2021년 STEAM 교사연구회 결과보고서

2021년 STEAM 교사연구회 결과보고서

2021. 11.

진광고등학교

과제명 2021년 STEAM 교사연구회 운영

구분

연구회 구성 유형 (택 1) 프로그램 개발유형 (택 1)

① 융합학습공동체형( ○ )

1. 자유학기제형

( )

6. 학생 주도 참여형

(

) 2. 첨단기술 및 ICT 교구 활용형

( )

7. 고교학점제 기반 학습형

(

) 3. 온라인 기반 학습형

( )

8. 예·체능 중심 활동수업형

(

) 4. 지역사회 연계형

( ○ )

9. 유·초등 연계형

(

) 5. 교육소외계층 포용형

( )

^{10. 자율선택형} (학교 자체 개발 프로그램)

(

)

② 글로벌형 ( ) StarT 프로그램 참여를 통한 프로그램 개발

프로그램 정보

프로그램명

STEAM기반 비대면 과학활동 프로그램 개발

신규 개발 ○ 기 개발

학교급

고

대상 학년(군)

고1

중심과목

통합과학

중심과목 성취기준 영역 [10통과01-03], [10통과02-03] , [10통과06-02]

연계과목

과학탐구실험

수학

연계과목 성취기준 영역 [10과탐02-02 ~ 03]

[10수학01-01], [10수학01-03]

연구기간

2021.4.29. ~ 2021.11.30.

신청금액

일금사백만원(￦4,000,000)

참여연구원 총 5명 (연구책임자: 1명, 참여연구원: 4명) 연구 수행자에 관한 사항

구분 소속(학교명) 직위 성명 담당과목

연구책임자 진광고등학교 교사 김재기 화학, 생활과 과학

참여연구원 동해광희중학교 교사 전완식 과학

참여연구원 육민관고등학교 교사 김재원 통합과학, 화학

참여연구원 삼척고등학교 교사 공복기 통합과학, 과학탐구실험, 화학

참여연구원 상지여자고등학교 교사 조성익 수학

2021년도 정부의 R&D 재원으로 한국과학창의재단의 지원을 받아 STEAM 교사연구회를 운영한 결과로써 본 보고서를 제출합니다.

2021년 11월 22일

주관연구기관장 : 진광고등학교장 성현

연구책임자 : 김재기

한국과학창의재단 이사장 귀하

“이 보고서는 2021년도 정부의 재원으로

한국과학창의재단의 지원을 받아 수행된 성과물임 ”

목 차

1. 요약문

··· 01

2. 서론

··· 02

3. 연구 수행 내용 및 결과

··· 03

가. STEAM 프로그램 개발‧적용 ··· 04

(1) 프로그램 개발 내용 ··· 04

(2) 프로그램 개발‧적용 결과 ··· 04

나. 성과 확산 및 실천 ··· 04

(1) 교사연구회 STEAM 행사 개최 ··· 04

(2) STEAM 교사연구회 간 상호 네트워크 컨설팅 결과 ··· 04

다. STEAM 프로그램 적용 성과 분석 및 조사 ··· 05

(1) 수혜학생 태도 조사 ··· 05

(2) 교원 만족도 조사 ··· 05

4. 결론 및 제언

··· 05

5. 참고문헌

··· 05

[부록]

부록1. STEAM 프로그램 개발 내용 및 결과물(교수학습지도안, 교사용 참고자료, 학생용 활동지) 부록2. 학생 산출물, 사진, 수업 영상, 성찰일지, 교사의견, 자체평가 결과 등

부록3. STEAM 교사연구회 주최, STEAM 확산 실천 사례 사진

1. 요약문

1) 연구 개발 배경 및 목적

◦비대면 과학기반 활동 프로그램 개발

-과학기반 활동 프로그램 중 비대면(온라인) 프로그램 개발 및 적용 -프로그램 모듈 개발 및 실제 적용

◦고등학교 통합과학, 과학탐구실험을 기반으로 STEAM과 연계하여 교육현장에서 적용할 수 있는 프로그램 개발

-초등학생과 중학생을 대상으로 고등학생이 STEAM을 적용하여 활동할 수 있는 주제 개발

2) 개발 프로그램별 내용

-원소의 이해 및 케미큐브 활동 -주기율표의 이해 및 케미코드 활동 -인디엔 켐카드 활동

3) 연구 범위

-중학교 영재반 학생들 대상 적용 및 수정

-각 소속 고등학교 1학년 학생들 대상 적용 및 수정

4) 개발 결과 및 활용계획

-원소에 대한 이해를 재미있는 보드게임의 형태를 통해 익히고 관련 활동을 통해 과학에 대해 더 쉽고 재미있게 접근해보자는 관점으로 제작 및 활용

-실제 보드게임의 룰과 적용방식을 비슷하게 적용하며 소재 및 활용에 대해서만 관련 내용

을 적용해 더 친밀감있고 재미있게 적용해 보려고 함

2. 서론

1) 연구(회)의 필요성 및 연구(회) 목표

- 화학전공 교사의 연구회 구성 및 STEAM적용을 총한 과학문화 대중화 목적

- 실제 학교 현장에서 어려운 개념에 대한 부분을 STEAM을 통해 더 쉽고 재미있게 가르치 고자하는 목적의 연구회 운영

2) 교사연구회 참여를 통한 STEAM 프로그램 개발‧적용 취지

- 화학의 개념 적용만으로는 부족하고 어려운 부분은 STEAM적용을 통해 보완하고 실제 학 교 현장에서 학생들이 재미있고 유연하게 접근할 수 있는 프로그램 개발

- 대면활동을 기반으로 비대면활동으로 범위를 넓힐 가능성에 대해 검토하며, 수업 이외에 동아리 활동 등에서도 적용이 가능한지 검토를 하고자 함

3) 목적

- 보드게임이라는 소재를 이용하여 실제 학교 현장에서 적용이나 설명이 조금 어려운 부분 을 접목하여 더 쉽고 재미있게 학생들에게 투입하여 결과를 얻고자 함

- 현재 다양한 설명이나 접근 방식을 추가로 검토하여 가장 효과적인 부분으로 설명할 수

있는 부분은 확산을 통해 보급하고 부족한 부분은 보완하여 꾸준히 수정 정리하고자 함

3. 연구 수행 내용 및 결과

STEAM 프로그램

구분

프로그램명 STEAM기반 비대면 과학활동 프로그램 개발 선행

프로그램명 해당 없음

학교급 고등학교 대상 학년(군) 1,2학년

목표 수혜학생 수 150명

중심과목 통합과학 중심과목

성취기준 영역 [10통과01-03], [10통과02-03] , [10통과06-02]

연계과목 과학탐구실 험, 수학

연계과목 성취기준 영역

[10과탐02-02 ~ 03]

[10수학01-01], [10수학01-03]

개발계획

주제 연번 차시

(시수) 과목 연계

1 4 통합과학, 수학, 미술, 과학탐구실험

2 4 통합과학, 화학Ⅰ

3 4 통합과학, 과학탐구실험, 화학Ⅰ

구분 수행 결과

교수학습지도안 개발 차시 총 12차시

수업 적용 기간 2021. 8. 20. ~ 2021. 11. 12.

