Park, Jongwon
Physics Education
박종원 (Department of Physics Education, College of Education, Chonnam National University, Gwangju, Korea)
1. 과학 탐구의 이해/분석과 지도
1.1 과학탐구과정의 이해 - 과학 탐구의 정의와 관찰로부터 법칙/이론까지의 탐구과정
1.2 과학적 탐구과정에서 과학적 사고의 이해 - (1) 귀납적 사고를 통한 분류, 계열화, 보존, 상관관계 추출, (2) 연역적 사고를 통한 과학적 설명과 예측의 구조, 가설로부터의 실험적 예측, 가설검증과정, (3) 귀추적 사고를 통한 과학적 가설의 제안
1.3 기타 탐구기능의 주요 특성- (1) 관찰의 10가지 특성, (2) 탐구문제 발견하기위한 사고전략과 탐구문제 유형, (3) 탐구실험 설계하기를 위한 점검표, (4) 변인통제, (5) 내삽/외삽 추리, (6) 증거로부터 결론 이끌어내기 등...
1.4 교과서 탐구기능 분석 - (1) 교과서 탐구 실험에 포함된 탐구기능 분석하기, (2) 교과서 실험에 탐구기능 추가하기(예: 탐구문제 발견하기, 실험설계하기, 가설 제안하기 등...)
1.5 교과서 탐구활동 수정 보완하기
2. 차시별 행동목표 개발하기
2.1 행동목표의 특성
2.2 차시별 수업내용 분석에 따라 차시별로 구체적인 행동목표 진술하기 (예; 차시별로 10개 행동목표 쓰기)
2.3 행동목표별 형성평가 문항 개발하기
3. 차시별 주요개념 분석과 지도
3.1 차시별로 주요 개념/용어 추출하기
3.2. 차시별 주요 개념/용어에 대한 정의/특성 기술/분석하기
3.3 개념도를 이용하여 개념간의 관계 분석하기 - (1) 개념도 그리는 단계, (2) 개념도 그리기, (3) 개념도를 이용한 수업 방안
3.4 다양한 개념 정리를 위한 활동 자료 개발하기 - (예) 1. 내가 압니다. (2) 설명 순서대로 하기, (3) 그림과 설명 연결하기, (4) 내용 정리하기 시합, (5) 퍼즐 맞추기
4. 물리학습지도를 위한 상황 분석과 활용
4.1 몸물리 (서울대학교 물리학습 연구실 자료)
- 자료 (자료를 보고, ppt로 요약하여 발표)
4.2 상황물리 개발 자료 예시 (아래 자료와 관련 시범을 이용하여 micro teaching하기)
- 광섬유와 전반사
- 초음파
- 평면거울
4.3 실생활 속의 실제값
(1) 아래 자료와 같은 성격의 다른 자료(출처와 함께) 조사하여 발표하기
(2) 아래와 함께, 조사한 자료가 중등 물리내용의 어느 내용에 활용될 수 있는지 연결하기
● 소리의 세기(dBA)
10 : 보통 숨소리, 가을날 나뭇잎이 살랑거리는 소리
40 : 연인이 귀엣말을 속삭일 때, 도서관
50 : 사무실이나 수업중인 교실
55~60 : 일상적 대화
70 : 교통이 혼잡한 도로
85 : 전자오락실과 PC방
90 : 영화관 공사장 비행장 지하철역 생맥주집 등
100 : 노래방 공장 체육관 등
110 : 일시적 청력 손실 사격장의 소음, 워크맨의 소리, 록콘서트, 나이트 클럽
120 : 소리로 느끼는 고통의 한계
130 : 50m 떨어진 제트엔진 소리
160 : 귓전에서 쏜 총소리
200 : 50m 떨어진 곳에서 로켓이 발사될 때 소리
⇒과학동아 2000년 11월호
● 전기장의 세기 (단위:N/C)
가정용전선(10^-2), 라디오파 (10^-1), 대기중(10^2), 햇빛(10^3), 천둥구름에서(10^4), X선관(10^6), 수소원자속전자(6X10^11)
⇒Tipler 일반물리학
● 파장의 세기
610∼630nm : 신호등의 빨간색 빛의 파장, 587∼596nm : 신호등의 노란색 빛의 파장, 500∼550nm : 신호등의 초록색 빛의 파장
⇒과학동아 1999년 4월호
● <자연인체속 상존／인공방사능 늘어 문제／담배속에도 많이 있어>
정기적으로 받는 신체검사이지만 Ｘ선 촬영을 할 때는 왠지 모르게 누구나 마음이 편치 않다． 혹시 건강에 이상이 생겼을까 걱정도 되겠지만 그것보다는 방사선에 대한 공포심이 더 크게 작용한다고 생각된다．자연방사능이 붕괴할 때 나오는 알파 베타 및 감마선과 Ｘ선을 통틀어 이온화 방사선이라 부른다． 이들은 모두 생체조직을 파괴할 수 있는 힘을 지니고 있다．사람들은 이 때문에 방사선을 지나치게 많이 쬐면 안된다고 생각하고 있다．그러나 우리는 이들 방사선을 피할 수 없다． 직업상 방사능 물질을 다루거나 Ｘ선을 다루지 않더라도 우리는 자연적으로 나오는 방사선을 항상 쬐고 있다． 건물의 벽돌， 우리 발밑의 돌과 흙이 모두 천연 방사능을 갖고 있을 뿐 아니라 지구 내부로부터 방사성 라돈 기체가 항상 빠져나와 집안으로 들어온다．더구나 감마선보다 더 센 우주선이 하늘에서 날아와 인류를 포함해 지상의 모든 물질과 충돌하고 있다．두꺼운 납으로 만든 진공통속에 들어 앉아도 방사선을 완전히 막을 수 없다． 혹시 외부 방사선을 완전히 차단한다고 하더라도 우리 몸 속에 지니고 있는 방사성 동위원소인 칼륨４０은 어쩔 수 없다． 몸무게가 ６０㎏이면 대략 ２백ｇ의 칼륨을 몸속에 지니게 되며 이중 약２０㎎이 방사성 동위원소다． 더구나 칼륨４０의 반감기는 １２억５천만년이나 되니 우리몸에서 나오는 방사선의 양은 거의 영원히 줄지 않는다고 해도 과언이 아니다．
