STEM+I 생각교실 운영 사업 교육 프로그램 2021 일상 생활 속 산과 염기 충북대학교 과학영재교육원 2021년 STEM 생각교실 운영 사업 교육 프로그램 프로그램 개요 기관명 충북대학교 과학영재교육원 프로그램 일상 생활 속 산과 염기 이름 주요 과목 화학I 관련 과목 STEM 요소 개요 차시별 물질의 변화/화학반응/pH 관련 단원 S, T, E, M 지역 보조 주 개발자 주요 수업 관련 단원 개발자 1차시에서는 산과 염기의 물리적 특성에 대한 차이점에 대해 알아보고 화학적 정의를 통해 산과 염기의 정확한 개념에 대해 알아본다. 2차시에 는 일상생활 속에서 쉽게 찾을 수 있는 산과 염기의 pH를 측정해 자신 만의 pH 도표를 만들어 본다. 3차시에는 산-염기 중화 반응에 대해 알아 보고 적정을 통해 정량 분석을 해본다. 4차시에는 지난 수업을 토대로 산과 염기를 이용한 일상생활 속 예시 중 하나인 비누를 직접 만들어 본 다. 1차시 산과 염기는 무엇인가? 2차시 산-염기의 생활 속 예시: pH Scale 만들기 3차시 중화 반응: 산-염기 적정 4차시 산/염기를 활용한 실생활 용품 개발 주요내용 (키워드 위주) (화학) 생활 속 산과 염기 교사용 STEM 생각교실 (중/고) 생활 속 산과 염기 주제 생활 속 산과 염기 2015 개정 교육과정 중학교 2~3학년 적용 학년 영역: 핵심개념 산과 염기, pH 과학기술 적용 pH 측정과 적정 응용 분야 식품, 환경, 생활과학, 화학공학 1차시에서는 산과 염기의 물리적 특성에 대한 차이점에 대해 알아보고 화학적 정의를 통해 산과 염기의 정확한 개념에 대해 알아본다. 2차시에 는 일상생활 속에서 쉽게 찾을 수 있는 산과 염기의 pH를 측정해 자신 프로그램 개요 만의 pH 도표를 만들어 본다. 3차시에는 산-염기 중화 반응에 대해 알아 보고 적정을 통해 정량 분석을 해본다. 4차시에는 지난 수업을 토대로 산과 염기를 이용한 일상생활 속 예시 중 하나인 비누를 직접 만들어 본 다. 차시구분 차시계획 차시별 교수학습 주제 및 내용 1차시 산과 염기는 무엇인가? 2차시 산-염기의 생활 속 예시: pH Scale 만들기 3차시 중화 반응: 산-염기 적정 4차시 산/염기를 활용한 실생활 용품 개발 충북대학교 과학영재교육원 - 12 - (화학) 생활 속 산과 염기 (6) 교수-학습 과정의 전개 학생용 1차시: 산과 염기는 무엇인가? 활동지 수업일 ( ) 학년 ( ) 반 이름 모둠 [학습 목표] Ÿ 산과 염기의 정의를 설명할 수 있다. Ÿ 실생활 속에서 산성과 염기성을 가지는 예시들을 찾을 수 있다. Ÿ 산성과 염기성의 세기를 측정하는 방법과 단위를 설명할 수 있다. [실험 안전 유의사항] Ÿ 예시용으로 사용하는 과일과 비누를 가지고 장난하지 않는다. 1차시 [개념 도입] 조사해 보기 ◆ 우리가 먹는 과일들은 공통적 으로 신맛을 내는 것들이 많고, 씻을 때 쓰는 비누는 대표적으로 미끄러운 특징을 가지고 있다. 이 러한 특징들을 가지게 되는 이유 는 무엇일까? 이에 대해 토의해보 자. 학생들이 스스로 산, 염기에 대해 접근할 수 있도록 도와준다. 산, 염기 의 성질에는 어떤 것들이 있는지 토의해 보도록 유도한다. - 18 - (화학) 생활 속 산과 염기 학생용 활동지 2차시: 일상생활 속 산-염기 pH 측정과 도표 만들기 수업일 ( ) 학년 ( ) 반 이름 모둠 [학습 목표] Ÿ pH 값을 여러 가지 도구를 이용하여 측정할 수 있다. Ÿ 실생활 속에서 쉽게 찾을 수 있는 산성/염기성 물질들의 pH를 측정하고, 측정값을 토대로 자신만의 pH 도표를 만들 수 있다. [실험 안전 유의사항] Ÿ 실험복과 보안경, 라텍스 장갑을 착용하고 산/염기 시약을 다루도록 한다. Ÿ 산/염기 시약이 옷이나 피부에 닿지 않도록 조심한다. 2차시 [탐구 및 개념 확장] 일상생활 속 산-염기의 세기 측정 ◆ 지난 차시에 배운 산과 염기의 물리적 특징들에 대해 구분하여 서술해보자. 산-염기 세기 측정에 앞서 지난 시간에 배웠던 내용에 대해 모둠별로 학생들 스스 로 개념에 대해 다시 한번 상기시킬 수 있도록 유도한다. 