KR101938090B1 - 피보나치 수열을 응용한 식물 학습교구 - Google Patents

Abstract

본 발명은 피보나치 수열의 잎차례로 나뭇잎이 줄기를 따라 배열되도록 하는 것을 어린이들이 직접 실습해가며 학습할 수 있도록 하고, 더불어 나뭇잎이 서로 겹쳐지지 않고 배열되는 원리를 통해 식물의 광합성 작용을 자연스럽게 이해할 수 있는 피보나치 수열을 응용한 식물 학습교구를 제공한다.
이를 구현하기 위한 본 발명은 포스트, 상기 포스트에 끼워지며 상면에는 기준각도 표시선이 형성되고, 상기 기준각도 표시선을 기준으로 해서 상기 피보나치 수열에 따른 잎차례에 맞는 각도로 나뭇잎 접착 표시선이 형성된 플레이트 및 상기 나뭇잎 접착 표시선에 접착되는 인공나뭇잎으로 구성함을 요지로 한다.

Description

피보나치 수열을 응용한 식물 학습교구{Teaching Aids for Plants}

본 발명은 피보나치 수열을 응용한 학습교구에 관련되는 것으로서, 더욱 상세하게는 피보나치 수열의 잎차례로 나뭇잎이 줄기를 따라 배열되도록 하는 것을 어린이들이 직접 실습해가며 학습할 수 있도록 하고, 더욱이 나뭇잎이 어느 각도로 배열되어야 서로 겹쳐지지 않고 최적의 광합성 작용을 받을 수 있는 지를 직접 눈으로 확인하며 학습할 수 있도록 한 피보나치 수열을 응용한 학습교구에 관한 것이다.

일반적으로 광합성은 녹색식물이 빛에너지를 이용하여 물과 이산화탄소로부터 유기물(포도당)을 합성하는 일련의 과정으로, 매우 복잡한 과정을 거쳐서 일어난다.

광합성은 주로 녹색식물의 세포 속에 들어 있는 엽록체에서 일어나며, 빛에너지를 이용하여 이산화탄소를 고정하고, 포도당과 같은 유기물을 합성하면서 산소를 방출시킨다.

에너지 면에서 볼 때 광합성은 태양 에너지를 유기물인 화학 에너지로 바꾸어서 저장하는 작용이다.

식물이 광합성을 하는 과정을 보다 상세하게 살펴보면, 식물은 태양의 빛을 이용하여 나뭇잎의 기공을 통해 들어온 이산화탄소와 뿌리에서 올라온 물로 산소와 포도당을 만든다.

광합성에 의해 생성된 산소는 나뭇잎의 기공을 통해 다시 대기중으로 배출되고, 포도당은 녹말로 변환되어 식물의 체내 또는 뿌리로 저장을 한다.

이것을 식물의 광합성이라고 하며 빛에너지(태양)를 화학적 에너지(녹말)로 변화시켜 저장하는 과정이라고 할수 있는데, 광합성에 필요한 환경 요인은 빛, 이산화탄소, 온도이고, 빛의 세기가 셀수록, 이산화탄소가 많을수록, 온도가 적당할 때 잘 일어난다.

즉, 식물에게 필수적인 광합성은 줄기와 잎의 배열에서 잘 나타나는 데, 줄기와 잎은 서로 피보나치 수열의 수를 따르는 방식으로 배치되는 데, 그 이유는 식물이 자신의 잎을 배열할 때 위의 잎을 가리지 않고 햇빛을 최대한 잘 받을 수 있도록 엇갈리게 잎을 배치하려 하는 수학적 해법을 따르고 있기 때문이다.

피보나치 수열이란 첫 번째 항의 값이 1이고 두 번째 항의 값도 1일 때 이후의 항들은 이전의 두 항을 더한 값으로 이루어지는 수열을 말한다. 예를 들어 1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21, 34,,,,, 로 이루어지는 수열이다.

이러한 피보나치 수열은 식물속에서 찾아볼 수 있는 데, 첫 번째로 식물의 꽃일 수를 살펴보면 꽃잎이 3장이나 5장으로 되어 있는 꽃들이 대부분이고, 9장이나 10장으로 되어 있는 꽃들은 찾아보기 힘들다. 이렇듯 대부분의 꽃잎수는 모두 피보나치 수를 가진다.

또한, 식물의 잎차례에서도 피보나치 수열이 잘나타는 데, "돌려나기", 어긋나기", "마주나기"를 하는 잎차례는 줄기에서 잎이 나와 배열하는 방식이다. 참나무와 벚꽃나무는 이들 식물의 줄기가 2번 회전하면서 5개의 잎이 나온다. 버드나무, 포플러, 장미는 3번 회전하면서 8개의 잎이 난다. 그리고 갯버들과 아몬드는 5번 회전하면서 13개의 잎이 나는 데, 이 수들은 모두 피보나치 수이다.

