[에듀인뉴스] '과제탐구끝판왕'은과제탐구의 모든 과정은 배경지식을 쌓는 과정과 '질문하는 법'을 알려준다. 또한 학생들 각자의 관심분야와 도전할 학문적 범위, 개념을 더 쉽게 찾도록 돕는다. 사전조사와 한 번 탐구한 내용을 요약하는 것에서 끝내지 않고, 그 주제로 과제탐구 계획서와 보고서를 왜 작성해야 하는지 과제탐구 끝판왕은 그 답을 제시해 자신의 진로분야에서 문제해결 능력을 기르고자 하는 학생, 전공지식의 심화학습에 도전하고자 하는 학생 모두에게 과제탐구의 다양한 방법을 전해주고자 한다. 학생부 속 다른 비교과 활동들의 원인, 근거가 되는 '지적호기심'은 어떻게 성장할 수 있을까? 이 물음의 답을 교과와 독서, 동아리 및 교내대회 등에서 과제탐구의 주제를 정하고 탐구과정을 설계함으로써 찾는 방법을 <과제탐구 끝판왕>에서 만나보자.
[에듀인뉴스] 과제탐구에 도전해본 학생들은 자신의 전공에 관심을 갖게 된 계기, 그 관심을 발전시키기 위해 무엇을 실천해왔을까요?
밑의 사례를 살펴보면, 교내 학술제에서 프로젝트를 진행하면서 자신의 아이디어를 발전시켜나가는 과정과 향후 달성하고 싶은 목표까지 구체적으로 제시했음을 알 수 있습니다.
◆교내 활동으로 ‘자기주도성’ 보여준 경우: 2021학년도 연세대 학생부종합전형 안내서 내용 중 일부
외국에서 제 계정을 해킹한 시도가 있었다는 메일을 받고 보안에 관심이 생겼습니다.
그 후 저는 어려운 비밀번호를 쉽게 기억할 수 있도록 영어단어 암기에 주로 사용되는 연상기억법과 질의응답을 접목시켜 ‘비밀번호 자동 생성 앱’ 아이디어를 구상해내 저만의 아이디어 노트에 적어 두었는데, 2학년 학술제 때 이 아이디어를 구현할 수 있는 팀 프로젝트 기회가 생겨 참가하게 되었습니다.
약 7개월 동안 프로젝트를 진행하며 스트레스도 받았지만 함께여서 힘든 시기를 더 잘 견뎌낼 수 있었던 것 같습니다. 정보동아리 대표로 학술제 발표팀에 선정되었을 때는 그만큼 보람을 느낄 수 있었습니다...이후 더 안정적인 앱을 만들기 위한 도전을 해내고 싶습니다.
위 사례처럼 과제탐구의 각 과정을 계획하고, 탐구할 주제를 정하고 아이디어 노트를 정리하기 위해 학생들은 주제와 관련된 다양한 질문을 찾아봐야 합니다.
또 그 과정에서 1차적으로 검색한 키워드들을 통해 살펴본 배경지식과 문제 상황 파악을 위해 참고한 도서들과 학술논문, 온라인 대학강의 등을 적절히 활용할 수 있어야 합니다.
2019학년 공학 분야의 건국대학교 강좌인 <환경의 역습! 원인과 우리의 대처> 4주차 대기문제-(3) 미세먼지부터, 7주차 물 문제-(3) 오염수 처리 및 물 재이용 내용을 학습함으로써, ‘물속 바이러스 살균’과 같은 탐구 주제를 만난 학생은 어떻게 자기주도성과 탐구 역량을 기르게 되었을까요?
탐구 주제를 정한 뒤에 K-MOOC의 강좌 중에서 상명대학교의 <일반인을 위한 첨단 과학기술의 세계> 강의 전반부 파트인 나노기술의 몇 가지 응용 분야를 조사했습니다.
그중에서도 에너지를 줄이기 위한 이산화탄소 분리와 같은 기체분리 기술이나 물 부족 및 물 오염 문제를 해결하기 위한 수처리 기술의 원리와 필요성을 비교해본 것이죠.
이렇게 각각의 특정 분야에서 환경오염에 맞추어 어떻게 과학기술들이 적용되고 있는지를 과제탐구 과정을 통해 배우게 된 것입니다.
◆위 학생의 과제탐구용 아이디어 노트 내용
1) 몇 년 전 발생한 가습기 살균제 사고로 정수기, 가습기 등 가정에서 물을 사용하는 소형 가전제품에서 살균, 소독이 안전하게 되는지 관심이 커지고 있음. 기존에 사용되고 있는 화학약품 소독제는 소독 과정에서 독성물질을 만드는 문제를 일으킴.
2) 이런 문제점을 피하고자 자외선(UV)이나 광촉매를 이용하면 약품 없이도 미생물을 제어하고 독성 오염물질을 분해할 수 있어 화학약품 소독제의 대안으로 연구되고 있음. 하지만 이 방법은 상대적으로 처리 속도가 느리고 에너지를 많이 소비하는 한계점이 있음.
