학익동 과학과외

학익동 과학과외에서 시작한 현상 분류 훈련

학익동은 동아풍림아파트와 두산위브아파트 주변 생활권을 포함해 인주중학교와 학익고등학교가 있는 교육생활권이다. 이곳의 학익동과외 수업에서는 지구의 자전과 공전을 섞어 외우기보다, 자료 속 현상이 어느 운동과 연결되는지 실제로 판별하는 연습을 진행했다. 이번 활동의 자료는 자전·공전 현상을 설명하는 카드 묶음이었다.

카드보다 먼저 틀어진 선택

학생 앞에는 다음과 같이 섞인 카드가 놓였다.

• 한 지역에서 낮과 밤이 번갈아 나타난다.
• 같은 시각에 관찰한 별자리의 위치가 계절에 따라 달라진다.
• 태양이 하루 동안 동쪽에서 서쪽으로 이동해 보인다.
• 일 년이 지나면 지구가 태양 주변의 같은 위치로 돌아온다.

학생은 카드의 문장을 읽은 뒤, 이전 문제에서 사용했던 순서대로 먼저 ‘하루 동안 보이는 현상’을 찾고 다음에 ‘일 년 동안의 현상’을 찾았다. 그런데 첫 카드인 낮과 밤의 반복을 공전과 연결했고, 별자리 변화는 자전이라고 표시했다. 이후 설명과 결론이 모두 뒤섞인 것은 최종 계산이나 표시 실수 때문이 아니었다. 가장 먼저 잘못된 판단은 현상의 시간 규모를 확인하지 않고 예전 문제의 배열 순서를 그대로 적용한 것이었다.

한 문장으로 기준을 다시 세우다

교사는 답을 바로 알려 주지 않고, 학생이 새 문제에서도 사용할 수 있는 기준을 한 문장으로 만들게 했다.

하루처럼 짧은 주기의 변화는 지구가 스스로 도는 자전과 먼저 연결하고, 일 년 동안 위치가 달라지는 변화는 지구가 태양 주위를 도는 공전과 연결한다.

학생은 이미 정확하게 읽은 카드의 문장과 표시를 지우지 않고, 각 카드 옆에 ‘하루’ 또는 ‘일 년’을 적었다. 낮과 밤, 태양이 하루 동안 이동해 보이는 현상에는 ‘하루-자전’을 표시했다. 별자리의 계절별 변화와 일 년 뒤 지구의 위치 변화에는 ‘일 년-공전’을 적었다. 그 뒤 카드 네 장의 설명을 가리고, 시간 표현만 보고 운동 종류를 다시 말해 보며 첫 분류가 기준에 맞는지 확인했다.

배열을 바꾼 새 자료에서

며칠 뒤 학익동과학과외 수업에서는 같은 개념을 유지하되 자료의 모양을 바꿨다. 이번에는 카드가 아니라 관찰 기록과 질문 목록이 제시되었다.

• 기록 A: 저녁이 되면 관찰 장소가 밝은 쪽에서 어두운 쪽으로 바뀐다.
• 기록 B: 여러 달에 걸쳐 같은 시각에 본 하늘의 모습이 달라진다.
• 기록 C: 지구의 한 지점이 일정한 시간 뒤 다시 밝은 쪽을 향한다.
• 기록 D: 지구가 태양 둘레를 한 바퀴 도는 데 약 1년이 걸린다.

질문도 달라져 ‘자전인 기록을 먼저 고르라’가 아니라 ‘하루 단위와 일 년 단위로 나누어 이유를 쓰라’고 제시했다. 학생은 기록의 순서를 따라가지 않고 각 문장에서 시간 단위를 동그라미로 표시했다. A와 C는 하루 단위이므로 자전, B와 D는 일 년 단위이므로 공전이라고 분류했다. 특히 ‘태양이 움직인다’고만 해석하지 않고, 관찰 장소가 지구의 어느 방향을 향하는지가 시간에 따라 달라진다는 점을 확인해 자전으로 판단했다.

힌트 없이 다시 확인한 기록

한 주 뒤에는 해설도 분류명도 없는 새 자료가 제공되었다. 그림에는 지구가 한 자리에서 회전하는 모습과 태양 주변의 여러 위치에 놓인 모습이 함께 있었고, 질문은 ‘각 현상이 나타나는 데 필요한 운동을 설명하라’였다. 학생은 먼저 그림의 숫자나 배치가 아니라 각 현상에 제시된 시간 표현을 찾았다. ‘몇 시간 뒤 밝은 면이 바뀜’은 자전, ‘몇 달 뒤 관찰 모습이 달라짐’은 공전으로 적었다.

마지막에는 두 가지 방식으로 검산했다. 하루 안에 반복되는 현상을 공전으로 적은 것은 없는지 살피고, 일 년 동안 지구의 위치가 달라지는 현상을 자전으로 적은 것은 없는지 역으로 확인했다. 학생은 새로운 카드의 순서와 질문 방향이 달라도 시간 규모와 지구의 운동을 대응시켜 스스로 답을 완성했다.