생각을 여는 열쇠, 돌연변이

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생각을 여는 열쇠, 돌연변이

1. 주제 개요

본 초등 STEAM 프로그램은 현대 생명과학의 핵심 주제인 유전학을 기반으로 내용이 구성되어 있다.

유전학 연구에서 많이 사용되는 모델 동물인 초파리를 소재로 함으로써 학생들에게 현대 생명과학의 흐름을 실제적인 측면에서 이해하고 이를 바탕으로 과학자적 참 탐구를 할 수 있는 기회를 제공하고자 한다. 초등 저학년의 경우에는 실생활을 중심으로 과학에 대한 흥미를 유발하는 데 초점을 두고 있다.

STEAM 프로그램의 구성은 생명 과학을 중심으로 한다. 생명 과학의 발달은 단순히 생물학이라는 내 용이 단독으로 발전한 것이 아니라 여러 분야의 공학, 기술, 수학 등과의 융합을 통해서 발전되어 왔다.

즉, 과학적 개념의 발견과 발전 과정에서 여러 가지 도구와 기술이 활용되었고, 이러한 흐름을 내용 구 성에 반영하여 S/T/E/A/M의 통합을 이끌어 내고자 하였다.

한편, 보다 경쟁력있고 창의적인 요소를 위하여 예술분야(Art)의 통합도 중요하다. 본 프로그램에서 예 술은 크게 과학적 사실을 타당하게, 혹은 아름답게 표현하는 역할, 즉 모델링으로서의 다양한 활동(미술, 연극)과 과학적 지식과 견해를 다른 사람들에게 설득력 있게 전달하는 언어활동으로 제시하였다.

마지막으로 과학의 발전 과정에서 생명과 생태계에 대한 가치판단도 중요하다. 우리 실생활에서 쉽게 접할 수 있는 사례를 통해 과학 기술들이 바르게 사용되고 있는지 살펴보고, 예비과학자로서, 나아가 세계시민으로서 가져야할 책임에 대해 숙고할 수 있도록 하였다. 즉, 이 S/T/E/A/M의 요소가 통합된 본 프로그램을 통해 학생들은 초등 과학과의 목표인 ‘우리 주변의 현상에 대해 흥미와 호기심을 갖고 탐구하며 과학의 기본 개념을 이해하고 과학적 사고력과 창의적 문제해결력을 길러 과학적 소양을 갖 추어 나갈 수’있을 것이다.

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2. 프로그램 세부 내용

본 프로그램의 내용은 초등학교 5-6학년군의 과학교과 중 [생물과 우리 생활]과 [생물과 환경] 단원을 중심으로 구성하였다. 생활에서 접할 수 있는 소재를 통해 학생들의 과학적 호기심을 자극하고, 창의적 인 생각을 키우는 데 중점을 두고 있다.

수업은 크게 세 부분으로 나뉜다.

part 1. 생각을 여는 열쇠, 초파리 (2차시)

돌연변이와 노벨상 수상자 토머스 모건에 대해 알아본다.

- 우리 주변에서 발견할 수 있는 돌연변이를 찾아본다. 돌연변이에 대한 학생들의 인식을 알아보고, 돌 연변이의 정의하며, 돌연변이의 긍정적인 측면과 부정적인 측면을 생각하게 한다. (예) 긍정적인 측면:

필요한 성분의 함유(황금쌀, 무르지 않는 토마토, 인슐린우유, 동물원의 신기한 백호, 병충해를 이기는 감자 등), 부정적 측면: 환경오염의 결과(일본 원전사고 후 나타나는 생명체들), 생태계 교란 등

- 모건의 초파리 실험을 통해 (읽기자료 : 돌연변이 초파리를 발견한 토마스 모건, 노벨상을 거머쥐다!) 과학자가 되기 위해서는 인내심과 노력이 필요함을 알고 또한 과학자가 과학지식을 발견하는 과정을 간접적으로 경험하게 한다.

part 2. 초파리 어디까지 알고 있니? (2차시) 곤충의 특징을 알고 돌연변이를 관찰한다.

- 3-4학년 part 1의 심화 내용으로 곤충의 특징을 알고 이를 바탕으로 야생형과 돌연변이 초파리를 관 찰한다. 관찰 시 곤충의 특징을 떠올리게 한다.

- 돌연변이 초파리(항목 7번 참조) : 눈 색깔 (빨간눈, 흰눈), 날개 모양(굽은날개, 날개 없음), 몸색깔 (검은 몸통), 이중 돌연변이(갈색눈, 흔적 날개), 행동 이상(성역할) 등으로 구성

- 관찰도구인 현미경의 명칭과 역할을 살펴보고 다양한 현미경의 발전(광학현미경, 해부현미경, 전자현 미경, 원자현미경)을 통해 우리의 감각(시각)을 확장시킬 수 있음을 안다.

- 관찰 도구인 현미경을 직접 조작하여 조작적 탐구기능을 직접 경험해본다.

part 3. 초파리 상상축제 (2차시)

앞 차시의 연구들을 통해 나만의 초파리를 상상하고 연구계획을 세운다. 전체 차시를 아우르는 연극 을 꾸며본다.

- 과제로 알아본 초파리 연구사례를 발표해보고 실제 초파리를 이용한 생체모방공학, 우주 초파리, 비 만관련 연구에 대한 뉴스를 시청하여 다양한 분야에서 모델동물(초파리)가 이용될 수 있음을 안다.

이러한 연구에는 야생형 초파리 뿐 아니라 돌연변이 초파리들이 널리 이용되고 있다. 앞서 살펴본 연 구사례들을 참고로 나만의 상상 속 초파리를 만들어보고, 어떤 연구에 사용할지 구체적인 계획을 세 워본다.

- 6차시 모두를 포함하는 활동으로 상황극을 꾸며본다. 상황극 주제는 카드 뽑기로 결정하는 데 1. 저 승에 간 초파리, 2. 재판장에 간 초파리, 3. 초파리 변호 등 부정적으로 인식하고 잇는 초파리를 과학

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적인 모델동물로서 인간에게 준 긍정적인 측면을 다시 한 번 고려할 수 있는 기회를 제공한다.

단계 단원명 세부수업활동

Part1.

1 돌연변이 그것이 알고 싶다. ∙ 백호(육종)와 유전자조작식품(유전공학)에 대한 정보를 제공 하여 실생활에 이용되고 있는 돌연변이에 대해 알아본다.

2 노벨상을 받은 돌연변이 초파리 과학자

∙ 돌연변이 초파리로 노벨상을 탄 토마스 모건의 이야기를 통해 과학자가 하는 일을 간접적으로 체험한다.

Part.2.

3 초파리, 어디까지 알고 있니?

∙ 곤충의 특징을 확인한다.

∙ 현미경 사용법을 익힌다.

4 다양한 돌연변이 초파리

관찰하기 ∙ 초파리 관찰 게획을 세우고 직접 관찰해본다.

Part3.

5 나는야 초파리 과학자

∙ 돌연변이 초파리를 이용한 다양한 연구를 살펴보고 인간에 게 미치는 영향에 대해 알아본다.

∙ 내가 상상한 돌연변이를 통해 연구계획을 세운다.

6 초파리 연극 ∙ 전 차시 동안 살펴본 돌연변이 초파리의 생명과학에 미친 영향을 알고 초파리를 소재로 한 즉석연극을 펼쳐본다.

본 초등 STEAM 프로그램은 입문단계의 프로그램으로서 차후 중, 고등에서 심화될 수 있는 내용들의 기초적 내용과 활동을 다루고 있다. 따라서 아동들의 실생활에서 접해본 경험이 있는 소재들을 중심으 로 내용을 꾸렸으며 이를 바탕으로 과학적, 논리적 사고를 유도할 수 있는 항목들로 구성하였다.

결론적으로 본 프로그램의 교수-학습 상황에서는 학생들의 생각을 자유롭게 펼칠 수 있도록 기초적인 가이드라인 제시와, 열린 질문, 다양성을 수용하는 자세 등을 통해 아동의 확산적 사고를 장려하여야 한다. 또한 모둠별 활동을 통해 학생들 사이에 의견을 교환하고 수용하는 기회를 제공하므로 활동적이 고 긍정적인 교실 분위기를 조성할 필요가 있다. 자신의 생각을 표현하고 구체화시키는 과정을 통해 과 학자들이 하는 일을 간접적으로 경험하게 되고, 이러한 경험은 아동에게 창의적이고 성공의 경험을 제 공하여 과학에 대한 흥미와 호기심을 향상시킬 수 있는 기회가 될 것이다.