http://inepisode.com.ne.kr/fun_story.htm
● 사람의 종단속도는 낙하산 없이 300km/h정도이고 낙하산을 가지고는 30km/h정도이고 먼지 입자의 종단 속도는 단지 0.0036km/h정도이다. -생활속의 물리, 한승, 108쪽-
● 우주선의 무게는 약 20,000,000N이다. -생활속의 물리, 한승, 138쪽-
● 소리는 공기의 소밀부분으로 이루어져 있으며 약 300m/s의 속도로 퍼져나간다. -생활속의 물리, 한승, 327쪽-
● 태양의 표면온도는 6000k이고 사람의 피부온도는 310k이다.-생활속의 물리, 한승,180쪽-
● 해수면 근처에서의 물은 100도에서 끓고, 고도 3,000m에서는 90도에서 끓게 된다.-생활속의 물리, 한승,228쪽-
● 소음의 크기를 나타내는 단위는 데시벨(dB)인데, 일반적으로 나누는 대화는 약 60dB, 지하철 안이나 시끄러운 공장에서는 80~90dB이다. 보통 85dB를 넘어가면 불쾌감이 생기고 1백 30dB이상 귀에 통증이 오고 심하면 고막이 파열되기도 한다.- 과학동아 2000.6월호 41-42쪽
● 모발이 자라는 속도는 하루에 0.3mm 한달에 약 1cm 정도이다. -과학동아 2000.7월호 96쪽
● 소리가 약 1백 85dB쯤이 되면 온도를 약 3~4도까지 낮출 수 있다. - 과학동아 2000.7월호 127쪽
● 빗방울이 떨어지는 속도는 초속 1-8m정도로 보고 있다. -생활이 담긴 물리 에세이, 김범기, 84쪽
● 감전은 전기가 사람을 통해 흐르면서 신경을 자극하는 현상으로, 만약 20mA 정도의 전류가 몸속에 흐르면 근육의 수축이 심하고 자기의 힘으로 전기줄에서 떨어지기 어려우며, 1A의 전류가 흐르면 치명적인 결과를 초래하게 된다. - 생활이 담긴 물리에세이 58쪽-
● 진동수가 2만Hz 이상인 음파를 초음파라 하는데 개는 5만Hz, 박쥐는 10만Hz의 초음파를 들을수 있다. (김범기.2000.생활이 담긴 물리 에세이 p.35)
● 전자레인지는 2,45GHz 마이크로파를 사용하여 음식안의 물분자의 방향이 앞뒤로 초당 수십억번을 움직이도록 한다. (김한승.2000.알기쉬운 생활속의 물리 p. 379)
● 사람은 80칼로리/시간의 비율로 화학적 위치에너지를 열에너지로 변환한다.이는 약 100W의 일률과 같다. 즉, 휴식을 취하고 있는 사람은 100W의 전구가 사용하는 만큼의 일률을 사영하며, 전구처럼 이것의 대부분은 열에너지가 된다. (김한승.2000.알기쉬운 생활속의 물리p.177-178)
● 태양의 열복사는 지구 표면에 m^2당 약 1,000W의 열을 보낸다. (김한승.2000.알기쉬운 생활속의 물리 p. 379)
● 뜨거운 물체에서 방출하는 빛의 온도는 열램프 500℃, 양초 1700℃, 전구필라멘트 2500℃, 태양의 표면 5800℃이다. (김한승.2000.알기쉬운 생활속의 물리 p. 189)
● AM 라디오는 550kHz까지의 진동수 (545m에서 187m까지의 파장)을 FM라디오는 88kHz까지의 진동수를(3.4m에서 2.8m까지의 파장) 텔레비젼은 54MHz에서 806MHz까지의 진동수(5.6m에서 0.4m까지의 파장)를 각각 사용한다. (김한승.2000.알기쉬운 생활속의 물리 p.377)
● 이산화탄소 레이저는 두꺼운 강판을 쉽게 자를 수 있는 전력 10,000W이상의 빛을 낼 수 있다. (김한승.2000.알기쉬운 생활속의 물리 p. 405)
● 햇빛의 전자기파의 파장은 짧기 때문에 주파수는 1014Hz에서 1015Hz사이에 있다. 따라서 햇빛이 지나갈 때 전기장은 초당 1경(1000조) 번씩 앞뒤로 진동한다. (김한승.2000.알기쉬운 생활속의 물리 p. 368)
● 비눗방울의 막은 보통 1㎛이다. (김범기. 2000. 생활이 담긴 물리에세이 p.214)
● 소리의 속도
소리의 속도는 바람, 온도, 습도에 절대적으로 영향을 받는다. 섭씨 0°C인 건조한 공기 속에서, 소리는 초속 330m 남짓한 속도로 이동하며, 공기의 온도가 상승할수록 증가한다. 따뜻한 공기일수록 빠르게 부딪치고 바삐 움직이는 까닭에, 10ºC씩 증가할 때마다 소리는 초속 0.6m씩 빨라진다. 그래서 섭씨 160ºC 부근에서 소리는 초속 340m 남짓한 속도로 이동하는 것이다.
