작품번호 2805 제59회 전국과학전람회 아레카야자의 교실 공기정화능력 탐구 실험 및 교육적 활용에 관한 연구 출품분야 교원 일반부 출품부문 환경 2013. 7. 구 분 성 명 출품자 곽서경 권예림
목 차 1.연구 동기 1 2.연구 목적 2 가.아레카야자를 통한 교실환경개선 2 나.교육에의 적용을 통한 과학적 소양 함양 2 3.선행 연구 3 가.교실환경 실태 3 나.학교 실내공기질 유지관리 기준 3 다.오염물질 주요 증상 4 라.공기정화식물 5 마.식물의 공기정화 방법 5 바.아레카야자 6 사.증산작용 6 4.연구 과정 7 가.측정 항목 및 장비 7 나.연구 1.아레카야자의 교실 내 효과 8 다.연구 2.아레카야자의 습도조절능력 10 라.연구 3.아레카야자의 증산작용 증대에 따른 효과 11 마.연구 결과 14 5.교육에의 적용 사례(교수 학습 과정안) 15 가.주제 설정의 취지 15 나.학습 체계 및 목표 16 다.차시별 학습 내용 17 라.교육에의 적용 후 식물에 대한 태도 변화 27 6.결론 및 기대효과 28 가.결론 28 나.기대효과 28 7.제언 29 참고문헌 29
1.연구 동기 학생과 교사들이 하루의 대부분을 보 내는 장소인 교실의 환경은 어떠할까? 성장기에 있는 학생들이 생활하는 밀집된 공간인 교실은 위생적이고 쾌적해야 하지만 실로 그렇지 못하다.학생들이 생활하면서 발생하는 미세먼지의 양은 생각보다 심각한 수준이며 이로 인해 두통,피로감,비염,아 토피 등과 같은 질병을 일어날 수 있으며, 학습능력저하로 이어지게 된다.학생들의 건강에 영향을 미치는 실내공기 오염물 질은 미세먼지,이산화탄소,폼알데하이드,총휘발성유기화합물,부유세균,낙하세 균,라돈 등이 있다.이렇듯 교실의 공기오염 실태를 보면 반드시 개선되어야 함을 알 수 있다. NASA에서 발표한 공기정화식물 1위,아레카야자는 교실의 공기정화에 효과를 보일 수 있을까? 황사가 극심한 봄과 날씨가 추운 겨울에는 환기를 할 수 없다.이 때의 교실환경개선은 어떠한 방법으로 해야 할까.미항공우주 국(이하 NASA)에서 실내 공기내의 오염물질을 줄이는 식물 탑10을 발표했다.실내 식물 대부분이 실내 산소공급과 실내공기오염물질 제거에 효과가 있지만,NASA의 과학자들은 그 중에서도 탁월한 효과를 가진 식물을 선정한 것이다.그 중 1위를 차지한 식물이 바로 아레카야자(Chrysalidocarpuslutescens또는 ArecaPalm)이다. 아레카야자의 공기정화능력은 입증 되어있지만,과연 아레카야자가 교실환경 속에 서 잘 자랄 수 있는지,아레카야자가 교실 내에서도 공기정화를 할 수 있는지에 관 한 탐구 실험이 필요하다. 학생들은 교실환경의 심각성을 인지하고 있을까? 또한,자신들이 기르고 있는 1인 1화분이 교실환경개선에 도움이 된다는 사실을 알고 있을까? 대 부분의 학생들은 쉬는 시간을 교실에서 엄청난 양의 먼지를 일으키며 보내고 있다. 하지만 자신이 생활하고 있는 교실의 환경을 파악하고 있는 학생은 많지 않다.교 실환경개선의 필요성은 알고 있을지라도 그 실태를 정확하게 알고 있지 않다면 교 실환경개선은 어려울 수 밖에 없다.대부분의 학생들은 1인 1화분을 가꾸고 있다. 하지만 자발적으로 1인 1화분을 정성껏 가꾸는 학생은 드물며,물을 주지 않는 학 생들,자신의 화분에 관심 없는 학생들이 있다.식물이 환경에 미치는 교수학습개발 및 지도를 통해 학생들은 식물의 소중함을 느끼고 학습할 필요가 있다. - 1 -
2.연구 목적 가.아레카야자를 통한 교실환경개선 교실 내 공기정 화능력 탐구 실험 및 적용 나.교육에의 적용을 통한 과학적 소양 함양 증산작용 증대 과학적 탐구능 를 통한 공기정화 력 신장 능력 극대화 식물에 대한 긍 정적 태도 형성 본 연구를 통해 아레카야자의 교실에의 적용 가능성을 검증하고 공기정화능력 극 대화 방안에 대해 탐구함으로써 교사와 학생들이 오랜 시간을 보내는 교실환경을 개선하여 건강 증진 및 질병 예방과 함께 학습 능력 향상을 기대할 수 있을 것이 다.또한,학생들이 공기정화식물을 직접 기를 수 있는 교육적 경험을 제공하고, 교사가 측정한 교실 공기질 데이터를 변환하고 해석함으로써 탐구능력을 기를 수 있다.그리고 주변 환경에 대한 탐구를 통해 식물의 능력에 대한 호기심과 함께 식 물에 대한 태도를 변화시켜 식물의 소중함과 실내공기질 개선에 관한 고찰을 할 수 있다. 가.아레카야자를 통한 교실환경개선 1) 교실 내 공기정화능력 탐구 실험 및 적용:아레카야자의 공기정화능력은 NASA의 연구와 발표로 이미 검증된바 있다.하지만 아레카야자가 교실환경에서도 잘 자랄 수 있는지,교실 내에서도 효과적인 공기정화능력을 발휘할 수 있는지에 관한 검증이 필요하다.교실에서의 적용 가능성에 대해 탐구를 한 후 교실의 공기 질 개선에 기여하도록 한다. 2)증산 작용 증대를 통한 공기정화능력 극대화:적은 수의 아레카야자로 최대 의 효과를 얻기 위해서는 아레카야자의 공기정화능력을 극대화 시킬 수 있는 방안 이 필요하다.아레카야자의 공기질 개선이 증산작용에 의한 것임을 고려할 때 증산 작용이 더 활발히 일어나게 함으로써 효과를 극대화시킬 수 있어야 한다. 나.교육에의 적용을 통한 과학적 소양 함양 1)과학적 탐구능력 신장:아레카야자를 관찰하는 활동,아레카야자의 자람을 측정하는 활동,아레카야자의 교실에서의 효과에 대한 예상을 통해서 기초탐구능력 을 기를 수 있다.또한 교사가 실험을 통해 측정한 아레카야자의 공기질 데이터를 자료변환 자료해석 결론도출 일반화하는 과정을 통해 통합탐구능력을 기를 수 있다. 2)식물에 대한 긍정적 태도 형성:아레카야자를 학생들이 직접 기르고 효과를 체험하는 경험을 제공함으로써 식물에 대한 관심을 증대시키고 식물의 소중함을 느 끼게 할 수 있을 것이다.그리고 교실의 1인 1화분에 대한 관심과 함께 우리 주변 환경에 식물의 중요성과 필요성을 직접 체감할 수 있도록 한다. - 2 -
