중3 경기융합형 과학교육 steam 교재.pdf

중3 - 자극과 반응

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교과 단원 학습 내용

과학 자극과 반응 귀의 구조와 기능 학습

미술 감각적인 디자인하기 집음기 안테나를 감각적으로 디자인하기

기술 설계하기 집음기 구조 확인

Ⅰ. 자극과 반응

프로그램 명 귀 모양의 비밀 3학년 1학기

수업 설명집음기를 통해 귀의 구조를 이해하고 귓바퀴의 역할을 습득하여 집

음기 안테나 모양을 디자인할 수 있다.

수업 요소 및 목표

항목 요소 목표 수업활동

통합개념구조와

기능(A6)

• 감각기관인 귀의 구조와 기능을 알고

말할 수 있다.탐구활동

통합역량창의적

설계(B1)

• 귀의 구조와 역할을 적용하여 집음기

의 안테나를 설계할 수 있다.

모둠별

프로젝트 활동

미적감성인

성협동심(C7)

• 집음기의 안테나를 협동하여 디자인

하고 제작할 수 있다.

모둠별

프로젝트 활동

관련 교과


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1차시주제탐색

(감각기관의 개념)

감각기관이란?

- 귀의 구조에 대하여 알아보기

- 귀의 기능에 대하여 이해하기

↓

2차시

탐색 및 탐구

(집음기를 통한 소리

탐색)

집음기 소개

- 집음기에 대한 기능 탐색하기

- 집음기와 귀의 구조 비교하기

↓

3차시

활용

(집음기 안테나

디자인하기)

안테나 디자인하기

- 소리가 잘 들리는 집음기 안테나를 설계하기

- 안테나를 디자인하여 시연하고 동료들의 작품 감상하기

1. 수업 개요

▷ 본 교재는 [자극과 반응] 단원 중 ‘귀의 구조와 기능’에 대한 총 3차시 내용 중 3차시

(집음기 안테나 디자인하기)에 해당하는 프로그램, 학생용 활동지, 수업 자료 PPT로 구성

되어 있습니다.

귀 모양의 비밀


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2. 키트 활용 방법

교재에 포함된 시연기기

구분 구성품 사진

집음기 안테나 집음기, 플라스틱 안테나

교사 준비물 없음

학생 준비물 없음

시연기기 설명

집음기

1. 집음기 아래 배터리(9V)가 장착되어 있는지 확인한다.

2. 조립 후 옆 버튼을 LOW쪽으로 최대한 돌려놓는다.

3. 헤드폰을 꼽고 손잡이에 있는 버튼을 누르며 소리를 듣도록 한다.

4. 기본적으로 있는 집음기 안테나가 아닌, 다른 안테나들을 벨크로 테이프를 이용하여

붙인 후 소리를 들어 본다.

→ →

키트 관련 팁

- 집음기는 음성 확대기라고도 하며, 소리를 확장해 주는 역할을 하기 때문에 갑자기 너

무 큰 목소리를 내면 귀가 다칠 수가 있으니 주의를 기울이도록 한다.


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학습과정 교수 ․ 학습 활동학습자료 및

유의점교사자료

도입

감각기관에서 청각에 대한 학습하기

- 귀의 구조 학습

- 귀의 구조별 기능 학습

- 소리의 이동 과정 학습

전개

집음기를 이용한 귀의 구조 이해

- 집음기를 작동시키며 집음기를 소개한다.

교실 뒤에서 작은 소리로 말하는 단어를 학생에게

맞추도록 하는 게임을 통해 흥미를 유도한다.

소리 측정 어플리케이션을 통한 소리의 측정

- 소리측정 어플리케이션을 다운받아 소리에 따른 측정

에 대한 설명을 한다.

- 소리의 단위(dB), 크기

Sound Meter(안드로이드)

이 어플리케이션 이외에도 무료로 다운 받을 수 있는 다

양한 소리 측정 어플리케이션이 있다.

집음기를 작

동시킬 때에

는 가장 작은

소리로 해 놓

고, 소리를

들으면서 조

금씩 음량을

올린다.

귀와 집음기의 비교

- 귀의 구조에서 집음기의 역할을 수행하는 부분을 찾아

발표해 본다.

- 귓바퀴의 기능과 같은 집음기 안테나에 대해 알아본다.

- 손을 귓바퀴 끝에 대고 소리를 잘 듣도록 귀 기울이면

훨씬 소리가 잘 들리게 됨을 느끼도록 한다.

- 집음기에서 집음기 안테나의 모양을 달리할 경우 같은

소리가 어떻게 달라질지 예상해 본다.

- 세 가지 종류의 플라스틱 안테나를 장착시켜 소리가

더 크게 들리는 안테나를 찾는다.

- 정확히 분간이 안 되는 경우는 sound meter 어플리케

3. 수업 자료

수업 지도안


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이션을 이용하여 소리 크기의 차이를 확인한다.

- 소리가 크게 들리는 플라스틱 통의 모양을 찾아 소리가

더 잘 들릴 수 있는 귀 모양을 디자인해 보도록 한다.

귀 모양 디자인하기

- 소리가 더 잘 들릴 수 있는 귀 모양을 모둠별로 상의하

여 스케치해 보고, 재활용품을 이용하여 모둠별로 집음

기 안테나를 제작해 보도록 한다.

정리

모둠별로 제작한 귀 모양 발표하기

- 각 모둠별로 제작한 귀 모양을 발표하고 직접 집음기에

장착하여 소리가 가장 잘 들리도록 귀 모양을 제작한 모

둠을 선정한다.

기능적인 면뿐만 아니라, 참신함과 미적인 부분, 실

용성 등을 다양하게 평가하도록 한다.


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도 입

동물의 감각기관

감각기관은 외부의 자극을 받아들인다. 이때 감각기관인 눈, 코, 입, 귀, 피부

는 자극을 잘 그리고 효율적으로 받아들이기 위해 그 모양이나 크기, 그리고

생김새를 진화시켜 왔다. 이러한 감각기관들은 각 동물마다 생김새의 차이가

있다. 그 생김새의 차이는 분명 기능에도 차이를 준다. 같은 자극이라면 어떻

게 생긴 감각기관이 자극을 더 잘 받아들일 수 있을까?

그 중 소리 자극을 더 잘 듣기 위한 수용기관을 설계해 보고, 주변 재활용

품을 이용하여 수용기관을 만들어 보고 소리를 직접 측정해 보자.


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집음기를 통해 귀의 구조를 이해하고 귓바퀴의 역할을 습득하여 집음기 안테나 모양을 디자인할 수 있다.

1. 실험방법:

가. 재료: 집음기, 플라스틱 안테나

나. 체험내용

1) 탐구과정

1. 집음기 아래 배터리(9V)가 장착되어 있는지 확인한다.

2. 조립 후 옆 버튼을 LOW쪽으로 최대한 돌려놓는다.

3. 헤드폰을 꼽고 손잡이에 있는 버튼을 누르며 소리를 듣도록

한다.

4. 기본적으로 있는 집음기 안테나가 아닌, 다른 안테나들을

벨크로 테이프를 이용하여 붙인 후 소리를 들어 본다.

→ →

집음기를 사용할 때

는 음량을 최소한으로

설정한 후 헤드폰으로

소리를 듣도록 한다.

집음기 플라스틱 안

테나는 벨크로 테이프를

붙여 고정한 후 사용하

도록 한다.


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집음기를 통해 귀의 구조를 이해하고 귓바퀴의 역할을 습득하여 집음기 안테나 모

양을 디자인할 수 있다.

1. 다양한 동물의 귀 모양을 조사해 보고, 귀의 생김새와 기능에 대해 발표해 보자.

초식동물의 귀는 크고 육식동물의 귀는 비교적 작다. 물속에 사는 동물의 귀는 작고 귓바퀴가 발달

되어 있지 않다.

2. 나만의 귓바퀴 모양을 디자인해 보자.

재료 : 1.5L 페트병, 과자봉지

귓바퀴의특징:

예 ) 1.5L페트병의 입구 부분 위주로 페트병을 자른 뒤 과자 봉지를 길게 연장하여 붙임으로써

깔때기 모양을 만든다.

예 ) 꽃을 포장하고 남은 비닐과 철사 끈을 이용하여 안테나 모양처럼 엮어 그 위에 비닐을 붙

여 사람의 귀 모양처럼 만든다.

3. 같은 소리를 집음기 안테나를 통해 들어 보자.

집음기 안테나를 통해 측정하기 위한 통제변인에는 무엇이 있을지 생각해야 한다.

3학년 반 번 이름:

날짜 20 년 월 일


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탐구과제

1. 집음기는 소리를 증폭시켜 주는데, 이는 귀의 기능 중 하나인 증폭 기능을 더 발달

시킨 기계이다. 이처럼 우리 감각기관 중에 기능을 발전시킨 기계가 있는지 찾아보자.

눈 → 망원경, 현미경

혀 → 당도측정기

코 → 냄새측정기, 악취측정기, 음주측정기

촉각 → 온도측정기, 압력기

2. 귀의 각 부분의 명칭과 그 기능을 적어 보자.

명칭 기능

A 귓속뼈 진동으로 소리를 증폭시켜 줌

B 반고리관 평형감각을 담당

C 전정기관 중력자극을 받아 몸의 기울어짐을 감지

D 달팽이관 소리를 감지하는 청세포가 분포

E 고막 소리가 처음 닿아 진동하는 곳

3. 감각 기관의 역할을 대신해 줄 수 있는 우리 주변의 센서들은 무엇이 있을지 찾아

보자.

광센서, 압전 센서, 소리측정 센서, 온도 센서 등등

생각해 봅시다

1. 다른 모둠이 만든 귓바퀴를 어디에 활용하면 좋을지 생각해 보자.

2. 우리 주변의 소음에 의한 피해를 심리적 피해와 신체적인 피해 측면에서 생각해 보자. 심리적인 피해에는 소음으로 인한 불쾌감, 스트레스, 초조함과 긴장과 같은 것들이 있다. 장기간 소음

에 노출될 경우에는 집중력이 저하되고 만성적인 스트레스에 시달릴 수도 있다. 소음 문제는 최근 층간 소음이라는 사회 문제로 나타나기도 한다.

신체적인 피해에는 심리적 피해가 있으며, 소음이 장기간 심화될 경우에는 심장 박동 수의 증가와 소화 장애 그리고 수면장애와 같은 생리적 피해가 발생한다. 더 심해질 경우에는 난청이나 이명과 같은 증상을 수반하는 경우도 있다.


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4. 학습 평가

평가목표

집음기를 통해 귀의 구조를 이해하고 귓바퀴의 역할을 습득하여 집음기 안테나 모양

을 디자인할 수 있다.

평가목표 평가영역(초점) 평가방법

1. 감각기관인 귀의 구조와 기능을 알고 말할 수 있다.구조와 기능

(A6)산출물평가

2. 귀의 구조와 역할을 적용하여 집음기의 안테나를 설계할 수

있다.

창의적 설계

(B1)

3. 집음기의 안테나를 협동하여 디자인하고 제작할 수 있다. 협동심(C7) 동료평가

평가문항

1. 귀의 구조를 이해하고 귓바퀴의 역할을 습득하여 집음기 안테나 모양을 협동하여 디

자인하였는가?(산출물 평가)

2. 집음기 안테나를 디자인하는데 가장 많은 아이디어를 제안하였는가?(동료평가)

평가기준

<산출물평가>

평가항목 평가기준평가수준

상 중 하

시연 및

시각화

1. 감각기관인 귀의 구조와 기능을 알고 이를 말할 수

있다.2. 귀의 구조와 역할을 적용하여 집음기의 안테나를

설계할 수 있다.의사소통

능력

3. 집음기의 안테나를 협동하여 디자인하고 제작할 수

있다.

<동료평가>

평가항목 평가기준 팀원이름

협동심설계대로 집음기를 제작하는 데 있어 가장 많은 도움을 준 친구는?

의사소통 능력이 우수하며 모둠원을 배려한 친구는?


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5. STEAM 읽기자료

1) 귀 관련 질병 – 난청

난청이란 말이나 소리를 듣는 것에 어려움이 있는 것

을 말하며, 잘 들리지 않는 증상 그 자체를 말하고 난

청을 일으키는 매우 다양한 원인들이 있다. 난청의 원

인이 무엇인가에 따라 여러 가지 종류로 나누어진다.

외부의 소리는 귀를 지나고 달팽이관과 신경을 거쳐

뇌에서 인식되므로, 소리가 잘 들리지 않는다면 이 과

정 중 어딘가에 문제가 있기 때문이다. 문제의 원인은

매우 다양하지만 외부 소리를 인식하게 되는 과정 중

어느 부분에 문제가 있느냐에 따라 크게 두 종류로 나

뉘게 된다.

① 전음성 난청 : 외이도의 염증이나 귀지로 인한 막힘, 고막의 손상, 삼출성 중이염, 만

성 중이염, 귓속뼈의 기능 이상 등 매우 다양하다.

② 신경성 난청 : 소리의 진동이 전달되어 달팽이관은 이 진동을 감각신경세포를 이용해

신경 신호로 바꾸어 신경을 통해 뇌로 전달하는데. 이 과정에서 문제가 생긴다. 감각신경

성 난청의 원인은 태어날 때부터 소리의 신경전달 과정에 문제가 있는 선천성 난청, 강력

한 소음에 의해 신경세포가 손상되는 소음성 난청, 갑자기 원인 모르게 청력이 크게 감소

하는 돌발성 난청, 서서히 청력이 감퇴되는 노인성 난청, 달팽이관 신경세포를 파괴하는

약물에 의한 약물독성 난청, 메니에르 병이나 만성 중이염에 의한 합병증, 뇌종양에 의한

신경손상 등으로 매우 다양하다.

2) 집음기의 원리

집음기는 일반 마이크로폰과는 다른 지향성 마이크로폰으로 만든다. 지향성이란 일반 마

이크는 잡음이나 여러 방향의 소리를 다 잡지만 지향성은 어느 특정한 방향과 각도 ,거리

를 잡아 그 범위의 소리를 잡아 녹음한다. 예로 소형 일렉트릿 콘덴스 마이크로폰 같은

소리를 받아들이는 범위와 각이 좁은 마이크를 들 수 있으며, 집음기에는 반사식의 포물

반사판이 달려서 소리를 모으는 방향의 소리가 다른 곳으로 새지 않게 반사음향도 모으

게 된다.


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추가 실험

스마트기기에 어플리케이션을 이용하면 다양한 측정 도구로 스마트폰을 활용할 수 있다.

간단한 물리량을 측정하고자 할 때에는 충분히 용이하게 측정할 수 있다. 자, 거리 측정

기, 나침반, 금속 탐지기, 소음측정기, 스피드건, 전자파측정기 등과 같은 기능은 스마트

기기로 충분히 구현할 수 있다. 정확한 실험에는 오차가 생길 수 있으나 정성적인 추이

등을 보고자 할 때는 스마트 기기를 이용하는 방법도 좋다

참고 문헌 및 사이트

1) 참고 서적 및 문헌

① 엄정인, 김인묵, 박홍이, 정광호 역(1994), 수학 없는 물리, 에드텍

② 공창식, 남철주, 박성식, 차일환 역(1998), 알기 쉬운 물리학 강의, 청범

2) 관련 인터넷 사이트

① http://100.naver.com/, 네이버 백과사전(두산 세계 대백과)

② http://www.scienceall.com/ 사이언스올

③ http://K.daum.net/ 다음 건강지식 백과사전(서울아산병원)

중3 – 물질의 특성

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과학 전해질과 이온 전해질과 비전해질

국어 스토리 구성 이야기 재구성

미술 만화 제작 스토리 기반 만화 그리기

Ⅱ. 물질의 특성

프로그램 명 고양이를 부탁해 3학년 1학기

수업 설명

이 프로그램을 통해 혼합물과 순물질의 특성을 비교하고 혼합물의

분리 방법을 통합적으로 이해함으로써 일상생활 속에서 혼합물을

순물질로 바꾸는 방법을 활용할 수 있는 상황에 적용해 본다.



통합개념

현상과

사물의

규칙성

(A1)

• 혼합물과 순물질 개념을 이해한다.

• 물질의 특성 및 혼합물을 분리하는 여

러 가지 방법을 정리하여 개념도 및 마인

드맵을 작성한다.

모둠 활동

통합역량

증거기반

논증활용

창의적설계

(B1)

• 여러 가지 혼합물을 효과적으로 분리하

는 실험 방법을 고안한다.

• 실험을 설계하고 오차의 원인을 분석한

다.

실험 활동

미적감성인

성

예술적

감성(C1)

성공적

감성(C2)

• 과학 만화 스토리를 완성하고 만화로

제작한다.

• 미에 대한 관심과 예술의 가치에 대한

인식을 기를 수 있다.

미술 활동

관련 교과


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1차시주제탐색

(혼합물의 분리)

혼합물이란?- 각 조별로 팀티칭을 실시하여 모든 조원이 혼합물을 분리

하는 방법을 명확히 이해하도록 협력하기

- 물질의 특성 및 혼합물의 분리 방법을 개념도 및 마인드

맵으로 제작하여 발표하기

↓

2차시탐색 및 탐구

(혼합물 분리 실험)

혼합물의 분리 방법 확인하기- 교과서를 통해 배운 방법들을 실험을 통해 확인하기

- 물질의 특성에 따라 혼합물의 분리 방법이 다르다는 것을

이해하기

↓


(과학 만화 만들기)

스토리 및 만화 제작 - 주어진 고양이 이야기를 과학 만화로 제작하기

과학적 내용요소가 반드시 포함되도록 스토리 만들기

이어지는 내용을 만화로 제작하기

↓

4차시

탐색 및 탐구

(여러 가지 혼합물

분리 실험하기)

혼합물 분리 실험 - 혼합물을 효과적으로 분리하기 위한 방법을 고안하기

실험 전 측정했던 물질의 질량과 분리해 낸 물질의 질량을

비교하여 오차의 원인 분석하기

↓

5차시탐구 결과

(작품 전시 및 감상)

작품 전시 - 고양이를 부탁해 과학 만화 전시 및 감상하기

여러 학급의 작품을 함께 감상하기

1. 수업 개요

▷ 본 교재는 ‘혼합물의 분리’에 관한 총 5차시 내용 중 3차시(과학 만화 만들기)와 4차시

(여러 가지 혼합물 분리실험)에 해당되는 프로그램, 학생용 자료, PPT로 구성되어 있습니

다. 1, 2, 5차시의 내용은 유동적으로 재구성 및 생략하여 수업에 활용할 수 있습니다.

고양이를 부탁해


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교재에 포함된 키트

구분(4인 1조)

구성품 사진

혼합물의 분리

『고양이를 부탁해』 만화,

철가루(작은 쇠구슬), 소금, 스타이로폼

가루, 모래, 박하(민트), 큰 구멍 거름체,

작은 구멍 거름체, 에탄올, 막대자석, 스

트로우, 일회용 접시, 컵 4개

스타이로폼 모래

철가루 소금

민트 컵

교사 준비물 알코올 램프, 증발 접시, 물

학생 준비물 필기도구

키트 설명

혼합물의 분리 키트

- 순물질을 섞어 혼합물을 만든 후 다시 원래 상태의 순물질로 분리하는 실험이다.

- 실험 과정은 『고양이를 부탁해』 만화 속 실험구상 순서와 동일하게 진행하여, 자신들

이 구상한 방법으로 혼합물의 분리가 가능한지 확인하는 것을 목적으로 한다.

키트 조립방법

혼합물 제작

- 모래, 철가루, 박하(민트), 스타이로폼, 소금을 섞어 혼합물을 제작한다. 완벽하게 섞이도록 여러 차례 섞어준다.


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분리 실험 수행

- 자석, 에탄올, 물, 거름체를 자유롭게 이용하여 혼합물을 순물질로 분리하기 위한 실험을 수행한다.

h

키트 관련 팁

- 키트의 재료는 주변에서 쉽게 구할 수 있으므로 키트가 아니어도 수업을 계속할 수

있다.

- 각각의 실험재료가 이용하는 성질은 다음 표와 같으므로 다른 물질로 대체하여 사용

하는 것이 가능하다.

물질 특성 예

철가루 자석에 붙는 성질 클립조각

소금 물에 녹는 성질 굵은 설탕

스타이로폼 물에서 뜨는 성질 톱밥

모래 물에서 가라앉는 성질 쌀

박하(민트) 에탄올에 녹는 성질 나프탈렌

- 에탄올에 녹은 박하(민트)를 다시 석출시키는 방법 : 에탄올과 박하(민트) 혼합물에 물

을 충분히 부어주고 저어주면 박하가 석출되어 떠오른다.

에탄올과 민트가 섞여있는 액체

물을 부으면 뿌옇게 변하고 시간이 흐르면 민트가

위쪽으로 석출

촘촘한 부직포 재질의 거름체를 이용하여 거르면

민트 분리 가능


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도입전시 학습 복습

- 지난 시간에 배운 내용 확인하기Quiz

전개

물질의 특성 및 혼합물의 분리방법 이해

다양한 물질의 특성 이해하기

- 팀티칭을 통해 조원 간의 협력 유도하기

- 모든 조원이 개념 이해를 할 수 있도록 노력하기

- 물질을 순물질과 혼합물로 분리하고 밀도, 녹는점, 끓

는점, 용해도 등 물질의 다양한 특성을 연관 지어 학습

하기

- 물질의 특성에 따라 혼합물을 분리하는 방법을 학습하

기

- 자신의 학습 방법을 조원과 공유하며 가장 효과적인

학습방법을 선정하기

학생들이 서로를 가르치고 배우며 개념을 학습할 수

있도록 충분한 시간을 준다.

개념도 제작

- 조원과 함께 학습한 내용을 개념도로 제작하여 정리하

기

- 각각의 물질의 상태를 개념도 안에 표현하기

- 혼합물의 분리 방법을 정리하기

- 물질의 특성을 쉽게 기억해 낼 수 있는 연상방법을 고

안하여 표현하기

개념도의 특성을 이용하여 상위개념 및 하위개념을

시각화할 때 가장 효과적인 방법을 토의를 통해 찾을 수

있도록 유도한다.

팀티칭이 효과

적으로 이루어

질 수 있도록

모둠구성원 조

합을 성적에

따라 미리 구

성한다.

정리

조별 결과물 발표하기

동료 평가를 통해 가장 효과적인 발표자료 및 효과적

인 학습방법 선정하기

동료

평가지

3. 수업 자료

수업 지도안

<1차시>


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도입

전시 학습 복습

- 지난 시간 가장 효과적인 방법으로 선택된 조의 개념도

를 이용하여 간단한 퀴즈를 풀며 집중 유도하기

Quiz

전개

물질의 특성을 이용한 혼합물의 분리 방법 실험하기

- 밀도 차이에 의한 분리(고체) : 물에 뜨는 물체와 물에

가라앉는 물체를 분리

- 밀도 차이에 의한 분리(액체) : 물과 기름을 분별 깔때

기를 이용하여 분리

- 끓는점 차이에 의한 분리 : 물과 에탄올을 분별증류를

이용하여 분리

- 용해도에 의한 분리 : 소금과 나프탈렌을 물에 넣었을

때 분리

- 용해도에 의한 분리 : 소금과 나프탈렌을 에탄올에 넣

었을 때 분리

- 용해도에 의한 분리 : 크로마토그래피를 이용한 수성

사인펜과 유성매직의 색소 분리

7개의 테이블에 각각의 분리 실험을 세팅하고 모든

조가 한 번씩 모든 테이블을 거칠 수 있도록 순환시킨다.

실 험 테 이 블

마다 다른 방

법을 사용할

수 있는 실험

을 세팅하여,

조별로 돌아가

며 실험할 수

있게 한다.

교사의 시범

실험으로 대체

할 수 있다.

정리

조별로 분리방법의 예를 추가로 찾는 활동하기

- 교과서 및 인터넷을 이용하여 탐색

- (예) 끓는점 차이에 의한 분리 : 원유 정제

온도에 따른 용해도 차이 : 재결정, 분별결정

조별

활동지

<2차시>


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도입

과학 만화가 직업 소개하기

- 과학을 소재로 한 만화 소개하기

- 과학 만화가 소개하기

고양이를 부탁해 만화 제시하기

- 이야기의 앞부분 제시하기

과학 만화

자료

전개

고양이를 부탁해 만화 만들기

- 자신이 과학 만화가가 되었다고 생각하며 작업을 진행

하기

- 고양이를 부탁해 만화를 보고 만화의 뒷부분을 완성

하기

- 과학적 내용 요소가 충실히 들어가도록 유의하기

- 혼합물을 분리하는 순서가 알맞도록 실험 고안하기

- 구상한 내용을 만화로 표현하기

과학책을 보며 스토리를 구상할 수 있도록 하여 과

학적 내용 요소의 오류가 없도록 한다.

시간이 부족한

경우, 그림을

완성하는 것은

과제로 부여한

다.

정리

작품 소개 활동

- 한 조가 발표를 할 때 발표를 듣고 있는 다른 조 학생

들은 과학적 내용 요소의 오류가 없는지 평가하기

- 동료 평가를 통해 각 조의 스토리의 완성도, 창의성,

해학성, 그림의 심미성을 평가하기

동료

평가지

<3차시>


- 20 -



도입

지난 시간 조별 작품 소개하기

- 다른 학급의 작품까지 포함하여 여러 조의 작품 소개하

기

- 만화 속 실험 고안 순서 및 방법에 차이가 있음을 드러

낼 수 있도록 유도하기

- 교사는 학생들에게 자신들이 고안한 실험 순서가 맞는

지 실험하는 시간임을 공지하기

실험 고안 순

서에 차이가

있는 것을 확

인해야 하므

로 옳은 작품

과 그른 작품

을 함께 보여

주도록 한다.

전개

여러 가지 혼합물의 분리 실험하기

- 고양이를 구하기 위해 자신의 조가 고안한 혼합물 분

리 실험을 재현하기

- 2차시에서 실험을 통해 확인했던 혼합물의 분리 방법

을 통합화여 활용하기

- 실험순서

1) 혼합물(철가루, 모래, 소금, 박하, 스타이로폼)을 분

리하기 위한 실험을 설계하기

2) 키트에 들어있는 순물질을 확인하기

3) 순물질을 골고루 섞어 혼합물 생성하기

4) 자신들이 고안한 혼합물 분리 방법에 맞추어 혼합물

을 각각의 순물질로 분리하기

5) 오차의 원인 및 실패 원인을 분석하기

실험방법 및

절차의 설계는

만화에서 그림

으로 그렸던

순서를 이용한

다.

키트

실험,

알코올

램프,

증발

접시,

물(1L)

정리

실험과정 및 결과 발표하기

- 조별로 한 명씩 대표로 나와 실험과정 및 결과를 발표

하기

- 발표가 끝난 후 질의응답을 통해 서로의 문제점을 지

적하고 고쳐나가도록 활동하기

다음 차시 활동 소개하기

- 전시회 예고하기

<4차시>


- 21 -

과학만화

세상에는 시간 가는 줄 모르고 빠져드는 재미있는 것들이 있다. 컴퓨터 게임,

TV 드라마 그리고 만화책! 오늘은 그 중 만화에 대한 이야기를 해 보고자 한다.

만화는 참 신기하다. 그림에 말 따옴표가 몇 개 있을 뿐인데 스토리가 이해된다.

심지어 어떤 만화는 말 따옴표조차 없이 표정만으로 이야기를 표현한다. 만화 속에

서는 사람이 아닌 것이 말을 해도 이해할 수 있다. 펭귄이 안경을 쓰고 다닐 뿐만

아니라 사람이 초능력을 써도 되고 옆에 앉아 있는 친구가 외계인이라는 설정도

만화 속에서는 모두 다 가능하다. 사람이 고무 열매를 먹고 팔이 쭉쭉 늘어나는

고무인간이 된다 해도 모두 다 사실 같다.

그리고 만화는 어려운 내용을 이해하기 쉽게 만들어 주는 신기한 재능이 있다.

그 어렵다는 삼국지도 만화로 읽으면 쉽다. 자격증을 따기 위해 억지로 외우는

한문을 초등학교 다니는 내 동생은 마법 천자문 만화를 보더니 순식간에 외우기도

한다. 그래서 어려운 과학 내용을 만화로 표현하는 과학 만화가 탄생한 것이다.

1. 과학 만화는 어떤 것들이 있을까?

2. 과학 만화가는 어떻게 작품을 만들어 내는 것일까?

도 입


- 22 -

[고양이를 부탁해 만화 그림]

고양이를 부탁해 만화 제작

모둠별로 제시된 만화의 뒷이야기를 만들어 보자.

1. 스토리 만들기

가. 재료: 활동지, 과학책

나. 모둠활동 (4인 1조)

다. 활동내용

1) 자신이 과학 만화가가 되었다고 생각하며 미완성 만화 작품을

완성하기

2) 과학적 내용요소가 가미된 과학 만화 스토리 제작하기

3) 과학 내용에 오류가 없도록 과학책을 참조하기

4) 혼합물을 분리하는 순서 및 방법이 명확하게 드러나도록 구성

하기

2. 만화 그리기

가. 재료: 도화지, 그리기 도구


다. 활동내용

1) 스토리가 완성되면 만화 컷을 정하여 그림 그리기

2) 표현해야 하는 중요한 스토리를 분할하여 한 컷으로 그리기

제작시간을 고려하여 스

토리를 너무 복잡하게 구성

하지 않도록 한다.

과학적 내용 요소가 포

함되어 있는 과학 만화를

제작하는 것임을 강조한다.


- 23 -

고양이를 부탁해 만화 제작

과학적 내용요소를 포함하는 과학 만화를 제작할 수 있다.

1. 고양이를 부탁해- 만화 스토리 구상

가. 철가루, 소금, 스타이로폼, 모래, 박하(민트) 에탄올, 물을 분리하여 감쪽같이 원

래 상태로 되돌리는 만화 스토리를 구상해 보자.

철가루를 막대자석으로 분리한다. 막대자석이 갑자기 뿅 나타나면 이상하니까 냉장고에 붙어 있

는 배달음식 전화번호가 적혀 있는 물건을 이용해 분리한다. 소금, 스타이로폼, 모래, 박하(민트)를

할아버지가 어제 저녁에 드시고 남은 소주(에탄올)에 넣는다. 민트만 녹으니 나머지 3개는 남아있

을 것이다. 주방에 있는 체를 이용해서 녹지 않은 물질과 녹은 물질을 분리한다. 민트가 녹아있는

소주(에탄올)에 물을 충분히 넣고 저어 주어 민트를 석출시킨다. 나머지 3가지를 분리하는 방법을

찾기 위해 동생과 열심히 고민하며 3가지 물질의 특성을 생각해 본다. 물에 녹는 성질, 물에 뜨는

성질, 물에 넣었을 때 가라앉는 성질을 이용하기 위하여 스타이로폼, 모래, 소금을 물에 넣어준다.

물에 떠 있는 스타이로폼을 숟가락을 이용해서 건져 올리고, 체를 이용하여 모래를 거른 후에 소금물

을 끓여 소금을 얻어낸다.

나. 스토리의 내용을 8개의 부분으로 나누자.

① 철가루를 막대자석으로 분리한다.

② 소주(에탄올)를 이용해서 민트를 분리한다.

③ 주방에 있는 체를 이용해서 녹지 않은 물질과 녹은 물질을 분리한다.

④ 민트가 녹아 있는 소주(에탄올)에 물을 충분히 넣고 저어 주어 민트를 석출시킨다.

⑤ 나머지 3가지가 물에 녹는 성질, 물에 뜨는 성질, 물에 넣었을 때 가라앉는 성질을 가지고 있

다는 것을 생각해 낸다.

⑥ 물에 떠 있는 스타이로폼을 숟가락을 이용해서 건져 올린다.

⑦ 체를 이용하여 모래를 거른다.

⑧ 소금물을 끓여 소금을 얻어낸다.




- 24 -

조이름스토리 완성도

(5점 만점)

과학 내용

(5점 만점)

재미 요소

(2점: 있다, 1점: 없다)

그림 완성도

(3점)합계

1조

2조

3조

4조

5조

6조

7조

8조

9조

10조

2. 과학 만화를 제작해 보자.

만화 컷은 8컷 이상 16컷 이하로 그려야 하며, 자유롭게 구획을 나누어 구성해도 좋다.

3. 조원들이 만든 작품을 소개하는 발표를 하여 반 친구들과 작품을 감상해 보자.

