4차 산업혁명 시대에 필요한 인재를 양성하기 위한 미래 교육은 어떤 모습이어야 할까. 전문가들은 학생들의 창의력과 융합적 사고, 문제해결력 등을 키우는 데 중점을 두어야 한다고 강조한다. 이러한 변화에 발맞춰 4차 산업혁명 시대를 선도할 수 있는 창의융합형 인재 양성을 목표로 다양한 과학정보교육을 하는 학교가 있어 눈길을 끈다. 서울교대부설초등학교(교장 이계수)는 ·발명품경진대회 ·미래창의축제 ·AI 기반 융합 미래교육 ·SW 교육 ·메이커교육 등 다양하고 흥미로운 교육 프로그램을 통해 학생들이 미래사회를 주도하는 인재로 커나가는 데 앞장서고 있다.

1966년. 대한민국 역사상 새로운 도전이 펼쳐졌다. 첫 국가연구소인 한국과학기술연구원(KIST)이 설립된 것이다. KIST는 해외 선진국으로부터 국내 기업에 필요한 산업기술을 도입하며 ‘한강의 기적’을 이끌었다. 설립 후 47년 간 KIST의 경제사회 파급효과는 595조 원에 이른다고 한다.  이로부터 45년이 흘러 정부는 또 한 번 모험을 감행했다. 새로운 성장 동력으로서 기초과학을 전담할 연구소를 만들겠다고 나선 것이다. KIST는 과학기술의 이름을 내걸었지만, 사실 실제 집중한 것은 과학보다는 기술이었다. 그렇게 2011년 대한민국 역사상 최초 기초과학 전담 연구기관인 기초과학연구원(IBS, Institute for Basic Science)이 설립됐다.

코로나-19가 우리의 일상을 바꿔 놓은 지 2년이 되어 간다. 영재교육원 수업 역시 코로나로 인해 변화하게 되었다. 본 교사가 소속된 영재교육원에서는 온·오프라인 블렌디드 방식(3차시 분량의 오프라인 학습 후 1차시 분량의 온라인 학습)으로 수업을 진행했다. 이에 효과적인 온라인 학습 진행을 위해 각 차시별 수업 성격에 맞는 여러 가지 방식의 온라인 학습을 고민해보고 이를 시도해보았다.

고등학교 학생들은 공통과목으로 과학탐구실험 수업을 듣게 되어있다. 2015개정 교육과정 이전에는 없었던 과목이다. 과학탐구실험은 교과 내용을 배우고 문제풀이에 적용하는데 급급하지 않고 ‘과학 탐구’와 ‘과학 실험’을 자유롭게 할 수 있는 과목이다. 특히 상대평가가 아니라 절대평가로 이루어지기 때문에 시험부담이 덜 해 수행평가 100%로 운영하기에도 적절하다. 과학교사를 하다보면 아이들이 이론이나 문제풀이는 곧 잘해도 실험이나 탐구 경험이 적어 탐구 자체를 막막해하는 경우를 많이 볼 수 있다.

환경 정의는 미래 사회의 균등한 지구 발전을 위하여 선결되어야 할 조건 중의 하나이다. 물질의 풍요 속에서 살아가는 우리와 달리 TV를 켜면 먹을 게 없어서 비쩍 마른 다른 나라의 아이, 보트가 뒤집혀 죽음을 맞은 난민들, 목숨을 이어나가기 위해 물을 찾아 먼 길을 떠나는 아이들. 환경에 대한 다양한 문제를 맞이하여 우리 아이들이 세계시민으로서 어떻게 자라나야 하는가에 대한 문제를 과학 수업으로 다루고자 한다.

3학년 물리학2 수업 때 구글문서로 질문을 받는다. 하면 할수록 느끼는거지만, 아이들 질문에‘어? 이거 괜찮은데?’감탄하는 재미가 쏠쏠하다. 정말‘쓸만한’질문이 많다. 잘만 다듬으면, 수업을 질문으로 시작할수도 있다. 논쟁이 될 만한 주제로 만들어 짤막히 토론수업을 구성하거나, 서·논술형 수행평가로 만들 수도 있다. 하지만 쓸모를 넘어서 그냥 재미있다. 요즘교실에서학생들이질문한다는게이렇다.“ 이거 시험에 나와요?” “화장실 가도 돼요?” “보건실 갔다 오면 안 돼요?” “선생님 결혼 했어요?” 또는 수업 내용에 대해 질문하라 요구하면“뭐예요?”질문이 많고 뻔하다. 주제 하나를 두고도 다양하게 질문할 수 있는데, 질문하는 것도 연습이 필요하다. 난 질문의 유형을 7가지로 분류하고, 질문하기 활동지를 만들어서 수업시간에 학생들과 연습하였다.

4차 산업혁명 시대를 맞아 인공지능, 로봇공학, 사물인터넷, 드론 등 첨단 정보통신 기술이 발전하면서 산업구조 및 필요한 인력 유형이 바뀌고 있다. 당장 중등직업교육현장은 기존 교육과정 및 교육내용의 재구성을 통해 산업 수요에 걸맞은 인력을 양성하고 산업현장에 배치해야 하는 시대적 과제를 안게 됐다. 이러한 변화에 발맞춰 논리·탐구·증명·상상·응용 등의 역량을 강화하는 로봇메이커교육 콘텐츠를 만들기 위해 서울중등4차산업신기술교육연구회가 지난 2018년 출범했다.

