? 제7차 교육과정의 개요이 교육과정은 교육법 제155조 제1항에 의거하여 고시한 것으로, 초?중등학교의 교육목적과 교육목표를 달성하기 위한 국가수준의 교육과정이며, 초?중학교에서 운영하여야 할 학교교육 과정의 공통적, 일반적인 기준을 제시한 것이다.(1) 7차 교육과정의 성격1) 국가수준의 공통성과 지역, 학교, 개인수준의 다양성을 동시에 추구하는 교육과정이다.2) 학습자의 자율성과 창의성을 신장하기 위한 학생중심의 교육과정이다.3) 교육청과 학교, 교원, 학생, 학부모가 함께 실현해 가는 교육과정이다.4) 학교교육체제를 교육과정 중심으로 개선하기 위한 교육과정이다.5) 교육의 과정과 결과의 질적 수준을 유지 관리하기 위한 교육과정이다.(2) 기본방향 및 구성방침1) 기본 방향 : 21세기의 세계화?정보화 시대를 주도할 자율적이고 창의적인 한국인 육성을 기본방향으로 설정하였다.① 목 표 : 건전한 인성과 창의성을 함양하는 기초?기본교육의 충실② 내 용 : 세계화?정보화에 적응할 수 있는 자기주도적 능력의 신장③ 운 영 : 학생의 능력?적성?진로에 적합한 학습자 중심의 열린교육 실천④ 제 도 : 지역 및 학교의 실정에 알맞은 학교교육과정 편성?운영의 자율성 확대2) 구성방침① 사회적 변화의 흐름을 주도할 수 있는 기본능력을 길러줄 수 있도록 교육과정을 구성한다.② 국민 공통 기본교육과정과 선택중심 교육과정 체제를 도입한다.③ 교육내용의 양과 수준을 적정화하고, 심도 있는 학습이 이루어지도록 수준별 교육과정을 도입한다.④ 학생의 능력, 적성, 진로를 고려하여 교육내용과 방법을 다양화한다.⑤ 교육과정 편성과 운영에 있어서 현장의 자율성을 확대한다.⑥ 교육과정 평가체제를 확립하여 교육에 대한 질 관리를 강화한다.(3) 추구하는 인간상1) 전인적 성장의 기반 위에 개성을 추구하는 사람2) 기초 능력을 토대로 창의적 능력을 발휘하는 사람3) 폭넓은 교양을 바탕으로 진로를 개척하는 사람4) 우리 문화에 대한 토대 위에 새로운 가치를 창조하는 사람5) 민주 시민의식을 기초 적응활동, 계발활동, 봉사활동, 행사활동으로 한다.④ 초등 : 교과, 특별활동, 학교 재량시간으로, 교과는 1, 2학년과 5, 6학년은 지금과 마찬가지로 각각 5, 10개 교과이지만, 3, 4학년은 10교과에서 9교과로 줄었다. 학년별 주당 수업시간수도 1～2시간 줄여 학생의 학습부담을 줄였다.⑤ 중등 : 교과, 특별활동으로 구성되어 있던 것을 초등학교의 교과, 재량활동, 특별활동과 국민공통교과(10교과)로 바꿔 교육현장의 자율?재량권을 확대했다. 국민공통교과 10과목과 함께 ‘생활 외국어’과목을 신설해 외국어 교육을 강화했다. 기술?산업?가정교과를 통합해 남녀 공통이수과목으로 재편했다.⑥ 고등학교 : 10교과의 국민공통기본교과 외에 선택과목을 60개에서 79개로 확대해 학생들의 선택의 폭을 넓혔다.(2) 시간(단위)배당기준1) 국민공통 기본 교육과정① 국민공통 기본교육기간에 제시된 시간 수는 34주를 기준으로 한 연간 최소 수업 시간 수이다.② 1학년의 교과, 재량활동, 특별활동에 배당된 시간 수는 30주를 기준으로 한 것이며, ‘우리들은 1학년’에 배당된 시간 수는 3월 한 달 동안의 수업시간수를 제시한 것이다.③ 1시간의 수업은 초등학교, 40분, 중학교 45분, 고등학교 50분을 원칙으로 한다. 다만, 기후, 계절, 학생의 발달정도, 학습내용의 성격 등을 고려하여 실정에 알맞도록 조절할 수 있다.④ 11, 12학년의 특별활동과 연간 수업 시간 수에 제시된 숫자는 2년 동안 이수하여야 할 단위 수이다.2) 고등학교 선택중심 교육과정① 1단위는 매주 50분 수업을 기준으로 하여 1학기 17주 동안 이수하는 수업량이다.② 국민 공통 기본교과와 재량활동에 배당된 단위 수 및 특별활동 4단위는 10학년에서 이수하도록 한 것이다.? 개정의 중점(1) 국민공통 기본 교육과정 구성1) 지식?정보사회의 요구에 대응하기 위해 초등학교 1학년부터 고등학교 1학년까지 10년간을 국민공통기본교육기간을 설정하였다.2) 이 기간 중에는 학교 급별 개념이 아닌 학년제 개념에 기초 결과를 문장으로 기록하도록 한다.(8) 인성?창의성과 정보능력 배양1) 가정교육과 연계하여 유아교육에서부터 인성교육을 강화하고, 매스컴의 교육적 기능이 강화되도록 하며, 학생의 모든 상황을 ‘종합생활기록부’에 기재하여 학생 선발 시 전형자료로 사용하도록 한다.2) 21세기 정보화 시대를 대비해서 정보능력의 배양을 위해 각 과목에 컴퓨터를 활용한 교과내용의 비중을 높인다.? 교육과정의 편성?운영지침(1) 국민공통기본교육과정의 편성?운영지침1) 초등학교 1학년부터 고등학교 1학년까지의 10년 동안에는 국민공통 기본 교육과정을 편성?운영한다.2) 국민공통기본교육과정의 시간 배당 기준에 배당된 각 학년별 교과, 재량 활동, 특별활동의 수업 시간 수는 이 기간 동안에 모든 학생들이 필수적으로 이수해야 할 연간 기준 수업 시간 수이다.3) 국민공통기본교과 중 다음의 교과는 수준별 교육과정을 편성?운영한다.① 국어 교과 : 1학년부터 10학년까지② 사회와 과학교과 : 3학년부터 10학년까지③ 영어 교과 : 3학년부터 6학년까지 심화?