닮은 듯, 닮지 않은 그리고 새로운!

닮은 듯, 닮지 않은 그리고 새로운!

1. 주제 개요

본 중등 STEAM 프로그램은 현대 생명 과학의 핵심 주제인 유전학을 기반으로 하며, 유전학 연구의 대표적 모델 동물인 초파리를 소재로 하고 있다. 따라서 학생들은 프로그램을 통해 현대 생명과학의 흐 름을 실제적인 측면에서 이해하고, 과학자적 참 탐구 과정을 경험할 수 있을 것이다.

과학의 발전은 다른 학문 분야와의 융합을 통하여 이루어져 왔다. 과학적 개념의 발견과 발전 과정에 서 여러 가지 도구와 기술이 활용 되었고, 과학적 성과는 다른 여러 분야의 발전을 이끌었다. 이러한 과학의 속성을 반영하여 본 STEAM프로그램에서는 공학, 기술, 수학 등과 같은 여러 학문과의 융합을 통한 생명 과학의 발달과정을 내용구성에 반영하였다. 한편, 보다 경쟁력을 갖추고, 창의적인 사고를 발 달시키기 위해서는 예술분야(Art)의 통합도 중요하다. 본 프로그램에서 예술은 크게 과학적 사실이나 원 리를 타당하게 혹은 아름답게 표현하는 역할인 모델링으로서의 미술활동과 과학적 지식과 견해를 다른 사람들에게 설득력 있게 전달하는 과학적 의사소통으로 도구로서의 언어활동으로 제시하였다.

프로그램의 단계는 크게 상황제시, 창의적 설계, 감성적 체험으로 구분하였다. 이러한 단계 요소는 프 로그램 전체를 아울러 나타나 있지만 하나의 주제 속에서도 골고루 반영되어있다.

S/T/E/A/M 요소가 융합되어있는 본 프로그램을 통해 학생들은 과학지식이 밝혀져 있지 않은 시대로 돌아가 과학지식의 탄생과 발전과정을 경험하고, 창의적이고 논리적으로 나름의 탐구적 사고를 하는 기 회를 갖게 된다. 또한 이렇게 형성된 과학지식을 토대로 현대의 생명과학에 이해 및 적용하는 과정을 거치며, 뿐만 아니라 주변에서 쉽게 볼 수 있는 사례를 들어 과학 기술이 인간의 삶과 생태계에 미치는 영향을 여러 측면에서 분석해보았다. 이를 통해 예비과학자로서, 나아가 세계시민으로서 가져야 할 책임 에 대해 생각해 볼 수 있도록 하였다. 총 12차시로 구성된 본 프로그램을 통해 학생들은 주변의 대해 흥미와 호기심을 갖고 탐구하며 즐겁게 과학을 배우고 과학적으로 사고하며 판단하는 활동을 통해 창 의적 문제해결력을 신장할 수 있을 것이다.

2. 프로그램 세부 내용

본 프로그램은 중학교 1-3학년군 과학의 생식과 발생, 유전과 진화 단원을 바탕으로 과학자의 탐구과 정을 경험해보고, 미래 과학발전에 영향을 줄 수 있는 과학자의 자세를 함양하는데 중점을 두고 있다.

수업은 크게 ① ‘왜 닮았을까?’에 대하여 염색체 수준에서 학습하는 단계, ② ‘왜 다를까?’에 대하여 유전자 수준에서 학습하고 나아가 DNA까지 확장하는 단계, ③ ‘나도 생명과학자’가 되어 지금 까지 학습한 내용을 토대로 미래생활에 영향을 줄 수 있는 생물 육종 계획서를 쓰고, 실제로 만들어 전시하고 설명하는 단계로 나눌 수 있다. ①단계는 중학교 과학 1-3학년 군의 생식과 발생 단원의 생식세포 분열에, ②단계는 유전과 진화단원 멘델의 유전법칙에, 그리고 ③단계는 생명과 미래기술 단원을 바탕으로 ①~②단계에서 학습한 내용을 통합하는데 차시구성의 목적이 있다.

단계 연번 단원명 세부수업활동

왜 닮았을까?

1 닮은 듯 닮지 않은

닮아 보이는 너 Ÿ 부모와 자식이 닮음을 인지하고 캐리커처로 표현하기 2 솔로몬 왕의 지혜 Ÿ ‘왜 닮았을까?’에 대한 여러 가지 가설 확인하기 3 작은 세상 들여다보기 Ÿ 현미경의 원리를 이해하고 나만의 현미경 만들기 4 세포 속에서는 무슨

일이? Ÿ 광학현미경을 이용하여 감수분열 관찰하기

5 감수분열 영화제 Ÿ 감수분열에서 나타나는 염색체의 움직임을 창의적으 로 표현하기

왜 다를까?

6 다를 수도 있지요 (1) Ÿ 부모와 모습이 다른 초파리 관찰하고 왜 다른지 추측 해보기

7 다를 수도 있지요 (2) Ÿ F1, F2초파리를 가계도로 나타내고 1단계에서 학습한 생식세포분열과의 관계 추론하기

8 유전자는 형질을 결정한다.

Ÿ Mendelian Dice활동을 통해 부모와 자식의 모습이 다른 이유 설명하기

9 현대판 솔로몬 왕 Ÿ 현대과학에서 DNA분석이 쓰이는 사례를 알아보고 친자확인 판결문 작성하기

10 너 변했어! Ÿ 돌연변이 초파리를 관찰하고 유전현상을 바탕으로 이 중돌연변이 상상하기

나도 생명 과학자

11 나도 과학자 (1) Ÿ 여러 가지 육종의 사례를 다양한 시각에서 분석하기

12 나도 과학자(2) Ÿ 육종계획서를 작성하고, 그것을 바탕으로 나만의 육종 생물을 만들어 전시회 열기

1~5차시 수업은 중학교 과학 1-3학년 군의 생식과 발생 단원의 생식세포 분열내용을 중심으로 다루 고 있다. 1차시 “닮은 듯, 닮지 않은, 닮아 보이는 너” 수업은 학생들에게 부모와 자식이 서로 “닮음”

을 환기시키고자 한다. 2차시 “솔로몬 왕의 지혜”는 1차시 수업의 “닮음”에 대한 인식을 바탕으로 솔로 몬 왕의 판결을 재평가하고, 그 이유에 대해서 탐색해 보며 3차시 “작은 세상 들여다보기”는 부모와 자

식을 닮게 하는 우리 몸속의 물질들을 보기 위해서 현미경의 원리를 알고 나만의 현미경을 만든다. 4 차시 “세포 속에서는 무슨 일이?”에서는 현미경을 이용하여 생식세포를 관찰하고 그 안에서 일어나는 생식세포분열을 관찰해보며 5차시 “감수분열 영화제”에서 3-4차시 수업의 내용을 영화로 표현해 봄으 로써 2차시 수업에서 던진 부모와 자식이 닮는 이유가 무엇인지에 대해 염색체 수준에서 정리할 수 있 게 된다.

6-10차시 수업은 유전과 진화 단원의 멘델의 유전법칙과 관련되어 있다. 블록타임으로 운영할 수 있 는 6-7차시 “다를 수도 있지요!”는 멘델의 유전 법칙 중 분리의 법칙을 토대로 구성되어 있는 단원이 며, 돌연변이 초파리 관찰을 통해 형질이 다음 세대에서 나타나지 않고 한 세대를 건너뛰어 나타남을 발견할 수 있다. 8차시 “유전자는 형질을 결정한다”는 유전에 대한 개념이 염색체 수준에서 유전자 수 준으로 심화되는 단계이다. 여기에서는 6-7차시에서 배웠던 유전법칙을 토대로 내 아이의 모습을 그림 으로 표현한다. 또한 멘델, 모건, 서튼에 대한 역할극 읽기자료를 통해서 유전자가 염색체 위에 있고, 유전자에 의해서 형질이 결정될 수 있음을 이해한다. 9차시 “현대판 솔로몬 왕”은 유전자에서 DNA로 한 단계 더 심화되며, 학생들은 오늘날 DNA검사를 통해 친자확인을 할 수 있다는 것을 학습함으로써, 2차시에 제시된 ‘솔로몬 왕의 판결’에 대해 과학적 증거를 제시하며 각자의 판결문을 쓰게 된다. 10차 시 “너 변했어!”는 돌연변이의 개념을 도입한다. 앞서 관찰하였던 초파리를 포함한 다양한 돌연변이 초 파리가 제시되며, 멘델의 “독립의 법칙”을 토대로 학생들은 교배를 통해서 만들 수 있는 새로운 돌연변 이를 상상한다. 이때 10차시 말미에 학생들이 교배를 통해서 얻어지는 이중 돌연변이의 확률이 높지 않음을 인식하도록 하여야 한다.

