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고등학교에 적합한 편서풍 파동 실험장치 개발
Development of a Set of an Experimental Equipment of Westerly Wave for High School 원문보기

한국지구과학회지 = Journal of the Korean Earth Science Society, v.27 no.2, 2006년, pp.177 - 187  

이순환 (부산대학교 기초과학연구소) ,  박광순 (장영실과학고등학교) ,  김희수 (공주대학교 지구과학교육과)

초록
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현재 고등학교 지구과학실험 중 가시화가 어렵고, 재현성이 떨어지는 편서풍 파동장치를 개선한 유체실험장치를 개발하였다. 실험장치는 기존 실험장치의 문제점을 파악하고, 수조내 온도 차이를 명확히 하기 위한 열전도성이 높은 소재로 개발되었으며, 디지털 가시화 장치를 설치하여 기록과 분석을 용이하게 하였다. 그리고 이 장치를 통하여 편서풍파동의 이론적인 상사성과 재현성을 살펴보았다. 본 장치는 감온 액정 시트지를 이용해 유체 흐름의 가시화뿐만 아니라 유체의 온도분포와 상층기류와 하층기압골의 위치관계도 파악할 수 있다. 그리고 본 실험장치에서 재현된 편서풍 파동은 실제 대기의 편서풍 파동과 잘 상사됨을 확인하였으며, 현직 교사들을 대상으로 한 리커드 척도 평가에 의해 편서풍 파동장치의 효율성을 입증하였다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Due to a lack of reproducibility and visibility of the conventional equipment for westerly wave simulation, it is difficult to have indoor experiments at high school that show the stream of Hadley cell. A modified improvement of the old one improves the problem. The side wall and bottom of the new e...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 식(2)의 열적 로스비수와 파수와의 관계를 잘 설명하고 있다. 그러므로 본 실험장치는 고등학교 환경의 유체실험으로 일정 정도의 정확성을 담보하고 있다는 것을 의미한다.
  • 둘째 개발된 실험장치를 통해 고등학교 교과서에나타난 편서풍 파동의 이론적인 상사성과 재현성을살펴보고자 한다. 셋째, 현직 지구과학교육을 담당하고 있는 교사들에게 이 연구에서 개발한 실험장치를 활용해보게 한 다음, 그 활용도 및 질적 수준 등을 설문을 통하여 알아보아 교육적 효과를 확인해보고자 한다.
  • 설문은 본 연구에서 개발한 장치에 대하여 교육과정을 잘 반영하고 있는지, 실험장치는 편서풍 파동을 잘 재현할 수 있도록 개발되었는지, 이 장치를 다수 복사하여 많은 학교에서 활용할 수 있는지, 학습자들에게 흥미는 줄 수 있는지, 학습자들의 탐구능력을 향상시킬 수 있다고 생각되는지, 학습자들의 편서풍파동 개념형성에 도움이 될 수 있겠는지에 대한 내용을 중심으로 제작되었다.
  • 둘째 개발된 실험장치를 통해 고등학교 교과서에나타난 편서풍 파동의 이론적인 상사성과 재현성을살펴보고자 한다. 셋째, 현직 지구과학교육을 담당하고 있는 교사들에게 이 연구에서 개발한 실험장치를 활용해보게 한 다음, 그 활용도 및 질적 수준 등을 설문을 통하여 알아보아 교육적 효과를 확인해보고자 한다.
  • 이 연구에서는 첫째, 고등학교 현장에서 보다 흥미있고 정확한 편서풍 파동 실험장치를 개발하고자 한다. 둘째 개발된 실험장치를 통해 고등학교 교과서에나타난 편서풍 파동의 이론적인 상사성과 재현성을살펴보고자 한다.
  • 3차원적 상황에서 나타나는 편서풍 파동 개념을 2차원적으로 설명하면 그 이해가 쉽지 않고 그 한계가 쉽게 드러난다. 이에 본 연구에서는 재현성이 떨어지는 일반적으로 활용되고 있는 편서풍 파동장치를 개선하여 그 재현성을 살펴보고 그 교육적 활용 가치를 살펴보았다. 그 결론은 다음과 같다.
  • 그 이후 실험장치가 많이 개량되었으며, 여러 실험을 통해 편서풍 파동에 대한 이해를 많이 진보시킬 수 있었다. 회전 원통 내의 유체를 지구대기로 가정하고 일정한 각속도로 수조를 회전시키며 온수와 냉수의 온도차를 달리하면서 물의 흐름이 어떻게 나타나는지 알아본다. 회전원통 실험에서 나타나는 파동의 형태는 수평 온도차, 원통의 회전율, 수조의 형태, 실험유체의 점성도등에 따라 달라진다.
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참고문헌 (10)

  1. 공주대학교 과학교육연구소, 2001, 가상현실과 과학교육, 46 p 

  2. 김희수, 정지영, 2004, 중학교 과학 '달의 운동' 단원의 상호작용형 WBI 개발 및 적용. 한국지구과학회지, 25(8), 663-673 

  3. 소선섭, 이규현, 윤성석, 김명환, 손정호, 전창근, 진수광, 1995, 회전원통 수조실험의 파동유형분석. 한국기상학회지, 31(2), 159-168 

  4. 이순환, 원효성, 2005, 한반도 중규모 대류복합체의 발달특성에 관한 연구. 한국지구과학회지, 26(7), 698-705 

  5. 정정인, 심기창, 김희수, 김종헌, 2004, 계절변화 멀티미디어 자료 활용이 중학생의 개념변화에 미치는 효과. 한국지구과학회지, 25(7), 545-557 

  6. Hide, R., 1953, Some experiments on thermal convection in a rotating liquid. Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society, 79, 161 

  7. Hide, R., 1958, An experiment study of thermal convection in a rotating fluid. Phil. Trans. Roy. Soc. London, A250, 441-478 

  8. Holton, J. R., 2002, An introduction to dynamic meteorology. 4th Ed., Academic Press, New York, 511 p 

  9. Shepardson, D. P., 1997, The nature of student thinking in life science laboratories. School Science and Mathematics, 97(1), 37-44 

  10. Wallace, J. M. and Hobbs, P. V., 1976, Atmospheric sciences, Academic Press, New York, 467 p 

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