보충형 수준별 교육과정을 운영한다.4) 재량활동은 교과재량활동과 창의적 재량활동으로 구성된다.① 기본교과 재량활동 : 중등학교의 선택과목 학습과 국민 공통 기본교과의 심화?보충학습을 위한 것이다.② 창의적 재량활동 : 학교의 독특한 교육적 필요, 학생의 요구 등에 따른 범교과 학습(통합적 학습, 환경?경제?성?소비자?정보교육 등)과 자기 주도적 학습을 위한 것이다.5) 각급 학교별 재량활동의 운영① 초등학교의 재량활동은 학교의 실정에 따라 융통성 있게 배정할 수 있으나, 교과의 심화 보충학습보다는 학생의 자기 주도적 학습능력을 촉진시키기 위한 창의적 재량활동에 중점을 둔다.② 중학교의 교과 재량활용의 연간 수업 시간 수는 102시간 이상이며, 한문, 컴퓨터, 환경, 생활 외국어(독일어, 프랑스어, 스페인어, 중국어, 일본어, 러시아어, 아랍어), 기타의 선택과목 학습시간에 우선 배정하고, 나머지 시간은 국민공통기본교과의 심화 보충학습시간으로 ?보급하고 교원의 전보를 적기에 시행한다.2) 시?도 교육청의 교육과정 운영① 시?도는 관내의 지역 교육청에서의 교육과정 운영 지원 실태와 각급 학교의 교육과정 편성과 운영 실태를 정기적으로 파악하고, 효과적인 교육과정의 운영과 개선 및 질 관리에 필요한 적절한 지원, 지도, 조언을 한다.② 교원의 교과, 재량활동, 특별활동에 대한 지도 능력 향상을 위하여 각급 학교 교원에 대한 연수 계획을 수립?시행한다.③ 중학교의 선택과목, 고등학교의 선택중심 교육과정이 정상적으로 운영될 수 있도록 장기적인 교원 수급 계획을 수립?시행한다.④ 중학교 사회과의 국사 영역은 별도의 교과용 도서가 편찬되므로 교원의 배치에 유의한다.⑤ 교과, 재량활동, 특별활동 운영을 위한 각종 교수?학습자료를 연구?개발하여 보급하고, 교육시설 설비, 자료 등의 정비 확충에 필요한 행?재정적인 지원을 한다.⑥ 각 학교가 수준별 교육과정을 효율적으로 운영하는 데 필요한 행?재정적 지원을 한다.⑦ 소규모 학교의 정상적인 교육과정 운영을 지원하기 위하여 교원의 배치, 학생의 교육받을 기회의 확충에 필요한 행?재정적인 지원을 한다.⑧ 교육과정 편성?운영의 개선을 위한 연구?시범학교를 운영하고, 수업 개선을 위한 연구교사를 두어 적극적으로 지원한다.⑨ 특정 분야에서 탁월한 재능을 보이는 학생과 학습장애가 있는 학생들을 위한 교육기회를 마련하고 지원한다.⑩ 귀국자 자녀의 교육경험의 특성과 배경을 고려하고, 이 교육과정을 이수하는 데 어려움이 없도록 지원한다.⑪ 중등학교에서 이 교육과정에 예시된 선택과목 이외의 과목을 설치, 운영하는 경우에 대비하여 이를 위한 지침을 학교에 제시해 주고, 학교로 하여금 필요한 사전 절차를 밟도록 지원한다.⑫ 각 고등학교가 개설하지 못하는 과목을 선택하고자 하는 학생들이 해당과목을 이수할 수 있도록 다양한 기회를 마련해 주고, 학생들이 지역사회를 공공성 있는 사회 교육시설을 통해 이수한 과정을 인정해 주는 방안을 마련한다.⑬ 교과, 재량활동, 특별활동의 ‘목표-내용-방법-평가정을 만들어 가는 것을 원칙으로 한다. 학교는 학생의 진로 선택을 돕고, 계열성 있는 선택과목의 이수를 위하여 필요한 과정을 설치하여 운영할 수 있으며, 이와 관련한 구체적인 사항은 시?도 교육청이 정한 지침에 따른다.⑤ 창의적 재량활동을 포함한 고등학교의 재량활동에서는 학생의 적성과 진로 등을 고려하여 11, 12학년의 선택 중심 교육과정과 연계하여 운영할 수 있도록 노력한다.⑥ 선택과목은 학교의 실정과 학생들의 요구를 반영해서 편성한다. 특히 시?도가 정한 일정 규모 이상의 학생이 이 교육과정의 편제에 있는 특정 선택 과목의 개설을 요청할 경우, 학교는 이를 개설하여야 한다.⑦ 학기 당 이수 과목 수는 시?도의 교육감이 정한 범위 이내로 편성하되, 가능한 10과목 이내로 하도록 한다.⑧ 학교가 종교 과목을 부과할 때에는 종교 이외의 과목을 포함, 복수로 과목을 편성하여 학생들에게 선택의 기회를 주어야 한다.⑨ 일반 선택과목은 선행 학습의 정도와 관계없이 선택할 할 수 있다.⑩ 학교장은 자신의 학교에서 개설하지 않은 선택 과목 이수를 희망하는 학생이 있을 경우, 그 과목을 개설한 다른 학교에서의 이수도 인정하도록 한다. 특정 과목의 경우, 공공성 있는 지역사회의 학습장에서의 학습이 해당 학교보다 효과적이라고 판단할 경우, 학교장은 이를 허용하여야 하며, 이와 관련한 구체적인 사항은 시?도가 정한 지침에 따른다.⑪ 실업계 및 기타계 고등학교의 학과별 필수과목은 필요한 경우 학교장이 정할 수 있으며, 선택과목은 학교장이 정하는 비율의 범위 내에서 학생이 선택하여 이수할 수 있도록 한다.⑫ 실업계 고등학교에서 전문 교과의 학습은 현장 실습으로 대체할 수 있다. 이 경우, 현장 실습은 학교의 교육과정 내용과 직접 관련이 있어야 하며, 교사의 지도 아래 가급적 최종 학년에서 실시하도록 한다.⑬ 외국어 계열 고등학교에서는 전공 외국어 이외의 2개 외국어를 포함하여 전문 교과를 편성하여야 한다.⑭ 이 교육과정에 명시되지 아니한 계열의 교육과정은 유사 계열의 교육과정에 준있다.
