탐구과정(1)

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탐구과정

탐구과정(1)(1)--관찰관찰, , 의사소통의사소통, , 분류분류

탐구 과정(1)

강훈식 (kanghs@cnue.ac.kr) 정신력과 개인기

- 관찰, 의사소통, 분류

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탐구과정

제1장: 관 찰

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제1장 관찰(Observing)

관찰이란?

• 물체나 물질을 관찰한다는 것 은 색깔, 질감, 냄새, 모양, 질량, 부피, 온도 등 물체나 물질들이 가진 모든 성질을 주의 깊게 가진 모든 성질을 주의 깊게 탐색하는 것임

• 감각 기관을 사용하여 보고, 만지고, 듣고, 냄새 맡고, 맛을 봄으로써 주어진 물체의 특징적인 성질들을 알아냄

• 관찰은 물체의 성질을 확인하고 기술하는 것을 포함

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제1장 관찰(Observing)

왜 관찰이 중요한가?

• 관찰을 통해 주변의 놀라운 세계에 대 해 배울 수 있음

• 시각․후각․촉각․미각․청각 등 오감을 사용하여 물체와 자연 현상을 관찰함

• 획득한 정보는 호기심을 일으키고, 의 문을 제기하며, 주위의 환경에 대해 해석하도록 하고, 나아가 좀더 자세히 조사하도록 이끎

• 관찰 능력은 과학에서 가장 중요한 기초 기능으로 추리,의사소통, 예상, 측정, 분류와 같은 과학의 탐구 능력을 발달시키는 기본이 됨

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활동 1: 다섯 감각의 사용(1)-각자

• 한 가지 식물을 선택한 후, 미각을 제외한 모든 감각 을 사용하여 가능한 한 많은 정보를 얻어 보시오.

[주의!! : 무엇인지 모르는 물질의 맛을 보는 것은 대 단히 위험하다. 절대 위험이 없다고 판단될 때에만 맛을 봄]

맛을 봄]

• 최소한 10개의 관찰 결과를 기록하시오. 각 관찰 결

과에 대해 여러분이 정보를 얻을 때 사용한 감각도

기록하시오.

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활동 1: 다섯 감각의 사용(2) -각자

여러분이 표에 기록한 결과는 관찰한 식물에 관해 다음과 같은 질문에 답할 수 있는 충분한 정보를 줄 수 있어야 함

1. 어떤 색인가? 색은 고르게 분포되어 있는가? (시각)

2. 식물의 키는 큰가? 작은가? 가늘고 긴가? 납작한가? (시각) 3. 줄기가 하나인가? 여럿인가? (시각)

4. 잎의 모양은 어떠한가? (시각)

5. 잎의 가장자리 모양은 어떠한가? (시각) 5. 잎의 가장자리 모양은 어떠한가? (시각) 6. 잎은 반짝이는가? (시각)

7. 잎은 서로 마주 보고 달려 있는가? 교대로 달려 있는가? (시각) 8. 잎맥의 모양은 뚜렷한가? 잎맥의 배치는 어떠한가? (시각)

9. 줄기는 가는가? 두꺼운가? (시각, 촉각)

10. 잎은 서로 모여 있는가? 따로 떨어져 있는가? (시각) 11. 줄기와 잎 표면의 질감은 어떠한가? (촉각)

12. 잎은 딱딱한가? 부드러운가? (촉각)

13. 식물의 각 부분의 냄새는 어떠한가? (후각)

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활동 2: 정성적 관찰과 정량적 관찰(1)

• 정성적 관찰: 감각만을 사용하여 정보를 얻는 것

색은 밝은 녹색이다. (시각) 자극성의 냄새가 난다. (후각) 신맛이 난다. (미각)

신맛이 난다. (미각)

잎들은 표면이 매끄럽다. (촉각) 가볍게 문지르면 바스락 소리를

낸다. (청각)

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활동 2: 정성적 관찰과 정량적 관찰(2)

• 정량적 관찰: 숫자나 양을 포함한 관찰

잎의 길이는 10cm이고 폭은 6cm이다. (자) 잎 하나의 무게는 5g이다. (저울)

식물이 있는 방안의 온도는 25。C이다. (온도계) 이 식물의 잎은 다섯 개씩 모여 있다.

