Ⅲ. 파동과 입자 Ⅲ. 파동과 입자

[교원임용박사]

Ⅰ. 이론적 배경

- 발견학습 수업모형 -

발견 수업 모형은 자연의 사물과 현상을 관찰하고, 그 결과를 일반화하는 귀납적인 과학활동을 토대로 개발된 모형이다. 발견 학습 모형은 위에서 언급한 실제적 활동의 개념 탐구와 유사하며 주로 개념 형성과 일반화에 초점을 두고 있다. 카우착와 에겐(Kauchak & Eggen)은 발견 학습 모형의 단계로 자료제시, 자료관찰, 추가자료 제시, 추리(일반화), 정리 및 발전의 7가지를 제시했으나, 이범홍과 김영민은 탐색 및 문제 파악, 자료 제시 및 관찰 탐색, 추가자료 제시 및 관찰 탐색, 규칙성 발견 및 정리, 적용 및 응용의 5단계로 구분하였다. 각 단계를 간략하게 설명하면 다음과 같다.

Ⅱ. 교수․학습 과정안

1. 대단원명 : 1. 파동의 발생과 전파

2. 단원의 개관

파동에 대한 내용은 5학년에서 ‘거울과 렌즈’, 7학년에서 ‘빛’과 ‘파동’을, 10학년에서 ‘파동 에너지’에서 학습하였다.

이 단원에서는 잔잔한 호숫가에서 물결이 생기고, 라디오를 켜면 소리가 들리며, 서울에 있는 사람은 핸드폰을 이용하여 미국에 있는 사람과도 통화를 할 수 있는데, 이와 같은 현상을 일으키는 물결파 ․ 음파 ․ 빛 등의 파동이 어떻게 발생하고 전파되며, 반사하고 굴절할 때는 어떤 규칙이 있는지 알아본다. 또한, 생활 속에서 파동의 특성이 나타난 다양한 사례를 찾아서 어떠한 원리를 이용한 것인가를 알아본다.

3. 대단원의 학습목표

∙파동의 발생과 진행 및 반사 현상을 이해한다.

∙굴절 실험으로 굴절률을 구하고, 실생활에서 굴절현상을 찾는다.

∙빛의 전반사와 분산 현상을 이해하고, 무지개 현상을 설명한다.

4. 본시 학습 주제

물속에 잠긴 막대가 꺾여 보이는 현상을 관찰하여 빛이 성질이 다른 두 매질 사이를 통과할 때 굴절하는 현상을 이해하고, 심화 과정에서는 빛이 성질이 다른 두 매질 사이에서 굴절하거나 반사하는 현상을 관찰하고, 이 때 입사 광선이 임계각 이상으로 입사할 때 전반사 현상이 일어남을 관찰한다.

5. 본시 학습 목표

1) 빛이 다른 매질로 진행할 때 입사각과 굴절각의 관계를 이해한다.

2) 빛이 다른 매질로 진행할 때 굴절하는 이유를 이해한다.

6. 지도상의 유의점

가. 입사각과 반사각, 굴절각의 개념을 도입하고, 반사와 굴절에 관한 정성적인 이해와 정량적인 법칙을 지도한다.

나. 빛의 분산과 합성에 대하여 다양한 가설을 세우게 하고, 토의과정을 통하여 학생들이 평소 가지고 있던 빛에 관한 오개념을 교정할 수 있도록 한다.

다. 빛에 관한 인터넷의 사진 및 애니메이션자료를 충분히 활용하도록 하고, 빛의 반사와 굴절현상에 관한 인터넷 동영상 실험을 학생들에게 보여준다.

라. 보충학습과 심화학습을 실시하여 학생들의 개념 형성에 도움을 주도록 한다.

마. 빛에 관한 부분은 특히 학생들의 오개념이 다양하고 뚜렷한 부분이다. 특히 사람이 물체를 보는데 눈이 빛을 받아들이는 감각 기관으로서 어떤 작용을 하는지를 명확히 인식시키도록 한다.

바. 학생들 스스로가 주어진 질문에 답할 수 있도록 유도하고, 서둘러 결론이나 결과를 정리하여 설명하려는 것을 피해야 한다.