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3. 학습 목표

○ 내용 목표

- 돌연변이의 정의에 대해 자신의 언어로 설명할 수 있다.

- 돌연변이가 미치는 긍정적, 부정적 효과를 설명할 수 있다.

- 야생형과 돌연변이를 통해 과학기술이 발전하는 예를 이해할 수 있다.

○ 과정 목표

- 현미경을 사용하여 관찰할 수 있다.

- 과학자가 연구를 진행하는 과정에 대해 체험할 수 있다.

- 관찰을 통해 알게 된 특징들을 이용해 연구계획을 세울 수 있다.

- 실생활에 이용되고 있는 돌연변이를 찾아 볼 수 있다.

- 수행과정에서 대본 작성을 위해 작성을 위해 모둠 내에서 협력적으로 문제 해결을 경험한다.

4. STEAM 과목 요소

(과학)

‣ 곤충의 특징, 돌연변이의 정의와 예, 과학기술의 사회적 이용 (기술, 공학)

‣ 현미경의 발전과 사용법 (미술, 국어)

‣ 초파리 관찰결과 그림으로 표현하기, 모둠별 연극 대본 제작

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5. STEAM 단계 요소

STEAM 단계요소 관련 차시 내용

상황 제시

1차시

4차시

- 동물원에서 만난 백호 - 슈퍼 호박이 나타났다 - 초파리를 이용한 연구들

창의적 설계 2차시 - 나는야 초파리 과학자

감성적 체험 ^3차시

5-6차시

- 모건이 노벨상을? 과학자의 연구과정 - 초파리 상황극

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6. 지도안 총괄 계획표 1) 지도안 총괄

과목 과학, 기술, 공학, 미술, 국어, 실과 총차시 6차시

단원 생물과 우리 생활, 생물과 환경, 듣기와 말하기, 읽기, 쓰기, 체험, 표현, 생활과 기술, 생활 속의 동, 식물

교육과정

◼ 2009 개정 교육과정_초등학교 5-6학년군_생물과 우리생활

1) 다양한 생물이 우리 생활에 끼치는 긍정적 영향과 부정적 영향을 설명할 수 있다.

2) 첨단생명과학이 우리 생활에서 활용되고 있는 사례를 조사하여 설명할 수 있다.

◼ 2009 개정 교육과정_초등학교 5-6학년군_생물과 환경 1) 환경, 특히 .환경오염(방사능)이 생물에게 미치는 영향을 안다 2) 유전자 조작이 환경에 미치는 영향에 대해 가치판단을 한다.

◼ 2009 개정 교육과정_초등학교 5-6학년군_읽기 1) 정보를 전달하는 글을 읽고 평가와 감상을 한다.

◼ 2009 개정 교육과정_초등학교 5-6학년군_듣기와 말하기

1) 자신의 의견을 말차례를 지키면서 바른 태도로 좋은 의견을 나누어 수합한다.

2) 내용을 이하하기 쉽게 발표하고, 다른 사람의 발표를 평가하며 듣는다.

◼ 2009 개정 교육과정_초등학교 5-6학년군_쓰기 1) 맞춤법에 맞게 문장을 쓴다.

2) 읽는 이를 고려하여 자신의 마음을 표현하는 글을 쓴다.

3) 다양한 매체를 활용하여 생각과 느낌을 효과적으로 표현한다.

◼ 2009 개정 교육과정_초등학교_미술_체험

1) 곤충 관찰을 통하여 주변환경과 자신에 대한 미적 감수성을 기른다.

◼ 2009 개정 교육과정_초등학교_미술_표현

1) 자신의 관찰 내용에 대하여 창의적 발상을 통해 특징을 표현한다.

◼ 2009 개정 교육과정_초등학교 5-6학년군_생활과 기술

1) 인간의 필요에 의해 오감을 확장하기 위해 과학도구들이 발명되었음을 안다.

◼ 2009 개정 교육과정_초등학교 5-6학년군_생활속의 동,식물 1) 쉽게 접하는 동물과, 식재료에 숨어있는 과학기술을 안다.

2) 모델 동물들을 이용하여 과학의 발전이 이루어진 사례를 안다.

학습목표

1. 첨단 생명과학 발전을 위해 초파리를 이용한 다양한 연구가 이루어지는 사례를 통해 초파리가 우 리생활에 미치는 긍정적인 영향을 설명할 수 있다.

2. 여러 가지 돌연변이 초파리를 야생형초파리와 비교하여 관찰할 수 있다.

3. 새로운 초파리를 상상해 보고, 이를 통한 연구계획을 세워 설명할 수 있다.

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2) 프로그램 단계

단계 차시명 학습내용 비고

1/6 돌연변이 그것이 알고 싶다.

∙ 백호(육종)와 유전자조작식품(유전공학)에 대한 정보를 제공하여 실생활에 이용되고 있는 돌연변이에

대해 알아본다.

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- Block Time 운영 가능 2/6

노벨상을 받은 돌연변이 초파리

과학자

∙ 돌연변이 초파리로 노벨상을 탄 토마스 모건의 이야기를 통해 과학자가 하는 일을 간접적으로 체험 한다.

3/6 초파리, 어디까지 알고 있니?

∙ 곤충의 특징을 확인한다.

∙ 현미경 사용법을 익힌다.

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- 관찰시간 확보 를 위한 Block Time 운영

‡부분 선택형 4/6 ^{다양한 돌연변이}

초파리 관찰하기 ∙ 초파리 관찰 게획을 세우고 직접 관찰해본다.

5/6 나는야 초파리 과학자

∙ 돌연변이 초파리를 이용한 다양한 연구를 살펴보 고 인간에게 미치는 영향에 대해 알아본다.

∙ 내가 상상한 돌연변이를 통해 연구계획을 세운 다.

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6/6 초파리 연극

∙ 전 차시 동안 살펴본 돌연변이 초파리의 생명과 학에 미친 영향을 알고 초파리를 소재로 한 즉석연 극을 펼쳐본다.

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3] 전체 프로그램 흐름

흐름 문제제시 & 제작활동 학습자료 및 유의점

Part1. 생각을 여는 열쇠, 돌연변이

생각을 여는 열 쇠, 돌연변이 (40분) (1/6 차시)

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[상황제시]

1) 돌연변이란 무엇인가 : 돌연변이란 무엇인지 생각해 보도 록 하고 돌연변이를 어떻게 이용할 수 있을지 예상해 본다.

[창의적 설계& 감성적 체험]

2) 다양한 돌연변이의 긍정적인 면과 부정적인 면을 살펴본다.

‣ 돌연변이에 대한 부정적인 인식 에 긍정적인 측면을 일깨운다

노벨상을 받은 초파리 과학자 (40분) (2/6 차시)

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[상황제시]

1) 동영상(사이틴: 흰 눈 초파리)을 통해 모건이 흰눈 돌연변이 발견 과정을 살펴본다.

2) 초파리 연구를 통해 노벨상을 받은 과학자 토마스 모건의 이야기를 알아보고 훌륭한 업적을 이룬 모건에게 편지를 써본다.

※ 과학자의 연구과정을 간접체험하게 해 주고 내가 토마스 모건이었다면 어떻게 했을지 생각해보게 한다.

Part2. 초파리, 어디까지 알고 있니?

초파리, 어디까 지 알고있니?

(80분) (3-4/6차시)

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[상황제시]

1)곤충의 기본특징과 초파리에 대한 기초지식을 학습한다.

2) 현미경의 사용방법을 익힌다.

3)야생형 초파리와 다양한 돌연변이 초파리의 특징을 살펴본다.

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Part3. 초파리 상상축제

나는야 초파리 과학자

(40분) (5/6차시)

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[상황제시]

1) 초파리가 이용되고 있는 연구를 살펴보고 본인이 조사해온 연구들을 발표한다.