이 식물은 저 식물보다 키가 크다.

꽃송이 하나의 폭은 클립 세 개 만큼이다.

• 명확하고 정확한 정보 제공

• 자, 저울, 메스실린더, 눈금 있는 비커 등의 도구를 이용

• 다른 사람들과의 의사 소통을 더욱 정확하게 할 수 있고, 비 교를 위한 기초를 제공

• 어림과 비교는 정확하지는 않지만 정량적인 관찰에 속함

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활동 2: 정성적 관찰과 정량적 관찰(3)-직접

☞ 흰 각설탕 한 개를 대상으로 관찰한 후, 적어도 다섯 가지 이상의 정성적 인 관찰 결과와 네 가지 이상의 정량 적인 관찰 결과를 기록하시오.

• 각각의 정성적인 관찰 결과는 어떤 감 각을 사용하였는지 기록하고, 정량적 인 관찰 결과는 어떤 도구를 사용하여 얻었는지도 기록하시오.

• 이 활동에서 당신은 다섯 가지의 감각 을 모두 사용해야 합니다.

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활동 2: 정성적 관찰과 정량적 관찰(4)

A. 정성적 관찰

1. 물체는 정육면체형이며 희다. (시각) 2. 맛은 달다. (미각)

3. 특별한 냄새는 나지 않는다. (후각) 4. 만지면 잘게 부서진다. (촉각)

4. 만지면 잘게 부서진다. (촉각) 5. 떨어뜨리면 소리가 난다. (청각)

B. 정량적 관찰

1. 길이 : 1.3cm (자) 2. 폭 : 1.3cm (자) 3. 높이 : 1.3cm (자) 4. 무게 : 2.0g (저울)

반 학생을 관찰할 경우 정성적 관찰?

정량적 관찰?

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활동 3: 변화의 관찰(1)

화학적 혹은 물리적 변화를 수반하는 물체나 현상을 관찰

• 정성적인 관찰과 정량적인 관찰이 모두 포함

• 변화가 일어나기 전, 변화가 일어나는 도중, 변화가 일어난 후의 관찰이 모두 포함

(예) 팝콘이 만들어질 때의 변화 관찰 - 가열 전

약간 납작한 모양, 크기 1cm x 0.5cm x 0.5cm, 색은 연한 노란 색, 딱딱하고 겉은 매끄러움 - 가열 중

껍데기가 벌어짐, 하얀 속 알갱이가 부풀어 오름, 톡톡 튀는 소리가 남 - 가열 후

불규칙한 모양, 하얀 색, 크기 3cm x 2cm x 3cm, 고소한 냄새 남

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활동 3: 변화의 관찰(2)-직접

양초에 불을 붙이기 전, 타는 동안, 불이 꺼진 후의 초의 관 찰 결과를 기록하여 보자.

불을 붙이기 전 관찰 결과

: 적어도 7가지(정성적 관찰 4, : 적어도 7가지(정성적 관찰 4, 정량적 관찰 3) 이상 기록

타는 동안 관찰 결과: 적어도 3 가지 이상 기록

타고난 후의 결과: 5가지(정성 적 4, 정량적 1) 이상 기록

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활동 3: 변화의 관찰(3)

1. 색 : 희다 2. 약한 냄새 3. 맛은 없다.

4. 원통형의 모양

5. 한쪽 끝은 편편하고 다른 끝은 원추형 6. 원추형 끝에 섬유로 만든 흰색의 심지 7. 초의 가운데에 구멍이 뚫려있다.

