신과수하계워크숍2-김석원(마이크로비트),한미선(전력),이연정(DNA)

 

두 분 강사의 연수가 끝난 후, 티타임을 갖고 바로 이어서 김석원, 한미선, 이연정 선생님의 강의가 이어졌다. 

 

                      <   마이크로 비트로 끓는점 측정하기 >

                                                                      김석원(매원고)

 

1 . 디지털 소양에 대한 필요성

  디지털 소양은 과학의 탐구 과정에서 학생들이 반드시 갖춰야할 기술적인 부분으로써 정확한 탐구가 이뤄지기 위해서는 필수적이다. 따라서 물의 끓는점을 측정하는 실험에 마이크로비트와 온도센서를 이용하는 과정을 넣음으로써 데이터를 수집하거나 시각화할 때 다양한 센서와 소프트웨어를 활용하여 디지털 소양을 함양하려고 한다.

 

 

2. 마이크로비트

아두이노와 달리 내장되어 있는 센서를 이용함으로써 다양한 실험에 응용이 가능한 마이크로비트를 이용하여 물의 끓는점 측정에 이용해 보려고 한다. 다만, 내장된 온도센서를 이용하는 것이 아닌 확장된 온도센서를 연결함으로써 물에서 측정해야하는 한계를 극복하려고 한다.

마이크로비트는 다양한 센서들을 내장한 신용카드 절반의 크기의 작은 컴퓨터로 영국 BBC, 미국 마이크로소프트, 삼성전자 등 여러 단체가 연합하여 만들었다. 코딩을 처음 접하는 어린 학생들이 접근하기 쉽도록 블록 코딩 방식을 채용하였다.

 

(1) 준비물: 핫플레이트, 250mL 삼각플라스크, 물(증류수) 200mL, 끓임쪽

 

 

(2) 마이크로비트 코딩 프로그램

1) 크롬 웹브라우저를 열고, https://makecode.microbit.org/에 접속한다.

2) 내 프로젝트가 보이면, 클릭하여 새 프로젝트를 시작한다.

 

- 시뮬레이션 영역 : 마이크로비트는 보드가 없어도 시뮬레이션으로 코딩 결과를 확인할 수 있다.

- 그룹 영역 : 코딩에 필요한 블록들이 있다.

              그룹 영역에서 필요한 블록들을 끌어다가 코딩 영역에 놓으면 블록들이 조립되면서 명령들이 실행된다.

             필요 없는 블록들은 그룹 영역에 끌어다 놓으면 삭제된다.

- 코딩 영역 : 명령을 수행하는데 필요한 블록들을 코딩영역에 끌어다놓으면 명령이 실행된다.

- 다운로드 버튼 : 클릭하면, ‘파일명.hex’ 파일이 자동으로 내 컴퓨터에 다운로드 된다.

                      다운로드 되는 위치는 ‘내 PC’의 ‘다운로드’ 폴더이다.

                    ‘파일명.hex’ 파일을 마우스로 드래그해서 ‘MICROBIT’ 폴더에 넣으면 마이크로비트에 다운로드가 완료된다.                     다운로드 옆의 ‘…’버튼을 누르면 장치와 컴퓨터가 연결되어 바로 마이크로비트에 다운받을 수 있다.

 

3. 마이크로비트를 이용한 간단 온도 측정

 마이크로비트를 컴퓨터와 연결하여 프로그램을 실행하고 아래와 같이 코딩한다. 

4. 마이크로 비트를 이용한 물의 끓는점 측정

1) 마이크로비트에 DS18B20 온도센서를 아래 그림과 같이 연결한다.

   4.7kΩ(노-보-빨)의 저항을 신호선과 (+)극 사이에 연결한다.

   온도센서의 붉은색은 (+)극, 검은색은 (-)극, 노란색은 신호선이다.

 

2) 마이크로비트에서 DS18B20 센서를 사용하기 위해서는 확장 프로그램을 설치한다.

 

 

3) 아래와 같이 코딩합니다.

  예시는 P2 핀에 연결한 것으로 P2 핀이 아닌 다른 핀에 연결한 경우 해당 핀으로 수정한다.

 

 

4) 실험 장치를 설치하고 마이크로비트를 연결한 상태에서 코딩을 다운로드했다면

   ‘Show data 장치 구성’ 아이콘이 나타난다.

 

5) 아이콘을 누르면 아래와 같이 실험데이터를 볼 수 있으며, 엑셀 다운로드도 가능하다.

 

 

6) 다운로드 받은 csv 파일을 그래프로 변환할 수 있다. 각 열의 이름은 측정항목에 맞게 수정한 후 ‘추천 차트’를 눌러 그래프를 그린다. 이때, 데이터값은 기본적으로 초단위로 측정되므로 수식을 사용하여 분 단위로 바꾸어 그래프로 나타낸다.

 

7) 그래프의 해석은 물의 온도가 점점 높아지다가 100℃에서 일정하게 유지되는 모습을 볼 수 있다.

 

 

                                         < 슬기로운 가전 제품 사용>   

                                                                          한미선(매현중)

 

교과 관련 단원	Ⅵ 에너지 전환과 보존 03 가전제품이 사용하는 전기 에너지 양
성취 기준	[9과22-03] 가정에서 전기 에너지가 다양한 형태의 에너지로 전환되는 예를 들고, 이를 소비 전력과 관련지어 설명할 수 있다.
탐구 목표	가전제품에서 에너지가 전환될때의 소비전력을 설명할 수 있고, 전력량 및 전기요금을 계산할 수 있다.

