“이 보고서는 2018년도 정부의 재원으로

(1)

2018 융합인재교육(STEAM) 교사연구회 결과보고서

2018. 10. 29.

이황초등학교

【 2018년 융합인재교육(STEAM) 교사연구회 결과보고서 】

과 제 개 요

과제명 2018년 융합인재교육(STEAM) 교사연구회 운영

STEAM 프로그램

구분

프로그램명 초등학교 과학 (3) 자석의 이용 수업용 STEAM 프로그램 학교급 초등학교 대상 학년(군) 3~4학년

중심과목 과학 중심과목

성취기준 영역 [초등학교 3~4학년] (2) 전기와 자기

연계과목 국어 수학 미술

연계과목 성취기준 영역

[초등학교 3학년] (1) 국어 / (1) 내 마음을 편지에 담아 [초등학교 3학년] (3) 수학 / (5) 길이와 시간 [초등학교 4학년] (5) 국어 / (5) 느낌을 살려 말해요 [초등학교 3~4학년] (1) 미술 / (3) 생활 속에서 미술을 만나요

연구기간 2018.4. ~ 2018.11.23.

연 구 비 일금사백만원(￦4,000,000) 참여연구원 5명 (연구책임자: 1명, 공동연구원: 4명)

연구 수행자에 관한 사항

구분 소속 학교명 담당과목 직위 성명

연구책임자 이황초등학교 과학 교사 이동문

공동연구원 이황초등학교 수학 교사 최재현

공동연구원 이황초등학교 미술 교사 백종운

공동연구원 곡선초등학교 과학 교사 석철호

공동연구원 성남서중학교 과학 교사 박혜나

2018년도 정부의 R&D 재원으로 한국과학창의재단의 지원을 받아 융합인재교육(STEAM) 교사연구회를 운영한 결과로써 본 보고서를 제출합니다.

2018년 10월 29일

연구책임자 : 이 동 문 (인)

한국과학창의재단 이사장 귀하

(2)

“이 보고서는 2018년도 정부의 재원으로

목 차

1. 요약문··· 1

2. 서론··· 1

3. 연구 수행 내용··· 2

4. 연구 수행 결과··· 2

5. 결론 및 제언 ··· 3

[부록]

부록1. STEAM 프로그램 개발 내용 및 결과물 부록2. 산출물, 사진 등)

부록3. 회의록

(3)

1. 요약문

초등학교 과학 (3) 자석의 이용 수업용 STEAM 프로그램은 초등학교 3~4학년군의 (2) 전기와 자기 단원을 기반으로 초등학교 3학년 (1) 국어 / (1) 내 마음을 편지에 담아, 초등학교 3학년 (3) 수학 / (5) 시각과 시간, 초등학교 4학년 (5) 국어 / (5) 느낌을 살 려 말해요, 초등학교 3~4학년 (1) 미술 / (3) 생활 속에서 미술을 만나요의 국어, 수학, 미술을 연계하여 제작한 프로그램이다.

과학과를 기반으로 자석의 극의 종류와 성질, 방향, 자석의 극 사이에 작용하는 힘 등 에 대해 학습 한 후 자석의 생활 속 쓰임 등에 대해 알아보고, 나만의 자석 장난감 자 동차를 만들어 경주를 해 보는 활동으로 구성되어 있다.

본 프로그램을 통해 학생들은 자석의 성질을 알아보기 위한 실험을 구상하고, 자석의 성질과 움직임 원리, 속도, 경제성, 강도 등을 고려하여 모둠별 활동을 통해 창의적인 장난감 자동차를 구상하고 만들 수 있다. 또한, 자석의 성질을 이용한 다양한 활동을 통해 성취감을 느끼고, 모둠원에 대한 배려와 협동, 자신의 역할에 대한 책임감을 갖도 록 한다.

2. 서론

◦연구의 필요성

미래사회의 주역이 될 학생들은 2015 개정교육과정에서 표방하고 있는 바와 같이 자기 관리, 지식정보처리, 창의적사고, 심미적 감성, 의사소통, 공동체 역량 등 ‘핵심역량’을 가져야만 자기 주도적이고, 행복한 삶을 보장받을 수 있다. 이에 학교교육에서는 이 같 은 역량을 길러 줘야할 책무를 지고 있으며, 이 역량을 가장 효과적으로 기를 수 있는 수업방법으로 융합인재교육(STEAM교육)이 대안이 되고 있다. 따라서 2015 개정교육과 정에 바탕을 둔 교육과정의 범주에서 현장에서 쉽게 활용되도록 융합교육 프로그램의 개발과 보급이 필요한 실정이다.

◦ 연구의 목적

본 프로그램에서는 자기력과 자석의 극의 종류와 성질, 자석이 가리키는 방향, 자석의 극 사이에 작용하는 힘, 자화에 대해 공부하고, 자석의 성질과 자화를 이용해 나침반을 만들어 본다. 그리고 자석이 일상생활에서 어떻게 활용되고 있는지 알아보고 자석의 성 질을 이용해 장난감 자동차를 만든 후 경주를 해보고, 장난감 자동차를 만드는 과정과 원리에 대한 설명하는 글을 쓰는 과정으로 구성되어 있다.

이 프로그램을 통해 학생들은 자석에 대해 알아보기 위한 실험을 스스로 설계하고 결 과에 대한 반성과 토의 활동을 통해 과학적 지식과 함께 다양한 창의적 요소를 신장시 킬 수 있을 것이며, 장난감 자동차 만들기와 경주를 통해 기술, 공학, 수학, 미술이 융 합된 교육을 경험할 수 있을 것이다. 그리고 장난감 자동차 만들기에 관한 설명문이나 활동 소감문 쓰기를 통해 자신의 활동에 대한 자긍심과 성취감을 느끼고, 과학 기술과 활용법에 관심을 갖게 될 것이다.

3. 연구 수행 내용

가. STEAM 프로그램 연구 및 적용 1) 연구과제

가) 연구과제 1 : 자석 프로그램 적용을 위한 환경 조성 나) 연구과제 2 : 자석 관련 프로그램 개발

다) 연구과제 3 : 자석 프로그램 적용 및 자료 검증

STEAM 프로그램

구분

프로그램명 초등학교 과학 (3) 자석의 이용 수업용 STEAM 프로그램

학교급 초등학교 대상 학년(군) 3~4학년

중심과목 과학 중심과목

성취기준 영역 [초등학교 3~4학년] 자석의 이용

연계과목 ^국어수학 미술

연계과목 성취기준 영역

[초등학교 3학년] (1) 국어 / (1) 내 마음을 편지에 담아 [초등학교 3학년] (3) 수학 / (5) 시각과 시간 [초등학교 4학년] (5) 국어 / (5) 느낌을 살려 말해요 [초등학교 3~4학년] (1) 미술 / (3) 생활 속에서 미술을 만나요

개발계획

주제 연번

차시

(시수) 과목 연계(안)

1 7 국어(1) + 과학(6)

2 3 미술(2) + 과학(1)

3 3 미술(1) + 수학(2)

4 1 과학(0.5) + 국어(0.5)

적용결과 14차시 중 14차시 개발 및 14차시 적용 완료

4. 연구 수행 결과

구분 수행 계획

교수학습지도안 개발 차시 총 14차시

수업 적용 일정 2018. 9. 1. ~ 2018. 10. 31.

