물질의 순환 주사위 놀이

2019 대한민국과학교사큰모임 발표자료입니다. 다른 곳에 인용하실 때는 반드시 출처를 밝혀 주시기 바랍니다.

한성과학고 서윤희

Ⅰ. 교육과정 훑어보기

1. 2015 개정 교육과정 과학과

‘물의 순환’과 관련된 교육과정의 영역명과 성취기준, 탐구 활동은 다음과 같다. 가. 과학 1) 초등학교 3~4학년

(17) 물의 여행 [4과17-01]물이 이동하거나 상태가 변하면서 순환하는 과정을 생명체, 지표면, 공기 사이에서 일어나는 다양한 현상과 관련지어 설명할 수 있다. [4과17-02]물의 중요성을 알고 물 부족 현상을 해결하기 위해 창의적 방법을 활용한 사례를 조사할 수 있다. <탐구 활동> 물의 순환 과정을 알아보는 모형 실험하기 물 부족 현상을 해결하기 위한 방법 토의하기

2) 중학교 1~3학년

(14) 수권과 해수의 순환 [9과14-01]수권에서 해수, 담수, 빙하의 분포와 활용 사례를 조사하고, 자원으로서 물의 가치에 대해 토론할 수 있다. [9과14-02]해수의 연직 수온 분포와 염분비 일정 법칙을 통해 해수의 특성을 설명할 수 있다. [9과14-03]우리나라 주변 해류의 종류와 특성을 알고 조석 현상에 대한 자료를 해석할 수 있다. <탐구 활동> 수자원과 관련된 자료 조사하여 발표하기 해수의 연직 수온 분포 실험하기 우리나라 해안의 조석 현상에 대한 실시간 자료 해석하기

나. 통합과학

(4) 지구 시스템 [10통과04-01]지구 시스템은 태양계라는 시스템의 구성요소이면서 그 자체로 수많은 생명체를 포함하는 시스템임을 추론하고, 지구 시스템을 구성하는 하위 요소를 분석할 수 있다. [10통과04-02]다양한 자연 현상이 지구 시스템 내부의 물질의 순환과 에너지의 흐름의 결과임을 기권과 수권의 상호 작용을 사례로 논증할 수 있다. <탐구 주제 및 활동(예시)> 지구 시스템을 구성하는 여러 권들 사이의 상호 작용에 대해 조사하고, 각 권이 생명 유지에 기여하는 원리 토론하기 지구 시스템 내의 상호 작용과 순환 과정에 대한 이해를 바탕으로, 화산 폭발이나 환경오염이 확산되는 양상을 예측하고 이에 대한 대응책 토론하기

2. 교과서 비교하기

2015 개정 교육과정 ‘통합과학’ 교과서 5종의 내용을 비교해보자. 가. 본문 내용과 삽화

 

나. 탐구활동

 

Ⅱ. ‘물의 순환’ 체험하기

1. 이 활동을 하면?

지구에서 물이 존재하는 곳이 다양함을 느끼고, 물의 순환 과정이 어떻게 일어나는지 직접 경험할 수 있다. 모둠 친구들과의 토의를 통해 물의 순환과 분포에 대해 이해할 수 있다. 물 순환 과정에서 물질의 이동과 에너지의 흐름에 대해 말할 수 있다.

2. 무엇이 필요할까?

주사위(또는 1~6 뽑기가 가능한 무엇) 9개, 장소별 안내지 1~6번(9묶음), 장소 안내표(9종), 12색 사인펜(모둠별 1세트, 1인당 1색 사용), 여행기록지(개별)

3. 어떻게 할까?

