우주를 보는 눈

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우주를 보는 눈

교사용 지도서

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수업지도안

우주를 보는 눈

(기관방문형)

●적용학년/시기 : 중학교 1~3학년

●관련과목 : 과학, 수학, 미술

주제 및 제작의도 1

인류는 아주 먼 과거부터 우리가 사는 세상, 즉 우주를 궁금하게 여겨왔다. 마땅한 도구가 없었던 시절 인류가 우주를 알기 위해 할 수 있었던 것은 그저 밤하늘을 바라보는 일이었을 것이다. 바로 눈으로 우주에서 오는 빛을 관찰하여 우주를 알아간 것이다. 과거부터 현재까지 인류는 우주의 유일한 정보원인 빛을 어떻게 사용할 것인지 고민하고, 지구에서 관찰할 수 있는 빛의 현상에 대해 탐구하였다. 그 지식들이 쌓여 빛을 이용하는 도구들이 개발되었고, 멀리 있는 것을 자세히 볼 수 있는 망원경이 발명되었다.

인간의 눈으로만 바라보던 우주를 망원경으로 보게 되면서, 우리는 우주를 더 커다란 눈으로 바라보게 된 것이다. 그 결과 인류는 더 먼 우주를 자세히 관찰하여 우주가 품은 진실에 한 발짝 더 다가가게 되었다.

‘우주를 보는 눈’프로그램은 망원경의 발명과 발달로 인한 관측천문학의 역사를 따라가려 한다. 밤하늘을 우리의 눈과 망원경으로 관측하면서 망원경이 가져다 준 우주의 광활함과 신비로움을 느껴보고, 천체망원경이 천문학 발전에 얼마나 큰 도움을 주었는지 알아보고자 한다.

2 학습목표

 내용 목표

> 밤하늘을 바라보면서 천체들의 움직임을 알아본다.

> 밤하늘에 별의 위치를 기술하는 방법을 알아본다.

> 눈의 구조와 망원경의 구조의 공통점과 차이점을 이해해본다.

> 사진기의 원리를 통해 망원경의 원리를 알아본다.

> 망원경 사용법을 익혀본다.

 과정 목표

> 밤하늘을 바라보며 광대하고 신비로운 우주를 느껴본다.

> 나만의 망원경을 만들어보고 이를 사용하여 관찰해본다.

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STEAM 과목 요소 3

3  S : 별의 위치를 기술하는 고도 및 방위각, 굴절, 배율, 빛의 속도

 T, E : 레이저 거리측정기를 사용한 거리 측정, 망원경 다루어보기

 A： 나만의 방법으로 만들어보는 망원경 및 별자리, 밤하늘 관측

 M：망원경의 배율계산

STEAM 단계 요소 4

3  상황제시

> 오늘날 우리는 망원경을 통해 지구에서부터 아주 멀리 떨어진 우주의 모습도 관측할 수 있다. 하지만 망원경이 없던 시절 눈으로만 인식한 우주의 크기와 모습은 어땠을까?

> 살고 있던 도시를 벗어나 국립고흥청소년우주체험센터에 도착했다. 센터에 도착하여 밤하늘을 바라보니 집에서 보던 것보다 훨씬 더 많은 별들을 볼 수 있었다. 무수히 많은 별 중에 하나만을 선택해서 자세히 보려고 한다. 어떻게 해야 하나의 별을 자세히 볼 수 있을까?

 창의적 설계

> 밤하늘에서 끊임없이 움직이는 천체의 위치를 어떻게 표현할 수 있을까?

> 멀리 떨어진 물체를 자세히 보기 위한 도구를 어떻게 만들 수 있을까?

> 빛이 꺾이는 원리는 망원경에 어떻게 응용되는 걸까?

> 어떤 천체들을 관측해볼까?

 감성적 체험

> 도심지역과 주거 밀집지역에서 평소 자주 접할 수 없던 밤하늘의 모습을 통해 우주의 거대함을 느껴본다.

> 관측에 사용하는 망원경의 사용법을 익힌 후 밤하늘을 관찰하며 눈에 보이지 않던 천체의 모습을 감상한다.

> 프로그램을 통해 천문학자가 하는 일과 진로체험의 기회를 가져본다.

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차시별 계획 총괄표 5

차시 과목 단원 소주제 학습내용

1~2 차시

과학

미술 태양계 고흥 밤하늘 관찰하기

S A 천체의 운동 이해하기

Co 밤하늘을 움직이는 천체의 위치는 어떻게 표현할 수 있을까?

CD 시기에 따라 잘 보이는 천체를 관찰하는 밤하늘에 별이 얼마나 많은지 헤아려본다.

자신만의 방법으로 별의 갯수를 헤아린 결과를 발표해보기

CD 밤하늘의 별들의 위치를 표기하기 위한 좌표계에 대해 이해하기

CD 시간이 흐르면서 밤하늘에서 별의 위치가 어떻게 바뀌어 가는지 파악해본다.

CD 별의 위치를 확인할 수 있는 별자리판을 만들어보고 천체의 운동을 이해한다.

ET 밤하늘에서 바라본 천체들에 대해 묘사해보고 자신의 생각을 적어본다

2~4

차시 과학 태양계 우주를 담은 둥근 하늘

S A 하늘의 움직임을 천구의를 사용하여 알아보기

Co 망원경이 발명되기 전 눈으로만 우주를 관찰할 수밖에 없었던 옛 사람들이 생각한 우주의 모습은 어떠했을까?

CD 과거인들의 우주관 알아보기

CD 현대의 우주관 알아보기(천구의 활용)

ET 천구의를 사용하여 별이 뜨는 시간, 남중하는 시간, 지는 시간을 예측해보기

4~7 차시

과학 미술

빛과 파동 태양계

눈의 구조와 렌즈

S A 빛의 역할 알아보기

Co 깜깜한 방 안에 들어가 있을 때 우리는 어떻게 방의 구조를 파악할 수 있을까?

CD 어두울 때와 밝을 때 동공의 크기변화 관찰하기 눈과 렌즈의 구조에 대해 알아보고 유사점과 차이점 알아보기

CD 구멍 사진기를 만들어보고 관찰해보기

CD 구멍의 크기와 상의 선명도 관계 알아보기

ET 구멍크기가 크면서 상이 뚜렷하게 보이는 방법에 대해 생각해본다.

7~9

차시 과학 빛과 파동 빛의 꺾임

S T E 빛의 꺾임 알아보기

Co 주변에서 굴절과 관련된 사례를 찾아 사진을 찍어보고 어떤 상황에서 찍어온 것인지를 설명한다.

CD 찍어온 굴절 사진을 관찰하며 굴절현상에서 일어나는 공통점을 찾아본다.

CD 물 속을 진행하는 빛의 속도 측정해보기

CD 아크릴과 레이저를 사용하여 렌즈모양 알아보기

ET 빛을 모으기 위해서는 렌즈의 모양이 어때야 하는지 생각해본다.

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차시 과목 단원 소주제 학습내용

9~11 차시

과학

수학 태양계 망원경

다뤄보기

S T E A 망원경 다루어보기

Co 망원경으로 밤하늘을 관찰하기 전 망원경의 사용법을 익혀본다.

CD 망원경의 구성요소 알아보기

CD 망원경 조립/분해 실습해보기

CD 망원경으로 관찰한 천체를 그려보고, 망원경의 배율을 구해보기

ET 대물렌즈의 앞을 가리면서 상의 변화를 확인한다.

