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[논단] 과학과 기술의 발전이 우리나라의 미래다4차 산업혁명과 교육④
월간교육 | 승인 2017.07.11 11:01

글 · 민경찬 연세대 명예특임교수

1. 들어가는 말: 왜 과학 교육인가?

과학과 기술의 영향력 확대

4차 산업혁명, 인더스트리 4.0 등의 새로운 혁신이 매우 빠른 속도로 전 세계를 변화시키며 ‘문명 대전환’의 전조를 보이기 시작하였다. 새 정부도 그 출범과 더불어 대통령 직속 ‘4차산업혁명위원회’를 구성하여 일자리 창출과 더불어 새로운 시대에 적극적으로 대응해나가겠다는 의지를 보인다.

그런데 4차 산업혁명의 기본 동력은 컴퓨터와 연결망을 이용한 엄청난 계산능력, 빅 데이터, 사물인터넷(IoT) 등을 비롯한 과학 기술의 발전, 그리고 사람들 간의 협업(Human Cloud)을 통한 집단지성에서 나온다. 이러한 역량은 바로 인터넷을 기반으로 만들어지고 있으며, 기하급수적으로 그 영향력이 확대되고 있다.

오늘 우리는 과학과 기술의 혁명이 숨 가쁘게 이루어지는 세계에서 살고 있다. 이는 소통 수단을 바꾸게 하고, 생명의 생물학적 구조에 대한 이해를 재조명하게 하며, 인간과 우주의 개념에 새롭게 도전한다.

그런데 이러한 과학 기술의 발달이 21세기 인간의 사고와 삶의 방식에 얼마나 큰 영향을 끼칠지는 상상조차 하기 어렵다.

작년 이세돌과 알파고의 바둑 대국에서 보았듯이, 현재 인공지능은 인간에게 적응할 시간을 주지 않고 지나치게 빨리 발전하고 있다. 20년 안에 일자리 중 47%를 컴퓨터와 기계에 넘겨주게 될 것이며 인공지능, 로봇 등에 의해 인간과 기계가 공존하는 제2의 기계 시대가 도래할 것이라고 한다.

또한 생명과학 등의 발전은 우리 스스로 몸과 마음을 재설계할 수단을 제공할 것이며, 이는 인간 그 자체를 변하게 할 것이라고 한다. 2100년이면 현생인류가 사라질 것이라는 이야기도 나온다.

과학 교육과 선진 사회

이제는 이러한 과학 기술의 흐름과 내용을 전문가들만 이해해서는 안 된다. 일상에서의 올바른 선택을 위해서라도 지도자들은 물론 일반 국민도 이러한 과학 기술을 이해하고 그 변화의 방향을 읽어야 한다.

사실 인간 생명의 미래는 과학기술이 아니라, 우리의 손에 달려있다. 현명한 선택을 하면 그 혜택은 무한하겠지만, 어리석은 선택을 하면 인류의 멸종이라는 위기에 빠져들지도 모른다. 그러므로 우리는 더욱 ‘사람’ 중심으로 인간 주도의 사회 발전을 이루어가는 생태계를 형성해야 한다.

더 나아가 일반 국민이 수학·과학 교육을 통해 과학적이고도 합리적인 사고능력을 키워 우리 사회의 공동체 문화를 한 차원 더 높여야 한다. 사실 우리 사회에 가장 절실한 과제의 하나인 ‘사회적 합의’가 원활히 이루어지기 위해서도 중요한 것이다.

한 자료에 의하면 갈등에 따른 손실이 우리나라 GDP의 27%인 246조 원에 달한다고 한다. 보다 생산적이고 선진적인 사회를 만들기 위해서라도 과학 교육이 제대로 이루어져야 한다.

또한 과학 기술에 대한 저변확대와 더불어 우수 인재들을 양성하여 최고의 과학 기술력으로 새로운 가치를 창출하며 생산성과 경쟁력을 높여나가야 한다. 특히 과학 교육을 기반으로 상상력, 창의력을 키우며 4차 산업혁명 시대에 새로운 가치를 창출하도록 대비하여야 한다.

