과학과 건강

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(2)

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과학과 건강

- 중학교 차시대체1 (교사용) -

액티비티 헬스(Activity Health) 프로그램

(4)

¨ Program 차시대체Ⅰ 과학과 건강

□ 1차시 물질의 상태와 현상 ... 09

¨ Program 차시대체Ⅰ 과학과 건강

□ 2차시 물질의 상태와 표현 ... 22

¨ Program 차시대체Ⅰ 과학과 건강

□ 3차시 움직임 게임 ... 30

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□ 4차 산업혁명 시대는 모든 것이 상호 연결되고 보다 지능화된 사회로 변화하는 것으 로 인공지능(AI), 사물인터넷(IoT), 클라우드 등 정보통신기술(ICT)의 발전과 확산을 통 해 인간과 인간, 인간과 사물, 사물과 사물 간의 연결성이 확대되고 있습니다.

□ 정보통신기술(ICT)의 발달은 보건의료 패러다임의 변화를 가져왔습니다. 의료와 정 보통신기술(ICT)을 융합한 디지털 헬스케어가 급속히 성장함에 따라 치료와 병원 중 심에서 예방과 관리를 통한 건강증진에 관해 관심이 증가하였고 이와 관련한 웨어러 블 기기, 모바일 등이 다양하게 활용되고 있습니다. 특히 의료산업에 인공지능, 클라 우드, IoT 등 디지털 신기술이 접목되면서 디지털 헬스케어는 4차 산업혁명 시대의 핵 심 산업분야로 성장하고 있습니다.

□ 청소년기 건강관리를 위해서 신체활동은 매우 중요한 요소입니다. 신체활동은 골격 근의 에너지를 소비하는 스포츠, 운동과 놀이, 걷기, 춤추기 등과 같은 신체의 모든 움 직임을 포함합니다. 그러나 청소년 시기에 신체활동 실천율이 매우 낮고, 그 원인이 시 간 부족 때문이라고 보고되고 있습니다. 이에 따라 청소년의 건강관리 및 신체활동 참 여율을 높이고 ICT 기술을 활용한 신체활동 프로그램을 개발하였습니다.

□ 교실 내의 제한된 환경을 활용 가능한 기술과 연결하여 에듀테크 환경을 학생들에게 제공하여 몰입감을 통해 재미있게 주제중심으로 자유롭게 활동할 수 있도록 하는 것 이 매우 중요합니다. 에듀테크 환경에서 재미있게 활동할 수 있는 디지털 헬스 프로 그램을 통하여 과학기술을 이해하고 융ㆍ복합 능력을 강화하고 창의적 역량을 강화 할 수 있습니다.

□ 특히 자유학년제가 2020년 중학교 1학년 대상 모든 학교로 확대됨에 따라 학생들의 소질과 적성을 키울 수 있는 참여형 교육이 요구되어지며 4차 산업혁명 시대에 맞는 다양한 경험의 기회가 제공되어야 합니다. 험을 통한 지식의 체득을 목표로 하며, 자 유학년제형은 교과 외 활동에서 건강과 관련한 활동중심의 차별화된 프로그램을 제 공하고자 하였습니다.

□ ICT를 활용한 신체활동을 통해 액티비티 헬스프로그램의 디지털 헬스를 구현함으로 써 학생들은 과학적 지식의 이해를 바탕으로 학습내용과 건강이 연계된 재미있는 신 체활동을 경험할 수 있고, 교사들에게는 학교 현장에서 ICT를 활용한 교과연계 수업 이 가능하도록 하였습니다.

□ 차시대체형은 단순한 교과 내 지식전달이 아닌 활동과 경험을 통한 지식의 체득을 목 표로 하며, 자유학년제형은 교과 외 활동에서 건강과 관련한 활동중심의 차별화된 프 로그램을 제공하고자 하였습니다.

Ⅰ

프로그램

개발 배경과

목적

(7)

Ⅱ

프로그램

개발내용 및

과정

(8)

□ 프로그램 총괄표

□ 프로그램의 이해

- 중학교 프로그램은 ‘액티비티 헬스(Activity Health)’ 프로그램으로 자유학년제형 2종과 차시대 체형 1종으로 구성되어 있습니다.

- 자유학년제 프로그램은 교과 외 활동으로 중학생들의 관심과 흥미가 높은 건강 및 문화를 주제 로 선정하여 관련 개념 및 지식내용을 다양한 사례 동영상을 통해 제시하고 학생들이 재미있게 참여하는 창의적 설계 활동 속에서 자연스럽게 과학기술을 경험하도록 하였습니다.

- 차시대체 프로그램은 과학 교과에서 추출한 단원을 통합예술활동(음악, 미술, 무용 등)의 방법 을 활용하여 과학지식 내용을 더 효과적으로 이해하고 경험하도록 하였고, 이를 통해 체화된 지 식으로써 장기기억으로의 전환이 가능하도록 하였습니다.

- 모든 프로그램 내 활동은 재미 요소를 극대화하였고 개인, 모둠별 활동을 통해 다양한 상호작용 이 가능하도록 구성하였습니다.

- ‘액티비티 헬스(Activity Health)’ 프로그램을 통한 다양한 활동과 경험은 학생 들의 STEAM(융 복합) 역량을 강화하고 창의성을 발현할 수 있는 기회를 제공할 수 있습니다.

- 제한된 교실 환경을 에듀테크 환경(코딩, 어플리케이션 등)으로 주제학습을 할 수 있는 프로그 램을 제공하여 재미있게 활동하는 과정에서 다양한 과학기술을 경험하고 사고를 확장할 기회 를 얻습니다. 이러한 에듀테크 환경은 학생들이 융합형 인재로 성장할 수 있는 창의적 공간을 제공합니다.

Ⅲ

프로그램

내용 프로그램명 개발내용 차시별 주제

건강 -

4차 산업혁명을 만나다 : 디지털 헬스 (총13차시)

중학교(7차시)

액티비티헬스 프로그램

건강한 생활 자유학년제Ⅰ(2차시)

1. 바른 자세 2. 맞춤 운동 과학과 문화

자유학년제Ⅱ(2차시)

1. 과학과 예술 2. 움직이는 예술

과학과 건강 차시대체Ⅰ(3차시)

1. 물질의 상태와 현상 2. 물질의 상태와 표현 3. 움직임 게임

(9)

□ 프로그램 구성

Ⅳ

프로그램

구성 1차시. 물질의 상태와 현상

학습 목표

· 물질의 세 가지 상태를 이해하고 각각의 입자 운동을 이해할 수 있다.

