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신청시 공개
고등/2~3학년/과학 진로/지구과학 Ⅱ
충북대학교 과학영재교육원S,T,E,M,I
STEM+I 생각교실 운영 사업
교육 프로그램
2022
AI를 활용한 발달과정의
재해석-행성의 운동분석
충북대학교 과학영재교육원
2022년 STEM+I 생각교실 운영 사업 교육 프로그램
프로그램 개요
기관명
프로그램명
주요 과목
관련 과목
충북대학교
과학영재교육원
(행성의 운동분석)
수학, 정보,
지구과학
STEM+I
S, T, E,
요소
M, I
고1
개발차시
4
신규
ai를 활용한 물리학 발달과정의 재해석
지구과학
주요
적용
학년
구분
(신규/수정보
완)
주요 단원
천체의 운동
관련 단원
적용 지역
보조
주 개발자명
개발자
관측결과를 바탕으로 데이터 변환 및 다양한 변인 고려를 통해 행성의 겉
보기 운동을 그래프로 나타내고 분석한다.
주요 수업
개요
그래프를 분석하여 관측이 가능한 회합주기의 개념을 바탕으로 행성의 공
전주기를 계산하여 가능한 많은 자료를 만든다.
해석된 다양한 자료들을 바탕으로 회합주기와 장반경을 비교하여 관계를
찾아내고 AI(지도학습: 회귀분석)을 통해 케플러 3법칙 (조화의 법칙)을
찾아낸다.
차시별
주요내용
(키워드 위주)
1차시: 움직이는 관찰자가 관측하는 운동
2차시: 여러 행성의 운동 관측자료 변환
3차시: 케플러 법칙과 회합주기
4차시: 회귀분석을 통해 행성의 주기와 장반경의 관계
[지구과학] AI를 활용한 발달과정의 재해석-행성의 운동 분석
(7) 교수-학습 과정의 전개
학생용
1차시: 움직이는 관찰자가 관측하는 운동
활동지
수업일
(
) 학년
(
) 반
이름
모둠
[학습 목표]
Ÿ
등속원운동을 설명할 수 있다.
Ÿ
원운동하고 있는 관측자의 관측 결과를 설명할 수 있다.
Ÿ
주기와 반지름의 개념을 설명 할 수 있다.
[실험 안전 유의사항]
§
칼이나 가위 또는 다른 날카로운 것에 베이지 않도록 주의한다.
§
헨드폰을 사용할 때 떨어뜨리지 않도록 주의한다.
§
장난 또는 큰 행동을 하지 않도록 주의한다.
1차시
[개념 도입]
움직이는 관찰자가 관측하는 운동
◆ 밤하늘에 별들을 보면 시간이 지남에 따라 곡선으로 휘어짐
을 관찰 할 수 있다. 현대에는 이미 밝혀진 다양한 자연법칙들로
우주의 천체들의 운동을 자세히 분석할 수 있다. 그렇다면 과거
에 과학자들은 어떠한 방법으로 자연법칙들을 찾아갈 수 있었던
걸까? 그 시대의 어려움에 대해 이해하기 위해 요하네스 케플러
(1571~1630)가 살아있던 시대로 돌아가 관측 결과들로 알아낼
수 있는 사실에 대해 살펴보자.
◆ 움직이는 관찰자의 시점에서 본 물체들의 운동을 설명해 보자.
- 발산적 사고를 통해 학생들의 다양한 답변을 할 수 있도록 한다.
- 운동하는 물체와 정지한 물체를 움직이는 관찰차가 관찰하였을 때 의 차이점에 대해
생각해볼 수 있도록 유도 한다.
- 정지한 물체의 관찰결과와 운동하는 물체의 관찰결과를 비교하여 운동하는 물체의 운
동에 대해 얻을 수 있는 정보에 대해 생각해 볼수 있도록 한다.
