광천동 과학과외

광천동 과외에서 시작한 기체 출입 자료 읽기

광천동은 광천e편한세상아파트와 힐스테이트 광천처럼 주거 공간이 이어지고, 이야기꽃도서관을 비롯한 생활시설도 가까운 교육생활권이다. 광주화정중학교와 전남고등학교가 있는 이곳에서 과학과외를 진행하며, 이번에는 호흡에서 산소와 이산화탄소가 어느 방향으로 이동하는지 자료의 모양이 바뀌어도 구별하는 연습을 했다. 광천동과학과외 수업의 목표는 새로운 공식을 외우는 것이 아니라 같은 내용을 다른 표현으로 정확히 읽는 것이었다.

표 옆에 놓인 화살표 그림

처음 제시된 자료는 호흡 전후의 기체 변화를 정리한 목록이었다.

• 호흡 전: 산소 21, 이산화탄소 0.04
• 호흡 후: 산소 16, 이산화탄소 4

수치는 비교를 위한 상대값이며, 산소 값은 줄고 이산화탄소 값은 늘어난다는 관계가 핵심이었다. 학생은 먼저 두 줄의 숫자에 동그라미를 치고, 호흡 전보다 호흡 후에 줄어든 값과 늘어난 값을 각각 표시했다. 여기까지의 관찰은 정확했다.

그런데 자료를 화살표 그림으로 바꾸자 판단이 흔들렸다. 그림에는 기체 이름 대신 왼쪽과 오른쪽 상자, 굵은 화살표만 표시되어 있었다. 학생은 익숙하게 보이는 화살표 모양을 기준으로 산소가 바깥으로 나가고 이산화탄소가 안으로 들어온다고 적었다. 학생의 오류는 숫자를 잘못 읽은 것이 아니라, 표현이 바뀐 순간 원래 자료의 변화 방향을 버리고 화살표의 모양만 따라간 데서 시작되었다.

모양보다 먼저 고정한 두 문장

계산이나 기존 표시를 모두 지우지 않고, 산소와 이산화탄소 옆에 변화만 다시 적게 했다.

산소는 호흡 뒤 양이 줄었으므로 몸 안으로 들어간다. 이산화탄소는 호흡 뒤 양이 늘었으므로 몸 밖으로 나온다.

그다음 원래 목록과 바뀐 화살표 그림을 나란히 놓았다. 학생은 두 자료에서 공통으로 남는 요소인 기체 이름, 호흡 전후의 값, 증가·감소 관계를 색연필로 연결했다. 산소의 21에서 16으로 내려가는 부분에는 ‘사용되어 줄어듦’이 아니라 ‘몸 안으로 들어감’이라고 방향을 표시했고, 이산화탄소의 0.04에서 4로 올라가는 부분에는 ‘몸 밖으로 나옴’이라고 표시했다. 화살표가 왼쪽에 있든 오른쪽에 있든, 숫자의 변화와 기체 이름을 먼저 대응시키는 방식으로 직접 오류를 고쳤다.

이 교정에서는 이미 정확했던 수치 비교와 증가·감소 표시는 유지했다. 바꾼 것은 표현의 외형을 방향 판단의 근거로 삼지 않는 한 가지 행동뿐이었다.

표 대신 순서가 섞인 기록

다음 문제에서는 자료가 표가 아니라 시간 순서가 뒤섞인 두 장의 관찰 카드로 제시되었다. 한 카드는 ‘호흡 전’이라고 쓰여 있었고, 다른 카드는 ‘호흡 후’라고 쓰여 있었다. 이번에는 사람의 자료가 아니라 작은 생물의 호흡 전후 기체 변화 기록이었다.

• 카드 가: 산소 18, 이산화탄소 3
• 카드 나: 산소 22, 이산화탄소 0.05

학생은 먼저 카드에 적힌 시간 조건을 읽고, 카드 나를 전 상태, 카드 가를 후 상태로 배열했다. 이어 산소는 22에서 18로 감소하고 이산화탄소는 0.05에서 3으로 증가한다는 것을 표시했다. 생물 종류와 자료 배열이 달라졌지만, 산소의 출입과 이산화탄소의 출입을 판단하는 기준은 같았다.

힌트 없이 다시 읽은 마지막 자료

마지막에는 기체 이름이 그림 아래가 아니라 위에 놓인 새 자료가 제시되었다. 왼쪽 상자에는 호흡 전 산소 20과 이산화탄소 0.03, 오른쪽 상자에는 호흡 후 산소 15와 이산화탄소 3.5가 적혀 있었다. 화살표는 한 개만 그려져 있어 기체별 방향을 알려 주지 않았다.

학생은 도움을 기다리지 않고 먼저 ‘호흡 전·후를 비교한다’고 적은 뒤, 산소는 20에서 15로 줄었으므로 안으로 들어가고, 이산화탄소는 0.03에서 3.5로 늘었으므로 밖으로 나온다고 설명했다. 마지막으로 두 기체 모두의 변화 방향이 자료의 수치 변화와 맞는지 다시 대조했다. 표현의 위치나 화살표 모양이 달라도 산소 소비와 이산화탄소 방출을 구별하는 근거를 스스로 찾아낸 것이다.