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호기심과 궁금증 가지고
끊임없이 질문하라

천체에 대한 대부분의 지식은 전자기파(빛)의 관측을 통해서 알게 되었다. 관측을 통해 궁금한 것이 생겼고 문제를 해결하며 과학지식은 발전하였다. 과학의 발전과정을 살펴보면 학생들이 공부를 할 때 질문이 없으면 참된 앎에 도달할 수 없게 된다고 느낀다. 질문하는 것은 사진을 찍을 때 초점을 맞추는 것과 같다. 질문해야 집중할 수 있고, 문제를 해결할 수 있다.

글 강석철 교사(세종과학고등학교, origin @sen.go.kr)

과학을 영어로 science라고 하는데 science는 라틴어 scientia(스키엔티아)에서 유래되었다. 로마사람들이 사용한 scientia는 ‘경험’ 또는 ‘지식’이라는 뜻이 담겨있다. 과학을 경험 또는 지식이라고 생각한 로마인은 과학의 본질을 잘 이해하였다고 생각된다.
과학은 물질에 대한 경험과 지식으로 구성되어 있다고 할 수 있다. 과학의 한 분야인 천문학도 과학적 탐구과정을 거쳐 이론으로 발전하였다. 인류는 태양의 관측을 통해 하루와 1년을 알게 되었다. 인류가 1년을 알게 되어 파종시기를 결정할 수 있게 되었고 농사가 시작되었다. 1년을 알게 되면서 인류의 역사가 사냥과 채집을 하던 구석기 시대에서 신석기 시대로 전환되었다. 인류는 달의 관측을 통해 1달과 1주일을 알게 되었다. 달의 모양변화주기에 의해 1달이 결정되었고, 1달의 4분의 1에 해당하는 기간이 1주일이다.
1년은 정오에 관측한 막대 그림자의 길이 변화주기로 알게 되었고, 그 길이를 바탕으로 달력이 만들어졌다. 기원전 46년에 제정한 율리우스력은 1년의 길이가 365.25일이었다. 1년은 태양이 춘분점으로 되돌아오는데 걸리는 시간으로 정확한 기간은 365.24219878일이다. 율리우스력을 적용한 달력은 실제 계절 변화보다 더 빨리 날짜가 지나가게 되었다. 그 결과 1582년에는 달력 날짜가 계절보다 10일이나 빨라져 있었다. 1582년 로마에서는 10월 4일 다음날을 15일로 하였고 1년의 길이를 365.2425일로 하는 그레고리력을 적용한 달력을 사용하기 시작하였다. 태양과 달에 대한 관측 경험이 달력이라는 새로운 지식에 도달하게 된 것이다. 티코브라헤는 지금은 스웨덴령인 벤섬에서 20년 넘게 맨눈으로 행성을 관측하였다. 이 관측자료를 물려받은 케플러는 1609년 케플러 제 1·2법칙, 1619년 케플러 제3법칙을 발견하였다. 뉴턴은 케플러 제3법칙을 적용하여 1687년 만유인력 이론을 발표하였다. 1859년 수성의 근일점이 100년에 574초씩 이동하는 현상을 발견하였다. 531초는 다른 행성의 중력으로부터 계산되었으나 43초의 원인은 알 수 없었다. 1915년 아인슈타인은 태양의 중력에 의해 시공간이 휘어져 있다는 일반상 대성이론으로 완벽하게 설명하며 뉴턴의 중력이론을 보완하였다. 행성의 맨눈 관측은 케플러 법칙을 거쳐 만유인력 이론으로 발전하였고, 수성의 근일점 이동 관측 경험은 일반상대성 이론으로 발전하였다. 이처럼 과학은 경험, 문제 발견, 가설설정, 실험 또는 관측, 이론 순의 탐구 과정을 통하여 발전해왔다.
천체에 대한 대부분의 지식은 전자기파 (빛)의 관측을 통해서 알게 되었다. 관측을 통해 궁금한 것이 생겼고 문제를 해결하며 과학지식은 발전하였다. 과학의 발전과정을 살펴보면 학생들이 공부를 할 때 질문이 없으면 참된 앎에 도달할 수 없게 된다고 느낀다. 질문하는 것은 사진을 찍을 때 초점을 맞추는 것과 같다. 질문해야 집중할 수 있고, 문제를 해결할 수 있다. 우리 학생들이 호기심과 궁금증을 가지고 끊임 없이 질문하는 사람들이 되었으면 좋겠다.

