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체험 중심의 초등학교 과학탐구수업

인공지능 중심의 4차 산업혁명 시대이며 미래교육이 화두가 되는 시대이다. 시대는 교육보다 점점 앞서 가고 빠른 속도로 발전한 과학기술은 우리 생활을 풍족하게 한다. 우리 아이들이 더 나은 미래를 가지게 하기 위해 과학 기술은 발전해야 하고 과학기술 인재를 기르기 위한 학교 과학교육의 노력은 계속되어져야 한다. 초등학교 과학수업 시 다양한 형태의 과학활동을 알아보고 우리 아이들이 접하고 있는 다양한 과학활동을 비교해 보면서 체험 중심 과학 활동의 필요성을 생각해 보고자 한다.

초등학교 수업 현장의 40분 단위 과학수업은 충실하게 잘 이루어지고 있다. 학교마다 현대화되고 안전장비를 갖춘 실험실과 충분한 실험 준비물들이 제공되어 과학교육의 기반이 잘 마련되어 있다. 잘 짜여진 과학과 교육과정에 따라‘과학’과 ‘실험관찰’두 권의 교과서가 시대의 흐름과 다양한 활동으로 잘 만들어졌을 뿐 아니라 안내 자료가 풍족한 교사용지도서와 각종 수업보조 자료가 들어 있는 CD자료가 제공되어 일선 선생님들이 과학수업을 준비하고 지도하기에 수월하게 하고 있다.

과학개념 이해 위해 학년별 수준에 맞는 탐구활동 진행

교과서 활동 자체가 단원 도입의 흥미로운 실험활동, 차시별 탐구실험, 단원 후반에 제시된 STEAM활동, 과학이야기, 과학글쓰기 등으로 다양하게 구성되어 제공되고 있어 교과서 그대로 수업을 진행해도 학생들에게 다양한 탐구활동을 하게 해준다. 단원 도입의 흥미로운 실험활동은 그 단원 실험활동에 대한 흥미와 호기심을 유발하는 재밌는 활동이 제시되어 해보기식 활동을 하게 한다. 또한 차시별로 이어지는 탐구실험활동들은 과학개념을 이해하기 쉽도록 학년 수준에 맞는 탐구활동으로 관찰, 분류, 예상, 측정 등 탐구기능을 익힐 수 있도록 하되, 실험실 또는 교실이나 운동장 등 학교 안에서 충분히 할 수 있는 활동들로 구성되어 있으며 교사용 지도서에는 대체실험, 보충실험, 심화실험 등 다양한 자료를 추가로 안내하여 학교 형편에 따라 재구성하여 활용하도록 안내되어 있어 충분한 탐구활동이 이루어지게 하고 있다.

단원의 마지막에는 2차시 정도를 할애하여 그 단원의 과학개념을 정리하며 문제해결활동을 할 수 있는 STEAM활동에 제시되어 있는데 단원 특성에 따라 만들기, 작품활동, 설계활동, 포스터 등으로 다양하게 구성되어 있는데 학생들이 각자의 과학탐구력을 발휘하여 문제를 해결하는 의미있는 활동들이어서 그런지 학생들이 즐거운 활동으로 생각하며 적극적으로 참여하고 있다. 과학실의 실험대가 4인 1조로 구성되어 있어 대부분의 탐구활동을 4인1조로 모둠활동으로 진행하는데 학생들이 서로 협력하여 탐구활동을 하면서 학생들 간의 의사소통과 역할분담 등이 자연스럽게 이루어져 과학 의사소통 능력이 길러지고 있다.

과학 전담교사 협력으로 탐구실험 중심의 수업 진행

고학년 과학 수업을 전담교사로 장려하면서 전문성 있는 과학 전담교사들이 많아지게 되면서 초등학교 과학수업이 더욱 알차지고 있다고 생각한다. 다른 과목의 교실 수업과 시간에 쫒기는 담임교사 보다 과학 전담교사들은 과학실 활용과 과학실무사와의 협력이 수월하기 때문에 과학시간을 충실하게 운영하여 탐구실험 중심의 수업이 제대로 이루어지게 하고 있다.

