박진홍 | 대전문지중학교 과학교사,realwide@naver.com
서 론
1. 노벨 수상자 Stefan Hell 과학자와의 만남
필자는 늘 중학교 1학년 신입생들을 맡게 될 때면, 첫 과학 수업에서 다음과 같은 질문을 한다. ‘과학 어때요? 좋아 하나요?’ 다행히 학생들의 대답은 거의 긍정적이었다. 그러면 어떤 점이 그렇게 좋았냐고 물으면 학생들은 흥미로웠던 실험을 이야기한다. 이런 학생들은 과학이 신기한 현상, 재미있는 볼거리가 있는 과목이라고 생각하곤 해서, 금세 과학 수업에 대한 관심을 잃고 만다. 과학의 진정한 탐구 과정이란 시행착오를 통한 인고의 과정이 필수적이기 때문에 또 다른 관점의 동기부여가 필요하다. 문제는 학창시절의 과목에 대한 호불호는 과목뿐만 아니라 자신에 대한 자존감에도 영향을 준다.
그렇다면 학생들이 진정으로 탐구 과정을 즐기게 하는 것은 왜 이토록 중요한 것일까? 개인적인 생각을 넘어서 2014년 노벨화학상을 수상한 Stefan Hell 과학자와의 면담에서 얻은 깨달음을 정리해보겠다. Stefan Hell 과학자께 “과학을 지도하는 저희에게 향후 한국에 돌아가 학생들을 지도하는데 어떤 조언을 주실 수 있으세요?”라고 여쭈 었더니, 자신 역시 자녀가 여럿인데, 코로나 시기에 직접 자녀 교육에 참여도 해보셨다고 하셨다. 과학자께서 어렸던 시절과는 다르게 온갖 유혹의 매체들이 많아서 마음을 다잡고 집중하는 것이 어려운 것을 보셨는데 과학자인 본인도 학생들이 학업에 집중하는 것이 어려운 부분이라 고민스럽다고 하셨다. 과학에 저명하신 분께 해답을 기대했던 필자였기에, 연수 내내 한국의 과학수업에 대한 대안을 찾고자 관심을 기울이게 되었다.
그림 1. 대전경제, 대전교육청, ‘노벨과 학상 수상국 교수법 연수’ 운영 기사 중 사진
그림 2. Otto-Hahn-Gymnasium(오토한 김나지움) 홈페이지
‘자신과의 싸움에서 이기는 과학을 하는 방법, 학생들에게 과학자가 되는 길을 알려주는 것’은 과학자들이 할 수 있는 조언이라고 생각한다. ‘학생들이 자신의 삶을 탐구하는 자세를 익히게 하는 방법’은 교사인 우리가 더 잘 알고 있다. 세상이 바뀌어도 아직도 안 바뀌는 ‘청출어람’의 가치와 ‘교학상장’의 마음가짐으로 교사가 다시금 노력을 쏟아야한다는 귀결을 깨닫는 순간이었다. 그분은 분명히 현명한 과학자이시지만 교실에서는 교사인 우리가 전문가이고 교육 현장을 누구보다 잘 알고 있다. 탐구하는 자세, 포기하지 않는 의지, 긍정적으로 묵묵히 걸어가는 교사가 더 많아질 때 우리 아이들이 지금보다 훨씬 나아질 것이라고 생각한다.
2. 그날의 감동과 결심을 글로 정리해본다.
필자는 그간의 학생들의 과학 지도에 대한 노고를 인정 받아서 대전광역시 교육청에서 주관하는 2022학년도 노벨 과학상 수상국 교수법 연구 연수를 독일로 올해 1월 29일~2월 6일 다녀왔다. 주된 연수의 목적은 2014년 노벨화학상을 받은 Stefan Hell 과학자를 만나서 강연을 듣고 독일의 라이프치히, 괴팅겐의 몇몇 대표적 초중등학교를 탐방하는 것, 훔볼트대학, 하이델베르그 대학교의 사범대학교에서 과학교수법에 대한 강의를 듣는 내용이었다.
