초등3-4 신소재
신 소 재 올 림 픽
http://blog.naver.com/PostView.nhn?blogId=jhs486486&logNo=10144573673&re direct=Dlog&widgetTypeCall=true
Ⅰ. 문제로의 초대 1 차 시 신 소 재 올 림 픽 3
Ⅱ. 문제 해결을
위한 활동 2 차 시 풀 러 렌 이 뭐 예 요 ? 8
Ⅲ. 문제 해결
3 차 시
신 소 재 운 동 기 구 디 자 인 17
4 차 시 21
Ⅳ. 평가 및 성찰 5 차 시 운 동 기 구 설 명 회 26
Ⅴ. 진로 탐색 6 차 시 나 노 소 재 개 발 자 는 ? 28
Ⅰ . 문제로의 초대 1차시
주제의 이해 학습 목표 생각 열기 관련 단원
http://blog.naver.com/ysb4812?Re direct=Log&logNo=70138193045
우리 주변에서 볼 수 있는 TV, 자동차, 전구 뿐 만 아 니라 여러분이 가지고 있는 필통, 자와 같은 생활 용품 들은 과거에는 없었던 것입 니다. 많은 발명가들의 발명 을 통해 만들어진 것이지요.
발명가들이 그런 물건들을 만들 수 있었던 이유 중 하나는 새로운 소재가 만들어졌기 때문입니다. 새로운 소재라는 것은 이전까지는 없던 특징을 가지고 있는 재료를 말합니다. 예를 들자면 이를 교정하고 있 는 친구들의 이에 붙어 있는 철과 같은 재료가 새로운 소재 로 만들어 진 것입니다.
우리 주변에는 얼마나 많은 새로운 소재들이 사용되고 있을 까요? 새로운 소재가 우리 눈에 보이는 것만 있을까요?
학습 목표
주제의 이해 생각 열기 관련 단원 þ 올림픽의 각종목별로 사용되는 스포츠 용품에 쓰이는
신소재를 찾아 그 역할에 대해 말할 수 있습니다.
þ 나노 소재 풀러렌이 갖고 있는 특징에 대해 이해할 수 있습니다.
생각 열기
주제의 이해 학습 목표 관련 단원
출처 - http://opensea.egloos.com/5701318 철수 : 왜 이렇게 휴대전화 화면이 안 보이는 거야?
영희 : 휴대전화 화면에 햇빛이 반사되어 잘 안 보이는 거지.
민영 : 어? 내 휴대전화는 잘 보이는 데.
철수 : 뭐야. 내 휴대전화는 무엇 때문에 이런 거야?
민영이 휴대전화는 철수의 것 보다 왜 잘 보이는 것일까요?
관련 단원
주제의 이해 학습 목표 생각 열기
2007 교육과정
Ÿ 과학 3 「물체와 물질」
Ÿ 과학 4 「물의 상태 변화」
Ÿ 수학 3 「평면도형의 이동」
Ÿ 수학 4 「각과 여러 가지 삼각형」, 「규칙 성과 문제해결」
1차시 문제 상황 □S □TE□A 여러분은 올림픽 경기를 텔레비전으 로 본적이 있습니까? 4년에 한번 열리 는 올림픽에선 세계 최고수준의 선수 들이 메달을 획득하기 위해서 자신의 최고의 능력을 발휘해 경쟁을 합니다.
이 때문에 선수들은 4년 동안 피나는 연습을 합니다.
올림픽에서 메달을 따기 위해 노력하는 사람은 선수뿐일 까요? 운동 경기에는 많은 장비들이 필요합니다. 수영에 서는 수영복이 사용되고, 축구에서는 축구화나 축구공, 유 니폼 등이 사용됩니다. 또한 사격에서는 총이 사용됩니다.
이런 다양한 기구들을 만드는 사람들은 선수들이 더욱 좋 은 기량을 보일 수 있도록 최선의 방법으로 기구들을 발 전시키고 있습니다. 그 중 신소재를 활용하여 다양한 기 구들을 개발하고 있습니다.
‘신소재 올림픽’에서는 신소재 중의 하나로 주목받고 있 는 ‘풀러렌’에 대해서 같이 공부해보겠습니다. 풀러렌의 성질을 알고 어떻게 활용할 수 있을지
알아보겠습니다. 배운 것을 바탕으로, 우리 국가대표 선수들에게 새로운 소재 로 만든 운동복이나 운동기구를 만들어 주면 어떨까요? 우리나라 선수들이 더 잘 할 수 있도록 도와주세요.