3.선행 연구 가.교실환경 실태 세계보건기구(WHO)에서는 실내 공기오염에 의한 연간 사망자가 280만명에 이르 고,실내 오염 물질이 실외 오염 물질보다 폐에 전달될 확률이 약 1천배나 높다고 추정하는 등 그 위험을 경고한 바 있다.교육시설에서의 오염물질 주요 발생원을 살펴보면 다음과 같다. 컴퓨터실 (오존) 창고, 지하공간 (라돈, 부유세균 등) 교실 (미세먼지, 이산화탄소, 폼알데하이드, 부유세균) 신축 학교 (폼알데하이드 등) 보건실 (낙하세균, 진드기 등) 행정실, 교무실 (오존, 이산화탄소 등) 식당 (부유세균, 곰팡이 등) 나.학교 실내공기질 유지관리 기준 측정항목 유지기준 적용시설 환기 21.6m2이상(1인 1시간) 모든 교실 채광 및 조명 자연조명 인공조명 주광율 5% 확보(최소 2% 이상) 최대조도와 최소조도 비 10:1 이하 300LUX이상(책상면) 최대조도와 최소조도 비가 3:1 이하 모든 교실 칠판 및 교실의 조도 각각 9곳 이상 온습도 실내온도 18~28 모든 교실 비교습도 30~80% 모든 교실 - 3 -
측정항목 유지기준 적용시설 미세먼지 100(μg/m3)이하 모든 교실 이산화탄소 1000(ppm)이하 모든 교실 폼알데하이드 100(μg/m3)이하 모든 교실 총부유세균 800(CFU/m3)이하 모든 교실 낙하세균 10(CFU/실당)이하 보건실, 식당 실내 공기질 일산화탄소 10(ppm)이하 개별난방/도로변 교실 이산화탄소 1000(ppm)이하 개별난방/도로변 교실 라돈 4.0(pCi/l)이하 지하교실 총휘발성유기화합물 400(μg/m3)이하 신축건물 석면 0.01(개/cc)이하 석면 사용 학교 오존 0.06(ppm)이하 행정실, 교무실 등 진드기 10(마리/m3)이하 보건실 소음 55dB(A)이하 교통, 항공 등 외부 소음 영향교실, 음악실, 복도, 급식시설 다.오염물질 주요 증상 오염항목 발생원인 인체증상 미세먼지 오염된 외부공기 호흡기 질환 이산화탄소 사람의 활동, 부족한 환기량 호흡곤란 폼알데하이드 총휘발성유기화합물 부유세균, 낙하세균 진드기, 곰팡이 라돈 실내 가구재, 새 가구류 식당같은 습한 장소 및 보건실 보건실의 침대 매트나 습한 장소 콘크리트, 슬레이트 등의 건축자재, 지하공간 새집증후군, 눈, 피부, 호흡기 자극, 기관지염 등 폐렴, 호흡기 질환 알레르기 질환 호흡기 질환 - 4 -
라.공기정화식물 1위.아레카야자:깃털 형태로 넓게 퍼지는 잎이 이 국적인 정취를 풍기기에 인기가 꽤 많은 식물로 야자류 주에서도 잎의 색이 연하고 줄기가 황색을 띠고 있어 부 드러운 느낌을 주기에 실내분위기에 잘 어울린다.노란 줄 기 때문에 황야자라고도 불린다.대기 중으로 수분을 방출 하는 능력이 탁월할 뿐만 아니라 뛰어난 공기정화능력으 로 유명한 식물이다. 2위.관음죽:관음죽은 일본 관음산에서 자생하는 대나무 같은 식물이라 하여 붙여진 이름이다.암모니아 냄새가 날 수 있는 화장실 에는 암모니아를 잘 흡수하는 관음죽을 두면 특히 좋다고 한다. 3위.대나무 야자:대나무 야자는 증산 작용이 뛰어나고 휘발성 화학물질을 제거하는 능력이 매우 뛰어나서 공기정화식물로 꽤나 인기가 많은 종이다. 4위.인도고무나무:인도고무나무는 카펫이나 벽지에서 방출된 유해 가스를 흡수하는 기능이 있는 것으로 알려져 있다.잎이 넓고 광택이 멋지기 때문에 가정 의 화합과 기운을 표현해 준다. 5위.드라세나 자넷 크레이그:드라세나의 한 종으로 행운목의 한 종류이다. 트리클로로에틸렌 등과 같은 오염물질을 제거하는데 탁월한 능력이 있다. 6위.아이비:우리나라에서 인기가 많은 대표적인 정화식물 중 하나로,어두운 곳에서 잘 자라기에 키우기도 쉬우며 폼알데하이드를 제거하는 능력이 관엽식물 중 가장 뛰어나다. 7위.피닉스 야자:우리나라에서는 일반적으로 대추야자로 널리 알려져 있다. 휘발성 화학물질 제거능력이 우수하며 특히 크실렌 제거율이 뛰어나다.병충해에도 강하고 재배관리도 편할 뿐만 아니라 증산작용도 높아 실내공기정화식물로 인기가 높다. 마.식물의 공기정화 방법 1)공기 중 오염물질(폼알데하이드,크 실렌 등)이 잎의 기공을 통해 흡수 2)잎의 증산작용에 의해 수증기 방출 3)잎의 증산작용에 의해 압력 차이가 발생하고 오염물질의 토양으로 이동 4) 뿌리의 미생물에 의한 오염물질을 분해 등 - 5 -
바.아레카야자 아레카야자는 가시가 없는 야자의 일종으로서 잎은 40 60개의 작은 잎으로 이루어져 있는 우상 복엽이다.아레카야자는 줄기가 비교적 가늘고 매 끄러우며,녹색 내지 황록색이다.작은 잎은 마주 나며 우아하게 퍼진다.잎의 축은 황색으로 검은 얼룩이 있다.내한성은 약하지만 10 이상이면 월동이 가능하다.성장은 느리다. 가)효능 및 기원:깃털 형태로 넓게 퍼지는 잎은 이국적인 정취를 풍긴다.많 은 야자류 중에서 잎의 색이 연하고 줄기가 황색을 띠고 있어 아주 부드러운 느낌 을 주며 실내 분위기와 잘 어울린다.노란 줄기 색 때문에 흔히 황야자 라고도 부 른다.대기 중으로 수분을 방출하는 능력이 탁월한 식물이다.또한 공기정화능력도 뛰어나다. 나)이용방법:넓은 공간에 다른 식물들과 장식해주면 아주 좋다.조명장치를 하여 화분 밑에서 빛을 비추면 인테리어 효과를 높일 수 있다. 다)관리 방법:아래쪽 잎이 시들면 잘라주어 아름다운 상태를 유지해 준다. 라)햇빛 및 온도:강한 직사광선을 피하고,실내의 밝은 곳에 놓아둔다.월동 온도는 10 정도이므로,겨울철에는 아파트의 거실에서 월동이 쉬우며 한옥 등의 난방이 잘 안되거나 햇빛이 부족한 곳에서는 기르기 어렵다. 마)물주기:물을 좋아하므로 잎에 수시로 분무기로 물을 뿌려 준다.물은 화 분의 흙이 말랐을 때에 흠뻑 준다. 사.증산작용 잎의 뒷면에 있는 기공을 통해 물이 기체상태로 식물체 밖으로 빠져나가는 작용 이다.뿌리로 흡수된 물은 줄기의 물관부를 통해 잎까지 전달되어야 하는데 이때 증산작용은 물을 끌어올리는 원동력이 된다.잎의 기공을 통해 세포에 있던 물이 공기 중으로 증발하면서 물을 보충하기 위해 잎맥의 물관에 연결되어 있는 물 분자 를 끌어올린다.뿌리압이 뿌리에서 물을 위로 미는 힘이라면 증산작용은 위에서 잡 아당기는 힘이며,이때 물 분자들은 서로 잡아당기는 응집력이 생겨서 연결되어 모 세관현상으로 물관의 벽을 따라 올라오게 된다.물이 증발할 때 식물체의 열도 함 께 빼앗아가므로 더운 여름날에도 식물들이 잘 견딜 수 있게 한다.예를 들어 해바 라기의 경우,여름철 하루에 약 1kg의 물이 수증기가 되어 밖으로 빠져나간다.온도 가 높거나,빛이 강할 때 그리고 습도가 낮을수록 기공이 크게 열려 증산작용이 활 발히 일어날 수 있다. - 6 -
