최신 기술 활용 사례로 동기와 관심 유발
게임 접목한 체험활동으로 기본원리 학습
학생 수준과 흥미에 따라 생략-심화 조절
직접 다 하지 말고 전문가 자료 활용하라

 

[한국교육신문 정은수 기자] “4차 산업혁명 시대의 메가트렌드 중 하나가 생명공학인데, 사실 중학교 1학년 학생들이 배우기에는 너무 어려운 면이 있어요. 그래서 최신 기술이나 실제 사례로 동기를 유발한 다음에 최대한 체험 위주로 학생 참여형 수업을 구성했어요. 중학교 1학년 수준에서도 아이들이 생명공학의 기본 원리를 체험하고 이를 통해 미래의 진로에 대한 관심도 가질 수 있게 하자는 거였죠.”

자유학기제 이공계 특화 프로그램 저자이기도 한 김경민 서문여중 교사가 수업 개발의 취지를 설명했다. 새로운 교수학습 방법의 활용보다는 학생들이 어려운 주제를 쉽게 접근하도록 하는 데 집중했다는 것이다.

김 교사의 수업은 총 17차시로 구성돼 있지만, 일반적인 주제 선택 수업들처럼 하나의 흐름으로 연결하지 않고 크게는 현미경과 미생물학, 유전 공학, 첨단 진단 도구 등 영역별 모듈로 나눴다. 학생들이 관심과 흥미를 더 보이는 분야에 집중할 수 있게 한 것이 이렇게 구성한 이유다.

 

그 중 학생들과 교사들이 가장 흥미롭게 참여한 진단 도구를 학습하는 ‘나도 굿 닥터!’ 모듈을 살펴보자. 김 교사는 학생들의 흥미를 유발하기 위해 잭 안드라카(Jack Andraka)의 TED 강연 동영상을 보여준다. 자막이 제공되기 때문에 아직 영어가 능숙하지 않은 중1 학생들이 내용을 파악하는 데도 어려움이 없다.

 

잭 안드라카는 10대의 나이에 췌장암 진단 도구를 개발한 인물이다. 그 이전까지의 췌장암 진단 도구는 가격도 비싸고 진단율도 낮아 암을 조기에 발견하기 어려웠다. 그러나 잭은 주변 삼촌 같던 분이 췌장암으로 사망하자, 구글과 위키백과 등을 이용해 정보를 찾고 논문을 읽으며 탄소 나노 튜브를 활용한 진단 도구를 개발했다.

 

생명공학이 멀고 어렵게 느껴질 학생들에게 딱 중학교 1학년 나이에 연구를 시작한 동갑내기의 이야기는 학생들의 관심과 동기를 유발하는 데 도움이 된다는 게 김 교사의 설명이다. 학생들은 대단한 과학자나 의사가 아니어도 평소에 쉽게 접근할 수 있는 사이트를 활용해 정보를 수집해 생명공학에 접근할 수 있다는 사실을 인식하게 된다.

 

이어서 진단 도구의 원리에 대해 체험학습을 할 때는 게임을 접목한 활동으로 접근했다. 잠금장치가 있는 상자 안에 다음 활동에서 사용할 힌트를 넣은 종이를 넣고, 모둠별로 자물쇠와 맞는 열쇠를 찾아 열도록 했다. 사실 자물쇠와 열쇠는 잭 안드라카의 강의에서 나온 항원-항체의 원리를 학생들에게 경험하게 한 수단이란 것을 학생들은 학습지를 통해서 확인하게 된다.

 

 

게임의 결과로 찾은 힌트와 우승한 팀이 추가로 받은 힌트는 이어지는 ‘한 장이면 충분해’ 활동에서 사용된다. 이 활동은 종이 한 장으로 된 진단 키트를 가지고 여러 종류의 투명한 생수나 음료수를 비교하는 실험이다.

 

활동 전에 소변 검사, 임신 검사, 신종플루 검사 등 다양한 진단 키트를 소개한다. 다만, 요즘은 학생들의 신체 정보 노출 때문에 이런 도구들을 활용한 실험은 하지 않는 것이 좋다. 실험은 다섯 가지 정도의 물을 활용해서 한다.

 

진단 키트 종이에 물을 한 방울씩 떨어뜨리면 색이 나타난다. 같은 물이라도 들어 있는 성분에서 차이가 나는데, 예를 들어 같은 생수지만 ‘에비앙’은 GH(수중 염류) 값이 실험대상 중 가장 높고, pH도 약 8.4로 높다. 이런 정보 중 일부를 각 모둠별로 앞선 활동에서 힌트로 얻었기 때문에 이 힌트를 활용해 A~E까지의 물을 맞추는 게임이다. 앞선 활동에서 1등을 한 모둠은 힌트가 더 많기 때문에 더 유리하게 된다.

 

차이가 없는 줄 알았던 물이 확연하게 다른 색깔을 진단 키트에 나타나게 하기 때문에 학생들이 큰 흥미를 보이는 활동이다. 학생들뿐 아니라 연수를 다니면 교사들도 재미있게 하는 활동이라는 것이 김 교사의 얘기다.

