한국 과학의 미래와 과학 영재교육 - 이상천
1. 시작하며
우리에게 있어서 과학영재교육의 의미는 남다를 것으로 본다. 자원이 부족한 우리의 현실에서 우수한 인적자원이 우리 경제의 밑받침인 것은 굳이 설명할 필요가 없으리라 본다. 특히 과학분야의 영재를 육성한다는 것은 우리의 장래를 위한 청신호가 아닐 수 없으며, 이런 의미에서 영재교육 진흥법의 제정과 시행령의 실시에 따른 첫 과학영재학교로 부산과학고가 탄생하게 되었다. 국가적 차원에서 실시하는 이러한 과학 인력양성 제도는 한국의 먼 장래를 바라볼 때 매우 고무적인 발걸음으로 여길 수 있다. 과거 기초과학을 중시하고 과학자를 키워온 과학의 선도적인 국가들이 현재 세계의 경제를 이끌고 있다는 사실은 우연히 이루어진 결과가 아닌 것이다. 과연 우리의 과학영재들을 어떻게 키우고 세계적인 과학자로 만들어 우리도 과학과 기술의 선진국으로 경제 대국이 될 수 있을지 국가와 전문가와 교사와 학부모가 다같이 고민하여야 할 중요한 문제로 본다. 특히 앞으로 흥미와 실험 및 탐구중심의 과학교육을 토대로 우수한 과학영재들이 과학영재교육원, 영재학급, 영재학교를 통하여 발굴되고 미래의 창의적 생산자로 배출된다면 한국 과학의 미래는 무척 밝으리라 본다.
2. 영재교육의 이론적 배경
영재교육의 이론에는 여러 의견을 적을 수 있지만 현재 영재교육을 연구하는 대표적인 기관과 대표적인 인물을 들라면 우선 미국 국립영재센터인 코네티컷대학의 국립영재교육센터의 렌즐리 교수와 미국 예일대학의 PACE 센터의 스턴버그 교수, 하바드대학의 가드너 교수 등이 있으며, 특히 렌즐리 박사의 경우에는 영재 및 영재 학생의 판별, 창의성 개발, 정규 학교 단위에서의 영재교육 프로그램 운영 및 총체적 재능 포트폴리오에 의한 영재아 평가 방법 등을 연구하였고 이와 관련하여 많은 영재교육의 방향과 실질적인 모델을 개발하고자 노력하고 있다. 그의 이론에는 영재성의 개념과 영재교육에서 ‘발달된 상태’가 아니라, 발달해 가는 특성으로서의 영재성과 재능(developing gifts and talents)을 강조하고, 학생의 영재성 혹은 재능 분야별로 심화풍요학습의 기회를 확대하는 것을 더욱 강조하고 있다. 한마디로, 그의 이론은 일반 정상 학교 단위에서의 차별적 교육과정을 통해 심화 학습 기회를 확대하는 것을 추구하고 있다. 반면에 예일대학의 스턴버그 박사는 영재아들의 지능에 한 개인이 특정 사회나 문화적 상황(맥락)속에서 그 자신의 목표를 달성하기 위하여 환경에 적응하고 환경을 조성해 가며, 더 나아가 환경을 선택할 수 있는 능력, 즉 성공지능을 포함시켜 해석되어야 할 것으로 주장하고 있다. 또한, 지능을 설명하는 하위 요소들의 균형적 발달이 성공으로 이르는 길임을 강조하면서, 어느 한 영역이나 분야에 제한되는 것을 경계하고 있다. 특히 스턴버그 박사는 인간의 지적인 능력은 전통적인 분석적-논리적 지능(analytical intelligence) 이외에, 독창적 사고를 바탕으로 한 창의적 지능(creative intelligence)과 지식을 실제 세계의 문제 해결에 응용할 수 있는 실천적 지능(practical intelligence)이 보다 중요함을 역설하며 결국, 지적인 인간 혹은 성공하는 인간은 이 세 가지의 지능이 조화를 이룬 상태를 말한다고 결론짓고 있다.
