STEM+I 생각교실 운영 사업 교육 프로그램 2021 지구의 공전 자전과 GPS 원리 충북대학교 과학영재교육원 2021년 STEM 생각교실 운영 사업 교육 프로그램 프로그램 개요 기관명 충북대학교 과학영재교육원 프로그램 지구의 공전 자전과 GPS 원리 이름 주요 과목 지구과학II 관련 과목 STEM 요소 관련 단원 우주/ 태양계의 구성과 운동/ 케플러의 세 가지 법칙 관련 단원 S, T, E, M 지역 보조 주 개발자 개발자 시간의 변화에 따른 지구의 자전과 공전 운동을 지면에서 관측할 때, 주요 수업 개요 태양의 위치 변화를 관측하여 지구상의 위치와 태양의 움직임의 관계를 이해한다. 이를 바탕으로 지구상에서 시간을 정하는 방법과, 이를 바탕으로 인공위성을 이용하여 지구상의 각 지역에 대한 위치를 정하는 방법을 이해한다, 차시별 1차시 지구의 공전을 이해하고 위도의 개념을 이해한다. 2차시 지구의 자전을 이해하고 경도의 개념을 이해한다. 3차시 태양시와 표준시의 개념을 이해한다. 4차시 삼각측량과 GPS의 원리를 이해한다. 주요내용 (키워드 위주) (지구과학) 지구의 공전 자전과 GPS 원리 교사용 STEM 생각교실 (중/고) 지구의 공전 자전과 GPS 원리 주제 지구의 공전 자전과 GPS 원리 2015 개정 교육과정 고등학교 1학년 적용 학년 영역: 핵심개념 지구의 자전/지구의 공전/인공위성과 GPS 원리 과학기술 적용 시간의 측정과 GPS 응용 분야 시간, 지리, 정보, 삼각 측량, 위성 통신 지구의 공전을 이해하고, 이를 바탕으로 연중 태양의 고도 변화와 이를 통한 지구상의 위도 개념을 이해한다. 또한 지구의 자전을 이해하고, 이 를 바탕으로 태양의 이룾 우동을 이해하고 이를 통한 시간의 측정을 이 프로그램 개요 해한다. 이를 바탕으로 국제표준시와 지역 표준시의 차이와 경도의 관계 를 이해하여 지구상의 경도 개념을 이해한다. 인공위성과 표준 시간을 이용하여 지구상에서 물체의 지리 좌표를 정하거나 지구 정보를 이해하 는 방법을 이해한다. 차시구분 차시계획 차시별 교수학습 주제 및 내용 1차시 지구의 공전을 이해하고 위도의 개념을 이해한다. 2차시 지구의 자전을 이해하고 경도의 개념을 이해한다. 3차시 태양시와 표준시의 개념을 이해한다. 4차시 삼각측량과 GPS의 원리를 이해한다. 충북대학교 과학영재교육원 - 11 - (지구과학) 지구의 공전 자전과 GPS 원리 (6) 교수-학습 과정의 전개 학생용 1차시: 지구의 공전과 위도의 개념 이해 활동지 수업일 ( ) 학년 ( ) 반 이름 모둠 [학습 목표] Ÿ Ÿ Ÿ 지축의 기울기와 지면에서 태양의 고도를 측정하는 방법을 이해한다. 지구 공전에 따른 계절별 태양의 고도변화를 이해한다. 지평선에 대하여 지구의 적도를 찾는 방법을 이해한다. [실험 안전 유의사항] § 칼이나 가위 또는 다른 날카로운 도구 사용시 다치지 않도록 주의한다. § 무거운 물체를 사용할 때 떨어뜨리지 않도록 주의한다. § 전기 기구를 다룰 때 감전과 합선 등의 사고가 일어나지 않도록 주의한다. § 장난 또는 큰 행동을 하지 않도록 주의한다. 1차시 [개념 도입] 조사해 보기 ◆ 지구는 태양 주위를 1년에 한 번 공전하고, 자전축은 공전궤도면에 대하여 23.5도 기울어져 있다. 매일 지구의 위치가 변함에 따라 지구에서 보는 태양의 위치는 어떻 게 되는지 생각해보자. 