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전체공개
고등/2~3학년/과학 일반/화학 Ⅰ
전남대학교 과학영재교육원S,T,E,M,I
STEM+I 생각교실 운영 사업
교육 프로그램
2022
화학결합과
분자 모형
전남대학교 과학영재교육원
2022년 STEM+I 생각교실 운영 사업 교육 프로그램
프로그램 개요
구분
전남대학교
기관명
(신규/수정보
완)
과학영재교육원
프로그램명
신규
화학결합과 분자모형
주요
적용
학년
개발차
시
주요 과목
화학
주요 단원
Ⅲ. 분자의 세계
관련 과목
화학
관련 단원
Ⅲ. 분자의 세계
STEM+I 요소
S,T,E,M,I
적용 지역
고2
4차시
보조
주 개발자명
개발자
Ÿ
머신러닝을 활용한 교육 플랫폼인 티처블 머신을 활용하여 학생들이
몸으로 직접 체험하며 분자 구조를 이해하는 학생중심 수업모형 개발
주요 수업
Ÿ
과학과 정보의 융합을 통한 수업 활동으로 한 가지 과목에만 치우치지
않은 융복합적 사고가 가능한 인재 양성
개요
Ÿ
인공지능과 과학기술 분야의 융합 및 개발 전망에 대한 학습을 통해
미래 직업에 대한 이해와 다양한 진로 탐색의 기회 제공
차시별
1차시
전자쌍 반발 이론과 분자 구조
2차시
분자 모형 만들기 및 학습지 작성을 통한 적용
3차시
터치블 머신을 이용한 분자 구조 예측
4차시
인공지능/빅데이터를 활용한 과학기술 분야 조사 및 발표
주요내용
(키워드 위주)
2. 교사용 지도안
단원
학습 목표
3. 분자의 세계
차시
1/4
Ÿ
전자쌍 반발 이론으로 전자쌍의 배치를 설명할 수 있다.
Ÿ
전자쌍 반발 이론에 따라 분자 구조와 결합각을 설명할 수 있다.
수업단계
학습활동 및 내용
¤ 문제 상황 제시
도입
(10분)
§
물질을 구성하는 분자는 어떤 구조를 가지고 있을지 생각해 보게 한다.
§
고무풍선 2개, 3개, 4개를 각각 같은 크기로 불어 매듭을 짓고, 매듭을 실로
묶을 때의 모양을 예측하게 한다.
¤ 학습 목표 확인
¤ 개념 설명 - 전자쌍 반발 이론
§
전자쌍 반발 이론
공유 결합으로 형성된 분자에서 중심 원자를 둘러싸고 있는 전자쌍들의 반발
때문에, 반발력 최소화를 위해 가능한 한 멀리 떨어지려는 방향으로 배치된다.
§
전자쌍 반발 이론에 따른 전자쌍의 배치
- 고무풍선 2개, 3개, 4개를 각각 같은 크기로 불어 매듭을 짓고, 매듭을 실로
묶어 각각의 모양을 관찰하게 한다.
- 고무풍선을 전자쌍에 비유하여 전자쌍 반발 이론에 따른 전자쌍의 배치 모
형과 분자의 구조를 설명한다.
구분
전개
전자쌍의
(30분)
배치 모형
§
공유 전자쌍이
공유 전자쌍이
공유 전자쌍이
2개인 경우
3개인 경우
4깨인 경우
선형
평면삼각형
사면체
전자쌍 사이의 반발력 크기 비교
비공유 전자쌍
- 비공유 전자쌍
비공유 전자쌍
- 공유 전자쌍
- 5 -
공유 전자쌍
- 공유 전자쌍
단원
학습 목표
3. 분자의 세계
차시
2/4
§
전자쌍 반발 이론에 따라 분자 구조와 결합각을 설명할 수 있다.
§
전자쌍 반발 이론에 따라 분자 구조를 모형으로 나타낼 수 있다.
수업단계
학습활동 및 내용
¤ 문제 상황 제시
§
공기 중에 존재하는 분자들의 구조가 눈에 보이는지 확인해보기
§
눈에 보이는 크기로 확대한 분자 모형을 통해 확인해보기
¤ 분자 모형 만들기 키트 소개하기
§
분자 모형 만들기 키트를 소개하고 키트를 통해 3가지 분자(CO2, HCN, BF3)
모형을 만드는 것을 보여주기.
유의사항
도입
(10분)
※ 학생들이 구조식을 그리는 것부터 할 수 있도록 지도할 것.
※ 구조식에서는 평면 구조로만 표현되지만 실제로는 입체로 존재하는 경우도 있
다는 것을 확인시켜줄 것.
자료
학생 활동지
Tip
“전자쌍 뭉치”라는 표현을 사용.
전자쌍 뭉치 = 비공유 전자쌍(1쌍 = 1뭉치)
다중 결합(2중 결합 = 1뭉치, 3중 결합 = 1뭉치)
단일 결합( = 1뭉치)
¤ 조별 활동
§
(4인 1조) 조별로 분자 모형 키트와 노트북 제공
¤ 분자 모형 키트를 활용하여 활동지에서 제시한 분자 만들기
§
상의를 통해 7개의 분자(CH4, BeH2, C2H2, FNO, COF2, H2O, NH3)에 대한 활
동지의 빈칸을 채우고 분자 모형 키트를 사용해 분자 구조 제작
전개
§
(35분)
분자를 만들고 나면 사진을 찍어 사진은 보관하고 분자는 다시 분해한다.
