연역적 탐구 방법의 특징을 알아보기.

2.연역적 탐구의 예 :

로버트 훅은 현미경을 이용해 다양한 식물과 동물을 관찰했는데 그 중에서도 특히 코르코 조각을 관찰하면서 별집 모양의 작은 방들이 연속적으로 배열되어 있는 것을 발견하게 되었고 로버트 훅은 다른 식물 조직과 동물의 혈육 등을 관찰하면서 비슷한 구조가 반복적으로 나타나는 것을 확인하였고 로버트 훅은 코르크 조각뿐만 아니라 여러 생물체에서 공통적으로 발견되는 이 작은 방들 즉 세포를 통해 모든 생물들은 세포로 이루어져 있다는 결론을 내렸다

연역적 탐구의 예:

프란체스코 레디는 생물이 없는 곳에서 생물이 저절로 생겨날까?라는 질문을 떠올렸고 만약 파리가 고기에 닿는다면 구더기가 생길 것이라는 가설을 설정했고 뚜껑을 덮지 않은 병과 덮은병에 각각 고기를 넣고 실험을 시작해 뚜껑을 덮지 않은 병에서만 구더기가 생겼고 이 실험을 통해 프란체스코 레디는 구더기는 파리알에서 나온다는 결론을 내렸댜

1. 자연현상

   완두콩을 재배해보면 어떤 성질은 부모로부터 자손에게 일정한 양식으로 유전되는 것을 볼 수 있다. 예를 들어, 어떤 완두콩은 항상 노란색이고, 어떤 것은 항상 초록색이다. 그런데 이들을 교배하면 일정한 비율로 색이 나뉜다.

2. 관찰 주제 설정

   완두콩의 씨앗 색깔이나 모양, 줄기 길이 등 여러 가지 형질이 부모로부터 자손에게 어떻게 유전되는가?

3. 관찰 방법과 절차의 고안

   - 순종 완두콩(한 가지 형질만을 가진 개체)을 사용해 교배 실험을 실시한다.

   - 한 번에 한 가지 형질(예: 씨앗 색)을 선택해 실험한다.

   - 여러 세대(F1, F2)에 걸쳐 형질의 분리 양상을 관찰한다.

   - 자손의 수를 충분히 확보해 통계적으로 분석 가능하게 한다.

4. 관찰 수행

   - 노란 씨앗 완두(순종) × 초록 씨앗 완두(순종)를 교배 → F1 세대: 모두 노란 씨앗

   - F1 × F1 교배 → F2 세대: 노란 씨앗과 초록 씨앗이 약 3:1의 비율로 출현

   -다른 형질(씨앗 모양, 줄기 길이 등)에서도 유사한 비율 관찰됨

5. 관찰 결과의 해석

   - F1 세대에서는 한 가지 형질만 나타나는 것으로 보아, 어떤 형질은 다른 형질을 가리는 특성이 있다 → 이를 우성이라 하고, 가려지는 형질을 열성이라 한다.

   - F2 세대에서 다시 열성 형질이 나타나는 것으로 보아, F1 개체가 두 가지 형질을 모두 지니고 있었음을 알 수 있다.

   - 형질은 독립적으로 분리되어 자손에게 유전된다.

6. 결론 도출

   - 우열의 법칙 : 서로 다른 순종 개체를 교배하면, F1 세대에는 한 가지 형질만 나타난다 (우성 형질).

   - 분리의 법칙 : 생식세포 형성 시 유전자 쌍이 분리되어 각각의 배우자로 들어간다.

   - 독립의 법칙 : 서로 다른 형질을 결정하는 유전자는 서로 독립적으로 분리된다.
   

연역적 탐구 : 제너의 우두 백신 실험(천연두 백신)

1. 문제 제기

   18세기 유럽에서 천연두는 치명적인 질병이었다. 하지만 일부 농부들은 우두에 걸린 사람은 천연두에 걸리지 않는다는 사실을 경험으로 알고 있었다.

2. 가설 설정

   우두에 먼저 걸린다면, 그 면역 효과로 인해 이후 천연두에 걸리지 않는다.

3. 실험 설계

   대상자 : 8세 소년 James Phipps

   1단계 : 소년에게 우두에 걸린 여성의 상처에서 채취한 고름을 접종

   2단계 : 몇 주 뒤, 소년에게 천연두 바이러스 접종

4. 결과 관찰

   소년은 우두 증상만 가볍게 앓고 회복

   이후 천연두는 감염되지 않음

5. 결론 도출

   우두에 감염되면 천연두에 면역이 생긴다

멘델은 다윈처럼 자연을 관찰한 건 아니었지만, 수많은 실험 데이터를 모으고 분석하는 방식으로 귀납적 탐구를 수행했다고 한다.

탐구과정: 멘델은 7년 동안 2만 8천여 개의 완두콩을 직접 교배시키고 그 결과를 꼼꼼히 기록했다. 예를 들어, 순종의 노란 완두콩과 초록 완두콩을 교배했더니 첫 세대는 모두 노란색이었고, 그 노란 완두콩들끼리 다시 교배했더니 노란색과 초록색이 3:1의 비율로 나타나는 것을 발견했다.

수많은 교배 실험 결과를 종합해 보니, 특정 형질이 다음 세대로 일정한 비율로 유전된다는 규칙성을 찾아냈다.

