2020 과학선도요원 핵심 연수(물질, 운동과 에너지, 과학실 안전 지도)

1. 물질 영역 수업의 실제

 

-과학 교육과정은 핵심 개념(지식)을 풀어내는 과정이다.

-성취기준도 분리, 통합을 통해 재구성이 가능하다

 

 ※2015 개정 교육과정의 방향은 학생주도형수업이다(student-centered)

: 학생 중심형 수업은 학생을 앞으로 놓고 교사는 뒤로 빠진다?

 >학생 중심형 수업에서 교사의 역할이 더 강화됨

 >교사의 안내에 따라 학생 주도형 수업이 진행되므로 좀 더 철저한 수업 준비가 요구됨

*교육과정상 : 백워드교육과정

*수업 방법상 : 다양한 수업 모형

*내용상: 맞춤형 준비물, 피드백, 사전 실험 및 안전 계획 등

 

통합과학 탐구기능을 길러주어야 한다.

: 일선에서 수업할 때에는 쉽지 않은 부분이다. 교과서 첫 부분에서 탐구활동으로 다룸.

- 문제인식> 가설설정> 조사하기> 수집하기> 관찰,실험하기> 결론도출하기> 설명,토론하기

- 가설이라는 말을 사용하지 않는다. 초등 수준에서 가설=예상

- 실험 계획을 세울 시 그림으로 그려보게 하는 것도 좋은 방법

- 변인 통제의 과정은 초등 수준에서 매우 어려움. 하나의 변인씩 한 단계씩 올라갈 것

- 결론 도출 시 가설의 효용 여부를 판단해봐야 함.

 

 

각론: 5-1-4. 용해와 용액

: 학생이 수업 시간에 하는 질문을 잘 캐치해서 수업하는 것도 효율적

-액체에 고체가 녹는 것만이 용해인가요?

-온도가 높을수록 용해도는 증가할까요?

-두 물질이 만나 용해되면 모두 용액인가요?

 

<개념-용해란?>

*용해는 용질이 용매와 고르게 섞이는 현상으로 공기도 다양한 용질과 용매가 고르게 섞인 것으로 용해이다. 또한 용해가 되었다는 건 ‘고르게’ 섞였다는 것, 즉 분자 혹은 이온 상태까지로 나눠져서 섞였다는 것이다. 따라서 일반적으로 미숫가루 같은 용액은 용해되었다고 할 수 없다. 단순 혼합물 상태.

 

*용해도는 크게 3가지와 관련이 있음. 용질 입자의 크기, 온도, 압력.

 >Henry의 법칙: 일정한 온도에서 일정 부피의 액체 용매에 녹는 기체의 질량, 즉 용해도는 용매와 평형을 이루고 있는 그 기체의 부분압력에 비례한다

 

<개념-부력이란?>

*부력이란 유체에 잠겨 있는 물체가 중력에 반하여 밀어 올려지는 힘. 물체가 받는 부력의 크기는 물체가 밀어낸 부피만큼의 유체의 무게와 같다.(이 과정에서 아르키메데스의 원리가 사용됨) 실험으로 비중게를 만들어서 부력의 크기를 실험할 수 있음.

 

 

각론: 5-2-5. 산과 염기

 

<개념-산과 염기란?>

*융해되었을 때 산이란 수소 이온을 제공할 수 있는 물질, 염기란 수소 이온을 받을 수 있는 물질. 그 정도를 ph(수소 이온 농도를 나타내는 지표)로 나타냄. ph>7 염기성, ph<7 산성 ph=7 중성.

 

: 일상생활의 다양한 용액을 비교해 삼과 염기로 나눠보는 실험. 어떤 방식으로 ph를 비교해보느냐가 중요함. 그 방법으로는 ph지시약, 자색양배추시약, 리트머스종이 등을 이용할 수 있는데 실험에서는 자색양배추지시약으로 염색한 천(보자기?)를 활용함.

 ▷이 실험은 미술교과와 연계해 표현수업으로 활용할 수 있음. 그 땐 붓과 같은 도구가 필요.

