Syntax Error: Unknown character collection 'Adobe-WinCharSetFFFF' STEM+I 생각교실 운영 사업 교육 프로그램 2020 측정과 표준 서울교육대학교 과학영재교육원 2020년 STEM+I 생각교실 운영 사업 교육 프로그램 프로그램 개요 서울교육대학교 과학영재교육원 기관 명 프로그램 측정과 표준 이름 주요 과목 관련 과목 STEM 요소 과학 기술․가정, 수학 S,T,E,M 관련 단원 관련 단원 3. 역학적 시스템 6. 화학 변화 (기술․가정) 5. 기술 활용 (수학) 함수, 확률과 통계 지역 개발자 기본단위의 표준과 표준의 변화 과정을 알고, 실제 생활에서 측정과 표준 주요 수업 개요 이 어떻게 활용되는지 이해한다. - 단위, 측정, 표준의 종류와 의미를 이해한다. - 측정의 역사를 알고 생활 속 측정 방법과 활용 사례를 이해한다. - 정확한 측정을 위한 요소들을 알고 현대의 정밀한 측정 사례를 찾는다. 1차시 : 길이 표준과 측정, 길이 표준의 필요성 및 현재 길이 표준의 정의 를 이해하고 직접 정밀한 길이 측정 기구의 측정원리 탐구 차시별 주요내용 (키워드 위주) 2차시 : 시간 표준과 측정, 시간 표준의 필요성 및 현재 시간 표준의 정의 를 이해하고 직접 시간 측정 기구의 측정원리 탐구 3차시 : 어림과 페르미 추정, 어림의 활동을 통해 측정의 필요성과 중요성 을 이해하고 페르미 추정을 통해 과학적, 논리적 사고 함양 4차시 : 소리의 속력 측정, 학습한 단위와 표준들을 이용하여 직접 소리의 속력을 측정하는 탐구 활동 4. 차시별 교수-학습계획 1 차시 차시목표 길이 측정의 중요성 길이 측정의 중요성과 길이 단위 표준의 필요성을 이해하고 길이를 정밀하게 측정할 수 있다. 관련교과 과학, 물리, 수학 핵심개념 길이, 단위, 미터, 버니어 캘리퍼스 차시 설계의도 주요활동 준비물 가장 기본 단위인 길이 측정의 중요성과 단위 표준의 필요성을 이해하고 정밀한 길이 측정을 하기 위한 원리를 탐구하고 직접 측정해 본다. 길이 측정의 중요성과 필요성 탐구하기, 버니어 캘리퍼스 만들기, 미세 길이 측정하기 가위 또는 칼, 풀, 마분지, 도안, 버니어 캘리퍼스 [1차시] 1999 년 9 월, 1 억 2500 만 달러(약 1432 억 원)를 투입해 미 항공우주국(NASA)이 화성으로 보낸 무인 기후 궤도 탐사선((MCO, Mars Climate Orbiter))가 286 일의 우 주 비행 끝에 화성에 접근했지만 궤도 진입을 코앞에 두고 폭발해 버렸다. 다음 동영상을 통해, 그 이유를 찾아보자. [How Did NASA Lose a Mars Space Probe Because of Maths?] - 4 - 2 차시 시간의 표준 차시목표 시간 표준의 필요성을 이해하고 나만의 시간 표준을 제작할 수 있다. 관련교과 과학, 물리, 수학, 기술 핵심개념 시간, 단위, 표준 차시 설계의도 주요활동 준비물 다른 물리량의 기본은 정지 상태에서 측정하지만, 시간 측정은 계속 변화 하고 있는 상태에서 이루어져야 하기 때문에 중요하지만 어렵다. 시간 표 준의 변천사를 살펴보고 나만의 시간 표준 기기를 직접 제작함으로써 시 간의 중요성을 직접 느낄 수 있도록 한다. 시간의 표준 탐구하기, 나만의 시간 표준 만들기 가위 또는 칼, 양면 테이프, 초시계, 폼보드, 고무줄, 구슬, 방울 또는 종, 침핀, 이쑤시개, 클립, 빨대 우리가 친구와 만나기 위해 약속을 할 때는 반드시 장소와 시간이 필요합니다. 약속에서 시간이 빠지면 만나기 어렵기 때문입니다. 또 매일 아침 학교에 등교하 는 시간도 정해져 있습니다. 만약 개개인 들마다 1 초의 간격이 다르면 세상은 어떻 게 될까요? 우리가 현재 사용하고 있는 시간의 기 준, 즉 1 초는 어떤 기준으로 정해진 것일까요? . 시간의 표Syntax Error: Unknown character collection 'Adobe-WinCharSetFFFF' Syntax Error: Unknown character collection 'Adobe-WinCharSetFFFF' Syntax Error: Unknown character collection 'Adobe-WinCharSetFFFF' 준 1. 우리 선조들은 시간을 어떻게 측정하였을까? ☞ 주기적인 운동을 하는 자연물 들을 이용하였다. 예를 들어 가장 대표적인 것이 매일 해가 뜨고 지는 것. 달, 별자리 등이 있다. - 11 - 질량 측정의 중요성 3 차시 질량 측정의 중요성과 질량 단위 표준의 필요성을 이해하고 질량을 차시목표 정밀하게 측정할 수 있다. 