V. 별과 외계 행성계 2. H-R도와 별의 분류(11/31)

[교원임용박사]

1. 단원 설정 취지

지구과학의 네 가지 분야인 지질학, 해양학, 대기과학, 천문학중 학생들이 가장 어렵다고 느끼고 쉽게 친숙해지기 어려운 단원은 천문학이다. 지구과학 I 과목에서 별의 분류와 진화 등 별의 전반적인 특성을 다룬 V.별과 외계 행성계 중 2. H-R도와 별의 분류 단원은 1. 별의 표면온도와 크기 단원에 이어 학생들이 어려워하는 별의 진화 단원과 함께 전반적인 별의 물리적 특징과 각 진화단계에 있는 별에 대해 다루고 있다. 또한 이 단원을 단순히 암기위주로 학습하지 않고 각 축의 의미를 이해하고, 각 진화단계에 위치한 별이 어떤 물리적 특징을 지니는지 체계적으로 이해한다면 자칫 외워버릴 수 있는 별의 물리적 특징과 다음차시에 배울 별의 진화가 조금 더 친숙히 다가올 것이다. 또한 이 단원은 전반적인 천문학 단원을 아우르는 기본적인 내용을 다루고 있으므로 앞으로 배울 내용들과의 연계성이 높다고 볼 수 있다. 또한 이 단원은 2019학년도까지 꾸준히 평가원 기출로 출제되었으며 2020학년도에는 출제되지 않아 출제 가능성이 높다고 생각하여 좋은 수업 실천연구의 1차 공개수업 단원으로 설정하게 되었다.

2. 단원 학습 목표

1. H-R도에서 표면 온도, 광도, 크기 등의 물리량에 따라 분류한 별 집단의 명칭을 알 수 있다.

2. H-R도에서 구분되는 별 집단의 특징을 설명할 수 있다.

3. 지도상 유의점

주계열성, 적색거성, 초거성, 백색왜성에 속하는 별을 H-R도에 직접 표시해보고 발표하게 한다. 별들을 몇 개의 집단으로 분류하는 것에는 어떤 의의가 있고 어떤 장점이 있는지 설명한다. 광도계급은 별의 광도, 표면온도, 반지름을 한꺼번에 비교할 수 있는 유용한 도구라는 것은 강조하되, 각 광도계급의 구체적인 등급이나 온도를 외우지 않게 한다. 천문학 연구에서 H-R도가 갖는 의미를 설명하여 그래프의 작성과 분석이 과학 탐구에 있어서 중요하다는 것을 느낄 수 있도록 한다.

4. 단원 학습 내용

[12지과 I 05-02]

H-R도 상에서의 위치에 다른 별의 특징을 물리량과 관련지어 설명할 수 있다. 항성을 대표하는 물리량이 온도와 광도임을 설명하고, 이를 두 축으로 하는 H-R도를 통해 별의 물리적 성질을 서로 비교하여 이해한다. H-R도 상에서의 위치에 따른 별의 물리량(온도, 광도, 반경 등)의 변화 양상에 대하여 다룬다.

5. 단원 학습 지도계획

별의 분류에 관한 짧은 동영상을 시청한 후, H-R도 각 축의 의미, H-R도가 천문학에서 갖는 의미 등과 이름이 붙여진 이유 등의 간략한 소개를 한다. 교과서 탐구활동에 나온 여러 별들의 분광형과 절대등급 표를 보고, 학습지의 빈 H-R도에 직접 표시해본다. 표시한 후 나타난 별을 세 집단으로 나누어보고 각각의 물리적 특징을 적어보고 발표한 후 토의하는 시간을 부여한다. PPT를 이용하여 H-R도에 대해 설명하고, 거성, 주계열성, 백색왜성에 대하여 별의 진화단원과 연계하여 간략히 소개한다. 각 집단의 물리적 특징을 H-R도 상에서 확인하며 설명한다. 또한 전 차시에 학습했던 분광형과 흡수선과 연계하여 M-K분류법(광도계급)에 대해 소개한다. 배운 내용을 정리하고, 단원관련 기출문제를 풀이하고 질의응답 시간을 가진 뒤 차시예고를 한다.

