원인불명의 질병증상

프로젝트 요약 / Unit Summary

학 생들은 지역에 거주하는 한 가족의 병증을 평가하는 환경보호국(EPA)의 자문조사원 역할을 합니다. 학생들은 잠재적 독소에 대한 팀의 조사활동을 이끌어줄 단서가 적힌 메모를 받습니다. 학생들은 기체법칙과 관련한 앞서의 경험을 활용하고 지식을 응용하여 병의 원인과 출처를 판정합니다. 학생들은 네 가지 상이한 주장에 대해 평가하고 각각의 주장을 강화 또는 약화시키는 조사결과를 찾아냅니다. 근거제시도구를 활용하여 근거를 체계화하고 병증의 원인과 출처가 무엇인가에 대한 결론에 도달합니다. 모의재판 형식으로 각 팀의 결론을 논증하면서 학생들의 조사활동 결과와 설득능력을 시험합니다.

교육과정 구성 질문 / Curriculum-Framing Questions

• Essential Question: 본질적 질문
  어떤 과학적 주장이 믿을만한가를 어떻게 판정할 것인가? 
• Unit Questions: 프로젝트 질문
  주장을 뒷받침하는 과학적 데이터를 어떻게 수집하고 가공하는가?
  문제해결을 돕기 위해 기체법칙을 어떻게 활용할 수 있는가?
  병을 진단하고자 할 때 증상만으로 충분한 정보가 될 수 없는 이유는 무엇인가? 
• Content Questions: 교과내용 질문
  독성물질은 무엇인가?
  불규칙한 분자운동은 일산화탄소, 클로로플루오로카본, 라돈과 같은 기체의 확산을 어떻게 설명해주는가?
  이상기체법칙은 실내 유독가스의 확산에 어떻게 적용되는가?

평가 과정 / Assessment Processes

원인불명의 질병 증상 프로젝트 설계에 얼마나 다양한 학생중심 평가들평가가 활용되는가를 봅니다. 평가는 학생과 교사가 목표를 설정하고, 학습진도를 점검하고, 피드백을 제공하고, 사고의 과정, 수행, 산출물을 평가하고, 학습사이클 전반에 걸친 학습을 성찰하는 것을 도와줍니다.

수업 절차 / Instructional Procedures

프로젝트에 앞서서 
학생들은 이상기체법칙과 샤를의 법칙, 아보가드로의 법칙, 보일의 법칙 등을 활용하여 기체운동을 연구하는 사전 경험을 가져야 합니다. 그들은 또한 압력과 부피, 온도가 기체운동에 어떤 영향을 미치는가를 이해해야 합니다.

과학적 주장 살펴보기
과 학적으로 증명 가능한 주장들을 내세우는 TV 광고나 잡지 광고 몇 개를 뽑아서 학생들과 함께 과학적 주장의 개념을 검토해봅니다. 반에서 광고물을 검토해보고 다음과 같은 질문들을 제기하여 설득력 있는 매체 속의 과학적 주장을 평가하는 방법에 대한 학생들의 이해를 판정합니다.

• 광고대상인 제품에 대해 어떤 주장이 제기되는가? 
• 이러한 제품에 관한 주장을 믿는가? 왜 믿는가 또는 왜 안 믿는가?
• 이러한 주장이 다른 것들보다 더 효과적인 점은 무엇인가?
• 주장을 뒷받침하는 근거로 무엇이 제시되고 있는가? 
• 주장을 뒷받침하는 과학적 데이터는 어떻게 수집하는가?

학생들이 상품광고에 대해 토론하고 난 후에 어떤 과학적 주장이 믿을만한가를 어떻게 판정할 것인가? 라는 본질적 질문을 소개합니다. 학생들에게 그 질문에 관한 자신들 생각을 과학일지에 기록하게 합니다. 학생들이 각기 동료들과 짝을 지어 자신들의 생각을 서로 공유하게 합니다. 학급토론을 쫒아가면서 학생들의 생각을 차트지에 기록합니다.