4.연구 과정 가.측정 항목 및 장비 장비명: LD-3B 미세먼지 장비명: HPLC 단위: μg/m3 질량농도변환계수를 미리 입 력하며, 측정값을 간단히 질량 농도로 환산하여 표시할 수 있 음. 실내공기질 공정 시험방법 에 적합한 PM10 샘플러 기종 단위: μg/m3 폼알데하이드 일산화탄소 폼알데하이드의 정확한 정량을 측정하기 위하여 아세틸아세톤 시약 또는 DNPH시약으로 유도체화를 시킨 후 HPLC로 분리 검출하여 폼알데하이드의 농도를 측정 장비명: CO analyzer 단위: ppm 비분산 적외선 흡광법 (NDIR)을 이용하여 측정하며, 시료가스의 방해물질을 제거하 는 기능이 있음. 공기 중의 일 산화탄소의 농도를 연속으로 측정 장비명: CO₂analyzer 단위: ppm 이산화탄소 24시간 연속 측정이 가능하고 내부에 흡입펌프가 내장되어 있음. 안정성과 정확성이 뛰어난 대기 중 이산화탄소 측정장치 로 환경부 실내공기질 자동측정장치로 승인 - 7 -
연구1 연구2 연구3 교실 내에서 아레카야자의 공기정화능력은 어느 정도인가? 여름철과 겨울철 아레카야자의 교실 내 습도조절 능력은 어떠한가? 증산작용을 증대시키면 공기정화 효과를 높일 수 있는가? 나.연구 1.아레카야자의 교실 내 효과 1)가설 설정 가)가설:아레카야자가 교실의 미세먼지를 줄이는데 효과를 보일 것이다. 나)가설 설정 이유:NASA가 발표한 공기정화식물 1위로서 아레카야자의 효 과가 입증 된 만큼 미세먼지가 많은 교실에서도 아레카야자의 효과가 탁월 할 것이다. 2)실험설계 가)변인 1 조작변인:교실 내 아레카야자의 유무(비교군:공기청정기를 둔 교실) 2 종속변인:교실 내 미세먼지,폼알데하이드,일산화탄소,이산화탄소 농도 3 통제변인:교실 내 학생들의 수,환기 횟수 나)실험 방법 1 사용 교실:A학교 4-1,4-2/B학교 6-1,6-2 학교 환경 리모델링 칠판 종류 A학교 2012년 보드마커 사용 B학교 2011년 분필 사용 2 비교 방법 가 A학교의 4-1,B학교의 6-1:빈 교실 데이터 측정,아레카야자를 놓은 후의 데이터 측정 나 A학교의 4-2,B학교의 6-2:빈 교실 데이터 측정,공기청정기를 작동한 후의 데이터 측정(공기청정기는 하루 30분 가동) 다 위의 가,나 실험 결과를 비교하여 아레카야자를 둔 교실 vs공기청정 기를 둔 교실 의 효과를 비교하여 본다. - 8 -
3)실험 가)실험 날짜:3월 5일,3월 8일 나)실험 내용 A학교 측정항목 대조군 빈 교실 (3월 5일) 4-1 4-2 아레카야자 를 둔 교실 (3월 8일) 변화정도 (± 증감) 빈 교실 (3월 5일) 공기청정기 를 둔 교실 (3월 8일) 변화정도 (± 증감) 미세먼지(μg/m3) 11.8 11.0-7.2% 19.0 2.0-89% 폼알데하이드(μg/m3) 155.4 121-22% 140.1 30.2-78% 일산화탄소(ppm) 3.0 3.0-3.2 3.1-3% 이산화탄소(ppm) 632 606-4.1% 629 620-1.4% 측정항목 대조군 빈 교실 (3월 5일) 6-1 6-2 아레카야자 를 둔 교실 (3월 8일) 변화정도 (± 증감) 빈 교실 (3월 5일) 공기청정기 를 둔 교실 (3월 8일) B학교 변화정도 (± 증감) 미세먼지(μg/m3) 23.0 21.2-7.8% 24.2 4.1-83% 폼알데하이드(μg/m3) 146.7 115.8-21% 143.1 31-78% 일산화탄소(ppm) 3.1 3.0-3.2% 3.0 3.0 - 이산화탄소(ppm) 633 602-4.8% 631 622-1.4% 4)실험 결과(A와 B학교의 공기오염물질 변화정도의 평균값,%) 아레카야자를 둔 교실 공기청정기를 둔 교실 미세먼지 -7.5% -86% 폼알데하이드 -21.5% -78% 일산화탄소 -1.6% -1.5% 이산화탄소 -4.45% -1.4% 결론 도출 미세먼지와 폼알데하이드의 경우 공기청정기의 효과가 눈에 띄 게 좋았으나 아레카야자를 둔 교실에서도 효과를 확인할 수 있었으 며, 이산화탄소와 일산화탄소의 경우에는 아레카야자를 둔 교실의 공기정화가 더 잘 되었음을 알 수 있다. - 9 -
다.연구 2.아레카야자의 습도조절능력 1)가설 설정 가)가설:아레카야자가 여름철과 겨울철 습도조절에 효과를 보일 것이다. 나)가설 설정 이유:아레카야자의 연구를 시작한 것은 봄철과 겨울철 환기를 시 킬 수 없어 해결책을 찾기 위해서였다.그렇다면 봄철 뿐 만 아니라 습한 여름 과 건조한 겨울철 아레카야자의 습도조절에 따라 실내의 습도가 어떻게 바뀌는 지 알아보기로 하였다.습도에 따라 환경의 쾌적함의 정도가 다르기 때문이다. 측정 항목 표준습도 여름철 평균 실내습도 겨울철 평균 실내습도 습도(%) 40~60% 80~90% 30~50% 2)실험설계 가)변인 1 조작변인:교실 내 아레카야자의 유무 2 종속변인:습도 3 통제변인:교실 내 학생들의 수,환기 횟수 나)실험 방법 1 사용 교실:A학교 4-1,4-2 2 비교 방법 가 A학교의 4-1:한 시간 간격으로 습도 측정 나 A학교의 4-2:아레카야자를 둔 후 한 시간 간격으로 습도 측정 다 위의 가,나 실험을 여름철과 겨울철로 각각 나누어 실시한다. 라 빈 교실 vs아레카야자를 둔 교실 의 효과를 비교하여 본다. 3)실험 가)실험 날짜:겨울철(1월 31일),여름철(6월 28일) 나)실험 내용 및 결과 1 겨울철 습도 변화(%) 겨울철 09:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00 4-1 (아레카 33.6 33.8 32.9 32.4 32.1 31.5 31.4 31.0 32.1 야자 ) 4-2 (아레카 34.1 35.5 37.4 37.3 37.2 37.1 37.3 37.0 37.5 야자 ) 겨울철의 경우 아레카야자가 있는 교실이 없는 교실에 비해 습도가 높아 실 결론 내 적정 습도에 근접함을 알 수 있었다.하지만 표준습도인 40%에는 미치지는 도출 못했다. - 10 -