•

· 물질의 입자 운동을 어플리케이션을 활용하여 창의적인 움직임으로 표현할 수 있다.

활 동 구 성

상황 제시

[ 활동1 ] 물질의 세가지 상태

[ 활동2 ]

액체-고체-기체 입자 운동 그리기

창의적 설계

[ 활동1 ] 입자 운동의 표현

[ 활동2 ] 생활 속 물질의 변화와 표현

감성적

체험

[ 활동1 ] 발표와 감상

2차시. 물질의 상태와 표현

학습 목표

· 플라스마 현상을 이해하고 자연현상 속 플라즈마 상태를 이해할 수 있다.

•

· 플라스마 현상으로 나타나는 자연현상을 여려가지 미술도구를 활용하여 표현할 수 있다.

• · 미술작품을 배경으로 스토리텔링하여 창의적인 움직임으로 표현할 수 있다.

활 동 구 성

상황 제시

[ 활동1 ] 플라스마 현상

[ 활동2 ]

다음 중 플라스마 현상으로 나타나는 자연현상은?

창의적 설계

[ 활동1 ] 자연현상 표현

감성적

체험

(10)

□ 2015 개정 교육과정 연계

과학

[ 내용요소 ] 세 가지 상태와 입자 배열

[ 성취기준 ] [9과05-01] 물질의 세 가지 상태의 특징을 설명하고 이를 입자 모형으로 표현 할 수 있다.

[9과05-02] 여러 가지 물질의 상태 변화를 관찰하고, 상태 변화 시 나타나는 현 상을 입자 모형으로 설명할 수 있다.

[ 내용요소 ] 상태 변화

[ 성취기준 ] 여러 가지 물질의 상태 변화를 관찰하고, 상태 변화 시 나타나는 현상을 입자 모 형으로 설명할 수 있다.

기술

[ 내용요소 ] 미디어와 이동 통신

[ 성취기준 ] [9기가04-17] 다양한 통신 매체의 종류와 특징을 이해하고 활용한다.

체육

[ 내용요소 ] 표현: 현대표현의 수행과 창작

[ 성취기준 ] [9체04-11] 현대 표현의 특성과 원리가 반영된 작품을 구성하고 발표하며, 작품 에 나타난 표현 요소와 방법을 감상하고 평가한다.

3차시. 움직임 게임

학습 목표

· 물질의 상태 변화 원리와 현상을 이해할 수 있다.

•

· 움직임 게임을 통해 물질의 상태 변화를 재미있게 경험할 수 있다.

•

· 각각의 물질의 상태 특징을 이해하고 창의적인 움직임으로 표현할 수 있다.

활 동 구 성

상황 제시

[ 활동1 ] 물질의 상태 변화

[ 활동2 ]

깨진 얼음을 붙일 수 있는 방법은?

창의적 설계

[ 활동1 ] 물질의 변화 지도 이동하기

[ 활동2 ] 물질의 변화 지도 표현하기

감성적

체험

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□ Program 차시대체Ⅰ 과학과 건강

□ 1차시 물질의 상태와 현상

1차시 프로그램은 ‘바른 자세’로 생각열기(상황제시) - 생각 펼치기(창의적 설계) - 생각 정리하기(감성적 체험)로 구성하였다. 본 차시는 과학교과 내용 중 물질의 세 가지 상태 와 입자 운동을 동영상, 그림 및 활동을 통해 이해할 수 있다. 고체, 액체, 기체의 입자 운 동 원리를 도형, 음악, 움직임으로 표현하고, 또한 실생활에서 관찰할 수 있는 상태변화를 적용하여 스토리텔링을 통해 표현활동을 하며 지식을 확장할 수 있다. 이러한 활동을 통 해 과학내용을 재미있게 반복 학습할 수 있고, 학생들에게 지식내용을 장기기억으로 전 환할 수 있는 경험을 제공할 수 있다.

Ⅴ

차시별 프로그램 구성

과목/준거틀 상황제시 창의적 설계 감성적 체험

과학 ○ ○

기술

체육 ○ ○

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프로그램명

과학과 건강 1차시

차시 주제

물질의 상태와 현상

교육목표

· 물질의 세 가지 상태를 이해하고 각각의 입자 운동을 이해할 수 있다.

· 물질의 입자 운동을 어플리케이션을 활용하여 창의적인 움직임으로 표현할 수 있다.

차시 설계의도

과학교과 내용 중 물질의 세 가지 상태와 입자 운동을 동영상, 그림 및 활동을 통해 이 해할 수 있다. 고체, 액체, 기체의 입자 운동 원리를 도형, 음악, 움직임으로 표현하고, 또한 실생활에서 관찰할 수 있는 상태변화를 적용하여 스토리텔링을 통해 표현활동 을 하며 지식을 확장할 수 있다. 이러한 활동을 통해 과학내용을 재미있게 반복 학습할 수 있고, 학생들에게 지식내용을 장기기억으로 전환할 수 있는 경험을 제공할 수 있다.

준비물

동영상 자료, 학생용 워크북 활동지, 빨랫줄(노끈, 트와인끈 등), 여러 가지 음악

상황제시 물질의 세 가지 상태

[ 활동 가이드 ]

동영상을 통해 물질의 세 가지 상태와 입자 운동을 이해하고 고체-액체-기체 상태의 입자 운동을 그림으 로 표현하는 활동이다. 이를 통해 과학 시간에 학습한 내용을 쉽고 재미있게 반복함으로써 과학지식을 통 합예술활동을 통해 습득할 수 있다.