비고츠키(Lev Semionovich Vygotsky)1. 비고츠키 이론1) 심리학과 교육의 기본원리⇒ 유아들은 지식을 구성한다⇒ 발달은 사회적 맥락과 분리될 수 없다.⇒ 학습은 발달은 주도한다.⇒ 언어는 정신발달에 핵심적인 역할을 한다.(1) 지식의 구성① 인지적 구성은 항상 사회적으로 매개되며, 사회적 상호작용에 영향② 물리적 조작과 사회적 상호작용 모두 발달에 필요③ 비고츠키 접근법에서는 학습을 지식의 내면화로 생각하는데, 유아가 학습과정에서 취하게 되는 능동적인 역할을 강조(2) 사회적 맥락의 중요성① 문화가 인지에 영향은 준다는 아이디어는 매우 중요② 사회적 맥락이란 하나의 역사적 개념③ 유아들이 그들만의 지식과 이해를 창조해 내는 것이 아니라, 문화 속에서 축적된 풍부한 지식의 체계를 자기 것으로 내면화하는 것으로 가정④ 사회적 맥락은 발달에 핵심적인 역할(3) 학습과 발달의 관계① 특정한 인지 발달을 위해서 성숙이 전제되는 경우가 있지만, 성숙이 전적으로 발달을 결정하는 것은 아 니라고 여김② 모든 유아들마다 개인차가 있기에 각 유아의 발달적 변화를 가져올 수 있는 확실한 처방을 내리는 것은 불가능(4) 발달에 미치는 언어의 역할① 과거에 대한 기억과 미래에 대한 기대는 언어를 통해 새로운 상황에 영향을 미침.② 언어는 유아로 하여금 상상하고, 조작하며, 새로운 생각을 만들어 내고, 다른 사람들과 나누는 것을 가능하게 함③ 언어는 다른 정신적 도구들을 자기 것으로 만드는데 중요한 도구④ 언어는 인지 과정을 구성하는데 필요한 공유된 경험을 촉진2) 고등 정신 기능(1) 고등 정신 기능의 개념① 하등 정신 기능 : 성숙에 의해 이루어진다.② 고등 정신 기능 : 학습과 교수를 통해 획득되는 인지적 과정이며, 숙고, 매개, 내면화된 행동들(2) 고등 정신 기능의 성격① 개인에 의해서 통제되고, 개인의 사고와 선택에 따라 달리 사용된다는 점에서 의도적② 매개는 사고 과정에서 특정한 표시나 상징을 사용하는 것으로 행위나 환경 안에 있는 사물을 나타내기 위해 신 내부로 변화해 들어가는 것을 말함(3) 고등 정신 기능의 발달⇒ 비고츠키는 고등 정신 기능이 특정한 방식으로 발달한다고 보았다.① 고등 정신 기능은 하등 정신 기능에 의존② 고등 정신 기능은 문화적 맥락에 의해 결정③ 고등 정신 기능은 공유된 기능에서 개별적 기능으로 발달④ 고등 정신 기능은 도구의 내면화를 포함3) 내면화※ 고등정신기능의 발달을 가져오는 발생적 법칙① 아동이 다른 사람들과 상호 작용 시 발달② 아동이 고등정신기능을 내면화함으로서 아동 내에서 발달4) 근접 발달 지역(1) 근접 발달 지역의 개념⇒ 근접발달지역(ZPD)은 학습과 발달 사이의 관계를 짓는 개념.⇒ 발달을 어느 한 지점이 아니라 행동의 연속 혹은 성숙의 정도로 보았기 때문에 지역(zone)이라는 용어를 사용.① 행동의 발달은 근접 발달 지역의 경계가 되는 두 수준 사이에서 나타난다.㉠ 하한계 - 유아가 '독립적으로 수행하는 것'이 가능한 수준㉡ 상한계 - 유아가 도움을 얻었을 때 도달할 수 있는 수준② 근접 발달 지역 안에 있는 기술과 행동은 역동적이고 끊임없이 변화한다.③ 유아가 도움을 받아 수행할 수 있는 수준은 상호 작용 의 결과로 유아의 정신적 활동에 향상이 있는 경우는 모두 포함④ 근접 발달 지역은 고정된 것이 아니라, 유아가 좀 더 높은 수준의 사고, 또는 지식을 달성함에 따라 계속 변한다.⑤ 근접 발달 지역은 유아에 따라 다양하다.⑥ 근접 발달 지역의 크기는 같은 유아라 하더라도 학습지역에 따라, 시기에 따라 다르다.2. 유아 학급에서의 교육 원리1) 교육 원리적 측면① 학습은 발달이 아니며, 유아의 현실적 발달수준보다 앞서야 함.② 유아의 발달은 인위적인 환경에 의해 그 방향이 결정됨.③ 효과적인 과제 선정의 중요성을 제시해줌.④ 각 유아들의 상호 주관성(intersubjectivity)의 고유성을 보장.3. 발달과 교수-학습을 촉진하는 전략1) 매개체의 활용(1) 매개체의 유형① 언어적 매개체 : 말과 글② 시각적 매개체 : 그림이나 도표③ 신체적 매개체 : 손 의 말과 언어 이전의 사고에 해당하는 자연적 단계를 거침② 소박한 심리단계③ 자기중심적인 말 사용4. 비고츠키 교육이론의 특징⇒ 가장기본적인 특징은 언어 및 사고 발달을 개별적 개체 수준이 아닌 사회 문화적 맥락에 관련 지어 설명.⇒ 아이들은 이미 잘 짜여져 있는 체제가 있는 세계에 태어나며 그 아이에게 미칠 집단의 영향력은 거의 출생 전부터 시작된다. 이러한 영향력은 은연중 혹은 명시적으로 아이에게 전달된다. 언어의 사고의 발달을 사회-문화적 맥락을 떠나서 생각할 수 없는 개념임을 강조.5. 