본 론
1. 한국과 독일, 우리는 무엇이 다른가? 과학을 탐구하는데 지식적 기반과 실천적 조작이 겸비 되어야한다는 점을 감안할 때, 여러 문제점을 안고는 있으나 한국 교육의 지식 기반 교육은 상당한 경지에까지 이르렀다. 실제로 독일에서 학력 저하 문제는 점차 대두되고 있는 부분이기도 하며, 이를 위해 학교 밖 교육 프로그램보다는 방과 후 학교 등의 대안이 강조되면서 전체 학생들의 학업 능력의 일정 수준 이상 유지 및 향상을 위한 공교육의 관리가 요구되고 있다. 독일은 주마다 교육체계가 상이해서 이에 대한 인식과 대처방식도 조금씩 다르다. 그렇다면 대한민국의 교육은 과학교육에서 실천적 조작 능력이 부족한 형태로 지도하고 있는가? 반은 맞고 반은 틀리다. 본 연수에 참가했던 교사들을 비롯하여 많은 과학교사들이 탐구 과정에서 지켜야하는 어느 것 하나 소홀함이 없는 최상의 지도에 힘을 기울이고 있다. 그러나 성과와 결과만 중시하고, 과정을 소홀히 하는 현실이 늘 이런 문제들에서 대두되는 것이 아닌가 한다.
2. Otto-Hahn-Gymnasium(오토한 김나지움)에서 발견한 참된 탐구의 가치
필자는 연수 중에 독일의 괴팅겐에 있는 Otto-Hahn-Gymnasium을 탐방하였다. 오토한 김나지움은 1944년 노벨화학상을 수상한 Otto-Hahn(오토한)을 명예 과학자로 지정한 학교이다. 인근지역에서 선호되는 인문계 고등학교이며, 해외 유수대학으로 학생들이 유학을 가기도 하는 명문이라고 볼 수 있다. 이공계중심의 융합 방식의 교육 과정을 유지하여 MINT(Mathematik-Informatik–Naturwissenschaft-Technik, 수학-정보-자연과학-기술)의 수업을 적용하고 있었다. 다소 차이는 있으나 한국의 STEAM(Science-Technology-Engineering-Arts-Mathematics) 융합모형을 보다 이공계형으로 적용하여 교육한다고 볼 수 있다.
방문당일에 학생들의 한 학기동안의 프로젝트 탐구 활동을 소개해주신다하여, 11학년(한국의 고2)에 해당하는 학생들의 광합성에 대한 연구 장면에 참관할 수 있었다. 학생들은 실험 전후의 식물 질량을 측정하고 성장을 통한 변화를 관찰해서 기록하고 있었다. 이런 내용은 한국에서 초등학생들이 하는 실험 수준이라서, 뭔가 특별한 장치나 조작이 들어가는가를 물었더니 거의 없었다. 그러나 한국과 다른 독일 과학 수업이 갖는 가장 중요한 차이점을 알게 되었는데, 그것은 학생들에게 탐구의 A~Z를 몸소 스스로 체득하게 하는 지식보다는 스스로 깨닫게 하는 과정을 중시 하는 진정성에 있었다.
과학실은 늘 개방되어 있었다. 학생들은 탐구를 설계하고 자신들의 가설을 입증할 수 있는 실험 방식에 대한 실험 도구를 챙겨서 이런저런 시행착오를 기꺼이 즐기면서 탐구에 몰입한다. 물론, 독일의 모든 학교가 실험실 환경이 이처럼 개방적이거나 훌륭한 시설을 구비한 것은 아니라고 한다. K-edu의 우수성도 확인할 수 있는 면이 많이 있었는데, 그중 한국의 국가주도 교육과정 하에서 이뤄지는 일정 수준 이상의 교육의 질이다. 현대화된 과학실 시설, 정보통신 교육을 위한 최첨단화된 인프라, 교사 선발 수준과 연수 시스템, 양질의 교육 콘텐츠 제공 등이 매우 훌륭한 수준임을 알 수 있었다. 그러나 한국에서는 평가의 객관성 확보, 과학실 안전수칙 준수 등으로 위와 같은 학생 탐구의 자율성 확보가 어려운 부분은 아쉬움을 남겼다.
3. 우리는 무엇을 개선해야하는가?