자료
학생 활동지
유의사항
분자 제작 후 사진을 찍어 공유 문서에 업로드하여 조별 비교
¤ 조별 결과물 비교 및 정답 공유하기
§
공유 문서에 업로드한 결과물 비교 및 수정할 부분 토의
§
분자 모형의 정답을 공유하고 오답의 이유 조별로 상의
¤ 조별로 독자적인 모양의 분자 개발하기.
§
분자 모형 키트를 사용하여 조별로 독자적인 모양의 분자를 만들고, 분자의 사
정리
진과 함께 이름, 특징을 상상하여 구글 공유 문서에 작성하기
(5분)
자료
구글 공유 문서
¤ 차시 예고
§
관련 분야와 직업군 소개 및 자료 조사
- 7 -
단원
학습 목표
3. 분자의 세계
차시
3/4
§
분자의 입체 구조와 평면 구조를 표현할 수 있다.
§
티쳐블 머신을 활용하여 분자 구조를 4개 이상 표현할 수 있다.
수업단계
학습활동 및 내용
¤ 문제 상황 제시
§
주변에서 발견할 수 있는 ‘머신러닝’기술 생각해보기
§
안면인식, 식물 검색의 원리 생각해보기
도입
자료
구글렌즈 ‘https://lens.goggle’ 사진으로 식물 검색 기능
(10분)
¤ 머신러닝을 활용한 분자 구조 예측 소개하기
§
머신러닝 모델 제작 플랫폼인 티처블 머신 소개
§
티처블 머신을 이용한 분자 구조 예측 방법 안내
¤ 탐구 활동 (모둠학습)
§
(4인 1조) 조별 노트북 제공
§
각 조별 조장 선발하기
¤ 티처블 머신을 활용한 분자구조 설정하기
§
구글 < ‘티처블머신’ 검색 < 포즈 프로젝트
§
‘굽은형’, ‘직선형’, ‘정사면체’, 평면삼각형‘, ’삼각뿔‘ 구조를 조원들과 상의하
여 티처블 머신에 등록하기(클래스 5개&학습시키기)
§
전개
(30분)
제대로 재현되는지 확인하는 과정 필요함
¤ 교사가 제시하는 분자 10개의 구조 티처블 머신으로 표현
§
, , , , , , , , ,
분자 구
조를 구조식으로 표현하기
자료
§
학생 활동지
해당 구조식을 티처블 머신으로 표현하여 구조 맞추기(조별로 노트북을 화면에
연결하여 발표하기)
§
티처블 머신이 정확하게 도출해낸 구조의 개수 조별 기록하기
¤ 미션수행 결과 협의
§
1등조와 다른조와의 차이점을 학생들이 자유롭게 발표
¤ ‘머신러닝 기술’ 토의하기
§
티처블 머신을 분자구조 예측과 같이 활용할 수 있는 구체적 분야를 조별로 2
개 이상 토의하여 학습지 기록(추후 교과세특에 활용할 수 있다고 안내하여 동
정리
(10분)
기유발하기)
§
티처블 머신의 한계점 및 보완책 협의, 발표
¤ 차시예고
§
2차원으로 접근하는 분자구조를 3차원으로 표현하는 방법으로 무엇이 있을지
고민해보는 시간 제시
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단원
학습 목표
3. 분자의 세계
차시
4/4
Ÿ
인공지능이 분자 구조 예측에 활용되는 사례를 설명할 수 있다.
Ÿ
인공지능이 과학 기술 분야에 활용되는 사례와 관련된 직업을 조사하고
발표할 수 있다.
수업단계
학습활동 및 내용
◎ 전시 학습 확인
§
여러 가지 분자의 구조식, 결합각, 입체구조 비교
§
티처블 머신을 이용한 분자 구조 표현 원리 설명
도입
¤ 인공지능/빅데이터 소개하기
§
인공지능/빅데이터란 무엇인지 생각해보기
§
머신러닝과 인공지능의 관계 생각해보기
¤ 4차 산업혁명과 미래직업 소개
§
인공지능/빅데이터와 관련된 과학기술 분야의 기사 읽기
§
빅데이터/인공지능과 관련된 직업 과학기술 분야의 직업 생각해보기
자료
학생활동지 및 수업 자료에 관련 기사 첨부(ex. 신약개발, 화학공학 등)
¤ 빅데이터를 이용한 화학 분자구조 예측 과 관련한 의약품 개발 연구 현황 소개
전개
§
KAIDD (과학기술정보통신부)
§
AIDRUG (한국과학기술정보연구원)
자료
kaidd.re.kr에서 제공하는 ‘인공지능 신약개발플랫폼’ 활용 튜토리얼 영상
자료
aidrug.re.kr에서 제공하는 ‘빅데이터/인공지능 기반 신약개발 클라우드
플랫폼 구축 및 서비스’ 활용 튜토리얼 영상
¤ 화학 분야에서 빅데이터/인공지능과 관련된 직업 조사 및 발표
§
조별로 노트북 1대 제공
§
조별로 관련된 직업과 관련한 기사, 연구 동향, 전망 등을 조사하여 드라이브
(구글 클래스룸, 패들릿 등)에 업로드
§
조장, 기록자를 제외한 사람이 발표
유의사항
자료를 공유 드라이브에 업로드하여 교사를 비롯하여 학생들이 모두 열
람할 수 있도록 함. 조별 업로드
¤ 소감문 작성
§
정리
과학과 관련된 기술 및 정보 분야와 직업에 대해 배우며 새롭게 알게 된 점,
자신의 관점과 태도의 변화, 수업 중 어려웠던 점과 해결 과정 등을 작성
유의사항
개별 업로드
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