신소재 올림픽

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초등3-4 신소재

신소재 올림픽

I. 주제 개관 ··· 3

Ⅱ. 주제 학습 목표 ··· 4

Ⅲ. 관련 교육 과정 ··· 4

Ⅳ. 주요 학습 개념 ··· 7

Ⅴ. 차시별 교수 학습 과정안 ··· 8

Ⅵ. 참고 문헌 및 사이트 ··· 42

(4)

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신소재 올림픽

I. 주제 개관

뉴스를 보면 ‘세계최고층 빌 딩’, ‘세계최장 다리’ 등과 같이 과거에는 불가능 했던 건축물들 이 건축 기술의 발전과 신소재 의 발달로 인해서 현실이 되고 있다. 생활 속에서도 많은 변화 가 있다. 스마트폰, TV, 컴퓨터 등의 성능은 비약적으로 향상되 고 있다. 상상을 현실로 만들고

있는 것은 신소재의 활용에 의해서이다. 최근 우주항공, 군사 및 각종 산 업분야의 발전은 뉴세라믹스, IT소재 및 고기능무기화학재료 등의 첨단 기능을 담고 있는 신소재를 탄생시켰고, 초정밀, 초고강도, 초고장력, 초 고내구성을 가진 첨단재료의 실용화를 가지고 왔다.

이번 주제에서는 이런 신소재가 우리 생활에 어떤 부분에 활용되고 있 는지, 그리고 신소재에는 어떤 것들이 있는지 알아보고자 한다. 신소재가 활용되는 분야 중에서 학생들이 친숙하게 여기는 스포츠분야에 집중하였 다. 자신들이 좋아하는 선수에게 신소재를 활용해서 운동기구를 만들어 봄으로써 신소재에 거부감 없이 접근하도록 유도한다. 이 활동을 수행하 기 위해 신소재의 종류나 특징에 대해서 배우고, 그것의 활용에 대해서 생각해본다. 초등학교 저학년을 위한 교재라 신소재에 대한 개략적인 이 해와 함께 신소재가 우리 생활에 많은 도움을 주고 있다는 사실을 알게 하는데 목적을 두고 있다. 신소재에 흥미과 관심을 가지고 신소재가 어 떤 가능성을 가지고 있는 물질인지에 대해 학생들이 호기심과 흥미를 갖 는데 의미를 두고자 한다.

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과목 현 교육과정 2009개정교육과정

과학

과학 3 「물체와 물질」

과학 4 「물의 상태 변화」

과학 5 「용해와 용액」

과학 6 「산과 염기, 여러 가지 기체」

학년 군 : 3~4학년 (4) 물체와 물질

(가) 우리주위의 물체를 찾아보 고 어떠한 재료로 만들어져 있 는지 조사한다.

(나) 물체의 기능과 물질의 성질 사이의 관계를 설명할 수 있다.

(다) 물체를 구성 물질의 종류에 따라 분류한다.

(라) 여러 가지 물질의 성질을 비교하여 어떤 성질 때문에 일 상생활에 활용하게 되었는지 설

Ⅱ. 주제 학습 목표

영역 학습 목표

융합 지식 활용 (문제이해)

문제와 관련된 융합적 지식을 활용할 수 있다.

신소재와 관련된 기술을 이해할 수 있다.

창의적 사고력 (해결방안탐색)

신소재의 특성을 활용한 운동기구 디자인으로 아이디 어를 탐색할 수 있다.

문제해결능력 (과정 지식)

문제 해결 방법을 제시할 수 있다.

생각을 구체적으로 구현해가는 방법을 제시할 수 있 다.

수행능력 (기능)

신소재의 특징을 살려 구현하기 위해서 다양한 방법 으로 표현할 수 있다.

도구나 공구의 안전사항을 지키며 제작할 수 있다.

감성적 태도 (몰입)

흥미를 가지고 생각을 구체적으로 표현하기 위해서 도전할 수 있다.

Ⅲ. 관련 교육과정

1.

교육과정 연계표

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과목 현 교육과정 2009개정교육과정 명할 수 있다.

(마) 고체와 액체의 특징을 설명 할 수 있다.

예술

「주제표현」

「표현방법」

「조형요소와 원리」

「감상하기」

학년 군 : 3~4학년

<표현>

① 주제표현

㉮ 자유로운 발상을 통해 다양 한 주제 탐색하기

㉯ 주제를 자유롭게 표현하기

② 표현 방법

㉮ 기본적인 재료와 용구의 사 용 방법을 익히기

㉯ 재료와 용구에 따른 표현 방 법을 탐색하여 표현하기

③ 조형 요소와 원리

㉯ 조형 요소와 원리를 활용하 여 자유롭게 표현하기

<감상>

② 미술 비평

㉯ 미술 작품에 대한 자신의 느 낌과 생각을 설명하기

수학

3학년 「평면도형의 이동」

4학년 「각과 여러 가지 삼각형」

4학년 「규칙성과 문제해결」

학년 군 : 3~4학년 (나) 도형

 도형의 기초

 평면 도형의 이동

 여러 가지 삼각형

 여러 가지 사각형

 다각형 (라) 규칙성

 규칙 찾기

 규칙과 대응

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2. STEAM 과목 요소

과 학습활동 및 수업 내용

S 과학 물체와 물질, 물질의 특성, 재료

A 예술 및 인문사회

생활에서 찾을 수 있는 정보, 토론, 주제에 맞는 표현능 력 향상

M 수학 다각형, 규칙성 찾기

3. STEAM 단계 요소

 문제 상황 : 내가 좋아하는 운동선수에게 신소재를 활용한 운동기구를 만들어 주자.

 창의적 설계 : 신소재가 운동기구에 사용되는 예들을 찾을 수 있다.

‘풀러렌’에 대해 설명할 수 있다. 신소재 특징을 살린 운동기구를 설계 할 수 있다.

 감성적 체험 : 신소재 특징을 활용한 운동기구 만들기를 통한 도전 요소로 외적 동기 부여하고 직접 디자인해 봄으로써 내적 동기로 성 취감을 느낄 수 있다.

협력적 과제 수행 : 협력하여 아이디어 브레인스토밍과 설계 제작 성취감 : 모둠의 의견을 종합하여 성과물 도출

효능감 : 학습자만의 운동기구를 디자인함으로써 느낄 수 있는 성공기 회와 만족감 제공

과학기술(공학) 흥미 : 신소재와 운동기구에 대한 흥미 증가

과학기술(공학) 탐구 동기 강화: 물질에 대한 호기심과 신소재를 활 용하는 분야에 대한 기술적 호기심 강화

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Ⅳ. 주요 학습 개념

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단계 차 시 주 제 및 주 요 활 동 내 용 관 련 교 과

문제로의

초대 1차시

좋아하는 운동 선수에게 신소재를 활용한 운동기구를 만들어 줍시다.

- 올림픽에서 사용되는 최첨단 운동 기구에 대해 알아본다.

- 신소재를 활용한 운동기구를 제작 에 필요한 요소에 대해 알아본다.

과학(물체와 물질)

문제 해결을 위한 활동

2차시

신소재 ‘풀러렌’에 대해서 알아봅시 다.

- 흑연과 다이아몬드의 유사점과 차 이점을 안다.