11-12차시 “나도 과학자”는 1-10차시까지 배운 모든 내용을 총괄한다. 먼저 육종의 개념을 학생들이 알게 되면, 앞서 배운 생식세포분열과 유전법칙을 토대로 교배를 통해서 새로운 품종을 개발할 수 있음 을 인식할 수 있고, 또 반대로 낮은 가능성에 의해 나타나게 되는 개량된 품종의 작물들 이외의 작물 들, 심지어는 동물들이 버려지고 있음을 인지하여 육종에 대한 장단점을 생각해 볼 수 있게 된다. 이러 한 사고를 토대로 윤리적인 육종 생물의 개발을 계획할 수 있게 되고, 이를 직접 찰흙이나 3D 프린터 기를 이용하여 제품을 제작하고, 전시하는 감성적 체험활동까지 연결한다.

본 중등 프로그램은 초등과 고등의 내용을 이어주는 가교 역할을 한다. 초등은 초파리 실험에 대한 기초적인 내용으로 구성되어 있고, 고등은 현대 생명 과학에서 이루어지고 있는 초파리 실험을 다루고 있다. 중등 프로그램은 돌연변이 초파리를 활용하여 염색체 위에 유전자가 있다는 사실을 역사적 실험 을 기반으로 돌연변이 초파리를 구성되어, 둘 사이 내용의 중간 부분을 연결하는 역할을 담당한다.

학교 현장에서 본 프로그램을 적용할 때에는 교사는 적절한 발문을 통해 학생들의 사고과정을 도와야 한다. 또한 학습자들이 활발한 상호작용을 할 수 있도록 긍정적 교실 분위기를 조성하는 것도 중요하 다. 특히, 특정 과학적 지식이 밝혀지지 않았던 시대로 돌아가 여러 가지 가설을 설정하는 활동에서는 학생들에게 과학적 지식을 바탕으로 한 상상력을 발휘해보도록 격려해야하며, 이 과정에서 학생들은 성공의 경험(자신의 사고가 과학자들의 그것과 유사하다는 인식)을 통해 과학에 대한 긍정적 태도를 함양하게 될 것이다. 스토리텔링 형식으로 연계되어 있는 각 차시별 수업의 흐름을 이해하고, 제공된 PPT와 참고자료를 적절히 활용하면 개별 상황에 맞게 재구성하여 운영할 수 있다.

3. 학습 목표

1) 사람의 유전 현상을 염색체 수준에서 설명할 수 있다.

2) 히스토그램, 상대빈도, 경우의 수, 확률의 개념을 이용하여 유전 현상을 설명할 수 있다.

3) 현미경의 원리를 이해할 수 있다.

4) 과학적 탐구 과정을 이해할 수 있다.

5) 실생활에 사용되고 있는 과학 기술을 이해할 수 있다.

○ 과정 목표

1) 탐구 활동을 통해서 현미경을 제작하고, 작은 물체를 관찰할 수 있다.

2) 스마트 기기를 활용하여 정보를 수집 할 수 있다.

3) 여러 모형을 제작하고, 이를 활용하여 학습한 내용을 정리할 수 있다.

4) 과학자들이 하는 일을 경험하고 과학과 관련된 진로에 흥미를 가질 수 있다.

5) 실생활에 이용되고 있는 과학 기술에 대한 가치 판단을 할 수 있다.

4. STEAM 과목 요소

○ (과학)

‣ 생식, 유전 ­ 염색체, 세포분열, 유전자, 형질

‣ 빛과 파동 ­ 렌즈, 굴절, 상의 확대

○ (기술)

‣ 생명 기술과 미래 기술 ­ 전기영동, 친자확인, 유전 공학, 육종

‣ 빛과 파동 ­ 현미경 만들기

○ (미술, 국어, 역사)

‣ 캐리커처, 비판적 글쓰기, 과학사, 동영상제작, 생명 윤리, 육종 생물 만들기, 판결문 쓰기, 만화

○ (수학)

‣ 확률과 통계 ­ 히스토그램, 확률, 경우의 수

5. STEAM 단계 요소

STEAM 단계요소 관련 차시 내용

2차시

6차시 솔로몬 왕의 지혜 만화를 통한 “친 엄마 찾기”

3차시 5차시 9차시 11-12차시

현미경 만들기 ­ 설계 및 디자인 솔로몬 왕의 지혜 “과학적 판결하기”

감수분열 영화제 ­ 영화 기획 나의 육종 계획서 1차시

3차시 4차시 5차시 8차시 11-12차시

미래의 내 아이의 모습은? - “캐리커쳐” “운명의 주사위”

현미경 만들기 ­ 제작 및 관찰하기 감수분열 영화제 ­ 영화 제작

육종 생물 전시회

6. 지도안 총괄 계획표 1) 프로그램 단계

단계 차시명 학습내용 비고

1/12 닮은 듯, 닮지 않은, 닮아 보이는 너!

∙ 나와 가족의 비슷한 점 찾기

∙ 미래의 내 아이 그리기

∙ [선택 1] 웹사이트에서 미래의 아이 합성해보기

†선택형 차시

‡부분 선택형 2/12 솔로몬 왕의 지혜 ∙ 옛날사람들이 친엄마를 찾았던 방법 생각해보기

∙ 옛날사람들이 생각한 부모와 아이가 닮는 이유 - Block Time 운영 가능 - Co-Teaching

※선수 학습1 3/12 작은 세상 들여다보기 ∙ 작은 것을 크게 볼 수 있는 원리 알아보기

∙ 나만의 현미경 만들기

4/12 세포 속에서는 무슨 일이?

∙ [선택1] 현미경으로 여러 세포 관찰하기

∙ 감수분열 카드 배열하기 ^‡부분 선택형

5/12 감수분열 영화제 ∙ 감수분열 과정 동영상 제작하기

6~7/12 다를 수도 있지요!

∙ 부모의 모습과 다른 초파리(F1) 관찰하기

∙ F1을 자가 교배한 초파리(F2) 관찰하기

∙ 초파리 가계도 그리기

※선수 학습2

8/12 ^{유전자는 형질을} 결정한다.

∙ 나의 표현형 관찰하기

∙ Mendelian Dice를 이용해 미래 나의 아이 그리기

∙ [선택1] 세 과학자 이야기

∙ [선택2] 유전적 확률 구하기

‡부분 선택형

9/12 현대판 솔로몬 왕 ∙ DNA분석을 통한 친자확인

∙ 솔로몬의 최종판결

10/12 너 변했어! ∙ 돌연변이의 개념 알기

∙ 여러 가지 돌연변이 관찰하기 ^※선수 학습3

11~12/12 나도 과학자

∙ 육종의 개념 알기

∙ 다양한 육종의 사례 분석하기

∙ 육종 계획서 작성하기

∙ 육종 생물 전시회

†선택형 차시 : 학교 상황과 교과 과정에 따라서 차시 운영 여부 판단 가능

‡부분 선택형 : 학급 및 수업 상황에 따라서 차시의 일부 프로그램을 선택해서 운영 가능

※선수 학습1 : 생식세포분열에 대한 선수 학습이 필요함.

※선수 학습2 : 우열의 원리, 분리의 법칙에 대한 선수 학습이 필요함.

※선수 학습3 : 독립의 법칙에 대한 선수 학습이 필요함.

2) 지도안 총괄

과목 과학, 기술, 수학, 미술 총차시 12차시

단원 생식과 발생, 유전과 진화, 빛과 파동, 생명 기술과 미래 기술, 확률과 통계

교육과정

◼ 2009 개정 교육과정_중학교 1-3학년군_생식과 발생 1) 염색체와 유전자의 관계를 이해한다.

2) 생식세포 분열의 특징을 염색체의 행동을 중심으로 비교한다.

◼ 2009 개정 교육과정_중학교 1-3학년군_유전과 진화

1) 부모의 형질이 자손에게 전달되는 현상을 멘델의 유전 법칙을 중심으로 이해한다.

2) 유전을 연구하는 방법을 알고, 사람의 유전 현상을 이해한다.

◼ 2009 개정 교육과정_중학교 1-3학년군_빛과 파동

1) 여러 가지 거울과 렌즈를 통해 나타나는 상을 관찰하고, 평면거울과 볼록 렌즈에 의한 상의 생성 원리를 이해한다.

