원소와 주기율표

첨단 ICT 과학 콘텐츠 수업지도안

	2018 사이언스레벨업 우수과학콘텐츠 지도교사 수업지도안

첨단 ICT 과학 콘텐츠 수업지도안

1

수업 개요 및 차시 총괄표

수업의 구안

본 연구자는 지난 15년간 화학을 가르치면서 ‘원소와 주기율’단원에 대하여 항상 자료의 갈증을 느꼈다. 원소는 화학이라는 학문영역의 시작이면서 끝이라고 할 수 있다. 원소는 자연계를 구성하는 근본물질이고, 화학은 그것을 연구하는 학문이기 때문이다. 그러므로 원소는 우리 주변에 존재하는 모든 것이고, 화학은 학문분야라는 제한된 영역에서 벗어나 나와 우리 주변에 대해 알 수 있는 생활밀착형 지식분야이다. 그러나 학생들은 ‘원소’에 대해 그렇게 생각하지 않았다. 추상적인 개념인데 너무 작아서 눈에 보이지도 않는 것이며, 주기율을 학습하기 시작하면 그때는 게임 끝! 학습을 포기한다. 연구자 본인도 ‘원소’나 ‘주기율’을 가르치면서 ‘재미없다’, ‘지루하다’라고 생각하면서도 화학 학습을 시작하기 위해 반드시 알아야 하는 것이라고 강조하였다. 마치 구구단을 알아야 사칙연산을 할 수 있는 것과 같다고 설명해왔다. 그러던 도중 국내외 과학관이나 대학로비에 전시되어 있는 원소 주기율표를 접하게 되었다. 과학동아리 아이들과 직접 과학관을 방문하여 원소 주기율표를 관람할 수 있도록 하였더니 아이들의 눈빛이 반짝였다. ‘신기하다’, ‘와!’를 연발하는 아이들을 보면서 ‘그래, 이거구나!’하며 무릎을 쳤다. 아이들에게 원소는 우리주변에 있는 모든 물질을 구성하는 것이라는 것과 사진 자료를 아무리 보여줘도 아이들의 흥미를 끌기에는 부족하였는데, 실제 물질이나 물체를 보는 아이들은 원소에 대해 알고 싶어했다. 백문불여일견[百聞不如一見] 이라는 말이 새삼 떠올랐다. 그리고 더 많은 학생들이 이러한 원소 주기율표를 접하도록 하고 싶었고, 그로인해 화학수업에 학생들이 흥미와 호기심을 갖도록 하고 싶었다.

일본 오사카 시립 과학관	일본 나고야 과학관	울산 과학관

다양한 교육자료를 구상하면서 관찰을 통한 학생들의 흥미와 호기심을 유지하기 위해 학생이 직접 조작할 수 있는 교구가 있으면 좋겠다는 생각을 하게 되었다. 원소에 대해 아이들이 쉽고 재미있게 활동을 하면서 주기율의 규칙성을 잘 보여줄 수 있는 교구가 어떤 것이 있을까?

연구자의 어린 자녀가 퍼즐 큐브를 재미있게 맞추는 모습을 보면서 퍼즐 큐브의 형태가 원소 주기율표와 잘 어울린다는 생각을 하게 되었다. 퍼즐 큐브의 육면체의 각면에 원소에 대한 정보를 싣고, 주기율표 형태로 맞추면 학생들이 학습하기 재미있을 것이라고 생각되었다.

퍼즐큐브에서 아이디어를 얻어 ‘큐브’가 떠올랐다. ‘큐브’는 남녀노소 모두 재미있어하고, 두뇌발달에도 효과가 있다고 알려져 있으므로 학생들의 흥미와 주의집중을 끌 수 있을 것이라 생각했다. 또한 시대를 막론하고 언제나 인기있는 아이템으로 학습부진아나 무관심한 남학생들도 수업에 참여시킬 수 있는 아이템이라는 생각이 들었다. 원소와 주기율의 규칙성을 잘 보여주기 위해 다양한 형태의 큐브를 검색하여 적절한 형태를 선정하였다. 그 중에서 팔면체, 육면체, 사과 큐브 등을 선택하였다.

퍼즐큐브와 큐브 등을 직접제작하려고 생각하니 어떤 재료를 이용할지가 고민이 되었다. 우드락, EVA스펀지 등의 다양한 재료를 탐색하던 중 국내외 과학관의 주기율표가 아크릴로 되어있음을 발견하였다. 아크릴은 단단하고 전시용으로 또는 완구용으로 적합한 재질이라고 판단되고 가볍고 학생들이 다루기에 쉬운 재료이므로 아크릴로 제작하였다.

이것만으로 부족하다는 생각이 들었다.  학생들은 항상 스마트폰을 사용하고 싶어한다! 이때 만나게 된 ICT교육 콘텐츠 사이언스레벨업~!

기존에 본 교사가 제작한 자료는 큐브에 QR코드와 NFC코드를 넣어 학생들의 학습자료를 인터넷의 해당 자료에 연결해주는 것으로서 학습효과를 극대화하고자 했다면, 본 수업지도안에서는 AR 콘텐츠를 이용하여 보다 역동적인 학습이 이루어지도록 한다. 이것은 본 교사가 개발하여 수업에 적용하고 있는 자료의 효과를 극대화 하면서 앞으로 더욱 많은 교육자료의 개발과 적용, 그에 따른 스마트 교실의 구현을 유도할 것이라고 기대한다.