결론 도출 및 일반화: 이러한 개별적인 실험 데이터들을 토대로, 멘델은 우열의 법칙, 분리의 법칙, 독립의 법칙과 같은 유전의 원리를 정립했다.

연역적 탐구의 예시: 홀스트와 프로리히의 비타민 C 연구

1. 관찰 및 문제 인식

   관찰: 선원들이 장기간 신선한 과일과 채소를 먹지 못하면 괴혈병에 걸리고, 감귤류 과일을 먹으면 병이 낫는다는 사실이 경험적으로 알려져 있다.

   문제 인식: "신선한 과일과 채소에는 괴혈병을 예방하는 어떤 성분이 포함되어 있는 것일까?"

   
   

2. 가설 설정

   일반 원리: 모든 질병은 특정한 원인에 의해 발생한다. 괴혈병은 영양 불균형과 관련된 질병일 것이다.

   
   

3. 탐구 설계 및 수행

   실험군과 대조군 설정: 기니피그가 사람과 같이 비타민 C를 합성하지 못한다는 사실을 활용하여 실험 동물을 선택한다.

   실험군: 비타민 C가 제거된 음식(건조 곡물, 빵 등)만 먹인다.

   대조군: 정상적인 식단(비타민 C가 풍부한 신선한 음식 포함)을 먹인다.

   재실험: 실험군에서 괴혈병 증상이 나타나면, 일부 기니피그에게만 신선한 채소나 과일을 다시 공급한다.

   
   

4. 결과 분석

   결과 예측: 가설이 옳다면, 실험군은 괴혈병에 걸리고 대조군은 건강할 것이다. 그리고 신선한 음식을 다시 공급받은 실험군은 괴혈병이 나을 것이다.

   실제 결과: 예측대로, 실험군은 괴혈병 증상을 보였고, 신선한 음식을 공급받은 기니피그는 병이 치료되었다.

   
   

5. 결론 도출

   실험 결과는 가설과 일치하기에 신선한 채소와 과일에는 괴혈병을 예방하고 치료하는 특정 물질이 들어 있다는 결론을 내렸다

1.문제제기: 아리스토텔레스는 물체의 무게가 클수록 더 빨리 떨어진다고 주장했지만, 갈릴레오는 이를 의심했다.

2. 실험: 그는 경사면을 이용한 실험을 통해 질량이 다른 여러 물체의 낙하 시간을 측정하여 공기 저항을 무시할 경우, 물체의 종류에 상관없이 낙하하는 데 걸리는 시간이 같음을 확인했습니다. 

3.결과해석:수많은 반복적인 실험과 관찰 결과들을 종합하여, 갈릴레오는 "공기 저항을 무시할 경우, 모든 물체는 질량에 상관없이 같은 속도로 떨어진다는 일반적인 원리를 발견했습니다.

4.결과:자유낙하 법칙이라는 일반적인 원리를 바탕으로, 지구상의 모든 물체는 진공 상태에서 동일한 가속도로 떨어진다.는 결론을 도출하고, 이를 과학적인 법칙으로 확립했습니다.

연역적 탐구의 예: 맥스웰 방정식

1.문제인식:전기와 자기 현상이 어떻게 연결되어 있는지, 그리고 빛이 어떤 본질인지에 대한 이해가 필요했다. 기존의 실험과 법칙(패러데이 법칙, 암페어 법칙 등)이 완전하게 통합되지 않았음.

2. 가설 설정: 전기장과 자기장은 서로 영향을 주며, 일정한 조건 하에 공간을 파동 형태로 전파할 수 있다. 즉, 전자기파가 존재할 것이며, 그 속도는 빛의 속도와 동일할 것이라는 가설.

3.탐구수행:맥스웰은 기존 전자기 법칙들을 수학적으로 정리하고, 변위 전류라는 새로운 개념을 도입해 네 개의 기본 방정식을 완성했다. 이 방정식들을 연립해 시간과 공간에 따라 변화하는 전기장과 자기장의 관계를 수학적으로 해석했다.

4.자료해석:맥스웰 방정식에서 도출된 파동 방정식을 분석한 결과, 전기장과 자기장이 서로를 생성하며 공간을 일정 속도로 전파한다는 사실을 확인했다. 이 파동의 속도는 실험적으로 알려진 빛의 속도와 정확히 일치했다.

5.결론도출:전자기파가 실제로 존재하며, 빛이 전자기파의 한 형태라는 사실이 연역적으로 증명되었다. 이론적 가설과 수학적 도출이 실험적 사실과 일치함으로써 가설이 입증되었다.

이슬은 공기 중의 수증기가 변하여 생긴 것이다. 낮에는 공기의 온도가 높아지고 밤이 되면 기온이 내려가게 됩니다. 온도가 높아진 낮에는 대부분의 수분이 수증기로 존재하고 있다가 기온이 떨어지게 되면 액체로 변하여 물방울이 생기는 것입니다. 즉 공기의 온도가 이슬을 생기게 한다고 할 수 있습니다.

연역적 탐구의 예:

다윈은 1831년부터 5년 동안 세계 각지를 다니면서 다양한 생물들을 관찰하고 채집하였다. 이렇게 얻은 자료들을 종합하여 생물이 자연 선택 과정을 통해 진화한다고 주장했다.

