화재가 발생했을 경우 화재 현장 속에 있는 사람 이나 산속에서 구조 요청을 한 등산객은 빠르게 발견되어야 생존 확률이 높다. 이 학습의 최종 목 표는 원소의 불꽃 반응을 통해 화재 현장의 불꽃 색을 예측하고 빛의 합성 이해와 컴퓨터 활용을 통해 화재사고 현장 속에서 눈에 띄는 안전 조끼 를 디자인하는 것이다.
각 원소는 불꽃 반응에서 다양한 색을 나타낸다.
어떤 원소가 포함되어 있는 화학약품을 만드는 공장인가에 따라서 화재가 발생할 경우 발생하 는 불꽃의 색깔이 다르다. 화재 현장에서의 다
양한 색은 스마트폰을 이용한 빛의 3원색의 합 성을 통해서 간단히 이해할 수 있는 기회를 갖는 다. 또한 간단한 컴퓨터 소프트웨어 프로그램(그 림판)과 일차방정식을 활용하여 찾은 보색을 통 해 안전 조끼를 디자인하면서 다양한 능력을 기 를 수 있게 된다. 마지막으로 디자인한 조끼를 착 용한 합성사진 콘테스트를 통해서 학생들은 감 성적 체험을 할 것이다.
이 프로그램으로 학생들은 융합적인 사고 능력 을 기르고 화재와 같은 안전 사고에 대해서 경각 심을 갖고 안전에 유의하는 자세를 기를 수 있다.
눈에 잘 띄는 안전 조끼 만들기
05
내용 목표
• 불꽃 반응을 통해 원소의 종류를 구분할 수 있다.
• 빛의 3원색과 빛의 합성 원리를 이해할 수 있다.
• 컴퓨터 활용을 통해 색을 표현하 고 디자인할 수 있다.
과정 목표
• 화학약품 공장 화재 사진을 통해 원소의 종류를 찾 을 수 있다.
• 스마트폰을 사용한 빛의 3원색과 합성색 실험을 할 수 있다.
• 컴퓨터 활용으로 RGB 코드를 사용하여 색을 만들 수 있다.
중학교 3학년 빛과 파동, 물질의 구성 과목 : 과학, 기술·가정,
미술, 수학
학습 목표 주제 및 제작 의도
STEAM 과목 요소
원소의 종류에 따른 불꽃 반응색을 알고 빛의 삼원색과 빛의 합성 원리 의 이해를 통해 안전 조끼를 디자인 할 수 있다.
빛의 3원색, 빛의 합성, 원소 보색 사진 만들기
안전 조끼 설계하기 안전 조끼 디자인하기 보색 코드 계산하기
관련 교과
STEAM 단계 요소
상황 제시
Step1 • 화재가 발생한 공장 안에 갇혀 있는 인명을 구조할 때 입는 구명 조끼는 어떠해
야 할까?
창의적 설계
Step2 • 일차방정식을 이용한 보색 찾기 방법을 설계한다.
• 소프트웨어를 활용한 안전 조끼를 디자인한다.
감성적 체험
Step3 • 나만의 안전 조끼 착용 합성 사진 콘테스트를 하고 성취감을 느껴본다.
교육 과정
수업 단계 과목 단원 단원 학습 목표 STEAM 성취 목표/STEAM 요소
1 ~ 3차시
과학 물질의 구성 불꽃 반응의 색을 통해 원소 의 종류를 확인할 수 있다.
화학공장에서 발생한 화재의 불꽃색 예측하기 불꽃 반응 실험하기
과학 빛과 파동 빛의 3원색과 빛의 합성 원
리를 이해한다. 빛의 합성, 컴퓨터 활용 및 일차방정식을 이용한 보 색 찾기 방법 설계하기
빛의 3원색과 빛의 합성 실험하기
컴퓨터 활용과 일차방정식을 통한 보색 찾기
기술·
가정
컴퓨터와 정보 통신
정보 통신과 관련된 문제를 창 의적으로 해결할 수 있다.
수학 문자와 식 일차방정식 풀이를 할 수 있 다.
미술 표현 방법
체계적인 발상을 통하여 주 제의 특징과 느낌을 효과적 으로 표현한다.