◼ 2009 개정 교육과정_중학교 1-3학년군_확률과 통계

1) 줄기와 잎 그림, 도수분포표, 히스토그램, 도수분포다각형을 이해하고 해석할 수 있다.

2) 상대도수를 구하며, 이를 그래프로 나타내고, 상대도수의 분포를 이해한다.

3) 경우의 수를 구할 수 있다.

◼ 2009 개정 교육과정_중학교 1-3학년군_생명 기술과 미래 기술 1) 우리 생활에 이용되고 있는 첨단 과학의 예를 들 수 있다.

2) 과학 개념과 원리가 기술, 공학, 예술, 수학 등과 통합된 사례를 조사한다.

3) 과학의 발전 과정에 기초하여 미래 생활에 영향을 줄 기술이 무엇인가를 말하고 그 근거를 제시한다.

4) 과학이 사회와 문화예술, 환경 등 우리 생활에 미치는 영향을 안다.

◼ 2009 개정 교육과정_중학교 1-3학년군_미술

1) 자신과 주변 환경과의 관계를 이해하고 시각 문화에 참여한다.

2) 표현 활동의 탐색과 확장을 통하여 창의적으로 표현한다.

학습목표

1) 사람의 유전 현상을 염색체 수준에서 설명할 수 있다.

2) 히스토그램, 상대빈도, 경우의 수, 확률의 개념을 이용하여 유전 현상을 설명할 수 있다.

3) 현미경의 원리를 이해하고, 제작할 수 있으며 이를 활용하여 작은 물체를 관찰할 수 있다.

4) 스마트 기기의 활용, 모형의 제작을 통해서 자신이 학습한 내용을 정리하고, 표현할 수 있다.

5) 과학적 탐구 과정을 이해하고, 과학자들이 하는 일을 경험함으로써 과학과 관련된 진로에 흥미를 가질 수 있다.

흐름 문제제시 & 제작활동 학습자료 및 유의점

STEAM 1 : 닮은 듯, 닮지 않은, 닮아 보이는 너!

닮은 듯, 닮지 않은, 닮아 보이는

너 (45분) [1/12차시]

1) TV프로그램의 연예인 가족들을 보며 부모와 자식이 닮은 점 이 무엇인지, 나는 가족들과 어떤 점이 닮았는지, 내 아이는 나의 어떤 점을 닮았으면 하는지 생각해본다.

2) 미래의 내 배우자를 설정하고, 나와 내 배우자 사이에서 태어 난 아이의 모습을 상상한 캐리커처를 그려본다.

3) 완성된 캐리커쳐를 상호감상하고 전시한다.

1) PPT를 통해 부모와 자식 간의 닮은 사 진을 제시한다.

2) 캐리커처를 그리는 이유는 나와 내 배 우자의 “특징”을 잡아서 표현하도록 하기 위함이며, 그림을 잘 그리는 것보다 “특 징”을 생각하고 표현하고 발표할 수 있는 것이 중요하다.

※유의사항 1차시는 미술 시간으로 진행 (학교 사정에 따라 선택)

STEAM 2 : 솔로몬 왕의 지혜

솔로몬 왕의 지혜

­과학적 관점 [2/12차시]

(45분)

1)“솔로몬 왕의 지혜” 만화를 보고 진짜 엄마가 누구인지 생각해 본다.

2) 과거의 사람들이 부모 자식이 닮는 현상을 어떻게 설명하였 을지 다양한 가설을 제시해본다.

3)읽기자료를 통해 역사적으로 존재한 ‘왜 닮았을까?’에 대한 가 설을 확인하고, 그 중 하나를 선택해 반박하거나 보충한다.

1) 솔로몬 왕의 지혜 만화에서 두 엄마 중 한 엄마(실제 엄마가 아니었던 사람)을 아 이에게 보다 닮도록 그려서 제시하였다.

2) 읽기 자료 세 사람의 가상대화

3) 읽기 자료를 활용하여 학생들의 다양한 주장들이 충분히 가능성 있는 내용이라는 것을 느낄 수 있도록 수업을 진행한다.

4) 다음차시와의 연계를 위해서 “생식 세 포안에 있는 어떤 물질에 의해서 부모와 자식이 닮게 된다”는 결론을 낼 수 있도록 한다.

STEAM 3 : 작은 세상 들여다보기

작은 세상 들여다보기!

[3/12차시]

(45분) 1) 생식세포 속에 들어있는 작은 물질을 관찰하기 위해서 무엇 이 필요할지에 대해 상상한다.

1) 이전 차시의 정리문제(어떤 물질이 부 모와 자식을 닮게 만들었고, 그 물질은 몸 속 어떤 기관의 세포에 들어있을까요?)를 상황제시 문제로 활용한다.

2) 볼록렌즈와 오목렌즈를 학생들에게 제시한 후 작은 물체를 크게 보기 위한 현미경을 만들도록 한다. 이때 다양한 초점거리 와 직경의 렌즈를 제공한다.

3) 선택한 렌즈를 이용하여 설계도를 그리고, 나만의 현미경을 만든다.

4) 직접 제작한 현미경을 통해서 초파리, 세포 등을 관찰해본다.

5) 나의 현미경과 친구들의 현미경을 비교해보고, 더 잘 보이는 현미경의 특징에 대해 이야기한다.

6) 작은 물체를 잘 관찰할 수 있는 현미경의 원리에 대해 이야기한다.

2) 조별로 렌즈 세트를 준비한다. (직경과 초 점거리가 다른 여러 렌즈, 오목렌즈, 볼록렌즈)

3) 다양한 재료를 예측하여 준비하고, 이 를 학생들이 자유롭게 활용할 수 있도록 한다.

4) 학생들의 수준을 고려하여 제시된 스텝 별로 교사가 통제 수준을 달리하여 수업 을 진행하도록 하며, 설계도가 그리기 어 려운 경우는 기존의 간이 현미경 만들기 매뉴얼을 활용한다. (참고자료 제시)

4) 참고 자료

- 우주에서 생물체로 Zoomin 동영상 간이 현미경 만들기

※유의사항 2차시와 3차시는 Block time제로 진행하거나, 물리와 생물 시간을 연달아 운영 혹은 물리, 생물, 수학 교사의 코티칭 활동이 가능함.

STEAM 4 : 세포 속에서는 무슨 일이?

우리 몸의 작은 세포를 관찰하려면?

[4/12차시]

(20-25분)

1) 현미경과 과학의 발전 간의 관계를 나타내는 동영상을 시청한다.

2) 광학 현미경을 활용하여 감수분열 프레파라트를 관찰한다.

Zooming tool을 이용하여 감수분열 상을 스마트폰 카메라로 촬영한다.

1) 참고자료

현미경의 과학의 발전 동영상

2) Zooming tool을 활용하여 스마트폰으 로 감수분열 프레파라트를 촬영할 수 있 도록 한다.

3) 광학현미경의 사용에 어려움이 있는 경 우 생물의 생식세포 사진을 제시하고, 특 징을 묻는 형식으로 대체한다.

감수 분열 중인 염색체의 순서를

예측하라!

[4/11차시]

(25-20분)

1) 감수분열 염색체 카드를 이용하여 세포 분열 순서를 예측해 본다.

2) 자신이 촬영한 사진 속 감수분열 중 세포의 단계별 빈도수를 확인하고, 이를 히스토그램으로 표현해본다.

1) 히스토그램

(x축 ­ 분열 단계, y축 ­ 빈도)

2) 히스토그램의 빈도를 토대로 분열기가 짧음을 이해할 수 있는 정도로 수업한다.

STEAM 5 : 감수분열 영화제

감수분열 염색체 영화를 제작해봅시다.

[5/11차시]

(45분)

1) 다양한 재료를 활용하여 감수 분열시 염색체의 움직임을 표 현해본다.

2) 감수분열 영화를 제작한다.

1) 팀을 나누고, 팀 별로 협업하여 활동에 참여할 수 있도록 한다.

2) 시간내 부족할 경우 과제 혹 수행평가 로 실시

3) 학생들에게 처음에 예시 동영상을 보여 준다(참고 동영상)

※유의사항 5차시는 앞선 차시와 연달아 운영할 수 있고, 별개로 운영할 수 있다. 단 4차시 수업이 전/후로 발생 단원의 생식세포 분열에 대한 교실 수업이 필요함.

