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Elly & Julie

과학과 미래 사회

  1. PCR 은 어떻게 아주 적은 바이러스도 찾을까?문제 10
  2. 만보기 앱은 걸음을 어떻게 셀까?문제 6
  3. 인공지능은 처음 보는 꽃을 어떻게 알아볼까?문제 8
  4. 이 주장은 과학으로 답할 수 있을까?문제 6

PCR 은 어떻게 아주 적은 바이러스도 찾을까?

이 개념 문제 10개 풀기 →
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바이러스 3D

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자료 · 계산 코드로 그린 설명용 모형(코로나바이러스를 본뜸, 지름 약 100 nm)

해 볼 것 · 세 단추를 눌러 PCR · 항원 검사 · 항체가 찾는 곳을 견줘요.

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PCR · 신속 항원 검사

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자료 · 계산 PCR 은 효율 100 % 로 주기마다 2 배, 기준선 · 검출 한계 · 접촉 기록은 설명용

해 볼 것 · 먼저 예상해 보세요 — 바이러스가 적은 검체는 기준선을 언제 넘을까? 주기를 0 에서 40 까지 늘려 봐요. ‘신속 항원 검사’에서 띠도 읽어 보세요.

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접촉자 추적

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자료 · 계산 PCR 은 효율 100 % 로 주기마다 2 배, 기준선 · 검출 한계 · 접촉 기록은 설명용

해 볼 것 · 기간을 1 일에서 5 일로 늘리며 찾는 사람이 어떻게 바뀌는지 봐요.

생명체마다 다른 핵산(유전 물질)과 단백질이 진단의 표지가 돼요. PCR 은 바이러스만의 유전자 자리를 주기마다 2 배로 늘려 아주 적은 양도 찾고(처음 양이 많을수록 Ct 가 작아요), 신속 항원 검사는 띠의 항체로 바이러스 단백질을 붙잡아 빠르게 알려 줘요. 접촉자 추적과 함께 감염병 확산을 막아요.

만보기 앱은 걸음을 어떻게 셀까?

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실시간 측정

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자료 · 계산 휴대폰의 가속도 센서(이 화면에서만 쓰고 저장 · 전송하지 않음), 센서가 없으면 설명용 예시 자료

해 볼 것 · 휴대폰이면 센서를 켜고 걸어 보세요(컴퓨터는 예시 자료). 문턱을 넘는 횟수가 걸음 수예요.

센서는 1 초에 수십 번 값을 재 디지털 자료로 쌓아요. 관측 · 실험 · 유전체 분석 · 위치 기록처럼 이런 자료가 대량으로 모인 것이 빅데이터예요. 날씨 예보 · 신약 개발 · 교통에 쓰이지만 개인 정보 침해와 치우친 자료 같은 문제도 있어, 정보를 비판적으로 평가해야 해요.

인공지능은 처음 보는 꽃을 어떻게 알아볼까?

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기계 학습 — 붓꽃 가르기

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자료 · 계산 붓꽃 자료(Fisher 1936)의 세토사 · 버시컬러 앞 8 송이씩 꽃잎 길이 · 너비

해 볼 것 · 그래프를 눌러 새 꽃을 놓고, k 를 바꾸거나 ‘이름표가 잘못된 자료’를 넣어 보세요.

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사물인터넷 · 로봇

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자료 · 계산 붓꽃 자료(Fisher 1936)의 세토사 · 버시컬러 앞 8 송이씩 꽃잎 길이 · 너비

해 볼 것 · 온도 · 습도 · 밝기를 바꾸고 사람이 오게 해 보세요. 어떤 규칙이 켜지나요?

인공지능은 이름표가 붙은 학습 자료에서 규칙을 찾아 새 자료를 판단해요 — 그래서 학습 자료가 틀리거나 치우치면 판단도 틀려요. 로봇은 감지 → 판단 → 행동을 되풀이하고, 사물인터넷은 센서가 단 물건이 연결되어 스스로 작동해요. 편리하지만 해킹 · 개인 정보 · 책임 같은 한계도 있어요.

