음악과 진동

(참고: 이 수업은 파트 A와 파트 B로 구성되어 있으며, 표준에 따른 온전한 학습을 위해 두 가지가 다 중요합니다. 시간이 제한적일 경우, 두 파트를 모두 검토한 후, 필요한 요소들을 골라 사용하세요.)

이번 수업의 학습 포인트는 진동이 어떻게 소리를 만들어내는지에 대한 조사를 계획하고 수행하는 것이며, 조사의 수행 과정을 재미있게 체험해볼 수단으로서 모델을 디자인하고 조립해볼 것입니다. 주어진 예제를 참조하여 아이디어를 구상하되, 학생들이 각자의 아이디어에 따라 드럼 또는 그 밖의 테스트용 모델을 조립해야 합니다.

• 과학적 배경 - 음악과 진동:
  • 물체가 진동하면 에너지의 파동(음파라고 함)이 생기고, 그것이 공기를 통해 이동합니다. 그렇게 발생한 파동은 고막을 진동시키고, 그것을 두뇌가 소리로 인식합니다.
  • 악기는 음파를 생성하는 방법에 따라 여러 가지로 분류할 수 있습니다. 타악기(드럼, 실로폰)의 경우, 연주할 때 악기 전체가 진동합니다.
  • 현악기(바이올린, 기타)의 경우, 현이 진동하며 음파를 만들어냅니다.
  • 관악기(트럼펫, 리코더, 플루트)는 악기 내부의 공기가 기둥에 진동을 일으키는 방식으로 소리를 냅니다.
  • 악기의 진동에 대한 증거는 촉각과 소리를 통해, 그리고 때로는 시각을 통해서도 관찰할 수 있습니다.
  • 참고: 학생들이 흰색 레고 플레이트를 통해 진동을 느끼거나 관찰할 수 없을 경우, 진동을 관찰하기가 한결 쉬운 종이컵을 사용해볼 것을 제안하세요.
• 사전 지식 쌓기 - 음악과 진동: 기초 과학 자료를 사용하여 정보, 이미지 및 용어 정의를 공유하세요.
  • 흔히 보는 악기로는 드럼, 트라이앵글, 소리굽쇠, 실로폰, 기타, 피아노, 플루트 등이 있습니다.
  • 물체가 진동한다는 것은 앞뒤로 움직이거나 흔들린다는 뜻입니다.
  • 진동하는 물질은 음파를 일으킵니다.
  • 음파는 물질에 진동을 일으킬 수 있습니다.
  • 주요 어휘: 진동하다, 진동, 악기
• 조립 및 프로그래밍 체험: 학습단원 계획의 제안 사항을 읽어보세요. 아울러 필요하다면, 이번 수업과 관련하여…
  • 스파이크 앱의 도움말>아이콘 블록 메뉴의 모터 블록 섹션에서 추가로 도움이 될만한 부분을 찾아보세요.
• 재료: 시연하고 테스트할 악기들을 준비하세요(드럼, 트라이앵글, 소리굽쇠, 실로폰, 기타, 피아노 또는 플루트). 그 다음, 두 명씩 조를 짜고, 고무줄, 종이컵, 약 1.5cm 깊이로 물을 담을 수 있는 얕은 그릇을 나눠주세요. 학생들이 물그릇을 이용해 진동 테스트를 해도 괜찮을지 판단을 해보고, 필요에 따라 보호 조치를 취해야 할 것입니다. 아울러 확장 활동을 이용할 계획이라면, 소리의 녹음을 위한 기록지(학생 당 하나)를 만들어두세요.

파트 A (45분)

• 이야기의 주인공 소개 및 첫 번째 과제의 제시: 마리아는 피아노를 잘 쳐요. 음악도 더 많이 만들고 싶다네요. 마리아에게 뭔가 연주할만한 걸 조립해줄래요?

• 생각—수업 주제에 대해 간략히 토의를 진행하고(교사의 판단에 따라 이야기 그림 사용), 소리굽쇠 또는 기타 준비해둔 악기의 사용법을 시연해 보여주세요.

  • 악기를 연주하는 중에 학생들에게 악기에 손을 대고 진동을 느껴보라고 한 다음, 이렇게 질문하세요. 악기에 손을 댔을 때 어떤 느낌이 들었나요? (진동/흔들림/움직임)
  • 언제 악기가 진동했나요? (교사/학생이 악기를 연주할 때, 또는 소리가 날 때)
  • 무엇이 악기를 진동시킨다고 생각하나요? (각각의 악기가 소리를 내는 원리에 대한 학생들의 예측을 이끌어내세요. 아울러 공통된 아이디어를 추려서 모두가 참조할 수 있게 기록해두세요.)
  • 어떻게 해야 동일한 방식으로 진동하는 악기를 만들 수 있을까요? 근처의 급우들과 아이디어를 공유하세요. 그 다음, 테스트를 통해 결과를 확인해보세요. (모두와 공유할만한 테스트 아이디어를 이끌어내세요.)