소리는 상온의 공기중에서 초당 340m 가량의 속도로 전진하는 반면, 물 속에선 그보다 4배나 빠르게 이동한다. 그뿐이 아니다. 강철에서는 15배나 빨리 달린다
● 번개구름 100만볼트
상승기류가 9km 정도의 상공에 도달하면 생성된 전하의 크기가 커져 대전(帶電)된 구름간에 번개현상이 나타나고 이어서 소나기가 오기 시작하고 전기활동이 활발하게 일어나는데 그 시간은 약 10분에서 30분정도가 된다. 구름이 소나기가 되어 어느 정도 소모되고 나면 구름 내부의 절연이 허물어져 전기의 꼭지점이 땅을 향하게 되고 땅의 전기적 꼭지점과 방전(코로나 방전: 100만볼트)을 하여 중화된다. 그리고 소나기가 끝나면 구름이 사라지면서 약한 강우가 약 20분정도 내리고 번개구름의 작용이 끝나게 된다.
http://www.nsm.go.kr/center/html/
● 여러 상태에서의 절대온도
수소폭탄 : 100000000K 태양의 중심 : 20000000K 뜨거운 별의 표면 : 50000K 플라즈마 : 20000K
태양의 표면 : 6000K 모든 분자결합이 깨진다 : 4300~400K 쇠의 녹는점 : 1800K 주석의 녹는점 : 473K
물의 끓는점 : 373K 얼음의 녹는점 : 273K 암모니아의 끓는점 : 약 240K 드라이 아이스의 증발온도 : 173K
산소의 끓는점 : 73K 헬륨의 끓는점 : 0K
참고문헌 : 수학없는 물리 . 에드텍
● 콩코드 초음속기가 비행 중에는 20㎝정도 늘어난다.
음속보다 빨리 비행할 때 공기와의 마찰로 비행기 표면의 온도가 급격하게 증가하여 상당한 열팽창이 일어난다.
참고문헌 : 수학없는 물리 . 에드텍
● 행성
● 전류(A)
● 무지개의 빨간색 빛은 태양광선과 분산된 빛이42o를 이룰 때 이고, 보라색 빛은 40o이다.
● 수면 아래의 관찰자는 한쪽 수평선에서 반대편까지의 180o 전체 모습이 임계각 두배인 96o이내로 보인다.
●다이아몬드이 임계각은 24.5o이다. 24.5o이상으로 입사하는 빛은 반사되어 위쪽 면에서 다시 굴절되어 밖으로 나간다.
● AM라디오 파장 : 180m~6000m, FM라디오 파장 : 2.7m~3.7m
참고문헌 : 수학없는 물리 . 에드텍
● 각종 개체의 속도(생활과 과학-대선.이은석지음..p10)
개체 속도(m/s) 속도(km/h)
사람 1.4 5
말 3.5 12.6
육상선수 10 36
승용차 36 130
투수 41.7 150
소리 330 1200
제트기 600 2160
인공위성 30,000 108,000
● 각종기기의 전자파 방출량(생활과과학-대선,이은석지음 ,p61)
전자제품 측정거리(cm) 방출량(mG) 안전거리(cm)
컴퓨터 30 100 80
전자레인지 50 30 100
세탁기 30 30 100
TV 30 35 100
전기담요 밀착 100 -
전기 면도기 밀착 100 -
무선전화기 밀착 15 -
● 여러 가지 물질에 의해 발생되는 정전기전압
참고자료: 실용전자회로,枝多利, 박건작 편저, p64
5. 과학교육과정의 이해
5.1 과학적 소양의 이해
5.2. 우리나라 과학교육과정의 변천과정과 특징
6. 과학수업 시연 및 분석
6.1 과학수업 분석틀 (KTOP)의 활용 - (1) KTOP의 정의와 예/반례, (2) KTOP분석지
