예술과 함께하는 과학수업 융합 레시피

2019 대한민국과학교사큰모임 발표자료입니다. 다른 곳에 인용하실 때는 반드시 출처를 밝혀 주시기 바랍니다.

경북 경북일고등학교 정성헌

1. 들어가면서

오랜 역사를 통해 과학과 문학, 예술은 인간의 문명과 함께 성장했다. 문자의 발견은 과학의 시작과 밀접한 연관을 맺고 있으며, 공예, 도자기, 금은세공품, 유리 제조의 발전에서 보듯이 고대 문명의 발생 과정에서도 예술은 기술과 밀접한 관련을 맺으면서 발전했다. 과학과 예술은 모두 새로운 창조의 과정이라는 측면에서 공통점을 가지고 있으며, 장인적 노력이 수반된다는 면에서 기술과 예술은 동일한 기원을 지니고 있다. 피타고라스 이래로 음악과 수학은 같은 차원에서 논의되었으며, 고대의 예술가들 또한 자연의 기하학에서 조화와 아름다움을 추구하였다. 르네상스 시대에도 인문주의자들과 장인, 예술가들이 서로 긴밀한 교류를 가지면서 과학기술과 예술의 통합적인 세계를 구축하였다. 특히나 건축가 브루넬레스키와 레오나르도다빈치의 다방면적 활약은 예술과 과학 기술이 통합적 세계관을 추구했음을 짐작케한다. 그러나 예술은 과학을 경계하는 역할도 수행하였다. 조나단 스위프트의 풍자소설 <걸리버 여행기>는 본래 뉴턴주의자들의 미립자를 통해 우주관을 설명하는 사조를 비판하기 위하여 제작되었다. 또한 독일의 낭만주의 문학자들은 물질적, 분석적 과학기술을 비판하고, 자연친화적인 새로운 세계관을 자신의 문학세계에 구현하고자 하였다. 19세기 초, 과학자들과 예술가들은 상대방의 영역을 극단적인 형태로 대비시켰다. 인문학과 예술은 창의적이고 주관적인 영역에 속했으며, 과학은 최대한 주관을 배재하고 객관성을 띄어야만 했다. 또한 과학적 방법은 철저하게 기술 발전, 계급 유동성과 관련되었고, 인문학과 예술은 전통의 보전, 사회 질서와 관련되엇다. 1959년 C.P. 스노가 행한 “두 문화”에 관한 연설은 인문 문화와 과학 문화사이의 누적된 간극을 분명하게 보여준다. C.P. 스노는 미국과 소련에 비해 더디게 발전하는 영국의 원인을 인문학자들이 과학에 무지한 상태에서 과학을 무시하고 조롱하는 세태에서 찾았다. 그는 이 문제를 해결하기 위해 고등교육의 전까지는 통섭적 교육을 시도하여야 함을 역설하였다. 당시의 영국 사회는 현재의 문이과가 나누어지는 한국의 모습과 비슷한 면이 있다. 2018학년도부터 대한민국 교육과정은 문이과를 통합한다. 모든 학생들이 인문, 사회, 과학기술에 대한 기초 소양을 함양하여 인문학적 상상력과 과학기술 창조력을 갖춘 창의 융합형 인재로 성장시키는 것을 지향한다. 통섭적 인재를 길러내고자 하는 교육부의 시도가 사회 발전에 얼마나 기여할 수 있을지는 두고 볼 일이다. 현대의 과학과 기술 예술 사이에는 새로운 통합의 시대가 도래하고 있다. 웹기획자는 디자인과 기능뿐만 아니라 기술적인 실현 가능성까지 모두 고려하여야 한다. 또한 기술의 집약체인 스마트폰 판매의 결정적 요인은 기술의 우위라기보다도 심플한 디자인이다. 이러한 흐름은 과학, 기술, 예술 사이의 관계에 새로운 지평을 열었다. 과학과 예술 모두, 창의성을 요하는 학문이지만 예술에서 요구하는 창의성과 과학에서 요구하는 창의성은 조금 다르다. 과학자들은 자신의 전문적인 논문에서 자신의 감성이나 정신 상태를 드러내지 않는다. 반면에 빈센트 반 고흐의 <별이 빛나는 밤>은 거의 자서전적이다. 열정의 순간에 고뇌의 절정을 아름답게 캔버스에 옮긴 이 그림에서, 고흐가 그려낸 비구상에 가까운 세상의 모습은 절절한 외로움에 울부짖고 있다.