연소 전

1. 질량 : 2g 2. 길이 : 5cm 3. 직경 : 5mm 4. 심지의 실의 직경

: 0.5mm

5. 심지의 직경 : 1mm

정성적 관찰 정량적 관찰

7. 초의 가운데에 구멍이 뚫려있다.

1. 섬유로 된 심지가 검게 되었다. 2. 불꽃의 모양은 타원형이다.

3. 약간의 바람에도 불꽃이 펄럭인다. 4. 불꽃 아래에 액체가 고인다.

5. 불꽃의 윗부분은 밝은 노란색, 아래부분은 붉은 색이고 가장 자리가 푸르다.

6. 액체가 초를 타고 흘러내리다 굳는다. 7. 뜨겁다.

연소 중

연소 후

1. 색 : 희다

2. 고체 모양이 불규칙적이다.

3. 겉으로 나온 섬유 심지는 검다

1. 질량 : 1g 2. 높이 : 1cm

3. 가장 넓은 부분 폭 : 1.5cm

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자기 평가: 관찰-직접

탄산수소나트륨과 산의 반응

1. 비커에 물을 반쯤 넣고 스포이트로 식초를 20방울 넣는다.

2. 여기에 탄산수소나트륨을 한 스푼 넣은 후 변화를 관찰하고 그 결과를 기록한다.

그 결과를 기록한다.

녹기 전 : 정성적 관찰 8, 정량적 관찰 3 녹는 도중 : 정성적 관찰 3

녹은 후 : 정성적 관찰 3, 정량적 관찰 2

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탐구과정

제2장: 의사소통

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우리 집 위치 설명하기-직접

한 학생이 반

친구들에게 자신의 집 위치를 말로

설명하고 다른 학생들은 그 학생 집의 약도를 그린다.

그린다.

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제2장: 의사 소통(Communicating)

왜 의사소통이 중요한가?

• 의사소통 능력은 모든 일의 기초가 됨

• 우리의 생각과 느낌을 다른 사람에게 정확히 전달하기 위해서도 의사소통이 필요하며, 문제 해결에 의사소통 이 기본이라는 점을 어려서부터 배워야 할 필요가 있음

• 언어 뿐 아니라 그래프, 차트, 지도, 기호, 도표, 수학식 등도 과학에서 흔히 사용되는 의사소통 방법임

• 효과적인 의사소통 방법은 훈련에 의해 발전될 수 있는 기능으로 명확하고 정확하며 모호하지 않아야 함

• 글쓰기나 말하기를 통해 학생들의 의사소통 기능을 향 상시킬 필요가 있음

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활동 1: 적절한 언어의 사용(1)

의사소통을 잘 하기 위해서는

1. 물체나 사건에 대해 추리한 것보다는 관찰한 것(보고, 듣고, 냄새맡고, 맛본)만을 설명하라.

2. 정확한 단어를 사용하여 짧게 설명하라.

3. 가능한 정량적인 관찰 결과를 사용하여 정확한 정보를 주도 록 하라.

4. 의사소통하는 사람의 관점과 과거의 경험을 고려하라.

5. 효과적인 의사소통을 위해 feedback을 이용하라.

6. 필요한 경우 또 다른 방법으로 설명하라.

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활동 1: 적절한 언어의 사용(2)-각자

관찰한 다양한 물질의 성질(맛, 냄새, 모양, 소리, 질감 등)을 다른 사람에게 효과적으로 설명할 수 있는 용어?

냄새(smell)를 표현 하는 단어

질 감 (feel) 을 표 현

달콤한, 썩은, 신선한(fresh), 자극성 있는, 강한, 약한, 기름냄새가 나는 등

거친, 매끈한, 날카로운, 딱딱한, 부드러운, 질 감 (feel) 을 표 현

하는 단어 맛(taste)을 표현하는 단어

소 리 (sound) 를 표 현하는 단어

모양(look)을 표현 하는 단어

거친, 매끈한, 날카로운, 딱딱한, 부드러운, 젖은, 마른, 축축한, 미끄러운, 고운 등 단, 신, 쓴, 강한, 부드러운, 약한, 진한 등 큰, 높은, 낮은, 날카로운, 둔한, 맑은, 찢어

지는, 긁는, 금속성의 등 빛나는, 밝은, 모양 등

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활동 2: 다른 사람에게 물체 설명하기-각자

다른 사람이 당신의 설명을 듣고 이 그림 을 그릴 수 있도록 이 그림을 어떻게 설 명할 수 있는지 생각해 보아라.

