본 연구는 2007년 개정 과학과 교육과정 초등학교 6학년 1학기 「산과 염기」단원 중 ‘지시약을 만들어 용액 분류하기’ 활동과 관련하여 교과서의 내용을 분석하고, 산-염기 개념지도에 효율적인 천연지시약을 개발하여 미량화학(Small-Scale Chemistry, SSC) 및 크로마토그래피를 적용한 새로운 교수-학습방법을 마련, 「산과 염기」단원 수업방법에 대한 적용 방안을 제시하였다. 연구는 크게 2007년 개정 과학과 교육과정 및 제7차 과학과 교육과정의 ‘산-염기’ 개념 도입 및 지도와 관련한 두 교육과정의 차이점을 비교․분석하기, 생활 속 식물을 이용한 천연지시약 제조 및 개발, 천연지시약을 이용한 교수-학습방법 개발로 나누어 진행하였다. 2007년 개정 과학과 교육과정과 제7차 과학과 교육과정 ‘산-염기’ 단원의 차이점은 용액의 성질 개념 도입이 기존 5학년에서 6학년으로 이동하였으며, 제7차에서 지도되었던 ...
본 연구는 2007년 개정 과학과 교육과정 초등학교 6학년 1학기 「산과 염기」단원 중 ‘지시약을 만들어 용액 분류하기’ 활동과 관련하여 교과서의 내용을 분석하고, 산-염기 개념지도에 효율적인 천연지시약을 개발하여 미량화학(Small-Scale Chemistry, SSC) 및 크로마토그래피를 적용한 새로운 교수-학습방법을 마련, 「산과 염기」단원 수업방법에 대한 적용 방안을 제시하였다. 연구는 크게 2007년 개정 과학과 교육과정 및 제7차 과학과 교육과정의 ‘산-염기’ 개념 도입 및 지도와 관련한 두 교육과정의 차이점을 비교․분석하기, 생활 속 식물을 이용한 천연지시약 제조 및 개발, 천연지시약을 이용한 교수-학습방법 개발로 나누어 진행하였다. 2007년 개정 과학과 교육과정과 제7차 과학과 교육과정 ‘산-염기’ 단원의 차이점은 용액의 성질 개념 도입이 기존 5학년에서 6학년으로 이동하였으며, 제7차에서 지도되었던 중화반응에 대한 개념이 없어지고 지시약을 통한 용액의 성질 구분과 산의 상대적 세기를 정성적인 관점에서 접근하게 되는 것이다. 그러나 용액의 성질을 구분하는 중요한 실험 수단인 지시약을 활용하는 것은 제7차 과학과 교육과정을 그대로 연계하여 활용하고 있으며, 지시약의 예로 사용되는식물로는 자주색양배추, 붓꽃, 피튜니아, 포도, 장미, 검은콩, 보라색 나팔꽃을 동일하게 제시하였다. 이에 학생들은 반드시 제시된 식물들만이 지시약으로 활용된다고 생각하게 되므로 천연지시약에 대한 개념 확장의 필요성이 있다. 따라서 천연지시약으로 사용할 수 있는 식물을 계절별로 수집하여 다양한 방법으로 지시약을 제조하고 기능을 확인한 후 이를 활용하여 새로운 실험방법을 고안하여 교수-학습 방법에 도움을 주고자 한다. 본 연구의 결과는 다음과 같다. 첫째, 천연지시약 제조에 있어 교과서에 제시된 식물에 물을 용매로 가열하여 만드는 방법이나 기 연구된 식물을 으깨서 만드는 방법보다 물과 알코올을 혼합한 추출용매를 이용하여 가열하는 방법이 색이 선명하며 시간도 가장 적게 걸리는 효과적인 방법임을 알 수 있었다. 둘째, 학생들의 산도 세기에 대한 개념 형성 및 이해를 돕기 위하여 pH1부터 pH12까지의 완충용액을 제조하여 미량화학(SSC)을 적용한 96홈판 반응으로 실험하였고 그 결과 pH에 따른 변색반응 색 체계를 한 눈에 볼 수 있었다. 대부분의 천연지시약은 강산에서 붉은색, 자주색, 주황색을 띤 분홍으로 변색되었으며 강염기에서는 노랑, 노란갈색, 노란연두색으로 변색되었다. 셋째, 물과 에탄올을 추출용매로 한 가열방법으로 계절에 따라 주위에서 손쉽게 채취할 수 있는 식물의 여러 부분을 이용한 천연지시약을 개발하여 제시하였다. 