풍남동 과학과외

풍남동 과학과외에서 시작한 폐포 기체 교환 읽기

이번 풍남동과외 수업에서는 폐포와 모세혈관 사이의 기체 교환 방향만을 주제로 삼았다.

그림을 보자마자 생긴 첫 혼동

학생에게 먼저 폐포와 모세혈관이 나란히 그려진 기존 그림을 보여 주었다. 그림에는 폐포 안쪽과 모세혈관 속 혈액이 표시되어 있었고, 옆에는 다음과 같은 수치가 붙어 있었다.

• 폐포 속 산소 농도: 21
• 모세혈관 속 산소 농도: 15
• 폐포 속 이산화탄소 농도: 5
• 모세혈관 속 이산화탄소 농도: 6

학생은 폐포에서 모세혈관으로 산소 화살표를, 모세혈관에서 폐포로 이산화탄소 화살표를 그려야 했다. 그런데 그림을 왼쪽에서 오른쪽으로 읽는 습관 때문에 두 화살표를 반대로 표시했다. 이것은 계산을 잘못한 것이 아니라, 자료의 배열 순서를 이동 방향으로 착각한 학생의 오류였다. 아직 농도 값을 비교하지 않은 것이 가장 먼저 어긋난 판단이었다.

기체는 그림의 왼쪽이나 오른쪽을 따라가는 것이 아니라, 같은 기체의 농도가 높은 곳에서 낮은 곳으로 이동한다고 판단한다.

화살표보다 먼저 한 일

교정할 때 그림을 새로 외우게 하지 않았다. 이미 정확히 적어 둔 네 수치는 그대로 두고, 학생이 각 기체의 두 위치를 직접 연결하도록 했다. 먼저 산소만 골라 폐포 21과 모세혈관 15를 동그라미로 묶었다. 21이 더 크다는 표시를 한 뒤 폐포에서 모세혈관 쪽으로 화살표를 다시 그렸다.

그다음 이산화탄소의 5와 6을 따로 연결했다. 이번에는 모세혈관 쪽 수치 6이 폐포 쪽 수치 5보다 크므로, 모세혈관에서 폐포로 화살표를 향하게 했다. 학생은 수정 뒤 화살표의 시작점과 도착점을 각각 손가락으로 짚으며 확인했다.

• 산소: 농도 21인 폐포에서 농도 15인 모세혈관으로 이동
• 이산화탄소: 농도 6인 모세혈관에서 농도 5인 폐포로 이동

검산할 때는 “화살표가 높은 수치에서 낮은 수치로 향하는가?”만 다시 물었다. 처음 그림의 방향이나 기존 문제의 순서는 검산 기준으로 사용하지 않았다.

배열을 뒤집은 새 자료

며칠 뒤에는 같은 폐포 기체 교환을 다룬 새 자료를 제시했다. 이번에는 폐포 그림을 오른쪽에, 모세혈관 그림을 왼쪽에 배치했고, 기체 이름 대신 다음처럼 빈칸이 있는 관찰 자료를 주었다.

• 산소: 폐포 14, 모세혈관 19
• 이산화탄소: 폐포 7, 모세혈관 3

질문도 “모세혈관으로 들어가는 기체와 폐포 쪽으로 이동하는 기체를 각각 쓰시오”로 바꾸었다. 학생은 이번에는 그림의 왼쪽과 오른쪽을 먼저 보지 않고, 산소와 이산화탄소를 따로 나누어 수치를 비교했다. 산소는 모세혈관 19에서 폐포 14로 향한다고 표시했고, 이산화탄소는 폐포 7에서 모세혈관 3으로 향한다고 적었다.

이 자료에서는 이전 문제와 화살표 방향이 달라졌지만, 판단 근거는 달라지지 않았다. 학생은 각 화살표 옆에 ‘19→14’, ‘7→3’을 직접 써서 두 방향이 모두 높은 농도에서 낮은 농도로 향하는지 확인했다. 숫자만 바꾼 문제가 아니라 그림의 위치와 질문 방향이 함께 바뀐 상황에서도 같은 세부 개념을 적용한 것이다.

힌트 없이 다시 펼친 한 장

한 주 뒤 마지막 검증에서는 해설이나 유형 이름을 붙이지 않은 새 그림을 사용했다. 이번 그림은 모세혈관이 위쪽, 폐포가 아래쪽에 있었으며 수치는 다음과 같이 제시되었다.

• 폐포의 산소 농도: 18, 모세혈관의 산소 농도: 12
• 폐포의 이산화탄소 농도: 4, 모세혈관의 이산화탄소 농도: 8

학생은 문제를 읽자마자 먼저 두 기체의 이름 옆에 폐포와 모세혈관의 수치를 각각 옮겨 적었다. 이어 산소는 18에서 12로, 이산화탄소는 8에서 4로 향하는 화살표를 그렸다. 마지막에는 두 화살표의 시작점 수치가 도착점보다 큰지 확인하고, “산소는 폐포에서 모세혈관으로, 이산화탄소는 모세혈관에서 폐포로 이동한다”고 설명했다.

그림의 위아래 위치가 바뀌어도 방향을 결정한 기준은 농도 비교 하나였다. 풍남동과학과외에서 확인한 최종 성과도 정답 암기가 아니라, 새 자료에서 필요한 수치와 위치를 스스로 골라 화살표를 정하고 검산한 행동이었다.