(STEAM 수업)수혜학생 수 이황초, 곡선초 100명(초 3, 4학년) 예정

학생 태도검사 사전검사 4월 30일, 4개 학급(96명) 실시 완료 사후검사 10월 24일, 4개 학급(96명) 완료 학생 및 교사 만족도조사 10월 24일 실시 완료

교사연구회 STEAM 행사 개최 2018.9. 19. 3~4교시(10:50~12:10) 수업공개 2018.10.27 ‘STEAM 세미나행사’ 개최

논문 또는 학술대회 해당 없음

특허출원(국외, 국내) 해당 없음

(4)

5. 결론 및 제언

본 프로그램을 통해 학생들은

• 자석의 여러 가지 성질을 이해하고 설명할 수 있다.

• 자석의 성질을 알아보기 위한 실험을 구상하고 활동을 통해 자석의 성질을 알아낼 수 있 다.

• 생활에서 이용되는 자석의 성질과 그 예를 찾아 설명할 수 있다.

• 자석의 성질을 이용해 나침반을 만들 수 있다.

• 자석의 성질과 움직임 원리, 속도, 경제성, 강도 등을 고려하여 모둠별 활동을 통해 창의 적인 장난감 자동차를 구상하고 만들 수 있다.

• 자석이 우리 생활에서 다양하게 활용되고 있음을 알고 다른 활용 방법을 찾으려는 태도 를 기른다.

• 학교에서 배운 과학 원리를 일상생활에서 적용하고자 하는 태도를 기른다.

• 자석의 성질을 이용한 다양한 활동을 통해 성취감을 느끼고, 모둠원에 대한 배려와 협동, 자신의 역할에 대한 책임감을 갖도록 한다.

[부록1] STEAM 프로그램 개발 내용 및 결과물

초등학교 과학 (3) 자석의 이용 수업용 STEAM 프로그램

1. STEAM 프로그램 개발·적용 교육과정

연번 차시 (중심과목)

2015 개정 교육과정 성취기준

(연계과목) 성취기준 영역

1 1~7/14

[4국03-04] 읽는 이를 고려하며 자신의 마음을 표현하는 글을 쓴다.

[4과02-01] 자석 사이에 밀거나 당기는 힘이 작용하는 현상을 관찰하고 두 종류의 극을 구별할 수 있다.

[4과02-02] 나침반의 바늘이 일정한 방향을 가리키는 성질이 있 음을 관찰을 통해 설명할 수 있다.

[4과02-03] 일상생활에서 자석이 사용되는 예를 조사하고, 자석 의 성질과 관련지어 그 기능을 설명할 수 있다.

자석의 이용 듣기·말하기,

쓰기

2 8~10/14

[4미02-05] 조형 요소(점, 선, 면, 형 형태, 색, 질감, 양감 등)의 특징을 탐색하고, 표현 의도에 적합하게 적용할 수 있다.

[4미02-06] 기본적인 표현 재료와 용구의 사용법을 익혀 안전하 게 사용할 수 있다.

자석의 이용 표현

3 11~13/14

[4수03-01] 1분은 60초임을 알고, 초 단위까지 시각을 읽을 수 있다.

[4수03-02] 초 단위까지의 시간의 덧셈과 뺄셈을 할 수 있다.

[4수03-04] 1cm와 1mm, 1km와 1m의 관계를 이해하고, 길이를 단명수와 복명수로 표현할 수 있다.

[4미02-06] 기본적인 표현 재료와 용구의 사용법을 익혀 안전하 게 사용할 수 있다.

시각과 시간 길이 표현

4 14/14

[4국03-04] 읽는 이를 고려하며 자신의 마음을 표현하는 글을 쓴다.

[4국01-04] 적절한 표정, 몸짓, 말투로 말한다.

자석의 이용 듣기·말하기,

쓰기

(5)

2. STEAM 프로그램 총괄표(총 14차시)

차시 주요내용

1~7 /14

주제(단원)명 자석과의 만남

CD 자석에 붙는 물체 분류하고 특징 알아보기

CD 자기력에 대해 알아보기

CD 실험을 통해 자석의 극 찾기

CD 자석의 극 종류 알아보기

CD 자석의 극에 따라 가리키는 방향 알아보기

CD 극 사이에 작용하는 힘 알아보기

CD 실험 설계에 대한 소감문 쓰기

CD 자화의 의미 알아보기

CD 못을 이용해 자석 만들기

CD 자화된 못을 이용해 나침반 만들기

CD 생활에서 이용되는 자석의 성질과 그 예 알아보기

CD 자석으로 기록한 정보의 모습 관찰하기

CD 자석의 성질을 이용하여 만들고 싶은 것 구상하기

8~10 /14

주제(단원)명 장난감 자동차

CD 장난감 자동차를 만들 때 고려할 점 알아보기

CD 장난감 자동차 구상하기

ET 장난감 자동차 만들기

CD 평가하기

11~13 /14

주제(단원)명 자동차 경주

CD 초 단위 개념 익히기

CD시간의 합과 차 구하기

ET 장난감 자동차 경주하기

ET 시간의 합과 차를 통해 순위 정하기

CD 장난감 자동차 문제점 보완하기

ET 기록 다시 재보기

14/14

주제(단원)명 자동차 소개 글쓰기

ET 장난감 자동차 만들기를 소개하는 글쓰기

ET 프로그램 활동 소감문 쓰기

3. STEAM 프로그램 차시별 수업지도안

중심과목 과학 학교급/학년(군) 초등학교/3~4 학년

중심과목 성취기준 영역

[초등학교 3~4 학년]

(2) 자석의 이용

중심과목 성취기준

[4과02-01] 자석 사이에 밀거나 당기 는 힘이 작용하는 현상을 관찰하고 두 종류의 극을 구별할 수 있다.

[4과02-02] 나침반의 바늘이 일정한 방향을 가리키는 성질이 있음을 관찰 을 통해 설명할 수 있다.

[4과02-03] 일상생활에서 자석이 사 용되는 예를 조사하고, 자석의 성질 과 관련지어 그 기능을 설명할 수 있 다.

주제(단원)명 자석과의 만남

자기력과 자석의 극 차시 1~2/14

학습목표

• 자석이 물체를 끌어당기는 힘이 있음을 알고 자석의 극을 찾을 수 있다.

• 제시된 자료로 가장 알맞은 실험 방법을 구안할 수 있다.

• 실험 설계와 실험 활동 속에서 서로 배려하고 협동하는 마음을 갖고 적극적으로 참 여할 수 있다.

연계과목 국어 연계과목

성취기준 영역 [초등학교 3~4 학년] (1) 쓰기

STEAM 요소

S

• 자기력

• 자석의 극

• 자화

T

• 자기력의 세기

• 자석 극의 성질

• 자화의 원리

• 자석의 성질 E • 자석의 활용 A • 구상하는 글 쓰기 M

개발 의도

• 학생들이 자석을 관찰하고, 스스로 자석에 붙는 물체와 붙지 않는 물체 및 자석의 극 을 찾아보는 활동을 직접 해 봄으로써 장난감 자동차 경주의 기초 과학 원리를 탐색 하도록 한다.