관련교과 과학, 물리, 수학 핵심개념 질량, 단위, 전자 저울, 빨대 저울 차시 설계의도 주요활동 가장 기본 단위인 질량 측정의 중요성과 단위 표준의 필요성을 이해하고 정밀한 질량 측정을 위한 빨대 저울을 제작하고 직접 측정해 본다. 질량 측정의 중요성과 필요성 탐구하기, 빨대 저울 만들기 전자저울(분해능 0.1 g, 분해능 0.01 g) , 과학 교과서, 휴대 전화, 빨대, 준비물 나사(빨대와 같은 굵기), 핀셋, 바늘, 나무도막, 눈금판(두꺼운 종이), 슬라이드 유리 2장, 빨래 집게, 고무 밴드, 모눈 종이, 가위 또는 칼, 쌀알, 머리카락 에어 캐나다 항공편 143에서 몬트리올에서 이륙하여 캐나다 남서부의 에드먼턴 (Edmonton)으로 떠날 예정이었다. 이때 필 요한 최소 연료량은 22,300 kg이었다. 몬트리올에 도착한 비행기에는 연료가 조금 남아있었다. 다음 비행을 위해 보충할 연료의 양을 계산하여 연료를 보충한 후 비행을 시작 하였다. 그러나 1983년 7월 2일, 에어 캐나다 항공 에어 캐나다 항공편 143의 무동력 착륙 모습 편 143 에드먼턴에 가는 도중에 공중에서 연료를 고갈되었다. 몇 분 후, 두 엔진이 꺼지고, 뎅! 소리가 들렸다. 이것은 엔진이 꺼지면서 더이상 비행할 동력이 없음을 나타내는 소리 였다. 조종석의 전자 기기를 작동시키기 위해서도 동력이 필요하기 때문에, 엔진에 붙어있 는 발전기가 정지하면 항공기의 모든 전자 기기는 취소된다. 파일럿이 의지할 수 있는 유일 한 장치는 아날로그식으로 동작하는 기기인 나침반, 수평 검사기, 대기 속도계, 고도계만 제 대로 작동한 것이다. 이러한 사고가 발생한 이유는 연료를 보충하는 지상 근무 직원이나 승무원이 비행기의 연 료를 다른 단위로 계산했기 때문이다. 필요한 연료의 양은 킬로그램 단위로 였지만, 채운 연료의 양은 파운드 단위였던 것이다. 1 파운드 (lb)는 0.45 킬로그램 (kg)에 불과하다. 이처럼 우리 생활과 밀접한 질량의 표준 단위와 측정 방법을 알아보자. - 18 - 4 차시 차시목표 나만의 도량형 도량형을 통해 단위 표준의 필요성을 이해하고 나만의 도량형을 만들 수 있다. 관련교과 과학, 물리, 수학 핵심개념 도량형, SI단위, 표준 차시 설계의도 주요활동 가장 기본 단위인 길이, 부피, 질량을 바탕으로 하는 도량형을 만들어 봄으로써 SI 단위와 표준의 필요성을 이해한다. 나만의 도량형 만들기, SI 기본 단위 준비물 역사를 살펴보면 각 나라들은 자신만의 측정 단위 즉, 도량형이 있었다. 도량형(度 衡)의 의미는 다음과 같다.  도량형(度 衡) : 길이, 부피, 무게(질량)를 측정하는 기구나 단위법 도 [度 : 법도 헤아리다 도] : 길이를 나타내는 자를 말함. 량 [ : 헤아릴 되 양] : 부피를 나타내는 되를 말함. 형 [衡 : 저울대 형] : 무게(질량)를 나타내는 저울을 말함. 질량의 개념은 서양에서 정립된 것으로, 일제강점기 이전에는 질량 이라는 용어 자체가 없었 다. 그로 인해 도량형 역사 관련 부분에서는 부득이하게 무게 로 사용하였음. 다음은 우리 선조들이 조선시대 이후로 사용하던 도량형들 중 일부를 나타낸 모습이다. 부피를 재는 도구 이러한 도량형이 필요한 ??Syntax Error: Unknown character collection 'Adobe-WinCharSetFFFF' ?닭은 무엇인지 생각해 보자. - 24 - 무게를 재는 도구 5 차시 몰(mol)은 뭘까? 차시목표 몰(mol)의 의미를 알고, 공기의 밀도를 구할 수 있다. 관련교과 과학, 화학 핵심개념 몰, 부피, 압력, 온도 차시 설계의도 주요활동 준비물 아주 작은 물질의 질량을 나타내는 기본 단위인 몰(mol)의 의미와 중요성을 알고 다양한 기본 단위의 중요성에 대해 생각해 보는 계기를 갖게 한다. 공기의 무게 측정하기, 공기의 밀도 측정 및 계산 책받침, 압착판, 용수철저울, 진공 용기, 기압계, 전자저울 고체(물체)의 질량은 저울을 이용하여 g (그램) 또는 kg (킬로그램) 단위로 측 정할 수 있다. 그렇다면 기체와 액체의 질량은 어떻게 알 수 있을까? 기체와 액체는 물질을 구성하는 구성요 소의 개수를 통해서 물질량으로 나타내는 데, 물질량의 단위가 바로 몰(mol)이다. 계 란 30개를 한 판이라고 하듯이, 특정 입 자가 아보가드로수인 6.02214076 10-23 개로 구성된 어떤 물질량을 1 몰이라고 정의하 여 사용하고 있다. . 공기는 얼마나 무거울까? [준비물] 책받침, 압착판, 용수철저울, 진공 용기, 기압계, 전자저울 1. 매끈한 책상 위에 책받침을 올려놓고 압착판을 붙 인 다음, 용수철저울을 연결한 채로 위로 당겨서 떼 어 보자. 책받침이 떨어지는 순간, 용수철저울의 눈 금을 기록하여 정리하자. 실험은 3번 이상 수행한다. 횟수 1회 2회 3회 4회 눈금 - 29 -