d라이브러리

많은 학생들이 수학능력 시험의 과학탐구 영역을 어려워한다. 그 이유 중 하나가 탐구의 의미를 모르기 때문인 듯 하다. 탐구란 '지식 자체가 아니라 지식을 얻기까지의 과정, 방법, 활동 등을 의미한다.' 따라서 과학탐구 영역을 학습할 때는 지식 위주의 결과만을 암기하는 것은 도움이 되지 않는다. 결과를 얻기 위한 과정, 방법, 활동, 등을 지식과 함께 이해해야 한다. 지금까지 알려진 과학탐구 출체의 기본 방침과 '과학탐구 평가틀'을 소개한다. 이것은 실제 문제를 해결하는데 기본 전략이 될 것이다.

과학탐구 출제의 기본 방침

①과학 지식보다는 과학탐구 능력의 유무가 문제를 해결하는 데 결정적 영향을 미치도록 출제한다.
②순수한 과학 지식의 암기 여부만을 측정해서는 안된다.
③교과서 내ㆍ외의 범교과적 소재를 활용하되 과학탐구능력을 평가하도록 출제한다.
④여러가지 탐구 능력이 가능한 한 균형있게 측정될 수 있도록 문항 분포가 이루어져야 한다.
⑤문항의 내용과 소재는 제한된 소수의 영역에 지나치게 치우치지 않도록 한다.
⑥중학교 이하의 과정에서 배운 내용도 평가에 포함될 수 있으나, 고등학교 과정의 니용 과 관련지을 수 있을 때 출제할 수 있다.
⑦문제 상황은 순수 과학적 상황에 치우치지 않고 일상적, 기술적, 사회적 상황을 많이 활용한다.

과학탐구 평가틀

과학탐구 평가틀은 과학탐구의 문항 출제와 문항 분석에 사용되는 기준이다. 이것은 '과학내용', '탐구기능', '탐구 상황'의 세가지 요소를 3차원 공간좌표계처럼 구성한 것이다(그림1). 즉 과학탐구 문제는 탐구 상황속에서 탐구 기능을 사용하여 과학 내용을 이해하는 것이다.
과학탐구 문제의 해결 전략을 구체적인 예를 통해 알아보자.
 

(문제1)녹말에 대한 침의 작용을 알아보기 위해 다음과 같은 실험을 하였다.

실험과정
(가)1%녹말 용액, 침 희석액, 화석된 이자액을 준비하였다.
(나)시험관 5개를 준비하여 각각 다음과 같이 용액을 섞고, 요오드 용액을 한 방울씩 떨 어뜨린 후 색깔 변화를 관찰하였다.
 

위 실험에서 침 희석액이 녹말 용액의 색깔을 변화시킨다는 것을 알기 위해서 비교해야 할 시험관은?

①1.2 ②1.3 ③1.5 ④4.5 ⑤2.4

◆이 문제를 과학탐구 평가틀에 의해 분석해 보면 다음과 같다.

과학내용:생물
탐구기능:자료해석
탐구상황:순수과학적 상황

이 문제는 실험구와 대조구에 관한 문제다. 침 희석액이 녹말 용액의 색깔을 변화시키는지 알기 위해서는 녹말용액에 침 희석액을 넣었을 때와 넣지 않았을 때가 어떻게 다른지 알아봐야 한다. 침 희석액을 넣은 시험관을 실험구, 이러한 실험처치를 하지 않는 시험관을 대조구라고 한다.

실험구:녹말 용액＋침 희석액
대주구:녹말용액＋물

그러므로 정답은②이다.

(참고:이자액에도 소화효소가 있으므로 이자액과 침희석액을 함께 사용하면 소화작용이 이자액 때문에 일어났는지 혹은 침 희석액 때문에 일어났는지 알 수 없다.)

(문제2)다음 그림은 어느 강의 유역을 나타낸 것이다.
 

어느 날 C지역에서 물고기가 떼죽음을 당했다. 그 원인이 화학 공장의 폐수에 포함된 황산 때문인지, 발전소에서 나오는 더운 물 때문인지, 또는 다른 원인 때문인지를 알아보려고 한다. 이를 위해 A,B,C지역의 물을 이용해 수행해야 할 실험을(보기)에서 모두 고른 것은?

보기
ㄱ.A,B,C지역의 물의 밀도를 측정한다.
ㄴ.A,B,C지역의 황산 농도와 온도를 측정한다.
ㄷ.A지역의 물의 황산 농도를 변화시키면서 물고기를 관찰한다.
ㄹ.A지역의 물의 온도를 변화시키면서 물고기를 관찰한다.

①ㄱ,ㄴ ②ㄱ,ㄷ ③ㄷ,ㄹ ④ㄱ,ㄷ,ㄹ ⑤ㄴ,ㄷ,ㄹ

◆이 문제를 과학탐구 평가틀에 의해 분석하면 다음과 같다.

과학내용:화학, 생물의 통합과학적 내용
탐구기능:탐구의 설계(실험, 조사, 연구의 계획)
탐구상황:사회적 상황

이 문제는 탐구의 설계를 어떻게 해야 원하는 실험 결과를 얻을 수 있는지 묻는 문항이다.

황산 때문에 물고기가 죽는지 알아보기 위해서는 '실험ㄷ'을 수행해야 한다.
온도 때문에 물고기가 죽는지 알아보기 위해서는 '실험ㄹ'을 수행해야 한다. 그리고 '실험ㄴ'을 수행해야 물고기 죽음의 원인과 강물의 오염을 관련지을 수 있다.

그러므로 정답은⑤번이다.

과학공부는 기초 개념을 충분히 이해하는 것이 중요하다. 따라서 어려운 내용과 많은 지식은 문제해결에 도움이 못된다. 기존에 출제됐던 내용을 과학탐구 평가틀에 이용해 분석하면서 풀어보자. 그러면 올해의 문제를 해결할 열쇠를 얻을 수 있을 것이다.