2.연역적 탐구의 예:갈릴레오의 자유 낙하 실험

갈릴레오는 고대 아리스토텔레스의 무거운 물체가 더 빨리 떨어진다는 이론에 의문을 품었다. 그는 모든 물체가 무게와 관계없이 같은 속도로 떨어진다는 가설을 세우고 이를 검증하기 위해 자유 낙하 실험을 고안하였으며 실험 결과 두 물체가 동시에 떨어지는 것을 확인하여 아리스토텔레스의 이론이 틀렸음을 증명하였다.

영국의 생물학자인 다윈은 갈라파고스 군도의 많은 동식물을 탐구하며 생물 진화론을 뒷받침하는 자연 선택설을 완성한게 된다.

• 자연현상: 갈라파고스 군도의 핀치 새들은 서식지에 따라 부리가 다르다.

• 관찰 주제 설정: 핀치 새의 부리 모양, 크기 등은 왜 서식지에 따라 다를까?

• 관찰 방법과 절차의 고안: 서식지 별로 핀치의 부리를 관찰, 측정해보고 그와 서식지의 환경을 연관지어 생각해본다.

• 관찰 수행: 서식지가 다른 핀치를 잡아 부리 모양과 크기를 측정한다.

• 관찰 결과의 해석: 갈라파고스 군도에 사는 핀치는 서식지와 먹이에 따라 부리의 모양, 크기 등이 다르다.

• 결론 도출: 딱딱한 열매를 먹는 핀치는 부리가 두껍고, 벌레를 잡아먹는 핀치는 부리가 가늘다는 등, 핀치는 각 서식지의 환경에 따라 적응하여 부리가 진화하였다.(진화론 도출)

2. 연역적 탐구의 예: 플레밍의 항생제(페니실린) 발견

영국의 생물학자인 플레밍은 포도상구균 배양 접시에 곰팡이가 번진 것을 관찰하며 최초의 항생제인 페니실린을 발견하게 된다.

• 관찰 및 문제 인식: 배양 접시에 핀 푸른곰팡이 주변에 세균이 증식하지 않은 이유가 무엇일까?

• 가설 설정: 푸른 곰팡이에서 생성된 어떤 물질이 세균의 증식을 억제할 것이다.

• 탐구 설계 및 수행: 세균 배양 접시를 두 집단으로 나눈다.

*(대조군: 푸른곰팡이를 접종하지 않은 세균 배양 접시, 실험군: 푸른곰팡이를 접종한 세균 배양 접시)

• 자료 해석: 대조군의 배양 접시에서는 세균이 증식했고, 실험군의 배양 접시에서는 세균이 증식하지 않았다.

• 결론 도출: 푸른곰팡이는 세균의 증식을 억제하는 물질을 생성한다.

• 일반화: 푸른곰팡이에서 생성되는 물질을 사용하면 세균의 증식을 억제할 수 있다.
  

베게너는 대륙의 모양이 퍼즐처럼 맞아 떨어진다는 사실과 대륙 양쪽 해안에 같은 종류의 화석이 발견되고 지질학적 구조와 산먁의 연속성들로 대륙이동설을 주장했다.

1. 관찰

   베게너는 지구의 여러 대륙을 지도로 보던 중에 남아메리카 대륙의 동쪽 해안선과 아프리카 대륙의 서쪽 해안선이 맞아떨어지는 것을 발견했다.

2. 정보 수집

   양쪽 대륙에서 동일한 지층 구조가 이어진다.

   대서양 양편에서 같은 종류의 화석이 발견됐다.

3. 공통점 발견

   지질구조, 화석, 기후 흔적이 모두 대륙이 과거에 합쳐져 있었다는 공통된 의미를 지닌다.

4. 가설 제시

   베게너는 대륙은 원래 하나의 초대륙으로 연결되어 있었으나, 지질학적 힘에 의해서 움직였다는 일반화된 가설을 제시했다.

연역적 탐구의 예: 만유인력

1. 일반 법칙 설정

   뉴턴은 우주의 모든 물체는 서로 끌어당기며, 그 힘은 질량에 한다는 만유인력을 제시했다.

   
   

2. 관련 현상

   사과는 지구가 끌어당겨서 떨어진다.

   달은 지구의 인력 때문에 지구 주위를 공전한다.

   
   

3. 가설, 예측

   같은 높이에서 다른 질량의 물체를 떨어뜨리면 동시에 떨어져야한다.

   
   

4. 검증

   지구 위 낙하 실험 결과가 예측과 맞아 떨어져서 만유인력이 타당하다는 결론을 얻었다.

- 다윈의 진화론

다윈은 갈라파고스 군도의 여러 섬에 서식하는 새 '핀치' 를 관찰하게 되면서, 핀치의 부리 모양, 크기가 서식지마다 서로 다른 것을 알게 됐고,

다윈은 "왜 서식지마다 핀치의 특성이 다를까?" 라는 의문을 가지게 되었다.

다윈은 이런 의문을 해결하기 위해 핀치에 대해 탐구를 하게 되었다.

다윈은 핀치를 채집하여 부리 모양을 스케치하고, 부리의 길이를 특정하고, 핀치의 먹이 관찰 등을 수행하였다.