- 풀러렌의 특징과 구조에 대해서 알 아본다.

과학(물체와 물질

문제해결

3차시

나만의 신소재 운동기구를 디자인 해 봅시다.

- 축구화 속 신소재에 대해서 알 수 있다.

- 신소재의 특징적 요소를 넣어 디자 인할 수 있다.

과학 (물체와 물질) 수학

(다각형, 규칙성 찾기)

미술 (주제표현) 4차시

모둠의 운동기구를 디자인해 봅시 다.

- 신소재를 활용한 운동기구의 특성 에 대해서 알 수 있다.

모둠의 운동기구를 의견을 모아 디자 인할 수 있다.

평가 및

성찰 5차시

운동기구를 평가해 봅시다.

- 친구들의 운동기구를 평가할 수 있 다.

평가 내용을 바탕으로 개선점을 찾을 수 있다.

Ⅴ. 차시별 교수학습 과정안

1. 차시별 총괄 계획

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단계 차 시 주 제 및 주 요 활 동 내 용 관 련 교 과

진로탐색 6차시

나노 소재 개발자에 대해 알아봅시 다.

- 나노 소재 개발자의 특징에 대해서 이해할 수 있다.

- 나노 소재 개발자에게 감사의 편지 를 쓸 수 있다.

국어 (편지쓰기)

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2. 차시별 교수-학습 과정안

1차시 신소재 올림픽 □

^S

□

^TE

□

^A

학습주제 신소재 운동기구의

조건 알아보기 ^학습유형 ^탐구형

차 시 1/6

학습목표

올림픽에서 사용되는 신소재 운동 기구에 대해서 알아보고 운동기구 에 필요한 조건에 대해 알 수 있다.

맥락 주제

□IT □ 에너지

□환경 ■ 디자인

준비물 올림픽 관련 동영상, 사진 자료

절차 교수 · 학습 활동 감성체험 STEAM

문제확인 (5분)

좋아하는 운동선수와 운동기구 알아

보기 흥미 A,

T/E

자료제시 및 관찰탐색

(15분)

축구공이 월드컵과 함께 변화한 모 습 알아보기

정보 수집, 소통

S, T/E

추가자료 제시 및 관찰탐색 (10분)

휴대폰 액정화면의 밝기나 선명도가 차이 나는 이유 알아보기

S, T/E

결론 및 적용 (5분)

신소재를 사용한 운동기구의 조건에 대해서 파악하기

정보 분석.

창의적 문제해결

T/E

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1차시 내용 해설 학생용 5-7쪽

1차시에는 해결해야하는 과제를 접하고 학생들이 그것에 대한 흥미와 호기심을 가지게 하는데 중심을 둔다. 우리가 생활 속에서 많이 사용하고 있는 전자기기나 운동기구 등의 예를 들어 호기심을 자극한다. 문제를 접 하고 그것을 해결하기 위한 구체적인 활동에 들어가기 전에 해결을 위한 조건에 대해 명확히 알려준다. 단순히 상상을 구현하는 것으로 끝나지 말 고 아이디어의 현실성과 실용성을 따져보는 시간을 가진다. 특히 운동기구 의 경우 선수들의 운동기능을 향상 시킬 수 있어야 한다는 조건을 부각하 여 무게, 크기 등에 있어서 조건을 명확히 제시주어야 한다.

이 시간에는 모둠별 모둠 조직하기와 모둠 역할 정하기, 모둠원들의 협 의를 통해 문제 해결을 위한 역할 정하기 활동을 한다. 이러한 팀워크 활 동으로 모둠원간의 협력하여 문제를 해결할 수 있도록 하며 운동기구의 제 작에 자기 평가 뿐만 아니라 모둠 단위로 평가한다는 것을 알려줄 필요가 있다.

◎ 학습 활동 예시

학생용 7쪽 1) 모둠명 정하기

예) 모둠의 개성을 살린 모둠명을 정하도록 유도한다.

2) 모둠 과제 확인하기

★모둠 과제 : 신소재로 운동기구 제작하기

★운동기구가 갖추어야할 조건

1. 실용성 : 사용하면 효과가 있을까요?

2. 무게와 크기 : 선수들이 사용할 수 있는 무게와 크기인가요?

3. 기능 : 선수들의 운동능력을 더욱 발휘할 수 있을까요?

4. 개선정도 : 기존의 제품보다 얼마나 나아졌나요?

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3) 모둠 조직 및 역할 정하기

이름 번호 역 할 모둠원1 김00 21 특기 : 발표, 글쓰기

팀 회의 진행 및 발표 역할 모둠원2 박00 12 특기 : 미술 및 그리기

설계도 그리기 및 디자인 구상 역할 모둠원3 김00 35 특기 : 자료 수집 및 정리

신소재 관련 자료 수집 및 내용 정리 모둠원4 강00 38 특기 : 체육 및 신체 운동 기능 우수

재료 준비 및 실험 평가 역할

◎ 1차시 평가 계획

평가 목표 평가 기준 증거 수집 전략

신소재가 사용되 는 예와 특징을 말할 수 있다.

신소재 운동기구의 예와 특징에 대해서 말할 수 있는가?

관찰평가/지필평 가 생활 속에서 신소재가 활용되는 것에

대해서 알고 있는가? 지필평가

모둠에서 협력하여 문제를 해결하려고

노력하는가? 관찰 평가

◎ 지도상의 유의점

- 상황제시 방향 : 문제 상황에서 문제를 발견하고, 문제해결을 위한 조건 에는 어떤 것들이 있는지 이해하도록 지도한다.

- 창의적 설계 방향 :

① 기존의 제품보다 어떤 부분에서 나아질 수 있을지 다양한 생각을 자유 롭게 발표할 수 있도록 한다.

② 경제성, 현실성, 기능성 등에 대해 제한이 있다는 것을 알려주고 실제 연구를 할때도 그런 제한 사항이 많이 있음을 알려준다.

- 감성적 체험의 방향 : 신소재가 생활 곳곳에서 활용되고 있다는 사실을 알고 신소재에 대해 흥미와 관심을 가지도록 유도한다.

- 교사의 역할 : 교사는 신소재가 우리 생활에서 사용되는 다양한 예를 제

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시하고 학생들이 자연스럽게 신소재에 관심을 가지도록 유도한다. 신소재 의 물리적 성질에 대해서 물리적으로 보여주기가 힘들어 추상적인 설명이 이루어질 수 있으나, 생활 속에서 신소재가 어떻게 사용되고 있는지 개괄 적으로 보여주는 정도로 진행한다.

◎

2차시 풀러렌이 뭐예요? □

^S

□

^TE

학습주제 풀러렌에 대해

알아보기 ^학습유형 ^탐구형

차 시 2/6

학습목표 풀러렌의 특징과 구조에 대해서 알 수 있다.