이러한 관점에서 우리나라도 어려서부터의 과학 교육은 매우 중요하며, 바탕이 되는 수학 교육과 함께 앞으로 더욱 강조·강화해야한다.

2. 과학 기술 교육 현장

과학 교육 현실

오늘날 우리의 과학 교육 현실은 어떠한가? 수학·과학 교육의 중요성 자체를 인식하지 못하고, 시대적 흐름과 무관하게 기존의 과목 간 시수에 대한 ‘형평성’ 논리, 문·이과 구분, 학습부담, 사교육 논란에만 머물러 있다.

선진국에서는 국가 경쟁력 차원에서 정부와 대기업들이 나서서 시대 변화에 맞춰 수학·과학 교육을 더욱 강화하고 있는 상황과는 너무 대조적이다.

대입 수능시험이 문과, 이과로 구분되고, 문과계열의 학생들은 과학교육에 대한 비중이 작고, 이과계열의 학생들도 물리, 화학, 생명과학, 지구과학 과목을 선택하기 때문에 균형 있는 과학 교육이 이루어지기 어렵다.

2014년 대학 신입생의 고교3년 교육과정에서, 과학 과목의 비중이 문과계열은 12% 내외, 이과계열은 37% 내외이며, 문과의 경우는 대학에 따라 과학탐구 점수를 요구하지도 않는다. 상대적으로 사회 과목의 비중은 문과계열은 42% 내외, 이과계열은 15% 내외이다.

더욱 주목할 것은 ‘문·이과 통합을 위한 교육과정 개정’에 초점을 두는 ‘2015 개정 교육과정’이다. ‘2009 개정 교육과정’에서는 과학 교과는 국어, 수학, 영어, 사회와 마찬가지로 필수 이수 단위가 15이었으나, ‘2015 개정 교육과정’에서 사회 16단위(한국사 6단위 포함)로 늘었으나 과학은 12단위로 줄었다.

이에 과학계는 그렇지 않아도 과학 과목의 비중이 미약한 일선 고등학교에서 과학 교육이 더욱 약화할 것이라는 점 때문에 문제를 제기한 바 있다.

과학 교육을 대하는 태도의 문제

그런데 더 중대한 문제는 과학 교육, 더 나아가 교육 내용에 대한 우리의 태도(Attitude)이다. 첫째, 우리 교육은 점수로만 접근하고 있다. 교육과정 개편 시 총론에서는 목적, 목표 등을 본질적 관점에서 상세히 기술하지만, 교실현장은 교육내용과 그 영향력보다는 ‘점수’에 더 관심이 많다.

대학들도 교육의 방향과 내용보다는 내신이나 수능에서의 점수만을 요구하고 있다. 수능시험은 1점이라도 점수를 더 받도록 답 안 틀리기 훈련을 정말 숨 막히고 지루할 정도로 장기간 반복시키는 결과를 낳고 있다. 단편적으로 2015년 국제학업성취도평가(PISA)에서 한국 학생의 과학 성적은 35개국 중 5위이지만, 흥미도는 26위로 OECD 평균보다 낮아 그 이유를 알 수 있다.

둘째, 우리 교육은 학습 부담, 사교육 관련 사회적·정치적 이슈에 더 초점을 맞추고 있다. 우리 사회는 한 사람에게 담기는 교육 내용자체에는 제대로 관심을 두지 못한다. 이러한 상황이기에 과학 교육의 중요성 자체를 느낄 여유가 없는 것이다.

사실 사교육 문제 해결을 우선순위로 두고 교육 정책을 이리저리 바꿔왔지만, ‘풍선효과’라는 틀을 벗어나지 못했다. 현재 사교육을 하는 비율이 67.8%로 이전보다 조금 낮아졌지만, 2016년 총사교육비 규모는 약 18조 600억 원으로 오히려 늘었다.

경제 불황에 따라 고소득층과 저소득층의 사교육비 격차가 최대 8.8배에 이르는 등 양극화가 심화하고 있어, 또 다른 사회문제가 되고 있다.

