과학 교사가 직접 제작! ‘종파·횡파’의 헷갈림을 단번에 해결하는 움직이는 디지털 수업 자료 (Scratch)
사이언스 트레이너 쿠와코 켄입니다. 매일매일이 실험!
우리 주변은 소리, 빛, 지진, 그리고 스마트폰 전파까지 수많은 ‘파동’으로 가득 차 있습니다. 하지만 과학 시간에 ‘역학’을 지나 ‘파동’ 공부에 들어가면 갑자기 어렵게 느끼는 분들이 참 많습니다.
그 이유는 지금까지의 ‘물체 자체가 이동한다’는 사고방식에서, ‘진동(에너지)만 전달된다’는 눈에 보이지 않는 현상으로 시각을 완전히 바꿔야 하기 때문입니다.
이번에는 이런 ‘파동의 세계’를 직관적으로 이해할 수 있는 국립과학박물관 전시와 제가 직접 만든 디지털 교구를 소개해 드리려고 합니다. 먼저 실제 파동의 역동적인 움직임을 영상으로 확인해 보시죠.
벌들의 댄스로 알아보는 ‘횡파’의 정체
파동의 움직임을 머릿속에 그리기 쉽도록, 프로그래밍 도구인 ‘스크래치(Scratch)’를 활용해 파동의 성질을 시각적으로 이해할 수 있는 교구를 개발하고 있습니다. 현재 약 40여 개의 교구를 공개 중이며, 이 사이트에서 모두 무료로 체험하실 수 있습니다. 오늘은 그중에서도 학습 입문에 딱 좋은 ‘꿀벌’이 등장하는 교구를 소개합니다.
먼저 이 ‘횡파’ 교구를 확인해 보세요.
이 교구의 핵심은 버튼을 눌러 ‘움직임을 느리게 볼 수 있다’는 점입니다. 파동이 오른쪽으로 진행할 때, 각각의 벌들은 ‘위아래로만 움직이고 있다’는 사실을 확연히 알 수 있습니다. 매질(물질)은 그 자리에 머물고 진동만이 옆으로 전달되는 모습을 벌들의 댄스를 통해 직접 느껴보시기 바랍니다.
‘종파’의 답답함, 벌의 얼굴로 해결!
다음은 많은 학생이 헷갈려 하는 ‘종파(소밀파)’입니다. 소리 등이 대표적인 종파인데, 그래프를 그릴 때는 횡파처럼 바꿔서 그리는 규칙이 있어 이 부분에서 많이들 어려워하곤 하죠.
여기서는 벌의 얼굴이 ‘왼쪽·오른쪽’ 중 어디를 향하고 있는지로 종파의 움직임을 표현했습니다. 벌이 바라보는 방향으로 살짝 치우쳐 움직이게 함으로써, 어디가 ‘밀(벌이 모여 있는 곳)’이고 어디가 ‘소(벌이 드문 곳)’인지 한눈에 알 수 있도록 만들었습니다.
파동을 ‘사진’과 ‘비디오’로 포착하는 그래프 비법
파동 학습의 가장 큰 장벽은 그래프 해석입니다. ‘어느 순간의 파동 모양(y-x 그래프)’과 ‘어느 지점의 진동 기록(y-t 그래프)’의 차이를 이해하는 것이 필수적입니다.
나아가 더 본질적인 이해를 돕기 위해 새로운 교구도 준비 중입니다.
현재는 한 걸음 더 나아가, 버튼을 누르면 단 하나의 파동만 생성되는 슬로우 교구를 계획하고 있습니다. 파동의 속도, 매질(벌)의 움직임, 그리고 파장의 관계를 직접 조작하며 완벽하게 마스터하길 바라기 때문입니다.
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