STEAM 학습준거

상황 제시

상 황 제 시

• 액체 자석에 관련된 동영상을 통해 자석 에 대한 관심 갖기

창 의 적 설 계

창의적 설계

감 성 적 체 험

• 자석에 붙는 물체와 붙지 않 는 물체를 예상한 후 까닭 생 각해 보고 실험하기

• 자기력과 자석에서 자기력이 가장 센 곳을 찾을 수 있는 방법 토의를 통해 찾아보기

감성적 체험

(6)

학습

과정 교수-학습 활동 학습자료 및

유의점

도입 (10 분)

Co 동기유발

- ‘액체로 된 자석’ 동영상을 통해 자석에 대한 흥미를 갖도록 한다.

Co공부할 문제 알아보기

자기력을 알고 자석의 극을 찾아봅시다.

• ‘액체로 된 자 석’ 동영상 http://cafe.nav er.com/cmfdesi gn/974

전개 (60 분)

CD 자석 관찰하기

- 다양한 자석의 모양과 색깔, 크기를 관찰하고 일상생활 속에서 자석을 사용해 본 경험을 이야기하며 쓰임새에 따라 다양한 모양의 자석이 이용 됨을 알도록 한다.

CD 자석에 붙는 물체와 붙지 않는 물체 찾아보기

- 여러 가지 물체 중 자석에 붙는 물체를 예상하고 까닭을 생각해 보도록 한다.

- 실험을 통해 자석에 붙는 물체의 공통점에 대해 토의하도록 한다.

CD 자기력과 자석의 극 찾아보기

- 자석에서 자기력이 가장 센 곳을 찾을 수 있는 방법을 토의하여 글이나 그 림으로 나타내도록 한다.

- 실험을 통해 자기력이 가장 센 곳을 찾아보고 모둠별로 갖고 있는 자석 의 자기력을 비교하도록 한다.

• 여러 가지 자석

• 학습지, 여러 가지 물체

∘ 여러 가지 물 체를 보고 자유로 운 탐색 및 예상 을 할 수 있도록 한다.

• 학습지, 유리 판, 종이, 클립

∘ 준비물을 미리 제시하여 학생 스 스로 실험을 구안 할 수 있도록 한 다.

정리 (10 분)

ET 모둠활동 반성하기

- 자기력과 자석의 극 찾기 실험에서 잘된 점과 아쉬웠던 점을 발표하도록 한다.

∘ 실험 설계와 협동의 중요성을 깨닫도록 한다.

주제(단원)명 자석의 N 극, S 극의 성질과

작용하는 힘 차시 3~5/14

학습목표

• 자석의 극의 성질을 알고 작용하는 힘에 대해 말할 수 있다.

• 창의적인 요소를 고려하여 가장 알맞은 실험 방법을 구안할 수 있다.

• 실험 설계와 실험 활동 속에서 서로 배려하고 협동하는 마음을 갖고 적극적으로 참 여할 수 있다.

STEAM 요소

S • 자석의 극

T

• 자화의 원리

• 자석의 성질 E • 자석의 활용

• 움직이는 원리 A • 소감문 쓰기 M

개발 의도

• 자석의 극의 종류와 극 사이의 작용하는 힘에 대해 이해하고 실험 설계를 해보는 활 동을 통해 다음 차시에서 자기의 극을 어떻게 활용할 것인지 미리 느낄 수 있도록 자석의 극에 대해 집중적으로 이해하도록 구성하였다.

상황 제시

상 황 제 시

• 개그콘서트 ‘극과 극’ 코너 동영상을 통해 자석의 극 종 류와 성질에 대한 의문점 제시하기

창 의 적 설 계

• 자신이 설계한 실험 의 순서와 방법을 설명하는 글과 소감 문 쓰기

감 성 적 체 험

• 자석의 극 종류를 알 수 있는 실험을 한 후 결과를 가지고 극 종류에 대해 토의하기

• 자석의 극이 가리키는 방향을 알 수 있는 실험 설계하기

• 실험을 통해 자석의 극 사이 에 작용하는 힘 추리하기

감성적 체험

(7)

학습

유의점

도입 (10 분)

Co 동기유발

- 개그콘서트 ‘극과 극’ 코너 동영상을 통해 자석의 극 종류와 성질에 대해 의문점을 갖도록 한다.

Co 공부할 문제 알아보기

자석의 극의 성질을 알고 작용하는 힘에 대해 말해 봅시다.

• 개그콘서트 ‘극 과 극’ 코너 동영 상

전개 (90 분)

CD 자석의 극의 종류 알아보기

- 막대자석과 붙임 딱지를 이용한 실험을 통하여 자석의 극의 종류가 몇 가지인지 토의하도록 한다.

CD 자석의 N극과 S극 알아보기

- 자석이 가리키는 방향을 알아보기 위한 방법을 설계해 보고 실험을 하 도록 한다.

- 자석과 나침반 바늘이 가리키는 방향을 나타낸 후 N극과 S극에 대해 알 아보도록 한다.

CD 자석의 극 사이에 작용하는 힘 알아보기

- 자석의 같은 극끼리, 다른 극끼리 가까이 가져가 보고 자석의 극 사이 에 작용하는 힘에 대해 이야기하도록 한다.

- 자석 주위에 철가루가 늘어선 모양을 보고 극의 배치를 추리해 보도록 한다.

- 자석과 철가루를 이용해 그림을 그려보도록 한다.

∘ 토의 활동을 통한 실험 설계시 서로 협동할 수 있도록 한다.

• 학습지, 막대자 석, 붙임딱지, 수 조, 일회용접시, 나침반

∘ 준비물을 미리 제시하여 학생 스 스로 실험을 구안 할 수 있도록 한 다.

• 유리판, 철가루, 종이

정리 (20 분)

ET 실험 설계에 대한 소감문 쓰기

- 설계한 실험의 순서와 방법을 설명하는 글을 쓰고 활동시 잘된 점과 아 쉬운 점에 대해서도 글로 표현하도록 한다.

• 소감문 학습지

∘ 소감문 쓰기를 통해 반성적 사고 를 할 수 있도록 한다.

주제(단원)명 못을 이용해 나침반 만들기 차시 6/14

학습목표

• 자화의 의미를 알고 자화된 못을 사용해 나침반을 만들 수 있다.

• 자화된 못을 이용하여 나침반 만드는 방법을 창의적으로 설계할 수 있다.

• 모둠별로 의논하여 나침반 만들기에 참여하고 자신이 맡은 역할을 책임감 있게 해결 할 수 있다.

STEAM 요소

S • 자화 T • 자화의 원리 E

A M

개발 의도 • 자석이 가진 성질을 자화라는 방법을 통해 금속물질이 가질 수 있음을 이해함으로써 실생활에서 자화를 이용해 문제를 해결할 수 있음을 알 수 있도록 한다.

상황 제시

상 황 제 시

• 나침반이 자화된 못 에 의해 움직이는 모습을 통해 ‘자화’

에 대한 관심 갖기 창 의 적 설 계

감 성 적 체 험

• 못을 이용해 나침반 만드는 방법 설계하기

감성적 체험

(8)

학습

유의점

도입 (10 분)

Co 동기유발

- 자화된 못이 자석의 역할을 하는 동영상을 통해 자화에 대한 흥미를 갖도록 한다.

못을 이용하여 나침반을 만들어 봅시다.

• 자화 관련 영상 https://youtu.be/x DMFwvZSpaM

전개 (90 분)

Co 자화의 의미 알아보기

- 자석으로 문지른 못과 그렇지 않은 못에 클립을 붙여보도록 한다.