(STEAM 수업) 수혜학생 수 연구원 소속교 학생 120명 학생 태도검사 1차(사전) 검사 7월 16일, 6개 학급(120명) 실시완료

2차(사후) 검사 11월 12일, 6개 학급(120명) 실시완료 학생 및 교사 만족도조사 10월 29일 실시 완료

논문 게재 해당 없음

학술대회 참가 해당 없음

특허출원(국외, 국내) 해당 없음

가. STEAM 프로그램 개발‧적용

(1) 프로그램 개발 내용

(가) 원소의 이해 및 케미큐브 활동 (나) 주기율표의 이해 및 케미코드 활동 (다) 인디언 켐카드 활동

(2) 프로그램 개발‧적용 결과

교수학습 지도안 개발

차시(시수)

프로그램명 프로그램 주제 운영

대상(학년)

완료 여부

개발 수업적용 학생수

1 원소 원소의 이해 및 케미큐브

활동 1학년 완료 완료 120

2 주기율표 주기율표의 이해 및 케미

코드 활동 1학년 완료 완료 120

3 주기율표 인디언 켐카드 활동 1학년 완료 완료 120

합계 360

※ STEAM 수업 적용 학생 성취도 평가 방법 개발, 학교생활기록부 기재 방법(예시) 제시

나. 성과 확산 및 실천

(1) 교사연구회 STEAM 행사 개최

회차 일시 장소 참석대상 주요내용

1차 ‘21.10.26 과학실 교내 과학교사 -개발자료 설명 및 자문 -활용방안 논의

2차 ‘21.11.06. 회의실 원주 관내

STEAM협의체 -개발자료 설명 및 자문

(2) STEAM 교사연구회 간 상호 네트워크 컨설팅 결과

※ 교육부/재단 주관, 융합교육 지원단에서 주관한 상호 네트워크 컨설팅에 실제로 참여한 경우

회차 일시 장소 참석자 상호 컨설팅 결과

1차 ’21.5.31.(월)

16:30~18:00 온라인 전완식 교사(참여연구원) -프로그램 자문 및 의견 청취 2차 ’21.7.15.(목)

16:30~18:00 온라인 김재기 교사(참여연구원) - 프로그램 자문 및 의견 청취 3차 ’21.10.8.(금)

1:30~18:00 온라인 김재기 교사(참여연구원) - 프로그램 자문 및 의견 청취

다. STEAM 프로그램 적용 성과 분석 및 조사

(1) 수혜학생 태도 조사 : 종이조사지 제출 (2) 교원 만족도 조사 : 종이조사지 제출

4. 결론 및 제언

1) 교사연구회의 전체 회원 사이의 협력적 활동 내용

-한달에 2회 이상 협의실시(온라인 및 대면) : 공감대 형성 및 자료개발 방향 정립

-교사연구회 4명이 지역교육청 영재교육원(중등과학) 지도교사로 활동하여 중학교까지 연 구회 결과물에 대한 적용이 가능했음

2) 교사연구회를 통해 참여 교사들의 STEAM 수업 역량 증가 내용 및 설명

-활동자료 개발을 위해 보드게임 카페 방문 등 다양한 수업 적용 소재 개발에 대한 고민 -화학 전공이라는 공통점, 지역교육청 영재반 지도교사라는 공통점을 통해서 STEAM을 적

용한 주제연구에 적합하다는 것을 느끼고 서로의 STEAM수업에 대한 평가 및 피드백 가능

3) STEAM 교사연구회와 해당 STEAM 수업 프로그램 발전을 위한 개선 방안

-지속적인 협의, 주제에 대한 연구, 수업 적용에 대한 고민 등 꾸준히 STEAM에 대한 고민 을 한다면 좋은 결과물이 얼마든지 나올 수 있다고 생각함

-내년에는 스마트폰이나 패드를 이용한 온라인 활동 프로그램으로 확대 적용하는 것을 검 토하고 있음

4) 교사연구회 참여를 통한 STEAM 프로그램 개발‧적용 관련 좋았던 점과 어려웠던 점

-코로나19로 적극적인 활동에 제약이 있었고 학생들과의 활동도 많은 제약이나 어려움이 있었음

-기존 화학수업에서의 화학교과 내용보다는 STEAM을 적용한 프로그램을 통해 보다 쉽고

체계적으로 접근할 수 있는 계기가 마련되고 확산할 수 있는 기회가 됨

5) 기타 사항 및 시사점

-다양한 교과가 접목된 STEAM주제의 학교내 적용이 필요하다고 생각됨

-학교내 교사끼리, 학교간 교사끼리 다양하게 구성 조직하여 다양한 STEAM교육에 대한 접근이 필요하다고 생각함

5. 참고문헌 : 해당없음

주 의 문

1. 본 연구의 주장이나 제언은 연구진의 견해이며, 한국과학창의재단의 공식 입장이 아닙니다.

2. 이 보고서 내용을 대외적으로 공개하거나 발표할 때에는 반드시 한국

과학창의재단과 사전에 상의하여야 합니다.

[부록1] STEAM 프로그램 개발 내용 및 결과물

프로그램 명: STEAM기반 비대면 과학활동 프로그램 개발

1. STEAM 프로그램 개발·적용 교육과정

연번 차시 (중심과목)

2015 개정 교육과정 성취기준

(연계과목) 성취기준 영역

1 1~2

[10 통과 01-03] 세상을 이루는 물질은 원소들로 이루어져 있으며, 원소들의 성질이 주기성을 나타내는 현상을 통해 자연의 규칙성을 찾아낼 수 있다.

수학

2 3~4 [10 수학 05-01] 합의 법칙과 곱의 법칙을 이해하고, 이를 이용하여

경우의 수를 구할 수 있다. 통합과학, 미술

3 5~6

[12 화학Ⅰ02-04] 현재 사용하고 있는 주기율표가 만들어지기까지의 과정을 조사하고 발표할 수 있다.

[12과사02-07] 라부아지에 연소 이론, 돌턴의 원자설, 멘델레예프의 주기 율표 등의 과학사적 의의를 설명할 수 있다.

4 7~8 [12 화학Ⅰ02-05] 주기율표에서 유효 핵전하, 원자 반지름, 이온화 에너지의 주기성을 설명할 수 있다.

5 9 [12 화학Ⅰ01-05] 용액의 농도를 몰 농도로 표현할 수 있다.

6 10 [12 화학Ⅰ02-05] 주기율표에서 유효 핵전하, 원자 반지름, 이온화 에너지의 주기성을 설명할 수 있다.

7 11 [12 화학Ⅰ03-07] 물리적, 화학적 성질이 분자 구조와 관계가 있음을 설명할 수 있다.

8 12 [12 화학Ⅰ04-06] 화학 반응에서 열의 출입을 측정하는 실험을 수행할 수 있다.

1-1. 교육과정 재구성표

: 해당없음

2. STEAM 프로그램 총괄표(총 16차시)

차시 주요내용

1~2

주제(단원)명 세상을 이루는 물질: 원소

Co 우주 초기부터 우주와 생명체를 구성하는 원소들이 만들어지는 과정 이해하기

- 빅뱅과 관련된 동영상을 시청하며 ‘통합과학’ 과목의 물질의 규칙성과 결합 단원에 대한 흥미를 느낀다.

CD 원소의 주기율 등을 통해 자연의 규칙성을 이해한다.

ET 자연에 규칙성에 대한 자신의 생각을 자유롭게 발표해보기

- 동영상에 대한 감상문을 발표하고 자연의 규칙성에 대한 자신의 생각을 자유롭게 발표하도록 한다.

3~4

주제(단원)명 원소의 주기성 이해: 케미큐브

Co 다양한 교육용으로 제작된 보드게임을 제시 - 케미큐브 게임을 소개하고, 룰을 안내한다.

- 케미큐브를 통해 학습할 수 있는 주제와 게임에 포함된 과학적 지식의 핵심 요소를 이해하도록 안내한다.

CD 케미큐브 게임을 통해 원소의 주기적 성질을 이해한다.

ET 모둠별 토너먼트 방식으로 게임을 진행하며, 느낀점과 배운점을 발표한다.

차시 주요내용

5~6

주제(단원)명 주기율표의 역사

주기율표의 발견 과정을 이해하고 다양한 주기적 성질을 알기 위한 학습활동을 경험하게 되며, 현재 사용하고 있는 주기율표가 만들어지기까지의 과정을 학습하고 설명할 수 이다. 아리스토텔레스의 4 원소설은 17 세기 후반이 되면서 4 원소설에 대한 문제 제기가 나오기 시작하였으며, 라부아지에의 연소 이론, 돌턴의 원자설, 멘델레프의 주기율등의 발견으로 근대 화학의 새로운 학문의 문을 열게 되었다.

Co 물질을 구성하는 원소는 어떻게 발견되었으며 현재 우리과 사용하고 있는 주기율표는 어떻게 만들어 졌을까? ^CD 주기율표의 변천과정을 조사하고 각각의 변천과정에서 무엇을 기준으로 원소를 분류하였는지 조사하여 본다. ^ET 주기율표의 발전과정을 조사하고 주기적 성질을 찾기 위해 과학자들이 주장한 분류 기준을 이해하고 현재까지 발견된 원소를 이용하여 자신만의 주기율표를 만들 수 있다.

