우리가 생각하는 과학은 무엇일까요?
2022 과학현황지수(SOSI)에 따르면 한국인 응답자의 86%가 “과학이 일상생활에서 매우 중요하다”고 응답하여 세계 평균 52%보다 1.6배 이상 높은 수치가 나왔다. 하지만 한국인의 92%가 STEM(과학, 기술, 공학, 수학)교육은 장벽이 있다고 답했다. STEM교육에 있어 학교에서 제공되는 STEM수업 부족과 STEM교사의 부족 등의 접근성이 가장 큰 문제다.
덴마크의 경우 평생 STEM 교육을 실현하고 있다. 어린이집에서부터 문자나 숫자와 같은 기본적인 학업 개념은 물론, 차례를 지키고 다른 사람을 돕는 것과 같은 사회 규칙을 가르치며 하루 대부분을 ‘자유 놀이’와 ‘야외 활동’으로 보내며, 덴마크의 교육 방식은 형식적인 시험보다는 그룹 활동을 통해서 기존의 지식과 이론을 학습하는 체제를 선택하고 있다.
스웨덴은 6세부터 STEM 교육을 시작한다. 스웨덴에서는 대학 전까지 학생들이 언제 어디서 무엇을 공부할지 자유롭게 결정할 수 있다. 학생들은 굳이 STEM 교육을 선택하지 않아도 다른 프로그램들과 특정 학습 프로그램, 그리고 해당 프로그램 내의 세부 전문화 과정 등을 통해서 STEM 교육과 비슷한 과정을 선택할 수 있고, 많은 교육과정에 STEM 교육을 포함하고 있다.
핀란드의 경우 1970년대부터 STEM 교육이 진행되었다. 정부가 90% 이상의 학교에 자금을 지원하기 때문에 의무 기본 교육부터 STEM 학문을 시작한다. 중등 과정부터 심화 STEM 과정을 선택할 수 있으며, 대학과 전문직 중심의 폴리테크닉에서도 STEM 커리큘럼을 이용할 수 있고 성인 교육 프로그램에서도 STEM 교육이 가능하다.
[과학교육과 세특으로 탐구 주제 찾기]
(동아리 활동)
물리교사를 희망하여 수업 지도안을 물리와 수학의 연관성을 친구들과 후배들에게 잘 전달하기 위해 항상 고민하고 수업에 구현함.
실생활 속 융합동아리 과제에서 부원들과 제논의 역설을 통해 실생활 관계를 알아봄. 이론적으로 성립하는 것처럼 보이는 제논의 역설에 대해 왜 실제 상황에 맞는 않는지를 생각해보고, 철학적, 수학의 0으로 수렴, 물리학의 양자역학 관점으로 해석함. 물리학과 수학을 융합해 뉴턴 운동법칙에 대해 조사해보고 등속도 운동, 등가속도 운동 그래프를 미적분을 통해 해석하는 모습이 인상적임. 또한 화학과 생명과학에서 볼 수 있는 프랙탈을 수학의 등비수열과 연결하고, 실제 프랙탈 카드를 만들어 봄.
(물리학Ⅰ)
물리 교과 페임랩 활동에서 슈뢰딩거의 고양이 예시를 활용하여 ‘양자컴퓨터 속 양자기호’라는 주제를 일반컴퓨터와 양자컴퓨터의 정보처리 방식에 대해 설명하며 재미있게 구성하려는 노력이 보임.
물리실험에 참여하여 ‘열전냉각소자를 활용한 열역학 법칙의 이해’를 주제로 펠티어 소자와 카르노 기관의 냉각 효율값을 비교 분석하는 실험을 하면서 소형 냉각소자의 구조 및 동작 원리를 이해함. 또한 흡열 및 발열과정을 압력-부피 그래프로 설명하고 열역학1법칙을 활용하여 영구기관이 존재할 수 있는지에 대한 본인의 생각을 논리적으로 정리함.
[탐구 주제]
① 자연속에서 활용되는 프랙탈 사례 활용 조사
1) 번개 : 번개 현상을 물리적으로 모델링하고 해석하기. 번개 구름을 도체로 가정하고 단계적인 구조에서 번개가 프랙탈 구조로 보이는 원리 탐구(리처드 파인먼_파인만의 물리학 강의 Volume1-1)
2) 비스무트(,Bi)광석(창연) : 낮은 온도에서 녹기 때문에 안전 플러그에 사용되며, 중성자를 쉽게 흡수하지 않기 때문에 방사성연료를 원자로에 운반하는 데 사용된다. 또한 의약품이나 화장품에서도 많이 사용한다.
그 외에 강줄기, 나무, 산호, 구름, 로마네스코 브로콜리 등이 있다.
② 양자컴퓨터의 역사와 양자 컴퓨팅 기술을 활용할 수 있는 분야 탐구
1965년 파인만에서 시작된 양자컴퓨터를 현재 -273도 냉동실에 들어가 있는 양자컴퓨터를 탐구한다. 2023년 1,121큐비트 시스템이 연구중이다.
암 치료제 개발부터 인공 지능을 만들고 학습시키는 데 소요되는 시간을 줄여 지금보다 접근성을 대폭 높이는 것도 가능할 것이다. AI, 금융, 공급망, 물류, 수송 등 적용가능성을 탐구한다.
[핵심 키워드로 알아보는 과학교육과]
교육학, 영재, 잠재력, 교사, 교육학, 중등학교, 임용, 평가, 사물, 관찰력, 적용, 공통, 실험, 탐구, 고분자, 에너지, 화학, 유전, 분광법, 물리학, 열역학, 식물, 암성, 생물, 동물, 대기
지금까지 과학교육학 진로로드맵을 확인했습니다. 자신의 학생부를 활용하여 탐구주제를 찾고 심화시키는 활동이 대학 합격의 지름길입니다.
다음 시간에는 고교학점제 완성을 위한 간호학과 진로로드맵에 대해 알아보겠습니다.
안계정 경력
- 유원멘토입시연구소 소장
- 부산 공부로드맵 센터장
- EBS 학생부 심화편·탐구보고서 교원연수 강사
- 고교학점제 완성을 위한 교대•사범대 계열 진로로드맵 저자