04 광합성 탐구 설계

과학식물과 에너지중227쪽중2 과학 · 식물과 에너지

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이 자료는

중2 과학 「식물과 에너지」 시리즈의 네 번째 자료로, 광합성에 영향을 미치는 요인을 알아보는 탐구를 설계하고 점검하는 방법을 다루는 문제 유형 학습지입니다. 문제를 다섯 가지 유형으로 나누어 '탐구 문제와 가설은 어떻게 구별할까?', '조건표에서 세 변인은 어떻게 찾을까?', '실험 도구와 순서에는 어떤 이유가 있을까?', '결과와 결론은 어떻게 다를까?', '잘못 설계한 실험은 어떻게 고칠까?'라는 물음에 차례로 답합니다.

유형마다 '대표문제 → 질문으로 이해하기 → 꼭 기억할 지식과 주의할 점 → 대표문제 풀이 → 적용 문제' 순서로 되어 있습니다. '가설은 실험 결과를 보고 쓰는 답일까?', '빛의 세기와 LED 밝기는 다른 답일까?', '가설과 다르면 실패한 실험일까?'처럼 학생이 헷갈려 하는 질문 12개에 한줄답과 설명, 비교표, '틀린 생각 → 바른 문장'이 붙어 있습니다. LED 밝기만 다르게 한 두 용기 비교 그림, 잎 조각 실험에 쓰는 도구 그림, 주사기로 잎 조각을 가라앉히는 과정 그림, 조건이 잘못 설계된 두 용기 그림이 들어 있습니다.

문제는 대표문제 5개, 적용 문제 14개, 통합 확인 3개로 모두 22문항입니다. 가설 고쳐 쓰기, 조건표에서 변인 찾기, 실험 과정 순서 정하기, 결과와 결론을 한 문장으로 쓰기, 막대그래프 그리기, 잘못된 설계 고치기 같은 서술형 문항이 섞여 있습니다. 24쪽부터 모든 문항의 정답과 '왜? · 인정 범위', 선택지별 풀이, 문항마다 '다시 볼 유형'이 있습니다.

미리보기

실제 학습지의 일부입니다. 누르면 크게 볼 수 있습니다.

LED 밝기만 다르게 한 두 용기 — 거리 20 cm·온도 25 ℃·수용액 1 %·잎 조각 4개를 같게 둔 실험 장치 그림 · 8쪽

잎 조각 실험에 쓰는 도구 — 구멍 뚫이(펀치)·바늘 없는 주사기·투명 용기·탄산수소 나트륨 수용액·LED 전등·온도계·초시계·불투명 덮개 그림 · 12쪽

잘못 설계한 실험은 어떻게 고칠까 — 빛·온도·수용액 농도·잎 조각 크기가 다른 두 용기 A·B의 조건표와 장치 그림 · 19쪽

핵심 정리 · 광합성 탐구 설계

학습지의 설명 질문 12개의 핵심을 짧게 정리했습니다. 그림·표와 22문항은 PDF에 있습니다.

탐구 문제, 실험 목적, 가설은 어떻게 다른가요?

탐구 문제는 알아볼 내용을 질문으로 쓴 것이고, 실험 목적은 알아볼 것을 쓴 것이며, 가설은 예상을 쓴 것입니다. 예를 들어 탐구 문제는 '빛의 세기는 광합성 속도에 어떤 영향을 줄까?', 가설은 '빛이 강할수록 모두 떠오르는 시간이 짧아질 것이다.'입니다. 탐구 문제를 세우는 단계가 문제 인식입니다.

가설은 실험 결과를 보고 쓰는 건가요?

아닙니다. 가설은 탐구 문제에 대해 실험 전에 미리 세운, 확인할 수 있는 예상 답입니다. 결과를 본 뒤 그 결과에 맞춰 쓰는 말이 아닙니다.

좋은 가설에는 무엇이 들어가야 하나요?

