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실험과 관찰·관측은 어려운 내용을 쉽게 이해하도록 해준다.

과학과목이라면 어렵다는 선입견으로 아예 외면하는 학생들이 상당히 많다. 하지만 따지고 보면 과학만큼 쉽고 재미있는 과목도 없을 것이다. 밤하늘의 별들로부터 우리의 일상생활 주변 그리고 이것을 바라보는 우리 자신에 이르기까지가 모두 과학의 대상이기 때문이다. 과학을 복잡한 공식의 암기가 아니라 이처럼 자연의 오묘한 신비를 하나씩 깨우쳐 나가는 과정으로 볼 때 과학은 의외로 부드러운 모습으로 우리에게 다가온다. 그리고 그 과정에서 우리들도 어엿한 과학자가 되어감을 느낄 수 있다.

즐겁게 탐구하는 습관을 기르자

알에서 깬 애벌레가 번데기를 거쳐 나비로 태어나듯이 우리는 국민학교를 거쳐 중학생이 되었고 앞으로 고등학교 학생으로 될 것이다. 중학교 3학년의 과학 공부를 통해 알아야 할 것은 크게 나누어 다음 여섯가지이다.

1. 에너지와 일과의 관계를 이해하고 에너지는 여러가지 형태(약학적 에너지 열에너지 전기에너지 복사에너지 핵에너지 등)로 전환되고 보존됨을 안다.
2. 산·염기의 반응 및 산화·환원반응을 이온식으로 나타낼 수 있으며 화학반응에는 열이 수반됨을 안다.
3. 지구 주변 천체들과 그 운동을 설명할 수 있고 우주의 광대함을 깨닫는다.
4. 생물은 여러가지 방법으로 번식하고 유전 형질을 자손에게 물려주며 계속 진화하고 있음을 안다.
5. 환경 오염이 생태계에 끼치는 영향을 이해하고 자연과 자원을 보존하려는 태도를 갖는다.
6. 과학적 탐구에 즐거움을 느끼고 과학적 방법을 생활화하려는 태도와 습관을 갖는다.

따라서 평소에 자연현상을 파악하는 데 필요한 기본 개념을 이해하고 자연 현상을 과학적으로 탐구하는 능력을 기르며 과학에 흥미를 가지고 일상생활에서 제기되는 문제를 과학적으로 해결해 나가야 한다.

그림을 설명할 수 있어야

중학교 3학년에서는 12월에 고등학교 입학 선발고사가 실시되는 점이 다른 학년과 크게 다르다. 각 시·도 교육위원회별로 출제되는 선발고사의 문항수 1백80개 중 과학과목은 24문항이다. 출제 범위는 1·2·3학년 전과정이며 서울시의 경우 지난 해에는 물상분야 17개, 생물분야가 7개였다. 작년 문제의 특징은 1학년 과정에서 20% 2학년 30% 3학년 50%로 1·2학년 과정의 내용이 크게 많아진 점이다. 그 전해에는 1·2학년과정에서 30%밖에 출제되지 않았다.

출제되는 내용은 교과서 내용을 벗어나지 않는다. 따라서 교과서 내용을 충분히 이해하고 응용할 수만 있다면 더 바랄 것이 없다. 다음에 출제되었던 문제를 예로 들어 공부할 때 주의하여야 할 점을 알아보자.

지난 해에 서울측별시 출제된 24문항 중에서 그림이 함께 제시된 문항이 17문항이고, 그 중에서 그라프로 제시된 것이 3문항이었으므로 교과서에 나와 있는 그림을 설명할 수 있어야겠다.

설명할 수 있다는 것은 완전히 이해했다는 것이다. 3학년 과정을 공부해 나갈 때 교과서에 나와 있는 그림을 자기가 보지 않고 그릴 수 있고, 또 그 내용을 설명할 수 있도록 힘쓰자.

1·2학년 내용을 복습하는 경우 교과서에 나와 있는 그림을 친구들과 함께 설명하며 이야기를 나눌 수 있다면 좋을 것이다.

암기만으로는 풀 수 없는 문제

학과 내용을 암기하는 것만으로는 문제를 자신있게 풀 수 없다. 암기한다는 것은 곧 잊어버릴 수 있다는 것과 마찬가지이기 때문이다. 그 내용을 먼저 이해하고 암기한다면 잊어버렸을 때 다시 생각해 낼 수 있는 것이 우리의 머리이다. 다음에 암기만으로는 풀 수 없었던 문제를 예로 들어보자.
 

이 문제 해결에 필요한 사항으로 교과서에서 배운 내용은 '1등성은 2등성보다 2.5배 더 밝다' '거리가 2배 3배로 되면 별의 밝기는 $\frac{1}{4}$배, $\frac{1}{9}$배로 된다'이다. 따라서 암기한 것만으로는 풀어지지 않는다.

거리가 2.5배 멀어졌으므로 밝기가 2.5의 제곱분의 1로 된다는 것은 누구나 쉽게 생각할 수 있다. 그러나 2등성은 1등성보다 2.5분위 1배 밝다는 생각이 들지 않으면, 또 2.5의 제곱분의 1은 2.5분의 1의 제곱이라는 것이 이해되지 않으면 답을 낼 수 없다. 많은 수험생이 4등성으로 답을 하였으나 정답은 5등성이다. 2.5분의 1의 밝기는 4등성이고, 그것의 2.5분위 1의 밝기는 5등성 즉 3등성의 2.5의 제곱분의 1의 밝기는 5등성이라는 풀이가 옳은 것이다.

이와 똑같은 문제는 참고서에도 없었다. 그렇다면 우리는 어떻게 공부해야 할 것인가. 교과서 내용을 이해하고 나서는 거리가 2.5배 밝으므로 2등성 1등성의 2.5분의 1배 밝음을 생각해 내야 한다.