3. 렌즐리박사의 학교 단위 심화 학습 모형(The Schoolwide Enrichment Model)에 근거한 과학영재교육의 방향 및 지도 방안
영재교육을 위해서는 정규학교에서의 다양한 프로그램 운영을 통해 영재성 개발을 조력할 수 있을 것이며, 이때 교육과정 압축(속진)이나 심화학습 활동 기회를 제공하여야 한다고 본다. 이를 삼원 심화 학습 프로그램 혹은 삼부 심화 학습 프로그램이라고 부르고 있다. 제1유형 : 일반 탐색 활동을 통한 심화 학습 일반적으로 정규 교육과정 속에 포함되어 있지 않은 새롭고, 흥미로운 주제나 지식 영역들에 학생들이 접할 수 있도록 설계된 일반적 탐구 경험들로 구성하며 초청 강연, 시범, 단기 방문, 비디오 상영, 시청각, 공학적 기구 사용 등 다양한 절차로 실행하는 교육을 활동을 의미한다. 제2유형 : 집단 훈련 활동을 통한 심화 학습 상위 수준의 사고과정, 연구, 개인적, 사회적 발달과 관련된 과정을 개발하도록 설계된 방법, 도구, 수업 기법들로 구성하며 심화 집단들, 자기선택, 독자적 연구를 수행하는 학습자뿐만 아니라 정규 교육과정 내의 모든 학생들에게 제공하도록 설계한다. 제3유형 : 개인 혹은 소집단별 현실 문제 탐구 활동 학생들이 획득할 수 있는 심화수준의 최상위 단계로 구분하며, 다음과 같이 다섯 가지 핵심 요소에 의해 다른 심화유형과 구별하고 있다.
첫째, 학생 개개인이나 소집단의 흥미에 기초하여 학생들은 그들이 연구해야 할 진정한 문제에 관심을 가지도록 유도하며, 둘째로, 학생들로 하여금 실행 전문가로서의 역할과 기술을 가질 것을 요구하여 문제 난이도에 대한 판단, 시간 배분, 결과에 대해 예측할 수 있는 교육을 의미한다. 셋째로, 신뢰할만한 방법들을 사용하는 것으로 과학적 연구를 위해 과학적 방법을 사용하는 것을 의미한다. 넷째로, 타인의 의견을 경청할 수 있는 감각능력이 뛰어나는 것으로 진정한 경청은 학생들로 하여금 그들 결과물의 질 향상과 기존 발견과의 의사소통에 새롭고 효과적인 방법을 개발할 수 있도록 고무시키는 학습을 의미한다. 마지막으로 논리적이며 과학적 타당성 있는 결과에의 유추를 유도하며 이는 신뢰성 있는 학생 성취도 평가가 요구되는 데 이를 위해서는 다면적이고 총체적인 수행 평가가 적절하다고 한다. 이 이론에서는 유기적 결합체이며 연속체로서의 삼원 모형을 제시하고 있다. 세 가지 유형의 학습활동은 역동적인 관계에 있으므로, 어느 한 유형의 학습만이 별개로 실행된다면, 삼원 심화 학습은 결코 완결될 수가 없다. 특히, 세 가지 유형 가운데 제3유형이 가장 높은 단계이며, 제1유형과 제2유형은 비교적 큰 규모의 학습자 집단에서 실행되지만, 제3유형은 소규모의 자발적이고 자율 선택적 활동의 특성을 지니고 있으며 세 가지 유형의 학습이 반드시 위계적이거나 직선적으로 진행할 필요는 없다고 본다.
위에 제시한 렌즐리 박사의 삼원 모형은 과학영재들의 교육 모델설계와 교육지도에 적용할 수 있으며 이는 현재 과기부의 지원 하에 각 대학교에 설치된 과학영재교육센터의 교육모형에도 그대로 적용되고 있다고 본다. 초, 중등과학영재교육에서 일차적으로 흥미를 유발시키며 지식을 전달하고 학습시키는 기초학습과 과제를 중심으로 집단 실험수업과 탐구를 하는 심화학습 그리고 개인별 능력에 맞추어 사사교육을 실시하는 개인연구가 위의 모델의 변형된 구조로 이해할 수 있다. 이러한 삼원 심화학습 프로그램이 확대될 경우 각 학교나 시도 교육청에서 실시하는 영재학급에도 적용할 수 있도록 구성할 수 있으며 지도교사는 위의 목적에 맞추어 영재지도를 구상하여야 할 것이다.
