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영재 수업을 지도하는 저는 수학 교구나 과학 교구에 관심이 많습니다. 그렇다 보니 학부모님들, 혹은 동료 선생님들께 ‘학생들에게 과학적인 원리를 설명해 줄 수 있는 교구 추천’에 대해 문의를 많이 받는데요. 그때 추천해 드리는 교구가 바로 ‘그래비트랙스’입니다.
그래비트랙스(GRAVITRAX)는 중력(gravity)과 트랙(tracks)가 합쳐진 말입니다. 별도의 동력 없이 중력을 기반으로 구슬을 출발점에서 도착점까지 이어주는 트랙을 건설하는 교구입니다. 이런 종류의 놀이 교구를 롤링 볼 스컬처(Rolling Ball Sculture)또는 마블런(Mable Run)이라고 불러요.
트랙을 건설하고 그 트랙을 따라 구슬이 이동하는 과정에서 낙하, 마찰, 자기력, 탄성력 등을 이용해 방향 전환, 가속, 감속 등을 수행하기 때문에 과학적 원리와 창의적 사고력, 과학적 문제해결력, 융합적 사고력 등을 기를 수 있습니다.
기존에도 이렇게 설계-건설-확인의 과정을 거치는 교구들이 있습니다. 도미노나 골드버그 장치가 대표적인데요. 도미노는 한번 시도하면 다시 반복해서 하기가 어렵고, 골드버그 장치는 알맞은 재료의 수급과 학생들이 처음부터 설계하기에 어렵다는 단점이 있지요. 하지만 그래비트랙스는 한 번 만들면 반복 활동이 가능하고, 큰 힘 없이 트랙을 건설할 수 있어서 어린 학생들도 쉽게 도전할 수 있습니다. 그리고 다양한 확장판도 있어서 학생들의 사고의 확장에 도움이 됩니다.
어떤 교구인지 영상으로 한 번 볼까요? (아래 이미지를 클릭하세요)
타일을 쌓아 트랙을 만들고 액션스톤을 굴려서 도착점에 도착을 시키면 끝!입니다.
혼자서도 할 수 있고 여러 명이 협력할 수도 있으며 단계 별로 미션을 수행할 수 있는 설명서가 있어서 아이들이 스스로 몰입해서 트랙을 건설하게 됩니다.
그래비트랙스로 체험할 수 있는 과학적 원리
첫째, 중력입니다. 중력은 지구가 물체를 지구의 중심 방향으로 끌어당기는 힘을 의미합니다. 그래비트랙스에서 구슬이 도착점으로 가기 위한 원동력이 되는 힘이지요.
둘째, 역학적 에너지 전환에 대해서도 체험할 수 있습니다. 액션 스톤이 출발점에서 도착점에 도착할 때 까지 액션 스톤의 움직임에서 위치에너지와 운동에너지의 변환과 같이 에너지의 전환이 이루어지는 것을 확인할 수 있습니다. 그러면서 에너지 보존 법칙도 이야기할 수 있겠지요.
셋째, 관성과 가속도, 작용 반작용의 법칙도 트랙의 모양에 따라 확인할 수 있습니다. 그래비트랙스 코어 스타터에는 마그네틱 캐넌이라는 구성물이 있는데 마그네틱 캐넌은 가우스가속기(Gauss Gun)의 원리를 보여줍니다. 가우스 기속기는 자기력과 운동에너지의 성질을 이용한 가속 장치로 가속된 쇠구슬이 자석과 충돌하면서 자석 반대쪽의 자력을 덜 받는 거리에 있는 쇠구슬이 운동량을 물려받아 쏘아져 나가는 원리입니다. 그래비트랙스의 마그네틱 캐논은 이 원리를 이용하여 만들어졌고, 트랙을 건설하고 수행하면서 이것을 직접 확인할 수 있습니다. 마그네틱 캐넌에 액션 스톤을 어떻게 배치하느냐에 따라 가속 운동의 속도도 달라집니다.
몇 살부터 사용할 수 있을까요?
그래비트랙스는 어린이부터 성인까지 두루두루 사용할 수 있습니다. 연령이 낮은 어린이의 경우에는 쉬운 구성물의 분류, 단계별로 쉬운 트랙부터 건설해 나가는 활동을 할 수 있습니다. 이 미션을 성공하기 위해 필요한 트랙, 타일 등을 문제로 제시할 수도 있고요. 점차 안내된 설계도대로 구성하던 것이 자신의 창의성을 더한 구조물을 구성해 나가는 방향으로 나아가게 됩니다.
이번 시간에는 그래비트랙스라는 교구와, 그중 코어 스타터에 있는 구성물 들을 이용한 과학적인 원리를 알아보았습니다. 그래비트랙스는 다양한 확장판이 있고 그 확장판의 구성물을 활용해 더욱 다양한 과학적인 원리를 경험할 수 있습니다. 학생들의 흥미와 자발적인 참여를 끌어내고 트랙을 건설하는 과정에서 과제집착력과 몰입도를 기를 수 있으며 과학적인 원리를 자연스럽게 체험할 수 있는 교구라는 측면에서 과학을 좋아하는 학생들에게 추천합니다.
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저자
정유화 교사
(이미지 출처: 비바샘)
문래초 현직 초등학교 교사
2017~2022 남부교육지원청 수과융합영재교육원 지도강사
2020~2021 게임리터러시 선도교사
2015 개정교육과정 수학 검정교과서 집필 (아이스크림미디어)
2010~2011 강남교육지원청 수학영재교육원 지도강사