11~13 차시

과학

미술 태양계 망원경으로 보는 밤하늘

S T E A 망원경을 사용하여 천체관측하기

Co 망원경을 제대로 설치하였다. 이제 무엇을 관측해볼까?

CD 별자리판을 사용하여 계절별 관찰하기 쉬운 별자리와 별의 위치 및 뜨고 지는 시간 알아보기

CD 망원경을 사용하여 밤하늘을 관찰하기

ET 관찰한 천체를 그려보기

13~16

차시 과학 태양계 태양이라는

이름의 별

S A 태양 관측하기

Co 태양은 우리의 삶에 얼마나 많은 영향을 미칠까?

태양이 우리에게 미치는 영향에는 무엇이 있을까?

CD 태양에 대해 알고 있는 것은 무엇일까?

CD 다양한 파장으로 태양을 보는 이유를 알아보기

CD 망원경을 사용하여 태양 관찰해보기

ET 관찰한 태양(여러파장의 태양)을 스케치해보기

평가 계획 6

연번 평가 기준 방법

1 주어진 과제를 잘 수행하는가? 포트폴리오

2 자신만의 방법으로 실험을 수행하는가? 관찰평가

3 배율 계산을 제대로 이해하고 계산하는가? 산출물평가

4 실험에 적극적으로 참여하는가? 관찰평가

5 배운 내용에 대해 제대로 이해하는가? 발표평가

(7)

차시별 교수학습과정 7

고흥 밤하늘 관찰하기

과목 과학, 미술 수업차시 2~16차시

단원 태양계

교육과정

(17) 태양계

이 영역에서는 태양계 천체 중에서 태양, 행성 그리고 지구의 위성인 달의 기본적인 특징과 관측 방법에 대해 다룬다.

망원경의 사용, 천체 관측 등 과학 체험 활동을 통하여 천문학 영역에 대한 흥미와 학습 동기를 갖게 한다.

행성과 위성을 구분하고 행성을 특징에 따라 분류하게 한다. 또, 태양이 태양계 내의 유일한 항성이며, 태양의 활동이 지구계에 미치는 영향과 이로 인해 나타나는 현상을 이해하게 한다. 그리고 천체 망원경의 사용법을 학습하여 태양, 달 등의 천체를 관측하고 그 특징을 알게 한다.

이 영역은 3~4학년군 ‘지구와 달’, 5~6학년군 ‘태양계와 별’, ‘지구와 달의 운동’, ‘계절의 변화’, 중학교 1~3학년군

‘지구계와 지권의 변화’의 후속 학습으로 중학교 1~3학년군의 ‘외권과 우주 개발’과 연계된다.

학습목표 밤하늘의 별을 세어보고, 별의 위치를 표현하는 법을 배울 수 있다.

학습과정 교수·학습 활동 준비물

도입 (15분)

S A 관측되는 별자리와 천체를 보며 밤하늘 감상

Co 밤에 깜깜한 길을 걸어가다가 밤하늘을 바라보았다. 어두운 밤하늘에서 유난히 반짝이는 별을 보며 어떤 별인지 궁금해졌다. 저 별은 어떤 별인지 어떻게 알 수 있을까? (어떻게 알 수 있는지에 대해 발표해 보도록 한다)

학습활동 (120분)

CD 밤하늘을 관찰하며 눈에 보이는 별이 얼마나 많은지 세어보기 자기만의 방법으로 별을 헤아려보고 그 방법과 결과 발표하기

CD 밤하늘을 움직여가는 별과 천체의 위치를 어떻게 표현할 수 있는지 생각해보기

별자리판 활동지

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- 지평좌표계에 대한 이해

• 고도와 방위각을 이용한 좌표계

• 관측자가 서 있는 지평면을 기준으로 별의 위치를 표시함

• 관측시간, 관측자의 위치에 따라 위치가 달라짐 : 고정적인 좌표값을 갖지 않음

• 고 도: 천체를 지나는 수직선을 따라 지평면에서 천체까지 잰 각

• 방위각: 천체를 지나는 수직선과 자오선 사이를 북쪽을 기준으로 시계 방향으로 잰 각

• 천정거리: 천정에서 천체까지의 각도

- 동영상 감상을 통해 별의 움직임을 익혀본다

• 별들의 운동방향(동쪽에서 뜨고 서쪽으로 짐)

• 별의 위치를 고도와 방위각으로는 시간에 따라 변하는 별의 위치를 기술하기 부적절함

CD 별자리에 대해 알아보고 별자리판 만들어보기

(9)

- 국제천문연맹에서 정한 88개의 별자리 표시

- 큰곰자리의 일곱 개의 별(북두칠성)과 카시오페아 자리를 사용하여 북극성 찾기 - 큰곰자리를 사용하여 다른 별자리 찾아보고 익히기

- 별자리판을 사용하여 별자리 및 방향 파악하기

CD 밤하늘 관찰

마무리

(15분) ^ET 밤하늘에서 본 것들을 묘사해본다. 활동지

지도상의 유의점

- 우주를 보는 눈의 첫 프로그램으로써 지식의 전달보다는 평소 학생이 자주 접할 수 없었던 밤하늘의 모습을 만끽하는 것이 우선이다. 우천시 천체투영관을 사용하여 프로그램을 진행한다. 비가 오지 않는 경우라도 별을 세는 과정이나 별의 위치를 표시하는 법을 천체투영관의 기능을 사용하여 이해를 높이고, 밖으로 나가서 실제로 별을 바라보며 적용할 수 있도록 만든다. 별을 세는 과정이라는 목표를 통해 학생이 좀더 밤하늘을 주의깊게 관찰하게 유도한다.

- 날씨가 흐릴 경우 천체투영관을 통해서 별을 세고, 밤하늘의 운동을 보여줄 수 있다.

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학습지 교사용

주제활동 1: 고흥 밤하늘 관찰하기

1. 고흥 밤하늘을 바라보며 각자 나름대로의 우주를 상상해보는 시간을 갖겠습니다. 먼저 눈으로 볼 수 있는 별을 헤아리며 우주에는 얼마나 많은 별이 존재할지 생각해보겠습니다.

가. 자신이 직접 헤아린 별의 개수는 얼마입니까? 계산 과정을 적고, 이 결과값으로 우주에는 얼마나 많은 별이 존재할지 추측해보세요.

밤하늘에서 보이는 별들을 셀 경우 약 6000개 정도의 별을 볼 수 있다고 알려져 있다. 그러나 여러 가지 요인들에 의해 맨눈으로 바라보게 될 경우 약 3000-4000개의 별을 볼 수 있다. 이 모든 별을 다 세는 것은 시간이 너무 오래 걸리고, 밤하늘은 변하기 때문에 셀 수 있는 방법을 찾아야 한다. 밤하늘을 일정한 구역으로 나누고, 한 구역에서의 별의 개수를 센 후, 이 값에 구역의 값을 곱하여 대략적인 별의 개수를 구할 수 있다. 이 외에 다른 다양한 방법들을 적어볼 수 있도록 지도한다.

나. 밤하늘에 별이 무척이나 많습니다. 저 별의 위치를 어떻게 표기하면 좋을까요?

별의 위치를 표기하기 위해서 다양한 아이디어들을 적어본다. 특정 별자리를 기준으로 하여 얼마만큼 떨어져 있는 만큼을 이야기할 수도 있고, 혹은 고도와 방위각, 적경과 적위를 이야기할 수도 있다. 여러 답변들을 적어보도록 한다.