또한, 과학교육에 STEAM교육이 적용되면서 놀이활동, 해보기활동, 스토리텔링, 프로젝트활동 뿐 아니라 거꾸로수업모형인 플립수업까지 과학활동이 더 다양해지고 학생들이 흥미를 가지는 프로그램이 많이 적용되고 있다. 실험활동 뿐만이 아닌 융합활동들이 학생들의 흥미와 과학적 사고력을 충분히 신장시키고 있다. 또한 과학수업이 개별활동도 많지만 2인 1조나 4인 1조의 협동학습이 많아서 함께 탐구하고 의사소통하는 배려와 협력의 탐구수업에서 창의인성교육의 효과를 거두고 있다. 함께 관찰하면서 탐구하고 의견을 교환하고, 함께 협력실험을 하고 보고서를 작성하면서 함께하는 과학활동은 초등학생들의 발달단계에 맞게 체험 위주의 과학탐구활동이 보다 충실히 이루어지고 있어 활동이 많고 친구들과 협력하는 과학수업은 당연히 인기과목이다. 각종 설문조사에 따르면 초등학생들이 체육 다음으로 가장 좋아하는 과목 중 하나로 꼽을 정도로 학생들은 과학수업 시간을 매우 좋아한다는 것을 알 수 있다.

‘보여주기’식의 새로운 활동 채워 넣기는 욕심

과학 관련 수업이나 활동은 여러 가지 형태로 이루어지고 있다. 과학수업, 과학축전활동, 영재수업, 과학동아리활동, 등등 다양한 활동으로 이루어지고 있어서 과학에 흥미가 있는 학생들은 학교 뿐만 아니라 지역사회나 기타 기관에서 과학활동에 참여할 수 있다. 각종 과학축전 등에서 체험 중심의 과학놀이 활동이 많이 이루어지고 있는데 올해도 10월 중순에 서울과학축전이 성황리에 진행되었다. 50여 개의 과학부스는 학생들이 다양한 활동을 체험해보게 하였으며 드론이나 VR 체험 등 새로운 과학기술 물품들을 경험해 보는 기회 등도 많이 확대되었다.

서울과학축전 뿐 아니라 이젠 지역사회의 여러 축전에도 과학축전이 함께 이루어지는 경우가 많아서 학교 뿐이 아닌 다른 곳에서도 과학활동을 만나는 장이 많이 열리고 있다. 10여 년을 여러 과학축전을 따라다니다 보니 풍요 속의 빈곤이랄까? 점점 새로운 것을 찾느라 기존 과학활동의 좋은 점들을 놓치고 있는 듯 안타까운 마음이 들 때도 있다. 본교에서도 8년 째 과학축전을 운영하고 있는데, 해마다 새로운 과학놀이활동을 찾아서 부스를 구성하는 것에 어려움이 있다. 이러한 생각은 과학놀이 활동을 해보기 활동으로만 보기 때문에 오는 잘못된 생각이 아닐까? 계속 반복되어서 더 좋은 과학활동, 심화되고 깈이 탐구해야 의미있는 결과를 얻게 되는 과학활동도 얼마든지 많기 때문에 ‘보여주기 식의 새로운 활동 채워넣기’는 낭비이고 운영자의 욕심이 아니었을까 나름대로 반성해 본다.

비슷한 고민 중에 이런 예가 있다. 중학교 과학선생님들과의 대화 중에 나왔던 의견이다.
“초등학교에서 이것저것 활동들을 많이 해보는 것이 문제가 될 때가 있다. 과학 수업 시간에 좀 재미있는 활동 좀 해볼려고 준비해서 꺼내보면 누군가는 전에 해보았다고 하면서 흥미없어하는데, 그러고 나면 그 학생들 때문에 수업 분위기가 다운되어 힘들어진다. 차라리 초등학교에서 다양한 활동을 안했으면 좋겠다.”
과연 초등학교에서 다양한 과학활동을 하는 것이 문제가 될까?