특히 식물의 꽃, 잎, 열매, 줄기, 뿌리, 껍질, 단풍을 고루 활용하여 천연지시약을 개발하였으며 식물의 색소가 광합성의 양에 따른 포도당의 합성 정도, 일조량, 토양의 성분 등에 따라 변하게 되는 단풍이 효과적인 천연지시약이 될 수 있으며 이는 계절에 관계없이 천연지시약 제조가 가능하다는 것을 알 수 있었다. 천연지시약으로 주위에서 손쉽게 활용될 수 있는 식물은 봄에는 복숭아꽃 외 7종, 여름에는 수국 외 15종, 가을에는 단풍잎 외 9종, 겨울에는 국화꽃 외 3종 등을 확인할 수 있었다. 넷째, 기존 교과서에 제시된 시험관을 통한 지시약과 용액의 반응을 개선하여 미량화학 및 크로마토그래피를 활용한 실험 방법을 제시하여 현장에 적용할 수 있도록 하였다. 우선 천연지시약을 마이크로피펫에 적당량을 취하고, 반응판이나 홈판에 pH완충용액 및 생활용액을 한 방울씩 넣은 다음 두 용액을 반응시켜 변색반응 관찰 실험을 실시하였다. 또, 원형과 띠형의 거름종이를 이용하여 천연지시약 및 pH완충용액을 적당한 거리에 반점을 찍어 건조시킨 후 에탄올을 전개용매로 사용한 크로마토그래피 실험방법을 통하여 두 용액이 만나 나타내는 변색반응 관찰 실험을 실시하였다. 미량화학 및 크로마토그래피 방법을 통해 적은 양의 시약과 안전한 실험기구를 이용하여 용액의 성질을 구분할 수 있었다. 아울러 좁은 범위에서 한눈에 변색반응을 관찰함으로써 용액의 산도를 비교할 수 있었다. 위와 같은 연구를 통하여 천연지시약의 다양화 및 사용되는 식물의 범위 확대, 경제적 비용절감, 친환경적 지시약 개발 측면에서 만족할 만한 결과를 얻을 수 있었다. 하지만 천연지시약 사용이 좀 더 객관화되기 위해서는 천연지시약의 안정화 방향 검토와 일정한 발색과 농도가 지속되도록 제조 방법의 표준화 방안이 마련되어야 한다. 아울러 상온에서의 보존방안에 대한 검토가 필요할 것이다. 또한 초등학생에게 적합한 발달 단계를 고려하여 시간과 공간에 제한을 받지 않으며, 만지고 조작하는 욕구를 충족시킬 수 있는 실험이 될 수 있도록 초등학교 과학과 교육과정에 미량화학을 활용한 실험의 확대 및 지속적인 자료의 개발과 보급이 필요할 것임을 제언하고자 한다.
본 연구는 2007년 개정 과학과 교육과정 초등학교 6학년 1학기 「산과 염기」단원 중 ‘지시약을 만들어 용액 분류하기’ 활동과 관련하여 교과서의 내용을 분석하고, 산-염기 개념지도에 효율적인 천연지시약을 개발하여 미량화학(Small-Scale Chemistry, SSC) 및 크로마토그래피를 적용한 새로운 교수-학습방법을 마련, 「산과 염기」단원 수업방법에 대한 적용 방안을 제시하였다. 연구는 크게 2007년 개정 과학과 교육과정 및 제7차 과학과 교육과정의 ‘산-염기’ 개념 도입 및 지도와 관련한 두 교육과정의 차이점을 비교․분석하기, 생활 속 식물을 이용한 천연지시약 제조 및 개발, 천연지시약을 이용한 교수-학습방법 개발로 나누어 진행하였다. 2007년 개정 과학과 교육과정과 제7차 과학과 교육과정 ‘산-염기’ 단원의 차이점은 용액의 성질 개념 도입이 기존 5학년에서 6학년으로 이동하였으며, 제7차에서 지도되었던 중화반응에 대한 개념이 없어지고 지시약을 통한 용액의 성질 구분과 산의 상대적 세기를 정성적인 관점에서 접근하게 되는 것이다. 그러나 용액의 성질을 구분하는 중요한 실험 수단인 지시약을 활용하는 것은 제7차 과학과 교육과정을 그대로 연계하여 활용하고 있으며, 지시약의 예로 사용되는식물로는 자주색양배추, 붓꽃, 피튜니아, 포도, 장미, 검은콩, 보라색 나팔꽃을 동일하게 제시하였다. 