일본은 대학입시와 중고교 교육현장에서 '평가혁명'에 착수했다. ①대학입학 공통시험(일본 수능)의 일부 문제를 논술형으로 출제하고 ②공교육에
국제 바칼로레아(International Baccalaureate, IB) 교육과정을 도입했다. ③대입 논술 문제를 좀 더 수준 높게 출제하라고
각 대학에 지침을 내렸다.
반면에 한국은 ①대입수학능력시험을 절대평가로 전환하는 문제를 놓고 갈등하고 ②대입전형에서 일부 대학은 논술고사를 전면 폐지하거나 축소했으며 ③질 낮은 암기식 내신 문제로 소모적인 경쟁을 부추기고 공정성마저 상실한 학생부종합전형을 확대했다. 한국과 일본의 교육은 마치 정반대 현상이 빚어지고 있다. 일부 전문가들은 한국 교육을 이대로 방치하면 나라가 망할 수도 있다고까지 걱정한다.
한국 교육의 혁신을 위해 '일본교육혁명, 그 현장을 찾아서'를 주제로 기획 취재를 시작한다. 일본의 일선 학교들과 교육 전문가들을 취재하여 일본교육 평가혁명의 현주소를 살펴본다. 그 첫 단계로 홋카이도에 있는 '시립 삿포로(札幌) 가이세이(開成) 중등교육학교'를 현장 탐방했다. 이 학교는 삿포로시에서 운영하는 공립학교로 IB 논술형 교육과정을 4년째 모범적으로 운영하고 있다. '국제학교'가 아니라 '공립학교'에서 바칼로레아를 도입했다는 점에서 한국 공교육이 본보기로 살펴볼 필요가 있다.
문재인 정부의 국가교육회의와 전국시도교육감협의회에서는 IB 교육과정을 한국 공교육에 적용하는 게 좋겠는지 토론해 보고, 교육담당기자들도 일본 교육을 현장 취재해 보면 좋겠다. 한국은 일본보다 교육자치가 잘 되어 있어 교육부 승인 없이 시도교육청 수준에서 IB를 바로 시작할 수 있는 여건이 갖춰져 있다는 분석도 있다. - 기자 말
소논문 발표 뒤 질문 답변 토론...체육관 열기 '후끈'
반면에 한국은 ①대입수학능력시험을 절대평가로 전환하는 문제를 놓고 갈등하고 ②대입전형에서 일부 대학은 논술고사를 전면 폐지하거나 축소했으며 ③질 낮은 암기식 내신 문제로 소모적인 경쟁을 부추기고 공정성마저 상실한 학생부종합전형을 확대했다. 한국과 일본의 교육은 마치 정반대 현상이 빚어지고 있다. 일부 전문가들은 한국 교육을 이대로 방치하면 나라가 망할 수도 있다고까지 걱정한다.
한국 교육의 혁신을 위해 '일본교육혁명, 그 현장을 찾아서'를 주제로 기획 취재를 시작한다. 일본의 일선 학교들과 교육 전문가들을 취재하여 일본교육 평가혁명의 현주소를 살펴본다. 그 첫 단계로 홋카이도에 있는 '시립 삿포로(札幌) 가이세이(開成) 중등교육학교'를 현장 탐방했다. 이 학교는 삿포로시에서 운영하는 공립학교로 IB 논술형 교육과정을 4년째 모범적으로 운영하고 있다. '국제학교'가 아니라 '공립학교'에서 바칼로레아를 도입했다는 점에서 한국 공교육이 본보기로 살펴볼 필요가 있다.
문재인 정부의 국가교육회의와 전국시도교육감협의회에서는 IB 교육과정을 한국 공교육에 적용하는 게 좋겠는지 토론해 보고, 교육담당기자들도 일본 교육을 현장 취재해 보면 좋겠다. 한국은 일본보다 교육자치가 잘 되어 있어 교육부 승인 없이 시도교육청 수준에서 IB를 바로 시작할 수 있는 여건이 갖춰져 있다는 분석도 있다. - 기자 말
소논문 발표 뒤 질문 답변 토론...체육관 열기 '후끈'
의미있는 청소년 학술 행사를 참관했다. 행사 명칭은 슈퍼 사이언스 하이스쿨(SSH)의 '포스터 발표(Poster
Session)'. 지적 호기심을 갖고 과학 실험을 하여 도출한 결과를 발표하는 활동이다. 문부과학성이 지정하는 슈퍼 사이언스 하이스쿨은
선진적인 자연계 교육을 실시하는 고등학교다.