2. 고흥의 밤하늘을 감상했습니다. 별뿐 아니라 여러 천체를 볼 수 있었는데, 자신이 본 모든

것들을 묘사해보세요. 밤하늘을 바라보다가 문뜩 떠오른 생각을 적어도 좋습니다.

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우주를 담은 둥근 하늘

과목 과학, 사회 수업차시 2~4 / 16차시

단원 태양계

교육과정

(17) 태양계

이 영역에서는 태양계 천체 중에서 태양, 행성 그리고 지구의 위성인 달의 기본적인 특징과 관측 방법에 대해 다룬다.

망원경의 사용, 천체 관측 등 과학 체험 활동을 통하여 천문학 영역에 대한 흥미와 학습 동기를 갖게 한다.

행성과 위성을 구분하고 행성을 특징에 따라 분류하게 한다. 또, 태양이 태양계 내의 유일한 항성이며, 태양의 활동이 지구계에 미치는 영향과 이로 인해 나타나는 현상을 이해하게 한다. 그리고 천체 망원경의 사용법을 학습하여 태양, 달 등의 천체를 관측하고 그 특징을 알게 한다.

이 영역은 3~4학년군 ‘지구와 달’, 5~6학년군 ‘태양계와 별’, ‘지구와 달의 운동’, ‘계절의 변화’, 중학교 1~3학년군

‘지구계와 지권의 변화’의 후속 학습으로 중학교 1~3학년군의 ‘외권과 우주 개발’과 연계된다.

학습목표 천구의 개념을 이해하고 상상해본다.

천구의 개념을 이해하고 지구와 하늘의 관계를 명확히 알아본다.

도입 (10분)

S A

Co 과거의 사람들은 우주를 어떻게 상상했을까?

이집트의 우주관 이집트의 우주관

고대 그리스의 우주관 인도의우주관

생각열기

과거의 사람들은 우주를 어떻게 상상했을까?

고대 수메르인의 우주관

평평한 지구는 둥근 천장의 하늘이 덮고 있으며, 천장과 땅 사이에는 태양과 달, 별들이 가득 차 있음

이집트의 우주관

땅에는 대지의 신이 누워있고, 하늘에는 별이 아로새겨진 하늘의 신이 이 세상을 덮고 있음. 이 둘 사이에는 공기의 신이 존재한다. 태양신은 하늘의 신 위로 흐르는 강을 따라 배를 타고 지나간다. 태양신이 하늘의 신 위로 오를 때 아침이 되며, 내려갈 때 밤이 온다고 생각하였다.

고대 그리스의 우주관

지구는 평지이며 그 위에 아치형의 하늘세계, 아래에 지하세계가 있다고 믿었다.

인도의 우주관

엄청나게 큰 코브라 위에 거묵이가 올라타 있고, 그 위에 세 마리의 코끼리가 인도를 중심으로 바다에 둘러 싸인 원반 모양의 대륙을 떠받치고 있으며, 다시 그 위를 네 마리의 코끼리가 올라 타 있으며 그 위에 주변의 태양, 달, 그리고 별들이 돌고 있다고 생각하였으며, 그 위에 신의 세계가 존재한다고 생각하였다.

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생각펼치기

천구의 개념과 좌표계 알아보기

하늘에 있는 천체의 운동을 기술하기 위해서 사람들은 천구 라는 가상의 구를 상상하였다. 이 구는 지구를 중심으로 하여 만들어진 구이며 밤하늘의 천체가 커다란 구 표면에 달라붙어 있는 것이라고 생각한다.

천구의 북극, 남극 : 지구의 자전축을 연장한 선이 만나는 천구의 두 점 천구의 적도 : 지구의 적도면이 천구와 만나서 그려지는 대원

천정: 천구상에서 관측자의 머리 바로 위

천구의란 무엇일까?

천구상의 항성의 위치를 구체의 표면에 표시하고 별자리, 적도, 황도 등을 표시한 것이며 지구본과 유사하다.

별의 상호관계, 별자리의 모양, 계절에 따른 변화, 별이 뜨고 지는 시각, 천구상에서 태양의 위치 등을 파악하는

데 편리한 도구이다.로켓은 일반적으로 압력중심이 질량중심보다 뒤에 위치합니다. 만약 로켓이 돌풍을 만나

기수가 진행방향에서 벗어나면, 압력중심과 질량중심의 상대적 위치에 따라 비행하는 모습이 달라집니다.

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교사용 활동지

주제활동 2: 우주를 담은 둥근 하늘

1. 천구의에는 움직이는 부분과 고정된 부분이 있습니다. 각자 천구의의 각 부분을 꼼꼼히 살펴보고, 무슨 역할을 할지 예측해봅니다.

※ 자신만의 아이디어를 자유롭게 펼칠 수 있도록 지도한다. 다음은 캠프에 참가한 학생들이 작성한 활동지이다.

가 : 지평면(관측자 입장에서 볼 때 지평면을 나타내는 것이다. 따라서 ‘가’ 부분인 나무판 아랫부분에 있는 천구의 별들은 지평선 아래 있기 때문에 볼 수 없으며, 나무판 위쪽에서 보이는 천구의 별을 관측할 수 있는 것이다.

나 : 자오선 (북극과 남극을 잇는 자오선에 해당한다. 이 부분은 관측자의 위도를 조절할 수 있는 기계적 기능을 가지고 있다. 또한 지구 자전축 기울기 변화도 조절할 수 있는데 이는 1년간 변화하는 자전축 기울기가 매우 작기 때문에 무시해도 좋다.)

다 : 천구 (하늘에 별이 박혀있는 가상의 구인 천구 역할을 한다.)

라 : 태양 (지구보다 작기 때문에 ‘달’로 추측하는 학생이 있다. 천구의는 지구가 중심에 있고 태양이 지구주위를

도는 지구중심설로 만들어져 있다. 이는 하늘에서 태양의 움직임이나 별의 움직임을 이야기할 때 지구를

중심으로 놓고 이해하는 것이 더 쉽기 때문이다. 태양을 중심에 놓고 천체의 운동을 기술하게 되면 지구의

공전과 자전을 모두 다뤄야하며 3차원 공간상에서 움직이는 지구의 모습을 머릿속에서 그리는 것이

상당히 힘들다. 천구의에 있는 태양은 돌릴 수 있게 되어 있는데, 태양이 도는 길을 따라 태양의 궤적을

나타내는 선과 日, 月이 적혀져 있다. 태양이 특정 위치에 있을 때 1년 중에 특정 날짜에 도달했다는

의미이다.)

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2. 고흥에서 오늘 하루 동안 태양의 움직임을 천구의에서 똑같이 표현해봅니다.

(1) 어떤 정보를 알아야 할까요?

관측자의 위도와 오늘의 날짜를 알아야 한다.

관측자의 위도에 따라 볼 수 있는 별이 달라지기 때문이다.

날짜의 경우 천구위에서 태양이 있는 위치에 따라 밤낮으로 볼 수 있는 별이 달라지기 때문이다.

(2) 어느 부분을 조정해야 할까요?

관측자의 위도는 ‘나’ 부분의 기울기를 조정하면 된다. 이때 그 지방의 위도는 북극성의 고도와 같다는 개념을 이용하여 북극에서부터 관측자의 위도만큼 기울이면 된다.