각 조의 스토리 완성도, 창의성, 해학성, 그림의 심미성을 평가


- 25 -

수업시간에 배운 물질의 특성을 사용했다. 에탄올에 녹는 성질, 물에 녹는 성질, 자석에 붙는 성질,

물에 뜨는 성질, 물에서 가라앉는 성질을 사용하였다.

소금물을 끓여서 물을 증발시키면 소금을 다시 얻을 수 있다는 과학적 사실을 사용하였다.

민트가 녹아있는 에탄올 용액에 물을 부으면 에탄올이 물과 더욱 친하여 민트를 버리고 물과 결합

하여 민트가 다시 석출되는 과학적 원리를 이용하였다.

자석, 그릇, 숟가락, 버너, 체

탐구과제

1. 우리 조가 만든 스토리에서 드러낸 과학적 내용 요소는?

생각해 봅시다

1. 혼합물을 분리하기 위해 필요한 도구는?


- 26 -

혼합물의 분리 실험

물질의 특성을 이용하여 과학적 원리에 맞도록 실험을 설계하고 수행할 수 있다.

1. 혼합물의 분리 실험을 설계해 보자.

실험 제목 혼합물의 분리 실험 설계

실험 재료- 혼합물 : 철가루, 소금, 스타이로폼, 모래, 박하(민트)

- 실험 도구 : 에탄올, 물, 막대자석, 넓은 판, 컵 용기

실험 방법

만화로 그렸던 실험 방법 및 순서를 구체적으로 정리한다.

① 철가루를 막대자석으로 분리한다.

② 소주(에탄올)를 이용해서 민트를 분리한다.

③ 주방에 있는 체를 이용해서 녹지 않은 물질과 녹은 물질을 분리한다.

④ 민트가 녹아 있는 소주(에탄올)에 물을 충분히 넣고 저어 주어 민트를 석출시킨

다.

⑤ 나머지 3가지가 물에 녹는 성질, 물에 뜨는 성질, 물에 넣었을 때 가라앉는 성

질을 가지고 있다는 것을 생각해 낸다.

⑥ 물에 떠 있는 스타이로폼을 숟가락을 이용해서 건져 올린다.

⑦ 체를 이용하여 모래를 거른다.

⑧ 소금물을 끓여 소금을 얻어낸다.




- 27 -

완벽하게 분리한

물질스타이로폼, 모래, 철가루,

분리하지 못한 물질 소금, 민트

물질 특성

철가루 자석에 붙는 성질

소금 물에 녹는 성질, 에탄올에 녹지 않는 성질

스타이로폼 물에 뜨는 성질, 에탄올에 녹지 않는 성질

모래 물에 가라앉는 성질, 에탄올에 녹지 않는 성질

박하(민트) 에탄올에 녹는 성질, 에탄올에 녹지 않는 성질

2. 혼합물의 분리 실험 결과

자신의 조가 설계한 방법 및 순서에 맞추어 실험을 수행하고 실험결과를 정리한다.

생각해 봅시다

1. 각각의 물질을 분리하기 위하여 적용한 물질의 특성을 정리해 보자.

2. 완벽하게 분리하지 못한 물질을 분리할 수 있도록 실험 방법 및 순서를 보완하자.

①

②

③

④

⑤

⑥

⑦


- 28 -

4. 학습 평가

평가 목표

본 수업의 평가는 모둠별 활동으로 만화를 제작하고 감상하며 만화 속 과학 원리를

확인하기 위해 실험을 수행하는 과정에서 보고서평가/산출물평가와 동료 평가로 시행될

수 있다.


1. 혼합물의 분리 실험을 설계할 수 있다. 창의적 설계(B1)보고서평가

/ 산출물

평가

2. 과학 만화 작품을 제작하여 성취감을 얻을 수 있다.

3. 수업을 통해 학습한 지식을 바탕으로 실험을 설계하고 혼합

물 분리에 성공하는 경험을 통해 성취감을 얻을 수 있다.

예술적 감성(C1)

성공적 감성(C2)

4. 과학적 원리가 적용된 스토리를 꾸미고 과학 만화 작품을

만들어 서로의 작품을 감상할 수 있다.예술적 감성(C1) 동료평가

평가 문항

1. 우리 조가 만든 스토리에 드러난 과학적 요소는 무엇인가?(보고서 평가)

2. 『고양이를 부탁해』 과학 만화를 제작해 보자. (산출물 평가)

3. 혼합물의 분리 실험을 설계해 보자. (보고서 평가)

4. 각각의 물질을 분리하기 위하여 적용한 물질의 특성을 정리해 보자. (보고서 평가)

5. 완벽하게 분리하지 못한 물질을 분리할 수 있도록 실험 방법 및 순서를 보완하자. (보

고서 평가)

평가 기준

평가항목 평가 기준평가 수준

상 중 하

창의적 설계

과학적 원리 및 물질의 특성을 융합하여 실험을 설계하였는가?

과학적 원리를 바탕으로 과학 만화 스토리를 구성하였는가?

예술적 감각 만화를 한눈에 보기 쉽게 표현하려 했는가?


- 29 -


1) 과학 만화가

과학을 소재나 주제로 하여 만화를 그리는 직업이다. 현대사회의 어린이∙청소년이 글보

다 시각적인 미디어에 자극을 쉽게 받는 세태를 반영하여 자라나는 아이들에게 과학을

더욱 쉽게 접하게 하고자 만화로 과학을 표현한 것에서 시작된 직업이다. 여기서 주목해

야 할 점은 공상 과학 만화가 과학에 상상력을 입힌 ‘공상’의 영역, 즉 비과학적인 것인

데 비해 과학 만화는 ‘과학’ 자체를 다룬 것이므로 두 분야가 명확히 다른 지향을 두고

있다는 점이다. 즉 과학 만화는 상상력을 발휘하여 비현실적인 그림을 그리는 것이 아니

라 교육과정의 내용요소를 만화로 표현한 것이다. 따라서 만화 속에 녹아있는 과학 내용

에 오류가 있어 학생들에게 오개념을 유발하는 일이 발생하지 않도록 유의해야 한다.

2) 과학 만화

국내에서는 〈어린이 과학동아〉, 〈과학 소년〉과 같은 잡지에서 어린이를 위한 과학 만화

를 많이 싣고 있다. 또한 다양한 창의 실험 자료와 과학송을 제공하고 있는 LG 사이언스

몰과 LG 사이언스랜드에서 인기리에 연재되고 있는 미스터리과학수사 SCI도 인터넷 상에

서 유명한 과학 만화의 대표적 예이다. 인터넷 미디어가 빠르게 발전 및 확장되면서 과학

웹툰도 성장하고 있는 가운데 도서로 발간되고 있는 과학 만화책 또한 선풍적인 인기를

얻고 있다. 대표적인 유아·아동 과학도서 시리즈 작품으로는 일본의 ‘공상 과학대전’과 우

리나라의 ‘Why 시리즈(박종관, 예림당)’ 등이 있다.

출처 : 교보문고 사이트

소재가 만화이다 보니 유아·아동 도서 분야가 더욱 활발하게 발전하고 있으나 청소년을

대상으로 한 만화도 늘어나고 있는 추세이다. 초등학교 과학수업 시간에 흥미 위주의 탐

색과 실험을 배웠다면 중학교 과학 수업은 과학적 이론을 배우게 되므로 딱딱하게 느껴

지고 어려움을 느껴 흥미를 잃기 쉽기 마련이므로 이를 해결하기 위해 과학 참고서가 만

화로 변신하면서 청소년을 대상으로 한 과학 만화가 부상하고 있다.


- 30 -



‘카툰과학 : 만화로 끝내는 과학 교과서(한재

필 등)’은 전국과학교사협의회 추천도서로 지정

된 책이다. 이 책은 고등학교 심화 과학내용을

소재로 하여 고교 2학년 교육과정인 물리, 화

학, 생물, 지구과학I 과목 뿐만 아니라 고교 3

학년 교육과정인 물리, 화학, 생물, 지구과학II

과목의 내용까지 다루고 있어 학생들의 자기주

도학습 보조교재로 사용되고 있다. 교육과정

내용을 바탕으로 구성한 만화이며 학생들의 과

학적 지식 이해도를 높이는 데 기여한다.

추가 실험

일상생활 속에서 접하기 쉬운 고체, 액체, 기체를 혼합하여 복잡한 혼합물을 만들어 분

리하는 실험을 진행할 수 있다.


1 ) 참고 서적 및 문헌

① 공창식, 남철주, 박성식, 차일환 역(1998), 카툰 과학, 청범

② 이면우(2012), 중3 과학

2 ) 관련 인터넷 사이트

① http://100.naver.com/ 네이버 백과사전(두산 세계 대백과)


③ http://scienceon.hani.co.kr /사이언스온

④ http://www.chemed4u.net / 화학교육홈페이지

⑤ http://www.kyobobook.co.kr/ 교보문고 사이트

⑥ http://lgsn.tistory.com/category/?page=4/beyond 디지털도서관

중3 – 일과 에너지

- 31 -

Ⅲ. 일과 에너지

프로그램 명 Mission complete! 골드버그 장치 만들기 3학년 1학기

수업 설명

위치에너지, 운동에너지, 탄성에너지의 전환을 응용하여 주어진 미

션을 완수하기 위한 골드버그 장치를 제작한다. 미션 종착점에 도

달하는 동안 쇠구슬의 움직임에 의미를 부여하여 스토리를 만들고

내용에 맞게 골드버그 장치를 장식한다.



통합개념

현상과

사물의

규칙성(A1)

• 일과 에너지의 관계를 이해한다.

• 다양한 에너지의 종류와 정의를 설명

할 수 있다.

개념도 제작

통합역량

정보관리

(B5)

창의적설계

(B1)

• 다양한 에너지 전환을 실제로 구현한

장치를 탐색한다.

• 다양한 에너지 전환을 구현할 수 있는

골드버그 장치를 제작하기 위한 계획을

세운다.

Smart

Learning

미적감성인

성

협동심(C7)

예술적감성

(C1)

• 다양한 에너지 전환을 실제로 구현하

여 골드버그 장치를 제작할 수 있다.

• 장치를 아름답게 꾸밀 수 있다.

모둠 간

협력학습 및

키트 실험

관련 교과


과학 일과 에너지 일과 에너지의 전환

기술 에너지와 동력 에너지 전환 장치 만들기

공학 기계공학 골드버그 장치 설계 및 제작

미술 공간 디자인 효율적인 공간 조성 및 공간디자인


- 32 -

1차시개념 학습

(개념도 제작)

일과 에너지 개념학습하기 - 팀티칭 - 모든 조원이 여러 종류의 에너지와 일의 관계를 명확히

이해하도록 학습하기 - 학습 내용을 개념도로 정리 후 발표하기

↓

2차시주제 탐색

(골드버그 탐색)

골드버그란 무엇인지 조사하기 - Smart Learning을 통해 골드버그 장치의 정의 조사하기 - Smart Learning을 통해 다양한 골드버그 장치 탐색하기 - 에너지 전환을 위해 사용하는 다양한 기술과 방법을

학습하기

↓

3차시설계

(골드버그 설계)

미션 발표하기 - 완수해야 하는 미션 발표를 통해 동기부여하기골드버그 장치 설계하기 - 다양한 방법을 통해 미션 완수를 위한 골드버그 장치

설계하기 - 쇠구슬의 움직임에 의미를 부여하여 스토리 제작하기 - 스토리에 맞게 골드버그 장치 꾸미기

↓

4차시제작

(골드버그 제작)

골드버그 제작 활동하기 - 계획서에 맞게 골드버그 제작하기실험 과정에서 협동심과 배려심 고취하기보고서 작성하기 - 계획서와 달라진 부분들을 명시하고 수정해야 했던 이유

분석하기 - 골드버그 단계 설명서 작성하기 (에너지 전환 설명)

1. 수업 개요

▷ 본 교재는 「일과 에너지」 단원 중 ‘골드버그 설계 및 제작’에 해당되는 2, 3차시(골드

버그 탐색 및 설계)의 프로그램, 학생용 활동지, 수업자료 PPT로 구성되어 있습니다. 1, 4

차시(개념학습 및 골드버그 제작)의 내용은 유동적으로 재구성하여 수업에 활용할 수 있

습니다.

골드버그 만들기


- 33 -



구분(8인 1조)

구성품 사진

골드버그 장치

키트 1

연결 커넥터, 15mm 경질 투명관,

연질 투명관(20mm), 쇠구슬

골드버그 장치

키트 2

연질 투명관(20mm), MDF판재, 쇠구슬,

스마트볼

교사 준비물Activity 1 : 동영상 자료

Activity 2 : 학생에게 부여할 미션

학생 준비물 Activity 1 : 스마트 폰

키트 설명

골드버그 장치 - 키트1을 제작하는 4명과 키트2를 제작하는 4명이 콤비 플레이를 하여 총 8명이 하나

의 작품을 제작한다.

- 규격에 맞는 틀을 제작하고, 미션을 수행하기 위한 장치를 설치한다.

- 키트에 들어있는 재료에 국한하여 수업을 진행하기보다는 학생이 가져 온 10개의 재

활용 재료를 이용하여 훨씬 다양하고 창의적인 장치를 제작할 수 있도록 한다.

- 쇠구슬의 움직임에 의미를 부여하여 스토리를 짜임새 있게 구성하고, 스토리에 맞게

장치를 장식한다.


- 34 -

키트 조립방법

기본 프레임

연결 커넥터와 경질 투명관을 이용하여 기본 프레임을 제작한다. 가로 40cm, 세로 40cm로 제작하며 높이는 80cm로 제작하되 2개의 층으로 분리될 수 있도록 높이 40cm 구간에도 연결 커넥터와 경질 투명관을 이용하여 틀을 만든다.

※ 가운데 지지대를 추가로 설치하면 안정감 있는 기본 프레임을 제작할 수 있다.

쇠구슬의 이동 경로 만들기

연질 투명관을 이용하여 쇠구슬의 이동 경로를 제작한다. 연질 투명관은 가위를 이용하여 손쉽게 자를 수 있으므로, 적당한 길이에 맞춰 잘라서 사용한다.

층 분리

MDF판을 이용하여 층을 분리하고, 다양한 구조물을 설치할 수 있다. MDF판이 부족할 경우 하드보드지를 이용하여 구조물을 설치할 수 있는 면을 추가로 확보할 수 있다.

스마트볼 이용

스마트볼 세트 안의 다공 구슬과 빨대를 이용하여 다양한 장치를 제작한다.


- 35 -

키트 관련 팁

- 스마트볼을 이용한 구조물의 예

시소 그네 도르래

미끄럼틀 그네의 응용 예 회전 팔


- 36 -

3. 수업 자료

수업 지도안

<1차시>



도입전시 학습 복습하기

- 지난 시간에 배운 내용 확인하기Quiz

전개

일과 에너지의 관계 이해하기

다양한 종류의 에너지의 정의 이해하기

- 팀티칭을 통해 조원 간의 협력 유도하기

- 모든 조원이 개념 이해하기

- 위치에너지, 운동에너지, 탄성에너지를 사용할 수 있

는 물체의 조건&상태를 각각의 정의와 연관 지어 학습

하기

- 자신의 학습 방법을 조원과 공유하며 가장 효과적인

학습방법 선정하기

학생들이 서로를 가르치고 배우며 개념을 학습할

수 있도록 충분한 시간을 준다.

개념도 제작하기

- 조원과 함께 학습한 내용을 개념도로 제작하여 정리

하기

- 각각의 에너지를 사용하기 위한 물체의 조건과 상태

를 개념도 안에 표현하기

- 일과 여러 종류의 에너지의 정의 및 특성을 쉽게 기

억해낼 수 있는 연상방법을 고안하여 표현하기

개념도의 특성을 이용하여 상위개념 및 하위개념

을 시각화할 때 가장 효과적인 방법을 토의를 통해 찾을

수 있도록 유도한다.

팀티칭이 효과적

으로 이루어질

수 있도록 모둠

구성원 조합을

성적에 따라 미

리 구성한다.

정리

조별 결과물 발표하기

동료 평가를 통해 가장 효과적인 발표자료 및 효과적

인 학습방법 선정하기

동료

평가지


- 37 -

<2차시>



도입골드버그 장치에 대한 흥미 유발하기

- 골드버그 장치를 이용한 뮤직비디오 감상하기

“OK Go”

뮤직비디

오 영상

전개

골드버그 장치 탐색하기

- 스마트 러닝학습법 이용하기

- 골드버그 장치의 정의 이해하기

- 골드버그 장치의 어원과 역사 탐색하기

자유로운 학습이 이루어질 수 있도록 스마트폰을

이용하는 방법도 효과적이며, 2인 1조가 되어 함께 탐색

하는 것이 시간 절약에 도움이 된다.

다양한 골드버그 장치의 구현 방법 터득하기

- 골드버그 장치 영상 탐색하기

- 영상 속의 골드버그 장치 분석하기

- 골드버그 장치의 제작을 위해 필요한 재료 목록 제작

하기

검색에 어려움을 느끼는 학생이 많은 경우 ‘피타

고라 스위치’라는 키워드를 제시하여 도움을 준다.

골드버그 장치에 해학성과 창의성을 가미하여 딱

딱한 기계장치를 즐거움을 주는 장치로 변화시킬 수 있

음을 깨닫게 한다.

모둠별로 충분한

토의를 통해 아

이디어를 산출하

도록 한다.

정리조별 결과물을 발표하기

골드버그 제작 모둠 선정하기


- 38 -



도입

골드버그 장치 미션 찾기

- 골드버그 대회 영상을 보여주고, 최종미션이 무엇이

었는지 찾는 퀴즈 시행하기

미션 제시하기

- 종을 울려라, 깃발을 세워라, 풍선을 터트려라, 컵에

물을 채워라 등

골드버그

대회 영상

전개

골드버그 키트 공개하기

스토리 제작하기

- 스타트 지점부터 미션 완수 지점까지 쇠구슬의 움직

임에 의미를 부여하여 스토리 제작하기

- 스토리를 표현할 수 있는 이미지 형상화하기

스토리를 이미지로 형상화하는 작업은 골드버그

장치를 디자인하는 작업에 도움이 된다.

골드버그 설계하기

- 모둠별로 미션을 완수할 수 있는 골드버그 설계

- 방향 전환 6번 이상

- 에너지 전환 3번 이상

- 주어진 공간 제한 조건을 충족해야 함

- 런타임 시간이 길수록 높은 점수 부여

- 해학성과 참신성을 가미할 경우 가산점 부여

- 디자인 및 예술성 평가

- 기계가 멈추지 않고 작동하는 것이 중요

교사는 지난 시간 활동지를 학생들에게 나누어 주

고, 골드버그 분석 자료를 이용하여 설계 할 수 있도록

한다.

모둠별로 충분

한 토의를 통해

아이디어를 산

출하도록 한다.

정리

2개 모둠이 만나 서로의 설계도와 스토리에 대해 토

론하기

- 2개 조의 아이디어를 합쳐 1개의 결과물을 제작하기

골드버그 키트 재료 탐색하기

<과제> 키트에 들어 있는 재료 이외에 학생들이 들고

올 수 있는 재료는 재활용품만 가능하다. 설계한 골드버

그를 제작하기 위해 필요한 재활용품을 준비한다.

2개 모둠이 서

로의 장단점을

충분히 숙고하

고, 새로운 결과

물로 합칠 수

있도록 유도

<3차시>


- 39 -

<4차시>



도입

골드버그 키트 소개하기

- 키트의 구성을 소개하기

- 구성품을 사용하는 방법을 설명하기

- 키트의 종류가 2개이므로 키트(1)과 키트(2)를 받은

2개의 모둠이 함께 제작해야 함을 알림. (지난 시간 토

론을 함께 했던 2개 모둠이 함께 작업하는 것이 효과적)

골드버그 대

회 영상

전개

골드버그 제작하기

- 제한된 수업시간이 있으므로, 역할 분담이 매우 중요

함을 강조하기

- 키트(1)를 맡은 팀이 골격을 제작하는 동안 키트(2)

를 맡은 팀이 에너지 전환단계를 제작

- 키트(1)를 맡은 팀은 디자인 밑 단계 연결을 도움

학생들이 가져온 재활용품을 이용하여 더욱 다양

한 산출물이 나올 수 있도록 한다.

[심화] 골드버그 UCC 만들기

- 스마트폰을 이용하여 골드버그의 작동을 촬영하기

- 스토리에 맞게 영상을 편집하기

- 배경음악과 쇠구슬의 동작이 조화롭게 연결되도록 적

절한 음악을 선택하기

수행평가 과제물로 활용 가능하며, 학생들에게 작

품을 보여주며 함께 평가하는 동료평가 방법이 효과적이

다.

모둠별로 충분

한 토의를 통

해 아이디어를

산출하도록 한

다.

정리

각 조의 골드버그 실행하기

- 동료 평가

<과제> 우리 모둠이 제작한 골드버그의 단계 설명서와

에너지 전환에 대한 보고서를 작성한다.


- 40 -

도 입

루브 골드버그

이 만화는 루브 골드버그라는 만화가가 그린 그림이다. 이 괴짜 만화가가 표현하려

고 하는 것이 무언인지 A부터 O까지 단계를 잘 따라가 보자!

램프에 불이 붙으면(A) 커튼에 불이 붙는다(B). 이 광경을 보고 놀란 소방관들이

물을 뿌려 창 밖에서 방 안으로 물이 들어오게 되자(C) 노인이 비가 오는 것으로

착각하고(D) 천장에 매달린 우산을 잡아당긴다(E). 도르래로 연결된 줄이 당겨지면

서 줄과 연결된 나무판자의 왼쪽이 들어 올려지고(G) 나무판자가 기울어지면서

무거운 쇠공이 아래로 떨어진다(H). 쇠공에 연결된 줄이 당겨지면서(I) 망치가 왼쪽

에서 오른쪽으로 움직이게 되고(J) 천장에 매달려 있던 유리가 와장창 깨지자(K)

곤하게 자고 있는 강아지(L)가 잠에서 깰 것 같아 걱정하는 어미 개(M)가 요람을

흔든다(N). 마침내 흔들리는 요람에 연결 된 효자손이 등이 가려운 아저씨의 등을

긁어 준다(O).

이러한 어처구니없는 그림을 그린 괴짜 만화가의 이름을 딴 “골드버그 장치”가

세계인들의 주목을 받고 있다. 골드버그 장치란 무엇이며 만화가 루브 골드버그와

기계장치는 어떠한 관련이 있는 것일까?


- 41 -


Rube Goldberg(골드버그) 장치에 대하여 탐색하고 다양한

골드버그 장치가 실행되는 영상을 분석하여, 골드버그를 제작

하는데 필요한 다양한 기술을 습득한다.

1. 골드버그 탐색

가. 재료: 활동지, 인터넷을 이용하여 검색기능을 사용할 수

있는 기기 (컴퓨터, 스마트폰)

나. 활동내용

1) 인터넷을 이용한 스마트 러닝

2) 골드버그의 정의, 어원, 역사에 대한 조사 수행

3) 학급 원들에게 발표

2. 다양한 골드버그 장치 분석

가. 재료: 활동지, 인터넷을 이용하여 검색기능을 사용할 수

있는 기기 (컴퓨터, 스마트폰)


다. 활동내용

1) 모둠별로 다양한 골드버그 장치를 검색하여 시청

2) 가장 인상적인 골드버그 장치를 선택

3) 골드버그 장치 분석

(제작하기 위한 방법, 공간 활용, 재료, 에너지 전환 등)

와이파이 환경을 마

련하여, 인터넷을 이용

한 스마트 러닝 학습

이 원활하게 이루어질

수 있도록 한다.

컴퓨터가 부족할 경

우 스마트폰을 이용하

는 방법을 사용한다.


- 42 -

골드버그 장치 설계하기

Rube Goldberg(골드버그) 장치에 대하여 탐색하고 분석한

결과를 이용하여 나만의 골드버그를 설계한다.

1. 스토리 제작

가. 미션제시 : 종을 울려라, 풍선을 터트려라, 물을 채워라,

깃발을 올려라 등

나. 재료 : 활동지, 8절 도화지, 그리기 도구

1) 모둠 활동 (4인 1조 )

2) 미션 제시어를 스토리의 결말로 설정하고 이야기를 꾸밈

3) 스토리를 이미지 한 컷으로 형상화하여 그림으로 표현

2. 골드버그 설계하기

가. 재료: 지난 차시 활동지 (골드버그 분석 내용)


다. 활동내용

1) 미션과 스토리를 표현할 수 있는 골드버그 장치 설계

2) 지난 수업시간에 분석하였던 다양한 골드버그의 표현 기

법을 응용

3) 제한조건을 만족하는 골드버그 설계

-------------<제한조건>-------------① 방향 전환 6번 이상② 에너지 전환 5번 이상③ 주어진 공간 제한 조건을 충족해야 함 (활동지에 제시된 규격)④ 런타임 시간이 길수록 높은 점수 부여⑤ 해학성과 참신성을 가미할 경우 가산점 부여⑥ 디자인 및 예술성 평가⑦ 기계가 멈추지 않고 작동하는 것이 중요

스토리는 골드버그

단계 제작의 골격이

되므로, 창의적인 스토

리를 꾸며낼 수 있도

록 다양한 연상방법을

사용한다.

스토리와 골드버그

장치가 연관성을 지닐

수 있도록 설계한다.

제한조건 및 채점기

준은 학교 상황에 맞

게 바꾸어 사용한다.


- 43 -




1. “OK, GO –This too shall pass” 뮤직비디오 장면 중 가장 인상 깊었던 장면을 묘사하

고 왜 인상적이었는지 그 이유를 설명해보자.

- 나뭇잎 모양에서 쇠구슬들이 움직이는 모습이 인상적이었다. 왜냐하면 쇠구슬들의 움직임을 모두 계산해서

홈을 파 놓은 것 같았기 때문이다.

- 숟가락이 물이 들어있는 잔을 치면서 화음 소리를 내는 모습이 인상적이었다. 왜냐하면 배경음악과 타이

밍이 맞도록 설계한 것이 인상적이었으며 물이 들어 있는 잔에서 예쁜 소리가 나는 모습이 인상적이었기

때문이다.

2. 인터넷을 이용하여 골드버그 장치의 사전적 의미, 어원 및 역사를 찾아보자.

사전적 의미 단순한 일을 복잡하게 하는 장치

골드버그의

어원

골드버그라는 만화가가 기계에 의존하는 사람들을 풍자하기 위하여 그린 만화의 기계장

치가 ‘단순한 일을 복잡하게 하는 장치’라서 만화가의 이름을 기리기 위해 골드버그

장치라고 이름을 붙였다.

골드버그의

발전 역사

1948년 만화가 루브 골드버그가 자신이 그린 만화로 퓰리처상을 수상

1949년 퍼듀 공과대학 재학생 Fraternity 형제가 대학 축제 행사 때 골드버그 만화 속

장치를 실제로 만들어 내고, ‘루브 골드버그 장치 콘테스트를 개최함.

1987년 퍼듀 대학교에서 미국 전국 단위의 대학생 대상 콘테스트를 개최

1996년 고등학생도 대회에 참가하는 것이 가능하게 됨

2002년 일본의 아동용 교육프로그램 ‘피타고라 스위치’가 방영되며 세계적으로 골드버

그 장치에 대한 관심이 높아짐.

2012년 초등학생도 대회에 참가하는 것이 가능하게 됨

3. 인터넷을 이용하여 다양한 골드버그 장치 영상을 찾아보자.

내가 찾은 골드버그 이름 ( 검색 키워드도 가능)

강아지 골드버그, 혼다 자동차 광고, 피타고라 스위치, 기네스에 오른 골드버그 장치, 퍼듀 대학교 골드버그 대

회 수상작 등등

영상은 5개 이상 찾아보도록 합니다.


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4. 내가 본 영상 중 가장 창의적이고 재미있는 골드버그를 골라 분석해 보자.

총 단계 수 10단계

단

계

분

석

1단계

사용된

에너지탄성에너지, 운동에너지

필요한

재료줄자, 쇠구슬

구조

(그림)

2단계

사용된

에너지위치에너지, 운동에너지

필요한

재료요구르트 용기, 장난감자동차, 큰 그릇, 플라스틱 판, 주판

구조

(그림)

3단계

사용된

에너지위치에너지, 운동에너지

필요한

재료계단 모양 구조물, 깃발구조물, 우드락, 나무젓가락, 깃발

구조

(그림)

단계분석은 자신이 만들어 보고 싶은 3개의 단계를 골라 분석합니다.


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4인 1조가 되어 조원들과 함께 ‘스토리가 있는 골드버그’를 설계해 보자.

1. 우리 조가 성공시켜야 하는 미션은?

로켓을 발사시켜라

2. 주어진 미션을 엔딩으로 표현할 수 있는 스토리를 제작해 보자.

아래 내용은 덕정고등학교 지존골드팀의 아이디어입니다.

로켓을 발사시키기 이전에 우주인을 선발해야 한다. 우주인 선발을 위해 신체

검사를 먼저 실시한다. 적합한 사람만 통과하고 적합하지 않은 신체조건인 사람

은 탈락한다. 적합한 신체조건인 사람들은 다양한 테스트를 거친다. 최종 선발된

사람은 무중력 테스트를 거쳐 통과할 경우, 우주유영테스트를 한다. 우주로 가는

것은 불가능하므로 물에서 유영테스트를 한다. 모든 테스트를 합격한 우주인은

언론의 스포트라이트를 받고 인터뷰를 통해 지금까지의 훈련에 대해 이야기하고

로켓에 탐승한다. 잠시 후 우주인을 태운 로켓이 하늘로 올라간다.


- 46 -

3. 내가 만든 스토리를 한 컷의 이미지로 표현해 보자.

가. 재료: 8절 도화지, 꾸미기 재료

나. 스토리를 이미지로 바꾸는 활동 : 우리가 만든 스토리를 집약해 놓은 한 컷의 이

미지로 형상화한다.

4. 우리가 만든 스토리로 표현할 수 있는 골드버그 장치를 설계하자. (지난 시간 골드버

그 영상을 분석했던 경험과 자료를 바탕으로 우리 조의 골드버그 장치를 설계한다.)

스토리를 여러 단계로 나눠 각각의 단계를 표현할 수 있는 장치를 설계하는 것이 좋다

아래 내용은 덕정고등학교 지존골드팀의 아이디어입니다.

-----------------------<제한조건>-----------------------① 방향 전환 6번 이상② 에너지 전환 5번 이상③ 주어진 공간 제한 조건을 충족해야 함 (가로: 세로: 높이: )④ 런타임 시간이 길수록 높은 점수 부여 ⑤ 해학성과 참신성을 가미할 경우 가산점 부여⑥ 디자인 및 예술성 평가⑦ 기계가 멈추지 않고 작동하는 것이 중요


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5. 2개 모둠이 모여 서로의 골드버그의 장단점 및 창의성을 평가해 보자.

상대 모둠원 : 도민준, 천송이, 이재경

스토리 요약 로켓을 제작하는 과정을 보여준 후, 완성된 로켓이 하늘로 날아간다.

장점

(칭찬할 점)

- 로켓을 제작하는 과정이 창의적이다.

-그림을 잘 못 그렸는데도 설명을 들으니까 단계 하나하나가 멋있다.

- 우리가 생각하지 못했던 다양한 도구를 사용한다.

단점

(고쳐야할 점)

- 실제로 만드는 것이 가능할지 모르겠다.

- 재료비가 엄청나게 많이 나올 것 같다.

- 쇠구슬이 처음부터 끝까지 움직이지 못하고, 중간 중간 멈출 것 같은 부분이 보

인다.

창의적인

표현방법

및 단계

회오리모양 자석이 돌아가면서 쇠구슬만 붙이고 플라스틱 구슬은 떨어트리는 과정

을 통해 적합한 재료와 부적합한 불량 재료를 구분하는 방법을 표현한 단계

탐구과제

2개 모둠의 장점은 합치고 단점은 보완하여 하나의 골드버그를 완성시켜 보자.

2모둠에 속해 있는 8명이 힘을 합쳐 완벽한 골드버그를 설계해 보자.


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4. 학습 평가

평가목표

본 수업의 평가는 1) 도구를 조화롭게 연결하여 골드버그 장치를 제작하였는지를 알

아보기 위한 보고서 평가와 2) 설계한 골드버그 장치가 창의적인지를 살펴볼 수 있는 산

출물 평가로 시행될 수 있다.


1. 여러 가지 도구들을 창의적으로 연결한 골드버그 장치를

만들어 과제를 수행할 수 있다.

