소금쟁이처럼 물 위를 걸어라!
과목
과학 수업차시 1/3차시단원
정보통신과 신소재교육과정
￭ 눈에서 색을 인식하는 세포의 특성과 빛의 3원색 사이의 관계를 이해하고, 이를 바탕 으로 LCD 등 영상표현 장치와 디지털 카메라 등 영상 저장 장치의 원리와 구조를 과 학적으로 이해한다.
￭ 고체에 대한 에너지 띠구조를 바탕으로 도체, 부도체, 반도체의 차이를 이해하고, 초 전도체와 액정 등 새로운 소재의 물리적 원리를 이해한다.
￭ 자연을 모방하여 만드는 신소재에는 어떤 것이 있는지를 조사하고 토론하기
학습목표
￭ 소금쟁이처럼 물에 뜨는 장치를 설계하기 위해 필요한 과학적 지식을 탐색한다.
￭ 소금쟁이의 생물학적 특징을 탐색하여 물에 뜰 수 있는 이유에 대해 알 수 있다.
￭ 표면장력의 원리를 확인함으로써 표면장력을 구현할 수 있는 방법을 알 수 있다.
학습과정 교수 학습 활동 준비물
도입 (10분)
소금쟁이처럼 물에 클립을 띄워보자!
Co 비커에 물을 담고 소금쟁이를 넣어서 학생들에게 관찰하게 한다.
Tip! 소금쟁이를 준비하기 어려운 경우에는 youtube에 있는 소금쟁이 (waterstrider) 동영상을 준비하여 보여준다.
Co 질문 : 소금쟁이는 어떻게 물위에 뜰 수 있을까?
Co 소금쟁이가 물에 뜰 수 있는 원인에 대한 다양한 가설을 생성하도록 한다.
Co 학생들이 세운 다양한 가설을 검증하기 위해 클립을 물에 띄우는 실험을 통해 표면장력을 알아본다.
Co 클립을 물에 쉽게 띄울 수 있는 방법 고안하기!
Tip! 클립을 이전에 띄워 본 학생들도 누구나 쉽게 띄울 수 있는 방법을 고안하 도록 안내한다.
소금쟁이 동영상 종이컵, 물,
클립
학습활동 (35분)
소금쟁이처럼 물 위에 클립을 쉽게 띄우기!
Co 조별로 고안한 클립 띄우기를 통해 가장 효율적인 방법을 고안하도록 한다.
이때, 학생들에게 실험재료를 나누어 준 후 한정된 재료 안에서 탐구활동을 하도록 한다.
Co 조별로 고안한 클립 띄우기 방법을 시연하고 가장 효율적인 방법을 선정한 다.
Tip! 클립을 ‘ㄴ’자 형태로 구부린 후 국자처럼 사용하면 누구나 쉽게 클립을 띄 울 수 있다.
CD 클립이 물에 뜨는 원리와 소금쟁이가 물에 뜨는 원리가 동일함을 제시한다.
표면장력 설명 시 계면활성제에 대해 언급하면서 계면활성제가 표면장력을 약화시킴을 설명한다.
CD 표면장력의 존재를 확인하기 위해 계면활성제(세제)를 한 방울 떨어뜨려 클립이 물에 가라앉는 것을 관찰한다.
종이컵, 물, 클립, 스포이드,
액체세재
마무리 (5분)
ET 2개의 동전 중 하나에는 아무런 것도 바르지 않으며, 다른 하나에는 세제 를 바르고 물방울을 최대한 많이 올릴 수 있는 활동을 수행한다.
ET 물방울이 동전 위에서 곡률을 형성하는 것을 관찰함으로써 물의 표면장력 생성원리를 이해한다.
￭ 차시예고(표면장력의 원리를 이용한 공학적 사례 찾기)
종이컵, 물, 동전, 액체세재
지도상의 유의점
￭ 학생들이 정확하게 문제를 인식할 수 있도록 모둠별 순회지도를 한다.
