서울 여의도 한복판, 실험과 탐구가 일상이 된 학교가 있다. 여의도고등학교는 과학을 교과서 속 지식이 아닌, 삶 속에서 사고하고 적용하는 도구로 만들어가는 서울형 과학중점학교다. 이곳에서는 학생들이 스스로 질문을 던지고, 시행착오를 거치며, 협력 속에서 문제를 해결해 나간다. 단단한 기초 학력 위에 창의성과 자율성을 키워주는 교육 환경은 미래 사회를 준비하는 든든한 토양이 되고 있다.

“화학은 보이지 않는 곳에서 우리 일상과 산업의 근간을 이루는 필수 기술입니다.” 이영국 한국화학연구원장의 이 한마디는 우리 사회에서 화학이 차지하는 위치를 명확히 보여준다. 생수병부터 스마트폰, 의약품까지 우리 삶 곳곳에 스며든 화학기술은 대한민국 산업 경쟁력의 핵심 동력이다. 국가적 위기 상황마다 해결책을 제시해 온 한국화학연구원(이하 ‘화학연’)은 내년이면 설립 50주년을 맞는다. 대한민국 화학기술의 심장으로 반세기를 달려온 화학연의 역사와 성과, 그리고 미래 비전을 살펴본다.

참여란 단순한 수업 출석이나 활동 수준의 참여를 넘어서서 관심과 호기심을 갖고 생각이 참여해야 한다는 것을 의미한다. (중략) 이를 위해서는 학생들의 눈높이에 맞추어 학생들의 일상 세계와 연결된 적절한 탐구질문으로 학생들의 호기심을 유발하는 것이 가장 중요한 과제가 된다. 탐구 질문은 ‘정답 찾기’가 아닌 여러 관점과 해석을 유도하는 질문으로서, 학생의 호기심을 자극하고 의미 있는 탐구와 비판적 사고가 이루어지도록 (중략) 깊이 있는 학습을 유도하는 데 중요한 역할을 담당한다. 학교는 탐구 질문을 활용하여 학생이 스스로 문제를 해결하는 학생 참여형 수업을 활성화하도록 노력해야 한다.

데이터 리터러시란 관찰이나 측정을 통해 얻은 데이터를 이해하고 수집·분석하여 활용하고, 그 결과를 효과적으로 소통할 수 있는 능력을 말한다. 데이터 리터러시를 “문제 해결을 위해 데이터를 수집하고 분석 및 활용하여 정보를 만들어내는 지식 구성과 의사소통의 기초 능력”(송유경 외)으로 정의하기도 했다. 즉, 필요한 데이터를 찾고 평가하며, 이를 바탕으로 새로운 지식을 만들어내고 공유할 수 있는 역량을 포괄하는 개념이다. 데이터 리터러시가 중요한 이유는 현대의 문제 해결이 데이터 기반 의사결정에 크게 의존하고 있기 때문이다. 복잡한 문제일수록 객관적 데이터에 근거한 분석과 판단이 필요하며, 이를 뒷받침하는 데이터 소양이 부족하면 올바른 해결책을 찾기 어렵다. 특히 단순히 데이터를 읽고 해석하는 능력뿐만 아니라, 데이터를 활용한 의사소통과 협업 능력이 강조되고 있다. 최근의 교육 연구 동향을 보면 데이터 분석 능력과 함께, 데이터를 기반으로 타인과 소통하고 공동으로 문제를 해결하는 역량을 데이터 리터러시의 핵심 요소로 포함시키는 추세이다. 이는 학생들이 향후 실제 삶과 직업 현장에서 데이터로 소통하고 협력하는 상황에 대비할 수 있도록 가르쳐야 함을 시사한다.

과학교육은 미래 사회에서 요구되는 문제 해결 능력과 비판적 사고력을 기르는 데 필수적이다. 용화여자고등학교는 단순한 지식 습득을 넘어서 학생들이 다양한 탐구 활동을 경험하고 창의적인 사고력을 키울 수 있도록 교육 환경을 조성하고 있다. 과학중점 선도학교로서 개방형 실험실을 구축하고, 다양한 탐구 활동을 운영하며, 인공지능(AI) 영재학급과 STEAM 융합 프로그램 등 최신 교육프로그램을 도입했다. 학생들이 융합적 사고를 바탕으로 창의적 문제 해결자로 성장할 수 있도록 탐구 중심의 과학교육을 실천하는 용화여자고등학교를 찾았다.