오늘의 날짜조정은 프로그램이 이루어지는 날짜정보를 천구의에 입력하는 것이다. ‘라’ 부분의 태양을 돌려보면 ‘다’ 부분의 천구위에 날짜에 도달하는 것을 볼 수 있는데 이를 오늘 날짜로 맞추면 된다.

3. 태양의 움직임을 올바로 재현했다면, 고흥에서 오늘 밤에 보일 별자리들을 찾아볼 수 있을

것입니다. 오늘 밤 8시에 고흥에서 보이는 별자리는 무엇인가요? 어떤 별자리가 하늘의

어디쯤에 보일지 아래의 원 안에 대략적인 그림을 그려주세요.

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예시

2월 3일 밤 9시 고흥에서 바라본 남쪽 하늘은 아래와 같다.

하지만 천구의 특성상 우리가 우주 위에서 지구로 내려다보는 형상이기 때문에 천구의에서는 좌우가 뒤집혀서 아래와 같이 보인다.

따라서 천구의에서 보는 것과 실제 지구에서 올려다보는 하늘은 좌우가 반대라는 사실을 이야기해야 한다.

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눈의 구조와 렌즈

과목 과학, 미술 수업차시 4-7/16차시

단원 빛과 파동, 렌즈의 이용

교육과정

2009 개정교육과정(중학교) - 과학 - 빛과 파동

㈎ 물체를 보는 원리를 안다.

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

2009 개정교육과정(중학교) - 과학 – 자극과 반응

㈎ 눈, 코, 귀, 혀, 피부 감각기의 구조와 기능을 안다.

2009 개정교육과정(중학교) - 과학 – 태양계

㈒ 육안 및 천체 망원경을 이용하여 천체를 관측하고, 이를 통해 천체의 특징을 안다.

학습목표 눈의 구조를 바탕으로 하여 사진기 및 망원경의 원리를 이해한다.

도입 (20분)

S A

Co 눈을 가린 채로 이제껏 와 본 적 없는 깜깜한 방 안에 들어와 있다고 상상해보자. 이 방의 구조를 알기 위해서는 어떻게 해야 할까?

- 눈으로 본다 라는 것이 어떤 것인지에 대해 이야기해본다.

- 동공의 크기 변화 관찰하기

강의실을 불을 껐다 켜면서 눈의 변화를 관찰한다.이때 오목거울을 가지고 자신의 눈을 관찰하거나 짝을 지어 옆 사람의 눈을 관찰해본다.

CD 만약 내가 영화의 주인공이라면 위 질문의 실마리를 어떻게 풀어 가야할까?

- 홍채(조리개): 눈의 중심부이며 근육의 팽창/수축을 통해 눈동자(동공)의 입구를 조절한다.

- 수정체: 홍채의 뒤에 있으며 빛을 굴절시키는 렌즈의 역할을 한다.

- 유리체: 투명한 젤리 모양의 덩어리이다. 안압을 유지하여 눈의 모양을 그대로 유지하게 해 준다.

- 망 막: 눈의 뒤쪽 내부의 막이며 빛에 민감한 신경세포로 덮여있다(시세포). 이곳에서 상이 맺히며 빛이 전기 자극으로 바뀐다.

- 시신경: 망막에 있는 신경섬유의 연결로 이루어져 있으며 시각 정보를 뇌에 전달하여 사물을 인식하게 된다.

- 눈의 구조를 따져보며 본다는 것이 어떤 것인지 생각해본다.

눈 구조물

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CD 카메라의 구조 알아보기

- 카메라 역시 눈의 구조와 거의 유사한 구조를 가지고 있다. 빛이 들어오면서 렌즈를 거치고(동공, 수정체) 상은 CCD칩(필름면, 망막)에 맺히는 구조를 가지고 있다. 그렇지만 초점을 맞출 때는 카메라와 눈은 다르다. 눈의 경우 초점을 맞추기 위해 수정체의 두께를 조절하지만 카메라의 경우 렌즈와 상이 맺히는 초점면 사이의 거리를 조절하여 초점을 맞춘다

- 조리개 값을 달리해서 찍은 사진과 동공의 크기가 변화하면서 본 주변의 모습을 비교해본다. 이 과정을 통해 눈과 사진기의 공통점과 차이점을 생각해본다. 동공의 크기가 작아지는 것은 사진기에서 조리개가 닫히는 것과 같다. 사람의 눈은 동공의 크기가 변하더라도 주변을 원활히 볼 수 있게 밝기를 빠르게 조절하지만 사진기는 노출시간을 조절하지 않으면 주변을 밝게 볼 수 없다.

- 사람의 동공의 크기는 대략 8mm 정도가 최대 크기 이다. 앞서 사진기와 동공의 크기 변화를 생각해봤을 때 사람의 동공이 더 커진다면 어떻게 될까? 우리가 보는 밤하늘의 모습은 어떻게 달라질까?

CD 바늘구멍 사진기 만들어보기

동공이 더 커지는 경우를 상상해 보면서 눈의 구조와 비슷한 바늘 구멍 사진기와 큰 구멍이 뚫린 사진기를 만들어 본다.

CD 구멍의 크기를 키워가며 상의 모습 관찰하기

구멍의 크기에 따라 보여지는 주변의 모습이 어떻게 달라지는지 확인해 본다. 구멍의 통해 보이는 세상은 상하좌우가 반대로 보이고 구멍이 커질수록 흐릿하게 보일 것이다.

사진자료

늘구멍사진기 재료 하드보드지

가위 트레이싱지 종이테이프

CD 전구를 사용한 실험(구멍의 크기를 키워가며 상의 모습 관찰하기)

- 필라멘트의 모양을 확인할 수 있는 투명한 유리로 씌어진 백열 전구를 준비한다. 전등

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- 전구 앞을 가리고 스크린에 상이 맺히는 것을 관찰한다.

작은구멍을 통해 맺힌 전등의 상 큰 구멍을 통해 맺힌 전등의 상

- 구멍을 여러개 뚫으면 어떻게 될지 생각해본다.

구멍이 1개, 2개, 5개일 때의 모습

- 바늘 구멍의 크기를 늘려가며 상이 어떻게 되는지 관찰한다.

- 구멍이 커질수록 상이 흐릿해 지는 이유를 스스로 생각해 보고 발표한다.

TIP 구멍이 여러 개 뚫려서 상이 겹쳐지는 것과 구멍이 커져서 상이 흐릿해지는 것이 같음을 설명한다.

- 눈의 구조를 생각해 보며 동공의 크기와 상관없이 상이 선명하게 보이는 이유에 대해 다시 생각해 본다. 우리 눈의 수정체와 렌즈의 역할에 대해서 생각해 본다.

CD 큰 구멍 사진기 앞에 렌즈 붙여보기

- 흐릿한 상과 여러개의 상이 맺힌 스크린과 앞서 준비한 전구 사이에 렌즈를 위치 시켜 여러 개의 상이 한곳에 모이는 것을 확인해본다.

TIP 큰구멍에 렌즈를 붙였을 때 주변이 선명해졌던 것을 설명한다.

렌즈

마무리 (10분)

ET 바늘구멍사진기의 구멍이 크면 어떻게 보이는지, 렌즈의 크기가 크면 어떻게 보일지에 대해서 얘기해본다.

- 하드보드지를 사용하여 바늘구멍 사진기를 만들 때 종이를 자르거나 구부리는 과정에서 안전사고의 위험이 있으니 주의한다.