이 그림을 그리려면 어떤 종류의 선이, 어 디에 있으며, 얼마나 긴지 알아야만 한다.

1. 이 그림을 다시 한번 자세히 보아라. 처음 이 그림을 보았을 때 와 달라질 때까지 계속 주시하시오. 당신이 어떻게 보았느냐에 따라 설명하는 방법이 달라진다.

2. 당신이 그림을 그리는 사람에게 설명하기 전에, 어떻게 설명할 것인지 잘 생각해 보시오.

3. 그림을 보여주지 말고, 원래 그림과 똑같이 그릴 수 있도록 선을 어떻게 그을 것인가를 효과적으로 설명해 보시오.

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의사소통 도구를 사용한 훈련

• 과학 활동을 수행하는 도중에서의 대화, 데이 터의 기록과 조직, 결과 의 비교, 결과의 공유 등 은 학생들의 의사소통 능력을 향상시키는 데 효과적인 방법들임

• 학생들은 의사소통 도구 사용에 관해 학습함으로 써 관찰과 생각을 잘 전 달할 수 있음

• 학교 밖에서도 자주 의사소통하는 기회를 가져야 함 (TV보기, 게임하기 지양, 부모와 대화하기 등)

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기타 가능한 활동들

• 활동 3: 지시하기와 지시에 따르기(각자) : 칠교, 레고 등 을 활용하여 모양을 만든 후, 다른 친구에게 똑같은 모 양을 만들도록 지시함

• 활동 4: 지도를 이용한 의사소통(각자): 수학 식, 안내,

• 활동 4: 지도를 이용한 의사소통(각자): 수학 식, 안내, 설계도, 청사진, 사진, 약도 등을 설명하고, 다른 학생에 게 이를 그림으로 그리게 함

• 교실 안의 물체 찾기: 교실 안에 있는 물체에 대한 설명

서와 그 물체를 찾을 수 있는 지도를 만든 후, 다른 학생

에게 설명서와 지도를 준 후 물체를 찾게 함

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탐구과정

제3장: 분류

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제3장: 분류(Classfying)

왜 분류가 중요한가?

• 우리 주위의 수많은 동물이나 물체, 사건을 이해하기 위해서는 특별한 질서(order)를 정할 필요가 있음

• 비슷한 점과 다른 점을 관찰하거나 용도에 따라 물체를 나눔으 로써 질서를 정할 수 있음

• 한 그룹으로 만드는 데 가장 기본적인 조건: 유용성

• 분류도 개념을 형성하는 중심 탐구 기능의 하나임을 명심 (분류의 예)

과학자들은 당신을 연구 목적으로 분류

당신을 고용하는 사람은 당신이 하는 일로 당신을 분류 정부에서는 당신을 성별, 나이, 수입 등에 의해 분류

전화번호부의 지역별, 상호별 검색 페이지, 신문의 주제별 section, 도서관의 10진 분류체계, 상점에서의 상품 진열 등

학생들의 학습 달성 정도에 따라 순위를 매김

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활동 1: 이진 분류체계 만들기(1)-각자

이진 분류체계(binary classification system)란?