- 18 -
[지구과학] AI를 활용한 발달과정의 재해석-행성의 운동 분석
학생용
2차시: 여러 행성의 운동 관측자료 변환
활동지
수업일
(
) 학년
(
) 반
이름
모둠
[학습 목표]
Ÿ
데이터를 변환하여 시각적 자료로 나타낼 수 있다.
Ÿ
그래프에서 행성의 운동의 특징에 대해 설명할 수 있다.
Ÿ
천체의 특이한 운동의 원인에 대해 설명할 수 있다.
Ÿ
데이터의 특성에 대해 이해하고 다양한 데이터 활용 프로그램을 활용할 수 있다.
[실험 안전 유의사항]
§
칼이나 가위 또는 다른 날카로운 것에 베이지 않도록 주의한다.
§
헨드폰을 사용할 때 떨어뜨리지 않도록 주의한다.
§
장난 또는 큰 행동을 하지 않도록 주의한다.
2차시
[개념 도입]
데이터 변환하여 시각적 자료 만들기
◆ 같은 시각 같은 위치에서 행성의 위치를 적경과 적위로 나타낸 데이터를 보고 어떻게
변환하여 시각적으로 나타낼지 설명해보자.
데이터 및 데이터 변환 예시
- 적경과 적위의 단위(시각, 분각)에 대해 설명하고, 단위의 특징을 살려 시각화 시킬 수
있는 방법을 찾을 수 있도록 지도한다.
- 20 -
[지구과학] AI를 활용한 발달과정의 재해석-행성의 운동 분석
학생용
3차시: 케플러 법칙과 회합주기
활동지
수업일
(
) 학년
(
) 반
이름
모둠
[학습 목표]
Ÿ
회합주기와 행성주기의 연관성에 대해 설명할 수 있다.
Ÿ
케플러 법칙을 설명 할 수 있다.
Ÿ
외행성과 내행성의 장반경을 설명할 수 있다.
Ÿ
회합주기를 통해 행성의 주기를 계산할 수 있다.
[실험 안전 유의사항]
§
칼이나 가위 또는 다른 날카로운 것에 베이지 않도록 주의한다.
§
헨드폰을 사용할 때 떨어뜨리지 않도록 주의한다.
§
장난 또는 큰 행동을 하지 않도록 주의한다.
3차시
[개념 도입]
변환한 데이터에 과학적 개념 도입
◆ 케플러법칙과 회합주기에 대해 아는 대로 설명해보자.
- ※참고자료를 바탕으로 학생들이 회합주기의 내용에 대해 이해할수 있도록 지도한다.
- 회합주기를 이용할 수 있는 이유에 대해 행성의 공전주기보다 직관적임을 설명 한다.
- 학생들이 알고있는 역사적 사실 바탕 사실이 모두 답변으로 나올수 있게 자유롭게 작성하도록 지
도한다.
- 22 -
[지구과학] AI를 활용한 발달과정의 재해석-행성의 운동 분석
학생용
4차시: 회귀분석을 통해 행성의 주기와 장반경의 관계
활동지
수업일
(
) 학년
(
) 반
이름
모둠
[학습 목표]
Ÿ
회귀분석의 원리를 설명할 수 있다.
Ÿ
로그함수의 특징을 설명할 수 있다.
Ÿ
행성의 주기와 장반경의 데이터를 바탕으로 주기와 장반경 사이의 관계를 찾아낼 수 있다.
[실험 안전 유의사항]
§
칼이나 가위 또는 다른 날카로운 것에 베이지 않도록 주의한다.
§
헨드폰을 사용할 때 떨어뜨리지 않도록 주의한다.
§
장난 또는 큰 행동을 하지 않도록 주의한다.
4차시
[공학적 산출물]
행성의 주기와 장반경 사이의 관계를 찾아가는 프
로그램 제작
◆ 회귀분석과 로그함수에 대해 아는대로 설명해보자.
※참고자료를 바탕으로 학생들이 회귀분석과 로그함수의 개념을 이해할수 있도록 지도
하고 이를 정리하여 설명할 수 있도록 지도한다.
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