STEM+I 생각교실 운영 사업 교육 프로그램 2022 빛이 알려주는 정보-스펙트럼 가천대학교 과학영재교육원 2022년 STEM+I 생각교실 운영 사업 교육 프로그램 프로그램 개요 구분 기관명 가천대학교 프로그램명 신규 (신규/수정보 완) 빛이 알려주는 정보-스펙트럼 주요 과목 과학, 수학 관련 과목 공학 주요 적용 학년 개발차 중2 시 주요 1단원 파동 단원 2단원 빛의 스펙트럼 4 관련 단원 Science: 진동과 파동. 빛 의 특성과 스펙트럼 Technology: 빛을 관측 STEM+I 요소 하는 방법 적용 Engineering: 빛이 보내 지역 주는 정보 Mathematics; 빛이 보내 주는 정보 분석과 해석 보조 주 개발자명 개발자 Ÿ 파동 현상에 대한 이해를 바탕으로 우리가 주변에서 인식하는 파동은 어떤 것이 있으며 그 중요성을 이해할 수 있다. 주요 수업 개요 Ÿ 우리가 인식하는 파동은 우리에게 무엇을 알려주는지 알아봄으로써 파동 현상의 인식을 넘어 현상의 의미를 생각할 수 있다. Ÿ 다양한 진동수 영역의 파동이 가지고 있는 정보들을 해석하고 이해함 으로써 과학 분야와 기술, 공학 분야에 대한 진로 방향을 탐색해 볼 수 있다. 1차시: 파동과 빛(전자기파)의 특성 이해하기 차시별 주요내용 (키워드 위주) 2차시: 빛의 스펙트럼과 스펙트럼이 알려주는 정보 알아보기 3차시: 스펙트럼 분광기 제작 및 다양한 광원의 스펙트럼 관찰하기 4차시: 광원의 종류에 따른 스펙트럼의 특징과 알 수 있는 정보 해석하 기 •빛 → 빛을 보여주는 물체에서 나오는 것 (라부아지에) 화학원론 (1789) 파 동 가시광선 파장 진폭 • 진동수 (????????) : 1초 동안 진동 횟수 • 파장 (????????) : 파동의 길이 • 에너지 (????????) ∝ 진동수 파장(nm) 진동수(Hz) ※ 파동(빛)의 속력 = (파장)ⅹ(진동수) ℎ = 6.63 × 10−34 Js • 전자기파 스펙트럼 1 eV = 1.6 × 10−19 J - 흡수 스펙트럼 - 분광기 제작: 스펙트럼 관측 • 회절격자 필름을 이용하여 분광기 제작 • 여러 광원의 스펙트럼 관찰 → 특징과 차이점 설명 광 원 1 태양 빛 2 LED 등 3 가스방전 관1 4 가스방전 관2 스펙트럼의 특징 

STEM+I 생각교실 운영 사업 교육 프로그램 2020 진동과 소리의 탐구 충북대학교 과학영재교육원 2020년 STEM+I 생각교실 운영 사업 교육 프로그램 프로그램 개요 기관 명 충북대학교 과학영재교육원 프로그램 진동과 소리의 탐구 이름 파동/ 파동의 종류 주요 과목 물리 관련 단원 전기와 자기/ 자기 힘과 운동/ 시공간과 운동 관련 과목 STEM 요소 관련 단원 S T E M 지역 차시 4 개발자 소리(음파) 현상에 대해 이해하고 소리(음파)를 전기적인 신호로 바꾸는 방법에 대해 탐구한다. 또한 일상에서 쉽게 구할 수 있는 재료와 컴퓨터 프로그램을 이용해 학생들의 소리와 여러 악기의 주요 수업 소리를 그려보고 분석함으로써 소리(음파)를 전기신호로 바꾸는 방 개요 법에 대해 탐구한다. 그리고 에나멜 코일 주변에 일어나나는 자석 의 운동이 에나멜 코일에 만들어 내는 변화를 탐구하여, 그 안에 있는 규칙을 찾고 그 탐구 결과를 이용해 소리(음파)를 전기적인 신호로 바꾸는 마이크를 설계하고 제작한다. 1차시: 개념 도입, 일상 생활에서 보았던 진동 운동을 조사해 보도 록 하며 주기와 진동수, 진폭을 소개, 진동수를 측정할 수 있는 방 법을 탐구 차시별 2차시: 탐구 및 개념 확장, 파동이 무엇인지 소개하며 주변에서 접 주요내용 하는 파동 현상을 조사, 파동 발생기를 이용해 진동수와 파장을 측 (키워드 위주) 정하는 실험을 설계하여 진행 3차시: 과학기술 적용, 파동에 대해 설명하여 SOUND WAVE를 이 용하여 소리와 진동 사이의 관계를 탐구 4차시: 공학적 산출물, 소리를 전기적인 신호로 바꾸는 방법에 대 해 탐구, 소리와 진동 사이의 관계를 다시 한 번 탐구 및 정리 (물리) 진동과 소리의 탐구 (6) 교수-학습 과정의 전개 1) 개념도입 1차시 [개념 도입] 조사해 보기 ◆ 바람에 살랑거리는 나뭇잎, 자동차의 떨림, 어릴 적 타고 놀았던 그네나 방방 놀이기구, 음악 소리, 이야기 소리 등 우리 주변에는 진동하는 물체와 공기의 진동 으로 생기는 소리들로 가득하다. 