2) 내가 상상한 돌연변이 초파리의 모습을 설명하고 이를 통해서 어떤 연구를 하고 싶은지 연구계획을 발표한다.

3) 내가 상상한 초파리의 모습을 모둠친구들에게 설명하고

가장 인상 깊었던 연구계획은 무엇이었는지 이야기한다. ‣ 동영상 : 전자파의 영향 연구

즉석연극 펼치기 (40분)

(6/6차시)

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[상황제시]

상황1. 저승에 간 초파리

- 여기는 저승입니다. 옥황상제께서 각종 생물들 중에 서 생전에 인간에게 이로운 행동을 했던 생물에게 인간 으로 환생할 기회를 주시겠다고 하네요. 과연 초파리는 인간으로 환생할 수 있을까요?

상황2. 재판장에 간 초파리, 니가 하는 일이 뭐야?

- 이런이런, 초파리가 더럽고 인간에게 피해만 준다고 재판장에 섰네요. 초파리의 행동을 두고 싸우는 검사와 변호사, 과연 재판장님은 누구의 편을 들어줄까요?

상황3. 초파리를 위한 변호

- 무더운 여름날, 엄마가 과일을 깎아주시고 잠시 식탁위 에 놓아두신 과일껍질 위로 초파리들이 모여들었어요. 동 생이 기겁을 하며 소리를 지르네요 ‘으아아아악~!! 초파리 가 제일싫어, 이세상에서 없어져 버렸으면 좋겠어!!!!!’ 이 런, 동생에게는 초파리에 대해 부정적인 생각만 가득하네 요. 생명과학발전을 위해 공헌한 초파리의 긍정적인 모습 을 동생에게 설명해 볼까요?

1) 초파리를 소재로 한 즉석연극을 펼쳐본다.

2) 발표내용을 바탕으로 동료평가를 한다.

※ 모두가 참여할 수 있도록 모둠을 편성한다.

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4] 평가 계획

▢ 수행․관찰 평가 계획

평가

영역 평가항목 우수(A) 보통(B) 미흡(C)

감성적 체험

집중과 끈기

과제에 대한 집중력이 좋 으며 과제를 끈기 있게 해 결함

과제에 대한 집중력은 있으 나 끈기가 부족함

과제에 대한 집중력과 끈기가 부족함

호기심과 자신감

새로운 내용을 배우고 싶어 하며 융합적 과제를 해결할 때 어려워하지 않고 적극적 으로 참여함

새로운 내용에 대해 약간의 흥미가 있으며 융합적 과제를 해결할 때 어려워하지만 참여 함

새로운 내용에 대해 흥미가 거 의 없으며 융합적 과제를 해결 할 때 어려워하고 참여하지 않 음

창의성

문제를 해결하는 과정에서 유창성, 융통성, 독창성, 정 교성이 두드러지게 나타남

문제를 해결하는 과정에서 유 창성, 융통성, 독창성, 정교성 이 가끔씩 나타남

문제를 해결하는 과정에서 유창 성, 융통성, 독창성, 정교성이 거 의 나타나지 않음

창의적 설계

해결방안 및 계획

다양한 재료의 특징을 탐색 하고 설계하는 과정이 구체 적이고 정확함

설계의 과정은 구체적이나 재 료의 특징을 탐색하는 과정에 대한 이해가 부족하여 정확도 가 떨어짐.

다양한 재료의 특징을 탐색하고 설계하는데 대한 구체적 계획이 부족함

문제해결 과정

곤충의 특징과 포획 장치의 활용을 적절히 고려하는 과 정이 타당함

곤충의 특징은 알고 있으나 포획 장치에 활용과 연결이 타당하지 못함

곤충의 특징을 통해 포획 장치 의 활용 요소를 찾아내지 못함

산출물 도출

제작한 포획 장치에 과학기 술과 수학, 예술의 융합적 사고가 잘 나타남

제작한 포획 장치에 과학기술 과 수학, 예술의 융합적 사고 가 부분적으로 나타남

제작한 포획 장치에 과학기술과 수학, 예술의 융합적 사고가 나 타나지 못함

총평

▢ 평가기록지

평가 영역 이름

감성적 체험 창의적 설계

총평 집중과 끈기 호기심과

자신감 창의성 해결방안

및 계획

문제해결 과정

산출물 도출

n

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생명과학을 여는 열쇠, 돌연변이

과목 과학, 예술(미술, 국어) 수업

차시 1차시

단원 생물과 우리 생활

학습목표 1. 첨단 생명과학 발전을 위해 돌연변이를 이용한 다양한 연구가 이루어지는 사례를 통해 초 파리가 우리 생활에 미치는 긍정적인 영향을 설명할 수 있다.

STEAM 단계 요소

상황 제시 * 돌연변이란 무엇인지 생각해보고 돌연변이를 어떻게 이용할 수 있을지 예상해보기

창의적 설계 &

감성적 체험 * 슈퍼호박은 돌연변이일까?

단계 교수 학습 활동 교수 학습 자료

(￭ 자료 ※유의점) 도입

(10분) (1/6차시

)

■

⊙ 퀴즈를 통해 돌연변이 알아보기

◦ 영상과 사진에서 제시되는 자료들의 공통점은 무엇이고 어떤 특징을 가지고 있는지 이야기해봅시다.

- ‘이들에게는 어떤 비밀이?’동영상을 통해 말라리아에 걸리지 않는 아프리카 원주민 과 에이즈에 걸리지 않는 유럽백인들, 외소증으로 태어났지만 암으로부터 안전한 사 람들의 비밀이 무엇인지 생각해봅시다.

- 사진자료들을 살펴보고 이러한 동식물들의 공통점은 무엇일지 이야기해봅시다.

Tip! 돌연변이에 대한 무조건적인 부정적인 생각이나 혐오감을 갖지 않도록 주의 한다.

‣생명과학을 여는 열쇠, 돌연변이 (교재 2쪽)

학습 과정 (20분) (1/6차시

)

■ ■

⊙ 돌연변이란 무엇인지 생각해 보도록 하고 돌연변이를 어떻게 이 용할 수 있을지 예상해 본다.

◦ 여러분은 돌연변이에 대해 들어본 일이 있나요? 돌연변이에 대해 알고 있는 내용을 발표해봅시다.

- 백마나 백호 등 무리와 다른 흰색동물들도 돌연변이의 일종이라고 합니다.

- 스파이더맨이나 배트맨도 돌연변이의 일종입니다.

- 눈색깔이 다른 돌연변이 고양이를 본 적이 있습니다.

￭ PPT, 학습지

※ 돌연변이에 대한 무조 건적인 부정적인 생각이 나 혐오감을 갖지 않도록 주의한다.

※ 돌연변이에 대한 긍정 적인 사례들을 제시함으

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- 유전물질인 유전자가 갑자기 변화하여 전에없던 특징이 생겨나고 그 특징이 자손에게까지 전달되는 현상을 돌연변이라고 합니다.

◦ 돌연변이가 우리에게 가져다주는 좋은점과 나쁜점은 무엇이 있을까요?

- 씨없는 수박이나 항암효과를 가진 기능성 농산물 등이 개발되어 우리에게 좋 은 영향을 미치고 있습니다.

- 방사선의 영향을 받아 기형적인 동식물이 생겨나게 되기도 합니다.

로써 균형적인 생각을 가 질 수 있도록 돕는다.

마무리 (10분)

■ ■ ■

⊙ 보은의 슈퍼호박이야기를 읽어보고 돌연변이인지 확인할 수 있는 방법에 대한 의견을 적어봅시다.

- 함께 심은 호박들의 크기와 비교해봅니다.

- 슈퍼호박의 씨를 제공한 엄마세대의 호박크기와 비교해봅니다.

※ 학생들이 자유롭게 다양 한 의견을 이야기할 수 있 도록 허용적인 분위기를 조성한다.

유의

사항 ※ 다양하고 재미있는 아이디어들이 나오도록 독려한다.

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1. 생명과학을 여는 열쇠, 돌연변이

<백호의 비밀>

우리 친구들은 백호를 만나본 적이 있 나요?