비고츠키 교육이론의 장점① 타인과 상호 작용 강조② 새로운 지식관③ 새로운 언어관6. 비고츠키교육이론의 단점①근접발달지대 영역 개념의 모호성②역사 문화적인 맥락을 실제로 연구하는 것이 무척 어렵다.7. 비고츠키와 피아제의 이론 비교1) 유사점① 피아제와 비고스키 두 사람은 모두 사고 과정의 발달에 대한 통찰력 때문에 세상에 잘 알려지게 되었다.② 행동주의자들은 학습이란 주로 외적(환경적) 변인에 의해 결정된다고 본다.③ 피아제는 그의 후기 연구물에서 사회적 전달이 발달에 영향을 준다는 사실을 인정했는데, 여기서 사회적 전달이란 축적된 분화의 지혜를 한 세대에서 다음 세대로 전달하는 것을 의미한다. 비고스키 역시 지식의 전달에 미치는 문화의 중요성을 믿었다.④ 두 학자는 성숙한 사고의 요소에 대해 비슷한 생각을 가지고 있다.2) 차이점구분piagetVygotsky인지발달유아의 문화적 맥락과는 상관없이 보편적이다.문화적 맥락은 인지 과정의 유형을 결정 한다발달요인성숙한 형태의 사고 발달을 위해 유아와 물리적 사물과의 상호 작용사람들과의 상호 작용이 유아의 형식적 사고를 결정한다.언어관언어는 지적발달의 부산물이다.언어는 인지발달에 중대한 역할을 하며 유아의 정신 기능의 핵심을 이룬다.유아관유아를 세상에 대해 스스로 학습해 가는 ‘독립적 발견자’유아의 학습은 문화적 맥락에서 일어나며 발견되는 대상과 발견하는 수단은 모두 인류 역사와 문화의 산물이다.지식관유아가 스스로 알아낸 것다.학습과 발달의 관계가 훨씬 복잡하다. 지식의 종류나 내용 유아의 연령에 따라서 한 걸음의 학습이 두 걸음의 발달을 의미할 수 있다.※ 비고츠키 이론이 유아교육에 끼친 영향1. 공동으로 발달에 기여하는 교사들과 유아들*교사의 역할① 안내자와 지지자② 학습에의 능동적인 참여자③ 촉진자④ 평가자* 공유된 활동 → 자기 조절 및 타인 조절* 또래의 역할2. 유아들로 하여금 새로운 수준의 능력을 획득하도록 도전하는 교육 목표유아교육의 광의의 목표: ZPD를 통해 유아의 발달을 이루어 주는 것.유아들이 ZPD를 통해 성공적으로 발달해 나가기 위해서는 수립된 목표와 제공된 활동들이 각 유아의 계속적으로 일어나는 발달적 진보에 민감하게 따라가야 한다.3. 유아기의 매우 중요한, 자기 조절-활동으로서의 놀이.비고츠키는 놀이가 발달에 있어 중심적 역할을 한다고 생각했다.가상놀이를 통하여 유아들은,① 목표를 설정함으로써 자기-조절과 사회적으로 협동하는 능력들을 획득.② 그러한 목표를 위해 자신의 행동을 조절.③ 충동에 따르기보다는 규칙에 따라 행동하면서 자신의 ZPD를 창조하고 확장한다.4. 역동적인 평가근접 발달 지역의 상한계와 하한계를 측정하는 평가 방법으로써, 비고츠키에 의하면 유아들의 평가는 그들이 독자적으로 무엇을 할 수 있는가 뿐만 아니라 보다 많은 것을 알고 있는 협력자의 도움을 받아 할 수 있는 것도 포함해야 한다.5. 언어와 사회적 상호작용에 대한 강조.6. 다른 정신 능력을 길러 주는 기타 활동들.* 비고츠키 발달심리이론 *비고츠키는 언어를 기초로 한 새로운 유아 인지 발달 이론을 정립한 러시아의 초기 구성주의 교육 심리학자. 38살이라는 젊은 나이에 세상을 떠났지만 그의 이론은 아동의 현실적 능력과 발달 잠재적 능력 모두를 촉진시키는데 초점이 맞춰져 있기 때문에 오늘날에도 가르침(teaching), 수업(instruction) 및 학습(learning)의 역할을 구성하는 새로운 패러다임으로 유아 교육 분야에서 큰 관심(상업적으로도)을 끌고 있습니다.비고츠키의성 및 학습 능력이 가장 이상적으로 계발된다고 주장했습니다.비고츠키에 의하면 아이들은 그들을 둘러싸고 있는 환경 속에서 활동적이고 생명력 있는 역할을 할 수 있는 경향성을 지니고 세상에 태어나고 이러한 활동성과 숙달에 대한 아이들의 욕구야말로 능력 발달을 가능케 하는데 이 때에 아이를 둘러싼 사회적인 영향이 발달의 전 과정을 통해 중요하며 인지발달영역을 넘어서 사회성 발달이 절실하게 필요하게 된다는 것입니다.따라서 아이들 학습의 핵심이 되는 메커니즘은 "책임 전이"(transfer of responsibility)이며, 그것은 바로 아이가 능력 발달의 목표에 도달할 수 있도록 돕는 어머니 같은 성인의 책임을 말하는 것이지요. 이는 바로 아이의 발달 목표가 사회성이든 자기 조정 능력이든 관계없이 아이로 하여금 그 목표에 도달하도록 돕는 어른의 책임을 의미합니다.이 같은 전이를 비고츠키는 한 아동의 '근접발달영역(ZPD)'이라고 표현하고 있습니다. 