악기로 설명하는 과학의 원리… 몰입도 높여 창의성 쑥쑥

르네상스를 대표하는 화가 레오나르도 다빈치는 ‘모나리자’, ‘최후의 만찬’ 등 뛰어난 미술작품 외에도 다방면에서 천재성을 보였다. 다빈치는 1500년대 초반 보르자 가문에서 수석 측량가 겸 엔지니어, 지도 제작자로 일했다. 뿐만 아니라 그는 인간의 몸을 직접 해부해 그 모습을 그림으로 남기기도 했다. 위대한 예술가로 불리는 다빈치는 다양한 학문 분야에서 보인 소질과 관심으로 건축가이자 조각가, 수학자이자 철학자라는 직함을 얻었다. 융합교육이 대세로 자리매김하고 있다. 창의적 사고와 학문의 통섭이 강조되는 시대에 한 우물만 파서 성공했다는 ‘달인’의 이야기는 진부하다는 평가를 받는다. 수학의 원리를 말로 풀어내 설명하는 스토리텔링식 기법, 스테인드글라스 안에 숨어 있는 나노과학 기술 등 두 가지 이상의 학문을 넘나들며 접근할 수 있는 창의적인 생각이 새로운 능력으로 평가받는 시대다. 붓과 황금비율 수식이 만나 완성도를 높인 다빈치의 작품 ‘비트루비우스적 인간’은 서로 다른 학문이 한데 만나 훌륭한 작품으로 탄생할 수 있음을 보여주는 좋은 예다. 서울신문은 앞으로 3회에 걸쳐 스팀(STEAM), 다시 말해 과학(Science)·기술(Technology)·공학(Engineering)·예술(Arts)·수학(Mathematics)을 융합한 한국형 다빈치 교육, 융합형 인재교육의 현주소와 나아갈 방향을 진단해 본다.

지난달 7일 부산 대연중학교 과학실에서는 24명의 남녀 학생들이 모여 로봇 제작에 열중하고 있었다. ‘SELF-STEAM’(셀프 스팀)이라는 이름의 동아리 활동을 하고 있는 이들은 이날 사람이 들어갈 수 없는 동굴에 소형 로봇을 투입해 보물이 있는지 확인하는 임무를 수행하기로 했다. 꼬불꼬불한 동굴 속 미로에서 잘 움직일 수 있는 스위치 로봇을 만들어야 했다.

방향을 잘 바꾸고, 장애물에 걸려도 넘어지지 않는 로봇을 만드는 것이 관건이었다. 5개 팀으로 나누어진 학생들은 가장 먼저 보물을 찾는 로봇을 만들기 위해 저마다 아이디어를 쏟아냈다. 학생들은 로봇의 설계방법과 디자인에 대해 열띤 토론을 벌였고, 청소용 로봇, 서빙 로봇, 반딧불이 칠판지우개 로봇 등 개성 있는 로봇을 만들어냈다.

동시에 출발해 보물을 향해 달려간 5개의 로봇 가운데 일등을 거머쥔 것은 청소용 로봇. 로봇에 빗자루 모양의 부직포를 달아 이물질을 제거할 수 있도록 만든 것이 성공 요인이었다. 이명희 과학교사는 “학생들이 스스로 연구주제를 정해 실험을 하다 보니 전형적인 과학실험이 아닌 재미있는 아이디어가 많이 나온다.”면서 “과학적 지식과 함께 창의적인 사고도 키울 수 있는 것이 장점”이라고 말했다.

●STEAM 동아리·방학캠프 등 운영

한국과학창의재단이 지정한 STEAM 연구시범학교 중 한 곳인 대연중은 STEAM 교육환경 조성을 위해 지난해 학교 안에 별도의 ‘스팀 존’(STEAM ZONE)을 만들기도 했다. 실험에 필요한 교구를 배치하고 수업 결과물을 전시해 놓았다. 여기서 STEAM 동아리, 토요일 STEAM 교실, 방학 캠프 등을 운영하고 있다.

