pH 측정 STS 수업모형

과학실에 pH미터, pH 시험지, 지시약이 있다. 그동안 아이들이 pH 미터를 어떻게 사용하는거냐고 물어보길래 그냥  pH 시험지로 사용하라고만 했었다. 그래서 이번 수업에서는 pH미터, pH 시험지, 지시약의 사용방법에 대해 수업을 해보려고 한다.

적용한 수업모형은 STS 수업모형이며, 대상은 고등학교 2학년 학생이다.

과학실 실험, 100분 수업으로 진행하였다.(시약준비시간 10분)

배치는 조별로 3~4명 배치하며, 조별로 HCl 0.1M 100mL와 KOH 0.1M 100mL, 증류수, 일회용 스포이드, 뷰렛이 필요하다.(뷰렛이 없다면 피펫이나 스포이드로 대체해야겠다.) pH미터, pH 시험지, 지시약, 리트머스 종이 등도 필요하다.

1. 문제로의 초대 단계(20분)

pH 측정장치를 사용하는 상황과 의사결정이 필요한 경우를 제시해야 한다. 나는 pH를 측정하는 연구원의 사례를 뉴스로 제시하였다. 이 사람은 수질오염을 측정하기 위해 어떤 장치를 사용해야 할까?하는 질문으로 수업을 시작하였고, 중학교 3학년때 배운 중화반응에 대해 이론적인 설명을 10분간 간략히 설명하였다.

중화반응을 측정하기 위해 어떻게 해야하는지 아이들에게 질문하고, 실험 도구로 pH미터(과학실에 있던 보급형 pH미터), 1500원짜리 pH test paper, 페놀프탈레인 지시약을 제안하였다. 각 pH미터의 사용방법, pH test paper의 사용 방법, 페놀프탈레인의 사용 방법에 대해 설명하고 한번 사용해본다.

https://youtu.be/gR03fVIV2pQ

https://youtu.be/Uy6M1Orhbqc

2. 탐색 단계(20분~50분)

중화적정 반응을 실험하기 위해 실험 방법과 실험 도구에 대해 간략히 설명한다. HCl 0.1M 100mL와 KOH 0.1M 100mL(실험실에 NaOH가 없어 대체재로 사용함)를 조별로 배부한다. 폐기 방법은 산과 염기를 섞어 중화시킨 후 다량의 물에 희석하여 버리라고 하였다. 그 다음 뷰렛을 사용하는 방법에 대해 설명하였다. 간혹 뷰렛의 콕크를 잘 사용하지 못하는 학생들이 있어, 벨브의 방향이 통로의 방향과 같다고 설명해주었다. 중학교 3학년 때 같은 농도의 산염기 용액은 같은 부피만큼 섞을 때 중화점임을 알고 있으므로 중화점을 대충 알고있을 것이다.

조별로 최소 세번의 실험을 실행해야 하므로, 100mL를 한꺼번에 사용하지 말고 적당히 10ml, 20ml를 선택하여 실험 방법을 상의하라고 하였다.

온도계를 사용한 실험, pH 시험지를 사용한 실험, 지시약을 사용한 실험, pH 미터를 사용한 실험 중 두가지 이상을 실험하고, 실험 결과를 표나 그래프로 작성하도록 연구노트(빈종이나 눈금이 있는 종이)를 배부하였다.

실험을 미리 끝낸 조가 있다면 (1) pH와 부피의 그래프를 그려보도록 하고 (2)그래프를 1차 미분해보도록 하고, (3) 그래프를 2차 미분해보도록 한다.

3. 설명과 해결방안의 제시 단계(10분)

조별로 실험 결과를 보고, 각 방법의 장점과 단점에 대해 토의해보도록 하였다.

4. 실천하기 단계(10분)

조별로 토의 결과를 발표하여 가장 적절한 실험 기구를 제안한다.