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접수번호	20181023001	처리상태
제안신청인	박**	신청일	2018-10-23 21:49:01
제안유형	제안
제안제목	초등 4학년1학기 과학 '양팔저울로 물체 무게 비교' 절차 수정 제안
개요	초등 4학년1학기 과학 87쪽(지도서 216쪽)부터 '양팔저울로 여러 가지 물체의 무게를 비교하려면 어떻게 해야 할까요?'에 대한 실험 안내는 아래와 같다. 2. 양팔저울로 여러 가지 물체의 무게를 비교해 봅시다. ① 수평 조절 장치로 저울대의 수평을 맞춥니다. ② 양팔저울의 한쪽 저울접시에 측정하려는 물체를 올려놓습니다. ③ 저울대가 수평을 잡을 때까지 다른 한쪽 저울 접시에 클립을 올려놓습니다. ④ 저울대가 수평을 잡았을 때 클립의 총개수를 세어 봅시다. ⑤ 물체를 바꿔 ①~④의 활동을 한 다음 측정한 물체의 무게를 비교해 봅시다. 이 실험 절차는 '양팔저울의 양쪽 무게가 같다면 저울대가 평형이 된다'는 오개념을 심어줄 우려가 크다. 양팔저울 양쪽의 무게가 같은 상황에서는 저울대가 움직이지 않는다. 무게에 의한 토크가 상쇄되어 0이기 때문이다. 손으로 힘을 가해서 저울대를 평형으로 만들든, 살짝 기울이든, 심히 기울이든, 손으로 힘을 가한 상태 그대로 남아 있게된다. 만약 양팔저울의 양쪽 무게가 똑같이 되는 과정에서 저울대가 평형이 되었가면 그 까닭은 양쪽 무게를 똑같이 만드는 과정에서 '외부로부터의 힘'이 가해져 평형이 된 것이다. 교과서의 실험절차 중 ③ '저울대가 수평을 잡을 때까지 다른 한쪽 저울 접시에 클립을 올려놓습니다.'를 외부로부터의 힘이 가해지지 않도록 제대로 수행했을 시에, 저울대는 절대 평형을 이룰 수가 없다. 저울대가 물체를 올린 접시 쪽으로 기운 상태에서 실험을 시작했기 대문에 클립들의 무게가 물체의 무게와 동일한 상태가 되더라도 저울대는 기울어진 상태를 '유지'하게 된다. 그 상태에서 클립을 더 놓으면 클립들의 무게가 물체의 무게보다 무거워지기 때문에 저울대는 반대로 기울게 된다. 즉 실험 절차를 통해서 저울의 원리를 바르게 익히기가 힘든 문제가 있다. 따라서 두 가지를 제안한다. [제안1] 교과서 87쪽 실험과정에서 ③ '저울대가 수평을 잡을 때까지 다른 한쪽 저울 접시에 클립을 올려놓습니다.'는 1. 다른 한쪽 저울 접시에 클립을 추가하는 과정 2. 외부의 힘으로(손으로 눌러서) 저울대를 수평 상태로 만드는 과정 3. 외부의 힘을 제거했을 때(손을 떼어서) 저울이 수평 상태를 유지하는지 확인하는 과정 을 3.이 될 때까지 반복하는 것을 제안한다. [제안2] 지도서의 지도상 유의점에 '양팔저울 양쪽의 무게가 같은 상황에서는 저울대가 저절로 수평이 되는 것이 아니라, 양쪽의 토크가 상쇄되어 0이라서 저울대가 움직이지 않는다. 손으로 힘을 가한 상태 그대로 저울대가 유지된다. 양팔저울 양쪽의 무게가 같다면 저울대를 평형 상태를 만들어 놓았을 때 계속 평형을 유지한다.'는 것에 대한 설명을 추가하는 것을 제안한다. 이 것을 개선하여 실험이 오히려 오개념을 형성하는 것을 방지하고, 실험을 통해 정확한 지식을 심어줄 수 있기를 바란다.