그 결과 다윈은 핀치가 먹는 먹이의 종류가 달라서 핀치의 부리 모양과 크기가 달라지는 결론을 내렸다.

2. 연역적 탐구의 예 :

- 페니실린 발견

알렉산더 플레밍은 세균을 연구하는 실험을 하던 도중, 세균을 배양하는 접시의 뚜껑이 열려져 세균 배양 접시에 푸른 곰팡이가 생긴 것을 보게 되었다. 플레밍은 푸른 곰팡이 주변에 세균이 증식하지 않는 것을 알게 되었다.

플레밍은 "푸른곰팡이에서 나온 물질은 세균을 억제하는 물질이 될 것이다" 라는 가설을 세웠다.

여러 개의 세균 배양 접시 중 일부 배양 접시에는 푸른 곰팡이를 접종하고, 나머지 배양 접시에는 접종하지 않고 세균을 배양 하는 실험을 진행했다.

그 결과 플레밍은 푸른곰팡이에서 세균의 증식을 억제하는 물질이 분비된다는 결론을 세우게 되었고, 이 물질을 "페니실린"이라고 이름을 붙이게 되었다.

2.연역적 탐구의 예:배양 접시에 핀 푸른곰팡이 주변에 세균이 증식하지 않는다는 것을 발견한 플레밍이 푸른곰팡이의 어떠한 물질이 세균의 증식을 억제한다는 가설을 세우고 푸른곰팡이를 접종하지 않은 세균 배양 접시와 푸른곰팡이를 접종한 세균 배양 접시를 각각 대조군과 실험군으로 두고 푸른곰팡이의 어떤 물질이 세균 증식을 억제한다는 것을 발견했다 그것을 토대로 플레밍은 페니실린(항생제)을 발견했다

유전 원리에 대해 아무것도 밝혀지지 않은 상태에서 오직 관찰과 실험만으로 많은 완두콩들을 교배시켰다.

서로 형질이 대비되는 순종 완두콩을 교배시켰고, 1세대, 2세대를 기록하여 부모의 형질이 3:1의 비율로 자손들에게 전달된다는 것을 밝혀내어 현대 유전학의 기초를 쌓게 되었다.

순종 교배 1세대 : 한 쪽의 형질만 발현됨 ( 노랑 + 초록 -> 한 쪽 전부 노랑색 완두콩만 나옴 = 우성 형질만 등장 )

교배 2세대: 3:1의 일정한 비율로 두 형질이 다시 나타나는 모습을 보임.

(열성 형질 또한 등장)

이 실험을 통해 우열의 법칙, 분리의 법칙 등 현대 유전 원리의 핵심을 알 수 있게 됨.

연역적 탐구의 예: 뉴턴의 프리즘 실험

1. 문제인식: 빛은 흰색이라는 의견이 뉴턴이 실험을 통해 증명하기 전까지 지배적인 이론으로 작용함.

2. 가설 설정: 빛을 프리즘에 투과시키면 각기 다른 색의 스펙트럼이 연속적으로 나오게 될 것이다(연속 스펙트럼이 나올 것이다)

3. 탐구 수행: 빛을 프리즘에 투과시켜 굴절된 빛이 만들어낸 스펙트럼을 확인하고, 렌즈 등을 통해 이를 다시 모으는 방법으로 백색광을 다시 확인한다.

4. 결과: 빛은 백색이 아닌 다양한 색이 모여 만들어져 흰색이 되었다는 것을 증명하였고, 이를 통해 빛은 더 이상 흰색이 아닌, 다양한 색이 하나로 합쳐져 백색을 나타내고 있다는 것을 증명함
   

플레밍이 자리를 비운 사이 우연히 세균 배양 접시에 곰팡이가 들어온 상황이었습니다. 그리고 배양 접시를 관찰하다가 곰팡이 주변 세균이 죽어있는 것을 발견했습니다. 그리고 다른 접시에서도 실험을 해보니 곰팡이 주변 세균이 죽어있는것을 발견했습니다 이런 사례들을 모아 일반적인 원리로 적용하여 곰팡이가 자라면 주변 세균들의 성장이 억제된다. 이 원리를 적용할 수 있습니다.

연역적 탐구의 예 : 갈릴레이의 경사면 실험이 있습니다.

일반 원리로 가설을 자유낙하 운동은 시간에 지남에 따라 일정하게 증가한다로 설정했습니다. 그리고 예측으로는 경사면에 구슬을 굴렸을 때도 일정하게 증가한다였습니다. 그리고 결과로는 구슬은 일정하게 점점 빨리지는 모습을 볼 수 있었습니다. 따라서 물체가 낙하할 때 시간이 지남에 따라 일정하게 빨라진다는 일반적 원리임을 입증했습니다.

물건을 계속 떨어뜨려도 땅으로 떨어지기 때문에 모든 물체는 땅에 떨어진다는 결론이 나왔고 만유인력의 법칙과 같은 일반 원리로 확장 되었다

연역적 탐구의 예: 자유낙하 실험(물리)

전제: 모든 물체는 진공 상태에서 질량과 관계없이 같은 속도로 떨어진다.

적용: 쇠구슬과 깃털을 동시에 진공관 안에서 떨어뜨린다.

결론: 두 물체가 동시에 바닥에 도달하였다.