사. 빛을 이용한 탐구 실험에서는 보통 주변을 어둡게 하는 것이 실험 결과를 관찰하는데 용이하다.

7. 대단원 수업 과정안

소단원	학습주제	시수	주요 개념	수업 형태
1. 파동은 어떻게 전달되는가 ?	파동의 발생과 진행을 설명할 수 있다.	1	파동, 파원, 매질, 종파, 횡파, 파장, 주기, 진동수	탐구/관찰
2. 음파를 이용하여 어떻게 바다의 깊이를 측정할 수 있을까 ?	파동의 종류를 이해하고, 파동과 빛의 반사를 설명할 수 있다.	1	호이겐스의 원리, 반사의 법칙	탐구/실험
3. 어떻게 하면 빛이 지나가는 길을 볼 수 있을까 ?	정반사, 난반사(산란)에 대해 알아보고 거울에 의한 상의 특징을 설명할 수 있다.	1	정반사, 난반사, 거울의 반사	탐구/관찰
4. 왜 낮보다 밤에 경적 소리가 더 크게 들리는가 ?	파동의 굴절 현상을 이해하고 스넬의 법칙을 설명할 수 있다.	1	굴절, 스넬의 법칙(굴절의 법칙)	탐구/실험
5. 왜 연못의 깊이는 실제보다 얕아 보이는가 ?	빛의 굴절 현상을 이해하고 렌즈에 의한 상의 특징을 설명할 수 있다.	1	절대굴절률, 렌즈	탐구/실험
6. 빛이 왜 광섬유를 따라 진행하는가 ?	빛의 전반사 현상을 설명할 수 있으며 임계각을 구할 수 있다.	1	전반사, 임계각	탐구/관찰
7. 어떻게 하면 무지개를 만들 수 있을까 ?	빛이 진동수에 따라 다르게 굴절되어 색깔이 분리되는 빛의 분산현상을 이해하고 설명할 수 있다.	1	빛의 분산	자료해석
8. 학습 마무리	개념 정리 및 확인	1		문제풀이

8. 본시의 교수․학습 과정안

단원명	Ⅲ. 파동과 입자	학년학기	3학년 1학기
	1. 파동의 발생과 전파
학습주제	5. 왜 연못의 깊이는 실제보다 얕아 보이는가 ?	학습환경	교단선진화 실험실
학습목표	1) 빛이 다른 매질로 진행할 때 굴절하는 이유를 이해한다. 2) 빛이 다른 매질로 진행할 때 입사각과 굴절각의 관계를 이해한다.	수업형태	협동 및 개별학습

ICT활용 학습전략	인터넷관련 사이트	에듀넷, 싸이언스올
	ICT활동유형	자료 제공 및 가상실험
장 비 / 시 설	전용선, 교수용 컴퓨터 1대, 액정프로젝터, 스크린, 빛의 굴절 실험장치

W M 웹 사용 멀티미디어자료 학습지
단 계	학습 과정	학습내용	교수․학습 활동		시간	ICT자료 및 유의점
			교 사	학 생
도 입	학습 목표	∙인사 ∙출석 점검 ∙선수 학습 내용 확인 ∙학습 목표 제시	∙출석 점검 ∙앞 시간에 배운 내용을 상기시킨다. ∙학습 목표를 제시하고 읽는다.	∙바른 자세로 인사한다. ∙실험대 위의 실험 기구들을 그대로 두고 몸의 방향을 앞쪽으로 돌려서 주의를 집중한다. ∙학습 목표를 읽는다. -빛이 굴절하는 원리를 알고 굴절의 법칙을 설명할 수 있다.	5	M PPT ∙전에 배운 것을 회상할 수 있도록 분위기를 유도한다. ∙학습 목표를 파워포인트로 제시한다.
전개	문제인식	∙문제제기	∙학생들에게 문제를 제기한다. -빛이 공기 중에서 물속으로 들어갈 때 어떻게 되는가? -빛이 공기 중에서 유리속으로 들어갈 때와 빛이 유리에서 공기중으로 들어갈 때 어떻게 되는가?	∙각자 자기의 생각을 머릿속으로 정리한다.	2	M PPT 학습지(사진자료) W 웹사용 ∙전체 학생이 참여하도록 한다.