프로젝트 설치하기
학생들에게 활동을 소개하기 전에 근거제시 웹사이트를 익히게 합니다. 여러분 스스로 도구를 익히면서 개요 및 기대효과, 도구 사용해보기, 수업전략, 프로젝트 예제 등과 같은 관련자료들을 읽어봅니다. 다음 활동을 진행하기 전에 여기를 클릭하여 원인불명의 질병 프로젝트를 여러분의 작업공간으로 복사해오시기 바랍니다. 

과제 소개하기
학 생들이 지역에 거주하는 한 가족의 병증을 평가하는 환경보호국의 자문조사원 역할을 할 것이라는 것을 설명해줍니다. 학생들은 질병 원인에 관한 네 가지 상이한 주장을 평가해보고 기체법칙을 공부하여 얻은 지식을 응용하여 질병의 원인과 출처를 판정하는 작업을 하게 될 것임을 이야기해줍니다.  조사대상인 가족의 증세와 상황을 다양한 메모로 기술하여 학생들의 조사활동을 이끌어줍니다.

학생들을 2~3인의 팀으로 나눕니다. 학생들에게 자신들이 검색할 수많은 증세와 잠재원인, 부작용을 익히도록 도와줄 일정안내 (doc) 를 교부합니다. 이 안내서를 활용하여 학생들의 작업방식과 정보검색을 비공식적으로 점검합니다. 샘플 사례를 함께 토의하거나 반 전체가 검토할 샘플 프로젝트를 만들어서 근거제시도구의 활용법을 보여줍니다. 학생들에게 근거와 주장을 첨가하고 설명하고 등급을 정하는 방법을 보여줍니다. 근거제시를 활용할 때의 기대효과가 무엇인지를 학생들에게 명료하게 가르쳐줍니다. 주장을 강화하거나 약화하는 데 얼마나 많은 근거가 필요할지를 학생들과 토의합니다. 필요하다면 반 전체의 합의를 도출하도록 합니다. 학생들과 함께 작업하여 근거 등급산정의 신뢰도에 대해 이해를 갖게 하고 신뢰도 등급으로서 별 하나가 별 다섯에 비해 어떤 의미인지를 반 차원에서 판정하는 루브릭을 만듭니다. 주장과 근거 루브릭 예시 (doc) 가 제공됩니다. 학생들에게 주장과 근거에 대해 자신들이 이해한 것을 일지에 기술하도록 요청합니다.

주장에 대해 조사하기  
학생들에게 메모1 (doc) 을 제공하고 학생팀들이 일정안내 (doc) 에 관한 정보를 검색하는 동안 반 전체를 상대로 큰 소리로 읽어줍니다. 첫 번째 메모는 시민 샐리가 앓고 있는 병의 증세와 검정곰팡이가 샐리의 병의 잠재원인일 가능성을 제시해줍니다. 전문의료인들이 어떤 사람의 질병을 진찰하고자 할 때 어떤 종류의 질문을 하는가에 대해 학생들이 토의하게 합니다. 다음 질문들에 대해 집단토의를 진행합니다. 

• 병을 진단할 때 증세만으로 충분한 정보가 되지 못하는 이유가 무엇인가?
• 다른 어떤 종류의 정보가 더 필요한가?

학생들의 생각을 차트지에 기록해서 조사활동 중에 참고하도록 교실에 게시해둡니다.

근거 루브릭 (doc) 을 제공하여 학생들이 프로젝트 작업을 하는 동안 자신들의 근거를 정기적으로 자기평가 및 상호평가하는 데 루브릭을 활용하도록 요구합니다. 학생들을 자료 목록으로 안내하여 첫 번째 주장에 대한 조사를 시작하게 합니다. 분자운동론은 검정곰팡이 포자가 공기분자에 의해 집안 전체로 퍼져서 샐리의 알레르기 반응을 일으킨다는 것을 설명해줍니다.

