중력 자동차 경주

• 온라인 학생 자료를 검토하세요. 수업 중에 프로젝터를 사용하여 이 자료를 학생들과 공유하세요.
• 이전 수업에서 힘의 균형과 불균형을 다루었는지 확인하세요.
• 모든 학생의 능력과 배경을 고려하세요. 모두가 수업에 참여할 수 있도록 수업을 차별화하세요. 아래의 차별화 섹션에 제시된 제안 사항을 참조하세요.

• 학생용 비디오를 여기에서 보거나 온라인 학생용 자료를 통해 액세스하세요.

• 고카트 또는 무동력 자동차 경주 중에 작용하는 힘에 대해 간단히 토의를 시작하게 하세요.
• 이러한 질문을 던져보세요.
  • 무동력 자동차 경주가 뭔가요? (엔진이 없는 자동차를 이용한 내리막길 자동차 경주예요.)
  • TV에서 본 적이 있나요?
  • 어떤 힘이 자동차를 언덕 아래로 굴려보내나요? (중력)
  • 어떤 힘으로 인해 차의 속도가 떨어지나요? (마찰)
  • 우승차의 경쟁 우위 요인이 무엇이라고 생각하나요?
• 학생들에게 경사로와 중력 자동차를 조립하고 자동차의 움직임에서 나타나는 패턴을 인지하기 위한 실험을 할 것이라고 말해주세요.

• 학생들이 2명씩 팀이 되어 중력 자동차 모델을 조립하게 하세요. 한 명이 브릭을 찾는 동안 다른 한 명은 조립을 하게 하고, 매 단계가 완료될 때마다 역할을 바꾸게 하세요.
• 아래의 팁 섹션에서 조립에 도움이 될 정보를 찾아볼 수 있어요.

실험 1:

• 학생들에게 바퀴가 제거된 차대를 경사로 꼭대기에서 놓아주고, 어떤 일이 벌어지는지 관찰하게 하세요*(살짝 밀어줘야 할 수도 있어요)*.

실험 2:

• 이제 학생들에게 자신만의 간단한 자동차 모델을 디자인하고 조립하게 하세요.
• 지도 사항:
  • 미니피규어 운전자를 미끄러운 좌석에 고정할 수 있는 안전 장치가 포함되어야 해요. 결승선에 도착하기 전에 운전자가 차에서 떨어지면 실격이에요!
  • 경사로 꼭대기에서 놓아준 자동차가 멈출 것으로 예측되는 위치에 브릭으로 표시를 하고, 예측된 거리를 측정하고, 학생용 워크시트에 기록하세요.
  • 실제 이동한 거리를 측정하고, 학생용 워크시트에 표시하세요 (교사 지원 - 추가 리소스).
• 여러 가지 크기의 바퀴, 무게추 브릭 또는 기타 머리에 떠오르는 모든 변수를 이용해 실험을 해보고 어떤 요인이 자동차를 가장 멀리 가게 만들어줄 것인지 알아보게 하세요.

• 학생들을 한데 모은 다음, 무엇을 배웠는지에 대한 검토와 토의를 진행하세요.
• 이러한 질문을 던져보세요.
  • 바퀴 없는 자동차가 경사로를 어떻게 내려갔나요? (일정한 속도로 경사로를 미끄러져 내려갔으며, 차와 경사로 사이의 마찰에 의해 속도가 결정되었어요.)
  • 때로는 차가 급정차하는 순간 운전자가 차에서 떨어지기도 해요. 차는 멈추었는데 왜 운전자는 계속 움직이는 것일까요? (이 힘을 “관성”이라고 해요. 관성은 뉴턴의 첫 번째 운동 법칙을 통해 설명할 수 있어요. 운동중인 물체는 다른 힘이 작용할 때까지 같은 방향과 속도로 운동을 계속한다는 법칙 말이에요.)
  • 자동차에 더 큰 바퀴를 장착하자 어떤 차이가 나타났나요? (더 적은 회전 저항 마찰, 더 무거운 자동차/더 큰 질량)