4. 스턴버그 박사의 삼원 지능 이론에 기초한 과학영재교육 방안
우선 스턴버그 박사의 삼원 지능 이론(=삼위일체지능이론)에 대하여 알아보면 인간 지능에 관한 세 가지 부분이 언급되고 있는데, 먼저 지능과 인간 내면 세계를 관련짓는 이론으로 요소적 하위이론이 있으며, 이는 인간이 정보를 처리할 때 활용하는 지적 구성요소들을 밝혀 주고 있다. 다음으로 경험적 하위이론에 따르면, 위의 요소들이 다양한 경험 수준의 과제들에 응용된다고 가정하고 있다. 즉, 한쪽 극단으로 보면, 우리가 이전에 전혀 접해 보지 못하였던 아주 생소한 과제들에 응용되기도 하고, 또 다른 극단에서 보면, 너무나 친숙한 과제여서 별달리 지적인 노력을 하지 않아도 되는 것들도 있다고 한다. 그러므로, 인간의 지능을 측정할 때에는 비교적 친숙하지 않은 과제가 적절한 데, 지나치게 생소한 과제를 부과하였을 경우 개인이 그에 관련된 경험이 전혀 없기 때문에 지능을 제대로 측정할 수 없다는 것이다. 마지막으로 상황적 하위이론에 따르면, 정보처리의 요소들은 실제의 생활 맥락 속에서 세 가지 가운데 어느 한 가지의 기능을 수행할 수 있도록 경험으로 응용된다고 한다. 일단 환경에 자신을 맞추어 가는 환경 적응 기능, 환경을 자신에 적합하도록 변화시키는 환경 조절 기능 및 적응이나 조절 기능으로 환경을 움직이기 어려운 상황에서 새로운 환경을 선택하는 기능을 포함한다. 이 하위이론에 따르면, 지혜로운 사람(현명한 사람)은 자신의 강 약점을 정확하게 인식하고, 단점을 보완하거나 교정해 가면서 자신의 강점을 최대한으로 활용하는 경우이다. 이와 같이 자신의 강 약점은 성공적인 지능에 중요한 세 가지 종류의 인간 능력과 관련될 수 있다. 세 가지 능력으로는 분석적 능력, 창의적 능력, 실천적 능력을 들 수 있다. 분석적 능력은 비판적 사고력을 포함하는 것으로, 관념을 분석, 평가하고, 문제를 풀며, 의사결정을 내리는 과정을 말하며, 창의적 능력은 주어진 것을 초월하여 신기하고 흥미로운 관념을 생성하는 과정을 말하고, 실천적 능력은 관념을 실행하는 것으로, 지능이 현실 세계의 구체적인 상황 혹은 맥락에 적용됨을 말한다. 결론적으로, 인간 지능은 다차원적인 척도에 의해 평가되어야 한다고 말하고 있다.
이는 과학영재의 경우에도 해당되며 과학영재의 교육과정과 지도에도 분석적 능력, 창의적 능력, 실천적 능력을 중요한 요소로 보아 과학영재들의 교육의 방법과 지도에 고려하여야 한다. 특히 초등과 중등의 경우에는 사고력의 폭이 더 유연하고 선수학습에 의한 능력보다는 자기만의 생각을 가지고 문제를 접근하는 유연성과 창의적 사고력이 풍부하여 이들의 교육에 개방식 수업과 실험을 통한 실천식 수업 모델의 도입이 필요하게 되며 이에 관한 효과도 크게 작용한다고 본다.
5. 과학영재교육의 목표, 교육과정 및 교원
1) 과학영재교육의 목표 설정
우리의 과학영재교육의 목표를 설정하려면 우선 우리가 키우고자 하는 학생들의 궁극적인 모습을 구상하는 일이 중요하다고 본다. 그러한 의미에서 우리가 추구하는 과학영재의 모습은 창의적이며 자기 주도적으로 문제를 해결하는 세계 수준의 과학자를 연상하면 되리라 본다. 물론 국가관이 확립되어 있으며 인성을 갖춘 인간상을 기초로 하여야 함은 물론이다. 현재의 교육과정은 아무리 잘 짜여있어도 상급학교와의 연계성이 부족하여 그 실효를 거두기는 아직도 멀고도 먼길이 되었고, 이러한 현상은 교육의 창의성, 효율성 및 수월성 등을 전혀 고려할 수 없는 형편이라고 볼 수 있다. 다시 말해서 우리가 추구하는 과학영재의 모습은 정해진 틀 안에 안주하여 틀에 맞혀지는 인간의 모습이 아니라 언제나 변하는 형태를 유지하며 변화에 쉽게 적응하는 유연한 교육의 틀 안에서 자기가 원하는 분야의 학습에 열중할 수 있으며 생각할 수 있고 또한 문제를 풀어나가는 능력을 키울 수 있는 인간의 모습으로 보아야 할 것이다. 따라서 창의적이고 자기 주도적 문제 해결력을 갖춘 과학영재를 키울 수 있는 교육 환경 및 인적 물적 시스템을 갖추는 것을 과학영재교육의 목표로 보는 것이 어떨까 한다.