1차시 도전 과제 □S □TE□A
신소재의 특징을 활용해서 국가 대표 선수 혹은 내가 운동 능력을 더욱 잘 발휘 할 수 있도록 운동 기구 혹은 운동복 을 디자인해 보세요. 선수들이 자신의 능력을 더욱 잘 발 휘할 수 있도록 말이예요. 신소재의 특징에 대해서 잘 알 아야 멋진 디자인이 가능하겠지요?
자, 그럼 신소재를 활용하여 멋진 운동기구, 운동복을 만들 어 보아요.
<문제해결을 위한 조건>
1. 이번 단원에서 배울 신소재는 ‘풀러렌’입니다. 이것이 가지 고 있는 특징에 대해서 잘 알아야 합니다. 어떤 특징들이 있는지 잘 확인해 보고, 어떤 특징을 활용해야 할지도 생각 해보세요.
2. 운동선수들이 사용하기에 적당한 무게, 적당한 크기를 생각 해야 합니다. 아무리 좋은 성능을 가지고 있는 운동기구라 도 하더라도 너무 무거워서 들 수가 없거나, 너무 커서 움 직일 수가 없으면 안 되겠죠?
3. 직접 내가 그 운동기구를 사용하거나 운동복을 입는다고 상상해보세요. 운동능력을 향상 시키는데 도움이 되었을까 요?
1차시 모둠 만들기 □S □TE□A
1) 모둠명 정하기
2) 모둠 과제 확인하기
2) 모둠 조직 및 역할 정하기
번호 이름 역 할
모둠원1 모둠원2 모둠원3 모둠원4
Ⅱ . 문제 해결을 위한 활동 2차시
2차시 풀러렌이 뭐예요? □S □TE□A
http://blog.naver.com/PostView.nhn?blogId=chemijhy&logNo=100034522573
□ ‘풀러렌’에 대해서 알기 위해서 먼저 14페이지를 읽어보세요.
1) 흑연과 다이아몬드는 무엇으로 만들어졌나요?
2) ‘풀러렌’은 무엇으로 만들어져 있나요?
3) ‘풀러렌’은 그을음 속에서도 찾을 수 있답니다. 주변에 서 쉽게 볼 수 있는 것들 속에도 이런 새로운 물질이 숨어 있다고 하네요. 정말 신기하지 않나요? 여러분도 주변을 잘 살펴보면 새로운 물질을 찾을 수 있을지 몰라요.
http://blog.daum.net/_blog/BlogTypeView.do?blogid=0MRNN
&articleno=6798251&_bloghome_menu=recenttext
아래 그림은 ‘풀러렌’의 구조를 보여주는 모형입니다. 주변 에서 볼 수 있는 물체 중에 비슷한 모양으로 어떤 것이 있을 까요?
http://ko.wikipedia.org/wiki/%ED%92%80%EB%9F%AC%EB%A0%8C
4) ‘풀러렌’은 어떤 구조로 되어있을까요?
1. 막대 5개로 이루어진 도형(오각형)의 개수는 몇 개입 니까?
2. 막대 6개로 이루어진 도형(육각형)의 개수는 몇 개입 니까?
3. 막대의 개수는 몇 개나 될까요?
4. 발견한 다른 특징으로 어떤 것이 있을까요?
5) ‘풀러렌’의 특징에 대해서 알아봅시다. 운동기구를 만들 때 어떤 특징을 활용할 수 있을지 생각하면서 함께 알아봅시 다.
① 풀러렌은 다이아몬드만큼 강합니다. 세상에서 가장 단단
② 어떤 물질을 축구공처럼 생긴 모양에 담아 운반이 가능합 니다.
http://www.ifw-dresden.de/institutes/iff/research/Carbon/full erenes/fullerene-dimers
이 속에 무엇을 담을 수 있을까요? 연구자들은 여기에 약을 담아서 몸의 특정 부위에서 작용하도록 운반할 수 있는 연구 를 하고 있답니다. 그리고 그림처럼 여러 개를 연결 할 수도 있습니다.
③ 가볍지만 강한 특성이 있습니다. 이런 특징을 활용하여 강철을 자르는 도구로 만들기 위해 노력 중입니다. 또한 풀 러렌을 플라스틱을 만드는데 넣어 더욱 단단한 플라스틱을 만드는데 활용하는 연구가 진행 중입니다.
http://canyon.tistory.com/392
더욱 가볍고 튼튼한 자전거를 만드는데 활용할 수 있습니다.