강석철 선생님은 신도림고와 서울과학고를 거쳐, 현재 세종과학고등학교 교사로 근무하고 있다. 아울러 서울중등지구과학교육연구회 천문분과위원장(1995~2008)과 서울중등지구과학교육연구회 회장(2015~2016)을 역임한 바 있다.

                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                

탐구하는 마음을 가질 때

과학은 우리 곁에 더 가까이

인류가 탄생한 이래 과학자들은 과학을 통해 자연현상을 규명해 왔고, 이처럼 자연의 이치를 규명하려는 과학자들의 노력이 있었기 때문에 과학이 발달할 수 있었다. 과학자들은 대수롭지 않은 자연 현상에 대해서도 호기심을 갖고 날카롭게 관찰하고 탐구한다. 지금도 많은 과학을 하는 사람들은 과학적 근거를 바탕으로 자연의 수수께끼를 풀기 위해 끊임없이 자연을 탐구하며 노력하고 있다.

글 양관승 교감(등원중학교, ygs1229 @sen.go.kr)

아직도 선생님! 우리 과학 선생님!하고 불러줄 때 과학교사로서의 자긍심을 느낀다. 과학은 사전적인 의미에서 보편적인 진리나 법칙의 발견을 목적으로 한 체계적인 지식. 넓은 뜻으로는 학(學)을 이르고, 좁은 뜻으로는 자연 과학을 이른다고 정의하며, 확고한 경험적 사실을 토대로 하여 보편성과 객관성을 인정받는 지식의 체계 이어야 한다고 말한다. 과학적 정의를 바탕으로 내가 생각하는 과학은 다음과 같이 정리할 수 있을것 같다.
과학은 실생활과 연계시킬 수 있어야 한다

초등학교에서 중등학교 과정으로 올라가면서 과학이 어렵다는 학생들이 많다. 배워야하는 교과의 분량이 많기도 하고 낯선 용어와 실험이 학문으로 여겨지기 때문이다. 그래서 배움터인 학교에서 과학교사의 역할이 무엇보다 중요하다. 특히, 과학 교과 수업에서 다양한 방법으로의 수업 자료 확보가 중요하며, 수업의 내용이 실생활과 연계되었을 때 학생들이 흥미를 느끼고 창의적인 생각을 끌어낼 수 있을 것이다.

과학은 호기심에서 출발한다
과학은 자연을 체계적으로 이해하기 위해 자연 속에 숨어 있는 규칙을 찾아내거나 자연 현상을 설명하는 원리를 알아내는 과정이다. 과학은 호기심에서 출발해야 하며, 자연 현상의 위치와 규칙성을 발견하는 과정과 함께 이러한 과정으로부터 체계적으로 지식을 쌓아야 한다. 특히, 자연에서 일어나는 현상에 대한 강한 호기심을 보이고, 대부분의 사람들이 대수롭지 않게 여기는 현상도 날카로운 시선으로 탐구하는 자세가 필요하다.

과학을 통해 풍성함을 누리고 있다
과학이 가져다 준 혜택 속에서 우리는 풍요와 편리함을 누리고 있다. 최근에 인간의 수명이 100세를 넘는다고 한다. 과학은 인간의 수명 연장의 꿈을 실현시켰으며, 편리한 생활과 물질적 풍요를 가져왔다. 우리 생활 속에서 편리하게 사용하는 대부분의 것들은 과학적 원리가 숨어있다.