근접발달 영역의 하위 한계는 아동이 홀로 수행해서 도달한 문제해결능력 수준이고 상위 한계는 특별한 성인의 추가적 책임 수준으로 그 아동이 현재 유능한 성인의 도움을 받는 것을 말합니다.비고츠키는 이처럼 아이의 능력 발달이 성인이나 다른 유능한 또래들과의 상호 작용을 통해 비롯된다는 점을 밝히면서 인간, 사회, 문화, 언어 및 인지활동과도 불가분의 관계에 놓여 있음을 강조합니다. 이 점은 피아제 이론이 보여주는 고립된 작은 과학자로서의 아동의 이미지와는 매우 대조가 되는 것이기도 합니다.비고츠키 이론은 특히 주의력, 분류 능력 및 추리력 같은 고등 정신 과정의 발달이 언어, 수 체계, 기억전략과 같은 사회적 발명품을 활용하는 방법의 학습과 얼마나 깊이 관련되어 있는지에 초점을 맞추고 있지요.또한 비고츠키는 발달의 측면에서 이 같은 도구들에 이미 익숙해진 성인들이나 유능한 또래들이 제공해 주는 지도와 매개로 말미암아 아이들이 얼마나 도움을 받거나 받아야만 하는가를 설명해 주고 있습니다. 즉, 부모, 교사·친구가 학습자에게요.
적외선 분광 분석장치개 론1. 분자의 작용기에 의한 특성적 스펙트럼을 비교적 쉽게 얻을 수 있다.2. 광학 이성질체를 제외하고 모든 물질의 스펙트럼이 서로 차이가 있어 분자구조를 확인하 는데 결정적인 정보 제공.3. 따라서 무기 및 유기 화학은 물론 화학의 모든 분야에 널리 이용.4. 적외선은 파장에 따라 세가지 영역으로 크게 나눌 수 있다.근적외선 영역(Near IR) : 0.78~2.5mm중간 정도의 적외선 영역(Mid-IR) : 2.5~50 mm R 분석에 가장 유용한 영역원적외선 영역(Far IR) : 50~100 mm n분자에 중간영역 적외선의 2.5~15 mm 정도의 빛을 쬐어주면 이는 X-선 또는 UV-VIS영역보다 에너지가 낮기 때문 에 빛을 흡수하여 원자 내 전자의 전이 현상을 일으키지 못함.5. 대신 분자의 진동(Vibration), 회전(Rotation)및 병진(Translation)등과 같은 여러 가지 분 자 운동을 일으킴.6. 주로 이 영역에서는 분자 진동에 의한 특성적 흡수 스펙트럼이 나타나는데, 이것을 분자 진동 스펙트럼이라고 한다.역 사1. 1800년 영국의 F.W.Herschel에 의해 Dispersion IR Spectrometer개발.2. Prism대신 Grating을 이용하게 되고 개발된 Filter나 반도체 등의 이용으로 점진적 발전.최근 컴퓨터 발전에 힘입어 Fourier transform IR이 개발되었으며 이는 적외선 분광장치 의 크나큰 변혁이 됨.3. 1969년 미국에서 Interferometer를 이용한 FT-IR(Digilab FTS-14)이 상품화.4. 그후 Software 및 Data system의 개발과 High resolution, High sensitivity연구를 통해 현재의 고성능 FT-IR Spectrometer에 이르게 됨.원 리1. 분자들은 여러 요인에 의하여 진동운동을 한다.2. 진동운동은 크게 신축운동(Stretching vibration), 굽힘 운동(Bending)으로 나눌 수 있다.1)하는 특성적인 적외선 스펙트럼을 나타내게 됨.5. 그러므로 이를 분자 구조와 관련 지어 해석하면 분자에 대한 정보를 얻을 수 있다.이와 같이 적외선 분광법의 기본 원리는 분자의 진동에 바탕을 두고 있다.이들 특징적인 분자 진동은 적외선(파장범위:4000-40cm-1)이 통과할 때 분자간 원자내의 진동에너지와 일치하여 시료의 분자구조에 따른 특성 흡수영역을 형성함으로 정보를 얻게 된다.가. 원리분자는 모두 화학적으로 결합한 원자로 구성되어 있으며, 이 화학적으로 결합된 원자들은 구슬을 용수철로 이어진 계와 비슷한 운동, 즉 신축 운동을 하거나 변각운동을 한다. 분자 에 어던 진동수를 지닌 적외선을 조사하면, 같은 진동수로 진동하고 있는 결합은 그 적외 선을 흡수하지만, 해당하는 진동수를 지닌 결합이 없으면 적외선은 흡수되지 않고 그대로 분자를 통과한다. 따라서 시료에 적외선을 연속적으로 진도수를 바꾸면서 조사하여 가면, 그 결합에 따른 특정의 진도수 적외선만이 흡수된다. 흡수된 영역의 적외선 투과 에너지는 감소하기 때문에, 시료를 투과한 적외선의 강도를 파수(파장)에 따라 분류하여 나가면 적외 선 흡수 스펙트럼을 얻을 수 있다. 그러나 모든 분자의 진동이 적외선 파장으로 활성된 것 은 아니고, 쌍극자 모멘트의 변화를 일으켜 진동에 기인하는 것만으로 한정된다. 이와 같은 적외선 흡수 스펙트럼은 분자의 구조에 기초한 특유의 진동 스펙트럼이기 때문에, 다른 분 자는 반드시 다른 스펙트럼을 주게 되어 다른 분석법에서는 얻을 수 없는 분자의 구조에 관한 중요한 정보를 얻을 수 있다.