본 연수에 참가한 교사들의 절반 이상이 중학교 교사였던 점을 감안할 때, 학생의 인지 수준과 입시 교육의 현실 속에서 학생들과 제대로 된 탐구 수업을 할 수 있는 적기는 중학교 시절이다. 그나마도 중학교 1학년의 자유학년(기) 이라는 골든타임을 최대로 활용해야 한다는 중요성을 재인식하는 계기가 되었다. 학생들이 인생에서 탐구활동을 통해서 얻은 기쁨은 앞으로 살아가면서 겪을 어려움을 극복 하는 인내심과 성취감을 준다. 향후 과학에 관련된 직종에 근무하게 된다면 대입 이전에 제대로 된 탐구 활동을 했던 인상깊은 유의미한 마지막 실험 연구가 될 수도 있다. 이런 탐구 경험은 학생 개개인이 평생에 걸쳐서 어려움이 닥쳐도 포기하지 않고 극복해 나가면서 더 많은 성과를 내게 하는 미래역량이다. 과학과 문학, 예술의 학문이 숨 쉬는 독일이라는 국가 브랜드와 선진국의 반열, 노벨상이라는 결과들에 대한 비교를 살펴볼 때 한국의 과학 수업 개선에 대한 구체적 대안이 필요하다고 생각되었다.
그림3. 필자가 2022학년도 대전문지중학교 과학수업시간에 중학교 2학년 학생들과 MBL을 활용한 학생 주도 탐구 활동을 실시하는장면
3.1. 몰입하는 탐구 경험의 중요성
필자 역시 교직에서 학생 지도를 하면서 탐구의 가치와 흥미를 새롭게 얻게 되었다. 제대로 된 실험과 연구에 몰입 하는 경험이 있어야만 탐구 소양이 길러지고, 향후 과학자의 길을 걷게 되는 학생들에게 자신의 소질과 흥미를 찾을 수 있는 길을 열어 줄 수 있다. 이러한 유의미한 탐구 경험은 빠를수록 좋고, 지속되어야 그 효과가 배가 된다. 독일에서도 의대, 법대를 선호하는 성향은 과거부터 현재에 이르기까지 이어지고 있다고 한다. 이는 우리나라 입시에서 특정 학과 선호도, 쏠림 현상과 그다지 다르지 않았다. 따라서 독일에서는 이를 심각한 사회적 문제로 인식하고 이공계 진학 학생을 늘리고, 부족한 인력 인프라 확보를 위해서 조기 과학 교육에 관심을 갖고 있다고 한다. 연수에서 방문했던 하이델베르그 대학교의 사범대학에서는 영유아 조기과학교육을 위한 연구소를 운영하고 있었는데, 0~3세 학생들을 어린 과학자 만들기 프로젝트라는 활동으로 꾸준히 지도하고 있었다.
4. 막스플랑크 연구소의 자유로운 연구 문화 향후 과학에 소질을 보이는 학생들의 진로 등을 감안할 때, 탐방했던 막스플랑크 연구소의 연구의 자유성을 보장 해주는 풍토는 참 부러웠다. 그런 특수성은 독일 내에서도 막스플랑크 연구소가 가지는 차별성과 우수성으로 손꼽힌다. 그날 연구소 안내를 해주신 NMR 연구팀(한국인 과학자팀 3분)께 연구소 과학자들의 성향을 여쭈었는데, ‘각자 맡은소임과 몫을 해내는 사명감 있는 과학자’라고 답해주셨다. 또한 독일에서는 과학자에 대한 사회적 예우가 높고, 보수가 상당히 안정적이라서 자신의 직장에 대해 매우 만족스럽다고 하셨다. 한국에서도 많은 현실적 개선의 여지가 살펴지는 부분이었다.
4.1. 노벨 수상자 Stefan Hell (Nobody Believed in my idea.)