바꾸는 것과 예상하는 결과의 방향이 들어가야 합니다. '좋아진다'라고만 쓰면 무엇을 재어 비교할지 알 수 없으므로, 측정할 값이 어떻게 달라질지 구체적으로 씁니다. 예를 들어 '빛의 세기가 강해질수록 모두 떠오르는 시간이 짧아질 것이다.'처럼 씁니다.

조작 변인, 통제 변인, 종속 변인은 무엇인가요?

변인은 실험에서 달라질 수 있는 조건이나 결과입니다. 조작 변인은 다르게 하는 것, 통제 변인은 같게 두는 것, 종속 변인은 측정하는 것입니다. 빛의 세기의 영향을 알아보는 잎 조각 실험에서는 LED 밝기가 조작 변인, 거리·온도·용액·잎 조건이 통제 변인, 잎 조각이 모두 떠오르는 데 걸린 시간이 종속 변인입니다.

통제 변인과 변인 통제는 같은 말인가요?

다릅니다. 변인 통제는 알아보려는 조작 변인만 다르게 하고 나머지 조건을 같게 맞추는 일입니다. 통제 변인은 조건의 이름이고, 변인 통제는 하는 일입니다.

조작 변인을 빛의 세기라고 써야 하나요, LED 밝기라고 써야 하나요?

이 실험에서는 둘이 같은 조작 변인을 가리키므로 어느 쪽을 써도 됩니다. 알아보려는 것은 빛의 세기이고 실제로 바꾸는 것은 LED 밝기입니다. 같은 식으로 이산화 탄소 농도의 영향은 탄산수소 나트륨 수용액 농도를, 온도의 영향은 용액의 온도를 바꾸어 알아봅니다.

LED 밝기를 바꿀 때 전등의 거리도 함께 바꾸면 안 되나요?

밝기를 바꾸는 실험에서는 거리를 같게 둡니다. 밝기 단계로 빛을 조절할 때는 전등과 용기 사이 거리를 같게 두고, 거리로 빛을 조절할 때는 LED 밝기를 같게 둡니다. 둘을 함께 바꾸면 빛의 세기만 정확히 비교할 수 없습니다.

잎 조각 실험에 쓰는 도구는 각각 무슨 역할을 하나요?

구멍 뚫이(펀치)는 같은 크기의 잎 조각을 만들고, 바늘 없는 주사기는 잎 속 공기를 빼 처음에 가라앉힙니다. 탄산수소 나트륨 수용액은 이산화 탄소를 공급하고, LED 전등은 빛을 공급하고 밝기를 조절하며 열에 의한 온도 변화를 줄입니다. 온도계는 온도가 같은지 확인하고, 초시계는 모두 떠오르는 데 걸린 시간을 재며, 불투명 덮개는 준비 중 빛을 막고 동시에 빛을 비추게 합니다.

주사기의 피스톤은 왜 당겼다가 놓나요?

잎 속 공기를 빼고 용액이 잎 속에 스며들게 하기 위해서입니다. 입구를 막고 피스톤을 당겼다가 막은 채 천천히 놓으면 공기가 빠지고 수용액이 스며들어 잎 조각이 가라앉습니다. 피스톤을 놓을 때도 입구를 막아 공기가 다시 들어가지 않게 합니다.

실험 결과, 해석, 결론은 어떻게 다른가요?

결과는 실제로 나온 값이고, 해석은 측정값의 뜻을 원리로 설명하는 것이며, 결론은 결과를 바탕으로 탐구 문제에 답한 것입니다. 측정한 숫자를 적기만 하면 언제나 결론이 되는 것은 아닙니다. 결론은 실험한 범위 안에서 쓰며, 측정한 범위 밖까지 결과가 같을 것이라고 단정하지 않습니다.

실험 결과가 가설과 다르게 나오면 어떻게 하나요?

