7-2. 전류 - 전구를 지나면 전류가 약해질까 ?(9/20)

[교원임용박사]

1. 단원의 개관

가. 단원의 배경과 성격

대 단 원 명	Ⅶ. 전기
중 단 원 명	2. 전류	예 정 시 수	20차시
‘Ⅶ. 전기’ 단원은 “전기의 발생” 단원을 제일 먼저 접하게 되는데 이는 전기 현상을 처음 접하는 학생들에게 전기에 대한 흥미를 불러일으키기 위하여 도입된 단원이다. 이 단원에서는 정지해 있는 전하 사이에서 작용하는 힘에 관하여 다루고, 전기의 기본적인 성질을 학습한다. 정전기 현상은 눈에 보이지 않는 전기 현상을 학생들이 감각적으로 이해하도록 돕는 데 중요한 역할을 한다. 7학년“힘”단원에서는 여러 가지 힘 중에서 전기력을 소개할 때 정전기 현상을 이용하고 있다. 8학년에서는 7학년 내용을 확장하여 여러 가지 물체를 이용하여 마찰전기를 발생시켜 보고, 발생한 정전기 사이에 밀고 당기는 현상을 관찰함으로써 전기의 성질을 이해하도록 하고 있다. 또한 검전기를 이용하여 정전기 현상을 확인하고, 정전기 유도 현상에 대해서도 학습한다. 정전기 유도 현상이 도체와 절연체에서도 일어남을 확인하기 위하여 심화 및 보충 활동을 통하여 학생들에게 인지시키도록 되어 있다. “전류”와 “전압”단원에서는 전하가 회로 속에서 움직이는 것이 전류라는 것을 이해하고, 전류의 개념을 물의 흐름으로 비유하여 학생들의 정성적인 이해를 돕도록 한다. 더불어 물레방아의 물이 계속적으로 흐르기 위해서는 펌프가 필요하다는 것을 통해 전류도 이와 마찬가지로 계속적으로 흐르기 위해서는 전위차(전압)가 필요하다는 것을 여러 가지 비유와 모형을 학생들에게 찾아보게 한다. 이로써 전압의 개념을 학습하고, 일정한 전압을 유지해 주는 장치의 예로서 여러 가지 전지를 만들어 보고 원리를 학습할 수 있도록 한다. “전기 저항”단원에서는 실험을 통하여 전류와 전압의 관계를 알아내는 과정과 저항의 직렬 연결과 병렬 연결을 분석하는 과정을 거치게 된다. 그리하여 직렬 또는 병렬 연결된 저항의 크기를 전압계와 전류계를 이용하여 구하는 방법을 익히고 합성 저항을 구하는 방법을 이해한다. 이로써 학생들이 옴의 법칙을 유도 할 수 있도록 한다.

