6-2-2 아이스크림 계절의 변화

1차시 - 사계절 입체 도형 만들기  

교과서 사계절의 모습이 담긴 입체 도형 만들차시 교과서 사계절의 모습이 담긴 입체 도형 만들기 (20분)

2차시 - 계절이 변하는 이유 알아보기 

원래는 태양고도, 그림자 길이, 기온을 측정하는 차시이나, 바로 학생들에게 이 내용을 들어가기에는 무리가 있을 것 같았다. 그래서 이번 단원의 전체 학습내용인, 계절의 변화가 일어나는 이유에 대해서 바로 들어갔다.

"지난 주에 우리가 사계절의 모습이 담긴 입체 도형을 만들어보았는데, 이런 계절의 변화는 왜 일어나는 것일까?"

이 때 계절이 변한다는 것의 뜻을 먼저 이야기 나누었다. 계절이 변하면서 가장 큰 차이는 결국, 온도가 변하기 때문이다. 그렇다면 온도는 왜 변하는 것일까? 이 때 지도서에 나오는 오개념을 이야기한 학생이 있었다. 바로 지구의 공전 궤도가 타원형이기 때문에 지구와 태양의 거리가 가까워질 때가 여름이고, 멀어질 때가 겨울이라는 것이다. 그래서 그것은 유의미한 차이를 끼치지 못한다고 설명을 해 주었다.

결국 온도가 변하는 이유는 태양의 남중고도 때문이다. 남중고도를 한자로 적고, 태양이 남쪽 하늘 정 중앙에 오는 것이 남중 이고, 고도는 높이의 각도를 말한다. 그래서 먼저 태양의 고도가 매일매일 변한다는 것을 확인하기 위해 하룻동안 태양이 동쪽 하늘에서 떠서 남쪽 하늘에 가장 높이 있고, 서쪽 하늘에서 지는 영상을 확인했다. 이렇게 태양은 남쪽 하늘에서 가장 높이 떠있는데, 이 가장 높을 때의 높이가 계절별로 차이가 있다. 

자 그러면 계절별로 높이가 차이나는 것에 따라서 어떻게 온도가 변한다는 걸까를 확인하기 위해 손전등을 미리 빌려왔었다. 학생 한 명을 앞으로 불러 세워서 그 학생의 동의를 받고 얼굴에 손전등을 수직으로 비추었다. 그 때 학생에게는 그냥 대놓고 "아이고 뜨거워!" 라고 말하라고 했다... 이렇게 수직으로 비출 때는 손전등의 모든 빛이 학생의 눈과 코 부위에 집중적으로 강하게 비추고 있다는 것을 확인한 후에, 손전등 각도를 틀어서 비스듬하게 옆쪽에서 비추었다. 그럴 때는 손전등의 빛이 넓게 퍼지면서 얼굴에 전체적으로 약하게 빛이 비춘다는 것을 확인했다. 그런 후에 그럼 언제가 여름이고 언제가 겨울일까? 라는 질문에 몇몇 학생들이 반대로 이야기하기도 했다. 비스듬하게 비출 때 더 많은 면적을 비추니까 여름이라고 생각한 것이다. 그럴 때는 넓은 지역을 생각하라고 하지 말고 딱 친구의 코만! 적은 지역만 보라고 했다. 같은 코에 손전등의 빛이 많고 세게 비출 때와, 적고 약하게 비출 때 언제가 여름인지. 그러니 다들 이해했다. 

그런 후에 아이들에게 손전등을 나눠주고 각도에 따른 밝기 차이를 스스로 느껴보게끔 했다. 그렇게 태양이 비추는 각도에 따라 온도가 변한다는 것을 아이들이 이해할 수 있었다. 

