"엄마, 과학자가 되고 싶어요!" 초등학생 시절, 과학에 대한 호기심과 재미에 푹 빠져 있던 아이들도 "물리, 화학, 지구과학, 생물. 생각만 해도 머리 아파요." 중학생만 되면 골치 아픈 과목으로 과학을 꼽는다. 수업 시간에 '도대체 과학은 왜 배우는 건가요?' 하는 눈빛을 보내는 친구들을 보면서 과학 교사인 우리들은 거꾸로 이런 질문을 쌓아 왔다. "왜 저 아이들에게는 과학이 신비하지도, 즐겁지도, 아름답지도 않은 걸까?"

우리의 화두는 두 가지로 모아졌다. 어떻게 하면 과학적으로 사고하는 즐거움을 맛보게 할 수 있을까? 어떻게 하면 과학이 인간의 삶과 떼려야 뗄 수 없는 관계에 있다는 걸 느끼게 할 수 있을까? 우리가 찾은 대안은 '통합 과학'이었다. 통합 과학은 과목별로 분절된 지식을 익히는 것을 넘어서서 과학적 현상과 주제를 종합적으로 이해하려는 접근법이다.

과학은 멀리 우주로부터 지구의 물과 흙, 우리의 몸 그리고 눈에 보이지 않는 자연계의 미세한 물질에 이르기까지 모든 것에 관련되어 있다. 우리가 살면서 마주치는 과학적 주제는 물리적 현상, 화학적 현상 등으로 나누어서 접근할 수 있는 것이 아니다. 통합된 하나의 현상 속에 각 분야가 유기적인 관계를 맺고 복잡하게 얽혀 있는 것이다.

1. 통합 과학적 접근으로 지적 흥미와 과학적 사고를 살렸다 <br/><br/>청소년들이 과학에 재미를 붙이지 못하는 가장 큰 이유는 과학 시간에 배우는 내용이 삶과 어떤 관련이 있는지를 이해하지 못하기 때문이다. “도대체 과학은 왜 배우는 건가요?” <살아있는 과학 교과서>의 기획과 집필은 학생들이 던지는 이 원초적 질문에서 출발하였다. <br/><br/>“엄마, 과학자가 되고 싶어요!” 초등학생 시절, 과학에 대한 호기심과 재미에 푹 빠져 있던 아이들도 “물리, 화학, 지구과학, 생물. 생각만 해도 머리 아파요.” 중학생만 되면 골치 아픈 과목으로 과학을 꼽는다. 수업 시간에 ‘도대체 과학은 왜 배우는 건가요?’ 하는 눈빛을 보내는 친구들을 보면서 과학 교사인 우리들은 거꾸로 이런 질문을 쌓아 왔다. “왜 저 아이들에게는 과학이 신비하지도, 즐겁지도, 아름답지도 않은 걸까?”<br/>우리의 화두는 두 가지로 모아졌다. 어떻게 하면 과학적으로 사고하는 즐거움을 맛보게 할 수 있을까? 어떻게 하면 과학이 인간의 삶과 떼려야 뗄 수 없는 관계에 있다는 걸 느끼게 할 수 있을까? 우리가 찾은 대안은 ‘통합 과학’이었다. 통합 과학은 과목별로 분절된 지식을 익히는 것을 넘어서서 과학적 현상과 주제를 종합적으로 이해하려는 접근법이다.<br/>과학은 멀리 우주로부터 지구의 물과 흙, 우리의 몸 그리고 눈에 보이지 않는 자연계의 미세한 물질에 이르기까지 모든 것에 관련되어 있다. 우리가 살면서 마주치는 과학적 주제는 물리적 현상, 화학적 현상 등으로 나누어서 접근할 수 있는 것이 아니다. 통합된 하나의 현상 속에 각 분야가 유기적인 관계를 맺고 복잡하게 얽혀 있는 것이다. <br/>- ‘머리말’ 중에서<br/><br/><살아있는 과학 교과서>는 모든 단원을 각각 물리, 화학, 생물, 지학을 전공한 4명의 필자가 공동 토론, 집필하여 하나의 현상이나 주제를 분절적으로 암기하지 않고 종합적으로 이해할 수 있도록 했다. 이 같은 통합 과학적 접근은 서구의 교과서에서 널리 채택하고 있는 방식이다. 예를 들어 호주의 과학 교과서인 <사이언스 오스트레일리아>는 특정한 과학적 주제에 대해 생물, 지구과학의 영역 등을 함께 설명한다. <br/><살아있는 과학 교과서>는 통합 과학적 구성을 통해 독자들이 하나의 과학 개념을 여러 가지 각도로 살펴보면서 결국은 그것이 같은 개념과 원리라는 사실을 자연스럽게 이해할 수 있도록 했다. 