과학 첫째 시간에 사용하기 좋은 내용입니다.

 

미스테리 튜브 관련 학습지는 바로 아래에서 다운 받으시면 됩니다.

 

미스테리튜브(과학관찰).hwp

 

 

과학이란 무엇인지 학생들에게 설명하기 위해서 만들어 보았습니다.

신곡중학교 수석교사로 계신 장미순 수석선생님의 자료를 가지고 재구성해 보았습니다.

 

미스테리 튜브 제작방법을 보고 직접 만드셔서 하시면 좋습니다.

아니면 제가 만들어 놓은 동영상을 보여 주셔도 됩니다.

 

<학생들에게 보여 주는 미스테리 튜브 동영상>

 

 

미스테리 관찰 동영상 다운받기

 

 

1. 미스테리 튜브

미스테리 튜브 실험은 과학적 탐구와 과학의 본성을 잘 소개하는 실험이다. 학생들의 목표는 미스테리 튜브의 내부구조가 어떻게 구성되어 있는지를 확인하는 것이다. 여기서 주의해야 할 사항은 학생들은 튜브 안을 절대 볼 수 없게 하는 것이다. 학생들은 각자 자신만의 가설을 세우고 그것을 실험을 통해 검증하는 단계를 계속적으로 반복하여 최종 결과를 얻게 된다.

이 실험을 통해서 학생들은 과학적 지식이라는 것이 증명되지 않고 유추나 추리에 의해 만들어질 수 있으며, 따라서 과학적 지식은 절대적인 것이 아니라는 과학의 본성과 과학자들이 하는 일을 경험적으로 체험할 수 있는 기회를 갖게 된다.

 

2. 미스테리 튜브의 내부구조는  아래 만드는 방법 동영상 참고

 

     - 일부러 쉽게 노출되지 않도록 동영상에 넣어 놓았습니다.

 

3. 활용방법

- 미스테리 튜브를 미리 만들어 1, 2 ,3, 4 번 위치의 끈을 잡아당겨 가며 보여주고 이안에 선들이 어떻게 연결되어 있는지를 생각해 보게 한다. (동영상을 보여주고 생각해 보게 해도 된다.)

- 미스테리 튜브 안은 보아서는 안된다.

- 각자 생각한 것을 모둠별로 토론하고 내부구조를 직접 그려보게 한다.

- 모둠별로 그린것을 발표하고 본인들이 그린 것이 모순점이 없는지 생각해 보게 한다.

- 시간이 된다면 휴지심과 뜨개질실을 이용하여 그린것을 직접 만들어서 확인해 보게 한다.

 

미스테리 만드는 방법 동영상

 

 

 

 

수업시간에 활동지 나눠주고 동영상과 앞에서 만들어 간 미스테리튜브를 이용해서 시연해 주고 수업을 진행했습니다.

충분히 보여준 다음

 1) 각자 미스테리 튜브 구조를 그려보게 했고,

 2) 짝꿍과 서로 자신이 그린 그림을 보여 주면서 상대방을 설득하게 했고,(물론 모순점을 찾아 반박도 가능합니다.) 

 3) 마지막으로 모둠별로 서로 토의를 해서 내부구조를 다시 그려보게 했습니다.

 4) 그리고 정답이라고 생각하는 모둠이 나와서 내부구조를 그리고 발표하게 하고 반박하게도 하였습니다.(주로 제가 반박)

 5) 자신들이 제시한 내부구조가 반박당하고, 무지 무지 궁금해 할때 끝나기 5분전에 내부구조를 알려 주었습니다.

(하지만 끝까지 정답을 알려주지 않는 것이 더 좋습니다. 평생소원이니 내부를 한번만 꼭 보게 해달라는 아이들에게 다음과 같이 말합니다. '과학자들도 지구내부구조 직접 들어가 보고 싶기도 하고, 원자 내부구조도 직접 쪼개서 보고 싶고, 우주로 나가서 우리 은하 생김새도 보고 싶지만, 직접 볼 수 있는 방법은 없단다. 그저 관찰한 결과와 현상을 가지고 계속해서 예측만 할 뿐이지. 우리도 미스테리 튜브의 내부구조를 볼 수는 없다. 우리가 예측한 모형이 맞는다면 새로운 이론이 나오기 전 까지 그렇게 되어 있을거라 믿는 것 뿐이지.)

