관저동 과학과외

관저동 과학과외에서 다루는 조건·예외 판단

원앙마을2단지와 가수원도서관을 오가는 생활권에는 대전관저중학교와 동방고등학교가 있는 교육생활권이 형성되어 있습니다. 이곳의 관저동과외 수업에서는 산과 염기의 공통 성질을 외운 문장보다 실험 결과의 조건을 읽는 연습으로 확인합니다. 이번 장면의 핵심은 여러 지시약 결과를 묶어 용액의 성질을 구별하는 것입니다.

색 하나로 결론을 낸 순간

실험 기록에는 세 용액 ㄱ, ㄴ, ㄷ의 결과가 다음처럼 적혀 있었습니다.

• 용액 ㄱ: 파란 리트머스 종이가 붉게 변하고, 페놀프탈레인은 무색이었다.
• 용액 ㄴ: 붉은 리트머스 종이가 푸르게 변하고, 페놀프탈레인은 분홍색이었다.
• 용액 ㄷ: 두 리트머스 종이의 색이 그대로이고, 페놀프탈레인도 무색이었다.

그런데 두 번째 시험에서는 ㄱ에 파란 리트머스 대신 붉은 리트머스를 사용했습니다. 학생은 새 기록에서 붉은 리트머스의 색이 그대로였다는 사실만 보고 “ㄱ은 산이 아니다”라고 적었습니다. 이것이 학생의 오류였습니다. 새로 바뀐 조건이 무엇인지 확인하기 전에 지시약 한 종류의 결과만으로 판단했기 때문입니다.

붉은 리트머스가 그대로라는 사실은 산이라는 결론을 부정하지 않는다. 산인지 확인하려면 파란 리트머스가 붉게 변하는지 함께 살펴야 한다.

실험지 위에 조건을 다시 표시하다

학생은 먼저 원래 조건과 바뀐 조건을 나란히 적었습니다. ㄱ의 용액은 같고, 달라진 것은 사용한 리트머스 종이의 색뿐이었습니다. 페놀프탈레인 결과는 여전히 무색이며, 원래 기록의 파란 리트머스는 붉게 변했습니다.

• 그대로인 것: 용액 ㄱ, 페놀프탈레인 무색 결과
• 바뀐 것: 파란 리트머스에서 붉은 리트머스로 지시약을 교체함
• 원래 결과가 보여 주는 관계: 산성 용액은 파란 리트머스를 붉게 변화시킴

따라서 붉은 리트머스가 그대로인 것은 새 조건에서 예상할 수 있는 관찰이며, 앞서 확인한 파란 리트머스의 변화와 모순되지 않습니다. 학생은 ㄱ의 결론만 다시 고쳤고, ㄴ의 두 지시약 결과와 ㄷ의 변화 없음이라는 기록은 그대로 유지했습니다. ㄱ은 산성, ㄴ은 염기성으로 판단했습니다.

표현을 바꾼 새 실험지

며칠 뒤에는 용액 이름을 숨기고 관찰 순서도 바꾼 자료를 제시했습니다. 이번에는 페놀프탈레인 결과를 먼저 쓰고, 그다음 리트머스 결과를 기록하도록 했습니다. 조건은 다음과 같았습니다.

• 용액 가: 페놀프탈레인 무색, 붉은 리트머스 그대로, 파란 리트머스가 붉게 변함
• 용액 나: 페놀프탈레인 분홍색, 붉은 리트머스가 푸르게 변함, 파란 리트머스 그대로
• 용액 다: 페놀프탈레인 무색, 두 리트머스 종이 모두 그대로

학생은 이번에는 첫 번째 색만 보고 결론을 내리지 않았습니다. 먼저 각 결과 옆에 ‘산성 확인’, ‘염기성 확인’, ‘변화 없음’을 표시하고, 서로 다른 지시약에서 같은 방향을 가리키는지를 비교했습니다. 가는 파란 리트머스를 붉게 만드는 결과와 붉은 리트머스가 그대로인 결과를 한 묶음으로 읽어 산성이라고 판단했습니다. 나는 붉은 리트머스를 푸르게 만들고 페놀프탈레인을 분홍색으로 만든다는 두 관찰을 연결해 염기성으로 분류했습니다.

힌트 없이 결과를 대조한 마지막 기록

마지막에는 설명 없이 다음 관찰만 주어졌습니다. 용액 A는 붉은 리트머스가 그대로이고 페놀프탈레인이 무색이며, 파란 리트머스가 붉게 변했습니다. 용액 B는 붉은 리트머스가 푸르게 변하고 페놀프탈레인이 분홍색이 되었으며, 파란 리트머스는 그대로였습니다.

학생은 A를 산성, B를 염기성으로 분류했습니다. A에 대해 “파란 리트머스가 붉게 변한 것이 산성 판단의 직접 근거이고, 붉은 리트머스가 그대로인 결과도 이에 맞는다”고 설명했습니다. B에 대해서는 “붉은 리트머스의 푸른 변화와 페놀프탈레인의 분홍색이 같은 결론을 지지한다”고 확인했습니다.

마지막으로 처음 자료와 새 자료를 거꾸로 대조해, 지시약의 종류와 관찰 방향이 달라져도 산과 염기의 공통적인 지시약 반응 관계는 유지되는지 검산했습니다. 이처럼 대전관저중학교와 동방고등학교 학습 범위의 산·염기 문제에서도 조건을 먼저 표시하고 여러 결과를 함께 읽으면, 색 하나에 끌려 결론을 바꾸는 오류를 막을 수 있습니다. 관저동과학과외에서는 바로 이 확인 과정을 실험 기록에 남기는 데 초점을 둡니다.