연수구 과학과외

연수구 과학과외에서 시작된 먹이그물 오답 추적

연수구는 금호아파트와 선학동행정복지센터·정광아파트 주변 생활권, 동춘지구와 송도국제도시가 이어지는 곳이다. 인천신정중학교와 연수고등학교가 있는 교육생활권에서 과학 문제를 풀던 학생은 먹이그물의 일부 조건이 가려진 오답 복기 자료를 펼쳤다. 연수구과외와 연수구과학과외에서 다룬 내용은 한 가지, 먹이그물에서 한 생물의 개체수 변화가 다른 생물에게 어떻게 이어지는지 추론하는 것이었다.

답보다 먼저 확인한 흔적

자료에는 화살표가 연결된 먹이그물과 다음 조건이 제시되어 있었다.

• 풀 → 메뚜기, 풀 → 토끼
• 메뚜기 → 개구리, 메뚜기 → 참새
• 토끼 → 매, 개구리 → 뱀, 참새 → 매
• 어느 날 메뚜기의 개체수가 줄었다.

학생은 메뚜기에서 개구리로 이어지는 선을 먼저 손가락으로 짚었다. 이어 “메뚜기가 줄었으니 개구리도 줄고, 그러면 뱀이 늘어난다”고 적었다. 개구리와 뱀 사이의 변화는 자료의 화살표에 맞았고, 마지막 문장도 계산처럼 매끄러워 보였다. 그러나 정답과 학생 풀이를 나란히 놓고 마지막 줄부터 거꾸로 읽자, 뱀의 변화에서 한 줄 위로 올라간 지점에 표시가 멈췄다.

학생의 오류: 메뚜기와 개구리의 한 연결만 보고 먹이그물 전체의 변화를 바로 단정했다.

선 하나가 아니라 경로를 다시 그리다

학생은 이미 적어 둔 ‘개구리 감소’라는 판단과 뱀에 관한 후속 추론을 전부 지우지 않았다. 대신 오류가 시작된 바로 앞줄로 돌아가 메뚜기에서 뻗는 화살표를 모두 표시했다. 메뚜기는 개구리뿐 아니라 참새의 먹이이므로, 메뚜기 감소는 개구리와 참새 양쪽의 먹이 관계에 영향을 줄 수 있었다.

그다음에는 각 경로를 한 단계씩 읽었다. 개구리 감소는 개구리를 먹는 뱀에게 영향을 주고, 참새 감소는 참새를 먹는 매에게 영향을 준다. 동시에 메뚜기가 줄면 메뚜기가 먹던 풀은 남을 수 있지만, 토끼와 매가 연결된 다른 경로는 메뚜기 감소만으로 바로 같은 결론을 낼 수 없었다. 학생은 화살표마다 ‘직접 연결’인지, 그 뒤에 다른 생물을 거치는 ‘간접 연결’인지 짧게 적었다.

이렇게 하자 처음의 계산이나 자료에 정확히 표시했던 생물 이름은 유지하면서도, 한 생물과 한 선만으로 결론을 닫지 않게 되었다. 뱀의 변화도 개구리 경로를 거쳐 판단하고, 매의 변화는 토끼와 참새로 이어지는 경로를 따로 확인해야 했다.

표현을 바꾼 새 먹이그물

며칠 뒤에는 정답과 중간 결론을 가린 별도 자료가 나왔다. 이번에는 화살표 그림 대신 먹이 관계를 문장으로 배열했다.

• 콩은 애벌레와 들쥐가 먹는다.
• 애벌레는 개미와 박새가 먹는다.
• 들쥐는 족제비가 먹고, 개미는 도마뱀이 먹는다.
• 애벌레의 개체수가 증가했다.

질문은 “애벌레 증가가 다른 생물의 변화로 이어지는 경로를 모두 설명하라”였다. 학생은 이번에는 애벌레에서 시작해 개미와 박새를 각각 동그라미로 묶고, 개미에서 도마뱀으로 이어지는 경로를 별도의 화살표로 그렸다. 박새 뒤에 연결된 생물이 자료에 없다는 점도 표시하여, 보이지 않는 관계를 임의로 추가하지 않았다. 애벌레 증가가 콩 감소와 개미·박새 증가로 이어질 수 있지만, 족제비 변화는 들쥐 경로와 직접 연결되지 않으므로 이 조건만으로 결정할 수 없다고 답했다.

가려진 자료 앞에서의 마지막 확인

마지막 검증에서는 그림의 일부 생물 이름과 결론이 모두 가려져 있었다. 학생은 먼저 변화가 시작된 생물을 찾고, 그 생물에서 나가는 먹이 관계를 모두 표시했다. 이어 각 화살표를 한 단계씩 따라가며 직접 연결과 그다음 경로를 구분했다.

학생은 “처음 오류는 첫 번째 연결 하나만 보고 나머지 경로를 확인하지 않은 데서 시작됐다”고 말한 뒤, 새 먹이그물에서도 같은 방식으로 경로를 끝까지 확인했다. 마지막으로 자료에 없는 화살표를 만들지 않았는지, 변화가 시작된 생물과 연결되지 않은 생물까지 단정하지 않았는지 다시 대조했다. 이번에는 답을 외운 것이 아니라, 어떤 생물에서 출발해 어느 경로를 거쳤는지를 근거로 결론을 검증했다.