 대해 알아보고 가을에 단풍이 드는 이유와 그 색이 각각 빨간 색, 노란색, 갈색 등으로 다른 이유를 크로마토그래피의 실험을 통해 알아봄으로써 각 각 색소에 대한 성질을 알아본다. 선택활동으로는 이렇게 얻어낸 색소를 가지고 천연 염색을 하거나 잎맥염색을 하여 잎의 색에 대해 아름다움을 느낄 수 있도록 하여 다 음 차시의 단계에 연계 되도록 한다. 한 차시에 모든 실험을 다 해결하거나 단순히 제시된 실험을 진행하기보다는 학생 들이 궁금했던 것을 스스로 실험을 통해 확인할 수 있도록 선택활동으로 진행하여 학 생의 수준이나 이해단계에 맞도록 학습을 진행하도록 한다. 따라서 이 차시에서 중점적으로 지도하고자 하는 것은 학생들이 잎의 색에 대해 가 지고 있는 과학적 지식을 실험을 통해 확인하고 이를 이용하여 생활에 어떻게 이용할 수 있을까에 대한 다각적 사고를 할 수 있도록 지도한다. 주요 초점 질문 1. 식물의 잎의 색에는 어떤 색들이 있을까? 2. 잎이 단풍이 드는 까닭이 무엇일까? 3. 잎의 속 구조는 어떻게 생겼을까? 4. 잎의 색을 이용하여 활용할 수 있는 것에는 어떤 것이 있을까? 62

69 02. 잎새 나루의 비밀이야기 교수 학습 활동 계획 학습 목표 학습 내용 식물의 잎이 단풍이 드는 이유를 알 수 있다. 식물의 잎의 색이 다양한 이유를 알고, 여러 가지 잎에서 색을 추출할 수 있다. 잎의 속 구조를 관찰하고 잎맥을 표본을 만들 수 있다. 식물의 잎이 가지고 있는 자연의 색의 아름다움을 느낄 수 있다. 내가 아는 잎의 색 말하기 식물의 잎이 단풍이 드는 까닭 생각하기 식물의 잎 속에 있는 색소 추출하기 - 크로마토그래피를 이용한 색소 추출하기 식물의 잎 색을 이용하여 아름다움 나타내기 - 잎의 구조를 보고 잎맥 표본 만들어 염색하기 - 식물의 잎을 이용한 천연염색하기 본 프로그램의 문제 해결 과제를 파악할 수 있다. 준비물 교 사 용 학 생 용 다양한 잎의 사진, 단풍이 든 가을 산의 모습, 동영상 색소추출실험일체- 잎, 아세톤, 메탄올, 막자사발, 거름종이, 툴루엔, 이쑤 시개, 비커, 스포이드 잎맥염색하기- 잎, 수산화나트륨, 과산화수소수, 식용물감, 코팅지, 핀셋, 받침유리, 칫솔 필기도구, 네임펜, 끈, 학습 단계 교수 학습 활동 시간 유의점 도입 탐구 1 탐구 2 잎의 색깔 이야기 - 내가 가져온 잎의 색 - 계절에 따른 잎의 색과 모양 변 화 동영상 보기 잎이 가진 색 찾기 - 잎 속에 있는 색소 찾기 - 계절에 따른 잎의 색변화 알아 보기 교사와 함께 잎에 대한 지식 체 계화하기 - 잎이 단풍이 드는 까닭 알기 이파리 속에서 색 찾기 - 선택활동1 크로마토그래피를 이용한 색소 추출 10분 20분 40분 과학적 지식을 이야기하는 것 보다 학생들이 알고 있는 것 을 이야기하면서 잎은 왜 초 록색이 많은지 계절에 따라 왜 변하는지 스스로 생각해 보게 한다. 막연히 알고 있는 잎의 색에 대해 과학적 지식과 함께 자 기가 궁금해 하는 부분을 찾 아 가도록 지도한다. 잎의 색이 어떻게 변화가 될 지 생각해 보고 이야기를 나 눌 수 있도록 한다. 학생들의 궁금한 점에 따라 실험활동을 정할 수 있도록 한다. 구성된 학생들의 잎에 대한 63

70 STEAM교육 우수프로그램 자료집 t 잎새 나루의 비밀이야기 정리 - 선택활동2 잎의 구조를 보고 잎맥 표본 염 색하기 - 선택활동3 단풍잎으로 천연염색하기 식물의 잎이 가진 색을 이용하여 할 수 있는 일 생각해 보기 - 자연의 색의 장점과 그 활용 알 아보기 차시 예고 : 미래의 잎의 변화를 상상하여 보고, 다양하게 표현해 보기 10분 생각이 제시된 흥미 있는 실 험으로 선택하여 할 수 있도 록 도와준다. 실험에 사용되는 약품은 그 사용에 특히 주의하여 사용 하며, 직접 만지거나 냄새를 맡지 않도록 주의한다. 앞차시와 연계하여 잎이 가지 고 있는 특징과 더불어 잎이 가진 색을 생각해 보고, 잎의 활용방법이나 그 이용할법한 일에 대해 자유롭게 이야기 할 수 있도록 한다. 지도 활동 안내 도입 : 잎의 색깔 이야기 Ⅰ. 잎 관찰하고 색 알아보기 자기가 준비해온 잎이나 그동안 봐왔던 잎, 동영상 속의 잎의 색깔을 이야기 해본 다. 과학적 지식을 유도하기 보다는 잎이 지닌 자연스러운 색에 대해 이야기 해보고, 계절에 따라 왜 잎의 색이 변화되는가 생각해 보게 한다. 학생들의 자유로운 상상의 이야기부터 알고 있는 지식까지 테두리를 두지 않고 이야기를 나누어 학생들이 알고 싶어 하는 방향과 알고 있는 것을 교사가 인지하도록 한다. [학생활동지 1활용] 1. 식물의 잎에는 어떤 색이 있을까 생각해 봅시다. - 초록색, 노란색, 빨간색, 갈색 잎 하면 떠오르는 색은 초록색이다. 왜 잎은 초록색일까? 라는 질문으로 학생 들이 자유롭게 말할 수 있도록 한다. 과학적인 지식뿐만 아니라 상상의 대답도 허용해 본 다. 상상의 대답이 다음 차시의 미래의 잎을 생각해 보는데 도움을 줄 수도 있을 것이다. 64

