나사·실리콘밸리 인재, ‘생각과 탐구’로 키웠다 [초격차 과학인재 1만人 프로젝트]

2회 ‘생각과 탐구’가 美 과학·기술 교육의 힘

美 최고 영재학교의 교육 비전

묻고 발견하고 창조하라… 연구현장 뛰어든 美고등학생들

“학생들은 입학하는 순간부터 비판적 사고, 문제 해결 능력, 사회적 책임감을 함양할 수 있도록 설계된 특수 교육과정을 이수합니다. 학교의 사명은 학생들이 ‘발견의 기쁨’을 느끼고 인류 공동의 이익에 이바지할 수 있도록 혁신적인 환경과 문화를 조성하는 것입니다.”

미국 영재학교 중에서도 최고로 꼽히는 버지니아주 토머스제퍼슨과학고(TJHSST)의 마이클 무카이 교장은 지난 3일(현지시간) 서울신문과의 서면 인터뷰에서 학교의 교육 비전을 이렇게 설명했다. 학생들이 ‘생각’하고 ‘탐구’하는 교육의 장을 만들고, 스스로 ‘비판’하고, 스스로 과제를 해결하는 ‘능동형 인재’로 거듭나게 한다는 것이다. 제퍼슨고의 교육은 ‘얼마나 빨리, 많이 아느냐’가 아니라 ‘어떻게 질문하고, 증명하느냐’에 초점을 맞춘다. 미국 우수 고교 평가에서 1위를 도맡는 제퍼슨고가 미 항공우주국(나사·NASA)과 실리콘밸리 등에서 활동하는 수많은 인재를 배출한 원동력이다.


무카이 교장은 “진정한 과학적 탐구는 기존의 사실을 암기하는 것에서 벗어나 독창적인 연구를 수행하고, 이 과정에서 마주하게 되는 어려움을 시뮬레이션하는 것”이라며 “학생들은 최소 180시간 동안 전문 과학자 및 엔지니어와 함께 근무하며 문제 해결 기법을 익힌다”고 말했다.

제퍼슨고 교육의 가장 큰 특징은 졸업을 위해 반드시 이수해야 하는 독창적 연구 프로젝트다. 모든 학생은 신경과학, 인공지능(AI), 양자물리학 등 14개 전문 연구실 가운데 하나를 선택해 1년 동안 연구를 수행한다. 이 과정에서 학생들은 이미 알려진 지식을 재현하는 데 그치지 않고 스스로 연구 질문을 설정하고 실험과 분석을 통해 해답을 찾아 나간다. 초등학교 3학년 때 미국으로 이주해 이 학교 졸업반(12학년)에 재학 중인 이한선군은 “중력 실험을 위해 높은 곳에서 공을 떨어뜨려 5차례 시간을 재기도 한다”고 수업 진행 방식을 설명했다.

연구 성과 중 일부는 학생들이 직접 운영하는 연간 학술지에 실린다. 학술지에 실린 연구 주제는 환경과학부터 AI, 우주공학, 생의학에 이르기까지 다양하다. 최근 연구물 중에선 머신 러닝과 다변량 통계 분석을 결합해 하천의 건강 상태를 평가한 분석이 주목받았다고 무카이 교장은 전했다. 우주 방사선이 우주 비행사의 심혈관계에 미치는 영향을 분석하고, 이를 완화하는 약물의 효능을 검증하는 연구도 눈길을 끌었다.

미국의 영재학교와 마그넷 스쿨, 연구중심 공립학교들은 서로 다른 제도와 선발 방식을 갖고 있지만 공통점이 존재한다. 시험 점수보다 ‘생각하는 힘’, 교과 내용보다 ‘탐구 경험’을 중시하는 것이다.

미국 최상위 공립고교인 일리노이주 수학과학고(IMSA)는 학생들에게 ‘탐구·연구 프로그램’(SIR) 과정을 이수하도록 한다. 학생들이 학업 시간의 20%는 인근 대학과 연구소, 기업 등에서 전문가 지도를 받아 자신이 설계한 연구를 수행하도록 하는 것이다. 또 2학년의 경우 ‘과학적 탐구’ 과목을 필수로 이수하도록 해 지식뿐만 아니라 연구 설계와 검증 방식을 배우도록 한다. 탐구 과목은 모든 수업이 별도로 마련된 연구실에서 진행된다. 스티브 천 유튜브 공동창업자, 위 판 페이팔 초기 공동 설립자 등이 이 학교의 교육을 바탕으로 탄생했다.

뉴욕의 브롱크스과학고는 ‘질문하라, 발견하라, 창조하라’라는 교훈을 통해 교육철학을 보여 준다. 브롱크스고는 1학년(미국 학제 기준 9학년) 때부터 모든 학생을 연구 수업에 참여시키며, 이후 3년은 독창적인 주제로 탐구활동을 하도록 한다. 특히 2023년에는 교내에 첨단 과학 연구 시설인 ‘맨(Manne) 연구소’를 개설해 학생들이 대학·대학원 수준의 심화 연구를 할 수 있도록 지원하고 있다. 브롱크스고 졸업생 중 노벨상 수상자가 9명이나 된다.

미국 명문대 입시에서 ‘시험 만점’은 합격 보증수표가 아니다. 수능이라 할 수 있는 SAT와 ACT에서 만점을 받아도 불합격하는 사례가 적지 않은 반면 점수가 80점대인 학생이 아이비리그에 합격하는 일이 흔하다. 수학·과학 올림피아드 1위, 전국 대회 수상 경력 역시 합격을 담보하지 못한다. 대학들이 성적보다 특별활동과 포트폴리오를 중시하고 있기 때문이다. 이에 미국 학생들은 상아탑에 입성하기 전부터 실제 연구 현장에 뛰어든다. 나사와 국립보건원(NIH) 등 연방 연구기관은 물론 주요 대학과 연구소도 고등학생을 대상으로 정식 인턴십 프로그램을 운영한다.

미국의 영재학교는 스템(STEM, 과학·기술·공학·수학) 교육뿐만 아니라 학생들의 윤리적 소양과 사회 공동체 인식을 함양하는 데도 많은 관심을 기울이고 있다. 일리노이수학과학고는 학생들이 3년간 200시간의 봉사활동을 이수하도록 하고 있다. 제퍼슨고는 ‘윤리적 리더십’ 등의 과목을 운영하며, 인문학과 음악·예술 교육을 병행해 학생들을 ‘균형 잡힌 인재’로 육성하는 것을 목표로 하고 있다. 무카이 교장은 “학생들이 과학적 방법을 통해 세상을 파악하고 복잡한 사회적, 윤리적 문제를 해결할 수 있도록 하는 게 궁극적인 교육 목표”라고 말했다.

워싱턴 임주형 특파원