나. 단원의 학습계열

선 수 학 습		◈〔초등 4학년〕전구에 불 켜기 1) 전지와 전구를 연결하여 회로 구성하기 2) 회로 검사기를 만들어서 도체와 부도체를 분류하기 ◈〔초등 5학년〕전기 회로 꾸미기 1) 전지와 전구를 여러 가지 방법으로 연결하여 불을 켜보기 2) 기호를 이용하여 전기 회로를 나타내고, 어려 가지 전기 회로도를 보고 불이 켜지는 것을 찾아보기 ◈〔초등 6학년〕전자석 - 전류에 의한 자기장 현상 이해하기 ◈〔7학년〕힘 - 탄성력, 마찰력, 자기력, 전기력, 중력 등 여러 가지 힘을 다양한 활동을 통하여 확인하고, 실생활에서 힘이 작용하여 나타나는 현상을 조사하기
↓
본 단원 학 습		◈〔8학년〕Ⅶ. 전기 1) 마찰전기의 성질이해하고 검전기를 이용하여 정전기 유도 현상 확인하기 2) 전류의 방향과 전자의 이동방향을 알고, 전류의 세기 측정하며, 전류가 흐를 때 전하가 보존됨을 이해하기 3) 실험을 통하여 전압과 전류의 관계를 밝히고, 이를 저항의 직렬 연결과 병렬 연결의 분석에 적용하기
↓
후 속 학 습		◈〔9학년〕전류의 작용 1) 전압과 전류가 일정할 대 발생하는 열량(온도변화)을 측정해보기 2) 전기에너지가 열에너지로 전환됨을 이해하기 3) 전류가 흐르는 도선 주위에 생기는 자기장의 특성을 이해하고 자기장 속에서 전류가 흐르는 도선이 받는 힘에 대해 이해하기 ◈〔10학년〕에너지 1) 전류의 여러 가지 작용을 이해하고, 전기 에너지의 이용을 조사하기 2) 전자기 유도 현상을 이해하고, 이용하는 예를 찾아보기 ◈〔물리Ⅰ〕전기와 자기 1) 직류와 교류를 비교하기 2) 저항에 전류가 흐를 때, 전압이나 전류의 변화에 따라 발생하는 열량의 변화를 이해하기 3) 실험을 통하여 전압과 전류의 관계를 알아내고, 옴의 법칙을 이해하기 4) 비저항의 뜻과 온도에 따른 전기 저항의 변화를 이해하고, 여러 개의 저항을 연결하여 합성 저항을 구하기 ◈〔물리Ⅱ〕전기장과 자기장 1) 실험을 통하여 단자 전압을 구하고, 기전력과 내부 저항을 이해하기 2) 휘트스톤 브리지의 원리와 키르히호프 법칙을 이해하기

다. 단원 지도상의 유의점

(1) 생활 주변에서 볼 수 있는 전기 현상들의 예를 들어 학습할 수 있게 하고, 각종 실험과 토론, 관찰 등을 통하여 전기의 기본 개념을 이해하고 관심을 갖는 기회가 되도록 한다.

(2) 전류계, 전압계 등을 사용하는 탐구 활동은 가능한 한 사전에 실험을 하여 그 결과를 확인한 후 학생들이 실험에 임할 수 있도록 한다.

(3) 전기 현상을 물의 흐름으로 예를 들어 설명할 때에는 부적절한 예로 인한 오개념이 발생하지

않도록 주의하여야 한다.

(4) 전압과 전기 저항 단원을 학습할 때, 실험 결과에 의해서 정성적으로 결론을 이끌어 내고,

수식을 통한 계산을 너무 자세하게 설명하여 흥미를 잃는 일이 없도록 주의한다.

(5) 실험이나 관찰 결과를 스스로 분석, 종합하도록 하여 자기 주도적인 학습이 되도록 하고,

창의력을 신장할 수 있도록 한다.

2. 학습과제 분석

가. 단원의 학습목표

(1) 마찰 전기의 발생과 방전 현상을 이해하고, 이용 원리를 설명할 수 있다.

(2) 정전기 유도 현상을 전기력과 전자의 움직임으로 설명할 수 있다.

(3) 검전기를 만들어 검전기의 원리를 이해하고, 검전기를 사용하여 물체의 대전 여부와

물체에 대전된 전하의 종류를 알 수 있다.

(4) 절연체에서 정전기 유도가 일어나는 원리를 이해한다.

(5) 도선에서 전하(전자)의 흐름을 이해하고, 전류와 전자의 이동방향을 설명할 수 있다.

(6) 전류계를 이용하여 전류의 세기를 측정할 수 있다.

(7) 회로 기호를 익히고 회로도를 그리는 방법을 안다.

(8) 전기 회로에 흐르는 전하량을 계산할 수 있고 전하량이 보존됨을 설명할 수 있다.

(9) 전압의 정의를 설명할 수 있고 전압계의 사용법을 안다.

(10) 저항의 연결 방법에 따라 전류, 전압 등이 어떻게 달라지는지를 설명 할 수 있고, 실생활에서 어떻게 이용될 수 있는지를 깨닫는다.