예를 들어 1권의 ‘열’ 단원을 보면 소단원이 각각 ‘물질의 상태를 바꾸는 열’ ‘온도와 열의 이동’ ‘동물의 체온 유지’ ‘대기 중의 열 순환’ ‘지구 내부의 열 순환’으로 이루어져 있다. 하나의 개념을 물리, 화학, 생물, 지학이라는 네 가지 스펙트럼을 통해 입체적으로 바라봄으로써 폭넓고 깊이 있는 개념 이해에 이르도록 이끌고 있는 것이다. <br/>과학을 네 과목으로 나눈 것은 학문적 전문화에 따른 것일 뿐 과학 교육의 관점에 의거한 것은 아니다. 50년이라는 긴 시간 동안 관행적으로, 형식적으로 나누어진 분야와 단원을 과학의 핵심 개념을 중심으로 재구성하고 통합해서 흥미롭게 전달하려는 시도를 한 것은 이 책이 처음이다.<br/><br/>2. 개념과 원리를 맥락 속에서 익히게 하였다 <br/><br/>과학 교육의 목표는 낱낱의 지식과 정보를 많이 외는 것이 아니라 기본 개념과 원리를 이해하고 과학적 탐구 과정과 사고 과정을 익히는 데 있다. 그러나 한국의 교과서는 기초 개념과 원리에 대한 깊이 있고 친절한 ‘이야기’가 결핍되어 있다. 아무런 맥락(Context) 없이 법칙, 이론, 공식 등이 툭툭 튀어나오기 때문에 학생들은 과학 교과서에 복잡하고 골치 아픈 외울 거리가 가득하다고 여길 수밖에 없었다. <br/><살아있는 과학 교과서>는 과학의 기본 개념과 원리가 어떤 역사적, 사회적, 학문적 배경과 과정을 통해 도출되었는지, 그리고 그것이 지금의 일상생활에서 어떻게 쓰이는지를 과학사와 일상을 넘나들면서 친절하게 풀어주고 있다. 맥락 속에서 과학의 개념과 원리를 이해함으로써 학생들 스스로 궁금증을 해결하고, 지식의 나열을 넘어선 과학적 사고 과정을 체험하도록 이끌고 있는 것이다. <br/>예를 들어 ‘물질’ 단원을 보자. 물질을 이루는 기본 입자인 ‘원자’의 개념이 탄생하기까지 데모크리토스, 아리스토텔레스, 토리첼리, 보일, 라부아지에, 돌턴에 이르는 과학적 사유의 발전 과정과 그 배경을 짜임새 있게 기술하고 있다. 그리고는 이어서 우리 주변에서 흔히 볼 수 있는 물질을 분류하는 방법으로 이야기를 이어간다. <br/>학생들이 교과서를 통해 배우는 과학의 연구 성과는 처음에 어떤 현상에 대한 의문과 호기심에서 출발하여 다양한 실험과 연구, 시행착오를 거치는 과정에서 형성된 것이다. 단지 그 결과물을 외고 문제 풀이에 활용하는 데서 벗어나 학생들이 과학자들의 탐구 과정을 따라가면서 흥미를 느끼고 ‘왜?’ ‘어떻게?’라는 질문을 던지도록 한 것이 <살아있는 과학 교과서>의 두 번째 새로운 점이다. <br/>이처럼 맥락과 탐구 과정을 중시하는 것도 서구의 교과서들이 널리 채택하고 있는 방식이다. 21세기에는 지식의 축적만을 요구하는 산업 사회의 학습 개념이 더 이상 존재하기 어렵다. 오히려 방법론으로서의 공부가 미래 사회를 향한 올바른 공부라고 할 수 있다. 과학적 개념과 여러 공식을 외워서 축적하는 것이 아니라 과학자들의 탐구 방식과 문제 해결 방식, 그리고 과학이라는 학문의 특성을 체험하는 것이 더욱 중요한 것이다. <br/><br/>3. 현재와 미래의 삶에 의미 있는 과학 지식을 다루었다 <br/> <br/>과학 교과서의 분량과 난이도의 불합리성 문제는 현장의 교사들이 공통적으로 지적하는 점이다. 불필요하거나 부적절한 내용이 많아서 학생들이 공부하는 데 애를 먹고 있다는 것이다. 그리고 다루는 내용이 지나치게 많다 보니 핵심적으로 중요한 내용을 학생들이 충분히 이해할 수 있도록 깊고 넓게 가르치기가 어렵다. 