맥락 주제

■IT ■ 에너지

□환경 □ 디자인 준비물 사진자료

문제/

관찰 (5분)

흑연, 다이아몬드의 차이점 파악하기 흥미 S, T/E

예상 (5분)

흑연, 다이아몬드와 풀러렌이 다른 점 예상하기

창의적

문제해결 S

정보수집 (10분)

흑연, 다이아몬드. 풀러렌의 공통점 과 차이점에 대해서 알아보기

정보 수집, 소통 S,M

정보의 해석 (10분)

흑연, 다디아몬드, 풀러렌의 구조 알 아보기

풀러렌의 특징 알아보기

분석 정보 수집

S,TE ,M

대안 탐색 및

선정 (10분)

풀러렌의 특징을 활용할 수 있는 방

법에 대해 알아보기 흥미 TE,

A

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2차시 내용 해설 학생용 8-15쪽 2차시 문제와 문제해결을 위한 조건을 이해한 학생들이 문제해결을 위 한 정보 탐색 활동을 하는 단계이다. 신소재로 여러 가지 물질들이 사용되 고 있지만 그 중에서 탄소로 이루어진 신소재에 집중해서 학생들과 탐구해 본다. 탄소로 이루어진 다양한 물질들이 주변에 존재한다. 탄소의 배열구 조로 인해서 다양한 특성을 지닌 물질들이 만들어진다. 흑연, 다이아몬드, 풀러렌, 탄소 나노튜브, 그래핀 등의 물질들이 우리 생활에 도움을 주고 있다. 그 중에서 재미있는 배열구조를 지닌 풀러렌에 집중하여 학습한다.

구조와 특성에 대해서 탐구한다. 자율적인 탐구활동을 위해서 컴퓨터가 제 공되는 환경이 갖추어져야 한다.

학생용 8쪽

1) 흑연과 다이아몬드는 무엇으로 이루어져 있나요?

예) 탄소로 이루어져 있습니다. 탄소가 여러 개 모여서 만들어져 있 습니다.

2) ‘풀러렌’은 무엇으로 이루어져 있나요?

예) 흑연, 다이아몬드와 마찬가지로 탄소로 이루어져 있습니다.

3) 아래 그림은 ‘풀러렌’의 구조를 보여주는 모형입니다. 주변

에서 볼 수 있는 물체 중에 비슷한 모양으로 어떤 것이 있을

까요?

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http://ko.wikipedia.org/wiki/%ED%92%80%EB%9F%AC%EB%A0%8C

예) 축구공, 탱탱볼 등 학생들이 자유롭게 표현할 수 있다.

풀러렌의 모양을 주변 물체에서 찾아봄으로써 신소재에 대한 거부감 을 줄이고자 한다.

4) ‘풀러렌’은 어떤 구조로 되어있을까요?

1. 막대 5개로 이루어진 도형(오각형)의 개수는 몇 개입니까?

-12개

2. 막대 6개로 이루어진 도형(육각형)의 개수는 몇 개입니까?

-20개

3. 꼭지점은 몇 개 일까요?

-60개

4. 발견한 다른 특징으로 어떤 것이 있을까요?

-예)안에 무언가 넣을 수 있습니다, 둥글게 생겨서 차고 놀 수 있 습니다. 안에 들어가면 갇혀서 나올 수가 없게 생겼습니다.

- 창의적인 대답이 나올 수 있게 유도한다.

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5) 풀러렌의 특징

풀러렌이 가지고 있는 특징과 그런 특징을 활용해서 사용할 수 있는 분 야에 대해서 알려준다. 풀러렌의 특징 중 하나로 전도체, 초전도체로의 변화를 들 수 있다. 하지만 3,4학년에게 어려운 내용이라 생략했다. 참고 자료로 제시해 줄 수도 있겠다.

6) 탄소로 이루어진 신소재 친구들

탄소나노튜브는 어떤 분야에 사용하려고 하는지 찾아보세요.

평판디스플레이, 2차전지 및 수소저장, 고집적 메모리 소자 설계 등 그래핀은 어떤 분야에 사용하려고 하는지 찾아보세요.

투명전극, 나노잉크소재, 방열소재, 태양전지, 자동차외장재, 터치패널 및 디스플레이

◎ 여러분은 풀러렌의 어떤 특징을 활용해 보고 싶은가요? 그런 특징을 활용해서 어떤 것들을 만들 수 있을지 아래 빈칸에 그 려보고 설명해 보세요.

학생용 13쪽

문제 해결을 위해 운동기구를 디자인하기 전에 신소재 풀러렌이 가지고 있는 특성에 대해서 학생이 생각해볼 수 있는 부분이다. 어떤 특징을 활용하여 제작할지 고민해보는 단계이다. 신소재의 특징에 대해서 잘 파악하고 있는지 평가하는 부분으로써 활용도 가능하다.

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탄소로 이루어진 여러 가지 물질의 특징에 대해서 말 할 수 있다.

탄소로 이루어진 물질에 어떤 것이 있 는지 알고 있는가?

관찰평가/지필평 가 풀러렌, 나노튜브, 그래핀 등의 신소재

가 갖고 있는 특징에 대해 알고 있는 가?

지필평가

풀러렌의 특징을 활용할 수 있는 방법

을 구체적으로 계획했는가? 지필평가

- 신소재가 어떤 물질로 이루어졌는지 알고, 어떤 특성을 가지는지 학습한 다. 자칫 설명식으로 진행되면 학생들이 지루해 할 수 있으므로 생각을 자극할 수 있는 다양한 질문을 구성하는 것이 바람직하다. 지적 호기심 을 자극 할 수 있는 발문을 준비한다.

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◎ 관련 지식

○ ‘풀러렌’은 어떤 구조로 되어있을까요?

축구공은 구처럼 보이지만 사실 정오각형과 정육각형의 가죽을 이어 붙 인 형태이다. 자세히 보면 축구공은 12개의 정오각형과 20개의 정육각형 이 모여서 만들어진, 32면체이다.

최근 과학계에서는 축구공 모양이 신물질로 각광받고 있다. 탄소분자로 이뤄진 플러렌(C60)이 그 주인공이다. 1985년에 미국의 화학자 리처드 스몰리와 영국의 해롤드 크로토는 60개의 탄소 원자가 뭉쳐진 덩어리 모 양의 분자가 있다는 사실을 알아냈다. 이 분자의 구조를 밝히기 위해서 며칠 동안 고민하던 스몰리는 어느날 점심 식사 후에 식탁 위에서 종이 를 잘라 이리저리 맞춰보다가 바로 축구공의 꼭지점이 60개임을 깨닫고, 탄성을 질렀다고 한다.

그러니까 C60은 이 세상에서 가장 작은 축구공인 셈이다. 이 합성물을 발견한 리처드 스몰리와 로버트 컬, 해롤드 크로토는 이 공로로 1996년 노벨 화학상을 수상했다.

축구공이 무수히 많은 발길질에도 끄떡없듯이 이 합성물도 대단히 높은 온도와 압력을 견뎌낼 수 있을 정도로 매우 안정된 구조를 갖는다. 따라 서 윤활제, 공업용 촉매제, 초전도체, 축전지, 약품 전달 매체 등으로 이 용될 가능성이 높다. 너무 안정된 구조 때문에 쉽게 이용되기 어렵다는 주장도 있지만 신물질로서의 가능성이 높은 것은 사실이다.

플러렌 축구공

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○ 참고 활동 - ‘풀러렌 만들기’

준비물 : 축구공, 스티로폼공, 막대 활동모습

축구공에 있는 도형들에 대해서 조사 도형 만들어 보기

도형들을 합해 구조 만들기 풀러렌 구조 완성

→ 풀러렌 외에 나노튜브나 그래핀의 구조에 대해서 학습하고 구

조물을 만들어 볼 수 있다.

