망미동 과학과외

망미동 과학과외에서 시작한 입자 모형 판독

망미동은 수영강변 e편한세상 2차아파트와 수영강변 e편한세상 3차아파트, 센텀비치푸르지오아파트 주변 생활권에서 학습 자료를 접하기 좋은 곳입니다. 망미중학교와 부산남일고등학교가 있는 교육생활권에서 진행한 이번 과학과외의 중심은 끝까지 원자와 분자를 입자 모형에서 구별하기였습니다. 다른 물질의 성질이나 화학 반응으로 넓히지 않고, 그림 속 입자 하나가 원자인지 여러 원자가 결합한 분자인지만 확인했습니다.

동그라미를 세기 전에 생긴 판단

첫 자료에는 서로 떨어진 큰 원 하나, 맞닿은 작은 원 두 개, 맞닿은 원 세 개가 섞여 있었습니다. 학생은 그림을 왼쪽부터 보며 각 동그라미에 표시하고, 맞닿은 그림 옆에 모두 ‘분자’라고 적었습니다. 특히 서로 떨어진 큰 원에도 같은 표시를 했습니다.

학생의 오류: 동그라미 하나도 입자 하나이므로 모두 분자라고 판단한 것

이것은 답을 계산하다가 생긴 실수가 아니었습니다. 그림을 읽기 시작한 첫 순간에 ‘입자 하나’와 ‘분자’를 같은 뜻으로 처리한 판단이었습니다. 따라서 이미 해 둔 동그라미 표시와 그림의 배열 관찰은 그대로 두고, 표시의 의미만 다시 정했습니다.

그림 옆에 세운 짧은 기준

학생은 해설을 보지 않고 다음 한 문장을 직접 적었습니다.

“서로 붙어 있는 원자의 개수를 먼저 세고, 하나면 원자, 둘 이상이 붙어 있으면 분자로 표시한다.”

그다음 각 그림에 선을 그어 붙어 있는 범위를 묶었습니다. 떨어진 큰 원은 주변에 연결된 원이 없으므로 원자라고 고쳤고, 맞닿은 두 원은 한 입자 단위 안에 원자 두 개가 있으므로 분자라고 표시했습니다. 원 세 개가 붙은 그림도 같은 방식으로 분자로 분류했습니다.

떨어진 원 하나: 원자
서로 붙은 원 두 개: 분자
서로 붙은 원 세 개: 분자

교정 뒤에는 답만 다시 쓰지 않았습니다. 각 그림에서 먼저 ‘붙어 있는 원의 수’를 말하고, 그 수가 하나인지 둘 이상인지 확인했습니다. 이렇게 해야 동그라미의 크기나 그림의 위치가 판단 기준으로 끼어들지 않았습니다.

배열을 뒤집은 새 입자 모형

며칠 뒤에는 앞 자료와 전혀 다른 배열을 제시했습니다. 이번에는 화면 위쪽에 원 세 개가 붙은 모형 하나와 원 하나가 떨어진 모형 두 개를 놓고, 아래쪽에는 ‘원자 3개로 이루어진 입자’, ‘원자 1개인 입자’, ‘분자’ 중 알맞은 표현을 고르게 했습니다. 숫자와 배치뿐 아니라 질문 방향도 달라진 문제였습니다.

학생은 이번에는 왼쪽부터 기계적으로 답하지 않고, 먼저 모형마다 경계를 표시했습니다. 세 원이 하나의 덩어리로 연결된 그림에는 ‘원자 3개, 분자’라고 기록했습니다. 떨어진 원에는 각각 ‘원자 1개’라고 적은 뒤, 두 그림을 합쳐 세지 않았습니다. 즉, 원의 총개수가 아니라 한 입자 단위 안에서 결합된 원의 개수를 확인했습니다.

첫 번째 모형: 붙은 원 3개 → 분자
두 번째 모형: 붙은 원 1개 → 원자
세 번째 모형: 붙은 원 1개 → 원자

이 과정에서 학생은 그림의 순서가 바뀌어도 같은 기준을 적용할 수 있는지 확인했습니다. 두 번째와 세 번째 원자를 함께 세어 분자로 만들지 않은 점도 중요한 확인이었습니다.

힌트 없이 다시 펼친 자료

한 주 뒤에는 유형명이나 해설 없이 새로운 입자 모형을 건넸습니다. 자료에는 서로 떨어진 원 두 개, 맞닿은 원 두 개, 맞닿은 원 네 개가 세로로 배열되어 있었고, 질문은 “분자로 표시할 모형과 원자로 표시할 모형을 각각 고르고, 그 이유를 쓰시오”였습니다.

학생은 문제를 읽은 뒤 곧바로 풀이 순서를 정했습니다. 먼저 모형 하나의 경계를 찾고, 다음으로 붙어 있는 원의 수를 세며, 마지막에 원자 또는 분자를 적겠다고 말했습니다. 실제로 첫 모형에는 원자, 두 번째와 세 번째 모형에는 분자를 표시했습니다.

검산할 때는 처음과 반대로 아래에서 위로 다시 읽었습니다. 네 원이 붙은 모형을 분자로 표시한 이유는 원자가 네 개이기 때문이 아니라, 여러 원자가 하나의 입자 단위로 붙어 있기 때문이라고 설명했습니다. 또 떨어진 원 두 개를 한 분자로 세지 않은 이유도 “서로 붙어 있지 않아 각각 독립된 입자이기 때문”이라고 확인했습니다.

마지막으로 학생은 새 그림에서도 크기, 색, 위치, 배열 순서를 기준으로 삼지 않고 한 입자 안에 붙어 있는 원자의 개수만 찾았습니다. 이 검산이 끝나면서 원자와 분자를 구별하는 판단이 특정 예제의 순서가 아니라, 새로운 입자 모형에도 재현되는 기준으로 자리 잡았습니다.