 

 

첫시간이라 서로 낮설어서 생각했던 것처럼 논의가 활발하게 진행되지는 않네요. ^^

 

<수업하면서 추가한 점>

직접 만들어보게 하고 싶었으나 재료준비하기도 힘들고 시간도 없고 해서 시연만 해 주었는데

 

아주간단하게 직접 만들어 볼 수 있게 할 수 있는 방법이 생각났다.

아래 처럼 활동지와 실, 그리고 스카치테이프, 칼, 송곳(볼펜을 써도 된다.) 을 나누어 주고 모둠별로 활동지에 구멍을 뚫어 실을 통과시켜 그린것을 직접 만들어보게 할 수 있었다.(재료를 추가로 이것 저것 더 주어도 좋다. 고무줄을 몇개 놓아 주면 재미있는 것들이 훨씬 더 많이 나온다.)


모둠별로 1개씩만 만들어 보게 하면 그림으로 그리는 것보다 더 많은 논의가 이루어 질 수 있다.(물론 처음에는 그림을 먼저 그려야 한다. 그리고 이상이 없다고 판단되었을때 실을 잘라 만들어야 한다.) 실 끝은 매듭을 짓거나 스카치테이프를 살짝 붙여서 표시하게 하면 된다.

 

 

 

 

 

 

<수업시간에 학생들이 만든것에서 모순점 발견하고 과학자처럼 탐구하게 하기>

 

우리가 하는 실험은 과학자들이 과학적 사실을 발견하기까지의 과정을 재연하는 것이다.

결국 과학자들은 겉에서 발생하는 현상만을 보고 내부의 구조를 논리적으로 밝혀 내는 것이다.

절대 내부구조는 직접 볼수가 없다. 지금 알고 있는 사실도 현재까지 알아낸 사실일 뿐 정답이라고 말할수는 없다.

 

1. 대부분 학생들은 X자 형태의 연결을 가장 먼저 생각한다. 그밖에 다양한 의견을 제시하지만 연결을 하게 되면 연결한 곳으로 부터 4개의 선이 모두 같은 길이가 된다.

이때 1개의 선을 끝까지 잡아 당겼을 때의 모습을 다시 그려보게 하면 4개의 선 길이가 같지 않다는 것을 알 수 있다. 학생들이 만든 작품에 모순점이 발견되는 순간이다.

 

2. 4개의 선이 일치해야 한다는 점이 발목을 잡는다. 그러다가 안쪽은 고무줄로 연결해서 길이가 달라진다는 의견도 나온다.

 - 이는 과학에서 봤을때 굉장한 진보가 시작되는 시점이다. 안쪽을 볼 수 없으니 안쪽에서는 길이가 달라질수도 있다는 의견

    이 의견이 한 학생으로 부터 나오면 모든 학생들은 안쪽을 고무줄로 연결한 상태에서 설명을 하려고 노력하기 시작한다.

    그리고 이 의견은 처음 의견보다 그럴싸 하게 들린다.

  - 하지만 어느순간에 선 하나를 한쪽 끝까지 당겼을때 탄성력 때문에 약간 안으로 끌려 들어갈 것이라는 문제점이 생긴다. 그런데 우리가 만든 것은 탄성력이 있다는 증거를 찾을수가 없다.

  - 그럴싸 하지만 과학적 사실로 100% 받아들이기에는 뭔가 조금 부족하다. 억지로 고무줄 길이를 적당히 조절하면 가능하다고 우기는 학생들도 등장한다. 또다른 반증이 없다면 이것을 현재까지의 사실로 받아들이면 된다.

 

3. 어느순간 누군가가 선을 묶지 않고 서로 걸쳐지게 한다는 생각을 해 낸다.

