생명과학I 단원중 귀의 세부구조와 소리의 전달과정을 연계하여 심화보고서를 작성해봅니다.
코인노래방에서 열창을 한 내 목소리를 들어본적 있나요?
전혀 다른사람이 부른것 처럼 느껴지지 않나요?
이러한 일상생활에서의 탐구과제를 교과와 연결시켜서 보고서를 작성해보겠습니다.
생명과학 교과과정의 탐구연계
물리와 수학에서 배운 소리와 파동이 공기를 통해 퍼졌을 때 귀에서 일어나는 과정을 이해하고 소리를 들을 수 있는 원리에 대해 이해하는 방법으로 심화보고서를 작성하도록 진행함.
귀는 크게 3가지 구조로 분류하고 각각의 세부구조와 역할에 대해 자세하게 설명하여 이해하는 과정을 진행함.
외이는 외부로부터 들어오는 이물질을 걸러주고 공명기 역할을 해서 모은 소리를 고막까지 전달하는 역할을 알게 됨.
중이에 있는 고막과 이소골소리로 인해 북처럼 떨리며 진동으로 받아들인다는 점을 찾아냄.
내이에 있는 달팽이관 속의 림프액이 흔들릴 때마다 작은 섬모인 청 신경 세포가 떨리면서 신경 신호를 만들어 신경 신호가 최종적으로 대뇌에 도달하면 우리는 비로소 소리를 듣고 이해한다는 점을 설명함.
이때 진동의 운동 에너지가 전기적인 신호로 변환된다는 것을 설명하고 소리가 어떻게 빠르기 전달될 수 있는지에 대해 생각하여 설명함. 소리의 자극과 대뇌는 신경계와 연관이 있는 기관이란 점을 찾아냄
- 해당내용은 2020 융합인재교육(STEAM) 교사연구회의 탐구내용에서 기준을 정함.
생명과학 단원의 소리 전달 과정
- 외이 – 눈에 보이는 부분(귓바퀴)과 외이도.
- 중이 — 고막과 세 개의 작은 연결된 뼈(이소골)로, 종종 추골, 침골 및 등골로 불립니다.
- 내이 – 달팽이 모양의 와우와 청각 신경뿐만 아니라 균형을 유지하는 데 도움을 주는 반원형 관.
소리의 파동은 공기의 진동으로 귀의 가장 바깥쪽인 외이와 중이를 지나 고막을 통과하여 내이의 청신경에 전달된다. 이때 소리는 수십배로 증폭되어서 전달되는 과정이 진행됩니다.
고막으로부터 넘어온 진동은 내이로 전달되어 달팽이관을 지날 때 림프액이 흔들리면서 유모세포도 같이 흔들립니다. 이때 발생한 청각 자극이 뇌의 청각신경을 자극할 때, 우리 뇌에서는 어떤 소리인지 파악하기 시작합니다.
직접듣는 내 목소리 왜 이상하게 들릴까?
사람이 자신의 목소리를 다르게 듣는 이유는 우리가 소리를 전달받는 방식에 기인합니다. 사람이 말을 하면, 그 소리는 두 가지 주요 경로를 통해 우리 귀에 도달합니다
‘내부 청각 경로’와 ‘외부 청각 경로’를 설명해봅니다.
내부 청각 경로
우리 몸 속에서 진동하는 골격과 조직을 통해 전달됩니다. 즉, 목소리가 생성될 때 발생하는 진동이 두개골의 진동을 통해서 귀까지 전달됩니다.이를 우리는 <골전도>라고 합니다.
외부 청각 경로
공기 중을 통해 귀에 전달되는 소리입니다. 공기의 파동을 통해서 외이 중이 내이를 통해 고막을 통해 증폭되어 청신경에 전달되는과정입니다.
출처 : http://www.healtip.co.kr/news/userArticlePhoto.html
왜 우리의 목소리는 다르게 들릴까?
우리가 말하면서 듣는 목소리는 주로 내부 청각경로를 통해 들어옵니다. 이때 골격과 조직은 저주파수의 진동(낮은 음)을 증폭시키므로, 우린 자신의 목소리를 보다 낮고 부드럽게 인식하게 됩니다.
그러나 다른 사람들이나 녹음 장치 등은 외부청각경로를 통해서만 우리의 목소리를 듣게 됩니다. 따라서 저주파수 성분이 증폭되지 않아 보다 얇고 날카롭게 들릴 수 있습니다.
결국, 이러한 차이점들 때문에 사람들은 자신의 실제 음성(외적)과 상호작용할 때 종종 어색함과 이질적인 감정을 느낍니다 – 대개 사람들은 자신의 목소리를 녹음하여 들었을 때 그것이 ‘자신의 목소리가 아니라’고 느낍니다.
교과목과 연계하여 심화탐구를 해봅니다.
귀의 중요한 작용은 평형감각 조절과 소리 전달이다.
소리는 음의 파동인 음파로 구성되어 있으며 공기를 통해 퍼지게 된다. 사람의 귀는 이런 공기의 진동을 복잡한 과정 후 소리로 느끼게 된다.
크게 3 가지 구조로 구분된다. (외이, 중이, 내이)
각각의 세부구조와 역할에 대해 배운다.
- 외이: 귓바퀴와 외이도를 포함, 외부로부터 들어오는 이물질을 걸러주는 역할과 모은 소리를 고막까지 전달하는 곳이다.
- 중이: 고막 및 이소골로 구성, 외이도를 통해 들어온 소리를 내이의 달팽이관을 전달하는 역할을 한다.
- 고막: 외이와 중이를 나누는 경계선으로써 소리의 진도에 매우 중요한 역할을 하며 소리에 의해 진동을 하는 얇은 막이다. 떨림을 통해 소리의 힘을 앞뒤로 움직이는 힘으로 변환시켜 이소골에 전달한다.
고막은 원뿔 형태로 생겼기 때문에 들어온 소리를 원뿔 끝의 한 점으로 모아주면서 증폭된다.
- 이소골: 고막으로부터 전달된 진동을 증폭시키는 작은 뼈(3 개의 뼈로 구성)
- 내이: 아주 복잡한 구조와 형태를 가진다. (미로), 달팽이관, 3 개의 반고리관, 전정으로 이루져 있다.
- 달팽이관: 액체로 채워져 있으며 청각세포가 있어서 중이로부터 전달된 진동을자극으로 받아들인다.
이때 운동 에너지를 전기 에너지로 변환시킨다.
- 반고리관과 진정은 몸의 균형을 유지한다.
- 청신경: 청각세포에서 받아들인 자극을 대뇌로 전달한다.
- 중추신경: 전기 신호는 대뇌의 청각 겉질에서 의미 있는 소리로 인지 된다.
- 대뇌: 감각, 수의 운동, 정신 활동 담당을 한다.
대뇌의 기능 중 감각령은 감각기로부터 온 자극 정보를 처리하여 감각을 형성한다.
추가 탐구(물리학)
파동의 중첩
해당내용은 2020 융합인재교육(STEAM) 교사연구회의 탐구내용에서 기준을 정함.
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