가.기존 활동지를 활용할 경우: 개별 여행기록지에 바로 경로 그리기 1) 내가 ‘물 분자’가 되어 여행하게 될 것임을 인식한다. ‘나는 물 분자다!’를 다 같이 두어 번 외치면 놀이에 대한 기대감을 키울 수 있다. 2) 우리의 여행은 출발하는 장소가 정해져있다. 모둠의 절반은 ‘바다’로 이동하고, 나머지 절반은 ‘식물’을 제외하고 고르게 흩어진다. 단, 남는 물 분자는 바다로 이동한다. 3) 출발 장소에 도착했다면, 여행기록지에 이름을 적고 출발 장소를 찾아 동그라미를 하나 그려 넣는다. 4) 여행지에 놓여 있는 주사위를 굴려 숫자를 읽는다. 장소별 안내지 1~6번 중 해당 숫자를 찾아 뒷면에 적힌 다음 여행지를 확인한다. 5) 여행기록지에서 다음 여행지까지 화살표를 그리고, 화살표 머리에 숫자 1을 적는다. 6) 장소 안내표를 찾아 다음 여행지로 이동하여 4~5번 과정을 반복한다. 이때 화살표가 늘어날 때마다 화살표 머리에 다음 숫자를 적는다. 7) 화살표 머리에 적은 숫자가 ‘20’이 되면 여행을 마친다. 8) 모둠 친구들과 여행 경로를 비교해본다. 심심하다면 합쳐도 좋다. 나. 수정된 활동지를 활용할 경우: 개별 여행기록지에 도장찍기 놀~이 1) 내가 ‘물 분자’가 되어 여행하게 될 것임을 인식한다. 2) 원하는 출발 장소로 이동한다. 이때 바다를 제외하고 한 장소에 최대 2명까지 이동할 수 있다. 출발 장소를 정하지 못한 물 분자는 모두 바다로 이동한다. 3) 출발 장소에 도착했다면, 여행기록지에 이름을 적고 1번 칸에 기념도장을 찍는다. 4) 여행지에 놓여 있는 주사위를 굴려 숫자를 읽는다. 장소별 안내지 1~6번 중 해당 숫자를 찾아 뒷면에 적힌 다음 여행지를 확인한다. 5) 장소 안내표를 찾아 다음 여행지로 이동하여 3~4번 과정을 반복한다. 이때 기념도장은 다음 숫자의 빈 칸에 찍는다. 6) 기념도장 20개를 다 모으면 여행을 마친다. 7) 마음에 드는 색깔의 사인펜으로 모둠 그림판에 여행 기록을 모은다.

4. 무엇을 조심할까?

가. 교실을 돌아다니면 자연스럽게 소란스러워진다. 특히 바다에 한 번 빠지면 쉽게 헤어 나오지 못해 화가 내거나 짜증이 날 수 있다. 그러나 물 분자는 말이 없다! 주변 학급에 방해가 될 수 있으므로 과학실이 아니라면 소리를 낮추어주자. 나.‘생각해보기’는 모둠 친구들과 함께 토의하여 답한다. 정답이 정해져 있지 않으므로 브레인스토밍처럼 토의 내용을 모두 기록하도록 하자.

5. 생각해보기

가. 지구에서 물이 분포하는 곳은 어디일까?

 

나. 물이 많이 분포하는 곳을 순서대로 나열하면?

 

다. 물이 오래 머무는 곳을 순서대로 나열하면?

 

라. 교과서나 참고자료 속 ‘물의 분포’에 대해 정리해보자.

 

마. 모둠 친구들의 여행 기록지(또는 모둠 그림판)를 가운데 모아 놓고, 자연 현상과 에너지의 흐름에 대해 이야기해보자.

  • 여행 기록지 1장마다 경로가 다른 1개 화살표를 정해 물이 순환하며 일으키는 자연 현상에 대해 설명한다.
  • 여행 기록지 1장마다 경로가 다른 1개 화살표를 정해 에너지의 종류, 방향(출/입)에 대해 한 문장으로 설명해보자.

바. 모둠 친구들의 여행 기록지(또는 모둠 그림판)를 다른 모둠과 교환하여 4번 과정을 몇 번 더 해보자. 사. 물의 여행을 마친 후 소감을 정리해보자. (알게 된 점, 느낀 점 등)

 

6. 물 발자국(water footprint)으로 본 나의 하루

가. 오늘 하루 ‘나’의 일과를 돌아보며, 소비한 물이 얼마나 될지 써 봅시다.

 

나. 물 발자국은 청색, 녹색, 회색으로 나뉘어 있습니다. 물 발자국의 정의와 종류를 찾아 정리해보세요.

 

다. 물 발자국에 대해 정리한 내용을 바탕으로 ‘나’의 하루를 다시 돌아봅시다.

 

라. 오늘 하루 나의 물 발자국을 고려했을 때, ‘지금 당장 내가 실천할 수 있는 물 발자국 줄이기’ 실천 방안을 고안해봅시다.