￭ 동료평가시 객관적인 평가가 이루어 지도록 지도한다.
과목
과학 수업차시 2/3차시단원
정보통신과 신소재교육과정
￭ 눈에서 색을 인식하는 세포의 특성과 빛의 3원색 사이의 관계를 이해하고, 이를 바탕 으로 LCD 등 영상표현 장치와 디지털 카메라 등 영상 저장 장치의 원리와 구조를 과 학적으로 이해한다.
￭ 고체에 대한 에너지 띠구조를 바탕으로 도체, 부도체, 반도체의 차이를 이해하고, 초 전도체와 액정 등 새로운 소재의 물리적 원리를 이해한다.
￭ 자연을 모방하여 만드는 신소재에는 어떤 것이 있는지를 조사하고 토론하기
학습목표
표면장력의 원리를 적용한 공학적 사례들을 탐구하고 창의적 생체모방 작품 설계를 위한 응 용 지식을 이해한다.학습과정 교수 학습 활동 준비물
도입 (10분)
소금쟁이의 원리를 이용한 물에 뜨는 장치 설계하기!
Co 소금쟁이가 물에 뜨는 현상을 떠올리게 하며 어떠한 원리로 물에 뜨는지 발문한다.
Tip! 1차시 결과 보고서를 확인하면서 발문한다.
Co 소금쟁이처럼 물에 뜨는 물체를 만들 수 있을까?
표면장력의 원리를 이용하여 만든 물체는 어떤 장점이 있을까?
표면장력의 원리를 이용하여 사용되는 공학적 사례는 있을까?
Co 학생들이 표면장력이라는 원리를 상기하면서 탐색할 수 있도록 여러 가지 피드백을 제공한다.
Tip! 표면장력의 원리가 적용된 공학적 사례 동영상을 통해 제시한다.
공학적 적용사례
동영상, 1차시 결과
보고서
학습활동 (30분)
표면장력의 원리를 이용하여 물에 뜨는 소금쟁이 배 설계하기!
CD 철사, 스티로폼, 우드락, 투명테이프만을 사용하여 소금쟁이처럼 물 위에 뜰 수 있는 배를 설계하기 위해 다양한 아이디어를 논의하도록 한다.
CD 개별적으로 주어진 활동지 위에 자신만의 소금쟁이 배를 설계한다.
Tip! 설계 시에는 반드시 그림으로 설계도를 제시할 수 있도록 지도한다.
CD 순회지도하며 설계 시에 고려해야 할 사항 중 중요한 요소가 무엇인지 생 각해보게 한다.
CD 무게중심을 이해하기 위해 교과서를 분필 위에 세워볼 수 있도록 한다.
Tip! 사각형의 내부에 대각선 두 개를 교차하게 그어 만나는 합점에 분필이 위 치할 경우 교과서를 분필 위에 세울 수 있다.
CD 설계 시에 고려할 사항을 더 알아보기 위해 철사를 이용하여 소금쟁이의 다리모양을 다양하게 만들어 보도록 한다.
Tip! 실제로 만든 소금쟁이 다리모양의 철사를 물에 띄워 봄으로써 설계 시 에 고려해야 할 사항이 물과 접하는 면의 표면적이라는 것을 이해하도 록 한다.
철사, 스티 로폼, 우드 락, 투명테 이프, 플라 스틱 수조, 물, 가위
마무리 (10분)
ET 각 모둠별로 가장 효율적이라고 판단되는 소금쟁이 배 설계물을 선정하기 위해 선정기준을 정하도록 한다.
ET 조별 기준에 따라 선정된 설계물을 구체화하여 조별로 대표자가 발표하는 시간을 갖는다.
￭ 차시예고
조별 설계물
지도상의 유의점
￭ 학생들이 정확하게 문제를 인식할 수 있도록 모둠별 순회지도를 한다.
￭ 동료평가시 객관적인 평가가 이루어 지도록 지도한다.