창의적 설계

(B1) 보고서평가

산출물평가2. 골드버그 장치로 과제를 수행하는 과정에서 성취감을 경험

할 수 있다.

성공적 감성

(C1)

평가 문항

1. 실현 가능한 골드버그 장치를 설계하였는가?(보고서 평가)

2. 미션수행에 알맞은 스토리를 설정하였는가?(보고서 평가)

3. 주제와 스토리를 효과적으로 표현하였는가?(보고서 평가)

4. 창의적인 표현 단계가 포함되어 있는가?(산출물 평가)

5. 미션을 완수하였는가?(산출물 평가)

6. 골드버그 장치 제작에 적극적으로 참여하였나?(자기 평가)

7. 스토리가 참신하고 에너지 전환 단계를 창의적으로 표현한 모둠은?(동료 평가)


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평가기준

<보고서 평가>


예 아니오

주제

및

스토리

골드버그 장치의 주제를 서술하였다.

스토리를 설정하였다.

스토리에 맞는 이미지를 디자인하였다.

<산출물평가>


상 중 하

창의적

구상능력

주제를 실행하기 위한 과정을 5단계 이상 계획하여 서술하였고, 각 단계들이 과제를 수행할 수 있도록 매끄럽게 연결되어 있다.

창의적

표현능력골드버그 장치 설계도를 완성하여 미션을 수행하는 단계까지 표현하였고 창의적인 표현이 포함되어 있다.

<자기평가>


상 중 하

장치구성

미션 수행에 알맞은 스토리를 설정하였다.

설정한 스토리에 맞게 골드버그 장치를 표현하였다.

골드버그 장치 제작에 적극적으로 참여하였다.

<동료평가>


협동심

(모둠 내)

활동 시 가장 적극적이고 주도적으로 참여한 사람은 누구인가?

활동 시 가장 다양한 아이디어를 제시한 사람은 누구인가?

과제 수행에 가장 큰 기여를 한 사람은 누구인가?

시연 및

시각화

(모둠 간)

구성장치를 가장 창의적으로 제작하고 설명을 잘 한 모둠은?

골드버그 장치를 가장 특색 있게 표현한 모둠은?

스토리를 가장 잘 작성하고 완벽하게 구현한 모둠은?


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1) 골드버그의 정의

복잡한 기계들의 연쇄반응에 의해 단순한 일을 처리하는 기계를 의미한다. ‘가장 단순

한 일을 하기 위해서 만들어진 가장 복잡한 기계’라고 표현하기도 한다. 혹자는 과학적

창의성에 대한 역발상이라 표현하기도 한다.

<아침 식사를 만드는 기계 : 네덜란드 암스테르담 디자인 플랫폼21의 2009년 프로젝트>

2) 골드버그의 어원

골드버그 장치는 풀리처 상을 수상한 미국의 웹툰 만화가 ‘루이븐 루시어스 골드버그

(Rueben Lucius Goldberg)’의 이름에서 유래하였다. 아버지의 강요로 그림을 포기하고 공

대에 입학하였으나 첨단기술과 기계에 회의적인 시각을 갖게 되었고 자신의 냉소적인 시

각을 대변하는 만화를 그리기 시작한다. 일반적으로 기계 장치는 어려운 일을 쉽게 처리

하기 위해 만들어진 것이라 정의하지만, 골드버그는 오히려 그 반대라 생각하였다. 인간

이 단순하고 소박하게 살 수 있음에도 불구하고 기계 장치를 발달시키며 오히려 인간의

삶이 복잡하게 되었다고 주장하였으며, 이를 풍자하는 만화를 그리기 시작한다.

<식사 중 입을 닦아 주는 장치> <양치할 때 치약을 짜 주는 장치>

대학에서 공학을 전공하였기에 기계 장치에 대한 세밀한 묘사가 가능하였으며, 실제 제

작이 가능하리라 믿어지는 기계를 그림으로 그려낸다. 직접 자신이 그린 기계들을 제작하

지는 않았지만, 그의 만화를 보며 감명 받은 호기심 가득한 기계공학자들과 과학자들은

만화 속 기계 장치를 실제로 만들고자 노력하였다. 그 장치의 이름을 만화가의 이름을 기

리는 의미로 루브 골드버그(Rube Goldberg) 장치라 정하였다.


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<2014 RGMC 미션 : 지퍼를 채워라>

<퍼듀 대학교 RGMC에서 주어진 미션>

저금통에 동전을 집어 넣는 장치 (1996)

CD 디스크를 집어넣는 장치 (1997)

알람시계를 끄는 장치 (1998)

사과 껍질을 깨끗하게 벗기는 장치 (2001)

풍선을 터트리는 장치(2012)

3) 골드버그 이용

루브 골드버그 장치는 기계 장치 작동

결과보다는 작동 과정에 큰 의미를 부여

한다. 결과 중심의 현대 사회 가치관에

경종을 울리기 위해 과정 중심의 기계를

만들어내는 골드버그 장치가 여러 분야

에서 이용되고 있다.

미국에서 매년 루브 골드버그 장치 콘

테스트(Rube goldberg Machine

Contest)가 열리고 있으며 콘테스트에

참가한 사람들은 주어진 미션을 수행하기 위한 장치를 제작해야 한다.

미국의 대학들 중 골드버그 장치에 특별한 관심을 갖고 있는 대학은 미국 인디애나 주

에 위치한 퍼듀 대학(Perdue University)이다.

이 대학교에서는 1987년부터 매년 누가 더 황

당하고 복잡한 기계를 제작하는지 겨루는 대회

(RGMC)가 개최되고 있다. 이 대회는 지역 예

선을 거쳐 전미 대회까지 이어지는 큰 대회이

다. 대회 특징은 단순한 작업을 수행하기 위해

20회 이상의 기계적 단계를 거쳐야 한다는 것이다.

2008년에는 무려 158단계에 걸쳐 햄버거를 제작한 팀이 우승을 차지하였다. 또 2012년

과제의 경우 풍선을 부풀려 터트리기였으며 참가한 학생은 임무를 수행하기 위해 300여

개 단계를 거치는 다양한 방법을 모색했다.

본격적으로 전 세계에 골드버그 열풍을 일으킨 작품은 SYNC LAB(과학 창의 집단)에서

50여명의 과학자들이 제작한 “OK, Go- This too shall pass” 뮤직비디오이다. 뮤직비디오

의 처음부터 끝까지 등장하는 복잡하고 섬세한 기계장치의 움직임에 전 세계의 수많은

사람들이 감명을 받는다. 또한 재능 기부 프로그램 TED에 이 뮤직비디오의 제작자 Adam

Sadowsky가 등장하여 뮤직비디오 제작과정을 설명하면서 골드버그 장치에 대한 관심이

지대해지기 시작한다.

<OK, Go 뮤직비디오 첫 장면> <TED에 등장한 Adam Sadowsky>

일본에서는 국영방송 NHK에서 ‘피타고라 스위치’ 전국 대회를 개최한다. 이는 창의력

개발과 집중력 강화에 도움을 준다는 이유로 TV 프로그램에도 반영되어 큰 인기를 끌고


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있다. 장치에 등장하는 소품이 일상생활에서 접하기 쉬운 익숙한 물건이며, 짧은 영상임

에도 불구하고 그 안에 녹아있는 재치 있는 웃음 포인트로 인해 남녀노소를 불문하고 인

기를 얻고 있다.

뿐만 아니라 일본의 혼다 자동차 CF와 더불어 각종 광고에 골드버그 장치가 이용되고

있으며, ‘윌레스와 그로밋’과 같은 유아용 애니메이션에서도 골드버그 장치가 등장함으로

써 일상 속에서 골드버그 장치를 경험할 수 있는 가능성이 커지고 있다.

2006년 대한민국 국민들의 염원이 담긴 ‘한국 최초 우주인 선발’ 과정에서도 2박 3일

동안 진행된 합숙평가에서 협동심과 과학적 소양, 창의적 문제

해결 능력을 한 번에 평가할 수 있는 평가 방안으로 골드버그

장치가 사용되기도 하였다. 이에 교육계에서는 초중고 학생들의

창의력 및 과학적 소양을 평가할 수 있는 방안으로 골드버그

장치를 활용할 수 있는 방법을 다각적으로 모색하고 있다.

우리나라에서도 세계의 흐름에 발맞추어 골드버그 장치에 대

한 관심이 높아지고 있다. 특히 2011년부터 초중고 학생을 대

상으로 하는 국립과천과학관 골드버그 대회가 열리고 있으며,

경기과학축전에서도 골드버그 대회가 개최되면서 창의성이 뛰

어난 전국의 학생들의 관심의 대상이 되고 있다. 2013년의 미션은 한국 최초 우주인 선

발을 기념하기 위해 ‘우주선을 이륙 및 착륙시켜라’라는 주제가 주어졌으며, 같은 해 아주

대학교에서 개최한 한국 학생 골드버그 창작대회의 미션은 ‘딱따구리를 움직여라’였다.



① 정재승(2008), 정재승의 도전 무한지식, 달

② 이소연(2012), 열한번째 도끼질, 프롬북스

③ 김원섭(2010), 오토마타 디자이너, 플라잉피그코리아


① http://blog.naver.com/minti79/, 골드버그 장치 정보

② http://www.rubegoldberg.com/about/, RGMC 대회 정보

③ http://web.archive.org/web/20050323165353/www.nhk.or.jp/youho/pitagora.html,

피타고라 스위치 정보

⑤ http://mirror.enha.kr/wiki/%EA%B3%A8%EB%93%9C%EB%B2%84%EA%B7%B8%20%EC

%9E%A5%EC%B9%98, 골드버그 동영상


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Ⅲ. 일과 에너지

프로그램 명 여러 가지 도르래 3학년 1학기

수업 설명

고정 도르래와 움직 도르래를 사용하는 목적과 원리를 설명하기 위

하여 시연기기를 활용하며, 다양한 도르래를 이용하여 힘의 방향

전환과 힘의 크기를 줄이는 방법에 대하여 탐구해 보는 기회를 갖

는다. 이러한 경험을 통해 일상생활에 유용하게 사용될 수 있는 도

르래 발명품을 제작한다.



통합개념

현상과

사물의

규칙성(A1)

• 움직 도르래와 고정 도르래의 구조와

용도를 이해한다.

탐구활동

발표활동

통합역량시연 및

시각화(B3)

• 여러 가지 도르래를 이용한 다양한 활

동을 통해 힘의 이득을 이해한다.

탐구활동

시연활동

미적감성

인성

성공적

감성

(C2)

• 유용한 도르래 장치를 고안한다.

• 자신이 고안한 장치의 가격을 책정하

고 가격에 대한 합리적인 설득을 유도할

수 있다.

탐구활동

관련 교과


과학 일과 에너지 여러 가지 도구의 이용

기술 산업과 진로 발명품 산업 및 소비생활 이해

공학 기계공학 도르래를 이용한 용품 설계

미술 디자인 발명품 디자인 고안

수학 물건의 가격 발명품의 경제적 가치 산출


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1. 수업 개요

1차시 여러 가지 도르래

두 가지 형태의 도르래 학습하기

고정 도르래와 움직 도르래 비교하기

시연 1 : 고정 도르래를 이용하는 목적과 힘의 크기 측정

시연 2 : 움직 도르래를 이용하는 목적과 힘의 크기 측정

여러 가지 도르래의 효과 확인하기

시연 3 : 여러 가지 도르래를 이용하였을 때 힘의 크기

측정

↓

2차시도르래를 이용한

발명품 설계

도르래를 이용한 발명품 소개하기

도르래를 이용한 발명품 설계 활동하기

자신이 만든 발명품의 가치 산출 활동하기

↓

3차시 경제 활동

발명품을 홍보하는 팜플렛 제작하기

각자 가지고 있는 금액 안에서 가장 가치 있는

발명품을 사고파는 활동을 진행하기

▷ 본 교재는 [일과 에너지] 단원의 ‘도르래’ 관련 수업에 활용할 수 있는 것으로, 총 3차

시의 수업 내용과 시연기기와 관련된 3가지 시연활동으로 소개하였으므로 필요한 부분만

선택하여 활용할 수 있다.

여러 가지 도르래


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2. 시연기기 활용 방법



여러 가지

도르래

도르래, 1연 도르래, 모눈종이, 아크릴판,

고정대,

교사 준비물용수철 저울, 500g추 2개, 200g추(또는

100g 추 2개)


시연기기 설명

고정 도르래와 움직 도르래를 이용하여 힘의 이득과 힘의 방향 전환을 설명할 수 있

는 장치로 여러 가지 도르래를 연결하여 복합도르래를 만들어 볼 수 있는 시연기기

시연기기 활용방법

기본 프레임

- 나무 상자 안에 들어있는 기둥을 이용하여 기본 프레임을 설치한다.

- 프레임의 뒷면에 모눈종이를 덧대어 물체의 이동 거리를 측정할 수 있다.

- 모눈종이 앞면에 아크릴이 부착되어 있어 기록과 수정 및 삭제가 용이하다.

도르래 설치

- 도르래를 자유롭게 연결하여 실험한다.- 움직 도르래와 고정 도르래의 특성 및 원리를 설명

하는 수업에 활용 가능하다.- 움직 도르래와 고정 도르래를 복합적으로 활용하여

힘이 줄어드는 장치를 고안할 수 있다.


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3. 수업 자료

수업 지도안

<1차시>



도입 스펀지 2.0 342회 미스터리한 도르래 실험하기

- 도르래에 두 종류가 있음을 확인하기

전개

고정 도르래와 움직 도르래의 모양 비교하기

고정 도르래 사용 방법 및 특성 탐구하기

시연 1 : 고정 도르래를 이용하는 목적과 힘의 크기 측정

하기

시연 2 : 움직 도르래를 이용하는 목적과 힘의 크기 측정

하기

- 고정 도르래와 움직 도르래를 사용하였을 때 힘의 크기

와 물체의 이동거리를 각각 측정하기

고정 도르래와 움직 도르래의 차이점을 명확하게 확

인할 수 있도록 한다.

여러 가지 도르래를 설계하여 문제 해결하기

시연 3 : 여러 가지 도르래를 이용하였을 때 힘의 크기 측

정하기

- 움직 도르래와 고정 도르래를 이용하여 복합 도르래를

제작하였을 때 힘의 이득이 어느 정도 발생하는지 확인하

기

- 문제를 제시하여 고정 도르래와 움직 도르래가 몇 개가

필요한지 설계하기

학생들의 설계 활동을 먼저 진행한 후 몇몇 학생들

에게 발표를 유도한 후, 학생들의 발표 내용을 시연기기를

통해 직접 보여줌으로써 정답과 오답을 구분한다.

도우미 학생

을 선정하여

시연기기 활

용을 도울 수

있도록 하는

것이 좋다.

힘을 줄이기

위해서는 움

직 도르래의

개수를 적절

히 조절해야

함을 이용한

다.

마커펜,

화이트보

드용

지우개

정리 움직 도르래와 고정 도르래의 특징을 정리하기

차시 예고하기


- 57 -

<2차시>



도입

도르래를 이용한 다양한 발명품을 소개하기

- 대한민국지식자산대전 특허청장상 수상작

(http://kr.aving.net/news/view.php?articleId=737330&Bran

ch_ID=kr&rssid=naver&mn_name=news)

- 콤파운드 활

- 팝업 슬라이더

전개

도르래를 이용하는 목적 생각하기

- 힘의 방향을 바꾸기 위해서

- 힘을 줄이기 위해서

- 물체를 들어올리기 위해서 등

도르래를 이용한 발명품 제작하기

- 평소 불편했던 상황들을 생각해 보기

- 도르래를 이용한 발명품을 설계하기

자신의 발명품의 가치 및 경제성 생각하기

- 발명품을 만들기 위해 필요한 재료 찾아보기

- 자신의 발명품을 판매한다면 최소 얼마에 팔 것인지 생

각해 보기

재료의 가격보다 낮은 가격을 측정하는 것을 지양함

정리

다음 차시 예고하기

- 동료 평가 진행 예고

- 심미성, 활용성, 가격 적합성 등 평가 기준안 발표

과제 제시 : 팜플렛 제작

- 규격 : B4사이즈 (학교 상황에 맞추어 변경)

- 포함 내용 : 발명품의 이름, 가격, 용도 및 설계도

- 자신의 발명품의 장점을 한눈에 파악할 수 있도록 팜플

렛을 간단하고 강렬하게 표현하는 것이 중요


- 58 -

<3차시>



도입

다양한 팜플렛 예시 소개하기

학급 팜플렛 소개하기

- mobizen을 실물 화상기처럼 이용한다면 모든 학생들의

팜플렛을 소개하기 수월함

노트북,

핸드폰

전개

역할 설명하기

- 발명품이 상품으로 출시되기까지의 과정 소개하기

발명가(아이디어) ⇒ 변리사(특허출원) ⇒

사업가(투자) ⇒ 생산자(물품 생산) ⇒ 상인(판매)

⇒ 소비자(구입)

오늘 활동은 발명가와 사업가 또는 소비자의 역할을 체험

해 보는 것임을 설명하기

발명품 사고팔기

- 학급 인원을 “발명가 조와 사업가 조”로 나누기

(예 : 홀수번 조와 짝수번 조)

- 한 조는 팜플렛을 들고 교실 곳곳에서 홍보를 하고 한

조는 돌아다니면서 발명품들을 살펴보기

- 발명품을 살펴본 뒤 각자 가지고 있는 금액 안에서 가

장 가치 있다고 생각하는 발명품 3가지를 구입하기

- 자신이 구입한 발명품을 심미성, 활용성, 가격 적합성

측면에서 평가하고, 왜 이 물건을 선택했는지 이유를 설명

하기

- 역할을 바꾸어 활동하기

시간이 남는다면, 같은 조원 간에 평가 할 수 있는

기회를 제공하는 것도 좋다.

사 업 가 ( 또 는

소비자)의 자

산 금액을 정

할 때에는 학

생들의 발명품

금액을 둘러본

후 교사의 재

량으로 합리적

인 금액을 제

시한다.

사 업 가 ( 또 는

소비자)의 선

택을 받을 때

팜플렛에 스티

커를 붙여 놓

으면 발명왕

선정에 도움이

된다.

정리

발명왕을 선정하기

- 작품의 장점을 다함께 이야기해 보기

- 보완해야 할 부분에 대해 함께 생각해 보기

발명품 경진 대회 소개하기


- 59 -

도 입

도르래를 이용한 발명품

2013 대한민국지식재산대전에서 특허청장상을 수상한 발명품이 있다. 사진을 보

았을 때에는 우리의 부모님께서 산에 가실 때 신으시는 등산화와 다를 바 없어

보인다. 하지만 이 신발을 신어 본 사람들은 환호성을 지른다. 무엇이 다른 것일까?

일반적으로 등산화를 신으시는 어른들을 보면, 끈을 강하게 조이면서 신발을 신기

때문에 신발을 신는 시간이 길어진다. 그런데 이 발명품을 적용한 신발을 신으면

순식간에 신발을 신고 벗을 수 있다.

시간 단축의 비밀은 바로 도르래에 있다. 신발 끈을 신발에 고정하기 위하여 기존에

구멍이 있던 부위에 도르래를 부착하여 신발 끈이 조여지도록 만든 것이다. 이

획기적인 발명품은 중국, 일본에 이어 유럽과 미국에까지도 특허 출원 중이다.

일상생활에 불편함을 해소시킬 수 있는 도르래를 이용한 발명품은 무엇이 있을까?


- 60 -

고정/ 움직 도르래의 이용

고정 도르래와 움직 도르래를 이용하여 직접 실험을 하면서 사용 목적과 힘의 이득에 대하여 탐구한다.

시연 1: 고정 도르래를 이용하는 목적과 힘의 크기 측정

시연 2: 움직 도르래를 이용하는 목적과 힘의 크기 측정


1. 고정 도르래와 움직 도르래를 사용하여 물체를 들어 올린

다.

2. 용수철 저울을 이용하여 힘의 크기를 측정한다.

3. 모눈종이의 눈금에 시작점과 끝점을 표시하여 물체가 이동

한 거리와 용수철 저울이 이동한 거리를 구하고 비교한다.

탐구과제

1. 물체의 무게와 용수철 저울의 눈금을 비교해 보자.

2. 물체의 이동거리와 용수철 저울의 이동 거리를 비교해 보

자.

교실 뒤쪽에 있는 학

생들에게까지 시연기

기를 잘 보여 주기 위

하여 mobizen 핸드폰

어플을 수업에 활용하

는 방법이 효과적이다.


- 61 -

시연 3: 여러 가지 도르래를 이용하였을 때 힘의 크기 측정

고정 도르래와 움직 도르래를 연결하여 복합 도르래를 만들어 힘의 크기를 측정한다.


1. 고정 도르래 1개를 기본 프레임에 설치한다.

2. 움직 도르래 1개를 추가로 연결하여 힘의 크기를 측정한다.

3. 고정 도르래 1개를 추가로 연결하여 힘의 크기를 측정한다.

4. 2와 3을 반복하여 힘의 크기를 측정한다.

탐구과제

1. 고정 도르래가 한 개 늘어났을 때 무엇이 달라질까?

2. 움직 도르래가 한 개 늘어났을 때 무엇이 달라질까?

3. 물체를 들어 올리는 힘을 줄이기 위해 필요한 도르래는 고

정 도르래인가 움직 도르래인가?

4. 무게가 12N인 물체를 2N으로 들어올리기 위해서는 고정

도르래와 움직 도르래 몇 개가 필요할까? 복합 도르래를 설

계하시오.

5. [심화] 무게가 12N인 물체를 1.5N으로 들어올리기 위해서는

고정 도르래와 움직 도르래 몇 개가 필요할까? 복합 도르래

를 설계하시오.

4번 과제의 답인 복

합 도르래의 모양은

다음과 같다.

5번 과제의 답인 복

합 도르래의 모양은

다음과 같다.


- 62 -



1. 고정 도르래를 이용하여 1000g 추를 10cm 들어 올려 보자.

( 단, 추에 작용하는 중력의 크기는 용수철 저울에 추를 매달아 측정하면 됩니다.)

[추의 운동]

추에 작용하는 중력의 크기 추의 이동거리

약 10 (N) 10 (cm)

[용수철 저울의 운동]

용수철 저울의 힘의 크기 용수철 저울의 이동거리

약 10 (N) 약 10 (cm)

2. 움직 도르래를 이용하여 1000g 추를 10cm 들어 올려 보자.

( 단, 추에 작용하는 중력의 크기는 용수철 저울에 추를 매달아 측정하면 됩니다.)

[추의 운동]

추에 작용하는 중력의 크기 추의 이동거리

약 10 (N) 10 (cm)

[용수철 저울의 운동]

용수철 저울의 힘의 크기 용수철 저울의 이동거리

약 5 (N) 약 20 (cm)

3. 고정 도르래와 움직 도르래의 특징을 정리해 보자.

고정 도르래 움직 도르래

추의 무게와 같은 크기 힘의 크기 추의 무게의

중력의 방향과 같은 방향 힘의 방향 중력의 방향과 반대 방향

물체의 이동거리와

줄을 당기는 거리가 같다

물체의 이동 거리와

줄을 당기는 거리

물체의 이동거리보다 줄을 당기는

거리가 2배 길다


- 63 -

4. 복합 도르래를 만들어 보자.

[실험 순서]1. 프레임에 고정 도르래 1개를 설치하고 300g 추를 들어 올릴 때

용수철 저울의 눈금에 측정된 힘의 크기를 기록한다.2. 움직 도르래 1개를 추가로 설치하고 용수철 저울의 눈금을 측

정하여 기록한다.3. 고정 도르래 1개를 추가로 설치하고 용수철 저울의 눈금을 측

정하여 기록한다.4. 2와 3을 반복한다.

실험 상황 도르래 갯수 힘의 크기

고정 도르래 1개 고정 도르래 ( 1 )개 + 움직 도르래 ( 0 )개 10 (N)

움직 도르래 1개를 추가 했을 때 고정 도르래 ( 1 )개 + 움직 도르래 ( 1 )개 5 (N)

고정 도르래 1개를 추가 했을 때 고정 도르래 ( 2 )개 + 움직 도르래 ( 1 )개 5 (N)

움직 도르래 1개를 추가 했을 때 고정 도르래 ( 2 )개 + 움직 도르래 ( 2 )개 2.5 (N)

고정 도르래 1개를 추가 했을 때 고정 도르래 ( 3 )개 + 움직 도르래 ( 2 )개 2.5 (N)

움직 도르래 1개를 추가 했을 때 고정 도르래 ( 3 )개 + 움직 도르래 ( 3 )개 1.6 (N)

5. 무게가 12N인 물체를 2N으로 들어올리기 위해서 고정 도르래와 움직 도르래가 몇 개

필요할까? 복합 도르래를 설계해 보자.

고정 도르래 3개와 움직 도르래가 3개 있으면 12N인 물체를 2N으로 들어 올

릴 수 있다.

[심화] 무게가 12N인 물체를 1.5N으로 들어올리기 위해서는 고정 도르래와 움직 도르래

가 몇 개 필요할까? 복합 도르래를 설계해 보자.

고정 도르래 1개와 움직 도르래 3개가 필요하다.


- 64 -



1. 도르래를 사용하는 목적은 무엇일까 생각해 보자.

1. 힘의 방향을 바꾸기 위해서

2. 힘의 크기를 줄이기 위해서

3. 물체를 들어올리기 위해서 등등

2. 일상생활 속 불편한 상황을 생각해 보고 도르래의 이용목적을 적용하여 편리한 발명

품을 고안해 보자.

작품명

설계도

용도


- 65 -

3. 나의 발명품을 홍보할 수 있는 팜플렛을 제작해 보자.

규격 : B4사이즈 (학교 상황에 맞추어 변경)

포함 내용 : 발명품의 이름, 가격, 용도 및 설계도

자신의 발명품의 장점을 한눈에 파악할 수 있도록 간단하고 강렬하게 표현하는 것이 중요

4. 사업가(소비자)로서 선택한 작품에 대해 평가하고, 그 작품이 가치 있다고 생각한 이

유를 생각해 보자.

평가 대상 작품명 : 발명가:

평가 항목 세부 항목점수

5 4 3 2 1

디자인

1. 지저분하거나 복잡하지 않고 보기 좋고 멋있다.

2. 참신하고 독창적인 디자인이라서 브랜드로 만들

기에 적합하다.

실용성

3. 많은 사람들이 불편하다고 느끼는 상황에 대한

발명품이다.

4. 이 발명품은 발명가가 설명하는 용도로 사용하

기에 적합하며 많은 사람들이 유용하게 사용할

것 같다.

작품가격

적합성

5. 가격이 합리적이다(재료비와 비교해 보시오).

6. 사업가로서 투자하려고 할 때 적당한 가격이다.

내가 가치 있는

발명품이라고

평가한 이유


- 66 -

5. 나의 발명품을 평가해 보자.


5 4 3 2 1

디자인


2. 참신하고 독창적인 디자인이라서 브랜드로 만들

기에 적합하다.

실용성

3. 많은 사람들이 불편하다고 느끼는 상황에 대한

발명품이다.

4. 이 발명품은 발명가가 설명하는 용도로 사용하

기에 적합하며 많은 사람들이 유용하게 사용할

것 같다.

작품가격

적합성



내가 가치 있는

발명품이라고

평가한 이유

6. 나의 발명품을 보완해 보자.

나의 발명품의 부족한 점

보완 방법


- 67 -

4. 학습 평가

평가목표

본 수업의 평가는 시연기기를 활용하여 움직 도르래와 고정 도르래의 원리와 특징을

이해하고 학습 지식을 활용하여 발명품을 고안해 보는 활동으로 관련 내용에 대한 이해

는 서술형 평가로 실시하고, 이해한 원리를 활용하는 다양한 활동에는 교사 관찰평가, 자

기 평가 및 동료 평가를 적용할 수 있다.


1. 고정 도르래와 움직 도르래에서 힘의 이득과 일의 원리를

이해한다.

현상과 사물의

규칙성(A1)서술형평가

2. 관련 활동을 통하여 불편을 해소할 수 있는 편리한 도구를

고안한다.

시연 및 시각화

(B3)관찰평가

3. 발명품을 고안하고 동료들과 모의 경제활동을 통해 상품의

가치 창출을 경험함으로써 성공적 경험을 할 수 있다.

성공적 감성

(C2)

자기평가

동료평가

평가 문항

1. 움직 도르래와 고정 도르래의 특성을 이해하였는가?(서술형 평가)

고정 도르래 움직 도르래

힘의 크기

힘의 방향

물체의 이동 거리와줄을 당기는 거리

2. 도르래를 이용하여 편리한 발명품을 고안하기 위하여 노력하였는가?(관찰평가)

3. 심미성, 활용성, 가격 적합성에 알맞은 발명품을 고안하고 홍보하여 사업가 및 소비자

의 지지를 얻었는가?(자기/동료평가)


- 68 -

평가 기준

<서술형평가>


상 중 하

현상과

사물의

규칙성

(A1)

고정 도르래와 움직 도르래의 힘의 이득의 유무를 이해한다.

고정 도르래와 움직 도르래의 힘의 방향 전환 유무를 이해한다.

고정 도르래와 움직 도르래의 일의 원리를 이동거리 측면에서 이해한다.

<관찰평가>

평가항목 평가 기준평가수준

상 중 하

시연 및

시각화

(B3)

도르래를 이용한 발명품을 고안하고 구체적으로 설계할 수

있다.

모의 경제 활동에 참여하여 작품의 경제적 가치를 창출한다.

<자기 및 동료평가>

평가 대상 작품명 : 발명가 :


5 4 3 2 1

디자인


2. 참신하고 독창적인 디자인이라서 브랜드로 만들기에 적합하다.

실용성

3. 많은 사람들이 불편하다고 느끼는 상황에 대한 발명품이다.

4. 이 발명품은 발명가가 설명하는 용도로 사용하기에 적합하며 많은 사람들이 유용하게 사용할 것 같다.

작품가격

적합성



내가 가치

있는

발명품이라고

평가한 이유


- 69 -


1 ) 도르래란?

도르래의 사전적 정의는 ‘바퀴에 끈이나 체인을 걸어 힘의 방향을 바꾸거나 힘의 크기를

줄이는 장치’이다. 이 도르래에는 고정 도르래와 움직 도르래의 2가지 종류가 있다.

고정 도르래는 줄의 한쪽을 당겨서 다른 한쪽에 있는 물체를 움직이게 할 때 사용하므

로 힘을 줄이지는 못하지만, 바퀴 모양을 이용하여 힘의 방향을 바꾸어주는 역할을 수행

한다. 이렇듯 힘의 방향을 바꾸어 주는 고정 도르래가 일상생활에서 사용되는 예로는 국

기 게양대, 엘리베이터, 블라인드, 우물의 두레박을 올리는 장치 등을 들 수 있다.

움직 도르래는 힘의 크기가 반으로 줄어드는 효과가 있어 유용하게 쓰인다. 힘이 반으로

줄어드는 이유는 도르래에 걸려있는 실의 양쪽이 물체를 지탱하기 때문이다. 하지만 일의

원리에 의하면 도구를 사용하기 전과 후의 일의 크기는 같아야 한다. 즉, 움직 도르래를

이용하면 드는 힘이 반으로 줄어드는 대신 이동 거리가 2배 증가하게 된다. 움직 도르래

가 사용되는 예에는 기중기, 크레인, 엘리베이터 등이 있다.

고정 도르래와 움직 도르래를 함께 사용하는 경우 복합 도르래라고 칭하며 고정 도르래

의 장점인 힘의 방향을 바꾸는 특징과 움직 도르래의 장점인 힘의 크기를 줄이는 특징을

모두 사용할 수 있다.

같은 축을 공유하며 크기가 다른 여러 개의 도르래가 함께 작용하는 경우는 축바퀴 또

는 차동도르래라고 명명한다. 이러한 차동 도르래는 체인 호이스트에 사용되기도 하며 축

바퀴와 같이 간단한 형태는 자동차 핸들, 문고리 등을 들 수 있다.

2 ) 돌래의 ‘돌래 시스템’

2013 대한민국지식재산대전에서 특허청장상을 수상한 발명품이 있다. 비대칭 도르래를

신발에 적용하여 손쉽게 끈을 조이고 풀 수 있게 만든 발명품이다. 신발 끈을 신발에 고

정하기 위하여 기존에 구멍이 있던 부위에 도르래를 부착하여 신발 끈이 조여지도록 시

스템을 구성한 이 발명품은 한국, 중국, 일본에 특허 및 실용신안 등록을 마친 상태이다.

