❶ 교과 과정
과학탐구는 과학을 공부하거나 연구할 때 꼭 필요한 과정입니다. 관찰과 기록, 조사, 자료 해석 등 기본적인 탐구 활동은 초등학교 때부터 대학원까지 모든 교육과정에서, 이후 과학자의 길을 걷는 동안에도 계속해서 수행하게 됩니다. 2015 개정 교육과정에서는 고등학교 1학년 과정에 과학탐구실험이라는 과목을 신설해 학생이 직접 탐구를 해볼 수 있도록 돕고 있습니다. 그 뿐만 아니라 중학교에서도 1학년 자유학년제가 실시되면서 학생이 관심 있는 주제를 직접 선정하고, 스스로 마련한 계획에 따라 일정 기간 탐구 활동을 하는 사례가 늘고 있습니다. 탐구 활동이 일회성으로 진행하는 실험이나 현장학습보다 스스로 문제를 파악하고 해결하는 능력을 기르는 데 효과적이기 때문입니다. 개별 또는 팀별로 탐구 활동을 수행하고 이를 보고서로 작성하는 작업까지 포괄적으로 진행됩니다.
❷ 평가 기준
과학탐구 활동의 핵심은 주제 선정과 관찰 및 기록, 보고서 작성 등 기본요소를 충실하게 수행하는 겁니다. 관찰과 기록 활동의 경우, 관찰 시간과 환경정보 등을 본인이 관찰한 즉시 상세히 기록하는 것이 좋습니다. 시간이 지난 다음 기억을 되살려 기록하면 관찰 결과가 왜곡될 수 있기 때문입니다. 이를 위해 필기도구나 전자기기를 이용해 메모하는 습관을 들여야 합니다. 범죄 영화 등에서 각종 단서를 메모지에 적어 벽면 가득히 붙여 놓은 장면을 본 적이 있을 겁니다. 주인공은 실시간으로 작성했던 메모의 위치나 배치를 바꿔가면서 문제 해결의 실마리를 찾아가는데요. 단편적인 기억을 떠올려 조합하는 시간을 줄이고 새로운 시각을 갖는 데 효과적이기 때문입니다. 정확한 관찰과 기록을 바탕으로 결론을 도출했다면 스스로 검증해보는 작업도 필수입니다.
❸ 과학적 탐구법 알아보기
과학탐구 활동을 시작하는 첫 단계는 ‘무엇을 탐구해야 하는가?’에 대한 고민입니다. 대부분의 학생들이 여기서부터 막막함을 느낍니다. 우리 생활에서 공감할 수 있는 주제를 선정하려면 평소 관심 있는 현상에 대해 주의 깊게 관찰하는 것이 가장 좋습니다. 가령 최근 전 세계를 휩쓸고 있는 코로나19나 봄철마다 문제가 되는 미세먼지, 황사 등 뉴스나 신문에서 자주 다루는 내용을 참고하는 것도 도움이 됩니다.
주제를 정한 뒤에는 크게 귀납적 탐구법과 연역적 탐구법 등 두 가지 탐구법을 쓸 수 있습니다.
귀납적 탐구법은 관찰된 사실로부터 원리를 찾아내는 방식으로, 연구 주제를 찾아낼 때 주로 사용합니다. 이 방법에 따르면 우선 과학적 현상을 인식하고 관찰할 주제를 선정한 뒤, 관찰 방법과 절차를 만듭니다. 그런 다음 관찰을 수행하고 결과를 해석해 결론을 도출합니다.
귀납적 탐구 과정을 통해 도출된 결론을 검증하기 위해 연역적 탐구법을 수행하게 됩니다. 가설을 먼저 정해 놓고 실험이나 조사를 통해 그 가설을 검증해내는 방법입니다. 귀납적 탐구법을 통해 얻어낸 결론을 일반화할 때도 연역적 탐구법을 사용합니다. 자연 현상에 대해 현재 우리가 알고 있는 과학적 지식들은 모두 두 가지 탐구법을 반복해 얻은 결과물입니다.
❹ 모범 답안 미리 보기
최근 가장 큰 이슈인 코로나19와 관련한 과학탐구 활동 결과물을 사례로 들어 보겠습니다. 한 학생이 아파트 엘리베이터 버튼을 누르는 곳에 아래 사진처럼 항균 필름을 붙여 놓은 것을 보고, 항균 필름에 표시된 1가 구리 이온(Cu+)의 역할을 과학탐구 주제로 정했습니다. 많은 학생이 궁금해할 주제를 고른 것입니다.
귀납적 탐구법에 따라 주제를 시각적으로 관찰했고, 항균 필름에 표시된대로 구리 이온이 항균 효과가 있을 것이라는 결론을 냈습니다. 물론 이는 최종 결론은 아닙니다. ‘구리 이온이 많을수록 항균 효과가 크다’와 같은 가설을 세우고 실험을 통해 검증하는 연역적 탐구법도 진행돼야만 비로소 과학적인 결론을 얻을 수 있습니다.
일상 생활에서의 관찰 기록과 관련한 또 다른 예시를 들어보겠습니다. 한 학생이 베란다에 둔 양파에서 싹이 나거나 썩는 이유를 아래와 같이 기록한 뒤 탐구 주제를 정했습니다. 기록 2는 기록 1에서 ‘관찰 일자’라는 요소 하나만을 추가했을 뿐이지만 더욱 구체적인 가설을 설정할 수 있게 됐습니다. 이처럼 양파 보관 환경을 관찰하고 기록할 때 베란다와 집안 등 보관 장소로만 구분할 게 아니라 온도나 빛의 양처럼 보관 환경의 세부적인 조건을 선정해 직접 측정하고 기록해야 합니다. 이를 토대로 결론을 도출하고 보고서를 작성하면 과학탐구 활동 수행평가에서 좋은 평가를 받을 수 있습니다.
※편집자 주
과학동아는 과학교사 모임인 ‘신나는 과학을 만드는 사람들(신과람)’ 소속 교사들과 함께 중·고등학교 수업에서 실제로 진행되는 대표적인 수행평가 사례를 보여주고 교사들이 직접 해설하는
‘스쿨 리포트 A+’를 연재합니다. 많이 기대해 주세요!