뉴턴은 사과가 땅으로 떨어지는 현상, 달이 지구를 돌고 있는 현상, 그리고 행성이 태양 주위를 도는 현상 등을 꾸준히 관찰하였다. 그는 이처럼 서로 다른 여러 사례에서 공통적으로 작용하는 힘이 있음을 깨달았고, 모든 물체가 서로 끌어당긴다는 결과를 도출했다

연역적 탐구 예시 : 플레밍의 페니실린 발견

플레밍은 곰팡이가 특정 세균의 성장을 억제할 수 있다라는 일반적인 가설을 세웠다. 이를 검증하기 위해 곰팡이를 배양접시에 두어 주변을 관찰하였고, 실제로 세균이 자라지 않는다는 사실을 확인하였다. 그는 이 결과를 토대로 곰팡이에서 추출한 물질이 항균 작용을 한다는 결론을 밝혔고, 이를 통해 최초의 항생제인 페니실린을 개발할 수 있었다.

그 때 당시에는 가연물을 태우면 질량이 줄어든다 라는 말이 유행했었음. 이에 대한 반박.

1.물질을 고루 태워봄. (예:주석을 태웠더니 오히려 무게가 증가함)

2.밀폐된 용기 안에서 금속을 태움. 이 과정에서 (금속 무게 증가량=공기 중 사라진 무게)임을 확인.

3.결론. 공기중의 특성 중 산소가 금속과 결합하여 질량이 줄어들지 않는다.

연역적 탐구의 예: 에이크만의 각기병 원인 연구.

1. 각기병에 걸린 닭이 건강해졌다.

2. 왜?

3. 가설. 닭이 먹는 현미에 치료할 수 있는 물질이 있을것임.

4. 설계한 대로 관찰 수행

5. 결론 도출. 닭이 먹던 현미에는 각기병을 치료하는 물질이 포함되어 있었음.

인간 유전체(게놈) 프로젝트

자연현상의 관찰 및 관찰 주제 선정

인간의 신체에선 유전정보를 담고 있는 게놈(유전체)가 발견되었고 '그럼 인간의 게놈을 해석할 수 있을까?'라는 질문에서 인간의 게놈에 있는 32억개의 뉴클레오타이드의 염기쌍의 서열을 밝히는 것을 목표로 한 실험이다

관찰 방법과 절차 고안

초기:한 남성의 게놈을 조사하고자 진행하였으나 셈플 수의 부족을 실험의 한계로 다시 진행

2차:기존 단점을 보완하고자 대상의 수를 1000명으로 확장하여 이 프로젝트의 첫 단계에서는 서아프리카,유럽,중국과 일본에 살고 있는 179명의 개인 유전체의 염기서열을 완전히 분석하는 작업과, 부모와 자식 한 명으로 이루어진 표본 집단의 두 가족을 대상으로 유전체 염기 서열을 분석하는 작업, 그리고 697명의 엑손(exon)부분의 염기서열을 분석하는 것으로 이루어졌다.

실험 결과 및 결과 도출

기존에 존재하던 인간의 게놈지도에서 채워져있지 않던 유전체의 지도를 드디어 완성할 수 있었고 이를 통해 개인의 유전자 지도를 완성할 수 있게 되어 진단 정확도를 끌어 올릴 수 있었고 개개인 맞춤형 치료등 좀 더 정밀한 치료가 가능해졌다.그 뿐만 아니라 인간의 DNA수가 추반 추정에서 수십만개의 수라고 받아들여졌으나 실제 프로젝트 완성결과 2만여개에 지나지 않는다는걸 알아냈고 이뿐만 아니라 인간과 침팬치의 유전적 유사성은 약 98.4%에서 98.7%가 유사하다는 사실을 발견함

연역적 연구

플레밍의 페니실린 발견 과정

자연현상 관찰

플레밍이 세균을 연구하던 중 세균을 배양하는 접시의 뚜껑이 열려져 세균 배양 접시에 핀 푸른 곰팡이를 발견함

문제인식

푸른곰팡이 근처에는 세균이 증식하지 않는것을 보고 이에 대해 의문을 품음

가설 설정

플레밍은 '푸른 곰팡이에서 나온 어떤 물질이 세균 증식에 작용했을 것이다'라는 가설을 세움

탐구 설계 및 실행

여러개의 세균 배양 접시 중 일부에게 푸른 곰팡이를 접종했고,나머지 세균배양접시에는 푸른 곰팡이를 접종하지 않고 세균을 배양했다

결과 정리 및 분석

푸른 곰팡이를 접종한 세균배양접시에선 세균이 증식하지 않았고,푸른 곰팡이를 접종하지 않은 세균 배양접시에서는 세균이 증식하였다

결론 도출

플레밍은 푸른 곰팡이에서 세균의 증식을 억제하는 물질이 나온다고 겨론을 내렸고,이를 패니실린이라 이름 붙였다

연역 프란체스코 레디의 구더기 발생 실험:

프란체스코 레디는 당시 많은 사람들이 믿던 자연발생설을 의심하여 하나의 실험을 하게 된다. 그는 8개의 유리병을 준비하고 각 병에는 죽은 뱀, 생선, 송아지 고기 등을 넣어 두고 그 중 4개의 병은 입구를 닫아두고 나머지는 열어두었다. 3,4일이 지난 후 다시 그 병들을 확인하자 입구를 열여둔 병에서만 구더기가 생긴 것을 확인하였다. 다음 실험에서는 유리병의 입구를 얇은 천으로 덮어 공기는 들어가고 파리 등 벌레가 들어가지 못하게 하여 같은 실험을 또 하였는데 그 결과도 저번 실험결과와 마찬가지로 천으로 공기만 들어가도록 한 병에만 구더기가 생기었다. 레디는 이 실험을 통해 고기에서 구더기가 자연적으로 발생하는 것이 아닌 파리가 고기에 알을 놓아서 생긴 것이라는 것을 증명했다.