이 주장은 과학으로 답할 수 있을까?

이 개념 문제 6개 풀기 →
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과학 관련 사회적 쟁점

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자료 · 계산 쟁점 문장은 토론 연습을 위해 만든 예

해 볼 것 · 쟁점마다 네 주장을 과학적 사실과 가치 판단으로 갈라 보세요.

과학기술이 발전하며 생기는 과학 관련 사회적 쟁점(SSI) 은 과학 지식만으로 답이 정해지지 않아요. 주장을 관찰 · 실험으로 확인할 수 있는 과학적 사실과 ‘~해야 한다’는 가치 판단으로 나눠 근거를 따지고, 정직 · 생명 존중 · 개인 정보 보호 같은 과학 윤리를 지켜야 해요.

잠깐 퀴즈

PCR 검사에 대한 설명으로 옳은 것은?

이 단원에서 자주 하는 실수
  • Ct 값이 클수록 바이러스가 많다? — 처음 양이 적을수록 늦게 넘어 Ct 가 커요.
  • 신속 항원 검사가 음성이면 확실히 감염되지 않았다? — 바이러스가 적으면 놓칠 수 있어요.
  • 인공지능의 판단은 언제나 객관적이다? — 학습 자료에 따라 틀리거나 치우칠 수 있어요.
  • 과학 쟁점은 과학 지식만으로 결론이 난다? — 가치 판단이 함께 들어가요.

한 장 요약

한 장 요약

  1. 진단: PCR(핵산, 주기마다 2 배 증폭 · 처음 양이 많을수록 Ct 작음) · 신속 항원 검사(단백질, 항체 띠의 T · C 선) · 항체 검사. 접촉자 추적 + 개인 정보 보호.
  2. 빅데이터: 센서 · 관측 · 실험 · 유전체 자료를 디지털로 대량 축적 → 예보 · 신약 · 교통. 문제: 개인 정보, 치우친 자료.
  3. 인공지능: 이름표 붙은 학습 자료로 학습 → 새 자료 판단(자료의 질이 중요). 로봇: 감지 → 판단 → 행동. 사물인터넷: 센서 → 조건 → 작동.
  4. SSI: 과학적 사실(확인할 수 있음)과 가치 판단(~해야 한다)을 나눠 근거로 토론. 과학 윤리: 정직 · 생명 존중 · 개인 정보 보호 · 사회적 책임.

교육과정 · 2022 개정 고등학교 통합과학2 · 과학과 미래 사회 · [10통과2-03-01]~[10통과2-03-04] · 디지털 탐구 도구로 실시간 자료를 모으고 정보를 비판적으로 평가하는 활동 중심이에요.

Practice

문제 풀기 30문제

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  1. PCR 검사가 찾는 것은?

  2. PCR 에서 표적 DNA 가 한 주기마다 2 배가 된다면 3 주기 뒤에는 처음의 몇 배일까요?

    답배
  3. 기상 관측 · 유전체 분석처럼 디지털로 바꿔 대량으로 쌓은 자료를 무엇이라고 할까?

  4. 로봇이 움직이는 순서로 옳은 것은?

  5. 과학적 사실에 해당하는 주장은?

  6. 센서가 달린 물건들이 인터넷으로 연결되어 스스로 정보를 주고받고 작동하는 기술은?

  7. PCR 한 주기의 단계를 차례로 바르게 나열한 것은?

  8. 신속 항원 검사에서 C 선만 나타나고 T 선이 나타나지 않았다면?

  9. 두 검체를 PCR 했더니 Ct 값이 검체 가는 20, 검체 나는 30 이었어요. 처음 바이러스가 더 많았던 검체는?

  10. 1 초에 50 번 재는 센서로 10 초 동안 측정하면 값은 모두 몇 개일까요? (한 축만 잼)

    답개
  11. 빅데이터 활용의 문제점으로 가장 알맞은 것은?

  12. 기계 학습을 하는 인공지능에 대한 설명으로 옳은 것은?