7~8

주제(단원)명 케미 코드

이 단원의 주된 활동은 주기율표에서 원소기호와 원자 번호 그리괴 원소명을 좀 더 쉽고 학생 스스로 원자번호 1 번에서 20 까지의 원소기호와 원소명, 원자번호를 함께 기억할 수 있도록 케미 코드라는 게임을 이용하여 학생들이 어려워하는 주기율표를 구성하는 원소에 좀 더 쉽게 다가가려고 한다.

^Co 케미 코드의 게임 규칙을 원소 주기율표를 기준으로 이루어질 수 있도록 규칙을 설명한다. ^CD 자신이 갖고 있는 원소카드를 바탕으로 상대방에서 제시해주는

원소카드를 합하여 상대방이 갖고 있는 미지의 원소 카드를 추론하여 원소 카드가 하나 씩 밝혀지도록 한다. ^ET 상대방이 숨기고 있는 원소카드를 학생 스스로가 원자번호 1~20 번 사이의 원소를 파악한 후 케미 코드가 진행되는 동안 다양한 조합방법을 창의적으로 생각하게 되며 이러한 과정에서 자연스럽게 원자번호 1~20 까지의 원소기호와 원소명 그리고 원자 번호를 스스로 알 수 있도록 한다.

차시 주요내용

9

주제(단원)명 화학의 첫걸음 단원 마무리

※ 학습 개념과 내용을 이해하고 기억할 수 있도록 동작 등을 탐구한다.

Co 인디언 카드 게임을 통해 승자는 패자의 건강 증진을 위한 활동을 명령할 수 있음.

CD 카드 게임의 룰을 학생들끼리 협의하여 조절할 수 있음.

ET 카드 내용이나 개념을 운동으로 표현할 수 있음.

10

주제(단원)명 원자의 세계 단원 마무리

※ 학습 개념과 내용을 이해하고 기억할 수 있도록 동작 등을 탐구한다.

Co 인디언 카드 게임을 통해 승자는 패자의 건강 증진을 위한 활동을 명령할 수 있음.

CD 카드 게임의 룰을 학생들끼리 협의하여 조절할 수 있음.

ET 카드 내용이나 개념을 운동으로 표현할 수 있음.

11 주제(단원)명 화학 결합과 분자의 세계 단원 마무리

차시 주요내용

※ 학습 개념과 내용을 이해하고 기억할 수 있도록 동작 등을 탐구한다.

Co 인디언 카드 게임을 통해 승자는 패자의 건강 증진을 위한 활동을 명령할 수 있음.

CD 카드 게임의 룰을 학생들끼리 협의하여 조절할 수 있음.

ET 카드 내용이나 개념을 운동으로 표현할 수 있음.

12

주제(단원)명 역동적인 화학 반응 단원 마무리

※ 학습 개념과 내용을 이해하고 기억할 수 있도록 동작 등을 탐구한다.

Co 인디언 카드 게임을 통해 승자는 패자의 건강 증진을 위한 활동을 명령할 수 있음.

CD 카드 게임의 룰을 학생들끼리 협의하여 조절할 수 있음.

ET 카드 내용이나 개념을 운동으로 표현할 수 있음.

3. STEAM 프로그램 차시별 수업지도안

중심과목 통합과학 학교급/학년(군) 고등학교 / 1~2 학년

중심과목 성취기준

영역

[고등학교](1)물질과 규칙성 중심과목 성취기준

[10 통과 01-03] 세상을 이루는 물질은 원소들로 이루어져 있으며, 원소들의 성질이 주기성을 나타내는 현상을 통해 자연의 규칙성을 찾아낼 수 있다.

주제(단원)명 세상을 이루는 물질: 원소 차시 1~4

학습목표

연계과목 수학 연계과목

성취기준 영역

[10 수학 05-01] 합의 법칙과 곱의 법칙을 이해하고, 이를 이용하여 경우의 수를 구할 수 있다.

STEAM 요소

S 원소의 주기율 등을 통해 자연의 규칙성 이해하기 T

E A

M 주기율표에서 수학적 규칙성 찾기

개발 의도 우주 초기부터 원소들이 만들어지고 그러한 원소들이 규칙적인 성질을 갖는다는 것을 이 해하고 원소의 주기율 등을 통해 자연의 규칙성을 확인하고자 하는 호기심을 갖도록 함.

원소를 특성에 따라 다양하게 분류하는 활동을 통해 주기율표가 원소들을 규칙성에 따라 분류한 표임 을 이해할 수 있도록 한다.

STEAM 학습 준거

상황 제시

상 황 제 시

주기율표의 발견 과정에 대한 영상을 통해 주기율에 대해 관심을 갖는다.

창 의 적 설 계

창의적 설계

주기율표에 담긴 원소들의 규칙성에을 발견하고 모둠별로 발견한 주기적 성질에 대한 수학적 규칙을 발표한다.

감 성 적 체 험 주기율표를 이해하고 주기율

표에서 수학적 규칙과 경우의 수를 찾아본다.

감성적 체험 학습

과정

교수-학습 활동

※ STEAM 학습 준거 표시( ^Co 상황 제시, ^CD 창의적 설계, ^ET 감성적 체험)

학습자료 및 유의점 도입

(20 분)

Co

주기율표의 발견과정에 대한 호기심 갖기

주기율표의 발견 과정에 대한 영상을 통해 주기율에 대해 관심을 갖는다. 동영상

전개

(60 분) ^CD

원소의 성질 이해하기

활동지, 보

드게임

- 원소별 특징이 적혀있는 원소카드를 통해 원소들의 성질과 주기성에 대 해 이해한다.

CD

주기율표 이해하기

- 주기율표의 역사와 멘델레예프와 모즐리의 주기율표를 이해한다.

CD

주기율표에서 수학적 규칙과 경우의 수를 찾아본다.

- 주기적 성질과 연관지어 찾는 것을 돕는다.

- 모둠별로 찾은 것을 토의를 통해 타당한 내용을 활동지에 정리한다.

,태블릿

정리 (20 분)

ET

주기율표에서 찾은 수학적 규칙과 경우의 수를 발표한다.

주기율표를 보드게임으로 학습할 수 있는 방안에 대해 발표한다.

- 자유롭게 아이디어를 발표하고 다양한 질문을 통해 활발한 토의가 되도 록 유도한다.

학습 과정

교수-학습 활동

※ STEAM 학습 준거 표시( ^Co 상황 제시, ^CD 창의적 설계, ^ET 감성적 체험)

학습자료 및 유의점

도입 (20 분)

Co

보드게임 주제 선정하고 발표하기

- 비슷한 주제를 선정한 학생들끼리 모여서 게임 규칙 정하기

-교과와 관련된 창의적인 보드게임이 제작될 수 있도록 도움을 준다.

-제작에 어려울 것 같은 주제 및 규칙이 선정되지 않도록 구체적으로 지도한다.

-많은 의견이 제시되고 활발한 토론이 이루어질 수 있도록 한다.

활동지

전개 (60 분)

CD

모둠내 케미큐브 보드 게임 대결

- 모둠 내 리그전 방식의 보드게임 대결을 통해 가장 높은 점수를 획득한 학생을 선발한다.

ET

모둠별 보드게임 대결

모둠별로 대표학생들이 모여서 제작된 보드게임을 진행한다. 다른 모둠의 1명은 진행을 맡고 게임을 진행한다.

- 결과 발표 및 우수 모둠을 선정하여 칭찬 및 보상을 한다.

CD

새로운 보드게임 아이디어를 토의한다.

기획의도, 학습할 수 있는 지식 등 상세하게 설명할 수 있도록 안내한다.

교과와 관련된 창의적인 보드게임 아이디어가 제안될 수 있도록 도움을 준 다.

활동지, 케미큐브, 참고자료

정리 (20 분)

ET

케미큐브에 대한 느낀점, 자신이 알고 있는 여러 가지 보드게임에 대 한 재미있는 요소(룰)과 과학 보드게임 게임 제작에 활용할 수 있는 방안 에 대해 발표한다.