- 자석으로 문지른 못의 변화와 그렇게 된 까닭에 대해 이야기하고, 자 화의 의미를 정리하도록 한다.

CD 자화된 못을 이용해 나침반을 만드는 방법 설계하기 - 못을 일회용 접시 또는 스티로폼에 올려 물에 띄우도록 한다.

- 못을 실에 매달아 공중에 띄우도록 한다.

CD 자화된 못을 이용하여 나침반 만들기

- 모둠에서 구상한 방법대로 자화된 못을 이용하여 나침반을 만들도록 한다.

• 학습지, 막대자 석, 못, 클립

∘ 수용적인 분위기 를 조성하여 학생 스스로 다양한 방 법을 설계하도록 한다.

• 학습지, 나침반 만드는 재료

정리 (20 분)

ET 모둠 활동 반성하기

- 모둠에서 구상한 방법의 좋은 점에 대해 발표하도록 한다.

- 모둠 활동에서 구상과 다르게 된 부분과 이유, 잘못된 점을 발표하도 록 한다.

∘ 잘한 점을 통해 자신감을 얻도록 하고, 잘못한 점을 통해 자기반성이 이루어지도록 한 다.

주제(단원)명 자석이 우리생활에 사용되는 예 차시 7/14

학습목표

• 자석이 우리생활에 사용되고 있는 성질과 그 예를 찾아 말할 수 있다.

• 자석으로 기록한 정보의 모습을 관찰할 수 있다.

• 실험설계에 적극적으로 참여하며 자석을 이용했을 때의 좋은 점에 대하여 알고 이를 생활 속에 활용하려는 모습을 보인다.

연계과목 미술 연계과목

성취기준 영역 [초등학교 3~4 학년] (2) 표현

STEAM 요소

S • 자석의 극 T • 자석의 성질 E • 자석의 활용 A

M

개발 의도 • 우리 주변에서 자석을 이용한 여러 가지 상황들을 살펴보고 학습함으로서 자석의 성 질이 다양한 분야에서 사용될 수 있음을 알 수 있도록 한다.

상황 제시

상 황 제 시

창 의 적 설 계

감 성 적 체 험

• 생활에서 이용되는 자석의 성 질과 그 예에 대하여 알아보 고 자석의 성질을 이용해 만 들고 싶은 것 구상하기

감성적 체험

(9)

학습

유의점

도입 (5 분)

Co 동기유발

- 주변에서 자석을 이용한 물체를 살펴보고 이를 통해 우리 생활과 관련된 자석의 이용에 대한 흥미를 갖도록 한다.

생활에서 자석을 이용하는 예를 찾아봅시다.

• 자석을 이용한 물체 사진

전개 (25 분)

CD 자석이 우리생활에 이용되는 예와 그 원리 찾아보기

- 자석필통, 자석칠판, 바둑판, 집게, 냉장고, 드라이버, 녹음테이프, 신 용카드 등을 통해 일상생활에서 이용되고 있는 자석의 성질에 대해 이 야기하도록 한다.

CD 자석으로 기록한 정보의 모습 관찰하기

- 신용카드의 마그네틱선에 자석으로 기록된 정보의 모습을 관찰할 수 있 는 방법을 의논하도록 한다.

- 의논한 방법대로 실험하고 그 모습을 관찰하도록 한다.

- 녹음테이프, 신용카드, 자기디스크, 자기드럼 등 자석을 이용하여 정보 를 기록하는 예를 알아보도록 한다.

CD 자석의 성질을 이용하여 만들고 싶은 것 구상하기

- 자석의 성질을 이용해 만들고 싶은 물건을 구상하고 만들었을 때 편리 한 점을 생각하도록 한다.

∘ 자석의 물리적인 성질과 정보를 기 록하는 성질을 구 분하여 이해할 수 있도록 한다.

• 사산화삼철, 신 용카드, 알코올, 스포이트, 학습지

정리 (10 분)

- 모둠에서 구상한 물건을 발표하고 물건에 대한 모둠별 상호 평가를 하 도록 한다.

∘ 상호 평가를 할 때 물건의 편 리성, 디자인, 실 현가능성 등을 고려하도록 한 다.

중심과목 미술 학교급/학년(군) 초등학교/3~4 학년

[초등학교 3~4 학년] (2) 표현 중심과목 성취기준

[4미02-05] 조형 요소(점, 선, 면, 형･형태, 색, 질감, 양감 등)의 특징 을 탐색하고, 표현 의도에 적합하게 적용할 수 있다.

[4미02-06] 기본적인 표현 재료와 용 구의 사용법을 익혀 안전하게 사용할 수 있다.

주제(단원)명 장난감 자동차 만들기 차시 8~10/14

학습목표

• 장난감 자동차에 이용할 수 있는 자석의 성질을 알고 자동차를 만들 수 있다.

• 창의적인 요소와 미적인 요소를 고려하여 장난감 자동차를 구상할 수 있다.

• 서로 배려하고 협력하며 자동차 만들기에 참여하고 자신이 맡은 역할을 책임감 있게 해결할 수 있다.

연계과목 과학 연계과목

성취기준 영역

STEAM 요소

S • 자석의 극

T

• 자석의 성질

• 자동차의 원리

E

• 자석의 활용

• 움직이는 원리

• 자동차 구상 A

M

개발 의도 • 배웠던 자석의 성질을 활용하여 실생활의 문제를 해결(장난감 자동차 만들기)하는데 초점을 맞춰 지도하도록 한다.

상황 제시

상 황 제 시

• 자동차 경주 동영상 을 통해 장난감 자 동차 만들기에 대한 흥미 갖기

창 의 적 설 계

감 성 적 체 험

• 자석의 성질과 움직이는 원 리, 속도, 모습 등을 고려한 장난감 자동차 구상하기

• 구상한 장난감 자동차 만들기

감성적 체험

(10)

학습

유의점

도입 (5 분)

Co 동기유발

- ‘F1 자동차 경주’ 동영상을 통하여 장난감 자동차 만들기에 대한 흥미 를 갖도록 한다.

자석의 성질을 이용하여 장난감 자동차를 만들어 봅시다.

• ‘F1 자동차 경주’

동영상

전개 (105 분)

CD 장난감 자동차를 만들 때 고려할 점 알아보기

- 장난감 자동차에 사용할 자석의 성질과 자동차의 움직임 원리, 자동차의 빠르기와 내구성을 높일 수 있는 방법, 자동차 디자인 등 자동차를 만들 기 위해서는 다양한 요소가 고려되어야 함을 이해하도록 한다.

CD 다양한 요소를 고려하여 장난감 자동차 구상하기

- 주어진 재료 내에서 빠르고 튼튼하며 미적으로도 보기 좋은 자동차를 모둠별로 구상하도록 한다.

CD 장난감 자동차 만들기

- 모둠에서 구상한 자동차를 협력하여 만들도록 한다.

CD 평가하기

- 미적 요소, 강도, 재료의 활용 정도를 평가하도록 한다.

∘ 학생 스스로 요 소를 찾을 수 있도 록 하여 자동차 설 계를 할 때 융합적 사고를 할 수 있도 록 한다.

• 학습지

∘ 준비물을 제한하 여 공학적인 요소 를 고려할 수 있도 록 한다.