• 학생들에게 5분의 시간을 더 주고 조립과 실험을 계속하여 어느 자동차가 가장 멀리 이동하고 그 이유가 무엇인지를 알아내게 하세요.
• 시간이 된다면, 학생들에게 자동차에 무게추 브릭을 더해보게 하세요. 그 다음, 자동차가 얼마나 멀리 이동할지 예측하고, 예측치와 결과를 학생용 워크시트에 기록하게 하세요.
• 학생들에게 모델을 분해하고 브릭을 트레이 안에 다시 분류한 다음, 작업 공간을 치우게 하세요.

• 수업 내내 “왜”와 “어떻게” 질문을 던져 학생들로 하여금 현재 다루고 있는 개념에 대해 생각해 보게 하세요.
• 길잡이 질문을 통해 “생각을 소리 내어 말하기”를 장려하고, 학생들이 모델을 조립하는 중에 어떤 과정과 논리를 거쳐 문제 해결 방법을 결정하였는지 설명해 보게 하세요.

관찰 체크리스트

• 힘의 균형과 불균형이 중력 자동차의 움직임에 미치는 영향을 학생들이 얼마나 능숙하게 설명하는지 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: 힘의 균형과 불균형이 자동차의 움직임에 미치는 영향을 이해할 수 있다고 생각합니다.
• 파란색: 힘의 균형과 불균형이 자동차의 움직임에 미치는 영향을 이해할 수 있습니다.
• 보라색: 힘의 균형과 불균형이 중력 자동차의 움직임에 미치는 영향에 대한 증거를 제시할 수 있습니다.

동료 피드백

• 학생들이 팀으로 활동한 경험에 대해 이야기하게 하세요.
• 다음과 같은 문장을 사용할 것을 장려하세요.
  • 네가 어땠을 때 좋았냐 하면…
  • 내가 너에게서 더 듣고 싶었던 것은…

모델 팁

• 브릭의 위아래를 뒤집어 경사로를 조립하는 부분부터 조립 가이드가 시작된다는 점을 강조하세요*(88-96페이지)*.
• 조립 가이드에 따라 조립을 마치면 바퀴가 없는 자동차가 만들어질 거예요. 우선 바퀴 없이 모델을 테스트하여 마찰의 영향을 관찰하고, 혹시 미니피규어가 차 밖으로 떨어지거든 관성에 대해서도 논의를 하세요.
• 축에 연결된 바퀴를 차대에 대고 꼭 누르면 마찰력이 늘어나 차의 속도가 느려져요. 반면, 바퀴를 좀 흔들어 약간만 헐겁게 해주면 차가 훨씬 멀리 굴러갈 거예요.

샘플 솔루션

수업을 단순화하는 방법:

• 학생들에게 미니피규어 없이 차를 최대한 멀리 굴러가게 하는 것부터 시작하게 하세요*(아이디어를 단순하게 유지할 것을 권장하세요)*.

수업의 수준을 높이는 방법:

• 학생들에게 큰 경사로의 밑부분에 있는 은 경사로를 분리하고 어떤 일이 벌어지는지 살펴보게 하세요.
  • 시간이 된다면, 작은 경사로를 다시 붙이고 높이를 높여 점프대를 만들게 하세요.
  • 필요에 따라 브릭 몇 개를 아래에 배치하여 바닥을 지지할 수도 있어요.
  • 점프대를 안전하게 지나 최대한 멀리 이동할 수 있도록 자동차를 다시 디자인하게 해보세요.

(참고: 이렇게 하려면 추가 시간이 필요합니다.)
언어 예술 능력을 발달시키기 위해, 학생들에게 힘의 균형과 불균형이 중력 자동차의 움직임에 미치는 영향이 설명된 보고서 또는 짧은 비디오를 만들게 하세요.

2015개정교육과정, 국어
[6국03-03] 목적이나 대상에 따라 알맞은 형식과 자료를 사용하여 설명하는 글을 쓴다.