그러므로 평소 공부할 때에 교과서 내용을 충분히 이해하고 생각할 수 있어야 한다. 우리는 파스칼의 말대로 생각하는 갈대이며 데카르트가 말한 것처럼 생각하기 때문에 존재하는 것이다. 생각하는 습관을 기르자.

미리 적어보는 습관을

학교라는 곳은 공부할 내용을 처음으로 배우기 시작하는 곳이 아니라 그 내용을 매듭짓는 곳이다. 수업에 들어가기 전에 공부할 내용의 수업에 들어가기 전에 교과서의 부분을 미리 읽고 노트에 미리 요약하여 적어보고 의문점을 적어 두었다가 선생님을 만나 해결하자. 요약할 때에는 교과서의 한 절을 모두 읽은 다음 단락을 다시 읽고, 단락별로 요약하여 노트에 적는 습관을 기르는것이 좋다. 노트에 요약하여 적는 경우 교과서를 보지 않고 머리 속에 그 내용을 떠올려 그림과 함께 적어야 한다. 생각이 나지 않으면 교과서의 그 단락을 다시 읽도록 하자.

교과서를 읽고나서 보지 않고 노트에 요점을 정리하는 것까지가 예습이다. 준비하지 않고 어떻게 그 선생님을 만날 수 있는가.

고입 선발고사에 출제 되었던 다음 문제를 풀어보자.
 

이 그림은 중학교 1학년 교과서에 나와 있는 그림 그대로이다. 석면망 위에 있는 물이 담긴 플라스크에 메탄올이 든 시험관을 담그고 가열하면 온도계가 꽂힌 시험관 안의 메탄올이 약 80℃에서 끓어 기체로 되어 나가고 오른쪽에서 냉각되어 메탄올 액체로 분리된다.

이 장치를 보고 메탄올과 물의 혼합물에서 메탄올은 80℃에서 끓고 물은 1백℃에서 끓으므로 끓는 온도가 낮은 메탄올이 먼저 기화되어 나오고 물은 남아서 분리가 된다는 설명을 처음 배우는 1학년때 할 수 있었으면 만 2년 후 이 그림을 보고 같은 설명을 할 수 있을것이다.

따라서 과학 공부를 할 때 수업시간에 발표도 하고 친구들과 그림에 대한 이야기를 서로 충분히 나누는 방식의 공부를 하도록 권한다. 안다는 것은 설명할 수 있다는 뜻도 되기 때문이다.

관찰과 관측의 기쁨

과학은 자연현상을 설명하는 학문이다. 따라서 평소에 자연현상을 관찰하는 데서 과학은 시작된다. 특히 생물분야에서는 관찰하여야 할 사항이 많다. 교내에 있는 수목의 변화(겨울눈 싹 잎 꽃 열매)를 1년 내 계속 관찰할 수 있고 소풍갔을 때에도 관심만 갖는다면 많은 것을 관찰할 수 있다. 쌀이 쌀 나무에서 얻어진다는 웃지못할 도시 학생의 이야기도 있었다.

3학년에서 '지구와 우주' 단원은 평소에 꾸준히 천체 관측을 했다면 아주 쉬운 단원이 된다. 그러한 관측 결과를 멋있게 설명할 수 있음을 아는 기쁨은 비길 데가 없다. 달을 정해진 시간에 그 모양과 위치를 한 달 동안 관측하고 그렇게 변하는 현상이 달의 운동으로 설명됨을 알았을 때 놀라움은 대단한 것이다.

고입 선발고사(서울)의 문제에서 예를 들어보자.
 

달을 관심있게 관측한 경험이 있는 학생이면 상현달이 초저녁에 남중되어 C와 같이 보이는 사실은 너무나 확실하게 알 수 있고 초저녁에 달이 보이는 것은 망월이 되기 전임을 알 수 있어 정답이 ㄷ)인 것을 쉽게 알 수 있다. 로마는 하루에 이루어진 것은 아니다. 끊임 없이 생물을 관찰하고 천제 관측을 하자.

금년 우리 나라에서 월식은 관측되지 않고 9월 23일 추분 날에 금환 일식이 오전 9시에 시작해서 오후 3시에 끝나게 된다. 이 멋진 금환일식을 관측할 기회를 놓치지 말자. 밤 하늘에 빛나는 별들이 어떤 별인지 알 수 있는 역서가 천문우주과학연구소에서 발행되고 있다. 이 역서를 구해 보면 천체의 관측에 도움을 받을 수 있다. 수성 금성 화성 목성들이 어떤 때는 초저녁에 서쪽하늘에 또 어떤 때는 해뜨기 전에 동쪽 하늘에서 관측된다.

과학자의 길은 가까이에 있다

과학 공부는 실험을 많이 하게 되는 것이 다른 과목과 다른 점이다. 실험은 학교 실험실에서 수업시간에만 할 것이 아니라 스스로 설계하고 준비해서 하는 것으로 생각하고 가능한 것은 나 혼자서 해보도록 노력하자. 학교에서 자원해서 실험준비를 하여 선생님을 도와드리는 것도 좋은 방법이다.

일상 생활에서 부딪치는 사소한 의문이라도 과학적으로 탐구하여 해결하려는 마음 가짐과 능력을 가져야 한다. 그러한 활동을 하는 예를 들어보자.

다음은 '바늘이 정말로 물 위에 뜰 수 있을까?' 하는 의문을 탐구하는 과정을 적은 것이다.
 

이와 같은 과정을 거쳐 의문나는 문제를 해결한다면 여러분은 이미 훌륭한 과학자임에 틀림없다.