우리가 만들 운동 기구나 운동복에는 ‘풀러렌’의 어떤 특징을
6) 탄소로 이루어진 신소재 친구들
http://blog.naver.com/PostView.nhn?blogId=vkqkqkt&logNo=120143383115
탄소가 만드는 구조에 따라서 그림과 같이 다양한 신소재들 이 만들어진답니다. 새로운 능력을 갖고 있어서 연구자들이 열심히 연구하고 있어요.
탄소나노튜브는 어떤 분야에 사용하려고 하는지 찾아보세 요.
그래핀은 어떤 분야에 사용하려고 하는지 찾아보세요.
2차시 풀러렌의 특징 활용해보기 □TE□A 여러분은 풀러렌의 어떤 특징을 활용해 보고 싶은가요? 그 런 특징을 활용해서 어떤 것들을 만들 수 있을지 아래 빈칸 에 그려보고 설명해 보세요.
문제해결정보 풀러렌에 대해 자세히 알아봅시다.
풀러렌이란 무엇일까요?
1. 풀러렌이란
탄소원자가 오각형과 육각형으로 이루어진 축구공 모양으 로 연결된 분자를 통틀어 이르는 말입니다.
2. 풀러렌의 특성
풀러렌의 특성으로는 다이아몬드보다 강도가 더 높고, 고 온과 고압에 강합니다. 내부가 텅 빈 구조이기 때문에 다른 물질과 결합함으로써 전기를 통하게 할 수 있으며, 안에 약 을 넣어 인체의 특정 부위에 전달하는 등 나노 의학에도 활 용되고 있습니다.
3. 누가 발명했는가?
1985년 처음 발견되었는데 과학자들은 이 물질이 탄소 원 자 60개로 이루어진 것은 알아냈으나, 이 60개의 원자들이 어떠한 구조로 결합되어 있는지를 알 수 없었습니다. 그러던 중 이들은 우연히 건축 박람회장에 갔다가 축구공처럼 오각 형과 육각형으로 이루어진 조형물을 보고 영감을 얻었습니 다. 축구공과 동일하게 12개의 오각형과 20개의 육각형을 이어붙이면 60개의 꼭짓점이 생기는데 각 꼭짓점에 탄소 원 자 하나씩을 배열한 것이 풀러렌의 구조이며, 이 가설은 후 에 실험으로 입증되었습니다. 풀러렌이라는 이름은 조형물을
4. 어디에 활용하는가?
윤활제, 공업용 촉매제, 도체, 전도체, 초전도체, 축전지, 약 품 전달 매체 등에 쓰이고 기름에 녹는 성질을 이용하여 풀 러렌을 기름과 함께 사용하여 내구성이나 내열성을 높이거나 정전기의 제거, 잡음 필터로의 응용이 시도되고 있습니다. 이 것을 이용해서 단단하고 날카로운 자르는 도구나 아주 단단 한 플라스틱을 만드는 연구도 진행 중입니다.
5. 탄소로 만들어진 신소재 형제들
풀러렌과 같이 탄소로 이루어져 있습니다. 탄소가 이루고 있는 구조가 다를 뿐이죠. 다들 굉장히 활용 가능성이 높은 신소재들이랍니다.
http://blog.naver.com/
lgsangnam?Redirect=Lo g&logNo=60145544710
<탄소나노 튜브>
풀러렌을 연구하는 중에 ‘이지마’라는 과학자가 발견했습니다. 기다란 대롱 처럼 생긴 모양이 튜브와 닮아서 탄 소나노 튜브라고 불립니다. 저 속에 많은 정보를 담을 수 있어서 새로운 반도체 재료로 연구 중입니다.
http://blog.naver.com/
lgsangnam?Redirect=Lo
<그래핀>
몇 년 후면 휘어지는 액정을 가진 휴 대폰이 나온다는 뉴스 본적 있나요?
이 신소재 덕분이라고 하네요. 종이 처럼 얇은 초고성능 컴퓨터를 만들 수 있습니다.
http://mary-ann.tistory.com/248
쉬어 가기 탄소의 변신은 무죄??
한 여인이 우물에서 물을 마 시려고 손으로 두레박을 잡으 려던 순간 손에 끼고 있던 반 지가 빠졌습니다. 소중한 반지 를 잃어버린 여인은 슬픔에 잠 겨 있었습니다. 그때 한 신령이 우물에서 나타나더니 그 여인 에게 물었습니다.
“이 옥반지가 네 반지냐?”