별이 빛나는 밤에(반 고흐)	아비뇽의 처녀들(피카소)

그러나 과학과 예술은 창조적 활동이라는 점에서 공통점이 있다. 피카소의 <아비뇽의 처녀들> 역시 캔버스가 아주 치밀하게 계산되었다는 점에서 과학에 가깝다. 화가는 감상자에게 그림을 마치 과학처럼 해석하기를 요구한다. 다만 과학적 해석은 제한적이지만, 예술 작품은 다양한 해석이 가능하다. 예술 작품과 마찬가지로 과학적 발견은 새로운 창조의 과정이며, 이 두 분야 모두에서 창의적인 생각이 중요하다. 현대사회가 새로운 통합적인 지식을 필요로 하는 한, 과학, 기술, 인문학, 예술 사이의 융합을 통한 새로운 창조는 끊임없이 이루어질 것이다.

2. 예술과 함께하는 과학수업 융합 레시피

가. 이야기가 있는 피라미드 만화경

 

주제			이야기가 있는 피라미드 만화경	관련 교과	중학교 2학년과학 (2009개정교육과정) 중학교 1학년과학 (2015개정교육과정) 과학, 국어, 기술가정, 미술, 수학
학습 목표		내용 목표	• 빛의 직진, 반사, 굴절 등의 성질을 이해하고 설명할 수 있다. • 여러 가지 거울과 렌즈의 성질을 이용한 메이커 활동을 통하여 도구(수학적, 예술적)를 제작할 수 있다.
		과정 목표	• 예술 작품을 선택하여 과학적 현상으로 바라볼 수 있음을 생각할 수 있다. • 거울이나 렌즈와 관련된 메이커 활동 중 다른 사람들과 의견을 교환할 수 있다.
STEAM 과목 요소		S	빛의 반사
		T + E	거울에 의한 메이커 작품 디자인과 제작
		A	거울과 관련된 스토리 구성 및 예술작품 제작
		M	피라미드 거울에 의해 생기는 상에 대한 수학적 해석
개발 의도			예술작품을 과학적으로 재해석하고 새로운 방향의 융합인재교육(STEAM) 프로그램을 개발하여 인성교육 및 메이커운동과 연계할 수 있다.
우리가 살아가는데 없어서는 안 되는 것이 빛이다. 이러한 빛은 같은 매질에서는 직진하며, 다른 매질과 만나면 그 경계면에서 일부는 반사하고, 일부는 굴절한다. 입사각과 반사각 개념을 설명하기 전에 ‘빛을 목표 지점에 보내려면’ 활동을 통하여 스스로 입사되는 각도와 반사되는 각도의 관계를 알아낼 수 있도록 유도하고 목표지점에 빛이 도달할 수 있도록 각도를 조정하게 함으로써 재미있게 탐구한다. ‘거울 속에 비친 내 모습’ 활동을 통하여 평면거울의 상에 대하여 자신의 생각을 적어보게 하고 발표하고, 그리고 이 평면거울을 이용하여 일상생활에 활용 가능한 메이커 결과물 완성할 수 있도록 한다. 이러한 성공적인 활동은 예술과 접목으로 자연스럽게 과학과 예술의 만남을 이야기할 수 있도록 유도한다. 이러한 융합인재교육(STEAM)활동을 통하여 <창의인성교육>은 물론 <메이커>활동도 동반하도록 한다. 그리고 평면거울을 이용한 결과물들을 설계 ․ 제작하는 활동 중에는 다양한 생각이 나올 수 있도록 배려하고, 다른 학생의 생각을 공유하고 비교할 수 있는 시간을 갖도록 한다. 또한 문제에 대한 정답이 아니더라도 독창적인 아이디어일수록 칭찬하여 학생들이 평소에 다양한 생각을 가질 수 있도록 독려한다.
STEAM 준거	상황 제시		• Pyramid Anamorphosis 작품을 감상하고, 무엇을 의미하는 작품인지 이야기하기 • 왜 이렇게 작품을 구상했는지 스토리 만들어 보기	감성적 체험		•친구들과의 즐거운 토의·토론 및 협업 과정을 통하여 작품의 오류를 찾아 수정 ․ 보완하고, 친구들의 작품을 감상하기 •작품이 우리 일상생활에서 이용 가능한 분야 찾아 이야기하기
	창의적 설계		• 과거의 작품을 바탕으로, 재 구상하여 나만의 작품을 디자인하기 • 디자인을 바탕으로 제작해 보기