전체 식물의 90%가 피보나치수열의 잎차례를 따르고 있는 데, 이것은 식물의 잎이 광합성을 위해 바로 위의 잎에 가리지 않고 햇빛을 최대한 받을 수 있도록 엇갈리게 배치하려는 속성 때문이다.

즉, 이러한 식물의 잎과 잎차례의 학습은 통상 그림을 통한 이론적 학습으로만 이루어지는 데 이는 저학년의 어린이들은 이를 이해하기 매우 어려워, 저학년의 어린이들의 광합성학습을 위해 피보나치 수열을 따르는 식물의 이해를 도울 입체적인 학습교구가 절실히 요구되고 있다.

문헌 1: 대한민국 특허청 등록실용신안공보 등록번호 제 20-0384298 호

따라서, 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 피보나치 수열의 잎차례로 나뭇잎이 줄기를 따라 배열되도록 하는 것을 어린이들이 직접 실습해가며 학습할 수 있도록 한 피보나치 수열을 응용한 식물 학습교구를 제공함에 있다.

본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 잎이 서로 겹쳐지지 않고 배열되는 원리를 통해 식물의 광합성 작용을 자연스럽게 이해할 수 있도록 한 피보나치 수열을 응용한 식물 학습교구를 제공함에 있다.

상술한 목적들을 달성하기 위한 본 발명은 피보나치 수열을 응용한 식물 학습교구에 있어서, 포스트, 상기 포스트에 끼워지며 상면에는 기준각도 표시선이 형성되고, 상기 기준각도 표시선을 기준으로 해서 상기 피보나치 수열에 따른 잎차례에 맞는 각도로 나뭇잎 접착 표시선이 형성된 플레이트 및 상기 나뭇잎 접착 표시선에 접착되는 인공나뭇잎으로 구성함을 특징으로 한다.

본 발명은 피보나치 수열의 잎차례로 나뭇잎이 줄기를 따라 배열되도록 하는 것을 어린이들이 직접 실습해가며 학습할 수 있도록 하고, 더불어 나뭇잎이 서로 겹쳐지지 않고 배열되는 원리를 통해 식물의 광합성 작용을 자연스럽게 이해할 수 있는 효과를 가진다.

도 1은 도 1은 본 발명에 따른 피보나치 수열을 응용한 식물 학습교구의 전체 구성을 도시한 도면.
도 2는 도 1의 플레이트의 평면을 도시한 도면.

이하 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다. 후술 될 상세한 설명에서는 상술한 기술적 과제를 이루기 위해 본 발명에 있어 여러 개의 실시 예를 제시할 것이다. 그리고 본 발명으로 제시될 수 있는 다른 실시 예들은 본 발명의 구성에서 설명으로 대체한다.

첨부된 도 1은 본 발명에 따른 피보나치 수열을 응용한 식물 학습교구의 전체 구성을 도시한 도면이고, 도 2는 도 1의 플레이트의 평면을 도시한 도면이다.

도 1과 도 2에서 도시하고 있는 바와 같이, 본 발명의 피보나치 수열을 응용한 식물 학습교구는 포스트(10), 플레이트(20), 인공나뭇잎(30) 및 간격유지관(40)을 포함한다.

상기 포스트(10)는 식물의 줄기를 모방하여 구비된 것으로서 소정의 길이를 가지도록 구성한다.

상기 플레이트(20)는 상기 포스트(10)에 끼워지며 인공나뭇잎(30)을 상기 포스트(10)에 설치할 목적으로 제공되는 판이다.

상기 플레이트(20)의 상면에는 센터를 기준으로 해서 외측 방향으로 하나의 기준각도 표시선(22)이 형성되고, 또한 상기 기준각도 표시선(22)를 기준으로 해서 정해진 각도로 나뭇잎 접착 표시선(24)이 형성된다.

상기 나뭇잎 접착 표시선(24)은 피보나치 수열의 잎차례를 따르고 있는 식물의 나뭇잎 배열 각도를 어린이들이 직접 확인할 목적으로 형성된 것이다.