“아닙니다. 그 옥반지는 제 반지가 아닙니다.”
“이 금반지가 네 반지냐?”
“아닙니다. 그 금반지는 제 반지가 아닙니다.”
“이 ( )반지가 네 반지냐?”
“네 그렇습니다. 그 반지가 제 반지입니다. 감사합니다. 흑흑 흑...”
과연 3번째 물음은 어떤 반지였을까요? 아마도 사진 속의 보석 이지 않을까요?
거리를 지나가는 여성들에게 지구상에 존재하는 다양한 원소들 중 가장 좋아하는 원소가 무엇인지 물어본다면 과연 어떤 대답이 가장 많이 나올까요? 아마도 여성이라면 탄소라고 답하지 않을까 싶습니다. 가장 값진 보석으로 알려져 있는 다이아몬드가 탄소로 이루어져 있습니다. 물론 탄소는 다이아몬드에만 있는 것은 아닙 니다. 우리가 사용하는 샤프심이나 석유, 석탄에도 들어 있죠.
그렇다면 신소재를 연구하는 과학자들에게 가장 좋아하는 원소 가 무엇이냐고 질문을 던진다면 과연 어떤 대답이 가장 많이 나올
Ⅲ . 문제 해결 3-4차시
3차시 신소재 운동기구의 특징 알기 Ⅰ □A□TE 신소재를 사용하는 축구화
http://hottalk.tistory.com/1066
여러분은 축구를 좋아하나요? 축구 선수들이 경기에 신 는 신발은 축구화입니다. 축구화에도 신소재의 비밀이 숨 겨져 있어요. 축구화는 선수들이 잘 달리고, 잘 서고, 잘 차는 것을 도와줍니다. 이런 능력을 더 잘 발휘하게 하기 위해서 축구화 바닥 부분은 신소재를 활용하여 만들어진 답니다. 플라스틱에서 부터 유리섬유, 탄소를 활용한 티타 늄 등 최첨단 소재를 활용해 만들기도 합니다. 만들어진 재료에 따라서 기능이 조금씩 다르겠죠? 만든 재료가 플 라스틱, 유리섬유, 티타늄으로 갈수록 제품이 더 가벼워집 니다. 또한 더 강한 힘을 낼 수 있습니다. 그래서 프로축 구 선수들이 사용하는 제품에는 티타늄과 같은 비싼 신소 재를 많이 사용한다고 하네요. 가격은 더욱 비싸지겠죠?
자, 그럼 우리 국가대표 선수들에게 더욱 멋진 운동 기
3차시 신소재 운동기구 디자인하기 □A□TE
1. 내가 좋아하는 운동 종목은 무엇인가요?
2. 종목에는 사용되는 운동 기구나 운동복은 어떤 것이 있나요?
사용되는 기구 재료 재료의 특징
사용되는 종목 주고 싶은
운동선수
제품의 특징
3. 운동 기구 및 운동복 디자인하기
기구의 특징을 생각하여, 우리나라 운동선수들이 좋은 성적 을 낼 수 있도록 특별한 기능을 넣은 운동기구나 운동복을 선물해주려고 합니다. 자! 이제 최고의 운동기구나 운동복을 디자인해봅시다.
4. 제품 설명 및 평가하기
앞에서 디자인한 운동기구를 친구들에게 설명해 봅시다. 다 른 친구의 발표를 잘 듣고 서로의 아이디어 PMI기법으로 평 가합니다. 아래 빈칸에 아이디어를 쓰고, 각각의 장점, 단점 그리고 재미있는 점을 써봅시다.
아이디어 Plus(장점) Minus(단점) Interesing (재미있는 점)
5. 누구의 아이디어가 가장 좋은지 아이디어에 스티커를 붙여서 최고의 아이디어상을 선정해 봅시다.
4차시 신소재 운동 기구 특징 Ⅱ □A□TE
1. 운동 기구가 가져야할 특징에 대해서 알아봅시다.
http://blog.donga.com/jonk78/archives/3013
가장 왼쪽의 남자는 남아프리카 선수인 ‘오스카 피스토리 우스’ 입니다. 2012 런던 올림픽에서 400m 준결승까지 올라갔습니다. 이 선수는 탄소섬유의 의족을 착용하고 경 기에 참여했습니다. 저 의족은 우리가 배웠던 ‘풀러렌’과 비슷한 물질로 만들어진 것입니다. 우리도 신소재를 활용 한 멋진 운동기구를 만들어봅시다.
