인천중구 과학과외

인천중구 과학과외에서 시작한 먹이그물 자료 읽기

영종국제도시와 공항신도시가 이어지는 생활권에는 인천하늘중학교와 인천국제고등학교가 있는 교육환경이 형성되어 있다. 인천중구과외 수업에서는 복잡한 먹이그물 그림을 보고 한 생물의 개체수가 달라졌을 때 다른 생물의 변화를 추론하는 자료 전환 문제를 다뤘다. 인천중구과학과외의 이번 목표는 그림의 모양을 외우는 것이 아니라, 같은 먹이 관계를 표·화살표·그래프로 바꾸어도 영향 경로를 정확히 찾는 것이었다.

그림이 바뀌자 먼저 흔들린 판단

제시된 원래 먹이그물에는 풀을 메뚜기와 토끼가 먹고, 메뚜기는 개구리와 참새에게 먹히며, 토끼는 여우에게 먹히는 관계가 표시되어 있었다. 개구리와 참새는 뱀에게 먹히고, 뱀과 토끼는 여우와 연결되어 있었다. 질문은 “뱀의 개체수가 감소하면 어떤 변화가 예상되는가?”였다.

학생은 먼저 원래 그림에서 뱀과 연결된 선을 손가락으로 따라갔다. 그러나 다음 자료는 같은 관계를 화살표 목록과 간단한 막대그래프로 바꾸어 제시했다. 학생은 그림의 선이 적어 보이자 뱀의 감소가 개구리와 참새 중 한 생물에게만 영향을 준다고 표시했다. 이것이 학생의 최초 오류였다. 표현이 달라졌을 뿐인데, 원래 자료의 관계를 확인하지 않고 눈에 익은 선 하나만 따라간 것이다.

학생의 오류: 자료의 모양이 바뀌자 공통된 먹이 관계를 대조하지 않고, 가장 눈에 띄는 연결 하나만으로 개체수 변화를 결정했다.

관계를 다시 펼쳐 본 순간

교사는 새로운 계산이나 다른 생태 개념을 추가하지 않고, 학생이 이미 정확히 표시한 자료의 값과 조건은 그대로 두었다. 대신 두 자료를 나란히 놓고 다음 세 가지를 직접 적게 했다.

• 뱀의 먹이는 개구리와 참새이며, 뱀이 개구리를 먹는다는 방향을 화살표로 다시 표시한다.
• 뱀의 개체수가 감소하면 뱀이 직접 먹던 개구리와 참새에는 증가 방향이 나타날 수 있음을 각각 적는다.
• 개구리와 참새가 늘면 두 생물이 먹는 메뚜기에는 감소 방향이 이어질 수 있음을 단계별 화살표로 연결한다.

이렇게 하자 학생은 그림의 선 모양과 무관하게 ‘뱀 감소 → 개구리·참새 증가 → 메뚜기 감소’라는 직접·간접 경로를 확인했다. 풀과 토끼에 대해서는 뱀과 직접 연결된 관계인지 따로 표시하여, 자료에 없는 변화를 함부로 단정하지 않았다. 교정은 모든 풀이를 다시 하는 방식이 아니라, 처음 빠뜨린 공통 기준과 관계의 방향만 복구하는 방식으로 진행됐다.

표가 아니라 순서가 바뀐 새 자료

며칠 뒤에는 독립 변형 자료를 제시했다. 이번에는 먹이그물 그림 대신 생물 이름을 세로로 배치한 목록이 먼저 나오고, 화살표 방향도 원래 자료와 반대쪽에서 시작했다. 조건은 뱀의 개체수가 증가하는 경우였으며, 뱀은 개구리와 참새를 먹고 개구리와 참새는 메뚜기를 먹는다는 관계만 자료에 남겨 두었다. 숫자만 바꾼 문제가 아니므로 학생은 표현의 순서와 화살표의 위치를 먼저 해석해야 했다.

학생은 각 화살표의 양 끝을 손으로 짚으며 “뱀이 늘면 직접 먹히는 개구리와 참새는 감소 방향, 두 생물이 줄면 메뚜기는 증가 방향”이라고 옆에 표시했다. 이어 원래 자료에 있던 토끼와 여우의 관계는 이번 질문의 경로에 포함되지 않는다고 선을 긋고 제외했다. 이 과정에서 특정 그림의 위치가 아니라, 어느 생물이 어느 생물을 먹는지가 판단의 기준임을 스스로 재현했다.

힌트 없이 끝까지 확인한 기록

마지막에는 처음 보는 자료가 나왔다. 원형 그림 안에 메뚜기, 개구리, 참새, 뱀이 배치되어 있었지만 생물 이름 옆에 관계 설명은 없고 화살표만 표시되어 있었다. 질문은 “개구리의 개체수가 감소했을 때, 자료에서 직접 연결된 생물과 그다음 단계의 변화를 설명하라”였다. 이번에는 교사가 기준을 말해 주지 않았다.

학생은 먼저 화살표의 방향을 읽어 개구리가 메뚜기를 먹고, 개구리가 뱀에게 먹힌다는 것을 확인했다. 이어 개구리 감소로 메뚜기는 증가 방향, 개구리를 먹는 뱀은 감소 방향이 될 수 있다고 적었다. 마지막으로 “이 방향은 개구리와 직접 연결된 관계에서 출발해 한 단계씩 이어서 확인했으며, 그림의 위치나 선의 길이를 근거로 삼지 않았다”고 설명했다. 원래 자료와 바뀐 자료의 값·조건·방향을 대응시킨 뒤 관계만 검산했으므로, 표현이 달라져도 먹이그물 속 개체수 변화의 영향 경로를 스스로 확인할 수 있었다.