 

진단 도구와 관련된 다른 활동으로는 간접 진단 방법인 청진기와 직접 진단 방법인 내시경을 스마트폰을 활용해 체험하는 수업을 할 수 있다.

 

스마트폰을 상자 안에 넣고 소리를 최대한 작게 해서 써니힐의 ‘두근두근’, 2PM의 ‘Heartbeat’, 지드래곤의 ‘하트브레이커’ 등 세 곡을 틀어주고 청진기를 대고 이 노래들에서 연상되는 단어인 ‘심장’을 맞추도록 하는 게임을 한다. 그냥 들을 때 전혀 들리지 않는 소리가 청진기로는 잘 들리게 되면서 학생들은 청진기를 활용한 진단을 이해하게 된다.

 

김 교사는 게임을 할 때도 학생들이 스스로 힌트를 찾아서 해결하고 그 과정에서 수업과 연계된 내용을 배울 수 있도록 한다. 교사가 먼저 힌트를 주는 게 아니라 학생들이 활동을 통해서 힌트를 찾도록 해 문제해결의 경험도 하게 하고 수업과 연계된 내용도 기억하게 한다.

 

 

스마트폰과 USB 카메라를 이용해 내시경을 경험해보는 활동이 가능하다. USB 카메라를 스마트폰에 연결하면 스마트폰 내시경이 만들어진다. 상자를 활용해도 되지만 세탁기 배수 호스를 적당한 길이로 자르고, 다섯 군데에 칼집을 내고, 다섯 글자로 된 단어를 써서 칼집에 집어넣은 다음 팀별로 글자를 찾아가는 게임을 한다.

 

이 활동은 학생들은 일상에서 항상 쓰던 스마트폰을 활용해 병원에서 의사들이 활동할 수 있는 내시경을 만들어볼 수 있어 참여도와 호기심이 생명공학 주제선택 수업 전체에서 가장 높은 활동이다. 활동 후에는 실제로 이런 원리로 내시경을 활용해 체내를 진단할 수 있다는 사실을 알려준다.

 

김 교사는 스마트폰 외에도 요새는 AR(증강현실)를 활용한 수업이 활발해지고 있으니 적극적으로 활용할 것을 권했다.

 

이어서 학생들이 관심을 보이면 TDS(Total Dissolved Solids), 즉 액체 속에 녹아 있는 고체의 총량을 미세 전극 사이에 흐르는 전기의 양으로 측정하는 장치를 활용한 실험도 할 수 있다. 장치의 구매 비용은 만 원도 하지 않는다. 비슷한 사례로 전자코를 활용할 수도 있다. 전자코로 고기의 부패 정도를 직접 측정해 볼 수 있도록 하는 것도 재미있는 추가실험이 될 수 있다. 전자코는 음식·음료 품질 관리에 사용됐으나 요즘은 의료 검진이나 오염 물질 검색에도 활용된다.

 

다른 모듈에서는 종이현미경인 폴드스코프나 조직 배양 관련 실험을 하기도 한다. 진단에 관한 학습을 할 때는 감광지를 활용한 엑스레이 실험도 할 수 있다. 수업 내용이 어려울 수 있기 때문에 정해진 프로그램 그대로만 하기보다는 카드게임이나 다양한 게임 학습을 접목하기도 하고, 학생들의 수준과 흥미에 맞게 적절히 조절해서 수업하는 것이 중요하다고 김 교사는 조언한다.

 

관심이 없는 학생들은 내용을 어려워할 수 있기 때문에 학생들의 반응을 보면서 어려운 개념은 간단히 소개만 하고 넘어가고 학생들이 흥미를 갖는 내용을 더 깊이 다룬다는 것이다.

 

학생들이 관심을 보이면 조금 더 심화해 전문의보다 높은 진단율로 유명한 인공지능 의사 왓슨의 사례를 소개할 수 있다. 이 외에도 활동수업으로 원리를 익히는 데 그치지 않고 생명공학과 관련된 다양한 직업으로 관심을 확장할 수 있다.

 

김 교사는 미래의 직업에 대한 학생들의 관심을 불러일으키기 위해 활동으로 체험한 분야의 실제 전문가 인터뷰를 일일이 해서 소개하고 있다. 유전자 가위 기술로 유명한 교수나 관련된 기관의 전문가를 통해 그 직업 분야를 소개한다. 이렇게 하면 직업적 연계성과 교과 학습을 모두 챙기면서 학생들의 진로선택에 도움이 된다는 것이다.

 

김 교사는 “학생들이 자신의 장래희망을 얘기하지만 그 직업 중 상당수는 미래에 사라지게 될 것”이라면서 “아이들이 성인으로 직업을 선택할 때는 교과서에 있는 직업이 아니라 생명공학 등 미래에 살아남은 직업과 관련된 일을 할 가능성이 높기 때문에 쉽지 않은 내용이라도 학생들에게 가르쳐야 한다”고 강조했다.

 

김 교사는 “자유학기 강의 준비하면 시간이 아주 많이 걸리는데 개발된 프로그램들을 활용하는 것도 방법”이라고 귀띔한다. 한국과학창의재단 홈페이지에는 그동안 개발된 다양한 프로그램들이 탑재돼 있으니 그것만 잘 골라 활용해도 충분하다는 것이다.