제일 유명한 과학자를 한번 떠올려 보자. 초등학생이든, 중학생이든, 고등학생이든, 어느 집단의 친구들에게 질문을 하든 이 이름은 꼭 거론될 것이다. 바로, ‘알버트 아인슈타인’ 이다. ‘알버트 아인슈타인’과 더불어 게임이론의 창시자이자 양자역학의 수리적 기초를 발전시킨 ‘존 폰 노이만’은 모두 미국 뉴저지 프린스턴에 있는 미국 고등연구소(Institute for Advanced Study) 소속 교수였다. 우리나라에도 IAS와 같은 기관이 있다. 바로 오늘 소개해드릴 고등과학원(Korea Institute for Advanced Study)이다.

IB(International Baccalaureate)프로그램에서 말하는 개념기반 탐구수업은 학생들이 단순히 지식을 습득하는 것을 넘어서 개념을 통해 깊이 있는 이해와 의미 있는 학습을 추구하는 교수·학습 접근 방식이다. IB 개념기반 탐구학습에서 다루는 개념은 특정 과목에 국한되지 않고 여러 학문 분야를 아우르는 폭넓고 추상적인 아이디어로, 학생들이 자신이 살아가는 세계를 통합적으로 이해하고 다양한 상황에 적용할 수 있게 한다.

2022 개정 교육과정의 주요 방향 중 하나는 ‘개별 맞춤형 교육과정’입니다. AI 디지털 교과서(AIDT)가 도입되면 학생 개별 데이터를 활용해 대시보드 형태로 학습 상태를 실시간으로 확인할 수 있다. 그러나 현재까지 나온 AIDT는 주로 객관식이나 단답형 문항 채점에 집중하고 있어, 이를 보완할 수 있는 서술형 평가의 필요성이 더욱 주목받고 있다. 서술형 평가는 학생들이 과학 개념을 깊이 이해하고, 비판적 사고, 창의력, 문제 해결 능력을 높여주는 중요한 도구입니다(하민수 외, 2019; 이미화, 2023). 하지만 서술형 평가의 높은 교육적 효과에도 불구하고, 시간과 인적 자원의 부족으로 교사들이 이를 도입하는 데 어려움을 겪고 있다(Bloom, 1984; 이미화, 2013). 필자는 이러한 어려움을 해결하기 위해 생성형 AI(GPT)를 보조 교사로 활용하여 현실적인 한계를 극복하고자 했다. 서술형 문항은 응답의 질과 정확성을 평가하는 구조화된 문항으로(박혜영 외, 2019), GPT에 설계된 모범 답안과 평가 준거를 입력한다면 채점과 피드백이 가능할 것으로 기대했다.

오금고등학교는 시대의 흐름에 따라 학생 맞춤 교육을 실시하여 미래인재에게 꼭 필요한 창의성, 인성, 잠재력과 실력을 쌓을 수 있도록 교육과정들을 개편하고 다양한 경험을 할 수 있도록 환경을 조성하여 지난 2023년 과학교육 우수학교로 선정되었다. 특히 방과후 자율적 과학탐구 프로젝트를 진행하여 1. 2학년 대상으로 매주 2회(월, 수) 실험실을 개방하고 물리, 화학, 생명과학을 주제로 실험을 하고 있으며 학생들의 다양한 과학탐구 역량 수준과 요구사항에 대해 맞춤 지원이 가능하도록 노력하고 있다. 이 외에도 학생들이 가지고 있는 가능성과 잠재력을 키워주는 다채로운 프로그램을 지속적으로 진행 중에 있으며 대한민국을 넘어 전 세계인과 경쟁하고 협업해야할 학생들에게 꿈과 재능을 키워줄 배움의 판을 지속적으로 만들어 나가고 있다.

한국지능정보사회진흥원(NIA)은 대한민국 정부와 국민이 새로운 디지털 기술을 효과적으로 사용할 수 있도록 지원하고 있다. 1987년 한국전산원으로 설립된 이후, 한국정보화진흥원을 거쳐 현재의 한국지능정보사회진흥원으로 발전했다. NIA는 대한민국의 정보화와 디지털 혁신을 이끌어 왔으며 ‘초고속국가정보통신망 개통’, ‘민원24’와 같은 전자정부 사업, ‘공공데이터 개방’ 등 다양한 프로젝트를 통해 국민의 삶의 질을 향상시켰다. 특히 코로나19 대응을 위해 ‘공적 마스크 앱’과 ‘백신사전예약시스템’을 구축하는 등 중요한 기여를 한 한국지능정보사회진흥원과 흥미로운 사업들을 소개하고자 한다.