- 자유롭게 아이디어를 발표하고 다양한 질문을 통해 활발한 토의가 되도 록 유도한다.

활동지

중심과목 과학사 학교급/학년(군) 고등학교/ 1~2 학년

중심과목 성취기준

영역

[고등학교] 과학사 9. 근대 화학 체계의 성립

[고등학교] 화학Ⅰ 2. 원자의 세계

중심과목 성취기준

[12과사02-07] 라부아지에 연소 이론, 돌턴의 원자설, 멘델레예프의 주기율표 등의 과학사적 의의를 설명할 수 있다. [12화학Ⅰ02-04] 현재 사용하고 있는 주 기율표가 만들어지기까지의 과정을 조사 하고 발표할 수 있다.

주제(단원)명 주기율표의 역사 차시 5~6

학습목표

현재 사용하고 있는 주기율표가 만들어지기까지의 과정을 조사하고 발표할 수 있다.

현대 주기율표가 완성되기까지의 과정과 멘델레예프와 모즐리의 주기율표 차이를 구분할 수 있다.

연계과목 음악 연계과목

성취기준 영역

STEAM 요소

S 주기율표의 발전 과정을 과학사와 연결하여 알 수 있다.

T E

A 음악에서 8 음계 옥타브를 이해 할 수 있다.

M 개발 의도

주기율표는 각 원소가 무엇인지, 그 원소는 어떻게 행동하는지 등에 대한 정보가 가득한 일종의 길잡이 표이다. 이러한 주기율표가 만들어지기까지 어떠한 변천 과정을 겉쳤는지를 역사적 사실과 각 과학자들의 주장을 조사하고 원자의 규칙성을 찾기 위한 과학자들의 노력을 알 수 있도록 한다.

STEAM 학습 준거

상황 제시

상 황 제 시

아이유의 “ 좋은날‘을 뮤직영상을 시청하고 3 단고음이 무엇인지에 대하여 생각해 본다.

주파수의 비가 2:1 이 되는 음정의 단위를 1 옥타브라고 한다.

창 의 적 설 계

창의적 설계

음악에서 옥타브의 개 념을 찾아 규칙적인 반복인 음의 반복임을 알 수 있음.

주기율표의 발전과정 과 과학자들의 원소들 에 대한 주기 체계화 에 어떻게 접근했는지 를 알 수 있다.

감 성 적 체 험 과학에서도 규칙성을 찾기 위해

접근한 일들이 있었을까?

우리가 사용하는 주기율은 어떻 게 만들어 졌을까?

주기율의 규칙성은 무엇일까?

감성적 체험

학습

과정 교수-학습 활동 학습자료

및 유의점

도입 ( 20 분)

Co 아이유의 “좋은날” 뮤직 영상을 시청하고 아이유의 3 단 고음이 무엇인지를 알아보게 한다.

CD 옥타브는 무엇인가? 음악에서 한 옥타브 간격은 얼마나 되는가? 성악가의 남자와 여자의 음역대는 어떻게 구분하는가?

동영상 아이유‘좋은 날“

Tip!

전개 ( 50 분)

Co 성악가의 남ㆍ여 음역대는 어떻게 구분하는지 찾아보고 각 음역대는 어떤 규칙성을 갖는지 설명해 보자.

CD 원소의 발견과 분류에 대하여 생각해 보고 우리가 사용하고 있는 주기율 표는 누가 만들었으며, 무엇을 근거로 분류하였는지 조사해 보자.

^ET 주기율표의 발달 과정과 분류 방법을 조사하여 설명해 보자.

￭ 라부아지에의 원소 분류 ￭ 되베라이너의 세 쌍 원소설 ￭ 뉴렌즈의 옥타브 법칙 ￭ 멘데레예프의 주기율표

동영상 - 남녀 성

악가 공 연 편집 영상 시 청

정리 ( 20 분)

ET 메델레예프의 주기율이 인정 받게 된 계기가 무엇인지 정리하여 발표해보 자.

ET 주기율표의 원소 중 하나를 선낵하여 해당 원소의 발견, 물리ㆍ화학적 특 성, 현재 사용되는 분야 등을 조사하여 자신의 원소 카드를 만들어 보자.

중심과목 화학 Ⅰ 학교급/학년(군) 고등학교/ 2 학년

중심과목 성취기준

영역

[고등학교] 화학Ⅰ 2. 원자의 세계 중심과목 성취기준

[12화학Ⅰ02-04] 현재 사용하고 있는 주 기율표가 만들어지기까지의 과정을 조사 하고 발표할 수 있다.

[12 화학Ⅰ02-05] 주기율표에서 유효 핵전하, 원자 반지름, 이온화 에너지의 주기성을 설명할 수 있다.

주제(단원)명 주기율표 차시 7~8

학습목표

원자 번호 1~20 번까지의 원소기호와 원소명을 구분하고 말할 수 있다.

주기와 족의 개념을 이해하고 원소 기호와 원자 번호의 관계를 알고 빠른 판단력과 통 찰력 그리고 주기율표의 공통성을 찾아 주기율표를 자세히 이해 할 수 있다.

연계과목 수학 연계과목

성취기준 영역

STEAM 요소

S 원소기호와 원자 번호의 관계를 보드 게임을 통해 반복적인 학습을 할 수 있다.

T E A

M 수학의 숫자 배열을 이해하고 원소기호에 적용한다.

개발 의도

협동학습은 학교 현장에서 학생들의 능동적인 수업 참여와 학습 과제에 대한 집중도를 높일 수 있 는 매우 효율적인 수업 방법이다. 특히 본 차시에서는 주기율표를 주기와 족 원자 번호등 원소에 대 한 기본적인 정보를 학습 할 수 있도록 협동학습 모형 중 모둠 보조 개별 학습 모형으로 교수ㆍ학 습과정을 활용하고자 한다. 주기율표을 구성하는 원소기호와 원자 번호를 쉽게 이해하고 학습할 수 있도록 보드게임의 게임 규칙을 이용하여 학생들이 쉽게 게임을 통해 주기율표를 이해하기 위해 케 미 코드라는 게임을 개발하였다.

STEAM 학습 준거

상황 제시

상 황 제 시

주기율표의 원소기호 를 좀더 쉽고 재미있 게 암기할 수 있는 방 법은 없을까?

창 의 적 설 계

창의적 설계

보드게임을 응용하여 원소기호와 원자번호 의 관계를 쉽게 접근 할 수 없을까? 쉽고 재미있게 암기할 수 있는 케미 코드를 이 용하여 학습한다.

감 성 적 체 험 주기율표의 원소기호와 원자 번

호의 관계를 이해하고 주기율표 를 익힐 수 있다.

주기율표의 같은 주기와 족에 속 하는 원소를 분류 할 수 있다.

감성적 체험

중심과목 화학Ⅰ 학교급/학년(군) 고등학교 /2 학년 중심과목

성취기준 영역

[고등학교] (1) 화학의 첫걸음 중심과목 성취기준

[12 화학Ⅰ01-05] 용액의 농도를 몰 농도로 표현할 수 있다.

주제(단원)명 화학의 첫걸음 차시 9~12

학습목표

화학이 실생활 문제 해결에 기여한 점을 알아보고, 산소 화합물의 성질과 활용을 통해 화학의 유용성을 설명할 수 있다.

몰, 몰농도 등 화학의 기본 개념을 이해하고 설명할 수 있다.

여러 가지 화학 반응을 화학 반응식으로 나타내고, 화학 반응에서 양적 관계를 설명할 수 있다.

연계과목 체육 연계과목

성취기준 영역

[고등학교 2학년] (1) 운동과 건강과의 관계

STEAM 요소

S 화학의 실생활, 몰, 화학 반응의 개념 T

E

A 개념의 신체적 표현 M

개발 의도 화학의 개념을 게임을 통해 신체적으로 표현할 수 있도록 하면서 장기기억으로 전이될 수 있도록 함.

※ 학생들이 개념에 대한 이해도가 낮아 심화 학습으로의 진행 및 타 교과와의 연계학습이 잘 이루어지지 않음.

