2022 개정 과학과 교육과정은 미래 첨단과학과 과학기술 혁신에 유연하게 대응할 수 있는 과학적 소양과 창의성 함양을 주안점에 두었다. 초등학교의 경우, 발달단계를 고려하여 단원 구성을 조정하거나 내용 요소를 중학교로 이동하고, 학습량 경감을 위해 내용 요소를 통합, 삭제하였다. 중학교의 경우, 디지털 소양 및 생태 전환 교육을 강화하여 과학의 유용성을 강조하였으며, 세포, 주기율표 등 일부 내용 요소는 개념의 위계를 고려하여 보완하였다. 특히, 초등학교와 중학교의 경우 '과학과 사회'를 비롯한 영역을 신설하여 일부 내용 요소를 기후변화, 감염병, 진로 등과 연계하여 미래 융복합적 문제를 다루고 있다. 고등학교의 경우, 물/화/생/지 분야별 분절적 학습을 지양한 '통합과학'의 통합적 이해를 강조하여 공통과목을 4개로 편성하였다.

서울 과학교육을 책임지는 중요한 기관에 걸맞게 서울특별시교육청과학전시관(이하 ‘과학전시관’)에는 다양한 첨단 과학 기자재들이 많이 있다. 나는 우연한 기회에 주사 전자 현미경과 마이크로플레이트 리더를 접하게되어 현재까지 이 두 기자재를 활용한 학생 교육과 교원 연수에 참여하고 있다. 이 두 기자재가 과학전시관에서 어떻게 활용되고 있는지 소개하고자 한다.

필자는 20년째 대학에서 물리교사를 양성하고 있는 물리교육 연구자이자 과학교육자이다. 연구자로서 나의 중심 질문은 늘 ‘물리를 어떻게 가르칠까’였다. 그런데 어느 날 시각장애학생에게 빛을 가르쳐야하는 문제를 만나게 되었다. 앞을 볼 수 없는 학생에게는 물리를 어떻게 가르쳐야할까? 시각장애를 가진 학생에게 물리를 가르친다는 것이 어떤 의미가 있을까? 아래 내용은 나 스스로에게 던진 이 질문에 대한 답을 따라가는 과정이다.

챗봇은 온라인 학습이 많아진 상황에서 실제 교사와 유사한 역할을 할 수 있어 학생당 교사 비율을 높이는 효과가 있었을 뿐 아니라 교수학습 상황에서 상당한 도움을 줄 수 있는 가치 있는 도구이다. 현재 SNU 샘물 챗봇은 과학뿐 아니라 국어, 수학, 영어, 사회, 비교과, 자기주도학습 등을 모두 아우를 수 있는 챗봇으로 쓸 수 있도록 연구·개발 중이다. 또한 ETRI의 KorBERT 모델을 써서 검색 능력도 훨씬 좋아졌고, 다양한 과목의 질의응답도 소화할 수 있는 상태이다. 학생들의 자기주도학습을 돕는 챗봇이 공교육 현장에 보급되어 시간에 구애받지 않고 학생들의 질문을 해결하는 보조교사 역할을 하기를 기대한다.

과학적 사고력에서 평생 학습 능력까지 2015 개정 과학과 교육과정에서는 과학 역량을 강조하였다. 사고력, 탐구 능력, 문제해결력, 의사소통능력은 지금뿐만 아니라 미래에도 중요한 역량이다. 우리의 삶을 풍요롭게 만든 많은 과학 지식은 오래전 역량 있는 과학자의 연구 결과의 산물이다. 유용한 과학 지식을 만들고, 만들어진 과학 지식이 우리 삶의 많은 문제를 해결할 수 있도록 역량 중심의 과학 교육은 중요하다.

교육은 기술의 발전과 함께 그 모습을 달리해왔다. 인공지능기술이 발전하고 코로나 팬데믹으로 교육의 디지털 전환이 가속화됨에 따라, 인공지능이 교육 전반에 스며들고 있다. 미래세대는 이전에 경험해보지 못한 인공지능 기반 교육을 받게 될 것이다. 이미 다수의 에듀테크 업체에서 인공지능 기반 교육 플랫폼·프로그램을 개발·보급 중이며, 시·도 교육청도 에듀테크 업체와 협약 등을 추진하며 다가올 인공지능 시대를 준비하고 있다. 인공지능은 학습자 개인별 맞춤형 교육을 지원하는 효과적인 수단으로서, 교육의 패러다임 전환을 견인할 것으로 예상된다.

