STEM+I 생각교실 운영 사업 교육 프로그램 2022 작지만 강한 나노기술 군산대학교 과학영재교육원 2022년 STEM+I 생각교실 운영 사업 교육 프로그램 프로그램 개요 주요 과목 관련 과목 (신규/수정보 완) 과학영재교육원 프로그램명 화학, 나노기술 STEM+I S, T 요소 고1 개발차시 4차시 신규 작지만 강한 나노기술 통합과학 주요 적용 학년 구분 군산대학교 기관명 주요 단원 Ⅲ. 변화와 다양성 1. 화학변화 관련 단원 02. 산화와 환원으로 일어나는 다양한 변화 적용 지역 보조 주 개발자명 개발자 주요 수업 개요 차시 주요 활동/내용 1. 산화-환원 반응 : 산소와 전자의 이동으로 설명해보 1 기 2. 일상생활에서 다양한 산화 환원 반응 이해하기 3. 산화-환원 반응실험 1. 나노, 나노화학, 나노기술의 뜻을 이해하기 차시별 2 주요내용 2. 영화 속 상상을 현실로 만들어 줄 나노기술 BEST 3 3. 탄소로 이루어진 나노물질 풀러렌 분자 모형 만들기 (키워드 위주) 1. 연잎효과의 정의 알기 3 2. 나노 돌기와 소수성 용어 이해하기 3. 자연 속 나노기술 연잎효과 실험 1. 나노기술의 활용 4 1) 은거울 반응실험 2) 나노 용액 만들기 준비물 금속 반응성 실험재료 풀러렌 분자 모형 만들기 재료 연잎효과 실험재료 은거울 반응 및 나노 용액 실험재료 [화학] 작지만 강한 나노기술 2 교수 ․ 학습 지도안 프로그램 명 작지만 강한 나노기술 교과명 통합과학 대단원명 Ⅲ. 변화와 다양성 수업 차시 차시주제 산화 환원 반응 성취기준 산화와 환원의 정의를 정확히 알고, 거시적세계와 미시적세계를 이해한다. 학습목표 수업단계 1 / 4 1. 산화-환원 반응을 산소의 이동과 전자의 이동으로 설명할 수 있다. 2. 생명현상과 일상생활에서 일어나는 다양한 산화-환원 반응을 설명할 수 있다. 수업자료 및 유의점 교수⋅학습 활동 ▸ 산화-환원 반응이란 무엇일까요? 배움열기 ( 5분) ▸ 오랜 시간이 지나면 종이의 색이 누렇게 변하는데, 이는 종이가 공기 중의 산소와 반응하여 변색되기 때문이다. 산소가 관여하는 반응을 알아봅시다. ▸ 강의주제1: 산화-환원의 정의 및 우리 주변의 산화-환원 반응 1. 산화 : 산소와 결합, 수소의 제거, 전자 잃음. 2. 환원 : 산소의 제거, 수소와 결합, 전자 얻음. 3. 우리 주변의 산화 환원 반응의 예 (광합성, 호흡, 연소 ) 배움활동 ( 35분) ▸ 강의주제2: 산화-환원 반응실험 ( 거시적세계와 미시적세계 연결) 1. 우리 눈에 보이는 금속과 눈에 보이지 않는 금속이온을 통해 화학이 거시적세계와 미시적세계를 연결함을 확인한다. 2. 다양한 금속의 반응을 통해 산화-환원 반응을 이해하고 금속의 상대적인 반응성의 크기를 관찰한다. ▸ 평가 : 금속의 활동도 서열 이해, 거시적세계와 미시적세계 연결 배움정리 ( 10분) ▸ 정리 : 금속의 산화 환원 반응을 과학자처럼 생각해보기 ▸ 차시 예고 : 나노와 나노화학이란 무엇일까? 군산대학교 과학영재교육원 · 3 2022년 STEM+I 생각교실 2 교수 ․ 학습 지도안 프로그램 명 작지만 강한 나노기술 교과명 통합과학 대단원명 Ⅲ. 변화와 다양성 수업 차시 차시주제 나노, 나노화학, 나노기술 성취기준 나노, 나노화학, 나노기술의 정의를 이해하고 나노 수준의 분자 모형을 만들기 학습목표 1. 나노, 나노화학, 나노기술의 뜻을 이해하고, 우리 일상에서 어디에 사용되는지 안다. 2. 영화 속 상상을 현실로 만들어 줄 나노기술 BEST 3을 알아본다. 수업단계 교수⋅학습 활동 ▸ 나노와 나노화학 그리고 나노기술이란 무엇일까? 배움열기 ( 5분) ▸ 접두사는 큰 단위나 작은 단위를 나타낼 때 편리하게 사용할 수 있습니다. 다양한 접두사 중 나노(n)는 10억분의 1을 나타내는 단위로, 난쟁이를 뜻하는 고대 그리스어 나오스에서 유래되었습니다. ▸ 강의주제1: 나노, 나노화학, 나노기술의 정의 및 우리 주변에서 사용되는 것 1. 나노란 10-9 2. 나노화학 : 화학, 재료학, 물리학과 같은 순수과학 및 공학뿐만 아니라, 생물학과 의학까지 다양한 분야에 응용 됨. 3. 나노기술 : 원자, 분자의 결합 구조를 바꿔 새로운 물질로 바꿀 수 있는 기술 배움활동 ( 35분) 4. 