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1. 연구의 필요성 및 목적
중학교 3학년 과학 수업은 학생들에게 과학적 탐구능력과 문제해결력을 기를 수 있는 중요한 기회이다. 특히 주변의 물질 단원은 학생들의 일상생활과 밀접하게 연관되어 있으므로, 효과적인 실험 수업을 통해 과학적 개념을 체계적으로 이해할 수 있다. 이에 본 연구에서는 중학교 3학년 과학 수업의 '주변의 물질' 단원 중 '금속과 그 이용' 부분에 대한 실험 수업을 설계하고자 한다. 이를 통해 학생들이 주기율과 알칼리 금속, 할로겐의 특성을 탐구하고 이해할 수 있도록 한다. 나아가 과학적 사고력과 실험 수행 능력, 과학에 대한 흥미와 태도를 향상시킬 수 있을 것으로 기대한다.
금속은 우리 생활에서 매우 다양하게 사용되는 중요한 물질이다. 금속은 고대부터 인류 문명 발달에 큰 영향을 미쳐왔으며, 특히 구리, 철 등의 금속 원소는 역사적으로 중요한 위치를 차지하고 있다. 현대 사회에서 금속은 건축, 운송, 가전제품 등 다양한 분야에서 활용되고 있다. 이처럼 금속은 우리 생활에 필수불가결한 소재이다.
금속은 일반적으로 단단하고 단단하며, 열과 전기를 잘 전도한다. 이러한 성질 때문에 금속은 다양한 용도로 사용되고 있다. 또한 금속은 열을 가하면 부드러워져 모양을 자유롭게 변형시킬 수 있어 가공이 용이하다. 금속의 성질은 원소의 종류와 결정 구조에 따라 다양하게 나타난다. 따라서 금속의 종류와 특성을 파악하는 것은 매우 중요하다.
주기율은 원소들을 원자 번호 순으로 배열하여 주기성을 띄는 규칙적인 배열이다. 주기율에서는 원소의 물리적, 화학적 성질이 주기적으로 반복되는 경향을 볼 수 있다. 이를 통해 원소의 성질을 예측할 수 있으며, 새로운 원소를 발견하는 데에도 기여하였다. 주기율은 화학 교육에 있어 매우 중요한 개념이며, 원소의 성질과 규칙성을 이해하는 데 핵심적인 역할을 한다.
알칼리 금속은 1족 원소로, 물과 강하게 반응하며 반응성이 매우 큰 특성을 가진다. 리튬(Li), 나트륨(Na), 칼륨(K), 루비듐(Rb), 세슘(Cs), 프랑슘(Fr) 등이 알칼리 금속에 속한다. 이들 원소는 대부분 소프트웨어와 유기 화합물 합성 등에 사용된다. 특히 나트륨과 칼륨은 생명 활동에 필수적이며, 인체 내 전해질 균형을 유지하는데 중요한 역할을 한다.
할로겐은 17족 원소로 플루오린(F), 염소(Cl), 브롬(Br), 요오드(I), 아스테틴(At)이 이에 속한다. 할로겐은 일반적으로 기체 상태이며, 반응성이 매우 큰 특징을 가지고 있다. 할로겐은 산화력이 강해 물과 반응하여 강한 산을 생성하며, 유기 화합물과 쉽게 반응한다. 따라서 할로겐은 살균, 소독, 형광등 제조 등 다양한 용도로 활용된다.
대한중학교 3학년 8반의 과학 교과 성적을 분석한 결과, 전반적으로 학생들의 성적 분포가 고른 편이다. 상위권(80점 이상) 학생이 23.08%를 차지하고 있으며, 중위권(50~79점) 학생이 41.03%로 가장 많은 비중을 차지한다. 하위권(49점 이하) 학생도 15.38%나 되는 것으로 나타났다. 이를 통해 학생들의 실력 수준이 다양함을 알 수 있다.
설문 조사 결과, 학생들의 과학 교과에 대한 흥미도는 보통 수준인 것으로 나타났다. 과학을 재미있다고 응답한 학생은 21.92%에 그쳤으며, 재미없다고 응답한 학생도 27.4%나 되었다. 또한 과학 수업 내용을 어려워하는 학생이 53.43%로 절반 이상을 차지하고 있다. 특히 학생들은 과학의 원리와 개념을 이해하는 데 어려움을 겪는 것으로 확인되었다.
본 수업은 중학교 3학년 '주변의 물질' 단원 중 '금속과 그 이용' 부분을 다룬다. 이를 통해 학생들이 알칼리 금속과 할로겐의 특성을 탐구하고 이해할 수 있도록 한다. 구체적으로 알칼리 금속의 반응성, 불꽃 반응, 주기성 등을 실험을 통해 살펴보고자 한다. 또한 할로겐 원소의 특징과 주기성도 함께 다룰 예정이다. 이 단원은 이후 화학Ⅱ 과정에서 다루게 될 화학 결합과 주기율 등의 기초를 제공할 것으로 기대된다.
이번 수업에서는 학생 중심의 실험 활동을 통해 과학 개념을 학습하고자 한다. 학생들이 직접 실험을 수행하면서 알칼리 금속과 할로겐의 성질을 관찰하고 탐구할 수 있도록 한다. 실험 수행 과정에서 모둠 활동을 통한 협력 학습을 병행하여, 학생들이 서로 토의하고 정보를 공유할 수 있게 한다. 또한 실험 결과를 보고서로 정리하고 발표하는 활동을 통해 과학적 의사소통 능력도 기를 수 있을 것이다.
실험 수업의 효율성을 높이기 위해 모둠별 좌석 배치를 고려하였다. 학업 성취도가 상, 중, 하 수준인 학생들이 고루 포함된 모둠을...
