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내 목소리가 보여요(교사용)
작성일 2003-02-23 (일) 10:42
분 류 7학년
Link#2 07_12.hwp (Down:9607)
영역 파동
ㆍ추천: 0  ㆍ조회: 10861      
내 목소리가 보여요(교사용)

내 목소리가 보여요(교사용)

본 활동은 7학년 (12)파동 단원에 대한 이해를 증진시키고자 마련된 것이다. 즉 소리를 볼 수 있는 장치를 만들어 소리도 파동으로 전달되는 것임을 알고, 소리의 파형을 직접 눈으로 관찰함으로써 소리의 세기와 높이를 진폭과 진동수(파장)의 변화로 구별하는데 도움이 되도록 하였다. 특히 본 활동은 고음의 영역이 풍부하고 음의 높낮이에 비교적 민감한 여학생들에게 소리 파동을 이해시키는데 보다 더 큰 자신감과 친근감을 갖도록 할 수 있다.

소리를 눈으로 볼 수 있는 장치를 만들어 소리의 파형을 관찰함으로써 소리의 세기와 높낮이를 파형의 진폭과 파장(진동수)의 변화로 설명할 수 있도록 한다.

1. 수업의 진행과 시간 배정 : 45 분 수업

가) 도입 : 5분

- 오디오나 노래방 기계에서 음악이 흐를 때 위아래로 오르내리는 작은 네모조각들을 본 적이 있는가?  또, 소리에 따라 어떻게 움직였는가?(Exprerience)
- 기계는 어떻게 사람이 하는 말을 알아듣는 것일까?(Exciting)

나) 활동 전개 및 탐구 : 30분

- 소리는 어떻게 생겼을까?
- 모둠별로 소리를 볼 수 있는 장치를 만들어 본다.
(시간 관계상 장치를 조립할 수 있도록 하거나 만들어진 장치를 조별로 준비한다.)
- 조립한 장치에 대고 말을 해 보도록 한다.
큰 소리, 작은 소리, 높은 소리, 낮은 소리를 내어보고 각각의 경우에 대해 소리의 파형이 어떻게 다른지 탐구한다.(학생 활동지에 따른다.)

다) 결과 정리 및 토의 : 10분

- 생각 모으기에서 소리 파형의 파장(진동수), 진폭이 각각의 소리에 따라 어떻게 다른지 종합·정리한다.(Environment)

2. 활동 전개시의 유의점

- 레이저포인터는 빛이 많이 흐트러지지 않는 양질의 것을 구입하는 것이 좋다.
- 레이저 광선은 눈에 매우 유해하므로 학생들이 함부로 눈에 비추지 않도록 지도한다.
- 종이컵의 밑바닥을 오려낼 때는 가능한한 넓은 (정)사각형으로 오려내도록 하고, 칼을 조심해 다루도록 지도한다.
- 종이컵에 붙인 은색포장지에 레이저를 비출 때에는, 컵의 중앙에서 약간 아래쪽에 비추는 것이 파형의 변화를 보는데 좋다.
- 회전거울은 대략 5×5cm 정도로 하나 모터의 크기에 따라 달라질 수 있다. 팬 모터는 컴퓨터 속에 들어가는 쿨러(송풍기 6V-12V)를 사용하면 된다.
- 회전거울은 거울을 하드보드지나 정육면체 나무토막에 붙여 만들면 좋다. 이때 양면테이프를 이용하면 쉽게 거울을 붙일 수 있다.
- 모터에서 나오는 전선은 대개 붉은 색과 검정색인데 대체로 붉은 색 전선은 전원장치의 (+)극에, 검정색 전선은 (-)극에 연결한다.
- 레이저포인터와 종이컵은 스탠드에 고정시켜 소리 진동 외의 떨림이 없도록 한다.
- 파형을 보는 막은 우드락에 4절지 정도의 그래프용지를 붙여 사용하면 된다.
- 주위가 너무 밝으면 레이저 광선이 희미하므로 적절히 조절한다.

평가 기준

평가척도

평가

큰 소리와 작은 소리의 차이를 진폭의 차이로 설명할 수 있는가?

설명함

1

설명하지 못함

0

높은 소리와 낮은 소리의 차이를 진동수(파장)의 차이로 설명할 수 있는가?

