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2022 개정 과학과 교육과정의 변화와 특성

새로이 펼쳐지는 인공지능 시대

과학의 길 열어갈 개척자 양성

학령 인구 감소에 대비하는 2022 개정 과학과 교육과정

학령 인구 감소 경향은 ‘인구 감소 대비 지역별 인구추계 기반 미래학교 시나리오 구축’(KICE, 연구 보고 RRC 2022-8) 보고서에서 찾아볼 수 있다. 서울시의 초·중·고 학령 인구 변화를 살펴보면, 2020년 856,367명에서 2030년 573,247명, 2040년 473,196명으로 예측하고 있다. 그리고 2020년과 2040년의 학교당 학생 수를 비교해보면, 초등학생은 680명에서 441명, 중학생은 536명에서 270명, 고등학생은 701명에서 298명으로 향후 20년 동안 평균 40% 이상의 학령 인구 감소를 예측하고 있다. 이러한 학생 수의 변화는 경제활동 인구의 축소가 예상되기에 학교 교육은 생산성 높은 분야에 진출할 인재를 양성하는 역할을 담당해야 한다. 아울러 지역 공동체와 함께 평생교육과 시민교육을 담당하는 역할을 학교가 수행해야 한다. 따라서 2022 개정 교육과정뿐만 아니라 향후 개발되는 모든 교육과정에서 진로 교육과 능동적인 사회 구성원의 역할을 할 수 있는 시민교육은 강조되어야 한다. 2025년부터 적용될 2022 개정 과학과 교육과정에는 과 같이 진로 교육과 시민교육이 강조된 단원들이 제시되어 있다.

과학 교사는 관련 단원의 교수·학습 과정에서 이공계 진로를 적극적으로 탐색하는 기회와 과학적 소양을 바탕으로 민주시민으로서 개인과 사회 문제를 과학적으로 해결하는 기회를 학생들에게 제공해야 한다. 이는 교육과정에 과학 교과의 성격으로 명시되어 있기에 2022 개정 과학과 교육과정은 학령 인구 감소에 대비한 교육과정이라 볼 수 있다. 특히 과학 교과의 교수·학습 과정에 다음과 같이 제시되어 있어 과학 교사들은 이를 구현할 방안을 마련해야 한다.

“학생의 과학에 대한 흥미, 즐거움, 자신감 등 정의적 영역에 관한 성취를 높이고 과학 관련 진로를 탐색할 수 있는 교수·학습 방안을 강구한다.”

디지털 기술 일상화에 대비하는 2022 개정 과학과 교육과정

2022 개정 교육과정은 디지털 기술 일상화를 대비하기 위해 정보 교과는 컴퓨팅 사고력을 함양하고, 타 교과는 디지털 소양을 함양하는 방향으로 구성하고 있다. 이에 따라 2022 개정 과학과 교육과정의 모든 과목은 교수·학습의 방향에 다음과 같이 활용 방향성을 명확하게 제시하고 있다.

“디지털 교육 환경 변화에 따른 온·오프라인 연계 수업을 실시하고, 다양한 디지털 플랫폼과 기술 및 도구를 적극적으로 활용한다.”

여기서 온·오프라인 연계 수업은 대면 수업의 인터넷 활용에서부터 수업 전체를 하이플렉스로 운영하는 등 다양한 방식과 활용을 의미하며, 교육 환경의 변화에 유연하게 적응할 수 있게 제한을 없앤 것으로 볼 수 있다. 그리고 다양한 온라인 플랫폼과 디지털 탐구 도구의 활용도 권장하고 있다. 디지털 탐구 도구는 측정 센서, 스마트 기기, 앱 등을 활용하여 과학 탐구 활동을 돕는 도구이다. 센서로 측정한 데이터를 디스플레이나 메모리에 기록하고, 인터넷으로 실시간 수집한 데이터를 분석하여 정보를 도출하는 과정에 사용되는 앱이나 프로그래밍 도구 등 과학 탐구 과정에 활용되는 모든 디지털 기반 도구가 디지털 탐구 도구가 된다. 그래서 과학과 교육과정의 교수·학습 방법에 다음과 같이 디지털 기술을 활용한 수업의 변화를 요구하고 있다.

“학생의 디지털 소양 함양과 교수·학습 환경의 변화를 고려하여 교수·학습을 지원하는 다양한 디지털 기기 및 환경을 적극적으로 활용한다.”

• 가상 현실이나 증강 현실 자료, 소프트웨어, 컴퓨터 및 스마트 기기, 인터넷 등의 최신 정보 통신 기술과 기기 등을 실험과 탐구에 적절히 활용한다.

• 온라인 학습 지원 도구를 적극적으로 활용하여 대면 수업의 한계를 극복하고, 다양한 교수·학습 활동이 온라인 학습 환경에서도 이루어질 수 있도록 한다.

• 탐구 활동에서 다양한 센서나 기기 등 디지털 탐구 도구를 활용하여 실시간으로 자료를 측정하거나 기상청 등 공공기관에서 제공한 자료를 수집하고 처리하는 기회를 제공한다.

이러한 디지털 기술 활용은 와 같은 과학, 통합과학, 과학탐구실험, 일반 선택과목의 탐구 활동에서도 확인할 수 있다. 최근 개발되고 있는 2022 개정 과학 교과서는 관련 수업 방법들을 대부분 반영하고 있어 과학 교사에게는 디지털 탐구 도구를 능숙하게 다룰 수 있는 역량이 요구된다.

과학 교사가 인식해야 할 미래 과학교육의 변화 방향

지금까지 과학교육은 20세기 산업 시대의 과학기술 발전 방향에 맞춰 과학 개념과 방법을 주요 내용으로 다루었다. 산업 시대는 과 같이 지하자원이나 천연자원에서 추출한 물질을 활용하는 제조 기술에 기반하여 발전하므로, 이 과정에 필요한 지식과 기술을 과학교육의 주요 내용으로 다루었다. 그래서 과학 수업은 지식 중심의 정확한 개념과 방법의 학습을 위해 주로 과학적 설명하기와 과학적 예상하기 위주로 진행되었다. 반면 21세기 인공지능 시대는 와 같이 인간과 자연에 관한 데이터에서 도출한 정보를 활용하는 인공지능 기술에 기반하여 발전하므로, 이 과정에 필요한 역량을 함양하는 학습이 중요하게 되었다. 이때 필요한 역량은 비판적 사고, 문제 해결, 의사소통, 창의성 등으로 과학적 주장하기 수업 활동인 조사, 토론, 발표, 프로젝트 등을 통해 함양될 수 있다. 2022 개정 과학과 교육과정은 인공지능 시대에 적용되기에 기존 과학 수업과 차이를 분명히 인식하고, 교수·학습 과정에 진로 교육, 시민교육, 디지털 소양 교육을 접목하기 위해 노력해야 한다. 앞으로 과학 교사들은 교육청을 비롯한 관련 기관에서 제공하는 과학 교수·학습 역량 함양을 위한 진로 교육, 시민교육, 디지털 소양 교육 등에 관한 연수에 적극적으로 참여해야 하며, 학생들은 과학 수업을 통해 자신의 진로를 탐색해야 할 것이다.

손정우 교수는 연서중학교, 양천중학교, 한성과학고등학교에서 교사로 10년간 근무했으며, 현재 경상국립대학교 물리교육과 교수로 20년간 재직 중이다. 과학중점학교, 지능형 과학실, 과학교육종합계획 등 과학교육 관련 정책 기획·연구를 수행했으며, 고등교육 혁신을 위해 경상국립대 교육혁신처장과 USG공유대학 교육혁신본부장 등을 역임하였다.