  - 기존의 학생들이 아무도 생각해 내지 않았던 방법이다. 정답은 모른다.

  - 또한번 과학에 새로운 이론이 등장하면서 과학계가 발칵 뒤집어 지는 순간이다.

 

    과학도 이처럼 보이는 현상에 대해 가설을 세우고 그 가설을 증명하기 위해 실험을 하고 그럴싸 하게 설명되다가 완벽하게 설명하지 못해 약간의 모순점이 발견되고 그런 모순점때문에 완벽하지 않은채로 무리한 설정을 한채로 현재까지의 진실로 받아들여지게 된다. (마치 천동설이 모순점이 있는데도 무시하고 수천년간을 진실로 받아들여졌던 것처럼...)

  - 그러나 누군가가 획기적인 아이디어를 내고 그 아이디어를 바탕으로 검증한 결과 기존에 설명보다 더 뛰어난 설명이 가능해지고 그럼 그 아이디어가 수많은 과학자들의 검증을 통해  새로운 과학적 사실로 받아 들여지게 된다.

 

4. 이 탐구과정을 통해 결론은 정답을 밝혀 내는 것이 아니라 과학자들의 어떤 사실을 알아내기 까지의 과정을 학생들이 직접 재연해 보게 하는 것이다.

  모둠이 발표를 하면 그 발표에 대해 논쟁을 벌이고 모순점을 발견하게 하는 것이 중요하다.

그리고 아무도 반박이 없다면 또 더 좋은 방법을 제시하지 못한다면 현재까지의 사실을 일단 우리반의 과학적 사실로 받아들이게 하고, 새로운 방법이 없는지 탐구해 보게 하면서 조금씩 조금씩 정답을 찾아가도록 하는게 중요하다.

 

5. 마지막에 정답을 공개하더라도 이것이 반드시 맞는 정답이 아닐수도 있다는 이것보다 더 간단하고 더 획기적인 방법이 있을 수도 있다는 사실을 이해하게 하는 것이 중요하다. (지금의 사실은 우리가 인정한 현재까지의 사실일 뿐이라는 것을....)

 

6.추가 : 학생들에게 다음시간에 정답을 공개하겠다고 선언을 한다. 그 다음 시간이 되면 몇 몇 학생들이 정답을 알아내어 실이 서로 엇갈려 있다고 자랑스럽게 이야기 한다. 이때 약속대로 정답을 공개하겠다고 말하며 이 게시물 맨 아래에 있는 미스테리튜브 동영상을 직접 재연해 준다. 그리고 선생님은 약속대로 내부를 보여 주었다고 이야기 한다. 그리고 마지막 한마디 '우리가 알아낸 사실이 100% 진실이라고 아무도 확신할 수 없다. 과학은 계속해서 진실을 찾아가는 과정일 뿐이다. 끝.'

 

* 수업시간에 발표시키고 논쟁을 시키면서 진행을 하면서 정말 재미있는 수업이 될 수 있었습니다. 천동설과 지동설을 예를 들어주고, 아인슈타인의 상대성이론도 살짝 설명해 주고, 지구내부구조도 아무도 들어가본 사람이 없다는 것도 설명해 주었습니다.

 


* 추가 *

미스테리큐브를 만들때 화장지 심을 구하기 어려워서 고민이었는데

종이컵 2개를 이용해서 만들면 좋을 것 같다.

종이컵을 이용하면 재료를 구하기 쉽고, 2개를 스카치테이프로 이어 붙이면 내부를 볼 수 없게 되어

따로 뚜껑을 만들 필요가 없다.



실을 종이컵에 통과시키기 어려우면 클립을 핀다음 바늘처럼 만들고 끝부분에 실을 꿰어서 종이컵을 통과시켜 주면 쉽게 만들 수 있다.




참고로 이곳에 사용한 실은

http://sciencelove.com/1891 

위 링크에서 사용한 실을 이용하였다.