과학교육에서 실험탐구는 이론적인 개념을 실제로 경험하고 이해하는 데 중요한 역할을 합니다. 실험을 통해 학생들은 추상적인 개념을 실제 상황에 적용하고 관찰하며 문제 해결 능력을 키우게 됩니다. 이를 통해 과학적 사고와 탐구 능력을 발전시키며, 자기 주도적 학습 능력을 기를 수 있습니다. 또한, 미래에 과학적인 직업이나 전공을 선택하는데 중요한 기반이 됩니다. 최근에는 과학 기자재의 발전으로 다양한 분야의 과학 실험이 가능해졌습니다. 특히 무선 센서를 활용한 데이터 수집이 쉬워져 실험 결과를 단순히 관찰하는데 그치는 것이 아니라 정량적 분석과 탐구가 용이해졌습니다. 다양한 센서 중 무선 분광광도계를 활용한 실험탐구 프로젝트를 소개하고자 합니다.

우리 선생님들 대부분은 수업 속에서 학생과 함께 호흡하고 그들의 발달을 도와 성취감을 느끼게 하고 이해와 성장을 돕는 수업을 좋은 수업이라고 생각한다. 하지만, 현실적으로 수업을 이렇게 해내기는 정말 어렵다. 특히 과학은 수업 시간에 다루어야 하는 성취 기준과 실험이 너무 많아 소위 ‘진도 나가기’ 바쁜 교과가 아닌가? 반드시 교육과정 재구성을 적절히 해야만 하는 이유가 여기에 있다.

반포고등학교는 특화된 과학중점 교육과정과 글로벌·인문융합 프로그램을 진행하여 입시와 진학에서도 강점이 되어 매년 탄탄한 입시결과를 만들고 있는 과학중점학교다. 특히 올해 수업량 유연화에 따른 학교 자율적 교육과정으로 팀 프로젝트형 탐구활동을 운영하고 있으며 콜로키움을 진행하여 학생들의 탐구능력을 신장하고 있어 학생들에게 좋은 반응을 얻고 있다. 또한 심화된 이공계 진로 체험 프로그램 운영 역량을 갖춘 학교로서 개방형 실험실을 구축하여 인근 학교에서도 쉽게 찾아가 체험할 수 있도록 시설을 완비하였으며 학생들의 다양한 과학 탐구 역량 수준과 요구 사항에 대한 개별 맞춤 지원이 가능하도록 노력하고 있다.

한국과학기술정보연구원(Korea Institute of Science and Technology Information, KISTI)은 과학기술 데이터와 국가슈퍼컴퓨팅 인프라를 보유한 과학기술정보 분야의 대표 연구기관입니다. KISTI는 과학기술데이터 종합연구기관으로 국내외 과학기술정보, 데이터 처리를 위한 슈퍼컴퓨팅 자원, 데이터 유통을 위한 초고속 연구망, 데이터 안전을 책임지는 사이버보안, 데이터의 부가가치를 높이는 AI와 S/W, 데이터 기반 미래 분석, 데이터 활용·확산을 위해 연구하고 서비스하는 역할을 수행하고 있습니다.

사람들은 과학자라고 하면 하얀 실험복을 입은 사람이 시험관을 들고 있는 모습을 떠올린다. 다른 과목과 구별되는 과학과목의 가장 큰 특징이 바로 실험일 것이다. 그래서인지 많은 과학 선생님이 공개수업이나 수행평가를 할 때 실험을 한다. 하지만 꼭 실험일 필요가 있을까? 성취기준을 효과적으로 달성할 수 있는 다른 방법은 없을까? 3월 첫 수업시간에 내가 학생들에게 항상 하는 질문이 있다. 어떤 수업을 좋아하나요? 어떤 과학 수업을 원하나요? 매년 아이들의 공통된 답은 하나다. “재미있는 수업이요!” 너무나도 당연하면서 굉장히 어려운 과제이다. 과연 어떻게 하면 ‘재미’있게 가르칠 수 있을까? 고민 끝에 내가 즐겁게 했던 경험에서 답을 찾아보았다. 그것이 바로 ‘보드게임’이었다.