또한 유럽과 미국에 특허 출원 중인 획기적인 아이디어 발명품이다.

돌래 시스템을 이끌고 있는 이미선(29) 대표는 정약용의 거중기의 원리를 신발에 적용

하면 손쉽게 신발을 신고 벗을 수 있을 것이라 생각하여 이 발명품을 고안했다고 한다.

KBS에서 방영하는 황금 펜타곤(대국민 창업오디션)에 출연한 이 대표는 기존 신발에 다

양한 비대칭 도르래를 설치하여 사람들의 불편을 해소해 줄 수 있다고 자신 있게 말한다.


- 70 -

[이미지 출처 : http://blog.naver.com/qovop_/80203809637]

돌래 시스템은 신발 끈을 걸어 놓는 형식을 사용하기 때문에 착용시간이 절약되며, 마찰

이 줄어듦으로써 신발 끈의 수명이 늘어날 뿐만 아니라 레칫기어 장착으로 신발 끈이 다

시 풀리지 않도록 조일 수 있다는 점, 신발 착용 시 도르래에 의해 신발 끈에 의해 발에

가해지는 압력이 줄어들어 편안한 착용감을 느낄 수 있다는 점 등의 장점을 갖는다.

자세한 사항은 돌래 시스템 홈페이지 http://blog.naver.com/chamsol119/40166958149

를 통해 알아 볼 수 있다.


- 71 -

3 ) 팝업 슬라이더

요 근래 인테리어 전문가들 사이 핫 트렌드는 숨은 공간을

이용하는 것과 지저분하게 보이는 물건을 꼭꼭 숨기는 것이

라고 한다. 그들이 원하는 두 가지 요건을 모두 충족할 수 있

는 아주 특별한 가구가 등장하여 인테리어 전문가들을 흥분

시키고 있다.

이름하여 팝업 슬라이더이다. 팝업 슬라이더는 기능성 책상

을 제작하는 엑스클로즈에서 개발한 반자동 슬라이드 책상이

다. 기존의 책상이 키보드 자판을 넣었다 뺄 수 있게 만들었

다면, 팝업 슬라이더는 모니터와 TV가 오르락내리락하도록

제작하였다. 이 팝업 슬라이더는 복합도르래를 이용하여 전동

모터 없이 움직인다.

사회적으로 결혼연령이 늦추어지고 20~30대 연령층이 부모

님과 함께 사는 것보다 홀로 독립하는 것을 원하는 사람이

많아질수록, 새로 건축하는 주거형 건물 역시 아파트보다 원

룸이나 오피스텔이 늘어나고 있다. 그렇기에 좁은 공간을 활

용하여 넓어보이게 만드는 기술이 절실한 시점이다. 따라서

인테리어 업계에서 주목하는 기술이 바로 ‘팝업’이다. ‘팝업’은

평소에는 깔끔한 집안 분위기 연출을 위해 사라져 있다가 필

요할 때만 나타나는 기술을 의미한다. 어느 집에나 하나쯤은 있는 TV와 컴퓨터 모니터를

숨겨 놓을 수 있다는 기막힌 기술은 모니터에 먼지가 쌓이는 것을 막아 모니터 수명을

늘려줄 뿐만 아니라 컴퓨터 책상과 일반 책상을 따로 구입할 필요가 없다는 장점을 가지

고 있어 세간의 주목을 얻고 있다.

4 ) 도르래와 디자인의 만남

과학과 기술의 전유물로 여겨지던 각종 도구들이 디자이너들의 날카로운 눈에 들어오기

시작했다. 현대적인 분위기를 연출할 수 있을 뿐만 아니라 참신함을 선사하기 때문이다.

각종 도구들 중 2010년 전후로 가장 주목받았던 도구는 다름 아닌 도르래이다.

그림은 리바트에서 주최한 제7회 디자인 공모

전에서 대상을 수상한 “A PULLEY”이다. 이는 도

르래를 모티브로 한 벽걸이 선반으로 높낮이 조

절이 자유로우며 축을 중심으로 회전이 가능한

작품을 만들어 높은 평가를 얻었다. 특히 저명한

심사위원이 이 작품을 보고 ‘높낮이 조절이 자유

로워 어린 아이들도 손쉽게 활용할 수 있다는 점


- 72 -

이 인상적이었다.’고 평가하였던 것으로 알려졌다. 이 디자인은 도르래를 이용하여 물체를

이동할 수 있는 과학적 원리가 디자인과 결합되어 시너지 효과를 일으킨 것으로 ‘삶은 디

자인이다’라는 대회 주제를 가장 조화롭게 드러낸 작품이라고 볼 수 있다.

추가 활동

1 ) 엘리베이터 연구

- 엘리베이터의 원리를 탐구하는 수업을 진행할 수 있다.

- 고정 도르래의 왼쪽에는 사람이 탈 수 있는 승강장을 설치하고 다른 한편에는 균형추

를 설치하여 도르래의 움직임을 설명한다.

- http://blog.daum.net/gil7108alswn/187 : 엘리베이터 만들기 키트를 이용하여 학생들

의 이해도 및 흥미를 고취시킬 수 있다.

- http://www.kesi.or.kr/kesi2013/sub/information/03_01_02_pop01.jsp : 로프식 엘리베이

터의 구조도를 통해 감속기 및 리미트 스위치 등 다양한 부품에 대해 학습할 수 있다.



① STEAM 교육을 위한 융합과학실험 Field Manual 1,2 (김인수 저 / 한진출판사, 2013)

② STEAM 교육론(김진수 저 / 양서원, 2012)


① http://blog.naver.com/chamsol119/ - 돌래 사이트

② http://sciencelove.com/ - 과학사랑 사이트

③ http://www.kesi.or.kr/kesi2013/index.jsp- 한국승강기안전관리원

④ http://www.xcloz.com/ - 팝업 슬라이더 사이트

⑤ http://www.asiae.co.kr/news/view.htm?idxno=2008121216113666689 - A PULLEY 기사

중3 – 대기의 성질과 일기변화

- 73 -


과학 대기의 성질과 일기변화 전선의 형성과 일기변화

국어 목적에 맞는 글쓰기 일기예보 시나리오 쓰기

기술 스마트기기의 활용 스마트기기를 이용한 동영상 편집

Ⅳ. 대기의 형성과 일기변화

프로그램 명 나는 일기예보관 3학년 1학기

수업 설명이 프로그램을 통해 온대저기압을 입체모형으로 만들어 보고, 온대

저기압의 이동에 따른 지역별 일기변화에 대해 글을 쓸 수 있다.




시각화(B3)

• 온대저기압 모형을 올바르게 만들고 시

각화할 수 있다.탐구활동

통합역량의사소통

능력(B7)

• 종합적인 관점을 바탕으로 타인에게 의

견을 효과적으로 전달할 수 있다.발표수업

미적감성

인성

사회적

책임감(C5)

• 과학기술이 지역사회에 미치는 영향에

대해 인식할 수 있다.개인활동

관련 교과


- 74 -

1차시주제탐색

(온대저기압의 개념)

온대저기압이란?

- 온난전선과 한랭전선의 특징

- 온대저기압에 따른 날씨변화

↓

2차시

탐색 및 탐구

(온대저기압 모형

만들기)

온대저기압 모형 제작하기

- 온대저기압 모형 만들기

- 온대저기압의 특징 적기

↓

3차시

탐색 및 탐구

(지역에 따른

일기예보하기)

일기예보하기

- 온대저기압위치에 따른 날씨변화 적기

- 일기예보 동영상으로 촬영하기

- 모둠별로 일기예보 발표하기

1. 수업 개요

▷ 본 교재는 [대기의 형성과 일기변화] 단원 중 ‘온대 저기압’과 과련된 총 3차시 내용

중 3차시(지역에 따른 일기예보)에 해당되는 프로그램, 학생용 활동지, 수업자료 PPT로

구성되어 있습니다.

나는 일기예보관


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구분(1인 1조)

구성품 사진

전선의 형성 지도, 플라스틱 전개도, 단추

교사 준비물 네임펜


키트 설명


1인당 1장씩 온대저기압 플라스틱 전개도와 단추를 나눠주고 각 모둠마다 네임펜 세트

를 나눠준다.

키트 조립방법

- 온대저기압 플라스틱 전개도를 모양대로 접어 끼운다. 이 때 플라스틱 전개도의 완성

된 모양을 고려하여 접어야 한다.

- 완성된 온난전선과 한랭전선에 각각 단추를 끼워 연결한다.

- 빨간색 네임펜과 파란색 네임펜으로 온난전선과 한랭전선을 그린다. 작은 모양의 플라

스틱에 적운형 구름과 층운형 구름도 그려서 전선에 끼우도록 한다.

- 모둠원들끼리 전선의 특징을 학습하고, 특징을 적어가며 나만의 온난전선 모형을 만든

다.

키트 관련 팁

- 교과서나 자료를 나눠주고 온대저기압 모형 위에 네임펜으로 적어보도록 한다.

- 탈지면이나 솜이 있으면 온대저기압 모형 위에 붙여 적란운과 층운형 구름을 표현해

도 좋다.

- 교사가 전개도를 크게 인쇄하여 칠판에 고무자석을 이용하여 시연을 하여도 좋다.


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도입

온난전선과 한랭전선의 특징을 학습하기

- 온난전선과 한랭전선의 특징을 학습하여 확인하도록

한다.

- 온대저기압의 특징을 확인한다.

- 온대저기압의 대기의 특징을 학습한다.

전개

온대저기압 모형 만들기

- 1인당 하나씩 온대저기압 모형 KIT를 나눠준 후 키트

조립 방법에 대해 설명한다.

- 모든 조립이 된 후에는 네임펜을 나누어 주어 온난전

선과 한랭전선을 표시하도록 한다.

- 학습한 온난전선과 한랭전선의 특징도 적는다.

KIT를 앞, 뒤로 조립하는 것에 따라 옳지 않은 모형

이 되기도 한다. 조립 방향을 처음부터 알려주기보다는

학생들이 모형을 조립해 보고 오류가 생겼다면 모둠원들

끼리 해당 오류를 찾아 수정해 나가도록 한다.

플라스틱의 여분에 하늘색 네임펜으로 구름을 그려

오린 후 전선에 붙여 다양한 전선 모형을 유도한다.

KIT의 모형을 조

립할 때는 손이

베이지 않도록

주의를 하도록

한다.

일기예보관 되어보기

- 완성한 자신의 온대저기압 모형을 모둠별 지도 위에

올려놓는다.

- 각 모둠원이 다양한 위치에 모형을 올려놓고 자신의

온대저기압 모형의 위치에 따른 각 지역별 날씨에 대한

일기예보를 적는다.

일기예보관이 되어 기상예보 UCC 촬영하기

- 각자 적은 일기예보 시나리오를 모둠원들과 검토하여

정리한다.

- 모둠원 중 잘 정리한 하나의 예보 내용을 뽑아 일기

예보관이 되어 예보 내용을 보도하고, 이를 휴대폰으로

촬영하여 UCC를 제작한다.

정리

일기예보 UCC 감상하기

- 각 모둠별로 촬영한 일기예보 동영상을 감상하는 시간

을 갖는다.

상호평가하기, 소감발표하기

시간이 부족할 수 있다는 점을 고려하여, 완성도 있

는 동영상을 위해 한 차시를 늘려 편집의 시간을 충분히

주고 이를 평가의 시간으로 활용하는 것도 좋다.

학생들의 소감발

표는 성공적 체

험이 충분히 될

수 있도록 유도

한다.

3. 수업 자료

수업 지도안


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도 입

온대 저기압

중위도 지방에서는 찬 기단과 따뜻한 기단이 만나 온난 전선과 한랭전선을 동반하

는 저기압이 자주 발생하는데, 이것을 온대저기압이라고 한다. 온대저기압을 중심으

로 남동쪽으로는 온난전선이 발달하고 남서쪽으로는 한랭전선이 발달한다. 온대저

기압은 편서풍에 의해 서쪽에서 동쪽으로 이동하므로 온대 저기압이 지나가는 지역

에서는 온난 전선이 먼저 통과하고, 한랭전선이 나중에 통과하면서 날씨 변화가

나타난다. 이러한 유동적인 온대저기압을 이해하고 해석하기 위해, 모형을 통해

온대저기압을 알아보도록 하자.


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온대저기압을 입체모형으로 만들어 보고, 온대저기압의 이동에 따른 지역별 일기변화에 대한 글을 쓰고 발표할 수 있다.

1. 실험방법:

가. 재료: 온대저기압 모형 키트, 네임펜, 단추

나. 활동내용

① 1인당 하나씩 온대저기압 모형 키트를 나눠준 후 키트 조

립 방법에 대해 설명한다.

② 모든 조립이 된 후에는 네임펜을 나누어 주어 온난전선과

한랭전선을 표시한다. 작은 모양에는 구름을 그려 넣어 조

립하도록 한다.

③ 학습한 온난전선과 한랭전선의 특징도 적는다.

④ 다 완성된 자신의 온대저기압 모형을 모둠별 지도 위에 올

려놓는다.

⑤ 각 모둠원이 모형을 다양한 위치에 올려놓고 자신의 온대

저기압모형의 위치에 따른 각 지역별 날씨에 대한 일기예

보를 적는다.

⑥ 각 모둠별로 촬영한 일기예보 동영상을 감상하는 시간을

갖는다.

온대저기압 모형 KIT

를 뜯어 조립하는 과정

에서 KIT의 구성품에 손

이 베이지 않도록 주의

를 준다.

온대저기압 모형 KIT

는 앞뒤 표시가 없어 단

추를 끼울 부분을 고려

해야만 왼쪽이 한랭전선,

오른쪽이 온난전선 모양

이 된다.

단추를 끼워 모형을

완성하여 온대저기압의

모양이 시간에 따라 유

동적으로 움직임을 보여

준다.


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온대저기압을 입체모형으로 만들어 보고, 온대저기압의 이동에 따른 지역별 일기변

화에 대한 글을 쓰고 발표할 수 있다.

1. 온대저기압 모형 만드는 방법

가. 재료: 온대저기압 모형 키트, 네임펜, 단추

나. 체험내용

① 온대저기압 모형 키트의 모양대로 키트를 조립한다.

② 모든 조립이 된 후에는 네임펜으로 온난전선과 한랭전선을 표시한다.

③ 학습한 온난전선과 한랭전선의 특징도 적는다. 단추를 사이에 끼워 완성한다.

④ 다 완성된 자신의 온대저기압 모형을 모둠별 지도 위에 올려놓는다.

⑤ 각 모둠원이 모형을 다양한 위치에 올려놓고 자신의 온대저기압 모형의 위치에 따

른 각 지역별 날씨에 대한 일기예보를 적는다.

⑥ 각 모둠별로 촬영한 일기예보 동영상을 감상하는 시간을 갖는다.




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2. 온난 전선과 한랭 전선의 특징

특징 한랭전선 온난전선

전선면의 기울기 급하다 완만하다

구름 적운형 층운형

비 소나기(일시적) 이슬비(지속적)

강수 지역 좁다 넓다

이동속도 빠르다 느리다

통과 후 기온 하강 상승

통과 후 기압 상승 하강

통과 후 풍향 남서풍→북서풍 남동풍→남서풍

3. 일기예보 시나리오 작성하기

기상캐스터처럼 시나리오를 작성하자

안녕하십니까. 기상캐스터 입니다. 현재 경기도와 충남 북부지역은 소나기가 일시적으로 내릴

예정이며 경상북도 지역은 이슬비가 내릴 예정입니다. 그러나 대전과 전라북도는 비교적 맑고 온도가

상승할 것으로 예상되어집니다. 그러나 곧 일시적인 소나기가 내릴 예정이므로 세차 예정이신 분들은

천천히 세차하셔도 될 것 같습니다.

4. 일기예보 UCC 계획 세우기

목표 : ‘스탑 모션 메이커’ 어플리케이션을 이용하여 약 3분 가량의 동영상 제작

① 촬영기사, 자료제작, 시나리오작가, 편집 담당 등 역할을 분담.

② 날씨 예보를 하는 것처럼 손으로 주간, 일간, 월간 날씨에 대한 그림을 함께 그린다.

이때 과학적 근거가 잘 드러나도록 한다.

③ 기상캐스터의 캐릭터를 그려서 오린 다음 위의 그림에 얹어놓고서 스냅사진을 여러

장 찍는다. 이때 말풍선 내지는 음성 녹음을 통해 연결할 경우 동영상처럼 보일 수 있

도록 어플리케이션을 이용하여 편집한다.


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탐구과제

1. 지도 위에 올려진 온대저기압 모형에 영향을 미치는 지역 3가지를 쓰고 각 지역의

일기의 특징을 적어보자.

경기도(한랭전선 뒤), 대전(한랭전선과 온난전선 사이), 경상북도(온난전선 앞)

생각해 봅시다

1. 일기예보에 관련된 우리 주변의 다양한 직업을 찾아 적어보자.

기업체 : 항공우주산업체, 민간예보관련업체, 항공사, 환경관련업체, 언론사 등

연구소 : 천문연구소, 기상연구소, 해양연구소, 항공우주연구소, 인공위성관련연구소, 국방과학연구소, 표준과학

연구소, 전파연구소, 중앙정부 및 지방자치단체(기상직·환경직 공무원)

관련직업 : 기후변화전문가, 온실가스인증심사원, 천문 및 기상학연구원, 환경공학기술자, 환경컨설턴트

2. 열대저기압에 대해 조사해 보고 온대저기압과의 차이점을 찾아보자.

열대저기압은 해수면의 온도가 높은 특정한 열대 해상에서 발생하는 저기압으로 장소에 따라 태풍

(typhoon), 허리케인(hurricane), 사이클론(cyclone) 등 부르는 이름이 각각 다르다. 태풍은 주로 6월에서

12월 사이에 북태평양 서쪽 해상에서 발생하는 것이고, 허리케인은 북대서양, 카리브 해, 멕시코 만에

서는 8월에서 10월 사이에, 그리고 북태평양 동쪽 해상에서 6월에서 10월 사이에 발생하는 것을 말

한다. 사이클론은 인도양, 아라비아 해 그리고 벵골 만에서 6월에서 11월 사이에 발생한다.

그러나 온대저기압은 중위도나 고위도에서 발생하는 저기압으로, 찬 기단과 따뜻한 기단의 접촉부

(전선면)에서 파동의 형태로 생기며 그 중심을 향해 바람이 불어들어간다.


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4. 학습 평가

평가목표

본 수업의 평가는 모둠별 활동으로, 모형을 활용한 온대저기압의 특성을 이해하고 감

상하는 과정에서 산출물평가와 자기평가로 시행될 수 있다.


1. 온대저기압 모형을 올바르게 만들고 시각화할 수 있다.시연 및

시각화(B3)산출물평가

2. 종합적인 관점을 바탕으로, 타인에게 효과적으로 의견을 전

달할 수 있다.

의사소통능력

(B7)

3. 과학기술이 지역사회에 미치는 영향에 대해 인식할 수 있

다.

사회적책임감

(C5)자기평가

평가문항

1. 모형을 활용한 온대저기압의 특성을 이해하여 올바르게 시각화 하였으며, 다른 사람들

에게 기상 캐스터로서 역할을 잘 수행하였는가?(산출물 평가)

2. 과학기술이 사회에 미치는 영향을 인식하는가?(자기평가)

평가기준

<산출물평가>


상 중 하

시연 및

시각화

온대저기압 모형을 올바르게 제작하였는가?

주어진 재료를 활용하여 창의적인 모형을 제작하였는가?

의사소통능력 모형을 통해 올바르게 날씨를 해석하여 전달할 수 있는가?

<자기평가>

평가항목 평가기준 매우그렇다. 그렇다 보통이

다그렇지않다

매우그렇지 않다.

사회적

책임감

과학기술이 지역사회에 긍정적 영향을 미친다.

과학기술이 지역사회에 중요한 역할을 한다.


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1) 온대저기압

저기압은 주위에 비해 기압이 낮아서 그 중심을 향해 바람이 불어 들어가며, 이때 온대

성 지역에서 발생하는 저기압을 온대저기압이라 한다. 우리나라가 포함되어 있는 위도

35도 정도는 온대성 저기압의 영향을 많이 받지만 장마철에는 열대지역에서 생기는 열대

저기압의 영향을 받기도 한다.

온대저기압이 통과할 때의 날씨를 보면, 저기압이 접근하고 있을 때에는 기온이 상승하

고 구름이 점차 낮아져서 비가 오기 시작한다. 그리고 온난전선이 통과하면 비는 일단 멈

추고, 중심이 통과한 후에 한랭전선이 통과하면서 소나기가 온 후 곧 갠다.

2) 일기예보 방송

일기예보 방송은 길어야 2분을 넘지 않지만 방송이 가지고 있는 속보성과 광역성 때문

에 그 중요성은 다른 어떤 프로그램보다 높다고 할 수 있다. 이 짧은 일기예보 방송을 하

기 위해서는 매우 복잡한 과정이 필요하다. 일기예보를 방송하기 위해서 제일 먼저 필요

한 것은 기상대의 각종 관측이다. 기상대의 관측은 각 측후소에서 알려온 자료와 기상 위

성이 보내온 위성 사진을 위성 수신실에서 수신해 비교 분석함으로써 이루어진다. 이 밖

에도 이웃 나라의 기상 상황을 제공받아 참고하기도 한다. 관측이 끝나면 그 자료를 가지

고 그날의 기상도를 작성한다. 기상도 작성은 최근에는 컴퓨터를 이용해 전산 기상도를

작성함으로써 보다 정확성을 기할 수 있게 되었다. 이 기상도 작성은 매우 중요한 작업으

로 전문 예보관들이 회의를 열어 수십 년간의 자료를 참고해 기상 변화를 과학적으로 예

측함으로써 이루어진다. 기상도가 작성되면 중앙기상대에서는 예보 자료를 각 언론기관과

재해대책본부 등에 보낸다. 중앙기상대는 따로 텔레비전 스튜디오와 라디오 부스를 마련

해 놓고 있는데 라디오 부스에서는 수시로 각 방송 프로그램에 필요한 리포팅을 하고 있


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으며 텔레비전 스튜디오는 긴급을 요하는 재해 방송시에 방송을 할 수 있게 되어 있다.

일기예보 방송의 경우 색다른 것은 '크로마키'에 의한 방송기술이다. 이 기법은 파란색

크로마키판 앞에 선 해설자를 잡은 화면과 컴퓨터 그래픽실에서 작성한 그림 혹은 위성

사진의 화면이 합쳐져 텔레비전 화면에 해설자가 일기도나 구름 사진을 직접 가리키는

것처럼 보이게 하는 기법이다. 이 경우 방송 요원은 일기도나 구름 사진의 정확한 위치를

잡기 위해 그 옆에 설치된 모니터를 보면서 동작을 취하는 것이 보통이다. 단 몇 분의 방

송을 위해서 이같이 복잡한 과정을 거치는 일기예보 방송은 그러나 그 예보가 틀릴 경우

무수한 비난을 감수해야 하는 고초를 겪기도 한다. 최근에는 퍼센트의 개념에 의한 확률

예보방송을 하고 있기도 하는데, 과학이 발달할수록 보다 정확한 예보가 방송될 것으로

기대된다.

추가 실험

- 일기예보 UCC를 제작하고 편집함에 있어 시간이 많이 소요될 수 있다. 이럴 경우 수행

평가로 전환하여 완성도 있는 일기예보를 만들어 추후에 일기예보 감상의 시간을 가질

수도 있다.

- 온대저기압 모형 KIT를 다 사용하였어도 전개도를 OHP필름에 인쇄하여 재사용할 수

있다.

- 온대저기압 모형 전개도를 크게 인쇄한 후, 고무자석을 붙여 교사용 자료로 사용할 수

있다.





③ 한국언론연구원(현 한국언론진흥재단) 역(1993), 매스컴대사전




③ http://www.kma.go.kr/ 기상청


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중3 - 전기

- 86 -

Ⅴ. 전기

프로그램 명 스마트그리드 세상 3학년 2학기

수업 설명

이 프로그램을 통해 전기 에너지의 효율적인 사용에 활용되는 스마

트그리드 기술을 알 수 있다. 스마트그리드 구성 장치를 모둠별로

제작하고, 완성품의 조합을 통해 스마트그리드 도시를 설계한 후

전기 에너지의 생산과 소비 활동을 통해 에너지의 절약 및 에너지

의 안전하고 합리적인 사용에 관심을 가질 수 있다.



통합개념시스템과

조화(A4)

• 스마트그리드를 구성하는 요소를 이해

할 수 있다.

탐구활동

발표활동


시각화(B3)

• 스마트그리드 구성요소를 창의적으로

제작하고 활용할 수 있다.

모둠별

프로젝트학습

미적감성

인성협동심(C7)

• 에너지 생산 및 소비 활동을 협력적으

로 수행할 수 있다.

모둠 간

협력학습

관련 교과


과학 전기 전기 에너지의 안전하고 합리적인 사용

기술 에너지와 동력 에너지 생산 및 소비 장치 만들기

공학 전력공학 스마트그리드 기술

미술 공간 디자인 효율적인 공간 조성

중3 - 전기

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1차시

주제탐색

(스마트그리드의 개념

이해)

에너지 문제의 심각성 인식

- 효율적인 에너지 사용의 대안 탐색

스마트그리드란 무엇인가?

- 스마트그리드에 사용되는 다양한 기술과 구체적인 사례

- 스마트그리드가 구현된 미래 사회

- 스마트그리드 기술의 필요성 인식

스마트그리드 도시를 구성하는 다양한 기술의 이해

↓

2차시

설계 및 제작

(스마트그리드

구성장치 제작)

모둠별 스마트그리드 구성 장치 KIT 제작활동

- 발전기(자가발전, 압전발전)

- 신재생에너지 활용 장치(태양광, 풍력)

- 에너지 저장 장치

- 에너지 소비 장치(모터, LED 활용)

- 전기자동차

↓

3차시

활용

(스마트그리드 도시

설계 및 전기 에너지

활용 활동)

스마트그리드 도시 설계하기

- 각 모둠별 스마트그리드 결과물을 활용한 스마트그리드

도시 설계 및 건설 활동

건설한 도시에서 전기의 생산과 소비 체험하기

- 다양한 발전장치를 통한 전기의 생산

- 다양한 부하장치를 통한 전기의 소비

- 생산과 소비의 불균형에 의해 발생할 수 있는 다양한

현상 이해

올바른 전기 에너지 사용의 필요성 인식

1. 수업 개요

▷ 본 교재는 [전기] 단원 중 ‘전기 에너지의 안전하고 효율적인 활용’에 해당되는 3차시

(스마트그리드 세상)의 프로그램, 학생용 활동지, 수업자료 PPT로 구성되어 있습니다. 교

과서별로 스마트그리드의 내용이 포함되지 않은 교과서도 있으므로, 교과서 내용에 따라

1차시(스마트그리드 기술의 이해) 내용은 유동적으로 재구성하여 수업에 활용할 수 있습

니다.

스마트그리드 세상

중3 - 전기

- 88 -



구분(4인 1조/ 반)

구성품 사진

스마트그리드

자가발전기, 태양광발전기, 풍력발전기, 전기

자동차, 압전발전기, 에너지 저장장치, LED활

용 에너지 소비 장치, 모터 활용 에너지 소

비 장치

교사 준비물Activity 1 : 글루건 5개, 커팅매트 5개

Activity 2 : 전지(A0) 1장

학생 준비물Activity 1 : 칼 5개, 자 5개, 추가 꾸미기 재료

Activity 2 : 그리기 도구(색연필, 사인펜 등)

키트 설명

스마트그리드 구현 장치

- 스마트그리드를 구성하고 있는 요소를 8가지로 세분화하여 각 모둠에서 장치를 하나

씩 제작한다.

- 모둠별 완성품을 조합하여 스마트그리드 도시를 설계한다.

- 스마트그리드 에너지 시나리오를 작성하고, 전기 에너지의 생산과 소비 관련 활동을

전개한다.

키트 활용방법

태양광 발전기

태양광 발전의 발전 효율에 영향을 미치는 요인

을 생각해보고, 태양전지 받침대를 창의적으로

설계하고 제작하도록 한다.

중3 - 전기

- 89 -

풍력 발전기

풍력 발전의 발전 효율에 영향을 미치는 요인을

생각해보고, 풍력발전기를 창의적으로 설계하고

제작하도록 한다.

압전 발전장치

압전발전기 단자의 소켓과 LED 모듈 소켓을 결

합하여 압전발전기의 흰색 부분에 충격을 가하

면 LED가 점등되는 회로이다.

압전발전기와 LED 램프를 이용하여 실생활에 활

용할 수 있는 장치를 창의적으로 설계하고 제작

하도록 한다.

자가 발전기

① 육각 막대축을 기어1에 끼워 넣은 후 기어박스(우)에 육각

막대축을 관통시켜 넣는다.

② 기어박스(우)의 뒤쪽에 모터를 끼워 넣는다.

③ 기어3을 모터 심보에 끼운 후 그림과 같이 기어2를 가운데

넣는다.

④ 기어박스(좌)를 기어박스(우)에 조립한 후 나사로 결합한다.

⑤ 육각 막대축을 돌려 기어가 잘 돌아가는지 확인한다.

⑥ 육각 막대축을 적절히 자르고 회전판(캠) 가운데 구멍에 끼

운다.

⑦ 육각 막대 일부를 잘라 회전판의 바깥쪽 구멍에 끼워 손잡

이를 만든다.

⑧ LED와 모터 연결선을 극성에 맞게(붉은색 선과 LED 긴 다

리, 검은색 선과 LED 짧은 다리) 결선하고 손잡이를 돌려

발전 여부를 확인한다.

에너지 저장 장치

충전회로는 부품이 모두 납땜되어 있는 완제품이

므로 가장 효율적인 활용방안은 무엇인지 고려해

보고 장치의 외형을 창의적으로 설계하고 제작한

다.

중3 - 전기

- 90 -

전기자동차

① 7*5 종이의 한쪽을 길이 방향으로 자르고, 4곳의 모퉁이 한

방향을 잘라 사각 박스로 접어 접착제(풀, 테이프 등)로 붙

인다.

② 잘려진 종이를 3칸으로 잘라 종이스프링으로 이용하여 빨

대를 꽂는다.

③ 빨대 속으로 6각 축을 넣고 적당한 길이로 자른 후, 바퀴를

결합하고 고무 캡을 끼운다. 바퀴 중 한 곳에는 큰 톱니바

퀴를 함께 끼워 결합한다.

④ 모터의 두 단자에 충전회로의 모터 연결선을 결선한 후 양

면테이프로 모터와 충전회로를 적절한 위치에 고정한다. 이

때 모터의 회전방향을 확인하여 자동차의 진행방향을 미리

알아두고, 기어의 톱니가 확실하게 물리도록 부착한다.

⑤ 다양한 재료를 이용하여 자동차의 외형을 꾸밈으로써 전기

자동차를 완성한다.

모터 활용 장치

① 모터와 스위치 회로를 결선한다.

② 모터를 활용하는 장치를 창의적으로 설계하고

제작한다.

LED 활용 장치

① LED와 스위치 회로를 결선한다.

② LED를 활용하는 장치를 창의적으로 설계하고

제작한다.

키트 관련 팁

- 키트에는 제작에 필요한 최소한의 재료만 포함되어 있으므로, 설계 내용에 따라 다양한 재료가 추가적으로 사용될 수 있다.

- 발전장치, 저장장치, 소비장치를 적절히 조합하여 하나의 산출물을 만들도록 모둠을 재구성할 수 있다.

예) 태양광발전기 + 에너지저장장치 + 전기자동차 = 태양광 발전 전기자동차 충전소 제작

중3 - 전기

- 91 -

3. 수업 자료

수업 지도안

<1차시>



도입

동영상 감상하기

블랙아웃, 전력대란 관련 동영상을 감상

- 전기 에너지의 올바른 생산과 소비에 대해 이해하고

올바른 사용의 중요성 인식하기

전력대란

관련 동영

상

전개

전기 에너지의 생산과 소비의 이해

스마트그리드 기술의 이해

에너지의 효율적인 활용법 모색하기

- 에너지를 효율적으로 이용하기 위한 방법 찾아보기

- 스마트그리드 기술의 장‧단점 생각해보기

학생들이 질문에 대한 답을 스스로 찾을 수 있도

록 충분한 시간을 주고, 학생들 간의 의견이 공유될 수

있도록 발표와 토의를 병행한다.