 

*추가

20171029 최현우가 나오는 매직컨트롤에서 미스테리 튜브를 이용한 마술을 선 보였네요. 다른건 다 알겠는데 나중에 통을 반으로 잘라 아무것도 연결되어 있지 않다는 것을 보여주는 장면에서 깜짝 놀랐습니다.

아래 동영상입니다. 한번 확인해 보세요

http://media.daum.net/entertain/tv/386632/video/378798044?page=1

 

비밀을 알아내는데 1분 정도 걸렸습니다. 이건 저만 알고 정답을 공개하지 않겠습니다.

 

마술사의 비법을 공개하는 건 옳지 않은 것 같아서요. 실험이 끝나고 추가로 학생들에게 제시하면 더 재미있을 것 같네요.

 

추가 제시 동영상


 


 

Posted by 민서아빠(과학사랑)

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  1. 촙촙과학쌤 2015.10.07 10:34  댓글주소  수정/삭제  댓글쓰기

    정말 양질의 자료... 감사합니다 덕분에 수업 준비에 열정이 생깁니다!!

  2. 박선영 2016.02.21 18:24  댓글주소  수정/삭제  댓글쓰기

    중 1 과학이란 자료를 찾다 좋은 자료를 만나 저도 해 보았네요^^ 재미있었습니다. 그리고 수업팁 정말 감사합니다.

    그런데 아이들 활동지를 보니 단계에 맞게 적어보기가 있던데 자료해석이나 일반화를 아이들이 어떻게 적었는지 궁금합니다. 글로 작성하는 것이 쉽지 않아 보여서..
    제가 부족하여 수업시 이 두 부분을 어떻게 다루어 피드백을 해줄지 궁금하여 이렇게 글 남깁니다. 새학기에 꼭 해보고 싶습니다. 도와주세요~~

    • 민서아빠(과학사랑) 2016.02.22 16:51 신고  댓글주소  수정/삭제

      탐구의 단계를 적어보자는 의미입니다. 거창한 것 적지 않아도 됩니다. 그냥 자신이 하고 싶은 내용을 글로 옮겨 보게 하는 겁니다.
      선생님 말씀 처럼 아이들은 잘 적지 못해요.

      꼭 미스테리튜브에 관한 내용이 아니어도 됩니다.
      나름대로 자신이 궁금한 점을 적어 보게 하셔도 됩니다.

      그리고 문제인식과 가설설정 탐구설계 및 수행까지만 적어도 됩니다.

  3. 박선영 2016.02.23 19:01  댓글주소  수정/삭제  댓글쓰기

    미스테리 튜브가 내용이 재미있어서요^^ 네~~답글 감사합니다. 미스테리 튜브로 아이들이 한 번 생각할 시간을 가지고 과학탐구과정을 연결지어 들어가보도록 하겠습니다^^ 감사합니다~

  4. 은서니 2016.03.04 13:51  댓글주소  수정/삭제  댓글쓰기

    첫시간을 어떻게 보내야할까 했는데!
    좋은 아이디어 얻어갑니다 ^^
    자료도 잘 활용해 볼게요 감사합니다~~정말로!

  5. 학생 2016.03.06 13:23  댓글주소  수정/삭제  댓글쓰기

    고등학교1학년 첫 과학시간에 미스테리튜브 보고 답이 궁금해서 블로그왔는데 이런 원리였네요ㅎㅎ 신기하고 정말 수고많으세요! 감사합니다

  6. 강민혁 2016.03.16 00:25  댓글주소  수정/삭제  댓글쓰기

    프린터의 답을 보여주시면 않돼나요 . 문제인식,가설 설정 등의 답을 보여주시면 감사하겠습니다

    • 민서아빠(과학사랑) 2016.03.16 10:55 신고  댓글주소  수정/삭제

      문제인식, 가설설정 란은 미스테리튜브에 관한 내용이 아니라 주변상황에서 각자 궁금한 것을 계획을 세워 보라는 의미입니다.
      미스테리튜브에 적용하기에는 쉽지가 않아요. ^^

  7. 박성은 2017.03.22 14:24  댓글주소  수정/삭제  댓글쓰기

    중1 방과후수업으로 잘 활용했습니다.
    정답을 맞추는 것보다 맞추려고 노력하는 과정이 꽤 잘이뤄진것 같아 다른 선생님들께도 해보시면 좋을것 같아요.