- 상의 상하좌우가 반대로 됨이 렌즈 때문이라고 오해할 수 있으니 꼭 큰 구멍과 바늘구멍으로 주변을 관찰하게 하면서 구멍이 뚫려서 상하좌우가 바뀜을 설명해야 한다.

- 마무리에서, 앞서 살펴본 것들을 토대로 구멍의 크기와 렌즈가 더 커지면 어떻게 될지 상상해 본다.

(21)

생각열기

눈의 구조는 어떻게 되어있고 보는 것은 어떤 경로를 거치는 걸까?

- 홍채(조리개): 눈의 중심부이며 근육의 팽창/수축을 통해 눈동자(동공)의 입구를 조절한다.

- 수정체: 홍채의 뒤에 있으며 빛을 굴절시키는 렌즈의 역할을 한다.

- 유리체: 투명한 젤리 모양의 덩어리이다. 안압을 유지하여 눈의 모양을 그대로 유지하게 해준다.

- 망 막: 눈의 뒤쪽 내부의 막이며 빛에 민감한 신경세포로 덮혀있다(시세포). 이곳에서 상이 맺히며 빛이 전기 자극으로 바뀐다.

- 시신경: 망막에 있는 신경섬유의 연결로 이루어져 있으며 시각 정보를 뇌에 전달하여 사물을 인식하게 된다.

우리가 본다는 것은 빛이 각막, 동공, 수정체, 유리체를 통과하여 망막에 상이 맺히게 되고, 이것이 전기

신호로 바뀌어 시신경을 통해 대뇌에 전달되고 이를 뇌가 해석하는 과정이다.

(22)

생각펼치기

카메라와 눈의 구조의 비교

바늘구멍사진기로 상을 보면 상하좌우가 뒤집혀 보인다. 뒤집혀 보이는 빛이 직진하기 때문이라는 것은 알고 있다. 카메라의 원리 역시 바늘구멍 사진기의 원리를 응용한 것이다.

카메라는 종종 눈과 비교되곤 한다. 상을 맺히게 하는 원리가 거의 유사하기 때문이다.

눈과 카메라의 유사점

구분 빛의 차단 빛의 굴절 빛의 양 조절 상이 맺히는 곳

카메라 셔터 렌즈 조리개 CCD칩(필름)

눈 눈꺼풀 수정체 홍채 망막

눈과 카메라의 차이점 초점조절 역할

- 카메라의 경우 뚜렷한 상을 얻기 위해 렌즈와 CCD칩(필름) 사이의 거리를 조절해야한다.

- 눈의 경우 뚜렷한 상을 얻기 위해 수정체의 두께를 변화시켜 망막에 상이 맺히게 한다.

(23)

학습지 교사용

주제활동 3 : 눈의 구조와 렌즈

1. 본다

질문 1. ‘본다’는 것은 어떤 것일까요? 자신이 가지고 있는 생각을 자유롭게 적어봅시다.

학생이 가지고 있는 생각이 무엇인지 파악하기 위한 것이며 자유롭게 기술하도록 한다.

질문 2. 눈으로 보는 것은 어떤 과정을 거치는 걸까요?

‘눈’ 으로 보는 것은 어떤 것일까 라는 것을 생각해 보는 것임

광원에서 출발한 빛이 물체에 닿은 후 반사되어 눈으로 들어오며(각막-동공-수정체-망막) 상이 맺힌 것을 뇌가 인지하는 것임

2. 구멍사진기 제작

가. 만들어본 사진기를 가지고 주변을 관찰하고 느낀 점 및 새롭게 생긴 궁금증을 적어봅시다.

학생의 생각을 알아보기 위한 것이므로 자유롭게 기술하도록 한다.

나. 바늘구멍 사진기의 구멍이 더 커지면 어떻게 될까요? (그림이나 글로 설명하시오.)

구멍이 커지게 될 경우 빛의 양이 많아져서 밝게 보이긴 하지만 빛줄기들이 겹치게 되면서 상이 선명하게

보이지 않는다.

(24)

다. 왜 물체가 선명하게 보이지 않을까요? (그림이나 글로 설명 하시오.)

(구멍이 작을 경우 빛 작은 다발의 직진현상으로 인하여 상하좌우가 뒤집혀 보인다. 그러나 구멍이 커지게 되면 많은 빛이 구멍을 통하여 들어오고, 그 빛들은 서로 직진하면서 각각의 상을 만들게 되고, 이로 인하여 각 상들은 서로 겹쳐져서 보이기 때문에 선명하게 보이지 않게 된다.)

라. 렌즈의 지름이 커지면 어떻게 될까요? 바늘구멍사진기의 구멍크기와 연결지어 보세요.

렌즈의 크기가 커지게 되면 그만큼 사진기로 들어오는 빛의 양이 많아지게 되고, 밝은 상을 볼 수 있게 된다.

(25)

빛의 꺾임

과목 과학, 수학 수업차시 7-9/16차시

단원 빛과 파동, 렌즈의 이용

교육과정

2009 개정교육과정(중학교) - 과학 - 빛과 파동

㈎ 물체를 보는 원리를 안다.

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

㈒ 파동의 진행에서 반사와 굴절 현상을 이해한다.

학습목표 빛의 꺾임과 렌즈의 원리에 대해 알아본다

도입 (15분)

S A

Co 주변에서 굴절과 관련된 사례를 찾아 사진을 찍어오고, 어떤 상황에서 찍어온 것인지를 설명해보자

카메라 굴절 현상이 들어있는 사진

CD 다른 친구들의 사진을 보면서 굴절현상에서 일어나는 공통점을 찾아보자

출처: http://physics.tutorvista.com/light/index-of-refraction.html https://en.wikipedia.org/wiki/Refractive_index

TIP 빛이 꺽이는 상황들의 공통점을 찾아보고 빛이 꺾이는 상황을 이해한다.

빛이 서로 다른 물질 속을 지나면서 꺾임을 인지하게 한다.

CD 빛이 물질 속을 지나면서 꺾이는 것은 여러 교과서에서 물질 속을 지나는 빛의 속도차이라고 설명된다. 그렇다면 물 속을 통과하는 빛의 속도를 어떻게 측정할 수 있을까?

- 간단히 역사적으로 빛의 속도를 측정하려고 했던 시도가 있음을 소개한다.

갈릴레오는 두 사람이 램프를 들고 서로 멀어진 다음 램프를 깜빡이며 빛의 속도를 재려고 했다. 뢰머는 이오가 목성을 돌며 일으키는 식 현상을 이용해 빛의 속도를 재려고 했다.

굴절현상이 들어있는 사진

레이저 거리 측정기 수조 활동지

(26)

위 두 상황 모두 서로 다른 물질을 지나면서 빛을 굴절시키는 상황에서 빛의 속도가 측정된 것은 아니다. 레이저 거리 측정기를 이용해 물속을 지나는 빛의 속도를 측정해보고자 한다.

- 레이저 거리 측정기의 사용법과 원리를 알아보기 위해 레이저 거리측정기를 체험하는 시간을 갖는다.

CD 물 속을 지나는 빛의 속도 측정해보기 - 빛이 물 속을 통과하면 속도는 어떻게 될까?

참가자들의 의견을 들어본다.

- 20cm 이상이 되는 높이를 잴 수 있게 레이저거리측정기와 자를 연결한다.

TIP 물의 깊이와 레이저 거리측정기를 매다는 위치는 자유롭게 설정해도 되지만 너무 작으면 실험값을 구하기 힘들다. 사용하는 레이저 거리 측정기의 성능도 고려해야한다.