하늘과 흙과 사람이 조화를 이루는 학교, 50여 년의 역사와 전통을 이어온 휘경여중(교장 유응욱)을 이르는 말이다. 배봉산 자락 아래 위치한 휘경여중은 교정 곳곳에 나무와 꽃이 어우러진 아름다운 자연경관을 자랑한다. 그리고 그곳에는 늘 푸르고 밝은 표정으로 꾸준히 노력하는 학생들과 교육에의 열정을 꽃피우는 교사들이 있다. 자연 친화적인 아름다운 환경을 배경으로 열정 가득한 배움과 가르침이 어우러진 창의적인 교육공간, 휘경여중을 찾았다.

서울시립과학관은 무엇보다 배움을 중요하게 생각한다. 하지만“과학은 어려운 게 아냐! 신나고 재미난 거야!”라고 말하지는 않는다. 과학은 어렵고 지루하다. 그럼에도 불구하고 배울 가치가있는 것이 과학이다. 서울시립과학관이 가장 의미있게 추구하는 것은 실제로 과학을 ‘하는’것이다. 과학은 머리로만 하는게 아니라, 손으로 배우고 몸으로 익혀야 한다. 서울시립과학관은 학생들의 호기심을 충족시키는데 만족하지 않는다. 우리는 서울시립과학관에 와서 더 많은 질문을 품고 가기를 원한다. 과학은 의심과 질문으로 시작하기 때문이다.

4년 연속 서울시 전문계고 중 취업률 1위, 2018년 러시아 협업 교육, 2019년 독일 마이스터학교 상호 직업기술교육 교류에 이어 제45회 러시아 카잔 국제기능올림픽대회 모바일로보틱스 분야 은메달 수상의 쾌거 등 서울로봇고등학교를 표현할 수 있는 수식어는 많지만 그 중에서도 가장 와닿는 수식어는 ‘로봇에 대한 열정이 넘치는 학교’,‘ 학생들이 행복한 학교’가 아닐까 싶다. 특히 학생들이 자발적으로 활동하는 전공동아리 활동은 각종 로봇 분야 대회 입상을 자랑하며 로봇명장의 길에 한 걸음씩 더 가까워지고 있다. 2020년 코로나19팬데믹이라는 초유의 사태에도 흔들리지 않는 교육 또한 주목할 만하다.

문제해결력은 빠르게 변화하는 세상에 적응하는 것을 넘어서 변화를 주도하는 원동력이 될 수 있다. 과학 교과에서 문제해결력을 키우는 방법은 무엇일까? 과학적 탐구기능을 습득하는 것은 문제해결력을 키울 수 있다. 과학적 탐구기능은 관찰, 측정, 분류, 예상, 추리는 물론이고, 문제를 인식하고, 가설을 설정하며, 변인을 통제하여 수집한 자료를 변환·해석하고, 타당한 결론을 도출하는 통합적 탐구과정을 모두 포함하기 때문이다. 필자의 수업에서 학생들이 과학적 탐구기능을 학습한 사례를 몇 가지 소개하고자 한다.

많은 교사들이 다양한 실험 콘텐츠와 유튜브(youtube) 등의 흥미로운 영상들을 재구성하여 과학수업 영상을 제공하고 있지만, 단순히 영상을 제공하는 것만으로는 무언가 부족함을 느끼고 온라인 수업의 단점이 크게 보일 수밖에 없다. 하지만 비대면 온라인 수업의 단점만을 볼 것이 아니라 현재 상황 속에서 교사가 개선할 수 있는 부분을 찾아 온라인 수업의 장점을 잘 살린다면 새로운 차원의 과학 수업을 할 수 있을 것이라고 생각한다.

용산고등학교는 서울에서 전통 명문으로 통한다. 1946년에 개교해 어느덧 74년이라는 시간동안 3만 8천여 명의 동문들이 사회로 진출했다. 단순히 역사가 긴 것만이 아니라 실질적인 교육 수준도 높다. 2010년부터는 교육부에서 지정한 과학 중점학교로 과학에 특화된 교육을 수행하고 있다. 지식을 암기하는 것이 아닌 학생 스스로 참여하며 축제처럼 과학과 수학을 익히는 곳. 덕분에 용산고등학교 학생들은 유달리 과학에 대한 흥미가 높다

코로나19로 인해 학생들이 학교에 오지 못하는 상황에서 원격수업이 시작되었다. 학생들이 직접 실험하고 관찰하며 경험해야 그 원리를 알 수 있는 과학 수업은 어떻게 해야 할까? 다른 어떤 과목보다도 수업에 대한 고민이 컸던 과목중에 하나가 바로 과학이었다. 오랜 고민 끝에 선택한 방법은 많은 선생님들이 선택한 유튜브(Youtube)였다. 하지만 단순히 사진이나 동영상을 보여주며 교사의 설명을 곁들이는 것이 아니라 내용적인 측면에서 학생들이 흥미를 갖고 이해하기 쉽도록 영상을 제작해야겠다는 생각을 하게 되었다. 영상을 직접 만드는 것에 대한 부담은 있었지만 실제로 어떤 내용을 찍을지 정한다면 스마트폰으로 촬영하고 편집하는 것은 큰 부담이 아니었다.

전시장 수업모형이란 협동학습의 일환으로 공동의 학습목표를 이루기 위하여 학생들이 함께 학습하고 관람자 역할과 전시물을 설명하는 설명자 역할을 번갈아가면서 수행하는 동안 학습이 일어나는 프로젝트 수업 형태중의 하나이다. 학생중심의 종합적인 활동을 통해 이루어지는 수업방법으로 실제 수업에서 융합적인 내용을 주제어로 선정하여 프로젝트 수업을 적용할 수 있다.