교동 과학과외

교동 과학과외에서 자료 표현을 바꾸어 읽는 연습

이번 교동과외 수업에서는 유전 형질과 환경에 의한 형질 차이를 구별하는 한 가지 문제를 자료 전환 방식으로 다루었다.

표에서 출발한 비교

제시된 자료에는 쌍둥이 사례와 식물 성장 사례가 함께 정리되어 있었다. 쌍둥이 사례는 다음과 같았다.

• 사례 A: 같은 유전 정보를 가진 두 쌍둥이가 서로 다른 햇빛 조건에서 자랐고, 피부색이 달랐다.
• 사례 B: 같은 유전 정보를 가진 두 쌍둥이가 비슷한 환경에서 자랐고, 눈동자 색이 같았다.

식물 성장 자료도 조건별로 나뉘어 있었다.

• 사례 C: 같은 종류의 식물을 햇빛이 충분한 곳과 부족한 곳에 두었고, 줄기 길이가 달랐다.
• 사례 D: 서로 다른 종류의 식물을 같은 환경에 두었고, 잎 모양이 달랐다.

학생은 처음에 원래 표의 행과 열을 손가락으로 짚으며 값과 조건을 확인했다. 그러나 표를 원형 그림으로 바꾼 뒤 문제가 생겼다.

그림의 모양에 끌린 첫 판단

새 자료에서는 사례 A와 B가 나란히 놓이지 않고, ‘비슷한 결과’와 ‘다른 결과’라는 두 묶음으로 재배열되어 있었다. 학생은 부모 또는 두 개체의 모습이 비슷하게 그려진 그림을 보고 “비슷하면 유전 형질이고, 다르면 환경 때문에 생긴 차이”라고 먼저 표시했다. 그래서 같은 유전 정보를 가진 쌍둥이의 피부색 차이를 유전 형질로, 서로 다른 식물 종류의 잎 모양 차이를 환경에 의한 차이로 적었다.

학생의 오류: 자료가 표에서 그림으로 바뀌자, 유전 정보와 환경 조건을 확인하지 않고 그림의 모양과 배치만 기준으로 판단했다.

이미 정확했던 값과 조건 표시까지 지울 필요는 없었다. 잘못된 지점은 자료를 분류하기 전에 기준을 정하지 않은 것이었다.

모양보다 먼저 적은 두 가지 기준

교동 과학과외에서는 학생에게 그림을 다시 표로 복원하게 하지 않고, 각 사례 옆에 두 질문만 적게 했다.

• 두 대상의 유전 정보가 같은가, 다른가?
• 환경 조건이 같은가, 다른가?

그다음 원래 표와 바뀐 그림을 나란히 놓고, 사례마다 같은 값과 조건을 연결했다. 사례 A에서는 유전 정보는 같고 햇빛 조건이 다르므로, 피부색 차이는 환경 조건과 관련된 차이로 분류했다. 사례 B에서는 유전 정보가 같고 환경도 비슷하며 눈동자 색이 같으므로, 눈동자 색은 유전 형질로 판단했다.

사례 C에서는 식물의 종류가 같고 햇빛 조건만 달랐다. 따라서 줄기 길이 차이는 환경에 의한 형질 차이다. 사례 D에서는 환경은 같지만 식물 종류가 달랐고 잎 모양도 달랐다. 이 경우에는 식물 종류와 관련된 유전 형질 차이로 구별했다. 그림의 크기나 색칠 방식은 판단 근거에서 제외했다.

표현과 순서를 모두 바꾼 새 자료

며칠 뒤에는 표 대신 화살표 그림이 제시되었다. 왼쪽에는 ‘같은 종류·다른 물의 양’, ‘다른 종류·같은 물의 양’, ‘같은 유전 정보·다른 햇빛’, ‘같은 유전 정보·비슷한 환경’이 섞여 있었고, 오른쪽에는 잎의 크기, 줄기 길이, 피부색, 눈동자 색이 순서 없이 배치되었다. 숫자를 바꾼 단순 반복이 아니라 조건과 결과의 연결 순서를 바꾼 자료였다.

학생은 먼저 각 화살표 옆에 ‘유전 정보’와 ‘환경 조건’을 따로 표시했다. 같은 종류의 식물에 물의 양만 다르게 준 경우에는 물의 양에 따른 차이로, 다른 종류의 식물을 같은 환경에 둔 경우에는 종류에 따른 차이로 연결했다. 쌍둥이 그림에서도 두 사람의 유전 정보와 햇빛 조건을 각각 확인한 뒤 피부색과 눈동자 색을 구분했다. 이 과정에서 물의 양이나 햇빛의 이름 자체가 정답이 아니라, 무엇이 같고 무엇이 달라졌는지가 기준임을 확인했다.

힌트 없이 끝낸 마지막 판별

마지막에는 처음 보는 세로 막대 그림이 주어졌다. 같은 종류의 식물 두 개가 서로 다른 햇빛 조건에 놓였고, 잎의 크기가 다르게 표시되어 있었다. 그림에는 ‘유전’이나 ‘환경’이라는 말이 없었다. 학생은 먼저 “식물 종류는 같고 햇빛 조건만 다르다”고 말한 뒤, 두 막대의 차이를 환경에 의한 형질 차이로 판정했다.

이어 다른 종류의 식물이 같은 햇빛 조건에서 자랐고 잎 모양이 달랐다는 그림을 보고는 “환경은 같고 식물 종류가 다르므로 유전 형질 차이”라고 설명했다. 마지막으로 각 판단에서 비교한 조건을 다시 손가락으로 짚어 결과와 맞는지 확인했다. 표현이 표인지 그래프인지 그림인지와 관계없이, 유전 정보와 환경 조건을 먼저 대응시키는 검산까지 스스로 마쳤다.