프리스틀리는 공기를 구성하는 성분에 대해 관심을 가지고 있었고, 다양한 기체를 실험하며 새로운 기체를 관찰하기 시작함.

산화수은을 가열했을때, 어떤 기체가 발생한다는 것을 발견

> 이 기체는 촛불을 더 밝게 하는 것을 발견

> 여러번의 반복 실험을 통해, 이 기체는 일반적인 공기와 다르며, 연소를 돕는 역할을 한다는 것을 귀납적으로 알아냄

연역: 앙투안 라부아지에의 질량 보존의 법칙 실험

당시 '물질은 연소하면 사라진다'는 이론이 통용됨

하지만 라부아지에는 '화학 반응 전후의 총 질량은 같다'는 새로운 이론을 세움

가설: 밀폐된 계 안에서 연소나 반응을 일으켜도 총 질량은 변하지 않을 것이다.

실험:

-밀폐된 용기 안에서 금속을 산화시키거나, 물을 전기분해하는 등의 실험을 함

-반응 전후의 질량을 정확하게 측정.

결론: 질량은 항상 같았고, 플로지스톤설이 부정됨

> 질량 보존의 법칙 정립.

1. 관찰과 자료 수집:

   다윈은 비글호 항해를 통해 전 세계를 여행하며 다양한 지역의 동식물을 관찰하고 표본을 수집했습니다. 

2. 개체 변이와 환경의 영향 확인:

   그는 환경이 수용할 수 있는 범위를 넘어서는 과잉 생산과 개체들 사이에 나타나는 다양한 변이(Variations)를 확인했습니다. 

3. 핀치새 연구:

   특히 갈라파고스 섬에서 각 섬마다 다른 환경에 적응한 핀치새들의 부리 모양이 다른 것을 관찰하고, 이들의 공통점과 차이점을 분석했습니다. 

4. 결론 도출:

   이러한 관찰과 분석을 통해 다윈은 생물이 서식 환경에 적응하면서 생존 경쟁에서 유리한 형질을 가진 개체가 살아남고 자손을 남기는 '자연 선택'의 원리에 따라 진화한다는 '자연 선택설(진화론)'을 도출했습니다. 

2.연역적 탐구의 예:레디의 구더기 발생 실험

• 가설:

  구더기는 자연적으로 발생하는 것이 아니라, 파리에서 생겨난다.

• 실험:

  레디는 여러 개의 병에 고기를 넣고 각각 다른 조건으로 뚜껑을 덮거나 열어두었습니다.

• 결과:

  뚜껑이 열린 병에서는 구더기가 생겼지만, 뚜껑을 닫거나 덮은 병에서는 구더기가 생기지 않았습니다.

• 결론:

  구더기는 자연 발생한 것이 아니라 파리의 알이 부화하여 생긴 것이며, 파리알을 막는것이 구더기 발생을 막는 것을 보여줍니다.

https://www.dongascience.com/news.php?idx=-5332098

https://s-space.snu.ac.kr/handle/10371/94384

열리지 않는 사람이 많음.

1. 준비물 : 자외선 램프, 자외선 조사카드, 자외선 차단 제품(선크림, 선글라스, 섬유 소재 등), 줄자, OHP 필름 등

2. 주의사항 : 자외선 램프를 눈에 절대 비추지 않는다. / 자외선 램프를 피부 등 인체에 직접 실험하지 않는다. / 사용하지 않을 때는 자외선 램프를 꺼놓는다.

- 가시광선 : 인간의 눈에 보이는 파장(빨주노초파남보) 

- 자외선 : 가시광선보다 짧은 파장으로 눈에 보이지 않는 빛. 사람의 피부를 태우거나 살균작용을 하며, 과도하게 노출될 경우 피부암에 걸릴 수도 있다.

- 적외선 : 적색선의 끝보다 더 바깥쪽에 있는 전자기파. 가시광선이나 자외선에 비해 강한 열작용을 가지고 있는 것이 특징.

2. 탐구 주제 및 주제 선정 이유

3. 준비물 및 실험 과정

(준비물 분담 등 댓글로 달아두기)

4. 참고자료 링크

자외선의 인체 유해성 알리기

자외선 차단 용품 사용 권고

자외선 차단제 특정 성분으로 인한 환경 유해성 알리기

등...

<형태>

3~5분 정도의 UCC(User Created Content)영상 만들기

10205 김연우

10214 이현준

10221 황태연

10212 신서원

10218 채선우

10220 최현서

10208 문은성

10215 임우진

10219 최성민

10203 김륜

10210 성현호

10213 이두성

• 탐구 주제: 자외선의 세기가 강하고 약한 두 환경에서, 자외선 차단제(선크림)의 양(없음, 얇게, 권장량, 두껍게)에 따른 자외선 차단 정도를 비교하고, 45분 동안 같은 위치에서 자외선에 노출될 때의 차단 효과의 변화를 비교한다.

