전주태평동 과학과외

전주태평동 과학과외에서 자료 표현을 바꾸어 읽는 연습

전주태평동과외 수업에서 전주서신중학교와 상산고등학교가 있는 생활권의 한 학생이 폐포와 모세혈관 사이 기체 교환 자료를 풀었다. 떡정거리와 용강마을처럼 익숙한 생활권에서도 과학 문제의 핵심은 그림의 모양이 아니라 자료 속 조건과 관계를 정확히 읽는 데 있다.

그림을 보자마자 생긴 혼동

처음 제시된 자료는 폐포를 둥근 주머니로, 모세혈관을 그 옆의 가는 관으로 나타낸 그림이었다. 그림에는 폐포 쪽 산소 농도가 높고 이산화탄소 농도가 낮으며, 모세혈관 쪽은 산소 농도가 낮고 이산화탄소 농도가 높다는 조건이 표시되어 있었다. 학생은 원래 그림을 보고 다음처럼 화살표를 그렸다.

“산소는 모세혈관에서 폐포로, 이산화탄소는 폐포에서 모세혈관으로 이동한다.”

이 판단은 학생의 오류였다. 그림에서 폐포가 둥글게 강조되고 혈관이 바깥에 배치된 모양을 익숙한 방향으로 받아들였을 뿐, 두 장소의 기체 농도 조건을 먼저 대조하지 않았기 때문이다. 즉, 실제 결과를 틀리기 전 최초의 어긋남은 자료의 모양을 기준으로 이동 방향을 정한 것이었다.

그림과 다른 표현을 나란히 맞추기

교정할 때 계산이나 이미 정확히 읽은 농도 표시는 바꾸지 않았다. 대신 그림의 왼쪽과 오른쪽을 각각 ‘폐포’와 ‘모세혈관’으로 다시 적고, 두 기체의 조건만 따로 옮겨 적었다.

• 폐포: 산소 농도 높음, 이산화탄소 농도 낮음
• 모세혈관: 산소 농도 낮음, 이산화탄소 농도 높음
• 기체의 이동: 같은 기체가 농도 높은 쪽에서 낮은 쪽으로 이동

그 뒤 원래 그림과 표현을 바꾼 비교 자료를 나란히 놓았다. 비교 자료는 표 대신 두 개의 막대그래프로 제시되어 있었고, 가로축에는 폐포와 모세혈관이 뒤섞인 순서로 표시되어 있었다. 학생은 먼저 각 막대 아래의 이름을 확인한 다음, 같은 기체의 막대 높이를 원래 그림의 표시와 연결했다. 산소 막대는 폐포에서 더 높았으므로 폐포에서 모세혈관으로 향하는 화살표를 그렸고, 이산화탄소 막대는 모세혈관에서 더 높았으므로 모세혈관에서 폐포로 향하는 화살표를 그렸다.

이 과정에서 바뀐 것은 표현 방식뿐이었다. 둥근 그림이든 막대그래프든, 위치 이름과 상대적인 농도 차가 같으면 이동 방향도 같다는 점을 확인했다.

순서와 화살표를 모두 바꾼 자료

며칠 뒤에는 같은 세부 주제를 다룬 독립 문제를 풀었다. 이번 자료는 폐포와 모세혈관을 위아래가 아니라 좌우로 배치했고, 기체 이름도 산소부터가 아니라 이산화탄소부터 제시했다. 또한 화살표가 그려져 있지 않아 학생이 직접 방향을 표시해야 했다. 자료에는 다음 조건만 주어졌다.

• 폐포 쪽 산소 농도는 모세혈관 쪽보다 높다.
• 폐포 쪽 이산화탄소 농도는 모세혈관 쪽보다 낮다.

학생은 먼저 그림의 테두리나 위치를 보지 않고 두 영역에 이름을 붙였다. 이어서 이산화탄소의 높은 쪽을 모세혈관으로 표시하고 낮은 쪽을 폐포로 표시했다. 따라서 이산화탄소 화살표는 모세혈관에서 폐포로 향하게 했다. 산소는 반대로 높은 쪽인 폐포에서 낮은 쪽인 모세혈관으로 향한다고 적었다. 처음 자료와 제시 순서가 달라졌지만, 공통 기준인 ‘기체별 농도 차’와 ‘폐포·모세혈관의 위치’를 먼저 찾았기 때문에 모양에 끌려가지 않았다.

힌트 없이 다시 확인한 마지막 장면

마지막에는 새로운 그림이 제시되었다. 이번에는 폐포가 오른쪽, 모세혈관이 왼쪽에 있고, 산소와 이산화탄소의 농도는 숫자가 아닌 막대 높이로만 나타났다. 아무런 화살표나 안내 문장은 없었다. 학생은 먼저 두 영역의 이름을 읽고, 기체마다 막대 높이를 비교했다.

학생은 “산소는 폐포 쪽 막대가 높고 모세혈관 쪽이 낮으므로 폐포에서 모세혈관으로 이동한다. 이산화탄소는 모세혈관 쪽 막대가 높고 폐포 쪽이 낮으므로 모세혈관에서 폐포로 이동한다”고 설명했다. 마지막으로 각 화살표의 출발점이 높은 농도 쪽인지 확인해 두 방향을 검산했다. 표현이 그림, 목록, 막대그래프로 달라져도 위치와 기체별 농도 차를 먼저 대응시키면 폐포와 모세혈관 사이의 교환 방향을 일관되게 판단할 수 있었다.

전주태평동과학과외에서 확인한 자료 읽기 기준

이 사례의 핵심은 그림을 외워 화살표를 재현하는 것이 아니다. 새로운 자료를 만났을 때 폐포와 모세혈관을 구분하고, 산소와 이산화탄소의 상대적인 농도를 각각 비교한 뒤, 높은 쪽에서 낮은 쪽으로 방향을 정하는 것이다.