71 02. 잎새 나루의 비밀이야기 2. 계절에 따라 잎의 색이 변화를 떠올려 봅시다. - 계절에 따라 잎은 갈색이나 노란색, 빨간색으로 단풍이 든다. EBS동영상을 이용하여 계절에 따라 단풍이 드는 영상을 보여주는 것도 좋다. 마찬가지로 단풍이 드는 이유를 학생들이 찾아보게 하고 단풍색을 떠올려 보 게 하고 왜 그러한 단풍색이 되는지 생각해보게 한다. 파란색 단풍이 없는 이유, 하얀색 단풍이 없는 까닭 3. 내가 알고 있는 잎의 색은 무엇인가, 모르는 것이 무엇인지 알아보기 1) 단풍이 드는 이유는 무엇 때문일까? 2) 단풍이 들면 나타나는 노란색, 빨간색 등은 새로 생긴 색소일까, 원래 가지고 있는 색소일까? 3) 잎이 가지고 있는 초록색은 어디로 사라졌을까? - [학생답변 예] 내가 알고 있는 잎의 색은 초록색이고 이는 엽록소가 초록색이기 때문이다. 단풍이 드는 까닭은 온도 때문인 것 같은데 왜 노란색이나 빨간색으 로 되는지는 모르겠다. 학생들이 자신이 알고 있는 것과 모르는 것을 생각해 보게 하여 과학적인 지식 을 체계화 할 수 있도록 한다. 탐구 1 : 잎이 가진 색 찾기 1. 잎이 가진 색 찾기 학생들이 알고 있는 잎의 색에 대한 개념을 과학적인 지식을 토대로 이해해 보도록 한다. 앞에서 사용한 활동지 1을 토대로 과학적 지식을 체계화 할 수 있도록 하고 자 신이 쓴 내용과 비교해 보고 그 차이를 현실로 이용할 수 있는 방법을 생각해 보게 하여 다양한 상상이 가능하게 한다. 65

72 STEAM교육 우수프로그램 자료집 t 잎새 나루의 비밀이야기 가. 잎은 왜 초록색인지 알아보자. - 잎이 초록색인 이유는 잎 속의 엽록체 때문이다. 엽록체는 엽록소라는 색소가 있 는데 이 엽록소는 초록색을 띄므로 잎이 초록색으로 보인다. 식물이 녹색인 이유는 바로 식물체 내 소기관인 엽록체 내의 엽록소 때문이며, 엽록소는 빛에너지를 흡수해서 유기물을 만드는 일을 할 수 있게 한다. 대부분 의 식물에서는 엽록체가 잎에 가장 많이 분포하고 있으며, 따라서 광합성이 주 로 잎에서 일어난다고 해도 과언이 아니다. 그렇지만 식물에서 녹색으로 보이는 모든 부분에는 엽록체가 있으며, 엽록체가 있으면잎이 아닌 다른 부분에서도 광 합성이 일어날 수 있다. 잎의 횡단면을 광학 현미경으로 관찰하면, 잎의 안쪽에 있는 잎살조직(엽육:mesophyll)이 녹색을 띠고 있어 이 부분에 엽록체가 집중 적으로 존재함을 볼 수 있다. 잎살조직 속의 잎살세포를 현미경으로 자세히 관 찰해 보면 한 세포 내에도 수많은 엽록체가 있다는 사실을 알 수 있다. 엽록체는 빛에너지를 화학 에너지로 전환시키기에 앞서 빛에너지를 흡수하는 데 필 요한 광합성 색소를 가지고 있으며, 주요 색소로는 엽록소 a(chlorophyll a), 엽록소 b(chlorophyll b)와 카로티노이드(carotenoid) 등이다. 2. 잎이 단풍이 드는 까닭은 무엇일까? 가. 단풍이 드는 이유는 무엇 때문일까? 66