STEAM 6-7 : 다를 수도 있지요! (6. 7차시 Block time제)

솔로몬 왕의 지혜

­ 엄마의 항변 (10분) [6/11차시]

1) “솔로몬왕의 지혜” - 아이와 닮지 않은 엄마는 “닮았다고 해 서 꼭 아이의 엄마는 아닙니다!”라고 항변을 한다. 그리고 그 근 거로 초파리 실험을 제시한다(빨간 눈 부모 초파리 사이에서 갈 색 눈 초파리가 태어난 것).

1) 학생들이 다양한 의견을 제시할 것이라 생각된다. 중간 유전, 우열의 법칙 등 실제 과학적 사례를 이야기 할 수도 있다. 이러 한 사례들은 잘 기록해두었다가 뒤에 과 학적 사례에 대한 읽기자료를 제시함으로 써 가설이 틀린 것이 아니었음을 알 수 있 도록 해준다.

2) 수업자료- 돌연변이 스티커

3) 야생형과 돌연변이에 대한 개념은 이때 제시하지 않는다.

아기 초파리는 어떤 모습일까?

- F1 세대 관찰과 결과분석

(25분) [6/11차시]

1) 빨간눈 초파리(야생형)과 갈색눈 초파리(돌연변이)를 교배하 면 어떤 초파리가 나올지 예측해본다. 그리고 그렇게 생각한 이 유에 대해서 정리해본다.

2) 간이 현미경을 활용하여 초파리를 관찰하고, 결과를 정리한다.

3) 모두 야생형이 나온 결과에 대해서 분석해본다.

1) 참고자료

저온 충격을 가하면 초파리가 기절한다는 연구 결과를 제시한다. 이를 토대로 저온 충격을 통한 마취를 이해한다.

손자 초파리는 어떤 모습일까?

(35분)

[6/11차시] 1) F1 세대의 초파리들을 자가 교배 했을 때 어떤 결과가 나올 지, 그 결과가 F1 결과에 대한 의견을 어떻게 지지하고, 어떻게 반박할 수 있을지에 대해서 생각을 적어본다.

1) 자가 교배에 대한 개념을 미리 설명해 준다.

2) 갈색눈이 사라졌다가 다시 나타난 이유 에 대해서 물어본다.

2) F2 결과를 관찰하고, 결과를 정리해본다.

2) 각 형질에서 나타난 초파리의 수도 개략적으로 세어 봄으로 써, 야생형이 돌연변이에 비해서 많이 나타난다는 사실을 관찰해 본다.

초파리네 가계도 그리기 [7/11차시]

(20분)

1) 지금까지의 결과를 정리하여, 초파리 가계도를 스티커를 활용 하여 정리한다.

2) 가계도와 함께 각 단계에서의 유전자형과 생식세포분열 단계 를 함께 나타낸다.

※유의사항 6-7차시 Block time제 형태로 운영.

STEAM 8 : 유전자는 형질을 결정한다.

이 모든 것은 필연적 우연.

[8/12차시]

(30분)

1) 미래의 내 모습을 어떻게 예측할 수 있을지, 실제로 그렇게 나타날 가능성이 있는지 생각해보게 한다.

1) 운명의 주사위를 만들어 미래의 내 아이 모습을 그림으로 그 린다.

2) 같은 부모에게서 다른 모습의 자식이 나오는 이유에 대해 생 각해본다.

3) 과학 발전과 기술 발달의 상호보완적인 관계에 대하여 생각 해 본다.

1) 사면체 주사위 전개도 준비

세 과학자 이야기.

[8/11차시]

(15분)

1) ‘세 과학자 이야기’ 읽기 자료를 읽고, 과학자들의 사고과정과 나의 사고과정을 비교한다.

2) 과학 지식의 발전 과정에 대해 생각해 본다.

1) 과학사 자료를 통해서 학생들은 자신들 의 사고가 과학자들의 사고와 같음을 알 수 있다.

STEAM 9 : 현대판 솔로몬 왕

DNA 분석을 통한 친자확인과

과학수사 [9/12차시]

(15분)

1) 친자 확인과 관련된 드라마나 영화의 동영상 자료를 제시한다.

2) 오늘날의 친자 확인 방법에 대한 읽기 자료를 제시한다. 이를 통해 과학 기술의 발전이 예전에 불가능했었던 일들을 어떻게 가능하게 만들었는지 학생들이 느낄 수 있도록 한다.

3) 친자 확인과 더불어 과학수사에 사용되는 예도 함께 이해한다.

1) 동영상 자료

드라마/영화 속 친자 확인

2) 읽기 자료 친자 확인 웹 사이트 친자 확인 읽기 자료

3) 과학 수사 전기영동 문제

(전기영동 자체에 대한 설명은 하지 않고, 결과 해석 방법에 대해서 알려준다.)

솔로몬 왕의 판결 [9/12차시]

(30분)

1) 지금까지 학습한 내용을 토대로 “오늘날의 솔로몬 왕“이 되어 판결문을 작성해본다. 지금까지 학습한 내용을 토대로 멘델과 모 건 시대, 현대 시대의 관점에서 아이가 누구의 아이인지를 판단 하기 위한 근거가 무엇인지 생각해본다.

2) 주어진 전기영동 자료를 토대로 판결문을 작성해본다 3) 판결문을 모둠원과 공유하며 상호평가 한다.

1) 친자 확인 전기영동 사진(PPT)을 먼저 보여주고(실제 엄마-에스더-가 누구인지 알려주는) 판결문을 작성하는데 활용할 수 있도록 한다.

STEAM 10 : 너 변했어!

완전히 다른 우리는...

(10분) [10/12차시]

1) 돌연변이 사진을 제시하고, 돌연변이가 무엇인지에 대해서 이 해한다.

2) 돌연변이가 유전됨을 이해한다.

초파리 세상의 돌연변이!

(35분)

[10/12차시] 1) 자신이 직접 제작한 간이 현미경을 이용하여 초파리를 관찰 한다. 우선 야생형 초파리를 관찰하여 기본적인 구조를 파악하 고, 단일 돌연변이 초파리를 관찰하면서 무엇이 다른지 관찰한 다.

1) 초파리의 염색체는 4쌍이며, 이중 1번 염색체는 성염색체, 4번 염색체는 크기가 작아 많은 유전자가 없기 때문에 2, 3번 염색체에 있는 유전자를 선택하였다. 따라 서 서로 같은 염색체에 있는 유전자의 경 우, 동시에 형질이 나타날 수 없다. 이런 과학적 엄밀성을 해치지 않기 위해서 F2 세대라는 용어보다는 지속적인 교배를 통 해서라고 설명해야 한다. 지속적인 교배를

2) 관찰한 돌연변이를 토대로 이중 돌연변이를 상상해본다. 이때, 교배를 통해서 나올 수 있는 모든 경우를 생각해본다.

3) 이중 돌연변이가 나올 확률에 대해서 계산해 본다. 표현형보 다는 유전형을 활용하여 계산을 해본다.

4) 상상으로 표현한 이중 돌연변이를 실제로 관찰해본다.

하였을 때, 교차 현상에 의해서 같은 염색 체에 있는 형질이 합쳐질 수 있기 때문이 다. (단 3번 문제의 경우는 서로 다른 염색 체이기 때문에 F2로도 가능)

※유의사항 독립의 법칙에 대한 교실 수업이 진행된 후 다음 차시를 진행

STEAM 11-12 : 나도 과학자

해돌이네 수박 밭!

(10분)

[11/12차시] 1) 육종에 대한 기본적인 개념을 해돌이네 수박 밭(갑자기 커다 란 수박이 생겨남)을 통해서 생각해본다.

2) 육종과 관련된 동영상을 시청하고 육종이 무엇인지 정리해본다.

1) 영상자료 - 다큐프라임

육종의 발달 (15분) [11/12차시]

1) 여러 가지 육종의 사례들을 관찰한다.

2) 자료를 보고 사례를 골라서 그 생물과 인간, 주변 생태계의 관계를 고려하여 PMI 기법으로 분석해보고, 발표해본다.

1) 영상 및 읽기자료

- 아프리카의 식량문제를 해결한 쌀 - 백호의 눈물

- 안녕 바나나

2) 스마트 기기를 사용할 수도 있다.

3) PMI 기법이란?

Plus, Minus, Interesting의 머릿글자를 딴 말로 하나의 아이디어를 다각적 측면 에서 분석하고 평가하여 보다 더 새롭고 개선된 아이디어를 찾는 기법이다

나도 과학자 (20분) [11/12차시]

1) 앞선 육종에 대한 이해와 가치 판단을 기반으로 동식물 육종 계획서를 작성해 본다.