: 주어진 물체들을 어떤 특별한 성질을 가지고 있느냐 있지 않느 냐에 따라 두 그룹으로 나누는 것

이진 분류체계를 만드는 순서

1. 몇 개의 물체들이 가지고 있는 공통적인 성질을 찾아냄

2. 그 성질을 나타내는 물체들을 하나의 그룹으로 만들고, 그 성 질을 나타내지 않는 물체들을 또 하나의 그룹으로 만듦(각 그 룹에 있는 물체 전체는 원래의 것들과 같아야 하며, 모든 물체 들은 반드시 어느 한 그룹에 들어가야 함)

(예)

생물을 식물과 동물로 분류

동물을 척추동물과 무척추동물로 분류, 암컷과 수컷으로 분류

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활동 1: 이진 분류체계 만들기(2)

관찰 가능한 성질 Yes No

1, 5, 6 2, 3, 4 1, 4 2, 3, 5, 6

6 1, 2, 3, 4, 5 2 1, 3, 4, 5, 6 3 1, 2, 4, 5, 6 4 1, 2, 3, 5, 6 1. 반점이 있는 몸통

2. 둥근 몸통

3. 울퉁불퉁한 테두리를 가진 몸통 4. 줄무늬가 있는 몸통

5. 안에 원이 그려진 몸통 6. 꼬리의 3/4이 꼬여있는 것

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활동 1: 이진 분류체계 만들기(3)

원래의 세트 1, 2, 3, 4, 5, 6

몸통에 점 있는 것 1, 5, 6

몸통에 점 없는 것 2, 3, 4

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활동 2: 동시에 여러 성질을 이용한 이진 분류-직접

• 둘 이상의 성질을 결합하여 물체를 분류할 때도 이진 분류가 사용될 수 있음

• 단추놀이는 이진 분류 기능을 향상시킬 수 있는 좋은 방법

<단추놀이의 예>

1. (머리 속으로) 단추를 두 그룹으로 나눌 수 있는 기준을 만든다.

2. 기준에 따라 단추를 두 그룹으로 나눈다.

3. 상대편에게 기준을 생각하여 답하도록 한다.

4. 교대로 단추를 두 그룹으로 만들고 기준을 맞추도록 한다.

(분류 기준의 예)

1. 구멍이 네 개인 빨간 단추 2. 구멍이 네 개인 흰 단추 3. 네모난 파란 단추

4. 구멍이 두 개인 푸른 단추와 붉은 단추

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활동 3: 다층 분류체계 만들기(1)

• 연속적인 이진 분류를 계속하면 다층 분류 체계를 만들 수 있음 (예) 동물: 척추 동물, 무척추 동물-> 다시 털의 유무로 분류

• 다층 분류체계의 특징

1. 분류하는 기준인 관찰가능한 성질에 따라 다양한 모양 가능 1. 분류하는 기준인 관찰가능한 성질에 따라 다양한 모양 가능 2. 각 그룹이 하나만의 물체들을 포함하게 되면 분류는 완성됨 3. 한 물체가 가지고 있는 모든 성질을 나열하면 각 물체의 유

일한 성질을 알아낼 수 있음

(예) 앞의 구조에서 한 모양의 분류 기준을 나열하면 다른 모양 들과 완전히 구별됨(반점이 있고, 둥글지 않으며, 들쑥날쑥하 지 않은 몸통)

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원래의 세트 1, 2, 3, 4, 5, 6

몸통에 점 있는 것 몸통에 점 없는 것몸통에 점 없는 것

활동 3: 다층 분류체계 만들기(2)-직접(단추로)

둥글지 않은 몸통 5, 6

몸통에 점 있는 것 1, 5, 6

몸통에 점 없는 것 2, 3, 4

둥근 몸통 1

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활동 4: 순서 정하기(1)-각자

• 때로는 물체들이 나타내는 특별한 성질을 순서대로 나열하 는 것이 필요함

• 분류의 목적에 따라 물체들을 크기나 색 등의 성질을 기준 으로 순서대로 나열할 수 있음

(예)

• 철물점: 못이 크기대로 나열

• 페인트 가게: 페인트 통의 크기나 색에 따라 나열

• 옷 가게: 사이즈별로 나열

• 대형 마트: 용량별로 우유 배열

• 학교 번호: 키 순서대로 번호 부여