2) 과학영재교육과정의 기본 방향 및 성격
- 기초, 속진, 심화를 특징으로 하는 수준별 교육과정을 이수하게 하고, 계절학기제를 도입한다.
- 미래의 창의적인 과학자로 성장하는 것을 돕기 위하여 수학 및 과학 교과의 학습 비중을 중시하여 편성하되 인문사회학의 비중도 높여 사고력발달에 유연성을 강조한다.
- 자기 주도적이고 창의적인 학습능력을 신장하기 위하여 실험, 실습, 실기 수업을 통한 능동적인 탐구학습의 기회를 확대한다.
- 필수과목을 축소하고 선택과목을 확대하는 맞춤식 교육과정으로 학생의 다양한 지적 관심과 흥미를 충족시키도록 하며, 사사교육이나 자율연구 등의 심화탐구학습 기회를 제공하며 속진 학습과정도 경우에 따라 병행할 수 있도록 구성한다.
- 세계화와 정보화 시대에 적응할 수 있는 국제적인 과학자로 성장하기 위하여 위탁교육을 운영하고 외국의 영재학교와 상호 교류할 수 있도록 외국어 소통능력과 컴퓨터 소양을 기르도록 한다.
- 창의적이고 건전한 인성을 지닌 지도자로서의 소양을 기르기 위하여 인문사회과학과 예술 분야의 학습기회를 충분히 제공하고, 다양한 클럽활동과 사회봉사활동 등을 실시한다.
- 심화된 내용의 학습과 간 학문적 접근 강조
- 지적발달에만 치중하지 않는 전인교육 실시
- 속진과 심화를 병행하되 심화를 보다 강조
- 능력과 관심의 다양성을 고려한 교육내용과 방법의 다양화
- 첨단 과학분야의 연구 및 자율적인 연구 활동 강화
- 책임감 있는 사회지도자로서의 자질 함양
3) 과학영재교육 지도를 위한 교원의 자세
전통적으로 교사들에게는 가르칠 교과에 대한 전문성과 고도의 인격적 품성이 요구되어 왔다. 이는 영재 교원에게도 동일하게 적용되며 교육 경영자는 물론이고 평교사에 이르기까지 마찬가지이다. 그렇지만, 영재 교육 담당 교원은 정규 학교 혹은 학급의 교원이 지녀야 할 품성과 자질을 바탕으로 영재 학생 및 영재 교육에 특수한 전문성을 부가적으로 갖추고 있어야 한다. 일반적으로 영재기관 교사들이 수행해야 할 역할은 크게 교육과 연구로 구분할 수가 있다. 초, 중등 교원으로서 담당 교과를 중심으로 한 수업과 학생 지도의 역할을 수행해야 하며, 동시에 영재의 창의성 신장 및 탐구력 배양을 위한 과학 연구와 교과 지도 연구 활동을 수행해야 한다. 정규 학생이 아닌 영재 학생들을 가르치는 만큼, 영재아의 특성과 기질을 심층적으로 이해하고 그에 적합한 지도 방안을 적용하는 것이 요구된다. 이를 위해서는 교사로서의 교육 활동은 물론이고, 자신의 담당 교과를 중심으로 창의적인 탐구 및 연구활동을 지속해 가야 한다. 그리고 영재기관 교원들은 영재와 영재성에 대한 심층적 이해를 할 수 있어야 한다. 영재는 보통의 학생들과는 상이한 인지적, 사회-정서적 특성을 지니고 있는 만큼, 그에 대한 심층적 이해와 배려가 없으면 영재와의 원만한 상호작용을 이루기가 어렵다. 다음으로 과학영재의 수업은 학생 중심적이며 체험 위주의 자발적 학습 기회를 제공해 주는 방식이어야 한다. 교사의 개입을 최소화하고, 학습자의 다양한 관심과 흥미에 따라 학생 스스로가 구성해 가는 활동이어야 한다. 이를 위해서, 교사는 지식 전달자가 아닌 코치(teachers as coaches)의 역할을 담당해야 하며, 그를 위한 수업 계획과 안내를 위한 전문 능력을 지니고 있어야 한다. 그리고 더불어 영재는 인지적 영역은 물론이고 사회-정서적인 측면에서 보통의 학생들과 차별적인 특성을 지니고 있다. 또한, 특정 분야에 탁월한 능력 혹은 잠재력을 지니고 있는 만큼, 자신의 영재성이 뛰어난 분야로 진로를 개발할 수 있도록 안내되어야 한다. 이를 위해서, 영재 기관의 교원들은 영재의 교우 관계, 건강, 사회성 등 신체 및 인간관계에 관련한 장애가 일어나지 않도록 세심한 배려를 할 수 있어야 하며, 영재들의 진로 개발과 관련한 전문적 식견과 조언 능력을 지니고 있어야 한다. 특히 과학영재교육을 위한 교원의 경우에는 담당 과학 교과에 대한 고도의 전문성을 가지도록 노력하여야 한다. 영재는 특정 분야에 대한 창의성과 학업 성취 능력이 뛰어난 학습자들이다. 그런 만큼 영재기관의 교원들은 그 어느 교원들 보다 자신의 담당 교과에 대한 전문 지식이 뛰어 나야 한다. 이를 위해서 교사 개인적인 연구 활동은 물론이고 동일 과목 교사들간의 협력을 통한 집단적 교과 교육 연구 활동도 활발하게 수행해야 한다.
