변동 과학과외

변동 생활권 과학과외에서 확인한 중화 판단의 첫 단추

변동은 동기포에버와 천일월드빌, 가수원도서관과 가까운 생활권으로 과학 학습을 점검하기 좋은 곳이다. 대전변동중학교와 대전외국어고등학교가 있는 교육생활권에서 진행한 이번 대전변동과외의 주제는 하나였다. 바로 중화 반응에서 산과 염기의 양을 비교하는 것이다. 변동과학과외 수업에서도 산과 염기의 이름을 외우는 것보다, 실험표의 조건과 결과를 함께 읽는 데 초점을 맞췄다.

표의 숫자보다 먼저 멈춰야 했던 판단

학생은 산성 용액과 염기성 용액을 섞은 중화 실험표를 보고 답을 적고 있었다. 표에는 다음과 같은 자료가 있었다.

실험 1: 산성 용액 10mL, 염기성 용액 10mL, 지시약 색 변화는 중성
실험 2: 산성 용액 10mL, 염기성 용액 10mL, 지시약 색 변화는 산성
실험 3: 산성 용액 20mL, 염기성 용액 10mL, 지시약 색 변화는 산성

학생은 각 행에서 산과 염기의 부피에 동그라미를 치고, 실험 1의 ‘중성’이라는 결과에도 밑줄을 그었다. 그러나 실험 2를 읽은 뒤에는 “부피가 같으니 완전히 중화된다”고 적었다. 이것이 최종 답을 틀리게 만든 가장 이른 판단이었다. 같은 부피라는 사실만으로 두 용액 속 산과 염기의 양이 같다고 단정한 것이다.

학생의 오류: 부피가 같으면 산과 염기의 양도 항상 같다고 판단함.

이미 한 표시를 살리고, 비교 기준만 바꾸기

먼저 학생이 표에서 부피와 지시약 결과를 표시한 행동은 그대로 두었다. 계산 흔적을 모두 지우게 하지 않고, 각 행의 오른쪽에 ‘산이 남음’, ‘염기가 남음’, ‘서로 남지 않음’ 중 하나를 적게 했다. 그다음 부피 칸만 보지 말고 산과 염기의 양을 나타내는 조건과 지시약 결과를 함께 확인하도록 했다.

실험 1은 두 용액의 부피가 같고 결과도 중성이므로, 표에 제시된 조건에서는 산과 염기의 양이 서로 맞아 남는 쪽이 없다고 판단할 수 있다. 하지만 실험 2는 부피가 같아도 지시약이 산성을 나타낸다. 따라서 산성 용액의 양이 염기성 용액보다 많았다고 읽어야 한다. 실험 3은 산성 용액의 부피가 더 크고 실제 결과도 산성이므로, 산이 남았다는 판단이 두 자료에서 일치한다.

교정은 “부피가 같다는 표시를 지워라”가 아니었다. 그 표시는 유지하고, 그 옆에 지시약 결과를 연결해 산과 염기 중 어느 쪽이 남았는지를 확인하는 한 단계만 추가했다.

조건의 순서를 바꾼 새 실험표

며칠 뒤에는 숫자를 단순히 바꾼 문제가 아니라, 표의 배열과 질문 방향을 바꾼 자료를 제시했다. 이번에는 먼저 지시약 결과가 나오고, 학생이 중화 여부와 산·염기의 양을 거꾸로 추론해야 했다.

자료 가: 산성 용액 15mL, 염기성 용액 5mL, 결과는 산성
자료 나: 산성 용액 5mL, 염기성 용액 15mL, 결과는 염기성
자료 다: 산성 용액 12mL, 염기성 용액 12mL, 결과는 중성

학생은 먼저 결과 칸의 산성·염기성·중성을 각각 표시하고, 그 뒤 두 용액의 부피를 비교했다. 자료 가에서는 산이 남았으므로 산의 양이 더 많다고 적었고, 자료 나는 염기가 남았으므로 염기의 양이 더 많다고 판단했다. 자료 다에서는 같은 부피라는 사실만으로 결론을 내리지 않고, 중성이라는 지시약 결과까지 확인한 뒤 두 양이 맞았다고 설명했다.

힌트 없이 남긴 마지막 확인

마지막에는 다음 새 표를 보여 주고 아무 표시도 먼저 하지 않게 했다.

산성 용액 8mL, 염기성 용액 8mL, 결과는 염기성
산성 용액 16mL, 염기성 용액 8mL, 결과는 산성

학생은 첫 자료를 보고 “부피는 같지만 염기성이 남았으므로 염기의 양이 더 많다”고 말했다. 이어 두 번째 자료에서는 “산성 결과가 나타났고 산성 용액의 부피도 더 크므로 산의 양이 더 많다”고 설명했다. 마지막으로 “완전 중화라고 쓰려면 중성 결과가 확인되어야 하며, 같은 부피만으로는 부족하다”고 적었다. 산과 염기의 양을 결과와 함께 비교하고, 중화 여부를 다시 확인하는 검산까지 스스로 마친 장면이었다.