2 여름철 습도 변화(%) 여름철 09:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00 4-1 (아레카 60.1 61.2 61.2 61.4 57.7 55.8 55.7 56.0 56.2 야자 ) 4-2 (아레카 61.2 61.3 62.1 62.4 58.9 56.5 56.7 57.3 57.2 야자 ) 여름철의 경우 아레카야자가 있는 교실과 없는 교실에서 습도의 변화가 별다 결론 른 차이를 보이지 않는 것으로 나타났다.여름철의 경우에는 습도를 낮추기 위 도출 해 화분에 숯을 놓아 습도를 낮추는 등의 다른 방안이 필요함을 알 수 있다. 라.연구 3.아레카야자의 증산작용 증대에 따른 효과 1)가설 설정 가)가설:증산작용이 더 잘 일어날 수 있도록 환경을 조성하면,아레카야자 의 공기정화능력이 증대될 것이다. 나)가설 설정 이유:아레카야자의 공기정화능력을 높일 수 있는 변인으로는 광합성,증산작용,토양 내 미생물과의 상호작용 등이 있다.이 중 증산작용 이 더 잘 일어날 수 있는 환경을 조성함으로써,호흡에 의한 공기정화 효과 를 높이고,뿌리에 발생하는 부압에 의해 오염물질이 토양에 더 많이 흡착 될 수 있도록 한다. 2)실험 설계 가)변인 1 조작변인:아레카야자의 증산작용 효과를 높이는 장치의 유무,환기 횟수, 화분입구의 크기,흙의 종류(통기성을 높여줄 수 있는 입자가 큰 모사 사용) 조작변인은 한 가지로만 설정하는 것이 옳으나,본 실험은 증산작용을 높이는 최상의 변인을 알아내는 것이 목적이 아닌 증산작용의 효과를 극대화 시킬 수 있는 방안과 그 효과를 알아내는 것이 목적이기에,증 산작용의 효과를 높일 수 있는 위와 같은 것들을 모두 변인으로 삼는다. 2 종속변인:교실 내 미세먼지,폼알데하이드,일산화탄소,이산화탄소 농도 3 통제변인:교실 내 학생들의 수,아레카야자의 위치 4 방법:아레카야자의 증산작용을 증대시킬 수 있도록 주변 환경을 조성한 후,그렇지 않은 아레카야자를 둔 교실과 비교 측정한다. 아레카야자의 주변환경 조성시 고려할 점:엽면 주위의 습도,바람,흙 의 입자 크기,공기와 흙의 접촉 면적 - 11 -
나)실험 방법 1 사용 교실:A학교 4-2,B학교 6-2 2 비교 방법 가 A학교의 4-1,B학교의 6-1:연구 1에서의 결과 활용 나 A학교의 4-2,B학교의 6-2:아레카야자의 증산작용을 증대시키는 환경 을 조성한 후 데이터 측정 다 위의 가,나 실험 결과를 비교하여 아레카야자를 둔 교실 vs증산작용 을 증대시킨 아레카야자를 둔 교실 의 효과를 비교하여 본다. 라 측정 항목:미세먼지,이산화탄소,폼알데하이드,일산화탄소 3)실험 가)실험 날짜:3월 18일,3월 21일 나)실험 내용 증산작용의 증대를 돕는 녹차 티백 화분 입구 小, 흙 입자의 크기 小 화분 입구 大, 흙 입자의 크기 大 - 12 -
A학교 측정항목 대조군 빈 교실 (3월 5일) 4-1 4-2 장치 X 변화정도 빈 교실 장치 O (3월 8일) (± 증감) (3월 18일) (3월 21일) 변화정도 (± 증감) 미세먼지(μg/m3) 11.8 11.0-7.2% 11.9 10.9-10% 폼알데하이드(μg/m3) 155.4 121-22% 154.8 114.6-25.9% 일산화탄소(ppm) 3.0 3.0-2.9 2.9 - 이산화탄소(ppm) 632 606-4.1% 634 605-4.5% B학교 측정항목 대조군 빈 교실 (3월 5일) 6-1 6-2 장치 X 변화정도 빈 교실 장치 O (3월 8일) (± 증감) (3월 18일) (3월 21일) 변화정도 (± 증감) 미세먼지(μg/m3) 23.0 21.2-7.8% 22.0 20.2-8% 폼알데하이드(μg/m3) 146.7 115.8-21% 147.9 113.9-23% 일산화탄소(ppm) 3.1 3.0-3.2% 3.2 3.1-3.1% 이산화탄소(ppm) 633 602-4.8% 639 604-5.4% 4)실험 결과(A학교와 B학교의 공기오염물질 감소정도의 평균값,%) 장치 X 장치 O 미세먼지 -7.5% -9% 폼알데하이드 -21.5% -24.45% 일산화탄소 -1.6% -1.55% 이산화탄소 -4.45% -4.95% 결론 도출 증산작용의 효과를 높이는 환경을 조성한 결과 미미하지만 미세먼지, 이산화탄소, 폼알데하이드의 감소를 볼 수 있었다. 증산작용의 효과를 더 높일 수 있는 다양한 장치를 고안한다 면 더 효과가 있을 것이다. - 13 -
마.연구 결과 1)교실 내 공기정화 아레카야자는 공기 중 유해물질인 미세먼지,폼알데하이드,이산화탄소의 감 소에 효과를 나타냈다.공기정화에 탁월한 효과를 보이는 공기청정기에 비해서도 이 산화탄소 감소에 효과를 보였으며,이보다 는 효과가 적지만,미세먼지와 폼알데하이 드 감소면에서도 효과적이었다.공기청정기의 경우,효과가 매우 크지만 학교 현장에 적용하기에는 예산 등의 문제로 쉽지 않을 것이다.아레카야자의 효과를 보기 위해 서는 아레카야자가 적용 면적의 1/10정도를 차지해야 하는 공간적 차지의 어려움이 있지만,아레카야자의 효과를 이용하여 이를 더 극대화 시킬 수 있는 방안을 찾는다 면 교실 내 공기질 개선에 있어 좋은 결과를 보일 것 같다.공기청정기와 비교하지 않았을 때의 아레카야자만의 효과만으로 본다면,폼알데하이드의 감축에 효과적이기 때문에 신축 학교의 건물에서 더 효과적일 것으로 보인다.또한,교실 측정 결과 폼 알데하이드 농도가 기준치를 상당히 초과했는데,이는 건강상의 문제가 될 수 있다. 따라서 교실 내의 폼알데하이드의 농도를 낮출 수 있는 방안이 필요하다. 2)겨울철 실내 습도조절 여름철과 겨울철 실내 습도 측정 실험을 한 결과,여름철에는 효과가 눈에 띄 지 않지만,겨울철에는 건조한 실내에 아레카야자가 수증기를 대량 방출하여 실내습 도를 높이는데 효과가 있음 알 수 있었다. 3)증산작용의 증대에 따른 공기정화 효과 증진 아레카야자의 증산작용을 증대시키기 위해 다양한 장치를 적용한 결과,일반 아 레카야자보다 공기정화에 효과적임을 알 수 있었다.이를 이용하면 적은 수의 아레 카야자로 큰 효과를 볼 수 있어,교실 내 필요 공간과 경제적 비용을 줄일 수 있을 것이다. - 14 -
