박도영의 "과학교육 오딧세이"

‘오딧세이’엔 긴 여정을 하고서 귀향한다는 뜻과 고향에 돌아와 좋은 일을 한다는 뜻이 있다. 미국에서 한국을 바라보는 필자가 백년대계를 소망하는 마음으로 과학과 교육 이야기를 쓴다.

[연재] 아인슈타인과 박선생, 고교물리 누가 잘 가르칠까

과학교육 오딧세이 (1)




00einstein3 » 칠판 앞의 아인슈타인.




물리학의 거장인 아인슈타인과 물리교사 20년 경력의 박 선생이 고등학교 물리1의 열역학 개념을 가르친다고 가정해보자. 누가 더 잘 가르칠까?


나의 결론을 먼저 말하자면, 물리교사 박 선생이 아인슈타인보다 더 “잘” 가르친다. 나는 왜 그렇게 생각할까? 그 이유를 하나하나 자세히 따져보자.


가르친다는 것과 ‘잘’ 가르친다는 것은 다르다. ‘가르친다는 것’을 교사가 학생들에게 물리를 잘 이해하도록 설명하는 것이라고 한다면, ‘잘 가르친다는 것’은 단순한 지식 전달과 설명 그 이상을 의미한다. 물리교사 박 선생은 당연히 20년 교사 경력을 바탕으로 과학 지식 이상의 지식을 갖고 있다. 이 지식을 ‘교과 내용 지식’(Pedagogical Content Knowledge; PCK)이라 한다. 이 지식은 물리 지식과 대등한 지식의 지위를 갖는다.

 

 

 

1년차와 20년차 기관사의 지식은 다르다

 

이런 교과 내용 지식, 즉 PCK는 물리지식은 물론이고 커리큘럼 지식과 학생지식을 아울러 포함하고 있다. 또한 PCK의 습득은 다양하게 여러 차레 학생들을 가르친 과정에서 자연스럽게 생기는데, 일반적으로 다음과 같은 사고과정을 거친다(Shulman, 1987). 즉, (ㄱ) 물리 지식 이해, (ㄴ) 학생들의 수준에 맞게 물리 지식 재구성, (ㄷ) 가르침, (ㄹ) 평가, (ㅁ) 반성, (ㅂ) 처음 물리지식을 바탕으로 한 새로운 물리지식 형성과 이해 등이 그런 과정들이다. 맨 나중에 있는 새로운 물리지식은 처음의 물리지식과는 다른 차원의 지식이다.


PCK의 습득은 위 과정들과 떼어서 생각할 수는 없다. 예를 들면, 1년차 물리교사가 아는 역학 지식은 20년 경력의 물리교사 박 선생이 지닌 역학 지식과 는 다른 차원으로 이해된다. 또 다른 예를 보면, 밀도에 관해 중1 학생이 아는 지식은 박사과정 학생이 알고 있는 밀도 지식과는 차이가 나는 것과 같은 이치다. 밀도에 대한 지식의 경험, 깊이, 넓이에서 그 둘은 다르다.


PCK 지식에서는 특정한 지식에 대한 ‘경험’이 중요하다. 교사에겐 교실에서 가르친 경험이 중요한 역할을 한다. 그 경험의 스펙트럼이 다를수록 반성적 사고의 폭이 넓어질 것이다. 의과대학에서 20년 경력 의사과 풋내기 인턴의 지식이 서로 같은 전공 분야라 해도 서로 다른 차원을 띠는 것은 바로 PCK 지식의 차이가 있기 때문이라 말할 수 있다. 산업현장에서 십장의 지식이 갓 발령나 현장에 나온 김 과장의 지식과 다른 것도 바로 PCK 지식의 차이다. 1년차 변호사와 20년 경력 변호사의 차이에서 그 핵심은 바로 이 PCK 지식이다. 1년차 케이티엑스(KTX) 기관사와 20년 경력 기관사의 차이도 PCK 지식의 차이이며, 1년차 비행기 파일럿과 20년 파일럿의 차이도 또한 PCK 지식 차이라 말할 수 있다.


그럼 구체적으로 PCK의 차이가 무엇을 의미하는지 다음에서 좀 더 자세히 따져보도록 하자.