미래의 스마트그리드 세상을 상상하기

- 스마트그리드 기술의 활용으로 일어나게 된 미래의

생활을 표현하고 발표해보기

- 상상한 미래의 생활이 실현되기 위해 필요한 스마트

그리드 기술 생각해보기

스마트그리드에 활용되는 기술

- 스마트그리드 구성요소를 전기 에너지의 생산과 소

비 측면에서 분류해보기

정리

스마트그리드 기술의 개념과 필요성 인식

<과제> 2차시 제작 장치를 모둠별로 나눠 주어진 과제

에 대하여 다양한 정보 조사해 오기

주어지는 재료를 제시하고 해결 과제의 창의적 아이디

어 구현에 필요한 추가 재료 준비하기

각 모둠별로 해

결해야 되는 과

제를 사전에 공

지하여 미리 생

각해 보도록 한

다.

중3 - 전기

- 92 -

<2차시>



도입

스마트그리드 기술 구현 장치

스마트그리드 구현 기술의 영상 감상

- 전기 에너지의 생산 및 소비 장치 사이에서 스마

트그리드 기술이 어떻게 활용되는지를 인식

제주스마

트그리드

실증단지

홍보자료

전개

스마트그리드 구성장치 제작하기

스마트그리드 구성 장치 설계 및 제작

- 자가발전기 만들기

- 신재생에너지 발전 장치 설계 및 제작(태양광발전,

풍력발전, 압전발전 등)

- 에너지 저장장치의 이해

- 에너지 소비장치 만들기(전기자동차, LED 및 모터

활용 장치)

모둠의 구성에 따라 제작하는 장치의 수를 변경

할 수 있다.

제작 결과물에 대한 발표 및 의견 공유하기

- 스마트그리드에 활용되는 다양한 기술을 모둠별로

발표하여 내용 공유하기

- 다른 모둠의 결과물과 본인의 결과물이 어떻게 연

계되어 활용될 수 있는지 생각해보기

정리

스마트그리드 구성 장치의 종류 및 동작 특성 이해

<과제> 모둠별 제작 장치의 활용 사례 및 효율적인 활

용 방안에 대해 조사하기

중3 - 전기

- 93 -

<3차시>



도입

스마트그리드 실증 단지 동영상

제주도 스마트그리드 실증단지 동영상을 감상하기

- 스마트그리드 실증단지가 어떠한 기술을 기반으로

구현되는지 이해하고 스마트그리드 기술이 에너지 생

산과 소비가 어떤 영향을 미치는지 생각해보기

실증단지

홍보

동영상

전개

스마트그리드 도시를 설계하고 에너지 생산 및 소비

활동 체험하기


- 모둠별로 제작된 스마트그리드 구성장치 제작 결과

물을 하드보드지에 위치시키기

- 장치의 특징을 가장 잘 부각시키는 밑그림 그리기

교사는 제작 결과물을 부착하는 위치를 모둠별

로 적절히 나눠주고, 모둠별로 제작한 결과물에

대해 발표하여 학생들이 내용을 서로 공유하도록

한다.

에너지의 생산과 소비 체험활동

- 가상으로 제시된 에너지 과잉 및 부족 상태에 따른

에너지의 효율적인 활용 방안 생각해보기

- 에너지의 효율적인 사용 방안을 모색하고 실천의지

다지기

모둠별로 충분

한 토의를 통해

아이디어를 산출

하도록 한다.

다양한 상황을

제시하여 여러

방면으로 생각해

볼 수 있도록 한

다.

정리 현명한 에너지 소비자 되기

에너지의 효율적인 사용 실천의지 발표하기

중3 - 전기

- 94 -

도 입

스마트그리드 생활

K씨는 전기 사용 계측기로 전기 요금을 실시간으로 확인하고 있다. 다양한 전기제

품을 사용한 탓인지 전기요금이 점점 증가하는 것을 보고는 자체적으로 신재생에너

지를 이용한 발전시설을 건립하면 에너지 비용을 상당히 아낄 수 있을 것으로 예상

했다. 태양광발전기와 풍력발전기를 몇 대 설치하면 공장이 가동 중일 때는 공장전

원의 일부로 사용하여 낮 시간대에 전기요금을 절약하고, 밤에는 배전망을 통해

전기를 되팔아서 수익을 얻을 수 있을 것으로 생각했기 때문이다.

K씨는 주차장에 내려가서 자신의 하이브리드 카의 플러그를 뽑았다. 내일 있을

가족과의 나들이를 위해 미리 배터리를 충전시켜야 했기 때문이다. 전기자동차는

충전된 전기를 주행 시 사용할 수 있을 뿐만 아니라 필요할 때 일반 전원으로도

사용할 수 있기 때문에 캠핑 등을 할 때도 매우 유용하게 사용된다.

K씨는 내일 있을 가족과의 나들이에서 울창한 숲 속을 아들과 함께 거닐며 지구의

소중함을 일깨워주기 위해 무슨 말을 해줄지 생각하며 잠자리에 들었다.

이러한 세상은 언제쯤 올까? 이런 생활의 좋은 점과 나쁜 점은 무엇일까?

중3 - 전기

- 95 -

스마트그리드 장치 만들기

모둠별로 제시된 스마트그리드 구성요소를 창의적으로 만들 어 보자.

모둠 산출물 재료 완성품 예시

1태양광

발전장치태양전지, 우드락

2풍력

발전장치풍력 발전 키트, 우드락

3압전

발전장치

압전 소자, LED 키트, 우

드락

4자가

발전기자가 발전기 키트

5전기

자동차

전기자동차 하부 프레임

(충전장치, 기어박스, 축,

바퀴 등 포함), 우드락

6모터 활용

장치

모터, 스위치, 전선, 우드

락

7LED 활용

장치

LED, 스위치, 전선, 우드

락

8에너지

저장장치충전장치 키트

<모둠별 활동 과제 세부 내용>

제작시간을 고려하여

너무 복잡하게 설계하

지 않도록 한다.

다른 모둠에서 만든

장치의 특징을 알아야

정확한 에너지 생산

및 소비 활동을 할 수

있으므로, 제작 후 모

둠별 산출물 및 과제

수행 내용을 간단한

발표를 통해 서로 공

유할 수 있도록 한다.

과제의 난이도, 학생

수에 따라 과제의 수

를 재구성할 수 있다.

중3 - 전기

- 96 -

탐구과제

모둠별로 제작하는 각 장치가 어떠한 원리로 동작이 되며, 장치를 만들 때 어떠한 점을 고려해야 하는지 생각해 보자.

모둠 탐구 과제

1

태양광 발전의 원리는?

태양광 발전은 일상생활에서 어떻게 활용되고 있는가?

태양의 고도 변화에 따라 발전 효율을 최대화할 수 있는

방법은?

2

바람의 방향에 따라 발전 효율을 최대화할 수 있는 방법

은?

풍력발전기는 어디에 설치하면 좋을까?

3

압전소자의 원리는?

압전발전기가 실생활에 활용되는 곳은?

LED 키트와 압전발전기를 연결하면 우리 생활에서 어떻

게 사용될 수 있을까?

4

발전의 원리는?

화력, 수력, 원자력 발전과 자가 발전에는 각각 어떠한 차

이점이 있는가?

5

전기 자동차의 동작 원리는?

실제 자동차와 전기 자동차의 차이점은?

창의적인 자동차 외형을 설계해 보자.

6 우리 생활에서 모터가 활용되는 장치에는 무엇이 있는가?

모터 활용 장치를 창의적으로 설계해 보자.

7

우리 생활에서 전기 에너지를 빛 에너지로 변환하여 사용

하는 장치에는 무엇이 있는가?

LED 활용 장치를 창의적으로 설계해 보자.

8 충전과 방전의 원리는?

충전과 방전이 사용되는 생활 용품에는 무엇이 있는가?

탐구 결과를 발표하

여 다른 모둠원들과

의견을 공유할 수 있

도록 한다.

중3 - 전기

- 97 -


스마트그리드 구성 기술의 효율을 최대화 할 수 있는 환경을 고려하여 스마트그리드 도시를 설계하고, 모둠별로 작성한 에너지 시나리오를 바탕으로 전기 에너지 생산과 소비활동을 수행해 보자.

1. 스마트그리드 도시 설계

가. 재료: 전지(A0) 1장, 모둠별 스마트그리드 구현 장치 완성품,

그리기도구(색연필, 사인펜 등)

나. 활동내용

1) 제작품을 활용하기 위한 최적의 환경조건을 모둠별로 미리 생

각해보기

2) 그리기 도구를 이용하여 전지(A0)에 스마트그리드 도시 꾸미기

3) 제작품을 적합한 위치에 부착하여 완성하기

<모둠 간 활동을 통해 완성된 스마트그리드 도시의 예시>

2. 전기 에너지 생산 및 소비활동

가. 재료: 스마트그리드 도시 설계 완성품, 집게 전선

나. 활동내용

1) 모둠별로 전기 에너지 생산과 소비에 대한 스마트그리드 시나

리오 작성하기

2) 작성한 시나리오를 바탕으로 에너지 생산 및 소비활동 수행하기

활동지에 모둠별로

작성하는 것은 아이디

어만 대략적으로 나타

나게 그리도록 한다.

모둠별로 그린 그림

이 어느 정도 연관성

을 가질 수 있도록 지

도한다.

모둠별로 대표 1명씩

을 선정하고, 이 모둠

대표들이 협력하여 도

시를 설계할 수 있도

록 한다.

시나리오는 다른 모

둠의 장치를 최대한

많이 활용하여 구체적

으로 작성하도록 한다.

모둠 대표가 시나리

오를 읽고 나머지 모

둠원이 시나리오에 맞

는 활동을 수행한다.

중3 - 전기

- 98 -



스마트그리드 장치 만들기(모둠 1)

미션: 발전 효율을 최대화할 수 있는 태양광 발전기를 만들어보자.

1. 태양광 발전의 발전 효율은 무엇과 관련이 있을까?

발전 효율에 영향을 미치는 요인은? 어떻게 하면 될까?

태양전지에 도달하는 빛의 양에 따라 발전 효율이

달라진다.

채광량을 최대로 만들기 위해 태양의 움직임에

따라 태양전지의 각도를 조절할 수 있도록 설계

한다.

2. 발전 효율을 높이기 위해 선택한 방법을 구체적인 아이디어로 표현해보자.

선택한 방법 태양전지판 각도를 조절할 수 있도록 함

구체적

아이디어

제작 가능성을 고려하여 설계하시오.

중3 - 전기

- 99 -




미션: 발전 효율을 최대화할 수 있는 풍력 발전기를 만들어보자.

1. 풍력 발전의 발전 효율은 무엇과 관련이 있을까?

발전 효율에 영향을 미치는 요인은? 어떻게 하면 될까?

바람을 최대한으로 이용하여 풍력발전기의 날개가

빨리 돌아가야 함

바람의 방향은 일정하지 않으므로 바람이 부는

방향에 따라 몸체가 회전할 수 있도록 한다.

2. 발전 효율을 높일 수 있는 방법을 구체적인 아이디어로 표현해보자.

선택한 방법 몸체 아래에 축을 두어 발전기의 상부가 360도 회전할 수 있도록 한다.

구체적

아이디어

제작 가능성을 고려하여 설계하시오.

중3 - 전기

- 100 -




미션: 압전소자와 LED를 연결하여 일상생활에 적용 가능한 작품을 만들어보자.

1. 압전 발전의 발전 원리는?

진동, 압력 등의 기계적인 힘을 전기 에너지로 전환하는 원리

2. 압전소자와 LED 키트를 활용하는 방법은?

활용 방법횡단보도 아래에 설치하여 횡단보도 보행신호 시 차량 정지선에서 빛이 나오도록

함

활용 이유

밤에 횡단보도를 지나가는 보행자를 잘 보지 못해 교통사고가 많이 발생하므로, 보행

자의 걸어가는 기계적인 힘을 이용해 횡단보도에서 빛을 나게 한다면 운전자들이

조심해서 안전하게 운전할 수 있을 것이다.

아이디어

구체화

및

구상도

그리기

중3 - 전기

- 101 -




미션: 자가 발전기 제작을 통해 발전 원리를 이해해보자.

1. 모터 연결선에 LED를 연결한 다음 모터축을 손으로 돌려보자. LED가 동작하는가? 다음

모터의 구동 원리를 보고 발전기의 발전 원리를 생각해보자.

도체 내에 전류를 흘리면 특정한 방향으로 힘을 받아 운동하려고 한다. 이러한 전자

기적 원리를 이용하여 인위적으로 자기장을 형성하고, 도체를 구성한 후 전류를 공급

하면 이 도체가 운동을 하는데 이것이 모터이다.

자기장 속에 도체가 놓여 있을 때, 이 도체가 어떤 방향으로든지 운동을 하면 도체 내부에는 전류가 유

기되어 흐르게 된다.

2. 완성된 자가발전기에 LED를 연결하고 레버를 돌려 발전 특징을 살펴보자.

LED 점등 특성 이유는?

레버 회전

방향에 따라

( 시계 )방향 점등됨 LED 극성에 맞는 전기가 공급

( 반시계 )방향 점등 안 됨 LED 극성에 반대의 전기가 공급

발전기 회전

속도에 따라

빠르게 돌릴 때 밝게 빛남 발전기가 빨리 돌아 전기가 많이 발생

천천히 돌릴 때 약하게 빛남발전기가 천천히 돌아 전기가 적게 발

생

3. 발전기의 발전 효율을 높이기 위한 방법은?

레버에 연결된 톱니를 더 크게 하고 발전기에 연결된 톱니를 작게 하여 회전비를 높인다.

중3 - 전기

- 102 -




미션: 테마를 담은 창의적인 전기자동차를 만들어 보자.

1. 전기자동차의 외형을 창의적으로 디자인해 보자.

전기자동차

외형의 테마걸윙도어형 스포츠카로, 외형은 바람의 저항을 가장 최소화한 유선형으로 제작

구상도

자동차 외형이 표현하고자 하는 의미를 고려하여 구상하시오.

2. 자동차를 더 빠르게 하기 위한 방법은?

충전회로를 충분히 충전한다.

바람의 저항을 최소화한다.

모터와 바퀴에 연결된 기어비를 크게 한다(모터<바퀴).

중3 - 전기

- 103 -




미션: 전기 에너지를 기계 에너지로 변환하는 창의적인 장치를 만들어 보자.

1. 모터로 만들 장치는?

회전목마 놀이기구 - 모터의 회전으로 놀이기구의 상부 판이 회전하도록 제작

2. 제작할 모터 활용 장치의 회로도와 구상도를 그려보자.

만들 장치의

회로도

구상도

제작 가능성을 고려하여 간단히 설계하세요.

중3 - 전기

- 104 -




미션: 전기 에너지를 빛 에너지로 변환하는 창의적인 장치를 만들어 보자.

1. LED로 만들 장치는?

LED 가로등 - 에너지 문제와 발광 효율을 고려한 저전력 고효율 가로등 만들기

2. 제작할 LED 활용 장치의 회로도와 구상도를 그려보자.

만들 장치의

회로도

구상도

제작 가능성을 고려하여 간단히 설계하세요.

중3 - 전기

- 105 -




미션: 전기 에너지 저장장치를 창의적으로 만들어 보자.

1. 우리 생활에서 전기 에너지를 저장하였다가 사용하는 장치들에는 무엇이 있을까?

휴대전화 배터리, 충전 건전지, 노트북 배터리, 무선 전화기 등

2. 에너지 저장장치의 충전과 방전 시 전기 에너지는 어떻게 이동할까?

에너지 저장장치의 충전 시에는 외부 전원으로부터 전기 에너지를 받아들이고, 방전 시에는 에너

지 저장장치 내의 전기 에너지를 외부 제품 또는 장치로 내보낸다.

3. 에너지 저장 장치의 효율성을 높이기 위한 외형을 창의적으로 설계해 보자.

아이디어

선정이유에너지 저장장치의 휴대성을 강조하여 가방 형태로 만든다.

구상도

제작 가능성을 고려하여 설계하세요.

중3 - 전기

- 106 -


스마트그리드 구성 기술의 효율을 최대화할 수 있는 환경을 고려하여 스마트그리

드 도시를 설계하고, 모둠별로 작성한 에너지 시나리오를 바탕으로 전기 에너지 생산

과 소비활동을 수행해 보자.

1. 스마트그리드 도시를 설계해보자.

가. 재료: 전지(A0) 1장, 모둠별 스마트그리드 구현 장치 완성품, 그리기도구(색연필, 사인펜)

나. 활동내용

1) 모둠별 제작 장치를 효율적으로 활용하기 위한 최적의 환경 조건 생각해보기

최적의 환경 조건에 대한 아이디어를 간략히 표현해 보자.

예) 풍력 발전에 있어 최적의 입지조건은 바람이 많이 부는 장소여야 한다. 바람이 많이 부는

장소로는 주변이 트인 개활지로 산 정상, 바닷가 근처를 예로 들 수 있다.

2) 그리기 도구를 이용하여 전지(A0)에 스마트그리드 도시 꾸미기

3) 그림 완성 후 제작 장치를 적합한 위치에 부착하기

4) 스마트그리드 도시 완성하기

중3 - 전기

- 107 -

2. 전기 에너지 생산 및 소비활동

가. 재료: 스마트그리드 도시 설계 완성품, 집게 전선

나. 활동내용

1) 모둠별로 전기 에너지 생산과 소비에 대한 스마트그리드 시나리오 작성하기

오늘은 강원도로 가족여행을 왔다. 차가 막힐 것을 고려하여 새벽 5시에 출발을 해서인지 어둑

한 새벽길에는 외로이 LED 가로등만 밝게 빛나고 있었다. 태양광으로 동작하는 고속도로 전광판

에 차량통행 상황이 나오고 있었는데, 다행스럽게 아직까지는 원활하였다. 나는 가는 내내 차

안에서 스마트폰 게임을 하셨고 금방 배터리가 바닥이 났다. 어머니께서 주변의 맛있는 음식점

을 검색해 보라고 하셔서 전기 에너지를 저장해 놓은 장치를 휴대폰에 연결하여 유명한 맛집을

찾아냈다. 아침을 맛있게 먹고 도착지 근처 터널을 지나는데 바람개비 모양의 터빈이 설치되

어 있는 것을 발견하고 어떤 용도인지 아버지께 여쭤보았다. 아버지께서는 자동차가 빨리 달

려 발생하는 바람으로 전기를 만들어서 터널 내 전등을 켜고 있는 것이라고 말씀해 주셨다. 참

으로 신기했다. 우리 가족은 캠핑장에 도착하여 텐트를 치고 잘 준비를 하였다. 캠핑장에는 전기

가 들어오지 않아 너무 깜깜했다. 아버지께서는 내가 일기를 쓸 수 있도록 자가발전기로 빛을

만들어 주셨다. 모든 것을 마치고 자려고 누웠는데 너무 더워 아버지께 말씀드렸다. 아버지께서는

낮에 저장해 놓은 전기 에너지로 선풍기를 틀어 주시고 나서, 내일 집으로 돌아가기 위해 타고

온 전기자동차의 배터리를 충전하셨다. 너무 짧은 여행이라 아쉬움이 많았지만 즐거웠다. 내년

에 또 왔으면 좋겠다.

미래 스마트그리드 도시에서 일어날 수 있는 상황을 일기 형식으로 작성하세요.

(※다른 모둠에서 만든 장치를 최대한 많이 활용할 것)

2) 작성한 시나리오를 바탕으로 에너지 생산 및 소비활동 수행하기

이름 역할분담 내용

김OO 내레이션

이OO LED 가로등, 태양광으로 동작하는 고속도로 전광판

박OO 전기 에너지를 저장해 놓은 장치를 휴대폰에 연결

권OO 풍력발전을 활용한 전등의 점등, 전기자동차의 배터리를 충전

최OO 자가발전기로 빛 만들기, 저장해 놓은 전기 에너지로 선풍기 동작

중3 - 전기

- 108 -

4. 학습 평가

평가목표

본 수업의 평가는 모둠별 활동으로 스마트그리드 장치를 만들어 최종적으로 모둠 간

협력을 통해 스마트그리드 도시를 설계한 후, 전기 에너지의 생산과 소비 활동을 수행하

는 과정에서 자기 평가 및 동료 평가로 시행될 수 있다.


1. 스마트그리드 개념, 구성요소의 종류와 특성을 이해한다.시스템과 조화(A4)

자기평가

2. 스마트그리드 구성 장치를 제작하고 동작 여부를 확인한다.시연 및

시각화(B3)산출물평가

3. 산출물을 조합하여 스마트그리드 도시를 설계하고 에너지

생산 및 소비활동을 수행한다.

시연 및 시각화(B3)

사회적 책임감(C5)협동심(C7)

산출물평가

동료평가

자기평가

평가 문항

1. 스마트그리드 구성장치를 명확하게 이해하고 창의적인 아이디어로 만들었는가?(산출물

평가)

2. 스마트그리드 구성장치가 가장 효율적으로 활용될 수 있는 조건을 잘 표현하여 스마

트그리드 도시를 설계하였는가?(산출물 평가, 동료평가)

3. 미래 스마트그리드 세상의 가상 시나리오를 바탕으로 에너지 생산 및 소비활동을 잘

구현하였는가?(산출물 평가, 자기평가, 동료평가)

4. 에너지 활용 활동을 통해 합리적인 에너지 사용 방안을 모색하고 실천의지를 다졌는

가?(자기평가)

중3 - 전기

- 109 -

평가기준

<산출물 평가>


상 중 하


작품에 문제해결을 위한 창의적 아이디어가 반영되었는가?

구상한 아이디어와 동일한 산출물이 제작되었는가?

만든 산출물은 올바르게 동작되는가?

다양한 장치로 에너지 생산 및 소비활동을 하였는가?

작성한 에너지 생산/소비 시나리오를 완벽하게 구현하였는가?

<자기평가>


상 중 하

시스템과

조화

(A4)

제작한 장치를 다른 모둠 학생들에게 알기 쉽게 설명하였다.

다름 모둠이 제작한 장치의 특성을 올바르게 이해하였다.

스마트그리드 도시의 환경 요건을 잘 표현하였다.

전기 에너지의 생산과 소비 활동을 올바르게 수행하였다.

사회적 책임감(C5)

에너지 문제를 인식하고 해결책을 구체적으로 제시하였다.

에너지 절약을 몸소 실천하고자 하는 실천의지를 다졌다.

<동료평가>

① 모둠 내


상 중 하

협동심

(C7)

적극적이고 주도적으로 모둠 활동에 참여하였다.

모둠 내 활동 시 다양한 아이디어를 제시하였다.

분담된 역할을 충실히 수행하였다.

② 모둠 간

평가항목 평가기준 팀명


구성장치를 가장 창의적으로 제작하고 설명을 잘 한 모둠은?

스마트그리드 환경 요소를 가장 특색 있게 잘 표현한 모둠은?

시나리오를 가장 잘 작성하고 완벽하게 구현한 모둠은?

중3 - 전기

- 110 -


1) 스마트그리드의 필요성

① 정전대란

지난 2011년 9월 15일 늦더위로 전력 수요가 급증하면서 전국 곳곳에서 정전사태가 발

생했다. 원인은 순간적으로 전력 수요가 몰려 공급능력을 넘어섰기 때문이었다.

정전으로 인한 피해는 어느 정도였을까?

- 1900여 기의 승강기가 멈춰 섰다.

- 양식장에서는 물고기들이 집단 폐사했다.

- 냉장고가 필수적인 정육점과 음식점들의 음식이 상해 버렸다.

- 일부 금융기관과 경찰서, 종합병원의 업무가 마비되었다.

- 구미공단, 대전 산업단지 등에 위치한 중소기업들은 자체 발전설비가 없어 제조업을

중단하거나 원료를 버려야 했다.

② 기후변화

- 온실효과로 인하여 지구온난화의 지표인 지구표면의 온도는 지난 100년 동안

0.74±0.18 상승

- 지구평균 해수면은 1961년~1993년간 매년 1.8mm씩 상승

정전대란 및 기후변화 대응의 해법은 에너지 효율을 최적화하는 방식으로 공급자와

수요자(사용자)간 양방향으로 실시간 정보를 교환할 수 있는 스마트그리드이다.

2) 스마트그리드 구성 기술

스마트그리드는 기존 전력망에 정보기술(IT)을 접목하여 전력공급자와 소비자가 양방향

으로 실시간 정보를 교환해 에너지 효율을 최적화시키는 차세대 전력망을 의미한다. 전기

회사가 일방적으로 각 가정에 전기를 공급하는 기존 전력망에 통신기능을 접목하여 전기

회사와 소비자 간에 실시간으로 정보를 주고받으며 전기의 생산과 소비를 최적화하도록

한 시스템이다. 이런 시스템에서는 소비자가 전기요금이 가장 저렴한 시간대를 골라 에너

지를 사용할 수 있고, 신재생에너지 등을 활용하여 직접 생산한 전력을 전기회사에 다시

팔 수도 있다.

① 해외 스마트그리드 실증단지

하와이는 미국 스마트그리드와 신재생에너지의 테스트베드(test-bed)라고 할 수 있으며

우리나라의 제주 실증단지 사업과 유사하다. 하와이에서 쓰는 에너지원은 95%정도가 섬

외부에서 들여오는데, 그 중 화석연료의 비중이 92%에 달한다. 이에 하와이 주정부는 '무

탄소 배출 섬(Carbon Free Island)' 정책을 바탕으로 태양광, 풍력, 지열, 전기차 등을 이

중3 - 전기

- 111 -

용해 사용 에너지를 신재생에너지로 전환을 하고 스마트그리드를 도입, 전기차를 보급하

는 등 '에너지 쓰리트랙 전략'을 내세웠다.

제주도, 하와이와 비슷한 일본의 섬 오키나와 또한 스마트그리드 실증사업의 장소이다.

일본은 전력 공급업체와 전기업체들이 공동으로 다양한 실증 실험들을 진행 중에 있는데,

그 중 규슈와 오키나와 전력에서는 2009년 7월부터 난도 10개 섬(본토로부터 떨어진 섬)

에 마이크로그리드(micro grid)를 도입하고 실증사업을 시작하였다. 여기서 마이크로그리

드란 소규모 분산형 전원으로, 주로 주택 전력 등 소규모인 곳에서 사용되는 전력망을 말

한다.

② 제주 스마트그리드 실증단지

구 분 내 용

Smart Place(지능형 소비자)

실시간 전기요금 정보를 활용, 저렴한 시간대에 전기를 사용할 수 있도

록 에너지를 관리해 준다.

Smart Transportation(지능형 운송)

전기충전소와 배터리 교환소가 설치되어 전기자동차가 활성화되면 대기

오염을 줄일 수 있다.

Smart Renewable(지능형 신재생에너지)

풍력과 태양광 발전, 원자력 등 신재생 에너지로 지구 온난화 예방에 기

여한다.

Smart Power Grid(지능형 전력망)

모든 전력과 에너지들이 스마트 전력망을 통해 통신하면서 전력사용을

관리한다.

Smart Electricity Service(지능형 전력 서비스)

신재생에너지원의 안정적 운영 및 전력계통을 지능화하여 에너지 효율을

최적화한다.

3) 신재생에너지는 무엇인가?

① 신재생에너지 마크

<출처 : 에너지관리공단 신재생에너지센터>

뫼비우스의 띠와 같이 서로 대칭되고 연결되는

형상은 에너지, 자연, 그리고 인간을 조화롭게 연

결한다는 신재생에너지의 이상을 표현한다. 초록

색은 풍요로운 대자연을 의미하며, 오렌지색은

에너지의 무한 가능성을 의미한다.

② 정의

기존의 화석연료를 변환시켜 이용하거나 햇빛·물·지열·강수·생물 유기체 등을 포함하는,

재생 가능한 에너지를 변환시켜 이용하는 에너지[신에너지 및 재생에너지 개발·이용·보급

촉진법(2010. 4. 12)]

③ 종류

- 신에너지 : 기존의 화석연료를 변환시켜 이용하거나 수소․산소 등의 화학 반응을 통

해 전기 또는 열을 이용하는 에너지

ex) 수소에너지, 연료전지, 석탄 액화․가스화 에너지, 중질 잔사유 가스화 에너지 등

중3 - 전기

- 112 -

- 재생에너지 : 햇빛․물․지열․강수․생물유기체 등을 포함하는 재생 가능한 에너지를 변환

시켜 이용하는 에너지

ex) 태양에너지, 풍력, 수력, 해양에너지, 지열에너지, 바이오에너지, 폐기물에너지 등

4) 신개념 터빈 없는 풍력발전기 - 정전 풍력에너지 변환기

대부분의 풍력발전기는 바람의 운동에너지를 블레이드(회전 날개)의 회전 운동으로 바꾸

어 전기 에너지를 생산한다. 이에 비해 네덜란드의 델프트공과대학에서 개발한 Ewicon

(Electrostatic Wind energy Converter)은 풍력에너지를 직접 전기 에너지로 변환하는 장

치이다. 이 방식은 바람의 힘으로 대전 입자를 전계의 반대 방향으로 이동시킴으로써 전

기를 생산한다. 거대한 테니스 라켓 같은 철제 프레임에 절연 튜브가 배열되어 있고 각

튜브에서는 플러스로 대전된 물을 공기 속으로 내보낸다. 플러스로 대전된 입자는 일반적

으로 음극으로 이동하지만, 바람에 의해 음극에서 멀어지는 방향으로 입자를 밀면 전기적

위치에너지가 증가한다. 또 이를 모으면 전기 에너지가 된다.

5) 압전 발전

전기쌍극자를 가진 재료에 물리적인 외부응

력(external stress)을 주었을 때에는 결정을

구성하는 분자 간 혹은 이온 간 상태변화가

발생한다. 재료가 힘을 받으면 결정 구조가

찌그러지면서 전기쌍극자의 크기(전기쌍극자

모멘트) 변화를 일으켜 주변의 전기장이 바뀌

게 되는 것이다. 이와 같은 원리를 통해 압전

소자에 연결된 전기회로에는 양 또는 음의

전기가 발생한다.

6) 전기자동차의 경제적 효과

중3 - 전기

- 113 -

VS

① 온실가스 감축 : 휘발유 자동차 1대를 전기자동차로 전환하면 연간 약 2.3톤의 CO2

를 줄일 수 있으며, 전기자동차 1대(경차기준)로 소나무 약 450그루를 심는 효과를 얻을

수 있다.

② 차량 유지비 절감 : 전기자동차는 연료비용이 휘발유자동차 대비 1/10 수준으로 저

렴해서 고유가시대의 가계 부담을 줄여준

다.

③ 에너지 수입 비용 절감 : 우리나라의

연간 원유 수입비용이 1천억 달러에 달하

며, 그 중 14%가 승용차 연료로 사용된다.

전기자동차의 활성화를 통해 석유의존도와

에너지 수입비용을 절감할 수 있다.

7) 스마트그리드 체험 - Korea Smart Grid Week

2010년부터 매년 국제 스마트그리드 컨퍼런스인 한국 스마트그리드 위크(Korea Smart

Grid Week)가 개최되고 있다. 제4회 대회는 2013년 10월 16~19일 코엑스에서 개최되었

다. 국내 85여 개의 업체 및 기관들이 참가한 이 컨퍼런스에서는 다양한 관점에서 스마

트그리드를 경험할 수 있고, 생활과 밀접한 가전과 자동차 등의 분야에서 현재의 모습과

미래의 모습을 그려볼 수 있다.

스마트그리드를 적용한 스마트홈의 구현

고유가 시대의 대안으로 주목 받는 전기자동차와 충전기 및 시승체험

중3 - 전기

- 114 -

추가 실험

1) 발전장치의 발전량 측정해 보기

- 회로시험기 사용법에 대한 사전학습 필요

- 태양광발전기의 광량에 따른 발전량 비교 측정

- 풍력발전기의 회전속도에 따른 발전량 비교 측정

- 압전발전기의 순간 발전량 측정

- 자가발전기의 회전 속도에 따른 발전량 비교 측정

2) 기타 전기제품 작동시켜 보기

- 전기제품이 작동되기 위한 최소전압, 최소전류 값에 대한 사전학습 필요

- 학생들이 간단한 전기제품을 가져와서 발전장치와 연결해 보고 동작시켜 보기

- 발전장치와 전기제품을 결합할 수 있는 방법에 대한 창의적 설계



① 김진수(2012), STEAM 교육론, 양서원

② 조영선(2008), Why 전기전자, 예림당

③ 지식경제부(2012), 신재생에너지백서, 에너지관리공단

④ 최동배(2011), 알기 쉬운 스마트그리드, 인포더북스

⑤ 홍희정(2010), 만화로 쉽게 배우는 전기, 성안당


① http://blog.naver.com/brainstorm82?Redirect=Log&logNo=80195999390&jumpingVid/

, 정전열차(설국열차 패러디) - 전기절약에 대한 동기유발 자료로 활용

② http://www.energy.or.kr, 에너지관리공단 신재생에너지센터

③ http://www.smartgrid.or.kr/index.php/, 한국스마트그리드 사업단 - 스마트그리드 홍보자료

④ http://smartgrid.jeju.go.kr/?mid=0104, 스마트그리드 - 홍보동영상

⑤ http://cyber.kepco.co.kr/, 한국전력 - 스마트그리드 정보, 전기 에너지에 대한 상식

⑥ http://www.youtube.com/watch?v=U7BgZMiw_2w, 스마트그리드 애니메이션-from AU.