나.측정장치현재 많이 사용되고 있는 적외선 분광광도계는 복광속형(double beam)으로서 광원부, 시 료실, 분광부, 단색화장치(monochromator), 검출부, 증폭부, 기록계로 구성되어 있다. (Fig.28참조). 광원에서의 빛은 표준광속 및 시료광속으로 분할되어 시료실로 들어간다. 시 료실에서 나온 두 개의 광은 chopper에 의해 단색화장치에 교대로 입사한다.여기서 단색광으로 이 기 록된다.다. 정성 및 정량분석보통 사용되는 적외영역은 4000~400㎝-1의 범위로서 거의 모든 물질이 이 적외영역에서 고유의 흡수를 나타내기 때문에, 적외분석법은 비파괴분석이며, 시료제조가 용이하고 정성 분석에 효과적이라는 잇점이 있다. 정성분석을 할 때에는 다수의 화합물 구조와 스펙트럼 에 대한 관련 도표를 참고하여 시료의 스펙트럼에서 특정의 원자단이나 골격구조등을 먼저 확인하고, 표준스펙트럼과 비교하여 실시하는 것이 보통이다. 정량분석은 가시자외흡광 광 도법과 마찬가지로 Beer의 법칙에 의거하여 실시하며, 이 경우에는 발색시키지 않고 정량 할 수 있고, 흡수때의 수도 많기 때문에, 혼합물이나 구조가 유사한 화합물들의 혼합물에서 도 상호영향을 받지 않도록 각 화합물의 흡수띠를 선택할 수 있다.라. 철강분석에서의 응용철의 녹, 관석, 스락(slag)등과 같이 분말로서 얻어지는 시료는 측정방법으로 KBr 정제법, nujol paste 법, 분체반사법등이 이용되고 있다.이들의 방법에 의해서 부식생성물의 연구나 부식기구의 해명, 스펙트럼의 모양판독에 의한 철광석 종류의 식별, 스라그의 물성과 구조와의 관계해명, 강중에서 추출분리한 석출물의 분석등에 응용되고 있다. Fig.29는 종류가 다른 산화철의 KBr 정제법으로 얻어진 스펙트럼이다. 강판상에 도장한 물질이나, 화성처리강판 피막과 같은 표면분석의 경우에는 전반사 흡수 스펙트럼법(ATR법)이나, 편광 반사법이 이용된다. ATR법은 TBr과 T1I의 혼합결정(n=2.38)등의 고굴절을 매질의 양면에 시료표면을 밀착시켜, 적외선의 입사각을 임계각보다 크게 해서 전반사가 일어나도록 하여 그 반사 스펙트럼을 측정한다. 시료에 흡수되지 않는 영역에서의 빛은 그대로 전반사하지만, 흡수가 있는 영역에서는 흡수의 정도에 따라서 빛이 흡수되어 반사 에너지가 떨어지므로 이 반사에너지를 측정하면 투과스펙트럼과 거의 같은 스펙트럼을 얻을 수 있다. 이 방법은 비교적 표면층이 두꺼운 경우에 적용되기 때문에 강판상에 도장된 물질 나 스펙트럼 해석등의 자동화가 급속히 진행되고 있다. 측정장치의면에 있어서도 Fourier 변환 적외분광법(Fourier transform IR)이 발전됨에 따라 측광효율, S/N 비 및 분해능력의 향상등이 크게 기대되고 있으며, 종래에는 거의 불가능한 것으로 여겨졌던 측정이 가능하 게 됨으로서 적외분광법의 응용범위도 더욱 확대되어 가고 있다.광원Nernst glower : 지르코늄, 토륨, 세륨과 같은 희토류 금속 산화물에 결합제를 첨가하여 만 든 자고 가는 막대Globar : 실리콘카아바이트의 가는 막대.이들은 1000~1800°C정도로 가열하면 적외선 영역의 빛이 방출.최근의 Fourier transform-IR는 He-Ne laser광원.시료 주입부시료의 용기 및 지지체는 적외선 통과능을 갖추어야 하는 재질로써 시료의 종류 및 물리 적 성질에 따라 여러 종류의 용기가 있다.수용성 시료의 경우 AgBr, KRS-5등으로된 용기비수용성 시료인 경우 KBr, NaCl의 plate사용.진동방식 및 굽힘방식한 분자가 나타내는 진동 방식은 분자를 구성하고 있는 원자 수 및 결합 상태에 따라 결 정된다. 진동운동을 한다고 하여 모두 적외선을 흡수하는 것이 아니고 분자 전체의 쌍 극 자 모멘트를 변화시킬 수 있는 기준 진동만이 적외선 스펙트럼을 나타내게 된다. 신축운동, 굽힘운동.단색화 장치적외선 영역의 빛을 파장별로 정확하고 예민하게 분리하는 장치로 일반적으로 프리즘, grating등의 분산형 단색광기를 사용한다.검출기흔히 사용되는 검출기로는 열전기쌍 및 볼로미터가 있다. 열전기쌍은 2개의 다른 종류의 금속, 즉 백금 및 은 또는 안티몬과 비스무트의 가는 선으로 만들어지며 열전기쌍이 IR을 받으면 두 접촉점 사이에 온도 차가생겨 전위가 발생되어 약 10-6 °C의 온도차를 검출할 수 있는 능력이 생김.기록기검출기로부터 측정된 결과는 자동기록계에 의하여 기록되며, 스펙트럼의 가로측은 주파수(D), 파수(cm-1)파장(l)등으로 표시되고 세로축은 흡광도(A)또는 y,로 막혀 있으며, 이곳을 적외선이 통과한다. 