이런 현상은 학자들의 자기 영역 지키기 경쟁에서 비롯된 측면이 크다. 한국의 과학 교과서에는 50년 전부터 지금까지 꿋꿋이 자리를 차지하고 있는 내용이 많은 반면에, 사회의 변화를 반영한 새로운 내용이 턱없이 부족하다. 단적인 예로 오늘날 대표적인 자연 재해인 지진 해일(쓰나미)조차 다루지 않는 것이다. <br/>어느 과목이든 영역과 단원에 따라 핵심 개념이 있고, 그것의 형성을 도와주는 주변 개념이 있다. 많은 내용을 가르치기보다는 가장 기본적이고 핵심적인 과학적 아이디어가 무엇인지를 선별해서 그것에 초점을 맞추어 확실히 이해할 수 있도록 하는 것이 바람직하고 효과적인 교육법이다. <살아있는 과학 교과서>는 중학교 1학년에서 고등학교 1학년에 이르는 ‘국민 공통 기초 교양 과정’ 가운데서 과학의 기본 개념을 가려내 깊이 있게 다룸으로써 기초 실력을 탄탄히 쌓도록 하는 한편, 실생활에 유용한 새로운 지식을 다루는 데 많은 지면을 배정했다. 기본에 충실한 한편, 삶을 풍요롭게 해줄 수 있는 실용적인 지식을 크게 보강한 것이다. 교과서의 가장 중요한 역할은 기본 원리에 대한 깊은 이해를 돕고, 과학에 대한 긍정적인 태도를 길러 주는 것이기 때문이다.<br/>삶에 쓸모 있는 과학 지식은 특히 각 단원의 말미에 마련된 특별 꼭지 ‘교과서 밖의 과학’과 ‘궁금해요’에서 집중적으로 다루었다. 남극과 북극의 차이, 갈라파고스 섬에 포유류가 없는 이유, 현대 물질 문명의 감초인 석유, 착시 현상, 수중 문만 등이 고루 설명된다. 또 각 권의 8장으로 배치된 ‘현대 과학 산책’에서는 생명 공학, 나노 기술, 현대의 우주론 등 최신 과학 지식을 다루고 있다. <br/><br/>4. 과학의 철학과 윤리 등 인문적 성찰의 공간을 마련했다<br/><br/>과학자라는 직업에는 시민이 일반적인 의무에 대해 지는 책임 외에 특수한 책임이 따른다.… 특히 과학자는 대중이 가까이 하기 어려운 지식을 갖고 있든지 그것을 쉽게 습득할 수 있기 때문에 그런 지식이 잘 쓰이도록 하는 데 전력을 다해야 한다. <br/>- 세계과학자연맹의 <과학자 헌장> <br/><br/>지난 2월 말, 교육인적자원부는 이르면 내년부터 고등학교와 대학에 연구 윤리 과목을 의무화할 것이라고 발표했다. 황우석 교수의 줄기 세포 논문 조작 사건으로 인해 연구 윤리의 중요성이 사회적으로 부각됨에 따라 취해진 조치이다. 그 동안 한국의 과학 교육은 어떻게 하면 산업 발전에 기여할 과학자를 한 명 더 육성할 것인가에 골몰했을 뿐 과학자의 사회적 역할과 책임, 철학과 윤리 등 인문적 성찰의 공간을 마련하는 데는 거의 관심을 기울이지 않았다. 그 결과가 황우석 교수 파동이라는 상징적인 사건으로 돌출한 것이다. <br/>오늘날 과학은 사회, 정치, 경제, 문화 등 인류의 삶 전체를 좌우하는 엄청난 힘을 가지게 되었고 과학자는 환경 문제, 생명 문제, 핵 문제 등 인간의 생존과 직결되는 일을 다루고 있다. 과학 연구가 그 어느 때보다도 일상생활에 결정적 영향을 미치고 있는 것이다. 예를 들어 유전자에 대한 새로운 지식과 인체에 나노 칩을 집어넣어 활용하는 기술은 우리 몸의 건강과 기능을 회복할 수 있는 새로운 길을 열어줄 것이다. 하지만 이 같은 과학의 성과가 자칫하면 인류 전체를 재앙으로 몰아넣을 수 있는 파괴력을 갖춘 것도 사실이다. <br/>따라서 21세기의 시민은 자신과 인류의 삶 자체를 좌우하는 과학의 영역을 더 이상 전문가들의 손에만 맡겨 둘 수 없게 되었다. 스스로 충분한 과학적 소양과 안목을 갖추고, 과학의 문제에 대한 가치 판단력을 가져야 한다. 