위 대화는 5학년 과학을 가르치면서 아이들이 1학기 『태양계와 별』 단원을 탐구할 때면 저에게 공통적으로 하는 질문들입니다. 매년 아이들이 하는 질문에 적당한 교육 처치를 제공하기 위해 어떻게 하면 한정된 공간인 교실 내에서 우주를 간접 체험하게 할 수 있을까, 그리고 밤이 아닌 학교 정규교육 시간인 낮에 별자리를 잘 가르칠 수 있을까 고민하다가 평소 한국과학창의재단 사이트를 자주 접속하여 과학교육 관련 정보를 얻는 습관으로 검색을 하다가 VR과 AR 컨텐츠로 과학을 공부하는 『사이언스 레벨업』 콘텐츠들을 처음 접하게 되었습니다.

해외에서 생활하다 보면 한국 문화에 대한 국제적 관심이 요즈음 어느 때보다 뜨거움을 느낄 때가 많다. 학기 첫 주 학생들의 자기소개 시간에도 두세 명은 꼭 본인이 K팝이나 K드라마 팬임을 고백하는 일이 있고, 요즘 한국어를 배우고 있다며 나를 한국어로 어떻게 호칭해야 하는지를 물어보는 학생들도 있다. 이처럼 몇 년 사이 한국에 대한 관심이 급증하고 있지만, 사실 한국 가수나 드라마보다 더 오랫동안 국제사회의 관심을 받았던 것은 바로 한국의 특별한 교육 시스템이다. OECD가 주관하는 PISA 평가가 처음 시행된 2000년 이래 한국이 최상위권을 놓치지 않으면서 한국 학생들의 높은 성취도의 '비결'을 알아내려는 외신 및 외국 교육학자들의 관심이 꾸준히 이어져 왔다. 게다가 요즈음은 '기생충'이나 '스카이 캐슬'같이 한국의 교육 문제를 직·간접적으로 다룬 드라마들이 해외 시청자들의 인기를 끌면서 대중적으로도 한국 교육에 관한 관심이 높아졌다.

학교에 ‘과학부’가 왜 필요한가? 이러한 생각을 가진 사람은 천재일 가능성이 높다. 천재들의 공통점 중 하나인 ‘비판적으로 이해하는 태도’를 가졌기 때문이다. 우리나라 초·중·고등학교에서 가르치고 배우는 교과목은 쉽게 말해 국, 영, 수, 사, 과, 음, 미, 체로 구별한다. 그런데 그 많은 과목 중에 왜 ‘과학부’만 있어야 하는 거냐고 따져 보자는 문제제기가 있을 수 있다. 상급학교 진학에 필요한 시험의 점수비중으로 본다면 국어, 영어, 수학이 더 중요하니 그것들에 대한 부서가 있어야 하는데 그것은 없고, 학생들이 좋아하지도 않는 ‘과학부’가 있다는 것이 이해가 안 된다고 주장할 수도 있다. 그런 문제를 미처 생각 못한 사람들도 “어, 이제 보니까 그러네?”하면서 신기한 현상 하나 깨달은 것 같이 맞장구치는 사람도 많을 것이다.

과학교육과 기술의 만남은 단순한 교류의 수준에 머물러서는 안된다. 모든 학생이 과학 교과의 지식을 생활과 연결 지으며 문제를 해결하는 과정에서 검색과 기록, 저장과 공유의 활동을 돕고 지원해야 한다. 과학의 개념에 대한 이해를 바탕으로 과학적 탐구 능력과 태도를 함양하며 개인과 사회의 문제를 과학적이고 창의적으로 해결할 수 있도록 에듀테크의 활용을 통한 모두의 과학 수업이 이루어질 수 있도록 디지털 트랜스포메이션이 이루어져야 한다.

‘에너지’는 워낙 중요한 개념이라 많은 사람들이 쉽게 사용하는 용어이다. 하지만 에너지에 대한 정확한 개념을 물어보면 대부분이 ‘힘이에요.’, ‘파워예요.’, ‘물체를 움직이게 하는 것이요.’ 라는 지엽적인 설명이나 일상적으로 많이 사용하는 연관개념으로 바꿔 이야기한다. 태양에너지와 지구 방출 에너지 사이의 균형이 깨지면서 나타나는 지구 온난화 역시 쉽게 사용하는 용어이다 보니 정확한 이해 없이 접근하다 보면 화석연료의 사용을 전기에너지 사용으로 대체하였다고 지구 온난화를 해결한 것처럼 생각하는 오류를 범하게 된다. 수력발전, 원자력발전과 달리 화력 발전은 필요한 만큼 바로 전기에너지로 생산할 수 있기 때문에 많은 양의 화석연료가 전기 생산에 쓰이고 있는 것은 모르기 때문이다. 더군다나 전기에너지도 결국은 열에너지로 변환되어 방출되고 있으며 전기에너지를 저장하기 위해 사용하는 재료와 에너지가 환경에 미치는 영향을 같이 고려해야 비로소 지구 온난화 문제를 온전히 접근할 수 있다. 단순히 화석연료를 전기로 바꾼다고 지구 온난화 문제가 해결되는 것은 아닌 복잡한 연결고리가 있는 것이다.