 

 

과목	과학	수업차시	2~3차시
단원	중학교과학 < 빛과 파동 > 중 빛
교육과정	빛의 3원색으로 다양한 색을 만들 수 있는 원리를 이용하여 컴퓨터, 텔레비전, 휴대 전화의 화면에서 색을 표현하는 방법을 알게 한다. 또 빛의 반사와 굴절에 대한 이해를 바탕으로 거울과 렌즈에 의해 상이 만들어지는 과정을 알게 한다.
학습목표	평면거울에 의해 생기는 상에 대해 설명할 수 있다. 피라미드형 거울에 의해 생기는 상에 대해 설명할 수 있다. 피라미드형 거울을 이용하여 나만의 메이커 작품을 제작한다.
학습과정	교수‧학습 활동			준비물
도입 (10분)	(S) (A) 본 활동은 이미 학습한 빛의 반사를 이용한 평면 거울과 관련된 활동이다. 왜곡상(Anamorphosis)에 대해 이야기한다. 왜곡상 중 Pyramid Anamorphosis에 대한 작품을 검색하고 감상한다. 과거의 예술품을 바탕으로 세상에 하나 뿐인 나만의 작품을 디자인하고 제작하고 서로의 작품을 감상해보자.			관련 작품들
학습활동 (70분)	(S) (T) (E) (A) (M) 활동 1단계 · 피라미드 왜곡상(Pyramid Anamorphosis)에 대한 작품 그림은 무엇을 나타낸 것인지 생각을 적어 보세요. 위의 작품에서 □에 보일 것이라고 생각하는 그림을 무엇인지, 왜 그렇게 생각하는지 적어 보세요 (활동지1) 2단계 · 모둠별 활동 준비 모둠별로 준비물을 나누어 준다. 3단계 활동지 1을 근거로 <이야기가 있는 피라미 드만화경>을 디자인하고, 작품을 만들어 보세요. 위의 작품을 제작하기 위해 예측 결과와 직접 제작한 결과와는 어떤 차이가 있는지 적어 보자. 그리고 제작한 결과가 만약 예측 결과와 다르다면 왜 그런지 적어 보세요. 예측 모습과 제작한 모습과의 차이는 제작한 결과가 만약 예측 결과와 다르다면 왜 그랬을까? (활동지2) 4단계 · 모둠별 발표 제작된 결과물을 중심으로 모둠별 발표한다.			인쇄된 명화 활동지 평면거울 마분지 거울지 양면테이프 칼라사이펜 가위
마무리 (10분)	(S) (A) 활동정리 이 활동을 통해 느낀 점을 모둠별로 발표하기 (가능하면 예술 속 과학과 관련하여 발표하도록 유도한다.)
지도상의 유의점	이 활동은 과학뿐만 아니라 수학, 기술․공학, 예술이 자연스럽게 융합할 수 있는 프로그램으로 가능한 아이들의 아이디어를 존중해주고, 서로의 작품을 감상할 때는 남을 배려하는 역량을 키울 수 있는 분위기를 조성한다.