백호는 황갈색 바탕에 검을 줄무늬 털 을 가진 일반 호랑이와는 다르게, 흰 털을 가지고 있답니다. 동물원에서는 이런 멋진 백호가 인기가 참 많지요.

동양에서는 신비로운 동물의 상징으로 여겨지기도 하고요.

그런데 백호가 희귀한 돌연변이라는 사실, 알고 있나요? 동물들의 털이나 피부의 색깔을 결정하는 것은 색소입니다. 색소를 형성하는 유전자중 한 종류가 망가지면, 피부나 털의 색이 하얗게 나타나는 돌연변이가 생기는데 이를 알비노라고 합니다. 백호나 흰 쥐, 흰 까마귀 등은 바로 알비노 돌연변이 로 나타난 것 입니다. 하지만 이런 돌연변이가 자주 나타나는 것은 아닙니다. 뱅골호랑이 의 경우 1만 마리 중 한 마리, 시베리아호랑의의 경우에는 10만 마리 중 한 마리 꼴로 알비노 돌연변이를 가지고 태어난다고 합니다.

이렇게 돌연변이의 결과로 멋진 흰색 털을 가지고 태어난 백호는 살아가는데 어려움을 가지고 있기도 합니다. 야생에서 백호의 흰 털은 위장의 역할을 제대로 하지 못하기 때 문에 사냥을 할 때 먹이들이 금세 눈치를 채고 도망갈 수 있답니다.. 게다가 유전병에 걸 리는 확률도 높아 사망률도 높다고 합니다.

1) 돌연변이는 무엇일까요? 돌연변이에 대해 알고 있는 내용을 적어봅시다.

자유로운 의견기술

tip : 대부분 부정적인 의견이 표현됨, 이 단계에서는 어떤 인식을 가지고 있는지 확인

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1] 돌연변이, 그것이 알고 싶다.

유전물질인 유전자가 갑자기 변화하여 전에 없던 특징이 나타나고 그 특징이 자손에게 까지 전달되는 현상을 돌연변이라고 합니다. 19세기 네덜란드의 유전학자 드브리스가 달 맞이꽃을 재배하다가 갑자기 나타난 커다란 달맞이 꽃을 발견하였는데, 그 자손에게서는 똑같이 큰 꽃이 나타나는 것을 보고 돌연변이라고 부르기 시작했습니다. 1910년에는 미 국의 모건이 초파리에서 흰 눈을 가진 돌연변이를 발견하여 유전학 분야의 엄청난 발전 을 가져왔습니다.

자연 상태에서 돌연변이가 발생하는 확률은 약 1%정도입니다. 그러나 방사선이나 화학 물질 등, 외부요인에 노출되었을 때에는 돌연변이가 발생하는 확률이 급속히 증가하게 됩 니다.

사람들은 돌연변이를 일부러 만들기도 합니다. 식품의 품질을 높이기 위하여 전혀 다 른 유전자를 넣거나 바꾸는데 이렇게 만든 식품을 유전자조작식품 또는 GMO식품이라고 합니다.

<유전자조작 식품이란?>

유전자조작(Genetically modified organism, GMO)식품에 대해 들어본 적이 있나요?

유전자조작 식품은 식품의 품질을 높이기 위하여 다른 유전자를 생물체 안에 넣거나 바꾸어 만든 식품입니다.

여러분의 밥상을 한번 둘러볼까요? 얼마나 많은 유전자조작 식품이 들어갔을까요?

<여러 가지 유전자조작 농산물>

읽을거리

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1) 돌연변이가 우리 생활에서 이롭게 이용되는 예와 해롭게 여겨지는 예를 생각 해봅시다.

이로운 예 해로운 예

씨없는 수박 : 먹기 편하도 록

다양한 영양소를 가진 감자

동애등에 - 음식물 쓰레기 처리

방사능 오염으로 섭취 불가 돌연변이로 인한 종의 변화

GMO 옥수수 - 옥수수밭에 잡초가 많으면 옥수 수가 제대로 성장하지 못한다. 그렇다고 제초제를 뿌리면 옥수수까지 피해를 본다. 그래서 이를 방 지하기 위해 옥수수에 제초제 저항력이 있는 유전 자를 삽입한다.

GMO 토마토 - 토마토의 가장 취약점은 익으면 쉽게 무른다는 점이다. 그래서 보통은 덜 익은 상 태에서 수확한다. 이를 개선하기 위해 빨갛게 익 어도 단단함을 유지하는 유전자를 삽입한다.

GMO 콩 - 제초제 저항력을 높이는 유전자를 삽

입한다. 미국에서 생산되는 콩의 94%가 GM 콩으로 우리나라에도 수입되고 있다. 대 부분을 식용유 제조에 사용하는데 미국산으로 표시되어 있으면 GMO 콩일 가능성이 크다.

GMO 감자 - 병충해 저항력을 높이는 성분을 감자의 유전자에 삽입한다.

네이버캐스트<친환경 음식> 중 일부 발췌

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[참고 자료]

<GMO 식품이란?>

여러분은 유전자조작식품에 들어본 적이 있나요? 유전자조작 식품은 원하는 능력을 높여주기 위해 전혀 다른 유 전자를 생물체 안에 넣는 방법인데요, 식품의 품질을 확연하게 높여주는 데 효과가 있다고 하네요.

여러분의 밥상을 한번 둘러볼까요? 얼마나 많은 유전자조작 식품이 들어갔을까요?

GMO(genetically modified organism)는 유전자변형 유기체로 기존의 생물체에 전혀 다른 종의 유전자를 삽입 해서 전혀 다른 유전자 조작 생물체가 새롭게 나오는 것이다. 같은 품종끼리 정상적인 교배를 통해 더 나은 품 종을 만드는 것이 아니라, 서로 다른 종을 이용해서 품종을 개량시킨다. 예를 들어 차가운 물에 사는 넙치의 유 전자를 딸기에 이식하여 추위에 잘 견디는 딸기는 만들어 내는 것과 같은 것이 바로 유전자변형이다. 이것은 자 연적으로 존재하지 않은 생물체를 만들어 내는 행위로 안전한 것인지는 아직 검증되지 않았다.

GMO는 어떤 유전자를 어떻게 조작했는지에 따라 분류가 달라진다. 제초제 저항성GMO는 모든 식물을 죽이는 고독성 제초제를 뿌려도 작물은 죽지 않고 잡초만 죽게 박테리아 유전자를 이식하여 조작한다. 제초제를 많이 뿌 려도 작물에 해를 가하지 않으니 당연히 더 많은 제초제를 뿌릴 테고, 그것은 작물 내 잔류 농약량을 훨씬 높이 는 지름길이 된다. 제초제를 많이 뿌려도 잘 자라도록 만든 콩과 유채(카놀라)가 대표적이다.

해충 저항성 GMO는 해충을 죽이는 독소를 작물 스스로 만들도록 유전자를 조작한다. 이것은 해충뿐만 아니라 땅속의 유용한 미생물과 곤충 등에 좋지 않은 영향을 미치게 되어 이 방법으로 작물을 재배한 곳은 점점 황폐해 지고 만다. 여기에는 해충에 강하도록 만든 옥수수와 면화가 대표적이다. 우리나라에서 수입하는 GMO 식품 중 에서 가장 많은 비중을 차지하는 것이 콩과 옥수수이다. 그래서 콩을 구입할 때는 GMO에 더욱 더 촉각을 기울 일 필요가 있다. 일부에서는 GMO가 인체에 아무런 영향이 없으며, 전 세계적으로 식량문제가 화두로 떠오르고 있는 이때 수확량을 늘리기 위한 불가피한 방법이라고 주장하고 있다. 그러나 그것은 매우 위험한 발상이다. 물 론 당장에는 아무런 영향이 없을 수도 있다. 그러나 오랜 시간이 지나고 나면 폐해가 나타날 수 있는 가능성이 농후하다. 유전자를 조작하여 원래 그 종에 없는 새로운 성분을 만드는 과정에서 예상치 못한 독성물질이 생성될 수도 있다. 또한 GMO로 만든 식품을 먹을 경우 알레르기나 암 등에 걸릴 수도 있고, 인체 내 항생제에 대한 내 성이 생길 우려가 있다고 보는 시각도 있다.