과학 발전이 곧 삶의 변화이다
과학과 기술이 발달함으로써 우리의 일상생활이 편리해졌고, 시·공간적인 거리를 좁혀 빠르게 다양한 의사소통이 가능하게 되었으며, 그뿐만 아니라 사람들로 하여금 자연현상을 대하는 자세를 변화시켜 생활이나 행동에서도 커다란 변화를 가져오게 하였다. 과학과 기술의 본래의 목적은 인간에게 윤택한 삶과 편의를 제공하는 것이다. 과학과 기술을 발전시키는 것에만 맹목적으로 매달려서는 안되며, 과학과 기술은 인류의 지속 가능한 발전을 뒷받침할 수 있어야 한다.
인류가 탄생한 이래 과학자들은 과학을 통해 자연현상을 규명해 왔고, 이처럼 자연의 이치를 규명하려는 과학자들의 노력이 있었기 때문에 과학이 발달할 수 있었다. 과학자들은 대수롭지 않은 자연 현상에 대해서도 호기심을 갖고 날카롭게 관찰하고 탐구한다. 지금도 많은 과학을 하는 사람들은 과학적 근거를 바탕으로 자연의 수수께끼를 풀기 위해 끊임없이 자연을 탐구하며 노력하고 있다.
'과학이란‘ 확고한 경험적 사실을 토대로 하여 보편성과 객관성을 인정받는 '지식의 체계’이어야 하고, 탐구는 문제 인식, 가설 설정, 탐구 설계 및 수행, 자료 해석, 결론 도출, 일반화로의 과정이어야 한다. 언제 어디서나 탐구하려는 마음 자세를 가질 때 과학이 우리 곁에 더 가까이와 있을 것이다.

양관승 교감선생님은 교직생활 35년 차로, 그동안 과학선생님으로 근무하다가 2019학년도 2학기에 등원중학교 교감으로 발령 받아 선생님의 교육활동 지원과 미래의 주인공인 우리 학생들이 바른 인성과 창의성을 갖출 수 있도록 지원하고 있다. 서울시교육청영재진흥위원회 위원 및 교육지원청영재교육원 팀장을 역임했다.

                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                

교사 노력으로 전하는 과학 선물 즐겁게 배우고 신나게 놀다

초등학교에서 아이들과 생활하는 동안 여러 과목을 지도해야 하는 상황에서 한 과목에 대하여 고민을 깊게 하기는 쉽지 않은데 이번 원고를 계기로 지도서와 교과서를 더 자세히 살펴보고 난 아이들에게 어떻게 하고 있는지를 되돌아 보게 되었다. 깊이있는 과학에 대한 이야기보다는 동료장학 공개수업을 준비하는 과정에서 아이들과 수업을 어떻게 준비하고 수업했는지를 이야기하다 보면 내가 생각하는 과학에 대하여 풀어 정리할 수있을 것같다.

글 박응식 교사(서울당곡초등학교, bike1975 @sen.go.kr)

3학년 2학기 4단원 물질의 상태에서는 “우리 주변의 여러 가지 물질에 대한 각각 고체, 액체, 기체의 특징을 알아보고 물질마다 다양한 상태로 존재함을 인식하게 한다.”고 되어 있다. 동료장학으로 선택한 차 시는“6~7차시 공기는 어떤 상태일까요?”에서 <공기가 공간을 차지하고 이동하는 성질을 알고 재미있는 과학놀이>로 정하였다. 지도서와 교과서를 살펴보면서 공기가 공간을 차지하는지 알아보기, 공기가 이동하는 성질 확인하기의 두 가지 탐구활동을 통해 아이들이 공기(기체)의 성질을 이해 할 수 있도록 구성이 되어 있다.

과학교과서 78쪽 공기실험 사진	대체 공기실험 사진	왼쪽의그림에서 A와 B의 풍선의 개수가 확연히 차이가 나지 만 B의 공간을 풍선에 공기를 채워넣으면 더 넣을 공간이 없어지는.. 아니 그 공간을 공기가 차지하기 때문이라는 상황을 직관적으로 볼 수 있는 대체실험을 통해 아이들의 호기심을 자극하여 서서히 과학에 다가오도록 만들기 위함이다.