• 가설: 자외선 차단제를 뚜껍게 바를수록 자외선이 차단되는 정도와 지속시간의 값이 클 것이다.

• 주제선정 이유: 일상에서 자주 사용하는 자외선 차단제, 최근 지구온난화로 인해 자외선 노출의 정도가 심해지면서 자외선 차단제를 사용하는 주변의 친구들이 늘어나는 것을 실감하고 있었다. 그러다 여러 신문이나 매체에서 자외선 차단제를 얼마나 많이, 얼마나 자주 발라야 하는지에 대한 다양한 정보를 제공하는 것을 보고, 자외선 차단제의 가장 효과적인 사용량과 지속 시간을 직접 실험해 보기로 했다.

  
  

[준비물 및 실험 과정]

• 준비물: 자외선 램프(2대;자외선의 세기가 큰 램프와 작은 램프), 자외선 조사카드(4장 이상), OHP필름, 타이머, 자(거리 조정), 선크림 1개(변인통제)

• 실험과정1: 자외선의 세기가 강할 때

  1. 4장의 카드를 A(자외선 차단제를 바르지 않음), B(자외선 차단제를 한 방울 바름;얇게 바름), C(자외선 차단제를 500원 동전만큼 바름;적정량으로 바름), D(자외선 차단제를 엄지 손가락 만큼 바름;두껍게 바름)으로 설정한다. [대조군A/실험군BCD]

  2. 4장의 카드를 모아두고 30cm 멀리서 큰 자외선 램프를 비춘다.

  3. 15분 간격으로 자외선의 세기를 측정하고 기록한다(총3번, 45분)

• 실험과정2: 자외선의 세기가 약할 때

  1. 4장의 카드를 A(자외선 차단제를 바르지 않음), B(자외선 차단제를 한 방울 바름;얇게 바름), C(자외선 차단제를 500원 동전만큼 바름;적정량으로 바름), D(자외선 차단제를 엄지 손가락 만큼 바름;두껍게 바름)으로 설정한다. [대조군A/실험군BCD]

  2. 4장의 카드를 모아두고 30cm 멀리서 작은 자외선 램프를 비춘다.

  3. 15분 간격으로 자외선의 세기를 측정하고 기록한다(총3번, 45분)
     

[준비물 분담 달아두기]

• 선크림: 진우엽, 임우진

탐구 주제:자외선 차단에 효과적인 제품은 무엇일까?

이유: 25년 6월 모의고사 지문중 선크림의 햇빛 차단 정도에 대한 정보가 서술된 지문이 있었다. 이번 수행평가를 준비하면서 자외선을 차단하는데 선크림이 아닌 다른 자외선 차단제가 있는지 궁금하여 선정하게 됐다.

[준비물 및 실험 과정]

준비물: 다양한 자외선 차단 정도의 선크림, 양산(햇빛 차단,일반), 선글라스, 자외선 램프, 자외선 조사 카드, OHP 필름

실험과정:

[준비물 분담 달아두기]

각자 집에있는 선크림을 찾아보고 다양한 자외선 차단 정도를 가지고 있는 선크림 이용.

양산, 선글라스 등 자외선을 막아주는 기타 물품을 찾아 가져와 자외선 램프를 쬐 실험을 진행한다

선크림 - 송준서, 황태연, 이현준

양산 - 이현준

선글라스 - 이현준

장점:앞서 설명하였듯 장점은 미생물의 DNA복제를 억제하여 살균효과에 강한 모습을 보이며 그뿐만 아니라 7-디하이드로콜레스테롤이 비타민 d를 합성하는데 자외선(특히 UV-B)를 필요로 하기 때문에 비타민d 합성에도 도움이 된다.

단점:단점도 위에 설명한 내용과 같이 세포의 티민 구조를 파괴하여 DNA복제를 억제함에 따라 세균뿐만 아니라 인간의 세포또한 파괴함으로 장시간 자외선에 노출될 경우 주근깨와 같은 잡티부터 심하면 피부암까지 발생시킬 수 있고 순수하게 가지는 에너지가 강하기에 화상또한 유발할 수 있다

선정 이유: 야외로 나가게되면 자외선은 계절에 상관없이 항상 존재한다. 특히 겨울철에는 눈이나 밝은 표면에 반사된 자외선이 피부나 눈에 영향을 줄 수 있다. 자외선을 막기 위해서 사람들은 모자를 쓰는데 어떤 재질이 자외선을 더 잘 차단하는지 궁금해졌다. 그래서 일상생활에서 자외선 차단에 효과적인 재질이 무엇인지 알아보기 위해서 이 주제를 선택해 실험해보기로 했다

준비물: 천, 종이, 플라스틱 물병, 자외선 램프, 자외선 조사카드, 줄자, OHP 필름 등

실험 과정:

1. 자외선 카드를 밑에 둔다.

2. 위에 다양한 색의 천이나 플라스틱 조각을 덮고 자외선 램프를 3분동안 비춘다.

