아이들은 성장하면서 자연스럽게 주위 세계와 관계를 맺고, 연령에 따른 인지 발달 과정을 거치면서 나름대로 고유한 정신 세계를 구축한다. 좋은 과학 책은 아이들의 지적 발달에 맞춰 세상을 탐구하고 이해하도록 돕는다. 초등학교 저학년 때의 주된 관심은 ‘자기 자신’으로, 주관적 사고에서 크게 벗어나지 못한다. 하지만 이 때가 바로 자신의 행동을 물리적 사물과 연관지어 생각하고 논리적인 유추가 가능한 시점이기도 하다. 따라서 이 시기에는 동화의 형태를 띤 과학 동화라든가 비현실적인 가정에서 출발하는 흥미 위주의 책이 아니라 본격적인 과학 개념을 다루는 책이 필요하다. 호기심에 가득 찬 이 시기의 아동들에게 딱딱한 정보로 구성된 과학 책은 자칫 과학에 대한 흥미를 떨어뜨리기 쉽다. 또한 과학이 무엇인가라는 철학이 부족한 책들은 과학을 마치 요술이나 마술로 둔갑시켜 아이들의 풍부한 과학적 상상력을 제한하는 잘못을 저지른다. 이 시리즈는 이 두 가지 잘못된 생각을 극복하고 제대로 된 과학 책을 선보이는 데 일차적인 의의를 둔다.

STS란 무엇인가?

STS란 Science, Technology and Society의 앞글자만을 딴 과학 교육 프로그램의 하나이다. 1960년대부터 영국에서 시작된 독자적인 과학 교육 프로그램인 STS는 과학과 기술, 사회는 서로 밀접한 관계를 가지므로, 과학 교육도 처음부터 사회와의 관계 속에서 가르쳐야 한다는 철학을 바탕으로 한 것이다. 즉 단편적으로 이어지는 과학적 개념과 원리들을 사회 속에서 발견하여 총괄적 안목으로 서로 관련을 맺게 하는 방식으로 내용을 선정, 조직하는 것이다. STS는 과학적인 연구와 적용 과정을 거쳐 영국 이외의 여러 나라에서 과학 교육 프로그램으로 널리 받아들여지고 있다. 우리 나라에서도 최근 폭넓은 연구를 통해 한국적 프로그램의 개발을 위해 노력하고 있으며, 초등학교 ‘슬기로운 생활’이 STS의 통합적 관점에서 집필, 개정되었다. 과학 교육 연구자들의 몇 차례에 걸친 협의와 집중 분석 결과 선정된 주제들은 ‘에너지’ ‘변화’ ‘구조’ ‘체제와 상호 작용’ ‘안정성’의 5가지이다. 이것들은 주로 미국의 캘리포니아 주에서 출간된 ‘캘리포니아 주 과학 교육 과정 지침’을 바탕으로 한 것으로서, 좋은 주제로 성립되기에 합당한 요건들을 모두 갖추고 있어 과학의 개념적 주제로 적합하다고 판단되었다. 본 연구에서 선정한 주제들의 특징을 간략히 요약해 보면 다음과 같다.

ㆍ구조 : 서로 다른 구조들이 어떻게 연결되어 있으며 각각 다른 계층의 구조는 그 수준에서 어떻게 독특한 속성을 이루고 있는가 하는 것을 밝히는 것이다. 이러한 구조에 대한 탐구는 그 초점을 어떤 수준에 맞추느냐에 따라 달라질 수 있다. 예를 들면, 어떤 한 자연 현상에 대한 탐색을 할 때, 원자나 분자와 같은 아주 미세한 것으로부터 출발하여 구조를 파악할 것인가 아니면 전체적인 체제의 행동 양식 속에서 그것을 설명할 것이냐에 따라 매우 다른 접근이 가능하다. 구조의 학습은 각 구조들 간의 논리적 관련성을 알 수 있도록 해 줄 뿐만 아니라 유사성과 상이성을 통해 전체 체제에 대한 이해를 도와줄 수 있는 장점이 있다.

ㆍ변화 : 우주 속의 모든 사물은 변화하며 세상에는 많은 종류의 변화가 존재한다. 변화에 대한 분석은 자연 체계에서 무엇이 일어나고 있는지 설명하고 이해하도록 도와 주며, 더 나아가서는 변화를 통제할 수도 있다. 다양한 종류의 변화를 이해함으로써 앞으로 다가올 미래를 예측하는 것은 매우 중요하다. 다양한 변화는 떨어지는 물체의 가속도와 같이 규칙적인 것, 물의 순환이나 계절의 변화처럼 순환적인 것, 행성의 운동 주기나 생태계의 먹이 사슬과 같이 순환적으로 일어나지만 정확히 똑같은 방식으로 반복되는 것은 아닌 불규칙적인 것의 세 가지로 분류해 볼 수 있다.

ㆍ상호 작용 : 자연의 체제들은 태양계, 생태계, 개별적인 생물, 화학ㆍ물리 체제 등으로 매우 다양하다. 이러한 체제를 영역별로 정의하고 분류함으로써 과연 그들간에는 어떠한 상호 작용이 일어나며 어떻게 관계를 맺고 있는지 알 수 있게 된다. 생태계를 예로 들면, 각 생물이 약육, 경쟁, 공생, 기생 등의 형태로 상호 작용하며, 하나의 생물 속에서도 그 체제 내에서 다양한 방식으로 상호 작용이 일어난다. 즉, ‘토끼’는 초식동물이며 육식동물의 먹이가 되는 한편, 그 자체의 생명 체제는 순환기, 호흡기, 소화기, 배설기 등등 많은 상호 작용의 하위 체제를 가지고 있다.

ㆍ에너지 : 에너지는 다양한 과학 영역을 결합시킬 수 있는 좋은 주제이다. 물리학에서 에너지란 물체를 움직이게 만드는 힘이나 어떤 일을 하게 하는 능력이며, 화학에서는 화합물들간의 반응을 위한 기반을 마련해 주는 것이다. 또한 생물학에서는 생명 체계가 유지되고 성장하며 재생산할 수 있는 능력을 제공하는 것으로서, 지구 과학에서는 지구 내부와 표면의 변화를 일으키는 원동력으로 설명되어질 수 있는 과학의 중심 주제이다.

ㆍ안정성 : 안정성은 항상성을 뜻한다. 따라서 이 주제는 체제가 변하지 않고 일정하게 유지되는 원인에 대해 생각해 보게 한다. 많은 체제의 궁극적인 종착점은 바로 평형 상태 또는 일정한 상태를 이루는 것이다. 왜냐 하면, 이러한 상태에서 모든 힘들은 균형을 이루기 때문이다. 이것은 어찌 보면 ‘변화’라는 주제와 모순된 것처럼 보이기도 한다. 그러나 자연 현상의 어떠한 부분에 있어 계속적인 변화의 과정은 결국 균형 상태를 이루어가기 위한 것이라는 것을 깨닫도록 하는 중요한 통합 주제로서 변화와 연결하여 생각해 볼 수 있다.