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과학은 질문으로부터 시작되고
질문 속에서 자기주도성이 싹튼다!

국무총리상, 장관상 9회 수상에 빛나는
두 교육자의 ‘질문하는 과학 수업’ 이야기

“가장 중요한 것은 질문을 멈추지 않는 것이다. 호기심은 그 자체만으로도 존재 이유가 있다.” 알베르트 아인슈타인이 남긴 말이다. 역사에 이름을 남긴 위대한 과학자들의 공통점은 질문을 멈추지 않았다는 것이다. 사소한 궁금증이 질문이 되고, 질문의 답은 위대한 발견이 된다.
이렇게 과학은 질문으로부터 시작된다. 이 책에 소개된 과학탐구 프로젝트들도 그 시작은 사소한 질문이었다. 학생의 사소한 질문에 답을 찾기 위해 스스로에게 끊임없이 질문하는 선생님이 있다. 그 질문들은 과학탐구 프로젝트 수업으로 이어졌고, 그 프로젝트들은 전국과학전람회 출품작이 되어 각종 상을 휩쓸게 된다.
그 수상작 중 다섯 가지를 추려 이 책에 실었다. 과학탐구를 지도하는 전국의 교사들, 그리고 과학탐구 프로젝트를 준비하는 학생들에게 이 책은 ‘어떻게 질문하는가’에 대한 좋은 길잡이가 될 수 있을 것이다.

Ⅰ. 자기주도성과 질문, 그리고 과학탐구 프로젝트 수업

자기주도성을 높이는 질문

Ⅱ. 질문으로 풀어가는 과학탐구 프로젝트 수업

과학탐구 프로젝트 수업 1 - 물의 냉각곡선 탐구
물 냉각곡선에 대한 탐구의 시작
주제 1. 물의 종류와 양의 차이에 따른 냉각 과정
주제 2. 냉각 능력과 온도 평형 구간의 관계
주제 3. 냉각 순환과 온도 평형 구간의 관계
주제 4. 물의 대류와 냉각 시 온도 평형 구간의 관계
물과 관련된 교육과정 및 성취기준
「물의 냉각곡선 탐구 프로젝트」 질문 유형

과학탐구 프로젝트 수업 2 - 물의 결정 형성 과정 탐구
물 결정에 대한 탐구의 시작
주제 1. 육각기둥 모양의 얼음 발생 조건
주제 2. 육각기둥 모양 얼음 결정 성장 방법
주제 3. 육각기둥 모양 얼음 결정 상(像)에 대한 분석
주제 4. 결정 성장 실험 및 안전 교육 활용
얼음 결정과 관련된 교육과정 및 성취기준
「물의 결정 형성 과정 탐구 프로젝트」 질문 유형

과학탐구 프로젝트 수업 3 - 이중슬릿 실험 탐구
빛에 대한 탐구의 시작
주제 1. 판유리 사이의 회절 간섭 굴절 현상
주제 2. 판유리를 활용한 빛의 회절 간섭 실험 장치 개발
주제 3. 누구나 쉽게 배우는 빛 관련 교육 프로그램 개발 및 적용
빛과 관련된 교육과정 및 성취기준
「이중슬릿 실험 탐구 프로젝트」 질문 유형

과학탐구 프로젝트 수업 4 - 팔만대장경판 탐구
해인사 팔만대장경판에 대한 탐구 시작
주제 1. 산벚나무의 비밀 1 - 구조
주제 2. 산벚나무의 비밀 2 - 강도
주제 3. 산벚나무의 비밀 3 - 방충
주제 4. 산벚나무의 비밀 4 - 항균
주제 5. 산벚나무의 비밀 5 - 팽창
주제 6. 산벚나무의 비밀 6 - 가공 및 인쇄
식물과 관련된 교육과정 및 성취기준
「팔만대장경판 탐구 프로젝트」 질문 유형

과학탐구 프로젝트 수업 5 - 장락동 칠층모전석탑 탐구
장락동 칠층모전석탑에 대한 탐구 시작
주제 1. 장락동 칠층모전석탑 알아보기
주제 2. 천 년 장락동 칠층모전석탑의 비밀 1 - 탑의 재료
주제 3. 천 년 장락동 칠층모전석탑의 비밀 2 - 회칠의 비밀
물질의 성질, 풍화, 침식과 관련된 교육과정 및 성취기준
「장락동 칠층모전석탑 탐구 프로젝트」 질문 유형

Ⅲ. 에필로그

질문을 해야 답이 보인다

교과서를 통해 배우는 과학 수업 내용은 이미 유튜브에서도 흔하게 배울 수 있는 것이고, 교사에게 배우지 않아도 유튜브만 검색해 보면 좋은 강의가 무료로 제공되고 있다.
과학 수업이 유튜브를 능가할 수 있는 부분은, 화면을 통해서 느낄 수 없는 직접 실험의 생생함이다. 학생들과 만들어 가는 실험은 과학 수업의 꽃이라고 생각될 만큼 학생들은 흥미를 가진다.
교실에서 아이들의 수준은 정보를 제공해주는 플랫폼 때문인지 매우 큰 편차를 가진다. ‘과학 덕후’라고 불리는 소수의 남자아이들은 지식의 옳고 그름을 떠나 공부의 양이 방대해지고 깊어져서 교실의 수준을 넘어섰으며, 그렇지 못한 학생들은 흥미를 거의 가지지 못하기도 한다.
p. 18

학생들에게 자신감 넘치게 재미있는 실험이 될 것이라고 장담하고 나갔는데, 순간 너무 무안했다.
‘왜 유튜브에서 본 것처럼 뜨거운 물을 공중에 뿌리면 물방울이 얼어서 눈처럼 휘날리지 않지? 무엇이 문제일까?’
p. 28

2016년 2월 어느 날, 겨울 연못물을 보던 아이가 얼음 모양이 이상하다고 다급히 불렀다. 얼음 모양이 육각기둥의 수정처럼 생겼다고 신나서 이야기했다. 얼음 조각이 왜 수정처럼 육각기둥 모양일까? 아이가 던진 질문이었다.
p. 59

그러다 갑자기 학생이 물었다. “팔만대장경판은 무슨 나무로 만들었어요?”
학생이 나에게 던진 질문에 순간 아무 말도 할 수 없었다. 팔만대장경판에 대해서는 알고 있었지만 팔만대장경판을 만든 나무에 대해서는 알고 있지 못했기 때문이다. 그동안은 팔만대장경판이 중요했지 팔만대장경판을 만든 나무에는 관심이 하나도 없었다.
p. 121

앞에서도 이야기했지만 미래에는 자기주도성이 매우 중요해질 것이다. 그동안 관료적 통제를 위해 사용되었던 통제수단은 더 이상은 활용되기 어렵다. 이는 코로나19 사태로 인해 충분히 증명되었다.
결국 인위적인 통제보다는 학생의 흥미에 의한 선택과, 학생의 열정에 의한 순서와, 위계를 뛰어넘는 유튜브 알고리즘과 같은 학습으로 이끌어 가도록 도와줘야 한다. 그리고 그 배움 간의 간극과 순서의 뒤바뀜으로 오는 혼란을 정리해주는 것이야말로 우리 교사들의 몫일 것이다.
p. 205~206