주제 개요

이 단원에서는 물질을 구성하는 입자인 원자와 주기율표에 대하여 호기심과 흥미를 갖도록 한다. 원자의 구성 입자, 원자의 현대적 모형 등을 통하여 원자의 구조를 이해하고, 원소의 주기적 성질을 이해하도록 한다.

학습 목표

1. 양성자, 중성자, 전자로 구성된 원자를 원소 기호와 원자 번호로 나타내고, 동위      원소의 존재비를 이용하여 평균 원자량을 구할 수 있다.

2. 양자수와 오비탈을 이용하여 원자의 현대적 모형을 설명할 수 있다.

3. 전자 배치 규칙에 따라 원자의 전자를 오비탈에 배치할 수 있다.

4. 현재 사용하고 있는 주기율표가 만들어 지기까지의 과정을 조사하고 발표할 수 있다.

5. 주기율표에서 유효 핵전하, 원자 반지름, 이온화 에너지의 주기성을 설명할 수 있다.

교육 과정 분석

가. 화학Ⅰ 교과의 교육과정

1) 성격

‘화학 Ⅰ’은 공통 교육과정을 이수한 학생들이 현대 지식기반 사회의 민주 시민으로서 화학에 대한 기초 소양을 갖추도록 하기 위한 과목이다. ‘화학 Ⅰ’은 인류 문명의 발전에 기여하고 우리 삶과 밀접하게 관련된 화학 반응을 중심으로 하는 화학의 언어를 이해함으로써 학생들이 화학에 대해 흥미와 관심을 갖고, 화학의 기본 개념을 이해하여 기초적인 소양을 기르도록 하기 위한 과목이다.

‘화학 Ⅰ’은 원자와 분자 수준에서 물질 현상에 대한 기본 개념을 이해하도록 원자론, 주기율, 화학 결합, 분자의 구조, 물질의 성질 등과 같은 화학의 기초적 내용을 유기적으로 다룬다. 또한 개성 있는 원소의 특징, 아름다운 분자의 세계에 대한 이해를 통해 화학이라는 학문의 매력을 경험하도록 구성한다. ‘화학Ⅰ’에서는 학생들이 관찰, 실험, 조사, 토론 등 다양한 활동을 통하여 과학적 사고와 다양한 물질 현상을 탐구하는 능력을 기르도록 한다.

2) 목표

화학의 기초인 원자의 구조와 주기율, 화학 반응식, 화학 결합의 성질과 분자의 구조, 산화 환원과 산과 염기 등을 통해 일상생활과 과학에 관련된 문제들을 화학의 언어에 기초하여 폭넓은 관점에서 이해하고 창의적이고 과학적으로 해결하는데 필요한 지식을 갖춘다.

화학의 언어와 기본 개념을 이해하여 물질 현상의 탐구와 일상생활의 문제 해결에 적용한다.

다양한 물질 현상을 과학적으로 탐구하는 능력을 기르고, 일상생활의 문제들을 원자와 분자 수준에서 생각하고 해결하는 태도를 기른다.

인류 문명의 발전에 이바지한 화학을 통해 자연의 규칙성과 질서에 대한 흥미와 호기심을 기르고, 합리적으로 생각하고 판단하는 태도를 기른다.

과학ㆍ기술ㆍ사회의 상호 관계를 인식한다.

3) 내용

화학Ⅰ의 내용 체계는 크게 네 단원으로 되어 있으며, 각 단원의 내용 구성은 <표 1>과 같다.

<표 1> 2015개정 교육과정의 화학Ⅰ 단원 및 내용 요소

영역		내용 요소
Ⅰ. 화학의 첫걸음		원소, 화합물, 원자, 분자, 원자량, 분자량, 몰, 화학 반응식
Ⅱ. 원자의 세계	원자는 무엇으로 이루어져 있을까?	원자의 구성 입자, 보어 모형, 오비탈, 스핀, 에너지 준위
	주기율표는 어떻게 만들어졌으며 원소의 주기성은 무엇일까?	주기율표, 전자 배치, 원자 반지름, 이온화 에너지, 전기음성도
Ⅲ. 화학 결합과 분자의 세계	분자의 구조를 어떻게 나타낼까?	분자 구조의 다양성, 구조와 기능
	화학 결합은 어떻게 이루어질까?	화학 결합, 옥텟 규칙, 쌍극자 모멘트, 결합의 극성
	전기음성도와 결합의 극성은 어떤관계가 있을까?	전자쌍 반발 이론, 분자 구조, 탄소 화합물

4) 교수 학습 방법

학습 지도 계획

① ‘화학 Ⅰ’의 학습 지도에서는 주제와 관련된 학생의 경험이나 일상생활의 상황을 적극적으로 발굴하여 활용하도록 한다.

② ‘과학’, ‘화학 Ⅱ’ 및 다른 과학 교과와의 연계성을 충분히 강조하고, 학습 내용의 중복이나 비약이 없도록 학습 내용의 수준과 학습 지도 시기 등을 조절할 수 있다.

③ 화학 내용 및 화학과 관련된 상식이나 사회적 쟁점에 대한 과학 글쓰기와 토론을 할 수 있도록 수업을 계획한다.

④ 학생의 특성, 학교와 지역 사회의 특성 등을 고려하여 내용을 재구성하거나 다양한 학습 방법을 활용하여 지도할 수 있다.

⑤ 과학 학습과 관련된 특별 활동, 과학 전시회 등 여러 가지 과학 활동에 학생이 적극 참여할 수 있도록 계획한다.