- 저 선수의 의족에는 어떤 특징이 있을까요?
- 달리기를 더 잘하기 위해서 의족에 어떤 특성을 더 해야할까요?
2. 모둠에서 최고의 아이디어로 평가받은 디자인의 운동기구를 만들어 봅시다.
1) 모둠에서 가장 좋은 아이디어로 평가 받은 디자인은 어 떤 것인가요?
2) 이 제품은 어떤 특징을 가지고 있나요?
3) 제품의 특징을 살리기 위해서 어떤 방법을 사용해야 할까 요?
3. 플러렌 특징 적용해보기
플러렌의 특징에 대해서 다시 알아봅시다. 그리고 플러렌 의 특징 중에서 만들고자 하는 운동기구에 적용할 수 있는 것은 어떤 것이 있을까요? 어떤 특징을 어디에 사용할 수 있 을지 친구들이랑 이야기를 나누어 보세요. 그리고 우리 모둠 에서 만들고자 하는 운동기구의 그림과 함께 설명을 해주세 요.
- 풀러렌의 어떤 특징을 어느 부분에 어떻게 사용했나요?
4차시 모둠 활동 평가하기 □A□TE 모둠원들이 힘을 합쳐서 제작했나요? 아래 질문에 답해봅시다.
1. 무엇을 만들었습니까?
2. 만드는 과정에서 어려웠던 점은 무엇입니까?
3. 가장 흥미로운 점은 어떤 점입니까?
4. 신소재에 대해서 새롭게 알게 된 것이 있다면 어떤 것입 니까?
5. 다시 만든다면 어떤 점을 고려할 지 계획을 세워 봅시다.
6. 모둠 활동에 대해서 생각해 봅시다.
질 문 대 답
모둠원 중에서 누구의 디자인을 선택했나요?
어떤 이유로 선택했나요?
신소재 ‘풀러렌’의 어떤 특징을 활 용하여 디자인 했나요?
제품을 실제로 만들어 사용한다면 어떤 점이 좋아질 것이라고 예상하 나요?
모둠원들이 성실하게 디자인 활동 에 참여했나요?
Ⅳ . 평가 및 성찰 5차시
5차시 운동기구 설명회 □S □TE□A
1. 각 모둠이 협동해서 만든 운동기구를 설명해봅시다. 그리고 다른 모둠의 운동기구에 대해서 장점, 단점, 재미있는 점을 평가하여 아래에 작성해봅시다.
모둠명
제작한 운동기구 Plus(장점) Minus(단점) Interesing (재미있는 점)
2. 활동을 하는 동안에 나는 어땠는지 스스로게 질문해 보고, 해당하는 곳에 0표 하세요.
질문
그저 그렇
다
그렇 다
아주 그렇
다
우리 생활 속에서 사용되는 신소재
에 대해서 알게 되었나요? 1 2 3
신소재 ‘풀러렌’이 가지고 있는 특 징에 대해서 한 가지 이상 설명할 수 있나요?
1 2 3
운동기구가 가져야 할 특징과 신소 재가 가지고 있는 특징을 잘 활용하 여 디자인 했나요?
1 2 3
Ⅴ . 나노 소재 개발자는? 6차시
1. 나노 제품 연구 및 개발자에 대해서
1) ‘나노 기술’에서 ‘나노nm’의 크기는 아래와 같습니다.
이런 작은 크기의 물질을 조작하여 기술로 활용하는 분들이 어떤 일을 하는지 읽어봅시다.
http://ask.nate.com/qna/view.
html?n=3760517
<직업 소개>
나노 마이크로 기술을 일상 생활에 직접 쓸 수 있도록 하는 생산기술개발을 합니다.
나노라고 하면 우리 머리카 락의 굵기가 보통 100마이크 로 정도 됩니다. 0.1미리 정 도 되는데 그것을 1000분의 1정도로 나누면 그것이 1나 노입니다.
나노사이즈를 가지는 여러 가지 기술들을 저희들이 일 상생활에 적용을 해서 제품 을 만드는 기술을 개발합니 다. 일상생활에 쓰이는 휴대 폰이나 LED TV등에는 무수 히 많은 마이크로 패턴이 들
2) 나노 기술은 우리 생활의 어떤 부분에 활용할 수 있나 요?
2. 신소재 개발 연구자에게 전하고 싶은 말
신소재는 우리 생활 곳곳에서 우리의 생활을 편리하게 해 주고 있습니다. 신소재를 연구하는 분들에게 감사의 편지를 적어 봅시다.
