BricQ Motion Prime

육상용 요트

육상용 요트가 바람의 힘으로 움직일 수 있을까요? 보이지 않는 힘이 어떻게 물체의 움직임을 바꿀 수 있는 것이며 이러한 힘이 어떻게 원거리에서 작용하는지에 대해 조사를 수행하세요.

30-45분
중급
6-8학년
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준비

  • 온라인 학생 자료를 검토하세요. 수업 중에 프로젝터를 사용하여 이 자료를 학생들과 공유하세요.
  • 이전 수업에서 뉴턴의 세 가지 운동 법칙을 다루었는지 확인하세요.
  • 모든 학생의 능력과 배경을 고려하세요. 모두가 수업에 참여할 수 있도록 수업을 차별화하세요. 아래의 차별화 섹션에 제시된 제안 사항을 참조하세요.
  • 바닥에 선풍기를 배치하되 전방으로 최소 2.7미터 이상 거리를 두어 요트가 움직일 공간을 확보하세요. 테이프를 한 줄 사용하여 각각의 선풍기 앞에 출발점을 표시하세요(선풍기와 직각으로).

착수

(학급 전체, 5분)

  • 학생용 비디오를 여기에서 보거나 온라인 학생용 자료를 통해 액세스하세요.
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  • 어떤 힘이 육상용 요트를 가장 멀리 움직이게 하는지에 대해 간단히 토의를 진행하세요.
  • 이러한 질문을 던져보세요.
    • 비디오에서 본 돛단배와 연의 모습에서 어떤 힘이 작용한다는 것을 알 수 있었나요? (당기기/밀기)
    • 어떤 힘이 요트를 움직이게 만들었나요? (바람이 미는 힘이에요.)
  • 어떤 상황에서 요트가 움직임을 보이지 않나요? (바람이 요트의 정면에서 불어올 경우, 요트가 바람을 거슬러 전진할 수가 없어요.)
  • 학생들에게 육상용 요트를 조립할 것이라고 말해 주고, 바람의 힘이 어떻게 요트의 움직임을 바꾸는지를 조사하게 하세요.

탐구

(소규모 팀, 30분)

  • 학생들이 2명씩 팀이 되어 육상용 요트를 조립하게 하세요. 한 명이 브릭을 찾는 동안 다른 한 명은 조립을 하게 하고, 매 단계가 완료될 때마다 역할을 바꾸게 하세요.
  • 아래의 섹션에서 조립에 도움이 될 정보를 찾아볼 수 있어요.
  • 학생용 자료에 실린 세 가지 실험을 보여주고, 학생용 워크시트를 나눠 주세요.

실험 1: 순풍

  • 학생들에게 육상용 요트를 선풍기를 등진 방향으로 출발선에 배치하게 하세요.
  • 선풍기를 켜고, 육상용 요트가 순풍을 타고(팬에서 멀어지는 쪽으로) 달려가게 놓아둔 다음, 그 움직임을 관찰하세요. 작은 기어를 돌려 돛의 각도를 조절하면 육상용 요트의 움직임을 최적화할 수 있어요. 또한 빨간색 부싱을 옮겨 돛의 모양을 바꿀 수도 있어요.
  • 학생들에게 육상용 요트를 가장 멀리 움직이게 해 줄 최적의 돛 각도와 모양을 찾아내게 하세요.
  • 각자의 학생용 워크시트에 최적의 각도와 모양을 기록하게 하세요.

실험 2: 옆바람

  • 학생들에게 출발선에 육상용 요트를 선풍기와 90도 직각을 이루도록 배치하게 하세요.
  • 선풍기를 켜고, 육상용 요트가 선풍기 쪽으로 움직이는지 여부를 알아보게 하세요. (육상용 요트의 움직임이 최적화되도록 학생들이 돛의 각도를 다시 조정해야 할 거예요.)
  • 학생들에게 최적의 돛 각도를 찾아내고 워크시트에 기록하게 하세요.

실험 3: 역풍

  • 학생들에게 육상용 요트를 돌려 출발선과 약간 어긋난 상태로 선풍기 쪽을 향하게 한 뒤에 어느 돛 각도에서 육상용 요트가 “바람을 거슬러” 이동할 수 있는지 알아보게 하세요. 세트에 들어 있는 각도 측정 도구를 사용하여 선을 기준으로 육상용 요트의 역풍 각도를 측정할 수도 있어요. 각도를 올바르게 맞추면 육상용 요트가 바람을 거슬러 움직이게 할 수 있을 거예요. 단 바람과 정 반대 방향으로는 움직일 수 없어요.