환경에 미치는 영향도 심각하다. 처음에는 제초나 해충을 위해 GMO를 만들었는데, 그로 인해 더 강하고 독한 슈퍼잡초, 슈퍼해충이 탄생할 수 있는 가능성이 있다. 또한 돌연변이의 출현으로 생태계를 교란시킬 수도 있고, 생물이 획일화되어 자연생태계 순환구조를 파괴하는 결과를 초래할 수도 있다. 또한 GMO로 오염된 땅은 그 영 향이 오래가기 때문에 다른 작물을 심을 수 없게 된다. GMO로 인해 유기농업이 불가능해진다는 것도 간과할 수 없다. GMO가 재배되는 반경 수십 km 내에 조작된 유전자가 전이되는 결과가 확인되고 있어 참담하기 이를 데 없다. 이 때문에 유기농산물을 재배하더라도 GMO와 섞일 수밖에 없다. GMO로 만들어진 식품을 선택하거나 거부하는 건 각자의 몫이다. 그러나 적어도 GMO가 우리 미래에 가져올 재앙과도 같은 결과를 생각한다면, 단지

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여러 가지 GMO 농산물

GMO 옥수수 - 옥수수밭에 잡초가 많으면 옥수수가 제대로 성장하지 못한다. 그렇다고 제초제를 뿌리면 옥수수 까지 피해를 본다. 그래서 이를 방지하기 위해 옥수수에 제초제 내성 유전자를 삽입한다 . GMO 토마토 - 빨갛게 익어도 단단함을 유지하기 위해 해당 유전자를 삽입한다. 토마토의 가장 취약점은 익으면

쉽게 무른다는 점이다. 그래서 보통은 덜 익은 상태에서 수확한다.

GMO 콩 - 제초제 내성 유전자를 삽입한다. 미국에서 생산되는 콩의 94%가 GM 콩으로 우리나라에도 수입되고 있다. 대부분을 식용유 제조에 사용하는데 미국산으로 표시되어 있으면 GMO 콩일 가능성이 크 다 .

GMO 감자 - 병충해 저항력을 높이는 락틴 성분을 감자의 유전자에 삽입한다.

네이버캐스트<친환경 음식> 중 일부 발췌

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2.노벨상을 받은 돌연변이 초파리 과학자

과목 과학, 기술, 공학, 국어 수업

차시 2차시

학습목표 1. 노벨상 수상사례를 통해 과학자의 연구가 이루어지는 과정을 알 수 있다.

STEAM 단계 요소

상황 제시 ∙ 노벨상 수상자 모건 창의적 설계 &

감성적 체험

* 토머스 모건의 이야기 살펴보고 모건에게 편지 써보기

* 첨단생명과학 발전을 위한 초파리 연구의 가능성 살펴보기

(3분) (2/6차시

)

■ ■

지난 시간 학습한 돌연변이를 통해 노벨상을 수상한 이야기 소개

◦ 노벨상은 무엇일까요?

- 과학자에게는 최고의 영예가 되는 상입니다. 매년 과학의 발전에 크게 이바지 한 경우 수여합니다.

◦ 돌연변이로도 노벨상을 수상할 수 있었을까요?

‣

학습 과정 (27분) (2/6차시

)

■ ■ ■ ■

⊙ 초파리 연구를 통해 노벨상을 받은 과학자 토마스 모건의 이야기를 알아 보고 훌륭한 업적을 이룬 모건에게 편지를 써본다.

◦ 토마스 모건이 많은 동물 중에 초파리로 연구를 한 까닭은 무엇이었을까요?

- 초파리는 자손이 많고 빠른 번식을 하며 한 살이 주기가 짧기 때문입니다. 또 한 사람의 유전자와 75%유사하며 어디서나 구하기 쉽다는 장점도 가지고 있습 니다.

◦ 토마스 모건의 실험은 무엇을 알아보고자 한 것이었나요?

- 환경에 따라 생물들이 진화하고 그 특징이 유전된다는 것을 증명하고 싶어했습니다.

￭ PPT, 동영상자료 (사이틴 : 흰눈초파리), 학 습지

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◦ 암실에서의 실험은 성공하였나요, 실패하였나요? 왜 그렇게 생각하였는지 발 표해봅시다.

- 암실에서 2년간 기른 초파리의 69대 후손이 빛에 반응해서 날아갔기 때문에 실험이 성공하지 못하였습니다.

◦ 과학자의 연구과정에 대해 생각해보고 모건에게 편지를 써 봅시다.

Tip! 글쓰기를 싫어하는 아동이 많은 경우 활동을 삭제할 수 있음

※ 예상과 다른 결과가 나왔을 때 토마스 모건이 어떤 선택을 했는지 주목 하게 하고, 노벨상을 받기까지의 과학자의 노력을 생각해 보게 한다.

※ 과학자의 연구과정을 간접체험하게 해 주고 내가 토마스 모건이었다면 어떻게 했을지 생각해보게 한다.

마무리 (10분)

■ ■ ■ ■

‘ 돌연변이 초파리를 이용한 다양한 연구사례를 살펴보며 첨 단생명과학 발전을 위한 초파리연구의 가능성을 살펴본다.

◦ 돌연변이 초파리를 이용한 연구 분야는 어떤 것들이 있을지 빈칸을 채워보고 마인드맵을 완성해봅시다.

Tip! 여러 가지 초파리 연구와 관련된 영상을 보여주어서 학생들이 초파리 연구 의 가능성을 상상해 볼 수 있도록 돕는다.

- 초파리를 이용한 노화에 대한 실험이 있습니다.

- 초파리가 날아가는 방식을 연구하여 비행체를 만드는 생태모방공학 영역이 있 습니다.

- 초파리를 이용한 비만에 관한 연구가 있습니다.

◦ 과제 제시 : 마인드 맵을 통해 그려본 연구 이외에 실제로 초파리 연구는 어떻 게 이루어질까? 흥미로운 연구사례를 세 개씩 찾아와보자 (5-6차시에 이용)

‣활동지 1(또는 교재 6쪽)

※ 학생들이 자유롭게 다양 한 의견을 이야기할 수 있 도록 허용적인 분위기를 조성한다.

※ 5-6차시와의 연계성을 고려하여 충분히 시간을 주고 학생들이 조사할 수 있도록 미리 과제를 내어 준다.

유의 사항

※ 과학자의 연구과정 중 특히 가설의 검증이 실패 한 경우 새로운 가설을 도입하는 부분을 강조한다.

※ 모건의 연구 과정을 알고 현재 다양한 연구들이 진행되며 과학기술의 발전은 우리 생활에 긍정적인 영향(새로운 도구의 발명, 질병의 치료 등) 을 미치는 것을 전달한다.

평가 계획

평가 영역 평가내용 평가방법

창의적설계 &

감성적 체험

• 모건의 예시를 통해 과학자가 하는 일에 대한 사고과정을

올바르게 하였는가? 관찰평가

(23)

2. 노벨상을 받은 돌연변이 초파리 과학자

2] 현대 유전학의 아버지, 토마스 모건

앞에서 살펴본 것처럼, 우리는 주변에서 돌연변이를 종종 발견할 수 있습니다. 그리고 돌연변이 개체들은 우리 생활에 좋은 영향과 좋지 않은 영향을 끼치기도 합니다. 그런데, 어떤 과학자들은 이 돌연변이를 잘 연구하여 커다란 연구 성과를 내기도 했습니다. 우리 주변에서 쉽게 볼 수 있는 초파리를 연구에 활용하여 노벨상을 탄 토마스 모건의 이야기를 읽어봅시다.

(24)

(25)

Q. 모건이 초파리를 발견한 과정을 살펴보고 다음 물음에 답해봅시다.

토마스 모건(1866-1945)이 살던 시대에는 동물들이 서로 다른 모습으로 진 화하게 된 이유에 대해 많은 과학자들이 서로 다른 의견을 내며 이론을 펼치 고 있었습니다. 그 중 ‘멘델’이라는 과학자는 몸속에 이미 결정된 어떤 물질(유 전자)에 의해 모습이 정해진다고 생각했고, ‘라마르크’라는 과학자는 환경에 의 해 동물들의 모습이 변화한다고 생각했습니다.