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○ 신소재 이야기

http://blog.naver.com/lgsangnam?Redirect=Log&logNo=60145544710 1772년, 광장에는 수많은 사람들이 모여 있었다. 라부아지에 (1743~1794)가 햇빛으로 다이아몬드를 태운다는 연소 실험의 소문이 널리 퍼졌기 때문이었다. 그는 수많은 사람들이 지켜보는 가운데 커다란 볼록렌 즈를 설치한 장치로 햇빛을 다이아몬드에 내리쬐기 시작했다. 잠시 후 연 기가 피어오르더니 다이아몬드는 거짓말처럼 사라지고 말았다.

‘정복되지 않는다’는 뜻의 ‘아다마스 (adamas)’에서 유래한 다이아몬드도 뜨거운 햇빛에는 견딜 수 없었던 것 이다. 다이아몬드는 연필심 재료인 흑 연처럼 탄소 화합물이다. 지상에 탄소 의 양은 많지는 않지만 생명체, 연료, 플라스틱 등에 널리 분포되어 있다.

특히 탄소를 포함하는 화합물의 종류 는 수천 만 개로 셀 수 없을 정도로 많다.

1) 다이아몬드와 흑연

1959년, 파인만(1918∼1988)은 ‘원자 수준에서 물질을 조절함으로써 현 미경으로 관찰 가능한 작은 부속들을 만들 수 있을 것’으로 예상하였다.

1981년, 비니히(1947∼)와 로레르(1933∼)는 새로운 원자 현미경을 개발했 다. 물질을 원자 수준에서 조작하며 탐구할 수 있게 된 것이다. 어떤 물질 을 탐구할 것인가? 그 시작은 탄소

였다.

1990년대 이전에 알려진 탄소의 동소체는 다이아몬드와 흑연, 그리 고 숯이었다. 이들은 구조가 다르기 때문에 모양과 색깔, 굳기 등이 매 우 다르다. 다이아몬드는 탄소 원자 들이 정사면체의 꼭짓점을 차지하면

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육각형으로 연결된 탄소 층들이 벽돌처럼 차곡차곡 쌓여 있다. 숯은 이들이 뒤섞여있다. 이러한 차이로 인해 나타나는 가장 큰 특징은 전기전 도도이다. 다이아몬드에서 탄소에 있는 전자들은 강하게 묶여 있는 절연체 이지만, 흑연은 일부 전자가 자유롭게 이동하는 도체이다. 같은 탄소 화합 물이지만 완전히 다른 물질인 것이다.

2) 윈-윈 게임, 원자량

멘델레예프(1834~1907)는 원소들을 원자량에 따라 배열한 주기율표를 만들었다. 하나의 원자는 너무 가볍기 때문에 측정할 수 없었다. 따라서 특정한 원자를 기준으로 상대적으로 정한 원자량은 어떻게 결정된 것일까?

돌턴(1766~1844)은 가장 가벼운 수소를 1 g으로 정하였다. 그러나 수소나 산소 등은 돌턴이 생각한 원자가 아니라 두 개의 원자가 결합한 분자였기 때문에 원자량이 정확하지 않았다. 돌턴은 물의 화학식이 H2O가 아니라 수소와 산소가 간단하게 결합한 HO로 여겼다. 그는 아보가드로 (1776~1856)의 분자설을 인정하지 않았다. 이러한 이유로 인해 아세트산의 화학식은 무려 19 개나 보고될 정도였다.

1860년, 카니차로(1826~1910)는 같은 부피 안의 기체 입자 수는 같다는 아보가드로의 가설을 다시 주장했다. 이 가설에 맞다면 기체의 상대 질량 으로부터 원자량을 계산할 수 있었다. 즉, 1 L의 수소와 산소의 질량은 0.090 g : 1.428 g이므로 1 : 15.87이므로 산소의 원자량은 약 16 g인 것 이다.

1938년, 국제원자량위원회는 다양한 화합물을 형성하는 산소를 기준으 로 원자량을 결정했다. 그러나 자연계에는 3종의 동위원소 질량수가 16, 17, 18인 산소가 일정한 비율로 섞여 있었다. 화학자들은 산소의 평균 원 자량을 16.0000으로 정했지만, 물리학자들은 가장 많은 질량수가 16인 산 소를 16.0000을 사용하였다.

초기에는 이로 인한 문제가 거의 없었지만, 정밀한 연구가 진행되면서 통일의 필요성을 느꼈지만 그들은 서로 물러서지 않았다.

마침내 1961년, 국제원자량위원회는 질량수 12인 탄소의 원자량 12를 정 하여 국제원자량을 결정하였다. 이것은 하나의 동위원소를 기준으로 해야 한다는 물리학자들을 만족시켰다. 이 경우 산소의 평균원자량으로 정한 원 자량과 큰 차이가 없었기에 화학자들도 동의하여 오늘에 이르고 있는 것이

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다. 이 기준에 의하면 산소의 평균 원자량은 15.9994이다.

3) 풀러렌의 발견

또 다른 탄소 화합물은 없을까? 별들 사이의 물질을 연구하던 스몰리 (1943∼2005)는 우연히 탄소 60 개로 구성된 화합물을 발견했다. 그는 컬 (1933∼)과 크로토(1939∼)와 함께 연구를 시작했으며, 3개월 후 이것을 합성했다. 과연 60개의 탄소 원자들은 어떻게 연결되어 있을까?

스몰리에게 떠오른 영감은 몬트리올 엑스포 박람회 건물이었다. 그는 새 로운 물질의 구조는 꼭짓점이 60개인 축구공과 같을 것으로 확신했다.

1991년, 마침내 그 구조가 확인되었다. 그들은 노벨상을 받았으며 스몰리 는 이 건축물을 고안한 풀러(1895~1983)의 이름에서 탄소가 60개인 화합 물을 풀러렌이라 불렀다.

축구공처럼 속이 텅 빈 풀러렌의 발견으로 전 세계 과학자들은 열광 했다. 예를 들어 풀러렌 안에 항암 제를 넣은 후 특정한 암세포만을 공격할 수 있는 약물을 전달할 수 도 있다. 금속과 반응한 풀러렌은 초전도 현상을 나타내었으며 촉매 나 센서로도 활용할 수 있었다.

4) 스몰리와 친구들

나노시대를 알리는 풀러렌의 발견으로 스몰리는 노벨상의 영광을 안았지 만, 그는 친구인 크로토를 잃었다. 풀러렌의 구조를 해석한 것은 스몰리의 아이디어였으나, 크로토는 자신의 공로를 주장했던 것이다. 결국 둘은 이 일로 결별하고 말았다.

또한 그는 노벨상과 관련해 로비설에 휩싸이기도 했다. 풀러렌은 그 자 체로 폭발적인 관심을 끌었기 때문에 노벨상 수상은 확정적이었다. 그럼에 도 불구하고 그는 많은 과학자들에게 자신의 업적을 홍보했다. 이런 그의 적극성이 로비설로 확산되었던 것이다.