일반적으로 사람들이 생각하는 바다에 대한 개념은 놀거리와 먹거리를 제공하는 놀이의 공간 정도가 대부분이고, 바다에 대한 이해나 지식에 대해서는 단편적이고 깊지 않다는 것이 현실이다. 그것은 많은 일반 국민들이 일상 생활영역에서 바다와 직접적으로 접촉하기에 한계가 있고 해양분야가 전문영역이라는 인식 때문에 쉽게 다가서지 못함은 물론 해양 관련 교육 및 홍보 등을 통한 공감대 형성의 기회가 부족했기 때문일 것이다. 이에 해양수산부 주최, (재)한국해양재단 주관으로 국민 모두에게 바다의 중요성과 가치에 대한 이야기를 쉽고 재미있게 전달하고 이해할 수 있는 교육 및 홍보의 장인 『수요일엔 바다톡톡』해양강좌를 개설하여 운영하고 있다.

과학 수업을 하다 보면 학생들은 과학실험과 실생활을 별개로 생각하는 경향이 있다. 이런 실험은 과학자나 할 수 있는 것, 이런 실험은 학교 과학실에 전문적인 실험 도구가 갖춰져 있어야 가능한 것이라는 생각을 한다. 하지만 과학은 우리 삶 속에 있다. 또 과학실험은 어려운 것이 아니다. 비커나, 값비싼 장비가 없어도, 우리 주변에서 쉽게 구할 수 있는 것들을 가지고 마음만 먹으면 얼마든지 시도해 볼 수 있는 게 과학실험이다. 온라인 수업 기간에 학생들이 집에서 수업을 듣게 될 때 거창한 실험 도구가 없어도 주변에 있는 도구들과 스마트폰에 내장된 센서를 측정기기로 이용해서 과학실험을 하게 하면 어떨까? 또 학교에서 실험할 때 전문적인 장비가 없어도 간단하게 스마트폰에 내장된 센서를 이용하여 실험을 할 수 있는 방법은 없을까?

이서면의 산골에 자리 잡아 다른 지역과 교류가 적어서 코로나19로부터 매우 안전한 지역에 위치한 화순초등학교이서분교는 최근 서울에서 전학 온 친구들 덕분에 15명으로 늘어났다. 도심 과밀학급에서 자란 서울 유학생들에게 개인별 맞춤형 교육과 온마을 돌봄을 연계한 생태 환경 체험을 위해 6개월 이상 전남으로 전학 와서 생활하는 농산어촌유학프로그램이 진행되고 있는 덕분이다. 전라남도 교육청은 코로나19로 전면등교가 어려워진 상황에도 60인 이하 소규모 학교에 대하여 전면등교를 허용하여 학교에서 진행해 온 마을학교와 함께 하는 농촌체험교육과 국악 수업 및 방과 후 수업 등의 활동에 서울 친구들이 자연스럽게 합류하여 수업이 진행되고 있다.

‘무크(MOOC)’란,‘ 대규모(Massive) 공개(Open) 온라인(Online) 수업(Course)’으로, 실제 대학에서 이루어지는 강의, 토론, 평가와 수료까지를 누구나 인터넷을 통해 무료로 누릴 수 있는 완전히 새로운 교육의 방식이다. 이는 2011년 스탠퍼드 대학의 시도가 시작이 되어 엄청난 화제를 낳고, 누구도 예상치 못한 대단한 속도로 성장하며 돌풍을 일으킨 바 있다. 한국의 초중고 선생님들은 무크라고 하면 대학교 수업인줄 아는 경우가 많은데, 해외 대학의 무크는 대부분 대학교수들이 만들지만 수업내용은 대학생들만을 위한 수업이 아니라 초중고 선생님들을 포함한 각 분야 일반인들을 위한 평생교육 방향으로 일찌감치 진화하여 왔다.