<수업설명팁>
상태변화 단원을 가르치는 동안, 수업들어가면 항상 학생들에게 최면을 겁니다. '지금부터 너희들은 입자다. 뭐라고?' '입자요!'
너희들이 자리에 앉아 있는 것 같지만, 사실 너희들은 끊임없이 조금씩 운동하고 있다. 정지해 있는 입자는 없어, 만약 정지해 있다면? 죽은건가? 더이상 입자라고 할 수 없다.
지금부터는 너희들 자신이 입자가 되어 선생님이 설명하는 걸 상상하면서 이해해 보도록.
--아래는 제가 주로 하는 이야기 입니다.--
온도 즉 에너지에 따른 상태변화 설명 방법입니다.
제가 교실에서 사용하는 방법인데, 이 방법으로 설명하면 학생들이 매우 좋아합니다.
1. 학생들 개개인을 입자(분자)라고 가정합니다. (학생들 크기가 약간씩 다르지만 그건 무시합니다.)
2. 교실은 물컵이라고 가정하고 선생님이 서 있는 교탁쪽이 물컵의 입구라고 가정합니다.
3. 교실에 책상과 의자를 복도로 모두 빼 냈다고 가정합니다.
4. 교실안에서 마음대로 돌아다니면서 놀고 있다고 가정합니다.
자 어떻게 해야 고체를 만들 수 있을까요? 고체를 만들어 봅시다.
1. 교실의 온도를 영하 40도 로 내렸다고 생각하고 어떻게 행동할 것인지 생각해보게 합니다.
- 추워지니까 누가 시키지 않아도 운동이 느려지고 어느 순간부터 서로 서로 부둥켜 안게 될것입니다. 누가 시키지 않아도 온도가 내려가면 추우니까 자꾸 중심으로 모여 들면서 서로 견고하게 달라붙어 안게되겠지요 (고체상태 입니다. - 고체일때는 부피가 줄어듭니다. 그리고 입자(분자)사이의 거리가 매우가까워집니다.) - 단 처음에 예를 들때 물분자로 예를 들면 곤란해 지겠지요.
- 선생님이 1명을 떼 내려고 해도 잘 떨어지지 않을 겁니다. (고체상태일때는 입자(분자)간의 인력이 강해집니다.)
- 그럼물질의 질량은 어떻게 될까요? (물론 변하지 않지요. 이유는 추워서 서로 끌어안고 있다고 해서 입자(즉 학생개개인)의 숫자가 변하는 것도 아니고, 몸무게가 변하는 것도 아니고, 크기가 변하는 것도 아니라는 것을 자신들 입장에서 생각해 보면 알 수 있습니다.
자 이번에는 액체를 만들어 볼까요?
모든 학생들의 신발과 양말을 벗었다고 가정하고 바닥에 철판을 깔겁니다. 그리고 철판 밑에서 장작불을 뗄겁니다.
1. 바닥에 철판을 깔고 서서히 가열해 주기 시작합니다. 따뜻해 지면 누가 시키지 않아도 안고 있던 학생들이 서로 손을 놓고 떨어지게 될 겁니다. 그리고 교실 이쪽 저쪽을 돌아다니면서 놀겠지요. 액체 상태가 됩니다.
2. 온도를 80도 정도로 더 올리면 어떻게 될까요. 발바닥이 뜨거워지니까 학생들의 운동상태가 더 빨라지겠지요. (입자(분자)운동이 활발해 질 겁니다. 온도가 올라갈수록 입자(분자)운동이 활발해 짐을 알 수 있습니다.)
자 이번에는 기체를 만들어 보겠습니다.
1. 온도가 100도가 넘어가면 교실안에서 발바닥이 뜨거워서 거의 발악을 하던 학생들은 결국 참지못하고 교실문이나 창문을 통해 슈퍼맨이 되어 날아갑니다. (기체상태로 바뀌는 거지요)
학생들을 이용한 모형을 가지고 온도에 따른 물질의 부피변화도 설명할 수 있습니다.
- 영하 80도에서 너무 추워서 서로서로 꽉 끌어안고 있겠지만 영하 20도쯤 되면 아무래도 안고 있는 강도가 약해질 겁니다. 즉 학생과 학생사이의 거리가 온도가 올라갈수록 조금씩 멀어지게 되면서 고체의 부피가 증가하게 되겠지요. 액체도 마찬가지입니다.
학생들을 이용한 모형을 가지고 압력과 끓는 점의 관계도 설명할 수 있습니다
- 물이 100도가 되기 전에는 발바닥이 너무 뜨거워 슈퍼맨(기체)이 되어서 날아가고 싶어도 유리창이나 교실문 밖에 무서운 선생님들이 못나오게 지키고 있어서 교실안에서만 돌아다니고 있던 겁니다. 그러다 100도가 되니까 참지 못하고 밖에 지키고 있는 선생님을 밀치고 슈퍼맨으로 될 수 있었던 거지요. (물론 100도가 되지 않아도 표면에 있는 학생들은 안쪽에 운동하고 있던 입자들이 동시에 밀어 버리면, 밖으로 나올 수도 있습니다. - 증발)
- 그런데 만약 문밖에 지키는 선생님의 숫자가 줄어들거나 아예 없어진다면 100도가 되지 않아도 학생들은 문밖으로 탈출을 시도할 겁니다. 즉 대기압이 낮아지면 100도가 안되도 물이 끓을 수 있다는 얘기가 됩니다.
끓는점과 대기압에 대한 설명도 프로그램으로 만들었습니다. 아래 링크에서 다운 받을 수 있어요
http://sciencelove.com/1276
이런식으로 학생들 자신을 입자(분자)라고 생각하고 상상하면서 가르치면 지루하지 않고 효과도 좋습니다. 무조건 암기과목이 아니라 자신이 입자가 되어 스스로 이해해 보면 더 좋지요.
이상 제가 수업시간에 가르치던 방법을 적어 보았습니다.(실제 수업시간에는 요거보다 좀더 자극적(?)으로 설명한답니다.)
이론적으로 설명하던 것을 드론을 이용해서 운동장에서 촬영해 보았습니다.
http://www.sciencelove.com/2303
추가 : 건빵을 가지고 들어가서 학생들에게 건빵을 '열' 이라고 최면을 걸었다. 건빵이 뭐라고? '열이요' 그리고 나서 건빵 1개를 뒤쪽 학생들을 향해 던져 주었다. '열 받아라'
그랬더니 몇몇 학생이 건빵을 서로 받으려고 일어서고, 주변이 소란스러워 진다.
이때 한마디 '너희와 같은 입자(분자) 들이 열을 받으면 어떻게 될까?' 그렇지 '운동이 활발해 지지'
만약 선생님이 건빵(열)을 더 많이 던져주면(가열) 입자 운동은 더욱 더 활발해 진단다. ^^
몇몇 아이가 '세상에 이렇게 수업을 하시다니... ^^'