그러나 대부분의 유기화합물은 기체상태로 측정하기에는 증기압이 너무 낮다.액체상태시료액체 한 방울을 NaCl평판 사이에 압입(4000-667cm-1 영역에서 통과).흡광력이 약한 액체 시료를 측정하는 경우에는 액층의 두께를 크게하기 위해 2개의 NaCl평판사이에 격판을 사용. 이 기법에서 수분함량이 2%이상이 되면 방햐를 일으켜, NaCl평판의 표면을 훼손, 이밖에도 액체내의 혼탁도를 교란시켜 적외선의 굴절 및 반사에 의한 강한 기저흡수를 수반케 한다.KCl: NaCl만큼 가격이 싸고 polish가 간단하나 응력을 받았을때 파손되기 쉽다. 500 cm-1까지 사용 가능시료처리고체상태시료고체물질을 10~100배량의 KBr과 함께 마노연마 유발 내에서 잘 분쇄 혼합한 후 수압기로 알맞게 진공 압축 시켜서 투명형 단일 결정형의 Disk를 형성한다.KBr에 의해서 추가적으로 IR흡수대가 생성되지 않으며, 액체상태 시표처리의 방법보다 우수한 스펙트럼을 얻을 수 있다. 물론 KBr은 흡습성으로 미세하게 갈며 압착하는 과정에서 미량의 수분이 혼입되는 것을 방지하는 것은 거의 불가능. 따라서 대부분 3450cm-1에서 OH에 의한 약한 흡수대가 발견됨.퓨리에 변환 적외선 분광계(FT-IR)분산식 적외선 분광계는 이미 한 세기의 긴 연륜을 가졌으나 미첼슨(michelson) 광도계를 이용한 FT-IR 분광 광도계의 역사는 약 25년정도에 불과하다. 분산식 IR에서는 광학계에 슬릿, 회절 격자, 필터, 광단속기등 부품들이 서로 연결되어 움직이면서 작동하고 있는데 FT-IR에서는 이와 같은 단색광장치가 전혀 필요하지 않은 대신 미첼슨 간섭계가 그 구실을 하고 있다.FT-IR의 특징펠렛(Pellet) : 분광을 하지 않으므로 사용광량이 크다. 따라서 전체 주파수를 한꺼번에 주사하는데 불과 1초 정도의 시간이 걸리므로 측정 시간이 신속하여 짧은 시간에도 측정을 반복할 수 있다는 것과 감도가 높아서 약한 신호의 검출도 가능하고 낮은 농도의 시다.
질량분석기질량분석기를 사용하여 질량스펙트럼을 측정함으로써 화합물의 확인·동정(同定)·구조결 정·검출 등을 하는 분석법. 질량분석법은 물리학·화학·생물학·지구과학 등의 기초과학 에서부터 공학·농학·의학·약학에 이르는 매우 넓은 분야에서 이용되고 있다. 1 1∼ 10ng(1ng=10g)의 시료량으로 충분한 질량스펙트럼이 얻어질 정도로 고감도의 방법이라는 것 2 질량스펙트럼이 시료분자의 특성 및 구조를 여러 가지 형태로 반영하기 때문에 화합 물의 구조결정에 유용하다는 것 등이다.역사적 배경1898년 W. 빈은 양극선이 자기장 속에서 편향된다는 사실을 발견했는데, 이 발견이 질량 분석법의 기초가 되었다고 할 수 있다. 그 후 1912년 J.J. 톰슨에 의한 네온 동위원소의 분 리를 거쳐 현재의 원형이 되는 질량분석기가 18년에 A.J. 템프스터, 19년에 F.W. 애스턴 등에 의하여 고안되어, 25년 그것에 의한 각종 원소의 동위원소 발견과 원자질량의 측정 등이 이루어졌다. 제 2 차세계대전까지 질량분석법은 주로 원자질량의 측정, 동위원소의 존 재비 측정, 혹은 원자 또는 분자의 전자충격법에 의한 이온화퍼텐셜, 출현전압 또는 결합해 리에너지의 측정 등에 쓰이고 있었는데, 대전 후 장치의 비약적 발전과 고주파 전기장을 이용한 주사속도가 빠른 4중극 질량분석계가 출현하여 시판되기에 이르자, 질량분석법은 유력하고 만능인 여러 가지 화합물 측정방법으로 넓은 분야에 보급되었다.질량분석법의 현상과 이용원자질량 측정에서는 고분해능의 2중수렴질량분석기가 사용된다. 측정정밀도는 원자질량 의 10 이상이며 원소의 2/3 이상의 질량이 이 방법으로 결정되었다. 또한 이 고분해능 질 량분석법은 유기화합물에도 응용된다. 100㎍ 이하인 소량의 미지(未知)시료로부터 밀리매스 단위(milli mass unit;원자의 단위질량의 10)까지 정밀질량을 측정하여 그 원소 조성을 결 정하고, 동시에 개열(開裂) 패턴을 해석함으로써 그 화합물의 분자구조를 결정할 수 있다. 동위원소존재비의 측정은 주로 단수렴(單收斂) 질량분석계로 이루어지는데, 보통 0.01∼ 0.001％ 정도까지의 존재비를 측정할 수 있다. 또 안정동위원소를 비교적 쉽게 얻을 수 있 게 된 현재, 동위원소 희석법에 의한 원자핵 반응생성물의 정량, 핵의 반감기 측정, 지질연 대의 산정에 사용되는 한편 추적자로서도 널리 생화학·의학·약학 등의 분야에서 이용되 는데, 질량분석법은 이런 종류의 연구에서는 유일한 방법이다. 질량분석법에서는 불안정한 라디칼(유리기)과 짧은 수명의 반응중간체의 검출이 가능하기 때문에, 연소현상·플라스마 현상·폭발현상·광분해과정·방사선화학·촉매화학의 연구분야에서 사용되고 있다. 