• 장난감 자동차 만들기 재료

∘ 평가 점수를 자 동차 경주에 반영 하도록 한다.

정리 (10 분)

- 모둠에서 만든 자동차의 좋은 점과 모둠 활동을 할 때 잘한 점을 발표 하도록 한다.

- 만든 장난감 자동차에서 구상과 다르게 된 부분과 이유, 개선할 점을 발 표하도록 한다.

∘ 잘한 점을 통해 자신감을 얻도록 하고, 잘못한 점을 통해 자기반성이 이루어지도록 한 다.

중심과목 수학 학교급/학년(군

) 초등학교/3~4 학년

[초등학교 3~4 학년] (3) 측정 중심과목 성취기준

[4수03-01] 1분은 60초임을 알고, 초 단위까지 시각을 읽을 수 있다.

[4수03-02] 초 단위까지의 시간의 덧 셈과 뺄셈을 할 수 있다.

[4수03-04] 1cm와 1mm, 1km와 1m의 관계를 이해하고, 길이를 단명 수와 복명수로 표현할 수 있다.

[4미02-06] 기본적인 표현 재료와 용 구의 사용법을 익혀 안전하게 사용할 수 있다.

주제(단원)명 장난감 자동차 경주하기 차시 11~12/14

학습목표

• 기록 측정 방법을 알고 장난감 자동차 경주를 할 수 있다.

• 장난감 자동차의 움직이는 원리를 알고 기록 단축을 할 수 있다.

• 서로 협동하고 격려하며 장난감 자동차 경주에 참여할 수 있다.

STEAM 요소

S

T • 자동차의 원리 E • 자동차 경주 A • 자동차 만들기 M • 초 단위 개념

• 시간의 합, 차

개발 의도

• 자신들이 직접 만든 자동차를 활용하여 경쟁하는 과정에서 학습에 대한 흥미를 느끼 고, 순위를 정하는 과정에서 수학의 시간의 개념과 합과 차를 이해할 수 있도록 한 다.

상황 제시

상 황 제 시

• 자동차 경주에 필요 한 기록 측정을 위 해 초, 시간의 합과 차를 구해야 하는 문제 인식하기

창 의 적 설 계

• 장난감 경주를 통해 순위 정하기

• 자신이 만든 장난감 으로 경주한 소감 발표하기

감 성 적 체 험

감성적 체험

(11)

학습

유의점

도입 (5 분)

Co 동기유발

- 다양한 경주 상황을 제시하여 정확한 기록 측정을 위해서는 초 단위 사 용이 필요함을 발견하도록 한다.

기록 측정 방법을 알고 장난감 자동차 경주를 하여 봅시다.

• 경주 동영상

전개 (105 분)

Co 초 단위 개념 익히기

- 초 단위 시간의 필요성을 바탕으로 1초의 개념과 1분은 60초임을 약속 하고 모형 시계에 표시된 시각을 시, 분, 초 단위까지 읽는 것을 익히도록 한다.

Co 시간의 합과 차 구하기

- 출발 시각과 도착 시각을 통해 초 단위까지의 시간의 합과 차를 구하는 방 법을 익히도록 한다.

CD 장난감 자동차 경주하기

- 모둠 대항으로 진행하고 장난감 자동차에 부착된 자석에 다른 자석을 가 까이 대어 이동시키며 출발한 시각과 결승선에 도착한 시간을 기록하도록 한 다.

ET 시간의 합과 차를 이용하여 순위 정하기 - 시간의 합과 차를 이용하여 모둠별 순위를 정한다.

- 장난감 자동차의 미적 요소, 강도, 재료의 활용 정도에서 좋은 평가를 받 았던 모둠은 초 단위 일정 시간을 차감해 주도록 한다.

• 학습지

∘ 자동차 경주에 필요한 기록 측정 을 위해 초와 시간 의 합과 차를 구해 야 함을 인식시킨 다.

• 장난감 자동차, 자석, 도로 모형, 시계

∘ 장난감 자동차 의 움직이는 원리 를 이해하고 기록 단축을 고려하며 경주에 임할 수 있도록 한다.

∘ 자동차 경주 모 습을 촬영하여 다 음차시에 활용한 다.

정리 (10 분)

ET 활동 소감 발표하기

- 모둠별로 장난감 자동차 경주를 한 후에 잘된 점, 아쉬운 점 등을 이야 기하도록 한다.

∘ 잘한 점을 통해 성취감을 얻고 잘 못된 부분은 반성 을 통해 개선할 수 있도록 한다.

중심과목 과학 학교급/학년(군

[초등학교 3~4 학년] (3) 측정 중심과목 성취기준

주제(단원)명 장난감 자동차 보완하기 차시 13/14

학습목표

• 장난감 자동차의 문제점을 알고 자동차를 보완할 수 있다.

• 창의적인 요소와 미적인 요소를 고려하여 장난감 자동차를 보완할 수 있다.

• 서로 배려하고 협력하며 장난감 자동차 보완하기에 참여하고 자신이 맡은 역할을 책 임감 있게 해결할 수 있다.

STEAM 요소

S • 자석의 극

T

• 자석의 성질

• 자동차의 원리

E

• 자석의 활용

• 움직이는 원리

• 자동차 구상 A • 자동차 만들기 M • 초 단위 개념

• 시간의 합, 차

개발 의도

• 만들었던 자동차의 문제점을 개선하는 활동을 통해 공학적 설계의 과정을 체험하고 과학적 원리, 미적요소를 근거로 수정하는 과정에서 융합적으로 문제를 해결하는 능 력을 기르도록 한다.

상황 제시

상 황 제 시

창 의 적 설 계

감 성 적 체 험

• 장난감 자동차의 문제점 찾아 보완하기

감성적 체험

(12)

학습

유의점

도입 (5 분)

Co 동기유발

- ‘장난감 자동차 경주’ 동영상을 통해 장난감 자동차 보완하기에 대한 흥 미를 갖도록 한다.

장난감 자동차의 문제점을 보완하여 봅시다.

• 촬영한 ‘장난감 자동차 경주’ 동영 상

전개 (30 분)

CD 모둠에서 만든 장난감 자동차의 문제점 알아보기

- 장난감 자동차에 사용한 자석의 성질과 자동차의 움직임 원리, 자동차 의 빠르기와 내구성을 높일 수 있는 방법, 자동차 디자인 등 자동차 장 난감의 문제점을 스스로 발견하도록 한다.

CD 장난감 자동차의 문제점 보완하기

- 발견된 문제점을 고려하여 빠르고 튼튼하며 미적으로도 보기 좋은 자 동차로 보완하도록 한다.

- 모둠에서 구상한 보완점을 바탕으로 모둠원이 서로 협력하여 자동차를 보완하도록 한다.

CD 기록 다시 재보기

- 문제점이 보완된 장난감 자동차로 경주하며 기록을 다시 재도록 한다.

∘ 자신이 만든 장 난감 보완을 위한 자유로운 탐색 및 계획을 할 수 있도 록 한다.

• 학습지, 장난감 자동차

∘ 준비물을 제한하 여 공학적인 요소 를 고려할 수 있도 록 한다.

정리 (5 분)

ET 모둠활동 반성하기

- 모둠에서 보완한 자동차의 잘된 점과 아쉬웠던 점을 발표하도록 한다.

∘ 문제해결의 성취 감 및 협동의 중요 성을 깨닫도록 한 다.