학 생 조사활동의 매 단계를 마칠 때마다 각 팀의 작업에 대한 상호평가 시간을 줍니다. 상호평가 그룹은 자신들에게 할당된 그룹의 작업을 읽어보고 평가합니다. 각각의 평가그룹은 주장의 근거와 지지 여부에 대해 건설적 논평을 제기하고 필요할 때는 교정작업을 합니다. 프로젝트 시작부의 과학적 주장에 대한 토론을 참조합니다. 학생들더러 초기 토론 중에 떠오른 몇 가지 아이디어에 기초하여 상호평가 세션을 위한 논평을 만들도록 권유합니다. 학생들이 결정을 내리기 위해 근거를 발견, 평가, 활용하는 과정에서 떠오르는 생각을 일지에 기록하도록 정기적으로 요청합니다.

학생들이 메모2 (doc), 메모3 (doc), 메모4 (doc) 를 받을 때도 이러한 조사과정을 계속합니다. 학생들이 각각의 메모를 읽어나가면서 자신들의 일정안내 (doc) 에 세부항목을 기입하게 합니다. 학생들이 메모에 상술된 증세를 평가하고 병을 일으키는 독성의 원인을 조사해야 한다는 것을 상기시켜줍니다. 필요할 경우 조사하려는 상황에 기체법칙이 어떻게 응용될 수 있는가를 학생들과 더불어 검토합니다.

근거제시 활동 검토하기:
아래의 근거제시 도구 화면은 이 프로젝트에 참가한 한 팀의 조사활동을 나타냅니다. 여러분이 보는 화면에는 기능이 포함되어 있습니다. 근거 내용을 더블 클릭하면 팀의 설명을 읽어볼 수 있습니다.

프로젝트 제목: 원인불명의 질병  (여기를 클릭하면 여러분의 작업공간에 이 프로젝트를 복사할 수 있습니다.)
프롬프트: 샐리가 앓는 병의 원인은 무엇인가?

인터엑티브 데모 둘러보기

결론 내리기
학 생들은 각각의 주장에 대한 조사를 마친 다음에 반드시 자신들이 알아낸 것을 종합하여 시민 가족 일가에 피해를 미치는 병의 가장 가능성 있는 원인에 대해 EPA에 제보해야 합니다. 학생들은 근거제시의 논평란에 자신들의 결론을 적습니다. 각각의 결론은 가장 가능성 있는 주장이 무엇인가를 분명하게 서술하고 그 주장을 뒷받침하는 근거를 한 두 문장으로 요약하며 왜 그 근거가 다른 주장을 뒷받침하지 않는가를 밝히는 것이어야 합니다. 학생들이 팀 작업을 하는 과정 중에 협동관찰 체크리스트 (doc) 를 활용하여 협동능력을 평가합니다.

각 팀은 대배심 모의재판에서 자신들의 주장을 변호합니다. 재판을 위해 결론이 동일한 팀들을 하나로 묶습니다. 각 그룹은 멀티미디어 요소를 결합한 5~8분 짜리 구두 프리젠테이션으로 자신들의 결과물을 발표합니다. 팀 프리젠테이션 (ppt) 일부분을 참고합니다. 팀은 조사 중에 수집된 어떠한 지지근거든 활용할 수 있습니다. 멀티미디어 프리젠테이션은 다음 사항을 포함해야 합니다.

• 독성물질의 가장 유력한 원인과 출처를 판정하기 위한 근거
• 독성물질이 어떤 경로로 그 출처로부터 시민 샐리의 몸에 들어갔는가를 설명해주는 도표
• 문제해결에 기체법칙이 어떻게 응용되었는가에 대한 설명

과정의 진행을 돕기 위해 멀티미디어 프리젠테이션 루브릭 (doc) 을 나누어줍니다. 프리젠테이션을 만들고 난 다음 학생들에게 협동자체 평가루브릭 (doc) 을 이용하여 자신들의 협동능력을 자체평가하게 합니다.