 

소비전력과 전력량을 배우는 단원에서 우리집에 배치할 가전제품의 전력량과 전기요금을 계산하고 

1일 전력량과 전기요금을 계산해보는 활동이다. 

1) 우리집에 배치할 가전 제품을 오려 붙인다.

- 각 실에는 필수 가전제품 2가지만 선택, 조명기구는 대표로 한 곳에만 붙인다

2) 전력량과 전기요금을 계산한다.

(1) 에너지 전환은 가장 대표적인 것만 표시한다.

(2) 1일 사용 시간은 자신의 판단으로 하되 냉장고는 24시간 사용으로 한다.

- 전력량(Wh)=소비전력(W)×시간(h)

- 전기요금은 1kWh당 10원이며 누진세는 적용하지 않는다.

(3) 거실, 부엌, 방 등에서 사용하는 전자제품을 오려 붙이고 전력량과 전기요금을 계산한다. 

(4) 한달 사용한 전기요금은?

(5) 옆 친구와의 전기요금을 비교하고, 자신의 가전 제품 소비 활동을 분석하여 현명한 가전제품 사용 방법에 관하여 토의하여 보자.

 

 

https://sciencelove.com/1397

가전제품 전력 측정 비교

https://play.google.com/store/apps/details?id=com.keris.contarvrplus

실감형콘텐츠플러스 - Google Play 앱

 

                    < DNA 추출 실험>

 

                                                                                이연정(배곶고)

교과 관련 단원	중 3학년 생식과 유전 - 염색체
성취 기준	[9과21-02] 염색체에는 유전 물질인 DNA가 존재하고 DNA 상에 유전자가 있음을 용어 수준에서 다룬다. DNA나 유전자의 구조적 특징은 다루지 않는다.
탐구 목표	간단한 실험으로 DNA를 추출할 수 있다.

 

1. DNA란? 

DNA는 유전자를 이루는 핵산의 한 형태로 뉴클레오타이드라는 단위체로 구성된다. 유전자는 유전 형질에 대한 정보가 저장된 DNA의 특정 부위를 의미한다. 염색체는 DNA가 히스톤 단백질에 의해 뭉쳐진 구조를 의미하며 사람의 경우는 46개의 염색체를 갖고 있다.

주변에서 구하기 쉬운 과일이나 야채를 이루는 세포에서도 또는 타액 속에 들어있는 세포 내에서도 DNA는 아주 간단하게 추출할 수 있다. 세포의 구조와 유전물질에 대한 간단한 인지를 통해 대단한 과정 없이도 쉽게 체험이 가능하다.

 

2. DNA 추출실험

가. 준비물 : 전자저울, 칼, 비커, 약스픈, 유리막대, 거즈, 막자사발, 세제(계면활성제),

                      소금, 에탄올(냉장실에 차갑게★ 보관), 재료 50g(브로콜리, 바나나, 키위 반개 정도, 타액 등)

 

나. 과일 재료로 실험하는 방법

브로콜리, 키위, 바나나 등의 세포 추출액을 이용하여 색을 알아본다.

(1) 세포추출액을 얻는다. : 바나나(50g 정도)를 잘라 비닐팩에 넣고 으깬다.

(최대한 으깨거나 즙을 얻는 방식, 막자사발을 이용해서 으깨는 것도 가능 : 뻑뻑할 때는 소금-세제액을 넣어가며 간다.)

(2) 소금 – 세제액을 만든다.

(주방용 세제 7ml + 소금 2g + 증류수 150ml )

(3) (1)과 (2)를 섞는다. : 으깬 바나나 50g에 소금-세제용액 100ml를 넣어 조심스럽게 섞고 10분간 둔다.

(4) 추출액 얻기 – 3을 거즈에 걸러 추출액(5ml)을 얻는다.

(5) 차가운 에탄올 흘려넣기 - 추출액에 유리막대를 대고 차가운 에탄올(5-10ml)을 최대한 천천히 흘려 넣는다.

(6) 관찰하기 - 추출액과 에탄올의 경계면에서 DNA가 뭉치는 것을 관찰한다.

* 좀 더 정밀한 실험으로 할 때는

- 비닐팩 보다는 막자사발로.

- 비커보다는 시험관이나 튜브로...

 

다. DNA 이중 나선 만들기 –추가 활동

(1) 종이 모형 뉴클레오타이드를 만든다.

(2) 뉴클레오타이드를 두 개씩 상보적 결합을 만듦.

(실제는 단일가닥을 만든 후 상보적 결합을 해야 하지만 모형으로 재현하기는 어려우므로)

(3) 계속 연결해서 10쌍을 만들면 나선 1바퀴가 만들어짐.

 

※ 한 시간 안에 끝내는 TIP :

(1) 4인 1조로 하고 5-6개씩 뉴클레오타이드를 만들게 함

( 가위는 1인 1개, 풀과 테이프는 1조당 1개 준비한다. )

(2) 자르는 선과 접는 선을 정확하게 구분하도록 한다.

(3) 인산-당의 결합 후 스카치테이프로 고정시켜가면서 붙인다.