중심과목 국어 학교급/학년(군

(1) 듣기･말하기 (2) 읽기 (3) 쓰기

[4국03-04] 읽는 이를 고려하며 자신 의 마음을 표현하는 글을 쓴다.

[4국01-04] 적절한 표정, 몸짓, 말투 로 말한다.

주제(단원)명 장난감 자동차 보완하기 차시 14/14

학습목표

• 읽는 이가 알기 쉽게 장난감 자동차 만들기를 소개할 수 있다.

• 과학적 요소가 포함된 창의적인 글쓰기를 구상할 수 있다.

• 소개문을 듣고 상대방의 잘한 점을 격려하는 마음을 지닌다.

STEAM 요소

S T E

A • 자동차 만들기

• 소감문 쓰기 M

개발 의도

• 지금까지 했었던 활동을 정리하고 소개하는 글쓰기와 발표를 통해 여러 가지 실생활 의 문제를 다양한 방법으로 해결하고 정리함을 느낄 수 있도록 하여 융합적인 사고 를 갖도록 지도한다.

상황 제시

상 황 제 시

창 의 적 설 계

• 장난감 자동차 만들 기를 소개하는 글쓰 기

• 프로그램 활동에 대 한 소감문 쓰기

감 성 적 체 험

감성적 체험

(13)

학습

유의점

도입 (5 분)

Co 동기유발

- ‘라면 끓이는 순서’ 사진을 통해 장난감 만들기를 소개하는 활동에 대 한 흥미를 갖도록 한다.

장난감 자동차 만드는 방법을 소개하여 봅시다.

• 라면 끓이는 순 서

전개 (30 분)

CD 읽는 이가 알기 쉽게 설명하는 방법 알아보기

- 일의 순서나 방법을 차례대로, 중요한 부분을 자세하게, 읽는 이가 알 기 쉬운 낱말을 사용하여야 한다는 것을 인지하도록 한다.

CD 장난감 자동차 만들기를 소개하는 글쓰기

- 장난감 만들기에 활용한 과학적 원리와 방법, 만들기 할 때 고려한 점 등을 생각하며 듣는 이가 쉽게 이해할 수 있도록 만들기의 순서와 방법 에 맞게 소개하는 글을 쓰도록 한다.

CD 소개하는 글을 읽고 서로 평가하기

- 상대방의 글을 듣고 서로의 잘된 점을 칭찬하여 자신이 만든 장난감에 대한 자긍심을 느낄 수 있도록 하며 동시에 자신의 글을 보완할 수 있는 기회를 제공하도록 한다.

∘ 듣는 이의 입장 에서 내용은 쉽고 정확하되 형식은 자유롭게 쓰도록 한다.

• 학습지

∘ 친구의 소개문을 듣고 자신이 활용 하지 않았던 과학 원리를 이해할 수 있는 기회를 제공 한다.

정리 (5 분)

CD 프로그램 활동에 대한 소감 발표하기

- 자신이 활동한 내용 속에 과학, 기술, 공학, 예술, 수학이 모두 관련되어 있음을 깨닫게 한다.

- 모둠 활동에서 협동심의 즐거움과 배려심의 중요성을 알고 이를 표현할 수 있도록 한다.

∘ 학교에서 배우는 교과들이 일상생활 과 밀접하게 연결 되어 있음을 깨닫 게 한다.

4. 학생활동지 / 학생참고자료

차시 1~2/14

학생활동지

3-1 자석은 내 친구! (1~2/14)

자기력과 자석의 극

반 번 이름 :

1. 자석에 붙는 물체와 붙지 않는 물체를 예상해 보세요.

자석에 붙는 물체 그렇게 생각한 이유

자석에 붙지 않는 물체 그렇게 생각한 이유

2. 실험 결과를 정리해 보세요.

자석에 붙는 물체 자석에 붙지 않는 물체

3. 자석에 붙는 물체의 공통점이 무엇인지 쓰세요.

(14)

차시 1~2/14

학생활동지

3-1 자석은 내 친구! (1~2/14)

자기력과 자석의 극

4. 자석에서 자기력이 가장 센 곳을 찾을 수 있는 방법을 생각해 보 세요.

5. 모둠에서 생각한 방법으로 실험을 하고 결과를 정리하세요.

6. 모둠끼리 자석의 극 찾기 실험을 한 후 잘된 점, 아쉬운 점, 느 낀 점을 적어보세요.

차시 3~5/14

학생활동지

3-1 자석은 내 친구! (3~5/14)

자석의 N극, S극의 성질과 작용하는 힘

반 번 이름 :

1. 자석이 가리키는 방향을 알아보기 위한 실험 방법을 생각해 보 세요.

2. 모둠에서 생각한 방법으로 실험을 하고 결과를 정리하세요.

실험 결과 결과 정리

자석에서 북쪽을 가리키는 부분을 ( )이라고 하며, 남쪽을 가리키는 부분을 ( )이라고 한다.

3. 자석 주위에 늘어선 철가루의 모양을 그려보고 자석의 극의 배

치를 추리해 보세요.

(15)

차시 3~5/14

학생활동지

3-1 자석은 내 친구! (3~5/14)

자석의 N극, S극의 성질과 작용하는 힘

4. 둠에서 생각한 자석이 가리키는 방향 알아보기 실험의 순서와 방법 이 잘 나타나도록 설명하는 글을 써 보세요.

※ 설명하는 글 끝에는 실험 활동에서 잘한 점과 아쉬운 점, 느낀 점을 씁니다.

제목:

차시 6/14

학생활동지

3-1 자석은 내 친구! (6/14)

못을 이용해 나침반 만들기

반 번 이름 :

1. 자화된 못을 이용하여 나침반을 만드는 방법을 생각해 보세요.

그림 만드는 방법

2. 위의 나침반 만들기를 위해 필요한 준비물을 정리해 보세요.

3. 자화된 못으로 나침반을 만든 결과를 실제 나침반과 비교해 보

고 모둠에서 잘한 점과 아쉬운 점을 적어보세요.

(16)

차시 7/14

학생활동지

3-1 자석은 내 친구! (7/14)

자석이 우리생활에 사용되는 예 알기

반 번 이름 :

1. 자석이 우리 생활에 이용되는 예와 그 원리를 찾아보세요.

이용되는 예 이용되는 자석의 원리

2. 자석의 원리를 이용하여 만들고 싶은 것을 구상해 보세요.

만들고 싶은 것 편리한 점

※ 물건의 디자인과 실현 가능성을 생각하세요. 그림을 그린 후 글로 설명하세요.

차시 8~10/14

학생활동지

3-1 자석은 내 친구! (8~10/14)

장난감 자동차 만들기

반 번 이름 :

1. 모둠에서 만들고 싶은 장난감 자동차를 구상하여 보세요.

장난감 자동차 구상하기 자동차 이름

만들기 재료 맡은 역할 어디를 어떻게 움직이게 할까?

설계도

(17)

차시 8~10/14

학생활동지

3-1 자석은 내 친구! (8~10/14)

장난감 자동차 만들기

2. 모둠이 만든 장난감 자동차의 좋은 점과 모둠 활동을 하면서 좋았 던 점을 생각하여 보세요.

장난감 자동차의 좋은 점 모둠 활동의 좋은 점

3. 모둠이 만든 장난감 자동차가 구상과는 다르게 만들어진 부분과 그 이유, 개선할 점을 생각하여 보세요.