그리고 과학자들도 더 이상 자신의 고유 영역만을 애지중지하고 있어서는 안 되며, 과학자의 사회적 책임을 다할 수 있는 건강한 철학과 교양을 쌓아야 한다. 이것이 21세기의 교양 있는 시민으로, 때로는 전문 과학자로 성장할 청소년들에게 과학이 필수 교양이 되어야 하는 이유이다.<br/><살아있는 과학 교과서>는 과학 지식을 정확히 전달하는 것을 넘어서 청소년들이 과학이라는 ‘판도라의 상자’에 대한 균형 잡힌 태도를 갖도록 하는 데 관심을 기울였다. 생태 환경과 에너지 문제, 생명 공학 문제, 과학자의 사회적 책임과 시민 사회의 역할 문제 등을 성찰할 수 있는 지면을 확보하여 가치 교육을 지향하는 관점을 견지하고 있다. 이 같은 관점은 특별 꼭지 ‘과학 속의 역사, 역사 속의 과학’에 주로 표현되어 있으며, 2권의 후미에 있는 에필로그 ‘인류의 밝은 미래를 위한 과학’에서 과학과 사회, 과학자의 윤리 문제를 체계적으로 다루고 있다. 오늘날 사회적 영향력이 엄청난 첨단 과학은 반드시 철학과 윤리의 검토를 받아야 한다. 청소년들에게 요청되는 자세는 과학을 맹신하거나 적대시하지 않으면서, 충분히 이해하고 적절한 통제력을 발휘하는 것이다. <br/><br/>5. 글, 그림, 사진이 하나로 연결되는 입체적인 편집디자인을 구사했다<br/><br/>‘과학 교과서’ 하면 먼저 연상되는 것이 많은 기호와 수식, 작고 답답한 그림과 사진들이다. 이 같은 편집디자인은 젖먹이 때부터 다양한 시각 매체와 어울려 살아온 감성 중심, 시각 중심 세대인 청소년들과 소통하기 어렵다. <살아있는 과학 교과서>는 학생들의 생활 조건과 문화, 정서와 소통할 수 있는 다양한 표현 방식을 개발하고 글, 사진, 그래픽, 일러스트, 팁 등을 유기적 연관성 아래 입체적으로 표현하여 미국이나 영국의 과학 교과서에 뒤지지 않는 혁신적인 디자인을 선보였다. 특히 화려하고 시원한 3차원 정보그래픽은 과학의 개념과 원리를 한눈에 조망할 수 있게 한다. <br/>우리는 흔히 수입, 번역된 외국의 과학 잡지나 교과서의 디자인을 보면서 감탄하지만, 과학적 내용을 창의적인 일러스트로 표현하는 것은 매우 어려운 일이다. 단순히 눈을 즐겁게 하는 데서 그치는 것이 아니라 과학 지식을 체계적, 효율적으로 정확하게 전달해야 하기 때문이다. 그러려면 우선 그림 작가가 과학적 내용을 정확히 이해해야 하며, 독자들이 미세한 오류나 오개념에 노출되지 않도록 수차례의 검증과 수정 과정을 거쳐야 한다. 그 같은 작업에 드는 막대한 시간과 인력, 예산 때문에 국내 출판사는 아직 그런 시도를 해본 적이 없다. 휴머니스트는 한국 과학책 출판의 수준을 한 차원 끌어올리자는 목표 의식을 가지고 3년 동안 3억 원의 개발비와 40여 명의 편집디자인 인력을 투입해 과학책 출판의 튼튼한 인프라를 구축했다. 벌써부터 책에 실린 일러스트와 사진을 교육용 자료로 사용하고 싶다는 과학 교사들의 요청을 받고 있다.<br/>

과학 시간은 무엇보다도 재미있어야 한다. 그러자면 훌륭한 과학 교과서가 필요하다. <살아있는 과학 교과서>는 학생들로 하여금 과학의 기본적인 두 질문인 '왜'와 '어떻게'를 묻도록 만든다. 이제야 드디어 과학이 춤을 출 것 같다.
최재천 (이화여대 자연과학대학 석좌교수)

학생들은 과학을 어렵게만 느낄 뿐 신기하거나 아름답거나 즐겁다고 생각하지 않는다. '왜 그럴까?' 이 책은 바로 이러한 문제인식에서 출발하였다. 그리고 '통합 과학'이란 형식과 내용으로 이 난관을 헤쳐나갔다.
임혁 (서울사대부설여중 생물교사, '신나는 과학을 만드는 사람들' 대표)