- 빈 수조에서 20cm의 거리를 측정하고 물을 채운 후(10cm 이상이어야 실험이 수월하다.) 같은 높이에서 거리를 측정해보기

- 레이저 거리 측정기로 측정한 거리가 다르게 나온 이유는 무엇일지 생각해본다. (물 속에서 빛의 속도가 느려지기 때문)

- 빛이 공기중과 물 속을 들어갈 때의 속도를 표현해보기

레이저 거리 측정기 수조 활동지

(27)

(빛의 공기중에서 물 속으로 수직으로 들어가는 경우)

(빛이 공기중에서 물 속으로 임의의 각도로 들어가는 경우)

CD 아크릴과 레이저로 렌즈모양 알아보기

- (체험요소) 슬릿레이저와 반원형 아크릴을 나눠주고 슬릿레이저로 만든 직진하는 빛을 모으기 위한 아크릴의 배열을 찾아 본다.

TIP 볼록한 형태가 빛을 모으게 함을 알도록 한다.

마무리 (15분)

ET 렌즈가 빛을 모으기 위해서는 어떤 모양을 가져야 하는지 생각해본다. 또한 렌즈콩을 소개하며 렌즈라는 단어의 어원을 소개한다.

TIP 렌즈의 어원은 렌즈콩(Lentil, 학명 Lens esculenta Moench)으로 이 렌즈콩은 볼록렌즈와 같은 형태를 하고 있고 유리를 이 렌즈콩 형태로 제작된 것으로부터 렌즈 라고 불리게 되었다고 알려져있다.

활동지

- 도입부에서 카메라를 주고, 센터 주변을 돌아다닐 때 안전사고에 유의하여 지도한다.

- 빛의 속도를 측정하는 실험을 할 때 물이 쏟아지지 않도록 주의한다. 레이저 거리 측정기는 방수기능을 확인해야 한다.

- 아크릴 실험을 할 때 레이저의 경로가 잘 보이지 않으므로 주변을 어둡게 해서 가능한 잘 보이도록 조절한다.

슬릿레이저가 퍼지는 범위가 넓으므로 눈에 무리가 가지 않게 주의해야 한다.

(28)

생각펼치기

레이저 거리측정계로 거리를 측정하는 원리는 무엇일까?

레이저 거리측정계는 레이저를 발사하여 반사되어 돌아오는 빛을 탐지하는 기기이다. 레이저를 쏠 때와 반사하여 돌아오는 시간 차이를 측정하여 걸린 시간을 알아내고, 빛의 속도가 일정하다는 사실을 활용한다.

거리를 구하기 위해서는 빛의 속도와 레이저가 반사되어 돌아올 때 까지 걸린 시간의 절반을 곱하면 된다.

레이저거리측정기는 다양한 환경에서 사용되고 있으며 정밀하게 거리를 측정하고자 할 때, 자를 사용할 수 없을 만큼 멀리 떨어져 있을 경우 자주 사용된다. 멀리 떨어져 있을 경우는 달까지의 거리를 측정하는 경우도 포함된다. 거리 측정계와 마찬가지로 지구에서 달을 향해 레이저를 발사하여 달 표면에 반사되어 돌아오는 시간을 측정하여 빛의 속도를 곱하여 달까지의 거리를 정밀하게 측정할 수 있다.

그렇다면 지구에서 달에 레이저를 쏘면 지구로 돌아오는 걸까? 그 답은 1969년 아폴로 11호가 달에 착륙했을 했었던 작업에 있다. 아폴로 11호가 달에 도착한 후에 반사판을 설치하였다. 지구에서 이 반사판을 향하여 레이저를 쏘고, 반사판에 의해 반사된 레이저를 측정하는 것이다. 그 이후로 달 까지의 거리를 측정하는 실험이 이루어졌고, 이를 통해 달이 1년에 3cm씩 멀어진다는 것을 알게 되었다.

그림

달 표면에 설치된 거울의 모습

(29)

학습지 교사용

주제활동 4 : 빛의 꺾임

1. 내가 관찰한 굴절현상 / 2. 사진 설명하기

가. 친구에게 내가 찍은 사진을 소개하기 전에 어떤 상황에서 관찰한 것인지 설명하는 글을 적어봅시다.

팀별로 찍은 사진에 대해서 어떻게 찍었고 어떤 상황에서 관찰한 것인지를 적어본다.

나. 다른 친구들의 사진을 보면서 굴절현상에서 나타나는 공통점을 찾아봅시다.

다른 친구들의 사진을 보면서 공통적으로 사물이 구부러져 보인다는 것을 발견할 수 있도록 지도한다

3. 물속에서의 빛의 속도 측정해 봅시다(예시)

가. 수면 높이(10cm) 측정 나. 책상 위 20cm 길이 측정

측정회차 측정값

1회차 10.4

2회차 10.3

3회차 10.4

평균 10.35

1회차 20

2회차 20.1

3회차 20.1

평균 20.07

다. 물속에서 빛의 속도는 어떻게 변할까요?

(30)

라. 수조 속에서 20cm 길이 측정(예)

1회차 24.1

2회차 23.6

3회차 23.6

평균 23.7

마. ‘라’의 결과를 가지고 빛의 속도가 어떻게 변했는지 생각해보세요.

4. 아크릴과 레이저로 렌즈모양 알아보기

가. 렌즈는 왜 볼록하거나 오목하게 생겼을까요? 실험으로 그 이유를 설명할 수 있을까요?

(31)

망원경 다뤄보기

과목 과학, 국어 수업차시 9-11/16차시

단원 태양계

교육과정 2009 개정교육과정(중학교) - 과학 - 태양계

학습목표 망원경을 다뤄보는 법을 익힌다.

망원경을 통해 대상을 관측하고 배율을 계산하는 법을 익힌다.

도입 (10분)

S T E A 망원경 다루기

Co 망원경을 사용하여 야외에 나가 하늘을 관찰하고자 한다. 내가 가지고 있는 부품들을 사용하여 망원경을 조립해 보고자 한다. 어떻게 해야 제대로 망원경을 설치할 수 있을까?

CD 망원경의 구성요소 알아보기

- 망원경의 각 구성요소 알아보기

①가대, ②적위고정나사, ③적경고정나사, ④극축망원경,

⑤경통, ⑥초점조절나사, ⑦천정미러, ⑧접안렌즈, ⑨파인더 - 조립순서 알아보기

1. 가대를 튼튼하게 세우고 수평을 맞춘다.

2. 마운트를 가대위에 올리고 결합한다.

3. 무게추를 매단다.

4. 망원경 경통을 고정한다.

5. 접안렌즈를 끼우고 무게중심을 맞춘다.

망원경 전자액자 (천체사진)

활동지

(32)

6. 다시 기본위치로 옮기고, 파인더 정렬을 실시한다.

7. 관측한다

- 분해순서 알아보기 (분해는 조립의 역순)

- 망원경 설치 후 반드시 점검해야 할 점: 무게균형, 파인더 정렬

CD 배율에 대해 알아보고 계산해보기

배율 = 대물렌즈의 초점거리 접안렌즈의 초점거리

- 갈릴레이 망원경의 사양을 알아보고 배율 계산해보기

갈릴레이가 만든 망원경

대물렌즈 초점거리: 1330mm, 접안렌즈 초점거리: 94mm 배율은? 1330mm/94mm = 약14배

- 망원경으로 보는 대상을 그려보고, 배율을 계산해본다.