(11) 실생활에서의 다양한 이용 예를 통하여 전기가 생활과 매우 밀접하게 관련되어 있음을 깨닫는다.

나. 단원의 개념구조도

3. 단원 지도 계획

대 단원	중단원	학습 주제	학습내용 및 활동	수업형태 및 학습자료	차시
Ⅶ. 전기	도입	전기의 두 얼굴	1-1) 전기의 두 얼굴 [보고 생각하기] 편리한 전기 [함께 해보기] 위험한 전기	토론 및 발표, PPT	1/20
	Ⅶ-1 전기의 발생	마찰전기	1-2) 손잡이에서 불꽃이 튀는 이유는 무엇일까? [해보기] 마찰전기에 의한 현상 [보고 생각하기] 마찰전기의 이용	모둠별 실험, PPT	2/20
			1-3) 마찰전기는 어떻게 생기고 사라지는 것일까? [읽고 생각하기] 마찰전기 어떻게 생길까? [그때 그 현장] 프랭클린의 연 실험	개념학습 및 발표, PPT	3/20
		정전기 유도	1-4) 금속 막대에 대전체를 가까이하면 어떻게 될까? [실험] 정전기 유도하기	모둠별 실험, 탐구활동지, PPT	4/20
		검전기의 원리	1-5) 물체가 대전되었다는 것은 어떻게 알까? [해보기] 검전기 만들어 사용하기 [실험] 검전기로 대전된 전하의 종류를 알아내기	모둠별 실험, 탐구활동지, PPT	5/20
	보충 심화	정전기 유도	1-6) 더 생각해보기(보충 ․ 심화 활동) [심화] 절연체에서의 정전기 유도 [보충] 전기 진자 만들기	모둠별 실험, 탐구활동지, PPT	6/20
	Ⅶ-2 전류	전류와 전자의 방향	2-1) 전자는 도선에서 어떻게 이동할까? [보고 생각하기] 물레방아를 돌리려면 [읽고 생각하기] 크리스마스트리의 전구는 왜 동시에 켜질까?	탐구 및 토론, 개별학습지, PPT	7/20
		전류의 세기	2-2) 전류의 세기는 어떻게 잴까? [해보기] 전류계의 사용법 익히기	탐구 및 실험, 탐구활동지, PPT	8/20
		전하량 보존 (본 차시)	2-3) 전구를 지나면 전류의 세기가 약해질까? [보고 생각하기] 전기회로에서의 전류 [실험] 전구의 직렬회로와 병렬회로에서의 전하량 보존	POE, 실험 탐구활동지, PPT	9/20

