산성비가 식물에게 주는 영향

자 유 탐 구

1. 교사의 자유탐구 활동 내용

(1) 자유 탐구 지도 및 평가 방법

1단계 : 주제 선정 및 소집단 구성
1단계에서는 제시된 큰 주제에 대하여 학생들에게 브레인스토밍을 통해서 공부(탐구)하고 싶은 소주제를 자유롭게 발표하게 하고, 이들 소주제들을 유사한 것끼리 묶어 범주화 한다. 그리고 학생들에게 학습하고자 하는 소주제를 각자 선택하게 하고, 같은 주제를 탐구하기 위한 소집단을 구성한다.
소집단은 2～6명 정도로 구성하는 것이 적합하고, 소집단 구성은 특정 소주제에 관심이 있는 학생들로 구성하되, 성별, 능력 등에서 이질 집단으로 구성하는 것이 바람직하다.

자 유 탐 구

1. 교사의 자유탐구 활동 내용

(1) 자유 탐구 지도 및 평가 방법

1단계 : 주제 선정 및 소집단 구성
1단계에서는 제시된 큰 주제에 대하여 학생들에게 브레인스토밍을 통해서 공부(탐구)하고 싶은 소주제를 자유롭게 발표하게 하고, 이들 소주제들을 유사한 것끼리 묶어 범주화 한다. 그리고 학생들에게 학습하고자 하는 소주제를 각자 선택하게 하고, 같은 주제를 탐구하기 위한 소집단을 구성한다.
소집단은 2～6명 정도로 구성하는 것이 적합하고, 소집단 구성은 특정 소주제에 관심이 있는 학생들로 구성하되, 성별, 능력 등에서 이질 집단으로 구성하는 것이 바람직하다.
[1단계 실행 절차 예시]
- 교사는 학생들에게 “이번 주제는 해양에 대한 탐구입니다. 해양에 대해서 알고 싶거나 더 깊게 탐구하고 싶은 주제를 자유롭게 발표하세요.”라고 안내한다.
- 학생들은 다양한 문제나 탐구 주제를 제기한다. (예) 바다는 어떻게 만들어졌을까?, 바다 깊은 곳에는 어떤 생물이 살까? 인간은 바다 밑 어느 깊이까지 들어갈 수 있을까? 해양에 관한 소설에는 어떤 것이 있으며 그 내용은 과학적으로 옳은 것일까? 배는 어떻게 물에 뜰까? 미래의…(생략)

싶은 세부 내용 분석
- 필요한 정보를 구할 수 있는 출처 파악
- 탐구 결과 발표 방법 및 절차 상세화 등등

3단계: 탐구 수행
3단계는 정보 수집 및 분석, 결론 도출 등 탐구 실행 단계이다.
- 학생들은 정보를 수집하고, 데이터를 분석하며 결론을 도출한다.
- 각 구성원은 맡은 일을 수행하고, 아이디어를 교환, 토의, 명료화하고 종합한다.

4단계: 최종 보고서 작성
- 구성원들은 해당 팀에서 알아낸 핵심 내용이 무엇인지 결정한다.
- 보고할 내용과 발표할 방법을 결정한다.
4단계에서 작성하는 최종 보고서에는 탐구한 주요 아이디어와 결론 그리고 정보와 자료의 출처 및 자료 수집 방법 등이 포함되어야 한다.

5단계: 최종 보고서 발표
5단계는 최종 보고서를 학급에 발표하는 단계이다.
- 발표는 간결하고 명료하게 하되 강의 형태는 지양한다.
- 시청각 자료를 사용한다.
- 필요하면 공식적으로 토론을 전개할 수도 있다
- 활동의 일부를 극화하거나 시뮬레이션 하는 것도 가능하다.
- 음악, 율동 등으로 표현할 수도 있다.
- 학급의 관심을 끌기 위해서 퀴즈 형태를 활용할 수도 있다.
- 그림, 사진 등을 전시할 수도 있다.

6단계: 평가
6단계는 평가 단계로서 탐구 주제와 절차의 과학성 및 창의성, 동기 유발 수준과 참여 정도, 발표 방법의 창의성 등을 평가한다. 평가에서는 학생들이 얼마나 자기 주도적으로 자발성을 가지고 탐구를 수행하였는지에 주안점을 두고 평가한다.

자유 탐구의 지도는 1단계인 주제 선정과 2단계인 탐구 계획 수립에 2차시 정도를 할애한다. 그리고 탐구 결과를 발표하기 전에 중간 점검 단계에서 각 팀별로 진행 상황을 보고하게 하여 제대로 진행하고 있는지, 문제는 없는지 등을 확인하여 지도 조언을 해야 한다.
그리고 마지막 발표 단계는 반별로 실시해도 좋지만, 좋은 탐구 보고서는 학교 전체 차원에서 전시하거나 학교 축제 기간에 다시 발표하게 할 수도 있다.