현행 및 문제점	[현황] 초등 4학년1학기 과학 87쪽(지도서 216쪽)부터 '양팔저울로 여러 가지 물체의 무게를 비교하려면 어떻게 해야 할까요?'에 대한 실험 안내는 다음과 같습니다. 2. 양팔저울로 여러 가지 물체의 무게를 비교해 봅시다. ① 수평 조절 장치로 저울대의 수평을 맞춥니다. ② 양팔저울의 한쪽 저울접시에 측정하려는 물체를 올려놓습니다. ③ 저울대가 수평을 잡을 때까지 다른 한쪽 저울 접시에 클립을 올려놓습니다. ④ 저울대가 수평을 잡았을 때 클립의 총개수를 세어 봅시다. ⑤ 물체를 바꿔 ①~④의 활동을 한 다음 측정한 물체의 무게를 비교해 봅시다. [문제점]: 실험 절차가 부족합니다. 그래서 오개념을 심어줄 우려가 크고, 실험도 잘 되지 않습니다. '양팔저울의 양쪽 무게가 똑같이 되도록 만들면 저울대가 평형이 된다'는 것은 오개념입니다. 먼저 양팔저울의 왼쪽에는 가벼운 물체, 오른쪽에는 무거운 물체를 올려 놓은 상황을 검토해 보십시오. 당연히 양팔저울 왼쪽이 아래로 처집니다. 손을 사용해서 강제로 양팔저울을 평형 상태로 만들어도, 손을 떼면 다시 양팔저울 왼쪽이 아래로 처집니다. 또 손을 사용해서 양팔저울 왼쪽을 (오른쪽보다) 올려줘도 손을 떼자 마자 왼쪽이 아래로 처집니다. 왜냐하면 양팔저울 왼쪽이 오른쪽 보다 더 무겁기 때문에 무게에 의해서 생긴 토크가 양팔저울 왼쪽을 아래로 처지게 했기 때문입니다. 여기까지의 검토를 통해 양팔저울의 평형에 영향을 미치는 것은 ⓐ'물체의 무게' 뿐만 아니라 ⓑ'외부로부터의 힘'이 있다는 것을 알 수 있습니다. 위의 상황에서 ⓐ'물체의 무게'에 의한 토크(돌림힘)가 왼쪽이 더 커서 왼쪽이 아래로 처지도록 했고, 손을 사용해서 ⓑ'외부로부터의 힘'을 주어 양팔저울의 기울기를 바꾸어 보았습니다. 이번에는 양팔저울의 양쪽에 똑같은 물체를 올려 놓은 상황을 검토해 보십시오. 양쪽의 무게도 똑같겠지요. 당연히 양팔저울이 평형을 이룬다고 생각하기 쉽습니다. 실제로는 그렇게 되지 않을 때가 있기 때문에 제가 제안을 하는 것이지만, 일단 양팔저울이 평형을 이루었다고 생각하고, 다음 진술을 하겠습니다. 평형 상태인 양팔 저울의 왼쪽을 손으로 살짝 누르면, 당연히 왼쪽이 아래로 처집니다. 이 상태에서 손을 떼면 어떻게 될까요? 저울의 팔이 움직여서 스스로 평형을 이룰까요, 아니면 손으로 누른 그 상태 그대로 있을까요? 양팔저울의 왼쪽 무게와 오른쪽의 무게가 같기 때문에 ⓐ'물체의 무게' 에 의한 토크(돌림힘)는 상쇄되어 0입니다. 아무런 움직임이 일어나지 않는다는 것이지요. 그래서 양팔저울은 스스로 움직이지 않고, 손으로 누른 상태대로 있게 됩니다. 양팔저울의 양쪽에 똑같은 물체를 올려 놓은 상황을 다시 검토해 보면, ⓐ'물체의 무게' 에 의한 토크(돌림힘)가 상쇄되어 0이기 때문에, 저울은 아무런 움직임이 없습니다. 만약 저울이 움직였다면 ⓐ'물체의 무게'가 아니라 ⓑ'외부로부터의 힘'이 원인입니다. 양팔저울의 양쪽에 똑같은 물체를 올려 놓은 상태에서 양팔저울의 저울대는 ⓑ'외부로부터 가해지는 힘'에 따라서 여러 가지 기울기로 존재할 수 있습니다. 정리해서 다시 말하면, 양팔저울 양쪽의 무게가 서로 다른 상태에서는 어느 한쪽의 토크가 크기 때문에 저울대가 한쪽으로 처지게 됩니다. 손으로 힘을 가해서 저울대를 평형으로 만들어도 그 힘이 사라지면 무게의 불균형으로 인한 토크가 다시 저울대를 한쪽으로 기울게 하기 때문입니다. 즉 양팔저울 양쪽 무게가 다르면 저울대를 평형상태로 만들어도 곧 평형이 깨지게 됩니다. 양팔저울 양쪽의 무게가 같은 상황에서는 저울대가 움직이지 않습니다. 무게가 같기 때문에 토크가 상쇄되어 0이기 때문입니다. 손으로 힘을 가해서 저울대를 평형으로 만들면 그 상태 그대로 남아 있습니다. 