설명

(학급 전체, 5분)

  • 학생들을 한데 모은 다음, 실험에 대한 검토와 토의를 진행하세요.
  • 이러한 질문을 던져보세요.
    • 각 실험별로 최적의 각도가 몇 도였나요?
    • 한계가 무엇이었나요? (잘못된 각도에서 바람이 너무 강하게 불면 육상용 요트가 넘어져버릴 수 있어요. 그래서 요트의 돛은 보트가 뒤집혀 가라앉지 않도록 표면적이 작게 만들어져 있어요).
    • 육상용 요트가 역풍 방향(선풍기 쪽)으로 45도 이상 방향을 틀면 왜 움직이지 못하는 걸까요? (요트에 작용하는 힘의 벡터 합이 커져서 요트를 순풍 방향으로 밀어내기 때문이에요.)

다듬기

  • 시간이 된다면, 힘의 작용(힘의 벡터)을 보다 상세히 설명해주세요.
  • 학생들에게 모델을 분해하고 브릭을 트레이 안에 다시 분류한 다음, 작업 공간을 치우게 하세요.

평가

(수업 내내 진행)

  • 학생 개개인의 성과에 대한 피드백을 제공하세요.
  • 자체 평가를 진행하세요.
  • 제공된 활동평가표를 사용하면 프로세스를 단순화할 수 있습니다.

관찰 체크리스트

  • 여러 가지 힘이 물체의 움직임을 바꾸는 원리를 학생들이 얼마나 능숙하게 묘사하는지 측정하세요.
  • 교사의 요구 사항에 맞는 척도를 만드세요. 예를 들면...
    1. 추가적인 도움 필요
    2. 독립적으로 수행 가능
    3. 남을 가르쳐도 될 정도

자기 평가

  • 학생 개개인에게 자신의 성과를 가장 잘 나타낸다고 생각되는 브릭을 선택하게 하세요.
    • 녹색: 약간의 도움만 주어진다면 눈에 보이지 않는 힘이 어떻게 물체의 움직임을 바꾸는지를 묘사할 수 있습니다.
    • 파란색: 눈에 보이지 않는 힘이 어떻게 물체의 움직임을 바꾸는지를 묘사할 수 있습니다.
    • 보라색: 눈에 보이지 않는 힘이 어떻게 물체의 움직임을 바꾸는지를 묘사하고 설명할 수 있습니다.

동료 피드백

  • 학생들에게 다음과 같은 방식으로 동료 평가를 하게 하세요.
    • 위의 브릭 척도를 이용해 서로의 성과에 대해 평점을 매김
    • 자신의 아이디어를 발표하고 건설적인 피드백을 제시
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모델 팁

  • 각 팀별로 조립을 마치는 대로 테스트를 시작하게 하세요. 모든 학생에게 모델을 실험해볼 기회가 돌아가도록 번갈아 돛을 조정해보게 하세요.
  • 모든 테스트에 걸쳐 선풍기의 속도를 일정하게 맞추세요. 속도는 임의로 정하면 돼요.
  • 선풍기가 너무 크거나 너무 강할 경우, 출발선에서 더 멀리 떨어지도록 뒤쪽으로 옮기세요. 가구 등을 사용하여 선풍기의 바람을 일부 차단할 수도 있어요.
  • 선풍기가 너무 작을 경우, 모델에 더 근접한 곳으로 옮기거나 모델을 따라가도록 손으로 움직여주세요.

차별화

수업을 단순화하는 방법:

  • 학생들에게 모든 테스트에 걸쳐 돛을 90도 각도로 맞추게 하세요.

수업의 수준을 높이는 방법:

  • 학생들에게 삼각형 돛의 형상을 조정해보게 하세요.
  • 육상용 요트가 바람을 거슬러 움직이게 할 방법을 알아내라는 과제를 부여하세요.
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확장

(참고: 이렇게 하려면 추가 시간이 필요합니다.)
수학 능력을 발달시키기 위해, 학생들에게 육상용 요트를 출발선과 60도 각도 방향으로 출발시키게 하고 멈출 때까지 뒷바퀴가 몇 바퀴나 회전하는지를 세어 이동한 거리를 측정하게 하세요. 그 다음, 각도와 이동 거리를 이용하면 얼마나 큰 면적의 삼각형이 만들어졌는지 계산할 수 있을 거예요.

뒷바퀴 직경 = 43.2mm
바퀴 둘레 = (π x D = C)

2015개정교육과정, 수학
[9수04-03] 삼각형을 작도할 수 있다.
[9수04-05] 다각형의 성질을 이해한다.

교사 지원

학생 과제:

  • 원거리에서 작용하는 풍력이 물체의 움직임을 바꾸는 원리를 이해합니다
  • 에너지와 힘 사이의 관계를 조사합니다
  • 레고® 에듀케이션 스타피쉬 세트(2인 1세트)
  • 마스킹 테이프
  • 중형 탁상용 선풍기(권장 수량: 학생 10명당 1개)

2015개정교육과정
[9과18-03]
기압의 개념을 알고, 바람이 부는 이유를 설명할 수 있다.
[9기가05-06]
생활 속 문제를 찾아 아이디어를 구상하고 확산적・수렴적 사고 기법을 활용하여 창의적으로 해결한다.

학생용 자료

학생용 워크시트

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