⑦ http://www.youtube.com/watch?v=zCrftSPJc6Y, 스마트그리드, 어떤 곳에 쓰일까?

중3 - 전기

- 115 -

Ⅴ. 전기

프로그램 명 저항이 만드는 음악 3학년 2학기

수업 설명

시연기기에 연결되는 다양한 물체의 저항 값에 따라 여러 가지 음

이 발생하는 것을 통해 도체와 부도체, 직‧병렬회로의 특성, 전압과

전류와의 관계, 저항의 직‧병렬연결 등을 이해한다. 저항의 변화에

따라 발생하는 다양한 음을 활용하여 음악을 연주할 수 있다.



통합개념

현상과

사물의

규칙성(A1)

• 전기 회로를 구성하는 전압, 전류, 저

항의 관계를 이해한다.

탐구활동

발표활동


시각화(B3)

• 주파수와 소리의 관계를 여러 가지 활

동을 통해 이해한다.

탐구활동

시연활동

미적감성인

성

예술적

감성(C1)

• 자작곡 노래 연주를 통해 예술적 감성

을 함양한다.시연 및 감상

관련 교과


과학 전기 도체와 부도체 / 전압, 전류, 저항의 관계

기술 자동화와 로봇 전기 회로의 구성

공학 전기공학 발진회로와 발진주파수

음악 표현 활동 음악으로 표현하기 및 감상하기

수학 수와 연산 및 추론 주파수 및 저항 값의 계산

중3 - 전기

- 116 -

1. 수업 개요

1차시 전류

전류와 전자의 흐름(폐회로와 개회로) 이해하기

도체와 부도체 이해하기

시연 1 : 도체와 부도체를 찾아보자.

시연 2 : 연필심으로 소리 만들기

시연 3 : 부도체가 도체로 변한다.

회로의 직‧병렬연결 이해하기

시연 4 : 우리 몸도 도체?

↓

2차시 전압과 전기저항

전류의 흐름 이해하기

전압의 역할 이해하기

시연 5 : 소리를 어떻게 크게 할 수 있을까?

저항의 직‧병렬연결 이해하기

시연 6 : 저항이 만드는 음악 - 전자 피아노

▷ 본 교재는 [전기] 단원의 ‘도체와 부도체, 전류, 회로의 연결, 옴의 법칙, 저항의 연결 ’

수업에 활용할 수 있는 2차시 수업 내용으로, 학습 내용과 관련된 시연기기의 6가지 시

연활동으로 이루어져 있으므로 필요한 부분만 선택하여 활용할 수 있습니다.

저항이 만드는 음악

중3 - 전기

- 117 -

2. 시연기기 활용 방법



전자

피아노

전자피아노

(피아노 건반, 집게 전선 2개(흑, 적),

IC555 활용 발진회로, 음계용 저항 10개,

스위치, 스피커)

교사준비물 없음

학생준비물 없음

시연기기 설명

발진회로로 구성된 두 단자(검은 선, 빨간 선) 사이에 여러 물체를 연결하여 발생하는

소리의 변화로, 도체와 부도체, 전기 회로의 특성, 전압‧저항의 역할을 알아보는 시연기기


시연기기에 연결한 다양한 물체에 따른 소리의 분석

- 전기 회로의 구성(개회로, 폐회로)에 대한 이해

- 도체와 부도체 분류

- 도체의 저항 값 예측

전자피아노로 구현한 다양한 전기회로에서의 전압, 전류, 저항의 관계

- 전기회로에서의 전압, 전류, 저항의 역할

전자 피아노 연주

- 저항 값에 따른 발생 주파수별 음계의 예측 및 계산

- 저항의 직‧병렬연결의 이해

- 창작곡 연주

시연기기 관련 팁

도체 중에서 전기를 더 잘 통하게 하는 물체와 그렇지 않은 물체를 소리로 분류할 수

있다. 또한 시연기기를 보여주는 용도보다는 학생들이 학습에 직접 활용할 수 있도록 한

다.

중3 - 전기

- 118 -



도입

교실의 전등은 어떻게 켜질까?

- 전기의 공급은 어떻게 되고, 전구, 전선 및 스위치는 어떻

게 연결되어 회로가 구성되는지 등을 구체적으로 생각해 본

다.

전개

개회로와 폐회로에 대해 이해한다.

도체와 부도체에서의 전류의 흐름을 이해한다.

시연 1 : 도체와 부도체를 찾아보자.

- 도체와 부도체를 시연기기에 연결하여 나타나는 현상을

확인한다.

도체와 부도체의 개념을 통해 반도체의 특징을 제시할

수 있다.

시연 2 : 연필심으로 소리 만들기

시연 3 : 부도체가 도체로 변한다.

- 흑연과 물의 구조를 통해 전류가 흐르는 원리를 이해한다.

물 묻은 손으로 전자제품을 만지면 감전사고가 발생할

수 있음을 연계하여 지도한다.

전기 회로의 직‧병렬연결 시 동작 특성을 이해한다.

시연 4 : 우리 몸도 도체?

- 시연기기 양단을 손으로 잡아 소리가 발생함을 보여준다.

- 여러 명의 학생이 손을 잡고 소리의 발생 여부를 확인한

다.

- 제시된 회로를 손을 잡아 구현하면서 직․병렬연결 회로의

특징을 이해한다.

많은 수의 학생이 손을 잡아 시연기기에서 소리가 나지

않음을 확인하는 과정을 통해 다음 차시의 저항의 직렬연결과

옴의 법칙을 제시할 수 있다.

모둠별로

서로 다른

물건을 선

정 하 도 록

한다.

시연기기

의 건전지

로는 감전

사고의 위

험이 없다

는 것을

미리 알려

준다.

4 B 연 필

과 종이

정리

도체와 부도체의 전기적 특징을 전류의 흐름 측면에서 정리

한다.

차시 예고

3. 수업 자료

수업 지도안

<1차시>

중3 - 전기

- 119 -



도입 음의 높낮이와 주파수와의 관계를 생각해 본다.

- 왜 사람은 돌고래, 박쥐소리를 듣지 못할까?

전개

전류를 흐르게 하는 것은 무엇인지 생각해보고 전기 회

로에서 전압의 역할을 이해한다.

시연 5 : 소리의 크기는 어떻게 결정될까?

- 저항을 고정시키고 전압을 조절하며 발생하는 소리가

어떻게 변화되는지 확인한다.

저항의 직‧병렬연결을 이해한다.

시연 6 : 저항이 만드는 음악 - 전자 피아노

- 전압을 고정시키고 저항을 변화시키면서 소리가 어떻

게 변화되는지 확인한다.

- 저항 값의 변화에 따라 발진회로에서 발생하는 주파

수의 크기를 이해한다.

- 저항을 직렬 또는 병렬로 연결하였을 때 합성 저항

값이 어떻게 되는지 이해한다.

시연기기의 단자 끝에 저항을 연결하여 발생하는

음을 알아 맞춰보고, 실제 발생 주파수 계산을 통해 예상

한 음계가 맞는지 확인해본다(절대음감 테스트).

- 전자피아노를 이용하여 다양한 음악을 연주해본다.

시연기기에 없는 낮은 옥타브의 음계를 저항의 직

렬연결을 통해 만들어 보는 활동을 할 수 있다.

- 주어진 주제를 가장 잘 표현할 수 있는 창작곡을 만

들어 연주해본다.

발진회로에 있

는 콘덴서의 정

격전압에 주의

한다.

연주 시 조용

히 감상하도록

지도한다.

직류전원

장치

컴퓨터

( 주 파 수

계산 프

로그램)

정리

발진회로에서 발생하는 주파수는 저항 값에 따라 다르

게 나타나 다양한 소리를 구현할 수 있음을 안다.

전자피아노로 시연한 음악에 대한 감상평을 정리한다.

수업 지도안

<2차시>

중3 - 전기

- 120 -

도 입

체지방 측정기

체지방 측정기는 기본적으로 몸 안에 있는 체수분을 전기적인 방법으로 측정하는

기술을 토대로 한다. 양 발바닥과 양 손에 전극을 접촉하고 사람의 몸으로 약한 전류를

흘려주면 전기는 전도성이 높은 물(체수분)을 따라 흐르게 된다. 몸 안에 물이 많으면

전기가 흐르는 통로가 넓어지고, 물이 적으면 전기가 흐르는 통로가 좁아지게 된다.

이를 인체저항, 즉 ‘임피던스’라는 측정치로 나타내며, 이를 통해 체수분량과 단백질량,

무기질량을 추정한다.

체중은 [체수분 : 단백질 : 무기질 : 체지방 = 55 : 20 : 20 : 5]의 비율로 형성되어

있으며, 체중에서 체수분량, 단백질량, 무기질량을 빼면 체지방량이 나온다.

왜 이런 주의사항이 있을까?

중3 - 전기

- 121 -

회로의 구성과 저항

시연기기의 양단에 여러 가지 물체를 연결하여 소리 발생 여부를 통해 도체와 부도체를 확인한다. 또한 흑연선의 길이에 따라 발생하는 소리의 음계를 찾아 연주해본다.

시연 1: 도체와 부도체를 분류해보자.

주변에 있는 물건들 중에 전기가 잘 통하는 도체와 통하지 않

는 부도체를 분류해보고, 시연기기 양단에 도체와 부도체를 연

결하여 회로의 동작여부를 확인해보자.

<부도체연결> <도체연결>

<활용방법>

1. 주변에 있는 물체들을 도체와 부도체로 분류해 보도록 한다.

2. 모둠별로 전기가 가장 잘 흐를 것 같은 도체 1개씩을 가지고

나오도록 하여 시연기기 양단에 끼워 소리를 통해 확인한다.

※ 모둠별로 선정한 도체를 연결하여 발생하는 음의 음계를 예

상하여 활동지에 기록하도록 지도한다.

3. 도체와 부도체에 의해 회로의 구성(개회로, 폐회로)이 어떻게

되어 전류가 흐를 수 있는지 설명한다.

<심화 학습>

발광다이오드(LED)를 두 단자 사이에 연결하여 동작여부를 확

인하면서 반도체의 특징에 대해 추가적으로 설명이 가능하다.

시연기기의 회로는

검은색 선과 빨간색

선 사이의 연결이 끊

어진 상태인 개회로

(open circuit)이다. 두

선 사이에 도체가 연

결되면 폐회로가 되어

전류가 흐르게 되어

소리가 발생한다.

도체인지 부도체인지

구분을 어려워하는 물

건은 시연기기를 이용

해 확인시켜 구별해준

다.

중3 - 전기

- 122 -

발광다이오드를 두 단자 사이에 연결

해 보고 다시 극성을 바꾸어 소리 발

생 여부를 확인해 본다.

※ 주의: 시연기기에서는 검은색이

(+), 빨간색이 (-)이므로, LED의 긴 다

리에 검은색 선을, 짧은 다리에 빨간

색 선을 연결해야 소리가 발생

소리가 발생할 때 미세하게 LED 불

빛이 들어오는 것을 확인할 수 있다.

탐구과제

1. 도체와 부도체를 분류해 보자.

2. 도체와 부도체를 어디에 활용하면 좋을까?

3. 유사한 물건이라도 다른 소리가 나는 이유는?

4. 저항의 크기와 발생하는 소리의 높이 사이의 관계는 어떻게

되는가?

시연 2: 흑연의 전기전도성

흑연과 다이아몬드는 모두 탄소로 이루어진 동소체이지만 층

상구조를 가진 흑연은 전기가 통하고 그물구조인 다이아몬드

는 전기가 통하지 않는다.

(1) 흑연의 전기전도성을 활용하여 저항이 길이에 비례하고 단

면적에 반비례하는 것을 확인한다.

추가 준비물 - 4B 연필, 종이(A4), 스마트 폰 튜너 앱

차시학습을 위해 저

항에 따라 발생하는

음 사이의 관계를 명

확히 파악하도록 한다.

연필로 그린 선이 미

세하게라도 끊어져 있

으면 소리가 발생하지

않으므로 여러 번 덧

칠하도록 한다.

3차원인 단면적을 종

이에 표현할 때 굵기

로 개념화한 것임을

충분히 설명하여 오개

념이 없도록 한다.

중3 - 전기

- 123 -

[저항의 특징 확인 시연]

1. 4B 연필로 선을 그리고 시연기기 양단을 접촉시켜 소리가

발생함을 확인시키고, 흑연의 전기전도성에 대해 설명한다.

2. 가는 선과 굵은 선, 긴 선과 짧은 선 총 4개의 선을 그리고

선의 양 끝에 시연기기의 양 단자를 접촉시켜 서로 다른 소

리가 발생함을 확인한다.

3. 소리의 변화로 길이와 단면적이 저항 값에 어떤 영향을 미

치는 분석해보도록 한다.

(2) 스마트폰 튜너 앱을 활용하여 연필 선의 길이에 따른 저항

의 변화로 발생하는 소리의 정확한 음계를 찾아 음악을 연주

한다.

[연주 시연]

1. 4B 연필로 길게 선을 그리고, 그린 선의 임의의 위치에 시

연기기 한쪽 단자를 고정한 후 다른 한 단자를 선에서 멀리,

또는 가까이 하면서 소리의 변화를 들려준다.

2. 스마트폰 튜너 앱(Da Tuner, Gstring 등)을 활용하여 접촉점

에서 발생하는 소리가 어떤 음계인지를 확인하고 표시한 후

간단한 노래를 연주해 들려준다.

탐구과제

1. 흑연의 구조와 다이아몬드의 구조는 어떻게 다르며, 흑연에

전류가 흐를 수 있는 이유는?

2. 연필로 그린 선의 접촉 길이에 따라 소리가 다른 이유는?

3. 연필로 그린 선의 굵기가 소리에 영향을 미칠까?

중3 - 전기

- 124 -

시연 3: 부도체가 도체로 변하다.

종이는 그 자체로는 전기가 통하지 않는 부도체이지만 순수한

물을 제외한 일반적인 물을 묻히면 불순물(이온 등)로 인해 전

기가 통한다.

<활용방법>

1. 부도체인 종이를 시연기기 양단에 접촉시켜 동작 여부를 확

인한 후, 종이를 물에 적신 후 동일하게 접촉시켜 동작 여부

를 확인한다.

2. 시연기기 양단에 건조한 손과 습한 손을 접촉시켜 발생하는

소리를 각각 비교한다.

3. 발생하는 소리를 비교하여 전기가 통하는 데 물기(습기)가

어떤 영향을 미치는지에 대해 설명한다.

탐구과제

1. 종이에 전류가 흐를 수 있는 이유는?

2. 건조한 손과 습한 손으로 시연 기기 양단을 잡으면 발생하

는 소리가 어떻게 다를까?

3. 손에 물이 아닌 어떤 것을 묻히면 더욱 소리가 잘 날까?

4. 감전 사고를 예방할 수 있는 안전한 전기 사용법은?

일반적인 물보다 전

해질이 더욱 전기를

잘 통하게 함을 심화

학습으로 설명할 수

있다.

중3 - 전기

- 125 -

회로의 직‧병렬연결

직렬 회로는 회로가 나누어지지 않아 전체 전류가 흐르는 길이 1개이고, 병렬 회로는 회로가 나누어져 있어 각각의 나누어진 회로에는 전체 전류의 일부분이 흐른다. 직렬‧병렬 구성에 따른 전기회로의 동작 특징을 확인한다.

시연 4: 우리 몸도 도체

<활용방법>

(1) 사람의 몸으로 전류가 흐를 수 있으므로 서로 손을 잡아

전선의 역할을 할 수 있다. 손을 잡아 직‧병렬회로를 구성해보

고 잡은 손을 놓으면서 회로의 동작 특성을 이해할 수 있다.

1. 교사가 시연기기 양단을 잡고 소리가 나는 것을 확인시키고

사람의 몸으로 전류가 흐를 수 있다는 것을 알려준다.

2. 학생 2명이서 시연기기의 양쪽 끝 단자를 한 손으로 잡고

나머지 한 손을 서로 잡았다 놓았다 해본다.

3. 여러 명이 서로 손을 잡아 직렬회로를 구성하고 잡은 손을

떼었다 붙였다 하면서 직렬회로의 동작 특징을 확인한다.

4. 임의의 병렬회로를 제시하고 학생들이 직접 그 회로를 구성

해 보도록 한 후 잡은 손을 떼었다 붙였다 하면서 병렬회로

의 동작 특징을 확인한다.

(2) 몇 명이 손을 잡느냐에 따라 저항 값이 달라져서 소리가

변화하는 것을 통해 저항의 직‧병렬연결에 따른 총 저항 값의

변화를 알아본다.

탐구과제

1. 직렬 또는 병렬회로에서 전류는 어떻게 흐를까?

2. 여러 명이 손을 잡으면 소리의 변화가 어떠한가?

3. 저항을 직렬로 연결하면 저항 값이 어떻게 될까?

4. 감전된 사람을 구하는 안전한 방법은?

건전지의 전압, 학생

몸의 전도 상태에 따

라 연결 가능한 수는

다르므로 상황에 맞춰

체험하도록 한다.

시연기기 양단에서

발생하는 전류는 미세

하여 안전하다는 것을

인식시킨다.

중3 - 전기

- 126 -

전압의 역할

전기회로에서 전압이 변하면 어떤 현상이 발생할지를 옴의 법칙을 통해 알아본다.

시연 5: 소리를 크게 하는 방법

시연기기에 직류전원장치를 연결하고 공급전압 조절을 통해

발생하는 소리의 변화를 알아보자.

추가 준비물 - 직류전원장치, 연결 집게 전선 2개

<활용방법>

1. 시연기기 양 단자를 연결하고 건전지 소켓 양단에 직류전원

장치를 연결하여 전압을 변화시키면서 발생하는 소리를 관찰

해 본다.

2. 전압, 전류, 저항 사이의 관계를 옴의 법칙으로 설명한다.

탐구과제

1. 시연기기의 소리를 크게 하는 방법은?

2. 전압을 높이면 소리에 어떤 변화가 나타나는가?

3. 옴의 법칙에 의해 저항이 일정할 때 전압이 커지면 전류는

어떻게 변하는가?

발진회로 구성 소자

(콘덴서 등)의 허용 최

대전압 이상을 가할

시에는 소자가 타 버

릴 수 있으므로 주의

한다.

중3 - 전기

- 127 -

시연 6: 저항이 만드는 음악 - 전자 피아노

발진회로에서 발생하는 주파수 계산 공식을 이용하여 저항 값

의 변화에 따라 발생하는 음의 종류가 다름을 이해하고, 연결

되는 저항 값에 따라 발생하는 음계를 이용하여 간단한 음악

을 연주해 보자.

<전자피아노에 활용한 발진회로>

출력 주파수 계산식

×

× ×× × ×

음계별 및 옥타브별 주파수(단위 : Hz)

옥타브

음계1 2 3 4 5 6 7 8

도 32.7032 65.4064 130.8128 261.6256 523.2511 1046.502 2093.005 4786.009

도# 34.6478 69.2957 138.5913 277.1826 554.3653 1108.731 2217.461 4434.922

레 36.7081 73.4162 146.8324 293.6648 587.3295 1174.659 2349.318 4698.636

레# 38.8909 77.7817 155.5635 311.1270 622.2540 1244.508 2489.016 4978.032

미 41.2034 82.4069 164.8138 329.6276 659.2551 1318.510 2637.020 5274.041

파 43.6535 87.3071 174.6141 349.2282 698.4565 1396.913 2793.826 5587.652

파# 46.2493 92.4986 184.9972 369.9944 739.9888 1479.978 2959.955 5919.911

솔 48.9994 97.9989 195.9977 391.9954 783.9909 1567.982 3135.963 6271.927

솔# 51.9130 103.8262 207.6523 415.3047 830.6094 1661.219 3322.438 6644.875

라 55.0000 110.0000 220.0000 440.0000 880.0000 1760.000 3520.000 7040.000

라# 58.2705 116.5409 233.0819 466.1638 932.3275 1864.655 3729.310 7458.620

시 61.7354 123.4708 246.9417 493.8833 987.7666 1975.533 3951.066 7902.133

추가 준비물 - 연결 집게 전선 2개, 값이 다른 저항 여러 개

여러 번의 계산을 수

행할 때에는 주파수

계산 프로그램(참고 사

이트)을 활용한다.

중3 - 전기

- 128 -

<활용방법>

1. 시연기기 빨간 색 단자를 건반에 접촉시켜 발생하는 음을

확인한다.

2. 음계를 파악하고 음악을 연주해본다.

3. 빨간 색 단자에 임의의 저항을 연결하고 동일한 음을 눌러

발생하는 소리를 확인해본다.

4. 빨간 색 단자에 임의의 저항 2개를 연결하고 음을 눌러 발

생하는 소리를 확인해본다.

5. 저항을 연결했을 때 동일한 건반을 눌러도 다른 소리가 나

는 현상을 통해 저항의 직렬, 병렬연결을 설명한다.

탐구과제

1. 소리로 판단한 음계와 실제 주파수 계산에 의해 나온 음계

는 동일한가?

2. 연주하고자 하는 노래에 어떠한 음계가 필요한가? 만약 피

아노에 그 음이 없다면 어떻게 소리를 만들 수 있을까?

3. 음의 옥타브를 낮추거나 높이기 위한 방법은?

4. 주어진 주제를 가장 잘 표현하는 창작곡을 만들어 연주해보

자.

저항의 직‧병렬연결에

의해 발생하는 음을

주파수 계산 공식에

의해 알아보고, 튜너

앱을 통해 확인해본다.

노래 명을 공개하지

않고 연주를 통해 다

른 모둠에서 알아 맞

춰 보도록 할 수도 있

다.

중3 - 전기

- 129 -



1. 주변에 있는 물건 중에 전기가 잘 통하는 도체와 전기가 통하지 않는 부도체를 찾아

보자.

도체 부도체

전선, 쇠못, 동전, 칼날 전선의 피복, 옷, 나무, 신발

2. 전류가 가장 잘 흐를 것 같은 물건을 1가지 선정하여 시연기기 양단 집게에 연결해

보자.

선택한 물건은? 전선

전류가 잘 흐를

것이라고 생각한 이유는?전선은 전기를 최대한 손실 없이 원하는 곳으로 보내야 하기 때문에

3. 각 모둠에서 도체로 선정한 물건들을 연결하였을 때 시연기기에서 어떠한 소리가 나

는지 음계로 표현해보자.

조 1 2 3 4 5 6 7 8

음계

중3 - 전기

- 130 -

4. 도체를 연결하였을 때 다양한 높낮이의 소리가 발생하는 이유는?

도체마다 내부의 저항 값이 모두 달라 흐르는 전류 값이 다르기 때문

5. 부도체인 종이에 전류가 흐르는 이유는?

순수한 물은 전기를 통하지 않지만 수돗물은 불순물을 포함하고 있어 이 불순물이 전기를 흐르게 하므로

6. 연필선의 굵기와 길기에 따라 발생하는 소리는 어떻게 달라질까? 그 이유는?

연필선도 저항을 가지고 있다. 긴 선은 짧은 선보다 저항이 크므로 낮은 소리가 나며, 가는 선은 굵은

선보다 저항이 크므로 낮은 소리가 난다.

7. 건조한 손과 젖은 손을 시연기기 양단에 접촉시켜보자. 어떠한 현상이 발생하는가? 그

이유는?

나타나는 현상 건조한 손보다 젖은 손을 접촉했을 때 더 높은 음의 소리가 발생한다.

이유젖은 손의 물기로 인해 건조한 손보다 저항이 작아져서 전류가 잘 흐르기

때문

8. 모둠에서 구현하고자 하는 직렬회로와 병렬회로를 그려보자.

직렬회로 병렬회로

중3 - 전기

- 131 -

9. 저항을 고정하고 전압을 변화시킬 때 발생하는 소리의 변화는 어떠한가?

전압을 높일 때 동일한 높이의 음이 점점 커진다.

전압의 낮출 때 동일한 높이의 음이 점점 작아진다.

이유전류는 전압에 비례하고 저항에 반비례하는데 저항 값이 일정할 때

전압의 값이 커지면 더 많은 전류가 흘러 더 큰 소리가 난다.

10. 연주하고자 하는 음악은 어떤 곡인지 계이름을 적어보자.

솔솔라라 솔솔미 솔솔미미레

솔솔라라 솔솔미 솔미레미도

11. 저항의 합성으로 구현할 수 있는 새로운 음은 무엇이 있을까?

빨간 색 집게에 120[kΩ]를 연결하여 피아노 건반의 레(180[kΩ])를 누르면 전체 저항은 120[k

Ω]+180[kΩ]가 되고, 주파수 계산에 따라 f=218.18[Hz]가 나온다. 이는 3옥타브의 ‘라

(220[Hz])’음에 해당한다.

12. 주제를 선정하여 자작곡을 만들어 연주해 보자.

작사 :

작곡 :

중3 - 전기

- 132 -

4. 학습 평가

평가목표

본 수업의 평가는 시연기기를 활용하여 전기 회로의 구성과 전압, 전류, 저항의 관계

를 이해하고 전자 피아노를 활용하여 다양한 음악을 연주해 보는 활동으로, 관련 내용에

대한 이해는 서술형 평가로 실시하고, 이해한 원리를 활용하는 다양한 활동에는 교사 관

찰평가, 전자 피아노를 활용한 연주활동은 자기 평가 및 동료 평가로 시행할 수 있다.


1. 도체, 부도체의 개념과 회로 구성을 통해 전압, 전류, 저항

의 관계를 이해한다.

현상과 사물의

규칙성(A1)서술형평가

2. 관련 활동을 통해 다양한 소리의 발생 원리를 파악한다.시연 및

시각화(B3)관찰평가

3. 전자 피아노로 다양한 음악을 연주해보고 동료 음악의 미적

가치를 공감할 수 있다.예술적 감성(C1)

자기평가

동료평가

평가문항

1. 시연기기 회로의 동작 특성을 이해하였는가?(서술형 평가)

- 도체와 부도체의 전기적 특성은 어떻게 다르며, 우리 생활에 어떻게 활용되고 있는가?

- 시연기기 두 집게 전선 사이에 다양한 물체를 연결하였을 때 다양한 소리가 발생하는

이유를 저항의 변화로 설명하시오.

도체 내부에는 자유전자가 많아 전류를 잘 통하게 하고, 부도체에는 자유전자가 없어 전류가 흐르지 못한다. 전

선은 전류를 잘 흘려야 하므로 구리와 같은 도체를 사용하고, 감전 사고를 예방하기 위한 전선의 피복은 전기가

통하지 않는 부도체(절연체)를 사용한다.

전자피아노 시연기기 양단에 도체를 연결하면 회로가 구성되어 전류가 흐르므로 소리가 발생한다. 이때 발진

주파수 공식에 의해 저항 값이 큰 도체가 연결되면 낮은 음의 소리가 발생하고, 저항 값이 작은 도체가 연결

되면 높은 음의 소리가 발생한다.

2. 다양한 활동을 통해 소리 발생의 원리와 특징을 이해하였는가?(관찰평가)

3. 연주하는 음악의 완성도 및 자작곡의 주제 표현 능력은 어떠한가?(자기/동료평가)

중3 - 전기

- 133 -

평가기준

<서술형평가>


상 중 하

현상과

사물의

규칙성

(A1)

도체, 부도체의 전기적 특성을 이해한다.

개‧폐회로의 개념을 이해하고 전기 회로를 구성할 수 있다.

전압, 전류, 저항 사이의 관계를 이해한다.

<관찰평가>


상 중 하

시연 및

시각화

(B3)

다양한 도체를 이용하여 소리를 구현할 수 있다.

소리를 통해 도체가 가지는 저항의 크기를 추론할 수 있다.

주파수와 음과의 관계를 명확히 이해하고 응용할 수 있다.

<자기평가>


상 중 하

예술적

감성

(C1)

음악은 박자에 맞게 잘 연주되었는가?

자작곡의 주제는 음악을 통해 잘 표현되었는가?

<동료평가>

평가항목 평가기준 모둠명 선정 이유

예술적

감성

(C1)

연주를 가장 완벽하게 한 모둠은?

자작곡의 주제를 가장 잘 표현한 모둠은?

중3 - 전기

- 134 -


1) 발진이란?

발진이란 어떤 정해진 동작을 반복하는 것이다. 따라서 발진회로란 지속적으로 공급되는

에너지의 흐름을 조작하여 그 에너지를 진동시켜 어떤 변화가 규칙적으로 반복되는 진동

으로 바뀌도록 구성한 장치를 의미한다. 물레방아는 물의 낙차를 에너지원으로 하여 방아

의 골무가 끝없이 상하로 왕복하는 출력을 내는 발진기이고, 바람개비는 바람을 에너지원

으로 하여 규칙적으로 뒤틀린 날개에 의해 바람의 방향을 조작하여 주기적으로 회전하게

한 발진기라 할 수 있다.

발진기에서 1초 동안 반복하는 횟수를 주파수라고 하고, 헤르츠(Hz)라는 단위를 사용한

다. 발진이 한번 반복하는 데 걸리는 시간을 주기라고 하며, 시계추는 시계의 태엽을 에

너지원으로 사용하여 1초에 한 번씩 같은 동작을 반복하기 때문에 1Hz의 발진기라고 할

수 있다. 주기와 주파수와의 관계식은 다음과 같다.

2) 음계별 및 옥타브별 주파수의 차이는?

옥타브(octave)는 주파수가 두 배 차이가 나는 두 음 사이의 음정이다. 예를 들어 음높

이가 400 헤르츠인 음과 800 헤르츠인 음 사이의 음정은 옥타브이다. 옥타브는 완전일도

다음으로 단순한 음정으로, 인간의 귀는 옥타브 차이가 나는 두 음을 서로 ‘같은 음’으로

인식한다. 대부분의 서양 음악에서 옥타브를 열두 반음으로 나눈다.

각 계이름의 주파수는 사람이 가장 민감하게 느끼는 400Hz의 라(A)음을 기준으로 맞춰진

다. 한 옥타브 음은 피아노 건반에서 보듯이 도레미파솔라시(7개 + # )로 총 12개이다.

각 계이름의 주파수는 한 옥타브 올라갈 때 2배 되고 내려올 때는 반으로 감소한다. 각

음은 일정 비율로 늘어나는데 12음 사이 주파수 차이는 2배가 되므로 한 음계간은

(약 1.059)의 차이이다. 따라서 한 단계 위, 아래만큼 약 1.059배 차이가 된다.

중3 - 전기

- 135 -

도 도# 레 레# 미 파 파# 솔 솔# 라 라# 시 도262 277 294 311 330 349 370 392 415 440 466 494 524

3) 소형 건전지로도 사람이 감전되어 죽을 수 있을까?

감전 사고는 몸의 조직을 과열시켜 정상적인 신경을 파괴하고 심하면 호흡 중추 신경을

건드릴 수 있는 위험한 사고이다. 사람마다 다르지만 인체에 100mA 가량의 전류가 흐르

면 목숨을 잃을 수 있다. 우리 몸에 흐르는 전류는 몸의 저항 상태에 따라 달라지며, 몸

이 건조할 때의 전기 저항은 약 500000[Ω] 정도 되지만, 땀에 젖으면 약 1000[Ω]으로 감

소하게 된다. 즉 몸에 수분이 있을 때는 저항이 1/500로 줄어들어 옴의 법칙(V=IR)에 의

해 몸에 흐르는 전류는 500배 증가하게 된다. 몸이 땀에 젖어 있는 상태에서 1.5[V]의 건

전지를 사용한다면 몸에 흐르는 전류는 1.5[mA]로 계산된다.