※ 기본 개념을 익히고 장기기억 속으로 전이 기키기 위해 신체 활동과 연관 시켜 학습을 유도함.

※ 학생 스스로 활동에 대해 설계해 보도록 하여 창의적인 표현이 나올 수 있도록 유도함.

STEAM 학습 준거

상황 제시

상 황 제 시

※ 인디언 카드 게임을 통해 승자는 패자의 건강 증진을 위한 활동을 명령할 수 있음.

창 의 적 설 계

창의적 설계

※ 카드 내용이나 개념을 운동으로 표현할 수 있음.

감 성 적 체 험 카드 게임의 룰을 학생들끼리

협의하여 조절할 수 있음.

4. 학생활동지 / 학생참고자료

차시 1~2

탐구

주기율의 역사

주기율표의 역사

가. (되베라이너의 세 쌍 원소설 → 뉼렌즈의 옥타브의 법칙 → )멘델레예프의 주기율표

원소들을 원자량의 순서에 따라 가로로 늘어놓고, 그 다음에 성질이 비슷한 원소들을 세로줄에 오도록 잘라서 차례로 배열함. (원소카드 배열에 적용)

나. 모즐리의 주기율표: 원자량 대신 원자번호 순서대로 나열.

역사적으로는 반대로 주기율표가 발견됨으로써 원자번호가 정해졌음.

멘델레예프(D. I. Mendenleev, 1834～1907)

가. 멘델레예프의 일생

러시아의 화학자로 러시아 시베리아에서 열여섯 명의 형제 중 막내로 태어났다. 어렸을 적에는 집안이 유복하였으나 어머니 가 물려받아 경영하던 유리 공장이 화재로 타버리고 난 후 매 우 어려운 생활을 하였다.

그러나 그의 어머니는 이러한 불행 속에서도 굴하지 않고 멘 델레예프를 대학에 입학시키기 위해 모스크바로 이주하였다.

하지만 고등학교 때 불량아였던 멘델레예프를 받아주는 대학은 아무데도 없었다. 결국 어머니는 아들을 상트 페테르부르크로 데려가 통사정을 한 끝에 간신히 대학에 입학시킬 수 있었다.

그러나 아들의 입학을 매우 기뻐했던 어머니는 곧 지병인 심장병으로 세상을 떠나고 말았다. ‘진 리와 지혜를 구하라’는 어머니의 유언을 늘 마음에 품은 멘델레예프는 지칠 줄 모르는 열정과 야 망으로 열심히 공부하여 대학을 최우등으로 졸업하고 화학 교수로 임명되었다. 그는 그곳에서 주 기율을 발견하였고 명예를 얻었으나 반정부 데모를 한 혐의로 대학에서 쫓겨나게 되었다.

그는 당시로서는 파격적으로 여성들의 교육을 주장하였고, 재혼을 하는 등 다양한 행동을 하였 다. 그 파격적인 행동들 때문이었는지 그가 죽던 해 열렸던 노벨상 선정 위원회의 투표 결과 1표 차이로 노벨상이 다른 사람에게 돌아갔다.

나. 주기율의 발견

1869년 2월 17일 러시아의 성 페테르부르그 대학에 재직 중이던 35세의 청년 교수 드미트리 멘 델레예프는 매우 다급한 상황에 처해 있었다. 그는 화학의 기초에 대한 책을 쓰고 있었는데, 거기 에 그 당시 학문의 최신 지식에 해당하는 원소들의 순서를 밝혀야했다.

그는 자신의 책을 통해 학생들로 하여금 화학의 미궁에서 벗어나 화학을 가깝게 이해시키고 싶었 다. 처음엔 모든 것이 쉬워보였다. 되베라이너와 뉼랜즈가 이미 예비 작업을 잘 해놓았었던 것이 다. 그러나 알칼리 금속과 할로겐 원소를 제외하고는 뜻대로 순서가 잡히지 않고 있었다. 원치 않 던 여행을 앞두고 있던 그날 밤, 멘델레예프는 이미 밝혀진 원소족들의 관계를 주의하면서 배열을 앞쪽으로 또는 뒤쪽으로 넓혀서 만들면 되지 않을까하는 혁기적인 생각을 하게 되었다. 즉, 원소 들의 집, 주기율표를 창조하였던 것이다. 그리고 1871년 상당히 정교한 주기율표를 완성하여 발표 하였다.

이 주기율표에서 그는 원소들을 원자량 순으로 나열한 뒤 전후 관계를 살펴 중간에 해당하는 원 소가 없으면 그 자리를 그대로 비워두는 대담성을 발휘하였다. 이후 멘델레예프의 예언에 따라 많 은 원소들이 차례로 발견되어 빈자리를 채워나갔다.

다. 멘델레예프의 예언

그는 원소들을 원자량의 순서대로 나열하면 화학적 성질의 주기성이 분명히 나타나며, 원소들의 특성은 원자량의 크기에 따라 결정된다고 생각하였다. 이를 바탕으로 그는 아직 발견되지 않은 원 소들이 있다고 주장하였으며, 앞으로 발견될 원소들에 대하여 자세히 예언하였다. 그리고 그 예언 은 놀랄 만큼 정확하였다. 그중 대표적인 것이 에카붕소, 에카알루미늄, 에카규소 등이었다. ‘에카’

란 ‘하나’라는 뜻으로 예를 들어 에카알루미늄이란 알루미늄보다 하나 아래 자리에 놓일 원소라는 뜻이다.

에카알루미늄, 즉 갈륨은 1875년 프랑스의 과학자 봐보드랑이 발견하였다. 그는 아연 광석을 연 구하다가 이 새로운 원소를 분리하여 보고하였으며, 조국 프랑스를 기념하여 갈륨이라 이름 지었 다. 이 보고를 접한 멘델레예프는 갈륨이 자신이 예언한 에카알루미늄과 같은 원소라는 것을 발견 하고 봐보드랑에게 갈륨이 바로 에카알루미늄이라는 것과 밀도 값이 잘못 측정되었다는 점을 지적 한 내용의 편지를 썼다.

멘델레예프가 예언한 밀도는 5.9～6.0이었고 봐보드랑이 발표한 값은 4.7이었기 때문이다. 편지 를 받은 봐보드랑은 대단히 놀랐고, 갈륨의 밀도를 다시 정밀하게 측정하였다. 그 결과 갈륨의 밀 도는 5.96이었다. 이로써 멘델레예프는 첫 번째 승리를 거두었다. 그 후, 에카붕소-스칸듐은 1879 년 멘델레예프의 예언에 따라 이트륨 광물 속에서 분리되었고, 세 번째 예언된 원소인 에카규소- 게르마늄 역시 1886년에 발견되었다. 게르마늄까지 발견됨으로 인해 멘델레예프의 주기율 법칙은 완벽한 승리를 거두었으며 주기율을 의심하는 학자들은 아무도 없게 되었다.

모즐리(H.G.J.Moseley; 1887～1915)

가. 모즐리의 생애

영국의 물리학자. 그는 1913년 여러 물질의 표적으로부터 X선이 발생될 때 서로 다른 파장의 X선의 스펙트럼이 생기는 것을 발견 하였다. 72번 원소 하프늄(Hf), 75번 원소 레늄(Re)은 이에 의해 발견된 원소들이다. 또한 그는 원소의 중요한 대부분의 성질들은 원자량이 아니라 원자번호에 따라 결정된다는 것을 실험으로 보 여주었고, 원자번호와 원자핵의 전하량 사이의 관계를 밝혔다.

이 무렵 제 1차 세계 대전이 발발하여 모즐리는 영국 공병대의 장교로 자원입대하였다. 인류에 있어서 과학자가 얼마나 중요한 역할을 하는지 국민들의 관심이 전혀 없을 당시, 모즐리는 다른 공병들과 함께 위험 속에 뛰어 들어 터키 전투에서 27세의 나이

로 죽었다. 그의 죽음은 영국에도 세계에도 아무런 보탬이 되지 못하였다.

