하남동 과학과외
하남동 과학과외에서 다룬 혼합물 분리의 첫 판단
하남동과외 수업은 장덕중학교와 장덕고등학교가 있는 생활권에서 혼합물 분리 문제를 실제 계획표로 바꾸어 보는 방식으로 진행했습니다. 다사로움1차아파트나 이야기꽃도서관 주변에서 자주 접할 수 있는 생활 속 재료를 떠올리며, 이번 과학과외의 범위는 끝까지 물질의 성질 차이를 이용한 혼합물 분리로 한정했습니다.
장치 이름보다 먼저 확인해야 했던 것
제시된 문제는 철가루·모래·소금 혼합물에서 세 성분을 분리하는 계획을 세우는 것이었습니다. 원래 조건은 철가루는 자석에 붙고, 소금은 물에 녹으며, 모래는 물에 녹지 않고 소금보다 분리하기 쉬운 고체 입자라는 것이었습니다.
- 철가루: 자석에 붙는 성질
- 소금: 물에 녹는 성질
- 모래: 물에 녹지 않고 고체 입자로 남는 성질
학생은 종이에 ‘거름 장치 → 자석 → 물 넣기’라고 먼저 적었습니다. 하지만 이것은 학생의 오류였습니다. 장치 이름부터 정했기 때문에, 각 성분의 성질이 어느 단계에서 이용되는지 확인하지 않았습니다. 물을 넣기 전에는 소금과 모래가 모두 고체로 섞여 있어 거름만으로 구분하기 어렵고, 자석은 철가루에만 작용합니다.
원래 계획표를 다시 읽는 방법
계획표의 조건을 두 줄로 나누어 표시했습니다. 변하지 않는 조건에는 ‘철가루는 자석에 붙음’을 적고, 바뀐 조건에는 ‘물을 넣는 시점’을 동그라미로 표시했습니다. 이미 정확했던 자석의 작용과 각 성분의 관찰 기록은 그대로 두고, 순서를 판단하는 부분만 다시 고쳤습니다.
먼저 자석을 혼합물에 가까이 대어 철가루를 분리합니다. 그다음 남은 모래와 소금에 물을 넣으면 소금은 녹고 모래는 고체로 남습니다. 이때 거름 장치를 사용하면 모래와 소금물이 나뉩니다. 따라서 물질의 성질을 기준으로 한 순서는 ‘자석으로 철가루 분리 → 물에 소금 녹이기 → 거름으로 모래 분리’입니다.
분리 순서는 장치의 편리함이 아니라, 현재 섞여 있는 성분 사이에서 이용할 수 있는 성질 차이가 있는지 확인한 뒤 정한다.
조건 하나를 바꾼 새 혼합물
며칠 뒤에는 숫자만 바꾼 문제가 아니라, 성분과 순서를 바꾼 독립 문제를 제시했습니다. 이번 혼합물은 철가루·설탕·작은 유리구슬이었고, 설탕은 물에 녹으며 유리구슬은 물에 녹지 않는다는 조건만 주어졌습니다. 유리구슬은 설탕 알갱이보다 크지만, 먼저 크기만 보고 거르는 것이 아니라 각 성분의 성질 차이를 확인해야 했습니다.
학생은 새 자료에서 자성 여부와 물에 녹는지 여부를 각각 적었습니다. 먼저 자석으로 철가루를 빼고, 남은 혼합물에 물을 넣어 설탕을 녹인 뒤 거름으로 유리구슬을 걸러 내는 계획을 세웠습니다. 원래 문제의 ‘소금’이 ‘설탕’으로 바뀌었고, ‘모래’가 ‘유리구슬’로 바뀌었지만, 분리 순서를 결정한 근거는 자석에 붙는 성질과 물에 녹는 성질이었습니다.
힌트 없이 끝까지 대조한 기록
마지막에는 새로운 그림에 철가루, 소금, 모래가 섞인 컵과 자석, 물, 거름 장치가 따로 표시되어 있었지만 순서 안내는 없었습니다. 학생은 먼저 혼합물의 성분을 적고 각 성분 옆에 ‘자석’, ‘녹음’, ‘녹지 않음’을 표시했습니다. 이후 자석을 거치지 않고 물부터 넣으면 철가루가 다른 고체와 함께 남아 뒤 단계가 복잡해진다는 점을 확인했습니다.
- 첫 단계 뒤: 자석에 붙은 철가루만 따로 모임
- 물을 넣은 뒤: 소금은 소금물에 포함되고 모래는 고체로 남음
- 거른 뒤: 모래는 거름 장치에 남고 소금물은 통과함
학생은 각 단계에서 무엇이 남고 무엇이 빠지는지 스스로 대조한 뒤, 처음의 잘못된 순서와 새 순서를 비교했습니다. 하남동과학과외 수업은 이렇게 조건이 바뀌어도 장치 이름이 아니라 물질의 성질 차이부터 확인하는 장면으로 마무리했습니다.