첫 번째로 공기가 공간을 차지하는지 알아보기의 실험으로 제시된 것은 수조, PET병뚜껑, 구멍이 뚫린 투명컵과 구멍이 뚫리지 않은 투명컵을 이용하여 PET 병뚜껑의 이동 여부에 따라서 공기는 부피를 차지한다는 것을 알아보도록 실험이 구성되어 있다. 아이들이 두 가지의 다른 투명컵을 통해서 공기가 빠져나가는 것과 빠져나가지 않는 경우를 비교하면서 공기가 공간을 차지하는 것을 자연스럽게 이해 할 수 있을까?라는 고민을 하게 되었다. 그리하여 아이들이“ 공기가 공간을 차지하는 것을 바로 인지할 수 있도록 하려면 어떻게 해야 할까?”고민을 하다가 일단 기체를 다루는 단원에서 필수재료인 풍선을 뺄 수 없으니 풍선을 이용하면 좋을 것 같은데… 하다가 더 고민해 보고 아이들을 위해 수업준비를 해볼 만한 가치는 충분히 있지 않을까 싶다. 미리 학교에서 사용하는 일반쓰레기를 모으는 비닐봉지에 22개의 풍선을 미리 불어둔 다음 2개 정도는 손 펌프를 이용하여 아이들 앞에서 아니 교장, 교감선생님이 교실에 들어올 시점을 치밀하게 계산하여 그 순간에 공기를 불어 넣는 눈에 띄는 행동을 시도하기도 하였다. 늘 그렇지만 타이밍은 맞지 않았다. 하지만 아이들에게 24개의 풍선에 공기를 넣으면 홀쭉했던 비닐봉지가 풍선만으로는 채워지지 않지만 공기를 가득 넣으면 큰 비닐봉지를 가득 채울 수도 있다는 것을 보여줄 수 있었다. 비닐봉지에서 풍선을 아이들에게 하나씩 나눠주고 풍선컵스틱에 끼워서 선물을 주니 아이들이 난리법석이었다. 그래도 괜찮다. 이런 흥미로운 자극을 통해 아이들은 공기가 공간을 차지한다는 것은 충분히 이해했을 거라 믿는다. 두번째는 “공기가 이동하는 성질을 확인하기”에서는 일단 ❶공기를 넣어야 할까요? ❷공기를 빼야 할까요?라는 이야기를 시작으로 에어바운스 놀이터를 대여하는 인터넷 쇼핑몰의 놀이를 준비하는 영상(30초)과 놀이를 마무리해서 정리하는 영상(1분)을 구분하여 보여주면서 실생활 속에서공기를 넣는 것 뿐만아니라 빼는것도 필요하다는 것을 알게 하고 싶었다. 아이들이 넣는 것 만큼이나 공기를 빼내어 정리하는 동영상에 관심을 가지는 모습은 나의 작은 노력에 아이들이 주는 작은 선물처럼 느껴져 늘 좋다.

아이들에게 24개의 풍선에 공기를 넣으면 홀쭉했던 비닐봉지가 풍선만으로는 채워지지 않지만 공기를 가득 넣으면 큰 비닐봉지를 가득 채울 수도 있다는 것을 보여줄 수 있었다.	에어바운스	놀이할 때	정리할 때 출처 : http://billibaba.com/product/에어바운스-대여-홈바운스-정글북/14/category/24/display/1/- 발리바비 홈페이지

그리고 의도적으로 공기를 빼서 잘 튀지 않는 탱탱볼과 공기가 가득차 있어 잘 튀는 탱탱볼을 비교하여 보여주었다. 체육활동에 사용할 수 있는 상태를 만들기 위해 공기가 이동하는 성질을 과학 원리를 활용하면 좋다는 것을 알게 해주고 싶었다. 학습활동이 보여주고 듣기만 하는 것이라 아이들의 활동으로 이어지지 않은 듯하여 과학원리를 이용한 과학놀이로 빨대를 이용한 에어로켓을 만들어보고 발사하는 활동, 그리고 발로 밟는 에어로켓을 아이들과 해 보았다. 역시나 아이들의 몰입도와 흥미는 내가 감당하기 힘들 정도였다. 하지만 아이들이 나의 고민과 노력으로 과학에 좀 더 가까워졌다면 난 기쁘다.
이런 수업을 하기 위해서는 다양한 경험이 필요한 것 같다. 탱탱볼도 체육창고에 있는 공에 공기를 넣어본 경험이 있어야 한다.
탱탱볼 사진에 사용한 휴대용 펌프는 뭔가하는 사람도 있을 듯하다. 산악자전거를 몇 년 전에 탄 적이 있는데 자전거는 도난 당하고 지금 남은 용품 중에서 요긴하게 사용하는 것이 휴대용자전거 펌프다. 그리고 공에 공기를 주입할 때 필요한 ‘공기주 입바늘’은 아들이 공에 바람을 넣어 달라고 해서 펌프를 샀는데 펌프는 고장이 나고 남은 부품이다. 이렇게 다양한 경험 속에 조각나 있던 경험들이 잘 조합이 되었을 때 아이들에게 보여 줄거리도 다양해질 수 있을 것같다.

