도화동 과학과외

도화동 과학과외에서 자료를 읽는 한 장면

도화동과외 수업에서 환경 변화와 생물 다양성의 관계를 자료로 해석하는 문제를 다뤘다. 인화여자중학교와 인화여자고등학교가 있는 교육생활권에서, 대성유니드 아파트와 가까운 학습 공간에 준비한 자료는 환경 변화 전후의 종수와 개체수를 비교하도록 구성되어 있었다. 목표는 숫자를 많이 더하는 것이 아니라, 환경이 달라진 뒤 여러 생물 종의 구성과 분포가 어떻게 바뀌었는지 근거를 찾아 판단하는 것이었다.

표의 숫자보다 먼저 확인해야 했던 것

자료에는 환경 변화 전과 후를 나누어 네 종의 개체수가 제시되어 있었다.

• 변화 전: 가 18개체, 나 16개체, 다 14개체, 라 12개체
• 변화 후: 가 31개체, 나 2개체, 다 0개체, 라 0개체

처음 학생은 변화 후의 전체 개체수가 더 많아졌다고 계산했다. 변화 전 합계는 60개체, 변화 후 합계는 33개체인데, 학생은 자료의 첫 줄에 있는 31이라는 수만 보고 “개체 수가 늘었으므로 다양성이 높아졌다”고 표시했다. 이것이 최종 답을 고르기 전 가장 먼저 어긋난 판단이었다. 계산을 못한 것이 아니라, 다양성을 판단할 때 확인할 자료를 한 종의 수로 좁힌 점이 문제였다.

학생의 오류: 한 종의 개체수가 많다는 사실을 전체 생물 종의 다양성이 높다는 뜻으로 바로 바꾸어 해석했다.

판단 기준을 한 문장으로 다시 세우다

도화동과학과외에서는 이미 적어 둔 합계 계산을 지우지 않고, 자료를 읽는 순서만 바로잡았다. 학생은 종수와 각 종의 개체수 분포를 함께 비교한다는 한 문장을 풀이 여백에 썼다. 먼저 개체수가 0이 아닌 종의 수를 세고, 다음으로 특정 한 종에 개체수가 몰렸는지 표시했다.

변화 전에는 네 종 모두 관찰되었고 개체수가 12~18개체로 비교적 고르게 나타났다. 변화 후에는 네 종 가운데 가만 남았으며, 31개체가 한 종에 집중되고 나머지 세 종은 관찰되지 않았다. 따라서 전체 개체수의 단순한 많고 적음이 아니라, 관찰되는 종의 수가 네 종에서 한 종으로 줄고 분포도 한 종에 치우쳤다는 점을 근거로 환경 변화 뒤 생물 다양성이 감소했다고 판단했다.

• 확인 1: 변화 전후에 관찰된 종의 수를 각각 센다.
• 확인 2: 각 종의 개체수가 한 종에 집중되었는지 비교한다.
• 확인 3: 결론에 종수와 분포 변화가 모두 들어갔는지 검산한다.

자료의 모양을 바꾼 독립 문제

며칠 뒤에는 표의 배열을 바꾼 새 자료를 제시했다. 이번에는 종 이름을 가, 나, 다, 라 대신 참새, 개구리, 나비, 민들레로 놓고, 환경 변화 전후가 아닌 ‘구역 ㄱ’과 ‘구역 ㄴ’으로 나누었다. 질문도 “어느 구역의 다양성이 더 낮은가?”가 아니라 “환경이 달라진 뒤 생물 구성에 나타난 변화를 두 가지로 쓰라”로 바꾸었다.

• 구역 ㄱ: 참새 7, 개구리 6, 나비 5, 민들레 6
• 구역 ㄴ: 참새 1, 개구리 0, 나비 0, 민들레 0

학생은 앞의 예제에서 사용한 문장이나 종 이름을 찾지 않고, 먼저 0이 아닌 종에 동그라미를 쳤다. 구역 ㄱ은 네 종이 모두 나타났고 개체수도 큰 차이가 없었다. 구역 ㄴ은 참새 한 종만 남아 있었다. 이어서 “구역 ㄴ은 관찰 종수가 적고 한 종에만 개체수가 모여 있다”고 자료의 수치를 근거로 적었다. 숫자만 바꾼 반복이 아니라, 비교 대상의 이름과 배열, 질문 방향을 바꾼 상황에서도 같은 세부 개념 안에서 자료를 해석한 것이다.

힌트 없이 다시 확인한 결론

한 주 뒤 마지막 자료에는 두 지역의 관찰 기록이 섞여 있었고, 환경 변화 전후라는 표시도 없었다. 학생은 먼저 각 지역에서 개체수가 0이 아닌 종을 세고, 종별 숫자의 치우침을 표시했다. 지역 A는 다섯 종이 각각 8, 7, 9, 6, 8개체였고, 지역 B는 다섯 종 가운데 한 종만 36개체, 나머지는 모두 0개체였다.

학생은 도움 없이 지역 B의 종수가 한 종이라는 점과 개체수가 한 종에만 분포한다는 점을 먼저 적었다. 이어 지역 A와 비교해 다양성이 낮다고 결론 내리고, “총개체수만 비교하지 않고 관찰된 종의 수와 종별 분포를 함께 확인했기 때문”이라고 설명했다. 마지막으로 자신이 세어 둔 종수와 0개체 표시를 다시 대조해 결론의 근거를 검산했다.