그의 죽음으로 세계는 촉망받는 실험물리학자 한 사람을 잃게 되었으며 이 소식을 접한 러더퍼드 는 크게 슬퍼하였다고 전해진다. 그가 남긴 업적으로 볼 때 그는 인류 전체에 있어서 가장 값비싼 전쟁의 희생자이다. 그의 죽음 이후 현역 과학자의 군 입대를 면제해주는 제도가 만들어졌다. 만 일 그가 살아있었다면 분명히 노벨상을 받았을 것이다. 실제로, 모즐리의 연구를 계승한 스웨덴의 물리학자 시그반(Siegbahn)이 노벨상을 받았다.

<표1> 현대의 주기율표

차시 3~4

탐구

케미넘버 게임을 통해 주기율표의 구성 및 성질을 이해한다.

준비물 케미넘버 게임 세트

가. 케미넘버 게임준비

1) 원자번호 1~20번의 원소기호, 족, 주기, 원자가전자 수에 대해 얼만큼 알고 있는지 아래 주기 율표를 완성해보자.

1족 2족 13족 14족 15족 16족 17족 18족 1주기

2주기

3주기

4주기

원자가 전자 수

2) 2~4명으로 모둠을 구성해보자.

3) 모둠별로 케미 큐브의 게임 규칙을 토의를 통해 이해한다.

4) 케미 큐브는 총 5번의 게임을 하며 각 게임에서의 점수의 합을 통해 최종 우승자가 정해진다.

나. 케미넘버 진행 안내서

1) 주사위를 던져 숫자가 큰 학생을 선(先)으로 정하고 게임을 시작합니다. 차례는 시계 방향으로 진행합니다.

2) 모래시계를 뒤집어 놓고 주사위 3개를 한번에 던진다.

3) 나온 주사위의 숫자를 사칙연산을 통해 원하는 원하는 원소큐브의 주기적 성질을 설명하면 그 원소큐브를 자신이 원하는 색상이 위로 가도록 게임판에 해당 원소를 정확하게 끼운다. (이

 ‘주사위 값(20, 3, 7)의 경우 20-3-7=10 원소번호10 네온!’ 이라고 외치면 네온을 올려 놓을 수 있다. 만약 같은 값을 이용하여 ‘3주기, 20-7=13 원소번호 13번 알루미늄!’을 외치 면 알루미늄을 놓을 수 있다.)

4) 모래시계에 정해진 시간 내에 설명하지 못하거나 주기적 성질을 올바르지 못하게 설명한 경우 원소큐브를 올려놓지 못하고 다음 차례로 넘어간다.

5) 케미넘버의 종료

주기율표가 모두 채워지면 게임은 끝나고 점수를 측정하여 높은 점수를 획득한 순으로 순위 가 결정된다. 단, 게임 중 2주기 혹은 3주기를 모두 한 가지 색으로 채우면 게임은 중단되고 주기를 빙고 한 플레이어가 승리한다. 게임이 중단된 시점까지 원소에 대한 점수를 측정하여 높은 점수를 획득한 순으로 순위를 결정한다.(점수가 동점일 경우 획득한 원소 중 가장 번호 가 큰 원소를 소유한 플레이어가 승리한다.)

6) 점수 계산 방법

주기율표에 놓인 원소마다 1점의 점수를 획득한다. 단, 주기율표에서 같은 족을 모두 한가지 색으로 채우면 빙고가 되며, 1족은 +4점, 2족과 18족은 +3점, 13족~17족은 +2점의 점수를 추가로 획득한다. (예)1족의 빙고를 완성하면 원소 4개 4점 + 추가 4점 = 총 8점 획득)

횟수

이름 1 2 3 4 5 합계 순위

【케미넘버 점수 기록지】

토의

과학 보드게임 아이디어 제안하기

가. 게임 아이디어 제안하기

통합과학과 관련있는 주제:

알아야 할 학습 요소:

나. 비슷한 주제를 선정한 학생들 끼리 모여서 게임 규칙 토론하기

ㄷ. 토론 결과를 발표한다.

보드게임의 명칭:

게임 방법

승리 요건

차시 5~6

1. 옥타브

음악에서는 도, 레, 미, 파, 솔, 라, 시 도 8 개의 음을 옥타브라고 하며, 공학적으로는 주파수의 비가 2:1 이 되는 음정 단위를 옥타브라고 한다.

음역대에서 남자와 여자의 음역대를 각각 분류하여 나타낸다. 남자의 음역대은 Bass(남자 저음), Baritone(남자 중음), Tenor(남자 고음)등으로 구분하여 여자의 음역대는 Alto(여자 저음), Mezzo-soprano(여자 중음), Soprano(여자 고음)으로 분류한다. 각 남녀 음역대는 어떠한 주기성으 로 분류하는지 알아보자.

2. 라부아지에의 원소 분류

- 18 세기 말 당시까지 알려진 33 종의 원소를 성질에 따라 4 개의 그룹으로 분류한 라부아지에 의 원소 분류표는 아래와 같다. 라부아지에가 분류한 원소들 찾아 완성하시오.

- 라부아지에의 원소 분류는 아리스토텔레스의 4 원소설을 부정하고, 산소와 반응하여 생성된 물질의 성질을 바탕으로 원소를 네 그룹으로 분류하였다. 라부아지예의 원소 분류가 갖는 한계점은 무엇인지 서술하시오.

기체 빛, 열,

비금속 황,

금속 안티모니,

산화물 산화 칼슘(CaO),

3. 되베라이너의 세 쌍 원소설

- 19 세기 초 되베라이너는 세 원소의 화학적 성질이 비슷하며, 중간 원소의 원자량은 다른 두 원소의 원자량의 평균값과 비슷하다는 것을 알아내고, 이러한 규칙성을 갖는 원소를 분류하여 세 쌍 원소설을 주장하였다. 되베라이너가 주장한 원자량의 평균값을 이용하여 각 원소의 평균 원자량 을 구하는 방법을 생각해 보자.

4. 뉴렌즈의 옥타브 법칙

19 세기 말 뉴렌즈는 원소들을 원자량의 순서대로 배열하면서 음계의 옥타브와 같이 여덟 번째 원소마다 화학적 성질이 비슷한 원소가 나타난다고 정의하였고, 옥타브 법칙을 발표하였다. 뉴렌즈 가 사용한 원소를 바탕으로 1 옥타브에 들어가는 원소를 음표를 사용하여 나타내 보자.

뉴렌즈가 사용한 원소

H, Be, N, Mg, Al, P, S, Li, B, Na, F, Si, C, O

위에서 제시한 뉴렌즈가 사용한 원소를 원자량 순으로 나열하고 뉴렌즈의 주장에 맞춰 아래 음계 에 나타내시오.

뉴렌즈의 옥타브 법칙에 의해 나타낸 원소와 현재 주기율표를 비교하여 같은 화학적 성질을 갖는 원소를 주기적으로 분류한 원소가 무엇인지 나타내시오.

염소(Cl) 브로민(Br) 아이오딘(I)

35.5 80 127

칼슘(Ca) 스트론튬(Sr) 바륨(Ba_

40.1 87.6 137.3

5. 멘델레예프의 주기율표

19 세기 말 러시아의 화학자 멘델레예프는 그 당시 알려진 60 여 종의 원소들을 원자량 순서대 로 나열하였을 때 성질이 비슷한 원소가 주기적으로 나타나는 것을 발견하고 주기율표를 만들었다.

당시 발견되지 않은 원소가 존재할 것임을 예측하고, 주기율표의 빈칸에 들어갈 원소의 성질까지 예측하였다.

다음은 멘델레예프가 원소의 주기율을 발견했을 때 주기율표상의 빈자리에 들어갈 원소가 몇 개 있을 것이라고 예언하고, 이들에 대해 알고 있는 동족원소의 명칭을 참고로 예측한 원소 3 가지이 다. 에카-붕소(스칸듐), 에카-규소(저마늄), 에카-알루미늄(갈륨)이 있다. 멘델레예프가 예측한 3 가지 원소의 물리ㆍ화학적 성질과 실제 발견된 원소의 성질을 비교하여 표를 완성하시오.