(28)

‘난쟁이’를 뜻하는 나노(nano)는 십억 분의 일(1/109)을 말한다. 1 나노미 터(nm)는 10-9 m이며, 탄소 원자 여섯 개를 일렬로 늘어놓은 길이와 비 슷하다. 나노기술이란 100 nm 이하 크기의 물질이나 일정한 기능을 갖는 장치를 만드는 기술을 의미한다.

나노 입자는 표면적이 매우 넓기 때문에 특이한 현상이 나타난다. 노란색 의 금 덩어리와는 달리 금 나노 입자는 입자의 크기에 따라 색깔이 다양하 게 나타난다. 이처럼 같은 물질이라도 입자의 크기에 따라서 특성이 전혀 다른 것이다. 이러한 나노기술의 시작은 풀러렌이었다.

6) 탄소나노튜브

1991년, 풀러렌을 연구하던 이지마(1939∼)는 풀러렌과 비슷하지만, 기란 대롱처럼 생긴 새로운 탄소나노튜브(CNT)를 발견했다. 이 구조는 하나의 흑연 층이 둥글게 말려진 것과 같은 형태이다.

탄소나노튜브는 풀러렌처럼 전기가 통하며, 흑연 층이 말리는 각도와 튜 브의 지름에 따라서 성질이 다르다. 예를 들어 armchair 구조는 도체이지 만, zigzag 구조는 반도체이다. 또한 도체인 armchair 구조도 다발로 뭉 쳐 있으면 반도체가 된다. 이를 이용하면 실리콘 반도체보다 성능이 우수 한 반도체를 만들 수도 있는 것이다.

7) 늘어나는 탄소형제, 그래핀

2004년, 가임(1958~)과 노보셀로프(1973~)는 꿈의 신소재라 불리는 그래핀 을 흑연에서 분리했다. 그래핀은 흑연의 탄소 층에서 한 겹만을 따로 분리 해낸 것이다. 어떻게 분리했을까?

그들은 특이한 성질을 나타낼 것으로 예상된 그래핀의 분리를 시도했다.

(29)

그들은 스카치테이프를 흑연 에 붙였다 떼어낸 후 실리콘 기판에 얹고 손으로 살짝 문 질렀다. 그래핀이 최초로 분 리되는 순간이었다. 지금까지 는 그래핀과 같은 2차원 결정 은 따로 존재할 수 없다고 믿 었기 때문에 간단하지만 이전 까지 그 누구도 시도한 적이 없었던 것이다. 이 공로로 그 들은 2010년 노벨상을 수상했다.

그래핀은 실리콘보다 전자가 빨리 이동하며 휘거나 비틀어도 부서지지 않 는다. 그래핀을 이용하면 초고성능 반도체와 종이처럼 얇은 모니터, 컴퓨 터 등이 반드시 꿈은 아니다. 종이처럼 얇은 초고성능 컴퓨터가 우리 곁에 다가올 날이 가까이 오고 있다. 풀러렌, 탄소나노튜브, 그래핀 등의 발견과 같은 끓임 없는 도전은 새로운 나노시대를 예고하고 있는 것이다.

(30)

3-4차시 신소재 운동기구 디자인 □

^S

□

^TE

□

^A

□

^M

학습주제 신소재 운동기구

디자인하기 ^학습유형 ^{프로젝트형}

차

시 3-4/6

학습목표 신소재의 특징을 활용한 운동기구 를 디자인 할 수 있다.

맥락 주제

■IT □ 에너지

□환경 ■ 디자인 준비물 사진자료, 동영상

문제/

관찰 (10분)

- 프로젝트 문제 및 조건 확인하기 흥미

S, T/E,

A

대안 창출 (15분)

- 만들고 싶은 운동기구 디자인하기 창의적 문제해결

S, T/E

최적 대안 선정 (15분)

- 모둠 친구들의 그림을 평가하고 최적 의 대안 선정하기

협력, 배려, 소통, 융합

S, T/E, A, M

상세 설계 (25분)

- 모둠 아이디어를 의견을 모아 구체화 하기

창의적 문제해결, 상호작용

S, T/E,

M

결론

(15분) - 모둠 활동 평가하기 평가 S,A

(31)

3-4차시 내용 해설 학생용 17-24쪽 3-4차시 문제해결을 위해 개인별, 모둠별로 디자인 활동을 직접해보는 활동이다. 실제로 신소재가 많이 활용되고 있는 운동기구를 설명하면 디자 인을 하는데 더욱 도움을 줄 수 있을 것이다. 그래서 축구화에 쓰이는 신 소재에 대해서 알아본다. 또한 블레이드 러너라고 불리는 오스카 피스토리 우스의 의족이 가지고 있는 특징에 대해서 알아봄으로써 디자인을 더욱 구 체적으로 할 수 있도록 했다. 개인 활동 후, 디자인 의도에 대해서 발표를 하고 그것을 바탕으로 가장 좋은 아이디어를 평가한다. 상호평가를 통해서 가장 나은 아이디어를 선정하고 모둠원들은 그 아이디어를 더욱 구체화하 기 위해 노력한다.

학생용 18쪽

- 3차시

1. 내가 좋아하는 운동종목은 무엇인가요?

축구

2. 종목에는 사용되는 운동기구나 운동복은 어떤 것이 있나요?

사용되는 기구 재료 재료의 특징

축구공 폴리우레탄 탄성이 있어 차면 멀리 날아간다.

축구화 플라스틱 가볍고 단단하다

사용되는

운동복 재료 재료의 특징

(32)

아이디어 Plus(장점) Minus(단점) Interesing (재미있는 점)

딱딱한 탁구채

탁구채에 신소재를 활용해서 탁구공을 더욱 강하게 날릴

수 있다.

반발력이 강해서 탁구공이 다른 곳으로 날아갈 수

있다.

딱딱한 탁구채를 생각한 것이

재미있다.

나는 셔틀콕

풀러렌 구조에 공기를 많이 담아서 공중에서 더욱 오래 머문다.

운동선수들에게 필요한지 모르겠다

아마추어들은 더욱 재미있게 배드민턴을 칠 수

있을 거 같다.

파워 축구화 공을 더욱 강하가 날릴 수 있다.

축구화가 무거울 수 있다.

축구화를 가죽이 아니라 플라스틱 소재로 만들었다는

사실이 재미있다.

3. 운동기구 및 운동복 디자인하기

운동기구가 가지고 있는 특징에 대해서 잘 나타날 수 있도록 디자인 한다. 또한 신소재를 사용한 부분과 그것이 이 제품에서 어떤 기능을 하는지, 선수에게 어떤 도움을 주는지 등 자세한 설명이 필요하다. 아 이디어를 더욱 구체적으로 실현하도록 교사가 조언해 준다.

4. 제품 설명 및 평가하기

5. 가장 잘 한 친구의 아이디어에 스티커를 붙여서 선정해 봅시다.

오늘 최고의 아이디어는 ( )입니다.

모둠원들이 평가한 내용을 바탕으로 실현가능성, 유용성, 경제성 등을 따져 학생들이 선정하도록 한다.

(33)

- 4차시

1. 운동기구가 가져야할 특징에 대해서 알아봅시다.

- 저 선수의 의족에는 어떤 특징이 있을까요?

허벅지 부위로 구르면 강한 힘으로 앞으로 나아갈 수 있다.