3) 한국연구재단 기초연구실사업 및 환경부 하폐수고도 처리사업으로 KIST 연구진이 시스템 개발을 추진함. 이것의 핵심은 기존 한계를 가진 방법에 <전기를 흐르게 해서> 한계를 극복하고 화학약품 없이도 물을 효과적으로 살균, 소독할 수 있는 시스템 개발임.
4) KIST 물자원순환연구센터에서는 기존 연구들은 티타니아(TiO2) 물질을 촉매로 사용했는데 전기가 잘 흐르지 않아 이 시스템에 적용하기 어려웠다고 밝힘. 그래서 티타늄의 산화수를 일부 조정하는 <셀프(자가)도핑기술>을 통해 전기전도도를 비약적으로 향상시켜 나노구조의 촉매를 제작했음.
5) 셀프도핑기술은 같은 성분의 금속산화물에 대해 금속의 산화수를 조절함으로써 변환된 금속이 일종의 불순물(도핑 원소)로 작용하게 하는 재료합성 기술임.
6) UV 소독은 태양의 소독 방식을 그대로 재현하기 때문에 현존하는 가장 자연친화적인 소독 방식으로 소독 부산물이 발생하지 않고 염소나 오존으로 제거하기 어려운 물질까지 제거 가능함.
7) UV-C는 단순히 물을 소독하는 것이 아니라 물속 유기물까지 분해하기 때문에 반도체 공정에 사용되는 초순수를 만들 수 있을 정도로 물을 깨끗하게 정화함. UV-C LED는 기존 수처리에 사용되던 수은 램프의 파손 위험성과 출력 불안정, 온도 민감도 등의 문제점을 해소하고 다양한 형태로 사용할 수 있어 수은 램프를 빠르게 대체하고 있음.
이 학생은 아이디어 노트와 관련학회들에서 읽어본 칼럼과 보고서 내용을 바탕으로 과제탐구를 진행하면서, UV램프를 이용한 살균기능과 압전소자의 압전효과를 이용한 자가발전 기능을 구현해내는 것을 목표로 정했습니다.
또한 시중에 판매되는 일반적인 물통이 아닌 UV램프와 압전소자의 전기회로를 휴대용 물통에 장착하기 위한 공간이 있는 물통을 디자인하고, 이를 3D 프린터로 제작하겠다는 다짐도 할 수 있었습니다.
이후 UV램프와 압전소자 전기회로를 장착할 공간을 휴대용 물통이나 텀블러 안에 구현하기 위한 3D 프린터, 3D프린팅 기법을 학습하고자 참고 도서와 연구 보고서를 찾아보기로 했습니다.
이렇게 과제탐구 속에서 필요한 정보와 지식을 찾아가려는 노력은 관심분야의 독서 활동으로 확장되기도 합니다. 독서의 연계는 자기주도성과 지식의 깊이를 보여주는 멋진 탐구 활동이기 때문입니다.
다른 활동을 하다 새로운 궁금증이 생겼다면 그것과 관련된 책을 찾아 읽어 보는 것을 적극적으로 추천합니다.
독서 활동으로 자신의 관심사에 점차 전문성을 가지고, 이후 교과 시간이나 주제 발표 대회 등 다양한 활동에서 두각을 나타내는 학생을 자주 만나게 됩니다. 이런 친구들은 진로 관련 탐구 활동의 질이 점점 높아지고 높은 성취를 보이는 특징이 있습니다.
학생부 종합전형으로 합격했던 한 친구의 사례를 통해 2학년 독서 활동 기록에서 ‘심리학’ 분야에 대한 호기심을 엿볼 수 있었습니다.
단어와 규칙(스티븐 핑커), 화에 대하여(세네카), 진화심리학(베이비드 버스), 시간의 심리학(마이클 브레우스), 도덕적 인간은 왜 나쁜 사회를 만드는가(로랑 베그)와 같은 책 제목에서 유추할 수 있기 때문입니다.
독서 감상문을 작성하면서 이 학생은 해외 대학의 연구 결과 중에, 내향적인 사람은 외향적인 사람보다 휴식 시간에도 뇌 활동이 더 활발하고 뇌혈관 구조가 더 복잡하다는 의견에 의문점이 생겼습니다.
그래서 발달심리학자인 제롬 케이건(Jerome Kagan) 교수가 발표한 감각 정보를 뇌에 전달하는 편도체가 예민한 아기가 내성적인 성격으로 성장한다는 연구 내용을 찾아서 자세히 공부합니다.
스스로 공부하고 배경지식을 쌓으면 학생에게는 인간의 뇌와 감정, 뇌와 정신세계 사이의 상호작용에 대한 구체적인 질문들이 하나둘씩 연결됩니다. 이후 3학년이 되어 주제발표 수업과 토론을 준비하면서 그동안의 독서 활동을 통해 느끼고 배운 점을 활용하게 되는 것이죠.
즉 과제탐구에 도전해본 경험을 통해서 심리학, 뇌과학 관련된 전공학과에 진학하기 위한 기초적인 탐구 역량을 성장시킨 것입니다.