일상생활 속 나노기술 : 마스크, 에어컨, 세탁기, 노트북, 자동차 등 ▸ 강의주제2: 나노기술과 관련있는 영화 BEST 3 1. 영화 : 스파이더맨, 아이언맨, 지.아이.조 2. 미국 과학자 레이 커즈와일의 예측 3. 풀러렌 분자 모형 축구공 만들기 ▸ 평가 : 나노화학과 나노기술 이해, 영화 속 나노의 세계를 공감, 분자 모형 만들기 배움정리 ( 10분) 2 / 4 ▸ 정리 : 나노기술을 통한 우리 생활의 편리함과 미래에 접목될 부분들 이해하기 ▸ 차시 예고 : 나노기술 : 연잎효과란 무엇일까? 4 · 군산대학교 과학영재교육원 수업자료 및 유의점 [화학] 작지만 강한 나노기술 2 교수 ․ 학습 지도안 프로그램 명 작지만 강한 나노기술 교과명 통합과학 대단원명 수업 차시 Ⅲ. 변화와 다양성 차시주제 자연 속 나노기술 연잎효과 성취기준 연잎효과의 원리를 이해하고 유리판과 종이를 이용해 연잎효과를 확인해 본다. 3 / 4 1. 연잎효과를 확실히 이해한다. 학습목표 2. 산화아연과 스테아르산을 이용하여 유리판과 종이를 코팅하고, 코팅되지 않은 것과 다른 점을 관찰해 본다. 수업단계 수업자료 및 유의점 교수⋅학습 활동 ▸ 물이 연잎에 떨어진 모습을 본 적이 있나요? 배움열기 ( 5분) ▸ 연잎 위에서 물방울은 동그란 공 모양을 유지하며 굴러다니거나 미끄러져 내린다. 이 과정에서 연잎 표면의 먼지까지 물방울과 함께 떨어져 내려 연잎은 언제나 깨끗한 상태를 유지합니다. ▸ 실험원리 : 연잎효과와 나노 돌기와 소수성의 정의 알기 1. 연잎효과란 : 잎이 물방울에 젖지 않는 현상을 말한다. 연잎의 미세한 나노구조가 연잎에 떨어진 물을 구슬 모양으로 뭉치면 물방울이 수은처럼 굴러가면서 표면의 오염물질을 제거해준다. 배움활동 ( 35분) 2. 나노 돌기와 소수성 : 나노 돌기는 물과 서로 겉도는 성질 물과 표면이 접촉하는 각도가 90도보다 작으면 친수성을, 이보다 크면 소수성을 띤다. 연잎 위에서 동그란 모양을 형성 ▸ 실험주제 : 연잎효과 1. 산화아연 용액과 스테아르산 용액 만들기 2. 실험방법에 맞춰 유리판과 종이에 코팅하기 3. 코팅된 물질과 일반 물질의 변화 관찰하기 ▸ 평가 : 코팅된 유리판과 종이에 물을 뿌려 어떤 결과가 있는지 확인 배움정리 ( 10분) ▸ 정리 : 우리 주변에 있는 연잎효과를 통해 나노기술을 확인 ▸ 차시 예고 : 화학반응 중 은거울 반응과 나노 용액 만들기 군산대학교 과학영재교육원 · 5 2022년 STEM+I 생각교실 2 교수 ․ 학습 지도안 프로그램 명 작지만 강한 나노기술 교과명 대단원명 통합과학 Ⅲ. 변화와 다양성 수업 차시 4 / 4 차시주제 화학반응 ( 은거울 반응, 나노 용액 만들기 ) 성취기준 산화-환원 반응을 이용해 나노입자 크기의 은거울 실험 및 용액의 변화된 특성 확인 학습목표 1. 화학반응에서 일어나는 산화와 환원 반응을 이용해서 은거울을 직접 만들어 본다. 2. 화학반응에서 일어나는 산화와 환원 반응을 이용해서 나노입자를 직접 만들어 본다. 수업단계 교수⋅학습 활동 ▸ 산화-환원 반응의 정의를 기억하고 있나요? 배움열기 ( 5분) ▸ 오늘은 산화 환원 반응 중 은거울 반응과 나노 용액을 만들어 일반 물질과 어떻게 다른지 확인해 보는 시간을 갖도록 합시다. ▸ 실험원리 : 산화와 환원 1. 산화 : 화학 반응에서 산소와 결합, 수소 제거, 전자를 잃음 2. 환원 : 화학 반응에서 산소 제거, 수소와 결합, 전자를 얻음 3. 화학반응 (환원 반응) : Ag+(aq) + e- → Ag (s) 4. 나노입자 만들기 : Ag + 환원제 → Ag↓ + ... 은을 환원시켜 나노입자를 만듦 배움활동 ( 35분) ▸ 실험주제 : 은거울 반응, 나노 용액 만들기 1. 질산은 용액과 붕소수소화소듐 용액 만들기 2. 실험방법에 맞춰 은거울 반응실험과 나노 용액 만들기 3. 일반 물질과 나노 용액에 레이저 포인터를 비췄을 때 변화 관찰 ▸ 평가 : 은거울 반응과 나노 용액 만들기의 실험 결과 확인하기 배움정리 ( 10분) ▸ 정리 : 산화-환원 반응, 나노기술을 확인 ▸ 차시 예고 : 6 · 군산대학교 과학영재교육원 수업자료 및 유의점