2) 모둠에서 투표를 하여 가장 좋은 육종 계획서를 선정하여 이 를 발표하거나 전시한다.

1) 모둠에서 자료를 뽑을 때는 한 학생이 두명의 육종 계획서를 추천하고 이 중 가 장 많은 투표를 받은 육종 계획서를 대표 로 선정하는 Multi voting 기법을 활용한 다.

육종 생물 전시회 (45분) [12/12차시]

1) 모둠의 계획서를 바탕으로 육종생물을 디자인, 설계한다.

2) 여러 가지 재료를 사용하여 특징이 잘 드러나도록 표현한다.

3) 교실에 전시회장을 꾸미고, 우리 모둠의 작품을 잘 설명할 수 있는 안내판을 만든다.

4) 다른 모둠의 작품을 돌아보며 상호 평가한다.

1) 본 수업은 연차시 수업으로 계획되었으 나 학교의 사정에 따라 2차시로 나누어 수 업할 수도 있다. 그 경우, 육종생물 디자인, 설계까지 1차시에 하고 2차시에 만들기와 전시감상을 할 수 있다.

※유의사항 11-12차시 Block time 형태로 운영.

3] 평가 계획

▢ 수행․관찰 평가 계획

평가

영역 평가항목 우수(A) 보통(B) 미흡(C)

감성적 체험

집중과 끈기

과제에 대한 집중력이 좋으며 과제를 끈기 있게 해결함

과제에 대한 집중력은 있으나 끈기가 부족함

과제에 대한 집중력과 끈기가 부족함

호기심과 자신감

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

새로운 내용에 대해 약간의 흥미가 있으며 융합적 과제를 해결할 때 어려워하지만 참여함

새로운 내용에 대해 흥미가 거의 없으며 융합적 과제를 해결할 때 어려워하고 참여하지 않음

창의성

문제를 해결하는 과정에서 유창성, 융통성, 독창성, 정교성이 두드러지게 나타남

문제를 해결하는 과정에서 유창성, 융통성, 독창성, 정교성이 가끔씩 나타남

문제를 해결하는 과정에서 유창성, 융통성, 독창성, 정교성이 거의 나타나지 않음

창의적 설계

해결방안 및 계획

다양한 재료의 특징을 탐색하고 설계하는 과정이 구체적이고 정확함

설계의 과정은 구체적이나 재료의 특징을 탐색하는 과정에 대한 이해가 부족하여 정확도가 떨어짐.

다양한 재료의 특징을 탐색하고 설계하는데 대한 구체적 계획이 부족함

문제해결 과정

친자확인을 위한 판결문 쓰기에서 적절하고 구체적인 증거를 들어 논리적으로 작성함

친자확인을 위한 판결문 쓰기에서 적절한 증거를 들었으나 논리적으로 작성하지 못함

친자확인을 위한 판결문 쓰기에서 적절한 증거를 들지 못하고 판결문도 작성하지 못함

산출물 도출

육종생물전시회 산출물에서 과학기술과 수학, 예술의 융합적 사고가 잘 나타남

육종생물전시회 산출물에서 과학기술과 수학, 예술의 융합적 사고가 부분적으로 나타남

육종생물전시회 산출물에서 과학기술과 수학, 예술의 융합적 사고가 나타나지 못함

총평

▢ 평가기록지

평가 영역 이름

감성적 체험 창의적 설계

총평 집중과 끈기 호기심과

자신감 창의성 해결방안

및 계획

문제해결 과정

산출물 도출

1. 닮은 듯, 닮지 않은, 닮아 보이는 너!

과목 과학, 예술(미술) 수업

차시 1차시

단원 생식과 발생, 유전과 진화

학습목표 1. 부모와 자식이 비슷한 점이 있음을 말할 수 있다.

2. 나와 가상 배우자 사이에서 태어날 자손을 상상하여 캐리커쳐로 표현할 수 있다.

STEAM 단계 요소 상황 제시

∙ TV에 나오는 연예인 가족들을 살펴보면서 서로 닮은 점이 무엇인지, 나는 가족들과 어떤 점이 닮았는지, 내 아이는 나의 어떤 점을 닮게 하고 싶은지 등을 생각해본다.

창의적 설계 ∙ 미래의 내 배우자를 설정하고, 나와 내 배우자 사이에서 태어난 아이의 모습을 상상한 캐리커처를 그려본다.

감성적 체험 ∙ 완성된 캐리커처를 발표하고, 전시한다.

단계 교수 학습 활동 교수 학습 자료

(￭ 자료 ※유의점) 도입

(10분)

◉ 부모님을 닮은 나! 나를 닮은 아이들?

• 부모님을 닮은 나!

- TV 예능 프로그램(슈퍼맨이 돌아왔다, 아빠어디가 등)에 나오는 가족의 사진(부모와 자녀)을 본다.

- 부모님의 어떤 면을 닮았는지 써 본다. 부모님이 아니어도 나와 닮은 사람이 있으면 써 본다. (할머니, 삼촌 등)

• 나를 닮은 아이들?

- 나의 자손의 모습에 대해 상상 해 본다.

- 나의 모습 중 아들, 딸이 닮았으면 하는 것, 닮지 않았으면 하는 것에 대해 이야기한다.

※ 부모님과 닮은 면을 쓰 는 활동은 결손가정아이들 을 배려하여 모든 칸을 채 우지 않아도 좋음을 알려준 다.

￭ PPT 자료

학습 과정 (30분)

◉ 미래의 내 아이는 어떤 모습일까?

• 미래 나의 아이를 표현해봅시다.

- 미리 준비해 온 내 사진과 미래 배우자 사진을 학습지에 붙인다.

- 두 장의 사진을 바탕으로 나의 자손의 모습을 캐리커처로 나타낸다.

• 컴퓨터 프로그램으로 확인해 봅시다.

￭ 학생들의 사진 사전 준비 (혹은 스마트기기활용)

※ 캐리커처는 잘 그리기 보단 특징을 표현할 수 있 도록 하는데 초점을 둔다.

￭ 사진 합성 매뉴얼

- http://www.morphthing.com/에 접속한다.

- 나와 미래의 내 배우자 사진을 합성하여 미래의 아이의 모 습을 예측해본다.

- 내가 표현한 모습과 비슷한 점과 다른 점을 이야기 한다.

※ 시간단축을 위해 학생들 이 작품을 만드는 동안 교 사가 컴퓨터 프로그램의 결 과를 보여줄 수도 있다.

마무리 (5분)

◉ 배운 내용 정리하기

• 학습한 내용을 잘 정리하고 개인별 작품을 전시한다.

유의

사항 ※ 학생개인의 스마트기기를 활용할 수 있도록 하되, 수업 외 사용을 하지 않도록 지도한다.

평가 계획

평가 영역 평가내용 평가방법

창의적설계 • 미래 나의 아이의 모습을 캐리커처로 재미있게 표현하는가? 동료평가 감성적체험 • 캐리커처 만들기 활동에 흥미를 가지고 자신있게 참여하는가? 관찰평가

1. 닮은 듯, 닮지 않은, 닮아 보이는 너!

1] 부모님을 닮은 나! 나를 닮은 아이들?

‘아빠 어디가?’ ‘슈퍼맨이 돌아왔다!’와 같은 프로그램을 보면 아빠 엄마를 꼭 닮은 귀여운 아들/딸들의 모습을 볼 수가 있어요.

1) 여러분은 부모님의 어떤 모습을 닮았나요? 부모님 말고 우리 가족 중에 나와 닮은 사람이 있나요? 나의 어떤 점과 닮았는지 써 봅시다.

나와 닮은 가족 닮은 점

2) 여러분의 미래의 아이들은 어떤 모습일까요? 그 아이들이 여러분의 모습 중 닮았으면 하는 것, 닮지 않았으면 하는 것에 대해 이야기해봅시다.

나와 닮았으면 하는 것

2] 미래에 내 아이는 어떤 모습일까?

1) 미래의 내 배우자를 설정하고, 나와 내 배우자 사이에서 태어날 아이의 모습을 상상해서

표현해봅시다.

[내 모습 붙이기]

자신의 사진을 붙입니다.

[미래의 배우자 붙이기]

미래 배우자를 선택해서 사진을 붙 입니다.

[내 아이의 모습 상상해보기]

만화 / 그림 / 캐리커처 / 콜라쥬 등 다양한 방법을 이용하여서 내 아이 의 모습을 상상해보는 칸입니다.