모건은 이 중에서 환경에 의해 동물들의 모습이 변화한다는 라마르크의 생 각을 더 믿었습니다. 그래서 그 믿음을 증명하기 위해 실험을 계획합니다. 그 건 바로 초파리를 암실에서 기르는 것이었습니다. 빛이 들어오지 않는 어두컴 컴한 암실에서 초파리를 오랜 시간 기르면 눈이 점점 나빠질 것이고, 눈이 나 빠진 초파리들을 짝짓기하면 자손세대로 갈수록 점점 눈이 나빠져 결국 눈이 멀 것이라는 가설을 세웠습니다. 그렇게 모건은 무려 2년 동안 컴컴한 암실에 서 69세대에 걸쳐서 초파리를 길렀습니다.

드디어 69대 후손이 태어난 그때, 모건은 두근거리는 마음으로 새끼초파리를 암실 밖으로 꺼냈습니다. 암실에서만 자란 초파리들의 69대 후손이니 아마 눈 이 멀어서 암실에서 나온 줄도 몰랐을 것 같다구요? 만약 그랬다면 모건이 정 말 보람 있어 했을 텐데, 2년간의 노력이 무색하게도 초파리는 빛이 들어오는 창가를 향해 날아가 버렸습니다. 컴컴한 암실에서 2년간이나 후손을 길렀는데도 초파리의 눈은 멀지 않은 것이었어요. 실험은 새로운 가설을 필요로 하게 되었 어요.

모건은 이번에는 초파리의 돌연변이 실험을 시작했습니다. 방사선을 초파리 에게 쏘여 돌연변이를 얻어내려는 실험이었습니다. 모건은 수천마리의 초파리

돌연변이 초파리를 발견한 토마스 모건, 노벨상을 거머쥐다!

토마스 헌트 모건(Thomas Hunt Morgan, 1866-1945) 미국의 생물학자, 캘리포니아 공과 대학교 교수

초파리에서 유전적 전달 메커니즘을 발견한 공로로 1933 년 노벨 생리의학상 수상

1924년 다윈 메달, 1939년 코플리 메달 수상

읽을거리

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1) 동물들이 다른 모습으로 진화하게 된 이유로 모건이 맨 처음 생각했던 것은 무엇 이었나요?

환경에 의해 동물들의 모습이 변화한다.

2) 자신의 생각을 증명하기 위해 모건은 어떤 실험을 하였나요?

빛이 들어오지 않는 암실에서 초파리를 기르면 눈이 점점 나빠져 눈이 나빠진 초파리들 끼리 짝짓기하면 자손으로 갈수록 점점 눈이 나빠져 결국 멀 것이다

2년간 암실에서 초파리를 키움

3) 암실 실험은 성공하였나요, 실패하였나요? 그 이유는 무엇인가요?

실패. 초파리가 암실에서 눈이 멀지 않음.

4) 토마스 모건이 우연히 발견하게 된 것은 무엇이었나요?

흰눈 돌연변이

5) 만약 모건이 끝까지 자신의 처음 생각만 주장했다면, 그는 노벨상을 탈 수 있었 을까요?

아니오. 처음 실험의 결과를 받아들이고 가설을 수정하여 연구한 결과 노벨상 수상

병이 사용했어요. 에테르로 마취시킨 초파리들을 돋보기나 현미경으로 보고 몸 체를 살피고, 기록하는 작업을 계속했습니다. 실험실에서는 수천, 수만 마리나 되는 초파리를 관찰하고 숫자를 세는 일이 매일같이 이루어졌습니다.

그러던 어느날 초파리를 관찰하던 모건은 우연히 흰 눈을 가진 돌연변이 초 파리를 발견했습니다!! 모건은 빨간눈 초파리와 흰눈 초파리를 교배시켰고 손자 세대의 초파리가 흰눈으로 태어나는 것을 확인하게 되었습니다. 더욱 특이한 사실은 암컷과 수컷에서 발견되는 흰눈 초파리의 비율이 다른 것이었어요. 이 를 바탕으로 생물의 유전은 성별에 따라 다르게 나타날 수도 있다는 것을 알 게 되었습니다. 이러한 초파리 연구를 바탕으로 모건이 완성시킨 과학이론은 줄줄이 매달린 구슬처럼 유전자가 염색체 안에 일렬로 늘어뜨려져 있다는 ‘염 색체설’이라는 것이었습니다.

오늘날 유전자 사이의 거리를 재기 위한 단위로 사용하는 ‘센티모건’은 이러 한 모건의 연구 업적을 기리기 위해 붙여진 이름이랍니다. 모건은 유전학에 획 기적인 발견을 한 공로로 1933년 노벨상을 받게 되었습니다. 모건은 유전학자 로서 처음 노벨상을 받은 것이었답니다.

참고 : 모건이 들려주는 초파리 이야기

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Q. 과학자의 연구과정에 대해 생각해 보고 훌륭한 업적을 이룬 모건에게 편지를 써 봅시다.

Q. 과학자들은 왜 많은 동물 중에서도 초파리를 선택했을까요?

많은 자손 : 암컷 1마리 = 500개의 알 많은 개체로 인한 쉬운 돌연변이 발견 짧은 한살이 주기 : 빠른 경과 확인

경제성 : 적은 공간, 값싼 유지비용 폭 넓은 분포 지역 : 전 세계

Q. 초파리와 사람의 연구가 가진 공통점은 무엇이 있을까요?

사람 유전자 유사함 : 75% 유사성

(28)

3.-4. 초파리, 어디까지 알고 있니?

과목 과학, 기술, 공학, 미술 수업

차시 3-4차시

학습목표 여러 가지 돌연변이 초파리를 야생형 초파리와 비교하여 관찰할 수 있다.

STEAM 단계 요소

상황 제시 * 곤충의 기본특징과 초파리에 대한 기본 지식을 학습하기 창의적 설계 &

감성적 체험

* 실체현미경을 이용한 돌연변이 초파리 관찰계획 세우고 관찰하기

* 돌연변이 초파리 관찰하고 느낀점 이야기해보기

(10분) (3/6차시

)

■ ■

곤충의 기본특징과 초파리에 대한 기초지식을 학습한다.

◦ 곤충이란 무엇일까요? 내가 알고 있는 곤충의 특징을 정리해봅시다.

- 머리, 가슴, 배로 나뉘어집니다.

- 외골격이고 겹눈과 홑눈이 있습니다.

- 다리가 세쌍 있습니다.

◦ 초파리의 특징에는 어떤 것들이 있을까요?

- 번데기과정을 거치는 완전탈바꿈을 합니다.

- 과일껍질을 좋아합니다.

- 번식력이 엄청나게 좋습니다.

◦야생형 초파리의 특징을 살펴봅시다.

- 눈이 빨간색의 타원모양입니다.

- 다리가 세 쌍입니다.

- 날개는 길쭉하게 생겼고 투명합니다.

- 날개는 한쌍입니다.

-

야생형 초파리의 사진을 보며 함께 여러 가지 항 목을 관찰해 보아, 다음 차시에 학생들이 돌연변 이 초파리를 관찰할 때 비교해 볼 수 있도록 한

다

학습 과정1 (15분) (1/6차시

■ ■ ■

현미경 사용방법 알아본다. (모둠별 활동)

◦ 작은 곤충들을 어떻게 하면 더 잘 볼 수 있을까요?

- 돋보기나 루페, 현미경등을 이용하면 더 잘 관찰할 수 있습니다.

◦ 현미경의 각 부분의 명칭을 채워보고, 각각의 역할에 대해 알아봅시다.

￭ PPT, 학습지, 실체현미 경

(29)

)

- 접안렌즈 : 사용자가 눈을 대는 부분 - 대물렌즈 : 물체에 접하는 부분

- 조절나사 : 초점을 맞출 때 사용하는 부분 - 재물대 : 물체를 올려놓는 부분

◦ 현미경 사용방법을 알아봅시다.

Tip! 현미경사용 방법을 숙지 후 사용할 수 있도록 돕는다.

※ 학생들이 직접 현미경을 조작해 볼 수 있는 기회 제공 학습

과정 (45분) (1/6차시

)

■ ■ ■ ■ 초

파리 관찰계획을 세우고, 관찰해본다.

