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고등/2~3학년/과학 진로/화학 Ⅱ
인천대학교 과학영재교육원S
STEM+I 생각교실 운영 사업
교육 프로그램
2022
연필심을 이용한
바이오 센서 제작
인천대학교 과학영재교육원
2022년 STEM+I 생각교실 운영 사업 교육 프로그램
프로그램 개요
기관명
주요
적용
학년
구분
인천대 과학영재교육원
프로그램명
(신규/수정보
완)
신규
고등학교
1학년
개발차시
연필심을 이용한 바이오 센서 제작
4
주요 과목
화학
주요 단원
화학II (전기화학, 산화와 환원 반응)
관련 과목
생명과학
관련 단원
생물I (생명 과학과 인간의 생활)
S
적용 지역
STEM+I
요소
보조
주 개발자명
개발자
‘화학’은 물질의 구성 입자, 화학 결합, 화학 반응, 에너지 출입 등과 같
은 화학의 개념을 유기적으로 다루어 화학의 유용성과 학문의 매력을 경
험하도록 구성하고, 다양한 탐구 중심의 학습이 이루어지도록 한다. 또한
주요 수업
개요
기본 개념의 통합적인 이해 및 과학의 탐구 경험을 통하여 과학적 사고
력, 과학적 탐구 능력, 과학적 문제 해결력, 과학적 의사소통 능력, 과학
적 참여와 평생 학습 능력 등의 과학과 핵심역량을 함양하도록 한다.
물질 및 자연 현상에 대한 호기심과 흥미를 가지고, 화학의 핵심 개념에
대한 이해와 탐구 능력의 함양을 통하여, 개인과 사회의 문제를 과학적이
고 창의적으로 해결하기 위한 과학적 소양을 기른다.
1차시: 바이오 센서 활용과 관련된 동영상 시청
2차시: 전기화학 이론 학습
-
Electron
Energy,
Electrode
Potential,
3전극계,
Voltammetry, Square Wave Voltammetry, Amperometry
차시별
주요내용
(키워드 위주)
3차시: 계획서 초안
1) 연필심에 그래핀 캐스팅 후, 건조
2) 건조되는 동안 분석물질 용액 만들기
3) Cyclic Voltammetry, Square Wave Voltammetry 실험하기
4차시:
1) 실험에서 얻은 데이터를 오리진으로 재현한다.
2) 오리진 그래프를 분석하며 전기화학적 성능을 알아낸다.
Cyclic
3 . 유 의 /안 전 사 항
• 용액이 오염되는 경우 원하는 결과를 얻을 수 없으므로, 오염되지 않도록 주
의한다.
• 용액을 제조할 때, 칭량하고 남은 시약을 다시 시약통 안에 넣거나 오랜 시간
시약 뚜껑을 열어두지 않도록 한다.
• 시약을 맨손으로 만지거나 시약이 묻은 손으로 눈, 입, 얼굴을 만지지 않도록
한다.
• 소니케이터가 작동하는 동안 손을 넣지 않는다.
• Ag/AgCl 기준전극은 건조한 상태로 두지 않는다.
• 마이크로 파이펫 사용 시 팁에 용액이 있는 상태에서 마이크로 파이펫을 뒤
집지 않는다.
• 연필심을 사포에 마모할 때, 손을 보호할 수 있도록 장갑을 착용한다.
• 학습내용은 학생과 교사의 상황을 잘 고려하여 내용의 수준을 조절하여 운영
하도록 한다.
4. 학 습 내 용
4 - 1 이 론 :실험을
위 한 전기 화 학 이 론 학습
전기화학이란?
∙ 전기화학은 ‘개념’을 제대로 알면 쉬운 학문
- Electro potential
- Ionics (전해질)
- Thermodynamics (열역학)
- Kinetics (속도론)
∙ 전기화학의 주체: e
전기화학 반응
∙ (Anode) Electrochemical Oxidation
∙ (Cathode) Electrochemical Reduction
ex) Fe →Fe e
ex) Cu e→ Cu
- 3 -
창의디자인캠프 교재
2) 순환 전압전류법 (Cyclic votalmmetry)
4-2
선 행 연 구
탐 색 : 전기 화 학
논 문 읽기
함께 읽어볼 논문
Gold Electrodes Modified with Self-Assembled Monolayers
for measuring L-Ascorbic acid
* 함께 읽어본 뒤, 여건이 되면 학습지를 활용해서 각자 읽어볼 논문을 제공하고, 주
요 정보만 잘 찾아내도록 안내한다.
* 논문은 한글로 된 전기화학 논문을 검색하여 Cyclic Voltammetry 부분의 SWV, CV
관련 부분만 분석해도 의미 있음 (학생과 교사의 상황을 잘 고려하여 내용의 수준
을 조절하여 운영하도록 한다.)
* 한글 논문 예시
- 전기화학적인 방법을 이용한 탄소나노튜브 전극상의 오스뮴 착물의 고정화 및 혈
당센서에 관한 응용
- 니켈(II)-거대고리 착물과 폴리 우레탄으로 변성한 이중 전극에서 에피네피린의 전
기화학적 정량
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학번
4-3
실 험 :
이름
바 이오 센 서 제 작 및 실 험
실험 안내
1. 실험의 개요: Grapehen으로 개질한 연필심을 이용해 Hydroquinone 검출하기
2. 센서의 제작 방법 안내
3. 기기(Potentiostat) 를 이용한 전기화학 분석(Cyclic voltammetry)
실험 설명 ppt – Part 1
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학번
4-4
미 니 논 문
작 성 :
이름
실험 결 과에 대 한 보 고 서 작 성
미니논문 작성 안내
1. 제시된 틀에 맞게 간단한 보고서를 작성
2. Origin이 없는 경우, Excel을 사용 또는 기기 분석 결과를 그림파일로 그대로 붙여
써도 무방
제목:
연구자:
1. 설계
전극 개질(Modification)에
사용된 물질
이 물질로 전극을 개질한 이유
(2가지 쓸 것)
분석 물질
2. 센서를 만드는 방법
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창의디자인캠프 교재