빨리 다리기 위해서 가벼울 거 같다.

- 신소재의 어떤 특징을 더 활용할 수 있을까요?

지면과 닫는 부분은 신소재를 활용하여 더욱 강하게 만든다.

허벅지와 닫는 부분은 부드러운 소재를 활용한다.

2. 모둠에서 최고의 아이디어로 평가받은 디자인의 운동기구를 만들어 봅시다.

1) 모둠에서 가장 좋은 아이디어로 평가 받은 디자인은 어떤 것인가요?

개인활동에서 가장 좋은 아이디어로 뽑힌 작품

2) 이 제품은 어떤 특징을 가지고 있나요?

제품이 가지고 있는 특징에 대해서 적어본다.

3) 제품의 특징을 살리기 위해서 어떤 방법을 사용해야 할까요?

예) 축구화 – 공을 정확하게 멀리 보낼 수 있어야 한다.

탁구채 – 탁구공을 빠르게 받아 칠 수 있어야 한다.

야구방망이 – 야구공이 맞으면 멀리 날릴 수 있어야 한다.

(34)

3. 플러렌 특징 적용해보기

모둠원들이 같이 하나의 제품을 완성해 본다. 전 차시 가장 좋은 아 이디어로 선정된 제품을 더욱 구체화하고 정교화한다. 신소재가 사용되 는 운동기구에 대한 더 많은 자료를 제공해주고, 어떤 부분에 활용되는 지 살펴보면 제작에 큰 도움이 될 것이다.

활동 후 평가

학생용 25쪽 1. 무엇을 만들었습니까?

축구화

2. 만드는 과정에서 어려웠던 점은 무엇입니까?

신소재를 활용하는 부위 선정이 힘들었다.

신소재의 어떤 특성을 활용해야하나 결정하기 힘들었다.

3. 가장 흥미로운 점은 어떤 점입니까?

축구화와 신소재가 결합하여 우리 모둠만의 새로운 슈퍼축구화를 만들었다.

축구화가 신소재 연구자들의 노력의 결실로 보여준다.

4. 신소재에 대해서 새롭게 알게 된 것이 있다면 어떤 것입니까?

축구화에 이렇게 다양한 신소재가 활용되는지 알게 되었다.

5. 다시 만든다면 어떤 점을 고려할 지 계획을 세워 봅시다.

더욱 가볍게 만들고 싶다.

(35)

6. 모둠 활동에 대해서 생각해 봅시다.

질 문 대 답

모둠원 중에서 누구의 디자인을

선택했나요? 찬혁이 아이디어

어떤 이유로 선택했나요? 디자인이 창의적이고 신소재를 적절히 활용했습니다.

신소재의 어떤 특징을 활용하여 디자인 했나요?

더욱 단단하고 강한 성질을 활용했습니다.

제품을 실제로 만들어 사용한다면 어떤 점이 좋아질 것이라고

예상하나요?

공을 찰 때 공에 힘을 실어 더 정확하고 멀리 보낼 수 있습니다.

모둠원들이 성실하게 디자인

활동에 참여했나요? 모두 열심히 참여했습니다.

◎ 3~4차시 평가계획

신소재의 특징을 살려 운동기구를 디자인 할 수 있 다.

신소재 운동기구가 가지고 있는 특징에

대해서 알고 있는가? 지필평가

신소재의 특징을 포함 시켜서 디자인 했는가?

관찰평가/지필평 가 개인 디자인활동과 모둠 디자인활동에

성실하게 참여했는가? 관찰평가

◎ 참고 자료

○ 축구화에 숨겨져 있는 신소재 축구화 부분 설명

영상

http://www.youtube.com/watch?v=mgRhwT chvQc

http://www.youtube.com/watch?v=QGTjEvwf

(36)

http://www.adidas.co.kr/football/

○ 오스카 피스토리우스의 의족

두 다리가 없는 피스토리우스가 마치 치타처럼 달리는 이유는 뭘까?

밀은 의족에 있다. 영어 알파벳 제이(J) 모양으로 만들어진 의족은 탄소 섬유로 제작됐다. J자 형태의 의족은 뛸 때 받는 무릎과 엉덩이·등의 충 격을 흡수하고, 에너지를 응축시켰다가 탄력으로 이용할 수 있게 한다.

또 의족의 밑바닥에는 스파이크가 박혀져 있어 경기장 트랙을 강하게 채 는 것을 돕는다.

피스토리우스 영상 http://www.youtube.com/watch?v=8cxuCYRN7jg

(37)

5차시 운동기구 설명회 □

^S

□

^TE

□

^A

학습주제 운동기구 설명회 _학습유형 _{프로젝트형} ^차 시 5/6

학습목표 모둠활동으로 디자인한 운동기구에 대해서 설명할 수 있다.

맥락 주제

■IT □ 에너지

□환경 ■ 디자인 준비물 사진자료, 동영상

관찰 (20분)

- 모둠별로 제작한 운동기구에 대해 발 표하기

- 선택한 운동기구와 활용한 신소재의 특징에 대해 설명하기

- 경제성, 실용성, 현실성 등에 대해서 설명하기

흥미

S, T/E,

A

분석 및 평가 (15분)

- 다른 모둠의 운동기구에 대해서 평가 하기

- 장점, 단점, 재미있는 점에 대해서 모 둠별로 찾아 발표하기

- 경제성, 실용성, 현실성, 창의성 등에 대해서 분석하기

S, T/E

자기 평가 (5분)

- 운동기구 디자인 활동에 대한 자기 평가 하기

협력, 배려, 소통, 융합

S, T/E, A, M

(38)

모둠명

제작한 운동기구 Plus(장점) Minus(단점) Interesing (재미있는 점)

슈퍼 축구화

공을 더 정확히 멀리 보낼 수 있 다.

축구화가 무거울 거 같다.

신소재를 사용한 거 같다.

슈퍼 축구공

선수가 공을 더욱 정확하고 멀리 보 낼 수 있다.

골키퍼는 공이 너 무 정확해지면 불 리해질 수 있다.

원하는 곳으로 공 을 보낼 수 있다 는 점이 참 재미 있다.

학생용 26쪽 1. 우리 모둠이 협동해서 만든 운동기구에 대해서 다른 친구들에게 설명해보세요. 그 리고 다른 모둠의 운동기구에 대해서도 평가해보세요.

2. 활동을 하면서 나 스스로에 대해서 질문해 봅시다. 아래 질문에 ○ 표시해보세요.

질문

그 저 그 렇 다

그 렇 다

아 주 그 렇 다 우리 생활 속에서 사용되는 신소재에 대해서

알게 되었나요? 1 2 3

신소재 ‘풀러렌’이 가지고 있는 특징에 대해서

한 가지 이상 설명할 수 있나요? 1 2 3

운동기구가 가져야 할 특징과 신소재가 가지고

있는 특징을 잘 활용하여 디자인 했나요? 1 2 3

제품 제작에 열심히 참여했나요? 1 2 3

자기 평가표를 통해서 학습에 대해 배운 내용에 대해 얼마나 알고 있는 지 인지적, 정의적, 행동적인 측면을 스스로 평가해본다.

(39)

모둠활동으로 디 자인한 운동기구 에 대해서 전체 앞에서 말할 수 있다.