 

<학생활동지 1>

 

▣ 아래의 그림은 피라미드 왜곡상(Pyramid Anamorphosis)에 대한 작품이다.

▣ 위의 그림은 무엇을 나타낸 것인지 생각을 적어 보세요

▣ 위의 작품에서 □에 보일 것이라고 생각하는 그림을 무엇인지, 왜 그렇게 생각하는지 적어 보세요.

 

<학생활동지2>

 

▣ 활동지 1을 근거로 <이야기가 있는 피라미드 만화경>을 디자인하고, 작품을 만들어 보세요.

<이야기가 있는 피라미드 만화경>을 디자인

▣ 위의 작품을 제작하기 위해 예측 결과와 직접 제작한 결과와는 어떤 차이가 있는지 적어 보자. 그리고 제작한 결과가 만약 예측 결과와 다르다면 왜 그런지 적어 보세요. ◉ 예측 모습과 제작한 모습과의 차이는   ◉ 제작한 결과가 만약 예측 결과와 다르다면 왜 그랬을까?

 

나. 나만의 거울 속 세상

 

과목	과학	수업차시	5~6차시
단원	중학교과학 < 빛과 파동 > 중 빛
교육과정	빛의 3원색으로 다양한 색을 만들 수 있는 원리를 이용하여 컴퓨터, 텔레비전, 휴대 전화의 화면에서 색을 표현하는 방법을 알게 한다. 또 빛의 반사와 굴절에 대한 이해를 바탕으로 거울과 렌즈에 의해 상이 만들어지는 과정을 알게 한다.
학습목표	․ 평면거울에 의해 생기는 상에 대해 설명할 수 있다. ․ 평면거울을 이용하여 세상에서 하나 뿐인 나만의 메이커 물건을 제작한다.
학습과정	교수‧학습 활동			준비물
도입 (10분)	(S) (A) 본 활동은 이미 학습한 빛의 반사를 이용한 평면 거울과 관련된 활동이다. 다음 그림은 1583년 로마에서 출판된 책에 있는 것으로 요즘도 많은 부분에서 사용하고 있다는 것을 이야기한다. 과거의 예술품을 바탕으로 세상에 하나 뿐인 나만의 작품을 디자인하고 제작하고 서로의 작품을 감상해보자.			관련 그림들
학습활동 (70분)	(S) (T) (E) (A) (M) 활동 1단계 1583년 로마에서 출판된 책에 있는 그림 을 보고, 어떻게 디자인한 것인지 생각을 적게한다.(활동지1) 구성도를 그림으로 그려보세요.(활동지1) 2단계 모둠별 활동 준비 모둠별로 준비물을 나누어 준다. (활동지2, 평면거울(개인별 1개), 가위, 딱풀, 인쇄된 명화 또는 캐릭터, 칼) 3단계 <활동지1>를 참고로 하여 <이어져 하나로 보이는 모습>, <거울 면을 중심으로 선대 칭인 모습>과 <두 개의 그림이 함께 보 이는 모습>으로 나타나는 그림을 만들기 위해서 어떻게 디자인 하면 되는지 그림 을 그려보도록 한다.(활동지2) 4단계 3단계에서 디자인한 것을 직접 제작해 본 다. (3개 모두 제작하는 것을 원칙으로 하나, 운영시간이 적은 경우는 모둠에서 개인별 선택하여 한 개 씩 제작한다.) 5단계 모둠별 발표 제작된 결과믈을 중심으로 모둠별 발표한다.			활동지 평면거울 가위 인쇄된 명화 또는 캐릭터
마무리 (10분)	(S) (A) 활동정리 이 활동을 통해 느낀 점을 모둠별로 발표하기 (예술 속 과학과 관련하여 발표하도록 유도)			스티커
지도상의 유의점	이 활동은 과학뿐만 아니라 수학, 기술․공학, 예술이 자연스럽게 융합할 수 있는 프로그램으로 가능한 아이들의 아이디어를 존중해주고, 서로의 작품을 감상할 때는 남을 배려하는 역량을 키울 수 있는 분위기를 조성한다.