활동1 물질의 세 가지 상태

- 고체-액체-기체 이해하기

※ Change of state

· 출처: FuseSchool - Global Education

· https://www.youtube.com/watch?v=xYU7RSoOZ0U&feature=you- tu.be

· 물질의 상태 변화

※ 물질의 세 가지 상태

· 출처: [네이버 지식백과] 물질의 세 가지 상태 (상위5%로 가는 화학교실 1, 2008. 1. 4., 신학수, 이복영, 백승용, 구자옥, 김창호, 김용완, 김승국)

· https://www.youtube.com/watch?v=xYU7RSoOZ0U&feature=you- tu.be

· 물질의 세 가지 상태에 대한 과학 지식 내용

1 물질의 상태와 현상

중심 교과

과학

STEAM 요소

S

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학생용 활동지

학습자료 물질의 세 가지 상태

상태에 따라 달라진다

가끔 무협 영화 같은 데서 무예를 닦는 사람이 떨어지는 폭포수를 칼로 베는 장면이 나온다. 우리의 주인공이 모든 기를 칼끝에 모아 칼을 휘두르면 놀랍 게도 폭포는 ‘쩍’하고 갈라진다. 그런데 이게 실제로도 가능할까? 영화에서는 폭포가 갈라지지만, 이것은 단지 영화를 재미있게 하려고 만든 것에 불과하 다. 실제로는 절대 폭포가 갈라지지 않는다. 그 이유는 폭포가 물이라는 액체 상태로 이루어져 있기 때문이다.

물이 칼로 베어지지 않는 이유를 좀 더 과학적으로 파헤치기 위해 실제로 칼 로 물을 베어 보라. 그러면 물이 갈라지는 순간 바로 다시 합쳐지는 것을 볼 수 있다. 이처럼 물을 아무리 베어도 다시 합쳐지는 것은 물이 액체이기 때문에 나타나는 현상이다. 즉, 액체의 경우 특유의 흐르는 성질이 있어서 아무리 갈 라 놓아도 다시 합쳐져 버린다. 그런데 만약 폭포가 얼어서 전체가 고드름이 되어 버린다면 어떨까? 이렇게 얼어붙은 폭포라면 아마 도를 닦지 않은 사람 도 어렵지 않게 벨 수 있을 것이다.

그러면 물은 베어지지 않는데 왜 얼음은 베어지는 걸까? 그것은 얼음이 단단 한 고체 상태이기 때문이다. 고체의 경우 액체처럼 흐르는 성질이 없고 단단 히 붙들려 있기 때문에, 한번 갈라지면 다시 합쳐지지 않는 것이다. 분명 물 과 얼음은 서로 다른 물질이 아닌데도 이렇게 상태에 따라 다른 성질을 나 타낸다.

한편 물의 또 다른 모습이 있는데, 바로 물의 기체 상태인 수증기이다. 수증기 는 우리가 알다시피 눈에 보이지 않는다. 따라서 우리는 수증기의 존재에 대 해 거의 알아차리지 못한 채 살고 있다. 그럼에도 불구하고 수증기는 물, 얼음 과 더불어 우리 생활과 아주 밀접한 관계를 맺고 있다. 왜냐하면 바로 수증기 때문에 비, 눈, 안개 등의 현상이 나타나기 때문이다.

이처럼 물체들은 우리 주변에 존재할 때 한 가지 상태로 존재하지 않고 고 체, 액체, 기체로 존재하게 된다. 또 경우에 따라 물처럼 한 가지 물질이 고체 와 액체 및 기체로 상태 변화를 하면서 존재하는 것도 볼 수 있다. 우리가 물 질을 탐구하고자 할 때에는 우선 물질들이 보여 주는 각 상태들의 특징에 대 해 알아야 한다.

(14)

활동2 액체-고체-기체 입자 운동 그리기

- 물질의 상태에 액체-고체-기체의 입자운동을 그림으로 그려본다.

고체 액체 기체

학생용 활동지

선택활동 고체-액체-기체의 상태변화

- 그림에서 보이는 입자상태의 변화를 예시에서 찾아 붙인다.

- 변화된 상태의 현상을 찾아 붙인다.

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학생용 활동지

창의적설계 입자 운동의 표현

[ 활동 가이드 ]

물질의 상태변화를 줄을 활용하여 음악에 맞춰 운동을 도형과 움직임으로 표현하고 그 과정을 표현한다.

각각의 물질 상태를 생활속에서 관찰할 수 있는 상태변화과정을 두 모둠을 한 모둠으로 구성하여 스토리 텔링하여 창의적인 움직임으로 표현하는 활동이다. 이 활동을 통해 신체를 통해 움직임으로 구성하고 표 현할 수 있을 뿐만 아니라 이 활동을 통해 활동을 통해 체화된 장기기억으로의 저장이 가능하다.

활동1 _{입자 운동의 표현}

- 2개 모둠이 짝을 이루어 고체-액체-기체 중 한 가지를 선택한다.

- 모둠별 토의를 통해 물질의 상태에 어울리는 도형(삼각형, 사각형, 오각형 등)을 결정한다.

- 한 개 모둠이 줄을 잡고 고체, 액체, 기체의 상태가 변화되는 움직임 을 표현할 수 있는 공간을 만드는 역할을 한다.

- 물질의 입자 운동과 어울리는 음악을 찾아 선택한다.

- 물질의 입자가 되어 음악에 맞춰 줄을 이용하여 만든 공간 안에서 입 자 운동을 표현한다.

- 활동을 위해 선택한 음악을 교사가 무작위로 틀어준다.

- 해당하는 모둠의 음악이 나오면 해당하는 모둠은 움직임을 실행한다.

- 모든 모둠은 돌아가며 2회 이상 발표할 수 있도록 한다.

중심 교과

과학, 체육

STEAM 요소

S, A

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학생용 활동지

활동2 생활 속 물질의 변화와 표현

- 물질의 상태가 다른 두 모둠이 합쳐서 한 개의 모둠을 구성한다.

- 두 모둠이 표현했던 물질의 상태와 관련된 생활 속 관찰할 수 있는 상 태 변화 상황을 설정한다.

- 상황에 대해 간단하게 스토리텔링한다.

- 예1) 고체모둠+액체모둠: 물을 얼려서 얼음을 만든다. -> 물에 담궈 한참 시간이 지나고 보니 얼음이 녹아 사라졌다.