안전 조끼 만들기 및 착용한 합성 사진 콘테스트 보색을 사용하여 안전 조끼를 디자인 하고 조끼를 착용한 합성 사진 콘테스트하기
평가 계획
연번 평가 기준 방법
1 불꽃색을 확인하고 원소를 찾아낼 수 있는가? 수행 평가
2 빛의 3원색과 빛의 합성 개념을 알고 있는가? 수행 평가
3 일차방정식을 활용하여 보색을 만들 수 있는가? 지필 평가
4 안전 조끼를 구체적으로 디자인하는가? 수행 평가
5 모둠원과 협력하여 적극적으로 안전 조끼를 디자인하는가? 관찰 평가
차시별 계획 총괄표
과목
과학, 기술·가정, 수학, 미술단원
과학(물질의 구성, 빛과 파동), 기술·가정(컴퓨터와 정보 통신), 수학(문자와 식), 미술(표현 방법)차시 학습 내용
1차시
소주제
불꽃 반응
원소의 종류로 불꽃색 알기
화학약품 공장에서 화재가 날 경우 어떻게 하면 빠르게 인명을 구조할 수 있을까?
화학약품 공장에서 화재가 날 경우 불꽃색을 어떻게 예측할까?
다양한 원소를 포함한 화합물의 불꽃 반응 알아보기
tip 발견 학습 모형을 통해 학습 효과를 높인다.
다양한 색이 들어 있는 불꽃놀이 사진에서 원소 알아내기
2차시
소주제
빛의 합성 이해와 일차방정식을 활용한 보색 찾기
빛의 3원색과 빛의 합성, 보색에 대해 알아보기다양한 색의 빛은 어떻게 만들어지는지 알아본다.
tip POE(예상 관찰 설명) 모형을 통해 학습 효과를 높인다.
눈에 잘 띄기 위한 색을 찾아본다.
RGB 코드 찾기 및 이해하기
다양한 소프트웨어에서 색깔의 빛은 어떻게 표현될까?
보색 만드는 방법을 찾아본다.
일차방정식을 활용한 보색 RGB 코드 찾는 방법을 설계한다.
3차시
소주제
안전 조끼 설계하기 및 착용 합성 사진 콘테스트
보색 안전 조끼 만들기 및 착용한 합성 사진 콘테스트하기소프트웨어를 활용한 안전 조끼를 디자인한다.
안전 조끼를 착용한 합성 사진 콘테스트를 한다.
차시(단계)별 교수 학습 과정
1차시 불꽃 반응
과목
중학교 2학년/과학수업 차시
1/3차시단원
물질의 구성교육 과정
불꽃 반응 실험을 통해 원소의 종류를 알아본다.학습 목표
불꽃 반응의 색을 통해 원소의 종류를 확인할 수 있다.학습 과정 교수 · 학습 활동 준비물
도입 (5분)
원소의 종류로 불꽃색 알기
화학약품 공장에서 화재가 날 경우 어떻게 하면 빠르게 인명을 구조할 수 있을까?
- 눈에 잘 보이는 색의 옷을 입는다.
화학약품 공장에서 화재가 날 경우 불꽃색을 어떻게 예측할까?
화재 현장 사진 자료
학습 활동 (30분)
다양한 원소를 포함한 화합물의 불꽃 반응
활동 다양한 원소를 포함한 화합물의 불꽃 반응 실험하기 실험 과정에 따라 불꽃 반응을 한다.
불꽃 반응색을 기록한다.
관찰한 결과를 기록한다.
- 추가적으로 제공된 화합물의 관찰 결과를 기록한다.
- 기록된 관찰 결과를 바탕으로 일반화한다.
tip 발견 학습 모형을 통해 학습 효과를 높인다. 즉, 준비된 시료가 많을수록 학 생들이 스스로 일반화를 하는 데 도움이 된다.
학생활동지 1
불꽃 반응 시료(염화 나트륨, 질산 바륨, 질 산 나트륨, 염화 스트 론튬, 염화 바륨, 황산 구리, 질산 스트론튬, 황산 칼륨, 염화 구리, 황산 나트륨, 염화 칼 륨, 황산 바륨) 니크롬선, 알코올램프, 보안경, 장갑, 묽은 염 산, 비커
마무리 (10분)
다양한 색이 들어 있는 화재 사진에서 원소 알아내기
다양한 화재 현장에서 색의 원인이 되는 화합물에 들어 있는 원소를 알아낸다.