옆의 사진은 트럼펫 소리로 유리잔을 깨뜨리는 사진이다. 이처럼 진동 현 상은 아주 중요한 현상 중 하나이다. 진동에 어떤 특 징이 있는지 조사해보자. 진동의 주기와 진동수, 진폭 에 대해 조사해보자. 진동 운동과 소리 사이의 관계를 조사해보자. . 00을 위한 브레인스토밍 - 주변에서 쉽게 볼 수 있는 진동 현상에 대해 생각해보고 조사해보도록 한다. - 소리가 어떻게 만들어지는지 생각하게 하고, 그로부터 파동이 어떻게 만들어지는지 생 각하게 한다. . 자료의 조사 - 상황 제시 단계 후에 학생들은 모둠별로 인터넷을 통하여 ... - 조사한 자료들을 서로 비교하며 토론하게 하여 ...... - 19 - (물리) 진동과 소리의 탐구 2) 탐구 및 개념 확장 2차시 [탐구 및 개념 확장] 현악기의 원리 탐구해보기 ◆ 진동 현상과 소리 사이의 관계를 현악기의 원리를 탐구해보면서 찾아보자. ◆ 양쪽 끝이 고정된 줄에서 일어나는 진동의 특징을 조사해보자. 수업지도의 Ÿ Tip 줄과 스탠드, 글램프, 스탠드용 집게, 도르래, 추, 파동발생기를 이용해 양쪽 끝이 고정된 줄에서 만들어지는 정상파를 만드는 실험장치를 꾸민다. Ÿ 파동발생기를 이용해 양쪽 끝이 고정된 줄을 진동시켰을 때 줄에 만들어지는 정상 파를 보여주고 특징을 조사하도록 한다. ◆ 양쪽 끝이 고정된 줄에서 나타나는 정상파(또는 정지파)의 특징을 탐구하면서 줄의 길이와 진동수 사이의 관계를 찾아보자. - 22 - (물리) 진동과 소리의 탐구 3) 과학기술 적용 3차시 [과학기술 적용] 개념 이해 및 과학기술의 연관성 탐색 ◆ 소리는 공기 중에서 전파되는 파동이다. 소리를 눈으로 볼 수 있는 방법에 대 해 생각해보자. 수업지도의 Ÿ Tip 학생들의 소리를 눈으로 볼 수 있는 방법에 대해 생각하도록 한다. ◆ 내 목소리를 여러 기구를 이용해 그리는 방법을 탐구해보자. 1. 거울과 레이저 : 2. 소리 분석 프로그램: - 24 - (물리) 진동과 소리의 탐구 4) 공학적 적용 4차시 [공학적 산출물] 설계하기/공학적 결과 구현하기 ◆ 역학적인 진동(소리)을 전기신호로 바꾸는 방법을 다음의 활동을 통해서 생각 해보자. 1. 자석을 고정하고 코일을 고정된 자석 쪽으로 운동시키면서 검류계에서 일어난 일을 정리해 보자. (자석의 극을 바꾸어 다시 해보고 정리해보자.) 2. 코일을 고정하고 자석을 고정된 코일 쪽으로 운동시키면서 검류계에서 일어난 일을 정리해 보자. (자석의 극을 바꾸어 다시 해보고 정리해보자.) 수업지도의 Tip 1. 자석을 고정하고 코일을 고정된 자석 쪽으로 운동시키면서 검류계에서 일어난 일을 정리해보자. (자석의 극을 바꾸어 다시 해보고 정리해보자.) Ÿ 검류계가 움직이는 방향에 대해 +와 -로 약속하고 기록하도록 한다. Ÿ 예를 들어 검류계가 오른쪽으로 움직이면 +로, 왼쪽으로 움직이면 -로 기록하게 한 다. Ÿ 실험 중 검류계의 바늘이 빠르게 움직이므로 정확한 전류를 읽는 것은 어렵다. 2. 코일을 고정하고 자석을 고정된 코일 쪽으로 운동시키면서 검류계에서 일어난 일을 정리해보자. (자석의 극을 바꾸어 다시 해보고 정리해보자.) Ÿ 검류계가 움직이는 방향에 대해 +와 -로 약속하고 기록하도록 한다. Ÿ 예를 들어 검류계가 오른쪽으로 움직이면 +로, 왼쪽으로 움직이면 -로 기록하게 한 다. Ÿ 실험 중 검류계의 바늘이 빠르게 움직이므로 정확한 전류를 읽는 것은 어렵다. ◆ 위의 활동을 바탕으로 간단한 재료로 마이크를 설계하고 만들어보자. - 27 -