 

 

어떤 경우엔 벤츠보다 '더 잘 나가는' 티코


첫째, 아인슈타인과 물리교사의 물리지식부터 따져보자. 아인슈타인과 물리교사 박 선생이 알고 있는 물리지식에는 당연히 차이가 있을 것이다. 아인슈타인은 시공간에 관한 물리학적 지식에서 누구도 따라가기 힘들 정도로 탁월한 지식을 갖고 있을 것이다. 그런 물리지식은 깊이와 체계, 그리고 자연세계에 대한 통찰력에서 박 선생의 지식을 훨씬 넘어설 것이다. 그러나 학생들이 꼭 알아야 하는 차원(이것을 ‘교육과정’이라 부른다)에서 보면, 그 물리지식의 깊이와 넓이는 제한된다. 아인슈타인의 물리지식은 학생들이 알아야 할 지식을 넘어설 것이다. 그래서 물리 교육과정을 만들 때에는 일반적으로 세 가지를 고려해야 한다 (Tyler, 1954).


즉, 그  세가지 고려할 점들은 (1) 내용: 학생들이 꼭 알아야 할 중요한 개념 지식, (2) 사회의 요구: 학생들이 속한 사회가 필요로 하는 사항의 고려, 그리고 (2) 학생들의 관심: 학생들의 관심과 흥미를 고려해야 한다. 이런 세 가지 고려할 점에 바탕을 두어 우주 빅뱅이론 지식에 관한 교육과정을 생각해보자. (1) 우주 빅뱅이론 지식은 한국 학생들이 꼭 알아야 하는 지식인가? (2) 우주 빅뱅이론 지식은 한국사회가 절실하게 요구하는 것인가? (3) 우주 빅뱅이론 지식이 학생들의 관심사인가? 결국에 이런 질문들에 관련된 결정은 교육과정 개발 참여자들의 몫이다. 다양한 의견 수렴을 통해 결정될 것이다.


다시 정리해보면, 물리지식의 측면에서 아인슈타인과 물리교사의 지식은 다를 것이며, 학교에서 물리지식은 교육과정의 특정 목적에 따라 한정된다고 할 수 있다. 따라서, 물리지식에 관한 한, 더 ‘잘 가르친다는 것’은 특정 목표에 얼마나 충실했느냐의 문제가 된다. 예를 들면, 열역학에 대한 수많은 지식과 다양한 이론 등을 가르칠 수는 있지만, 물리 교육과정에 있는 목적에 얼마나 충실했고 그것에 얼마나 부합했느냐가 중요하다. 예를 하나 더 보자. 벤츠와 티코에는 차이가 있다. 차이가 난다고 해서 벤츠가 더 좋은 차라고 말할 수는 없다. 그 이유는 차의 ‘목적’에 어느 차가 더 충실했느냐가 더 중요하기 때문이다.  차의 목적이란 굴러가는 것이며, 운송이 목적이다. 벤츠가 고장나서 목적에 충실하지 못하면 잘 굴러가는 티코에 비해 형편없는 것이다. 티코가 더 ‘잘’ 나가는 차라고 말할 수 있다.


결론적으로, 아인슈타인은 20년 경력의 물리교사 박 선생이 아는 물리지식에 비해 아는 바가 많겠지만, 물리 교육과정의 측면에서 보면, 더 ‘잘’ 안다고는 말 할 수 없을 것이다.  아인슈타인이 이전에 물리교사를 했던 경험이 없는 한, 이 사실은 건실하게 살아남을 것이다.



 

다른 환경, 다른 교실에서 필요한 '커리큘럼 지식'

 

둘째 ‘커리큘럼 지식’의 측면에서 아인슈타인과 박 선생을 비교해보자. 커리큘럼 지식이라는 개념은 생각보다 복잡하다. 왜냐하면, 무엇보다도 물리 개념에 대해 ‘가르친’ 경험이 다를 것이기 때문이다. 교사마다 차이가 있으며, 물론 아인슈타인과 물리교사 박 선생과도 차이가 난다. 또다른 하나의 이유는 그 차이가 단순히 경력이 많고 적음의 문제가 아니기 때문이다. 커리큘럼지식의 정의는 각 교과목 지식과, 가르칠 때 필요한 다양한 레파토리(타당한 예시), 교육환경, 자료, 교실 분위기 등이다.