지난해 12월 13일 오후, 삿포로 시립 가이세이 중등교육학교 체육관. 창밖은 온세상이 흰눈에 휩싸인 설국(雪國)이었다. 하지만 체육관은 학생과 교사 등 200여 명의 발표와 질문과 토론 열기로 후끈 달아올랐다. 논문 요약 자료를 부착한 이동식 게시판 앞에는 학생들이 옹기종기 모여 있었다.
이 행사는 정규 교과 시간에 연구한 소논문(과제연구)을 공개하는 학술잔치다. 과학 주제를 정해 조별로 연구하는 '코즈모사이언스Ⅰ' 과목의 활동으로 9개월째 진행됐다. 이날 행사는 논문을 최종 완성하기 전의 중간 발표단계다.
학생들은 조별로 소논문을 발표한 뒤 청중과 질문 답변을 주고 받았다. 조장들은 연구 주제와 연구 동기, 연구 과정, 연구 결과, 논문의 한계점을 중심으로 각각 발표했다. 자신의 연구가 타당함을 청중에게 이해시키려고 구슬땀을 흘렸다. 질의 응답이 이어지면서 즉석 토론 장면도 보였다.
참관객들은 지도교사들과 학생들이 전부가 아니었다. 기업 관계자와 대학원생, 학부모, 졸업생들도 참여했다. 논문 발표를 귀 기울여 들은 이들은 학생들에게 도움말과 칭찬을 해 주었다. 특히 연구방법 측면에서 미흡한 부분을 설명해 주어 실질적인 도움을 주었다. "전문가 수준"이라면서 격려하는 참관객도 있었다.
이 학교의 아이자와 코쿠메이(相沢 克明) 교장도 자리를 이동해 가면서 발표, 질문, 토론하는 활동에 참가했다. 교장은 학생들이 대견스럽다는 듯 연신 흐뭇한 미소를 머금었다.
12주에 걸쳐 조별로 연구한 뒤 포스터 제작해 발표
"슈퍼 사이언스 하이스쿨(SSH)은 일본이 세계적인 과학자를 배출하는 데 도움이 될 겁니다."
SSH 담당인 오오니시 히로시(大西 洋) 수학 교사는 "일본을 기술과학 강국으로 오르게 하는 데 슈퍼 사이언스 하이스쿨의 목표가 있다"고 말했다.
"일주일에 두 시간씩 12주에 걸쳐 조별로 연구한 뒤 그 결과를 포스터로 제작해 발표합니다. 과학에 흥미를 갖게 되고, 정보를 전달하는 능력을 기르고, 다른 학년의 학생들과도 교류할 수 있게 됩니다."
연구 주제는 다양했다. ▲식품을 썩지 않게 보존하는 방법 ▲정전기 쇼크 방지 방법 ▲나팔꽃을 좋아하는 색깔로 피우는 방법 ▲적외선에 의한 복사열과 그 차단 물질 비교분석 ▲식품 폐기물을 사용한 지우개 제작 연구와 제언 ▲곰팡이가 생기지 않게 하는 방법 ▲생선 뼈를 입 안에 닿지 않게 먹는 방법 등 호기심과 상상력이 돋보였다.
코스모사이언스Ⅰ 과목의 과제연구는 다음 순서로 진행된다. ①탐구 주제를 정해 연구에 착수하고 ②논문 요약본으로 포스터를 작성한 뒤 ③SSH 포스터 발표회에서 발표를 하고 질의에 응답한다. ④부족한 부분을 보충하여 연구를 이어나가고 ⑤일본어로 논문을 작성한 뒤 ⑥영어로 논문을 번역하여 ⑦영어 논문으로 최종 발표를 한다.
③에 해당하는 이날 행사를 참관하면서 일본이 과학기술강국이 된 원동력이 청소년 학술활동과 무관하지 않음을 실감했다. 이날 발표한 소논문 중 눈길을 끈 세 편을 소개한다.
차단물질이 복사열 막는 정도 비교 실험
[과제연구 ①] 적외선에 의한 복사열과 그 차단 물질 비교분석
"과학 시간에 복사열을 배웠습니다. 더 깊이 알아보고 싶어 실험을 했습니다. 여러 가지 차단물질이 실제로 복사열을 어느 정도까지 막는지 비교하고 싶었습니다. 가설은 '투명 물질의 밀도가 클수록 적외선을 잘 반사한다'로 했습니다."