대 단원	중단원	학습 주제	학습내용 및 활동	수업형태 및 학습자료	차시
Ⅶ. 전기	Ⅶ-3 전압	전압의 측정	3-1) 전류를 흐르게 하는 원인은 무엇일까? [보고 생각하기] 물레방아와 전기 회로 [해보기] 전압계의 사용법 익히기	탐구 및 실험, 탐구활동지, PPT	10/20
		전지의 연결방법	3-2) 전지를 여러 개 연결하면 전구가 더 밝아질까? [실험] 전지의 연결에 따른 전압 변화 [보고 생각하기] 물통의 연결에 따른 물의 압력 변화	토의, PPT, 비유모형	11/20
		전압과 전류의 관계	3-3) 전류와 전압은 어떤 관계가 있을까? [실험] 전압과 전류의 관계	탐구 및 토론, 탐구활동지, PPT	12/20
	Ⅶ-4 전기 저항	저항, 옴의법칙	4-1) 같은 전압에서 물질에 따라 전류의 세기가 달라지는 이유는? [자료해석] 전류의 세기는 무엇에 달라질까?	탐구 및 토의 탐구활동지, PPT	13/20
		물질의 종류와 모양에 따른 저항변화	4-2) 전기 저항은 무엇에 따라 달라질까? [해보기] 물질에 따른 전기 저항 [실험] 같은 물질은 전기 저항이 모두 같을까?	모둠별 실험, 탐구활동지, PPT	14/20
		저항의 직렬연결	4-3) 저항을 직렬 연결하면(Ⅰ) [실험] 저항의 직렬 연결	모둠별 실험, 탐구활동지, PPT	15/20
		저항의 직렬연결	4-4) 저항을 직렬 연결하면(Ⅱ) [보고 생각하기] 오디오의 음량 조절	강의식 설명, PPT	16/20
		저항의 병렬연결	4-5) 저항을 병렬 연결하면(Ⅰ) [실험] 저항의 병렬 연결	모둠별 실험, 탐구활동지, PPT	17/20
		저항의 병렬연결	4-6) 저항을 병렬 연결하면(Ⅱ) [보고 생각하기] 가정의 전기 회로	강의식 설명, PPT	18/20
	보충 심화	과일전지, 전구의 전지의 직․병렬연결	4-5) 더 생각해보기 [심화] 과일전지 만들기 [보충] 전구 밝게 켜기	모둠별 탐구, 탐구활동지, PPT	19/20
	정리하기	단원마무리	개념도 만들기 및 정리하기 문제 풀기	교과서, PPT	20/20

4. 본시학습 적용 수업 모형

가. POE 탐구실험 모형

: 예상(Prediction) → 관찰(observation) → 설명(explanation)의 순환적 과정에 따른 교수 -

학습 방법이다. 이 모형은 White와 Gunstone(1992)이 제안한 것으로 학생들의 오개념을 조사하기 위한 것으로 학생들에게 조사하고자 하는 개념에 대한 과제를 주고, 그 과제에 대한 예측-관찰-설명 단계를 거치게 하여 학생들의 생각을 알아낸다. 이 모형이 가지는 중요한 특징은 관찰 활동을 하기 전에 먼저 예측해 보고 이에 대한 논리적인 이유를 반드시 제시하도록 하는 것이며, 이를 통하여 학생들이 이미 가지고 있는 사전 지식을 학생들이 수행하는 과제와 결과를 설명할 때 어떻게 사용하는가를 알아보는 것이다.

나. POE 단계

단 계	내 용
․ 예상단계(P)	․ 학생들이 현상의 결과를 예상하고 자신의 예측을 정당화시킬 수 있는 논리적 이유를 제시하도록 한다. ․ 주어진 상황을 이해하는데 필요한 질문은 충분히 허락한다. ․ 예상이나 근거는 가능하면 글로 표현하도록 한다. → 실험 시작 전에 미리 제시된 전기회로를 보고 전류의 세기를 예상하게 해본다.
․ 관찰단계(O)	․ 그렇게 예상한 이유를 말하거나 실제로 일어난 상황을 기술한다. ․ 학생들에게 각각 자신의 관찰 결과를 쓰도록 한다. → 실험을 해 보면서 실험 결과를 직접 기록하도록 한다.
․ 설명단계(E)	․ 예상한 것과 실제로 관찰한 것 사이의 차이를 기술한다. ․ 이 단계에서는 교사는 학생들이 가능한 모든 가능성을 고려할 수 있도록 도와야한다. ․ 다양한 질문을 통해 학생들이 자신의 생각을 분명히 할 수 있도록 유도해야 한다. → 비유 모형을 통해 자신이 예상한 것과 관찰한 것 사이의 차이를 이해하고 설명해 보도록 한다.

1. 본시 교수-학습 과정안

학습주제	전구를 지나면 전류가 약해질까 ?

