과학적 사고에 대한 고찰

4차 산업 혁명 가운데 과학적 사고력은 매우 중요한 능력입니다. 문학작품을 통해 아이들과 과학적 토론을 하는 방법을 제시합니다. 과학적 사고력을 발달시킬 수 있는 방법을 알아봅니다. 또한 과학적 사고를 통해 배울 수 있는 사고력을 찾아봅니다.

 

과학적 사고의 출발점

아이들은 자신을 둘러싼 세계에 대해 호기심이 많습니다. 가을 하늘은 왜 높고 푸를까, 해 질 무렵에는 왜 하늘이 붉게 변할까. 천둥은 왜 칠까 등 아이들의 의문을 풀어 주는 것은 과학입니다. 그러나 아이들은 성장해 가면서 과학을 싫어하게 됩니다. 숫자와 기호로 가득한 과학책을 지겨워합니다. 19세기와 20세기의 위대한 인물 중 대부분은 과학자입니다. 과학은 이 세계의 비밀을 풀어 가는 길잡이입니다. 과학을 좋아하는 아이는 사고력이 뛰어난 아이입니다. 고대 사회에서 과학은 신화였습니다. 그러므로 이 세상의 모든 지식은 과학 영역에 포함됩니다. 지식이란 우리가 사는 이 세계가 어떻게 이루어져 있는지에 대한 의문을 푸는 열쇠입니다. 그러므로 과학의 출발점은 자신을 둘러싼 이 세계에 대해 의문을 품는 것입니다. 과학자들은 각자 하나의 의문을 가지고 연구를 시작했습니다. 지금의 과학 교육은 그동안 다른 사람들이 이 세계에 대해 연구하고 정리한 것을 자기 것으로 흡수하기 위한 것입니다. 그러나 단지 다른 사람이 연구한 것을 받아들이고 흡수하는 것만으로는 충분하지 않습니다. 거기서 그치지 않고 이 세계에 대해 자신만의 의문을 가져야 합니다. 사람들은 각자 이 세상에서 풀어야 할 의문 하나씩을 가지고 태어납니다. 자기 몫의 의문이 있는 것입니다. 자신만이 풀 수 있는 의문이 있을 때 그리고 그 의문을 풀기 위해 노력할 때 과학적 사고가 싹틀 수 있습니다.

 

눈에 보이지 않는 전파를 주고받는 전파망원경

전파와 빛에 관해 토론하기

박찬일 시인이 지은 햇볕의 시대는 빛에 대해 아이들과 토론할 때 도움이 되는 시입니다. 그것을 읽어보고 아이들과 함께 나눠볼 수 있습니다. 전파는 빛의 일종입니다. 고대 사람들은 불을 이용해 빛의 시대를 열었습니다. 중세 시대에 들어 사람들은 나무를 에너지로 사용했습니다. 그 후에는 석탄과 원유를 사용해 에너지의 변화를 이루어 냈습니다. 19세기와 20세기는 전기, 전자를 활용해 에너지 시대를 열었습니다. 이제 사람들은 전파를 이용해 새로운 변화를 이루어 내고 있습니다. 이렇듯 인류 문명의 역사는 에너지의 변화, 빛의 새로운 발견과 이용의 역사라고 해도 지나친 말이 아닙니다. 우리가 흔히 말하는 빛은 우리 눈에 보이는 빛, 즉 가시광선을 가리킵니다. 그러나 빛 중에는 인간의 눈에 보이지 않는 것들이 많습니다. 적외선, 자외선, 엑스선, 감마선 등 빛의 종류는 셀 수 없이 많습니다. 빛은 파장의 길이와 횟수 등에 따라 주파수의 차이로 구분합니다. 인간의 눈으로 볼 수 있는 빛은 주파수가 350 THZ~750 THZ 사이의 빛을 뜻합니다. 전파와 빛에 대해 아이들과 토론한다는 것은 눈에 보이는 세계와 눈에 보이지는 않지만 존재하는 이 세상의 모든 것을 상상하고 볼 수 있는 눈을 키우는 일입니다. 우리는 빛의 성질 때문에 하늘에 빛나는 별을 볼 수 있습니다. 오늘 우리가 밤하늘에서 보는 빛나는 북극성은 약 800년 전 모습입니다. 지구에서 북극성까지는 약 800광년 떨어져 있기 때문입니다. 그렇다면 지금 우리가 보는 북극성은 이미 없어졌을지도 모릅니다. 이렇듯 빛의 성질을 이해할 때 우리가 무엇인가를 인식하고 본다는 것이 무엇을 뜻하는지에 대해 알 수 있을 것입니다. 아이들과 빛과 전파에 관해 토론할 때는 과학적 수치나 공식의 이해, 과학자에 대해 아는 것을 중심으로 접근하기보다는 이 세계의 비밀에 대해 알아가는 지적 호기심을 유도하는 데 신경 써야 합니다. 빛과 전파는 우리가 사는 이 세계가 얼마나 신비로운지 알려 줍니다. 또 우리가 아직 알지 못하는 수많은 비밀을 간직하고 있다는 사실을 느끼게 해 줍습니다.

 

과학을 통해 배울 수 있는 사고의 종류

과학 법칙은 귀납적 사고, 연역적 사고를 키우는 데 도움이 됩니다. 과학 법칙은 해당 분야의 개별적인 현상이 가진 원리를 찾는 것입니다. 그러므로 철저하게 추론적 사유를 바탕으로 합니다. 또한 과학 법칙은 공통점과 관계성에 대한 탐구이기도 합니다. 과학 법칙은 이 세상의 비밀이라는 관점에서 다루어져야 합니다. 과학 법칙이 개별적인 현상을 이해하는 하나의 창이 된다면, 그것은 연역적 사유를 하는 것입니다. 또한 과학 법칙은 나에게 의미가 있어야 하고 개념으로 설명됩니다. 이 개념은 상징, 기호일 수 있으며 특히 수학적으로 표현됩니다. 그러므로 과학 법칙은 은유와 비유로 표현됩니다. 과학에 흥미를 갖게 하기 위한 가정교육 문화 아이들에게 지식의 습득은 억압이 아니라 자유와 해방 그리고 기쁨이라는 사실을 경험하게 하는 것이 중요합니다. 또한 이 세상의 모든 지식, 과학이 자신에게 얼마나 도움이 되는지를 깨닫게 해 주어야 합니다. 자신에게 주어진 의문, 자신만이 풀 수 있는 이 세상의 비밀이 있다는 것을 어떻게 발견하게 할 것인지도 중요합니다. 또한 아이들이 아인슈타인, 갈릴레이 등 과학자와 친밀감을 느낄 수 있게 해 주어야 합니다. 예술과 과학은 하나입니다. 그러므로 과학, 수학, 역사, 예술, 사회, 철학, 언어 등의 영역을 어떻게 통합하여 생각하고 경험하게 할 것인지를 염두에 두어야 합니다.