분류 원소 원자량 밀도

(g/㎤) 녹는점

(℃) 산화물의 화학식 멘델레예프가

예측한 사실 에카알루미늄(Ea) 실제 발견된

원소

분류 원소 원자량 밀도

(g/㎤) 녹는점

(℃) 산화물의 특성 멘델레예프가

예측한 사실 에카 붕소(Eb) - - -

실제 발견된 원소

분류 원소 원자량 밀도

(g/㎤) 녹는점

(℃) 원자가 멘델레예프가

예측한 사실 에카 규소(ESi) 실제 발견된

원소

차시 7~8

1. 케미 코드를 활용한 주기율표 익히기 가. 케미 코드 게임 규칙

1) 선을 정하고 게임을 시작합니다. 차례는 시계 방향으로 진행합니다.

2) 자기 차례가 되면 바닥에 뒤집어 놓은 타일 가운데 하나를 가져와 이미 세워 놓은 내 타일 사 이에 타일 배열 규칙에 따라 순서에 맞게 배치한다.

3) 그리고 나서 다른 사람의 타일 가운데 하나를 가리키며 어떤 원소기호인지를 원자번호와 함께 맞히는 방식으로 다른 사람의 비밀 원소기호를 추리합니다.

4) 상대방의 원소 타일 하나를 바르게 추리한 경우 상대방은 지목된 원소 타일을 원소 기호가 보 이게 눕혀 모두에게 공개합니다.

5) 상대방의 원소 타일 추리가 틀린 경우, 정답을 틀린 플레이어가 더미에서 가져왔던 타일을 원 소 기호가 보이게 눕혀 모두에게 공개합니다.

6) 추리를 틀렸을 경우에는 차례를 다음 플레이어게 넘깁니다.

7) 추리가 맞았을 때는 두 가지를 진행 할 수 있습니다. 계속해서 다른 사람의 원소 타일을 추리 할지, 추리를 끝내고 차례를 다음 플레이어에게 넘길지 선택해야 합니다.

8) 추리를 계속하지 않고 차례를 다음 플레이어게 차례를 넘길 경우에는 “패스”라고 합니다. 추 리를 계속하지 않고 차례를 다음 플레이어에게 넘길 경우 이번 판에 가져온 원소기호 타일을 공개하지 않습니다. (이런 경우는 타일에 대한 정보를 덜 노출 시킬수 있는 이점이 있습니 다.)

9) 계속해서 추리할 경우 다른 플레이어의 타일을 한 번 더 지목할 수 있는데, 추리에 성공하면 추가로 계속해서 추리하거나 “패스” 할 수 있습니다. 그러나 추리가 틀리면 이번 차례에 가 져왔던 원소 기호 타일을 공개하고 차례를 다음으로 넘겨야 한다.

10) 원소 타일을 지적당한 사람은 바로 결과를 알려줍니다. 추리가 맞았다면 해당 타일 원소기호 가 보이도록 눕혀 모두에게 공개합니다. 틀렸다면 추리한 사람이 이번 차례에 가져온 타일을 원소기호가 보이도록 눕혀 놓습니다.

11) 차례를 넘겨잡은 다음 플레이어는 앞 사람과 마찬가지로 바닥에서 뒤집혀 있는 타일 하나를 가져온 뒤 다른 플레이어의 원소 타일이 어떤 원소기호를 가지고 있는지 추리합니다. 게임 도중 비밀 원소기호 코드가 모두 밝혀진 사람은 게임에서 빠집니다.

12) 게임이 끝나지 않았는데 바닥에 타일이 없다면, Player의 차례에서 타일 가져오기를 생략합 니다. 이때부터는 추리가 틀리면 아직 공개되지 않은 타일 가운데 하나를 임의로 공개해야 합니다.

주 기 율 표

족

주기 1 2 13 14 15 16 17 18

1 1

H

수소

1

He

헬륨

2 3

Li

리튬 4

Be

베릴륨 5

B

붕소 6

C

탄소 7

N

질소 8

O

산소 9

F

플루오르

10

N e

네온

3 ¹¹

N a

나트륨

12

M

g

마그네슘

13

Al

알루미늄 14

Si

규소 15

P

인 16

S

황 17

Cl

염소 18

Ar

아르곤

4 19

K

칼륨 20

Ca

칼슘

4) 케미 코드 시작하기

가) 조커 타일 두 개를 뺀 나머지 타일 스물 네개를 잘 섞어 원소기호가 보이지 않게 바닥에 뒤 집어 놓습니다.

나) 각자 타일 네 개씩을 무작위로 가져와 다른 사람이 보이지 않게 자기 앞에 일렬로 세웁니다.

( 3명이 게임을 할 때는 네 개씩, 4명이 게임을 할 때는 세 개씩만 가져 옵니다.)

다) 타일은 흰색과 검은색 조합에 관계없이 가져올 수 있습니다.(가져올 때 실수로 다른 사람에게 자신의 원소기호를 보여주지 않도록 주의해야 합니다.)

라) 타일을 세울 때는 왼쪽에 원자번호 가장 작은 원소를 오른쪽으로 갈수록 원자번호가 큰 원소 를 놓아야 합니다. 원자번호가 같다면 검은색 타일을 왼쪽에, 흰색 타일을 오른쪽에 놓습니 다. (타일 뒷면에 표시된 화살표는 다른 사람이 볼 때 원자번호가 같은 원소 또는 원자번호가 더 큰 원소를 가리키게 됩니다.)

 검은색 플루오린(9F), 검은색 탄소(6C), 흰색 수소(1H), 흰색 마그네슘(12Mg) 타일을 가져왔다면, 가장 작은 원자번호인 흰색 수소(1H) 타일을 가장 왼쪽에 세우고 오른쪽에 검은색 탄소(6C), 검 은색 플루오린(9F), 흰색 마그네슘(12Mg)을 차례로 세웁니다.

차시 9~12 학습지

( )학년 ( )반 ( )번 이름( )

인디언 켐카드 게임을 통해 이번 단원의 용어와 키워드 등을 쉽게 익힐 수 있다.

탐구

인디언 켐카드 게임을 통해 원소기호와 원자번호를 학습할 수 있다..

준비물 인디언 켐카드 게임안내서

가. 인디언 켐카드 게임준비

1) 모둠별로 대단원별 켐카드를 12장씩 확인한다.

2) 딜러는 켐카드를 잘 섞어서 인원수에 맞게 배부한다. : 2명 6매, 3명 4매, 4명 3매

3) 모둠별로 인디언 켐카드 게임규칙을 충분히 익힌 후 게임을 자유롭게 실시한다.

4) 인디언 켐카드 게임은 자신이 받은 카드의 개수 만큼 게임을 하며 각 게임에서의 점수의 합을 통해 최종 우승자가 정해진다.

나. 인디언 켐카드 진행 안내서

1) 가위바위 보로 술래를 정하고 술래는 헤어 밴드를 이용하여 자신의 머리에 카드 내용을 탬원 들이 볼 수 있도록 카드 안 쪽을 보지 않고 끼운다.

2) 팀원들은 관련 제시어를 통해 술래가 맞출 수 있도록 술래의 왼쪽부터 한 개의 제시어만 준 다.

3) 제시어 1개를 듣고 맞추면 10점, 2개를 듣고 맞추면 9점 순으로 제시어가 늘어날수록 1 제시 어 당 1점씩 감점한다.

4) 술래가 키워드를 맞추면 점수판에 점수를 적고, 술래의 왼쪽 사람이 자신의 카드를 머리에 끼 우고 위 과정을 반복한다.

5) 최종적으로 점수판의 점수를 합산하여 총점을 확인한다.

6) 동점자가 나올 경우 따로 승부는 가리지 않는다.

다. 인디언 켐카드 점수 계산하기

1) 카드별 기본 점수 10점

2) 키워드를 맞추면 : 10점 - (자신이 받은 제시어의 개수 –1) = 득점 점수

3) ∑ 자신의 득점 점수 = 총점

4) 총점 순으로 순위 배정

5) 동점자가 나올 경우 공동 순위로 배정(따로 순위를 가르지 않음)

플레이어 게임 수

게임 취득 점수

점수합계

【인디언 켐카드 점수 기록지】

5. 교사자료

차시 1~4

가. 수업 준비

1) 이 수업을 통해 학생들은 원소기호, 원자번호, 주기율표에서 원소들의 배열 등을 학습 할 수 있다.