따라서 아래 표를 참고하여 미루어 짐작해 볼 때 감전 사고의 위험은 없다고 볼 수 있

으며, 건전지에서 흘러나오는 전류는 몸에 해로울 정도가 아니라는 결론을 내릴 수 있다.

참고로 사람이 짜릿함을 느낄 수 있는 가장 작은 전류를 최소 감지전류라고 하는데, 남자

의 경우는 1mA, 피부가 부드러운 여자는 남자보다 전기가 더 잘 통하여 0.7mA 정도의

전류에서 자극을 느끼게 된다.

전류(mA) 효과

1 느낄 수 있다.

5 고통스럽다.

10 무의식적으로 근육이 수축한다.(근육경련)

15 근육을 통제할 수 없다.

70 심장을 통과하면 파열될 수 있고, 1초 이상 지속되면 죽을 수도 있다.

감전이 되었을 때에는 먼저 전원을 끊고 감전된 사람을 전원에서 떼어내야 하는데, 이때

감전된 사람을 떼어내는 사람도 감전될 수 있으므로 건조한 고무나 가죽으로 만든 장갑

과 신발을 착용하고 바닥에는 담요를 깔아서 전류가 흐르지 않도록 해야 한다.

중3 - 전기

- 136 -

<다이아몬드와 흑연의 구조>

4) 반도체

한 에너지띠 안에는 가능한 에너지 준위가 촘촘히 붙어 있어 아주 작은 에너지로도 다

음 에너지 준위로 옮겨갈 수 있다. 그러나 에너지띠 사이에는 전자가 들어갈 수 없는 에

너지 갭이 있다. 이런 에너지띠 구조의 맨 위에 있는 에너지띠를 전도띠라고 하고, 바로

아래에 있는 띠를 공유띠라고 한다.

물질의 전기적 성질을 결정하는 것은 공유띠와 전도띠에 전자들이 어떻게 분포되어 있

는가 하는 것과 전도띠와 공유띠 사이의 간격의 너비이다. 전자들이 전도띠의 일부만을

채우고 있는 경우에는 전자가 쉽게 움직일 수 있어 도체가 된다. 그러나 공유띠가 가득

차 있고 전도띠에는 전자가 거의 없으면 부도체나 반도체가 된다. 공유띠와 전도띠 사이

의 간격이 넓어 전자가 건너뛰기 힘들면 부도체가, 이 간격이 작으면 반도체가 된다.

5) 다이아몬드와 흑연의 엇갈린 운명

다이아몬드와 흑연은 둘 다 탄소(C) 원자로만 이루어져 있다. 그러나 같은 원자로 이루

어진 물질이라도 원자의 배열에 따라 물질의 성질이 달라질 수 있다. 다이아몬드와 흑연

의 운명은 그 구성 원자인 탄소 원자의 배열에서 찾아볼 수 있다.

1개의 탄소 원자는 4개의 다른 원자와 결합할 수 있다. 그렇기에 다이아몬드 내의 모든

탄소 원자는 다른 4개의 탄소 원자들과 결합하여 아래 그림과 같이 치밀한 그물 구조를

이룬다. 이러한 탄소와 탄소 사이의 결합은 매우 단단하여 잘 끊어지지 않기 때문에 단단

한 다이아몬드 결정을 이루고 있어 가장 단단한 물질이라 할 수 있다. 한편, 흑연은 모든

탄소 원자가 다른 3개의 탄소 원

자와 결합하여 육각형 모양이 계

속 이어져 얇은 판 모양의 결합

구조를 하고 있으며, 판과 판 사

이에 탄소 원자끼리 약한 결합을

이루고 있다. 따라서 흑연을 구성

하는 육각형의 탄소 결합은 잘 깨

지지 않으나 판과 판 사이의 탄소

결합은 쉽게 깨진다.

중3 - 전기

- 137 -

흑연은 탄소 원자 1개에 3개의 탄소 원자가 정육각형 모양으로 결합해 있는데 탄소 원

자 1개는 다른 탄소 원자와 결합하기 위해 3개의 전자만 사용하게 된다. 이 때 남는 1개

의 전자는 한 층 전체에 걸쳐서 공명 구조를 형성하고 있기 때문에 자유전자와 같이 행

동하여 전기 전도성을 갖게 된다.

추가 활동

1) 피아노 건반에 없는 새로운 음 만들기

- 빨간 색 선에 임의의 저항을 직렬연결로 연결하여 새로운 음을 만들어 본다.

예) 빨간 색 단자에 120[kΩ]를 연결하여 피아노 건반의 레(180[kΩ])를 누르면 전체 저항은

120[kΩ]+180[kΩ]가 되고, 주파수 계산에 따라 f=218.18[Hz]가 나온다. 이는 3옥타브의 ‘라

(220[Hz])’음에 해당한다.

- 건반에 접촉하는 집게에 임의의 다양한 저항을 연결하여 연주해본다.

2) 절대음감 테스트

- 다양한 도체를 연결하여 발생하는 음을 들려주고 음계를 예상해보도록 한 후, 실제로 주파수

계산 또는 튜너 앱을 통해 음을 확인하여 절대음감인지를 확인해 본다.


1) 참고 서적 및 문헌

① 일러스트로 보는 기초전기전자(편집부 저, 이태원 역 / 한진출판사, 2013)

② 전자기술(김진수 저 / 홍릉과학출판사, 2010)

③ STEAM 교육론(김진수 저 / 양서원, 2012)

2) 관련 인터넷 사이트

① http://perfectpitch.ucsf.edu/audio_test/audio_test.php - 절대음감 테스트

② http://blog.daum.net/charmscienceclub/12209184 - 연필심 오르간

③ http://cafe.naver.com/carroty/65359 - [NE555 pulse calc] 주파수 자동 계산기

중3 - 전해질과 이온

- 138 -


과학 전해질과 이온 전해질과 비전해질

기술 전기 회로 다양한 회로의 구성

미술 점토 작품 만들기 점토를 이용한 작품 만들기

Ⅵ. 전해질과 이온

프로그램 명 나만의 점토회로 만들기 3학년 2학기

수업 설명

이 프로그램을 통해 전해질과 비전해질을 이해하고, 더 나아가 점

토를 이용한 창의적이고 다양한 회로를 만들어 봄으로써 전기회로

를 이해한다.



통합개념

현상과

사물의

규칙성(A1)

• 전해질과 비전해질을 통해 회로를 만

들어 봄으로써 전기회로의 성질에 대하

여 탐구하고 그 성질을 이해할 수 있

다.

탐구활동

통합역량창의적

설계(B1)

• 다양한 회로를 구성하고 설계함으로

써 창의적 설계 능력을 기를 수 있다.

모둠별

턈구활동

미적감성인

성

예술적

감성(C1)

• 미에 대한 관심과 예술의 가치에 대

한 인식을 기를 수 있다.

모둠별

탐구활동

관련 교과


- 139 -

1차시

주제탐색

(전해질과 비전해질의

원리)

전해질과 비전해질이란?

- 전해질과 비전해질의 개념을 이해하기

- 전해질과 비전해질을 원자론적 개념으로 설명하기

↓

2차시

탐색 및 탐구

(전해질과 비전해질의

종류)

우리 주변의 전해질과 비전해질 찾기

- 실생활의 물질 중에 전해질과 비전해질을 구분하기

- 칼라 점토와 고무 찰흙은 각각 전해질과 비전해질임을

알기

↓


(점토회로 만들기)

점토회로 만들기

- 점토와 고무찰흙에 전지와 LED를 연결해보기

- 점토와 고무찰흙을 이용한 전기회로 설계하기

- 점토회로 만들기

↓


(다양한 회로 만들기)

다양한 회로를 만들기

- 병렬회로와 직렬회로 이해하기

- LED뿐만 아니라 다양한 작동기를 이용해보기

↓

5차시탐구 및 결과처리

(점토회로 감상하기)

나만의 점토회로 전시

- 점토회로를 모둠원들과 연결하여 하나의 주제로

구성하기

- 다른 친구들의 작품 감상하기

1. 수업 개요

▷ 본 교재는 [전해질과 이온] 단원 중 ‘전해질과 비전해질’ 과 관련된 총 5차시 내용 중

3차시(점토회로 만들기)에 해당되는 프로그램, 학생용 활동지, 수업자료 PPT로 구성되어

있습니다.

나만의 점토회로 만들기


- 140 -



구분(4인 1조)

구성품 사진

점토회로칼라점토, 고무찰흙, LED, 전지, 전지 끼

우개

교사 준비물 없음


키트 설명


- 전지와 전지 끼우개는 1인당 한 개씩 가지되, LED는 원하는 만큼 넉넉히 나누어 주어

다양한 작품을 만들어 보도록 유도한다.

키트 조립방법

① 전기가 흐르는 칼라점토에 도선과 LED, 그리고 전지를 연결하여 불이 들어오게 됨을

확인한다.

② 전기가 흐르지 않는 고무찰흙을 조금 떼어 도선과 LED 그리고 전지를 연결하여 불이

들어오지 않음을 확인한다.

③ 준비물을 적절히 사용하여 LED에 최소한 2개 이상 작동되는 조형을 만들도록 스케치

한다.

④ 스케치한 모양을 고무찰흙과 칼라점토를 이용하여 디자인해 보도록 한다.

⑤ 스케치에 그려진 도안대로 점토회로를 만들어 본다.

키트 관련 팁

- LED뿐만 아니라 프로펠러나 소리 센서와 같은 다양한 센서가 있다면 대신 사용해도

좋다.

- LED에 너무 많은 과전류가 흐르게 되면 금방 타서 망가지게 된다. 전지는 마지막에

연결해 보도록 한다.

- 키트에 사용된 재료는 주변에서 쉽게 구할 수 있다.


- 141 -



도입

우리 주변에 다양한 전해질과 비전해질의 개념 학습

- 고체의 경우와 수용액 상태에서의 전해질과 비전해질의

개념을 알고 주변의 다양한 물질을 분류한다.

- 고체 상태에서는 전류가 흐르지만 물에 녹으면 전류가

흐르는 물질을 전해질이라 하는데, 전해질을 점성과 연성

이 있게 만들어 놓은 칼라점토 또한 전해질임을 확인한다.

- 고무찰흙의 경우는 비전해질임을 확인한다.

도체와 절

연체를 구분

하도록 지도

한다.

전개

나만의 점토 회로 설계하기

- 전지 끼우개에 끼운 전지와 LED가 폐회로를 만들면 불

이 들어옴을 확인한다.

- LED와 전지 사이에 전해질인 칼라 점토를 연결해도 불

이 들어옴을 확인한다.

- 사이에 넣을 점토모양을 디자인하고, 회로를 설계한다.

- 칼라점토와 고무 찰흙으로 다양한 회로를 구성한다.

학생들이 만든 회로의 작동이 가능한지 순회 지도를

통해 조언을 해 준다.

회로를 설계할 때 각 모둠별로 주제를 정해 모둠원

들이 하나의 주제를 만들어 함께 연결하도록 유도해도 좋

다. (동물원, 바다 속, 교실 등)

LED의 +와

-를 구분하

며 회로를

구성하도록

미리 알려준

다.

점토회로 작동하기

- 점토회로를 전지에 연결하여 작동하는지를 검토하고,

회로가 작동하지 않는다면 모둠원들과 함께 토의를 통해

회로를 수정하도록 한다.

(심화) 직렬 및 병렬연결을 통해 복잡한 회로 만들기

더 복잡한 회로 만들기

- 직렬, 병렬연결을 통해 더 다양한 회로 만들기

- 가능하다면 다양한 센서(프로펠러, 멜로디 등)를 이용해

더욱 다이나믹한 회로를 만들 수도 있다.

정리

나만의 점토 회로를 전시하여 감상하기

- 나만의 점토 회로를 전시한다.

- 친구들이 전시한 회로를 감상한다.

상호평가를 수행한다.

학생들의 소

감발표는 성

공적 체험이

충분히 될

수 있도록

유도한다.

3. 수업 자료

수업 지도안


- 142 -

도 입

전기뱀장어

전기뱀장어는 위협을 느끼면 강물에 전기를 흘려보내 자신을 위협하는 동물로부

터 자신을 보호할 수 있다. 이 전기를 이용하면 자신의 몸보다 몇 십 배는 큰 악어도

잡을 수 있다고 한다. 전기뱀장어가 전기를 한번 내보낼 때의 전압은 우리나라가

쓰는 전압인 220V보다 세 네 배가 강한 약 600V~800V의 전압이다.

전기뱀장어는 상대와 직접 닿지도 않고서 어떻게 상대방에게 전기를 흘려보낼

수 있을까? 질문의 답은 바로 강물에 있다. 증류수에는 아무 것도 녹아 있지 않지만,

강물에는 여러 가지 물질이 녹아 있기 때문이다. 강물에 녹아 있는 물질은 전해질이

되어 전류를 흐르게 하는 역할을 한다. 마치 전하가 움직여 전류가 생기듯 전해질에

서는 여러 가지 이온들이 움직여 전류를 흐르게 한다. 그렇다면 우리 생활 속의

전해질에는 무엇이 있으며, 그 전해질들은 어떻게 쓰일까?


- 143 -


전해질과 비전해질을 이용하여 불빛이 들어오는 나만의 회

로를 구성할 수 있다.

1. 실험방법:

가. 재료: 고무찰흙, 칼라점토, LED, 전지, 전지 끼우개

나. 체험내용

1) 탐구과정

① 전지에 전지 끼우개를 끼우고 도선에 LED를 연결하여 불이

들어옴을 확인한다.

② 회로에 칼라 점토를 조금 뜯어 연결하여 불이 들어옴을 확

인한다.

③ 회로에 칼라 점토 대신 고무 찰흙을 조금 뜯어 넣어 불이

들어오지 않음을 확인한다.

④ 고무찰흙과 칼라 점토를 적절히 이용해 다양한 회로를 만

들 수 있음을 알고 설계를 한다.

⑤ 설계한 회로도를 보고 나만의 점토 회로를 만든다.

⑥ 회로를 만들고 전시한 후 감상한다.

LED 전구의 경우 긴

다리는 +극, 짧은 다리

는 - 극임을 미리 알려

주어야 합니다.

모둠별로 토의를 통

해 주제를 정해 각 모둠

원들이 다양한 점토회로

를 만든 다음, 최종적으

로 전시를 할 때는 모둠

원 모두의 회로를 연결

하도록 합니다.

(예를 들면 동물원, 교실

속 풍경, 가족 등)

LED 말고도 저전류에

서도 작동하는 프로펠러

나 소리 센서 등과 같은

소품을 회로에 넣는다면

더 다양한 작품을 만들

수 있습니다.

칼라점토는 전해질,

고무찰흙은 부도체(절연

체)입니다. 혼동할 수 있

으니 설명을 먼저 해 주

어야 합니다.


- 144 -

나만의 점토 회로 만들기

전해질과 비전해질을 이용하여 불빛이 들어오는 나만의 회로를 구성할 수 있다.

1. 나만의 점토 회로 만드는 방법

가. 재료: 고무찰흙, 칼라점토, LED, 전지, 전지 끼우개

나. 체험내용

① 전지에 전지 끼우개를 끼우고 도선에 LED를 연결하여 불이 들어옴을 확인한다.

② 회로에 칼라 점토를 조금 뜯어 연결하여 불이 들어옴을 확인한다.

③ 회로에 칼라 점토 대신 고무 찰흙을 조금 뜯어 넣어 불이 들어오지 않음을 확인한

다.

④ 고무찰흙과 칼라 점토를 적절히 이용해 다양한 회로를 만들 수 있음을 알고 설계를

한다.

⑤ 설계한 회로도를 보고 나만의 점토 회로를 만든다.

⑥ 회로를 만들고 전시한 후 감상한다.

2. 모둠별로 재미있고 구체적인 주제를 정해 보자.

주제는 재미있고 구체적이면 더 좋습니다.

동물원, 교실, 교무실, 체육대회, 곤충 등




- 145 -

3. 점토회로 스케치하기

회로의 전체적인 모양을 스케치하고, 배운 전기 회로도를 이용해서도 회로를 그려 봅시다.

4. 모둠원들이 만든 작품을 전시하고 반 친구들과 함께 감상해 봅시다.

주어진 LED와 전지로 개별적으로 작품을 만들지만 모둠 사이에서는 전체적인 통일감을 주도

록 합니다. 칼라점토와 고무찰흙을 적절히 연결해서 작품을 만들 때, 잘 되지 않는 경우에는 모

둠원들에게 도움을 요청합니다. 또한 합선이 되거나 연결이 잘 안 되었는지 살펴봅니다.

탐구과제

1. 칼라점토와 고무찰흙, 그리고 도선의 특징은 무엇인가? 또, 보통 이런 물질은 실생활

에 어디서 이용되는지 찾아보자.

칼라 점토의 경우는 전해질, 고무찰흙의 경우는 비전해질입니다. 전해질 같은 경우는 이온음료, 전기도

선, 눈길에 뿌리는 염화칼슘, 비전해질 같은 경우는 절연테이프, 전기피복 등이 있습니다.

생각해 봅시다

1. 주어진 재료 (칼라점토, 고무찰흙) 이외에, 다른 물질을 이용하여 더 재미있는 나만의

회로를 만들려면 어떤 물질로 사용해야 할지 생각해 보자.

소금물, 소금을 섞은 수제비반죽과 같은 전해질, 천과 비닐과 같은 비전해질

2. 나의 점토회로에는 직렬연결과 병렬연결이 각각 몇 가지 있는가?

3. 친구의 점토작품을 보고 회로도로 다시 그려볼 수 있는가?


- 146 -

4. 학습 평가

평가목표

본 수업의 평가는 모둠별 활동으로 칼라점토와 고무찰흙을 적절히 이용하여 회로를

만들어 특성을 이해하고, 감상하는 과정에서 보고서평가/산출물평가와 동료 평가로 시행

될 수 있다.


1. 전기회로를 창의적으로 구성하여 설계할 수 있다. 창의적 설계

(B1) 보고서평가

산출물평가2. 점토로 만든 회로의 전류가 흘러 LED 작동을 시켜 봄으로

써 성취감을 얻을 수 있다.

성공적 감성

(C2)

3. 전해질과 비전해질을 적절히 이용하여 회로가 작동하게 하

는 동시에 아름다운 작품을 만들고 감상할 수 있다.

예술적 감성

(C1)동료평가

평가문항

1. 전해질과 비전해질을 이해하고 창의적인 회로를 설계하였는가?(산출물 평가)

2. 좀 더 독창적이고 미적으로 아름다운 작품을 만들었는가?(동료평가)

평가기준

<산출물평가>


상 중 하

시스템과 조화

전해질과 비전해질을 적절히 구분하여 사용하였는가?

주어진 재료를 활용하여 복잡하고 창의적인 회로를

설계하였는가?

회로를 작동이 되게 구성하였는가?

예술적 감각 회로의 디자인을 아름답게 표현하려 했는가?

<동료평가>


예술적

감성

남들과는 다른 독창적이고 기발한 점토회로를 만들었는가?

미술적 감각이 돋보이는 아름다운 작품을 만들었는가?


- 147 -


1) 칼라점토를 이용한 전기저항 이해하기

저항의 요소를 이해하도록 하기 위해 칼라점토를 이용할 수 있다. 칼라점토를 길게 만들

어서 흡사 전선과 같은 모양으로 만든 다음, 이를 이용하여 저항은 도선의 길이의 비례하

고 단면적에 반비례한다는 이론을 학습할 수 있다.

저항은도선에비례함을보여주는도선

도선이 긴 왼쪽은 LED 불빛이 약하고 도선이 짧은 오른쪽 LED는 불빛이 강하다. 즉 전

류가 상대적으로 많이 흐르게 됨을 설명할 수 있다.

학생들에게 불빛의 세기를 예상하게 한 뒤 그 결과를 확인하게 하고, 결과의 이유를 학

생으로 하여금 생각해내게 할 수도 있다. 단면적과 저항의 관계를 설명하기 위한 탐구 방

법을 설계해보고 찾게 하는 것도 학습이 될 수 있다.

저항은단면적에반비례함을보여주는도선

도선이 두꺼운 왼쪽 LED는 불빛이 세고 도선이 얇은 오른쪽 LED는 불빛이 약하다. 학생

들로 하여금 점토를 다양하게 만들어 친구들과 맞춰보게 하는 수업을 구성할 수도 있다.

중3 – 혼합물의 분리

- 148 -

추가 실험

점토를 연못이나 분수 모양으로 만들어 그 안에 여러 가지 전해질 (소금물, 이온음료, 설

탕물 등)와 비전해질(설탕물, 녹말 등)을 이용한 회로를 만든다면 전해질과 비전해질을 더

잘 이해할 수 있습니다.








중3 – 해수의 성분과 운동

- 149 -


과학 해수의 성분과 운동 해저 지형의 구조와 해류

수학 통계 중앙값과 평균값 구하기

미술 다양한 조형의 세계 자연현상을 창의적으로 표현하기

Ⅶ. 해수의 성분과 운동

프로그램 명 3D 증강현실 세계지도 3학년 2학기

수업 설명

3D 증강현실 자료로 구성된 세계지도를 통하여 해수에 관한 4가지

미션을 제시하고, 학생들이 미션에 대한 자료 조사한 내용을 QR코

드를 이용하여 발표하게 한다.




조화(A4)

• 해수를 구성하는 구조에 대하여 탐구

하고 그 특징을 이해할 수 있다.

탐구활동

조사활동


시각화(B3)

• 해수에 대한 문제를 파악하고 해수의

특징을 창의적으로 시연해 보는 능력을

기를 수 있다.

시연활동

발표활동

미적감성

인성

생태학적

세계관(C4)

• 해수에서 일어나는 자연현상을 인식

하고, 이 현상이 사람의 생활과 밀접하

게 연관되어 있음을 인식하는 능력을

기를 수 있다.

모둠별

협력학습

발표활동

관련 교과


- 150 -

1차시주제탐색

(해저 지형의 구조)

해수의 성질 알아보기

- 수온의 연직분포, 해저 지형의 모양, 염류와 염분비, 해류

에 대한 이해

- 해수에 대한 조사 자료를 조별로 발표

↓

2차시

탐색 및 탐구

(3D증강현실로

미션파악 및 탐구)

3D 증강현실 세계지도에 나타난 미션 알아보기

- 3D 증강현실에 나타난 미션에 대한 주제 알아보기

- 3D 증강현실에 나타난 미션 주제 탐구학습

-조별 토의학습을 토한 내용 탐색 학습

↓

3차시

탐구 및 결과처리

(QR코드 제작하여

지역별 해수지도

만들기)

3D 증강현실의 주제별 탐구내용을 QR코드로 제작하여

조별 해수 지도 완성

- QR코드로 제작한 주제별 탐구내용을 지역별로 조사

- 주제별 탐구내용을 조별로 설명하고 3D 증강현실

주제와 일치하는지 토의학습

- 지역별로 조사 주제별 탐구내용을 보고서로 작성

1. 수업 개요

▷ 본 교재는 [해수의 성분과 운동] 단원 중 ‘해저지형, 수온분포, 해류, 서해안의 밀물과

썰물’과 관련된 총 3차시 내용 중 2차시(3D 증강현실로 미션을 파악하여 탐구문제 해결

하기)에 해당되는 프로그램, 학생용 활동지, 수업자료 PPT로 구성되어 있습니다. 3차시

(QR코드 제작하여 지역별 해수지도 만들기) 주제와 함께할 수도 있습니다.

3D 증강현실 세계지도


- 151 -



구분(4인 1조)

구성품 사진

증강현실 지도 3D 증강현실 세계지도(4절)

교사 준비물 PC, 프린터

학생 준비물 스마트폰

키트 설명

증강현실 세계지도와 함께하는 해수의 운동

- 3D 증강현실 자료로 구성된 세계지도를 통하여 해수에 관한 4가지 미션, 즉 바다 밑

바닥의 대륙붕, 대륙사면, 해구, 심해평원, 해령을 나타내는 해저 지형의 특징과, 위도에

따른 표면 수온분포, 북태평양을 중심으로 한 세계의 해류, 우리나라 서해안의 밀물과 썰

물의 사례를 중심으로 한 조석간만을 제시하고 학생들이 각각의 미션 내용을 파악하여

구체적인 자료를 조사하게 한다.

키트 사용 방법

마커를 지도 위 표시된 부분에 부착한다.

표시된 부분을 비추면 관련된 설명이 증강된다.

미션 버튼을 클릭하여 제시된 미션을 확인한다.

조사한 내용을 QR코드로 작성하여 부착한다.

키트 관련 팁

- 어플리케이션 설치 – 구글 스토어에서 com.ehwa.SeaWater (S와 W는 대문자)로 검색

- 미션과제는 조별로 4주제를 골고루 부여한다.


- 152 -



도입

드넓은 바다, 소중한 바다

- 바다의 넓이를 육지와 비교하고 바다의 다양한 가치를 찾

아 중요성을 인식

- 바다의 지형은 어떤 특징을 가지고 있으며 어떤 과정으로

생성되어 있는지 토의

해저 지형의

여러 가지 특

징과 모양을

그림으로 이

해한다.

전개

3D 증강현실 세계지도를 관찰하고 해수의 특징 이해

- 해저 지형의 특징을 이해

(바다 밑바닥의 대륙붕, 대륙사면, 해구, 심해평원, 해령 등

의 특징을 이해)

- 해수 수온분포(위도에 따른 해수 수온 분포)

- 세계의 해류(북태평양 해류)

- 조석간만(밀물과 썰물의 사례, 조석간만)

3D 증강현실에 나타나는 현상을 이해하도록 자료

제공

- 3D 증강현실을 관찰하고 조별로 지역별로 해수의 특징하

나씩을 선정한다.

- 선정된 주제에 관한 자료를 다양한 방법으로 조사한다.

3D 증강현실

관찰법을 사

전에 지도하

고 스마트폰

사용을 허용

해 준다.

com.ehwa.Se

aWater

해수의 특징을 QR코드로 생성

- 해저 지형의 특징을 이해

- 해수 수온분포

- 세계의 해류

- 조석간만

QR코드로 만들어 낸 해수의 특징

- 다른 조에서 완성한 해수의 정보 탐구

- 각 조의 해수가 가진 특징을 탐구하여 우리 조만의 해수

지도 완성하기

QR코드 제작

방법과 장비

사용 방법에

대하여 사전

교육

정리

조별로 해수 지도를 완성한 후 발표

해수의 성질과 해저 지형을 조사하고 조별로 발표 후, 자

기 조의 내용과 같은 점과 다른 내용에 대하여 토의

학생들의 소

감 발표는 성

공적 체험으

로 충분히 여

겨질 수 있도

록 유도한다.

3. 수업 자료

수업 지도안


- 153 -

도 입

해저 자원

바다에는 다양한 생물자원이 있기 때문에, 예로부터 인류는 위험을 무릅쓰고 바다

의 자원을 구하는 활동을 할 수밖에 없었다. 근대에 이르러 바다에는 식량자원뿐만

아니라 광물, 화석 연료 등 더 많은 자원이 있다고 알려진다. 이러한 사실로 인해

앞 다투어 바다를 자원화하려는 시도가 활발해지고 있다. 또한 해상 교역이 점점

늘어나면서 해저 지형, 해류, 조류 등 바다에 대한 연구와 선박 건조 기술은 더욱

중요해지고 있다.

특히 바다 속의 광물이나 침전물, 해수 속의 이온 등은 점차 고갈되어 가는 인류의

지하자원을 보완할 수 있는 중요한 자원으로 여겨지게 되었다. 또한 기후변화의

원인으로 지목된 화석연료를 대신할 대체 에너지로 바다를 이용한 파력 발전, 조력

발전이 새로운 대안으로 주목받고 있다. 이처럼 바다는 오랜 역사를 통해 인류에게

많은 것을 제공해 왔으며, 앞으로 바다에 대한 연구와 노력이 끊임없이 이어진다면

바다는 미래의 과학 문명과 함께 훨씬 다양하게 인류의 삶에 기여할 것으로 예상된

다.


- 154 -


3D 증강현실 자료로 구성된 세계지도를 통하여 해수에 관한

4가지 미션을 찾아내고 학생들이 미션에 대해 조사한 자료를

QR코드를 이용하여 제작할 수 있다.

1. 실험방법:

가. 재료: 3D 증강현실 세계지도, 마커, 스마트폰

나. 체험내용

1) 탐구과정

① 세계지도 오른쪽에 첨부한 마커 하나를 잘라낸다.

② 마커를 지도 위에 표시된 키 손잡이 부분에 부착한다.

③ 표시된 부분을 비추면 관련된 설명이 증강된다.

④ 미션버튼을 클릭하여 제시된 미션을 확인한다.

⑤ 제시된 미션을 해결할 수 있는 자료를 모은다.

⑥ 조사한 내용을 QR코드로 작성하여 부착한다.

3D 증강현실에 대한

기본적인 내용을 미리

알려 주어야 합니다.

미션 주제는 4가지이

므로 모둠별로 마커를

부착하는 부분을 미리

정해주어야 하고, 모둠은

토의를 통해 미션 해결

방법을 정해야 합니다.

스마트폰을 사전에

배부해 주고, 증강현실

어플리케이션 다운 방법

을 사전에 알려 주어야

합니다.

QR코드를 사용하여

미션과제를 발표하기 위

한 제작방법을 안내해

주어야 합니다.


- 155 -


3D 증강현실 자료로 구성된 세계지도를 통하여 해수에 관한 4가지 미션을 찾아내고

학생들이 미션에 대해 조사한 자료를 QR코드를 이용하여 제작할 수 있다.

1. 실험방법:

가. 재료: 3D 증강현실 세계지도, 마커, 스마트폰

나. 체험내용

1) 탐구과정

① 세계지도 오른쪽에 첨부한 마커 하나를 잘라낸다.

② 마커를 지도 위 표시된 키 손잡이 부분에 부착한다.

③ 표시된 부분을 비추면 관련된 설명이 증강된다.

④ 미션 버튼을 클릭하여 제시된 미션을 확인한다.

⑤ 제시된 미션을 해결할 수 있는 자료를 모은다.

⑥ 조사한 내용을 QR코드로 작성하여 부착한다.

2. 3D 증강현실 세계지도에 나타난 미션은 무엇일까?

미션을 구체적으로 설명해 보자.

① 해수의 수온 분포 : 전 세계 바다의 수온에 영향을 끼치는 요인은 무엇일까요?② 해저 지형 : 바다의 밑바닥 모습에 대하여 자세히 알아볼까요?




- 156 -

① 해수의 수온 분포 - 바다의 수온을 표현할 여러 물품, 혼합층의 계절변화와 연직분포 변화

② 해저 지형 - 바다지형을 소개하는 영상, 사진자료, 우리나라 해저 지형도

③ 해류 - 전세계 해류 분포도, 수온분포 자료, 해류 관련 영상 자료

④ 조수간만 - 조수간만의 차를 나타낸 자료, 조수간만 달력

③ 해류 : 바다에 떨어진 신발의 움직임을 보고 북태평양 해류의 특징을 찾아보자.④ 조수간만 : 밀물과 썰물의 변화를 보고 조수간만의 차가 우리생활에 미치는 영향을 찾아보자.

3. 미션 해결 자료 조사

미션을 해결할 수 있는 텍스트, 그림 등을 모아 보자.

4. 조별로 조사한 미션 해결 과제를 QR코드로 만들어 세계지도의 마커 부착부분에

붙여 보자. 미션이 제시되었던 마커 부분에 마커 대신 QR코드를 만들어 붙이고, 다른 조원들이 스마트폰으로 해결

한 과제 내용을 찾아볼 수 있도록 해 보자.

탐구과제

1. 3D 증강현실 세계지도를 통하여 살펴본 해수의 특징을 알아보고, 바다를 지속적으로

이용할 수 있는 방법을 생각해 보자.

바다의 넓이는 육지에 비하여 7:3으로 훨씬 크며 바다 밑에는 다양한 지형이 있고 독특한 특성이 있

음을 이해한다. 우리의 바다를 위협하는 바다 쓰레기로 인한 오염, 원유 오염에 대한 문제를 알아보고

바닷가에 가서 쓰레기를 버리지 않는 등 구체적인 실천 계획을 함께 알아본다.

생각해 봅시다

1. 바다 밑바닥의 모습은 어떻게 생겼을까?

해저 지형은 깊이에 따라 다르고 대륙붕, 대륙사면, 심해평원, 해구, 해령 등이 있다.

2. 위도에 따른 해수의 수온은 어떻게 변화했을까?

해수의 수온분포는 위도가 낮을수록 높고, 위도가 높을수록 낮다, 연직 수온 분포도 세 개의 층으로 나눌 수

있다.