73 02. 잎새 나루의 비밀이야기 나. 단풍이 들면 나타나는 노란색, 빨간색 등은 새로 생긴 색소일까, 원래 가지고 있는 색소일까? 다. 잎이 가지고 있는 초록색은 어디로 사라졌을까? 단풍이 드는 이유는 결국 색소에 의한 것으로 기온의 차이, 계절의 영향을 받 는다. 기온이 내려가는 가을이 되면 공기가 건조해지는데, 이때 나뭇잎은 일차적으로 수분부족을 겪게 된다. 잎은 태양 에너지를 이용해 공기 중에 있는 이산화탄소 와 뿌리로 빨아올린 물로 광합성을 한 에너지를 저장하는데 이 과정에서 많은 양의 물이 대기 속으로 나가게 된다. 그러나 가을에는 건조해져서 수분의 부족 하기에 이러한 활동을 감소시키게 된다. 나뭇잎에는 녹색의 엽록소 외에도 빛을 흡수하는 색소로 70여종의 카로티노이 드가 있고 이들 중 붉은색을 띠는 게 카로틴이고 노란색을 띠는 것이 크산토필 이라는 색소이다. 이들 색소는 잎이 왕성하게 일을 하는 여름에는 많은 양의 엽록소에 가려져 눈 에 띄지 않고 있다가 차고 건조한 기후 때문에 잎에서 엽록소가 분해돼 사라짐 으로써 이들 색소가 눈에 띠게 되는 된다. 즉, 이들 색소의 분포에 따라 노란색이나 붉은색 등 단색에서부터 혼합된 색의 단풍이 든 잎을 보게 된다. 결국 우리가 단풍이 든다고 말하고 있지만 색소가 더 해지는 것이 아니라 엽록 소가 빠지면서 녹색을 잃고서 울긋불긋하게 보이는 것이라 할 수 있다. 3. 실험의 선택 가. 잎 속에는 엽록소뿐만 아니라 다른 색소도 있었다. 잎 속에 있는 색 찾아보기 잎 속에 있는 색소를 추출해 보는 실험에는 크로마토그래피를 이용한 실험이 있다. 나. 잎의 색소를 제거하면 어떻게 될까? 다른 색으로 바꾸게 할 수는 없을까? 잎의 색을 제거하여 잎의 잎맥표본 만들고 잎맥 염색하기 실험이 있다. 67

74 STEAM교육 우수프로그램 자료집 t 잎새 나루의 비밀이야기 다. 잎이 가지고 있는 색으로 염색을 할 수 있을까? 잎이 가지고 있는 색을 추출하여 천연염색을 할 수 있다. 염색을 할 때에는 많 은 양의 같은 색 잎이 필요하다. 또 다른 간단히 염색하는 방법에는 잎을 천에 두드려 염색하는 방법도 있다. 모둠별로 실험을 선택하여 흥미에 맞게 선택활동으로 전개하면 가장 좋겠으나 학생분포 및 형편에 따라 하나의 실험을 선택하여 진행하는 것도 좋을 것이다. 탐구 2 : 이파리 속에서 색 찾기 학생들이 선택한 실험활동을 전개하도록 한다. 각 각의 실험 중 약품을 사용할 때에는 안전에 유의하며, 실험설계 및 과정을 충분히 숙지한 후 진행 할 수 있도록 한다. I. 크래마토그래피를 이용한 잎의 색소 추출하기 준비물 : 식물의 잎, 막자사발, 모래, 아세톤, 메탄올, 톨루엔, 연필, 이쑤시개, 비커 [실험방법] 1. 막자사발에 식물의 잎을 소량의 모래와 넣고 잘 으깬다. - 모래 : 잎을 잘 으깨기 위해 넣음 2. 메탄올과 아세톤을 3:1로 섞은 혼합액을 만든다. - 혼합액 : 식물의 색소를 빼내는 역할을 함 3. 잘 으깬 식물의 잎에 혼합액을 넣어 잠시 기다린 후(2-3분정도) 식물의 색소를 추출한다. 4. 크로마토그래피지(거름종이)를 길게 자르고, 1-2cm정도에 선을 그은다. 이쑤시개 68

75 02. 잎새 나루의 비밀이야기 를 이용 하여 색소 추출액을 선 가운데에 말려가며 3-4회 진하게 찍는다. - 점은 진할수록 좋다. 너무 작거나 크면 실험이 잘 되지 않으니 주의 한다. 5. 비커에 톨루엔 용액을 넣고 종이의 하단만 잠기게 하여 넣는다. 이때, 점이 용액 에 닿지 않도록 주의한다. - 톨루엔 용액 : 색을 분해하는 전개액으로 휘발성이 있으므로 피부나 코에 닿지 않도록 한다. 또한 용지가 흔들리지 않도록 주의한다. 6. 전개액이 더 이상 올라가지 않으면 용지를 꺼내 전개액이 상승한 위치를 표시 한다. - 너무 오래 담그면 휘발성인 톨루엔 용액에 의해 색소마져 사라져 버리므로 주의 할 것 맨 위부터 카로틴(주황빛, 빨간색), 크산토필(노란색), 엽록 소a(녹색), 엽록소b(연한 연두)가 나오나 보통 학교실험에서 는 카로틴이 잘 나타나지 않는다. 대부분 완전한 초록 잎을 많이 사용하기 때문인 듯하다. II. 잎맥 표본 만들어 잎맥 염색하기 실험 준비물 : 식물의 잎, 삼발이, 알코올램프, 석면망, 비커, 칫솔, 스포이트, 유리막 대, 핀셋, 10%수산화나트륨(수산화칼륨), 페트리접시, 과산화수소수 (락스), 거름종이, 식용색소, 코팅필름, 코팅기, 슬라이드글라스, 커버 글라스, 초산카아민 용액 [실험방법] 1. 나뭇잎을 10%의 수산화나트륨 수용액에 넣는다. 69

