주요 내용
본 프로그램에서는 거대고리 금속화합물을 기반으로 이차원 구조의 물질 합성과 특성을 통하여 물질을 이루는 구조에 대한 기본 원리와 분자 및 이온의 결합 특성에 대하여 탐구하고, 이러한 이차원 물질의 구조를 근거로 한 성질을 토대로 하여 금속이온 흡착에 의한 물질의 분리에 대한 개념을 이해하고 화학 반응과 흡광도에 대하여 탐구를 수행한다. 학습한 화학적 개념과 원리를 적용하여 거대고리 금속화합물을 포함한 이차원 구조와 특성을 이해하고 금속이온을 흡착에 따른 용액의 흡광도를 비교함으로써 화학적 상호작용을 이해한다. 학습한 화학 개념이 어떻게 적용되는지 이해하고 학생들 간에 서로 공유한다.
 
차시별 내용
1차시
물질의 구조, 분자간의 힘, 분자간의 결합
2차시
물질의 분리, 금속이온의 흡착, 흡광도
3차시
화학 결합, 화학 반응, 흡착, 농도변화
4차시
흡착자료의 해석, 진로지도, 직업탐구
 
교육 목표


분자와 이온을 이용해 기하학적으로 다양한 이차원 구조를 만들 수 있음을 설명할 수 있다.


이차원 벌집구조의 물질을 구성하는 금속 착화합물의 화학 개념 및 원리를 설명할 수 있다.


이차원 벌집구조의 물질의 금속흡착 및 흡광도의 화학적 개념 및 원리를 설명할 수 있다.


실험 안전에 유의하며 이차원 벌집구조 물질을 제조하고 이를 이용하여 금속이온의 흡착능 력을 앱(App)을 통해 알아보고 결과를 분석하고 설명할 수 있다.


학습내용과 관련된 진로에 대해 알아보고, 과학적 역량의 중요성을 함양할 수 있다.

주요 내용
① 파이썬(python)에서의 터틀(turtle) 모듈과 수학(Math) 모듈을 활용하여 2차원 포물선 운동을 프로그래밍 할 수 있다.
② 프로그래밍을 통해 포물선 운동의 초기 각도를 조절하여 수평도달거리가 최대가 되는 발사 각도를 구하고, 이론적 결과와 비교하여 발표한다.
 
차시별 내용


1차시: 중력장에서 비스듬하게 던져진 물체의 운동을 분석할 수 있다.


(#물체의 운동 #등속도 운동 #등가속도 운동 #포물선 운동)


2~3차시: 파이썬에서 터틀 모듈과 수학 모듈을 활용하여 2차원에서 물체 의 운동을 프로그래밍 할 수 있다.


(#파이썬 #프로그래밍 #모듈)


4~5차시: 파이썬 프로그래밍을 통해 비스듬하게 발사된 물체의 수평도달거리가 최대 인 발사각도를 구하고, 이론적 결과와 비교한다.


(#물리학 #이론 #증명)
 
교육 목적
이 프로그램에서는 공학적 설계를 기반으로 포물선 운동의 조건에 대한 문제해결 프로젝트를 수행하기 위해 물리학의 2차원 포물선 운동과 파이썬 프로그래밍에 대한 원리 탐구를 수행한 다. 학습한 개념과 원리를 적용하여 가장 긴 수평 도달거리를 가지는 투사체의 초기 각도를 프로그래밍하여 시각적으로 증명하기 위한 아이디어를 협의하고 최선의 안을 도출하여 협업을 통해 모둠별로 실습한다. 프로그래밍 과정에서 시간과 각도의 반복적인 흐름을 프로그래밍 하면서 컴퓨팅 사고력과 머신러닝의 개념을 학습하고, 물리학의 개념을 활용하여 실생활의 문제가 해결되는지를 깨닫고 학생들 간에 서로 공유한다.
 
교육 목표


물체의 포물선 운동을 이해하고 초기 발사각도에 따른 이동거리를 계산할 수 있다.


파이썬 프로그래밍에서 함수와 모듈을 활용하여 물체의 운동을 2차원 평면에 나타낼 수 있다.


탐구한 원리와 개념을 적용하여 조별로 문제 상황으로 제시된 가장 멀리 날아가는 포물선 운동의 발사각도를 구하고 이를 파이썬 프로그래밍을 통해 시각적으로 증명할 수 있다.


