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과학교육, 혁신을 꿈꾸다

참여하고 체험하며, 미래 과학 교육으로 피어나는 더 큰 꿈

아이들의 행복한 미래를 위해 교육의 역할은 매우 중요하다. 학생들에게 꿈과 끼를 기르는 방법과 방향을 알려주는 미래지향적인 교육으로 거듭나려면 다양한 방면에서 변화를 모색해야 한다. 힘든 과정이지만 여러 교육기관에서 발상의 전환을 통해 오랫동안 굳어진 교육 형태를 바꾸려는 노력을 시도하고 있다. 예일여자고등학교와 성동4차산업혁명체험센터는 각각 창의융합형과학실 운영과 미래기술교육 실시를 통해 교육의 혁신에 도전하고 있다.

첨단과학기술 활용하는 창의융합형 과학실

예일여자고등학교 1학년 과학탐구실험 수업시간. 학생들이 실험을 통해 토양과 호수를 중화시키는 효과적인 방법을 찾고 이를 인포그래픽으로 제작 및 발표한다. 그런가하면 과학교양 수업시간에는 다양한 형태의 경기장 지붕을 조사하고 그 특성을 이용해 학생들이 종이와 3D프린터로 지붕을 직접 제작해 발표한다. 이같은 미래형 과학학습이 가능한 이유는 예일여고가 창의융합형 과학실을 수업에 활용하고 있기 때문이다. 예일여고는 지난해 ‘창의융합형 과학실 모델학교’에 선정돼 올해 2차년도를 맞이했다. 예일여고 창의융합형 과학실은 면적 173㎡ 규모로 실험 및 러닝 공간, 토론 공간, 검색 및 리소스실 등을 갖추고 있다.

각 공간에는 노트북과 태블릿PC, 3D프린터, 터치 스크린 등 첨단과학 기자재가 구비돼 있어 언제든지 다양한 과학 실험활동과 첨단과학기술을 활용한 창의적 탐구활동을 할 수 있다. 예일여고는 창의융합형 과학실을 수업에 적극 활용하고 있다. 학생들은 수업시간에 노트북 및 태블릿PC 등 디지털 기기를 활용해 자료를 조사하고 비치된 과학 심화 도서 및 잡지 등 심화 자료를 활용해 자료를 검토한다. 또 터치 스크린을 활용해 조사한 내용을 발표하고 미러링 기능을 이용해 발표자료를 공유한다. 그런가하면 크로마키 장비를 활용해 뉴스를 제작하고 3D프린터와 3D펜을 활용해 3D모형을 설계 및 제작한다.

인포그래픽을 활용해 정보를 전달하고 자기주도적인 설문활동과 결과 및 자료를 토대로 차트를 제작하기도 한다. 예일여고 창의융합형 과학실 운영을 맡 고 있는 김병철 교사는 “학생들이 창의융합형 과학실에 들어오면 일단 큰 사이즈의 과학실과 다양한 디지털 기기의 활용에 매우 높은 관심을 보인다”며 “3D프린터를 이용해 자신이 직접 모형을 제작하고 크로마키 장비를 활용해 친구들과 함께 발표물을 만들다보면 시간가는 것도 잊을 정도로 몰입한다”고 말했다.

창의적 사고역량 길러주는 미래형 과학학습

창의융합형 과학실을 활용한 수업은 참여 학생들의 큰 호응을 얻으며 적지 않은 효과를 거두고 있다. 학생들은 디지털 기기 및 심화 자료 등을 활용해 자료를 조사하면서 사회·과학적 이슈에 대한 관심을 키우고 토론 학습을 통해 스스로 탐구하며 이해 한다. 또한 학습한 내용을 토대로 효과적으로 지식을 전달할 수 있도록 발표물을 제작하고 터치스크린과 미러링 기능 등을 이용해 발표함으로써 논리적이고 효율적으로 발표하는 능력을 키운다. 더불어 디지털 기기를 활용해 영상, 인포그래픽, 차트 등 발표물을 만드는 뉴스 제작 활동을 함으로써 성취감과 정보활용 능력도 갖춘다. 예일여고는 이러한 일련의 과정을 통해 새로운 지식과 가치를 창출하는 창의융합형 인재를 양성하는데 초점을 맞추고 있다. 김 교사는 “주입식 교육을 계속하는 학교에는 미래가 보이지 않는다.

학교는 교사와 학생 간 상호작용, 학생과 학생 간 상호작용을 하는 교육으로 바뀌어야 한다”며 “저명한 경영학자 피터 드러커의 말처럼 학교는 학교 이외의 곳에서 제공받지 못하는 것을 제공해야 한다. 학교는 주입식 교육의 틀에서 벗어나 참여형 교육을 향해 새로운 좌표를 제시해야 한다”고 강조했다. 이어 “창의융합형 과학실 운영을 통해 전통적인 과학실 역할에서 탈피해 협력과 문제해결의 장을 제공하고 있다”며 “지식 전달의 공간에서 공유와 연결의 공간으로 바꾸고 공간적 제약에서 벗어나 협력과 문제 해결을 위한 공간으로 재탄생시켜 다양한 활동이 학교에서 이뤄지도록 유도하고 있다”고 설명했다. 예일여고는 창의융합형 과학실 운영과 관련해 교사 역량 강화 연수를 통해 학교급별 연합 연계 수업, MBL·아두이노·드론 등 첨단 기자재 활용을 활성화하는 수업, 타 교과와 융합한 수업 등 다양한 과학실 활용 프로그램을 구축하는 한편, 토론과 협동을 기반으로 한 학생 중심 수업 강화, 1학년 전반추가운영, 방과후 프로그램운영 등 수업의 내실화를 위한 방안을 추진할 계획이다.