자료 준비 및 활용

① 지역의 특성에 따른 자료를 준비하기 어렵거나 탐구 활동이 어려운 내용은 교육과정의 목표에 부합하는 자료나 활동으로 대체할 수 있다.

② 화학에 대한 흥미와 호기심을 높일 수 있도록 생활 주변 및 첨단 과학 관련 소재를 학습 자료로 활용한다.

③ 첨단 과학, 과학자, 과학 상식, 과학사 등과 관련된 자료를 활용한 과학 글쓰기와 토론을 지도할 수 있도록 과학도서 목록을 준비한다.

④ 학생의 이해를 돕거나 흥미를 유발하기 위하여 모형이나 시청각 자료, 소프트웨어, 인터넷 자료 등을 활용할 수 있도록 준비한다.

⑤ 학생들이 AR 자료를 활용할 수 있도록 자료의 준비, 교실환경을 구축한다.

학습 지도 방법

① 학생의 흥미를 유발할 수 있으면서 가급적 자연현상과 현대 문명의 이해에 중요한 화학 현상을 중심으로 관련된 화학적 개념을 이해하도록 지도한다.

② 과학의 본성을 고려하여 학습을 지도하고 문제 인식 및 가설 설정, 탐구 설계 및 수행, 자료 분석 및 해석, 결론 도출 및 평가 등의 탐구 과정을 통하여 시행착오 및 대담한 가설의 형성 등을 경험할 수 있도록 안내한다.

③ 탐구 활동을 모둠 학습으로 할 때는 과학 참구에서 상호 협력이 중요함을 인식시킨다.

④ 화학이 다른 과학 교과와 밀접하게 관련되어 있으면서 핵심적인 역할을 한다는 사실을 인식시킨다.

⑤ 화학 및 화학과 관련된 과학 상식과 사회적 쟁점에 대한 자료를 읽고, 이를 활용한 글쓰기와 토론을 통하여 과학적 사고력, 창의적 사고력 및 의사소통 능력을 함양할 수 있도록 지도한다.

⑥ 수업에서 하생들과 의사소통을 할 때는 학생 자신의 의견을 명확히 표현하고 다른 사람의 의견을 존중하는 태도를 가지게 한다.

⑦ 학생들의 능력과 흥미 등 개인차를 고려하여 지도한다.

⑧ 강의, 토의, 실험, 조사, 견학, 과제 연구 등의 다양한 교수ㆍ학습 방법을 적절히 활용하여 지도한다.

⑨ 학생의 지적 호기심과 학습 동기를 유발할 수 있는 발문을 하고, 개방형 질문을 적극 활용한다.

⑩ 스마트 기기를 사용시의 주의점을 적절히 지도한다.

⑪ 첨단 과학, 과학 상식, 과학사, 과학과 기술, 과학과 사회, 환경 등에 관련된 서적을 읽도록 권장함으로써 과학에 대한 흥미와 호기심을 유발하고, 과학ㆍ기술ㆍ사회의 상호 관련성을 이해시킨다.

나. 학습계열

학습계열은 <표 2>와 같다. 8학년에서 물질이 원자(소)로 구성되어 있다는 내용을 배우고, 10학년(고등학교 1학년)에서는 원자의 생성과 구조를 학습한다. 11학년(고등학교 2학년)에 와서 원자의 모형과 전자배치, 주기율을 학습하게 된다.

<표 2> 원소관련 학습계열

과정	지식
	단원명	주제	학습목표
8학년 과학	물질의 구성	․ 물질관의 변천 ․ 원소와 주기율표 ․ 원자와 이온	․ 원소 개념이 형성되는 과정을 과학사적인 관점에서 이해한다. ․ 여러 가지 원소를 원소 기호로 나타낼 수 있으며, 주기율표에 나타나 있는 원소를 금속과 비금속 등으로 구분할 수 있다. ․ 모형을 사용하여 원자를 구성하는 원자핵과 전자를 나타낼 수 있다.
10학년 융합과학	우주의 기원과 진화	․ 원자의 형성	․ 빅뱅 초기 여러 종류의 기본입자가 생기고, 이 기본 입자들이 모여 양성자와 중성자를 이루는 사실을 이해한다.
11학년 화학Ⅰ	원자의 세계	․ 원자의 구조 ․ 원자 모형과 전자배치 ․ 주기율	․ 원자를 구성하는 입자의 종류와 성질을 상기하고 이를 바탕으로 원자들의 공통점과 차이점을 이해하며, 원소의 기원에 대해 알아본다. ․ 보어의 원자 모형을 이용하여 수소의 선 스펙트럼과 에너지 준위를 설명하고, 현대 원자 모형의 오비탈과 스핀에 대한 이해를 바탕으로 다전자 원자의 전자 배치를 이해한다. ․ 주기율표에서 원소의 성질이 주기적으로 변하는 현상을 이해하고 주기율이 나타나는 이유를 전자배치로 설명한다.

본 수업지도안의 방향

1. 원소와 주기율 단원을 학습할 때 학생들이 직접 조작하고 체험할 수 있는 자료가 매우 부족하므로 수준별 학습이 가능한 조작 자료를 제작한다.

2. 화학에서 주기율표는 매우 자주 다루고 수학에서 구구단표나 사회에서 지도와 같이 쓰이나 145년간 그 틀을 그대로 유지하고 있어서 학생들의 호기심을 자극하기에 부족하다. 그러므로 기존의 형태에서 벗어난 새로운 형태의 주기율표를 제안하고 그것을 게임 등의 형식으로 제작하면 교육적 효과를 극대화 할 수 있을 것 같다.