계절 태양의 위치 봄 그림의 우측(남반구에 태양이 비춤) 여름 그림의 상부(적도에 태양이 비춤) 가음 그림의 좌측(북반구에 태양이 비춤) 겨울 그림의 하부(적도에 태양이 비춤) - 17 - (지구과학) 지구의 공전 자전과 GPS 원리 학생용 2차시: 지구 자전과 경도의 의미 활동지 수업일 ( ) 학년 ( ) 반 이름 모둠 [학습 목표] § 지구의 자전과 태양의 일주 운동을 이해할 수 있다. § 태양시를 이용하여 방향을 찾을 수 있다. § 전통시계인 앙부일구의 원리를 이해한다. [실험 안전 유의사항] § 칼이나 가위 또는 다른 날카로운 도구 사용시 다치지 않도록 주의한다. § 무거운 물체를 사용할 때 떨어뜨리지 않도록 주의한다. § 전기 기구를 다룰 때 감전과 합선 등의 사고가 일어나지 않도록 주의한다. § 장난 또는 큰 행동을 하지 않도록 주의한다. 2차시 [탐구 및 개념 확장] 지구 자전과 태양의 일주운동 ◆ 지구의 자전과 태양의 위치에 대하여 알아보자. 해시계를 만들어 태양의 위치와 해시계 그림자 사이의 관계를 알아보자. Ÿ 미리 수업 전에 해시계를 만들어 태양의 일주 운동과 그림자 사이의 관계를 비교하게 한다. Ÿ 또는 수업 중에 손전등으로 막대 주위를 비스듬하게 비추면서, 그림자의 크기와 방향 변화를 관찰하게 할 수도 있다. - 20 - (지구과학) 지구의 공전 자전과 GPS 원리 학생용 3차시: 태양시와 표준시의 이해 활동지 수업일 ( ) 학년 ( ) 반 이름 모둠 [학습 목표] Ÿ 태양시의 의미를 이해한다. Ÿ 경도의 의미와 국제표준시를 이해한다. [실험 안전 유의사항] § 칼이나 가위 또는 다른 날카로운 도구 사용시 다치지 않도록 주의한다. § 무거운 물체를 사용할 때 떨어뜨리지 않도록 주의한다. § 전기 기구를 다룰 때 감전과 합선 등의 사고가 일어나지 않도록 주의한다. § 장난 또는 큰 행동을 하지 않도록 주의한다. 3차시 [과학기술 적용] 앙부일구와 시간의 측정 ◆ 지구본을 전등으로 비추면서 태양이 남중하는 시간은 지역에 따라 어떻게 다른지 비교해보자. Ÿ 춘분에 태양이 지구의 적도를 수직으로 비추도록 손전등으로 지구본을 비춘다. Ÿ 지구본을 돌려 자전시키면서 각 경도선을 손전등이 수직으로 비추는 시간이 어떻게 다른지 알아보게 한다. Ÿ 지구가 자전하는 동안 태양이 각 경도 지점에 남중하는 시간은 1시간에 15도씩 달라짐을 알 게 한다. ◆ GMT(그리니치 표준시)에 대하여 알아보고, 우리나라에서 사용하는 시계와의 차이 를 알아보자. Ÿ 현재 경도는 역사적으로 영국의 그리니치 천문대를 지나는 자오선을 기준으로 결정되었음을 알게 한다. Ÿ 이를 바탕으로 지구상의 각 지점은 경도에 따라 15도마다 그리니치와 1시간씩 지역시간의 차 이가 나게 결정되어 있음을 알게 한다. Ÿ 우리나라는 동경 135도를 기준으로 하여 그리니치 표준시와는 9시간 차이가 나게 됨을 알게 한다. - 22 - (지구과학) 지구의 공전 자전과 GPS 원리 학생용 4차시: GPS 원리 이해 활동지 수업일 ( ) 학년 ( ) 반 이름 모둠 [학습 목표] Ÿ 삼각측량의 원리를 이해한다. Ÿ GPS의 원리를 이해한다. [실험 안전 유의사항] § 칼이나 가위 또는 다른 날카로운 도구 사용시 다치지 않도록 주의한다. § 무거운 물체를 사용할 때 떨어뜨리지 않도록 주의한다. § 전기 기구를 다룰 때 감전과 합선 등의 사고가 일어나지 않도록 주의한다. § 장난 또는 큰 행동을 하지 않도록 주의한다. 4차시 [공학적 산출물] 삼각측량과 GPS장치 ◆ 삼각측량의 원리를 알아보자. Ÿ 세 지점에서 특정 지점에 대하여 각각 거리를 측정한 데이터를 바탕으로 원을 그려보게 한 다. Ÿ 각 지점을 중심으로 해당 거리를 반지름으로 하는 원을 그리면 한 점에서 만나게 됨을 알게 한다. Ÿ 이를 바탕으로 어느 지점에서 사방으로 신호를 발생시켜 관측소까지 걸리를 알게 하면, 그 위치를 파악할 있음을 알게 한다. - 24 -