Tip! 활동시간을 최대한 보장하여 실제 학생들의 관찰활동이 많이 일어날 수 있도록 돕는다.

Tip! 8가지 초파리를 제시하였으나, 시간에 따라 조절 가능

◦ 초파리를 마취시킨 뒤 실체현미경을 이용하여 돌연변이 초파리를 관찰하고 기록해봅시다.

◦ 관찰한 초파리의 모습을 색연필 등을 이용해 그림으로 표현하고 나만의 이름 을 붙여봅시다.

Tip! 교사는 학생들이 관찰활동을 할 때 특징적인 모습을 확인, 관찰 포인트-초 파리 눈, 날개, 몸색깔 등-를 제공한다. 또한 교실을 순시하며 현미경 사용을 어 려워하는 학생들을 도와준다.

※ 돌연변이 관찰세트:

생물나라 구매 가능 (http://www.biozoa.co.kr/)

마무리 (10분)

■ ■

관찰결과를 발표한다.

◦관찰한 초파리 중 가장 마음에 드는 초파리는 무엇인가요? 그 이유에 대해서도 이야기해봅시다.

◦돌연변이 초파리처럼 사람에게도 돌연변이가 생기면 어떤 모습이 될까요?

※ 자유로운 발표 분위기 조성한다.

※ 학생들의 상상을 중간중 간 정리해 준다.

유의 사항

초파리 관찰 목적은 곤충에 대해 더 잘 알기 위한 것이므로, 학생들이 생명을 존중할 수 있도록 지도한다.

평가 계획

창의적설계

감성적체험 관찰 사항을 객관적으로 표현했는가? 관찰평가

(30)

3.-4. 초파리, 어디까지 알고 있니?

곤충을 본 적이 있니? 그럼, 어떤 곤충을 만나 보았 니?

세상에서 가장 많은 종류의 동물을 꼽으라면 그건 바 로

곤충

이야. 100만가지가 넘는 종류의 곤충은 지구 어 디에서나 볼 수 있지.

어떻게 생긴 동물을 곤충이라고 할까? 곤충의 몸은 머리, 가슴, 배 세 부분으로 구분되어 있어. 머리에는 더듬이가 1쌍(2개) 붙어 있고 겹눈이 1쌍(2개) 있지.

가슴에는 2쌍(4개)의 날개와 3쌍(6개)의 다리가 있어. 하지만 날개의 경우는 일개미처럼 아예 없거 나 초파리처럼 한 쌍만 가지고 있는 종류도 있어. 곤충처럼 몸과 마디에 다리가 있는 동물은 절지 동물이라고 부른단다.

곤충은 먹이나 환경에 따라 각 부분의 생김새가 조금씩 달라. 예를 들어 꽃에서 꿀을 빨아 먹는 나비의 입은 돌돌 말린 대롱 모양이고, 파리는 핥는 입 모양, 모기는 찌르는 입 모양을 가졌지. 그 리고 말벌과 딱정벌레는 튼튼한 턱과 날카로운 이빨을 가지고 있어서 먹이를 잘 씹을 수 있어.

(출처: 초등과학 개념사전)

1) 곤충이란 무엇일까요? 알고 있는 곤충의 특징을 정리해 봅시다.

머리, 가슴, 배 세부분으로 나뉨 날개 두 쌍, 다리 세 쌍

감각기관은 더듬이(1쌍)와 눈(겹눈 1쌍, 홑눈 3개) 절지동물

2) 초파리의 특징은 무엇이 있을까요?

머리, 가슴, 배 세부분으로 나뉨 날개 두 쌍, 다리 세 쌍

감각기관은 더듬이(1쌍)와 눈(겹눈 1쌍, 홑눈 3개) 절지동물

(31)

우리는 주변에서 쉽게 곤충들을 볼 수 있습니다. 그러나 어떤 곤충들은 크기가 너무 작아 맨 눈으로 자세히 관찰하기 어렵습니다.

어떻게 하면 곤충들을 잘 볼 수 있을지 각자 생각을 떠올려 봅시다.

3) 작은 곤충들을 어떻게 하면 더 잘 볼 수 있을까?

잘 보이지 않는 경우에는 돋보기, 루뻬, 현미경 등을 사용하면 더 잘 볼 수 있습니다.

(32)

1] 현미경과 친해지기

이번 시간에는 다양한 관찰 방법 중 현미경을 이용하여 초파리를 관찰해 봅시다.

1) 현미경의 각 부분의 명칭을 써보고, 역할에 대해 적어봅시다.

2) 현미경 사용법을 알아봅시다.

접안렌즈

대물렌즈

조절나사

재물대

(33)

2] 다양한 초파리 관찰하기

1) 다양한 돌연변이 초파리들을 야생형 초파리와 비교하며 관찰하여 봅시다.

< 초파리 관찰 Tip~!! >

* 2~6번 초파리는 돌연변이 초파리입니다.

* 1번 야생형 초파리와 돌연변이 초파리가 어떻게 다른지 비교 관찰해 봅시다.

* 관찰한 초파리를 그림으로 나타내고, 색연필이나 싸인펜을 이용하여 색칠합니다.

* 각 초파리에 특징을 잘 나타낼 수 있는 이름을 붙여줍니다.

* 관찰한 초파리의 특징을 찾아 표에 나타내고, 나만의 관찰항목을 만들어 관찰결과 를 나타냅니다.

1번 초파리

내가 붙인 이름 ^야생형 눈의 색깔 및

모양 ^붉은색

날개의 모양 및 개수

배마디를 덮고 좀 더김 2개,

몸의 색깔 ^회갈색 다리의 개수 6개

어떻게

움직이나? ^활발

2번 초파리

내가 붙인 이름 흔적날개 눈의 색깔 및

모양 ^붉은색

날개의 모양 및 개수

생기다 만 날개가 옆으로 짧게 나있음, 2개

몸의 색깔 회갈색 다리의 개수 6개

어떻게

움직이나? ^{활발하게 기어다님} 사진은 갈색눈흔적날개

(34)

* 관찰한 초파리의 특징을 찾아 표에 나타내고, 나만의 관찰항목을 만들어 관찰결 과를 나타냅니다.

3번 초파리

내가 붙인 이름 흰눈 눈의 색깔 및

모양 ^{흰색, 둥근 눈}

날개의 모양 및 개수 몸의 색깔 다리의 개수

어떻게 움직이나?

4번 초파리

내가 붙인 이름 굽은날개 눈의 색깔 및

모양 날개의 모양 및

개수 ^{휜 날개}

몸의 색깔 다리의 개수

(35)

5번 초파리

내가 붙인 이름 검은몸 눈의 색깔 및

개수

몸의 색깔 검은몸 다리의 개수

6번 초파리

내가 붙인 이름 갈색눈 흔적날개 눈의 색깔 및

모양 ^갈색눈

날개의 모양 및

개수 ^흔적날개

(36)

7번 초파리

내가 붙인 이름 하트눈 눈의 색깔 및

모양 ^{붉은색, 하트}

날개의 모양 및 개수 몸의 색깔 다리의 개수

8번 초파리

내가 붙인 이름 날개 없음 눈의 색깔 및

개수 ^{날개 없음}

(37)

2) 관찰한 초파리 중 가장 마음에 드는 초파리는 무엇인가요? 그 이유에 대해서 도 이야기해 봅시다.

자유롭게 기술

3) 돌연변이 초파리처럼 식물에게도 돌연변이가 생기면 어떤 모습이 될까요? 상 상하여 그려봅시다.

자유롭게 기술

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5. 나는야, 초파리 과학자

과목 과학, 기술, 공학, 미술 수업

차시 5차시

단원 생물과 우리생활

학습목

표 새로운 초파리를 상상해보고, 이를 통한 연구계획을 세워 설명할 수 있다.

STEAM 단계 요소

상황 제시 * 내가 알아본 돌연변이 초파리 연구사례를 발표하고 연구에 이용된 돌연변이 초파리 살펴보기.

창의적 설계 &

감성적 체험

* 첨단생명과학 발전을 위한 초파리 연구의 가능성 살펴보기

* 돌연변이 초파리로 알고 싶은 점 이야기해보기

(10분) (4/6차시

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⊙ ‘ 내가 알아본 돌연변이 초파리연구사례를 발표하고 연구에 이 용된 돌연변이 초파리를 살펴본다.