76 STEAM교육 우수프로그램 자료집 t 잎새 나루의 비밀이야기 2. 수산화나트륨 수용액의 색깔이 초록색 혹은 진한 갈색이나 보라색으로 변할 때 까지 삶는다. 나뭇잎의 색깔이 연해지면서 잎살이 부드러워진다. 3. 칫솔로 가볍게 두드려 잎살을 제거한다.(잎살을 제거하는 중간에 스포이트로 물 을 뿌려 주면 잎살이 제거된 정도를 쉽게 알 수 있다. 문지르거나 지나치게 세게 두드리면 잎맥이 손상된다.) 4. 핀셋으로 잎자루 부분을 잡고 손에 용액이 묻지 않도록 조심스럽게 꺼낸 후, 페 트리 접시에 올려놓고 흐르는 물에 살살 씻거나 스포이트로 물을 뿌려 잎살을 제거한다. 5. 잎살이 모두 제거되면 물로 깨끗이 씻어낸 뒤 거름종이를 사용해 물기를 제거 한다. 6. 잎살을 제거한 잎을 10%의 과산화수소수에 담가 탈색시킨다. 7. 잎맥만 드러난 나뭇잎을 식용 색소로 염색한 후 신문지에 끼워 말리거나 다리미 로 다려 수분을 제거한다. 8. 잘 마른 잎맥을 코팅필름 사이에 넣고 코팅기로 코팅하거나 다리미로 다려 장식 소품이나 책갈피로 사용한다. 주의하기 1 수산화 나트륨수용액이 만일 손에 묻으면 흐르는 수돗물로 깨끗이 씻도록 한다. 2 수산화나트륨수용액의 농도와 가열 시간은 잎의 종류에 따라 달라질 수 있음에 유의하도록 한다. 3 만일 덜 삶아져서 잎살 제거가 잘 안 되면 수산화나트륨수용액에 다시 넣고 더 삶도록 한다. 4 탈색은 강한 빛 아래에 오래 놓아둘수록 잘 되는데 10%의 과산화수소수 대신 락스를 사용할 수도 있으며 반드시 장갑을 끼고 사용하도록 한다. 5 잎맥을 염색하는데 시간이 많이 걸릴 경우에는 염색의 과정을 생략하고 다리미 로 수분을 제거하도록 한다. 6 코팅기나 다리미를 사용할 때에는 반드시 교사가 주도적으로 도와주도록 하며 학생들이 화상 입지 않도록 주의한다. 7 면도날을 사용할 때는 손에 베이지 않도록 주의하여 사용한다. 70

77 02. 잎새 나루의 비밀이야기 Ⅲ. 단풍잎으로 염색하기 1. 잎으로 천연염색하기 식물의 잎을 이용하여 천연염색을 하여본다. 천연염색은 대부분 염재(식물의 잎)을 끓여서 색을 낸 후 여러 번 천을 담구고 헹구는 일을 반복하여 색을 낸다. 색을 맑고 예쁘게 하기 위해 매염제를 사용하는데 건강에 해는 없다고 하나 중금속인 경우가 많 으니 소량만 사용하도록 한다. 준비물 : 식물의 잎(단풍잎, 상수리잎, 밤나무잎, 솔잎 등), 냄비, 가스렌지, 매염 재(철명반, 동, 탄산칼륨 등) 1. 염재로 할 잎을 깨끗이 손질하여 담고 30분이상 푹 끓인다. 2. 잎의 색이 우러나온 물에 깨끗한 천을 담가 20분가 주물러서 물을 들인다 분이 지나면 매염제를 넣은 동량의 뜨거운 물에서 20분간 또 주무른다. 4. 이 과정을 3회 반복하여 헹군 후 그늘에 잘 펴서 말린다. 2. 손수건에 나뭇잎 염색하기 준비물 : 식물의 잎, 손수건, 두드릴 고무망치, 필름지, 고무판 71

78 STEAM교육 우수프로그램 자료집 t 잎새 나루의 비밀이야기 1. 고무판 위에 손수건을 놓고 준비한 잎을 잘 배열한다. 2. 필름지를 덮고 고무망치로 잘 두드린다. 3. 그늘에 말린다. 정리 : 이파리 속에서 찾았다 1. 잎이 가진 색 이야기 정리단계에서는 잎의 색에 대해 다시 정리하면서 잎 속에 있는 색을 이용하여 할 수 있는 일이 무엇인가 서로 이야기 해본다. 자연 잎의 색의 장점은 무엇인지, 잎이 가지는 색의 의미를 떠올려 보고 이야기를 나누어 다음 차시에 전개될 문제에서 아이 디어를 얻을 수 있도록 한다. 1. 잎이 가지고 있는 색에는 어떤 것이 있었는지 이야기 해보자. 2. 잎이 가진 색의 장점은 무엇일까? 3. 잎이 가진 색을 이용하여 무엇을 할 수 있을까? 72

