눈이 사물을 보는 원리

(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 빛이 시각 기능에 미치는 영향을 조사하는 것이며, 학생들이 예제 이미지, 조립 설명서 및 프로그래밍 아이디어를 참조하여 영감을 떠올리고 이동식 라이트를 조립하는 과정이 수반됩니다. 가급적 학생 자신의 생각대로 이동식 조명 아이디어를 디자인하고 조립할 것을 당부하세요.

• 사전 지식 쌓기 - 눈이 사물을 보는 원리: 기초 과학 자료를 사용하여 정보, 이미지 및 용어 정의를 공유하세요.
  • 물체에서 반사된 빛이 눈으로 들어옵니다.
  • 망막이란 빛과 색을 감지하는 눈의 부위를 말합니다.
  • 눈은 빛과 색 정보를 전기 신호로 바꿔 뇌로 보내고, 뇌는 이 정보를 사용하여 물체를 봅니다.
  • 주요 어휘: 반사광, 눈, 망막
• 조립 및 프로그래밍 체험: 학습단원 계획의 제안 사항을 읽어보세요. 아울러 필요하다면, 이번 수업과 관련하여…
  • 스파이크 앱 시작 메뉴의 모터와 라이트 튜토리얼을 이용해 내용을 보완하세요.
  • 스파이크 앱의 도움말>단어 블록 메뉴의 이벤트 및 라이트 블록 섹션에서 추가로 도움이 될만한 부분을 찾아보세요.
  • 자동차의 위치 이동이 가능하도록 모델에 모터를 장착하고 프로그래밍을 하세요(힌트: 커다란 버스 수업의 아이디어 모델 참조). 이 경험이 정교화 단계에서 아이디어를 구상하고 조립하는 데 도움이 될 것입니다.
• 재료: 매트릭스 라이트가 눈에 보일 정도로 비교적 어두운 공간이 필요합니다. 모델 테스트를 위해 커튼을 닫거나 천장의 조명을 약하게 하거나 작은 구멍이 뚫려 있는 큰 판지 상자를 제공하는 방안을 고려해보세요.

파트 A (45분)

• 이야기의 주인공 소개 및 첫 번째 과제의 제시: 다니엘이 어두운 동굴을 탐험하던 중에 무언가를 발견했어요. 더 잘 볼 수 있게 좀 도와줄래요?

• 생각—필요에 따라 이야기 그림을 사용하여 수업의 주제에 대해 간략히 토의를 진행하세요.

  • 어떻게 해야 어두운 곳에서 물체를 볼 수 있을까요? (손전등이나 다른 광원을 사용하여 물체에서 빛이 반사되게 합니다.)
  • 어떤 물체가 빛의 경로를 가리고 있을 경우, 우리의 보는 능력에 어떤 영향을 미칠까요? (빛이 물체를 통과하지 못하고 차단되기 때문에 반사되어 나오는 빛이 없습니다. 빛이 없으면 눈이 해당 물체에 관한 신호를 두뇌로 보낼 수 없고, 따라서 명확하게 볼 수가 없습니다.)
  • 빛이 차단된 상황에서 물체를 보려면 어떻게 해야 할까요? (조명을 옮기거나, 조명을 가리고 있는 물체를 옮기거나, 해당 물체를 옮깁니다.)

• 스파이크 에센셜 세트와 장치를 그룹별로 하나씩 나눠주세요.

• 과제를 수행하는 학생들에게 이미지와 조립 설명서는 자동차와 라이트에 관한 하나의 본보기일 뿐이라는 점을 말해주세요. 가급적 자신의 생각대로 이동식 조명을 디자인하고 조립해야 합니다.

• 학생 과제:

  • 다니엘이 동굴 속의 물체를 볼 수 있도록 자동차를 하나 만들어줄래요? 기본 모델을 참조하여 모델을 조립하고, 차의 전면에 라이트를 붙이세요.
  • 빛의 경로가 어떻게 물체를 볼 수 있게 해주는지를 보여줄 수 있도록 모델을 프로그래밍하세요.
  • 모델을 테스트하세요(방금 전 준비 단계에서 언급된 어두운 공간을 이용).

