서완신동 과학과외

서완신동 과학과외에서 살펴본 폐포 기체 교환의 방향

이곳에서 진행한 서완신동과외에서는 여러 생명과학 개념을 넓게 다루기보다, 폐포와 모세혈관 사이에서 산소와 이산화탄소가 어느 방향으로 이동하는지 판단하는 일에만 초점을 맞췄습니다. 서완신동과학과외 수업에서 사용한 자료도 이 기체 교환 그림 하나였습니다.

그림 옆에 남은 첫 풀이

학생에게 다음과 같은 폐포 기체 교환 그림을 제시했습니다.

왼쪽 원: 폐포 / 오른쪽 가는 관: 모세혈관

폐포 쪽 산소 많음, 이산화탄소 적음

모세혈관 쪽 산소 적음, 이산화탄소 많음

두 공간 사이에 산소와 이산화탄소의 이동 방향을 각각 화살표로 표시하시오.

학생은 답을 쓰기 전에 그림에서 폐포와 모세혈관의 위치를 동그라미로 표시하고, 산소와 이산화탄소라는 이름도 각각 적었습니다. 하지만 첫 화살표를 그릴 때 산소는 모세혈관에서 폐포로, 이산화탄소는 폐포에서 모세혈관으로 향한다고 적었습니다. 그림의 위치와 기체 이름 표시는 정확했지만, 두 화살표의 방향은 서로 뒤바뀐 상태였습니다.

학생의 오류는 최종 답을 급하게 적은 데 있지 않았습니다. 가장 먼저 어긋난 판단은 각 기체가 많은 곳에서 적은 곳으로 이동한다는 기준을 그림에 적용하지 않은 채, 산소와 이산화탄소의 방향을 반대로 떠올린 순간이었습니다. 이 지점을 바로잡지 않으면 표시를 아무리 정교하게 해도 결론은 달라지지 않습니다.

화살표를 다시 정렬한 순간

이미 맞게 표시한 폐포와 모세혈관의 위치, 두 기체의 상대적인 양 표시는 그대로 남겼습니다. 그다음 각 기체 이름 옆에 ‘많음’과 ‘적음’을 다시 확인하고, 두 공간 사이에 이동 방향을 따로 그렸습니다.

• 산소는 폐포 쪽이 더 많고 모세혈관 쪽이 더 적으므로 폐포에서 모세혈관으로 향합니다.
• 이산화탄소는 모세혈관 쪽이 더 많고 폐포 쪽이 더 적으므로 모세혈관에서 폐포로 향합니다.

학생은 기존 그림에서 위치 표시와 기체별 양 표시는 지우지 않고, 두 화살표만 지워 새로 그렸습니다. 이어서 화살표 머리가 도착 지점을 가리키는지 확인했습니다. 산소 화살표는 폐포에서 혈관 쪽으로, 이산화탄소 화살표는 혈관에서 폐포 쪽으로 향하도록 정리했습니다. 이때 다른 생명과학 내용으로 범위를 넓히지 않고, 그림에 제시된 양의 차이와 이동 방향만 근거로 삼았습니다.

표현이 바뀐 그림에서 다시 판단하기

다음 문제에서는 그림의 배치를 바꾸었습니다. 이번에는 폐포를 오른쪽, 모세혈관을 왼쪽에 놓고, 화살표가 없는 빈 그림을 제시했습니다. 기체 정보도 문장이 아니라 다음처럼 그림 아래에 흩어 놓았습니다.

• 모세혈관 영역: 산소 적음, 이산화탄소 많음
• 폐포 영역: 산소 많음, 이산화탄소 적음

학생은 먼저 왼쪽과 오른쪽의 이름을 직접 써서 위치를 확정했습니다. 이후 산소와 이산화탄소를 한 번에 판단하지 않고, 산소의 출발 위치와 도착 위치를 표시한 뒤 이산화탄소에도 같은 과정을 반복했습니다. 숫자만 바꾼 문제가 아니라 그림의 방향과 자료 표현이 달라졌지만, 각 기체가 상대적으로 많은 쪽에서 적은 쪽으로 향한다는 기준만으로 화살표를 완성했습니다.

힌트 없이 남긴 최종 기록

마지막에는 새로운 그림을 별도의 표시 없이 건넸습니다. 폐포는 위쪽, 모세혈관은 아래쪽에 있었고, 기체 정보는 그림 양옆에 배치되어 있었습니다. 학생은 먼저 두 영역의 이름을 읽고, 산소와 이산화탄소 각각에 대해 많은 쪽과 적은 쪽을 찾아 화살표를 그렸습니다.

산소는 폐포 쪽에 더 많으므로 폐포에서 모세혈관으로 이동한다. 이산화탄소는 모세혈관 쪽에 더 많으므로 모세혈관에서 폐포로 이동한다. 화살표의 출발점이 각 기체가 많은 영역인지 다시 확인했으므로 방향이 맞다.

학생은 마지막으로 두 화살표의 출발점과 도착점을 거꾸로 읽어 보며, 산소와 이산화탄소가 서로 반대 방향으로 표시되었는지 확인했습니다. 새 그림에서도 위치를 먼저 확인하고 기체별 양의 차이를 근거로 설명했으므로, 폐포와 모세혈관 사이 기체 교환 방향을 스스로 재현할 수 있었습니다.