79 02. 잎새 나루의 비밀이야기 학생 활동지 4-1. 이파리 속에서 찾았다. 식물의 잎을 떠올려 보고, 자신의 생각을 자유롭게 적어봅시다. 구분 나의 생각 알게 된 점 1. 잎은 왜 초록색일까? 2. 단풍이 드는 잎의 색 깔에는 어떤 것이 있 는가? 3. 단풍이 드는 이유는 무엇 때문일까? 4. 단풍이 들면 나타나 는 색은 새로 생긴 색소일까, 원래 가지 고 있는 색소일까? 5. 잎이 가지고 있던 초 록색은 어디로 사라 졌을까? 내가 알고 있는 잎의 색과 모르는 것이나 알고 싶은 것을 적어봅시다. 73

80 STEAM교육 우수프로그램 자료집 t 잎새 나루의 비밀이야기 참고자료 1. 크로마토그래피(chromatography) 혼합물의 시료에서 매질 내에서의 이동도 차이를 이용해서 그 성분을 분리, 분석하 는 방법으로 색소 물질을 흡착제에 의해 분리한다. 1906년 러시아의 식물학자 M.S 츠베츠가 클로로필 등 식물 색소의 분리를 목적으로 처음 사용하였다. 흡착제의 층(고정상) 한 끝에 시료를 흡착시키고 여기에 적당한 용매(이동상)를 흘 리면 시료의 성분은 고정상의 내부를 용출과 흡착을 반복하면서 이동한다. 그 동안에 흡착되기 쉬운 것과 어려운 것과의 사이에 이동도의 차이가 생겨서 혼합물의 분리가 가능해진다. 이때 극성이 큰 고정상과 이것보다 극성이 작은 이동상 용매를 조합시킬 경우, 즉 순상크로마토그래피와 이것과는 반대로 이동상보다 극성이 낮은 고정상을 쓰는 경우, 즉 역상크로마토그래피가 있다. 크로마토그래피는 고정상과 시료 간에 작 용하는 친화력의 본성에 따라 흡착형, 분배형, 이온 교환형으로 분류한다. 고정상으로 는 실리카겔, 활성탄, 산화알루미늄이나 이온교환체(이온교환크로마토그래피) 등을 사용한다. 다공질미립자상의 이러한 고정상을 가늘고 긴 원통에 넣어서 사용하는 것 이 칼럼크로마토그래피이고 칼럼의 한 끝에 흡착된 물질은 용매와 같이 흡착대를 형 성하면서 이동하여 다른 끝에서 분별 용출된다. 용매의 이동을 기계적으로 빠르게 하 여 고감도의 검출기로 성분의 신속한 분석을 할 수 있도록 한 것이 고속액체크로마토 그래피이다. 여과지크로마토그래피는 여과지 그 자체를 고정상으로 하는 것으로 가늘 고 긴 여과지의 한쪽 끝 가까이에 시료를 묻혀서 용매를 그 끝에 스며들게 하면, 각 성분은 여과지 위를 각각 독자적인 위치로 이동하기 때문에 그 이동률 즉 Rf값을 측 정함으로써 그 동정이 가능해진다. 만약 그 물질을 육안으로 감지할 수 없는 경우는 적당한 발색시약을 사용하든지 자외선조사 등에 의해 검출한다. 박층크로마토그래피 는 이것과 거의 같은 방법으로 분석을 하는 것으로, 유리판 위에 얇고 균일하게 펼친 고정상을 쓴다. 이러한 것들은 이동상이 액체인 액체크로마토그래피이다. 한편 가스 크로마토그래피는 기체 또는 고온으로 기화시킨 시료를 적당한 충전제로 채운 관 속 에 질소나 헬륨과 같은 불활성기체와 같이 흐르게 하여 성분의 분리를 하는 방법으로 충전제에 흡착성 고체를 사용하는 경우와, 일정한 온도로 액화되는 물질을 매질로 스 74

81 02. 잎새 나루의 비밀이야기 며들게 하여 사용하는 경우가 있다. 그밖에 분자의 크기에 의해서 분별하는 겔여과법 이나, 분리를 목적으로 하는 물질에 특이적 친화력을 갖는 화합물을 고정상에 결합시 켜 사용하는 친화크로마토그래피, 소수적 원자단(탄화수소사슬이나 향기로운 방향고 리) 등을 친수성 담체에 결합시킨 것을 고정상으로 하여 소수성 상호작용을 이용하여 단백질을 분리하는 방법, 즉 소수성 크로마토그래피가 있다. 75