창의적 설계 기반의 산출물 제작을 통해 과학적 개념과 원리의 적용을 체험하고 과학과 연계된 다른 교과 영역에 대해 이해할 수 있다.

주요 내용
케논볼 게임을 수행해보며 인터페이스, 캐논볼의 움직임 등을 분석, 포물선 운동과 컴퓨터 프로그램에 대하여 탐구하여 포물선 운동을 컴퓨터로 시뮬레이션 할 수 있는 방법에 대하여 토론을 진행, 나아가 캐논볼 게임의 사용자 인터페이스를 구축하여 컴퓨터 캐논볼의 움직임을 그리는 프로그램을 구현
차시별 내용
1차시: 개념 도입 및 탐구 및 개념 확장, 캐논볼 게임을 관찰하여 캐논볼의 작동 원리를 이해, 프로그램 개발을 위해 파이션 프로그래밍 환경을 구축하여 간단한 파이션 프로그램을 개발
2차시: 분석 및 과학기술 적용, 캐논볼 게임의 입력 항목과 출력 항목을 도출해가며 캐논볼 게임의 기능을 도출
3차시: 설계하기, 캐논볼 게임을 위한 사용자 인터페이스를 설계한 후, 입력기능, 실행 모듈을 설계
4차시: 구현 시험 및 자기피드백, 설계된 모듈을 구현하고 시험하고 이에 대한 결과를 토의, 탐구 활동을 토대로 공학적으로 적용할 수 있는 방안에 대해 토의
교육 목적
. ‘컴퓨터 캐논볼 게임’에 대한 이해
- 개요: 컴퓨터로 할 수 있는 유사 캐논볼 게임을 수행하고 분석해 보자.
- 결과 분석: 과학 및 공학 (기술/수학)의 관계: 사용자 인터페이스, 캐논의 움직임 등을 정리해 보자.
. ‘포물선 운동’에 대한 이해
- 개요: 각자 고안한 탐구 방법의 분석 및 결과 제시 방법을 설명해 보자.
- 가설: ‘공을 던지는 행위를 한다’는 가설을 기반으로 예측해 보자.
- 결과 분석: 공의 포물선 운동을 탐구하는 방법으로 ‘Bar 그래프, 선 그래프’ 등 다양한 방법으로 표현해 보자.
. ‘컴퓨터 프로그램’에 대한 이해
- 개요: 파이션 프로그램을 설치한다.
- 실행: 다양한 파이션 프로그램을 구현해 본다.
- 결과 분석: 다양한 파이션 프로그램의 결과를 비교한다.
. ‘포물선 운동을 컴퓨터로 시뮬레이션’에 대한 이해
- 개요: 이론적인 포물선 운동 수식을 바탕으로 컴퓨터를 이용한 포물선 움직임 시뮬레이션하는 방법을 토론해 보자.
- 행위: 포물선 운동을 컴퓨터에 구현해 보자 - 결과 분석: 이론적인 포물선 운동 결과와 컴퓨터 시뮬레이션 결과를 비교해 보자.
. ‘포물선 운동을 컴퓨터 캐논볼 게임 만들기’에 대한 이해
- 개요: 이론적인 포물선 운동 수식을 바탕으로 캐논볼 게임을 만드는 방법을 토론해 보자.
- 행위: 캐논볼 게임의 사용자 인터페이스를 만들어, 컴퓨터 캐논볼의 움직임을 그리는 프로그램을 구현해 보자. 또한 목표물과의 충돌을 확인하는 프로그램을 만들어 보자.
- 결과 분석: 이론적인 포물선 운동을 기반으로 한 컴퓨터 캐논볼 게임의 결과를 수행하여 이론 결과와 비교해 보자.
교육 목표
인지적(개념) - 본인이 선호하는 컴퓨터 게임의 인터페이스는 무엇이고, 사람마다 다른 이유는 무엇인지 설명할 수 있다.
- 컴퓨터 게임을 구성하기 위해 필요한 화면 메뉴를 설명할 수 있다.
정의적(태도) - 컴퓨터 게임을 통해 익힐 수 있는 기본 원리를 활용할 수 있다.
- 기본 이론과 컴퓨터 시뮬레이션을 통한 결과를 비교할 수 있다.
기능적(기술) - 분석, 실험설계, 테스트 과정에서 성공의 경험과 학습에 대한 자신감을 가진다.
- 역할 분담이 주어진 협동학습을 통해 자신의 역할과 친구를 배려하는 태도를 보인다.
 

