설명이 닿지 못한 세 자리
지구과학 1 · 서술형 평가지 · 권장 시간 30분 · 총 100점
안내 — 먼 곳에서 온 세 묶음의 관측 값이 있습니다. 지시대로 직접 재고 계산한 뒤, 잘 알려진 어떤 설명으로도 채워지지 않는 자리를 찾아 목록으로 만들고, 그 자리를 여러분의 말로 해석·성찰하세요. 예제: 먼 우주에서 온 세 묶음의 관측 값 (비교용: 잘 설명되는 관측 — 먼 은하일수록 빠르게 멀어짐)
1
활동 — 순서대로 해 보기
30점
- ①[칸 A]에 네 방향의 값을 옮겨 적고, 가장 큰 값과 가장 작은 값의 차를 구해 보세요.
- ②[칸 A]의 네 값이 '거의 같다 / 많이 다르다' 중 어느 쪽인지 ◯표 하세요.
- ③[칸 C]에서 가와 라가 지금껏 서로 연락할 수 있었는지 O/X로 적으세요.
- ④[칸 A](거의 같음)와 [칸 C](연락 여부)를 함께 놓고, 이 상황이 '자연스럽다/이상하다' 중 무엇인지 [칸 C] 옆에 적으세요.
- ⑤[칸 B]에서 현재 어긋남 0.01을 만들려면 초기 어긋남이 얼마여야 하는지 배율로 거꾸로 구해 적으세요.
- ⑥[칸 D]에 예측한 개수와 실제 발견한 개수를 견주어 일치하는지 O/X로 적으세요.
- ⑦④·⑤·⑥에서 '이상하다 또는 X'가 나온 자리를 [칸 E]에 모아, 어떤 설명으로도 채워지지 않은 자리의 목록을 만드세요.
칸 A — 네 방향에서 잰 값 — 가 2.72550 · 나 2.72548 · 다 2.72549 · 라(가의 정반대) 2.72550. 큰 값−작은 값 적기
칸 B — 초기 어긋남 × 100000 = 현재 어긋남. 현재 어긋남이 0.01이 되려면 초기 어긋남은 얼마? (거꾸로 계산)
칸 C — 가와 라 사이엔 지금껏 어떤 빛(신호)도 오갈 수 없었음. 연락 가능? (O/X) + ①과 함께 판정
칸 D — 예측: 한쪽 극만 가진 자석 조각이 매우 많이 생김 / 실제 발견: 0개. 예측=발견? (O/X)
칸 E — 위에서 '이상하다·X'가 나온 자리 모으기 — 채워지지 않은 자리 목록
2
해석 — 왜 그런지 내 생각 쓰기
40점
(1)[칸 A]의 네 값은 거의 같은데 [칸 C]에서는 서로 연락한 적이 없습니다. 주고받은 적이 없는데도 값이 같다는 것을 여러분은 어떻게 설명하겠어요? (15점)
✎ 연락한 적이 없는데 값이 같다면, 아마 ___ 때문일 것이다. 왜냐하면 …
(2)[칸 A]가 거의 같은 것이 하필 이 네 방향이라서 생긴 우연일까요, 하늘의 어느 방향을 골라도 그럴 규칙일까요? 다른 방향 값을 하나 직접 정해 확인한 결과와 함께 이유를 쓰세요. (15점)
✎ 나는 (우연 / 규칙) 쪽에 걸겠다. 내가 정한 값 ___로 확인해 보니 …
(3)'먼 은하일수록 빠르게 멀어진다'는 관측은 이 설명이 잘 들어맞습니다. 이것은 [칸 E]에 모은 자리들과 무엇이 다른가요? 무엇 때문에 한쪽은 채워지고 한쪽은 비었을지 쓰세요. (10점)
3
성찰 — 활동을 내 것으로 만들기
30점
(1) 순서 다시 짜기 — 이 활동을 처음 하는 친구에게 나라면 어떤 순서로 시킬지 쓰고, 왜 그 순서인지 한 문장으로 이유를 붙이세요. 빼도 되는 단계가 있다면 함께 쓰세요. (15점)
(2) 이름 붙이기 — [칸 E]에 모은 '채워지지 않은 자리'들과 그 자리를 남긴 설명을 한 문장씩 정리한 뒤, 각각에 교과서에서 배울(또는 배운) 과학 용어(설명의 이름, 세 자리 각각의 이름)를 짝지어 붙여 보세요. (15점)
평가 기준
| 활동 수행 (30점) | 네 값의 차를 정확히 구하고, 연락 여부·개수 비교·거꾸로 계산을 지시대로 수행함 | 상 · 중 · 하 |
| 해석 (40점) | 값이 같은 까닭에 자기 가설과 이유를 붙였고, 다른 값을 직접 정해 확인한 근거가 있음 | 상 · 중 · 하 |
| 성찰 (30점) | 순서 재설계에 이유가 있고, 모은 자리와 그 설명에 알맞은 이름을 짝지음 | 상 · 중 · 하 |
연습 문제
설명이 닿지 못한 세 자리 · 각 20점 · 총 100점
안내 — 1쪽에서 스스로 세운 개념을 이번에는 반복해서 적용해 봅니다. 풀이 과정을 빈 곳에 쓰고, 다 푼 뒤 맨 아래 정답으로 스스로 채점하세요.
1.빅뱅 우주론으로 설명하기 어려운 세 가지 문제의 이름을 모두 쓰시오.
2.우주의 지평선 문제가 무엇인지 우주 배경 복사의 균일성과 관련지어 설명하시오.
3.위 세 문제를 한꺼번에 해결하기 위해 제안된 이론의 이름과 그 핵심 주장을 쓰시오.
4.다음 중 급팽창 이론으로 해결되는 문제가 아닌 것을 고르시오. (가) 지평선 문제 (나) 편평성 문제 (다) 자기 홀극 문제 (라) 암흑 물질에 의한 은하 회전 속도 문제
5.급팽창 이론이 편평성 문제를 어떻게 해결하는지 우주의 크기 변화와 관련지어 설명하시오.
정답
1. 우주의 지평선 문제, 우주의 편평성 문제, 자기 홀극 문제
2. 서로 정보를 교환할 수 없을 만큼 멀리 떨어진 지역에서 오는 우주 배경 복사가 모든 방향에서 거의 균일하게 관측되는데, 빅뱅 우주론만으로는 그 까닭을 설명하기 어려운 문제이다.
3. 급팽창 이론(인플레이션). 빅뱅 직후 매우 짧은 시간 동안 우주가 빛보다 빠르게 급격히(기하급수적으로) 팽창했다는 이론이다.
4. (라). (가)~(다)는 급팽창 이론으로 해결되지만, 은하 회전 속도 문제는 암흑 물질의 근거로 급팽창 이론이 다루는 세 문제에 속하지 않는다.
5. 급팽창으로 우주가 급격히 커지면 굽어 있던 공간도 매우 넓은 범위에서는 거의 평평하게 보이게 되어(풍선을 크게 불면 표면이 평평해 보이듯), 현재 우주가 편평하게 관측되는 까닭을 설명한다.