5.교육에의 적용 사례(교수 학습 과정안) 신비로운 식물의 세계 가.주제 설정의 취지 학생과 교사가 매일 교육 활동을 하며 지내는 교실의 환경에 대해 생각해 본 적 이 있는가?교실 속에서 숨을 쉴 때마다 교실 속 공기는 우리 몸을 여행하게 된다. 하지만 우리는 공기의 질에 대해 중요하게 생각하지 않고 살아가고 있다.학생들 역시 마찬가지이다.우리가 숨 쉬는 공기가 오염되면 폐에 분진이 쌓여 다양한 후 유증이 나타난다.실내공기오염은 폼알데하이드,벤젠 등 휘발성 물질과 산소부족 현상이 많다고 한다.공기가 탁하면 세포의 기능 및 각 기관이나 장기의 기능이 저 하되어 두뇌기능과 면역력이 크게 저하된다. 신선한 실내공기는 공기 중에 산소가 21%이상 되어야 하며,적정 습도는 40~60% 를 유지하고,각종 유해물질이 적고 숲 속의 공기처럼 피톤치드나 음이온이 많은 공기를 의미한다.우리의 세포는 공기의 질에 따라 펴지기도 하고 움츠려 들기도 한다.실내 공간을 신선한 공기로 채우기 위해서는 환기를 자주 해야 한다.하루에 두 번 이상 창문을 모두 열어 실내 공기를 전체적으로 교환한다.창문을 조금이라 도 열어 새로운 공기를 계속 유입시키는 것이 건강을 지키는 지름길이며,공기정화 식물을 실내에 두는 방법도 효과적이다.식물들은 광합성을 할 때 잎 뒷면의 기공 을 통해서 이산화탄소를 흡수하여 물과 산소를 배출하고 공기 중의 오염 물질은 흡 수하여 뿌리로 내려 보내 미생물을 이용해 분해시키기 때문에 아레카야자,산세베 리아,알로에 베라 등 공기정화에 탁월한 효과가 있는 화분을 실내에 두면 좋다. 본 주제의 학습을 통해 학생들은 교실환경의 실태를 인식하고,교실환경정화의 필요성과 중요성을 느끼게 된다.그리고 공기정화식물 중 아레카야자를 교실환경에 적용 후 측정한 데이터를 정리하고 해석해보며 아레카야자의 효과에 대해 탐구한다. 이는 학생들의 실내공기질에 관한 사고를 좀 더 확장시키며,통합탐구기능을 신장 시키는데 도움을 줄 것이다.또한 아레카야자의 효과를 높일 수 있는 방안을 함께 고민하며,증산작용의 원리와 효과에 대해 심도 있게 탐구해볼 수 있는 기회도 제 공할 것이다.나아가 교실환경 뿐 아니라,각 가정의 실내 환경에 따른 공기정화방 법을 탐구해 본 후 실험 계획과 탐구 결과를 발표하고 공유해 봄으로써 학생들의 과학적 사고를 자극하고,동시에 과학적 민감성과 과학적 의사소통능력을 증대시킬 수 있다. - 15 -
나.학습 체계 및 목표 5차시 우리집 공기정화방법 탐구 학습한 내용 적용 발전 창의적 산출물 제작하기 발표하기 동영상 시청하기 프로젝트 학습 1차시 2차시 3차시 4차시 교실환경과 공기정화식물 아레카야자 탐구 잎의 증산작용 알기 증산작용 극대화 방안 탐구 문제인식 필요성 자료변환 해석 탐색 개념 적용 증산작용 극대화를 통한공기정화능력 증대 자료수집 결론 도출 일반화 개념 도입 탐구 실험 환경정화능력 습도조절능력 차시 영역 목표 지식 교실환경의 문제점에 대해 말할 수 있다. 1차시 탐구 공기정화식물에 관한 자료를 수집하고, 정리할 수 있다. 태도 교실환경에 대해 인식하고 해결하려는 다짐할 수 있다. 지식 아레카야자의 특징에 대해 기술할 수 있다. 2차시 탐구 아레카야자의 공기정화능력에 관한 자료를 변환하고 해석할 수 있다. 태도 적극적인 태도로 아레카야자에 관심을 갖고 학습할 수 있다. 지식 증산작용이 의미와 역할을 말할 수 있다. 3차시 탐구 증산작용의 원리를 확인할 수 있는 실험을 설계하고, 수행할 수 있다. 태도 적극적인 태도로 관찰 및 실험을 할 수 있다. 지식 공기정화능력을 극대화 시킬 수 있는 방법에 대해 말할 수 있다. 4차시 탐구 아레카야자의 증산작용을 극대화 시키는 장치를 고안할 수 있다. 태도 적극적인 태도로 탐구를 할 수 있다. 지식 우리 집의 공기정화 방법에 대해 말할 수 있다. 5차시 탐구 우리 집의 공기정화 방법을 고안하고, 자유탐구를 할 수 있다. 태도 실내 공기정화의 필요성을 느끼고, 자유탐구를 적극적으로 할 수 있다. - 16 -
다.차시별 학습 내용 전개 단계 차시명 주요 내용 및 활동 수업 방법 소요 시간 교실환경의 실체 알아보기 1단계 탐색 및 1. 교실과 공기정화식물! 너희는 어떤 관계니? - 문제 상황을 인식하고 자료수집을 통해 교실환경의 심각성을 인식한다. 공기정화식물의 필요성 알기 - 공기정화식물의 효과에 대해 알아보고 교실에서의 필요성을 생각한다. 조사, 토의, 발표 80분 문제 파악 2. 아레카야자, 네가 궁금해! 공기정화식물인 아레카야자 알아보기 - 아레카야자의 특성에 대해 조사한다. - 아레카야자의 교실 내 공기정화 실험 데이터를 변환 해석하여 효과를 알아 조사, 탐구, 토의 80분 본다. 잎의 증산작용 알기 2단계 지식 3. 증산작용, 낱낱이 파헤쳐보자. - 실험을 통해 증산작용의 현상을 관 찰한다. - 증산작용의 의미와 역할을 알아본다. - 일상생활 속에서 증산작용을 느낄 수 있는 사례를 찾아본다. 실험, 토의, 발표 80분 및 기능 습득 하기 4. 교실환경개선 전문가 되기 증산작용 극대화를 통한 공기정화능 력 증대 - 식물의 정화능력을 높이기 위하여 증산작용을 잘 이루어지게 해야 함을 알고 그 방법을 탐구한다. - 탐구 가설을 세우고 실험을 하며 자 실험, 발표, 토의 80분 료변환 및 자료해석을 통해 결론을 도 출한다. 3단계 자유 탐구 수행 하기 5. 우리 집 실내공기질은 내가 책임진다! 우리 집 공기정화방법 탐구 - 가정에서 공기정화식물을 기르고 효 과를 높일 수 있는 방법에 대해 토의 한다. - 개인별 또는 조별로 탐구 계획서 및 탐구 결과를 발표한다. 창의적 산출물 제작 및 발표 장기 탐구 - 17 -