마무리

(10분) ^ET 대물렌즈의 앞을 가려보고 상의 모습이 어떻게 변하는지 알아보기 활동지

- 망원경 실습 시 학생들을 조별로 움직이도록 하고, 망원경 한 대에 지도자가 한 명씩 위치하도록 배치해야 함 - 망원경을 다룰 때 무게추, 혹은 경통 등에 의해 다치지 않도록 유의하여 지도한다.

- 망원경이 망가지지 않도록 주의깊게 살펴봐야 함

- 날씨가 좋을 경우 밖에서 볼 수 있는 대상을 바라보며 배율 계산을 수행하고, 날씨가 좋지 않을 경우에는 전자액자에 천체사진을 띄워 관찰하고 배율을 계산하도록 지도한다.

- 마무리 단계에서 대물렌즈의 앞을 가려가면서 상이 어두워진다는 것을 알도록 한다. 상이 어두워지는 원리는 앞서 배운 동공의 크기가 줄어드는 경우와 같은 원인인 것으로 설명한다.

- 망원경 앞을 가릴 때는 빛이 투과될만한 얇은 종이가 아닌 확실히 빛을 차단하는 두꺼운 물체여야 한다. 적당히 빛을 투과시키는 얇은 물체를 사용하면 상이 뿌옇게 보이므로 주의해야한다.

(33)

생각펼치기

갈릴레오의 망원경

맨눈에 보이는 가장 희미한 별들 너머에는 도움 없이는 절대 보이지 않았던, 너무 많아서 거의 믿기지 않는, 수많은 다른 별들이 망원경을 통해 나타났다.

-갈릴레오(Galileo Galilei)가 망원경으로 처음 밤하늘을 관측한 경험에 대해 Siderius Nuncius(1610년)에 기술한 글-

그림1 갈릴레오는 나무와 구리 그리고 종이를 이용하여 길이 1,273mm인 굴절망원경을 발명했습니다.

(제작시기 : 1609년 말 ~ 1610년 초)

이탈리아 피사에서 태어난 갈릴레오는 1610년에 인류 최초로 렌즈를 부착한 긴 통으로 밤하늘을

올려다봤습니다. 그림 1 왼쪽 아래 사진은, 밤하늘을 향하는 렌즈를 확대한 것으로 크기가 약 51mm이고

초점거리는 약 1,330mm입니다. 그리고 눈을 갖다 대는 렌즈는 크기가 약 26mm이고, 초점거리는 약 94mm

입니다. 이 정보를 활용하여 간단한 계산을 하면, 갈릴레오는 맨눈으로 보는 것보다 약 14배 크게 달, 목성

등을 살펴봤다는 것을 알 수 있습니다.

(34)

생각펼치기

망원경의 종류는 무엇이 있을까?

갈릴레이가 망원경을 만들어 하늘을 관측한 이후로 여러 망원경들이 만들어졌다. 많은 종류의 망원경들이 존재하지만 렌즈를 사용했는지, 거울을 사용했는지에 따라 굴절망원경과 반사망원경으로 나눈다.

굴절망원경은 빛이 렌즈를 통과할 때 굴절되는 특성을 이용해 빛을 모을 수 있도록 만든 망원경이다.

대물렌즈에 굴절렌즈를 사용하며, 접안렌즈를 어떤 것으로 쓰는지에 따라 갈릴레이식(접안렌즈를 오목렌즈 사용)과 케플러 식(접안렌즈를 볼록렌즈를 사용)으로 나눌 수 있다. 오늘날에는 갈릴레이식 굴절망원경은 잘 쓰이지 않는다.

그림 갈릴레이식 굴절망원경(좌)과 케플러식 굴절망원경(우) 그림출처: 한국천문연구원(http://astro.kasi.re.kr)

반사망원경은 거울의 반사성질을 이용하여 빛을 모을 수 있도록 만들어진 망원경이다. 반사망원경의 경우 대물렌즈를 거울을 사용하며, 거울의 경우 제작비용이 저렴하고 대형으로 만들 수 있기 때문에 오늘날 사용되는 대형망원경은 모두 반사망원경이 차지하고 있다. 반사망원경은 여러 분류가 존재하며 잘 알려진 형태로 뉴턴식 반사망원경과 카세그레인식 반사망원경이 있다.

그림 뉴턴식 반사망원경(좌)과 카세그레인식 반사망원경(우) 그림출처: 한국천문연구원(http://astro.kasi.re.kr)

(35)

학습지_교사용

주제활동 5: 망원경 다뤄보기

1. 망원경의 구조를 정리해봅시다.

※ 자신만의 아이디어를 자유롭게 펼칠 수 있도록 지도한다. 다음은 캠프에 참가한 학생들이 작성한 활동지이다.

2. 망원경 설치 후, 본격적으로 관측하려면 2가지를 점검해야 합니다. 무엇을 점검해야 할까요?

① 무게중심(망원경 구동시 부하를 줄이고 원활히 움직이기 위해)

② 파인더(넓은 시야로 대상을 확인하고 주 망원경으로 자세히 보기 위해) 경통

파인더

접안렌즈

천정미러

삼각대 초점

조절 나사

극축망원경

적위고정나사

적경고정나사

(36)

3. 망원경 조립 순서를 적어주세요

① 삼각대를 튼튼하게 세우고 수평을 맞춘다

② 마운트를 삼각대 위에 올리고 결합한다.

③ 무게추를 매단다.

④ 망원경 경통을 고정한다.

⑤ 접안렌즈를 끼우고 무게중심을 맞춘다.

⑥ 다시 기본위치로 옮기고, 파인더 정렬을 실시한다.

⑦ 관측한다.

4. 갈릴레이가 사용한 망원경의 대물렌즈는 약 51mm이고 초점거리는 1330mm입니다.

접안렌즈는 크기가 약 26mm이고 초점거리는 94mm입니다. 갈릴레오 망원경의 배율을 자신이 직접 구해보세요

배율 = 대물렌즈 초점거리/접안렌즈 초점거리 = 1330mm/94mm

= 약 14배

--- 목 성 ---

배율=( mm)/( mm)= 배율=( mm)/( mm)=

--- 토 성 ---

(37)

5. (집광력 실험) 대물렌즈를 손으로 가리는 정도에 따라 상의 밝기가 어떻게 변하는지 적어보세요.

대물렌즈를 서서히 가리면 보이는 상의 밝기가 점점 어두워지다가 결국은 보이지 않게 된다.

(38)

망원경으로 보는 밤하늘

과목 과학, 미술 수업차시 11-13/16차시

단원 태양계

교육과정

2009 개정교육과정(중학교) - 과학 - 태양계

㈐ 태양계를 구성하는 천체를 알고, 태양계 행성을 분류하여 그 특징을 알고, 행성도 위성을 가질 수 있음을 안다.

학습목표 망원경을 사용하여 밤하늘을 관찰해본다.

별자리판을 사용하여 관측시점을 예측해보고 관찰해본다.

도입 (10분)

S T E A 망원경을 사용하여 관측하기

Co 망원경을 제대로 설치하였다. 이제는 무엇을 관찰해야할까?

CD 별자리판을 사용하여 밤하늘 알아보기

별자리판을 이용해 오늘 밤 관측 가능한 별자리와 천체를 찾아보고 망원경으로 해당 천체를 찾아본다.

