STEM+I 생각교실 운영 사업 교육 프로그램 2021 논증과 토론 중심의 과학적 사고력 신장 교육프로그램 개발 서울교육대학교 과학영재교육원 2021년 STEM 생각교실 운영 사업 교육 프로그램 프로그램 개요 기관명 서울교육대학교 프로그램 논증과 토론 중심의 과학적 사고력 신장 교육프로그램 개발 이름 중학교 주요 과목 관련 과목 STEM 요소 과학 고등학교 통합과학 국어, 사회, 수학 관련 단원 관련 단원 S, T, E, M 과학 탐구/ 과학의 본성 의사소통 과정의 점검과 조정(국어), 사회 연구 방법(사회), 자료의 정리와 해석(수학) 지역 보조 주 개발자 개발자 1. 사회과학적 문제에 대하여 문제의 본질을 이해하고, 관련된 다양한 논쟁 을 분석한 다음, 종합하여 자신의 의견을 정리하여 글로 표현하도록 함 2. 논증 구조를 분석할 수 있는 분석틀을 제공하여 논증의 타당도와 건전 주요 수업 개요 성을 판단하는 훈련을 도움 3. 5개의 영역(개인적 의사결정, 사회적 의사결정, 공학적 문제해결, 과학 지식의 구성, 과학인 것과 아닌 것의 구분) 별로 4개의 학습 주제 선정 4. 5개의 역량(논리 기반의 사고, 과학 연구 방법의 이해와 활용, 과학 지 식의 이해와 적용, 데이터(수학) 기반 사고, (세계) 시민 의식)의 함양을 도모함 #00 과학적 사고와 논증 #01 비만과 다이어트 보조식품 #02 코로나19 백신 접종의 득실 #03 고용량 비타민C 요법 #04 아질산나트륨의 안전성 차시별 주요내용 (키워드 위주) #05 원자력발전의 효율성 #06 종이빨대 계속 써야 할까 #07 유전자변형식품(GMO)의 안전 성 #08 핵융합 발전의 실효성 #09 메타버스 #10 인공지능 기술 발전에 대한 기 대와 우려 #11 후쿠시마 원전 오염수 처리 #12 전기자동차 충전요금은 올려야 할까 #13 우리나라는 정말 더워지고 있 을까 #14 과학기사를 읽는 법 #15 기억의 저장소는 존재하는가 #16 정상과 비정상 #17 우리 동네의 미래 기후는? #18 외계인의 존재 #19 초능력의 존재 #20 MBTI 0. 과학적 사고와 논증 1. 논증  과학적 사고의 핵심은 이론과 증거를 조화시키는 데 있다. 과학 이론을 바탕으로 자 연 현상을 설명할 수 있으며, 증거를 바탕으로 과학 이론을 평가한다. 과학자들이 자연 현상과 관련하여 궁금한 문제를 발견했을 때 그 문제에 대한 상황을 분석하여 잠정적으로 가능한 여러 가지 답을 생각하고, 그 답을 뒷받침하거나 반대되는 증거 를 찾아 종합한 다음, 그 답을 받아들일지를 결정한다. 과학 뿐만 아니라 다른 분야 에서도 증거에 바탕을 둔 판단 과정을 거쳐 문제를 해결하는 방법이 활발하게 활용 되고 있다.  개인의 생각은 서로 나누고 비교하는 과정을 통해 더욱 정확하고 정교하게 발전한 다. 이 과정에서 생각의 옳고 그름에 관한 판단이 필요해진다. 이유를 들어 생각의 옳고 그름을 따지는 과정을 논증이라고 하는데, 논증이라는 협력 과정은 생각의 차 이에서 오는 갈등을 극복하여 문제를 해결하고 지식을 발전시키는 데 매우 유용한 도구이다.  주장은 논증과 같지 않다. 주장에 대한 반대 의견이나 반박 가능한 증거가 제시되어 야만 논증이 된다. 즉, 논증에서는 서로 다른 주장과 증거들의 제시와 반박 등을 통 해서 서로의 생각을 설득시키는 과정이 중요하다.  