교실과 공기정화식물! 너희는 어떤 관계니? (1/5) 교실환경의 문제점과 공기정화식물에 대해 알아보자. 수업 모형 선정의 이유 þ 경험학습모형:교실환경과 공기정화식물이라는 새로운 학습 소재를 제시하고, 새로운 정보를 수집과 분류를 하는 활동이기에 경험학습모형을 적용하였다. 준비물 þ 동영상 자료,인터넷 이용이 가능한 PC 수업의 개관 수업 동기 유발 자유 탐색 탐색 결과 경험 발표 학습 모형 교사 인도에 따른 탐색 더 탐구해 볼까요? 동영상 시청하기 -교실환경에 대한 단서를 하나씩 제시하는 동영상 을 통해 학생들이 교실환경의 심각성에 대해 인식 하게 한다. 교실환경의 실태 조사하기 -인터넷을 이용한 자료수집을 통해 교실환경의 실 태에 대해 조사한다. 교실환경의 실태 조사 결과 발표하기 -교실의 실내공기질 개선이 필요함을 안다. -교실내공기질 개선을 위한 대책이 필요함을 발표한다. 교사가 직접 측정한 교실내공기질 데이터 제시하기 -교실 내 미세먼지와 폼알데하이드 수치가 높음을 데이터 분석을 통해 알아본다. 공기정화식물에 대해 알아보기 -공기정화식물의 종류와 효과를 알아본다. 교실환경개선에 가장 적합한 공기정화식물이 무엇 일지 생각해본다. 형성 평가 þ 교실환경의 문제점에 대해 기술할 수 있는가? þ 공기정화식물의 종류와 효과에 대해 기술할 수 있는가? 지도상의 유의점 þ 폼알데하이드 등과 같은 어려운 용어는 검색과 교사의 설명을 통해 충분히 이 해할 수 있도록 한다. þ 교실환경개선을 위해 공기정화식물만이 유일한 방법이라는 사고를 갖지 않도 록 하고,다양한 방안에 대해 생각해 볼 수 있도록 한다. - 18 -
학습 활동지 v 교실과 공기정화식물!너희는 어떤 관계니?v 1. 교실환경의 실태에 대해 조사해 봅시다. 2. 교실환경을 개선하기 위한 방법은 어떤 것이 있을까요? m 방법: m 이유: 3. (공기정화식물)에는 무엇이 있으며, 어떤 효과가 있나요? m 공기정화식물: m 효과: 4. 다음 문장을 완성하여 봅시다. (교실환경)과 (공기정화식물)의 관계는 (이)다. - 19 -
아레카야자, 네가 궁금해! (2/5) 공기정화식물, 아레카야자에 대해 알아보자. 수업 모형 선정의 이유 þ 발견학습모형:교사가 직접 측정한 아레카야자의 공기정화능력 데이터 제시를 통해 귀납적인 방법으로 개념을 형성하고 일반화하기 때문에 발견학습모형을 적용하였다. 준비물 þ 색연필,필기도구,자 수업의 개관 수업 동기 유발 탐색 및 문제파악 자료제시 및 발견 탐색 학습 모형 추가자료 제시 및 탐색 규칙성 발견 및 개념정리 더 탐구해 볼까요? NASA발표 자료 제시하기 -아레카야자가 공기정화식물 중 가장 효과가 있음 을 알고,아레카야자에 대해 관심을 가진다. 교실환경과 아레카야자 관련짓기 -지난 시간에 조사한 교실환경의 실태와 관련지어 아레카야자가 교실환경에 어떤 효과를 가져다 줄 것인지 생각해본다. 아레카야자의 특징 알아보기 - 교실이 아레카야자가 잘 자랄 수 있는 환경인지 탐색해본다. - 아레카야자가 교실환경에서도 효과가 있을지 생 각해 본다. 교실 내에서의 아레카야자의 효과 알아보기 - 교사가 직접 측정한 교실의 공기질 데이터(빈 교 실 vs아레카야자를 둔 교실)를 분석한다. -시각적으로 자료를 변환하고 해석한다. 아레카야자의 효과를 나타낸 시각적 자료 발표하기 -자료를 발표하고 교실 내에서도 아레카야자의 공 기정화능력에 효과가 있음을 안다. 아레카야자의 교실환경개선의 효과를 극대화하기 위해 더 필요한 점을 생각해본다. 형성 평가 þ 아레카야자와 관련된 실험 데이터 자료를 변환할 수 있는가? þ 시각적으로 변환한 자료를 해석하고 결론을 도출할 수 있는가? 지도상의 유의점 þ 실질적인 데이터를 통해 아레카야자의 효과를 느낄 수 있도록 한다. - 20 -
학습 활동지 v 아레카야자,네가 궁금해!v 1. 아레카야자에 대해 알아봅시다. m 특징: m 공기질 개선 효과: 2. 아레카야자를 놓은 교실과 놓지 않은 교실 비교를 통해 아레카야자의 공기질 개선 능력을 알아보는 실험을 설계해 봅시다. 통제변인 조작변인 종속변인 3. 다음은 실제로 교실의 공기질을 측정한 것입니다. 다음 데이터를 보고 아레카야자의 효과에 대해 생각해 봅시다. 측정단위 μg/m3: ppm: 대조군 4-1 4-2 측정항목 빈 교실 아레카야자를 둔 교실 빈 교실 공기청정기를 둔 교실 미세먼지(μg/m3) 11.8 11.0 19.0 2.0 폼알데하이드(μg/m3) 155.4 121 140.1 30.2 일산화탄소(ppm) 3.0 3.0 3.2 3.1 이산화탄소(ppm) 632 606 629 620 4. 위의 표를 시각적인 그래프로 변환하고 결론을 도출해 봅시다. (빈 교실 vs 아레카야자를 둔 교실) (빈 교실 vs 공기청정기를 둔 교실) - 21 -
증산작용, 낱낱이 파헤쳐보자. (3/5) 증산작용의 의미와 역할에 대해 알아보자. 수업 모형 선정의 이유 þ 순환학습모형:증산작용을 관찰할 수 있는 실험을 통하여 증산작용의 개념과 역할,중요성을 알게 되므로 순한학습모형을 적용하였다. 준비물 þ 잎이 달린 식물 화분 두 개,물,비닐 봉지 두 개,고무줄,동영상 자료 수업의 개관 수업 동기 유발 동영상 시청하기 - 천연기념물인 전남 화순의 은행나무를 살펴보고 뿌리에서 잎까지의 물의 이동에 대해 생각해본다. 순환 학습 모형 탐색 개념 도입 개념 적용 식물의 증산작용 관찰하기 - 잎에 비닐봉지를 씌워,비닐에 맺힌 물방울을 관 찰하고,그 까닭에 대해 생각해 본다. - 물은 어디에서 생겼을지,식물의 어느 부분에서 빠져나가는지 이야기를 나눈다. 증산작용의 의미와 역할 알기 - 식물의 잎에서 물이 수증기가 되어 빠져나가는 현상을 증산작용이라 함을 안다. - 증산작용은 뿌리에서 흡수한 물과 무기 양분을 식물체 전체로 공급할 수 있는 원동력임을 안다. 일상생활 속에서 증산작용의 예 찾아보기 - 여름에 숲 속에 들어가면 시원한 까닭이 무엇인 지 생각해본다. 더 탐구해 볼까요? 증산작용을 확인할 수 있는 또 다른 실험을 고안 해 본다. 형성 평가 þ 증산작용의 의미와 역할에 대해 알고 있는가? þ 일상생활 속에서 증산작용의 예를 찾을 수 있는가? 지도상의 유의점 þ 증산작용의 개념을 과학적 사고를 통해 알 수 있도록 한다. þ 어려운 용어는 언급하지 않으며,다양한 예와 모형을 통해 이해할 수 있도록 한다. - 22 -