3. 북태평양 해류의 방향을 설명해 보자.

표층해류는 대기 대순환에 의해 바람에 생기고, 세계 해양에는 동쪽과 서쪽으로 흐르는 해류가 발생한

다.

4. 밀물과 썰물이 우리 생활에 주는 영향은 무엇일까?

조차가 큰 서해안은 넓은 갯벌로 해수를 정화하고 안정된 생태계를 이루게 해 준다. 또한 조력발전소를

건설하는 데 유리한 환경을 제공한다.


- 157 -

4. 학습 평가

평가목표

본 수업의 평가는 모둠별 활동으로 3D 증강현실 세계지도를 이용하여 해수의 특성을

이해하고, 과제를 해결하는 과정에서 보고서/산출물 평가와 동료평가로 시행될 수 있다.


1. 해수를 구성하는 구조에 대하여 탐구하고 그 특징을 이

해할 수 있다.

시스템과

조화(A4) 보고서평가

산출물평가2. 해수에 대한 문제를 파악하고 해수의 특징을 창의적으로

시연해 보는 능력을 기를 수 있다.

시연 및

시각화(B3)

3. 해수에서 일어나는 자연현상을 인식하고, 이 현상이 사람

의 생활과 밀접하게 연관되어 있음을 인식하는 능력을 기를

수 있다.

생태학적

세계관(C4)동료평가

평가문항

1. 3D 증강현실 세계지도를 스마트폰으로 관찰하고 화면에 나타나는 내용을 모두 적어

보자.(보고서 평가)

2. 3D 증강현실 세계지도를 관찰한 해수의 특징을 보고, 토의를 통해 미션을 해결하는 데

필요한 자료를 생각해 보고 그 내용을 기록해 보자.(보고서 평가)

3. 미션에 대한 내용을 상세하게 조사하여 결과를 완성해 보자.(산출물 평가)

4. 미션에 대한 결과를 QR코드로 작성하고 세계지도 위의 마커 부분에 부착하여 다른 조

에서 관찰할 수 있도록 해 보자.(동료평가)


- 158 -

평가기준

<산출물평가>


상 중 하

시스템과 조화

(A4)

3D 증강현실 세계지도를 보고 미션을 정확하게 파악하

였는가?

미선을 해결하는 데 있어 창의적인 방법으로 설계하였는

가?

미션과제를 해결하는 데 있어 조원끼리 협력이 잘 이루

어졌는가?


(B3)

미션과제를 표현하는 데 있어 아름답게 디자인하려 했는

가?

<동료평가>


생태학적

세계관

(C4)

해수의 특징과 인간의 생활의 관계를 잘 관련지었는가?

지속 가능한 발전에 대한 고려가 있었는가?


- 159 -


1) 해수 담수화 기술

① 세계에서 가장 앞선 우리나라의 해수 담수화 기술

2012 여수세계박람회에서 예술과 과학의 조화로 만들어낸 친환경 건축물로 각광 받았던

스카이타워에 설치된 파이프오르간은 뱃고동 파이프 80개로 제작되었고 그 소리가 반경

6km까지 울려 퍼져 '세계에서 가장 큰 소리를 내는 파이프오르간'으로 기네스 인증을 받

았다. 매일 개장과 폐장을 알리고 매일 수차례 라이브연주를 들려주며 참가국의 국가도

연주했던 이 독특하게 생긴 건물은 1980년 7월부터 2008년 9월까지 사용한 시멘트 저장

창고를 재활용해서 만든 것이다. 그 중 2호기에는 12톤 규모의 해수 담수화 시스템이 설

치되어 우리나라의 뛰어난 해수담수화 과학기술을 한 눈으로 볼 수 있게 한 것이다.

바닷물이 식수로 바뀌는 놀라운 해수 담수화 기술은 바닷물에서 염분과 용해물질을 제거

하여 마시는 물을 비롯해 생활용수, 공업용수 등을 만들어내는 과정을 말한다.

이러한 해수담수화 방법에는 첫째, 바닷물에 녹아있는 염분을 반투과성막에 걸러내어 담

수를 얻는 역삼투압법과, 둘째, 바닷물을 끓여 증발된 수증기를 차갑게 냉각시켜 담수를

얻는 증발법이 있다. 이 중 주로 알려져 있는 것은 역삼투압법이다. 화석연료를 사용하여

해수를 가열해야 하는 증발법은 역삼투압법에 비해 에너지 소비량이 3배나 더 많고 그

규모에도 제약이 따르기 때문이다. 이 방법 외에도 해수를 냉동하여 물과 얼음으로 분리

하는 냉동법과 이온교환막을 사용하는 전기투석법이 있다. 하지만 이러한 방법들은 아직

실용화 단계에는 이르지 못했다.

역삼투압법으로 바닷물을 정수하는 순서는 다음과 같다.

1. 큰 입자의 불순물 및 녹조류 제거를 위한 샌드 필터

2. 유기물을 흡착하기 위한 활성탄 필터 사용

3. UV 램프를 이용한 바닷물 살균

4. UF장치를 이용한 역삼투압 전처리 과정으로 미생물 단위까지 제거


- 160 -

5. 해수 역삼투압 장치를 이용한 바닷물 속 이온물질 제거

6. 미네랄 재주입 장치를 이용한 PH조정 및 미네랄 첨가

서로 다른 농도의 용액이 반투과성막을 사이에 두고 위치하게 되면, 농도의 평행을 유지

하기 위해 물이 반투과성막을 통과하게 된다. 물이 저농도에서 고농도 쪽으로 이동하면

상대적으로 고농도에 많은 물이 만들어져 압력이 발생하게 된다. 이것을 삼투압이라고 한

다. 역삼투압법의 정수방식은 이런 삼투현상을 인위적인 압력으로 반대 방향으로 진행시

킴으로써 고농도의 물분자를 저농도의 지역으로 이동하게끔 하여 순수한 물을 얻어내는

것이다. (http://if-blog.tistory.com/1935)

추가 활동

1) 3D 증강현실 세계지도를 스마트폰으로 살펴본 후 증강현실 화면에서 나타나는 현상

을 조원들이 주제별로 발표한 후, 자연현상에 대한 내용과 인간과의 생활을

더 잘 이해할 수 있는 시나리오를 작성하게 하면 증강현실 프로그램에 대한 흥미를 더

높일 수 있습니다.



① 김찬종 외(2012), 중학과학3 지도서. 두산동아

② 윤지영(2013), 증강현실을 활용한 중등 과학교육 콘텐츠 개발, 이화여대





- 161 -

[ 증강현실 관찰 방법 ]

중3 – 생식과 발생

- 162 -


과학 생식과 발생 염색체의 구조와 분열과정

수학 확률과 통계 확률과 통계 값 구하기

미술 다양한 조형의 세계 자연현상을 창의적으로 표현하기

Ⅷ. 생식과 발생

프로그램 명 염색체 모형으로 세포분열 과정 나타내기 3학년 2학기

수업 설명

염색체 모형으로 염색사, 염색체, 염색분체, 상동염색체를 구분하여

이해하고 체세포분열 과정과 감수분열 과정을 나타낸 다음 사람의

유전을 통하여 염색체가 어떻게 유전정보를 딸세포에 전해주는지

설명하게 한다.




조화(A4)

• 염색체의 구조에 대하여 탐구하고 특징

을 이해할 수 있다.

탐구활동

조사활동


시각화(B3)

• 유전자가 자손에게 전해지는 과정의

특징을 창의적으로 시연해 보는 능력을

기를 수 있다.

모둠별

발표활동

미적감성

인성

생태학적

세계관(C4)

• 염색체를 통하여 형질이 전해지는 자연

현상을 인식하고 이 현상이 환경에 적응

하는 효율성과 밀접하게 연관되어 있음을

인식하는 능력을 기를 수 있다.

모둠별

협력학습

발표활동

관련 교과


- 163 -

1차시주제탐색

(염색체 모형의 특징)

염색체의 특징 알아보기

-염색사, 염색체, 염색분체, 상동염색체 등 유전자에 대한

이해

-염색체의 형태에 대한 조사 자료를 조별로 발표

↓

2차시

탐색 및 탐구

(체세포 분열과

감수분열 과정)

염색체 모형으로 분열과정 나타내기

-염색체 모형으로 체세포 분열과정 나타내기

-염색체 모형으로 감수분열과정 나타내기

- 조별 토의학습을 토한 내용 탐색 학습

↓

3차시

심화단계:

탐구 및 결과처리

(사람의 유전)

염색체 모형으로 사람의 얼굴 유전 형질 만들어보기

-염색체 모형으로 유전자형 구성하기

-염색체 모형으로 사람의 얼굴 표현형 나타내기


1. 수업 개요

▷ 본 교재는 [생식과 발생] 단원 중 ‘세포 분열’과 관련된 총 3차시 내용 중 2차시(염색

체 모형으로 분열과정 나타내기)에 해당되는 프로그램, 학생용 활동지, 수업 자료 PPT로

구성되어 있습니다. 3차시(염색체 모형으로 사람의 얼굴 유전 형질 만들어보기) 주제와

함께 할 수도 있습니다.

염색체 모형으로

세포분열 과정 나타내기


- 164 -



구분(4인 1조)

구성품 사진

염색체 모형 염색체 모형 6쌍

교사 준비물바닥판으로 사용할 원형 종이(지름

30cm 정도), 사람의 얼굴 만들기 활동지

학생 준비물 필기구

키트 설명

염색체 모형으로 세포분열 과정 나타내기

- 염색체 모형으로 우선 염색사, 염색체, 염색분체, 상동염색체를 구분하면서 2n=12의

모형을 이해하고, 염색체 모형으로 체세포분열 과정과 감수분열 과정을 각각 원형 종이

위에 딸세포로 나타낸 다음, 심화과정으로 사람의 유전을 통하여 염색체가 유전정보를

딸세포에 어떻게 전해주는지 알게 하기 위해 6가지 표현형의 사람 얼굴을 나타내게 하

고 각자 결과를 설명하게 한다.

키트 사용 방법

염색체를 크기와 모양

에 따라 6쌍으로 구분

하게 한다.

1번 염색체의 유전자를

결합하여 DNA와 염색체

의 관계를 이해한다.

체세포 분열 과정과

감수 분열 과정을 종

이 위에 나타나게 한

다.

염색체를 6쌍으로 나

누고 임의대로 골라

얼굴 표현형을 그린다.

키트 관련 팁

원형종이는 동물세포의 분열과정을 나타낸다.


- 165 -



도입

염색체의 특징 알아보기

-염색사, 염색체, 염색분체, 상동염색체 등 유전자에 대한

내용을 설명한다.

-염색체의 형태에 대한 모양을 제시하고 조별로 발표한다.

염색체의 다양

한 형태를 염

색체 모형으로

설명한다.

전개

염색체 모형으로 분열 과정 나타내기

- 염색체 모형으로 체세포 분열 과정 나타내기

- 모세포로부터 딸세포가 만들어지는 과정을 염색체 수와

염색체 구성의 경우의 수가 다르다는 것을 조별로 비교해가

며 체세포 분열과정 나타내기

- 조별 토의학습을 통한 내용 탐색 학습

청색과 적색 염색체를 모두 제공하고 활동하게 한다.

- 상동염색체에 대한 개념을 정확히 이해시키고 분열과정을

진행하게 한다.

- 각 조별로 선택한 염색체가 서로 다른 색깔의 조합이 되

는 경우를 관찰하게 하고 조합의 확률에 대하여 서로 토의

하게 한다.

염색체 모형으

로 세포분열과

정을 진행할

수 있도록 바

탕종이를 배부

한다.

- 염색체 모형으로 감수분열과정 나타내기

- 모세포로부터 딸세포가 만들어지는 과정을 염색체 수와

염색체 구성의 경우의 수가 다르다는 것을 조별로 비교해가

며 감수 분열과정 나타내기


청색과 적색 염색체를 모두 제공하고 활동하게 한다.

- 상동염색체에 대한 개념을 정확히 이해시키고 분열과정을

진행하게 한다.

- 각 조별로 선택한 염색체가 서로 다른 색깔의 조합이 되

는 경우를 관찰하게 하고 조합의 확률에 대하여 서로 토의

하게 한다.

상동 염색체의

정의를 다시

상기 시킨다.

(모양과 형태

가 같은 염색

체 쌍)

정리

조별로 체세포분열, 감수분열 후 발표

체세포분열, 감수분열과정을 조사하고 조별로 발표 후, 자

기 조의 내용과 같은 점과 다른 내용에 대하여 토의한다.

주변 사물을

이용하여 염색

체 중 한 쌍을

대체하여 사용

하도록 심화과

정을 안내한

다.

3. 수업 자료

수업 지도안


- 166 -

도 입

염색체

염색체(染色體)는 분열하는 세포의 핵에서만 관찰된다. 염색체라는 이름은 메틸렌

블루나 아세트산카아민처럼 염기성 색소에 잘 반응하여 고유의 색을 나타나게 하기

에 붙여진 것이다. 염색한 핵을 관찰하면 생물의 유전정보가 이 안에 있다는 사실을

알게 된다. 즉 세포가 분열할 때 핵막이 없어져 핵이 보이지 않게 되고 막대기

모양의 자루 모양의 구조가 관찰되는 것이다.

염색체가 되기 전 단계인 염색사는 평상시 아주 가느다란 실과 같은 상태로 존재한

다. 이 염색사는 수억 개의 염기쌍으로 이루어진 DNA로 구성되어 있다. 염색사는

세포가 분열하기 직전 복제된 후 짧고 굵게 뭉쳐져서 염색체가 된다. 이 염색체는

두 개의 가닥으로 되어 있는 염색 분체로 구성되어 있고, 염색분체에는 똑같은

종류의 복제된 유전자가 들어 있다.

염색체는 생물의 종류에 따라서 그 수와 모양이 다르다. 같은 종류의 생물에서는

생식 세포를 제외한 모든 세포에서 염색체 수와 모양이 같다. 사람의 몸을 이루는

30조개의 세포 하나하나 속에 들어 있는 염색체 수와 모양은 모두 같은 종류의

염색체로 되어 있고 이것은 그 종의 독특한 특징이 된다. 특히, 체세포에 들어 있는

염색체는 모양과 크기가 같은 염색체끼리 쌍을 이루고 있는데 이것을 상동 염색체라

고 한다. 상동 염색체의 같은 부위의 유전자가 하나의 형질을 결정한다.

이러한 염색체, 염색분체, 상동염색체가 어떻게 변화하는지 염색체 모형을 통하여

쉽게 이해하도록 해 보자.


- 167 -

염색체모형으로 세포분열 과정 나타내기

염색체 모형으로 염색사, 염색체, 염색분체, 상동염색체를

구분하여 이해하고 체세포분열 과정과 감수분열 과정을 나타

낸 다음, 사람의 유전을 통하여 염색체가 유전정보를 딸세포에

어떻게 전해 주는지 설명하게 한다.

1. 실험방법:

가. 재료: 염색체 모형 6쌍, 바닥판으로 사용 할 원형종이(지

름30센티미터 정도), 사람의 얼굴 만들기 활동지

나. 활동내용

1) 탐구과정

① 염색체를 크기와 모양에 따라 6쌍으로 구분하게 한다.

② 1번 염색체의 유전자를 결합하여 DNA와 염색체의 관계를

이해한다.

③ 체세포 분열 과정을 종이 위에 나타나게 한다.

④ 감수 분열 과정을 종이 위에 나타나게 한다.

⑤ 주변 사물을 이용하여 세포 분열 과정 중의 염색체를 대체

해보도록 한다.

⑥ [심화] 염색체를 6쌍으로 나누고 임의대로 골라 얼굴 표현

형을 그려본다.

염색체의 다양한 형태

를 염색체 모형으로 칠판

에 부착하여 설명할 수 있

습니다.

염색체 모형으로 세포

분열과정을 진행할 수 있

도록 바탕종이를 배부해

주세요.

상동 염색체의 정의를

색깔이 다른 염색체를 이

용하여 수시로 상기시켜

주세요(모양과 형태가 같

은 염색체 쌍).


- 168 -

<심화 활동]>염색체 모형으로 얼굴 만들기

염색체 모형으로 1번 염색체부터 차례대로 두 개의 염색체를 고르고 표에 나타난 얼

굴 부위의 모양을 만들어 나가면서 염색체의 조합이 사람의 얼굴을 만들어 가는 과정을

설명할 수 있다.

1. 실험방법:

가. 재료 : 염색체 모형 6쌍, 얼굴모양 활동지

1) 탐구과정


② 1번 염색체(적, 청 4개)중에서 2개를 고른다.

③ 표에 나타난 얼굴 모양을 찾아 표에 그린다.

④ 2번부터 나머지 염색체를 가지고 얼굴모양을 그려 나간다.

⑤ 얼굴 모양을 모두 완성하고 특징을 기록한다.


- 169 -

EX.


- 170 -

1번 염색체 : 눈썹 모양

염색체 빨강-빨강 빨강-파랑 파랑-파랑

모양

나의 선택

2번 염색체 : 귀 모양


모양

나의 선택

3번 염색체 : 눈모양


모양

나의 선택


- 171 -

4번 염색체 : 코 모양


모양

나의 선택

5번 염색체 : 입 모양


모양

나의 선택

6번 염색체 : 머리카락 모양


모양

나의 선택


- 172 -

염색체 모형으로 세포분열 과정 나타내기

염색체 모형으로 염색사, 염색체, 염색분체, 상동염색체를 구분하여 이해하고 체세

포분열 과정과 감수분열 과정을 설명할 수 있다.

1. 실험방법:

가. 재료 : 염색체 모형 6쌍, 바닥판으로 사용할 원형종이

1) 탐구과정


② 1번 염색체의 유전자를 결합하여 DNA와 염색체의 관계를 이해한다.

③ 체세포 분열 과정을 종이위에 나타나게 한다.

④ 감수 분열 과정을 종이위에 나타나게 한다.

⑤ 세포 분열 과정 중 염색체의 색깔이 서로 다른 것에 대하여 토의한다.

⑥ [심화] 염색체를 6쌍으로 나누고 임의대로 골라 얼굴 표현형을 그려 본다.




- 173 -

2. 염색체 모형 활동의 각 과정은 체세포 분열의 어느 단계일까?

(모세포) - 전기 – 중기 – 후기 – 말기 - (딸세포 2개)

체세포 분열의 각 과정별 특징을 염색체 모형을 이용하여 적도면 배열, 양극 이동 등을 표현하면서

염색체, 염색분체의 행동이 변화하는 것을 구성해 볼 수 있다.

3. 염색체 모형 활동의 각 과정은 감수 분열의 어느 단계일까?

감수1분열 : (모세포) - 전기 – 중기 – 후기 – 말기 - (딸세포 2개)

감수2분열 : (모세포) - 전기 – 중기 – 후기 – 말기 - (딸세포 2개)

감수분열의 각 과정별 특징을 염색체 모형을 이용하여 적도면 배열, 양극 이동 등을 표현하면서 염색

체, 염색분체의 행동이 변화하는 것을 구성해 볼 수 있다. 특히, 1분열과 2분열 과정에서 상동염색체

가 나누어지는 동형분열과정인 1분열과 이형분열과정인 2분열에서 염색체와 염색분체가 나누어지는

과정을 염색체 모형을 이용하여 나타낼 수 있다.

탐구과제

1. 다른 재료를 이용하여 체세포 분열과정과 감수분열과정을 나타낼 수 있는 방법을

생각해 보자.

염색분체 2개를 이용하여 염색체 1개를 만들고, 모양이 같은 상동 염색체를 만들 수 있는 볼펜, 연필,

분필, 매직, 풀 등을 이용하여 체세포 분열과 감수분열 과정을 나타낼 수 있다.

생각해 봅시다

1. 염색체 모형의 색깔이 두 종류인 이유는 무엇일까?

색깔이 다르더라도 모양과 형태가 다르면 상동염색체가 될 수 있다는 것을 표현한 것이다.

2. 체세포분열과 감수분열 결과 만들어진 염색체 구성은 어떻게 다를까?

체세포분열은 염색체가 2n이고 감수분열은 n으로 염색체 구성과 그 수가 다르다.

3. 염색체 모형으로 세포분열과정을 만들어보고 실제 세포분열과 무엇이 다른지 생

각해 보자.

간기에 염색사로 활동하다가 전기에 염색체가 구성되는 실제 과정과 다르게 염색체 모형은 간기를

표현할 수 없다.

4. 감수분열로 생긴 딸세포는 모세포와 모양, 염색체 구성이 어떻게 다를까?

상동염색체를 볼 수 없으며 염색체 수가 모세포의 절반이다.


- 174 -

[심화자료]


- 175 -


- 176 -


- 177 -


- 178 -

4. 학습 평가

평가목표

본 수업의 평가는 모둠별 활동으로 염색체 모형을 이용하여 염색체의 특성과 세포분

열 과정을 이해하고, 과제를 해결하는 과정에서 보고서/산출물평가와 동료 평가로 시행될

수 있다.

평가목표 평가영역 평가방법

1. 염색체의 구조에 대하여 탐구하고 그 특징을 이해할 수 있

다.

시스템과

조화(A4) 보고서평가

산출물평가2. 유전자가 자손에게 전해지는 과정의 특징을 창의적으로 시

연해 보는 능력을 기를 수 있다.

시연 및

시각화(B3)

3. 염색체를 통하여 형질이 전해지는 자연현상을 인식하고 환

경에 적응하는 효율성과 밀접하게 연관되어 있음을 인식하는

능력을 기를 수 있다.

생태학적

세계관(C4)동료평가

평가문항

1. 염색체 모형 활동의 각 과정은 체세포 분열의 어느 단계일까요?(보고서 평가)

2. 염색체 모형 활동의 각 과정은 감수 분열의 어느 단계일까요?(보고서 평가)

3. 다른 재료를 이용하여 체세포 분열 과정과 감수 분열 과정을 나타낼 수 있는 방법을

생각해 봅시다.(산출물 평가)

4. 감수 분열로 생긴 딸세포는 모세포와 모양, 염색체 구성이 어떻게 다를까요?(산출물 평

가)

5. 부모가 같은 형제라도 다양한 형질의 신체적 특징이 가능한 이유를 감수분열과정의

특징을 바탕으로 토론해 봅시다.(동료 평가)


- 179 -

평가 기준

<산출물평가>


상 중 하

시스템과 조화

(A4)

염색체를 순서대로 바르게 배열하였는가?

세포 분열 과정을 창의적인 방법으로 진행하였

는가?

세포 분열 과정을 진행하는 데 있어 조원끼리

협력이 잘 이루어졌는가?


(B3)

유전자가 자손에게 전해지는 과정의 특징을 창

의적으로 시연해 보는 능력을 기를 수 있다.

<동료평가>


생태학적

세계관

(C4)

염색체를 통하여 형질이 전해지는 과정을 자연현상으로 설명할

수 있는가?

지속가능한 발전에 대한 고려가 있었는가?


- 180 -


1) 유전자 검사 통한 맞춤 영양 섭취

① 단맛 잘 못 느끼는 유전자, 설탕 함량 유의

'귀하는 섭식 무절제와 관련된 유전자를 보유하고 있으므로 입맛을 돋우는 음식에 대한

욕구가 평균보다 높을 수 있습니다. 입맛을 돋우는 음식에 대한 노출을 줄이십시오.' '귀

하는 단맛에 대한 민감도가 낮기 때문에 섭취하는 음식에 시럽, 꿀 등 칼로리가 높은 감

미료나 설탕의 함량에 신경 써야 합니다.' '귀하는 근력 운동 시 지방량이 늘어날 수 있습

니다. 하지만 전반적인 상황을 고려해 보통 수준의 근력 운동은 여전히 권장됩니다.' 이러

한 권장 사항은 미국의 유전자분석 전문업체인 '패스웨이 지노믹스(pathway genomics)'에

서 한 남성의 유전자 분석을 통해 처방한 식이요법, 운동법 등을 담은 내용의 일부다. 패

스웨이 지노믹스의 유전자분석에 따르면 평상 시 음식 섭취를 절제하지 못하거나 달게

먹는 등의 행동은 습관에서 비롯된 것이 아니라 유전자에서 비롯될 수 있다. 또한 근력

운동 역시 개인 유전자에 따라 지나치게 많이 하면 오히려 안 좋은 사람이 있다. 타고난

유전자가 좋은지와 나쁜지는 정해져 있지만 개인에게 맞는 영양섭취나 운동법에 따라 얼

마든지 개선될 수 있다.

② 오메가 3 섭취가 오히려 심장질환 유발?

질병 발생도 유전자와 밀접한 관련이 있다. 흔히 '가족력'이라고 해서 특정 질병을 유발하

는 유전자가 있는 것은 잘 알려져 있다. 최근에는 개인 유전자에 따라 비타민 등의 영양

소가 약 또는 독이 된다는 사실이 밝혀졌다. 예를 들어 일반적으로 오메가 3의 섭취는

심혈관 질환 예방에 좋다고 알려져 있으나 특정 유전자를 가진 사람의 경우 오히려 심혈

관 질환을 유발할 수 있다. 미국 터프트 대학의 연구에 따르면 좋은 콜레스테롤인 HDL을

감소시키는 유전자를 지닌 사람의 경우 오메가 3의 섭취가 심장질환을 일으킨다고 보고

되었다. 엽산은 비타민 B군에 속하는 수용성 비타민이다. 일반적으로 엽산은 대장암 예방

에 도움을 준다고 알려져 있지만, 특정 유전자형을 가진 사람의 경우 엽산의 과다 섭취

시 오히려 대장암을 일으킨다는 보고도 있다. 이처럼 개인의 다양한 유전자에 따라 영양

소의 대사 및 작용이 달라 궁극적으로 건강에 다르게 영향을 미친다. 이를 '영양유전체학

(nutrigenetics)'이라고 하는데, 최근 의학계와 식품영양학계에서 각광받고 있는 학문이다

2) 인간게놈 프로젝트

인간 게놈 프로젝트(HGP)는 1990년에 미국을 중심으로 프랑스, 영국, 일본 등 15개국이

함께 시작한 것으로 30억 쌍의 염기를 갖는 인간이 가진 유전자의 염기 서열을 모두 밝

힌 유전자 지도를 만들어 공개함으로써 인류의 공동자산으로 삼는 것을 목표로 한 프로

젝트이다. 이 프로젝트에 소요된 비용은 무려 30억 달러였다.

다국적 연구 단체인 인간 게놈 프로젝트팀과 미국의 생명 공학 회사인 셀레라 제노믹스


- 181 -

는 2001년 2월 13일 오전 0시에 미국 워싱턴에서

완성된 인간 게놈 지도를 공개하였다. 이 보고에서

인간의 유전자는 당초 예상했던 것보다 훨씬 적은

26,000 ~ 39,000개 정도라고 밝혀졌다.

이 프로젝트로 인해 인간이 갖고 있는 암, 심장병

등의 유전성 질환과 알츠하이머 병 등 치명적 질환

의 치료가 가능할 것으로 예상되었다. 유전자의 기

능에 대한 연구로 각종 질병을 일으키는 유전자들

을 알아낼 수 있게 되었기 때문이다. 그러나 게놈

지도는 질병에 대한 유전자를 사전에 알게 된 보험회사의 보험료 과다청구나 자기 질병

을 미리 알고 정신적 고통을 겪게 되는 유전자 차별이라는 부정적인 상황을 초래할 수

있다는 문제점도 가지고 있다.

4) 인류의 조상은 아프리카인

미국 캘리포니아 대학의 윌슨(Wilson, A. C.) 박사는 1987년 ‘이브의 가설’을 발표하였다.

1987년『Nature』지를 통해 발표한 이 가설은 다섯 대륙을

대표하는 147명의 여성 태반으로부터 얻은 미토콘드리아

DNA를 분석한 결과로, 우리가 약 20만 년 전 아프리카에

살고 있었던 것으로 추정되는 한 여성으로부터 유래되었

다는 현생 인류의 아프리카 기원설이다.

이러한 가설은 미토콘드리아의 특성으로 인해 가능한 것

이다. 미토콘드리아는 세포의 핵 속에 있는 DNA와는 다

른 미토콘드리아 고유의 DNA를 가지고 있다. 따라서 미

토콘드리아는 세포질을 통하여 유전되므로 난자의 유전

계통을 추적할 수 있다는 점에 주목하여 가설을 세우고 그에 따른 실험이 진행되었다.

핵의 DNA가 아버지와 어머니의 유전자를 절반씩 받아 유전되는 것은 사실이지만, 많은

세대를 지나오는 동안에 이 DNA는 교차나 돌연변이를 통해 다양한 형질로 변해오기 때

문에 어떤 특정한 조상으로부터 유래되었는지는 정확히 알 수 없지만 이 가설을 통해, 이

여성들이 살았던 시기가 14만 년 전에서 29만 년 전 사이였다는 추측을 얻을 수 있다.

지구상에 살고 있는 70억이 넘는 사람들의 미토콘드리아 DNA가 20만 년 전 아프리카에

살던 여성에게서 유래했다는 사실은, 현재의 인류가 서로 아주 가까운 유전적 관계를 갖

고 있다는 사실을 보여 준다. 서로가 모두 가까운 친척인 셈이다.

그러나 일부 화석 인류학자들은 약 1백만 년에서 30만 년 전 자바 원인이나 북경 원인이

각각 호모 사피엔스로 진화하여 현재의 인류가 되었다는 점, 또 유럽인과 한국인의 유전

자가 서로 많은 부분이 다르다는 점을 들어 이러한 가설을 반박하고 있기도 하다.


- 182 -

추가 활동

1) 2n=12개의 염색체를 이용하여 사람의 얼굴을 만들어 가는 활동을 추가로 진행할 수

있다. 6개의 형질에 대한 체세포를 나누어 생식세포를 만들어 가거나 전체에서 임의로

뽑은 다음, 유전자형을 나열하고 표현형을 작성하여 나만의 얼굴을 그려볼 수 있다.

2) 염색체 구성 및 활용 방법

순번 제목 내용 모양

1 전체 구성

2n=12를 구성하는 염색체로

6쌍의 염색체를 각각 적, 청색

으로 구성

2 염색체 순서

크기와 동원체의 위치로 염색

체의 특징이 잘 구분될 수 있

도록 구성

3 1번 염색체

염색체 안에 유전정보를 갖고

있는 DNA가 있다는 것을 보

여주기 위하여 탈부착 가능한

DNA모형을 삽입

4 염색체와 분체

1개의 염색체가 2개의 분체로

구성되어 있다는 것을 보여주

는 요철 이음새

5 상동염색체

적-적, 적-청, 청-청의 상동염

색체의 구성이 가능하도록 4

개의 염색체 구성


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① 김찬종 외(2012), 중학과학3 지도서. 두산동아

② 생물Ⅱ, 금성교과서

③ 나만의 얼굴 만들기, 인천과학사랑 모임

④ 경기도 NTTP 중등생명과학연구회 워크숍자료집(2013)


① http://100.naver.com/ 네이버 백과사전(두산 세계 대백과)


③ http://danmee.chosun.com/ 조선일보

경기융합형 과학교육(STEAM) 자료개발 사업단

연구책임자

김성원(이화여대 과학교육과 교수)

공동연구원

김진수(교원대 기술교육과 교수)

이명규(경인교대 음악교육과 교수)

이종희(이화여대 수학교육과 교수)

최유미(이화여대 디자인학과 교수)

한승우(서울대 재료공학과 교수)

한상석(아름다운학교운동본부)

김방희(수지중학교 교사)

김희정(이화여대 과학교육 박사)

신준섭(해오름초등학교 교사)

정종호(대안중학교 교사)

황신영(이화여대 과학교육 박사)

연구보조

김세미(이화여대 과학교육과 대학원)

집필진

∎초등 : 서원호(수일초 교사) 노일(함현초 교사) 김주창(영덕초 교사) 김경록(팔탄초 교사)

안재홍(온신초 교사) 최중원(광문초 교사) 서초영(이대부초 교사) 양달아(언주초 교사)

∎중등 : 김영실(금촌중 교사) 박희윤(덕정고 교사)

키트 개발제작사

(주)선두주자 - http://www.goldbergkorea.co.kr (02-3463-7672: 골드버그 키트)

원교재사 - http://www.wonn.co.kr (02-928-9195: 스마트그리드 세상)

창의개발연구소 - http://thinkmart.co.kr (070-7657-2647)

디자인

이소윤

삽화

변우재

증강현실 디자인

윤지영, 안지아

중3 경기융합형 과학교육 steam 교재.pdf

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