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창의교육

행복학교 이야기

창의인성교육 실천을 통해 행복학교를 만들어가는 전국의 우수 학교 사례를 소개합니다.    

  • 작성자크레존
  • 등록일2020.11.02
  • 조회수439

 

 

● 주제 개요

본 프로그램을 통해 서호주가 품고 있는 태초 지구의 화학반응(산화-환원 반응을 중심으로)에 대한 과학적 지식을 체득할 뿐만 아니라, 이러한 과학적 지식이 우리의 일상생활과 밀접하게 관련되어 있다는 것을 알아보고자 하였습니다.

수업 속 간접경험을 통하여 학생들이 실생활에서 발생하는 산화-환원 반응의 안전사고를 미리 예견하고, 대처하도록 프로그램의 방향성을 일상생활 안전에 초점을 두었습니다. 다양한 산화-환원 반응과 연관된 현상을 과학적인 사고를 기반으로 창의 융합적으로 바라볼 수 있는 안목을 기르고자 하였습니다.

[그림 1]
(출처 : 이미지 투데이 http://www.imagetoday.co.kr)

● 학습 목표

  • 제국주의 열강의 침략과 이에 대항한 다양한 지역에서의 사회적 통합과정에 대해 조사한다.
  • 산화-환원을 전자의 이동과 산화수의 변화로 설명하고, 산화수를 이용하여 산화-환원 반응식을 완성한다.
  • 사회적, 경제적, 환경적 측면에서 지속 가능한 발전 방안을 모색하여, 일상생활 속에서 적용하는 기술의 분야를 제시한다.

● 학습 준거

  • 상황 제시
    • - 35억 년 전 지구에서 생명을 탄생하게 한 시아노박테리아(스트로마톨라이트)가 태양의 빛 에너지로 광합성을 시작합니다. 이로 인해 발생한 산소는 지구의 다양한 산화-환원 반응의 근원이 됩니다. 서호주 테티스 호수에서 아직도 산소를 생성하고 있는 스트로마톨라이트의 콘텐츠로 수업 도입부를 엽니다. 태초 지구의 화학반응 속에는 어떠한 산화-환원 반응이 있었을까요?
  • [그림 2] 스트로마톨라이트
    (출처 : 위키백과 http://ko.wikipedia.org/wiki)
  • 창의적 설계
    • - 칼바리 국립공원 내 네이쳐스 윈도우, Z-band의 붉은 암석은 어떠한 생명 탄생의 비밀이 숨어 있을지 논의해보기.
    • - 호주 퍼스의 그레고리 대호수의 핑크 호수 속에 담긴 아픈 역사는 무엇일까? 핑크색 빛을 띠는 호수에 담긴 비밀은 무엇일지 논의해보기.
    • - 핑크 호수의 지리적 위치를 통해 알아본 서구 열강의 대륙 침략 과정에 담긴 사회, 문화적 현상을 논의해보기.
    • - 사회적, 경제적, 환경적 측면에서 함께 더불어 살아갈 수 있는 지속 가능한 발전의 방안을 모색할 방안을 논의해보기.
  • 감성적 체험
    • - 케미컬 라이트 반응 : 야광봉 속 화학반응을 직접 제작 및 체험하면서 발생하는 산화-환원 반응과 관련된 안전사고(산화, 환원 반응) 예방 방안을 고민해보기.

● 과목 요소

  • 일상생활과 자연현상에 숨어 있는 산화-환원 반응을 찾아 프로토타입으로 정리하기, 핑크 호수 속 산화-환원 반응 이해하기, 화학적 발광(Chemical Light)의 원리 이해하기.
  • 일상생활 속에서 발생하는 산화-환원 반응의 안전사고 조사하기.
  • 제국주의 열강의 침략 과정에서 자행된 환경파괴의 사례를 찾아 월드 카페 토의하기.
[그림 3] 칼바리 국립공원
(출처 : 호주 정부관광청 http://www.australia.com/content)

● 교육과정 성취기준

과목 교수·학습 활동
화학 [12화학Ⅰ04-05] 산화∙환원을 전자의 이동과 산화수의 변화로 설명하고, 산화수를 이용하여 산화∙환원 반응식을 완성할 수 있다.
물리학 [12물리Ⅰ02-02] 원자 내의 전자는 불연속적 에너지 준위를 가지고 있음을 스펙트럼 관찰을 통하여 설명할 수 있다.
통합 과학 [10통과01-05] 인류의 생존 필수적인 산소, 물, 소금 등이 만들어지는 결합의 차이를 알고, 각 화합물의 성질을 비교할 수 있다.
[10통과06-02] 생명 현상 및 일상생활에서 일어나고 있는 다양한 변화의 이유를 산화와 환원에서 나타나는 규칙성과 특성 측면에서 파악하여 분석할 수 있다.
과학 탐구 실험 [10과탐02-01] 생활 제품 속에 담긴 과학 원리를 파악할 수 있는 실험을 통해 실생활에 적용되는 과학 원리를 설명할 수 있다.
사회
(세계사)
[12세사05-01] 제국주의 열강의 침략과 이에 대항한 아시아∙아프리카의 민족 운동을 조사할 수 있다.
[12세사05-02] 제1, 2차 세계 대전의 원인과 결과를 알아보고, 세계 평화를 실현하기 위한 방법을 토론할 수 있다.
[표 1] 교육과정 성취기준