82 STEAM교육 우수프로그램 자료집 t 잎새 나루의 비밀이야기 소주제 4 미래로 간 잎의 선택(1) 본 활동에 앞서 잎의 기능과 구조를 수학, 과학적으로 접근하여 배경 지식을 가지 고 예술, 문학에서 잎이 어떻게 활용되는 지 살펴보았다. 따라서 이번 4차시에서는 이 러한 지식들을 바탕으로 어떻게 하면 잎을 이용하여 미래 사회의 여러 가지 문제를 해결할 수 있을 지 고민하고 탐구하는 기회를 갖도록 구성하였다. 또한 본 활동은 프로그램 전체 활동을 마무리 하는 단계로 프로그램 학습을 통해 습득한 기능과 지식을 바탕으로 창의적 산출물을 만들기 위한 계획을 하는 단계이다. 산출물은 그 결과도 중요하지만 과정이 매우 중요한다. 산출물은 개인 연구 활동 보 다 모둠별 연구 활동이 더 바람직하다 할 수 있는데 그 이유는 첫째, 공동 작업을 통 하여 학생들의 정보관리 능력을 키울 수 있고, 둘째, 역할과 책임이 주어지므로 의미 있는 상호작용과 교류가 가능하다. 모둠별 프로젝트를 수행하는데 있어 가장 주의 할 점은 모둠 구성원이 모두 프로젝트에 참여할 수 있도록 지도하여야 한다. 또한, 모둠 의 구성은 전체학생의 능력을 바탕으로 조화를 이룰 수 있도록 구성하여 모둠별로 과 학적 창의성과 탐구활동 능력의 차이가 나지 않도록 유의하는 것이 좋을 듯하다. 자연환경에 적응 한 잎의 변화와 우리 생활에서 잎의 쓰임을 알아보고 자연 환경 에 따른 잎의 변화, 잎의 구조의 기능을 적용한 미래의 기술, 우리생활을 더욱 아름답 게 하는 미래의 잎의 변화를 상상하여 설계하도록 한다. 계획서에는 실제로 실현되기 위해서 개발해야하는 기술을 제시하도록 하여 단순히 상상력을 펼치는데서 끝나는 것 이 아니라 과학적, 기술적으로 접근하도록 한다. 주요 초점 질문 1. 미래 자연 환경은 어떻게 변화할 것인가? 2. 자연 환경의 변화에 따른 잎의 변화 예에는 어떤 것이 있는가? 3. 미래 자연 환경에 따라 잎은 어떻게 변화할 것인가? 4. 우리 생활에 잎이 어떻게 쓰일 것인가? 5. 내가 해결해야 하는 문제는 무엇입니까? 6. 잎의 구조나 기능을 활용하여 무엇을 만들어 볼 수 있을까? 76

83 02. 잎새 나루의 비밀이야기 교수 학습 활동 계획 학습 목표 학습 내용 자연 환경의 변화를 알아보고, 미래의 변화를 예상해 볼 수 있다. 식물의 잎이 자연 환경에 따라 변화한 예를 알 수 있다. 미래 자연 환경 변화에 따른 잎의 변화를 예상할 수 있다. 미래에 잎을 활용하는 다양한 방법을 탐구할 수 있다. 잎의 기능과 구조에 관한 동영상 보기 잎의 쓰임 알아보기 식물의 잎이 변화한 예를 알아보기 미래 자연환경 변화에 따른 잎의 변화를 예상해 보기 미래 잎의 쓰임새 예상해 보기 창의적 산출물을 위한 계획서 세우기 준비물 교 사 용 학 생 용 동영상 자료 사진 자료 필기도구, 계획서, 색연필, 사인펜 등 학습 단계 교수 학습 활동 시간 유의점 도입 잎의 기능과 구조 살펴보기 - 동영상을 통하여 전 차시 학습 알아보기 5분 잎의 구조와 기능을 다시 한 번 재점검해 봄으로써 전체 프 로젝트의 목적을 생각해 볼 수 있는 기회를 제공한다. 탐구 1 자연의 변화에 적응한 식물의 예 살펴보기 - 날씨(온도)에 따른 변화 : 단풍 - 지역에 따른 변화: 사막, 바닷가, 연못, 강가, 고산지대, 열대 지역 의 식물의 잎의 특징 찾기 - 단풍의 변화 미래 자연 변화 예측해 보기 - 신문 기사 및 자연 변화에 관한 자료 모으기 - 미래의 자연 변화 예상해보기 잎의 이용 알아보기 - 은행나무잎, 녹차잎, 피보나치수열 35분 자연의 변화에 따라 식물이 스 스로 진화하고 있음을 이해하 도록 지도한다. 신문기사, 사진 자료 등을 바 탕으로 다양한 관점에서 미래 의 변화를 예측해볼 수 있도 록 하며, 허용적 분위기를 조 성하여 학생들이 발산적 사고 를 할 수 있도록 촉진한다. 탐구 2 미래 자연 변화에 따라 식물의 잎 이 어떻게 변화할 지 예상해 보기 미래 여러 가지 문제를 해결하기 위하여 식물의 잎을 이용하는 방 30분 허용적 분위기를 조성하여 학 생들이 창의적인 생각을 할 수 있도록 한다. 식물의 잎의 기능뿐만 아니라 77

84 STEAM교육 우수프로그램 자료집 t 잎새 나루의 비밀이야기 법 생각해보기 - 에너지, 조경, 질병, 식량문제 해 결 등 목적을 정해 구체적으로 식물(잎)의 기능 및 구조를 이용 하여 해결 할 수 있는 방법 찾기 - 식물의 잎의 구조를 통해 새로 운 기술 계발하기 - 주변을 아름답게 하기 위해 잎 의 이용방안 구상하기 산출물을 위한 계획서 작성하기 구조를 활용한 다양한 산출물 이 나올 수 있도록 지도한다. 구체적으로 계획서를 작성하도 록 지도한다. 읽기 자료에서 제시된 문제를 생각할 때 학습한 내용을 바 탕으로 잎의 다양한 의미를 정리하여 문제를 해결할 수 있는 방법을 찾아내도록 한다. 정리 산출물 계획을 발표하기 서로의 산출물 계획을 평가하고 조언하기 10분 학생들이 자유롭게 생각을 공 유할 수 있도록 한다. 지도 활동 안내 탐구 1 : 자연 변화와 식물의 적응 Ⅰ. 다양한 지역의 식물 사진을 제시하여, 자연의 변화에 따라 식물이 스스 로 진화하고 있음을 이해하도록 한다. 1. 물 위의 식물의 잎에는 어떤 특징이 있을까? 개구리밥 부레옥잠 생이가래 - 식물 대부분이 잎으로 이루어져 있고, 수염뿌리를 가지고 있으며 부레옥잠 같은 경우는 공기주머니를 가지고 있습니다. 78

