안녕 하세요.

이번달은 SAT 과학지문중 실험 (Experimental Design) 이해하는 방법을 설명 하겠습니다. 과학지문에서 빼놓을수 없는 부분은 과학실험을 설명한 부분입니다.

이 부분이 중요한 이유는 과학자들이 논문을 발표할때 자신의 실험 과정과 방법을 다른 과학자들 에게 알려 다른학자들의 재실험을 통하여 자신의 실험결과의 객관성을 유지할뿐만 아니라, 자신의 실험을 기초로 진보된 실험을 장려해, 과학발전에 공헌하기를 기대하기 때문입니다.

그러므로 과학논문중 실험과정은 빼놓을수 없는 부분이며, SAT 과학지문 에서도 이 부분을 기초로 질문을 많이 출제하게 됩니다.

과학지문 실험을 설명한 부분에서 자주 등장하는 단어는 Research question, Hypothesis, Postulate, Null hypothesis, Experiment, Independent variable, Dependent variable, Experimental group, Control group, Extraneous variable 등으로 이러한 단어를 잘 이해하고 실험에서 어떻게 쓰였나를 이해하면 과학지문을 아주 쉽게 이해 할수 있습니다.

Research question 이란 과학자가 탐구하는 질문으로 Research question을 기초로 과학자들은 Hypothesis, 즉 질문에 대한 긍정적 결과를 예측하게 됩니다. Postulate 은 Hypothesis (hypothesize) 와 비슷하게 쓰여지는 단어이며, Hypothesis 중에서 Null hypothesis 는 과학자들의 부정적인 가설을 의미합니다.

예를들면, 아스피린과 심장병과의 관계를 연구할때, Null hypothesis 는 아스피린이 심장병과는 아무런 관계가 없다고 예측하면 Null hypothesis가 되고, 관계가 있다고 예측하면 (Alternative) Hypothesis 가 됩니다. Independent variable은 독립변수 또는 입력변수라고 하며, dependent variable은 결과나 효과를 나타내는 효과변수를 의미합니다.

즉, 아스피린과 심장병의 경우, 아스피린은 심장병을 향상시킬수 있는 변수로, Independent variable 이며, 아스피린 복용후 나타나는 증상, 즉 약효과는 Dependent variable 입니다. 그리고 Control 이란 아스피린의 약효과를 비교하기 위해 쓰여지는 Dummy variable 로 아스피린 대신 설탕물과 같은 심장병 환자에게 아무런 영향을 미치지 않는물질을 사용하여 아스피린과 설탕물이 심장병 환자에게 나타나는 효과를 비교하게 됩니다. Extraneous variable 은 아스피린이 아닌 제 삼의 물질로, 심장병에게 영향을 끼칠수 있는 다른물질을 의미하며, 실험의 결과가 정당화 (Validity) 되려면, Extraneous variable을 Control 할수 있어야 합니다.

College Board 에서 출판한 Official SAT Study Guide 의 Practice test 3 지문중 “Colony Collapse Disorder is Possibly caused by a Dietary Pyrethrum Deficiency” 은 전형적인 과학실험을 기초로 출제된 지문으로 이 내용을 통하여 실험에 쓰여진 단어들을 설명해 보겠습니다.

지문에서 등장한Colony collapse disorder 란 벌에게 생기는 질병으로, 이 병은, Varroa mites 라는 진드기가 벌의 몸에 기생하여 벌을 죽이거나, 벌의 저항력을 약하게 만들어, 박테리아나 바이러스에게 쉽게 감염되게 만드는 해로운 기생충 입니다. 하지만, 벌들은 Chrysanthemum Coccineum 이라는 특종 식물에 포함되어있는 Pyrethrum 이라는 천연 살충제을 먹이로 먹으므로, 진드기의 독으로 부터 보호받고 있다고 실험자는 생각하고 있습니다. 그러므로 실험자는 Pyrethrum 이라는 화학물질과 벌에 발생하는 Varroa mites 진드기 독과의 관계를 조사하게 됩니다.

지문의 문단 3에 따르면, “We postulate that the problem is a diet deficient in anti-mite toxins: pyrethrums, and possible other nutrients which are inherent in such plants. Without intermittent feeding on the pyrethrum producing plants, bee colonies are susceptible to mite infestations which can become fatal either directly or due to a secondary infection of immunocompromised or nutritionally deficient bees.” 라고 실험자의 Hypothesis를 설명하는데, 해석해 보면, Pyrethrums이 부족한 식물을 먹은 벌들은 진드기의 병충해로 인해 병에걸릴것을 예측하게 합니다. 4번째 문단에서는 다음과 같이 실험과정을 자세히 설명하고 있습니다.

“This hypothesis can be tested by a trial wherein a small number of commercial honey bee colonies are offered a number of pyrethrum producing plants, as well as a typical bee food source such as clover, while controls are offered only the clover. “Mites could then be introduced to each hive with note , …the effects of the mite parasites on the experimental colonies versus control colonies.”

해석하면, 실험을 위해 한 그룹의 벌에게는 Pyrethrums 이 충분한 식물을 먹이고, 다른 그룹에게는 클로버와 같은 Pyrethrums 성분이 없는 식물을 먹였다고 합니다. 여기서 학생들이 문제를 쉽게 풀기위해 식별해야 할것은, Independent variable 은 Pyrethrums 이 들어있는 식물, Control 로 쓰여진 식물은 클로버 이며, Dependent variable 은 진드기의 병충해에 걸린 벌들의 숫자라는 것을 알아야 합니다. 그리고 Extraneous variable 로은 Insecticides (살충제)로 Pyrethrums의 효과를 약하게 할수있는 제 삼의 Dummy variable 이라고 할수 있습니다.

이 지문에서 출제된 총 문제수는 11문제로, 중요한 문제를 요약해 보면 다음과 같습니다. 1) Hypothesis 에 대한 질문: Based on the passage, which of the following is a hypothesis the authors suggest be tested in a trial, 2) 실험지문에서 자주 등장하는 단어의미: As used in line 35, “postulate” most nearly means to…, 3) 특정문단, 특히 실험과정을 자세히 설명한 문단의 목적: The main purpose of the fourth paragraph is to …, 4) Control variable에 대한 질문: An unstated assumption made by the authors about clover is that the plants…, 그리고 5) Extraneous variable 에 대한질문: The passage most strongly suggests that beekeepers’ attempts to fight mite infestations with commercially produced insecticides have what unintentional effect?

위의 문제를보면, 이미 언급한 과학실험 단어들을 바로이해하고, 그리고 지문에 등장한 특정실험에서 그 단어들이 어떻게 쓰여졌나만 잘 인지했다면, 모두 쉽게 풀리는 문제였습니다.

다시 요약하면, 과학지문을 읽을때는, 처음 문단에서 저자의 Research Question과 Hypothesis를 바로 이해하고, 실험과정을 설명한 문단에서는, Independent variable, Dependent variable, Control, Extraneous variable을 잘 이해하면 문제를 쉽게 풀수 있습니다.

College Board 에서 출판한 Official SAT Study Guide에는 8개의 Practice Tests 가 포함되있고, 각 시험에는 과학지문이 적어도 한개씩은 포함되어 있으므로 위에서 언급한 과학 실험단어들을 사용하여 문제를 이해하면 문제를 쉽게 해결할수 있습니다. 문의 닥터권 교육센터, 704-849-7926, 704-654-6842,  yak204@hotmail.com  참고 웹싸이트   blog.naver.com/DearDrKwon

• 글쓴날 : [2019-05-09 04:04:14.0]

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