설명함

1

설명하지 못함

0

A : 2점         B : 1점       C : 0점

① 소리보기 장치는 45분 수업 중에 만들기엔 시간이 부족하므로 이미 만들어진 장치를 학생들이 적당히 조립하는 정도로 한다.
② 실제 활동을 살펴보면 학생들이 일정한 세기에서 높고 낮은 음을 내거나 일정한 높이의 음을 세고 약하게 내기는 대체로 어렵다. 즉  대개가 세고 고음을 내거나 작고 낮은음을 내게 된다. 그러므로 교사는 센  소리와 약한 소리의 차이/ 높은 음과 낮은 음의 차이를 잘 볼 수 있도록 학생들이 소리를 낼 때 적절한 안내와 지도를 해야 한다.
③ 정리 단계에서 일정 높이에서의 센 음과 약한 음, 일정 세기에서의 고음과 저음을 준비해 보여주면 좋다.
④ 도레미 ♬∼ 음계 올라가기 시합(도레미파솔라시도, 도시라솔파미레도)을 할 때는 조별로 대표자를 뽑아 시합을 시킨다. 음을 정확히 내는 사람은 음의 고저에 따라 파장(진동수)의 변화가 뚜렷이 보인다. 그러므로 본 활동을 통해 누가 음치인지, 또 어떤 음을 제대로 낼 수 없는지를 알아 낼 수도 있지 않을까?
⑤ 소리 보기 장치에 대하여
- 우리가 만든 장치는 소리가 은색포장지를 진동시키고 그것이 다시 은색 포장지 위에 비추인 레이저 광선을 진동시켜 결국, 소리의 진동을 빛의 진동으로써 볼 수 있게 하는 것이다. 이때 회전거울을 사용하여 한 점에서 진동하는 레이저 광선에 위상차가 생기게 함으로써 소리의 파형을 눈으로 직접 볼 수 있게 된다.
⑥ 학생 활동 전개 및 생각 모으기 해답
- 소리의 감각은 소리의 높이와 소리의 세기, 소리의 맵시(음색)에 의해 정해진다. 소리는 진동수가 클수록(파장이 짧을수록) 높은 소리가 되고, 진동수가 같다면 진폭이 클수록 소리의 세기가 크다. 그리고 같은 세기, 같은 높이의 소리라도 소리를 내는 물체의 종류에 따라 느낌이 달라진다. 이는 사람의 목소리와 피아노의 소리가 같은 세기, 같은 높이라도 다르게 느껴지는 이유이다.

 가. 소리의 세기 구별

 

빛의 파형

특 징

차이점

진폭

파장

높은 소리

일정

짧음

 높은 소리의

파장이 더 짧음

(진동수는 큼)

낮은 소리

일정

 나. 소리의 높이 구별

 

빛의 파형

특 징

차이점

진폭

파장

큰 소리

일정

큰 소리의

진폭이 더 큼

작은 소리

작음

일정

⑦ 소리(음파)에 대하여.
- 소리는 물체(공기)의 진동에 의해 만들어지고 공기에 의해 파동의 형태로 전달된다. 즉 공기 압력이 평균(대기압)보다 높은 부분과 낮은 부분이 생기고 그것이 파(음파)로 전해지는 것이다. 이때 소리는 진동체로부터 종파의 형태로 퍼져나간다. 즉 밀한 부분과 소한 부분이 번갈아 가면서 이동하는 파동인 것이다.
- 소리는 기체, 액체, 고체를 모두 통과할 수 있으나 진공은 통과할 수 없고 철과 같은 탄성체에서 가장 빠르다.
- 소리의 세기는 음파의 진폭의 제곱에 비례하며 오실로스코프와 같은 기구를 이용하여 객관적인 기준으로 측정된다. 소리의 세기의 단위로 데시벨(dB)을 사용하며 이는 전화의 발명자인 벨의 이름을 딴 것이다. 정상적인 귀로 들을 수 있는 소리의 한계(0dB)에서 시작하여 10dB씩 증가하는 경우 소리의 세기는 0dB의 10씩 커진다. 즉 10dB은 0dB의 10배 크며, 20dB은 10dB의 10배가 크다.
- 소리의 속도는 온도가 0℃인 건조한 공기 중에서 약 330m/s인데 매우 빠른 것 같지만 빛의 속도의 백만 분의 일에 불과하다. 온도가 1℃ 올라갈 때 음속은 약 0.6m/s씩 빨라지는데 실내 온도에 해당하는 20℃에서의 음속은 약 340m/s정도가 된다. 소리의 속도는 매질에 의해서도 변한다. 수중에서는 약1500m/s에 달하고 철과 유리 같은 고체 중에서는 음속이 더 빨라져 5km/s를 넘는다.