지도상 유의점
✽ 상황 제시의 잠정적인 답으로 수업을 마무리하도록 한다.
✽ 보색의 안전 조끼를 만들어야 한다는 결론을 이끌어 낸다.
물질 불꽃색 포함된 원소 물질 불꽃색 포함된 원소
염화 나트륨 질산 바륨
질산 나트륨 염화 스트론튬
염화 바륨 황산 구리
물질 불꽃색 포함된 원소 물질 불꽃색 포함된 원소
질산 스트론튬 황산 칼륨
염화 구리 황산 나트륨
염화 칼륨 황산 바륨
❷ 다음 기사와 사진을 보고 불꽃색과 관련된 원소의 종류를 쓰시오.
학생활동지 1 다양한 원소를 포함한 화합물의 불꽃 반응 실험하기
[실험 과정]
❶ 시료의 불꽃색은 각각 어떤 원소 때문에 나타났다고 할 수 있는지 쓰시오.
구리–청록색, 나트륨–노란색, 스트론튬–빨간색, 칼륨–보라색, 바륨–황록색
[준비물] 불꽃 반응 시료(염화 나트륨, 질산 바륨, 질산 나트륨, 염화 스트론튬, 염화 바륨, 황산 구리, 질산 스트론튬, 황산 칼륨, 염화 구리, 황산 나트륨, 염화 칼륨, 황산 바륨, 니크롬선, 알코올램프, 보안경, 장갑, 묽은 염산, 비커
물질 불꽃색 포함된 원소 물질 불꽃색 포함된 원소
염화 나트륨 노란색 염소, 나트륨 질산 바륨 황록색 질소, 산소, 바륨 질산 나트륨 노란색 질소, 산소, 나트륨 염화 스트론튬 빨간색 염소, 스트론튬
염화 바륨 황록색 염소, 바륨 황산 구리 청록색 황, 산소, 구리
물질 불꽃색 포함된 원소 물질 불꽃색 포함된 원소
질산 스트론튬 빨간색 질소, 산소, 스트론튬 황산 칼륨 보라색 황, 산소, 칼륨
염화 구리 청록색 염소, 구리 황산 나트륨 노란색 황, 산소, 나트륨
염화 칼륨 보라색 염소, 갈륨 황산 바륨 황록색 황, 산소, 바륨
1. 시료를 니크롬선에 묻혀 알코올램프 불에 가까이 대고 불꽃색을 관찰합니다.
2. 묽은 염산이 담겨 있는 비커에 니크롬선을 씻고 같은 방법으로 나머지 시료의 불꽃색을 관찰합니다.
[실험 결과]
1. 관찰 결과를 통해 불꽃색을 기록합시다.
2. 과정 1, 2와 동일한 과정으로 주어진 시료의 불꽃색을 관찰하고 기록합시다.
● 가능한 원소 ● 가능한 원소
나트륨 칼륨
2차시 빛의 합성 이해와 일차방정식을 활용한 보색 찾기
과목
중학교 과학/기술·가정, 수학수업 차시
2/3차시단원
빛과 파동, 컴퓨터와 정보 통신, 문자와 식교육 과정
•빛의 3원색으로 다양한 빛을 합성할 수 있음을 알고, 이 원리가 영상 장치에 활용되는 것을 이해한다.
•컴퓨터 모니터를 이용한 빛의 3원색과 색의 합성 원리를 탐구한다.
•미디어 활용 체험 활동 및 정보 통신 기술과 관련된 문제를 창의적으로 해결할 수 있다.
•등식의 성질을 이해하고 일차방정식을 풀 수 있다.
학습 목표
•실험을 통해 빛의 삼원색과 빛의 합성 원리를 이해할 수 있다.
•컴퓨터 활용을 통해 색을 표현할 수 있다.
•일차방정식을 통해 보색 RGB 코드를 찾는 방법을 설계할 수 있다.