타카하시 타쿠야(高橋拓矢) 군, 하시모토 쇼고(橋本将吾) 군, 와타나베 마사키(渡邉雅紀) 군은 번갈아 가면서 연구방법, 연구결과 등을 설명했다. 지도교사와 학생들은 발표를 들으면서 공책에 메모도 하고 질문도 하면서 진지하게 참여했다.
연구자들은 "비닐하우스를 관찰하여 투명물질이 적외선의 일부를 차단한다는 사실에서 연구주제를 착안했다"고 밝혔다. "비닐 외에 페트병, 랩, 유리 등 다양한 차단물질로 비교 실험을 했다"면서 "실험 결과 자외선이 온도를 올리는 효과가 크지 않다는 사실을 증명했다"고 덧붙였다.
"물이 들어있는 비커를 각종 투명물질로 감싸고 실험을 해 보았습니다. 결론적으로 투명물질의 밀도와 적외선으로 인한 온도 변화 사이의 관련성이 적다는 사실을 확인했습니다. 이것이 맞는지 재확인하기 위해 자외선으로 다시 한번 실험하여 추가 검증을 했습니다."
지도교사는 연구자들을 격려하고 칭찬을 했다. 이들이 교과서에서 배운 내용을 수동적으로 받아들이지 않고, 직접 실험을 하여 확인했기 때문이다.
"복사열과 온도의 관계는 실험을 해서 확인하지 않아도 교과서에서 다 배우는 내용입니다. 그럼에도 연구자들은 실험을 해 보는 수고를 아끼지 않았습니다. 더 나아가서 실험 결과를 금방 믿지 않고, 한번 더 비슷한 실험을 하여 동일한 결과를 얻어내려고 노력하였습니다. 과학적 명제가 실험을 통해 반복적으로 드러나야 한다는 점을 실천한 겁니다. 대견스러운 학생들이지요."
'미우라 접기' 이론 활용... 종이 접어 의자 만들기 실험
[과제연구 ②] 종이 접기의 가능성-종이 접기로 의자 만들기
"종이를 접어서 사람이 앉을 수 있는 의자를 만들어 보면 어떨까요?"
가키야마 사쿠라(柿山さくら) 양과 카노우치 하즈키(鹿野内葉月) 양, 사와자키 료우나(澤崎涼菜) 양은 종이 의자를 만들어 보기로 했다. 이를 위해 '미우라 접기'를 활용했다. 이것은 일본의 항공우주공학자 미우라 코료(三公亮)가 고안한 종이 접기다. 종이를 아주 작은 평행사변형 모양으로 접는 방식이다. 일본에서는 우주 위성에 달린 태양전지판도 발사 이전에는 이 방식으로 접었을 정도로 유명하다.
"의자에 가해지는 압력과 한 장의 종이가 견뎌낼 수 있는 압력을 직접 조사했습니다. 그 다음 'A4 용지가 7장 있으면 사람이 앉을 수 있는 의자를 만들 수 있다'고 가설을 설정했습니다."
연구자들은 가설을 증명하기 위해 A4 용지 7장을 접어서 사람이 앉게 해 보았다. 하지만 아쉽게도 종이는 무게를 견디지 못했다. 실험에서 실패했지만 여기서 그치지 않았다. 연구에서 무엇이 문제였는지 찾아보았다.
"어디에 허점이 있었는지 살펴보았습니다. 우선, '미우라 접기' 방식 자체가 상당히 많이 정밀도를 요구하는 작업인데 저희는 그 수준으로 종이를 접지 못했습니다. 그런데 이보다 더 중요한 문제를 놓쳤습니다. 종이가 단순히 7장 있다고 해서 견딜 수 있는 압력이 7배가 증가하는 건 아닙니다. 바로 이 점을 생각하지 못한 겁니다."
실험은 여기서 그쳤다. 하지만 실험의 어느 단계에 문제가 있어서 실패를 했는지 세밀하게 고찰했다. 학생들이 배우고 느낀 점은 무척 소중했다.
