BricQ Motion Essential

역도 선수

체육관에서 운동을 하고 있는 역도 선수의 동작을 조사하세요. 역학적 이득이 더 무거운 것을 들어올리는 데 어떻게 도움이 될까요?

30-45분
고급
3-5학년
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준비

  • 온라인 학생 자료를 검토하세요. 수업 중에 프로젝터를 사용하여 이 자료를 학생들과 공유하세요. 조립에 어려움을 겪는 학생이 있을 경우, 수업 중에 사용할 역도 선수 모델을 미리 조립하는 방안을 고려해보세요.
  • 이전 수업에서 관련 개념*(즉, 중력, 고속 기어, 저속 기어)*을 다루었는지 확인하세요.
  • 모든 학생의 능력과 배경을 고려하세요. 모두가 수업에 참여할 수 있도록 수업을 차별화하세요. 아래의 차별화 섹션에 제시된 제안 사항을 참조하세요.

착수

(학급 전체, 5분)

  • 학생용 비디오를 여기에서 보거나 온라인 학생용 자료를 통해 액세스하세요.
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  • 비디오에서 본 여러 가지 역도 동작을 통해 학생들이 무엇을 알게 되었는지에 대해 간단히 토의를 시작하게 하세요.
  • 이러한 질문을 던져보세요.
    • 어떤 힘이 역도 선수의 역기 들기를 도와주나요? (근육이 당겨져 신체를 움직이고, 그 힘으로 역기를 들어올리고 내려놓아요.)
    • 어떤 힘이 역기를 다시 내려오게 하나요? (중력)
    • 도르래는 무엇이고, 블록 앤 태클은 뭔가요? 이런 것들이 어떻게 역도 선수의 훈련에 도움이 되나요? (도르래는 로프나 케이블을 걸어 돌릴 수 있는 일종의 바퀴예요. 블록 앤 태클은 두 개 이상의 도르래에 걸려 있는 로프 또는 케이블로 구성된 시스템인데, 하중을 당길 때 역학적 이득을 얻을 수 있어요.)
  • 학생들에게 역도 선수 모델을 조립하고 힘의 균형과 불균형을 조사하기 위한 실험을 할 것이라고 말해주세요.

탐구

(소규모 팀, 25분)

  • 학생들이 2명씩 팀이 되어 역도 선수 모델을 조립하게 하세요. 한 명이 브릭을 찾는 동안 다른 한 명은 조립을 하게 하고, 매 단계가 완료될 때마다 역할을 바꾸게 하세요.
  • 조립 가이드의 21-29단계는 학생들에게 어려울 수 있어요. 더 많은 레고 테크닉 부품을 조립 모델에 통합해야 할 뿐 아니라, 끈을 올바르게 걸칠 수 있을 정도의 관찰 기술을 보여주어야 하거든요. 교사가 미리 조립한 참조용 모델을 이용해 학생들이 조립 과정의 오류를 스스로 알아낼 수 있도록 도움을 주세요.
  • 아래의 섹션에서 조립에 도움이 될 정보를 찾아볼 수 있어요.

실험 1:

  • 학생들에게 조립 가이드의 도르래 위치 1을 이용해 모델을 테스트하고 바벨을 들어올리게 하세요.
  • 학생용 워크시트에 관찰한 바를 기록하라고 말해주세요. (이 모델은 필요한 노력이나 속도의 증감을 일으키지 않기 때문에 역학적 이득이 없는 셈이에요. 단지 움직임의 방향만 바뀔 뿐이죠.)
    • 이 모델은 4개의 중량물*(바퀴)*이 얹혀진 바벨을 들어올릴 만큼 “충분히 강하지” 못해요. 즉, 바퀴의 수를 줄여야만 들어올릴 수 있어요.
  • 학생들에게 바벨에서 바퀴를 한 번에 하나씩 덜어내는 식으로 바퀴의 개수를 줄여가며 실험을 반복하고, 무슨 일이 일어나는지를 기록하게 하세요.

설명

(학급 전체, 10분)

  • 학생들을 한데 모으고 배운 내용을 공유하게 하세요.
  • 질문: 역도 선수에게 작용하는 힘의 균형이 맞았나요, 맞지 않았나요? (손으로 위나 아래로 밀거나 당기기 전까지는 모델이 움직이지 않았으므로 힘의 균형이 맞은 것이에요.)

실험 2:

  • 모델을 도르래 위치 2로 바꾸는 방법을 학생들에게 보여주세요.
  • 학생들에게 이 위치에서 모델을 테스트하고 관찰한 바를 워크시트에 기록하게 하세요.