3. 색 변화 차이로 어떤 재질이 자외선을 더 잘 막는지 확인한다.

탐구 주제: SPF 값에 따른 선크림의 자외선 차단 효과

선정 이유: SPF 뒤에 붙은 10, 30, 50+ 등이 값이 무엇을 의미하는지 궁금했고, 이전에 오존층 파괴 등의 다양한 이유로 자외선의 정도가 증가했다는 뉴스를 보면서, 선크림에 대한 중요성이 꽤 높아졌다는 것을 깨달았다. 그러나, 막상 선크림 제품을 구매하거나 사용할 때 튜브에 적혀 있는 SPF 10, SPF 50+, PA 등의 표기가 무엇을 의미하는지 궁금했고, 이러한 이유로 이번 실험 주제를 정하게 되었다.

또한 SPF이외에 PA라는 것도 쓰여있는데 이것은 UVA의 차단력을 의미하며 PFA지수에 따라 다르게 표기하는데 PFA 2~4를 PA+, 4~8을 PA++, 8이상을 PA+++로 표기한다 SPF지수와 같은 원리로 차단력을 알 수 있는데 PA+++로 설명하자면 PFA 8 이상이므로 7/8, 즉 87.5%이상의 UVA를 차단하는 것을 알 수 있다.

PA ++ 선크림,

PA ++++ 선크림

핸드크림

핸드크림 도포, 1분

같은 높이에서 1분

PA ++++

같은 높이에서 1분

2. 자외선에 그대로 노출된 A카드들은 이미 자외선 램프에 정면으로 노출되던 부분이 상대적으로 진한 보라색으로 변색되었기 때문에, 자외선이 더 큰 영향을 미쳤음을 나타냄

3. 자외선 차단제를 얇게(B) 바른 경우를 포함하여 적정량(C)과 두껍게(D) 바른 모든 실험군 카드의 표면은 흰색에 가까운 보라색을 띰.

4. 이는 자외선 차단제 사용량과 관계없이 초기 15분 동안은 비슷한 차단 효과가 발휘됨을 의미하며, 아직 환경(강한 램프/약한 램프)에 따른 차이는 명확하게 구분되지 않음.

5. 이 시점의 결과는 자외선 차단제를 뚜껍게 바를수록 차단 정도가 클 것이라는 가설을 확인하기에는 노출 시간이 짧아 모든 실험군이 비슷한 자외선 노출 정도를 보임.

[자외선이 강할 때, C의 경우, 사진을 찍기 위해 가장 먼저 호일을 벗겨서 자외선 노출이 더 진행된 것으로 보임(실험실수)]

2. 가장 적게 도포된 실험군(B)의 카드 표면 일부에서는 자외선이 침투하여 옅은 보라색으로 변색된 부분이 증가하기 시작했음.

3. 적정량(C)과 두껍게(D) 도포된 카드는 여전히 높은 차단율을 유지했지만, 특히 두껍게 바른 카드(D) 영역이 가장 흰색을 잘 보존하며 뛰어난 지속 효과를 입증함.

4. 자외선 차단제의 양을 엄지손가락만큼 바른 경우(D)는 30분 경과 후에도 자외선 차단 정도가 잘 유지되어, 도포량이 많을수록 차단 지속 시간이 길어진다는 가설에 부합하는 경향을 보임.

5. 따라서 30분 경과 시점에서는 자외선에 대한 지속적인 노출 하에서 차단 효과를 유지하기 위해서는 최소한 적정량(C) 이상의 양을 도포하는 것이 중요함을 알 수 있음.

2. 차단제를 바르지 않은 대조군(A)과 얇게 바른 실험군(B)의 카드는 거의 구분이 불가능할 정도로 진하게 변색되어, 얇게 바른 경우의 자외선 차단 지속 효과는 45분 이내에 상실되었음을 보여줌.

3. 실험군 중에서는 가장 두껍게 바른 경우(D)가 45분 경과 후에도 다른 도포량에 비해 자외선 침투 흔적이 가장 적고 흰색 영역을 가장 많이 유지하여, 가장 긴 지속 효과를 제공했음.

4. 적정량(C)을 도포한 카드는 두껍게 바른 경우(D)보다는 변색 정도가 심해졌으나, 얇게 바른 경우(B)보다는 명확히 우월한 차단력을 보여주었음.

5. 결론적으로, 45분 동안 같은 위치에서 자외선에 노출될 때, 자외선 차단제의 지속 효과는 초기 도포량에 크게 비례하며, 두껍게 바를수록 자외선이 차단되는 정도와 지속시간의 값이 클 것이라는 탐구 가설을 지지하는 결과를 얻게 됨

2. 실험이 자외선 램프(세기가 강하고 약한 2대)를 이용하여 30cm의 고정된 거리에서 진행된 제한적인 실내 환경이었기 때문에 땀, 피지, 의류와의 마찰 등 실제 야외 활동 시 발생하는 다양한 변수를 반영하지 못함.

3. 전체 실험 시간이 총 45분으로 설정되어, 일반적으로 덧발라야 하는 2~3간의 주기와 비교했을 때 자외선 차단제의 장기적인 지속력을 충분히 검증하지 못함.

https://www.dongascience.com/news.php?idx=-5332098

https://s-space.snu.ac.kr/handle/10371/94384