나팔꽃 색깔 변화 원리 등 수업시간 배운 내용을 실험으로 확인
[과제연구 ③] 나팔꽃 색깔 변화 연구
"혹시 어렸을 때 파란색 장미는 없을까 하고 생각한 적 있나요? 우리가 좋아하는 색깔로 나팔꽃을 피울 수 있을까요?"
기노시타 준이치(木下潤一) 군과 다케무라 후쿠오(竹村風力) 군, 다무라 류세이(田村隆晟) 군은 나팔꽃의 색깔 변화를 탐구했다. 단순한 호기심에서 연구를 시작한 게 아니다. 이들은 꽃 색깔을 탐구한 동기를 이렇게 발표했다.
"나팔꽃은 인공 조작 없이도 자색, 붉은색 등 여러 가지 색으로 꽃을 피웁니다. 그런데 나팔꽃 색깔이 변하는 이유가 무엇인지 의문이 들었습니다. 마침 학교에서 접한 과학 지식을 활용해서 액포(성숙한 식물 세포의 원형질 안에 있는 커다란 거품 구조) 안에 존재하는 안토시아닌이라는 색소의 농도에 따라 나팔꽃 색깔이 변한다는 사실을 알아냈습니다. 그런데 여기서 한 걸음 더 나아가, 수업 시간에 배운 지식이 사실인지 실험을 하여 확인해 보고 싶었습니다."
연구자들은 나팔꽃의 꽃잎에 산성 용액과 알칼리성 용액을 떨어트려 색상의 변화를 비교해 보았다. 산성 용액이 닿으면 적색은 옅은 적색이 되고, 알칼리 용액이 닿으면 보라색은 청색이 되는 현상을 눈으로 확인하였다. 아쉽게도 몇 가지 문제점으로 인해 이 논문은 여기서 더 나아가지는 못했다.
"나팔꽃을 신선하게 유지하는 일이 어려웠습니다. 대부분 말라 죽어버리더군요. 이에 따라 나팔꽃 표본 자체가 부족해서 실험의 신뢰성에 의문을 품게 되었습니다."
이들은 연구 목표를 달성하지는 못했다. 하지만 학교에서 배운 지식을 실험으로 확인해 보았다는 점에서 의의가 있었다. 식물로 실험할 때는 보존에 주의해야 한다는 점을 알게된 것도 수확이었다. 무엇 하나 버릴 것 없는 값진 경험이었다.
*다음 연재기사로는 슈퍼 사이언스 하이스쿨(SSH) 담당인 가이세이 중등교육학교의 오오니시 히로시 교사 인터뷰가 나갑니다.
오마이뉴스지난해 12월 13일 오후, 삿포로 시립 가이세이 중등교육학교 체육관. 창밖은 온세상이 흰눈에 휩싸인 설국(雪國)이었다. 하지만 체육관은 학생과 교사 등 200여 명의 발표와 질문과 토론 열기로 후끈 달아올랐다. 논문 요약 자료를 부착한 이동식 게시판 앞에는 학생들이 옹기종기 모여 있었다.
| ▲ "생선 뼈를 입 안에 닿지 않게 먹을 순 없을까" 슈퍼 사이언스 하이스쿨(SSH)인 일본 삿포로 가이세이 중등교육학교의 5학년 학생들이 9개월째 연구한 소논문을 발표하고 있다. 지적 호기심을 품고 관심 주제를 연구하여 새롭게 밝혀낸 사실을 발표하고 소논문으로 작성하는 활동이다. 슈퍼 사이언스 하이스쿨은 선진적인 자연계 교육을 실시하는 고등학교로 문부과학성이 지정한다. ▲식품을 썩지 않게 보존하는 방법 ▲정전기 쇼크 방지 방법 ▲나팔꽃을 좋아하는 색깔로 피우는 방법 ▲적외선에 의한 복사열과 그 차단 물질 ▲식품 폐기물을 사용한 지우개 제작 연구와 제언 ▲곰팡이가 생기지 않게 하는 방법 ▲생선 뼈를 입 안에 닿지 않게 먹는 방법 등 재미있는 연구 주제가 많다. | |
| ⓒ 신향식 | |
| ▲ "종이로 만든 의자에 사람이 앉을 수 있을까" 창밖엔 온세상이 흰눈에 휩싸인 설국(雪國)이었지만 체육관은 학생과 교사 등 300여 명의 발표와 질문과 토론 열기로 후끈 달아올랐다. 삿포로 가이세이 중등교육학교 5학년(고2) 학생들이 논문 요약 자료를 부착한 이동식 게시판 앞에서 청중들에게 연구 결과를 발표하고 있다. 이 행사는 정규 교과 시간에 연구한 소논문을 공개하는 학술잔치다. 5학년 ‘코즈모사이언스Ⅰ’ 과목의 활동 중 하나로 9개월째 연구가 진행됐다. | |
