과학과 공학의 융합교육에 대한 관심이 세계적으로 커지고 있다. 특히 미국은 이를 21세기의 국가적 과제로 삼고 있다. 미국과학위원회(national science board)는 과학교육의 중요성을 일깨운 소련의 스푸트니크 위성발사 50주년을 맞은 2007년 10월 3일, 과학교육의 일대 혁명이 필요하다고 의회에 보고했다. 21세기 미국의 국가 위상과 안보에 긴요한 첨단기술력을 확보하기 위해서는 과학교육을 기술, 공학 및 수학과 연계한 체계적인 융합교육으로 바꿔야 한다는 것이다.
과학과 공학의 선두주자인 미국만 융합교육의 중요성을 인식하고 있는 것이 아니다. 독일은 미래 국가성장의 동력인 창의적 인재 양성을 목표로 유아들에게 공학관련 교육을 시범적으로 실시하고 있다. 이렇게 선진국들이 공학기술과 연계한 과학교육을 강조하는 이유는 기초과학원리만으로는 어린 학생들이 과학에 흥미를 갖게 하기 어렵다는 인식 때문이다. 나아가 문제 해결 능력과 발산적 사고를 통한 창의력을 키울 수 없다는 인식에 기초하고 있다.
최근 우리나라도 융합교육이 강조되면서 과학과 타 분야와의 연계에 관심을 갖기 시작하였다. 이런 분야간 연계를 통한 융합교육은 반드시 공학기술과의 연계가 우선 되어야 체계적이고 창의적인 교육이 이루어 질 수 있다. 또한 실질적으로 국가성장 동력으로 이바지하는 창의적 인재 양성이라는 목표를 이룰 수 있다.
과학과 공학의 백과사전적 정의를 살펴보면, 과학이란 학문은 모든 세계의 현상들을 탐구하는 학문이라고 기술되어 있다. 공학은 과학에서 찾아낸 지식이나 현상들을 응용하여 우리 생활을 편리하고 이롭게 만드는 학문이라고 표현되어 있다. 예를 들어 살펴보면, 중학교 1학년 과학시간에 배우는 샤를의 법칙은 온도가 올라가면 부피가 커지고 온도를 낮추면 부피가 작아진다는 과학 원리이다. 그런데 이를 설명할 때 우리 과학교과서는 단순히 풍선이 커지고 작아지는 현상을 소개하는데 그치고 있다. 이런 수준으로 우리 학생들에게 문제해결 능력과 창의성을 가르친다고 이야기하는 것은 한마디로 어불성설이다.
미국 NASA(연방항공우주국)의 청소년을 위한 과학교육 프로그램에서 가르치는 방식은 우리와 아주 대조적이다. 여기서는 이것을 첨단기술 및 공학과 연계하여 미래의 태양계 밖을 항해하는 우주선의 추진체의 하나로 구상하고 있는 스털링 엔진을 예로 들어 교육하고 있다. 일본도 이 기초과학 원리를 실용적 공학교육과 연계, 중고생 및 대학생들이 참여하는 스털링 엔진 제작 경진대회를 오래 전부터 열고 있다. 이런 노력이 스털링 엔진을 장착한 '소리 없는 잠수함'을 만들게 된 밑거름, 토대가 되었다. 이 신기술은 최근 각광받는 대표적 녹색기술인 태양열 발전에도 응용되고 있다.
이처럼 대부분의 첨단기술과 공학 원리는 초중고에서 배우는 기초과학원리로 충분히 이해할 수 있는 것이다. 따라서 발산적 사고를 통한 창의성 교육은 과학기술과 공학에 대한 다양성 교육을 통해 이루어질 수 있는 것이다. 이런 융합교육을 통해 청소년들이 과학기술 및 공학에 대한 진정한 흥미와 열정을 갖게 될 것이다. 효과적인 융합에 기반을 둔 과학교육을 위해서는 무엇보다 현행 기술교과목을 가정과목과 통합하여 가르치는 무지함에서 하루 빨리 벗어나야 한다. 기술은 반드시 과학과 함께 연계하여 가르쳐야 한다.
최정훈 한양대 화학과교수 청소년과학기술진흥센터장
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