[

자기가 그린 자기 아이의 모습을 “닮은 점”을 중심으로 소개합니다.

그림을 잘 그리는 것보다, 닮은 점과 닮지 않은 점과 같은 특징을 표현하는 것에

중점을 맞추어 그리도록 지도한다.

2. 솔로몬 왕의 지혜

과목 과학, 예술(역사, 국어) 수업

차시 2차시

단원 유전과 진화, 생식과 발생

학습목표 1. ‘솔로몬 왕의 지혜’이야기를 과학적인 시각으로 재평가할 수 있다.

2. 부모와 자손 간의 관계에 대한 다양한 과학적 가설들을 재평가 할 수 있다.

STEAM 단계 요소 상황 제시

∙ “솔로몬 왕의 지혜” 만화를 보고 진짜 엄마가 누구인지 생각해본다.

∙ “DNA, 염색체, 유전자”의 개념이 없었던 과거에 부모 자식이 서로 닮 는 것을 어떻게 생각하였는지 생각해본다.

창의적 설계

∙ 솔로몬 왕의 지혜를 보고 과학적으로 재평가 해보고, 자신의 입장을 정 리해본다.

∙ 과거의 사람들이 부모 자식이 닮는 현상을 어떻게 설명하였을지에 대해 서 다양한 가설을 제시해본다.

감성적 체험 ∙ 읽기 자료를 통해서 역사적으로 어떠한 가설들이 존재하였는 확인해보 고 그 중 하나를 선택해 반박하거나 보충한다.

단계 교수 학습 활동 교수 학습 자료

(￭ 자료 ※유의점) 도입

(5분)

◉ 솔로몬 왕의 지혜

• 솔로몬 왕의 지혜를 보고 솔로몬이 누가 진짜 엄마로 판결 을 내렸는지 발표해본다.

￭ 워크북 만화 자료

학습 과정 (30분)

◉ 다시 보는 ‘솔로몬 왕의 지혜’

• 진짜 엄마를 과학적으로 찾기 위한 방법 토의하기

- 만화를 자세히 본 후, 과학적 관점에서 누가 친엄마일 가 능성이 더 큰지에 대해서 생각해보다.

• 과거의 친자확인

- 옛날에는 친자 확인을 어떻게 했는지에 대한 자료를 읽고 나의 생각을 이야기 한다.

◉ 아이는 부모를 닮는다. 왜 그럴까?

• 과학자가 되어 연구 노트 작성하기

- 과거에는 부모와 자손이 닮는 것에 대해 어떻게 생각했을 지 글로 작성한다.

￭ PPT 자료

※ 과학적 사실을 찾는 단서는 주어진 그림을 활 용하도록 지도한다.

※ DNA, 염색체, 유전자 등

- 읽기 자료를 통해 역사적으로 어떤 가설들이 존재하였는 지 확인해 보고 그 중 하나를 선택해 반박하거나 보충하는 글을 작성한다.

과학적 사실들이 밝혀지기 전 상황임을 강조한다.

마무리 (10분)

◉ 정리 및 발표

• 연구 노트 발표하기

- 솔로몬의 판결에 대한 과학적인 본인의 생각을 발표한다.

- 주어진 가설에 대하여 본인의 의견을 논리적으로 설명한다.

※ 이미 알고 있는 과학지 식을 활용해도 좋지만, 상상 력을 발휘하여 창의적으로 찾아보도록 격려한다.

유의 사항

※ 학생들이 자유롭게 의견을 제시할 수 있도록 하며, 여러 가지 사실이 아닌 것으로 밝혀 진 가설들이 존재하고 있음을 인지시켜 과학의 본성에 대해서 생각해볼 수 있도록 한다.

평가 계획

평가 영역 평가내용 평가방법

창의적설계 • 솔로몬의 판결을 과학적으로 재평가할 수 있는가? 관찰평가 감성적체험 • 선택한 가설에 대한 본인의 의견을 논리적으로 설명하였

는가? 관찰평가

2. 솔로몬 왕의 지혜

1] 솔로몬 왕의 지혜

1) 솔로몬은 누가 엄마라고 판결을 내렸을까요? 솔로몬이 그런 판결을 내린 이 유는 무엇인가요?

아도르가 엄마라고 판결을 내렸을 것이다. 그녀가 아기를 지키려는 모성애를 가 지고 있기 때문이다.

2) 솔로몬의 판결이 무조건 옳다고 생각하나요? 만화를 다시 한 번 보고 진짜 엄마를 찾기 위한 증거를 찾아봅시다.

드보라가 엄마인 것 같다. 아기와 닮았기 때문이다.

•기존의 솔로몬 왕의 지혜에 대한 답을 먼저 생각하도록 하고(1), 그림을 자세히 본 후 더 닮은 사람을 찾아보도록 지도한다(2). 1차시와 연계하여 2차시에서 부모와 자식이 ‘닮았음’을 인식하도록 하는 것이 목적이다. 이어지는 학습활동에서 “왜 닮았는가?”로 자연스럽게 연결 할 수 있도록 한다.

•두 여인의 이름인 ‘아도르’, ‘다르머’는 각각 끝까지 내 ‘아들’이라 주장하는 어머니, ‘닮은’

어머니를 뜻한다. 학생들에게 이를 명시적으로 알려줄 필요는 없으나, 만화 상에서 두 여인의 모습과 아이의 모습을 살펴보며, ‘다르머’ 여인이 ‘닮은’ 어머니임을 짚고 넘어가 여인들의 이름을 기억해두도록 하면 후속학습에서 혼란을 방지할 수 있다.

3) 옛날 사람들은 진짜 부모를 어떻게 찾았을까요? 다음 자료를 읽어보고 이야 기를 나누어봅시다.

… 부모가 세상을 떠난 후에 부모와 자식 관계가 진짜인지 아닌지 판단하기 위해서는, 자식의 몸을 찔러 한 두 방울의 피를 내어 부모의 해골 위에 떨어뜨린다. 친자식인 경우는 핏방울이 뼈 속으로 스며들고 그렇지 않은 경우는 스며들지 아니한다. …

… 형제가 어려서 이별하여 떠난 후 나중에 서로 알아보려고 하지만 진위(眞僞)를 판단하기 어려운 경우에는, 각각 피를 내어 한 그릇 안에 떨어뜨린다. 진실이라면 하나로 합쳐지고, 아 니라면 합쳐지지 아니한다. …

<증수무언록 언해 3권>

위와 같은 방법은 혈액형의 항원-항체 반응을 기반으로 하기 때문에 친자를 구분해내기 어렵 다. 하지만 옛날 사람들은 혈연이라는 말처럼 “피”를 통해서 자신의 조상과 가족이 연결되어 있다고 생각하였음을 추측할 수 있다.

2] 아이는 부모를 닮는다. 왜 그럴까?

“DNA, 염색체, 유전자...” 지금 우리에게는 익숙한 과학적 사실들이 밝혀지기 전으로 되돌 아가봅시다. 그 시대의 사람들도 궁금했을 것입니다. 아이는 부모를 닮는다.

왜 그럴까? 부모와 자식을 닮게 하는 것은 무엇일까? ①그것은 어디에 있을까? ②그 물질 은 어떻게 부모에서 아이로 전달될까?

그 시대 사람들은 어떻게 생각했을까요? 상상력을 발휘하여 노트를 완성해 봅시다.

예) (혈액 안, 뇌 세포 속, 체세포)에 있는 물질은 (생식을 담당하는 기관, 생 식 세포)를거쳐서 아이에게 전달될 것이다. 따라서 아이는 엄마와 아빠를 닮는 다.

학생들의 다양한 대답을 모두 허용한다. 그리고 자신의 대답을 아래의 세 사람 의 가상 대화 읽기 자료와 비교할 수 있도록 한다. 이를 통해 정답을 추구하는 태도보다는 자연스럽게 “사고”할 수 있는 전반적인 분위기 형성이 목표이다. 또한 후에 진행될 현미경 만들기와의 연결을 위해 물질이 “어디”에 있을까? 라는 질문 에 대한 대답에는 눈으로 보기에는 작은 위치라는 이야기를 자연스럽게 이끌어 내 후속학습과 연계시킬 필요가 있다.

나는 부모와 자식이 닮게 하는 물질이 ( )에

있다고 생각한다. 그리고 그 물질은 (

) 통해 후손에게 전달

될 것이다.

[읽기 자료] 시대를 초월한 세 사람의 가상 대화입니다. ‘왜 닮았을까?’ 에 대한 다양한 가설 을 읽어보고. 그 중 하나를 골라 나의 의견과 비교하여 반박하거나 보충하여 봅시다.