학습 과정 교수 · 학습 활동 준비물
도입 (5분)
안전 조끼를 만들 때 조끼의 다양한 색은 어떻게 만들 수 있을까?
tip 안전 조끼의 색에 대해 생각을 해보도록 발문을 한 후 자연스럽게 빛의 3원 색에 대한 주제로 넘어가도록 한다.
다양한 색이 들어 있는 사진
학습 활동 (35분)
활동 1 현미경으로 스마트폰 관찰하기
스마트폰의 다양한 색의 빛을 현미경으로 관찰하기 현미경을 통해 직접 관찰한다.
- 노랑, 청록 등의 색을 예측하고 설명한다.
tip 학생들에게 노란색 같은 익숙한 색을 예상하게 한 후 실제로 관찰하게 할 경우 인지 갈등을 일으키며 확실하게 개념을 습득하고 확장할 수 있는 기 회가 될 것이다.
tip 멀티미디어 현미경 등을 사용하면 시범실험 등을 통해서 수업을 진행할 수 있다.
활동 2 색의 RGB 코드 찾기와 일차방정식을 활용한 보색 찾기 RGB 코드 이해하기
다양한 소프트웨어에서 색깔의 빛은 어떻게 표현될지 생각한다.
tip 학생들에게 그림판에서 RGB 코드를 설명한다.
RGB 코드 찾기와 보색의 RGB 코드
다양한 천연색이 들어 있는 사진에서 색은 어떻게 표현될지 알아본다.
tip 그림판을 이용하여 RGB 코드 찾는 방법을 설명하고, 학생들에게 사진 속 색 깔의 RGB 코드를 찾아보도록 한다.
일차방정식을 활용한 보색 찾기
일차방정식을 활용한 보색 RGB 코드 찾기 방법을 설계한다.
- 일차방정식을 활용하여 보색의 RGB 코드를 찾는 방법을 설계한다.
학생활동지 2-1 학생활동지 2-2 참고자료 2 스마트패드 스마트폰
마무리
(5분)
교사가 제공한 색의 보색을 찾는다.지도상 유의점
✽ POE(예상 관찰 설명) 모형을 통해 학습 효과를 높이며, 두 번째 관찰 단계 인 지적 갈등이 일어날 때 빛의 합성에 대한 학습 효과가 높다.
❸ 스마트폰의 여러 가지 색들은 어떻게 만들어지는 것인지 쓰시오.
빛의 3원색의 합성으로 다양한 색들이 만들어진다.
❷ 스마트폰 화면을 현미경으로 관찰하였을 때 관찰 결과를 그려 봅시다.
학생활동지 2-1 현미경으로 스마트폰 관찰하기
❶ 현미경으로 관찰한 스마트폰 화면을 예상하고 그림으로 그려 봅시다.
빨간색 초록색 파란색 노란색 흰색
빨간색 초록색 파란색 노란색 흰색
❹ RGB 코드가 (255, 174, 201)인 색을 입력하여 확인하고, 그 보색의 코드를 계산하여 나타내어 봅시다.
255+x=255, 174+y=255, 201+z=255이다. 따라서 x=0, y=81, z=44
❷ 주어진 RGB 코드의 색을 입력하여 그림판에서 색을 그려 보고 어떤 색인지 쓰시오.
(예) RGB 코드 : 255,255,0 노랑
학생활동지 2-2 색의 RGB 코드 찾기와 일차방정식을 활용한 보색 찾기
❶ 다음 색의 RGB 코드를 쓰시오.
보색의 RGB 코드를 x, y, z라고 하면 원색의 코드 + x = 255, 원색의 코드 + y = 255, 원색의 코드 + z = 255
❸ 노란색의 보색은 파란색입니다. 보색 코드를 찾을 수 있는 일차방정식을 만들어 봅시다.
빨강 초록 파랑
255, 0, 0 0, 255, 0 0, 0, 255
원색 보색
참고 색
참고자료 2
색의 RGB 코드와 불꽃 반응
색명 빨간색 초록색 파란색 노란색
(빨+초)
청록색 (초+파)
자홍색 (빨+파)
흰색
(빨+초+파) 검은색
RGB 255, 0, 0 0, 255, 0 0, 0, 255 255, 255, 0 0, 255, 255 255, 0, 255 255, 255,
255 0, 0, 0
색
현미경 관찰 사진
*아이폰 4S 액정 화면을 DINO-EYE 멀티미디어 영상 카메라로 촬영한 것이다.
