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 있습니다. 그러나 현재까지 나온 AIDT는 주로 객관식이나 단답형 문항 채점에 집중하고 있어, 이를 보완할 수 있는 서술형 평가의 필요성이 더욱 주목받고 있습니다. 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 있습니다(Bloom, 1984; 이미화, 2013). 필자는 이러한 어려움을 해결하기 위해 생성형 AI(GPT)를 보조 교사로 활용하여 현실적인 한계를 극복하고자 했습니다. 서술형 문항은 응답의 질과 정확성을 평가하는 구조화된 문항으로(박혜영 외, 2019), GPT에 설계된 모범 답안과 평가 준거를 입력한다면 채점과 피드백이 가능할 것으로 기대했습니다.

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 폭 넓고 추상적인 아이디어로, 학생들이 자신이 살아가는 세계를 통합적으로 이해하고 다양한 상황에 적용할 수 있게 한다.

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.

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.

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.

‘열’ 개념은 가열도구의 사용을 비롯한 일상생활뿐 아니라 기상현상이나 물질의 상태변화 등 모든 영역의 과학과 기술, 공학의 기초를 이루는 중요한 개념이다. 많은 학생들이 눈에 보이지 않는 ‘열’ 개념을 어렵게 느끼고 오개념을 형성하기도 한다. 초등학생들은 발달단계상 구체적 조작기에 해당하기 때문에 추상적인 개념을 시각화하여 제시하는 것이 학생들의 내용 이해에 도움을 줄 수 있다.

‘인공지능(Artificial Intelligence, AI)’은 1956년 존 매카시(John McCarthy)가 주도한 다트머스 회의(Dartmouth Conference)에서 처음 등장한 이래로 약 70년의 역사를 가지고 있다. 최근에는 이러한 인공지능을 활용한 다양한 정책이 시행되고 다양한 교수학습 자료가 개발되고 있는데, 인공지능 활용은 전문가의 전유물이 아니라 누구나 미래의 필수 역량이 될 것으로 생각한다. 이러한 변화하는 상황에서 고등학교 물리 수업 시간에 학생들과 함께 물리학을 공부하기 위해 챗GPT(Chat-based Language Model for Language Generation)라는 언어 모델을 활용한 대화형 학습 방법을 세 가지 탐구 방법으로 적용해 보았다.

가끔 인공지능(AI)에 대해 왜 배워야 하는지에 대한 질문을 받고는 한다. 인공지능을 포함한 모든 과학기술은 인간의 문제를 해결하는 도구로 쓰일 때 가장 가치가 있다. 또한 “인공지능은 ‘따뜻한 창의성’을 현실화시켜줄 수 있는 문제해결을 위한 가장 강력한 도구 중의 하나”이다. 그렇기에 우리 학생들에게 교육과정 중 필요한 필수교과는 아니지만, 우리의 상상력을 현실로 만들 ‘방법’인 인공지능을 배워야 한다고 말로 열 번 설명하는 것보다 한번 보여주고 체험하게 하고 싶었다.

<과학책 한 학기 한 권 읽기>는 교양 과학 도서를 이용한 수업으로 방과후 학교 수업의 형태로 시도되었다. 생각보다 과학책은 재미있고 읽을 만하다는 생각을 심어주고 싶었다. 2학년 생명과학Ⅰ 시간에 참가자를 모집하면서 혼자서는 끝까지 읽기 어려울 것이라고 말했다. 하지만 약간 어려운 주제를 주고, 완수할 수 있도록 계기를 주는 것이 교사의 역할 중 하나라고 생각해서 하게 되었다. 수업을 마친 후 학생들은 이 활동을 통해 배운 점은, 진로에 관한 독서가 그저 지식을 넓히는 데에만 사용되는 것이 아니라, 다른 사람들의 의견을 듣고 자신의 의견도 공유할 수 있는 기회라고 말했다.

과정 중심 평가라는 말이 이제는 낯설지 않을 것이다. 해당 내용을 들으면 교육적으로도 의미가 있고, 생활기록부 개별화에도 많은 도움이 될 것으로 생각된다. 특히, 대입에서 생활기록부 반영에 제한이 많아지며 과목별 세부능력 특기사항이 매우 중요한 이 시점에서 매 학기마다 선생님들의 고민과 노력이 클 것으로 생각된다. 하지만 과학 과목에서 과정중심 평가를 하기에는 어려운 점들이 많다. 수업 시수도 부족하고 실험 평가도 필수적으로 해야 하는 상황에서 학급당 학생수가 줄었어도 여전히 개별적으로 관찰 평가하기는 쉬운 일이 아니다. 또, 수행평가라는 특성상 실험 평가는 대체로 정형화된 실험으로 진행되는 한계도 있다. 매년 학기 말에 생활기록부를 작성하며“이 학생이 무엇을 했었더라?”를 떠올리며 고민하거나 학생들에게 무엇을 했는지 물어보는 과정에 답답함을 느끼고 쉽게접근할수있는방법이무엇이있을까고민하고진행했던내용을공 유하고자한다. 화학1 위주의내용이지만다른과목에서도충분히적용할 수 있을 것으로 생각된다.

학생들의 학습 동기를 높이기 위해 재미있고 실감 나는 수업을 구성하는 것은 매우 중요하다. 이 재미와 실감을 갖기 위해 학생들이 직접 실험을 통해 체험하는 것이 과학의 묘미인데 교과서에는 동물들, 인체의 내부, 천체와 같이 물리적으로 학교에 둘 수 없는 자료들이 있다. 이런 자료는 사진, 동영상과 글로 배운다고 해도 실감이 덜하다. 그래서 AR(증강현실), VR(가상현실)을 수업에 도입하여 직접 관찰하기 어려운 것들을 가상의 입체 영상으로 보여줌으로써 현실감을 높이고 효율적인 학습을 하도록 다양한 수업을 구성하였다.

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.

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.

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.

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.