◦ 내가 알아본 돌연변이 초파리 연구사례를 발표하여 봅시다.

◦ 이 밖에 읽기자료를 통해 초파리 연구사례들은 또 어떤 것들이 있는지 살펴 봅시다. 앞서 두 사례에서는 어떤 초파리가 이용되었나요?

- 행동이 변화된 초파리가 이용되었습니다.

- 생김새뿐만이 아니라 행동에도 돌연변이가 영향을 미칠 수 있다는 것을 알게 되었습니다.

- 돌연변이로 인해서 질병에 걸릴 수도 있고, 또한 질병을 치료할 수도 있다는 것을 알게 되었습니다.

※ 2차시에 제공한 과제 (초 파리를 이용하는 연구에는 무 엇이 있을까?- 발표

학습 과정1 (20분) (1/6차시

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⊙ 내가 상상한 돌연변이 초파리의 모습을 설명하고 이를 통해 서 어떤 연구를 하고 싶은지 연구계획을 발표한다.

◦ 내가 만들고 싶은 돌연변이 초파리의 모습을 상상해보고, 어떤 연구를 하고 싶은지 적어봅시다.

- 생김새에 있어서의 돌연변이를 가진 초파리에 대해서 상상해도 되고, 앞서 배 운 내용과 같이 행동돌연변이 유전자를 가진 초파리를 상상해도 된다고 허용적 분위기를 조성하고 다양한 가능성을 열어준다.

◦ 내가 상상한 초파리의 모습을 모둠친구들에게 설명하고 가장 인상 깊었던 연구계획은 무엇이었는지 이야기해봅시다.

￭ 동영상 : 전자파의 영향 연구

※ 생명을 존중하는 분위기 마련.

※ 평소에 궁금했던 내용 이나 알고 싶은 과학적 호 기심을 구체화하도록 지 도

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마무리 (10분)

⊙ 다음 차시 예고

- 연극활동을 예시 : 조짜기, 상황 선택, 다음시간까지 대본 완성 해오기,

※ 마지막 차시에는 발 표만 진행할 수 있도록 아동들을 준비시킨다.

유의

사항 ※ 다양하고 재미있는 아이디어들이 나오도록 독려한다.

평가 계획

창의적설계 • 상상속의 돌연변이의 모습과 이를 통한 연구계획을 창의적으로 설 계하였는가?

동료평가 포트폴리오

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5. 나는야, 초파리 과학자

◆ 우주초파리

음식물 주위로 쉴 새 없이 날아드는 초파리를 물리칠 수 있는 유일한 방법은 음식물 을 보관용기에 보관하고, 음식물 쓰레기를 바로바로 치우는 것입니다. 이러한 초파리는 우리를 매우 성가시게 하는 귀찮은 존재임에 틀림이 없어요.

그런데 이러한 초파리가 한국 최초의 우주인과 함께, 소유즈호를 타고 우주로 발사되 었다는 사실을 알고 있나요? 우주초파리의 눈에는 지구가 어떻게 보였을까요?

1910년에 ‘모건’은 초파리 연구를 통해 ‘멘델’의 유전법칙을 증명한 공로로 유전학 분 야에서 최초로 노벨상을 받았지요. 이처럼 초파리는 20세기의 위대한 생물학적 발견에 핵심적인 기여를 한 유전학에서 없어서는 안 될 곤충이에요. 그래서 무중력 상태가 생물 에게 미치는 영향을 알기 위한 우주 과학 실험에 많이 사용되고 있어요.

초파리 실험은 우주공간에서 노화가 빨리 진행되는 원인을 파악하기 위해 계획됐다.

초파리들은 무중력 상태에 적응된 후 지구로 돌아오게 되는데 초파리의 수명이 60~100일에 불과하기 때문에 12일 동안 우주공간에 있게 된 초파리는 인간으로 따지면 12년을 무중력 상태에 산 것과 마찬가지다. 이들 초파리의 RNA와 일반 초파리들의 RNA 를 비교하면 어떤 유전자가 많이 발현됐는지 알아볼 수 있다.

이번 실험을 기획한 건국대학교 조경상 교수는 "무중력 상태의 초파리가 날갯짓을 많 이 해 그 결과로 초파리 몸속에 활성산소가 많이 생길 수 있다"며 "만약 활성산소 유전 자가 실제로 많이 발현돼 있다면 우주노화의 원인으로 활성산소를 지목할 수 있을 것"이 라고 밝혔다.

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1) 초파리를 이용한 연구사례를 조사하여 간략하게 적어봅시다.

1차시에 내준 과제 발표

◆ 초파리로 이런 연구들이 진행되고 있어요.

◎ 누가?

미국 코넬대학교 연구팀

◎ 무엇을?

강풍 속에서 균형을 유지하며 날 수 있는 초파리의 비행원리를 밝혔습니다.

◎ 어떻게?

초파리의 등에 자석을 붙이고 자기장이 작 동하는 특수 공간에서 초파리가 날도록 하 였습니다. 그러자 초파리는 자기장에 반응 하여 이리저리 비행하는 방향을 바꾸었고, 연구진들은 초파리의 움직임과 날개의 변화 각도를 촬영했습니다.

◎ 왜?

컴퓨터 분석 결과, 초파리는 날개 근처의 ‘홀터스(halters)’라는 기관을 이용해 비행 정보 를 감지하는 것으로 드러났습니다. 갑작스런 돌풍을 만났을 때도 초파리는 이 홀터스가 순간적으로 반응해 균형을 잡아주고 날개짓을 교정하는 기능을 하는 것이 밝혀졌습니다.

◎ 어디에 사용할 수 있을까?

연구팀은 이번 발견이 초소형 비행 로봇 개발에 응용할 수 있을 것으로 생각하고 있습니 다.

<초파리의 비행원리 2014. 3. 30 MBN 뉴스>

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◎ 누가?

한-미 공동 연구팀

◎ 무엇을?

배가 불러도 계속 음식을 찾게 만드는 이른 바 비만을 유발하는 원인 유전자를 처음으로 찾아냈습니다.

◎ 어떻게?, 왜?

쉴 새 없이 돌아다니며 음식을 찾는 초파리 들의 뇌에서는 미니브레인이라는 특정 유전자 가 대량으로 발견됐습니다.미니 브레인 유전자 가 많이 생긴 초파리는 정상보다 먹이 섭취량 이 60%가량 늘어났고 그 반대의 경우엔 식욕 이 줄었습니다. 유전자를 조작한 생쥐에게서도 같은 현상이 관찰됐습니다.

◎ 어디에 사용할 수 있을까?

이번 연구는 식욕을 조절하는 핵심 유전자를 발견하고 그 기능을 규명한 것으로 앞으로 비만과 고지혈증 등 대사질환 치료에 새로운 접근방법을 제시할 수 있을 것으로 평가되고 있습니다.

2) 앞선 두 사례에서는 어떤 초파리가 이용되었나요?

1. 야생형 초파리

2. 야생형 초파리와 돌연변이 초파리

3) 인간의 편의와 안녕을 위해 일한 초파리에게 감사의 편지를 써 봅시다.

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1] 나는야, 초파리 과학자~!!

1) 초파리 과학자가 되어 돌연변이 초파리를 이용한 연구를 하려고 합니다. 내가 만들고 싶은 돌연변이 초파리의 모습을 상상해보고, 어떤 연구를 하고 싶은지 적어봅시다.

< 돌연변이 초파리 상상하여 그리기 >

<돌연변이 초파리 연구계획>

내가 상상한 돌연변이 초파리

설명하기 연구를 통해 알아보고

싶은 점

이 연구를 하고 싶은 이유

어떻게 하면 알아낼 수 있을까?

무엇이 필요할까?

어떤 결과가 나올지

예상해보자.

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2) 내가 상상한 초파리의 모습을 모둠 친구들에게 설명하고, 그것을 통해 어떤 연구를 하 고 싶은지 이야기해 봅시다. 모둠 중 가장 인상 깊었던 연구계획을 발표한 친구의 연구 내용을 간단히 정리해봅시다.