주요 내용
❍ 물질 현상에 대한 호기심과 흥미를 가지고, 과학적으로 생각하고 판단하는 태도를 기른다.
❍ 자연 현상 및 일상생활의 문제를 과학적으로 탐구하는 능력을 기른다.
❍ 자연 현상 및 일상생활을 탐구하여 화학의 핵심 개념을 이해한다.
❍ 과학과 기술 및 사회의 상호 관계를 인식하고, 이를 바탕으로 민주 시민으로서의 소양을 기른다.
❍ 화학 학습의 즐거움과 화학의 유용성을 인식하여 평생 학습 능력을 기른다.
차시별 내용
1차시: 데이터처리 소프트웨어 익히기
- Linear Fitting, Nonlinear Fitting, 다양한 2D, 3D Plotting, Peak Integration
2차시: 1차 계획서 (초안, 양식 사용)
- 1) 기존에 이 개념들을 연결해 상관관계를 보여준 시각화 자료가 많이 있는데(예: 원자 번호와 전기음성도), 기존에 다루던 상관관계에서 벗어나 새로운 조합을 찾아 데이터를 처리하기 위한 아이디어를 낸다. 개념은 교과서에서 다루는 개념(원자반지름, 산해리 상수, 끓는점)으로 제한한다.
- 2) 인터넷을 통해 아이디어 시각화를 위한 자료 수집을 한다.
- 3) 데이터를 모아 시각화 초안 계획서를 완성한다.
3차시: 소프트웨어를 이용한 시각화 자료 제작
4차시: 평가 및 공유
교육 목적
물질 및 자연 현상에 대한 호기심과 흥미를 가지고, 화학의 핵심 개념에 대한 이해와 탐구 능력의 함양을 통하여, 개인과 사회의 문제를 과학적이고 창의적으로 해결하기 위한 과학적 소양을 기른다.
▪ 물질 현상에 대한 호기심과 흥미를 가지고, 과학적으로 생각하고 판단하는 태도를 기른다.
▪ 자연 현상 및 일상생활의 문제를 과학적으로 탐구하는 능력을 기른다.
▪ 자연 현상 및 일상생활을 탐구하여 화학의 핵심 개념을 이해한다.
▪ 과학과 기술 및 사회의 상호 관계를 인식하고, 이를 바탕으로 민주 시민으로서의 소양을 기른다.
▪ 화학 학습의 즐거움과 화학의 유용성을 인식하여 평생 학습 능력을 기른다.
교육 목표
우리는 교과서 또는 여러 매체를 통해 이미 누군가에 의해 의해 처리된 데이터가 시각되어 제시된 자료를 수없이 만나고 있습니다. 이렇게 제시된 자료는 일반화가 되어 그 자료가 마치 진리인 것처럼 받아들여지고 있고, 그러므로 우리는 수업 시간에 남들이 만들어 놓은 시각화 자료를 다시 한번 재현하는 작업을 할 때가 많습니다. 예를 들어 압력-부피의 관계에 대해 나타내고 있는 보일의 법칙에 대한 실험은, 압력-부피에 대한 그래프를 실험을 통해 데이터를 얻어 다시 한 번 재현해 내는데에 의미를 둡니다.
하지만 교과서나 매체에서 제공되는 여러 결과물들은 모두 인간에 의해 만들어진 창작물 들로서 언제라도 새로운 개념들 간의 유의미한 연결이 만들어질 수 있고, 그렇게 새로운 의미를 찾아내 보고 관점을 전환해 보는 것은 큰 의미를 갖습니다.
따라서 이 수업에서는 그동안 당연시되어 연결해오던 개념((예) 압력-부피)이 아닌 새로운 개념 간의 연결 고리를 찾아 관련 데이터를 검색해보고, 이를 시각화한 자료를 만들어 보면서 관점을 전환하고 과학을 대하는 시각을 넓혀보고자 합니다.
이를 위해 Origin이라는 데이터 분석 프로그램을 사용해보고자 합니다. (물론 다른 재체할수 있는 프로그램을 사용해도 무방합니다.)
 