나는 가 주장한 라는 가설(을 지지한다/에 반대한다). 그 이유는

3. 작은 세상 들여다보기

과목 과학, 기술, 미술 수업

차시 3차시

단원 생식과 발생, 빛과 파동

학습목표 1. 렌즈의 성질을 이해하고 이를 이용하여 현미경을 만들 수 있다.

2. 현미경을 이용하여 다양한 물체를 관찰할 수 있다.

STEAM 단계 요소

상황 제시 ∙ 생식세포 속에 들어있는 “물질”을 관찰하기 위해서 무엇이 필요할지에 대해서 상상한다.

창의적 설계 ∙ 볼록렌즈와 오목렌즈를 이용하여 ‘나만의 현미경’을 만든다.

감성적 체험 ∙ 직접 제작한 현미경을 통해서 초파리, 세포 등을 관찰해본다.

단계 교수 학습 활동 교수 학습 자료

(￭ 자료 ※유의점) 도입

(10분)

◉ 우리 몸의 작은 세포를 관찰하려면!

• 동영상 시청

- The observable Universe 동영상을 보면서 생식 세포 속에 들어 있는 ‘물질’을 관찰하기 위해 무엇이 필요할지 생 각해 본다.

￭ PPT 자료

학습 과정 (30분)

◉ 현미경 만들기

• STEP 1 렌즈 선택하기

- 볼록 렌즈와 오목렌즈를 다양하게 조합해 보고 물체를 확 대하여 볼 수 있는 렌즈를 최종적으로 선택한다.

• STEP 2 설계도 그리기

- 선택한 렌즈를 이용하여 작은 세포를 관찰할 수 있는 ‘장 치’를 창의적으로 설계해 본다.

- 설계도를 바탕으로 ‘장치’를 만든다.

• STEP 3 작은 글씨 관찰하기

- 주어진 글자를 확대하여 관찰한다.

￭ 다양한 렌즈

※ 조별로 렌즈 세트 준비 하며, 직경과 초점거리가 다 른 여러 종류의 렌즈를 제 공한다. (오목렌즈, 볼록렌 즈)

※ 다양한 재료를 예측하여 준비하고, 이를 학생들이 자 유롭게 활용할 수 있도록 한다.

※ 학생들의 수준을 고려하 여 제시된 스텝별로 교사가

• STEP 4 다양한 물체 관찰하기

- 만든 현미경으로 다양한 물체를 관찰해 보자.

통제 수준을 달리하여 수업 을 진행하도록 하며, 설계도 가 그리기 어려운 경우는 기존의 간이 현미경 만들기 매뉴얼을 활용한다. (참고자 료 제시)

마무리 (5분)

◉ 정리

■

• 수업 내용 정리하기

- 친구들의 현미경과 나의 현미경을 비교하고, 더 크게 보이 는 현미경의 특징에 대해 이야기 한다.

- 작은 물체를 잘 관찰할 수 있는 현미경의 원리에 대해 설 명하고 수업을 마친다.

유의 사항

※ 적절한 시간을 안배하기 위해 설계도 작성과 현미경 만들기, 물체 관찰하기를 3차 시에 나누어 진행할 수 있다.

평가 계획

평가 영역 평가내용 평가방법

창의적 설계 초점 거리와 상의 관계를 이용하여 적절한 현미경을 제작했는가? 관찰평가 감성적 체험 현미경을 이용하여 다양한 물체의 상을 정확하게 찾아냈는가? 관찰평가

동영상 자료

동영상 자료 제목 출처

Observable universe youtube

자료

3. 작은 세상 들여다보기

1] 우리 몸의 작은 세포를 관찰하려면!

1) QR코드로 제시된 동영상을 살펴봅시다. 우리 몸의 작은 세포를 관찰하기 위해 서는 어떠한 기술이 필요할까요?

멀리 있는 작게 보이는 우주를 보기위해 망원경을 이용했듯이, 아주 작은 세포와 그보 다 더 작은 세포를 보기 위해서 확대할 수 있는 기술이 필요하다.

2) 여러분들 앞에는 다양한 렌즈들이 놓여 있습니다. 이 렌즈들과 다양한 재료들을 이용하여 작은 세포를 관찰할 수 있는 현미경을 만들어봅시다.

[STEP 1 렌즈 선택하기] 여러분들 앞에 놓인 오목렌즈와 볼록렌즈를 살펴봅시다. 여러분들은 렌즈를 이용해서 작은 물체를 관찰할 수 있는 “장치”를 만들 것입니다. 앞에 놓인 렌즈를 통해 물체를 관찰 하기도, 또 여러 렌즈를 조합해보기도 하면서 최종적으로 사용할 렌즈를 선택해봅시다.

여러 렌즈를 활용하여 직접 관찰해보면서

적절한 렌즈의 조합을 찾을 수 있도록 지도한다.

모둠 활동의 원활한 진행과 모둠원의 참여 유도를 위해서 역할 분담을 하여 현 미경을 만들 수 있도록 한다.

[STEP 3 작은 글씨 관찰하기]

내가 만든 현미경으로 다음 글자를 읽어봅시다.

우리 열심히 공부하자 이정도면 잘 만든 것 같아. 이것도 볼 수 있니?

[STEP 4 다양한 물체 관찰하기]

내가 만든 현미경으로 주변의 물체들도 관찰해 봅시다.

[정리하기] 친구의 현미경과 나의 현미경도 비교하여 봅시다. 상이 크게 보이는 현미경은 어느 것인가 요? 여러 가지 현미경을 살펴보고, 현미경의 원리에 대해 생각하여 봅시다.

[읽기 자료] 현미경의 역사

“백문이불여일견(⽩⽂以不如⼀⾒), 보는 것이 믿는 것이다.”

생물학 연구의 발전은 현미경 발전의 역사와 같이 하며, 앞으로도 함께 발전해 나아갈 것이 다. 이는 위의 속담처럼 직접 관찰하는 것이 생물학적 명제를 증명하는 가장 확실한 방법이기 때문이다.

그럼, 현미경의 역사에 대해 알아볼까?

영국의 자연 철학자, 로버트 훅은 현미경을 최초로 제작하여 ‘현 미경의 아버지’로 불린다. 훅은 자신이 만든 현미경으로, 얇게 자 른 코르크 조각을 관찰하여 벌집 모양의 구조를 발견, 이를 세포 (cell)라고 불렀다. 또한 현미경을 이용한 관찰 기록인 ‘마이크로그 라피아(MICROGRAPHIA)’를 출간하기도 하였는데, 이는 훅보다 7 년 늦게 태어났고 정규 교육을 받지 못했던 레벤후크가 미생물학 자로 입문하는 데 큰 영향을 주었다. 미지의 영역인 미생물의 세 계를 열었던 레벤후크의 현미경은

단안렌즈 현미경이었는데, 배율을 증가시키려면 렌즈의 초점 거리를 줄여야 하고, 초점 거리를 줄이면 렌즈의 직경이 너무 작아진다는 딜레마를 가지고 있었다.

이러한 문제점을 해결하기 위해 17세기에 복합 현미경 시스 템이 개발되었다. 복합 현미경에서 표본 가까이에 있는 렌즈 를 대물렌즈, 눈 가까이에 있는 렌즈를 접안렌즈라고 부른다.

복합 현미경은 과학 발전에 지 대한 공헌을 하였는데, 이를 이 용하여 루이스 파스퇴르는 효모 균을 발견하였고, 로베르트 코흐 는 결핵균과 콜레라균을 발견하

였다. 오늘날 사용되고 있는 현미경에는 크게 광학 현미경과 전 자 현미경이 있다. 광학 현미경은 가시광선을 이용하며, 전자 현 미경은 전자선을 이용하여 사물을 확대한다. 특히 전자 현미경을 통해 수많은 세포 소기관과 미세 구조를 자세히 관찰할 수 있게 되었고, 전자 현미경의 발명은 세포 연구의 획기적인 전환점이 되었다.

로버트 훅과 그의 현미경

레벤후크와 현미경

[참고자료]

‘나만의 현미경’ 만들기 예시

1. 현미경을 만들어 봅시다.