3. 실물자료를 제작하여 화학학습의 동기를 유발하고 흥미와 호기심을 갖도록 한다.

4. 실물자료안에 AR 자료를 넣어서 학생들의 학습효과를 극대화 한다.

차시별 계획 총괄표

본 수업의 단원은 총 17차시로 구성되어 있으며 단원 지도 계획은 다음 <표 3>과 같다. 이 중에서 본 교사가 제출하는 지도안은 2차시(블럭수업으로 1차시가 100분씩 2차시) 분량이며, 표에 표시한 내용이다.

<표 3> 단원 지도 계획

주제	차시	교과서 쪽수	지도내용
알고 넘어가기	1	60~61	• 원자의 구성 입자 그려보기 • 수소 원자의 선 스펙트럼 이해하기 • 주기율표에서 1족과 17족의 성질 이해하기
1. 원자는 무엇으로 이루어져 있을까?	2-5	62~67	• 원자의 구성 입자와 각 입자의 성질 이해하기 • 원자의 표시 방법을 익히고, 동위 원소 이해하기 • 동위 원소의 평균 원자량 구하는 법 알기
핵심 역량 기르기 - 특집 기사 작성하기		68~69	• 원자의 구조를 밝혀낸 과정을 특집 기사로 작성하기 • 부록 215쪽의 자료로 칼레이도사이클을 만들어 원자 모형의 변천 과정 설명하기
2. 원자에서 전자는 어디에 있을까?	6-9	70~81	• 현대의 원자 모형 이해하기 • 오비탈과 양자수의 개념 이해하기 • 전자 배치 규칙을 이해하고, 원자와 이온의 전자 배치 표시하기 • 원자의 바닥상태 전자 배치 표시하기
핵심 역량 기르기 - 과학 기부로 시작된 ‘솔베이 회의’		80	• 솔베이 회의 이해하기 • 과학 기부의 사례 이해하고 실천해 보기
3. 주기율표는 어떻게 만들어 졌을까?	10-12	82~89	• 현대의 주기율표가 만들어지기까지의 과정 이해하기 • 주기율표가 만들어지기까지의 과정 조사하기 • 다양한 활동으로 주기율표 표현하기
핵심 역량 기르기 - 나도 과학자처럼 생각할 수 있을까?		88	• 멘델레예프가 주기율표를 발견하는 과정에서의 과학적 사고 이해하기 • 일상생활에서 이루어지는 과학적 사고 생각해 보기
4. 주기율표에서 찾을 수 있는 원소의 주기성은 무엇일까?	13-16	90~99	• 유효 핵전하의 주기성 이해하기 • 원자 반지름의 주기성 이해하기 • 이온화 에너지의 주기성 이해하기 • 원소의 주기적 성질과 그 관계 이해하기
단원 마무리하기		100~103	• 개념 정리, 개념 이해, 개념 적용, 과학 글쓰기

평가 계획

평가영역	평가내용	평가방법
포트폴리오	활동지의 구성이 잘 되었는지를 평가한다.	포트폴리오제출
발표	원소큐브의 배열규칙, 새로운 원소큐브 제작 등 자신과 모둠의 활동내용을 발표한다.	말하기
에세이	본 수업을 적용한 후 학생들이 에세이를 쓰도록 한 후 이를 발표하고 제출토록 한다.	쓰기

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차시별 교수학습 과정안 (1/2)