셋째, 우리 교실은 학생 개인의 ‘차이’를 인정, 배려하지 않는다. 학생 개인의 다양한 배경은 고려하지 않고, 오직 하나의 틀에 대한 점수를 능력으로 인식한다. 교사는 ‘진도’에 따라 주어진 교육과정을 ‘모든 사람’에게 ‘같은 내용, 속도’로 가르쳐야 한다.

‘개인’의 특성, 배경, 환경을 고려할 필요가 없다고 생각한다. 이를 우리는 ‘공정성’, ‘객관성’이라 부른다. 소위 ‘수포자’가 학년이 올라갈수록 많이 늘어나는 이유이기도 하다.

넷째, 우리 사회는 아직도 문과, 이과를 구분하고 있다. 기성세대는 본인들 자신이 문과, 이과 영역 중 하나에 속해 있다고 생각한다. 대학들은 융합을 시도하면서도 아직 문과, 이과 영역을 구분하고, 단과대학별로 수능에서 요구하는 과목을 차별화하고 있다.

대학에 따라 신입생 유치 방안으로 ‘교차지원’을 허용하여, 수학·과학 교육을 왜곡시키기도 한다. 더 심각한 문제는 어려서부터 자신을 ‘문과’생이라 생각하게 하여, 평생 수학, 과학을 두려워하며 살게 만든다. 이들은 결국 ‘융합’의 세계에 제대로 들어갈 수 없는 ‘장애인’이 될 것이다. 선진국에서는 문과, 이과 구분이 없다. 이를 누구의 탓으로 돌릴 것인가?

3. 선진국들은?

미국은 어떤가?

선진국들은 오래전부터 미래 사회의 변화를 대비하기 위해 과학교육을 체계적으로 강화했다. 미국 클린턴 대통령은 1994년 국가 성취기준 전략 ‘Goal 2000: Educate America’에서 8가지 국가교육목표의 하나로 ‘미국 학생들의 수학과 과학의 성취를 세계 제일이 되게 한다’를 선언하였다.

그 이후 정부는 초·중등학교의 수학·과학 교육에 더 많이 투자하여 해마다 1만 명의 교사를 증원해 교육의 수준을 끌어올리는 정책을 발표하기도 하였다. 미국은 지식사회 이전에도 미국 수익의 85%가 과학 기술변화에 의한 것이었다고 인식하고 있다.

2007년 빌 게이츠 회장(마이크로소프트)이 미 상원 청문회에서 수학, 과학, 공학 등 이공계 교육의 중요성과 교육혁신을 역설한 이후, 지금도 저커버그 회장(페이스북)을 비롯해 구글, 야후, 테슬라, 넷플릭스 등 주요 최고경영자들이 ‘Forward US’ 그룹을 만들어 공조하며 이민법 개혁을 요구하고 있다.

심각한 이공계 고급 인력 부족을 해결하기 위해 이 분야의 최고 인재들을 전 세계에서 확보할 것을 정부와 의회에 강하게 요청하고 있다.

사실 미국은 오래전 장기적 관점에서 유·초·중등 교육에서 수학, 과학 및 기술 교육 혁신을 통해 과학 소양을 증진하는 프로젝트를 진행했다. 과학 기술로 형성된 세상을 사는 시민들에게 무엇을 이해하고 어떻게 생각하도록 할 것인지에 초점을 두었다. 미국은 1985년 지구에 접근했던 핼리 혜성이 다시 돌아오는 2061년을 바라보고 이 해에 과학 교육의 미래를 설계하기 시작하였다.

그리하여 1989년 《모든 미국인을 위한 과학(Science for All Americans)》을 개발하여 모든 사람이 고등학교를 졸업할 때까지 갖춰야 할 과학적 소양의 수준을 제시하였다. 이어 《과학소양을 위한 단계별 기준》, 《국가 과학 교육 표준》, 《과학소양기준 연계도》, 《유초중등 과학 교육의 체계》, 《차세대 과학 교육 표준》 등을 개발하였다.