4차 산업혁명 시대 대비한 미래기술 교육

이리저리 장애물을 피해 드론을 날리는 초등학생부터 블록들을 연결하고 코딩 값을 입력해 사물인터넷 DIY키트들을 다양하게 움직이는 중학생, 만들고 싶은 작품을 모델링해 3D프린터로 출력하는 고등학생과 헤드마운트를 착용하고 가상현실 세계를 경험하는 성인까지. 놀이하듯 다양한 미래기술을 배울 수 있는 이곳은 서울 성동구에 위치한 성동4차 산업혁명체험센터다. 촬영과 운송, 농업에 까지 사용되는 전방위 멀티플레이어 드론을 비롯해 상상하는 물건을 실제로 제작할 수 있는 3D프린터, 세상과 사물을 연결해 더욱 편리한 세상을 만드는 사물인터넷 (IoT), 현실세계와 가상세계를 연결해 새로운 가치를 만드는 가상현실, 그리고 인간의 힘으로 부족한 기술을 채워주는 인공지능 로봇에 이르기까지 4차 산업혁명 시대에 필요한 미래기술을 배우고 체험하며 핵심 역량을 기를 수 있도록 마련된 교육 공간이다.

지상 2층 규모로 1층에는 드론체험장, 3D프린터 교육장, VR(가상현실) 교육장, 2층에는 로봇 교육장, IoT 교육장, 코딩 교육장 등이 들어서있다. 체험시설 가운데 가장 눈에 띄는 곳은 높이 약 15m를 자랑하는 드론체험장이다. 실내 공간이라 날씨 및 보안에 구애받지 않고 사시사철 드론을 날릴 수 있는 게 장점이다. 드론 경기장, 연습용 장애물, 드론 시뮬레이터 및 수십 종의 드론 등 다양한 기자재를 갖추고 있다. 성동4차산업혁명체험센터의 위탁운영을 맡고 있는 티엠디교육그룹 최도희 대리는“성동4차산업혁명체험센터는 전국 최초의 4차 산업혁명 관련 교육이 가능한 센터로 다양한 체험 교육을 무료로 제공하고 있다”며 “4차 산업혁명에 대한 관심이 높아질수록 수강생들의 교육에 대한 만족도도 함께 높아지고 있다”고 설명했다.

자신이 직접 만들고 체험하며 융합형 인재로, 발돋움

센터는 4차 산업혁명 시대의 미래인재 조건인 창의, 테크, 문제해결, 융합, 협업, 커뮤니케이션 역량을 갖춘 미래인재 배출을 목표로 미래기술과 미래역량을 배우는 교육과정을 6개 분야로 나누어 운영하고 있다. ‘드론스쿨’에서는 산업에서의 드론의 역할과 활용방안, 비행체험, 드론분야 미래직업을 배우며 ‘코딩스쿨’에서는 4차 산업혁명 시대의 핵심역량인 SW기술과 컴퓨팅 사고력을 배우고 SW가 바꿀 수 있는 미래세상을 창조해본다. ‘로봇스쿨’에서는 4차 산업혁명 시대 로봇의 역할과 중요성을 알아보고 실제 로봇 작동 설계와 제작과정을 체험하며 ‘3D프 린터스쿨’에서는 3D프린팅의 설계와 출력을 통해 창작 욕구를 실현하고 상상을 현실로 만들어본다.

또 ‘VR스쿨’에서는 실감 미디어 시대를 이끄는 VR, AR(증강현실), MR(융합현실)의 원리와 기술을 체험하고 습득하며 ‘IoT스쿨’에서는 사물인터넷의 원리를 알아보고 창의적 아이디어를 통해 IoT제품을 제작해본다. 교육은 체험 중심 방식으로 진행되는데 미래기술 원리를 이해하고 적용사례를 시연하는 ‘강의 및 시연’, 미래기술을 체험하고 시제품을 만드는 ‘실습 및 체험’, 미래직업을 창직하고 미래세상을 아이데이션하는 ‘적용’ 단계로 이뤄진다. 연령에 따라 수준 별로 이론 및 실습 교육이 함께 진행되기 때문에 생소한 기술이라도 쉽고 재미있게 익힐 수 있다. 교육 프로그램은 학교 수업과 연계해 주중에 운영하는 학교 프로그램과 학생, 일반 인을 대상으로 하는 주말 및 방학 프로그램으로 나뉘며 수시로 상설 프로그램이 운영 된다. 지난해 10월 개관한 후 약 6개월 동안 3,800여 명이 미래기술을 체험하고 배우는 시간을 가졌다.

최 대리는 “센터에서 진행하는 체험 중심 교육은 기존 과학교육의 한계인 이공계 기피현상과 주입식 교육을 넘어 창의성 개발에 중점을 두고 있는 STEM 교육과 부합한다”며 “센터는 6가지 핵심 분야 교육을 통해 4차 산업의 미래인재 조건인 창의 융합 인재를 양성하는 데 목표를 두고 있다”고 밝혔다. STEM(Science·Technology· Engineering·Math) 교육은 영국, 미국 등 선진국에서 과학기술분야 우수인재를 확보하기 위해 실시하는 교육이다. 센터 교육은 현재 성동구 관내 학생과 주민, 재직자에 한해 참여가 가능하다. 향후 프로그램을 확대해 구민들의 기술 체험 기회를 보다 확대하는 한편, 창업 및 진로와 연계한 심화과정 및 융합과정의 프로그램을 활성화하는 방안도 마련할 계획이다.