지난해에 이어 올해도 서울지역 STEAM 연구시범학교로 선정된 서대문구의 이화여대부속초등학교는 수업시간에 다양한 융합형 교육을 실시하고 있다. 이 학교 과학실에서는 각종 실험도구 외에 클라리넷과 리코더 등 악기도 쉽게 찾아볼 수 있다. 음악실도 아닌데 악기소리가 흘러나오는 이유는 소리 전달의 과학적 원리를 쉽게 설명하기 위해서다.

한 학생이 리코더로 음악수업 시간에 배웠던 노래를 연주하자 과학교사는 “방금 전 친구가 분 리코더 소리가 여러분 귀에 들리는 이유는 뭘까요.”라고 질문을 던진다. 소리가 귀에 들리는 것을 당연하게만 생각했던 학생들도 이내 진지한 고민에 빠진다. “악기를 연주하면서 생긴 공기의 진동이 소리로 바뀌어 귀에 들리는 거예요.” 교사의 설명이 이어지자 학생들은 쉽게 이해가 된다는 듯 고개를 끄덕였다. 이 학교 김정효 교장은 “교과서로 딱딱하게 수업을 하는 것보다 노래를 들려주고 눈에 보이는 실험을 하면 아이들의 몰입도가 눈에 띄게 향상된다.”고 말했다.

창의재단은 지난해 8월 전국 16개 학교를 STEAM 연구시범학교로 지정한 데 이어 올해는 80곳으로 확대해 융합교육을 확산시키고 있다. STEAM 연구시범학교로 선정된 학교는 수학·과학·기술가정·예체능 수업의 20%를 융합형 수업으로 진행해야 한다. 하나의 중심 교과를 두고 필요에 따라 다른 교과목을 접목시켜 설명하는 교과 내 수업형과 한 가지 주제를 중심으로 여러 가지 과목을 함께 배우는 교과 연계형 수업으로 이뤄지고 있다.

●콘텐츠 개발·연구에 교사 역량 중요

자신이 전공한 과목만 숙지해 가르치면 됐던 기존 수업과 달리 다양한 과목을 융합해 가르쳐야 하는 STEAM 교육의 활성화를 위해서는 수업을 이끌어 가는 교사들의 역량이 무엇보다 중요하다. 창의재단은 올해 전국 150개 교사연구회를 지원하고 있다. STEAM 교사연구회는 현장 적용성이 높은 STEAM 수업모델과 창의적 콘텐츠를 개발하기 위한 목적으로 7명 내외의 현직 교사, 대학 교수, 연구원 등이 참여하는 협동 연구팀이다.

2년 연속 STEAM 교사연구회로 지정된 진주동중학교 STEAM 교사연구회는 ‘에어서핑(Air Surfing) STEAM 프로그램’을 개발해 비행기가 하늘을 나는 원리를 쉽게 설명하고 최근 학생들이 관심을 갖고 있는 우주항공산업 분야 진로 탐색 기회를 제공해 큰 호평을 받았다. 에어서핑 프로그램은 과학, 기술, 수학, 미술, 국어 등 5개 교과목 교사가 머리를 맞대고 개발한 융합교육 프로그램으로, 과학 수업 시간에 양력과 베르누이 법칙 등 비행기의 원리를 배운 뒤, 스티로폼을 이용해 학생들이 직접 창의적인 비행기를 만들어 날리는 대회로 구성됐다. 에어서핑 프로그램은 다른 학교에도 STEAM 교육 프로그램으로 전파됐다.

조향숙 과학창의재단 융합교육정책실장은 “STEAM 시범학교와 교사연구회 외에도 융합교육 역량 강화를 위한 교사 연수, 첨단 과학교사연수센터 지원, STEAM교육을 구현하기 위한 미래형 과학교실 지원 등 융합형 인재 양성을 위한 지원을 강화하겠다.”고 말했다.

윤샘이나기자 sam@seoul.co.kr