과학 고전을 통한 초등과학영재교육 프로그램 개발: 블레즈 파스칼의 논문집을 바탕으로 한 대기압에 관한 프로그램 = Elementray Science Gifted and Talented Education Program Development through Science Classics: A Program on Atmospheric Pressure Based on the Journal of Blaise Pascal

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

This study selected the subjects of interest in elementary science gifted education based on Blaze Pascal's 『A Proceeding on the Weight of Air Chunks』 and 『A Proceeding on the Equilibrium of Liquids』, Joseph Renzuill's three-part deep learning model ( Enrichment Triad Model) was applied to investigate the effects of various programs on air and water pressure. This study was conducted on 15 subjects in 6th grade attending the science gifted class at Beautiful Elementary School. Based on the contents of Chapters 2, 1, 2, 2, and 3-6 of the Pascal Book, each of the first part of the Sambu Deep Learning Model We composed sub-depth (general exploration activities), part 2 in-depth (group training activities), and part 3 in-depth (applied exploration on practical problems).

First, the science gifted education target students knew most of the weight of air, but through the program, they could clearly understand and explain the existence of atmospheric pressure caused by the weight of air.
Second, although the level of experience and knowledge about atmospheric pressure and atmospheric pressure has been investigated to be very low, the concept of gas pressure acting in a certain space and atmospheric pressure acting around the earth can be distinguished through application of the program.
Third, there were 6 out of 15 students who did not know the high and low atmospheric pressure according to altitude, and 40% did not know. Afterwards, it was found out precisely that the high and low air pressure according to the altitude is caused by the difference in air weight due to the height of the atmospheric layer.
Fourth, instead of thinking about the height of a 10 m water column 1 m wide, running the activity of calculating the total weight of the air mass surrounding the atmosphere of the Earth's surface, finding the circumference of the Earth and the radius of the Earth, finding the area of ​​the Earth, surrounding the final Earth It was also possible to taste the achievement of the steam (fusion science) exploration process by finding the weight of the atmosphere.
It was also discovered that the weight of the atmosphere surrounding the earth became enormous beyond the imagination, and that the inability to feel the pressure of the atmospheric pressure of 1 atm was due to the same pressure inside the body.
Students who have studied the existence of atmospheric pressure through Pascal's classics will continue to think about the many phenomena that occur in nature in connection with water pressure and atmospheric pressure, and hope that they will help exploring science deeply.

국문 초록 (Abstract)

본 연구는 블레즈 파스칼의 『공기 덩어리의 무게에 관한 논문집』, 과 『액체의 평형에 관한 논문집』을 바탕으로 초등과학영재 교육에서 흥미를 끌 만한 주제를 선정하여 Joseph Renzuill의 삼부 심화 학습 모형(Enrichment Triad Model)을 적용하여 공기와 물의 압력에 관한 다양한 프로그램을 적용하여 그 효과를 알아보고자 하였다. 이 연구는 아름초등학교 과학영재학급에 재학하는 6학년 대상 15명을 대상으로 하였으며 파스칼 책의 2장 1부, 2장 2부, 그리고 3~6장의 내용을 기반으로 각각 삼부심화학습모델의 제1부 심화(일반적인 탐색활동), 제2부 심화(집단 훈련 활동), 제3부 심화(실제 문제에 관한 적용 탐구)를 구성하였다.
우선 연구에 앞서 학생들의 기압 및 대기압에 관한 세 가지 기초 지식 정도를 조사, 분석하여 프로그램을 통해 기압, 수압, 대기압에 대한 기본 지식이나 개념을 이해시키고 더 나아가 steam의 사고 과정을 경험할 있도록 하였다. 본 연구로부터 얻은 연구의 결과는 다음과 같다.
첫째, 대상으로 하는 초등과학영재교육 학생들은 공기는 무게가 있다고 대부분 알고 있었지만, 프로그램을 통해서 공기의 무게로 생기는 대기압의 존재를 확실히 이해하고 설명 할 수 있었다.
둘째, 기압, 대기압에 대하여 경험이나 지식 정도가 아주 낮게 조사되었지만 프로그램 적용을 통해서 일정한 공간에서 작용하는 기압(gas pressure)과 지구를 둘러싸고 작용하는 대기압(Atmospheric pressure)에 대한 개념을 구분할 수 있게 되었다.
셋째, 고도에 따른 대기압의 높고 낮음을 알지 못하는 학생이 15명 중 6명으로 40%학생이 모르고 있었다. 이 후 고도에 따른 기압의 높고 낮음이 대기층의 높이로 인해 공기의 무게가 달라져서 생긴다는 것을 정확히 알게 되었다.
넷째, 지표면의 대기를 둘러싸고 있는 공기 덩어리의 전체의 무게를 계산하는 활동을 실행하기 위해 1㎡ 너비의 10m 물기둥의 높이로 대신 생각하기, 지구의 둘레 및 지구의 반지름 구하기, 지구의 넓이 구하기, 최종 지구를 둘러싸고 있는 대기의 무게 구하기로 steam(융합과학) 탐구 과정의 성취감도 맛볼 수 있었다.
지구를 둘러싸고 있는 대기의 무게가 상상을 초월한 엄청난 무게를 실감하게 되었고, 1기압이라는 대기압의 힘을 느끼지 못하는 것은 체내 안에 이와 동일한 압력으로 외부로 작용하기 때문이라는 것도 알게 되었다.
파스칼의 고전을 통해 대기압의 존재를 함께 공부한 학생들은 앞으로도 자연 속에서 일어나는 여러 현상을 수압, 대기압과 연관지어 생각해 볼 수 있고 과학적으로 깊이 탐구하는데 많은 도움을 줄 거라 기대해 본다.

목차 (Table of Contents)

• Ⅰ. 서 론 1
• Ⅱ. 연구의 기초 3
• 1. 연구 대상 기초조사 3
• 2. 배경 이론 알아보기 5
• Ⅲ. 연구 내용 및 과정 11
• 1. 삼형심화학습 모델 제1형 심화 : 일반적인 탐색 활동 11
• 2. 삼형심화학습 모델 제2형 심화 : 집단 훈련 활동 16
• 3. 삼형심화학습 모델 제3형 심화 : 적용활동 23
• Ⅳ. 결론 및 제언 32
• ※ 참고문헌 34
• ※ 부록 36
• 1. 설문지와 실제 응답의 예 36
• 2. 학생용 학습자료 38
• ※ ABSTRACT 60