• 레고^® 에듀케이션 스파이크^™ 에센셜 세트와 장치를 각 그룹에 나눠주세요.

• 조립 또는 프로그래밍에 도움이 되도록 아래의 예제를 학생들과 공유하는 방안을 고려해보세요. 단, 여기 제시된 드럼 모델은 하나의 테스트 아이디어일 뿐이며, 학생들이 각자의 아이디어에 따라 어떤 악기를 조립해도 상관없습니다.

• 학생 과제(2인 1조):

  • 악기가 소리를 내는 원리(진동을 일으킴)에 대한 자신의 예측이 맞을지 여부를 테스트할 방법을 계획하세요(드럼부터 시작). (소리가 나는 중에 흰색 플레이트에서 일어나는 진동이나 움직임을 느껴보거나, 드럼 위에 올려놓은 물그릇의 잔물결을 관찰하는 등의 방법이 있을 것입니다. 참고로, 모든 악기가 플레이트를 떨게 하거나 잔물결을 일으킬 만큼 충분한 진동을 일으키는 것은 아닙니다.)
  • 마리아가 음악을 더 연주할 수 있도록 기본 모델을 사용하여 드럼을 조립하세요.
  • 드럼의 채가 흰색 플레이트를 반복하여 타격하도록 모델을 프로그래밍하세요.

• 파트너끼리 번갈아 각자의 계획을 사용하여 예측이 맞을지를 테스트하세요(아래의 예 참조).

  • 드럼 채로 흰색 플레이트를 타격.
  • 흰색 플레이트가 진동하거나 움직이는지 관찰(보기, 듣기, 느끼기).
  • 드럼에서 소리가 나는 시점을 식별.
  • 진동이 다르게 일어나도록 여러 가지 방식으로 연주를 하며 드럼으로 만들어낼 수 있는 여러 가지 소리를 찾아봄(예: 연필 끄트머리 등의 다른 “드럼 채”를 사용, 또는 드럼 채를 두드리는 대신 플레이트의 표면에 대고 문지름).
  • 보고, 듣고, 느낀 바를 묘사함.

• 레고^® 부품 또는 종이컵 등의 기타 재료를 어떻게 사용해야 드럼의 표면을 바꾸고 다른 소리를 낼 수 있을지에 대해 브레인스토밍을 진행하세요.

• 과제 수행 중간에 학생들에게 익숙한 수업 방식에 따라 아이디어를 서로 교환하고 새로 떠오른 영감에 기초하여 모델을 업데이트하게 하세요.

예제 아이디어

• 학생들을 모두 모으고 정보를 공유하세요.

• 각 그룹별로 직접 만든 모델을 이용해 시연과 설명을 해보라고 하세요.

  • 어떤 아이디어(예측)를 어떻게 테스트했는가. (무슨 일이 일어날 것이라고 생각했는가?)
  • 드럼이 어떻게 소리를 내는가?
  • 드럼이 다른 소리를 내게 하기 위해 어떻게 했는가?
  • 소리가 날 때마다 흰색 플레이트에서 어떤 일이 벌어지는가? 그것을 어떻게 알 수 있는가? 일어나는 현상이 항상 똑같은가?
  • 배운 내용을 공유하고, 예를 들어보세요.
  • 테스트 계획이 통했는가, 아니면 수정해야 했는가?

• 조사를 통해 얻은 증거를 사용하여 물체의 진동이 소리를 일으킨다는 개념을 논리적으로 증명할 수 있도록 학생들을 이끌어주세요. (흰색 플레이트를 두들기면 진동이나 움직임이 일어난다는 사실 및 진동의 크기가 드럼채의 동작에 따라 달라진다는 사실을 학생들이 인지해야 합니다. 또한 학생들이 보고 느끼고 들은 바에 대한 증거를 제시해야 합니다. 경우에 따라 진동이 전혀 느껴지지 않을 수도 있다는 점을 감안하세요.)

파트 B의 설명 섹션을 이어서 하고자 할 경우, 학생들에게 모델을 그대로 보관하게 하거나 따로 시간을 주고 다시 조립하게 하세요.

파트 B (45분)

• 다른 그룹이 추가로 배운 내용의 시연과 설명을 할 수 있도록 파트 A의 설명 단계를 반복하세요.

• (5분) 관심유도 단계의 시연 과정을 되돌아보고, 정교화 단계에서 도움이 될 배경 지식을 공유하세요.