마지막으로 영재의 창의성, 메타 인지 및 자율 연구 신장 능력을 위한 노력을 하고 이를 영재교육 지도에 활용하여야 한다. 과학영재의 특성 가운데 창의성이나 고차적 사고 능력은 매우 중요한 요인들이다. 영재는 이러한 특성들을 바탕으로 자율적이고 자기 주도적인 연구 활동을 수행하게 되는데, 영재 기관의 교사들은 바로 그러한 영재의 특성을 신장할 수 있는 전문성을 지니고 있어야 한다. 이는 앞에서도 지적된 바와 같이, 영재 기관 교사들이 담당 교과에 대한 고도의 전문성을 지니고 있을 때 가능한 일이므로, 일차적으로 교사들은 자신이 담당하고 있는 교과의 내용에 대한 심층적 이해와 연구 수행 능력을 갖추고 있어야 하며, 이를 바탕으로 영재들의 창의적 연구 활동을 촉진해 주어야 한다.
6. 맺으며
우리는 사회 전체적으로 과학영재들의 교육에 많은 신경을 쓰고 있지만 체계적으로 과학영재의 발굴과 이들의 교육 지도에 관하여 모범 답안을 제시한 적은 없는 편이다. 이 글에서 제시하고 있는 사항은 과학영재교육을 이해하는데 조금이라도 도움이 되었으면 하는 바람에서 작성되었고 이는 단지 현재까지 과학영재교육의 정책과제를 수행하면서 느낀 점과 외국 영재분야 석학의 이론 및 실제로 과학영재교육센터를 운영하고 과학영재학교 설립에 관여하면서 느낀 점을 적어 보았다. 더불어 조기에 발굴된 우리의 과학영재를 위하여 설립한 과학영재학교는 학생의 지능보다는 창의적으로 과제를 탐구하여 결과물을 만들어내는 미래의 생산자를 키우는 과정으로 이루어졌으며, 이러한 과정은 렌즐리 박사의 삼원 이론이나 스턴버그 박사의 삼원 지능이론을 우리의 현실에 맞추어 과학분야에 접목시켜 발전시킨 형태의 교육과정으로 이루어져 있다고 말할 수 있다. 다시 말하면 학생들의 기본적인 소양과 기초 지식을 학습하며 자신의 탐구 능력을 키우기 위한 기초과정, 자신의 요구에 의한 특수 영역의 탐구 능력과 전문성을 키우는 심화 기초과정, 창의적인 문제 해결을 요하며 실용적인 생산자를 만드는 심화선택 및 개인 연구 과정으로 이루어져 있다. 이러한 과정을 거쳐 21세기 우리의 과학기술을 선도하고 우리나라를 세계과학기술의 선진국으로 만들 미래의 창의적인 생산자가 많이 배출되리라 기대한다. 아울러 과학영재교육의 성공은 모든 초, 중등 과학교육에 과학적 사고와 창의적인 사고가 접목된 새로운 모습의 보편화된 과학영재교육으로 나타나리라 본다. 창의적인 생산자는 새로운 경제 분야를 만들어 세계의 경제를 선도하리라 보며 미래에는 창의적인 생산자가 많은 국가가 선진국으로 자리 매김을 하게 되리라 본다. 마지막으로 향후 국가과학 발전의 성패는 과학영재들의 발굴과 다양하고 생산적인 과학교육에 대한 우리 모두의 관심에 달려있다고 본다.