| ⓒ 신향식 | |
| A1 크기로 논문요약자료 만들어 이동식 게시판에 부착하고 발표 |
학회의 발표는 개인논문 발표(Oral Session)와 포스터 발표(Poster Session)가 있다. 구두발표는 보통 4쪽 이내로 논문을 제출하고 15분 발표와 5분 질의응답으로 진행한다. 포스터 발표는 A1 크기에 논문요약 자료를 이동식 게시판에 부착한 뒤 대기하다 참관객이 오면 질문을 받고 답변해 주는 방식이다. |
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| ▲ 소논문 발표회장 안내 SSH 소논문 발표회장 안내문. | |
| ⓒ 신향식 | |
이 행사는 정규 교과 시간에 연구한 소논문(과제연구)을 공개하는 학술잔치다. 과학 주제를 정해 조별로 연구하는 '코즈모사이언스Ⅰ' 과목의 활동으로 9개월째 진행됐다. 이날 행사는 논문을 최종 완성하기 전의 중간 발표단계다.
학생들은 조별로 소논문을 발표한 뒤 청중과 질문 답변을 주고 받았다. 조장들은 연구 주제와 연구 동기, 연구 과정, 연구 결과, 논문의 한계점을 중심으로 각각 발표했다. 자신의 연구가 타당함을 청중에게 이해시키려고 구슬땀을 흘렸다. 질의 응답이 이어지면서 즉석 토론 장면도 보였다.
참관객들은 지도교사들과 학생들이 전부가 아니었다. 기업 관계자와 대학원생, 학부모, 졸업생들도 참여했다. 논문 발표를 귀 기울여 들은 이들은 학생들에게 도움말과 칭찬을 해 주었다. 특히 연구방법 측면에서 미흡한 부분을 설명해 주어 실질적인 도움을 주었다. "전문가 수준"이라면서 격려하는 참관객도 있었다.
이 학교의 아이자와 코쿠메이(相沢 克明) 교장도 자리를 이동해 가면서 발표, 질문, 토론하는 활동에 참가했다. 교장은 학생들이 대견스럽다는 듯 연신 흐뭇한 미소를 머금었다.
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| ▲ "생선 뼈를 입 안에 닿지 않게 먹으려면" 생선 뼈를 입 안에 닿지 않게 먹는 방법을 연구하여 발표하는 장면. | |
| ⓒ 신향식 | |
12주에 걸쳐 조별로 연구한 뒤 포스터 제작해 발표
"슈퍼 사이언스 하이스쿨(SSH)은 일본이 세계적인 과학자를 배출하는 데 도움이 될 겁니다."
SSH 담당인 오오니시 히로시(大西 洋) 수학 교사는 "일본을 기술과학 강국으로 오르게 하는 데 슈퍼 사이언스 하이스쿨의 목표가 있다"고 말했다.
"일주일에 두 시간씩 12주에 걸쳐 조별로 연구한 뒤 그 결과를 포스터로 제작해 발표합니다. 과학에 흥미를 갖게 되고, 정보를 전달하는 능력을 기르고, 다른 학년의 학생들과도 교류할 수 있게 됩니다."
연구 주제는 다양했다. ▲식품을 썩지 않게 보존하는 방법 ▲정전기 쇼크 방지 방법 ▲나팔꽃을 좋아하는 색깔로 피우는 방법 ▲적외선에 의한 복사열과 그 차단 물질 비교분석 ▲식품 폐기물을 사용한 지우개 제작 연구와 제언 ▲곰팡이가 생기지 않게 하는 방법 ▲생선 뼈를 입 안에 닿지 않게 먹는 방법 등 호기심과 상상력이 돋보였다.
코스모사이언스Ⅰ 과목의 과제연구는 다음 순서로 진행된다. ①탐구 주제를 정해 연구에 착수하고 ②논문 요약본으로 포스터를 작성한 뒤 ③SSH 포스터 발표회에서 발표를 하고 질의에 응답한다. ④부족한 부분을 보충하여 연구를 이어나가고 ⑤일본어로 논문을 작성한 뒤 ⑥영어로 논문을 번역하여 ⑦영어 논문으로 최종 발표를 한다.