(2) 세부 구성

1: 학생조직
(1) 3,4월에는 개인별 활동으로 하고 그 후에는 소집단 활동으로 조직하였다.
(2) 소집단 구성은 친밀도를 우선으로 하고 학습 능력과 학습 특성에 따라 서로 도우미와 배우미의 역할을 할 수 있도록 구성하였고 2～4명의 모둠원 중에서 우수한 학생이 모둠장을 맡게 한다.

2: 전개 계획

차시
주 제
학습 활동
기간
탐구과정
1
지도 계획 작성
과학 자유 탐구 경험 조사
개인 탐구 주제 설정 및 계획 작성하기
’03.04∼
03.11
개인별 주제 선정
탐구 계획 수립
2
개인 탐구 수행 지도
쉬는 시간과 과학시간 시작시 개인별 탐구 수행 과정 알아 보기
’04.01∼
04.25
탐구 수행
중간 점검
3
모둠별 과학 자유 탐구 계획
모둠별 과학 자유 탐구 주제 설정 및 계획 작성하기
’04.28∼
05.03
소집단 구성
주제 선정
계획 수립
4
모둠별 과학 자유 탐구 수행
모둠별 탐구 수행 과정 알아 보기
’05.26∼
06.15
탐구 수행
중간 점검
5
모둠별 과학 자유 탐구 수행
여름 방학 중 탐구 수행 방법
점검하기
’07.07∼
07.11
탐구수행
6
평가
모둠별 과학 자유 탐구 결과 평가하기
’09.01∼
09.05
보고서 작성
발표



탐구단계
평가 관점
평가 방법
계획 단계
소주제 선정에서 적극성을 가지고 참여했는가?
발표 관찰
계획을 일목요연하게 체계적으로 정리했는가?
계획서
계획을 구체적으로 세웠는가?
탐구 과정
탐구 결과를 얻기 위해 성실하게 임했는가?
중간보고서
계획한 것을 제대로 충족시켰는가?
계획서, 중간보고서
탐구 과정 중 조원간의 역할분담이 잘 이루어졌는가?
관찰, 면담
탐구 과정 중 조 구성원간의 협력이 잘 이루어졌는가?
탐구 과정 중 합리적인 문제 해결과정을 거쳤는가?
결과 발표
발표 방식이 창의적인가?
관찰
발표할 때 보고서의 핵심 내용을 정확하게 표현하였는가?
보고서, 발표 관찰, 면담
학우들이 이해하기 쉽게 발표하였는가?
3. 평가 관점


2. 학생의 자유탐구 활동 내용 (학생의 입장에서 자유탐구)

(1) 탐구주제
산성비는 얼마나 해로울까?

(2) 탐구동기
어느 비오는 날이었다. 운동장에는 비를 맞으며 아이들이 뛰어 놀고 있었다. 선생님께서는 그것을 보시고 비를 맞으면 좋지 않다고 말씀하셨다. 자동차 배기가스 때문에 산성비가 내린다는 것이었다. 나는 이해가 되지 않았다. 산성비는 어떻게 해서 생기고 또 얼마나 피해를 준다는 말인가? 궁금한 것이 너무도 많았다. 그래서 나는 방학을 이용하여 좀 더 자세히 조사해 보고 실험해 보기로 하였다.

(3) 탐구를 통하여 알아보고 싶은 점
산성비의 해로움을 실험과 관찰을 통해 알 수 있다.

(4) 탐구실행과 방법

1) 탐구실행 절차: 주제정하기 → 주제에 대해 알고 싶은 세부 내용 분석 및 발표 방식 구상 → 필요한 정보를 구할 수 있는 출처 상의 등 조사 계획 세우기 → 조별 역할 분담 → 맡은 역할에 따라 자료 조사 → 보고서 작성 및 발표 자료 구성
2) 탐구기간: 약 3개월(7월 24일부터 10월 30)
3) 탐구방법:
먼저 10종류의 산성비와 같은 용액을 만들었다. 처음에는 황산을 사용했으나 식물이 너무 빨리 죽어서 비교 관찰이 어렵고 또 위험해서 선생님과 의논 끝에 식초를 사용하기로 결정했으며 물 : 식초의 비율을 다르게 하여 산성 용액을 만들고 번호를 붙였다. 식물은 주변에서 구하기 쉬운 고추와 콩을 각각 10개의 화분에 심고 키가 12cm 정도 되었을 때부터 산성도가 다른 용액을 주면서 4회에 걸쳐 성장을 비교 관찰 하였다. 붕어도 10개의 수조에 산성도가 다른 용액을 주고 호흡수와 살아 있는 시간 등을 조사해 보았다. <표1 참고>

<표1> 각 번호의 화분, 수조에 사용한 산성 용액

화분(수조)번호
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
물 : 식초(7%)
100:0
99:1
98:2
97:3
96:4
95:5
94:6
93:7
92:8
90:10
산성도(PH 표준 시험지)
7
6
5.5
5
4
3.5
3
2.5
2
1.7


탐구 장소는 햇빛이 잘드는 옥상으로 하였다. 시기적으로 고추 모종을 구하기가 어렵기도 했고, 화분, 수조 등의 자료가 많이 필요했지만 너무도 해보고 싶었기 때문에 힘든 줄을 몰랐다.