● 차시별 계획 총괄표

S: Science 과학T: Technology 기술E: Engineering 공학A: Art 예술M: Math 수학

Co : 상황 제시(Co Context Presentation) CD : 창의적 설계(Creative Design) ET : 감성적 체험(Emotional Touch)

*학습자료는 본 사이트에서 제공하지 않습니다.
차시 주제 교수·학습 활동 학습자료 및 유의점 중점 교과
1 전자전이 시 에너지 출입 관계 Co ‘형광 단백질로 빛나는 해파리’ 동영상 제시하기

CD보어의 원자모형으로 형광, 발광, 야광의 원리를 설명하자!’라는 주제로 모둠별로 생활 속 사례를 찾아 인포그래픽으로 표현하기

・케미컬 라이트 영상
- http://c11.kr/bjqb
・물리학
- 물질과 전자기장
2 제국주의 열강의 침략 과정과 핑크 호수의 기원 ET제국주의 열강들의 침략 과정에 담긴 의미를 이해하고, 식민지 개척과정에서 벌어진 무분별한 환경파괴에 대해 월드 카페 실시하기

Co 자연과 환경이 공존하고, 균형 있는 개발은 어떻게 진행되어야 할까?

・서구 열강의 식민지 점령 과정에서 벌어진 다양한 환경파괴, 지역적 문화 훼손 사례 학습지(읽기 자료 2) ・세계사
– 제국주의와 두 차례 세계 대전
3 산화・환원 반응식과 산화수 SM
Co 서호주 탐사지 속 태초 지구의 화학반응(스트로마톨라이트의 화학반응, 네이쳐스 윈도우 속 산화-환원 반응)을 통해 산화-환원 반응의 원리 탐구하기

ET산화수 카드 게임을 통한 산화수 이해하기

・금속의 반응성 실험 활동지(활동지 실험 1) ・화학
- 역동적인 화학반응
4 서호주(퍼스) 핑크 호수 속 화학반응 CD핑크 호수의 색깔은 왜 분홍색을 나타낼까? 하브루타 짝 토론을 통해 원인을 탐구하기
ET이온들의 색, 야광, 형광의 개념을 원자 속 전자전이를 통해 이해하고, 야광봉 속 디페닐 옥살레이트의 화학반응을 통해 산화-환원 반응 체험하기
・야광봉 속 케미컬 라이트 화학반응(활동지 실험 2)
・화학으로 빛나는 세상(읽기 자료 1)
・화학 Ⅰ
- 역동적인 화학반응
[표 2] 차시별 계획 총괄표
[영상 1] 해파리 발광 원리 규명… 양자 효율 높일 가능성 열린다
(출처 : 유튜브 YTN 사이언스 http://youtu.be/LjDnWxYqpy0)

● 차시 별 교수학습과정

4/4차시 - 경기도 북부지역 공개수업

*학습자료 및 교사자료는 본 사이트에서 제공하지 않습니다.
학습 과정 교수·학습 활동 학습자료 및 유의점 교사 자료
사전 학습 영상 시청 CD1) 서호주 핑크 호수의 분홍빛 물은 케미컬 라이트와 다른 것일까?
2) 야광봉 속 산화-환원 반응을 통해 빛의 방출을 전자전이로 어떻게 설명할까?(핵심 질문 제시)
・[사전학습 동영상]
산화-환원 반응을 이용한 야광봉 실험 방법
영상자료 qr코드
상황 제시
(5분)
SA
Co 서구 열강의 식민지 점령 과정에서 벌어진 환경 및 문화 훼손 사례 알아보기
Co 원시 지구 환경과 스트로마톨라이트 속의 화학반응
・동영상을 활용하여 학생 스스로 서구 열강의 침략 과정에 대한 문화 훼손 사례를 예측함 영상자료 qr코드
전개
(40분)
ST
Co 서호주가 품고 있는 태초 지구의 화학반응

- 스트로마톨라이트의 광합성 반응 탐구하기
- 핑크 호수 속 분홍빛에 담긴 비밀 토의하기

・스트로마톨라이트의 실제 산소 생성과정을 통해 지구 태초의 산화-환원 반응을 탐구함 영상자료 qr코드
SA
CD케미컬 라이트 속의 산화-환원 반응 재현하기

- 야광봉 속 화학반응
- 염료로 사용되는 크롬 이온의 산화-환원 반응을 통해 서구 열강의 호주 대륙 침략 과정에서 자행된 환경파괴(공장 무두질)의 폐해 탐구하기
- 현재 호주의 개발과정과 한국의 개발과정 비교 탐구하기

・다이페닐옥살레이트, 유기산화제, PE관, 모세 유리관 등
・활동지
-
정리
(5분)
S
ET환경과 함께 공존할 수 있는 지속 가능한 발전은 무엇일까?