과학인재 육성 위해 초등 시절 다양한 과학활동 접해야

피아제의 인지발달단계에 따르면 초등학교 과학수업 시기는 “구체적조작기”에 해당한다. ‘형식적조작기’인 중학교 이상에서는 글과 그림으로 과학을 공부할 수 있지만 초등학교 때에는 많은 체험으로 습득을 해야 학샹들이 과학개념을 이해할 수 있고, 또 중학교 이후 과학 개념을 공부할 때 초등학교 시절 경험들이 연계되어 이해가 잘 되게 도와줄 수 있는 것이다. 따라서 과학 관련 여러 활동이 초-중-고로 다른 것을 해야 하는 것이 아니라 같은 활동을 하더라도 활용 방법과 수업 방법이 달라져야 하는 것이다. 초등학교 때에 몸으로 직접 체험하는 구체적인 조작적 경험을 많이 하는 것이 학생들의 발달 수준에 알맞고 과학개념을 이해하기에 적합하므로 초등학교 시절에 과학활동을 다양하게 접해 보는 것이 장기적인 과학인재 육성에 매우 중요하다고 생각한다.

겉보기엔 같아 보이는 과학 활동도 학년이나 수준에 따라 속 내용은 다르다. 예를 들어 골드버그 장치를 구현하거나 롤러코스터 원리를 알아볼 때 쉽게 활용할 수 있는 교구로 ‘마블러스’라는 교구가 있다. 본교에서는 영재교육 시 활용하는 교구인데, 4,5학년 영재학생들은 ‘마블러스와 다양한 재료를 혼합하여 미션을 해결하는 탐구활동 자료로 활용하고 있다. 반면 같은 교구를 토요방과후 과학탐구놀이교실에서는 1,2학년 학생들의 ’구슬굴리기‘ 교구로 활용하고 있다. 겉보기에는 같은 활동으로 보일지 모르지만 교구를 활용하는 학생들의 수준과 활용 방법이 다를 수 밖에 없는 것이 저학년에게는 놀이 교구이지만 영재 수업에서는 하나의 문제해결 도구가 되기도 한다.

일반 과학수업과 영재수업도 겉보기는 같아 보여도 속 내용은 많이 다르다. STEAM교육이 과학수업에 들어오면서 영재수업에 활용되었던 과제(주제)들이 일반 수업에 많이 도입되었다. 혹자는 이를 똑같은 것을 한다고 생각하기도 하는데 수업을 면밀히 살펴보면 확연히 다르다. 40분 일반수업에서는 활동을 하고 과학개념을 찾아내기만 한다면, 같은 활동도 3시간 짜리 영재수업에서는 과학개념을 활용한 창의적 산출활동과 더불어 과학적 사고를 나누는 문제해결토론과 발표활동이 이어지는 구성이 되어 훨씬 심화된 탐구수업이 이루어지고 있다.

이와 같이 초등학교 학생들의 수준에 맞는 체험 위주, 활동 위주의 과학수업들은 초등학교 저학년의 과학놀이, 중학년 이상의 과학영재수업, 학교 현장의 과학탐구수업, 각종 과학축전 등 다양하게 이루어지고 있다. 초등학교 시절 차곡차곡 쌓이는 다양한 과학체험과 탐구수업의 경험들은 학생들 각자의 과학적 소양의 성장 뿐 아니라 우리나라 과학기술 발전의 큰 바다를 이루는 옹달샘이 될 것이라 기대한다.

신현진 교사는 서울고원초등학교 교사로 재직하면서 연구과학부장과 6학년 과학교과 전담교사를 맡고 있다. 토요방과후 과학놀이교실, 과학영재학급 운영 등의 과학교육활동 뿐 아니라 과학관련교사 연수 강사활동과 과학 관련 도서 집필활동을 하고 있다. 또한 서울초중등과학3S교육연구회(사랑의과학나눔터) 회장으로 지역아동센터 과학수업 봉사 등의 과학나눔활동에도 노력하고 있다.