6. 교수 학습 과정안

단원명		V. 별과 외계 행성계 2. H-R도와 별의 분류			차시		11/31
학습 목표		1. H-R도에서 표면온도, 광도, 크기 등의 물리량에 따라 분류한 별집단의 명칭을 알 수 있다. 2. H-R도에서 구분되는 별 집단의 특징을 설명할 수 있다.
단계	교수․학습 내용		교수 ․ 학습 활동			수업 자료 및 유의점
			교사	학생
도입	인사		인사	인사		PPT 유인물
	출석확인		출석확인	출석확인
	전시 학습 확인		전시학습 확인 - 별의 광도 식을 이해했는지 확인 - 분광형 분류 기준 등	저번시간 학습했던 내용을 떠올린다. - 별의 광도는 반지름과 표면 온도에 비례 - 흡수선의 세기로 분광형 분류 등
	동영상 시청		단원과 연관된 동영상 제시 - 별의 분류와 관련된 개략적인 영상 제시	단원과 연관된 동영상을 시청하며 별의 분류 기준으로는 무엇이 있을지 생각해본다.
	학습목표 재시		학습목표 제시	학습목표를 확인한다. – H-R도에서 표면온도, 광도, 크기 등의 물리량에 따라 분류한 별 집단의 명칭을 알 수 있다. - H-R도에서 구분되는 별 집단의 특징을 설명할 수 있다.
전개	학습안내		학습안내 - H-R도에 대해 간략히 설명하고 오늘 수업이 어떻게 진행될지 예고한다.	확인 후 메모		PPT 유인물
	탐색		별을 표면 온도와 광도에 따라 분류할 수 있을까? 탐구활동 수행 - 절대등급과 광도, 분광형과 표면온도, 색깔 등을 함께 생각할 수 있도록 순회지도한다.	교과서에 나온 표를 보고 분광형과 절대등급에 맞춰 H-R도상에 표시한다. 표시한 별들을 세 가지 집단으로 분류하고 이름 붙여본다. 집단별로 물리적 특징을 표에 적어본다.		PPT 유인물
	발표 및 토의		발표 및 토의 - 교과서에 나온 탐구활동-분석 및 정리를 모둠별, 개인별로 발표시키고 토의해보도록 한다. 토의를 할 때 분위기가 과열되지 않도록 주의시킨다.	각 문제에 대해 발표해보고 의견이 다른 친구가 있으면 왜 그렇게 생각했는지 민주적인 방법으로 토의한다.		민주적인 자세와 협력적인 배움과 나눔이 일어나도록 지도한다. PPT 유인물
	설명		H-R도란? - 의미, 중요한 이유, 이름 붙여진 이유에 대해 설명한다. H-R도 각 축의 의미를 설명한다. - x축 : 분광형, 표면온도 색지수 / y축 : 절대등급, 광도 - 여러 가지 축을 기준으로 한 H-R도를 제시하여 친숙하게 한다. 주계열성, 거성, 백색왜성의 물리적 특성을 설명하고 다음 차시에 배울 별의 진화와 에너지원에 대해 간략히 언급하며, H-R도상의 위치를 소개한다. 전 차시에 배웠던 별의 광도 식과 연계하여 별의 물리적 특성 (광도, 반지름, 온도, 밀도)에 대해 설명한다. M-K분류법 – 전 차시에 배웠던 분광형과 흡수선의 세기와 연계하여 광도계급을 소개한다.			PPT 유인물
학습 정리	질의응답 및 기출문제 풀이		본시 학습 정리 및 질의응답 - 본시학습내용과 관련된 질문을 받고, 기출문제를 풀어볼 시간을 부여하고 함께 풀어본다.	질의응답 - 궁금한 점을 자유롭게 질문 하고, 단원내용과 관련된 기출문제를 풀어본다.		PPT 유인물
	차시 예고		차시 예고 - 별의 진화와 에너지원	다음 차시 및 과제 확인
	정리 및 인사		자리 정리 인사	자리 정리 인사