  • 드럼 말고도 현악기를 비롯하여 수많은 종류의 악기가 있습니다. 음악가는 활이나 피크를 사용하거나 현을 손가락을 퉁겨서 현악기의 소리를 냅니다.

• (5분) 학생들에게 앱의 다음 과제를 완료하게 하세요.

  • 현악기가 어떻게 소리를 내는지 예측을 하고 테스트를 수행하세요. (탐구 단계의 테스트 계획을 적절히 조정하여 고무줄이 소리를 내는 원리를 조사하는 것도 괜찮은 방법이 되겠죠.)

• (15분)

  • 고무줄을 나눠주세요.
  • 학생들에게 고무줄을 당겼다가 튕겨보라고 하세요. 뭔가가 들리나요? 보이나요? 느껴지나요? (고무줄이 앞뒤로 움직이는 것이 보이고, 진동이 느껴지고, 소리가 들릴 것입니다.)

• (5분) 학생들에게 아래의 기준에 부합하는 지식, 아이디어 또는 기술을 모두와 공유하게 하세요.

  • 과제를 완료하는 데 도움이 되었다.
  • 조립하고 테스트하는 중에 배움을 얻었다.

• 학생들에게 세트와 수업 공간을 정리정돈하게 하세요.

• 학생들이 아이디어를 구상하고 조립과 프로그래밍을 하는 동안 유도질문을 통해 생각과 결정을 들어보세요.

관찰 체크리스트

• 학습 목표(교사 지원 참조)를 읽어보세요.
• 체크리스트를 사용하여 학생들의 진척도를 관찰하세요.
  • 드럼 모델에 진동하는 부분이 포함되어 있다.
  • 악기(그리고 기타 재료)가 소리를 내는 원리를 테스트할 방법이 조사 계획에 포함되어 있다(동작이 물체를 진동하게 만드는 원리 포함).
  • 진동하는 물체가 소리를 일으킨다는 사실을 모델에서 얻은 증거를 사용하여 설명한다.

자기 평가

학생 개개인에게 자신의 성과를 가장 잘 나타낸다고 생각되는 브릭을 선택하게 하세요.

• 파란색 브릭: 프로그램 작성 지침을 따를 수 있다고 생각한다.
• 노란색 브릭: 프로그램 작성 지침에 따라 프로그램을 만들 수 있다.
• 녹색 브릭: 프로그램 작성 지침에 따라 프로그램을 만들 수 있으며, 친구에게 도움을 줄 수도 있다.

동료 피드백

학생들을 소규모 그룹으로 나누고, 협업의 체험에 대해 토의를 하게 하세요.
다음과 같은 문장을 사용할 것을 제안하세요.

• 네가 어땠을 때 좋았냐 하면…
• 내가 너에게서 더 듣고 싶었던 것은…

수업을 단순화하는 방법:

• 계획을 세우는 과정에서 비계설정 방식으로 지원을 제공하여 소리와 진동에 대한 학생들의 예측이 매 단계와 연결되도록 해주세요. 즉, 계획, 테스트 및 관찰 단계에서 이런 식으로 말머리 띄우기와 질문을 해주라는 것이죠.드럼 채로 플레이트를 치면 어떤 일이 벌어질까요? 해보세요! 플레이트가 움직이는 것이 느껴지나요?
  수업의 수준을 높이는 방법:
• 학생들에게 스파이크 에센셜 세트를 사용하여 현악기(기타, 바이올린, 첼로 등)를 만들어보라는 과제를 주세요. 그 다음, 각자의 테스트 계획을 사용하거나 조정하여 악기가 소리를 내는 원리를 조사하게 하세요. 아니면 대안적으로 학생들에게 소리가 물체를 진동시킬 수 있을지를 조사하게 하세요. 테스트 계획을 위한 재료로는 종이와 스피커가 적당할 것입니다.

• 학생 개개인에게 시간별 및 30분씩 표식이 되어 있는 빈 기록용지를 한 장씩 나눠주세요. 그 다음, 종일에 걸쳐 감지되는 소리(냉장고가 윙윙대는 소리, 텔레비전 소리, 새의 지저귐이나 날개치는 소리, 삐걱거리는 놀이터의 그네, 공이 통통 튀는 소리)를 시간대를 구분하여 글, 시각 또는 오디오 형식으로 기록하게 하세요. 뒤이어 학생들에게 소리가 관측된 시간이 언제이며 각각의 소리가 어떤 물체나 재료가 진동할 때 일어난 것으로 생각되는지를 쓰거나 그리거나(예: 그림에 동그라미를 치거나 화살표를 사용) 말해보라고 하세요.

이렇게 할 경우 수업 시간이 45분 이상으로 길어집니다.