지도교사		한 가 연				지도대상		고등학교 2학년
단 원 명		대단원	Ⅱ. 원자의 세계			수업형태		모둠별 협동학습
		소단원	3. 주기율표는 어떻게 만들어졌을까?			차 시		10-11/17
수업주안점		▪원소를 규칙성에 의해 분류하여 원소의 성질을 이해하도록 지도한다. ▪주기율표의 구성과정을 역사적으로 이해하여 내면화하도록 한다.
수업 주제		주기율표는 어떻게 만들어졌을까?
활용 콘텐츠		[사이언스레벨업콘텐츠] 1. 화학인포그래픽‘세상을 구성하는 원소와 주기율표 2. 원자의 규칙성 AR코드 [기타콘텐츠] 1. EBS 동영상자료 2. 모형자료1(SMART 원소큐브) 3. 모형자료2(SMART 원소큐브+) 4. 모형자료3(아하!원소 주기율표)
학습단계	학 습 내 용			교수-학습활동			수업매체 및 자료		지도상의 유의점
				교 사	학 생
도 입 (7분)	출석 및 학습준비 확인 • 교과서와 학습지, 모형 준비 전시 학습 확인 • 오비탈의 에너지 준위와 전자배치 학습 목표 제시 • ppt를 통해 학습 목표를 제시하고 함께 읽도록 지도 후 교실 한쪽에 부착해둔다.			• 출석과 수업준비물을 확인하고, 열심히 듣도록 지도 •전시학습내용을 ppt로 정리한다. •학습목표를 다같이 읽도록 하고, 공부할 내용을 동영상으로 제시	•선생님의 말씀을 경청하고 준비물을 확인 •전시학습내용을 확인한다. •학습목표를 인지하고, 동영상을 보면서 공부할 내용을 확인		ppt 동영상 (EBS 5분학습자료실‘주기율표의 역사, 비난에서 존경으로’)
전 개 (85분)	학습 활동 전개 1. 용어의 정의 • 주기율: 원소를 어떤 기준에 따라 분류하여 나타낼 때 규칙적인 성질이 주기적으로 나타나는 것 • 주기율표: 주기율에 따라 원소를 나열한 표로서 원자번호순으로 배열되어있다. • 족과 주기- 각 족의 명칭과 의미를 설명하고, 반지름에 대한 내용을 언급한다. • 금속과 비금속 – 원소들을 금속과 비금속, 준금속으로 분류하고 반응성과 연결지어 설명한다. 2. 모둠활동 • 모형을 통한 원소의 분류하기 -① 원소 퍼즐 큐브 20개를 상자를 제외하고 모둠별로 1세트씩 나누어 준다. -② 자신만의 분류 기준을 세워 원소를 분류해보도록 지도한다. • 모둠별 발표하기 -① 조원들의 의견을 모아 한가지의 분류 기준을 정하여 발표하도록 한다. -② 조별로 어떻게 다른지 비교해보도록 한다. 3. 원소 분류의 역사적 과정 • 되베라이너(1816)의 ‘세 쌍 원소’ • 뉼렌즈(1865)의 ‘옥타브설’ • 멘델레예프(1869)의 ‘주기율표’ 4. 모둠활동 • 모형을 통한 원소 배열하기 -① 원소 퍼즐 큐브 20개를 상자와 함께 모둠별로 1세트씩 나누어 준다. -② 원소를 족과 주기를 구분하여 큐브상자에 맞추어 넣도록 한다. -③ 원소에 대한 다양한 정보를 탐색하고, 스마트폰과 AR코드를 이용하여주도적으로 학습한다. • ‘아하! 원소 주기율표’를 이용한 원소의 활용알기 -①‘아하! 원소 주기율표’를 탐구하여 원소의 다양한 활용을 관찰하고, 더 많은 내용은 스마트폰을 이용하여 자기주도적으로 학습한다. -② 원소에 대한 다양한 자료를 정리해보고, 발표해본다.			•인포그래픽을 보고난 후 그 내용을 간략히 설명하고 용어를 정확히 정의하여 오개념이 발생하지 않도록 한다. •주기율표를 보면서 그 특징을 분석적으로 설명하고, 학습지에 자유롭게 필기하도록 한다. •과학자들의 원소의 분류가 학생들의 그것과 매우 유사함을 인지시키면서 학생들의 사고과정이 과학적임을 인지시킨다. •모형을 개인의 창의성을 발휘하여 자기주도적으로 활용하도록 지도한다. •원소의 다양한 활용을 이해하고 원소가 우리의 생활과 밀접한 관련을 맺고 사용되고 있다는 사실을 인지하도록 지도한다.	•새로운 개념이므로 정의를 정확히 안다. •새로운 내용을 열심히 듣고, 논리적으로 이해한다. •역사적으로 과학자들이 원소를 분류한 과정과 방법을 이해하고 자신이 원소를 분류한 것과 비교하며 이해하도록 한다. •모형을 적극 이용하여 원소와 주기율에 대한 이해를 증진한다. •원소와 주기율에 대한 탐구의 필요를 느끼고, 원소에 대한 더욱 잘 이해한다.		인포그래픽 ppt 모형 자료1,2 AR코드 모형자료3		모형자료로 장난을 치지 않도록 하고 내용을 충분히 설명한 후에 모형활용을 시작하도록 지도한다.
정 리 (8분)	학습 활동 정리 • 배운내용 정리 형성 평가 • 형성평가 문항 풀이 차시 예고 • 다음시간에는 원소의 주기적 성질에 대해 자세히 학습하도록 한다.			•빈칸을 넣으면서 내용을 정리 •평가문항을 풀어보도록 한다. •보조자료1 STEAM 원소 게임을 보여준다.	•빈칸의 정답을 대답한다. •문제를 풀어 확인한다. •다음 차시의 수업기대를 갖는다.		ppt 다양한 큐브 주기율표		STEAM 원소 게임을 보여주면서 학생들의 수업기대를 높인다.

[사이언스레벨업] 활용콘텐츠
인포그래픽			AR 코드(원자의 규칙성)
[기타] 활용콘텐츠
동영상자료	모형자료1	모형자료2		모형자료3

2

차시별 교수학습 과정안 (2/2)