- 예2) 기체모둠+액체모둠: 추운 겨울 안경을 쓴 학생이 따뜻한 집에 들어가니 안경이 뿌옇게 서리가 생겼다. -> 잠시 뒤 다시 안경이 깨 끗해졌다.

- 모둠안에서 역할을 나누어 상황을 움직임으로 구성하고 배경음악 을 확인한다.

- 음악에 맞춰 움직임을 표현한다.

학생용

활동지

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선택활동 물질의 움직임 표현

- 모둠별로 고체, 액체, 기체의 움직임을 각각 구성한다.

- 한 모둠이 교실 앞(중앙)에 나와서 교사가 보여주는 이미지를 보고 입자상태에 어울리는 움직임을 표현한다.

- 한 모둠당 3개의 이미지를 차례대로 보여주되 고체, 액체, 기체가 모 두 포함되도록 한다.

학생용 활동지

감성적체험 발표와 감상

[ 활동 가이드 ]

모둠별로 구성한 작품을 발표하고 감상함으로써 심미적 감상능력과 비판적 사고 능력을 기를 수 있다. 이 활동을 통해 과학내용을 움직임으로 재미있게 이해할 수 있고 과학내용을 다양한 방법으로 재미있게 활 동할 수 있다.

활동1 ^{발표와 감상}

- 오늘 수업에서 활동한 소감을 공유한다.

중심 교과 체육 STEAM

요소 A

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학생용 활동지

선택활동 칭찬하기

- 오늘의 주제를 가장 잘 표현한 모둠을 선정하고 이유를 이야기한다.

학생용

활동지

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읽을거리 1 얼음 등대 - 물질의 상태 변화

미시간호수의 얼어버린 등대 (cc) by Tom Gill

얼음 등대를 보신 적이 있나요? 이 사진은 작년 겨울에 미시간호수의 등대를 찍은 사진입니다.

얼마나 추운지 밀려오던 파도가 등대 모양으로 그대로 얼어버렸습니다. 겨울엔 많은 것이 꽁 꽁 얼어버립니다.

얼마 전에 미국 미주리 주의 캔자스시티에서는 수도관이 터져 근처에 있던 집이 물벼락을 맞았 습니다. 그런데 기온이 너무 낮아서 물이 흘러내릴 새도 없이 얼어버렸다고 하는군요. 마당에 있는 나무들도, 자동차도 얼어붙었고, 집 전체가 이글루처럼 변했습니다. 북아메리카 대륙 오대 호의 하나인 이리호에도 얼음 등대가 생겼다고 합니다.

이처럼 계절의 변화에 따라 우리 주변의 물질들이 달라지는 것을 자주 볼 수 있는데, 이런 것을 상태 변화라고 합니다. 물이 얼음이 되거나 수증기가 되고, 또 그 반대로 수증기나 얼음이 물이 되는 것 등이 모두 상태 변화입니다. 그렇다고 해서 다른 물질로 바뀌는 것은 아닙니다. 얼음, 물, 수증기를 이루고 있는 것은 여전히 H2O 분자들입니다. 그래서 물질의 상태가 변하는 것은 화학 적 변화가 아니라 물리적 변화입니다. 이번 주에는 물질의 세 가지 상태에 대해 알아보고 우리 주변에서 일어나는 상태 변화의 예를 찾아보겠습니다.

물질의 상태: 고체·액체·기체

물질은 고체, 액체 또는 기체, 이렇게 세 가지 상태로 존재합니다. 물질을 이루고 있는 원자나 분자의 배열, 입자 사이의 인력, 온도나 압력 같은 주변 조건 등에 따라서 상태가 달라집니다.

고체 상태일 때는 입자들이 지정된 자리에, 서로 가까이 배열하고 있습니다. 그래서 일정한 모 양과 일정한 부피를 갖게 되지요. 고체 상태의 입자는 운동성이 별로 없어서, 고정된 자리에서 가볍게 진동하는 정도의 운동만 합니다. 하지만 그것은 원자나 분자 수준의 진동이기 때문에 우 리 눈으로 보면 고체는 전혀 움직이지 않는 것처럼 보입니다. 고체는 크게 결정성 고체와 비결 정성 고체로 나눌 수 있습니다. 결정성 고체란 일정한 패턴의 격자 구조를 갖는 것이고 비결정 성은 그렇지 않은 것입니다.

액체 상태의 물질은 입자들이 고체일 때보다는 움직임이 활발해진 상태로 흐르는 성질을 갖고 있습니다. 하지만 여전히 입자 사이의 거리가 가까운 편이라서 더 압축하기는 어렵습니다. 그러 므로 액체는 일정한 부피를 갖지만 모양은 담겨있는 그릇(용기)에 따라 달라집니다.

기체 상태의 입자들은 자유롭게 움직일 수 있습니다. 기체는 세 가지 상태 중 가장 큰 운동성을 갖습니다. 압력에 따라 달라지기는 하지만 같은 조건을 기준으로 보면 기체 상태일 때 입자 사 이의 평균 거리가 가장 멉니다. 그래서 기체는 압축할 수도 있습니다. 기체는 부피도 모양도 일 정하지 않습니다. 같은 개수의 기체 입자라 하더라도 어디에 들어 있느냐에 따라 부피와 모양이 달라집니다. 고체는 빼고, 액체와 기체를 합해 유체라고 합니다.

(20)

물질의 상태에 따른 입자의 배열과 운동성을 보여주는 모형 물질의 상태 변화

어떤 물질이든 늘 한 가지 상태로만 존재하지는 않습니다. 여러분 주위를 둘러보면 여러 가지 물질들이 세 가지 상태 중 하나로 존재하고 있다는 것을 알 수 있습니다. 물질의 상태는 각 물질 의 특성과 물질이 놓여 있는 조건(온도와 압력)에 따라 달라지기 때문에, 온도나 압력이 변하면 상태가 바뀌게 됩니다. 우리 주변에서 일어나는 상태 변화의 예를 찾아보고 분류해보겠습니다.