1665년 영국의 로버트 훅이 세포를 발견했을 때 사용한 현미경입니다. 오늘날의 현미 경과 크게 다르지 않습니다. 그렇다면 오른쪽 그림은 무엇일까요? 꼭 굴절망원경처럼 생겼습니다. 하지만 왼쪽처럼 작은 물체를 확대하는 현미경입니다. 사실 굴절망원경의 대물렌즈를 눈에 대고 접안렌즈를 물체를 향하게 하고 관찰하면 현미경처럼 물체가 확 대되어 보입니다.

2. 이렇게 만들 수 있습니다.

망원경처럼 생긴 현미경 끝(대물렌즈)에 프레파라트를 투명테이프로 살짝 고정시키고, 경통을 밝은 빛이 있는 곳으로 향합니다. (저는 컴퓨터 바탕화면을 흰색으로 맞추고 그 쪽을 향했습니다.) 그리고 접안렌즈 를 살짝 거리를 두고 바라보면서 투명 경통을 조절하여 초점을 맞추면 작은 물체가 확대되어 보입니다.

현미경을 꼭 망원경처럼 보는 것이지요.

2. 이렇게 만들 수 있습니다.

① 실험 재료

[재료]

• 접안렌즈(지름 5cm, 초점거리 약 13cm) 1개 • 대물렌즈(지름 3cm, 초점거리 약 6.3cm) 2개

• 4절 골판지(54.5cm×39.4cm) • OHP필름(A4) 0.5장 (10.5cm×29.4cm)

• 가위, 칼, 자 • 양면테이프, 투명테이프

② 만드는 방법

③ 완성된 현미경 초점 맞추기

컴퓨터 LCD모니터에 현미경을 밀착시키고 투명경통을 움직이면 LCD의 화소가 선명하게 나타날 때가 있습니다. 그 때가 초점이 맞춰진 상태입니다. 그 위치를 고정시켜 놓으면 됩니다.(접안렌즈와 대물렌즈 종이경통은 고정시킨 상태에서 투명경통만 움직여야 합니다. 종이경통을 움직이면 현미경 배율이 바뀌게 됩니다.)

④ 현미경의 원리

현미경(microscope)은 눈으로 직접 관찰하기 어려운 작은 물체를 확대하여 볼 수 있게 하는 광학기기 이다. 현미경에서는 아래 ㄱ림과 같이 대물렌즈에 의해 물체의 확대된 도립 실상을 만들고, 접안렌즈로 이를 다시 확대시킨다. 그림에서 보는 바와 같이 대물렌즈의 초점 _와 접안렌즈의 초점 _는 케플러 망원경에서와는 달리 일치하지 않고 L만큼의 거리를 갖는다. 이를 현미경의 경통 길이라고 한다. 현미경 의 배율은 대물렌즈와 접안렌즈의 배율의 곱이 된다. 대물렌즈의 배율은 측면배율로 _가 되고, 접안 렌즈의 배율은 각 배율의 정의식으로부터 _가 되므로 현미경의 배율은

_{ }

_

 _

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가 된다. 대물렌즈와 접안렌즈의 배율은 각각의 렌즈에 x4, x10 등으로 표기되어 있으므로 두 렌즈의 배율을 단순히 곱하면 현미경의 배율을 구할 수 있다.

3. 참고문헌

신과람 김민우 선생님의 자료에서 발췌.

4. 세포 속에서는 무슨 일이?

과목 과학, 수학 수업

차시 4차시

단원 생식과 발생

학습목표 1. 광학 현미경을 이용하여 감수분열 프레파라트를 관찰할 수 있다.

2. 감수분열의 각 과정에 대한 특징에 대해 설명할 수 있다.

STEAM 단계 요소

상황 제시

∙ 현미경과 과학의 발전 간의 관계를 나타내는 동영상을 시청하면서, 기술의 발전이 과학에 미치는 영향을 생각해본다.

∙ 처음 감수분열하고 있는 염색체를 발견하였을 당시의 과학자가 되어 감수분열의 순서를 예측해본다.

창의적 설계

∙ 감수분열 염색체 카드를 이용하여 세포 분열 순서를 예측해본다.

∙ 자신이 촬영한 사진 속 감수분열 중 세포의 단계별 빈도수를 확인하고, 이를 히스토그램으로 표현해본다.

감성적 체험 ∙ Zooming tool을 이용하여 감수분열 상을 스마트폰 카메라로 촬영하고, 공유하여 함께 관찰한다.

단계 교수 학습 활동 교수 학습 자료

(￭ 자료 ※유의점) 도입

(10분)

◉ 작은 것을 관찰해봅시다.

• 전자 현미경, 공초점 현미경, 형광 현미경과 같은 첨단 현미 경을 이용하여 관찰한 다양한 사물이 무엇인지 알아본다.

• 현미경과 과학의 발전에 대한 동영상 시청

- 동영상을 시청하면서 현미경과 과학의 발전 간의 관계를 생각해 본다.

￭ 동영상 자료

학습 과정 (30분)

◉ 생물의 생식세포 분열 관찰 [선택형]

• 동물의 생식세포와 식물의 생식세포 관찰

- 광학 현미경을 이용하여 여러 가지 생물의 생식세포를 관 찰해보고 세포 안에서 공통적으로 발견할 수 있는 것들을 찾아본다.

- Zooming tool을 이용하여 감수분열 상을 스마트폰 카메 라로 촬영한다. 잘 찍은 사진은 교사용 컴퓨터에 전송하여 함께 관찰한다.

￭ 현미경, 동물의 생식세포, 식물의 생식세포

※ 시간 및 장소, 현미경의 준비 상태 등을 고려하여 관찰이 어려운 경우 카드 활동을 진행할 수 있다. 이 경우 미리 생식세포 분열 사진을 PPT 자료에 넣어 학생들이 볼 수 있도록 한 다.

• 감수분열 순서 배열하기

- 과학자들이 처음 감수분열하고 있는 세포들 속의 염색체를 발견한 순간이라는 상황을 제시하며, 서로 다른 단계의 감 수분열 사진을 관찰하고, 감수분열 과정의 순서를 예측해볼 수 있도록 한다.

• 히스토그램 그리기

- 카메라로 촬영한 생식세포 사진을 살펴보고, 감수분열의 단계별 빈도를 히스토그램으로 나타낸다.

￭ 감수분열 과정 카드

※ 감수분열의 단계는 구체 적으로 구분하기 보다는 분 열기, 분열 전/후기 등이나 1분열, 2분열, 분열 전/후기 단계 정도로 구분한다.

마무리 (5분)

◉ 정리

• 히스토그램의 결과를 정리하고, 결과의 의미에 대해서 발표 해 본다.

유의 사항

※ 감수분열의 과정을 염색체의 이동과 관련하여 생각할 수 있도록 조언해준다.

※ 학생개인의 스마트기기를 활용할 수 있도록 하되, 수업 외 사용을 하지 않도록 지도한다.

평가 계획

평가 영역 평가내용 평가방법

창의적설계 • 감수분열 염색체 카드를 순서대로 배열하고, 각 단계의 빈도

를 히스토그램으로 전환할 수 있는가? 관찰평가

감성적체험 • Zooming tool과 스마트기기, 광학 현미경을 이용하여

생식 세포의 상을 명확하게 찾고, 촬영할 수 있는가? 관찰평가 동영상

자료

동영상 자료 제목 출처

The wacky history of cell theory - 편집본

youtube

자료

4. 세포 속에서는 무슨 일이?

1] 작은 것을 관찰해봅시다.

1) 여러 가지 생물의 생식세포를 관찰해봅시다.

[동물의 생식세포 관찰]

메뚜기 정소에서는 염색체의 구분이 쉽지 않다.

[식물의 생식세포 관찰]

메뚜기 정소에 비해서 감수분열 단계 비 교가 용이한 편이다. 학생들이 다양한 단 계를 관찰할 수 있도록 도움을 준다.

[세포 안에서 무엇을 발견할 수 있나요?] 핵, 염색체.

2) 서로 다른 단계의 감수분열 사진을 살펴본 후, 사진 속 염색체의 움직임을 통해 서 감수분열 과정의 순서를 예측해봅시다. 그렇게 예측한 이유도 적어봅시다.

[세포 카드 순서대로 배열해보기]

[위와 같이 배열한 이유는 무엇입니까?]

염색체 가운데 정렬했다가 바깥으로 이동한 후, 세포가 둘로 나뉜다.

학생들의 다양한 의견을 수렴하되, 논리적인 부분의 수정을 도와줄 수 있도록 한다.

3) 카메라로 촬영한 생식세포 사진을 살펴보고, 감수분열 단계별 빈도를 히스토그 램으로 나타내 봅시다.

[히스토그램으로 바꿔보기]