이 프로젝트의 기본 방향은 소수의 주제에 집중하여 효과적으로 잘가르쳐, 더 풍부한 직관력과 깊은 이해력을 기르도록 하는 데 있다. 계속기초가 될 개념들과 인류의 생활, 보편적 공교육 취지와의 관련성을 중시한다. 수학, 과학, 기술을 중심으로 내용을 선택하며, 그 기준은 유용성, 사회적 책임감, 지식의 본질적 가치, 철학적 가치, 아동 발달에 두고 있다.

일본은 어떤가?

일본은 과학 전공 학생 수의 지속적 감소에 대응하며, 일반 국민의 과학소양 증진을 위해 2003년부터 시작하여, 2030년을 목표로 ‘과학 기술의 지혜(Science for All Japanese(2008)’ 프로젝트를 진행하고 있다.

이는 일본인들이 21세기를 풍요롭게 살아가기 위해, 2030년에는 모든 성인이 익혀두길 바라는 과학 기술의 소양을 제시한다. 모든 일본인이 고등학교를 졸업할 때까지 갖춰야 할 과학적 소양의 수준을 정해나가는 일이다.

이 프로젝트는 정보학, 우주·지구·환경과학, 인간과학·사회과학, 물질과학, 수리과학, 생명과학, 기술 등 7개 영역의 형태로 새로운 프레임을 제안한다. 이는 20세기 후반부터 확립된 과학 기술의 역사적 사실, 현대 과학 기술에 공통된 사고방식, 과학적인 태도와 감각이라는 관점에서 바라본다.

현재 일본은 새로운 교육혁명을 시작하였다. 2013년부터 일본 정부는 교육의 ‘제2의 메이지유신’을 꿈꾸며, 평가방식을 개인 스스로 생각하는 힘과 자신의 언어로 표현할 수 있는 능력을 측정하도록 단계적으로 바꾸고 있다. 대입과정을 포함하여 기존의 공교육 교육과정을 이러한 평가에 적합한 IB(International Baccalaureate) 커리큘럼으로 통째로 바꾸는 일이다.

이러한 방식은 과학 교육도 과학자처럼 분석적으로 사고하고 데이터를 해석하는 능력을 키우는 데 초점을 맞춘다. 끊임없이 생각하고 토론하며, 스스로 주제를 정해 과학 프로젝트를 수행하는 것이다. 이는 또한 인공지능을 극복하는 역량을 키우는 일이기도 하다.

4. 과학 기술 교육 정책의 새로운 방향과 과제

우리나라도 그동안 과학 기술 교육의 발전을 위해 여러 가지 노력을 기울여 왔다. 예를 들어, 2015년부터 교육부, 미래창조과학부, 한국과학 창의재단은 ‘모든 한국인을 위한 과학(Science for All Korean)’ 프로젝트를 진행하고 있다. 미래 세대를 위한 국가 차원의 과학 교육 가이드라인을 구축하는 것이다.

‘미래사회는 어떤 인재를 필요로 하는가? 모두가 갖춰야 할 과학 소양은 무엇인가? 미래세대를 어떻게 교육할 것인가? 어떻게 소통하고 사회적 공감을 확보할 것인가?’라는 근본적인 질문에 답을 하고자 하는 것이다. 이 프로젝트는 미래 인재상, 과학 기술 핵심역량 및 소양 개발, 미래 세대를 위한 과학 교육 표준 개발에 초점을 두고 2018년에 마무리할 계획이다.

이제 우리나라가 4차 산업혁명 등의 새로운 변화에 적극적으로 대응하며 미래를 대비하기 위해서는 과학기술 교육이 제대로 자리를 잡아야한다. 앞에서 논의한 우리 과학 기술교육의 현장에 비추어볼 때, 근본적으로 기본 방향을 새롭게 정립하고, 핵심과제들을 하나씩 풀어가야 한다.

첫째, 과학 기술 교육의 목적, 목표 등의 철학을 새롭게 세워야 한다. 이는 학습부담, 사교육 대책에 앞서 교육의 방향과 내용에 초점을 두어야한다. 위기의식을 가지고 급변하는 미래를 대비하는 일이어야 한다.