1. 융해(고체 → 액체)와 응고(액체 → 고체)

고체가 액체로 바뀌는 것을 융해라고 합니다. 봄이 오면 얼었던 강이 녹고 따스한 햇살에 눈이 녹는 것, 중탕하면 초콜릿 덩어리가 녹는 것, 따뜻한 밥에 넣어두면 버터가 녹는 것 등이 모두 융해의 예입니다.

액체는 고체일 때보다 에너지가 많은 상태라서 고체가 액체로 바뀌려면 에너지가 필요합니다.

음료수를 시원하게 마시기 위해 얼음을 넣어두면 얼음이 점차 사라지는 것을 볼 수 있지요? 얼 음이 녹으면서 주위의 열을 빼앗아가기 때문에 음료수가 시원하게 유지되는 것입니다. 순수한 물질은 대부분 일정한 온도에서 녹는데 이때의 온도를 녹는점이라고 부릅니다.

응고는 액체가 고체로 바뀌는 것이므로, 융해와 반대인 경우를 생각하면 됩니다. 물을 냉동실에 넣어두면 고체인 얼음이 생기는데, 그건 냉동실의 온도가 영하로 유지되고 있기 때문입니다. 온 도가 낮아지면 입자들이 점차 에너지를 잃어 운동성이 줄어들게 되고, 결국 고체 상태로 변하게 되는 것입니다. 액체가 고체로 변하기 시작하는 온도를 어는점이라고 합니다. 녹는점과 어는점 은 보는 관점에 따라 이름이 다르게 붙어 있지만 같은 온도입니다.

겨울에 얼어붙은 강에서 얼음낚시를 즐기는 사람;

얼음은 액체인 물이 응고하여 고체로 변한 것이다. (cc) by nmurphy3chs

읽을거리 1 [무용 지식] 라반의 움직임 분석 방법

움직임의 동기나 마음가짐, 신체운동을 추진시키는 내적인 힘 ex. 목이마르다 → 컵을 잡은 후 물을 마신다

(에포트, 움직임의 동기)

여기서 목이마르다가 물을 마시게되는 동기이다. 즉, 목이 마른 것이 컵을 잡은 후 물 을 마시게되는 움직임의 에포트이다

■ 라반의 움직임 분석의 범주 ■ -에포트(Effort)

-몸(Body) -공간(Space) -셰이프(Shape)

■ 에포트 인자 ■ 1. 시간(Time)

[빠름 vs 느림]

빠르기를 말한다. 똑같은 4카운트에 8개로 쪼개어 리듬을 사용할 수도 있고 2개로 쪼개 리듬을 사용할 수도 있다

결론은 빠른 음악에 맞춘 빠른 동작과 느린 음악에 맞춘 느린동작이라고 보면 쉽다 갑작스러운 움직임은 긴장감과 날카로운 느낌을 주며 느린 움직임은 부드러운 느 낌을 준다 (ex. 치타가 달리는 모습 / 거북이가 달리는 모습)

□ Program 차시대체Ⅰ 과학과 건강

□ 2차시 물질의 상태와 표현

1차시 프로그램은 ‘바른 자세’로 생각열기(상황제시) - 생각 펼치기(창의적 설계) - 생각 정리하기(감성적 체험)로 구성하였다. 본 차시는 과학내용을 확장하여 플라즈마 현상을 동영상으로 관찰하고 개념을 이해한다. 여러 가지 자연현상 중 플라즈마 현상인 번개와 오로라의 원리를 이해할 수 있다. 다양한 미술도구를 활용하여 번개와 오로라의 특징을 표현하고 스토리텔링하여 창의적인 움직임을 구성할 수 있다. 이 활동을 통해 일상생활 속에서 과학원리를 발견하고 적용할 수 있는 능력을 기를 수 있고 다양한 표현방법을 통 해 체화된 과학지식으로의 전환이 가능하다.

Ⅴ

차시별 프로그램 구성

과목/준거틀 상황제시 창의적 설계 감성적 체험

과학 ○ ○

기술

체육 ○ ○

(25)

프로그램명

차시 주제

물질의 상태와 표현

교육목표

· 플라즈마 현상을 이해하고 자연현상 속 플라즈마 상태를 이해할 수 있다.

· 플라즈마 현상으로 나타나는 자연현상을 여려가지 미술도구를 활용하여 표현할 수 있다.

· 미술작품을 배경으로 플라즈마 현상을 스토리텔링하여 창의적인 움직임으로 표현할 수 있다.

차시 설계의도

과학내용을 확장하여 플라즈마 현상을 동영상을 통해 개념을 이해한다. 여러 가지 자 연현상 중 플라즈마 현상인 번개와 오로라의 원리를 이해할 수 있다. 다양한 미술도구 를 활용하여 번개와 오로라의 특징을 표현하고 스토리텔링하여 창의적인 움직임을 구 성할 수 있다. 이 활동을 통해 일상생활 속에서 과학원리를 발견하고 적용할 수 있는 능 력을 기를 수 있고 다양한 표현방법을 통해 체화된 과학지식으로의 전환이 가능하다.

준비물

동영상 자료, 학생용 워크북 활동지, 전지, 다양한 미술 재료(색종이, 리본끈, 색연필, 풍선, 목탄 등), 여러 가지 음악

상황제시 플라스마 현상

[ 활동 가이드 ]

동영상을 통해 플라즈마 현상을 이해하고 자연현상 중 플라즈마 현상으로 나타나는 번개와 오로라를 이 해하는 활동이다. 이를 통해 우리 주변에 플라즈마 원리를 이용한 다양한 사례를 탐색할 수 있고, 확산적 사고 능력을 기를 수 있다.

활동1 플라스마 현상

- 플라스마 TV방송 감상하기 ※ 꿈의 에너지원 플라스마

· 출처: YTN사이언스

· https://www.youtube.com/watch?v=3TNEbI-mL_Y

· 다양한 분야에서의 플라스마 활용사례 소개

학습자료

플라스마

· https://blog.naver.com/toshizo/221136915344

· https://terms.naver.com/entry.nhn?docId=3339152&cid=58139&- categoryId=58139

· https://terms.naver.com/entry.nhn?docId=1159708&cid=40942&- categoryId=32227

2 물질의 상태와 표현

중심 교과

과학

STEAM 요소

S

(26)

선택활동 ^{플라스마 현상}

- 실생활에서 볼 수 있는 플라스마 현상에 관해 이야기해본다.