 

마. 모둠 친구들과 실천 방안을 공유하고, 가장 우선 실천해야 할 방안을 다시 써 보고, 실천을 다짐해봅니다.

 

7. 선생님을 위한 Tip

가. 활동 전에 미리 여행지(총 9군데) 마다 안내판, 안내카드, 주사위, 도장(또는 스티커)을 준비하여 배치해 둔다. 준비물이 많은 편이나 한 번 준비하면 계속 활용할 수 있다. 나. 바다나 대수층, 대기 같은 특정 지역에는 학생들이 몰릴 수 있다. 온 순서대로 질서를 지켜 주사위를 굴릴 수 있도록 지도한다. 또한 학생들이 몰리는 여행지를 교탁이나 교실 뒤편, 구석 자리로 배치하는 것이 좋다. 다. 장소별 안내지를 주사위로 만들 수도 있고, 여행기록지를 처음부터 그림으로 줄 수도 있다. 라.‘물의 여행’ 시간을 조절하고 싶다면 기록지에 찍을 도장 개수를 줄이거나 배경음악을 활용한다. 배경음악으로는 윤도현밴드의 ‘돌고 돌고 돌고’나 성시경의 ‘태양계’, 소심한 오빠들의 ‘사랑은 언제나 허리케인’을 추천한다. 가사에 ‘돌고’가 반복된다. 마. 물의 순환과 관련하여 자연 현상과 에너지의 흐름에 대해 이야기를 나눌 때, 교과서는 참고하되 가능한 다른 예시를 생각하도록 유도한다. 학생들이 스스로 생각하기 어렵다면 관련 자연 현상이 담긴 사진이나 그림을 활용한다. 바. 에너지의 종류(에너지원), 방향(출/입)에 대해 바로 답하기 어려운 수준의 학생들에게는 여행기록지에 장소와 화살표에 물의 상태를 먼저 쓰도록 안내한다.

Ⅲ. ‘탄소의 순환’ 체험하기

1. 이 활동을 하면?

지구에서 탄소가 존재하는 곳이 다양함을 느끼고, 탄소의 순환 과정이 어떻게 일어나는지 직접 경험할 수 있다. 광합성과 호흡을 포함한 생지화학적 순환(biogeo chemical cycling)이 매우 복잡하며, 물질이 보존되면서 순환하는 것을 알 수 있다. 모둠 친구들과의 토의를 통해 탄소의 순환과 분포에 대해 이해할 수 있다. 탄소 순환 과정에서 각 저장소마다 탄소의 형태를 말할 수 있다.

2. 무엇이 필요할까?

주사위(또는 1~6 뽑기가 가능한 무엇) 10개, 장소별 안내지 1~6번(10묶음), 장소 안내표(10종), 12색 사인펜(모둠별 1세트), 여행 기록지(개별), B4(이면지)

3. 어떻게 할까?

가. 내가 ‘탄소 분자’가 되어 여행하게 될 것임을 인식한다. 물의 여행과 유사한 방식으로 탄소의 여행을 할 것이다. 나. 각자 원하는 장소에서 여행을 시작할 것이다. 출발 장소를 정해 이동한다. 다. 출발 장소에 도착했다면, 여행기록지에 이름을 적고 1번 칸에 기념도장을 찍는다. 라. 여행지에 놓여 있는 주사위를 굴려 숫자를 읽는다. 장소별 안내지 1~6번 중 해당 숫자를 찾아 뒷면에 적힌 다음 여행지를 확인한다. 마. 장소 안내표를 찾아 다음 여행지로 이동하여 3~4번 과정을 반복한다. 이때 기념도장은 다음 숫자의 빈 칸에 찍는다. 바. 기념도장 20개를 다 모으면 여행을 마친다. 사. 마음에 드는 색깔의 사인펜으로 모둠 그림판에 여행 기록을 모은다.

4. 무엇을 조심할까?

가. 교실을 돌아다니면 자연스럽게 소란스러워진다. 특히 깊은 바다에 녹아들거나 바다에 퇴적되는 경우 쉽게 헤어 나오지 못해 화가 내거나 짜증이 날 수 있다. 그러나 탄소 분자는 말이 없다! 주변 학급에 방해가 될 수 있으므로 과학실이 아니라면 소리를 낮추어주자. 나.‘생각해보기’는 모둠 친구들과 함께 토의하여 답한다. 정답이 정해져 있지 않으므로 브레인스토밍처럼 토의 내용을 모두 기록하도록 하자.

