가수원동 과학과외

가수원동 과학과외에서 시작한 실험 결과 읽기

가수원동은 계룡과 은아1단지처럼 생활권이 이어지고 가수원도서관도 가까운 교육생활권이다. 가수원중학교와 대전외국어고등학교가 있는 이 지역에서 진행한 가수원동과학과외 수업에서는 산과 염기의 공통 성질을 실험 결과로 구별하는 문제를 다뤘다.

표의 첫 줄에서 멈춘 이유

학생 앞에는 네 용액의 실험 결과가 정리되어 있었다. 용액 ㄱ은 푸른 리트머스 종이를 붉게 변화시켰고, 페놀프탈레인 용액에서는 변화가 없었다. 용액 ㄴ은 붉은 리트머스 종이를 푸르게 변화시켰고, 페놀프탈레인 용액에서는 붉게 변했다. 용액 ㄷ은 두 리트머스 종이에서 모두 변화가 없었으며, 용액 ㄹ은 푸른 리트머스 종이를 붉게 변화시켰지만 페놀프탈레인 용액의 색 변화 기록이 빠져 있었다.

문제는 “산성 용액과 염기성 용액을 각각 고르라”는 것이었다. 학생은 답을 쓰기 전 표에서 ‘페놀프탈레인’이라는 실험 항목에 동그라미를 치고, ㄴ만 염기성이라고 판단했다. ㄱ은 그 항목에서 색이 변하지 않았으므로 산성이라고 쓰지 않았다. 이 기록 자체는 정확했지만, 첫 판단에서 지시약 한 종류의 결과만으로 산과 염기를 구별한 것이 결과를 틀어지게 한 최초의 오류였다.

학생의 오류: “페놀프탈레인에서 붉게 변한 ㄴ만 염기이고, 색이 변하지 않은 용액은 판단할 수 없다.”

이미 표시한 자료를 살리고 판단 기준만 고치기

표시해 둔 실험 항목과 각 용액의 색 변화 기록은 그대로 두었다. 대신 두 종류의 리트머스 종이 결과를 한 묶음으로 비교하게 했다. 산성 용액은 푸른 리트머스 종이를 붉게 변화시키고, 염기성 용액은 붉은 리트머스 종이를 푸르게 변화시킨다. 따라서 ㄱ은 푸른 리트머스 종이를 붉게 변화시켰으므로 산성 용액이다. ㄴ은 붉은 리트머스 종이를 푸르게 변화시켰으므로 염기성 용액이다.

페놀프탈레인 결과는 이 판단을 확인하는 자료로 사용했다. ㄴ에서 붉은색이 나타난 것은 염기성 용액의 성질과 일치한다. 반대로 ㄱ에서 변화가 없었다는 사실만으로 산성이라고 결정한 것이 아니라, 리트머스 종이 두 종류 중 필요한 결과를 함께 살펴 산성으로 구별했다. ㄷ은 리트머스 종이에서 변화가 없으므로 산이나 염기의 공통 성질을 보인 용액으로 고르지 않았다. ㄹ은 푸른 리트머스 종이를 붉게 변화시킨 기록만으로 산성 용액에 해당한다고 판단할 수 있지만, 빠진 결과를 임의로 채우지는 않았다.

자료 배열을 바꾼 두 번째 실험 기록

며칠 뒤에는 용액 이름 대신 실험 결과를 먼저 제시했다. 이번에는 다음과 같이 기록되어 있었다.

용액 A: 붉은 리트머스 종이 변화 없음, 푸른 리트머스 종이 붉게 변화, 메틸 오렌지에서 붉은색
용액 B: 붉은 리트머스 종이 푸르게 변화, 푸른 리트머스 종이 변화 없음, 메틸 오렌지에서 노란색
용액 C: 붉은 리트머스 종이 변화 없음, 푸른 리트머스 종이 변화 없음, 메틸 오렌지에서 노란색

이번에는 페놀프탈레인 결과가 아니라 메틸 오렌지 결과가 포함되었고, 실험 순서도 뒤섞여 있었다. 학생은 먼저 각 용액의 붉은 리트머스 종이와 푸른 리트머스 종이 결과를 나란히 표시했다. A는 푸른 리트머스 종이를 붉게 변화시켰으므로 산성, B는 붉은 리트머스 종이를 푸르게 변화시켰으므로 염기성으로 분류했다. C는 두 종이에 변화가 없으므로 산성이나 염기성으로 분류하지 않았다. 메틸 오렌지의 색은 표시한 판단을 확인하는 데만 사용했다.

힌트 없이 남긴 최종 기록

마지막에는 새로운 표를 보여 주고 어떤 항목부터 볼지 알려 주지 않았다. 용액 P는 붉은 리트머스 종이를 푸르게 변화시켰고 푸른 리트머스 종이는 변화가 없었다. 용액 Q는 푸른 리트머스 종이를 붉게 변화시켰고 붉은 리트머스 종이는 변화가 없었다. 용액 R은 두 종이 모두 변하지 않았다.

학생은 P의 두 결과를 함께 확인한 뒤 염기성, Q의 두 결과를 확인한 뒤 산성, R은 어느 쪽도 아니라고 적었다. 이어 “한 지시약의 색만 보지 않고 두 리트머스 종이에서 공통적으로 나타나는 방향을 확인했다”고 이유를 썼다. 마지막으로 P는 붉은색에서 푸른색으로, Q는 푸른색에서 붉은색으로 변한 기록을 다시 대조해 분류를 검산했다. 가수원동과외 수업에서 시작한 첫 판단의 수정이, 새 표에서도 스스로 재현된 순간이었다.