다르게 만들어진 부분 및 이유 개선할 점

차시 11~12/14

학생활동지

3-1 자석은 내 친구! 11~12/14)

장난감 자동차 경주하기

반 번 이름 :

1. 1초를 알아봅시다.

◈ 초침이 작은 눈금 한 칸을 지나는 데 걸리는 시간을 라고 합니다. 1

분은 입니다.

◈ 다음 시각을 읽어보시오.

시 분 초 시 분 초

◈ 초를 분과 초로, 분과 초를 초로 나타내시오.

① 382초 ⇒ 분 초 ② 125초 ⇒ 분 초

③ 3분 17초 ⇒ 초 ④ 6분 5초 ⇒ 초

2. 시간의 합과 차를 알아봅시다.

◈ 시간의 합을 계산하시오.

2시 50분 40초 3시간 17분 5초 7시간 38분 19초 + 1시간 10분 20초 + 2시간 36분 18초 + 1시간 48초

◈ 시간의 차를 계산하시오.

6시 7분 19초 3시간 37분 19초 7시간 48분 52초 - 4시 35분 8초 - 1시간 26분 52초 - 4시간 19분 33초

(18)

차시 11~12/14

학생활동지

3-1 자석은 내 친구! 11~12/14)

장난감 자동차 경주하기

3. 시간의 합과 차를 알아봅시다.

모둠 자동차 이름 1차 기록 2차 기록 순위 비고

1 2 3 4 5 6 7 8

4. 장난감 자동차 경주를 한 후 잘된 점, 아쉬운 점, 느낀 점을 써 보세요.

차시 13/14

학생활동지

3-1 자석은 내 친구! (13/14)

장난감 자동차 보완하기

반 번 이름 :

1. 장난감 자동차 경주 동영상을 보고 우리 모둠이 만든 장난감 자 동차의 문제점을 생각해 보세요.

2. 모둠에서 생각한 문제점을 어떻게 보완할 것인지 정리하세요.

3. 문제점이 보완된 장난감으로 자동차 경주를 다시 한 후 잘된 점, 아

쉬운 점, 느낀 점을 적어보세요.

(19)

차시 14/14

학생활동지

3-1 자석은 내 친구! (14/14)

장난감 자동차 소개하는 글쓰기

반 번 이름 :

1. 아래 내용을 참고하여 모둠에서 만든 장난감 자동차 만드는 방 법을 설명하는 글을 써 보세요.

․ 일의 순서나 방법을 차례대로!

․ 중요한 부분은 자세하게!

․ 듣는 이가 알기 쉬운 낱말을 사용하여!

제목:

차시 14/14

학생활동지

3-1 자석은 내 친구! (14/14)

장난감 자동차 소개하는 글쓰기

2. 아래 내용을 참고하여 자석은 내 친구! 프로그램 활동 소감문을 작 성하여 보세요.

․ 프로그램 활동 중에서 가장 재미있었던 활동은 무엇인가요?

․ 장난감 자동차를 만들 때 사용했던 자석의 성질은 무엇인가요?

․ 장난감 자동차를 만들 때 고민했던 내용(속도, 강도, 모양 등) 어떤 것인가요?

․ 모둠활동을 하면서 좋았던 점은 무엇인가요?

․ 융합인재교육 프로그램을 통해 배운 내용을 어떻게 사용하면 좋을까요?

제목:

(20)

5. 교사자료

차시 1~2/14

1. 자석

중국에서는 자석이 철을 당기는 모습을 부모가 자식을 끌어안는 모습에 비유하여

‘자애로운 돌’이라는 뜻으로 자석(慈石)이라 불렀다. 후에 자석이 항상 남쪽을 가리 킨다고 하여 지남철(指南鐵)이라고도 하였다. 이후에 일본에 건너가서 자석(磁石)이 되었다. 서양에서 자기(magnetism)라는 말은 2,000년 전에 그리스의 마그네시아 지 방에서 발견된 ‘끌어당기는 돌’이라고 불리던 바위에서 유래했다는 설도 있다.

2. 자기장

자석에 의해 공간에 생긴 변화를 자기장이라고 한다. 자기장 안에 철 조각을 놓으 면 철 조각을 끌어당겨 자석에 붙게 된다. 자석의 세기가 센 자석은 자기장도 그만 큼 넓게 분포한다고 할 수 있다. 또 자석의 힘은 자석에서 멀리 떨어질수록 그 힘이 약하게 작용한다.

3. 자석의 극

자석에는 자극이 항상 두 개 있으며 자석의 끝 부분인 극에서는 자기력선이 나오 거나 들어가게 된다. 자석의 극은 다른 부분에 비해 자석의 힘이 세어 철 조각 같은 물체를 자석에 붙게 한다. 자석 주위에는 자기력선이 나타나는데 막대자석 주변에 철가루를 뿌리면 철가루의 배열을 통해 자기력선을 볼 수 있다. 자기력선의 숫자는 자석의 세기를 나타낸다. 자기력선의 수가 많은 부분일수록 세다. 막대자석의 경우 양 끝의 자기력선이 가장 많다.

4. 자석의 발전

인공 자석은 1800년대 연철과 탄소강으로 만들었고 점차 자석을 만드는 재료가 크롬 강철, 텅스텐 강철 등으로 발전했다. 1900년대 초 KS 강철이 발명되었고, 이 후 여러 재료를 사용하여 만든 페라이트(금속 산화물의 가루를 도자기처럼 구어서 만든 자석), 사마륨 코발트 자석, 네오디뮴 자석 등이 개발되었다. 1990년대 네이디 뮴, 철, 붕소 등을 혼합하여 만든 NdFeB는 매우 강력하고 쉽게 가공할 수 있으며 가볍고 가격도 싸기 때문에 널리 이용되고 있다. 자석의 재료가 바뀜에 따라 자석의 세기는 점점 강해지고 있다.

차시 3~5/14

1. 자석의 극

자석의 N극과 S극은 동전의 양면과 같다. 자석의 극은 N극과 S극 두 개의 극이 항상 존재하게 된다. 자석을 반으로 쪼개도 두 개의 극이 하나의 극으로 나누어지는 것이 아니며 다시 N극과 S극으로 만들어진다. 아무리 쪼개어 나가도 한 개의 극을 가진 자석을 얻을 수는 없다. 쪼개진 자석의 크기가 원자 하나의 두께라고 하더라도 이것은 여전히 두 개의 극을 가진다. 이것은 원자가 자석이라는 것을 의미한다. 전 기의 (+)전하와 (-)전하는 분리하여 떨어질 수 있으나 자석은 아무리 작은 자석이라 도 N극과 S극으로 분리될 수 없다. 이것이 전기와 자기의 다른 점이라 할 수 있다.

2. 자석 주위의 자기력선

막대자석 주변에 뿌린 철가루가 늘어선 모양과 막대자석 주변에 놓인 나침반 N극 이 가리키는 방향을 비교하면 비슷한 것을 알 수 있다. 자기력선이 N극에서 나와 S 극으로 들어가는 방향을 자기력선의 방향이라 한다.

3. 자석이 가리키는 방향을 알아보는 다른 방법

자석이 가리키는 방향을 알아보는 실험을 할 때 자석을 물에 띄우는 까닭은 마찰 력을 줄이기 위해서이다. 자석이 가리키는 방향을 알아보는 또 다른 방법은 자석을 실에 매다는 방법이다. 이때 주변에 자석이나 철제품이 없어야 한다.