학생용 활동지

활동2 다음 중 플라스마 현상으로 나타나는 자연현상은?

- 자연현상 사진을 보고 플라스마 현상인 것을 체크한다.

- 정답: 번개, 오로라

학생용

활동지

(27)

창의적설계 자연현상 표현

[ 활동 가이드 ]

자연현상 중 플라즈마 현상인 번개와 오로라를 여러 가지 미술 재료를 활용하여 표현하고 스토리텔링하 여 움직임으로 표현하는 활동이다. 이를 통해 미술 재료의 특성을 파악하여 다양하게 표현할 수 있는 경험 을 통해 사고의 폭을 확장시킬 수 있다.

활동1 자연현상 그림으로 표현하기

- 자연현상 중 플라스마로 인해 나타나는 현상을 모둠별로 한 가지 선택한다.

- 도화지에 다양한 재료(색종이, 리본끈, 색연필, 풍선 등)를 활용하 여 자연현상을 표현한다. (참고) 활동 대체 방법: 인터넷을 통해 이미지 를 찾고 이미지를 빔프로젝터로 전시에 프로젝션하는 방식으로 대체가 가 능하다.)

학생용 활동지

중심교과

과학, 체육, 미술

STEAM 요소

S, A

(28)

선택활동 자연현상 움직임으로 표현하기

- 미술작품을 바탕으로 간단한 스토리를 작성한다.

- 자연현상을 모둠별로 작성한 스토리에 따라 움직임으로 표현한다.

학생용 활동지

감성적체험 발표와 감상

[ 활동 가이드 ]

모둠별로 구성한 작품을 발표하고 감상함으로써 심미적 감상능력과 비판적 사고 능력을 기를 수 있다. 이 활동을 통해 과학지식을 확장하여 실생활에 적용할 수 있는 능력을 기를 수 있다.

활동1 ^{발표와 감상}

- 한 모둠씩 미술작품을 교실 앞에 붙이고 움직임을 발표한다.

- 각 조에 어울리는 음악을 선택하여 배경음악으로 틀어준다.

- 모둠의 발표를 감상하고 소감을 공유한다.

중심교과 미술,

체육 STEAM

요소 A

(29)

학생용 활동지

선택활동 ^칭찬하기

- 오늘 활동에 참여한 소감을 이야기한다.

학생용

활동지

(30)

읽을거리 1 제4의 물질의 상태, 플라스마

[우리 생활과 물질 - 물질] 전기가 통하는 기체, 플라스마는 무엇일까?

물질의 상태와 플라스마

물질의 상태는 온도와 압력에 따라 변합니다. 물을 예로 들면 고체(얼음), 액체(물), 기 체(수증기) 상태로 변합니다. 이것을 물질을 구성하는 원자 또는 분자의 수준에서 생 각하면 아래 그림과 같습니다. 고체는 원자 또는 분자가 서로 단단히 결합되어 있고, 액체로 되면 이 결합은 다소 느슨해져 부분적으로 결합이 분리되어 있습니다. 그리 고 기체로 되면 모든 원자나 분자가 해체되어 자유롭게 움직입니다. 이처럼 물질의 세 상태는 고체, 액체, 기체를 말합니다.

물질의 세 가지 상태와 플라스마

그런데 지구에서 흔하지 않지만, 우주에서는 물질이 고체, 액체, 기체 상태 이외에 또 다른 상태로 존재하고 있는데, 이 상태는 바로 플라스마 상태입니다. 플라스마는 기 체 상태의 물질을 높은 온도로 가열하였을 때 나타나는 상태입니다. 예를 들어, 태양 표면과 같이 온도가 매우 높은 경우, 물질의 원자에서 전자가 튀어나오게 됩니다. 원 래 원자는 전기적으로 플러스(+)도 마이너스(-)도 아닌 중성 상태인데, 전자가 튀어 나오게 되면 원자는 플러스 성질을 띠는 상태가 됩니다. 이러한 상태가 된 원자를 ‘이 온’이라고 부릅니다. 즉, 고온이 되면 기체는 플러스와 마이너스 전기를 갖는 입자로 분리됩니다. 이러한 상태로 된 기체가 플라스마입니다.

플라스마램프 플라스마

플라스마의 모습

우주에서는 거의 모든 물질이 이 플라스마 상태로 되어 있으며, 별의 내부나 별을 둘 러싸고 있는 주변 공간에 있는 물질들도 대부분 플라스마 상태입니다.

(31)

태양의 모습 별의 주변 공간

우주의 플라스마

지구의 자연 현상에서 볼 수 있는 플라스마 상태는 대표적으로 번개와 북극 지방 밤 하늘에 발생하는 오로라가 있으며, 이들은 모두 플라스마가 나타내는 빛이라고 할 수 있습니다.

오로라 현상 번개 현상

플라스마로 발생한 자연 현상

생활에서 활용되고 있는 플라스마

플라스마는 전기가 통할 수 있는 기체입니다. 플라스마 상태의 기체에 전압을 걸면, 플러스 전기를 띤 입자는 마이너스 극에, 마이너스 전기를 띤 입자는 플러스 극으로 이동합니다. 이것은 전류가 흐르는 것을 의미하는 것으로, 이러한 특징을 이용하여 플라스마는 우리 생활에서도 많이 이용되고 있습니다. 벽걸이 텔레비전이라고 불리 는 PDP(Plasma Display Panel), 조명으로 사용하고 있는 형광등, 길거리에서 흔하게 볼 수 있는 네온사인은 모두 플라스마를 이용한 제품들입니다.

PDP TV 네온사인

생활에 이용되고 있는 플라스마

그 외에도 우리나라는 플라스마를 활용하여 석탄을 가스화해서 전기를 생산하는 기 술을 가지고 있습니다. 플라스마를 이용하여 석탄에 높은 온도와 압력을 가해 가스 로 만든 뒤 전기로 생산하는 방법인데, 이것은 선진국이 사용하는 석탄 가스화 복합 발전보다 더 발전된 기술로, 발전 효율이 높고 환경 친화적이기 때문에 차세대 기술 로 주목받고 있습니다.