③에 해당하는 이날 행사를 참관하면서 일본이 과학기술강국이 된 원동력이 청소년 학술활동과 무관하지 않음을 실감했다. 이날 발표한 소논문 중 눈길을 끈 세 편을 소개한다.
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| ▲ "포스터 발표" 가이세이 중등교육학교 학생들이 탐구한 내용을 발표하기 위해 만든 포스터. | |
| ⓒ 신향식 | |
차단물질이 복사열 막는 정도 비교 실험
[과제연구 ①] 적외선에 의한 복사열과 그 차단 물질 비교분석
"과학 시간에 복사열을 배웠습니다. 더 깊이 알아보고 싶어 실험을 했습니다. 여러 가지 차단물질이 실제로 복사열을 어느 정도까지 막는지 비교하고 싶었습니다. 가설은 '투명 물질의 밀도가 클수록 적외선을 잘 반사한다'로 했습니다."
타카하시 타쿠야(高橋拓矢) 군, 하시모토 쇼고(橋本将吾) 군, 와타나베 마사키(渡邉雅紀) 군은 번갈아 가면서 연구방법, 연구결과 등을 설명했다. 지도교사와 학생들은 발표를 들으면서 공책에 메모도 하고 질문도 하면서 진지하게 참여했다.
연구자들은 "비닐하우스를 관찰하여 투명물질이 적외선의 일부를 차단한다는 사실에서 연구주제를 착안했다"고 밝혔다. "비닐 외에 페트병, 랩, 유리 등 다양한 차단물질로 비교 실험을 했다"면서 "실험 결과 자외선이 온도를 올리는 효과가 크지 않다는 사실을 증명했다"고 덧붙였다.
"물이 들어있는 비커를 각종 투명물질로 감싸고 실험을 해 보았습니다. 결론적으로 투명물질의 밀도와 적외선으로 인한 온도 변화 사이의 관련성이 적다는 사실을 확인했습니다. 이것이 맞는지 재확인하기 위해 자외선으로 다시 한번 실험하여 추가 검증을 했습니다."
지도교사는 연구자들을 격려하고 칭찬을 했다. 이들이 교과서에서 배운 내용을 수동적으로 받아들이지 않고, 직접 실험을 하여 확인했기 때문이다.
"복사열과 온도의 관계는 실험을 해서 확인하지 않아도 교과서에서 다 배우는 내용입니다. 그럼에도 연구자들은 실험을 해 보는 수고를 아끼지 않았습니다. 더 나아가서 실험 결과를 금방 믿지 않고, 한번 더 비슷한 실험을 하여 동일한 결과를 얻어내려고 노력하였습니다. 과학적 명제가 실험을 통해 반복적으로 드러나야 한다는 점을 실천한 겁니다. 대견스러운 학생들이지요."
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| ▲ "소논문 발표 경청" 가이세이 중등교육학교 학생들이 소논문 발표 장면을 지켜 보고 있다. | |
| ⓒ 신향식 | |
'미우라 접기' 이론 활용... 종이 접어 의자 만들기 실험
[과제연구 ②] 종이 접기의 가능성-종이 접기로 의자 만들기
"종이를 접어서 사람이 앉을 수 있는 의자를 만들어 보면 어떨까요?"
가키야마 사쿠라(柿山さくら) 양과 카노우치 하즈키(鹿野内葉月) 양, 사와자키 료우나(澤崎涼菜) 양은 종이 의자를 만들어 보기로 했다. 이를 위해 '미우라 접기'를 활용했다. 이것은 일본의 항공우주공학자 미우라 코료(三公亮)가 고안한 종이 접기다. 종이를 아주 작은 평행사변형 모양으로 접는 방식이다. 일본에서는 우주 위성에 달린 태양전지판도 발사 이전에는 이 방식으로 접었을 정도로 유명하다.
"의자에 가해지는 압력과 한 장의 종이가 견뎌낼 수 있는 압력을 직접 조사했습니다. 그 다음 'A4 용지가 7장 있으면 사람이 앉을 수 있는 의자를 만들 수 있다'고 가설을 설정했습니다."