    오래 고민없이 답을 맞춘 모둠이 있어서 첨엔 당황했지만 오래 시간을 주고 고민하게 했더니 점점 답에서 멀어지더라구요 ㅎㅎ 중1이라서 어려워할줄 알았는데 다들 열심히 해주어서 기분좋은 수업을했네요.

    첫 시간 수업을 하고 드는 생각은...

    1. (1)영상시청(2)추리해보기(3)종이와 실주고 직접실험(4)제가 만든 모형을 가지고 직접해보기(5)추리한것 그리기

    저는 이순서대로 했습니다. 혹은 4번과 3번을 바꾸어도 괜찮을것 같아요.
    제가 만든모형은 하나밖에 없어서 5개 모둠이 3분씩만 갖게 했습니다ㅎ

    2. 만들어주신 활동지에다 직접 해보게 했을때 정답이었지만 동영상대로 안되는 경우가 있었습니다. 바닥에 활동지를 놓고 하면 두개 실이 교차되는 형태가 휴지심 내부에서와 다르기 때문인것 같아요. (실의 길이가 달라도 실험이 영상대로 안될것 같았는데 제 수업때는 두개 실의 길이가 제일 달랐던 조가 가장 빨리 맞췄네요^^;)

    종이를 주기전 추론으로는 정답을 생각했지만 실제로 종이에다 실험하니 동영상처럼 되지 않자 '왜 안되지?' 하는 생각은 대부분 하지 않고 바로 '정답이 아닌가보다..'하고 포기했습니다. '실험조건이 동영상과 달라서 실험이 잘못된 것일수 있다'..라는 생각에까진 도달하지 못하는건.... 이해는 갑니다.

    3. "선생님 저희도 그렇게 했었는데 안되던데요?" 라며 이에 대한 여러가지 이유를 생각해보았던 것도 좋았습니다.
    실의 길이가 달라서, 구멍을 너무 크게 뚫어서, 실이 동영상의 실과 다른 종류라서 등등....

    올해도 많은 도움 받을 예정입니다ㅋ 감사합니다 ♡

    • 민서아빠(과학사랑) 2017.03.22 19:57 신고  댓글주소  수정/삭제

      좋은 의견과 자세한 설명까지 감사합니다. 박성은 선생님 손을 거치니 더 근사한 자료가 되는 것 같네요.
      3번 의견이 마음에 와 닿네요.
      실제 교과서에서도 분명히 잘 될 것 같은 실험인데 실제 해보면 잘 안되는 경우가 있습니다. 왜 생각처럼 안되는지 생각해 보는 것도, 과학을 배우기 전에 한번 집고 넘어가야 할 부분인 것 같습니다. 자세하게 정리해 주셔서 도움이 많이 될 것 같습니다. 감사합니다.

  8. 부산지구 2019.12.17 11:25  댓글주소  수정/삭제  댓글쓰기

    선생님 미스테리튜브 지난번에 연수해주실때 봤었는데 혹시 살려면 어떻게해야하나요?

    • 민서아빠(과학사랑) 2019.12.17 18:03 신고  댓글주소  수정/삭제

      보여드린건 제가 직접 만든겁니다. 파는 곳 없어요.
      학생들 체험용으로 파는건 아래 링크에 있어요. http://www.charmscience.co.kr/Ncv5/Shop/Cart/cart_main.html?Cpn=showitem&itemID=5703&item_subidkey=A3B28

  9. 김지우 2020.04.26 13:20  댓글주소  수정/삭제  댓글쓰기

    방법이 무었인가요??

  10. beneo 2020.04.28 11:48  댓글주소  수정/삭제  댓글쓰기

    선생님~ 좋은자료 감사합니다...덕분에 흥미로운 내용 학생들이랑 재밌게 해 보았습니다~^^