다듬기

(학급 전체, 5분)

  • 학생들을 한데 모은 다음, 실험에 대한 검토와 토의를 진행하세요.
  • 이러한 질문을 던져보세요.
    • 시작 위치를 바꾸고 나서 역도 선수의 움직임에 대해 무엇을 알게 되었나요? (무게를 이동하는 것이 더 쉬웠고, 그 자체로 움직였으며, 전처럼 높이 움직이지 않았어요.)
    • 어떤 요인으로 인해 역도 선수가 무게를 높일 수 있나요? (무게 [즉, 중력의 힘]가 무게추 브릭을 아래로 당기는 동시에 도르래가 아래로 내리는 동작을 위로 올리는 동작으로 변환해주어요.)
    • 도르래 위치 2가 도르래 위치 1과 다른 결과를 가져오는 이유가 뭘까요? (위치 2에서 모델의 역학적 이득이 2:1이 되어요. 즉, 하중을 들어올리는 데 필요한 노력을 모델이 반으로 줄어드는 반면, 하중이 들어올려지는 높이는 반으로 낮아져요. 하중을 도르래 위치 1과 동일한 높이로 들어올리려면 줄의 길이를 두 배만큼 더 당겨야 해요.)
  • 학생들에게 모델을 분해하고 브릭을 트레이 안에 다시 분류한 다음, 작업 공간을 치우게 하세요.

평가

(수업 내내 진행)

  • 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

  • 모델에 작용하는 힘의 균형과 불균형을 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: 힘의 균형과 불균형을 묘사할 수 있다고 생각합니다.
    • 파란색: 힘의 균형과 불균형을 묘사할 수 있습니다.
    • 보라색: 힘의 균형과 불균형을 묘사할 수 있고, 친구가 이해하도록 도울 수도 있습니다.

동료 피드백

  • 학생들을 소규모 그룹으로 나누고, 학생들이 팀으로 활동한 경험이 대해 이야기하게 하세요.
  • 다음과 같은 문장을 사용할 것을 장려하세요.
    • 네가 어땠을 때 좋았냐 하면…
    • 내가 너에게서 더 듣고 싶었던 것은…
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모델 팁

  • 도르래를 아래와 같이 설정해보세요.
    • 위치 1
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  • 위치 2
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차별화

수업을 단순화하는 방법:

  • 학생들에게 “하중” 없이 모델을 시험해보게 하세요. 이렇게 하려면 한 손으로 노란색 축을 아래로 누르고 다른 손은 무게추 브릭의 상단에 얹어놓으면 돼요.
  • 학생들에게 노란색 축을 아래로 밀어내리는 동안 무엇이 관찰되고 느껴지는지 설명해보라고 하세요.

수업의 수준을 높이는 방법:

  • 학생들에게 세트에 들어 있는 브릭이나 바퀴 등을 이용해 바벨과 뒤쪽 하중의 무게를 더 올리고, 모델의 균형을 맞춰보라는 과제를 부여하세요.
  • 학생들에게 세트의 브릭을 사용하여 모델에 개성을 더해보게 하세요.

확장

(참고: 이렇게 하려면 추가 시간이 필요합니다.)
수학 능력을 발달시키기 위해, 하중 모듈을 최대한 높이 들어올린 상태에서 역도 선수 모델을 도르래 위치 1로 설정하세요. 모델이 균형을 유지할 거예요. 학생들에게 얼마나 많은 수의 바퀴를 덜어내야 역도 선수가 일어서고 중량물이 내려올 것인지*(즉, 힘의 불균형)* 계산하게 하세요.

역도 선수 모델의 각 부분별 무게는 다음과 같아요.

  • 하중 모듈 121g
  • 역도 선수 40g
  • 바퀴 23g*(개당)*

도르래의 정렬과 도르래의 마찰력 또한 중량에 약간의 영향을 미치므로 양측의 무게에 차이가 발생할 수 있어요.

2015개정교육과정, 수학
[4수03-08] 무게를 나타내는 표준 단위의 필요성을 인식하여 1g과 1kg의 단위를 알고, 이를 이용하여 무게를 측정하고 어림할 수 있다.

교사 지원

학생 과제:

  • 힘의 균형과 불균형이 물체에 미치는 영향을 실험하고 측정하세요.
  • 블록 앤 태클 시스템의 역학적 이득을 탐구하세요.
  • 레고® 에듀케이션 스타피쉬 세트(2인 1세트)

2015개정교육과정
[4과09-01]
일상생활에서 물체의 무게를 측정하는 예를 조사하고 무게 측정이 필요한 이유를 설명할 수 있다.
[4과09-02]
수평 잡기 활동을 통해 물체의 무게를 비교할 수 있다.

학생용 자료

학생용 워크시트

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