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분자모형놀이(교사용)
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심화보충자료 - 9학년
작성일 2003-02-23 (일) 23:23
분 류 9학년
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영역 물질의 구성
ㆍ추천: 0  ㆍ조회: 7116      
분자모형놀이(교사용)

분자모형놀이(교사용)

   9학년 (3)물질의 구성 단원에서는 화학식에 관한 개념이 처음으로 등장한다. 물론 화합물의 이름은 7, 8학년에 자주 등장하지만 원소 기호로 화합물의 이름을 써 보면서 화학의 체계적 입문이 시작된다고 해도 과언이 아니다. 화학에 입문할 때 많은 학생들을 좌절시키는 것이 화학식과 화합물의 이름을 외우는 것이다. 그래서 화학식을 마치 레고 블록을 맞추는 게임처럼 그림과 분자모형을 가지고 먼저 접근하고 그 후 우리 몸을 이용하는 집단 놀이로 화학식을 친근하게 하여 화학식이 단순히 외워서 사용하는 것이 아님을 깨닫게 하는 것이 이 실험의 목적이라고 할 수 있다. 게임과 그림으로 동기를 제공하는 학습 형태는 여학생들이 화학식을 친근하게 생각할 수 있고 직접 몸으로 분자를 표현하는 게임은 협동적 분위기를 통해 동기를 유발하고 유지시켜주는 역할을 한다.

① 우리 몸을 이용하여 분자를 표현해봄으로써, 분자를 구조식으로 표현했을 때의 장점을 이해한다.
② 화학식을 처음 접하는 학생들이 화학식의 기호에 대하여 느끼는 거부감을 줄인다.

1. 수업의 진행과 시간 배정 : 45분

가. 도입 : 10분

1) 몸을 이용하여 분자를 만들 때는 다치지 않도록 주위의 책상을 멀리 치우도록 한다. 날씨만 허락한다면 운동장이나 강당이 효과적이다.

2) 동기유발

"분자는 어떻게 생겼을까? 분자는 원자들이 결합하여 생긴다고 하는데 어떤 식으로 결합할까?"등의 질문으로 분자 모양과 결합방식에 대한 호기심을 유발시킨다. 몇 명 학생의 의견을 발표하게 한다.(Exiting)

나. 전개 : 25분 (Experience)

3) 활동 I을 시작하기 전에 원자들이 결합에 사용할 수 있는 팔의 개수를 다시 주지시킨 후 활동을 시작하게 한다.

    H=1, C=4, N=3, O=2

4) 교사는 미리 준비한 스케치북에 분자식을 써서 학생들에게 보이고 그 분자를 먼저 완성하게 하며 그 순서로 아래와 같이 한다.

① H2 -두 학생이 한 팔만 쭉 뻗어 서로 손을 잡는다.( H-H )
② H2O - 양팔을 벌린 학생의 양쪽으로 한 팔만 벌린 두 학생이 손을 잡는다.( H-O-H, 결합각은 다루지 않는다. )
③ NH3 - 한 사람은 양팔과 한 다리를 들어 그 곳을 세 사람이 팔로 잡는다. 결합선이 세 개인 질소 역할을 맡은 사람이 세 개의 팔을 사용하는 것이다.
④ O2 - 두 팔을 벌린 두 학생이 서로 손을 잡아 이 중 결합을 표현한다.(O=O)
⑤ CO2 - 두 팔을 앞으로 벌린 두 학생이 등을 맡대고 있고 두 팔을 벌린 다른 두 학생이 탄소 역할을 맡은 두 학생의 손을 잡는다. 또는 등을 땅에 대고 두 팔과 두 다리를 번쩍 들어 4개의 팔을 표시한 탄소 원자에 두 팔을 벌린 두 산소 원자가 하나는 탄소의 두 팔을 또 다른 하나는 탄소의 두 다리를 잡는다.(O=C=O)
⑥ N2 - 질소 원자는 팔이 세 개이므로 두 팔과 한 다리를 쭉 뻗어 3중 결합을 표시해야 한다.
⑦ CH4 - 두 팔을 벌리고 등을 맡 댄 두 학생의 각각의 손마다 팔을 하나씩 벌린 수소 역할의 학생들이 손을 잡는다. 또는 땅에 등을 대고 두 팔과 두 다리를 번쩍 든 상태에서 팔을 하나만 벌린 수소 원자 역할의 학생이 손과 발을 잡는다.

5) 효과적인 진행을 하기 위해 아래와 같이 실시할 수 있다.

① H2 - 두 명의 학생을 조교로 사용하여 인간의 팔이 어떤 역할을 하며 결합은 어떤 식으로 하는지 직접 예를 보여 준다.
② H2O, NH3 - 스케치북이나 칠판에 분자식을 보여준 후 조별로 어떻게 만들 것인지 토의하게 한 후 1조부터 나와서 분자를 만들게 한다. 다른 조는 발표 조의 문제점을 지적해보게 하여 주의를 집중시킬 수 있다.
③ O2 ,CO2 ,N2 ,CH4 는 경쟁적으로 진행하여 동기를 유지시킨다. 즉, 모든 조에게 동시에 분자를 만들어 보게 하여 자신있는 조는 손을 들어 만들어 보인다. 만약 틀렸다면 다른 조에 기회를 주어 맞추는 조에 점수를 주거나 사탕을 주어 참여를 유지시킨다. 혹시 첫 번째 조에서 답을 맞추었더라도 다른 방법으로 만들 수 있는 조가 있는지 확인하여 다른 조도 동참할 수 있는 분위기를 만들어주는 것이 중요하다.(③에서 제시한 분자는 두 가지 이상의 방법이 나올 수 있다.)
④ 마지막으로 생각해보기의 분자를 조별로 그려보게 한 후 6명으로 되어 있는 조를 합쳐 12인 1조로 만든다. 반의 숫자에 따라 약 10명의 조원이 되도록 조를 재편성하여 '6)생각 모으기'-중간 정리 단계로 퀴즈 식으로 진행한다.-에서 요구하는 분자를 동시에 만들어 보게 하여 정답이 아닌 조는 자리에 앉히고 정답을 맞춘 조만 점수를 주고 활동을 정리한다.