모둠원들이 다같이 협력하여 발표준비 및 실행을 하는가?

관찰평가/지필평 가 다른 모둠의 제품에 대해 진지한 자세

로 분석하는가? 관찰평가

모둠의 운동기구에 대해서 성실하게 분

석 및 평가하는가? 관찰평가

◎ 지도상의 유의점 1) 모둠활동 평가

학생들은 PMI기법으로 결과물에 대해 평가한다. 등위는 정하지 않으며 다른 결과물을 보면서 생각의 폭을 넓히는데 집중한다.

교사는 다음과 같은 시각으로 결과물을 분석해 피드백을 줄 수 있다.

개선정도 – 현재 있는 제품을 얼마나 변화시켰는가?

창의성 – 창의적이고 다양한 생각이 적용되어있는가?

실용성 – 실제로 착용이나 사용이 가능한 제품을 구안했는가?

경제성 – 만드는데 비용이 어느 정도 소요되는가?

집중성 – 아이디어가 분산되지 않고 하나로 집중되는가?

2) 자기평가

교재의 첫부분에 제시했던 학습목표와 관련된 자기 평가 질문에 대해 대답한다.

첫 번째 질문은 신소재에 대한 이해정도를 묻는 질문이다. 생활 속에 신 소재가 활용되고 있음을 인지하는 정도에 대해서 파악한다.

두 번째는 풀러렌이 지니고 있는 특성에 대한 지식에 대해 묻는 질문이 다. 신소재가 지니고 있는 특성에 대해 학습자가 얼마나 알고 있는지 파 악한다.

세 번째 질문은 신소재에 대한 이해정도와 그것의 활용에 대한 질문이 다. 이 질문을 통해서 신소재의 특성에 대한 이해정도와 그것의 창의적

(40)

6차시 나노 소재 개발자는? □

^S

□

^TE

학습주제

나노소재 개발자

학습유형 탐구형 ^차 시 6/6 학습목표 나노소재 개발자에 대해서 알

고, 감사의 편지를 쓸 수 있다.

맥락 주제

■IT □ 에너지

□환경 ■ 디자인 준비물 학습지, 동영상

절차 교수 학습 활동 감성체험 STEA

M

문제확인

(5분) 나노에 대해서 알아보기 흥미 S

자료제시 및 관찰탐색

(10분)

나노소재 개발자가 하는 일에 대해서

알아보기(인터뷰 시청하기) 분석 S.A

TE

추가자료 제시 (10분)

내가 만약 신소재 개발자라면 미래에

어떤 것들을 개발하고 싶은지 말해보기 자신감 S.A TE

결론 및 적용 (10분)

나노소재 개발자들에게 감사의 편지 쓰 기

쓴 편지 친구들 앞에서 발표하기

A 일반화

(5분)

나노소재 개발자에게 고마운 마음을 가 지고 미래를 주도하는 개발자가 되는 마음 다지기

내면화

(41)

6차시 내용 해설 학생용 28쪽

진로탐색 마당에서는 지금까지 공부해온 내용들을 바탕으로 관련된 직업 을 탐색해보는 활동을 하게 된다. 초등학교 저학년의 경우, 직업 인식의 단계이기 때문에, 이런 직업도 존재한다는 사실을 아는 정도로 학습한다.

학생용 28쪽 1. 나노 제품 연구 및 개발자에 대해서

1) ‘나노 기술’에서 ‘나노nm’의 크기는 아래와 같습니다. 이런 작은 크 기의 물질을 조작하여 기술로 활용하는 분들이 어떤 일을 하는지 읽어봅 시다.

나노 기술 개발자가 하는 일이 어떤 것인지 파악한다. 또한 나노의 개 념에 대해서도 대략적으로 알아본다.

2) 나노 기술은 우리 생활의 어떤 부분에 활용할 수 있나요?

신소재 개발의 분야 나노 기술과 연관됨을 알고 활용 분야에 대해서 탐구해본다.

디스플레이, 전자 전지, 항공우주부품, 반도체 등에서 활용할 수 있다.

2. 신소재 개발 연구자에게 전하고 싶은 말

신소재가 우리 생활에서 도움을 주는 부분이 많이 있음을 알고 신소재 개발 연구자에게 감사하는 마음을 글로 써본다. 글을 적어봄으로써 신 소재 개발 연구자의 마음과 그 직업이 어떤 특징이 있는지에 대해 생 각해본다.

(42)

나노소재 개발자 가 하는 일에 대 해서 말할 수 있 다.

새로운 직업에 흥미를 가지는가? 관찰평가 나노소재 개발자가 하는 일에 대해서

말할 수 있는가?

관찰평가/지필평 가 나노소재 개발자에게 감사의 마음을 담

은 편지를 썼는가? 지필평가

◎ 참고 자료

나노제품 연구 개발자인 최두선님의 인터뷰입니다.

http://www.career.go.kr/cnet/front/web/jobIntvView.do;jsessionid=52y5J MMJXhGEbx3UjwFfVn11Q40ZEn77zlaQnJR71POPKxUFsyrI149lpdTrPNwj.was2_

servlet_engine1?seq=167

1) 직무소개

나노 마이크로 기술을 일상생활에 직접 쓸 수 있도록 하는 생산기술개발 을 하고 있습니다. 나노라고 하면 우리 머리카락의 굵기가 보통 100마이크 로 정도 됩니다. 0.1미리 정도 되는데 그것을 1000분의 1정도로 나누면 그 것이 1나노입니다. 나노사이즈를 가지는 여러 가지 기술들을 저희들이 일상 생활에 적용을 해서 제품을 만드는 기술을 개발하고 있습니다. 일상생활에 쓰이는 휴대폰이나 LED TV, 이런쪽은 무수히 마이크로 패턴이 들어갑니다.

그런것들을 값싸고 쉽게 제공할 수 있도록 하고 있습니다. 저희들은 통상 기 계연구원이라고 불리고 있습니다.

2) 직무선택동기

연구라는 것이 새로운 것을 개발하고 새로운 것에 흥미를 계속 가져야 하기 때문에 항상 호기심이 많아야 하고 이 분야에서 가장 중요한 것이 아닐까 생 각합니다. 수학을 특히 좀 잘해야 합니다. 물리와 생물 이런 분야를 집중적으 로 공부하시면 훨씬 더 이 직업에 적합하다고 생각합니다.

3) 직업준비 및 경로

전 이공계를 나왔고 석사 박사를 모두 기계공학을 전공했습니다. 연구소에

(43)

들어와서 꾸준히 한분야만 연구를 진행했습니다. 쉽게 말씀드려서 제품을 만드 는 기술입니다. 연구소에서 보내주는 연수나 해외훈련 등을 받았습니다. 대학 교나 산업체, IT업체 쪽에 진출하고 있습니다. 인터넷과 신문에 공고를 내서 공채로 채용하고 있습니다. 연구소는 한번 들어오면 상당히 오래 있습니다. 이 직을 한다면 대학이나 같은 분야의 연구소로 조금씩 이직을 하고 있습니다.