단 원 명	대단원	Ⅶ. 전기	지도대상	2학년 5반 41명	차시	9/20
	중단원	7-2. 전류	수업모형	POE, 실험	쪽수	234~235쪽
학습 목표	1. 전기회로에서 꼬마전구를 통과하기 전과 후의 전하량이 어떻게 되는지를 설명할 수 있다. 2. 전기회로에서 전류의 세기에 대한 오개념을 수정하여 과학적 개념으로 설명할 수 있다.
준비 자료	교과서, PPT, 4절지, 탐구활동지, 모둠별 실험준비물(건전지 1.5V 2개, 집게전선 7개, 꼬마전구 2개, 전류계 4개, 스위치1개, 전지끼우개 2개)

단계	학습 내용	교 수 ․ 학 습 활 동		자료 및 유의점
		교 사	학 생
도입 (8′)	학습 분위기 조성	▶ 모둠별로 자기 자리를 찾아 앉을 수 있도록 돕는다. ▶ 학생들과 상호 인사 후, 출석확인	▷ 모둠별로 자기 자리를 찾아 앉는다. ▷ 상호 인사한다.	• 주의집중
	선수 학습 확인	▶ 1A의 세기란? ▶ 전류계는 전기회로에서 어떻게 연결해야 할까요?	▷ “1초 동안 도선의 한 단면을 전자가 6.25 × 1018개 지나갈 때의 전류 세기”라 대답한다. ▷ “직렬연결”이라 대답한다.	• PPT 2
	동기 유발	▶ 주변에서 쉽게 겪는 이야기를 들려주며 발문을 한다. - 우리가 사용하는 물은 없어지는데 가정에서 사용한 전기는 소비된 만큼 사라져 버리는 걸까요? - 몇 명의 학생들의 생각을 발표시켜 본다.	▷ 발문에 대해 생각해 보고 발표를 한다. - “전하(전자)는 전기기구를 통과한 후에도 사라지지 않습니다.” - “ 전하는 전기기구를 통과하면 사라진다.”	• PPT 3
	학습 목표 제시	▶ 학습목표를 제시하고 다 같이 큰 소리로 읽도록 한다.	▷ 학습 목표를 큰 소리로 읽고 학습목표를 인지한다.	• PPT 4
	수업 흐름도 제시	▶ 학습내용의 방향을 간단히 안내한다. - 예측하기(자신의 생각(오개념)알기) - 실험 ․ 관찰하기(실험 준비 및 결과 직접 기록하기) - 설명 ․ 해석하기(실험결과를 설명하고, 정확한 개념(과학적 개념)으로 바꾸기)	▷ 교사의 설명을 경청하고, 학습내용의 방향을 마음속으로 생각해 본다.	• PPT 5

전 개 (29′)	예측 하기 (P)	▶ 탐구활동지에 나와 있는 그림(가), (나), (다)의 전기회로도를 보고 전류의 세기와 방향을 예측하여 그림에 나타내고 또한 전류의 대소 관계식 및 그 이유를 각자 작성해 보도록 한다.	▷ 탐구활동지에 나와 있는 그림(가), (나), (다)의 전기회로도를 보고 전류의 세기와 방향을 예측하여 그림에 나타내고 또한 전류의 대소 관계식 및 그 이유를 각자 기록해본다.	• 탐구활동지 • PPT 6 • 4절지
	실험 ․ 관찰 하기 (O)	▶ 실험준비과정을 PPT로 간단히 설명한 후, 실험 시 유의사항을 제시하여 주지시킨다. ▶모둠별로 실험을 수행하여 관찰한 내용을 탐구활동지에 기록하도록 한다. - 전기회로도 및 전류계의 수치를 기록하도록 한다.	▷ 실험 방법을 이해하고, 실험 시 유의사항을 파악한다. ▷ 모둠별로 실험을 수행하고 토의를 하면서 관찰한 내용을 탐구활동지에 기록한다. - 전기회로도 및 전류계의 수치를 기록한다.	• PPT 7~14 • 탐구활동지 • 모두가 적극 참여하여 실험하도록 돕는다. • 순회지도 하며, 적절 한 피드백을 한다.
	설명 ․ 해석 하기 (E)	▶ 모둠별로 실험결과에 대하여 토의 후 탐구활동지의 <결과해석 및 정리하기> 질문에 대한 종합적인 생각을 작성해 보도록 한다. ▶ 학생이 실험 전 예측했던 생각이 실험 후 결과 해석에 의해 잘못된 개념(오개념)이라는 걸 깨닫게 한다. - 모둠별로 4절지의 공통된 양식에 실험 하기 전 <예측하기>과정의 전류값의 대소 관계식 및 그 이유와 실험 후 각각의 전기회로도에서 측정한 전류값의 대소 관계식 및 그 이유를 나타내어 모둠 대표 학생에게 비교하여 발표시켜 본다.	▷ 모둠별로 실험결과에 대하여 토의 후 탐구활동지의 <결과해석 및 정리하기> 질문에 대한 종합적인 생각을 적어본다. ▷ 실험 전 예측했던 생각과 실험 후 결과 해석을 비교해본 후 자신이 가지는 생각이 잘못된 개념(오개념)인 것을 인식한다. - 모둠별로 4절지의 공통된 양식에 올바른 전기회로도를 그리고 이에 대한 과학적 개념을 작성하여 모둠 대표 학생은 이를 실험 전 예측했던 전류의 대소 관계식과 비교하여 발표한다.	• 탐구활동지 • 4절지 • PPT 15~17 • 모둠별 발표내용 비교하며 잘 경청하도록 지도한다.