그렇다면 마지막으로 태양의 남중고도는 왜 차이가 나는 것일까? 이것에 대한 대답은 지구의 자전축이 기울어진 채로 공전하기 때문이다. 이것을 확인하기 위해 아이들과 직접 인디스쿨 '숲틈' 선생님의 자료를 보면서 직접 그림을 그리면서 확인하였다. 지구의 자전축이 기울어져 있는 상태로 공전하기 때문에 낮의 길이와 남중고도가 변하게 된다는 것 확인 완료!

초등교사 커뮤니티 인디스쿨

기온 확인할 수 있는 기상청 기상자료개방포털

기상자료개방포털[데이터:기상관측:지상:종관기상관측(ASOS):자료]

3차시 - 남중고도 확인해보기

지난시간에 계절 변화가 일어나는 까닭에 대해 전체적으로 다 함께 짚어보았다. 인디스쿨 '디딤돌'선생님께서 올려주신 자료를 참고하며 아이들에게 설명했다.

계절이 변한다는 것은? 기온이 변한다는 뜻이다! 기온은 왜 변해? 태양의 남중고도가 달라지기 때문이야! 남중고도는 왜 달라져? 지구의 자전축이 23.5도 기울어진 채로 공전하기 때문이야~ 

어려운 내용이었기에 학생들이랑 다시 복습하느라 시간을 많이 썼다. 그리고 오늘은 중요한 태양 고도는 어떻게 재는 것이야? 확인해보는 내용에 들어갔다. 일단 고도란 지표면의 높이를 뜻한다. 그렇다면 지구에서 1억 5천만km 넘게 떨어져있는 태양의 고도도 지구에서의 높이를 재는 것일까? 그렇다면 태양 쪽을 바라보고 있는 지구 측과 태양 반대쪽을 바라보고 있는 지구 측은 태양의 높이가 매번 달라지는데? 이건 그럼 높이가 아니라 거리를 나타내는거네? 그렇다면 태양의 고도는 어떻게 나타나야하지?

이 때 바로 지난 시간에 배웠던 손전등을 꺼내서 학생 얼굴에 다시 비추면서 물어보았다. 결국 태양고도는 지표면(=지금 친구의 얼굴)에서 높이 비출 때와 낮게 비출 때의 차이를 나타내는 것이기 때문에 특별하게 태양의 고도는 높이가 아니라 각도로 나타낸다. 태양이 지표면과 이루는 각도를 어떻게 우리가 알아? 정답은 바로 그림자에 있다! 태양이 우리 머리 위에 높게 떠있을 때는 그림자의 길이가 어때? 짧아요! 낮게 떠 있을 때는? 길어요! 이렇게 햇빛이 지표면과 이루는 각도에 따라 그림자의 길이가 달라진다. 그러면서 태양고도를 재는 측정기를 실물로 보여주면서 영상으로 재는 방법을 확인했다.

이 때 딱 디딤돌 선생님의 피피티에 있는 질문을 학생이 바로 했다. 저 막대기의 길이에 따라 고도도 변하는 것이 아닌가요? 정답은 아니다! 막대 길이가 길어지면 결국 그림자의 길이도 길어지기 때문에 각도에는 차이가 없이 일정하다.

이 까지 한 다음에 실물 태양고도 측정기가 하나밖에 없어서 아이들에게 돌아가면서 손전등을 위에서 비춰보고 옆에서 비춰보면서 그림자의 길이가 달라짐을 실시간으로 확인하였다. 이제 태양고도가 무엇인지, 측정방법에 대해서도 배워보았으니 직접 측정! 만 남았는데~ 베트남의 우기에는 하루 종일 해가 쨍쨍할 때가 없다.