85 02. 잎새 나루의 비밀이야기 2. 물 속, 물가의 식물의 잎에는 어떤 특징이 있을까? 검정말 부들 갈대 - 뿌리가 물속이나 젖은 땅에 있으며 키가 크고 줄기가 튼튼함 3. 지역에 따른 식물의 잎은 어떤 차이가 있을까? 금호(선인장) 칠면초 솜다리(에델바이스) - 선인장: 물을 증발을 막기 위해 잎이 작거나 뽀족하고 물을 저장하기 위해 굵은 줄기를 가지고 있음 - 칠면초(갯벌):바닷물을 빨아들인 다음 소금은 다시 내보내고 물만 이용함 - 솜다리: 강한 바람에 견딜 수 있도록 줄기가 짧고 따위를 기어가듯이 자라며 강한 바람에 잘 견디고 수분을 흡수하기 위해 뿌리를 땅 속 깊이 뻗는다. <사진출처 가을에는 왜 단풍이 들까요? 붉은색은 해충 물리치는 무기 나뭇잎에는 광합성을 담당하는 초록색 엽록소(葉綠素 chlorophyll)와 함께, 노란색 을 내는 카로티노이드(carotenoid)와 붉은색을 내는 안토시아닌(anthocyanin) 등의 색 소(色素)가 있다. 엽록소는 햇빛과 물로 탄수화물을 만드는 광합성의 주역이다. 나무 가 한창 자랄 때는 엽록소가 절대적 우위를 차지해 나뭇잎이 녹색으로 보인다. 79

86 STEAM교육 우수프로그램 자료집 t 잎새 나루의 비밀이야기 하지만 가을이 되면 사정이 달라진다. 성주환 국립산림과학원 박사는 "기온이 떨어 지면 잎자루에 조금씩 균열이 일어나 잎에서 만든 영양분인 탄수화물이 줄기로 가지 못한다."며 "탄수화물이 쌓이면 잎이 산성화되면서 엽록소가 파괴된다."고 말했다. 이에 비해 붉은 색소인 안토시아닌은 늦여름부터 새로 만들어진다. 열매와 꽃이 붉 은 것도 대부분 안토시아닌 덕분이다. 추운 겨울을 앞두고 가능한 한 힘을 비축해야 하는데 왜 에너지를 소비하면서까지 굳이 안토시아닌을 만들까. 먼저 해충을 퇴치하기 위해서다. 2008년 영국 임페리얼대 연구진은 진딧물이 붉은색 보다 노란색에 6배나 많이 몰려드는 것을 실험을 통해 확인했다. 연구진은 열매를 맺는 가을에 해충이 몰려드는 것을 막기 위해 힘들여 붉은색 색소를 만든다고 설명했다. 유럽과 미국의 가을 색도 다르게 해 곤충과의 싸움에서 태어난 안토시아닌은 미국과 유럽의 가을 색도 다르게 만들었 다. 대서양을 두고 마주 보고 있지만, 유럽의 가을 단풍은 노란색이 대부분이고, 미국 은 붉은색이 주류다. 지난 2009년 이스라엘과 핀란드 공동 연구진은 그 이유를 두 지 역의 상이한 지질 변동에서 찾았다. 연구진에 따르면 식물은 약 3500만년 전부터 곤충을 물리치기 위해 안토시아닌을 만들기 시작했다. 그런데 그 사이 빙하기를 수차례 거치면서 유럽과 북미 대륙의 운 명이 달라졌다. 북미 대륙은 유럽과 달리 아래위로 길게 뻗어 있어 빙하기가 닥쳐도 식물과 곤충이 얼음을 피해 이동할 여지가 있었다. 이에 비해 유럽은 얼음에 갇혀 식 물을 먹는 곤충의 많은 수가 사라져버렸다. 결국 북미대륙엔 여전히 식물과 곤충의 먹고 먹히는 전쟁이 계속됐고, 안토시아닌도 계속 제 역할을 하면서 온 산을 붉게 물 들여왔다. 하지만 유럽은 곤충이라는 적이 사라지자 무기인 안토시아닌도 내려놓아 노란색 단풍이 우세해졌다는 말이다. 햇빛 막고, 다른 식물 물리치는 역할도 안토시아닌은 식물의 자외선 차단제이기도 하다. 미국 몬태나주립대 연구진은 2003년 안토시아닌 생산을 억제하면 나뭇잎이 자외선에 취약해진다는 사실을 밝혀냈 다. 이에 따라 잎에서 영양분이 줄기로 제대로 이동하지 못해 겨울을 나기 어려워진 다. 결국 안토시아닌은 마지막 한 방울의 영양분까지 줄기로 보낼 수 있게 보호하는 80