정착 (8′)	학습 내용 정리	▶ 실험결과 해석을 PPT를 통해 다시 정리한다. ▶ 다시 학습 목표를 제시해주고, 결론의 빈 칸에 들어갈 말을 다함께 대답해본다. - 전기회로에서의 전류의 세기에 대한 오개념을 정정하여 올바른 과학적 개념으로 설명해준다. - 전자의 수와 전하량의 관계를 통해 전하량의 보존 법칙을 설명한다.	▷ 실험 결과 해석을 다시 정리하여 인지한다. ▷ 결론의 빈칸에 들어갈 말을 다함께 대답해본다. - 전기회로에서의 전류의 세기에 대한 오개념을 올바른 과학적 개념으로 정정한다. - 전기회로에서 전자의 수는 변하지 않음을 통해 전하량의 보존 법칙을 이해한다.	• 탐구활동지 • PPT 18~19• 판서
	확인 학습 문제 및 과제 제시	▶ 확인학습 문제를 제시하고, 적당한 시간 내에 답하도록 한다. ▶ 정답을 제시하면서 부연 설명을 한다. ▶ 맞춘 개수에 따라 수준별 과제 문제를 풀어오도록 과제를 내준다.	▷ 문제를 잘 읽고 정답을 체크한다. ▷ 자신의 답과 정답을 비교하면서 부연 설명을 듣는다. ▷ 맞춘 개수를 확인하고 자신의 내용 달성 정도에 따라 과제를 풀어온다.	• 확인학습문제 • PPT 20~23 • 수준별 과제 문제
	차시 예고	▶ 전류를 흐르게 하는 원인은 무엇일까? - 전압이 무엇인지, 전압계의 올바른 사용법에 대해 알아봅시다.	▷ 다음 시간에 배울 내용을 확인한다.	• PPT 24

가. 판서안

<전하량 보존의 법칙>

(1) 도선에 흐르는 전하는 새로 생겨나거나 소모되지 않고 그 전체의 양이 일정하게 보존된다.

(2) 회로에서 전하량의 보존

- 직렬연결 : 회로의 어느 곳에서나 같다.

같은 시간동안 흐르는 전하량이 같다.

I = I1 = I2

- 병렬연결 : 한 분기점에서 들어가는 전하량과 나가는 전하량은 같다.

I = I1 + I2

(3) 꼬마전구를 통과하기 전과 후의 전류의 세기가 일정한 이유는 한 도선을 흐르는

( )의 수가 변하지 않아서 ( )이 보존되기 때문이다.