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학술·연구

<국무총리상> 색깔모래 보며 진동모드 관찰

2차원 막에서의 정상파 탐구자료
경기서해고 김진양·장성화 교사

  • .
  • 등록 2002.10.10 15:26:00

-자료를 제작한 동기는.
"현재 학교에 보급된 정상파 관련 학습자료는 수준별 학습이 어렵고, 탐구 방법도 어려운 데다 측정 결과가 부정확한 단점이 있다. 그래서 학습동기를 유발하고 학생의 능력과 수준에 따라 다양한 학습 방법을 쉽게 적용할 수 있는 자료가 절실했다."

-자료의 구성과 특징은.
"제작된 자료는 주자료인 '2차원 진동막에서의 모드 분석을 통한 정상파 탐구학습자료'와 보조자료인 'Web 학습자료' 1종이다. 주자료인 '2차원 진동막에서의 모드 분석을 통한 정상파 탐구학습자료'는 조별 탐구학습자료로서 보충반의 경우에는 관찰·분석이 비교적 쉬운 색깔 모래를 이용한 클라드니 도형 분석법으로, 심화반의 경우에는 빛의 간섭현상에 의해 나타나는 겹침무늬인 무아레 무늬 간섭법을 이용하게 함으로써 수준별 학습과 심도 있는 탐구학습이 이루어지도록 제작됐다.

보조자료는 개별학습자료로 플래시와 자바스크립트를 이용해 매 차시별 음악파일과 레이저 TEM, 가상실험을 통한 동기유발과 학습목표, 본시학습, 학습정리, 형성평가로 구성했으며 총괄평가를 통한 심화보충학습, 심화보충형 탐구활동, 게시판으로 구성됐다. 자료의 특징은 우선 천연 고무 원액인 라텍스를 이용해 탄성이 강한 막을 제작하고 신호발생기와 스피커를 이용해 진동시킴으로써 진동수에 따른 진동모드를 쉽고 안전하며 복잡한 관찰 과정 없이 간단한 조작을 통해 정확하게 분석할 수 있다.

또 하나의 장치를 이용해 장력, 모양, 두께 등 여러 가지 실험 변인에 따른 진동 모드를 쉽게 관측할 수 있다. 아울러 구조가 간단하고 주위에서 쉽게 구할 수 있는 자료를 활용함으로써 학교 현장에서 쉽게 제작·활용할 수 있고 교사들의 자율 연수 및 특기·적성활동, 수행평가 등에 적절하게 활용할 수 있다. 이밖에 음악교과와의 연계성 즉, 타악기에서의 소리울림 특성을 정확히 이해할 수도 있으며 레이저 TEM 자료 분석을 통한 동기유발과 수준별 심화·보충형의 학습 자료를 개발해 능력에 맞는 개별학습을 진행할 수도 있다."

-적용교과 및 활용방법은.
"자료는 고등학교 물리교과 파동 단원의 정상파 영역에 대한 학습내용으로써 과학탐구반 활동자료 및 수행평가 자료로 제작됐다. 자료의 활용방법은 수준별 개별학습 자료인 Web자료를 활용해 학생이 스스로 성취 수준에 맞는 학습자료를 선택해 수준별 개별학습을 진행한 후, 2차원 진동막 장치를 이용해 보충반과 심화반의 탐구학습을 진행한다.

보충반 학습자료의 경우 진동막의 다양한 모양과 장력, 두께를 달리하면서 신호발생기를 통해 정현파를 발생, 스피커를 통한 음파를 이용해 진동수에 따른 진동막 위 색깔모래의 다양한 모양을 관찰해 막 위에서의 다양한 진동모드를 분석할 수 있다. 심화반의 경우에는 빛의 간섭현상에 의해 나타나는 겹침무늬인 무아레 무늬의 모양과 무늬의 수를 통해 3차원적으로 진동 모습을 분석함으로써 정상파에 대한 개념과 여러 가지 악기의 연주원리와 소리울림 특성을 이해할 수 있다."

-수업효과는.
"무엇보다 학습능력이 뒤떨어지는 학생도 다양한 학습방법을 통해 수준별 학습을 진행함으로써 일제학습이 지양되고 사고력, 창의력, 합리적인 결과 처리능력을 향상시킬 수 있었다. 또 진로지도와 학습자 중심의 능동적이고 적극적인 학습 참여를 유도할 수 있었다."

-앞으로 보완될 점이 있다면.
"우리의 선조들이 심혈을 기울여 제작한 징, 북, 장구, 종 등의 악기에 대한 소리의 울림 특성을 분석해 교과에 적용함으로써 타 교과와의 연계성이 강화돼야 할 것이다."

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