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천안문학동 고2수학과외

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답은 맞아 보였지만, 대상의 순서를 지워 버렸다

학생은 세 명의 학생에게 두 종류의 과제를 배정하는 문제를 풀며 답을 4라고 적었다. 과제 종류만 고르면 되므로 조합처럼 생각한 것이다. 그러나 학생 A와 학생 B의 배정이 서로 다르면 결과도 달라진다.

학생 풀이 기록에서 드러난 오류

문제: 서로 구별되는 학생 3명에게 수학 문제지와 과학 문제지 중 하나를 반복해서 배정할 때, 배정 방법은 몇 가지인가?

학생의 기록은 다음과 같았다.

“수학 3장, 과학 0장 / 수학 2장, 과학 1장 / 수학 1장, 과학 2장 / 수학 0장, 과학 3장 → 4가지”

이 계산은 과제 종류별 개수만 센 것이다. 하지만 학생들이 구별되므로 수학 1장과 과학 2장의 배정도 여러 방식으로 나뉜다.

함수 대응으로 다시 세기

학생 집합을 {A, B, C}, 과제 종류 집합을 {수학, 과학}이라고 하자. 각 학생에게 과제 종류 하나를 대응시키는 함수로 해석하면, 학생 A의 선택 2가지, 학생 B의 선택 2가지, 학생 C의 선택 2가지가 있다.

따라서 전체 배정 방법은

2 × 2 × 2 = 23 = 8

가지이다. 이는 서로 구별되는 3개의 대상에 2개의 값을 중복 허용하여 대응시키는 중복순열과 같다.

같은 원리가 적용되는 새 문제

북일고등학교의 동아리 행사에서 서로 다른 4명의 학생에게 빨강, 파랑, 초록 중 하나의 조를 배정한다. 한 조에 여러 명이 들어갈 수 있을 때 배정 방법은 몇 가지인가?

자리별 선택 수의 곱

첫 번째 학생부터 네 번째 학생까지 각각 3가지 선택이 가능하다.

3 × 3 × 3 × 3 = 34 = 81

따라서 배정 방법은 81가지이다. 조별 인원 구성만 세면 대상의 구별을 놓치지만, 학생별 선택을 곱하면 순서를 무시하는 오류를 피할 수 있다.

다음 날의 검증

학생은 해설을 보지 않고 각 학생의 배정을 네 자리 문자열로 나타냈다. 예를 들어 빨강-파랑-빨강-초록은 한 가지 배정이다. 각 자리마다 3개의 값이 가능하므로 네 자리 문자열은 34개이고, 앞의 계산과 일치한다.

천안문학동과외에서는 이런 문제를 풀 때 “무엇이 서로 구별되는가”, “각 대상이 몇 가지 중 하나를 고르는가”를 먼저 확인하도록 지도한다.

천안문학동 고2수학과외 학부모 후기

프린트를 챙기려던 저녁, 공부는 끝난 줄 알았는데 아이가 맞힌 문제를 다시 펼쳐 보더라고요. 답이 맞았는지만 확인하는 게 아니라, 같은 문제를 더 짧게 풀 수 있는지 자기 풀이와 다른 방법을 나란히 살펴보고 있었습니다. 예전에는 확인할 게 보여도 그날 바로 손대지 않고 넘어가는 일이 많았거든요. 천안문학동 수학과외 이야기를 나누던 중에도 이런 장면이 떠올랐어요. 수학 발표를 준비할 때는 맞은 문제를 그냥 지나치지 않고 풀이를 하나 더 비교했고, 확인한 부분과 아직 살펴볼 부분을 구분해서 표시해 두었습니다. 예전처럼 답만 맞으면 끝내는 모습과는 달리, 풀이 과정의 길이까지 들여다본 점이 눈에 띄었어요.