전 개	확인학습	∙실험 활동(굴절)	∙굴절 현상이 일어나는 이유를 자동차의 운동(사이버 가상 실험)을 통해 설명한다.	∙ 사이버 가상 실험을 보면서 서로 다른 매질에서 굴절 현상이 일어나는 이유를 이해한다.	5	M PPT W 웹사용 실험에 집중하도록 지도한다.
	관찰 탐색	∙관찰 및 탐색 활동	∙우리 주위에서 볼 수 있는 빛의 굴절 현상을 보여준다. 1. 물속에서 젓가락의 굴절 2. 프리즘에서 빛의 분산 3. 컵속의 동전(사이버 실험)	사진 자료들이 빛의 굴절 때문에 나타나는 현상임을 이해한다.	5	M PPT W 웹사용
			∙빛이 굴절할 때 입사각과 굴절각 사이의 관계를 보여 준다.(사이버 실험)	∙사이버 실험을 통해 입사각과 굴절각이 무엇인지 알고 빛이 다른 매질로 진행 할 때 어떻게 각이 변하는 지 이해한다.	5	M PPT W 웹사용
	자료추가제시	∙실험 활동	∙굴절의 법칙 실험 장치를 이용하여 실험을 실시하도록 지시한다. -실험 시 레이져가 눈에 직접 닿지 않도록 주의 시킨다. ∙사이버 실험을 통해 학생들이 실험한 내용을 다시 한번 보여 준다.	∙굴절의 법칙 실험 -실험 기구를 이용하여 실험을 실시한다. -입사각과 굴절각을 측정하여 표에 기록한다.(삼각함수표를 이용하여 입사각의 사인값과 굴절각의 사인값을 구하여 기록한다.) -공기중에서 물로 진행할 때(실험1) -물에서 공기중으로 진행할 때(실험2) -각 조별로 실험한 내용을 표로 작성하여 칠판에 적는다. ∙사이버 실험을 통해 굴절의 법칙 실험을 재 실시하도록 한다.	10	M PPT 학습지실험기구를 잘 다룰 수 있도록 지도한다. 실험 보고서를 바르게 작성할 수 있도록 지도한다. W 웹사용
	규칙성발견	∙결과 정리	∙입사각의 사인비와 굴절각의 사인비가 각도에 상관없이 일정하다는 것을 학생들이 실험 결과로부터 이끌어 내도록 유도 하며 굴절 현상을 이용한 기구와 쓰임새도 토의를 통하여 찾아보도록 한다.	1.굴절의 법칙을 이해한다.(입사각의 사인비와 굴절각의 사인비가 각도에 상관없이 일정하다는 것을 이해한다.) 2. 빛의 굴절을 이용한 기구로는 사진기, 안경, 현미경, 굴절 망원경 등이 있다.	5	M PPT 학습지
정리	적용응용	∙학습 내용 정리	∙빛의 입사각과 굴절각, 속력, 파장의 관계 및 전반사 현상에 관하여 설명한다.	∙주의를 집중하여 선생님의 설명을 듣는다.	5	M PPT ∙주의를 집중시킨다. W 웹사용
			사이버 가상실험 1. 물에 빠진 사람을 구할 때 어떻게 가야 하는가 ? 2. 물고기를 어떻게 하면 잡을 수 있을까 ?	굴절 현상을 좀 더 이해하기 위해 보여주는 내용에 집중하여 생각해 보고 질문에 대답한다.	5	M PPT W 웹사용
평가	학습내용확인	∙형성평가	∙문제를 제시하고 답을 하도록 한다.(전체 답) ∙학생들에게 본시 학습 내용에 관해서 질문을 받는다.	∙문제를 잘 읽고 올바르게 대답한다. 1. 정답: c	2	M PPT 학습지 ∙학습 내용에 대한 질문을 할 수 있도록 유도한다.
차시예고		차시 학습 내용 예고	∙다음 시간에 배울 내용을 예고한다. - 광학기구, 빛의 분산	∙과제를 확인한다.	1	M PPT