학습 활동지 v 증산작용,낱낱이 파헤쳐보자.v 1. 비닐봉지를 씌워 둔 잎에서 어떤 현상을 관찰할 수 있는지 써 봅시다. m 관찰 내용: m 물은 어디에서 생겼나요? m 물은 식물의 어느 부분에서 빠져나갈까요? 2. 증산작용의 의미와 역할에 대해 알아봅시다. m 증산작용: - 역할 1 2 3 3. 일상생활에서 찾을 수 있는 증산작용에는 무엇이 있는지 알아봅시다. <그림으로 나타내기> - 23 -
교실환경개선 전문가 되기 (4/5) 아레카야자의 증산작용을 증대시키면, 공기정화능력에 어떤 효과를 보이는지 탐구해보자. 수업 모형 선정의 이유 þ 탐구학습모형:이 차시의 학습 목표 달성을 위해 학생들은 직접 가설을 설정한 다.가설을 검증하기 위해 실험을 설계하고 실행 결론 도출의 과정을 거치기에 가장 적합한 탐구학습모형이 적용되었다. 준비물 þ 녹차 여러 개,선풍기 두 대,크기가 다른 화분 두 개,입자의 크기가 다른 흙 두 종류 등 수업의 개관 전시 학습 상기 탐색 및 문제 파악 가설 설정 탐구 학습 실험 설계 모형 실험 가설 검증 및 적용 더 탐구해 볼까요? 지난시간에 학습한 내용 떠올리기 -증산작용의 의미,역할에 대해 이야기를 나눈다. 아레카야자의 공기정화능력 증대 방안 탐구하기 - 교사가 준비한 준비물을 보며 어떠한 방법으로 아레카야자의 공기정화능력을 높일 수 있을지 생 각해본다. 증산작용을 증대시키면 식물의 공기정화능력이 극 대화 될 것이다. 증산작용을 증대시킬 수 있는 방법 알아보기 - 녹차 티백을 설치하여 엽면 주위의 습도를 낮춰 준다. - 아레카야자에 미풍을 일으켜 증산작용을 활발하 게 해준다. 설계한 실험 실행하기 실내공기질 측정 결과를 통해 가설을 검증하기 - 장치를 하기 전과 후의 실내공기질 측정 결과를 분석하고 해석하여 가설을 검증한다. 탐구 내용의 결론을 도출하고 일반화하기 식물의 공기정화능력을 극대화 할 수 있는 또 다 른 방법 탐구하기 -흙의 입자와 화분이 입구 크기의 영향을 생각해본다. 형성 평가 þ 실험을 설계하고 자료를 해석하여 결론을 도출할 수 있는가? þ 증산작용이 증대되면 식물의 공기정화능력이 극대화 될 수 있음을 탐구할 수 있는가? 지도상의 유의점 þ 실험 결과를 학생들이 측정하기가 어려우므로 실험 측정값은 교사가 제시한다. - 24 -
학습 활동지 v 교실환경개선 전문가 되기 v 1. 아레카야자의 공기정화 효과를 높일 수 있는 방법에는 무엇이 있을까요? 2. 아레카야자의 공기정화 효과를 높이기 위한 실험을 해 봅시다. m 가설: m 변인통제: m 실험 방법: 3. 실험결과를 그래프로 나타내어 보고, 자료를 해석하여 봅시다. <A학교와 B학교의 공기오염물질 감소정도의 평균값,%> 장치 X 장치 O 미세먼지 -7.5% -9% 폼알데하이드 -21.5% -24.45% 일산화탄소 -1.6% -1.55% 이산화탄소 -4.45% -4.95% (장치를 설치하지 않은 아레카야자를 둔 교실) (장치를 설치한 아레카야자를 둔 교실) - 25 -
우리 집 실내공기질은 내가 책임진다! (5/5) 우리 집의 공기정화방법에 대한 탐구를 수행하고 결과를 발표해 보자. 자유탐구 적용 이유 þ 자유탐구는 주제 선정에서부터 계획 수립,탐구 수행,결과 발표에 이르기까지 학생이 주도하여 창의적으로 수행할 수 있도록 한 것이다.본 차시에서는 주제 를 교사가 제시하지만,차시의 목표가 자유탐구의 취지와 부합되기에 자유탐구 를 적용하였다.주제 선정부터 결과 발표까지는 장기간 탐구를 해야 하기 때문 에 1학기에 탐구 계획서를 발표하고 방학 중 탐구를 수행한 후,2학기에 탐구 결과를 발표하도록 한다. 준비물 þ 탐구 계획서,탐구 보고서,사진자료,필기도구 수업의 개관 자유 탐구 탐구 문제 찾기 탐구 계획 세우기 탐구 수행하기 보고서 작성하기 탐구 결과 발표하기 탐구의 목표가 분명하게 드러나도록 한다. -우리 집의 공기정화방법에는 어떤 것이 있을까? 효과적이고 효율적인 계획을 설계하고 방향을 정한다. -가정에서 어떤 공기정화식물을 기르는 방법과 식물의 공기정화능력을 극대화 방안에 대해 계획을 세운다. 실제적인 탐구 활동을 진행하면서 탐구 문제를 해결한다. -탐구를 수행하며 꾸준히 탐구내용을 기록한다. 결론을 도출하고 결과 보고서를 작성한다. -결과 보고서는 탐구의 전 과정과 핵심 내용을 다 른 사람이 알아보기 쉽도록 일정한 서식에 따라 작성한다. 다양한 방법을 활용하여 탐구 결과를 발표한다. - 스스로 수행하였던 자유 탐구 활동에 대한 과정 과 결과를 교사와 학생들 앞에서 발표한다. 형성 평가 þ 탐구 수행 단계:지속성 및 성실성,협동성,창의성 및 합리성 등 þ 탐구 결과 발표 단계:결과 발표 내용의 정확성,이해의 용이성,방법의 창의성 등 지도상의 유의점 þ 자유 탐구 활동의 모든 단계에 학생이 주도하여 창의적으로 수행하도록 한다. þ 학생들에게 스스로 장기간 탐구를 할 수 있는 기회를 제공하여 종합적인 탐구 능력을 기르도록 한다. - 26 -