 

 

각론: 6-1-3. 여러 가지 기체

: 아이들이 제일 좋아하는 실험. “부글부글 거품 만들기” 과산화수소수에 요오드화칼륨을 반응시켜 산소기체를 발생시키는 원리를 이용한 실험. 과산화수소수에 색소를 타 이렇게 예쁜 색깔의 거품이 올라온다. 더 급격한 반응을 내고 싶다면 촉매인 요오드화칼륨을 많이 넣으면 된다. 단, 요오드화칼륨 수용액으로는 실험이 되질 않으니 주의. 이후 향불을 거품 속으로 넣어보면 산소의 조연성을 활용한 재밌는 불꽃 반응을 볼 수 있음.

 

 ▷향불을 넣어 조연성 반응 관찰 >> 조연성 반응으로 산소기체가 발생하였다는 사실을 알 수 있음.

 

 

각론: 6-2-3. 연소와 소화

: 초 하나만 가지고도 다양한 관찰 활동을 할 수 있고, 많은 과학적 사실을 발견할 수 있음.

 

<개념-초의 심지가 타는 것?>

*초의 심지가 타는 것이 아니라, 초의 파라핀이 촛불의 열에 의해 기화하고 그 기화한 기체가 연소반응을 일으키는 것.

 

: 인공호흡은 의미가 있을까? 우리의 날숨에도 산소가 남아 있을까? 남아있다면 얼마나 남아있는걸까? 산소검지관을 활용해서 기체를 확인해보는 실험을 진행할 수 있다.

 ▷GASTEC 산소검지관을 활용해 실험했다. 그런데 검지관 사용이 생각보다 복잡하다. 레버를 잡아당기는 정도도 다르고, 무엇보다 산소 검지관으로 유리관을 사용하는데 약해보이고 또 유리관 양쪽을 부러뜨려 실험해야해서 위험해보인다.(걱정스러웠지만 강사님께서 그정도로 약하진 않다고 하셨다) 그래도 실험을 통해 날숨에도 산소가 17%가량 남아있다는 결과를 얻을 수 있었다.

 

 

2. 운동과 에너지 영역 수업의 실제

: 운동과 에너지 부분은 크게 위험한 부분은 없지만 전기, 열과 같은 부분은 실험 안전에 유의

 

 

각론 – 온도와 열

: 여러 실험을 통해 다양한 매질에 따른 열의 이동과 그로 인한 온도의 변화를 살펴본다. 고체, 액체, 기체에서의 열에 이동에 대해 실험을 통해 살펴본다.

 

▷기체에서의 열의 이동 실험

  1. 알콜램프에 불을 붙이고 그 위에 바람개비를 올려 놓아 열의 이동 살펴보기

   -생각보다 바람개비가 잘 안돌아가고, 그래서 더 가까이에 대면 바람개비가 타는 등의 사고의 우려가 있음.

  2. 알콜램프에 불을 붙이고 그 위에 종이 뱀 모형 만들어 열의 이동 살펴보기

   -제일 안전하고 무난하게 진행된 실험. 굳이 가까이 대지 않아도 뱀이 잘 돈다.

  3. 알콜램프에 불을 붙이고 그 위에 비눗방울 불어보기

   -재미는 있지만 비눗방울을 알콜램프쪽으로 잘 불지 않으면 비눗방울이 위로 솟구치는 모습을 보기 어려움.

 

▷고체에서의 열의 이동

  1. 구리판, 유리판, 철판 등 활용해 버터 녹이기

 

▷액체에서의 열의 이동

  1. 수조 속에 색소를 탄 유리통을 넣고 수조 아래에 뜨거운 물을 대서 색소의 이동 살펴보기

 

<개념-열의 이동이란?>

* 열 에너지의는 3가지 방법으로 이동한다. 전도, 대류, 복사. 고체에서는 주로 전도/ 액체와 기체에서는 에서는 주로 대류 현상을 통해 열에너지가 전파된다.

 

 

각론 – 물체의 속력

 ▷ 고무동력수레를 이용해 물체의 속력 구하기

   - 기존의 필름통을 이어 붙인 것 같은 고무동력수레는 돈을 주고 키트를 사야할 뿐만아니라, 크기가 작아서 자꾸 옆으로 세는 경향이 있음. 이를 보완하기 위해 ohp 필름, CD, 굵은 빨대, 고무줄, 나무젓가락을 이용해 고무동력수레를 만들 수 있음. 확실히 앞으로 잘 굴러간다.

 

 

각론 – 빛

: 주요 학습 요소로 빛의 굴절이 나옴. 빛이 물과 경계에서 어떻게 나아가는지를 확인하기 위해 물속에 레이져를 비추는데 빛의 굴절을 더 잘 관찰하기 위해 프리마 가루를 물에 넣으면 효과적.