⑧ 한 걸음 더 넘기 및 보충·참고자료

레이저(laser) - light amplification by stimulated emission of radiation의 약자

레이저 광선은 흩어지지 않고 멀리까지 나아갈 뿐만 아니라 강력한 에너지로 물체를 녹이거나 뚫는데 탁월한 능력을 발휘한다. 이것은 레이저가 에너지를 고도로 집중시켜서 단숨에 쏟아 붓기 때문이다. 원래 빛이란 원자 내의 전자가 에너지 준위를 오르내리면서 내놓는 전자기파인데, 보통의 물질은 무작위적으로 오르내리기 때문에 다양한 종류의 빛을 낸다. 그러나 레이저는 동시에 같은 종류의 점핑을 하게 만들어 놓음으로써 집중된 형태의 빛을 쏟아내는 것이다. 즉 보통의 빛은 여러 색의 빛이 섞여 있으나 레이저 광선은 한 가지 색으로만 이루어져 있어 퍼지지 않고 곧바로 진행한다. 레이저의 응용 분야로는 홀로그래피, 딱딱한 보석이나 금속의 가공, 의료기, 광섬유를 이용한 레이저 통신 등이 있다.

음성인식

- 컴퓨터가 말을 알아듣는다면 얼마나 편리할까!

음성인식의 원리는 다음과 같다. 우선 미리 음성을 분석하여 음소, 음절, 단어 단위로 추출한 특징이 시간에 따라 변화하는 패턴을 저장한다. 마찬가지로 미지의 음성 입력에 대한 패턴도 구해 미리 저장한 패턴과 비교한다. 그리고 패턴이 가장 유사한 음소, 음절, 단어 등을 최종 인식 결과로 삼는다. 컴퓨터는 0과 1이라는 디지털 언어를 사용하므로 음성을 컴퓨터에 넣으려면 파동을 디지털의 형태로 바꾸어야 한다. 즉 연속적인 파형을 토막토막 잘라서 숫자로 바꾼 다음 입력해야 하는데 이것을 표본화(sampling)라고 한다. 일반적으로 음악을 들을 때 사용하는 CD플레이어는 약 44kHz로, 즉 1초를 약 4만 4천 조각으로 나누어 저장한다. 그러나 음성은 16kHz이하로 조각을 적게 나누어도 본래 음을 크게 왜곡시키지 않고 저장할 수 있다. 잘게 자르면 잘게 자를수록 본래 음에 가까워지지만, 그러면 데이터의 양이 많아져 기억용량이 많이 필요하다. 소리를 디지털 신호로 분리해내는 이러한 기능은 컴퓨터에 흔히 쓰이는 사운드 카드가 해준다. 사운드 카드에 마이크를 연결해 소리를 주면 사운드 카드는 음성을 모두 조각 내 디지털 신호로 분해한 다음, 이것을 메모리 또는 하드디스크에 저장한다. 음성을 음소 단위로 나누어 저장하려고 할 때 음소가 장음, 단음 등 길이가 서로 달라 어려움이 따른다. 그래서 음성을 약 10-20밀리초(msec, 1/100초)의 일정한 길이로 나누는데 이것을 프레임이라고 부른다. 이제 이 조각들에서 주파수 스펙트럼을 구한다. 피아노 건반을 여러 개 동시에 누르면 화음이 들리는데 이것을 다시 각각의 음으로 나누어 펼치는 것과 같다. 백색 광이 햇빛이 프리즘을 통과하면 무지개 색으로 나누어지는 것처럼 들리는 소리도 한가지 파동으로 된 것이 아니라 여러 파동이 겹쳐 있는 것이다. 음소 고유의 특징은 주로 스펙트럼 개형으로 나타나므로 패턴을 비교할 때는 스펙트럼 개형이 적절히 표현되어 있는 특징을 이용하게 된다. 그러나 음성은 무한에 가깝게 존재하며 정확한 인식을 위해서는 각각의 음성에 대한 과다한 계산량이 필요하고 게다가 주위에 존재하는 잡음까지 걸러 인식해야 하므로 지금까지의 기술로는 정확한 음성인식은 아직 어려운 형편이다. 하지만 늘 그래왔던 것처럼 상상하면 이룰 날이 곧 올 것이다.