라.교육에의 적용 후 식물에 대한 태도 변화 1)Likert척도에 따른 태도 검사지 번 호 문항 매우 그렇다 그렇다 보통 이다 그렇지 않다 매우 그렇지 않다 1 사람이 살아가는데 식물이 필요하다고 생각한다. 2 가로수는 단지 도시 외관을 위해 심은 것이다. 3 나는 평소 식물에 관심이 많다. 4 식물은 우리의 생활을 유익하게 해준다. 나는 부모님 또는 주변 사람들이 식물을 기르 5 는 것이 이해가 가지 않는다. 1인 1화분 가꾸기가 교실환경에 영향을 미친 6 다고 생각한다. 7 나는 주변의 식물을 유심히 관찰한 적이 없다. 식물이 자연환경에 별다른 영향을 주지 않는 8 다고 생각한다. 9 나는 식물의 작용에 호기심을 가지고 있다. 가로수는 도시의 자연환경에 긍정적인 영향을 10 미친다. 11 공원에는 식물이 그다지 필요하지 않다. 12 나는 식물을 사랑한다. 긍정 진술 문항(7문항) 부정 진술 문항(5문항) 1, 3, 4, 6, 9, 10, 12 2, 5, 7, 8, 11 매우 그렇다 - 4점 그렇다 - 3점 보통이다 - 2점 그렇지 않다 - 1점 매우 그렇지 않다 - 0점 매우 그렇다 - 0점 그렇다 - 1점 보통이다 - 2점 그렇지 않다 - 3점 매우 그렇지 않다 - 4점 3)검사 결과(48점 만점,N=21) 신비로운 식물의 세계 수업 전 41~48점: 3명 33~40점: 5명 25~32점: 7명 25점 미만: 6명 신비로운 식물의 세계 수업 후 41~48점: 9명 33~40점: 7명 25~32점: 5명 25점 미만: 0명 - 27 -
6.결론 및 기대효과 가.결론 첫째,교실 내에서도 아레카야자가 공기정화에 효과가 있다는 것을 확인하였으며, 측정 항목 중에서도 폼알데하이드의 감소에 뛰어난 효과를 보임을 알 수 있었다. 또한,아레카야자는 겨울철 건조한 교실에서 증산작용에 의한 수분 방출로 교실내 습도조절에도 효과가 있었다.그리고 아레카야자의 공기정화 효과를 높이기 위해서 는 공기정화 원리 중 하나인 증산작용이 활발하게 이루어질 수 있도록 해야 한다. 이를 위해 환기,엽면 주위의 습도 낮추기,바람(산들바람과 같은 미풍)의 다양한 방법을 적용하였으며,그 효과를 높이는 결과를 얻을 수 있었다. 둘째,직접 교실에서 측정한 결과를 바탕으로 학생들과 교실환경에 대한 실태를 파악해보면서 학생들은 주변환경도 그냥 지나치지 않는 과학적 민감성을 기를 수 있었다.또한 빈 교실과 아레카야자를 둔 교실의 공기질 측정 데이터를 학생들이 표와 그래프로 자료 변환을 해하고 해석하는 과정을 통해 교실환경에 대한 실질적 인 문제점과 실내공기질 개선 방법에 대해 직접 느낄 수 있었으며,더불어 과학탐 구능력도 기를 수 있었다.이를 통해 교실의 1인 1화분에 대해서도 단순히 해야 하 는 것 이 아닌 자신이 생활하는 환경을 변화시키는 소중한 경험으로 인식할 수 있 었으며,식물에 대한 관심도 역시 증대되었다. 나.기대효과 아레카야자에 관한 탐구 실험을 학교교육현장에 적용한다면,학생들의 건강증진 및 질병 예방을 통해 학습능력을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라,공기정화식물을 기르는 교육적 경험을 제공하여 다양한 효과를 기대할 수 있을 것이다. 1)교실환경개선 아레카야자를 이용한 교실 내 공기질 개선과 이를 위한 다양한 연구를 진행 함으로써,교실환경개선에 관한 관심과 노력이 증대 될 수 있다.그리고 이를 통해 공기질 뿐만 아니라 다른 문제점에 대해서도 인식하고 해결하려는 노력이 더해질 것이며 학생과 교사의 건강 증진 및 질병 예방 효과는 물론 쾌적한 환경에서의 학 습능력 향상 효과도 꾀할 수 있을 것이다. 2)교육적 경험 제공 아레카야자를 직접 기르며 식물 재배 경험을 제공하고,학생들이 생활하는 교실환경에 관해 관심을 가지고 문제점을 인식하게 하여 탐구 환경을 조성함을 통 해 기초 통합탐구 능력 신장에 기여한다.또한,교과서적 지식을 단순히 이해하고 암기하는 것에 그치지 않고 그 원리를 스스로 탐구하고,실생활에 응용할 수 있는 기회를 제공함으로써 심화된 환경 교육의 기회를 제공할 수 있을 것이다. - 28 -
7.제언 아레카야자의 교실환경개선에 관한 연구를 진행하면서 아레카야자의 공기정화능 력과 습도조절능력이 교실에서 유용하게 쓰일 수 있다는 것,증산작용을 증대시키 면 공기정화능력도 극대화 될 수 있음을 알게 되었다.하지만 몇 가지 아쉬운 점과 함께 추가적으로 연구해야 할 점에 대해 제언을 하고자 한다. 첫째,식물의 뿌리압에 의한 미세먼지 흡착에 관한 연구이다.처음 증산작용을 증 대 시킨 이유는 물론 잎의 작용과도 관계가 있으나 증산작용에 의해 식물의 뿌리의 압력이 세어지면서 그로 인해 흙에 미세먼지가 압착될 것이라는 가정에서였다.물 론 증산작용 증대를 통해 아레카야자가 더 효과가 있었음을 증명하기는 하였으나, 여러 가지 변인이 작용하여 그것이 뿌리의 압에 의한 것인지는 정확하게 증명하지 못하였다.따라서 본 교사들은 흙에 있는 미세먼지의 양을 측정한 후 식물을 심지 않은 흙을 화분에 넣고 식물을 심은 화분을 같이 두어 시간이 지난 후 먼지의 흡착 정도가 어떻게 달라지는지 측정을 하고자 하였으나,여건상 정확한 측정을 할 수 없어 관련 내용을 보고서에 싣지 못하였다. 둘째,토종식물에 관한 연구이다.NASA에서 발표한 공기정화식물은 많았지만, 그중 토종식물은 찾아볼 수 없었다.우리의 토종식물 중에도 공기정화능력이 뛰어 나고,음이온 방출로 인해 실내환경을 쾌적하게 해주는 식물들이 많이 있을 것이다. 학생들이 토종식물에 대해 관심을 가질 수 있도록,학생들과 함께 키워보며 교사들 도 연구한다면,교실에서 키울 수 있고 공기정화도 해주는 좋은 토종식물을 많이 알 수 있을 것이다. 셋째,다양하고 의미 있는 자료제공을 통한 학생들의 주변 환경개선에 관한 관심 증대이다.학생들은 주변에서 일어나는 현상이나 문제점에 직면할 때 더 흥미를 가 지고,학습에 참여하게 된다.이러한 수업이 일회적으로 끝나는 것이 아니라,지속 적인 자료제공을 통해 학생들이 과학과 환경에 관심을 높이고,기초 통합탐구 능력 을 기를 수 있도록 도와야 한다. 참고문헌 1.교육과학기술부,초등학교 교과서 과학 5,(주)두산동아 2.교육과학기술부,초등학교 교과서 실험관찰 5,(주)두산동아 3.김영아,우리환경에 맞는 실내 공기정화식물 기르기,푸른행복 4.양원호,실내공기질 및 위해성 관리,집문당 5.굿에어,htp:/www.goodairservice.com - 29 -