 

 ▷수조 속에 향으로 연기를 피우고 속에 볼록렌즈를 넣어 레이져를 쏴 빛의 굴절을 관찰하는 실험

   -교과서에는 볼록렌즈를 통과하는 빛을 관찰하기 위해 레이져로 볼록렌즈에 빛을 쏘고, 그 사이에 분무기로 물을 뿌리는 실험이 제시되어 있는데, 실험 결과도 제한적일 뿐만아니라 일단 과학실 책상 위가 물바다가 됨. 따라서 위의 실험으로 변형하여 진행할 수 있음.

   -확실히 연기 속에서 러이져를 비춰보니 빛의 굴절이 육안으로 뚜렷이 보임.

 

 ▷간이 사진기 만들기 실험을 통해 상이 맺히는 원리, 볼록렌즈의 굴절 효과를 직접 체험할 수 있다. 이번 교육과정에서는 빠진 듯 한데, 간단하게 만들어보는 방법을 배우고 직접 만들어 보았다.

 

 

각론 – 전기회로

: 옛날에 나 배울 때는 꼬마전구에 직렬 병렬로 불이나 켜보았는데, 요즘은 전도성 펜, 전도성 테이프 등을 이용해 보다 직관적으로 실험할 수 있다. 게다가 기존의 전선들을 이용하는 것 보다 이런 교구들을 활용하면 보다 범용성 넓게 다양한 수업에 응용할 수 있는 것 같다.

 ▷전기 반딧불이 만들기 실험을 통해 전기회로의 원리 배우기.

 

 

3. 실험실 안전 지도의 실제

: 88% 정도의 안전 사고가 인적 요인에 의해 발생됨. 그만큼 각종 교구를 활용해 실험을 진행하는 교사 및 학생의 안전 주의가 중요함.

: 원인

- 실수 및 부주의

- 잘못된 지식

- 사전 실험 미실시 등

 

: 사고를 일으키는 교구들

* 알코올, 메탄올, 암모니아, 황산, 날카로운 혹은 깨지기 쉬운 교구들(_가위, 칼, 믹서기, 유리관, 플라스크, 비커 등)

 

: 사고 예방

- 과학실험실 안전을 위한 부착물을 게시 활용 하는가?(_사고가 났을 시 책임소재 여부 결정)

- 화학약품 관리 이해하기(GHS)

- 화학약품 보관 시 유의사항 점검하기

- 과학실험실 안전 약품 관리

* 수은: 파손된 수은은 액체 방울로 흩어지게 됨. 처리 시 금속 액서서리를 모두 제거하고 보호 장갑을 착용한다. 두꺼운 종이나 카드로 수은 방울을 모은 뒤 밀폐용기에 담아 폐기.

* 메탄올: 알콜램프의 주 원료로 사용됨. 적은 양으로도 실명, 장기 손상 가능.

* 과산화수소수: 물과 반응 시 발열현상 있음. 유의.

* 끓는 점이 낮고, 인화성이 큰 물질의 끓는점 측정 시 중탕하고 끓임쪽 사용

 

: 소화기

- 투척식 소화기(왼쪽): 정확히 목표지점을 타격해 끄기 힘듦.

- 스프레이 소화기(오른쪽): 점화 능력이 뛰어남. 추천.

 

:비커, 시험과나 유리관 등 깨지기 쉬운 교구들에 의한 사고 예방

- 플라스틱 재질로 대체함. 산소 발생 실험(150도)을 제외하고는 실험 온도가 고온으로 올라가지 않음.

- 베임 방지 장갑을 사용함. 보호정도가 1~5단계인데 레벨 3정도만 되어도 충분.
실제 활용 후기. 베이진 않지만 아프다. 송곳은 특히 아프다. 뚫리진 않겠지만 아픔.

 

: 화재 및 화상 예방

▷알콜램프를 티라이트로 대체한다. 화력이 약한 단점을 심지를 추가하여 강화시킬 수 있음.

 - 메탄올을 사용하지 않는다. 에탄올 사용 추천

 - 심한 화상의 경우 ‘화상전문병원’ 방문

 

: 과학 실험복 관리

- 걸어놓기 보다는, 개켜서 사이즈 별로 층층히 개켜놓을 것

? 실제 학교에서 가능할까? 쉽지 않을 것 같은데... 잘 안개고 개판될 것 같다...