즉 양팔저울 양쪽의 무게가 같다면 저울대를 평형 상태를 만들어 놓았을 때 계속 평형을 유지합니다. '양팔저울의 양쪽 무게가 똑같이 되도록 만들면 저울대가 평형이 된다'는 것은 오개념입니다. 만약 그렇게 되었다면 양쪽 무게를 똑같이 만드는 과정에서 ⓑ'외부로부터의 힘'이 가해져서 평형을 만든 것입니다. 교과서의 실험과정을 수행을 변인통제를 잘 해서, 즉 외부로부터의 힘이 가해지지 않도록 실험하는 것을 생각해 봅시다. ② '양팔저울의 한쪽 저울접시에 측정하려는 물체를 올려놓습니다'를 수행하기 위해서 왼쪽 접시에 지우개를 올려놓습니다. 저울대가 왼쪽으로 기울었습니다. ③ '저울대가 수평을 잡을 때까지 다른 한쪽 저울 접시에 클립을 올려놓습니다.'를 수행하기 위해서 오른쪽 접시에 클립을 몇개 올려 놓았습니다. 저울대는 계속 왼쪽으로 기울어져 있습니다. 그래서 클립을 더 넣었습니다. 외부로부터 가해지는 힘이 없도록 하기 위해서 살살 올렸습니다. 왼쪽 접시와 오른쪽 접시의 무게가 같은 상황에서도 저울대는 왼쪽으로 기울어져 있을겁니다. 거기에서 클립을 하나 더 넣어서 오른쪽 접시가 더 무거워지는 순간, 저울대는 오른쪽으로 기울어져 버립니다. 즉, 실험을 제대로 하면, 평형상태가 나올 수 없습니다. 실험을 통해서 저울의 원리를 바르게 익히기가 힘든 문제가 있습니다.
개선방안	[제안1] 교과서 87쪽 실험과정에서 ③ '저울대가 수평을 잡을 때까지 다른 한쪽 저울 접시에 클립을 올려놓습니다.'는 1. 다른 한쪽 저울 접시에 클립을 추가하는 과정 2. 외부의 힘으로(손으로 눌러서) 저울대를 수평 상태로 만드는 과정 3. 외부의 힘을 제거했을 때(손을 떼어서) 저울이 수평 상태를 유지하는지 확인하는 과정 을 3.이 될 때까지 반복하는 것을 제안합니다. [제안2] 지도서의 지도상 유의점에 '양팔저울 양쪽의 무게가 같은 상황에서는 저울대가 저절로 수평이 되는 것이 아니라, 양쪽의 토크가 상쇄되어 0이라서 저울대가 움직이지 않는다. 손으로 힘을 가한 상태 그대로 저울대가 유지된다. 양팔저울 양쪽의 무게가 같다면 저울대를 평형 상태를 만들어 놓았을 때 계속 평형을 유지한다.'는 것에 대한 설명을 추가하는 것을 제안합니다.
기대효과	제대로 설계된 실험을 통해 오개념을 해소시킬 수 있고 및 정확한 지식을 심어줄 수 있습니다.
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제안답변

제안답변 게시판
담당기관	㈜비상교육	처리상태
답변일	2018-10-29 14:36:05
답변내용	안녕하세요? 비상교육 국정개발cell입니다. 문의하신 내용에 대해 집필진은 다음과 같은 답변을 주셨습니다. 먼저 제안해 주신 의견 감사드립니다. 손으로 눌러서 저울대를 수평 상태로 만드는 과정이나 손을 떼어서 저울이 수평 상태를 유지하는지 확인하는 과정의 반복은 학생들에게 관련 개념을 정확히 심어줄 수 있는데 도움이 될 수 있다고 생각됩니다. 하지만 초등학교 4학년 학생들에게 교육과정 성취기준(수평잡기 활동을 통해 물체의 무게를 비교할 수 있다.)을 도달하기 위한 탐구활동 과정으로는 현재 교과서 진술로도 충분하다고 생각합니다. 여러 가지 물체의 무게 비교 실험에서 받침대는 양팔저울 받침점에서의 마찰력 때문에 어느 정도 수평을 이룰 수 있습니다. 민원인께서 말씀하신 방법은 중학교 1~3학년군의 ‘여러 가지 힘’과 연계하여 지도한다면 중학생들이 초등학교 때 배운 개념을 바탕으로 더욱 정교하거나 세련된 개념을 형성하는데 도움이 될 것 같습니다. 또한 교사가 재량을 발휘해 수업의 내용을 좀 더 깊게 탐구하거나 영재 학생을 위한 프로그램, 교사 연수 프로그램에서 활용하면 좋을 것 같습니다. 초등과학 교과서에 관심을 가져 주셔서 감사합니다.
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