특히 과학 기술의 이해, 과학적 소양을 키우는 것은 물론 이들을 통해 국가와 지구촌을 책임지겠다는 의식을 갖도록 해야 한다. 그리고 이러한 관점에서 교육의 방향과 내용, 교육 과정, 학업성취, 평가의 개념을 재정의 해야 한다. 그리고 이러한 내용이 일선 현장에서 실질적으로, 제대로 성취되고 있는지를 측정, 평가하여 지속해서 보완·발전시키는 시스템을 갖춰야 한다.

제러미 리프킨(Jeremy Rifkin)은 “교육의 제1목표는 학생들이 생물생활권(Biosphere)의 일부로서 생각하고 행동하도록 준비시키는 것이다”라고 제안하였다. 그는 “현재의 커리큘럼은 경제적, 환경적 위기에 직면한 오늘날의 현실과 동떨어져 있다.

현재 학교 교육의 내용과 방식의 상당 부분이 인류의 미래발전에 독이 된다. 산업화가 일으킨 피해를 치유하는 일에 도움이 될 것인가. 새로운 시대가 요구하는 역량은 직업 기술이라기보다는 인류의 공동 생물권을 지키기 위한 생태학적 도구이다”라고 하였다.

둘째, 교육과정의 결정은 다양한 사람들에 의해 장기간의 신중한 과정을 거쳐야 한다. 교육과정은 몇 사람이 모여 몇 개월 만에 결정할 일이 아니다. 미래를 제대로 대비하기 위해 교육학자는 물론 과학 기술계, 기업 등 우리 사회 다양한 분야의 전문가들이 모여 범국가 차원, 더 나아가 범지구촌 차원에서 함께 지혜를 모아 전략을 세워야 한다.

특히 ‘일자리’를 국내뿐만 아니라 세계 시장에서 찾아갈 수 있는 의지와 역량을 키울 수 있는 교육과정을 개발해야 한다.

단순한 과목 간 시수 조정 문제를 넘어서야 한다. 더 나아가 시대적 환경의 변화에 적합한 ‘지식’이란 무엇인지에 대한 개념을 새롭게 정의해야하며, 이에 따른 학습 목적, 교육과정, 학습방법 등을 새롭게 세워야 한다.

셋째, ‘모든 사람’에게 기초교육을 강화해야 한다. ‘모든 한국인을 위한 과학(Science for All Korean)’이 요구하는 시대이다. 미래 인재상을 ‘과학적, 협력적, 창의적으로 탐구하는 시민’으로 정의하였고, 핵심 역량은 과학적인 사고력, 표현력, 의사결정 능력, 협업능력으로 제안하였다.

4차 산업혁명 시대에 요구되는 기본역량은 상상력, 창의력이며, 과학 기술의 이해와 함께 과학적, 수학적 사고능력 그리고 인공지능의 이해, 코딩, 소프트웨어 역량을 키워야 한다.

2018년부터 코딩 교육은 초등학교 필수과목이 된다. 이제는 ‘계산’보다는 ‘사색’, ‘질문’이 필요한 때이다. 컴퓨터 기계와 공존하며 차별화하기 위해서는 감수성과 사색능력, 감성과 논리의 융합능력, 인성과 인품, 열정과 배려의 마음이 기본적으로 필요하다.

인간이 끝까지 인간다움을 간직하는 일이며, ‘마음’을 중시해야 한다. 그동안 우리 몸과 뇌 연구에 천문학적 비용을 투자한 것처럼 ‘마음’에 대한 연구에도 공을 들여야 한다. 특히 교육과 연구가 동일시되어야 한다.

과목 중심보다는 실제적인 문제, 주제 중심의 학습, 체험, 협업의 경험을 쌓아가야 한다. 끊임없이 생각하고 토론하며 생각하는 힘을 키우고, 스스로 주제를 찾아 프로젝트를 수행하는 것이다. 융합은 바로 이러한 주제 중심의 학습과 문제 해결 과정에서 자연스럽게 이루어지는 것이다.