예를 들면, 중학교 1학년 학생들은 고등학생에 견줘 이해력이 다르며, 관심사도 다르다. 그래서 전류의 옴 법칙을 가르쳤던 교사가 고등학교에서 가르치면 같은 개념이라도 그 수준을 달리해야 한다. 물리는 그 개념도가 점진적이어서 이해 정도가 깊어지기 때문이다. 또한 고등학교에서 사용했던 예시를 중학교에서 사용하기 힘들 것이다. 학생들의 수준과 관심이 다르기 때문이다.


이 문제는 지역마다, 국가마다 다르며, 남녀의 차이가 변수로 작용하기도 한다. 예를 들면, 리비아 학생들의 관심사와 한국 학생들의 관심사는 다르며, 그들의 문화도 다르며, 그들이 속한 교실의 분위기도 다를 것이다. 또한 옴 법칙은 미국 K-12 과학 교육과정에는 없는 개념이며 한국에서는 중학교 때 배운다. 이처럼 커리큘럼 지식은 여러 차원에서, 여러 환경에서, 여러 지역에서 그 차이를 드러내는 특성을 지닌다.


따라서, 가르침의 문제와 연결할 때 커리큘럼 지식의 스펙트럼은 생각보다 훨씬 어려운 면모를 지니게 된다. 나 개인의 경험으로 보면, 교사 직업을 선택했다가 곧 그만둘 때에 그런 결정은 바로 이런 커리큘럼 지식 때문인 경우가 많은 것 같다. 교생 실습을 하러 나가, 자신이 알고 있는 지식을 가르치는데 학생들이 교생 마음대로 따라오지 않을 때 당황하게 되고 나아지는 기미가 없으면 자신의 적성에 맞지 않는다고 판단해 교사 되기를 포기하는 일이 심심치 않게 목격된다. 반면에, 커리큘럼 지식이 뛰어난 교생들은 자신의 지식이 좀 모자라더라도 자신감을 갖게 되며, 자신의 적성이 맞다고 생각하며 교직을 자신의 전문직으로 받아들여 결정하게 된다.


여기에서 독자들은 오해하지 마시길 바란다. 교직을 자신의 평생전문직으로 결정하는 것은 대체로 대학 2학년 때쯤에 결정된다. 위의 예들은 사범대학 3~4년차 과정에서 그만두는 경우를 말하는 것이다. 미국 사범대학의 교육과정이 대학마다 각기 다르긴 하지만, 일반적으로 교생 실습을 강화하고 있는 데 주목해야 한다. 4학년 때는 한 학기(4개월) 동안 대학 강의실에 오지 않고, 온전히 실습 학교 교실에서 보내게 된다. 교사 되기 준비, 학교 교실 운영, 교육과정 운영, 평가, 학부모 면담, 지역교사 모임 참가, 교육청과 관계 맺기, 동료와 관계 맺기 등을 배운다. 이 과정에서 학생들과 벌이는 씨름은 계속되며, 회의도, 기쁨도, 자신만의 노하우도 맛보게 되는 것이다.


 

 

학생을 잘 알아야 가르침이 잘 이뤄진다

 

셋째 ‘학생에 대한 지식’의 측면에서 살펴보자. 물리교사 박 선생은 20년 경력을 통해, 학생들이 열역학 개념을 배우는 데 필요한 지식을 많이 가지고 있다. 예를 들면, 고1 학생들은 열역학 개념의 어떤 점을 어려워하는지, 열역학 개념에 대해 어느 정도 알고 있는지, 어떤 오개념을 갖고 있는지, 어떤 예시를 제시하면 잘 이해하는지, 열에 대한 어떤 관심과 태도를 보이는지에 대해, 상당한 지식과 기술을 가지고 있다.


사이언스온에 연재 글을 쓰는 어느 필자의 예를 보면, 학생에 대한 지식이 ‘잘 가르치는 일’에서 왜 중요한지 더 잘 이해할 수 있다.