□ Program 차시대체Ⅰ 과학과 건강

□ 3차시 움직임 게임

1차시 프로그램은 ‘바른 자세’로 생각열기(상황제시) - 생각 펼치기(창의적 설계) - 생각 정리하기(감성적 체험)로 구성하였다. 본 차시는 물질의 상태 변화를 영화의 한 장면을 통해 이해하고 실생활에 적용한 사례를 통해 물질의 상태 변화 원리를 이해할 수 있다.

움직임 게임을 통해 여러 가지 동선과 움직임을 활용하여 물질의 상태 및 변화를 표현할 수 있다. 이 활동을 통해 물질의 상태변화를 재미있는 활동을 통해 반복함으로써 학습에 대한 동기부여를 할 수 있고 적극적이고 긍정적인 태도를 기를 수 있다.

Ⅴ

차시별 프로그램 구성

과목/준거틀 상황제시 창의적 설계 감성적 체험

과학 ○ ○ ○

기술 ○

체육 ○

(33)

프로그램명

차시 주제

움직임 게임

교육목표

· 물질의 상태 변화 원리와 현상을 이해하고 실생활에 적용할 수 있다.

· 움직임 게임을 통해 물질의 상태 변화를 재미있게 경험할 수 있다.

· 각각의 물질의 상태 특징을 이해하고 창의적인 움직임으로 표현할 수 있다.

차시 설계의도

물질의 상태 변화를 영화의 한 장면을 통해 이해하고 실생활에 적용한 사례를 통해 물 질의 상태 변화 원리를 이해할 수 있다. 움직임 게임을 통해 여러 가지 동선과 움직임 을 활용하여 물질의 상태 및 변화를 표현할 수 있다. 이 활동을 통해 물질의 상태변화 를 재미있는 활동을 통해 반복함으로써 학습에 대한 동기부여를 할 수 있고 적극적이 고 긍정적인 태도를 기를 수 있다.

준비물

동영상 자료, 학생용 워크북 활동지, 마스킹 테이프, 색지, 훌라후프

상황제시 물질의 상태 변화

[ 활동 가이드 ]

동영상을 통해 물질의 상태 변화를 이해하고 실생활에 적용된 사례를 통해 원리를 이해하는 활동이다. 이 를 통해 실생활에 과학지식을 적용하고 탐색하는 능력을 기를 수 있다.

활동1 물질의 상태 변화

- 상태를 변화시키는 열 관련 영화장면을 감상한다 ※ 영화 ’덤 앤 더머(dumb & dumber)

· 출처: [네이버 지식백과] 물질의 상태 변화 (상위5%로 가는 화학교실 1, 2008. 1. 4., 신학수, 이복영, 백승용, 구자옥, 김창호, 김용완, 김승국)

· 주인공이 스키 리프트(스키장에서 사람들을 아래에서 위로 옮기는 기구)를 타고 올라가는 장면이 나온다. 그런데 이 바보 주인공이 갑 자기 꽁꽁 얼어붙은 리프트 손잡이에 혀를 갖다 대는 것이 아닌가!

혀는 순식간에 리프트에 붙어 버리고 주인공은 기겁을 하며 한바 탕 소동을 일으킨다.

3 움직임 게임

중심 교과

과학

STEAM 요소

S

(34)

학생용 활동지

활동2 깨진 얼음을 붙이기

- 다음에 제시된 내용을 이해하고 정답을 말할 수 있다.

- 성대한 파티가 열린 행사장 한가운데 아름다운 얼음 조각상이 있다. 그런데 이렇게 멋진 얼음 조각상이 누군가의 실수로 깨 져 버렸다. 이걸 다시 붙일 방법은 없을까?

- 정답: ‘열’을 이용하는 방법이 있다. 깨진 부분에 열을 가해 그 부분이 녹았을 때 각 조각을 서로 붙여 준 다음 다시 온도를 낮춰 주면(열을 빼앗으면) 다시 얼면서 서로 붙게 된다. 물론 이렇게 하려면 가열 장 치와 냉각 장치가 있어야 하므로 번거롭긴 하겠지만, 과학적인 방법 임에 틀림없다.

학생용

활동지

(35)

활동1 물질의 변화 지도 이동하기

- 물질의 변화과정을 이해하고 지도를 따라 여러 가지 움직임으로 이동한다.

- 교실 바닥에 고체, 액체, 기체, 플라즈마 영역을 표시한다. (스팟, 훌 라후프, 색지 등)

- 각 영역을 마스킹 테이프로 연결하는데 직선, 곡선, 지그재그 등 다 양한 경로로 표시한다.

- 음악을 틀어주고 한 모둠씩 물질의 변화과정을 움직임으로 표현하 면서 경로를 이동한다.

선택활동 생활 속 물질의 상태변화

- 주변에서 발견할 수 있는 물질의 상태변화 현상을 찾아서 이야기한다.

학생용 활동지

창의적설계 우리가 만드는 Motion Technology

[ 활동 가이드 ]

어플리케이션을 활용하여 움직임, 미디어아트, 소리의 다양한 요소를 모둠별 구성원이 역할을 분담하여 창의적으로 표현하는 활동이다. 이를 통해 과학적 원리와 기술을 재미있는 활동을 통해 경험할 수 있고 융 합적 사고능력을 통해 표현능력을 확장할 수 있다.

중심교과

과학, 기술,

체육

STEAM 요소

S, T, A

(36)

학생용 활동지

활동2 물질의 변화 지도 표현하기

- 모둠별로 한 가지 경로를 선택한다.

- 경로에 해당하는 물질의 상태 변화를 확인하고 스토리텔링한다.

- 경로를 활용한 움직임을 구성한다.

- 모둠별로 순서를 정하여 한 모둠씩 연결하여 발표한다.

학생용 활동지

선택활동 두들아트 (Doodle Art)로 표현하기

- 입자운동 및 물질의 변화를 드로잉 어플리케이션인 두들아트를 활 용하여 표현해본다.

※ 인터랙티브 디지털 미디어를 활용하여 ”활동 2“ 또는 선택활동을 교사가 선택하여 활용할 수 있다.