물리적 특성과 함께 정의 를 되새겨 본다면 pH 측정 실험에 대한 이해도를 높일 수 있다. ◆ pH 미터/pH 종이를 이용한 pH 값 측정 실험 절차 ① pH 미터는 사용하기 전 증류수를 이용해 씻어 준다. ② 알려진 버퍼 용액을 이용하여 pH 미터 보정(calibration)을 실시한다. (pH 전극을 버퍼 용액 에 넣고 pH를 측정/조정한 뒤 다시 증류수로 pH 전극을 씻는다.) ③ 50ml의 수돗물을 삼각플라스크에 받은 뒤 pH 전극을 수돗물에 담근 후 pH를 측정한다.(주 의:pH 전극이 물에 충분히 잠겨 있어야 정확한 측정이 된다.) ④ 측정 값을 기록한 뒤 pH 전극을 증류수에 씻어 주고 두 번 더 반복하여 pH 값을 측정한 뒤 평균 값을 구한다. ⑤ 위의 과정을 아세트산 수용액(아세트산 5ml+증류수 50ml)과 수산화 나트륨 수용액(수산화 나트륨 1g+증류수 50ml)을 이용하여 각각의 평균 pH 값을 측정한다. ⑥ 측정 값을 토대로 각 물질이 산성/중성/염기성인지 확인한다. ⑦ pH 종이를 이용하여 각 물질의 pH 값을 측정하고 pH 미터 값과 비교해본다. - 20 - (화학) 생활 속 산과 염기 학생용 3차시: 산-염기 중화 반응과 적정 활동지 수업일 ( ) 학년 ( ) 반 이름 모둠 [학습 목표] Ÿ 산과 염기의 중화 반응을 예측하고 설명할 수 있다. Ÿ 산과 염기의 반응에서 당량점과 종말점, 적정에 대해 설명할 수 있다. Ÿ 산-염기 적정 곡선을 통해 올바른 지시약을 고를 수 있다. [실험 안전 유의사항] Ÿ 산-염기 적정 실험에 쓰이는 수산화 나트륨(NaOH)는 강염기로서 부식성이 강하기 때문에 반드시 장갑을 착용하고 실험한다. Ÿ 화학 물질이 옷에 튀는 것을 방지하기 위해 실험복을 착용하고, 보안경을 착용하여 눈을 보 호한다. Ÿ 장난 또는 큰 행동을 하지 않도록 주의한다. 3차시 [과학기술 적용] 산-염기 중화반응을 이해하고 적정을 이용하 여 미지의 산/염기의 정량적 분석을 수행 ◆ 중화 반응이란 무엇인가? 대표적인 산인 염산(HCl)과 염기인 수산화 나트륨(NaOH) 의 반응을 화학 반응식을 써서 나타내고 반응 생성물이 어떤 것들이 생성되는지 살펴 보자. 중화 반응은 발열 반응이라는 것을 강조하며 실험을 할 때 주의할 수 있도 록 한다. ◆ 산-염기 적정 실험을 통해 수용액에 녹아있는 산이나 염기의 농도를 알아낼 수 있는 데, 이때 사용되는 당량점과 종말점은 어떤 의미이며 어떻게 구할 수 있을까? 중화 반응을 이용한 적정을 이용해 정량 분석이 가능하며 간단한 예시를 들어 적 정의 의미를 설명한다. 종말점과 당량점은 이론적으로는 같아야 하지만, 여러 가지 불확실도 때문 에 실제 종말점은 당량점과 정확하게 일치하지는 않을 수 있음을 명시 한 다. - 23 - (화학) 생활 속 산과 염기 학생용 4차시: 생활 속 산-염기 물질 만들기 활동지 수업일 ( ) 학년 ( ) 반 이름 모둠 [학습 목표] Ÿ 산-염기에 대한 이해를 토대로 대표적인 염기 물질인 비누를 만들 수 있다. Ÿ 비누가 왜 염기성인지를 이해하고, 어떤 작용을 하는지 설명할 수 있다. [실험 안전 유의사항] § 수산화 나트륨(NaOH)은 강염기이며 부식성이 강하므로 반드시 장갑을 착용한다. § 에탄올은 불이 붙기 쉬운 물질이므로 과열되지 않도록 hot plate로부터 멀리 두고, 불꽃에 노출되지 않도록 주의한다. § 뜨거운 hot plate에 데이지 않도록 주의하며, 실험복과 보안경을 착용한다. 4차시 [공학적 산출물] 적용하기/염기성 비누 만들기 ◆ 실생활 속에서 사용하고 있는 비누는 염기성인데, 비누의 화학적 구조는 어떻게 되 며, 왜 염기성을 띠는지 생각해보자. 학생들에게 비누의 기원에 대해 설명해 주면서 비누의 구조와 특징에 대해 설명해 하도록 한다. 비누의 화학 구조에 대한 설명을 통해 친수성 부분과 친유성 부분에 대해 설명하고, 어떻게 먼지나 때를 깨끗이 씻어낼 수 있는지에 대해 생각해 보고 서로 토의해 보도록 한다. - 26 -