부산남구 과학과외

부산남구 과학과외에서 자석 그림을 읽는 한 가지 기준

부산남구에는 LG메트로시티아파트와 책나루작은도서관처럼 생활권에서 자주 접하는 공간이 있고, 남천중학교와 동천고등학교가 포함된 교육생활권이 형성되어 있습니다. 이 글에서는 부산남구과외와 부산남구과학과외 수업에서 다룬 한 장의 자석 그림을 바탕으로, 자석의 극과 자기력의 방향을 구별하기만 집중합니다.

그림 옆에 적힌 화살표가 만든 혼동

문제에는 서로 마주 보는 두 막대자석 그림이 있었습니다. 왼쪽 자석의 오른쪽 끝은 N극, 오른쪽 자석의 왼쪽 끝도 N극으로 표시되어 있었고, 두 자석 사이에는 양쪽 바깥을 향하는 화살표가 그려져 있었습니다. 질문은 “두 자석 사이에서 작용하는 힘의 방향과 두 극의 관계를 쓰시오”였습니다.

학생은 먼저 그림의 화살표를 보지 않고, 예전에 풀었던 순서를 떠올렸습니다. 그 순서대로 “왼쪽 자석은 오른쪽으로, 오른쪽 자석은 왼쪽으로 움직인다”고 적었습니다. 그러나 두 자석의 서로 마주 보는 끝이 모두 N극이라는 사실을 확인하지 않아, 같은 극의 작용을 반대로 판단했습니다. 이것이 최종 문장보다 먼저 생긴 학생의 오류였습니다.

극의 조합을 먼저 확인하고, 그다음 각 자석이 받는 힘의 방향을 표시한다.

극 표시부터 다시 읽은 순간

이미 정확하게 표시한 N극과 그림의 위치는 지우지 않았습니다. 대신 두 자석 사이에 있는 끝을 손가락으로 짚으며 “N과 N”이라고 소리 내어 확인했습니다. 같은 극끼리는 서로 밀어내므로 왼쪽 자석은 왼쪽으로, 오른쪽 자석은 오른쪽으로 힘을 받는다고 화살표를 다시 그렸습니다.

• 왼쪽 자석의 마주 보는 끝: N극
• 오른쪽 자석의 마주 보는 끝: N극
• 두 극의 관계: 같은 극
• 왼쪽 자석에 작용하는 힘: 왼쪽 방향
• 오른쪽 자석에 작용하는 힘: 오른쪽 방향

처음 그림의 바깥쪽 화살표는 이 결과와 일치했습니다. 학생은 화살표를 보고 극을 추측하지 않고, 극을 먼저 읽은 뒤 화살표가 맞는지 확인했습니다. 힘의 방향은 두 자석이 각각 받는 방향으로 표시해야 하므로, 한 화살표를 두 자석에 똑같이 적용하지 않는 것도 함께 확인했습니다.

배열을 뒤집은 새 자료

다음 자료는 앞 문제와 모양을 바꾸었습니다. 이번에는 왼쪽 자석의 오른쪽 끝이 S극이고, 오른쪽 자석의 왼쪽 끝이 N극이었습니다. 그림에는 두 자석이 서로 가까워지는 방향으로 화살표가 표시되어 있었지만, 질문은 “화살표를 보지 않고 두 자석의 힘 방향을 정하라”였습니다.

학생은 먼저 자석 사이의 끝을 찾아 S와 N을 따로 적었습니다. 같은 극인지 다른 극인지 한 문장으로 확인한 뒤, 서로 다른 극이므로 끌어당긴다고 판단했습니다. 따라서 왼쪽 자석은 오른쪽으로, 오른쪽 자석은 왼쪽으로 힘을 받는다고 표시했습니다. 이전 자료의 숫자만 바꾼 문제가 아니라 극의 배열과 질문 방향을 바꾼 자료였지만, 극 조합을 먼저 확인하는 기준을 그대로 사용했습니다.

힌트 없이 다시 펼친 마지막 그림

일주일 뒤에는 해설이나 유형명이 없는 그림을 제시했습니다. 위쪽 자석의 아래쪽 끝은 N극, 아래쪽 자석의 위쪽 끝은 S극으로 표시되어 있었고, 두 자석 사이에는 화살표가 없었습니다. 학생은 문제를 읽은 직후 위아래 자석의 마주 보는 끝을 먼저 찾아 각각 N, S라고 적었습니다.

그 뒤 “서로 다른 극이므로 서로 끌어당긴다”고 근거를 말하고, 위쪽 자석에는 아래 방향, 아래쪽 자석에는 위 방향의 화살표를 그렸습니다. 마지막으로 두 화살표가 서로를 향하는지 확인했습니다. 극의 조합과 힘의 방향을 따로 검산했기 때문에, 그림의 방향이 바뀌어도 같은 극은 서로 멀어지고 다른 극은 서로 가까워진다는 판단을 스스로 재현할 수 있었습니다.