4) 직업특성

연구원은 한 두가지에 굉장히 집중합니다. 제 머릿속에 있는 아이디어들이 직접 실생활에 적용이 되고 모든 사람들이 사용하게 되면 보람도 느끼고 있습 니다. 애로사항이라고 하면 항상 새로운 것을 추구해야 된다는 것입니다. 남들 이 생각하지 않은 것들을 생각해야 한다는 것이 가장 어렵고 무엇보다도 한번 연구를 시작하게 되면 오랜 시간 연구를 같이 해야 되기 때문에 항상 출퇴근 이 일정하지 않는 것이 어려움이라고 생각합니다. 아침에 출근해서 오늘 할 일을 어떻게 진행할 것인가를 협의하고 연구과정에 대해서 토론도 하고 있습 니다. 그런 것들에 대한 새로운 아이디어도 내고 있고 너무 힘들면 같이 나가 서 운동도 하면서 스트레스를 풀고 있습니다.

5) 자기개발(필요한업무수행능력, 재교육활동, 학습 등)

연구원으로 일하자면 한 분야에 관심이 있어야 합니다. 그 분야에 연구를 하기 위해선 집중력이 많이 요구 되는 것 같습니다. 새로운 기술에 대한 갈망 이라든지 호기심이 필요하지 않을까 생각합니다. 새로운 기술에 대한 논문이라 든지 이공계에 대한 관련 수집이라든지 해외동향을 항상 파악하고 접할 수 있 게 많은 노력을 하고 있습니다. 또한 세계적인 워크샵, 학회 등에 참석을 하고 많은 분들과 교류를 하고 정보를 얻고 있습니다.

6) 직업전망

일반 회사원과 비슷합니다. 그렇지만 저희들이 생각해낸 아이디어들이 우리 가 사용할 수 있는 실생활에 직접 적용이 되었을 때는 기술적인 인센티브가 주어지는 것도 상당히 큰 매력이라고 생각합니다. 이 직업은 평생동안 할 수 있습니다. 가면 갈수록 더 좋은 아이디어가 나옵니다. 이 분야의 가장 중요한 것은 경험입니다. 그렇기 때문에 평생을 할 수 있는 직업이라고 생각합니다.

10년후 전망은 굉장히 밝다고 생각합니다. 한국이 발전하면서 새로운 제품, 기 술들이 나오기 때문에 10년 후는 밝다고 생각되어 집니다. 특히 이공계에서

(44)

7) 직업선택을 위한 조언

저는 어릴 때부터 비행기를 상당히 많이 좋아했습니다. 그래서 비행기를 보 러도 많이 갔고 모형도 상당히 많이 만들었습니다. 그런 것들에 대한 흥미와 관심이 지금 이 분야에 일하는데 상당히 많은 도움이 되었다고 생각합니다.

수에 대한 경험도 그때 얻어지지 않았나 하는 생각을 하게 됩니다. 학생들은 지금 막 시작하는 단계이니까 무엇보다도 새로운 것에 대한 호기심, 관심을 좀 더 발전시키면 좋겠습니다. 과학이라든지 수학에 관심을 두고 공부를 하면 지금보다도 훨씬 더 뛰어난 연구원들이 될 것이라고 생각합니다.

Ⅵ. 참고 문헌 및 사이트

○ 참고 문헌

21세기 21가지 재료, 이원종(2003. 6. 26) 사이언스 how so.통큰세상

세상을 뒤흔든 재료 세상 : 재료 공학. 주니어 랜덤.

첨단과학의 신소재(화학으로 들여다본). 자유아카데미 친환경성 플라스틱 기술. 겸지사

○ 참고 사이트

http://cafe.naver.com/cmfdesign http://cafe.naver.com/racketlab

http://blog.daum.net/_blog/BlogTypeView.do?blogid=0N8Xo&articleno=

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http://www.chojoonggo.com/front/php/search/search.php http://www.camp119.net/new/prg_content.php?id=488 http://www.chojoonggo.com/front/php/search/search.php http://www.camp119.net/new/prg_content.php?id=488 http://www.sciencekit.co.kr/

http://www.career.go.kr/

신소재 올림픽

초등3-4 신소재

신소재 올림픽

I. 주제 개관 ··· 3

Ⅱ. 주제 학습 목표 ··· 4

Ⅲ. 관련 교육 과정 ··· 4

Ⅳ. 주요 학습 개념 ··· 7

Ⅴ. 차시별 교수 학습 과정안 ··· 8

Ⅵ. 참고 문헌 및 사이트 ··· 42

신소재 올림픽

I. 주제 개관

Ⅱ. 주제 학습 목표

Ⅲ. 관련 교육과정

교육과정 연계표

2. STEAM 과목 요소

3. STEAM 단계 요소

Ⅳ. 주요 학습 개념

Ⅴ. 차시별 교수학습 과정안

1. 차시별 총괄 계획

2. 차시별 교수-학습 과정안

1차시 신소재 올림픽 □

□

□

관련지식

2차시 풀러렌이 뭐예요? □

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1) 흑연과 다이아몬드는 무엇으로 이루어져 있나요?

2) ‘풀러렌’은 무엇으로 이루어져 있나요?

3) 아래 그림은 ‘풀러렌’의 구조를 보여주는 모형입니다. 주변

에서 볼 수 있는 물체 중에 비슷한 모양으로 어떤 것이 있을

까요?

4) ‘풀러렌’은 어떤 구조로 되어있을까요?

◎ 여러분은 풀러렌의 어떤 특징을 활용해 보고 싶은가요? 그런 특징을 활용해서 어떤 것들을 만들 수 있을지 아래 빈칸에 그 려보고 설명해 보세요.

◎ 관련 지식

준비물 : 축구공, 스티로폼공, 막대 활동모습

→ 풀러렌 외에 나노튜브나 그래핀의 구조에 대해서 학습하고 구

조물을 만들어 볼 수 있다.

○ 신소재 이야기

3-4차시 신소재 운동기구 디자인 □

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- 3차시

1. 내가 좋아하는 운동종목은 무엇인가요?

2. 종목에는 사용되는 운동기구나 운동복은 어떤 것이 있나요?

사용되는 기구 재료 재료의 특징

축구공 폴리우레탄 탄성이 있어 차면 멀리 날아간다.

축구화 플라스틱 가볍고 단단하다

사용되는

운동복 재료 재료의 특징

3. 운동기구 및 운동복 디자인하기

4. 제품 설명 및 평가하기

5. 가장 잘 한 친구의 아이디어에 스티커를 붙여서 선정해 봅시다.

오늘 최고의 아이디어는 ( )입니다.

- 4차시

1. 운동기구가 가져야할 특징에 대해서 알아봅시다.

2. 모둠에서 최고의 아이디어로 평가받은 디자인의 운동기구를 만들어 봅시다.

3. 플러렌 특징 적용해보기

활동 후 평가

4. 신소재에 대해서 새롭게 알게 된 것이 있다면 어떤 것입니까?

5. 다시 만든다면 어떤 점을 고려할 지 계획을 세워 봅시다.

6. 모둠 활동에 대해서 생각해 봅시다.

질 문 대 답

http://www.adidas.co.kr/football/

5차시 운동기구 설명회 □

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6차시 나노 소재 개발자는? □

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나노소재 개발자

Ⅵ. 참고 문헌 및 사이트

○ 참고 문헌

○ 참고 사이트