또 이 들 분야는 이온-분자반응이 중요한 역할을 하고 있는데 그 동역학의 연구에도 질량분석법 은 깊이 관련되어 있다. 1959년에 출현한 가스크로마토그래프 질량분석법(GC-MS법)도 뒤 에 발전하여 다성분시료의 분석과 흔적분석에 유리하게 되었다. 이것은 대기권·수권(水圈) 등의 환경 매체 또는 생체 속에 잔류하는 극미량의 화학물질(주로 유기화합물)의 확인·동 정에 사용되어 환경과학에는 필수적이다.질량분석기질량분석법에 사용되는 장치를 총칭하여 질량분석기라 부르는데, 이것은 편향형자기장형인 것과 비편향형인 것으로 분류할 수 있다. 편향형은 균일자기장·전기장 안에서의 이온편향궤도의 차이에 의해서 질량분리를 하는 것으로서 단수렴질량분석계·2중수렴질량분석계 등이 있고, 비편향형에는 4중극질량분석계, 비행시간차형 질량분석계가 포함된다〔그림〕. 질량분석기의 발전을 개관하면, 1913년 J.J. 톰슨에 의하여 질량분석기라 불리울 수 있는 최초의 것이 고안되었는데 이 장치는 수렴성을 지니지 못했었기 때문에 분해능에 어려운 점이 있었다. 이런 점을 고친 것으로서 F.W. 애스턴은 속도수렴성을 지닌 것을 고안하였으며, A.J. 템프스터는 방향수렴성을 지닌 180˚ 자기장을 분석장으로 하는 질량분석계를 고안하고 동위원소의 발견과 존재비 측정을 단행하였다. 35년 J.H.E. 마티우흐·R.F.K. 헤르초크가 2중수렴질량분석기를 만들었는데 그 분해능은 약 10만, 질량 측정정밀도는 10∼10에 달했다. 53년에는 W. 폴이 4중극고주파전기장을 이용한 비편향형 4중극질량분석계를 발명하였다. 소형으로 고감도·고속주사(走査)라는 독특한 특성 때문에 급격히 보급되었으며, 현재에 와서는 자기장형인 것을 능가하기에 이르렀다. 앞으로의 주류는 2대의 질량분석계(MS로 약칭)를 직렬로 결합한 탠덤질량분석계(MS-MS)로 옮겨올 것이다. 질량분석기의 주요부는 측정 또는 분석할 시료를 이온화하고 그것을 가속하는 이온원과 그들 이온을 그 질량에 따라 분리·분석하는 분석장과 분리된 이온을 검출·측정하는 검출부의 3부분으로 구성되어 있다. 이온원에서의 시료의 이온화에는 전자충격·표면이온화·고주파스파크 등의 방법이 쓰이며, 분석장으로서는 균일자기장·전기장·고주파전기장 등이 쓰인다. 그리고 이온 검출을 하려면 이온검출기로 직접 이온전류를 받아서 증폭·측정한다.
물의 전기분해공주대학교 화학교육과 199953015 임인택학 습 활 동목표물을 구성하고 있는 물질이 무엇인지 말할 수 있다. 이 물질들의 특성을 설명할 수 있다.방법물에 전기장치를 연결한다. 분해되는 과정에서 생성되는 물질을 포집한다.전기장치를 이용하여 물을 전기분해 하여 보자.제목학 습 내 용물은 수소와 산소로 이루어져 있다. 전기분해를 통해서 물을 이루고 있는 원소들 을 알아낼 수 있다. 물질을 구성하는 원자구성비가 서로 다르다. 산소와 수소는 각각의 성질이 다르다. 산성과 염기성의 성질에 따라 지시약의 색깔 변화가 서로 다르다.학 습 내 용물의 생성반응+생성 분해실 험 방 범준 비 물 : 냅킨, 건전지, 소금, 전선, 컵, 페놀프탈레인학 습 내 용실험과정원 리1. 순수한 물은 전기가 통하지 않는 부도체이므로 전기를 통할 수 있도록 전해질을 넣는다. 2. 물 속에 전극을 연결하고 전류를 흐르게한다. 3. 발생되는 기체들을 포집한다. 4. 포집한 기체에 불꽃을 접촉시켜 본다.실험장치각각 포집된 기체의 양을 확인하고, 기록한다.실 험 결 과수소와 산소의 생성 - 부피비 수소 : 산소 = 2 : 1 이와 같은 이유 : 물의 구성하는 수소와 산소의 구성비가 2 : 1이기 때문이다.실 험 결 과물질의 확인 수소 : 성냥불을 가져다 대면 '펑' 소리가 난다. 산소 : 꺼져가는 불을 가져가면 다시 살아난다.쉬 어 가 기생 각 해 보 기실험을 하고 남은 물의 액성은 어떨까요?- 염기성생 각 해 보 기그 이유에 대해서 말해보자. : 음극에서 발생하는 반응 H3O+(aq) + 2e- → H2(g) + OH-(aq) 이로 인해 물의 액성이 염기성이 되므로 페놀프탈레인 용액을 가했을 때 붉은색을 띄게된다.참 고 사 이 트1. 공주대학교 과학교육연구소 http://science.kongju.ac.kr/ms/chem 2. 에듀넷 http://ipcp.edunet4u.net/~invent 3. 금성출판사 http://www.kumsungpub.co.kr지금까지 봐주셔서 감사합니다. 수고하셨습니다.{nameOfApplication=Show}
적외선 분광 분석장치
평가A+최고예요
물의 전기분해 파워포인트