넷째, 획일적 시스템에서 ‘한 사람’ 중심의 다양성, 맞춤형 교육환경으로 바꾸어야 한다. ‘진도’ 개념에 너무 매이기보다는, 개인별로 호기심과 흥미를 일깨우도록, 개인의 배경, 능력, 환경의 차이를 배려하며, 한 단계, 한 단계 업그레이드하는 맞춤형 지원체제를 만들어야 한다.

이를 위해 투자를 혁신적으로 확대해야 한다. 이것이 바로 교육복지이다. 또한 ‘개인별 점수’ 보다는 팀 활동을 통한 협업 정신과 능력을 키워야 한다.

다섯째, 대학들이 먼저 나서서 문·이과 구분 없는 환경을 만들어야 한다. 문·이과 구분 문제는 사실 초·중등 교육에서는 공식적으로 없다고 하지만, 대학들이 문과계열, 이과계열 등 문과, 이과를 구별하여 입학전형요소를 제시하기 때문에 존재한다.

그러므로 먼저 대학들이 대입전형에서 문·이과를 구분하는 프레임을 없애야 한다. 선진국에서는 들리지 않는 용어에 우리가 모두 빠져있다. 더 나아가 대학은 IB 커리큘럼과 같은 탐구식, 토론식 교육과정이 초·중등 교육 현장에서 활발하게 전개될 수 있도록 대입전형과정을 혁신하는 일에 무한책임을 가지고 적극 앞장서야 한다.

5. 나가는 말: 바람직한 미래 창조하기

4차 산업혁명은 기본적으로 우리의 생각, 일하는 방식을 다시 세우라(Reset)고 한다. 인식과 태도를 바꾸는 일이다. 과학 기술에 대한 인식, 과학 교육을 대하는 태도가 바뀌어야 한다. 결국 ‘대한민국을 과학화’하는 일이다. 교육의 방향과 내용을 제대로 선택하고 담아가도록 우리사회의 생태계를 바꾸는 일이다.

새 정부가 들어서며 새로운 기대를 하게 하지만, 오늘 우리나라의 주변은 그리 만만치 않다. 북한의 핵, 미사일 개발을 비롯해 중국, 일본, 미국, 러시아 등과의 관계가 불투명한 가운데, 국내의 정치, 경제, 사회 등의 전반적 상황은 풀어가기가 쉽지 않다. 그러면 무엇으로 풀어갈 것인가?

기본적으로 우리의 ‘힘’, ‘내공’이 더욱 절실히 요구된다. 이는 바로 인재와 과학 기술에서 찾을 수밖에 없다. ‘모든 한국인을 위한 과학’에서 출발하여, 우리 국민의 과학적 사고 능력과 소양의 수준을 향상함으로써, 서로에 대한 존중과 신뢰를 키워 사회적 역동성을 강화하며, 일자리를 비롯한 새로운 가치를 창출할 수 있는 역량들을 키우는 것이다.

더 나아가 우리의 과학 기술로 지구촌 문제의 해결에도 이바지함으로써, 대한민국을 세계에서 존경받는 나라로 인정받게 하는 것이다. 이는 바로 국가의 경쟁력이며, 생존의 힘이 된다.

이를 위해서는 스스로 생각하는 힘, 토론능력, 변화적응능력, 인성, 인문학적 사고 등의 기본 역량, ‘차이’와 ‘다름’을 존중하는 다양성·맞춤형사고, 그리고 개방·유연·통합의 마인드로 융합, 협업하는 태도 등이 요구된다.

이는 바로 4차 산업혁명 시대의 정신으로 상상력, 창의성도 바로 여기에서 꽃 피울 수 있다. 우리 과학 기술 교육도 바로 이러한 틀에서 새롭게 철학, 비전, 전략을 세워야 할 때다. 바람직한 미래를 새롭게 창조해야 한다.

이 글은 민경찬 연세대 명예특임교수가 월간교육 7월호에 기고한 글을 재게시한 것입니다.

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