5. 생각해보기

가. 지구에서 탄소가 분포하는 곳은 어디일까? 주사위 놀이에 포함되지 않은 곳도 많다! 찾아보자~

 

나. 탄소가 분포하는 곳에서 탄소의 형태는? 여행지마다 기록해보자.

이산화 탄소, 탄산 칼슘, 화석 연료, 탄산 이온, 유기물, 메테인, 포도당, 석회암

다. 탄소가 오래 머무는 곳과 짧게 머무는 곳을 찾아 비교해보자.

 

라. 탄소의 여행 경로 중 순환하는 것을 찾아보자. (경로가 부족하다면 추가한다.) 순환 경로에 포함되어 있는 여행지 한 곳을 골라 그 곳에서 시작하여 다시 돌아오기까지의 과정을 설명해보자.

 

마. 탄소의 여행을 마친 후 소감을 정리해보자. (알게 된 점, 느낀 점 등)

 

6. 추가 활동(선택)

주사위 놀이에 포함되어 있지 않은 탄소 저장소 중에 하나를 골라 ‘장소 안내지 묶음’을 만들어보자. 새로운 여행지를 추가할 때에는 아래 조건을 고려해야 한다.

  • 새로 만든 여행지로 오는 경로를 고려하여 기존의 여행지도 수정한다.
  • 이동이 많을수록 해당 여행지를 더 많은 안내지에 표시한다.
  • 오래 머무를수록 ‘STAY(그대로 멈춰라!)’를 더 많은 안내지에 표시한다.

새로운 장소 안내지 묶음

 

 

기존의 장소 안내지 수정

 

7. 선생님을 위한 Tip

가. 깊은 바다에 녹아들거나 바다에 퇴적되는 경우에는 학생들이 몰릴 수 있다. 온 순서대로 질서를 지켜 주사위를 굴릴 수 있도록 지도한다. 또한 학생들이 몰리는 여행지를 교탁이나 교실 뒤편, 구석 자리로 배치하는 것이 좋다. 나. 탄소의 순환은 날씨 변화, 기후 변화 뿐 아니라 지구 온난화와도 관련이 깊다. 환경과 에너지 단원에서 ‘생태계와 환경’ 부분과 연계하여 활동할 수 있다.  

<여행기록지(개인용) 예시>

Ⅳ. ‘나의 교수-학습과정’ 설계하기

  1. 차시 계획

2015 개정 교육과정 ‘통합과학’은 성취기준 1개당 3차시 정도의 교수-학습 과정을 설계하도록 구성되어 있다. [10통과04-02]를 기준으로 3차시 교수-학습 과정을 설계해보자.

1차시 2차시 3차시

2. 교수-학습과정 나누기

동료 교사들과 서로의 아이디어를 공유해보자.

참고할 만한 내용 수정·보완할 점

[참고자료]

  • 물 순환 NWS JetStream – Learning Lesson: What-a-cycle
  • http://www.weather.gov/jetstream/ll_whatacycle (검색일자: 2018년 1월 3일)
  • 탄소 순환 COSEE NOW – The Carbon Cycle Game(Developed by: Kate Florio, Katie Gadner)
  • http://coseenow.net/blog/2011/04/the-carbon-cycle-game/ (검색일자: 2018년 1월 3일)
  • 과학과 교육과정, 교육부 고시 제2015-74호 [별책9]
  • 고등학교 통합과학 교과서 및 지도서, 금성출판사(2018)
  • 고등학교 통합과학 교과서 및 지도서, 동아출판사(2018)
  • 고등학교 통합과학 교과서 및 지도서, 미래엔(2018)
  • 고등학교 통합과학 교과서 및 지도서, 비상교육(2018)
  • 고등학교 통합과학 교과서 및 지도서, 천재교육(2018)
  • 가치를 꿈꾸는 과학교사모임(2011), 『정답을 넘어서는 토론학교 과학(토론으로 들여다 본 과학의 두 얼굴)』, 87~88쪽, 우리학교