87 02. 잎새 나루의 비밀이야기 호위 부대인 셈이다. 사정이 급하면 같은 식물도 공격 대상이 된다. 2005년 미국 콜게이트대 연구진은 안토시아닌이 주변에 다른 종의 나무가 자라지 못하게 하는 독소( 毒 素 )로도 쓰인다고 밝혔다. 연구진은 각각 다른 색의 잎을 상추 씨앗 위에 두고 싹이 트는 수를 확인했다. 그러 자 단풍나무의 붉은 잎 아래 둔 상추씨에서 가장 적게 싹이 텄다. 연구진은 붉은색 잎 이 떨어지면 안토시아닌 성분이 땅속에 스며들어 다른 수종의 생장을 막는다고 추정 했다. 식물이 화학물질로 다른 식물의 생장을 억제하는 현상을 타감( 他 感 Allelopathy) 작용이라고 한다. 한때 미국 애팔래치아산맥을 뒤덮었던 아메리칸 밤나무는 타감 작 용을 하는 대표적 식물이었다. 하지만 20세기 초 아시아에서 새로운 병충해가 들어오 자 다양성이 없는 밤나무 숲은 그대로 몰락하고 말았다. 자연에서도 혼자만 잘살자고 하면 망하는 법이다 <출처- Ⅱ. 신문기사, 사진 자료 등을 바탕으로 다양한 관점에서 미래의 변화를 예 측해볼 수 있도록 하며, 허용적 분위기를 조성하여 학생들이 발산적 사고를 할 수 있도록 촉진한다. 1. 이 기사와 사진 자료를 통해서 알 수 있는 지구 기후 변화는 무엇인가? 2. 이 밖에 어떤 기후 변화가 있는가? 3. 앞으로 지구의 기후는 어떻게 변화할 것이라 예측되는가? 81

88 STEAM교육 우수프로그램 자료집 t 잎새 나루의 비밀이야기 <기사 자료 예시> 아열대 기후로 바뀌고 있는 한반도 기상청은 이번 폭우에 대해 기상이변이 아니라 현재 진행 중인 기후 변화의 한 징조라고 설 명하고 있다. 실제 7, 8월 우리나라 여름 평균 강수량은 1979년대 422mm에서 2000년대 들어 628mm로 급증하고 있으며 호우 예보 이상의 폭우가 70년대에 비해 60%이상 늘어났다고 한 다. 전문가들은 시간당 100mm가 넘는 여름철 폭우가 더 잦아질 것이라고 입을 모으고 있다. 이처럼 장마가 끝난 뒤 오히려 강수가 집중되는 현상이 빚어지면서 일각에서는 한반도가 아열 대성 기후로 변하고 있다는 말도 나온다. UN의 미래 보고서에서 현재 지구촌 최대의 문제는 기후변화라고 했다고 한다. 현재 상태로 기후변화가 지속된다면 2100년에는 지구 온도가 5 6 도 높아지고 2130년에는 빙하가 모두 녹아 해수면이 75m 상승해 20억명이 대피해야하는 상황 이 발생 할 것이라고 예측하는가 하면 또한 지상에 메탄가스가 많아지면서 지구 온난화가 가 속돼 결국 대규모 지진과 홍수 산사태로 전 세계에 큰 재앙이 닥칠 것이라고 지적하고 있다. 뚜렷한 사계절과 삼한사온의 우리나라가 이미 기후 변화로 신음하고 있다. 동남아시아처럼 우 기와 건기가 나뉘는 아열대 기후로 바뀌고 있는 것은 아닐까 생각해 본다. 아열대 기후는 월 평균 기온이 10도 이상인 달이 한 해 8개월 이상 지속되고 가장 추운 달 평균 기온이 18도 이하인 기후를 의미한다. 한반도가 아열대 기후로 바뀌고 있다는 징후는 강수량 뿐 만 아니라 생태계에서도 기후 변 화의 움직임이 나타나고 있다. 이미 남해안 주변 해역에선 아열대 어종이 발견되고 있고 과일 의 생육권역도 점차 북상하고 있다. 우리나라 기후가 아열대 특징을 보이는 데는 지구 온난화 가 큰 역할을 하고 있다고 한다. 우리나라의 평균 기온은 최근 100년 동안 1.5도 상승했다고 하며 여름이 19일 길어졌고 겨울은 17일 짧아졌다고 한다. 이처럼 지구 온난화가 가속될수록 한반도가 더워지면서 국지성 집중호우를 비롯해 이상기후 현상들이 잦아질 수 있다고 설명한 다. 우리나라의 겨울도 해가 갈수록 점점 더 따뜻해지고 있다. 어린 시절 아침에 세수를 하고 물 묻은 손으로 문을 열면 문고리에 손이 쩍 달라붙어 고생했고 얼굴을 에는 거칠고 사나운 북풍을 피해 등을 돌리고 뒷걸음질했던 일들이 불과 수십 년 전 일이다. 학자들은 어떤 해는 폭우가 오고 어떤 해는 폭설이 오는 등 예측할 수 없는 날씨가 계속되 는 것은 한반도의 지리적 위치 때문이라는 해석도 있다. 이제는 집중호우나 폭설은 매년 겪은 일상화된 현상으로 간주하고 방재시스템 자체를 변화에 맞춰나가야 하겠다. <충청매일, 2011년 08월 10일> <사진 자료 예시> 2011 여름 서울 홍수 지구온난화 현상 2011 빙하의 모습 82