• 레고^® 부품을 어떻게 사용하여 빛이 시각 능력에 미치는 역할을 모델링할 것인지에 대해 브레인스토밍을 진행하세요. 예를 들어, 손전등을 라이트 매트릭스로 사용하고, 물체에 비치는 빛을 차단해줄 “벽”으로는 레고 플레이트를 사용할 수 있겠죠. 빛의 경로를 바꾸는 것이 물체를 보는 능력에 미치는 영향을 조사하는 데 이러한 부품(라이트와 벽)이 도움이 될 것입니다.

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

예제 아이디어

• 학생들을 모두 모으고 정보를 공유하세요. 

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

  • 물체에서 반사된 빛이 눈으로 들어옴에 따라 우리가 물체를 볼 수 있게 되는 원리.
  • 물체를 향해 진행하는 빛의 경로가 차단될 시 물체를 볼 수 없게 되는 이유.

• 학생들에게 모델을 어떻게 바꾸어서 성능을 개선했는지에 대해 설명을 해보라고 하세요.

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) 정교화 단계에서 도움이 될 배경 지식을 공유하세요. 벽을 고정한 상태에서 차를 움직이면 빛의 경로가 바뀌는 이유에 대해 논의를 진행하세요. (빛의 경로가 레고 플레이트 “벽”에 의해 차단되어 있는 상태에서 차를 왼쪽이나 오른쪽으로 움직이면 빛이 벽을 피해갈 수 있겠죠.)

• (15분) 학생들에게 모델을 반복 테스트하며 앱의 다음 과제를 완료하게 하세요.

  • 자동차의 위치 이동이 가능하도록 모델의 모터를 프로그래밍하세요. (힌트: 커다란 버스 수업의 아이디어 모델을 참고하세요.)
  • 자동차의 위치 이동이 빛의 경로를 바꾸고 다니엘의 보는 능력에도 영향을 미치는 원리를 보여주세요. 차를 움직이면 다니엘이 물체를 더 잘 볼 수 있게 될지 여부, 그리고 그 이유를 설명하세요.

• (10분) 학생들에게 아래의 기준에 부합하는 지식, 아이디어 또는 기술을 모두와 공유하게 하세요.

  • 과제를 완료하는 데 도움이 되었다.
  • 조립하는 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.
  • 위치 이동이 가능한 라이트가 모델에 포함되어 있다.
  • 물체를 보려면 물체에서 반사된 빛이 우리 눈에 들어와야 한다는 사실이 모델을 통해 묘사된다.
  • 어떤 물체가 빛의 경로를 차단할 경우 물체를 볼 수 없다는 사실을 모델을 사용하여 설명하고 있다.

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:

• 첫 번째 과제의 조정: 학생들에게 자동차 없이 라이트만을 만들고(라이트 매트릭스 사용) 프로그래밍하게 하세요. 그 다음, 벽이라는 장애물이 있고 없는 상태에서 물체에 비치는 빛을 테스트하세요.

수업의 수준을 높이는 방법:

• 정교화 단계의 확장: 학생들에게 라이트 매트릭스의 픽셀 밝기를 0%, 25%, 50%, 75% 내지 100%로 프로그래밍하여 정교화 단계의 모델을 수정하게 하세요. 그 다음, 물체를 보는 능력이 밝기의 차이에 따라 어떻게 변하는지를 관찰하게 하세요.

• 어둠 속에서도 잘 볼 수 있는 동물(인간과 다름)에 관한 학습 자료를 제공하세요. 그 다음, 학생들에게 그러한 동물 중 하나를 고르고 해당 동물이 어둠 속에서 얼마나 멀리 보는지에 대해 간략한 신문 기사를 쓰게 하세요.

이렇게 할 경우 수업 시간이 45분 이상으로 길어집니다.