지도교사		한 가 연				지도대상		고등학교 2학년
단 원 명		대단원	Ⅱ. 원자의 세계			수업형태		STEAM 수업
		소단원	4. 주기율표에서 찾을 수 있는 원소의 주기성은 무엇일까?			차 시		12-13/17
수업주안점		▪다양한 게임과 활동을 통해 주기율표를 보어의 원자모형에 따른 원소의 전자배치와 관련지어 설명할 수 있도록 지도한다. ▪주기율표에서 원자가 전자, 원자 반지름 등의 주기성을 설명하게 된다.
수업 주제		주기율표에서 찾을 수 있는 원소의 주기성은 무엇일까?
활용 콘텐츠		[사이언스레벨업콘텐츠] 1. 직문직답 초성퀴즈 2. 슛팅! 주기율표-어떤 규칙이 있을까? [기타콘텐츠] 1. 모형자료4(STEAM 원소게임)
학습단계	학 습 내 용			교수-학습활동			수업매체 및 자료		지도상의 유의점
				교 사	학 생
상황제시 (10분)	출석 및 학습준비 확인 • 교과서와 학습지, 모형 준비 • 전시학습 확인: 초성퀴즈 학습동기 유발 및 창의적 설계 잠재성 키우기 • 큐브로 족과 주기 맞추기 게임 학습 목표 제시 • ppt를 통해 학습 목표를 제시하고 함께 읽도록 지도 후 교실 한쪽에 부착해둔다.			• 출석과 수업준비물을 확인하고, 열심히 듣도록 지도 • 초성퀴즈 게임을 통해 지난시간에 배운내용을 확인하도록 지도한다. •큐브라는 새로운 형태의 주기율을 제안하여 학습동기를 유발한다. •학습목표를 다 같이 읽도록 하고, 공부할 내용을 동영상으로 제시	•선생님의 말씀을 경청하고 준비물을 확인 • 지난시간에 배운내용을 내면화 한다. •학습의욕을 고취한다. •학습목표를 인지한다.		초성퀴즈 콘텐츠 모형자료4 ppt
창의적 설계 (50분)	학습 활동 전개 1. 구상하기 ‘STEAM 원소 큐브’를 통해 원소와 주기율의 규칙성을 써보고, 설계도를 구상한다. 2. 창의적 설계하기 - 구상한 것을 바탕으로 창의적 설계를 한다. 이때 혼자는 막막하고 어려우므로 모둠 친구들과 함께 상의하여 발전적인 설계를 하도록 한다. 3. 제작하기 - 설계한 내용을 바탕으로 직접 제작하도록 한다. 기본 재료는 종이로 하고 창의적으로 다양한 재료를 선택하여 제작하도록 돕는다.			•자유롭게 관찰하고 탐구할 수 있는 환경을 만들어 창의성을 발휘하도록 돕는다. •모둠원 들이 협동하여 보다 높은 차원의 창의성을 발휘할 수 있도록 한다. •각 모둠원 들이 자신감을 가지고 제작할 수 있도록 칭찬을 아끼지 않는다.	•새로운 형태를 고심한다. •모둠원 들과 협력하여 창의성을 마음껏 발휘한다. •자신감과 자부심을 갖고 제작한다.		ppt 다양한 재료		모형자료로 장난을 치지 않도록 한다.
감성적 체험A (15분)	각 모둠에서 제작한 원소 큐브를 체험한다. 1. 모둠별 체험 2. 다른 모둠의 원소 큐브 체험 3. 게임			•각 모둠학생들이 제작한 큐브를 체험해보고, 다른 모둠의 그것도 함께 관찰하고 시연할 수 있도록 한다.	•자유롭게 체험하고 느낀점을 기록한다.		모형자료4
감성적 체험B (15분)	게임콘텐츠 활용 1. 슛팅~ 주기율표 게임활동			•각 모둠학생들이 사이언스레벨업 사이트의 콘텐츠를 이용하여 게임을 즐기고 주기성을 파악할 수 있도록 지도한다.	•자유롭고 자연스럽게 게임을 통해 원소의 주기성을 학습한다.		슛팅~! 주기율표 콘텐츠
정 리 (10분)	학습 활동 정리 • 배운내용 정리 형성 평가 • 형성평가 문항 풀이 차시 예고 • 다음시간에는 이온화 에너지에 대해 자세히 학습하도록 한다.			•빈칸을 넣으면서 내용을 정리 •평가문항을 풀어보도록 한다.	•빈칸의 정답을 대답한다. •문제를 풀어 확인한다.		ppt

[사이언스레벨업] 활용콘텐츠		[기타]활용콘텐츠
직문직답 초성퀴즈	슛팅! 주기율표	모형자료4

3

차시별 수업 활동지

모둠 구성원

모둠명

수업일시

2018년   월   일   (   )교시

수업장소

화학실

단 원 명

대단원

Ⅱ. 원자의 세계

수업형태

모둠별 협동학습

소단원

3. 주기율표는 어떻게 만들어졌을까?

차   시

10-11/21

학습목표

▪원소를 규칙성에 의해 분류하여 원소의 성질을 이해할 수 있다.

▪금속과 비금속 원소의 물리적․화학적 성질을 이해할 수 있다.

1. ‘주기율표의 역사, 비난에서 존경으로’를 보고 알게 된 점이나 소감을 써보자.

2. 용어의 정의

주기율:

주기율표:

족:

주기:

금속:

비금속:

3. ‘SMART 원소 퍼즐 큐브’ 20개(1-20번 원소)를 이용하여 자신만의 분류기준을 세워 원소를 분류해보자.

원소를 분류한 결과를 간단히 그림으로 그리거나 설명하고, 그 이유를 써보자.

< 원소 분류 결과>	<왼쪽과 같이 분류한 이유>

4. 다른 모둠들이 원소를 분류한 기준을 우리 모둠과 비교하여 공통점과 차이점을 써보자.

4. 원소 분류의 역사적 과정

되베라이너의 세쌍 원소설

(           )란 오늘날의 주기율표상 같은 세로 줄에 오는 원소들로,    화학적 성질이 비슷하고 원자량이 A, B, C 순서를 이룰 때

가운데 B의 원자량, 밀도, 녹는점과 같은 물리적 성질, 반응성과 같은 화학적 성질이 A와 C의 평균값에 해당하는 관계를 뜻합니다.

되베라이너의 세쌍 원소설은 관계가 적용되는 원자가 극히 일부분이었으므로 그의 발견이 그렇게

중요하게 받아들여지지는 않았어요. 그의 관찰 결과는 후에 원소들 간의 관계를 알아내는데 결정적인 기여를 하게 되었어요.