Stefan Hell(2014년 노벨화학상 수상자, STED 초고해상도 형광현미경을 이용한 회절한계 극복 공로)의 강연 중에 인상깊은 내용을 회고하고자 한다. 현재는 막스플랑크 연구소의 생물물리학 연구소 소장으로 재직 중이셨다. 루마니아 출신으로 13살에 부모님과 서독으로 이주를 결심하 셨다고 한다. 물리를 전공해서 취직이 어려워 실업을 수개월 했고, 회절한계 극복에 대한 현미경 개발 투자처를 찾지 못 해서 고생스러웠다고 하셨다. 그분의 그날 강연 영상 자료에 있던 Nobody Believed in my idea! ‘아무도 내 생각을 믿어주지 않았지만, 굳은 의지로 끊임없이 연구했다’ 는 자기성찰 문장은 지금도 너무나 인상 깊다. 현재도 끊임 없이 ‘STED 현미경의 성능 향상을 위한 문제 해결’이 자신의 유일한 관심사라고 하실 만큼 연구에 몰입하고 계셨다. 전 세계 과학자들의 호기심에 대한 창의적 연구들이 모여서 세상을 발전시키고 인류의 난제에 대한 솔루션을 제시한다고 하셨다. 또한 청소년들이 안정적이고 지루한 일 보다는 가슴 뛰는 진취적인 일에 열정을 쏟아야만 참된 인생의 보람과 가치를 찾을 수 있다는 조언을 덧붙여주셨다.
결 론
1. 탐구 수업교사에 대한 지원, 조력 이러한 탐구 능력을 향상시키는 과학 수업을 정착시키기 위해서는 열정과 능력을 겸비한 과학 교사들의 업무 경감을 고려해주는 교직문화 풍토 개선이 필요하다. 이공계 인력이 부족하고 탐구 능력이 향상이 중요하다는 것에는 공감 하지만, 추가 업무가 발생되는 부분에 대한 배려가 현실적으로는 이뤄지지 않고 있다. 많은 업무량을 감수하면서 교육활동까지 겸하려니 교육의 성패는 교사의 헌신에 많은 영향을 받는다. 독일에서는 학교 업무 분장이 이원화 되어 있어서, 교장은 모든 행정업무를 처리하고 교사들은 수업에만 집중한다. 물론 한국에도 수석교사제도가 있지만 더 많은 교사가 제대로 된 탐구 수업을 참여하고 실현시키려면 또 다른 개선책들이 필요하다. 이를 위해서 먼저 선행되어야하는 것은 교사들의 자발적 자기수업 브랜드화를 통한 탐구 수업 내실화이다. 필자는 과학수업에 대한 학생들의 탐구능력 향상을 위한 체계적 단계인 MAKE-up 수업 모형을 개발하여 적용하고 있다.
그림 4. 노벨과학상 수상국 교수법 연수-개발 자료(에듀랑 탑재, 필자 개발 수업모형 변형)
단편적 흥미에 치중한 과학 수업을 넘어서는 진정한 탐구 활동을 통한 학생 성장을 만들어가는 프로젝트 학습이다. 한 프로젝트마다 M-A-K-E(과학개념 익히기-탐구 적용 해보기-긍정적 자의식 찾기-응용 및 확장하기) 단계를 거치도록 수업을 구성하고, 한 학기동안 눈길-손길-글길-새길 이라는 테마로 진행하는 즐거운 탐구형 과학수업이다. 문제 인식을 통한 관심을 가지도록 수업을 고안하고 MBL 등을 활용한 탐구를 스스로 설계하고 일반화하여 공유하는 활동까지연계한다.
2. 탐구형 수업 연구에 대한 교사의 책임과 사명감
본 연수를 다녀온 교사들 뿐만 아니라 다양한 교사층들이 이미 다수의 연구회를 꾸려서 학교 교육 개선을 위한 노력을 이어오고 있다. 입시제도 속에서도 참으로 고무적인 현상이라고 생각한다. 본 연수의 성과발표회를 통해서 앞으로 과학 교육 현장의 개선을 위한 노력을 어떻게 이어갈지 계획하고, 이번 연수와 연계하여 개발한 교재를 보다 효과적으로 배포하기로 하였다. 필자는 MAKE-up 탐구 수업모형을 토대로 실생활의 과학 현상을 흥미롭게 탐구할 수 있는 학습 프로그램을 개발하였으며, [중2 Ⅰ물질의 구 성 1.(1) 원소, 물의 전기 분해] 연계 내용을 바탕으로 콘텐츠를 구성하였다. 기후 위기에 관한 관심 유발로 시작하여, 다양한 탐구 실험을 진행하며, NMR(노벨상)의 물을 이용한 물질의 내부구조 알기, 분자 요리로 생활 속 과학을 즐겁게 만끽하는 프로젝트 학습을 구현하였다. 과학교수법-마이크로티칭(학생영상) 분석 활동을 실시하여 교육심리학적으로 학생들의 자신감을 향상시키는 긍정적 과학 수업이 되도록 구성하였다.