탱탱볼실험	아이들과 공개수업 마지막에는 운동장으로 나가서 로켓을 날릴 수 있었다. 아이들이 고성능 에어로켓의 발사를 하면서 감탄사를 연발하였다.	사진에 있는 아이들이 이제는 중학교 3학년입니다.

그리고 교과연구회(과발연)에서 17년째 활동을 하고 있는데 오프라인 직무연수를 받으면서 연수를 받고 여분의 재료를 챙겨온 것이 이번 공개수업에 시작이 되었던 것 같다. 사이언스 카페라는 주제로 각자 원하는 활동을 선택하여 만들어본 키트의 활용과 교육적 효과에 대하여 서로 이야기를 나누는 연수주제 활동으로 선택한 것이 발로 밟는 펌프였다. 같은 활동을 선택한 선생님들의 배려로 이번 공개수업이 가능할 수 있도록 배려받아 로켓과 발사대 7대를 챙겨올 수 있었고, 아이들과 공개수업 마지막에 는 운동장으로 나가서 로켓을 날릴 수 있었다. 아이들이 고성능 에어로켓의 발사를 하면서 나오는 감탄사를 연발하였다. 그런데 학교가 공사 중이라 펜스를 넘지않기 위해 나름 발사대 각도를 조절하였지만 아이들의 넘치는 에너지를 간과한 나머지 발사가 거듭될수록 사라지는 에어로켓 때문에, 뒤로 갈수록 불안해 하는 아이들 몇몇이 눈에 띄였다. 결국 7발로 시작한 활동을 5, 4, 3, 2, 1로 줄어들더니 결국 4명의 아이들이 발사를 하지 못했다. 일단은 공사장에 들어갈 상황이 아니라서 아이들에게 양해를 구하고 다음 시간에 발사를 하게 하였다. 아이들에게는 공기의 성질에서 알아보는 수업이 교과서, 동영상에서 마무리 되어 스쳐지나가는 것일 수 있었겠지만 조금의 나의 머리속 조각나 있던 경험을 조각모음하고 같이 연수를 받는 선생님의 배려가 이번 공개수업을 빛나게 해 준 것이라 생각한다.
과학 교과의 목표는 “자연 현상과 사물에 대하여 흥미와 호기심을 가지고 과학의 개념을 이해하고 탐구 능력을 함양하여, 개인과 사회의 문제를 과학적이고 창의적으로 해결하기 위한 과학적 소양을 기른다.”라고 지도서에 나와있다.
과학이라는 과목을 나를 통해 만나게 되는 아이들에게 좀 더 흥미와 호기심을 가지고 다가설 수 있도록 내가 좀 더 경험하고 배워서 즐겁게 아이들이 과학을 함께 할 수 있도록 교과연구회 선생님 그리고 동학년 선생님과 함께 나누고 배워야 할 것같다.
5년 전, 공기에 대하여 수업을 마친 후, 집에 가지 않고 서성이는 반 아이들에게 질문을 던졌던 기억이 난다.
"속까지 접어버린 고무장갑을 뒤집어서 말렸는데, 어떻게 하면 쉽게 뒤집어서 다시 사용할 수 있을까?
우리가 오늘 수업시간에 배운 공기의 성질을 잘 이용하면 의외로 간단히 뒤집을 수 있을 것 같은데…. "

박응식 선생님은 현재 서울당곡초등학교 교사로 재직하고 있으며, 한국과학발명놀이연구회 회원(2002~2019)과 동작관악교육청 발명교실 강사(2006~ 2019)로도 활동하고 있다. 2013년도에는 과학문화의 중요성과 가치를 뿌리내리게 하는 데 기여한 공로를 인정받아 올해의 과학교사상을 수상한 바 있다.