  13. 스마트 홈의 규칙 “온도가 28 °C 보다 높으면 에어컨을 켠다”가 있을 때, 온도가 30 °C 이면?

  14. 가치 판단에 해당하는 주장은?

  15. 과학 연구 윤리에 어긋나는 것은?

  16. 신속 항원 검사가 PCR 검사보다 나은 점은?

  17. 처음 표적 DNA 가 1000 개이고 주기마다 2 배가 될 때, 표적이 처음으로 100만 개를 넘는 것은 몇 주기 뒤일까요? (210=10242^{10} = 1024)

    답주기
  18. 확진자가 증상이 나타나기 2 일 전부터 만난 사람을 찾을 때, 기간을 5 일 전부터로 늘리면 나타나는 변화로 옳은 것은?

  19. 1 초에 50 번, 3 축, 값 하나에 4 바이트인 가속도 자료를 하루(86400 초) 동안 모으면 약 몇 MB 일까요? (1 MB = 100만 바이트, 정수로 반올림)

    답MB
  20. 만보기 앱이 가속도 크기가 문턱을 아래에서 위로 넘는 횟수로 걸음을 센다고 해요. 휴대폰을 책상에 가만히 두었을 때 세는 걸음 수는?

  21. 붓꽃 품종을 가르는 인공지능의 학습 자료에 이름표가 잘못 붙은 자료가 하나 섞였어요. k-최근접 이웃에서 k = 1 일 때와 k = 3 일 때를 견준 설명으로 옳은 것은?

  22. 꽃잎 길이 1.5 cm, 너비 0.3 cm 인 꽃을 붓꽃 자료(세토사 꽃잎 길이 약 1.3 ~ 1.7 cm, 버시컬러 약 3.3 ~ 4.9 cm)로 학습한 인공지능이 판단한 품종은?

  23. 원자력 발전소를 더 지을지 토론할 때, 근거로 알맞은 과학적 사실은?

  24. 감염병 접촉자 추적에 휴대폰 위치 기록을 쓸 때 가장 먼저 고려해야 할 과학 윤리는?

  25. PCR 검사와 신속 항원 검사를 찾는 물질 · 걸리는 시간 · 정확도로 견주어 설명하세요.

  26. 얼굴 인식 인공지능이 특정 집단의 얼굴을 자주 틀리게 인식하는 까닭을 학습 자료로 설명하고 해결 방안을 쓰세요.

  27. Q27도전② 만보기 앱은 걸음을 어떻게 셀까?서술형 · 스스로 채점

    날씨 예보에 빅데이터가 쓰이는 방법과 한계를 하나씩 쓰세요.

  28. Q28도전④ 이 주장은 과학으로 답할 수 있을까?서술형 · 스스로 채점

    “자율 주행 자동차를 널리 허용해야 한다”는 주장을 평가할 때 확인해야 할 과학적 사실 하나와 고려해야 할 가치 하나를 쓰세요.

  29. Q29실전 · 4점① PCR 은 어떻게 아주 적은 바이러스도 찾을까?학교 시험(내신) · 감염병 진단 기술 · 변형 유형

    감염병 진단에 대한 설명으로 옳은 것만을 있는 대로 고른 것은? (ㄱ. PCR 은 표적 핵산을 주기마다 늘린다. ㄴ. 처음 바이러스가 적을수록 Ct 값이 작다. ㄷ. 신속 항원 검사는 항체가 바이러스 단백질과 결합하는 것을 이용한다.)

  30. Q30실전 · 3점③ 인공지능은 처음 보는 꽃을 어떻게 알아볼까?학교 시험(내신) · 인공지능과 사물인터넷 · 변형 유형

    인공지능 · 사물인터넷에 대한 설명으로 옳은 것만을 있는 대로 고른 것은? (ㄱ. 인공지능의 판단은 학습 자료의 영향을 받는다. ㄴ. 사물인터넷 기기는 해킹 등 보안 문제가 생길 수 있다. ㄷ. 로봇은 센서 없이도 주변을 감지한다.)

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