 

<학생활동지 1>

 

▣ 아래의 그림은 1583년 로마에서 출판된 책에 있는 그림으로, 평면거울을 사용하였다.

(그림의 출처 : https://anamorphicart.wordpress.com/)

▣ 위의 그림은 어떻게 디자인한 것인지 여러분의 생각을 적어 보세요 (단, 빛의 반사, 평면거울이라는 단어를 사용한다.)

▣ 위의 그림은 구성도를 그림으로 그려보세요.

 

<학생활동지 2>

 

▣ 마무리한 자료를 참고로 하여 <이어져 하나로 보이는 모습>, <거울 면을 중심으로 선대칭인 모습>과 <두 개의 그림이 함께 보이는 모습>으로 나타나는 그림을 만들기 위해서 어떻게 디자인 하면 되는지 그림을 그려보고, 직접 만들어 예측결과에 비교해 보세요.

이어져 하나로 보이는 모습 거울 면을 중심으로 선대칭 모습 두 개의 그림이 함께 보이는 모습

▣ 위의 예측 결과와 직접 제작한 결과와는 어떤지 적어 보자. 제작한 결과가 만약 예측 결과와 다르다면 왜 그런지 적어 보세요. ◉ 예측 모습과 제작한 모습과의 차이는     ◉ 제작한 결과가 만약 예측 결과와 다르다면 왜 그랬을까?

 

나가면서

과학과 예술의 융합은 아이들의 감성뿐만 아니라 자연을 바라보는 마음을 스스로 느끼게 할 수 있다. 그렇지만 모든 것에 과학이란 용어에 담는다면 신뢰감을 줄 수 있지만 답답하지 않을까하는 걱정을 해본다. 아름다움은 아름다움 그 자체인 것이다. 그리고 나가면서 건양대 하주현 교수의 표현이 인상적이어서, 그의 표현을 인용하고자 한다. “창의력은 덧셈이 아닌 뺄셈”이란 말을 하며 창의력 교육에 대해 설명했다. 하 교수는 “기존의 지식에 여러 가지를 덧붙여가며 지식을 늘려가는 것은 학생들에게 틀에 박힌 딱딱한 지식을 전달하는 교육”이라 말하며 “창의력 교육은 무엇을 더 가르치는 것이 아닌 무엇인가를 덜 가르치는 것일 수도 있다”고 주장했다. 하 교수에 따르면 단순히 모든 것을 칠판에 나열하기만 하는 교육은 그토록 지적받아온 주입식 교육의 표상일 수밖에 없다. 오히려 불완전하게 가르쳐 줌으로써 남은 부분을 학생들 스스로 의문을 갖고 찾아내도록 하는 것이 진정한 창의교육이라는 것이다. 또한 교사는 여기서 학생들이 다소 다른 길로 나아가더라도 막아서거나 의도적인 길로 유도해선 안 된다는 것이 하 교수의 주장이다. 또한 학생들의 자유로운 상상을 마음껏 펼쳐 나가게 해야 하며 자신들의 문제점이나 잘못된 점마저도 스스로 찾아내도록 해야 한다. 이런 탐구 방법에 대해 교육하고 스스로 찾아갈 수 있도록 돕는 것이 교사의 역할이다.

[참고 문헌]

• http://jaehoonlim.net/?p=158 (과학과 인문학, 예술, 기술과의 상호관계 )
• 2015 융합인재교육(STEAM) 교사연구회(감천중학교) 자료(정성헌)
• 2016 융합인재교육(STEAM) 교사연구회(감천중학교) 자료(정성헌)
• 2017 융합인재교육(STEAM) 교사연구회(감천중학교) 자료(정성헌)
• 2018 융합인재교육(STEAM) 교사연구회(경북일고등학교) 자료(정성헌)