2) 모둠의 구성 시 게임에 대한 의욕과 자신감 향상을 위해 모둠 구성 시 학습 수준이 비 슷한 학생들로 구성하여 게임을 통해 함께 성장할 수 있도록 돕는다.

3) 학생들의 학습 정도에 따라서 게임 도구의 친절도를 달리하여 학습 수준에 따른 게임 의 몰입도를 높이고 단계적인 학습이 이루어지도록 한다. 필요에 따라 주기율표를 제공할 수 있다.

<원자 번호 표기> <원자 번호 미표기>

4) 게임에서 주사위를 통해 던져서 나온 숫자 3개를 이용할 때, 허용하는 개념을 달리하 여 게임의 난이도를 조절함으로써 주기율표의 이해를 심화시켜나가도록 지도한다.

수준 허용 개념

상 원자번호, 족, 주기, 원자가전자 수

중 원자번호, 족, 주기

하 원자번호

2. 본 수업

가. 본 수업 과정

1) 교사는 학생들의 수준을 확인하기 위해 학생들의 학습 수준(원자번호, 족, 주기, 원자가 전자 수 등의 이해 정도)을 질문을 통해 확인하고, 비슷한 학습 수준의 학생으로 2~4명씩 모둠을 구성을 한다.

2) 모둠별 수준에 맞는 케미넘버 게임 세트(게임판, 20개의 원소큐브, 다각형 주사위 세 트, 모래시계)를 모둠 수 만큼 준비하고, 게임 방법에 대하여 자세히 설명한다.

3) 게임 활동을 통해 원자번호, 족, 주기, 원자가전자 수 등 주기율표를 이해할 수 있음을

안내한다.

5) 모둠별로 케미넘버 게임 규칙을 충분히 익힌 후 게임을 자유롭게 실시한다.

6) 교사는 게임이 잘 진행될 수 있도록 각 모둠을 순회하면서 지도한다.

7) 순회하면서 모둠별 게임의 진행 수준을 확인하여 모둠별 제공된 케미넘버 게임 세트를 바꾸어주거나 허용하는 개념 수준을 조절하여 주기율표의 이해를 심화시켜 나갈 수 있도록 돕는다.

3. 부록(케미넘버 제작) 가. 게임판

케미넘버

각 칸의 크기는 원소큐브의 가로, 세로, 높이에 맞게 제작하여 인쇄한다.

나. 원소큐브

1 H

1 H ₁ H ₁ H

1 H

1 H

H

H H H H

H

<원자 번호 표기> <원자 번호 미표기>

차시 5~6

▣ 옥타브(Octave)

옥타브(octave)란 주파수가 두 배 차이가 나는 두 음 사이의 음정입니다. 예를 들어 음높이가 400Hz 음과 800Hz인 음 사이의 음정은 옥타브의 관계입니다. 인간의 귀는 옥타브 차이가 나는 두 음을 서로 같은 음으로 인식합니다. 화학 원소들도 옥타브 차이나는 두 원소의 특성은 완벽하지는 않아도 화학적으로 유사하다고 할 수 있다.

학습자의 수준을 고려하여 원소번호가 표기된 큐브도 제작한다.

인쇄한 전개도를 큐브 나무도막에 붙여 원소큐브를 완성한다.

자료출처

위의 그림은 파장으로써 4종류의 파장은 배음이며, 이중에서 일부는 옥타브의 관계이다. 빨간점은 처음 주파수의 길이의 1/2, 1/3, 1/4로써, 정수배의 관계를 가지는 고조파 오버톤(harmonic overtone)이며, 이를 나열한 것은 배음열(harmonic series)이라고 한다. 고조파(harmonics)는 기본 주파수에서 양의 정수배인 주파수를 가지는 파형을 가리킨다. 모든 고조파들이 기본 주파수에서 주 기적이기 때문에 고조파들의 합 또한 그 주파수에서 주기적으로 나타난다.

▣ 라부아지에의 원소의 분류

전통적인 물질이론의 근본이었던 4원소설에서 벗어나 새로운 물질이론의 체계를 세웠다. 아리스토 텔레스(B.C.384~B.C.322)가 고대 그리스의 자연철학을 체계화하여 정리한 4원소설은 세상의 모든 물질이 불, 공기, 물, 흙의 네 가지 원소로 이루어졌다는 이론으로, 이후 이천 년 동안 서양 물질이 론의 정설이었고 플로지스톤설의 배경이기도 했다. 라부아지에는 [화학 교과서] 제1장에서 원소를 다음 4가지로 분류하면서 4원소설의 틀에서 벗어났다.

물론 라부아지에의 분류 중 일부는 현재 시각으로 볼 때 오류라고 주장한다. 예를 들어 열과 빛을 물질의 일부로 생각한 것이라든지, 산소가 모든 산의 필수 구성요소라는 생각은 맞지 않다. (염산에

는 산소가 없다). 그러나 이러한 오류에도 불구하고 그는 화학 혁명을 이끈 인물로 역사적 평가를 받고 있으며 그의 저서에서 정리된 용어는 현재도 그대로 사용되고 있다.

[네이버 지식백과]화학혁명 - 라부아지에 (화학산책, 강한철, 과학창의재단)

기체 빛, 열, 산소, 질소, 수소

비금속 황, 인, 탐소, 염소, 플루오린, 붕소

금속 안티모니, 은. 비소, 비스무트, 코발트, 구리, 주석, 철, 망가니즈 수은, 몰리브데넘, 니켈, 금, 백금, 납, 텅스텐, 아연

산화물 산화 칼슘(CaO), 산화 바륨(BaO), 산화 마그네슘(MgO), 산화 알루 미늄(Al₂O₃), 이산화 규소(SiO₂)

▣ 되베라이너(1780 ~ 1849)

- 독일의 화학자, 칼슘(Ca), 스트론튬(Sr), 바륨(Ba), 황(S), 셀레늄(Se), 텔루륨(Te) 등의 세 쌍 원소를 발견하여 주기율 발견에 이르는 중요한 징검돌을 놓은 과학자가

독일 사람인 요한 볼프강 되베라이너 1)였다. 그는 유사한 성질을 나타내는 원소들이 각각 세 가지씩 한 쌍을 이룬다고 해 ‘세쌍원 소’라고 이름붙였다. 이들 세 식구 한 가족의 첫 번째 가족은 염소 ㆍ브롬ㆍ요오드다. 상온에서 염소는 황녹색의 기체이고, 브롬은 적 갈색의 액체이며, 요오드는 보라색 고체다. 세 원소의 상태는 모두 다르지만 공통된 반응을 나타낸다. 이 원소쌍은 금속을 매우 잘 부식시킨다. 이 원소 가족들은 금속과 반응해 염(salt)을 잘 만든다 고 하여 할로겐이라 부른다. 할로겐은 수소와도 잘 반응해 할로겐 화수소 화합물을 만들며, 이 할로겐화수소는 물에 녹아서 산성을 띤다. 이 중 염소는 수돗물의 소독에 많이 쓰이며 락스와 같은 염 소계 표백제에도 들어 있다. 브롬은 사진 필름의 감광제로 널리 쓰이며, 요오드는 우리 신체의 전립선에서 중요한 구실을 하는 필

수 원소로, 미역 등의 해초류에 다량 함유돼 있다. 산모들이 미역국을 많이 먹는 것은 미역 속에 포함된 요오드가 산모의 신체 내에서 중요한 구실을 하기 때문이다.

되베라이너의 두 번째 가족은 리튬ㆍ나트륨ㆍ칼륨이다. 이 가족의 이름은 알칼리다. 보통 불을 끄 기 위해서 물을 뿌리지만 알칼리 가족은 물을 만나면 불이 붙는다. 이 중에 칼륨과 같은 금속은 얼 음 위에서도 불꽃을 내며 반응한다. 이 물질들은 연하여 칼로도 잘라지는데, 칼로 자른 단면은 모 두 은빛의 광택을 낸다. 그렇지만 공기와 접촉하면 이내 색이 변하고 만다. 공기 중의 산소에 의해 빠른 산화가 일어나기 때문이다. 또한 이 물질들은 모두 전기가 매우 잘 통한다는 공통점을 가지고 있다.