주요 내용
∙ 실생활 맥락에서 학생들이 접하는 문제에 대해 과학적으로 탐구하고 경험하는 기회를 제공함으로써 발견의 즐거움과 탐구의 기쁨, 과학의 즐거움과 유용성을 느낄 수 있도록 한다.
차시별 내용
1차시 (이해) micro:bit의 작동 원리를 이해할 수 있다.
2차시 (센서의 이해) micro:bit에 연결되는 센서를 제어할 수 있다.
3차시 (데이터 측정) micro:bit를 이용하여 하천의 탁도를 측정하여 데이터를 수집할 수 있다.
4차시 (데이터 분석) 수집한 데이터를 분석하고 가공할 수 있다.
교육 목적
◦ 실생활 맥락에서 학생들이 접하는 문제에 대해 과학적으로 탐구 하고 경험하는 기회를 제공함으로써 발견의 즐거움과 탐구의 기쁨, 과학의 즐거움과 유용성을 느낄 수 있도록 한다.
◦ 생활 주변의 데이터를 분석하고 시각화하는 작업을 통해 창의적 산출물을 제작해 봄으로써 학생들이 흥미를 갖고 참여를 할 수 있도록 한다.
◦ 학생 스스로 문제를 인식하고 관련 자료를 수집ㆍ분석하고 시각 화하는 과정을 통해 창의성의 중요성과 함께 과학의 학문적 역할을 이해하도록 하여 적극적 참여와 평생학습 역량을 기를 수 있도록 한다.
교육 목표
◦micro:bit의 작동 원리를 이해할 수 있다.
◦micro:bit에 연결되는 센서를 제어할 수 있다.
◦micro:bit를 이용하여 하천의 탁도를 측정하고 측정된 자료를 가공할 수 있다.
 

주요 내용
∙ 파동과 소리의 개념을 거문고 제작과 파형분석 프로그램 앱을 활용하여 다양하게 체험하도록 한다
∙ “대탈출” 범인을 찾는 과정에서 소리의 3요소를 이해하고 스키테일 암호를 수학적으로 해독한다
∙ 소리센서를 이용한 피지컬 컴퓨팅 활동에서 목소리를 파동으로 직접 코딩한다
차시별 내용
1차시 (소리 아트): 파동 및 소리에 대한 전반적 이해를 바탕으로 다양한 놀이식 체험 활동 진행
2차시 (거문고 연주): 거문고를 직접 제작하고 줄을 켜며 음계를 ‘Carltune’ 앱을 활용하여 조율 및 악보 연주
3차시 (대탈출(미션 해결)): PBL(문제 중심 학습 모형)을 적용하여 살인 사건을 해결하는 미션 과정에서 소리의 특징을 흥미롭게 학습, 소리 관련 직업 소개를 통한 진로 연계 교육
4차시 (피지컬 컴퓨팅): 엔트리 프로그램과 코드이노(소리센서)를 활용하여 소리의 크기에 따른 파형을 나타냄
교육 목적
⚬ 오감을 이용하여 다양한 악기의 소리를 직접 체험하는 과정에서 어려운 과학 개념의 장벽을 낮출 수 있다.
⚬‘엔트리’라는 코딩 프로그램과 코드이노를 이용하여 파형을 나타냄으로써 피지컬 컴퓨팅 장치의 동작 설계 및 제어와 과학적 요소를 융합할 수 있다.
⚬ 문제해결학습을 기반으로 미션 해결하는 수업을 통해 학생들의 문제해결력 및 흥미 유발할 수 있다.
⚬ 소리 관련한 직업을 소개함으로써 자신의 진로에 대해 고민하고, 과학 학습의 필요성을 깨달을 수 있다.
교육 목표
⚬스피커 아트를 통해 소리의 파동적 성질을 재밌게 배운 후 설명할 수 있다.
⚬악기를 제작하고 조율하는 과정에서 어려운 물리적 개념인 ‘소리의 3요소’를 자연스럽게 터득하며 아름 다운 연주를 할 수 있다.
⚬ 엔트리와 코드이노 피지컬 컴퓨팅 조작을 통해 소리의 파형을 가시화시킬 수 있다.