3. 과학교육의 보편화
자신의 삶을 과학적으로 탐구하는 태도는 자라나는 우리 학생들이 누구나 익혀야 하는 미래역량이다. 이런 맥락에서 영재학교, 과학고등학교라는 차원을 넘어서 과학, 철학, 예술 등에 독보적이고 범세계적인 학자를 명예학자화 하는것은 어떨까라는 생각이 들었다.
그림 5. 2022학년도 노벨과학상 수상국 교수법 연수 성과 발표회-발표 자료
당시 탐방했던 학교들은 오토한, 칸트, 멘델스존 등을 학교에서 지향하는 교육 이념에 부합하는 명예학자로 정하고 있었다. 이것은 학교마다 존경하는 인물을 설립자가 아니더라도 교육이념, 가치관에 따라 정립해두는 것으로 보인다. 아직도 학생들은 과학자하면 아인슈타인을 떠올린다. 매체나 홍보 효과가 한 몫을 했다는 생각이다. 한국에도 대중에게 많이 알려지신 훌륭한 과학자가 많이 있을 뿐 더러 이미 돌아가신 석학들도 계셔서 학생들에게 큰 영감을 주실 수 있을 텐데 참 아쉽다. 꼭 과학에 특화되지 않은 일반 학교에서도 교화, 교목을 정하듯이 특정 학문을 새롭게 정립한 위인을 교육 이념화한다면 학교의 학구적 풍토를 지향하는데 보다 효과적인 방안이 되지 않을지 생각해본다.
3.1. Nobody Believed in my idea! (하나 된 마음은 하나보다 강하다)
노벨 수상자 Stefan Hell 과학자께서는 세상에 대한 이런(Nobody Believed in my idea!) 명언을 주셨지만, 본 연수를 통해 필자는 ‘하나 된 마음은 하나(1등)보다 강하다’는 마음가짐을 다지게 되었다. 인류를 구하는 과학자는 소수일 수는 있지만, 1명은 아니다. Stefan Hell 과학자께서 말씀하신 것처럼 많은 과학자들이 인류의 안전과 행복을 위해서 기여하고 있다. 대부분의 학생들이 거쳐가는 학교에는 수많은 교사들이 계신다. 교단에 서는 교사마다 하나된 마음으로 과거에도 그랬듯이 앞으로도 사랑으로 학생들을 지도해나간다면, 학생들의 탐구 역량 강화를 통한 대한민국 교육의 발전은 지속적으로 이어지리라는 기대가 생긴다.필자 역시 신학기를 맞이하며, 새로운 다짐과 부끄럽지 않은 각오로 교단에 서야겠다.
참고문헌
1. 교육부 과학과 교육과정. 2015. 교육부 고시 제2015-74호 [별책 9]
2. 강남화, 최원호, 이준기, 곽영순 공저 중등과학교육 2020. 266-294
3. 정기섭 저 독일의 학교교육 2021. 43-289
4. 조학규 편저 교육전문직 길라잡이 2022.
5. http://m.djenews.co.kr/news/articleView.html?idxno=113677
6. https://www.ohg-goe.net/home.html
7. https://www.edurang.net/daa/main.do
박 진 홍 Pak Jinhong
• 국립공주대학교 화학교육과, 학사(2001.3－2005.2.)
• 대전대학교 교육대학원(상담심리교육학과), 석사 과정(2022.3－현재, 지도교수: 이재창)
• 대전광역시 교육청 교사(2007.6－현재)
• 현재 대전문지중학교 근무
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