- 호주의 발전과정을 통해 엿볼 수 있는 환경과 공존하는 방안 고민하기

- -
[표 3] 4/4차시 경기도 북부지역 공개수업
[영상 2] 반짝반짝 야광봉 만들기
(출처 : 유튜브 LGScienceLand http://youtu.be/oDXSMIZgAQU)
[영상 3] 원시 지구 환경과 스트로마톨라이트
(출처 : 유튜브 BTScience CSI http://youtu.be/R0YO9MHZ3pI)
[영상 4] 테티스 호수 스트로마톨라이트 네이처스 윈도우
(출처 : 유튜브 BTScience CSI http://youtu.be/xmtN4abJxik)

4/4차시 – 해외 콘텐츠 개발 프로그램 공개수업 지도안

*학습자료 및 교사자료는 본 사이트에서 제공하지 않습니다.
학습 과정 교수·학습 활동 학습자료 및 유의점 교사 자료
사전 학습 Co 서구 열강의 식민지 점령 과정에서 벌어진 다양한 환경파괴 및 지역적 문화 훼손 사례와 관련한 동영상으로 상황 제시하기

(해외 콘텐츠 연구개발위원 - 고양예술고, 홍정은(사회)

CD1) 서호주 핑크 호수의 분홍빛 물은 케미컬 라이트와 다른 것일까?
2) 야광봉 속 산화-환원 반응을 통해 빛의 방출을 전자전이로 어떻게 설명할까?(핵심 질문 제시)

[사전학습 실험 동영상]
산화-환원 반응을 이용한 야광봉 실험 방법 영상 시청하기

・학급 밴드에 업로드된 사전 학습 영상을 언급, 사전 학습 후 개별 전송
・영상자료 Qr-1 http://band.us/band/69779957/post/40
영상자료 qr코드
문제 해결 방안 결정 STEAM
CD [활동 1] 태초 지구의 아름다움을 간직하고 있는 서호주 이야기를 통해 바라본 산화-환원 반응(사례 탐구)
Co <수업 도입 영상> ‘서호주의 아름다운 자연 속 화학반응’
[http://youtu.be/GnqToHJNSyg(자료 Qr)]
ET 짝 토론 활동지 Ⓐ에 서호주 자연경관 속 화학반응에 대해 논의하기

- 짝꿍 학생과 이야기를 통해 서호주 자연경관 속 다양한 산화-환원 반응과 산소 기체 생성 후 지구 환경변화에 대해 고찰 및 탐구하기

ET태초 지구의 산소 기체 생성 후 지구 환경 변화 고민해보기(교사)
ET[활동 2] 야광봉 속의 산화-환원 반응을 통해 바라본 원자와 분자 속 발광, 흡광 이해하기
Co발광, 흡광의 원리 설명하기(미래엔 교과서Ⅱ.원자의 세계(70~71페이지, 보어의 원자모형) – 교사 제시)

① 전자전이에 따른 빛 에너지 방출의 원리 이해하기
 전자전이에 따른 빛 에너지 방출의 원리 이해하기
② 화학 발광(Chemical light- 화학으로 빛나는 세상)
- 사전학습 읽기 자료 1
- 화학으로 빛나는 세상(반딧불이의 생체 발광 속 산화 – 환원 반응/디페닐 옥살레이트의 산화(야광 팔찌의 원리)
 야광 팔찌의 원리
- 루시페린의 생체 산화에 의한 화학 발광(반딧불이의 빛)
반딧불이의 빛
- 디페닐 옥살레이트의 산화에 의한 화학 발광(첨가된 형광염료에 따라 다양한 색깔을 연출)
 1) 디페닐 옥살레이트 + 플로오레세인(연두색)
 2) 디페닐 옥살레이트 + 에오신(핑크색)
 3) 디페닐 옥살레이트만 있으면(푸른색)
※ 디페닐 옥살레이트는 수분과 접촉 시 가수분해되니 과산화수소를 유성이 아닌 수성으로 사용 시 본 실험에 문제가 생긴다.