✽스마트폰 화면을 현미경으로 관찰한 사진과 다양한 색의 RGB 코드
✽불꽃 반응
불꽃 반응은 금속 원소나 금속 원소를 포함하는 물질을 온도가 높은 겉불꽃에 넣었을 때 금 속 원소의 종류에 따라 특정한 불꽃색이 나타나는 반응이다.
금속 원소 리튬 나트륨 칼륨 칼슘 스트론튬 바륨 구리
불꽃색
3차시 안전 조끼 설계하기 및 착용 합성 사진 콘테스트
과목
중학교 3학년/과학, 미술, 기술·가정수업 차시
3/3차시단원
표현 방법, 컴퓨터와 정보 통신교육 과정
•표현 방법과 매체를 창의적으로 활용하고 계획을 세워 표현한다.•정보 미디어 활용 체험 활동 및 정보 통신 기술과 관련된 문제를 창의적으로 해결할 수 있다.
학습 목표
•불꽃 반응의 색을 통해 원소의 종류를 확인할 수 있다.
•컴퓨터 활용을 통해 색을 표현하고 디자인할 수 있다.
•안전 조끼 디자인을 통해 융합적인 태도를 기른다.
학습 과정 교수 · 학습 활동 준비물
도입 (5분)
화학약품 공장에서 화재가 났을 경우 빠르게 구조될 수 있는 안전 조끼는 어 떤 색깔이어야 할까?
tip 1, 2차시 학습 내용을 상기시켜 학생들이 주어진 과제를 해결하는 데 도움 을 준다.
*상황 제시 동영상
학습 활동 (35분)
활동 안전 조끼 디자인하기
눈에 잘 띄는 안전 조끼 디자인하기 주어진 사진 자료에서 불꽃색을 찾아본다.
일차방정식을 활용하여 보색(RGB 코드)을 찾아본다.
안전 조끼를 디자인한다.
안전 조끼를 착용한 합성 사진 만들기
학생활동지 3 참고자료 3 개인 얼굴이 나온 사진(합성 사진 콘테스트 시 사용)
마무리 (5분)
안전 조끼를 착용한 합성 사진 콘테스트를 한다.
- 완성 후 전체가 보일 수 있는 화면(전자칠판, 스크린 등)에서 발표하도록 하고 가장 눈에 잘 띄고 창의적인 사진을 뽑는다.
지도상 유의점
✽ 학생들이 안전 조끼를 디자인하는 과정에서 그동안 학습한 불꽃 반응, 빛의 합성, 일차방정식 등을 융합적으로 그리고 창의적으로 사용할 수 있도록 지 도한다.
❷ 불꽃색의 보색 RGB 코드를 찾을 수 있는 일차방정식과 RGB 코드를 찾아 쓰시오.
원색의 코드 + x = 255, 원색의 코드 + y = 255, 원색의 코드 + z = 255 , 단, 보색의 RGB 코드는 x, y, z 그림판에서 화재 사진을 불러와 색을 선택한 후 색편집을 클릭하여
RGB 코드를 찾는다.
학생활동지 3 안전 조끼 디자인하기
❶ 주어진 화재 사진에서 불꽃색의 RGB 코드를 찾아 쓰시오.
❸ 자신이 만들 안전 조끼의 특징을 설명하고 그림으로 그려 봅시다.
❹ 결과물을 출력하여 합성 사진을 만들어 봅시다.
디자인한 안전 조끼
화재 사진
화재 속 합성 사진
+ =
참고자료 3
안전 조끼 디자인하기와 착용 합성 사진 만드는 방법
① 사진을 그림판에서 불러온 후 그림 판에서 원하는 색을 선택한다.
② 색편집을 클릭한다. ③ RGB 코드를 읽는다.
④ 원색에 대한 보색의 RGB 코드를 찾 는다.
⑤ 그림판의 색상 설정 창에서 보색의 RGB 코드를 입력한다.
⑥ 보색을 사용하여 안전 조끼를 설계 한다.
⑦ 합성 사진 만들기 ⑧ 화재 속 합성 사진 만들기
