모든 과학의 발견은 ‘Why’에서 시작된다
생활 습관 개선을 통한 과학 사고력 향상법
과학의 정의는 ‘보편적인 진리나 법칙의 발견을 목적으로 한 체계적인 지식’이다. 즉, 사물의 구조·성질·법칙을 탐구하는 인간의 이론적 사고를 바탕으로 한 활동과 그로인해 얻게 된 산물을 모두 포함하고 있다. 이는 과학이 생활과 매우 유기적으로 연결되어 적용되고 있다는 것을 말한다.
과학을 단순 ‘학문의 틀’ 안에서만 이해하려 한다면 위와 같은 유기적 사고가 부족해질 수 있으며, 과학의 참맛을 완전히 느낄 수 없게 되기 때문에 이를 개선하기 위해서는 생활 속에서의 학습 태도 개선을 통해 보다 과학적 사고력을 확장해야 한다. 이번 글에서는 생활 습관의 변화를 통해 과학적 사고력을 향상시킬 수 있는 방법 2가지를 살펴보고자 한다.
사물과 현상을 유심히 들여다보자
프랑스의 과학자 에두아르베네딕투스는 우연히 자동차 충돌사고를 목격했다. 자동차 유리가 날카롭게 깨지면서 차에 타고 있던 사람들은 크게 다치는 것을 보고 그는 ‘유리를 안 깨지게 하는 화학적 물질은 무엇일까?’라는 의문을 갖게 된다.
그리고 그 의문에 대한 답을 찾는 실험 도중 고양이를 내쫓다가 실수로 셀룰로이드 용액이 들어 있는 플라스크를 떨어트리게 되었고, 그것을 유심히 살펴보니 산산조각이 났어야 할 플라스크가 접착제로 붙여놓은 것처럼 금만 간 채 모양을 유지하고 있는 모습을 관찰하게 되었다. 결국 관찰된 결과를 연구에 적용하여 트리플랙스라고 하는 안전유리 물질을 발명할 수 있게 되었다.
만약 베네딕투스가 초기 의문을 품지 않았다면 금이 간 플라스크는 관찰 대상이 아닌 쓰레기통으로 버려지는 단순한 사물에만 그쳤을 것이다. 이와 같이 평소 의심 없이 받아들였던 사물과 현상에 대해서 호기심을 갖고 관찰하는 습관을 갖게 된다면 생활 곳곳에 숨어 있는 과학적 원리를 의외로 쉽게 찾아낼 수 있다.
관찰하는 습관을 기르는 방법은 의외로 간단하다.
베네딕투스의 예와 같이 ‘왜 그럴까?’하는 의문을 던지는 것이다. 그리고 그 의문이야말로 과학적 관찰의 원동력이자, 과학적 사고의 시작점이 된다. 이는 태권도 선수가 ‘올림픽 금메달을 꼭 따내고야 말겠다!’라는 목표 의식을 갖고 도전하는 것과 마찬가지다.
발명대회를 준비하는 학생들을 지도하다보면 대부분 대회에 참여하기로 결정한 순간부터 바쁘게 의문을 생산해내고 발명 주제를 선정하는 고민에 휩싸이게 된다. 발명은 그렇게 이루어지는 것이 결코 아니다. 평소의 의문과 호기심을 바탕으로 주변 사물과 현상에 대한 관찰이 지속적으로 이루어져야 하는 것이다.
따라서 보다 효율적이고 정교한 관찰을 위해서는 평소 생활 속에서 궁금증을 가졌던 부분, 불편했던 부분 등을 노트에 정리해 두는 것이 좋다. 그 노트를 주기적으로 살펴보면서 사물과 현상을 인식한다면 자연스럽게 관찰력과 사고력이 높아지게 되며, 사물끼리의 연관성을 탐구, 융합적인 사고력도 길러지게 된다.
그렇게 되면 X선, 페니실린, 다이너마이트의 발견과 발명과 같이 어느 순간 우연과 행운이라는 이름으로 생활 속 숨어 있던 새로운 과학 원리를 찾아내게 될지도 모르는 일이다.
의문을 가졌다면 구체적으로 질문하자
과학적 호기심에 의한 의문의 형태는 학문적 범위, 지식수준 등에 따라 다양하게 나타난다. 하지만 의문에 공통적으로 적용하여할 사항이 있다. 바로 ‘구체적으로 질문’해야 한다는 것이다.
아래 아픈 환자를 대하는 ‘창의’와 ‘탐구’의 대화의 예시를 통해 살펴보자.
환자와 창의의 대화
환자와 탐구의 대화
환자 : 배가 아파요!
창의 : 배가 어떻게 아파요?
환자 : 바늘로 배를 찌르는 것처럼 아파요.
창의 : 식사는 하셨어요?
환자 : 네, 밥을 먹어서 그런지 더 아프네요.
창의 : 요즘 피곤하셨나요?
환자 : 네, 일 때문에 조금 피곤했어요.
환자 : 배가 아파요!
탐구 : 배의 어느 쪽이 아픈가요?
환자 : 명치 부분이 아파요.
탐구 : 배가 아프기 전에 드신 음식은 무엇이었나요?
환자 : 피자와 라면을 먹었어요.
탐구 : 어제 잠은 몇 시간 주무셨나요?
환자 : 밀린 업무를 하느라 4시간밖에 자지 못했어요.
환자에 대한 정보를 얻기 ‘창의’와 ‘탐구’가 질문한 내용을 살펴보면 창의의 질문에 대한 답은 막연하고 애매하게 나올 수밖에 없는 질문인 반면 ‘탐구’는 환자의 구체적인 대답을 유도하는 질문을 던지고 있다. 과학에서의 질문도 ‘탐구’와 같이 구체적으로 던져야 한다. 어느 학생이 천문학 수업 중 '태양이 뜨거운 불덩어리인 이유가 무엇인가요?'라는 질문을 하였다. 수업을 진행하는 교사는 이 질문을 받고 이 학생이 무엇이 궁금한지 막연하기 때문에 구체적인 답변을 해주기가 어렵다.
위의 질문을 이렇게 바꿔보자 '태양에서는 무엇이 타고 있나요?' '몇 도의 온도가 되어야 태양처럼 타오를 수 있나요?' 위와 달리 매우 구체적인 질문으로 변화시켰다. 이렇게 질문을 던지면 '태양은 수소 기체가 핵융합 반응을 일으켜 타고 있기 때문에 고온의 불덩이다.', '수소 핵융합 반응을 하려면 1000만K 이상의 온도가 필요하다.' 같은 구체적인 답을 얻을 수가 있게 된다.
자기 주도적으로 과학을 학습하는 학생들이 난관에 부딪히는 이유 중 하나도 의문에 대한 이러한 구체적인 질문을 잘 이끌어내지 못하기 때문이다. '왜?'라는 의문을 담을 때에는 항상 구체적인 답을 이끌어낼 수 있는 질문을 스스로에게 던져보자. 그렇게 해보면 호기심을 해결하거나 정보를 얻기 위해 서적을 찾고 수업을 들을 때에도 보다 큰 효율과 결과를 얻어낼 수 있을 것이다.
글 이미경(와이즈만 영재교육 소장) 사진제공 와이즈만영재교육