[교사용 자료 1] (어플리케이션) ‘Doodle Art: magic Drawing App’ 활용

시작하기 패턴으로

그리기 브러쉬로

그리기 색깔

선택하기 저장 및 공유하기

(37)

학생용 활동지

선택활동 물질의 상태 스피드 퀴즈!

- 모둠원은 고체, 액체, 기체, 플라스마의 이름표를 각각 붙인다.

- 교사는 물질의 상태를 나타내는 그림 10개를 차례대로 보여준다.

- 문제에 해당하는 이름표를 붙인 학생이 나와 입자운동을 표현한다.

- 한 모둠씩 퀴즈를 푼다.

- 예)

고체 액체

기체 플라스마

학생용 활동지

[ 활동 시 유의사항 ]

· Doodle patterns 동영상(https://www.youtube.com/watch?v=gBsW_wpFBxc) 참고

· 그림을 그릴 수 있는 어플리케이션의 종류가 많고 각각의 특징이 달라서 용도와 효과에 맞게 선 택할 수 있다.

(38)

감성적체험 발표와 감상

[ 활동 가이드 ]

모둠별로 구성한 작품을 발표하고 감상함으로써 심미적 감상능력과 비판적 사고 능력을 기를 수 있다. 이 활동을 통해 과학 지식을 재미있게 이해하고 확산적 사고를 확장시킬 수 있다.

활동1 발표와 감상

- 각 모둠이 경로를 활용한 움직임을 발표하고 감상한다.

- 어떠한 물질의 상태 변화를 표현했는지 맞춰보고 다른 모둠의 표현 과 비교하여 본다.

학생용 활동지

선택활동 ^칭찬하기

- 오늘 활동에 참여한 소감을 이야기한다.

학생용 활동지

중심교과

과학

STEAM 요소

S

(39)

읽을거리 1 제4의 물질의 상태, 플라스마

1. 고체

(1) 일정한 부피와 모양을 가진다.

(2) 온도나 압력에 의해 그 모양이나 부피가 거의 변하지 않는다.

(3) 단단하다.

(4) 입자 배열이 규칙적인 결정성 고체와 입자 배열이 불규칙적인 비결정성 고체가 있다.

2. 액체

(1) 부피는 일정하나 담긴 그릇의 모양에 따라 그 모양이 달라진다.

(2) 온도가 변하면 부피가 변하지만, 압력에 의해서는 부피가 거의 변하지 않는다.

(3) 입자들은 밀집한 상태에서 운동하며 흐르는 성질이 있다.

3. 기체

(1) 모양이 일정하지 않고, 열려 있는 그릇에서 달아나는 성질이 있어서 밀폐된 용기 에만 담아 둘 수 있고, 기체가 담긴 용기의 부피가 곧 기체의 부피가 된다.

(2) 온도나 압력의 변화에 따라 부피가 크게 변한다.

(3) 입자들이 빠른 속도로 직선 운동을 하며, 흐르는 성질이 있다.

읽을거리 2 ^{물질의 상태 변화}

1. 물의 상태 변화

자연계에서 강이나 바다의 물은 증발하여 수증기로 되고, 이것이 비 또는 눈이 되어 내리 기도 한다. 이와 같은 현상은 물이 온도에 따라 기체, 액체, 고체의 세 가지 상태 로 변하는 것을 보여준다.

2. 물질의 상태 변화

대부분의 물질은 온도에 따라 기체, 액체, 고체의 세 가지 상태로 존재하며, 가열하거 나 냉각시키면 상태가 변한다. 즉, 물질이 물질 그 자체는 변하지 않고 온도의 변화에 따라 고체, 액체, 기체 상태로 그 외형만 변하는 것을 상태 변화라고 한다.

읽을거리 1

4. 상온에서 물질의 상태

상온에서 물질의 상태는 그 물질의 끓는점과 녹는점에 따라 결정된다. 즉, 물질은 끓 는 점보다 높은 온도에서는 기체 상태로, 끓는점과 녹는점 사이에서는 액체 상태로, 녹는점보다 낮은 온도에서는 고체 상태로 존재한다.

(1) 상온에서 고체인 물질 : 녹는점이 상온보다 높은 물질은 상온에서는 녹는점에 도달 하지 못하므로 고체 상태로 존재한다. (예) 금, 은, 철, 설탕 등

(2) 상온에서 액체인 물질 : 녹는점이 상온보다 낮고 끓는점이 상온보다 높은 물질 은 녹아서 액체 상태로 있으나 끓는점에 도달하지 못하므로 끓어 나가지 못한 다. (예) 물, 수은, 벤젠, 에탄올 등

(3) 상온에서 기체인 물질 : 끓는점이 상온보다 낮은 물질은 상온에서는 끓어서 증 발되어 기체 상태로 존재한다. (예) 산소, 질소 등

읽을거리 3 상태 변화를 생활에서 어떻게 이용할까

분무기를 이용한 냉난방 기술

우리 주변에는 물의 상태 변화를 이용한 장치가 곳곳에서 활용되고 있습니다. 어떤 것들이 있는지 살펴볼까요? 먼저 가축을 키우는 축사의 예를 들어보겠습니다. 가축 사육에 적당한 온도는 25℃ 안팎이라고 합니다. 만약 온도가 올라가면 가축들이 식 욕을 잃고 호흡이 가빠져 질병에 대한 방어력이 약해진다고 합니다. 그런데 우리나라 여름철에는 기온이 35℃를 오르내리는 경우가 많아 적정 온도를 맞추기 위해서는 축 사에서도 냉방을 해야 합니다. 이때 물의 상태 변화를 이용한 장치를 쓰고 있습니다.

.총.괄.연.구.책.임.자.

김형숙(한양대학교)

.공.동.연.구.자.

오수학(인하대학교) 이우기(인하대학교) 김택천(방산고등학교) 장홍실(이천고등학교) 김해광(미성중학교) 백종민(공릉중학교) 김명식(성수고등학교)

.연.구.보.조.원.

박용현(인하대학교) 정성희(인하대학교)

2019 융합인재교육(STEAM) 프로그램 개발