 

- 크롬을 활용한 다양한 산업활동의 시작
 ㉠ 핑크 호수는 왜 분홍색을 띨까? - 크로뮴(Cr) 이야기
 ㉡ 영국의 오스트레일리아 점령 과정에서 막대한 양의 동물 가죽을 수탈하면서 공장 제혁 무두질 과정에서 크롬 산화물을 무분별하게 사용
 ㉢ 크롬은 다양한 형태의 이온으로 산화된다. Cr3+은(체내에 미량 존재, 당분과 지질의 대사) 과정에 필수적이고, 독성이 있는 Cr6+(각종 암을 유발)

・컨퍼런스에 참여도 평가

 

 

 

크로뮴 이야기 동영상 ・크로뮴 이야기 동영상

・출처 http://tv.naver.com/v/8410978

・하브루타 짝 토론 활동지 Ⓐ

 

 

 

・하브루타 짝 토론 활동지 Ⓑ

정리 - 활동 후 자기 평가(배움 일지와 성장일지 작성하기)
- 다음 차시(구리와 질산은의 반응으로 살펴보는 산화-환원 반응 / 1학기 제출한 화학식을 은거울 반응으로 표현 안내)
- 자기 평가 : 배움 일지와 성장일지 활용 -
수업 장면
[표 4] 4/4차시 – 해외 콘텐츠 개발 프로그램 공개수업 지도안
[영상 5] 리더퍼드의 알파입자 실험
(출처 : 유튜브 Big Teacher Science http://youtu.be/GnqToHJNSyg)
[영상 6] 도금! 도금! 도금! 원자번호 24, 크로뮴(Cr)
(출처 : 네이버 TV 주기율표와 원소, 150년의 이야기 http://tv.naver.com/v/8410978)

● 평가 계획

영역 평가 요소 평가 기준 평가 방법 점수 점수 활용
창의 문제 해결력 자연과 공존하는 개발 방법으로 적절하였다. 교사 관찰 평가 1점 산출물
점수
창의적 사고 안전사고 예방을 위한 방안 제시가 창의적이었다. 교사 관찰 평가 1점 산출물
점수
창의적 사고 케미컬 라이트의 디자인이 독창적인 모양을 가졌다. 동료 평가 1점 산출물
점수
소통 언어적 소통 태초 지구의 화학반응을 명확하게 설명하였다. 교사 관찰 평가 2점 과정 평가
점수
언어적 소통 태초 지구의 화학반응을 이해하기 쉽게 설명하였다. 모둠 외 동료평가 3점 과정 평가
점수
협력적 참여 2인 1조 실험 탐구 활동에서 동료와 협력하여 산출물을 제작하였다. 교사 관찰 평가 5점 참여도
점수
융합 융합적 사고력 사회문화, 세계사적 관점과 과학적 지식을 융합하여 아이디어를 내었다. 교사의 구술 평가 2점 과정 평가
점수
지식의 이해도 산화-환원 반응에 대한 과학지식의 이해도가 높았다. 자기 평가 정의적 세특
기록
지식의 이해도 산화-환원에 대한 과학지식을 합리적으로 기술하였다. 자기 평가 정의적 세특
기록
지식의 이해도 야광봉 제품에 담긴 화학적 발광의 원리를 이해하고 있었다. 모둠 외 동료평가 정의적 교사 평가
보조
배려 타인에 대한 배려 실험기구 사용에 양보를 잘해주었다. 모둠 내 동료평가 정의적 세특
기록
스팀 흥미도 야광봉 제작의 수업 활동에 높은 흥미를 보였다. 교사 관찰 평가 정의적 세특
기록
수업 참여도 야광봉 제작의 수업 활동에 적극적으로 참여하였다. 자기 평가 정의적 참여도
점수
합계  점 -
[표 5] 평가 계획

이상의 프로그램을 통해 학생들이 지구의 화학반응에 대한 과학적 지식을 체득하여 산화-환원 반응과 연관된 현상을 창의 융합적으로 바라볼 수 있는 안목을 기르기를 바랍니다.

◈ 참고자료

  • 융합인재교육(STEAM) 우수교원 해외연수. 2019 STEAM에 날개를 달다. 통합편 / 중고등
  • 유튜브 YTN 사이언스 http://youtu.be/LjDnWxYqpy0
  • 유튜브 LGScienceLand http://youtu.be/oDXSMIZgAQU
  • 유튜브 BTScience CSI http://www.youtube.com/channel/UCUddl2sJa9-AJCBAWCBhH7A
  • 유튜브 Big Teacher Science http://youtu.be/GnqToHJNSyg
  • 네이버 TV 주기율표와 원소, 150년의 이야기 http://tv.naver.com/v/8410978
  • 호주 정부관광청 http://www.australia.com/content
  • 위키백과 http://ko.wikipedia.org/wiki
백송고등학교
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