-  참고도서  -
과학동아 1998년 3월호 「인간을 닮아가는 인간의 기술」
Why Books 23.「톡톡 튀는 소리의 세계」일본음향학회 편/ 전영석 역

들을 수 없는 발레리나 강진희의 소리찾기

 강진희는 1999년 2월 11일과 13일 LA 킬버시티 극장과 베테랑 메모리얼 극장에서 공연된 '삼손과 데릴라'에서  발레리나로서는 치명적인 청각장애를 극복하고 당당히 주연을 맡아 성공적으로 공연해내 화제의 발레리나로 주목을 받았다. 강진희는 2살 때 고난청 농아로 판정 받은 선천성 농아였다. 외견상으로는 아무런 이상이 없지만 소리를 전혀 듣지 못한다. 그녀는 중학교에 들어가면서부터 무용을 시작하였다. "주위에선 모두 불가능하다고 말렸어요. 하지만 무용은 무엇인지 모를 매력으로 저를 강하게 당겼답니다. 그래서 저는 어머니와 함께 말리시는 선생님을 설득했고 그래서 꿈에도 그리던 무용을 할 수 있게 되었답니다." 그녀는 그때를 이렇게 회상하였다. 하지만 그 이후로 그녀가 겪어야 했던 고통들은 이루 말할 수 없었다. 선생님은 장애가 있다고 해서 봐주는 일이 없었기 때문에 남들이 다섯 번을 연습할 때 그녀는 스무 번을 연습해야만 했다. 음악을 들을 수 없는 그녀로서는 당연한 일이었다.
  초기 시절에는 맘속으로 계속 박자를 세어가면서 동작을 반복하였다. 속으로 박자를 세어가며 동료들과 호흡을 맞추는 일은 힘들었다. 선생님의 스틱소리를 보는 것으로 들어야 했고 그 소리에 움직여야했다. 그러나 이제는 박자를 세지 않는다고 한다. 어느 날부터 공기의 울림이 느껴지기 시작했고, 그것은 귀가 듣는 것이 아니라 몸이 듣는 것이라고 한다. 느낌만으로 움직이지만 실수하는 일이 없다고 한다.
   "발레는 음악과는 분리될 수 없답니다. 왜냐하면 발레리나는 음악을 듣고 음악을 통해 감정을 만들어 내고 동작을 형성해야 하니까요. 하지만 저같이 청각 장애인에게는 그것이 불가능합니다. 저는 보청기를 통해 음악의 진동이나 파장은 느끼지만 이것이 모짜르트의 곡인지 베토벤의 곡인지 혹은, 슬픈 느낌인지 기쁜 느낌인지 알 수가 없답니다. 그래서 저는 음악을 듣는 것이 아니라 책을 통해서 감정을 형성한답니다." 이렇게 그녀는 음악에서 느낄 수 있는 감정을 책으로 읽어 느꼈다. 정상인에게도 어려운 과정을 중간에 포기하지 않고 끝까지 열정을 쏟아 부었던 그녀의 노력이 그녀를 지금의 프리마돈나로 우뚝 설 수 있게 한 힘이 된 것이다. 많은 어려움을 극복하고 자신의 꿈을 이룬 그녀는 다음과 같은 말을 하였다. "모든 것을 겉만 보고 판단하지 마세요. 그 본질을 볼 수 있도록 노력하고 자신의 희망이 불가능하다고 생각되더라도 정말로 그것을 원하고 노력만 한다면 할 수 있다고 믿어요. 그리고 실패를 두려워하지 말고 좋은 경험으로 받아들일 수 있는 자세가 필요하다고 생각합니다."

   
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2011-01-28 04:26
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2011-02-02 18:25
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2011-02-06 10:30
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2011-02-21 15:03
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2011-02-26 23:19
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2011-03-03 13:50
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2011-03-06 13:45
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