반송동 과학과외

반송동 생활권에서 시작한 분자 모형 판별

부산광역시립반송도서관에서 볼 법한 자료 정리처럼 모형을 하나씩 확인하되, 이름이나 문제 유형을 먼저 추측하지 않도록 했습니다. 이번 반송동과학과외의 목표는 모형의 모양이 아니라 구성 원소의 종류를 근거로 판단하는 것이었습니다.

모형 카드에서 드러난 첫 판단

책상 위에는 여러 분자 모형이 놓였습니다. 색깔이 같은 구슬 두 개가 연결된 모형, 서로 다른 색깔의 구슬 두 개가 연결된 모형, 한 색깔의 구슬 세 개가 연결된 모형, 세 가지 색깔의 구슬이 연결된 모형이 섞여 있었습니다. 모형 옆에는 이름 대신 A, B, C, D라는 표시만 있었고, 질문은 “각 모형을 분자와 화합물로 나누고 그 근거를 쓰시오”였습니다.

학생은 먼저 구슬의 개수를 세어 A는 2개, B는 2개, C는 3개, D는 3개라고 적었습니다. 연결된 구슬의 수를 빠짐없이 표시한 행동은 정확했습니다. 그러나 곧바로 “원자가 두 개 이상 붙어 있으면 화합물”이라고 적고, 네 모형을 모두 화합물 쪽에 놓았습니다.

학생의 오류: 모형 안의 원자 수와 구성 원소의 종류를 구별하지 않고, 원자가 여러 개라는 사실만으로 화합물이라고 판단했습니다.

이것이 최종 분류표의 실수보다 먼저 생긴 판단이었습니다. 화합물인지 확인하려면 구슬의 개수가 아니라 서로 다른 원소가 몇 종류인지 먼저 살펴야 하기 때문입니다.

구슬의 수에서 색의 종류로 시선을 옮기다

교정할 때 이미 해 둔 원자 수 표시는 지우지 않았습니다. 대신 모형마다 같은 색 구슬에 동그라미를 치고, 색이 바뀌는 지점에 짧은 세로선을 그었습니다. 그런 다음 풀이 첫 줄에 다음 기준을 직접 적었습니다.

“한 분자 안에 들어 있는 구성 원소가 한 종류면 화합물이 아니고, 둘 이상의 종류면 화합물이다.”

• A: 같은 색 구슬 2개이므로 구성 원소는 한 종류
• B: 서로 다른 색 구슬 2개이므로 구성 원소는 두 종류
• C: 같은 색 구슬 3개이므로 구성 원소는 한 종류
• D: 세 가지 색 구슬이 있으므로 구성 원소는 세 종류

따라서 B와 D는 화합물이고, A와 C는 한 종류의 원소로 이루어진 분자였습니다. 여기서 학생은 구슬의 개수가 아니라 색의 종류를 세어야 분류가 달라진다는 점을 확인했습니다. 모형이 길게 연결되었는지, 구슬이 몇 개인지는 구성 원소의 종류를 직접 알려 주는 기준이 아니었습니다.

풀이를 마친 뒤에는 모형마다 색깔 목록을 다시 읽었습니다. A와 C에는 각각 한 색만 적혀 있는지, B와 D에는 두 색 이상이 적혀 있는지 확인했습니다. 처음에 기록한 구슬 수는 그대로 두고, 분류 근거만 구성 원소의 종류에 맞게 고쳤습니다.

자료의 배열을 바꾼 두 번째 과제

다음 자료에서는 모형을 색깔별로 모아 놓지 않고, 작은 그림 안에 흩어 배치했습니다. 질문도 “화합물은 몇 개인가?”가 아니라 “한 종류의 원소로만 이루어진 분자를 모두 고르고, 남은 모형의 근거를 설명하시오”로 바뀌었습니다. 이번에는 구슬 수가 네 개, 두 개, 세 개로 달랐고, 같은 색 구슬 사이에 빈 간격이 있는 그림도 있었습니다.

학생은 먼저 그림마다 연결된 구슬을 하나의 분자로 묶은 뒤, 각 묶음에서 색깔 이름을 짧게 적었습니다. 한 색만 기록된 모형은 한 종류 원소로 분류하고, 두 색 이상 기록된 모형은 화합물로 분류했습니다. 이전 문제의 순서를 그대로 복사하지 않고, 질문이 요구하는 대상을 먼저 찾은 뒤 구성 원소의 종류를 확인한 것입니다.

예를 들어 한 묶음에 빨간 구슬 세 개가 있어도 한 종류 원소로 보았고, 빨간 구슬 하나와 파란 구슬 하나가 있어도 구슬이 두 개라는 사실보다 원소가 두 종류라는 점을 근거로 삼았습니다. 같은 기준을 다른 배열과 다른 질문 방향에 적용했지만, 분자와 화합물을 구별하는 범위 밖의 개념은 끌어오지 않았습니다.

일주일 뒤, 도움 없이 다시 확인한 장면

일주일 뒤에는 색깔 이름이나 분류 예시가 없는 새 모형 그림을 제시했습니다. 모형마다 구슬 수와 배열이 달랐고, 질문은 “화합물인 모형의 번호와 판단 근거를 쓰시오”였습니다. 학생은 설명을 기다리지 않고 먼저 연결된 구슬 묶음을 나누고, 각 묶음의 색 종류를 세었습니다.

풀이 첫 줄에는 스스로 “원자 수가 아니라 구성 원소 종류를 확인한다”고 썼습니다. 한 색으로만 이루어진 모형은 제외하고, 서로 다른 색이 함께 있는 모형만 골랐습니다. 마지막에는 선택한 모형의 색 목록을 다시 대조해, 두 종류 이상이라는 근거가 실제 그림에 있는지 검산했습니다. 모형의 크기나 구슬 개수에 흔들리지 않고 필요한 정보만 골라 분자와 화합물을 정확히 구별했습니다.