(5) 탐구 내용

1) 콩의 경우
10개의 콩 화분에 모두 수돗물을 주다가 키가 12cm 정도가 된 8월 10일부터 물과 식초의 비율을 다르게 하여 주었다. 그리고 각 번호의 화분에 변화가 있을 때마다 1차, 2차, 3차에 걸쳐서 성장을 비교해 보았다. 식초의 비율이 높아질수록 식물이 성장을 못하고 말라 죽었으며 산 것도 잎과 열매가 부실함을 볼 수 있었다.

2) 고추의 경우
고추의 경우도 8∼9 cm 정도가 된 8월 10일부터 물 : 식초의 비율을 다르게 하여 주었다. 역시 변화가 있을 때마다 성장 정도를 알아보고 사진도 찍었는데 식초의 비율이 많아질수록 말라 죽거나 성장이 좋지 않음을 알 수 있었다.

3) 붕어의 경우
처음에는 10개의 수조에 통제하지 않은 어항의 물을 넣고 붕어의 호흡수와 물 동작을 비교 관찰하였다. 그런 후에 물 : 식초의 비율을 다르게 하여 주고서 붕어의 호흡수와 몸 동작 그리고 살아 있는 시간 등을 비교 관찰하였으며 변화가 있을 때마다 사진을 찍었다.

(6) 탐구 결과

1) 콩의 경우

화분 번호
조사날짜
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
8.10(통제전)
13
14
14
13
13.5
13.2
14
13.2
12.8
13.3
8.13(1차)
17
17.5
17
15.5
15.7
13.5
시들음
시들음
시들음
시들음
8.16(2차)
20
19.5
18
18
17
15.5
시들음
시들음
시들음
시들음
8.24(3차)
30
29
26
27
25.8
19
마름
죽음
죽음
죽음

표와 그래프에서 보듯이 통제전에는 키가 모두 비슷했는데 통제 후에는 산성도가 심할수록 말라 죽거나 잘 자라지 못했으며 그 피해는 고추보다 콩이 훨씬 컸다. 또 1차, 2차, 3차로 시간이 경과할수록 그 차이는 더욱 크게 나타났다.

2) 고추의 경우

화분 번호
조사날짜
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
8.10(통제전)
9.2
9.4
8.8
9.6
8
10
8
8.1
8.5
8.9
8.13(1차)
13.2
13.2
11
12.3
8.5
12.5
11.2
9.8
8.8
시들음
8.16(2차)
20.1
19.4
16.5
16.8
13.9
14.6
13.2
10.4
시들음
마름
8.24(3차)
27.4
26.7
26.8
24
23.1
20
17
시들음
죽음
죽음

?
고추의 경우도 콩과 같이 4차례에 걸쳐 성장을 조사해 보았는데 역시 산성도가 심할수록 잘 자라지 못했으며, 시간이 지날수록 차이는 크게 나타났다.

3) 붕어의 경우

어항 번호
조사날짜
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
통제전 호흡수/분
78
77
79
78
81
79
80
82
78
77
통제전 호흡수/분
79
110
114
119
123
128
130
134
135
137
붕어가 산 시간(분)
계속
95
80
60
55
48
39
33
25
20

?
붕어의 경우도 통제 전에는 호흡수가 거의 비슷했는데 통제 후에는 산성도가 심할수록 호흡수가 많아졌으며 붕어 비늘의 윤기도 없어지고 흰색으로 탈색되어 갔다. 뿐만 아니라 산성도가 심할수록 빨리 죽었으며 식초의 비율이 낮은 2번 어항의 붕어까지도 95 분 만에 죽고 말았다.

(7) 느낀점과 더 알고 싶은 점
고추 모종을 구하느라고 시장 몇 군데를 친구들과 같이 찾아 다니던 일, 비가 자주 와서 물:식초의 비율을 통제하는데 힘들었던 일, 화분 20개를 가지고 하루에도 몇 번씩 옥상까지 오르고 내리던 일, 또 통제 후에 식물이나 붕어가 죽어서 너무나 가슴이 아팠던 일. 헤아릴 수 없이 많은 장면들이 머리를 스치고 지나간다. 오랜 기간 마치 아기를 돌보듯이 정성을 다해서 가꾸고 조사하고 관찰하는 과정에서 배우고 알게 된 점 또한 너무도 많고 유익했다. 또 한편으로는 알게 된 점 못지 않게 궁금한 점들이 더욱 더 많아졌다. 식물이나 붕어에게 산성비는 왜 해로우며 어느 정도의 피해를 입는가? 산성비에 강한 식물은 무엇이며 고추보다 콩의 피해가 컸던 이유는 무엇일까? 산성 용액에서 붕어가 탈색된 이유는 무엇이며 호흡수가 많아진 이유는 무엇일까? 이러한 산성비를 맞으면 사람은 어떤 피해를 입을까?