과목
과학 수업차시 3/3차시단원
정보통신과 신소재교육과정
￭ 눈에서 색을 인식하는 세포의 특성과 빛의 3원색 사이의 관계를 이해하고, 이를 바탕 으로 LCD 등 영상표현 장치와 디지털 카메라 등 영상 저장 장치의 원리와 구조를 과 학적으로 이해한다.
￭ 고체에 대한 에너지 띠구조를 바탕으로 도체, 부도체, 반도체의 차이를 이해하고, 초 전도체와 액정 등 새로운 소재의 물리적 원리를 이해한다.
￭ 자연을 모방하여 만드는 신소재에는 어떤 것이 있는지를 조사하고 토론하기
학습목표
￭ 소금쟁이의 구조와 기능을 모방한 산출물을 설계하는 활동을 단계적으로 수행하면서 융합 적 창의적 사고력을 신장시킨다.
￭ 소금쟁이 생체모방을 통해 제작한 배를 물에 띄우고, 다른 물체를 많이 올리는 대회를 통해 성공의 경험을 체득할 수 있다.
학습과정 교수 학습 활동 준비물
도입 (10분)
물에 뜨는 소금쟁이 배 만들기!
Co 이전 차시의 설계를 바탕으로 철사와 우드락, 스티로폼을 이용하여 소금쟁 이 배를 만든다.
Co 설계물과 제작은 똑같이 일치되기 어렵다는 점을 상기시키고, 설계 물을 바탕으로 소금쟁이 배를 제작을 위해 필요한 것이 무엇인지 확 인하도록 한다.
Tip! 안전 주의사항을 강조하고 소금쟁이 배 제작을 위해 팀원들간의 협동심을 발휘하도록 협의하면서 제작하도록 지도한다.
가는철사(0.3 φ) 20m, 닛퍼, 가위, 투명테이프,
우드락, 풀, 종이, 핀셋, 수조, 물
학습활동 (35분)
자신보다 더 무거운 물체를 올려 놓을 수 있는 소금쟁이 배 만 들기!
CD 소금쟁이 배는 다양한 형태로 제작이 가능하며, 물에 뜰 수 있는 배를 제작 하도록 한다.
∙ 교실을 순회하면서 설계 단계에서 구상한 도면을 토대로 제작하도록 지도하고, 활발한 피드백을 준다.
설계도를 토대로 팀원들간의 협동심을 발휘하며 제작을 한다
∙ 제작과정에서 실습도구들의 사용에 주의를 하고 교사의 피드백을 주의깊게 들 으면서 실습을 진행한다
CD 물에 뜬 소금쟁이 배 위에 미리 동일한 크기로 잘라놓은 우드락을 가능한 많이 올릴 수 있도록 제작물을 개선하도록 한다.
∙ 제작을 완료한 모둠은 모둠별로 주어진 물통에 실제로 만든 소금쟁이를 띄워 보도록하고 잘 된모둠은 추가로 우드락 추를 올려보도록하고 수정이 필요한 조는 수정하도록 지도한다
제작한 결과물을 모둠별로 평가를 하기위해 물에 직접 띄워본다
∙ 제작과정에서 부족한 부분은 의견조율을 통해 수정을하고 물에 잘 뜰경우에는 무게를 올려 제작평가를 한다
ET 조별 테이블에서 준비된 수조 위에 소금쟁이 배를 띄우고, 우드락을 가장 많이 올리는 팀을 선발한다.
가는철사(0.3 φ) 20m, 닛퍼, 가위, 투명테이프,
우드락, 풀, 종이, 핀셋, 수조, 물
마무리 (5분)
ET 수업 활동에 대한 평가를 동료평가와 자기평가로 나누어 평가하도록 지도 한다.
ET 소금쟁이 배 위에 우드락 추를 가능한 많이 올린 조는 가산점을 부여한다.
지도상의 유의점
￭ 학생들이 정확하게 문제를 인식할 수 있도록 모둠별 순회지도를 한다.
￭ 동료평가시 객관적인 평가가 이루어 지도록 지도한다.