“… 특히 학생들을 과외 지도 하면서 수학을 어려워하는 학생들의 사고의 흐름과 이를 극복하는 방법을 나름 터득하고 있었다. 그에 따라 고등학교 수학의 교과 과정을 내 입맛에 맞게 약간은 재구성할 수가 있어서 내가 선호하는 논리구조에 따라 최적의 경로를 구축할 수 있었다. 그래서 충분한 시간이 주어진다면 나이 마흔의 이 열혈남아에게 미적분을 가르쳐서 터득하게 할 수 있다고 나는 내심 확신했다. (내 자신감의 또 다른 근원은 나중에 다시 밝힐 기회가 있을 것이다.)”


이 물리학자는 가르침의 무게를 수학 자체에 두기보다는, 학생에게 두는 모습을 보인다. 이것이야말로, ‘잘 가르치는’ 교사의 모습이다. 자신이 가르칠 학생이 어느 부분에서 어려움을 느끼고 있고, 그것을 극복할 방법까지 알고 있음을 볼 수 있다. 또 하나의 예를 보자.


“‘미적분을 알면 세상이 달라 보인다’는 내 말에 샐러리맨 전 차장은 더욱 적극적이었다. 아인슈타인 방정식을 풀어보고 싶어요 하는 소박한(?) 부탁이 금세 새로운 세상을 보여 달라는 비장한 염원으로 바뀌어 있었다. 언뜻 생각하기에는 아인슈타인 방정식을 푸는 것이 미적분을 터득하는 것보다 훨씬 더 어렵게 느껴질 것이다. 물론 그런 측면이 많다. 하지만 전혀 수학을 모르는 샐러리맨이 과학을 수학으로 다시 접하는 데에는 미적분이 최대의 장벽임에 분명하다. 그것도 가장 먼저 넘어서야 할.”


위에서 인용한 두 부분은 수학 지식을 전체적으로 조망한 결과, 무엇이 중요하고 꼭 필요한 것인지를 짚어낸 대목이다. 또한 수학을 배우는 데, 학생들이 무엇을 가장 어려워 하고 그 어려워 하는 부분을 극복할 방법을 터득함으로써, 가르치는 데 자신감을 보여준 대목이다. 이것을 교사의 '자아효능감'이라고 한다. 즉, 특정 분야에 자신감을 가질수록 그 분야의 일을 잘 수행한다는 뜻이다. 타이거 우즈가 골프를 잘하는데, 그는 골프에 자아효능감이 우수하다. 물리교사 박 선생이 물리를 잘 가르치면 자아효능감이 우수해진다.


과학교사가 물리를 가르칠 때에는 단지 물리지식만 필요한 게 아니라 교과내용 지식 즉 PCK도 필요하다. 그 PCK는 과학지식만큼이나 독립적인 것이며 별도의 교과 지식 차원을 지닌다 하겠다(Wilson et al., 1987, p. 114). 이 PCK가 교사한테 ‘잘 가르침’의 준거가 된다.

 

이런 근거와 이유들 때문에, 나는 물리지식을 아인슈타인보다는 박 선생이 더 잘 가르칠 것이라는 결론에 이른다.



[참고문헌]

  • Shulman, L. S. (1987). Knowledge and teaching: Foundations of the new reform. Harvard Educational Review, 57, 1-22.
  • Wilson, S. M., Shulman, L. S., & Richert, E. R. (1987). “150 different ways” of knowing: Representations of knowledge in teaching. In J. Calderhead (Ed.), Exploring teachers‘ thinking. New York: Taylor and Francis.
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박도영 미국 일리노이주립대 교수, 과학교육학
2002년부터 과학교사를 양성하고 가르치고 있습니다. 커다란 장송나무 한 토막과 씨앗 하나를 양손에 들고 묻습니다. 어떻게 이 작은 씨앗이 이렇게 커다란 나무가 되었을까요? 제대로 답하는 대학졸업생이나 고등학생이 20%도 안 된다고 합니다. 과학을 학습한다는 것이 무엇을 의미할까요?
이메일 : doyongpark@gmail.com      

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