모의재판 설정하기
샐리가 살고 있는 동네 시장이 시민대배심의 조사를 받게 된다는 것을 학생들에게 이야기해줍니다. 학생들은 모의재판에서 전문가 증인 역할을 하며 시민들이 앓는 병의 가장 가능성 있는 원인과 출처에 대해 증언합니다. 대배심조사메모 (doc) 와 조사루브릭 (doc) 을 나누어주고 모의재판의 절차와 기대치를 살펴봅니다. 학생들이 다음 두 가지 역할을 할 것이라는 것을 설명해줍니다.

• 병의 가장 가능성 있는 원인에 대해 팀이 증언을 할 때의 전문가 증인 역할
• 대배심의 표결성원 역할

모든 증언이 완료된 다음 전체 대배심은 가족의 병의 원인, 독성물질의 출처, 독성물질이 혈맥에 침투하는 경로, 고발장 발부 여부에 대해 표결을 할 것입니다. 학생들은 대배심투표용지 (doc) 를 사용하여 표결을 합니다.

프로젝트 마무리
학 생들에게 재판에 대해 돌이켜보고 자신들의 원래 의견을 변경하게끔 설득하는 근거를 가지고 주장을 제기한 다른 그룹이 있는지를 검토해보게 합니다. 만약 있다면 일지에 반영하고 자신들의 생각을 바꾸게 만든 요인들에 대해 의견을 나누게 합니다. 이 프로젝트는 실제 사례에 입각한 것이라는 사실을 학생들에게 알려줍니다. EPA는 에어컨이 실제로 프레온을 누출시켜 점화버너의 불과 열반응을 통해 포스젠이라는 WWII 신경가스를 생성한다는 것을 발견했습니다. 주택소유자들이 실제로 중앙 에어컨을 사용했다면 프레온이 소진되고 에어컨이 고장나면서 누출이 일어났을 것입니다.  

학생들이 자신들의 주장과 재판결과가 사례의 실제 결과와 비슷한지를 검토하게 합니다. 팀의 주장에 변화가 있으면 그것에 대해 성찰해보고 이러한 연습이 어떤 과학적 주장이 믿을만한가를 어떻게 판정하는가? 라는 본질적 질문과 어떻게 연관되는지 생각해보게 합니다. 

사전에 필요한 역량 / Prerequisite Skills

• 이상기체법칙, 샤를의 법칙, 아보가드로의 법칙, 보일의 법칙을 비롯한 기체운동 이해
• 기체법칙을 이용한 실습문제 해결 경험
• 압력, 부피, 온도가 기체운동에 미치는 영향에 관한 지식

차별화된 수업 / Differentiated Instruction

특수 학생

• 프로젝트 성과를 보장하기 위해 학생에게 추가적인 템플릿 또는 문서양식을 제공해줍니다.
• 학생의 성취를 도와줄 협동그룹에 학생을 배치합니다.
• 추가학습시간을 배정합니다. 필요한 근거의 분량을 줄이거나 조사자료를 사전에 선정하게 합니다.

영재 학생

• 전과정에 걸쳐 각 프로젝트의 고급과정에 참가하거나 과정을 대체하게 하는 옵션을 제공합니다.
• 학생의 관심과 능력 수준에 맞추어 조사항목을 확대합니다.
• 학생이 주변환경 속의 독성화학물질에 관한 뉴스기사를 찾아내서 프로젝트에 활용하게 합니다.

영어를 배우는 중인 학생

• 학생이 조사활동을 시작할 수 있게 도와주는 초보자 자료모음을 제공해줍니다.
• 학생의 모국어로 조사활동을 수행할 수 있게 해줍니다.
• 학생이 팀 구성원들에게 설명을 듣게 하고 영어원어민 학생들과 함께 작업하게 합니다.

도움을 준 사람들 / Credits

디 브라 파워는 켈리포니아 플레이스빌에서 화학과 물리학을 가르칩니다. 그녀는 Intel®Teach 프로그램에 참가해서 이 수업프로젝트의 아이디어를 제공했습니다. 한 팀의 교사들이 프로젝트를 확대하여 여기 보는 것과 같은 설계를 만들었습니다.