이에 학생들은 반드시 제시된 식물들만이 지시약으로 활용된다고 생각하게 되므로 천연지시약에 대한 개념 확장의 필요성이 있다. 따라서 천연지시약으로 사용할 수 있는 식물을 계절별로 수집하여 다양한 방법으로 지시약을 제조하고 기능을 확인한 후 이를 활용하여 새로운 실험방법을 고안하여 교수-학습 방법에 도움을 주고자 한다. 본 연구의 결과는 다음과 같다. 첫째, 천연지시약 제조에 있어 교과서에 제시된 식물에 물을 용매로 가열하여 만드는 방법이나 기 연구된 식물을 으깨서 만드는 방법보다 물과 알코올을 혼합한 추출용매를 이용하여 가열하는 방법이 색이 선명하며 시간도 가장 적게 걸리는 효과적인 방법임을 알 수 있었다. 둘째, 학생들의 산도 세기에 대한 개념 형성 및 이해를 돕기 위하여 pH1부터 pH12까지의 완충용액을 제조하여 미량화학(SSC)을 적용한 96홈판 반응으로 실험하였고 그 결과 pH에 따른 변색반응 색 체계를 한 눈에 볼 수 있었다. 대부분의 천연지시약은 강산에서 붉은색, 자주색, 주황색을 띤 분홍으로 변색되었으며 강염기에서는 노랑, 노란갈색, 노란연두색으로 변색되었다. 셋째, 물과 에탄올을 추출용매로 한 가열방법으로 계절에 따라 주위에서 손쉽게 채취할 수 있는 식물의 여러 부분을 이용한 천연지시약을 개발하여 제시하였다. 특히 식물의 꽃, 잎, 열매, 줄기, 뿌리, 껍질, 단풍을 고루 활용하여 천연지시약을 개발하였으며 식물의 색소가 광합성의 양에 따른 포도당의 합성 정도, 일조량, 토양의 성분 등에 따라 변하게 되는 단풍이 효과적인 천연지시약이 될 수 있으며 이는 계절에 관계없이 천연지시약 제조가 가능하다는 것을 알 수 있었다. 천연지시약으로 주위에서 손쉽게 활용될 수 있는 식물은 봄에는 복숭아꽃 외 7종, 여름에는 수국 외 15종, 가을에는 단풍잎 외 9종, 겨울에는 국화꽃 외 3종 등을 확인할 수 있었다. 넷째, 기존 교과서에 제시된 시험관을 통한 지시약과 용액의 반응을 개선하여 미량화학 및 크로마토그래피를 활용한 실험 방법을 제시하여 현장에 적용할 수 있도록 하였다. 우선 천연지시약을 마이크로피펫에 적당량을 취하고, 반응판이나 홈판에 pH완충용액 및 생활용액을 한 방울씩 넣은 다음 두 용액을 반응시켜 변색반응 관찰 실험을 실시하였다. 또, 원형과 띠형의 거름종이를 이용하여 천연지시약 및 pH완충용액을 적당한 거리에 반점을 찍어 건조시킨 후 에탄올을 전개용매로 사용한 크로마토그래피 실험방법을 통하여 두 용액이 만나 나타내는 변색반응 관찰 실험을 실시하였다. 미량화학 및 크로마토그래피 방법을 통해 적은 양의 시약과 안전한 실험기구를 이용하여 용액의 성질을 구분할 수 있었다. 아울러 좁은 범위에서 한눈에 변색반응을 관찰함으로써 용액의 산도를 비교할 수 있었다. 위와 같은 연구를 통하여 천연지시약의 다양화 및 사용되는 식물의 범위 확대, 경제적 비용절감, 친환경적 지시약 개발 측면에서 만족할 만한 결과를 얻을 수 있었다. 하지만 천연지시약 사용이 좀 더 객관화되기 위해서는 천연지시약의 안정화 방향 검토와 일정한 발색과 농도가 지속되도록 제조 방법의 표준화 방안이 마련되어야 한다. 아울러 상온에서의 보존방안에 대한 검토가 필요할 것이다. 또한 초등학생에게 적합한 발달 단계를 고려하여 시간과 공간에 제한을 받지 않으며, 만지고 조작하는 욕구를 충족시킬 수 있는 실험이 될 수 있도록 초등학교 과학과 교육과정에 미량화학을 활용한 실험의 확대 및 지속적인 자료의 개발과 보급이 필요할 것임을 제언하고자 한다.
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