결과를 가설에 맞게 고치지 않고, 먼저 조건·절차·측정을 점검합니다. 비교할 요인 외의 조건을 같게 했는지, 공기를 충분히 빼고 가라앉은 조각만 썼는지, 동시에 시작해 모두 뜰 때 멈췄는지 확인합니다. 문제가 있으면 고쳐 다시 실험하고, 문제가 없으면 예상과 다른 결과도 증거로 받아들여 결과에 맞게 가설을 고칩니다.

잘못 설계한 실험은 무엇부터 찾아 고치나요?

탐구 목적을 보고, 달라야 할 조건 하나와 같아야 할 조건을 나눕니다. 빛·온도·농도가 모두 다르면 원인이 섞이므로 알아보려는 조건만 다르게 하고, 잎 크기가 다르면 같은 펀치를 쓰며, 덮개를 여는 때가 다르면 동시에 엽니다. 빛을 비추지 않은 용기는 잎 조각이 뜬 것이 빛을 받아 일어난 광합성 때문인지 확인하는 비교 기준이 됩니다.

핵심 용어

탐구 문제: 알아볼 내용을 질문으로 쓴 것. 탐구 문제를 세우는 단계가 문제 인식
실험 목적: 실험으로 알아볼 것을 쓴 문장
가설: 탐구 문제에 대해 실험 전에 미리 세운, 확인할 수 있는 예상 답
변인: 실험에서 달라질 수 있는 조건이나 결과
조작 변인: 실험에서 다르게 하는 변인
통제 변인: 실험에서 같게 두는 변인
종속 변인: 실험에서 측정하는 변인
변인 통제: 알아보려는 조작 변인만 다르게 하고 나머지 조건을 같게 맞추는 일
탄산수소 나트륨 수용액: 잎 조각 실험에서 이산화 탄소를 공급하는 용액. 진할수록 이산화 탄소가 많이 공급됨
불투명 덮개: 준비 중 빛을 막고 동시에 빛을 비추게 하는 도구
결과: 실험에서 실제로 나온 값
해석: 측정값의 뜻을 원리로 설명하는 것
결론: 결과를 바탕으로 탐구 문제에 답한 것
비교 기준: 빛을 비추지 않은 용기처럼, 빛의 영향을 판단하기 위해 나머지 조건을 같게 맞추어 두는 것

다 풀고 나면

탐구 문제와 가설을 구별하고, 바꾸는 조건과 측정 가능한 결과의 방향이 들어간 가설을 쓸 수 있다.
조건표에서 조작 변인·통제 변인·종속 변인을 찾을 수 있다.
잎 조각 실험에 쓰는 도구의 역할과 각 과정의 까닭을 설명하고, 과정을 순서대로 늘어놓을 수 있다.
결과와 결론을 구별하여 쓰고, 실험한 범위 안에서 결론을 내릴 수 있다.
예상과 다른 결과가 나왔을 때 조건·절차·측정을 나누어 점검할 수 있다.
잘못 설계한 실험에서 달라야 할 조건과 같아야 할 조건을 나누어 설계를 고칠 수 있다.

이렇게 풀면 됩니다

1쪽 '이 편에서 답할 질문'에서 다섯 유형을 확인합니다. 유형마다 맨 앞의 대표문제(문항 01·04·08·12·16)를 먼저 풀어 봅니다.
'질문으로 이해하기'의 질문을 읽고 내 답을 말해 본 뒤 한줄답과 설명, 그림·표를 읽습니다. '틀린 생각 → 바른 문장'과 '꼭 기억할 지식과 주의할 점'을 확인하고, 대표문제 풀이 표의 판단 과정으로 내 풀이를 점검합니다.
유형별 적용 문제를 같은 방법으로 풉니다. 22~23쪽 통합 확인 3문항(문항 20~22)은 어느 유형의 내용을 쓸지 스스로 골라 풉니다.
24쪽부터의 정답과 해설로 맞춰 봅니다. 서술형은 '인정 범위'로 채점하고, 틀린 문항은 '다시 볼 유형'에 적힌 유형으로 돌아가 다시 읽습니다.

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