예를 들어, 식물의 나뭇잎이 줄기를 기준으로 120°간격을 유지한 상태로 나는 경우(돌려나기), 180°간격을 유지한 상태로 나는 경우(마주나기), 줄기를 기준으로 144°간격을 유지하며 2번 회전하면서 5개의 잎이 나는 경우(어긋나기) 등과 같이 피보나치 수열의 잎차례를 따르고 있는 식물의 나뭇잎 배열각도에 맞추어 상기 나뭇잎 접착 표시선(24)을 상기 기준각도 표시선(22)에서 120°, 144°, 180°각도 기울어진 상태로 각각 형성하도록 하며, 이를 통해 어린이들은 나뭇잎을 해당 식물의 나뭇잎 배열각도에 대응하게 형성되어 있는 플레이트(20)의 나뭇잎 접착 표시선(24)에 접착시킨 다음, 상기 플레이트(20)를 줄기에 끼워줌으로서 식물의 나뭇잎들이 광합성을 위해 피보나치 수열을 따르고 있음을 육안으로 쉽게 확인하며 학습을 행할 수 있다.

특히, 식물의 나뭇잎은 줄기를 따라 올라가면서 나선형으로 약간씩 비껴나서 빛을 최대한 많이 받으려고 하는 피보나치 수열에 따르는 잎차례를 가지는 데, 이중에서도 황금각인 137.5°를 유지한 상태로 나선형으로 나뭇잎이 배치되었을 때, 가장 많은 개수의 나뭇잎들이 서로 조금씩 비껴가게 되는 바, 본 발명은 기준각도 표시선(22)에서 상기 최적의 피보나치 황금각인 137.5°로 떨어진 상태에서 나뭇잎 접착 표시선(24)을 형성함으로서 어린이들이 황금각에 따른 최적의 광합성 상태 및 원리를 육안으로 확인할 수 있게 된다.

즉, 플레이트(20)의 상면에 기준각도 표시선(22)에서 137.5°기울어진 곳에 나뭇잎 접착 표시선(24)을 형성하고, 다음 다른 플레이트(20)에는 상기 플레이트(20)의 137.5°기울어진 나뭇잎 접착 표시선(24)을 기준으로 해서 다시 137.5°기울어진 곳에 나뭇잎 접착 표시선(24)을 형성하고, 이러한 방식으로 형성된 각 플레이트(20)의 나뭇잎 접착 표시선(24)에 나뭇잎을 각각 접착시킨 상태에서 상기 플레이트(20)를 포스트에 순차적으로 끼운 다음, 위에서 바라보게 되면 가장 많은 개수의 나뭇잎(144개의 나뭇잎들이 서로 겹치지 않고 조금씩 비껴가게 됨)들이 서로 조금씩 비껴가게 되는 것을 직접 눈으로 확인할 수 있으며, 이를 통해 식물의 광합성 원리를 쉽게 학습할 수 있게 되는 것이다.

상기 간격유지관(40)은 포스트에 끼워진 두 개의 플레이트(20) 사이에 위치하며 상, 하로 배치된 플레이트의 사이 간격을 유지시킬 목적으로 제공되는 관이다. 상기 간격유지관(40)의 내부에는 체결구멍(42)이 관통 형성되고, 상기 체결구멍(42)으로 포스트(10)를 통과시켜 인공나뭇잎(30)이 접착되어 있는 플레이트의 사이 간격을 유지할 수 있다.

10: 포스트 20: 플레이트
22: 기준각도 표시선 24: 나뭇잎 접착 표시선
30: 인공나뭇잎 40: 간격유지관

Claims (2)

1. 피보나치 수열의 잎차례로 나뭇잎이 줄기를 따라 배열되도록 하는 것을 어린이들이 직접 실습해가며 학습할 수 있도록 한 피보나치 수열을 응용한 식물 학습교구에 있어서,
   포스트(10);
   상기 포스트(10)에 끼워지며 상면에는 기준각도 표시선(22)이 형성되고, 상기 기준각도 표시선(22)을 기준으로 해서 상기 피보나치 수열에 따른 잎차례에 맞는 각도로 나뭇잎 접착 표시선(24)이 형성된 플레이트(20);
   상기 나뭇잎 접착 표시선(24)에 접착되는 인공나뭇잎(30)으로 구성하며;
   상기 나뭇잎 접착 표시선(24)은 피보나치 수열의 잎차례를 따르고 있는 식물의 나뭇잎 배열 각도로서 상기 기준각도 표시선(22)에서 120°, 137.5°, 144°, 180°각도로 기울어진 상태로 각각 형성하도록 하며;
   상기 포스트(10)에 끼워진 두 개의 플레이트(20) 사이에는 간격유지관(40)이 끼워지며, 상기 간격유지관(40)은 중앙으로 체결구멍(42)이 관통 형성되고, 상기 체결구멍(42)으로 상기 포스트(10)를 통과시켜 두 개의 플레이트(20)의 사이 간격을 유지토록 함을 특징으로 하는 피보나치 수열을 응용한 식물 학습교구.
   
   
   
2. 삭제

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