원소	원자량	밀도(g/㎤)	녹는점(℃)
Ca	40.08	1.55	842-848
Sr	87.62	2.63	777
Ba	137.33	3.50	725

뉴랜즈의 옥타브설

이와 비슷한 시도를 한 과학자가 또 있었는데 바로 영국의 화학자 뉴랜즈(John Newlands,1837-1898)였어요. 1863년, 뉴랜즈는 원통에 원소를 원자량 순서로

나열해보니 나선형 구조를 이루면서 여덟 번째 원소마다 성질이 비슷한 원소가 반복된다는 것을 발견했어요. 이것을 뉴랜즈의 (        )이라고 해요.

그의 이러한 발표는 17번째 원소까지는 잘 들어맞았으나, 그 이상부터는 잘 맞지 않았어요.

멘델레예프 주기율표의 특징

1. 마땅한 원소가 없으면 그 자리를 물음표로 비워 놓는다.

2. 빈자리 원소의 퍼즐을 찾으려고 노력하였다.

3. 주기율표를 근거로 새로운 원소의 성질을 예측하였다.

4. 원자량의 순서보다 화학적 성질을 더 중시하였다.

5. 현대적 주기율표의 토대를 완성하였다. - 오늘날의 주기율표와 많이 다르지만 동족 원소라는

개념을 성립시켰다. (         )란 주기율표의 같은 세로 줄에 오는, 화학적 성질이 매우 비슷한 원소들의 모임을 말한다.

현재 우리가 사용하고 있는 주기율표는 멘델레예프가 원자량 순으로 배열한 것을  모즐리가 원자번호 순으로

정리한 것이다. 멘델레예프의 주기율표에서 현재의 주기율표와 맞지 않는 원소를 찾고, 그 이유를 생각해보자.

5. ‘원소의 분류와 주기율’을 보고 지난 시간에 배운 내용을 정리해서 써보자.

2. 용어의 정의

족:

주기:

금속:

비금속:

6. ‘SMART 원소 퍼즐 큐브’의 원소를 같은 족과 주기로 분류하여 배열해보자. 각 원소에 관한 정보를 정리하여

써보자.

SMART 원소 퍼즐 큐브
1H
[eqn: 1s ^{1}]
비금속
수소연료전지
							10Ne
11Na

4. ‘아하! 원소 주기율표’를 관찰하고 금속원소와 비금속 원소의 더 많은 정보를 스마트폰을 이용해 검색해본다.

원소이름	금속 원소			비금속 원소
	( )	( )	( )	( )	( )	( )
화학적 성질
물리적 성질
활 용

5. 내용 정리

• 주기율을 기준으로 원소들을 원자 번호 순으로 배열한 표

• 주기 : 주기율표의 가로줄(1-7주기)을 의미, (         ) 동일

• 족 : 주기율표의 세로줄(  )-(  )족을 의미, (         ) 동일, 동족 원소들은 화학적 성질이 비슷

(예외 : 수소(H)와 헬륨(He) )

형성평가 문제

1. 원소를 어떤 기준에 따라 분류하여 나타낼 때 규칙적인 성질이 주기적으로 나타나는 것을 (        )이라고 하며,

멘델레예프의  주기율표는 원소가 (      )을 기준으로 배열되어 있다. 주기율표는 (       )성질이 비슷한 원소가

주기적으로  나타난다.

2. 그림은 주기율표의 일부를 나타낸 것이다.

	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16	17	18
1	A
2		B														C		D
3	E	F																G

원소 A～G 중 <보기>에서 설명하는 원소들로 이루어진 화합물로 바르게 표현한 것은?(단, A～G는 임의의 원소기호이다.)

		<보 기>
	◦ 이 원소는 바닥상태의 전자 배치에서 3개의 p오비탈 중 1개가 전자쌍을 이룬다. ◦ 이 원소는 원자가 전자수가 1개이며 비금속이다.

① A2C	② BC                 ③ FD

④ AG	⑤ B2C

모둠 구성원

모둠명

수업일시

2018년   월   일   (   )교시

수업장소

화학실

단 원 명

대단원

Ⅱ. 원자의 세계

수업형태

STEAM 수업

소단원

4. 주기율표에서 찾을 수 있는 원소의 주기성은 무엇일까?

차   시

12-13/17

학습목표

▪주기율표를 보어의 원자모형에 따른 원소의 전자배치와 관련지어 설명할 수 있다.

▪주기율표에서 원자가 전자, 원자 반지름 등의 주기성을 설명할 수 있다.

1. 상황제시

	♡ ‘STEAM 원소 큐브’를 보면서 원소 주기율표의 새로운 형태의 가능성을 느껴보자. 원소의 주기율과 큐브와의 공통점은 무엇일까? ♡ ‘STEAM 원소 큐브’에서의 규칙성을 분석해보자.

2. 창의적 설계- 나만의(우리 모둠만의) 원소큐브를 설계해보자. 어떤 형태의 큐브 주기율표를 생각하였나?

설계도를 그려보자.

3. 제작하기-요시모토 큐브 제작하기

요시모토 큐브 제작방법

- 요시모토 큐브(정육면체)는 요시모토라는 일본의 수학자가 만들었다고 한다.

이 큐브는 작은 정육면체 여덟 개를 잘 이어붙이면 여러 모양이 순차적으로 나타나면서 계속 변화할

수 있도록 할 수 있다는데서 더 나아가 그 정육면체들을 두 개의 부분으로 나눠서 별모양으로 만들

수도 있게끔 한 것이다. 만드는 방법은 아래와 같다.