나무 막대에 막대자석을 매단 후 속이 빈 비커 위에 나무 막대를 올려놓는다. 이 때 자석이 비커 안에서 수평을 유지하도록 해야 한다. 또 자석에 실을 한 가닥으로 매달면 실이 꼬여서 방향을 찾는데 시간이 걸리므로 실을 두 가닥으로 매단다. 막대 자석을 매달아 고정하기 위한 물체가 철로 만들어진 경우 자석이 가리키는 방향이 달라질 수 있으므로 유의해야 한다.

4. 자석과 철가루를 이용해 그림 그리기

먼저, 여러 종류의 자석을 늘어놓는다. 그리고 고무 조각을 양 끝에 두고 고무 조 각 위에 유리판을 올려놓은 후 흰 종이를 덮는다. 종이 위에 철가루를 뿌리고 유리 판을 가볍게 두드리며 원하는 그림을 그린다.

자석 둘레에 철가루를 그냥 뿌리면 철가루가 뭉쳐 나오기 쉽다. 가능한 철가루가 골고루 뿌려지게 하려면 양념통을 사용하거나 종이컵 바닥에 구멍을 뚫고 거즈를 씌워 사용한다. 철가루는 높은 곳에서 살살 뿌리도록 한다.

(21)

차시 6/14 1. 자화

자석이 아닌 물체가 자석의 성질을 띠게 되는 것을 자화라고 한다. 자화가 잘 되 는 물체는 강자성체이다. 강자성체는 자석에도 잘 붙으며 자석이 될 수도 있다. 강 자성체를 자석으로 문지르면 강자성체 속의 보이지 않는 작은 자석인 자구가 일정 한 방향으로 늘어서 자석의 성질을 가지게 된다.

2. 나침반 만들기

못을 자화시킬 때 반드시 한쪽 극(N극 또는 S극)으로만 문지르도록 해야 한다. N 극으로 문지르고 다시 S극으로 문지를 경우 자석의 세기가 약해지기 때문이다.

못을 물에 띄울 때는 스티로폼 조각, 코르크 마개, OHP필름 등을 사용할 수 있으 며, 이때 자석과 나침반을 가까이 하면 자화된 못이 가리키는 방향에 영향을 줄 수 있으므로 주의하도록 해야 한다.

클립이나 바늘을 자석으로 문지FMS 경우 눈에 보이지 않는 작은 자석(자구)이 일 정한 방향으로 정렬하기 때문에 자석의 성질을 갖게 되는 것이다. 그러나 시간이 지 나면 원래의 무질서한 상태로 돌아간다. 또 강한 충격을 주거나 가열하면 원자가 원 래의 자리로 되돌아가는 데 필요한 에너지가 공급되므로 짧은 시간 안에 자석의 성 질을 잃게 된다.

3. 지구 자기장

나침반의 N극이 북쪽을 가리키는 것은 지구 자체가 거대한 자석이기 때문이다.

그러나 지구 자극은 지리상의 극과 일치하지 않는다. 북반구의 자극(자북)은 지리적 북극(진북)에서 1,800km 떨어진 캐나다 북부의 허드슨 만 근처에 위치한다. 남극은 호주의 남부에 위치하고 있다. 따라서 나침반이 가리키는 방향과 진북 사이에는 차 이가 있으며, 이를 ‘자기편각’이라 한다. 서울의 경우 지리학상의 북쪽보다 나침반의 바늘이 가리키는 북쪽은 서쪽으로 6.5° 기울어져 있다.

지구가 자석인 이유는 아직 정확히 밝혀지지 않았다. 지구 자기장은 지구 중심부 에 커다란 막대자석이 있는 것처럼 생겼다. 그러나 지구는 막대자석처럼 자화된 철 조각이 아니다. 지구 내부는 너무 뜨거워서 보통 자석처럼 원자들이 정렬하여 그대 로 있을 수 없기 때문이다.

지각 밑에서 대류하고 있는 고온의 용융 대전 입자들이 만드는 전류가 지구 자기 장의 원인이라는 학설이 유력하게 제기되고 있다. 또한 지구 자기장은 고정되어 있 지 않고 지난 5백만 년 동안 20번 이상의 역전이 발생하였으며 그 주기는 불규칙하 다.

4. 지구 자기장과 오로라

지구는 거대한 자석이므로 지구 둘레에도 자기장이 형성되는데, 이 자기장을 지구 자기장이라고 한다. 지구 자기장은 우주로부터 끊임없이 날아오는 강력한 파괴력을 갖는 에너지의 입자선인 우주선으로부터 지구상의 생명체를 보호하는 역할을 한다.

이 알갱이들은 전기를 띠고 있어서 지구 자기장 영역에 들어오면 곧바로 지구로 직 진해 들어오지 못하고 둘레를 맴돌게 된다. 이 결과 지구 둘레에는 전기를 띤 알갱 이들로 이루어진 거대한 띠 모양이 생기며, 이 띠를 ‘반알렌대’라고 부른다. 여기에 붙잡힌 알갱이들로 이루어진 구 자기장의 남북극 사이를 나선 운동하면서 왔다 갔 다 하다가 태양에서 활발한 폭발 활동이 있을 때, 일부가 극지방의 대기층으로 들어 와 공기 분자 및 원자와 충돌하여 아름다운 빛을 낸다. 이를 오로라 현상이라고 한 다.

5. 자기 나침반

천연 자석이 실제로 이용되기 시작한 것은 공중에 매달았더니 한쪽 끝이 항상 북 쪽을 가리킨다는 사실이 발견된 이후이다. 줄에 매달은 마그네타이트 조각은 안내하 는 돌이란 뜻인 로데스톤(Loadstone)이라 불렀고, 약 1,000년 전 중국 사람들이 사 막을 여행하기 위해 사용되기 시작하였다. 중국의 나침반은 수저 또는 국자 형태의 바늘이 북극을 가리키는 별자리인 큰곰자리를 나타낸다. 나침반은 강철 바늘이 출현 하면서 물에 띄우거나 실로 고정해서 사용하는 항해용 나침반이 등장했다. 자기 나 침반은 나침반 안에 액체의 우무에 따라 액체식과 건식으로 나눌 수 있다. 액체식 자기 나침반은 알코올 또는 증류수를 넣고 작은 자침을 뜨게 한 것이고 건식 자기 나침반은 지축 안에 자침을 올려놓은 것이다. 현재는 액체식 자기 나침반이 많이 사 용되고 있다. 자기 나침반은 자북과 진북이 일치하지 않고 위도가 높은 지역에서는 성능이 떨어지는 단점이 있다.

6. 자이로컴퍼스

자이로컴퍼스는 자이로의 원리를 이용한 것으로 고속으로 회전하는 자이로스코프 의 축에 추를 달아 지구 자전의 영향을 받아 지구의 자전축인 진북을 가리키게 한 것이다. 자이로컴퍼스는 진북을 가리키고 위도가 상당히 높은 지역에서도 성능이 떨 어지지 않으며, 철로 만들어진 배에 의해 생기는 자차도 발생하지 않기 때문에 대형 선박에서 이용하고 있다.

자료출처 초등학교 교사용 지도서 3학년 1학기 과학