그래서 아이들과 먼저 결과를 예측해보았다. 그렇다면 우리가 해가 아침6시 즈음에 동쪽에서 떠서 12시 즈음에 남쪽에 높게 뜨고, 오후 6시 즈음에 서쪽으로 진다는 것을 알고 있는데, 태양고도는 과연 어떻게 변할지 예측해보자! 하고 칠판에 표를 그렸다. 아이들이 이정도 하니 아침에 만약 태양고도가 30도 정도였다면, 열두시에는 몇 도일까? 하니 아이들이 60도! 70도! 이렇게 말하였고, 그럼 오후에 해가 질때는? 그때도 비슷하게 30도! 하고 발표하였다. 그런 후에 오른쪽에 열을 하나 더 추가하여 그렇다면 그림자의 길이는 어떨까? 이번에는 숫자로 하지 않고, 아침에는 그림자 길이가 어떤지 말로 표현하게 했다. 그러니 아침과 해가 질때는 길어요! 오후에는 짧아요! 그럼 만약 얘를 그래프로 나타낸다면 어떻게 나타낼 수 있을까? 하니 딱 종모양과 산모양이 겹치게 그래프를 그렸다.

이렇게 칠판에서 다 함께 확인한 다음에 한국천문연구원 사이트에 들어가 9월 5일 날짜로 서울의 태양고도를 확인하고 실험관찰에 적어두었다. 직접 확인을 해보니 어? 12시랑 13시랑 태양고도가 똑같이 높네? 덕분에 여기서 질문! 다른 나라는 태양 고도가 가장 높은 시간이 12시인데, 우리나라는 왜 12시랑 1시가 같을까? 사실 우리나라는 태양 고도가 가장 높은 시각이 12시 30분이래. 왜 그럴까? 하면서 일제 강점기 시절 일본의 시간에 맞춰서 우리 나라의 시계를 조정했다는 이야기도 할 수 있었다. 

태양고도 확인할 수 있는 한국천문연구원

태양 고도/방위각계산 | 생활천문관 | 천문우주지식정보

이렇게 태양고도 까지 적어보았으니 기온도 얼른 확인해서 적어야하는데 시간이 없어 그러지 못했다. 다음 시간에 기온을 적어서 그래프를 함께 그려보아야겠다~

4차시 - 태양고도와 기온의 관계 이야기해보기

역시나 나의 못난 판서 이슈...

결국 계절이 변하는 근본 원인으로 자전축이 기울어진채로 자전! 한다고 하는 학생이 있었다. 자전은 하루의 낮과 밤, 하룻동안에 일어나는 일에만 영향을 미치지, 전체 일년 주기로 영향을 받는 것은 자전이 아니라 공전! 이렇게 다시 짚어주고, 요 판서를 다음 시간에도 활용해서 태양의 남중고도가 하룻 동안에도 이렇게 바뀌지만, 계절별로도 바뀐다는 것을 다음시간에 다시 해야겠다.

지난 시간에 했던 사이트에서 9월 5일의 태양고도를 적어보아서 오늘은 기상자료개방포털에 들어가 기온을 확인하고 적으려 했다. 그런데 9월 5일 서울의 기온이 뭔가 이상했다. 30도를 전혀 넘지 않고 오전에 기온이 가장 높았다가 점심 즈음에는 오히려 계속 기온이 떨어지고 있었다. 그래서 뭐지? 했더니 아이들도 비가 온게 아닐까요?! 하고 바로 9월 5일의 서울 날씨를 찾아보았더니 구름에 비... 결국 쨍쨍한 9월 4일의 기온으로 했다. 이거를 미리 확인했어야하는데.. 나는 바보...

그렇게 태양고도와 기온을 각각 다른 날로 확인한 후 그래프롤 그려서 겹쳐보고, 다른 반에서 빌려와서 총 6개의 태양고도 측정기를 들고 급하게 밖에 나갔다. 아이들에게 그래도 재는 방법을 확인하려 했는데 구름 이슈... 분명 태양이 쨍쨍해서 나갔는데 나가자마자 구름이 껴서 밖에서 언제 태양 나올지 모른다며 미리 세팅 다 해놓고 기다리다가 한 3분 후에 잠깐 태양 떴을 때 급하게 확인! 이 때 그림자가 측정기에 평행이 되게 아이들이 잘 회전시키면서 하지 못했다. 다음 시간에 측정기에 대해 다시 안내해야겠다.