연구자들은 가설을 증명하기 위해 A4 용지 7장을 접어서 사람이 앉게 해 보았다. 하지만 아쉽게도 종이는 무게를 견디지 못했다. 실험에서 실패했지만 여기서 그치지 않았다. 연구에서 무엇이 문제였는지 찾아보았다.
"어디에 허점이 있었는지 살펴보았습니다. 우선, '미우라 접기' 방식 자체가 상당히 많이 정밀도를 요구하는 작업인데 저희는 그 수준으로 종이를 접지 못했습니다. 그런데 이보다 더 중요한 문제를 놓쳤습니다. 종이가 단순히 7장 있다고 해서 견딜 수 있는 압력이 7배가 증가하는 건 아닙니다. 바로 이 점을 생각하지 못한 겁니다."
실험은 여기서 그쳤다. 하지만 실험의 어느 단계에 문제가 있어서 실패를 했는지 세밀하게 고찰했다. 학생들이 배우고 느낀 점은 무척 소중했다.
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| ▲ "과제연구 발표" 가이세이 중등교육학교 학생들이 소논문 과제연구 결과를 발표하고 있다. | |
| ⓒ 신향식 | |
나팔꽃 색깔 변화 원리 등 수업시간 배운 내용을 실험으로 확인
[과제연구 ③] 나팔꽃 색깔 변화 연구
"혹시 어렸을 때 파란색 장미는 없을까 하고 생각한 적 있나요? 우리가 좋아하는 색깔로 나팔꽃을 피울 수 있을까요?"
기노시타 준이치(木下潤一) 군과 다케무라 후쿠오(竹村風力) 군, 다무라 류세이(田村隆晟) 군은 나팔꽃의 색깔 변화를 탐구했다. 단순한 호기심에서 연구를 시작한 게 아니다. 이들은 꽃 색깔을 탐구한 동기를 이렇게 발표했다.
"나팔꽃은 인공 조작 없이도 자색, 붉은색 등 여러 가지 색으로 꽃을 피웁니다. 그런데 나팔꽃 색깔이 변하는 이유가 무엇인지 의문이 들었습니다. 마침 학교에서 접한 과학 지식을 활용해서 액포(성숙한 식물 세포의 원형질 안에 있는 커다란 거품 구조) 안에 존재하는 안토시아닌이라는 색소의 농도에 따라 나팔꽃 색깔이 변한다는 사실을 알아냈습니다. 그런데 여기서 한 걸음 더 나아가, 수업 시간에 배운 지식이 사실인지 실험을 하여 확인해 보고 싶었습니다."
연구자들은 나팔꽃의 꽃잎에 산성 용액과 알칼리성 용액을 떨어트려 색상의 변화를 비교해 보았다. 산성 용액이 닿으면 적색은 옅은 적색이 되고, 알칼리 용액이 닿으면 보라색은 청색이 되는 현상을 눈으로 확인하였다. 아쉽게도 몇 가지 문제점으로 인해 이 논문은 여기서 더 나아가지는 못했다.
"나팔꽃을 신선하게 유지하는 일이 어려웠습니다. 대부분 말라 죽어버리더군요. 이에 따라 나팔꽃 표본 자체가 부족해서 실험의 신뢰성에 의문을 품게 되었습니다."
이들은 연구 목표를 달성하지는 못했다. 하지만 학교에서 배운 지식을 실험으로 확인해 보았다는 점에서 의의가 있었다. 식물로 실험할 때는 보존에 주의해야 한다는 점을 알게된 것도 수확이었다. 무엇 하나 버릴 것 없는 값진 경험이었다.
*다음 연재기사로는 슈퍼 사이언스 하이스쿨(SSH) 담당인 가이세이 중등교육학교의 오오니시 히로시 교사 인터뷰가 나갑니다.
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| ▲ "탐구활동 재미있어요" 가이세이 중등교육학교 5학년 학생이 소논문 연구결과를 요약해 부착한 포스터 앞에서 발표하고 있다. | |
| ⓒ 신향식 | |
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| ▲ "뒷정리도 깔끔하게" 가이세이 중등교육학교 학생들이 발표를 마친 뒤에 이동식 게시판과 부착물을 정리하고 있다. | |
| ⓒ 신향식 | |
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| ▲ "발표를 마치고" 가이세이 중등교육학교 5학년 학생들이 소논문 포스터 발표를 마친 뒤 뒷정이를 하고 있다. |
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