1. 전개도 전개도의 겉에 있는 선들을 따라 오린 후에 각각의 선들을 따라 접어 주자. (비례가 맞게끔 하면 더 크게 해도 된다.)	2. 전개도대로 자르기 전개도에 맞게 출력해서 겉에 있는 선을 따라 잘라낸다.
3. 실선을 따라 접는다. 실선으로 표시된 부분은 전부 접는다. 칼등으로 살짝 긁어준 다음 접으면 깔끔하게 접힌다.	3. 두 사각형을 붙인다. 두 개의 사각형을 붙인다.

4. 가까운 삼각형끼리 붙여준다. 가까운 삼각형들끼리 붙여준다. 될 수 있으면 꼭짓점끼리 맞붙게 하는 것이 좋다.	5. 먼 삼각형도 서로 붙여준다. 먼 삼각형도 중앙으로 접어 눌러주면서 서로 붙인다. 될 수 있으면 꼭짓점끼리 맞붙게 하는 것이 좋다.
6. 여덟 개를 만든 후, 서로 붙인다. 아래 표시된 부분을 붙여야 한다. 한 쪽에만 붙이면 금방 떨어질 수 있다. 반대쪽까지 붙 여 주면 좀 튼튼하게 붙는다. 옆면 옆면 옆면 옆면 위쪽 위쪽 아래쪽 아래쪽	7. 완성 같은 방법으로 한 개를 더 만든다.
8. 펼쳐놓은 후 서로 결합 할 수 있다. 서로 들어맞게끔 펼쳐놓으면 서로 결합할 수 있다. 결합하는 방법은 몇 가지 있는데 가지고 놀다 보면 쉽게 알 수 있다.

4. 감성적 체험-내가 만든 큐브를 시연해보고, 다른 모둠학생들 작품도 사진 찍어 붙여보자.

5. ‘STEAM 원소 게임’의 블록게임과 큐브게임을 관찰하고 그 특징을 써보자.

모둠원끼리 상의하여 게임의 난이도와 재미도를 결정해보자.

게임
구조상의 특징
난이도 (★로 표시)
재미도 (★로 표시)

6. 모둠별로 가장 큐브를 잘하는 대표를 뽑아 모둠대결을 해보자~걸고~^^

7. ‘SMART 원소 퍼즐 큐브’의 원소를 오비탈의 전자배치를 확인할 수 있도록 배열해보자.

어떠한 규칙성을 확인할 수 있나?

SMART 원소 퍼즐 큐브
[eqn: 1s ^{1}]

8. 위의 오비탈의 전자배치를 보어의 원자모형으로 나타내보자. 원자가 전자수는?

SMART 원소 퍼즐 큐브
K(1) 원자가전자수:1
K(2)L(1) 원자가전자수:1
		☆ 족과 원자가 전자수의 관계에 대해 간단히 서술해보자.

9. 보어의 원자모형을 그림으로 그려보자. 원자반지름은 어떤 경향성을 가질까?

SMART 원소 퍼즐 큐브
		☆ 같은 족에서 원자번호가 증가할수록 원자반지름은 어떻게 되는가? ☆ 같은 주기에서 원자번호가 증가할수록 원자반지름은 어떻게 되는가?

10. 내용정리

① (           )

• 각 원소의 전자배치를 할 때 바닥 상태에서 가장 바깥 껍질에 있는 전자

② 원자반지름과 족

전자껍질 수의 증가하므로 원자 반지름 증가, 전자껍질 수가 증가하면 가리움 효과에 의해 원자가

전자의 유효핵 전하가 감소하므로 핵과 원자가 전자 사이의 인력이 감소하여 원자 반지름 증가

③ 원자 반지름의 주기성

원자 번호가 증가함에 따라 같은 족에서는 증가하고, 같은 주기에서는 감소함

형성평가 문제

1. 19K의 전자배치를 보어의 원자 모형과 오비탈 기호를 이용하여 각각 나타내시오.

2. 다음의 원소들을 화학적 성질이 비슷한 원소들끼리 분류하고, 그렇게 분류한 이유를 서술하시오.

[eqn: Mg,`Ca,`Cl,`F]

3. 다음 중 주기율표에서 같은 족에 속하는 원소가 같은 값을 갖는 것은?

① 원자가 전자수	② 전자껍질수                 ③ 중성자수

④ 유효핵전하	⑤ 이온화에너지

3

기타 후기 및 피드백 결과

- 교사용 후기

다양한 ICT콘텐츠를 활용한 수업을 실시한 결과 학생들이 매우 즐거워하고 신기해하면서 수업에 대한 흥미를 보였다.

이를 통해 수업에 불참하는 학생들을 깨우기 위한 좋은 도구로 사용할 수 있을 것이라고 판단된다.

특히 본 단원은 눈에 보이지 않는 미시적 세계를 다룸으로서 정적인 활동만 가능하다. 학생들은 원소나 원자의 개념을 매우 이론적으로 받아들이고 실제한다고 생각하지 못한다. 그러나 이러한 다양한 콘텐츠를 활용한 결과 작지만 다양한 기구를 이용하면 눈으로 확인가능하다는 것을 인식하고 그것의 논리적인 구성과정을 이해함으로서 역동적인 수업으로의 전환이 가능하다.

단, 콘텐츠에 잘못된 내용이 포함되어 있어서 소스를 공개하면 이를 변형하여 활용하는 방법도 있고, 이것을 통해 소프트웨어 교육을 동시에 실시하여 교과간의 co-teaching의 가능성도 있어 매우 기대가 된다.

- 학생후기