CD 망원경을 사용하여 밤하늘 관찰하기

별자리판 망원경 활동지

(39)

천체망원경을 사용한 야간관측

달 토성

목성 금성

마무리 (10분)

ET 밤하늘에서 망원경으로 본 천체들을 그려본다

활동지

- 우천시 천체투영관을 사용하여 프로그램을 진행한다.

- 천체투영관을 사용할 경우, 지구에서부터 시작해서 태양계, 우리은하, 외부은하 로 나가면서 보이는 것들과 우주의 크기에 대해 생각해볼 수 있는 영상을 활용한다.

- 학생들이 관찰한 천체의 이미지를 준비하고 눈으로 볼때와 천체의 모습을 카메라에 담았을 때 차이가 있음을 알게 한다.

(40)

학습지 교사용

주제활동 6: 망원경으로 보는 밤하늘

1. 이제 망원경으로 하늘을 바라봅시다.

(1) 맨눈으로 바라본 행성, 10mm 접안렌즈와 25mm 접안렌즈로 본 행성의 모습을 그려보세요.

(2) 맨눈으로 바라본 별의 모습, 10mm 접안렌즈와 25mm 접안렌즈로 본 별의 모습을 그려보세요.

(41)

태양이라는 이름의 별

과목 과학 수업차시 13-16/16차시

단원 태양계

교육과정

2009 개정교육과정(중학교) - 과학 - 태양계

㈑ 태양은 태양계 내의 유일한 항성임을 알고, 태양의 활동이 지구 자기장 및 인간 생활에 미치는 영향에 대해 이해한다.

학습목표 태양을 여러 파장을 관찰하는 이유에 대해 알아본다.

실제 망원경을 사용하여 태양을 관찰해본다.

도입 (20분)

S A

Co 태양은 우리의 삶에 있어서 얼마나 많은 영향을 미칠까?

CD 우리가 태양에 대해 알고 있는 것은 무엇일까?

CD 다양한 파장으로 태양을 보는 이유를 알아보기

304Å 영역에서 본 태양 171Å영역에서 본 태양

- 태양에서는 다양한 현상이 나타나고 있으며, 각각의 파장으로 관찰할 경우 모두 다른 모습을 보인다. 우리가 눈으로 보는 파장은 전체 빛의 아주 좁은 일부분만을 보고 있으므로 가시광만으로는 태양 활동을 완전히 이해할 수 없다. 우리 몸을 완전히 알기 위해서 사진기로 사진을 찍고, X선으로 내부 구조를 찍어서 알아보는 것처럼 다양한 파장으로 관측해야만 태양의 활동 및 현상을 제대로 이해할 수 있다.

CD 망원경을 사용하여 태양 관찰해보기 - 백색광에서 보이는 특징 알아보기

망원경 수소선필터 칼슘선필터

(42)

백색광으로 보이는 태양

흑점: 백색광에서 볼 때 검게 보이는 점이며, 태양의 활동에 따라 흑점의 개수는 달라보인다.

흑점은 자기장이 강한 지역이며, 자기장 때문에 흑점 주변의 열이 흑점 내부로 전달되지 못하여 태양 원반에 비하여 상대적으로 어두워 보인다. 흑점은 지구 정도의 크기를 가지며 큰 흑점의 경우 목성 크기인 경우도 있다.

백반: 백색광에서 관측할 때 가장자리 쪽에서 보이며 밝게 보이는 지역들이다. 이 지역 역시 자기장이 강한 지역이지만 흑점과는 다르게 보인다.

백색광에서 보이는 흑점과 백반(출처:NASA홈페이지)

- 수소선에서 보이는 특징 알아보기

수소선으로 보는 태양

(43)

수소선으로 관측하게 될 경우, 태양의 대기층 중에서 채층을 주로 관측하게 되며, 채층에서 보이는 구조와 현상들을 잘 관찰할 수 있다. 수소선 관측은 전통적으로 오랫동안 관측해온 방법이다.

필라멘트: 태양 원반에서 끈과 같이 보이는 구조. 채층의 위에 떠 있는 물질이며 아래쪽에서 올라오는 빛을 흡수/산란하여 검게 보인다.

홍 염: 태양 원반의 가장자리에서 보이는 구름과 같은 구조. 태양원반에서 보이는 필라멘트와 같은 것임. 홍염 주변은 우주공간이고 빛이 없으므로 홍염 자체가 가지고 있는 빛이 나와 우리가 관찰할 수 있음.

플라지: 태양 원반에서 밝게 보이는 지역. 이 지역들은 태양 원반에 비해 상대적으로 자기장이 강한 지역들이다.

홍염(출처:mvas.org) 필라멘트와 플라지 (출처:skyandtelescope.com)

- 칼슘선에서 보이는 특징 알아보기

칼슘선으로 보이는 태양

칼슘선은 태양에서 나오는 빛 중에서 가장 강한 선이며, 칼슘선으로 태양을 볼 경우, 태양의 채층에서 보이는 모습들과 현상을 볼 수 있다. 수소선 역시 채층을 보는 선이지만 두 선으로 보는 태양의 모습은 서로 다른 모습을 보여준다. 칼슘선의 경우 특히 자기장의 구조를 잘 보여주는 선으로 알려져 있다.

홍 염: 수소선에서 보이는 것과 같은 원리로 보이는 구조이다.

흑 점: 수소선에서는 흑점이 검게 보이기도 하고 검게 보이지않고 단지 밝게 보이기도 한다.

흑점이 있는 곳은 밝게 보이는 특징을 보인다.

플라지: 수소선에서도 보이는 구조이나, 칼슘선에서는 더욱 뚜렷하게 볼 수 있다. 플라지는 자기장이 강한 지역을 뜻한다.

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마무리

(15분) ^ET 백색광, 수소선, 칼슘선으로 보이는 태양을 스케치해 보고 특징을 적어본다. 활동지

- 다양한 파장에서 태양을 보는 이유에 대해서 설명할 때, 태양은 지구에서 가장 가까운 별이기 때문에 우주의 있는 수많은 별들을 이해하는데 있어 기준이 되는 대상이라는 것을 알게 한다. 뼈가 부러졌을 때 엑스레이를 통해 몸 안을 투과시켜 볼 수 있는 것과 전쟁영화에서 야간투시경을 사용하는 예시를 이용해 여러 파장으로 봄으로써 맨눈으로 볼 때 알아채지 못한 사실을 알게 됨을 설명한다.

- 태양관측시 망원경을 사용하여 직접 태양을 보는 것은 위험하다는 것을 단단히 주의해야 하며, 직접 태양을 바라보지 않도록 엄격히 지도한다.

- 날씨가 흐려서 태양관측이 힘들 경우, 태양의 크기에 대해서 이야기를 진행시켜 나가고 태양이 지구에 미치는 영향에 대해서 생각해보는 시간을 갖도록 한다.

학습지_교사용

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주제활동 7: ‘태양’이란 별

1. 평상시에 보는 태양을 그림으로 표현해주세요. 맨눈으로 본 태양의 모습은 태양의 어느 부분에서 나온 빛을 보는 걸까요?

맨눈으로 보는 태양은 태양의 광구에서 나오는 빛을 보는 것임

2. 맨눈과 태양 관측 필터가 부착된 망원경, 그리고 H-alpha 필터가 부착된 망원경으로 본 태양의 모습을 스케치 해주세요.

1) 감광필터 2) H-alpha 필터 3) 칼슘 필터