신평동 과학과외

신평동 과학과외에서 시작한 입자 모형 판별

신평동과외를 찾는 학생들이 자주 만나는 문제 중 하나는 그림 속 입자 모형에서 원자와 분자를 구별하는 일입니다. 신평현대아파트와 사하코오롱하늘채아파트가 있는 생활권에서 대동중학교와 대동고등학교의 과학 학습을 살펴보던 중, 한 학생이 입자 모형 그림을 보고 첫 답을 적었습니다. 이번 장면의 중심은 끝까지 원자와 분자를 입자 모형에서 구별하기였습니다.

답보다 먼저 멈춰야 했던 표시

문제 그림에는 서로 떨어진 파란 동그라미 하나, 서로 붙은 빨간 동그라미 두 개, 빨간 동그라미와 파란 동그라미가 붙은 모양이 함께 그려져 있었습니다. 학생은 답을 쓰기 전에 각 그림 주위에 동그라미를 다시 그리고, 붙어 있는 공의 수를 세어 1개, 2개, 2개라고 적었습니다. 그림의 방향도 왼쪽에서 오른쪽으로 화살표로 표시했습니다.

• 첫 번째 모형: 떨어진 공 1개
• 두 번째 모형: 맞닿은 공 2개
• 세 번째 모형: 서로 다른 색의 공 2개가 맞닿음

그런데 학생은 표시를 마친 직후 “동그라미 하나로 그려진 것은 모두 분자”라고 판단했습니다. 그래서 첫 번째 모형에 분자라고 쓰고, 두 번째와 세 번째도 분자라고 적었습니다. 이는 최종 답을 계산하다가 생긴 실수가 아니라, 그림 한 덩어리와 그 안의 원자 개수를 구별하지 않은 최초의 판단 오류였습니다.

학생의 오류: 동그라미가 하나 보인다는 이유만으로 분자라고 결정함.

그림을 다시 읽는 한 가지 기준

이미 해 둔 색 표시와 원자 개수 세기는 지우지 않았습니다. 대신 각 공이 혼자 있는지, 다른 공과 맞닿아 하나의 입자 단위를 이루는지만 다시 확인했습니다. 입자 모형에서 공 하나는 원자 하나를 나타냅니다. 공이 하나만 따로 있으면 원자이고, 원자 두 개 이상이 붙어 하나의 단위로 보이면 분자입니다.

따라서 첫 번째 모형은 공 하나가 홀로 있으므로 원자입니다. 두 번째 모형은 같은 색 공 두 개가 붙어 있으므로 분자입니다. 세 번째 모형도 색이 서로 다르더라도 공 두 개가 붙어 하나의 단위가 되었으므로 분자입니다. 색이 같은지 다른지는 이 장면에서 분자 여부를 가르는 첫 기준이 아닙니다. 학생은 기존에 적은 “1개, 2개, 2개”라는 개수는 유지하고, 첫 번째 답만 원자에서 분자로 바꾸었습니다.

신평동과학과외에서는 이렇게 처음 잘못 잡은 기준을 찾아 해당 표시만 고칩니다. 이미 정확한 관찰까지 전부 다시 하게 하지 않고, ‘공의 개수’와 ‘붙어 있는지’를 한 줄씩 대응시켜 보게 합니다.

모양을 바꾼 새 그림

며칠 뒤에는 같은 숫자를 단순히 바꾼 문제가 아니라, 배치를 뒤집은 그림을 제시했습니다. 이번에는 세로로 놓인 초록 공 두 개, 일정한 간격으로 떨어진 노란 공 세 개, 검은 공 하나와 흰 공 하나가 맞닿은 모형이 있었습니다. 학생은 그림의 색부터 보지 않고 각 모형을 둘러싼 경계를 직접 그렸습니다.

• 세로로 붙은 초록 공 2개: 하나의 입자 단위로 묶음
• 떨어진 노란 공 3개: 각각 따로 표시
• 맞닿은 검은 공과 흰 공: 하나의 입자 단위로 묶음

그 결과 세로로 붙은 초록 공은 분자, 떨어진 노란 공들은 각각 원자, 검은 공과 흰 공은 분자라고 적었습니다. 처음 문제와 그림의 방향도, 색도, 배치도 달랐지만 판단에 사용한 조건은 ‘공 하나인지’와 ‘둘 이상이 붙어 하나의 단위인지’뿐이었습니다.

힌트 없이 남긴 마지막 확인

마지막에는 설명 문장이나 색깔 안내 없이 네 가지 모형을 보여 주었습니다. 학생은 먼저 각 모형의 경계를 그린 뒤, 경계 안의 공을 세고 공 사이가 맞닿았는지 확인했습니다. 혼자 떨어진 공에는 원자, 붙어 있는 공 묶음에는 분자라고 표시했습니다.

학생은 “공이 하나면 원자이고, 공이 두 개 이상 붙어 하나의 입자 단위를 만들면 분자이다. 색이나 그림의 방향이 아니라 공의 결합된 개수와 단위를 확인했기 때문에 이렇게 분류했다”라고 적었습니다. 이어 모형마다 표시한 공의 수와 최종 분류를 다시 대조해, 떨어진 공을 분자로 잘못 세지 않았는지도 스스로 검산했습니다.