6) 생각 모으기(Environment) 해답

[에탄]

[에텐 또는 에틸렌]

[에틴 또는 아세틸렌]

다) 정리 : 10분

7) 분자를 만들고 멈추어 있는 조 옆에서 교사는 두 사람이 잡고 있는 팔은 전자들이 결합을 하고 있는 것임을 설명한다. 분자를 만들 때 사용하는 팔의 개수는 그 원자가 가지고 있는 홀전자를 의미한다. 한 개의 전자를 두 개의 전자로 만들기 위해 다른 원자와 결합을 하는 것이다.

8) 한 걸음 더 정답

   원자들은 원자 자체로 존재할 때는 불안하기 때문에 분자를 형성하려고 한다. 모든 원자들은 여러 개의 전자껍질을 가지고 있는데 이 중 가장 바깥 껍질에 전자를 8개로 가질 때 가장 안정한 상태가 된다. 그래서 비활성 기체인 18족 원소를 제외한 대부분의 원소들은 최외각 껍질에 8개의 전자를 만들기 위해 모자라는 부분을 화학결합을 통해 보충하려는 것이다.

평가 기준

평가척도

평가

  교사가 제시한 분자식을 몸으로 정확하게 표현할 수 있는가?

7개 중 6개 이상 맞춤

A

7개 중 4~5개를 맞춤

B

7개 중 3개 이하 맞춤

C

1) 원자들이 서로의 팔을 잡아 분자를 만든다고 하였는데, 실제로 팔은 무엇을 의미할까?
→ 팔은 원자들이 가지고 있는 전자를 의미한다. 각 원자마다 결합에 사용할 수 있는 전자의 개수가 정해져 있는데, 그 전자와 상대편 원자의 전자가 쌍을 이루면서 결합을 형성한다.

2) 활동 II처럼 학생들의 몸을 직접 이용하는 것이 권장되나 교사의 능력이나 교실의 여건이 허락되지 않을 때는 다음과 같이 분자모형 만들기 놀이로 대체할 수 있다.

활동 II. 원소와 분자들을 직접 만들어 보자.

1. 지름 1cm 짜리 스티로폼 공은 수소로 흰색 그대로 사용한다.
2. 지름 3cm 짜리 스티로폼 공은 탄소, 질소, 산소로 각각 검정, 빨강, 파랑 색의 유성 펜으로 색칠하여 구분한다.
3. 칠한 잉크가 다 말랐으면 활동 I에서 만든 분자 모양대로 직접 조립해 보자.

<분수 모양의 그림>

리제 마이트너(Lise Meitner, 1878∼1968)

  리제 마이트너는 오스트리아 비엔나에서 태어나 피에르 퀴리와 마리 퀴리의 라듐 발견에 매료되어 원자 물리학을 일생의 연구로 추구하기로 결심하였다. 1906년 그녀는 비엔나 대학에서 물리학 박사학위를 받았다. 2년 후 베를린으로 건너가 오토 한(Otto Hahn)과 프릿츠 슈트라스만(Fritz Strssman)과 합류하여 그들과 함께 핵분열을 발견하였고 1918년에는 한과 함께 악티늄(원자번호 89)으로 핵분열하는 프로탁티늄(원자번호 91)을 발견하였다. 1938년 그녀는 유태인이라는 이유로 독일 나찌의 박해를 피해 스웨덴으로 망명하였을 때, 오토 한은 우라늄-235 원자에 중성자를 쏘았을 때 우라늄 원자가 동일한 크기의 입자로 분열된다는 특이한 현상을 발견을 발견하여 이 결과를 그녀에게 분석 의뢰하였다. 이 자료에 근거하여 그녀는 우라늄이 중성자에 의해 분열할 때 내는 에너지를 계산하였고 이 현상을 '핵분열'이라고 명명하였다.
  그녀는 그녀의 발견을 영국 Nature지에 1939년에 발표하기까지 하였다. 우라늄 원자는 중성자에 의해 바륨(원자번호 56)과 크립톤(원자번호 36) 원자로 분열되는데, 그때 4.6×109kcal/mol이상의 에너지를 내었고 핵분열 시 발생하는 이 엄청난 양의 에너지는 곧 군사적 잠재력을 가지고 있음이 인식되기 시작했다. 그리고 미국에서는 첫 번째 원자 폭탄을 제조하기 위해 '맨하탄 프로젝트'가 시작되었다. 1945년 첫 번째 원자 폭탄이 일본에 떨어졌을 때 그녀는 다음과 같이 말하였다.

"나는 원자를 쪼개는 일을 할 때, 어떤 방법으로도 죽음을 다루는 무기를 생산해야겠다는 생각을 가지고 일하지 않았습니다. 당신들은 전쟁 기술자들이 우리 발견들을 이용한 방법 때문에 우리 과학자들을 비난해서도 안됩니다."

   
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