★★★★☆학부모 후기

월요일 아침 가방을 챙기다가 아이가 책상 위 문제를 다시 들여다보고 있는 걸 보게 됐어요. 숫자부터 계산할 줄 알았는데, 의외로 문제에 적힌 조건 문장에 먼저 밑줄을 긋더라고요. 수업 준비물을 챙기던 중이라 잠깐 본 장면이었는데도 그 모습이 꽤 선명했습니다. 예전에는 답이 틀린 걸 알아도 계산한 부분만 다시 훑고 지나가는 일이 많았거든요. 어디서부터 잘못됐는지 앞뒤 흐름까지 이어서 살피는 모습은 거의 못 봤어요. 천안문학동 수학과외를 알아볼 때도 이런 부분을 어떻게 봐야 할지 걱정했는데, 이번에는 숫자보다 조건을 먼저 확인하고 필요한 곳에 표시를 남기고 있었습니다. 서술형 숙제를 쓰는 밤에도 비슷한 장면이 나왔어요. 풀이를 적기 전에 문제의 조건부터 다시 읽고, 확인한 부분에만 짧게 표시하더라고요. 예전처럼 수치만 따라가던 손이 아니라, 문장 속 조건을 먼저 짚고 계산으로 넘어가는 순서였습니다.

★★★★★학부모 후기

시험지를 치운 뒤 아이 책상에 남은 메모가 눈에 띄었어요. 긴 문제 조건을 그대로 옮긴 게 아니라, 아이가 필요한 내용만 짧은 말로 바꿔 적어 두었더라고요. 별다른 설명 없이 식 옆에 붙여 둔 모양이 꽤 또렷했습니다. 예전에는 공부를 끝내면 다시 볼 부분을 따로 남기는 일이 없었어요. 그래서 천안문학동 수학과외를 알아보며 여러 자료를 보던 때보다도, 이번 장면이 더 낯설게 느껴졌습니다. 조건 전체를 베껴 쓰지 않고 실제로 식에 필요한 것만 골라 적은 점이 달랐어요. 수업 전날 교재를 펼쳤을 때도 긴 조건 옆에 짧은 표현이 먼저 보였습니다. 앞에서 봤던 메모와 똑같지는 않았지만 필요한 조건만 추려 식 가까이에 적어 두었고, 그 표시를 그대로 둔 채 책을 덮더라고요.

★★★★★학부모 후기

시험 직전 주말이면 마음이 급해 답지를 먼저 펼치곤 했는데, 천안문학동에서 수업을 받으며 조금씩 여유가 생겼습니다. 선생님은 진도를 서두르기보다 제가 막힌 이유를 살피고, 같은 내용도 다른 말로 다시 설명한 뒤 스스로 풀 시간을 기다려 주셨습니다. 요즘은 학교에서 돌아와 가방을 내려놓으면 예전보다 빨리 숙제를 시작하는 제 모습이 가장 반갑습니다.

★★★★★학부모 후기

천안문학동에서 수학 과외를 알아볼 때 아이가 선생님과 편하게 대화할 수 있는지를 가장 중요하게 봤습니다. 예전에는 답이 바로 나오지 않으면 불안해하며 틀린 문제를 표시만 했는데, 선생님은 질문을 사소하게 넘기지 않고 왜 궁금했는지부터 들어주셨습니다. 시험 전날에는 복습할 내용을 함께 고르고 숙제량이 많을 때도 먼저 말할 수 있게 되어, 스스로 다시 풀어보려는 모습이 조금씩 보였습니다.

★★★★★학부모 후기

천안문학동에서 과외를 시작할 때만 해도 아이는 수학 공부를 미루려는 날이 많았고, 풀이가 길어지면 쉽게 포기하곤 했습니다. 선생님은 수업 중간에 먼저 질문을 끌어내고, 그날 할 일과 다음 복습을 나눠 안내해 주셨습니다. 시험 일주일 전에도 계획을 크게 흐트러뜨리지 않고 공부한 뒤 수업 내용을 제게 설명하는 모습이 조금씩 늘었습니다.

★★★★★학부모 후기