영국의 철학자이자 작가, 교육자인 스티븐 에델스턴 툴민(Stephen Edelston Toulmin, 1922년 3월 25일 – 2009년 12월 4일)은 실질적으로 적용 가능한 실용 논 증 모형을 개발하였다. 툴민의 모형은 다음과 같이 안건, 주장, 논거, 세기, 지지, 및 반론으로 이루어진다. - 안건: 주장의 대상 - 주장: 논증의 결론으로 자신의 견해를 밝히거나 타인의 지지를 얻기 위해 내세운 진술 - 세기: 주장을 확신하는 정도를 나타내는 표현: 확실히, 십중팔구는, 아마도, 거의, 절대로 등 - 7 - 1. 다이어트 보조식품 먹어도 될까?  활동 개요 - 우리는 평소 TV나 인터넷 등 다양한 매체를 통해 다이어트 보조식품 광고를 자주 접하고 있다. 특히 코로나-19로 인한 활동 감소로 인해 집에 있는 시간이 길어져 야외 활동이 줄었기 때문에 다이어트 보조식품에 대한 관심이 높아지고 있다. 그 러나 다이어트 보조 식품을 이용하는 것이 타당한지에 대한 의사 결정은 일화성의 부족한 정보 혹은 판매자 측에서 제공하는 한쪽에 치우친 정보를 토대로 즉흥적으 로 이루어지고 있다. 이 활동에서는 관련 자료를 꼼꼼하게 분석하여 스스로 다이 어트 식품의 이용과 관련된 의사 결정을 내리며 이 과정에서 건강한 삶을 위한 식 생활에 대한 이해를 높이고, 증거 기반의 논리적 사고를 통해 스스로 의사 결정을 하는 능력을 높인다.  활동 목표 - 다이어트 보조식품의 효과 및 부작용에 대한 자료에 대한 검토 결과를 토대로 결 론을 내리는 과정에서 논리 기반의 사고 역량을 함양한다. - 관련 자료를 분석하고 종합한 결과를 바탕으로 건강한 식생활 방안을 이해하고 실 천한다.  지도 방향 - 다이어트 보조식품을 먹는 사람들이 늘어나고 있고, 주변 사람이나 가족 등의 실 제 사례를 가져와 학생들에게 생활과 밀접한 내용으로 접근이 가능하다. - 비만이나 다이어트 보조식품을 먹고 있는 학생이 있을 수 있으므로 수업에 적용 할 때 사전 조사 등을 병행하는 것이 바람직함. - 크릴오일 외에도 가르시니아 캄보지아, 시서스, L-카르니틴, 오메가3, 프로바이오 틱스 등 다양한 다이어트 보조식품이 존재하므로, 관련 내용을 추가로 조사하여 학생들의 찬반 토론, 먹을 것인가 말 것인가에 대한 토론 등 다양한 추가 활동이 이루어질 수 있다.  권장 차시: 2차시 - 1차시 (개별활동) 크릴오일을 먹어도 될까에 대한 두 기사를 읽고 까치와 찌르레 기의 논증 정리 활동 → (모둠활동) 모둠 구성 후 개인 활동에서 정리한 결 과 및 추가 자료(크릴오일에 대한 두 자료)를 통한 모둠별 토론 활동 실시 - 2차시 (모둠활동) 모둠별 토론 활동 결과 정리 → (개별활동) 크릴오일을 먹어도 될까에 대한 최종 선택 후 논증 정리 및 글쓰기 - 13 - 2. 건강한 청소년도 코로나19 백신을 맞는 것이 더 좋을까?  활동 개요 - 코로나19 바이러스는 2019년 12월 중국에서 발생한 폐렴환자에서 최초 확인된 신종 호흡기바이러스이다. - 코로나19는 강력한 전염성, 빠른 증상 악화 등 기존의 코로나바이러스 유행에 비해 훨씬 심각하다. 그럼에도 특히 젊고 건강한 사람은 아무 증상 없이 그냥 지나가거나 평범한 감기 수준으로 끝나는 경우도 있다. - 코로나19 유행 상황에서 건강한 청소년도 코로나19 백신을 맞는 것이 더 좋을 까? 백신 접종에 관해 서로 대립하는 주장과 근거를 꼼꼼히 살펴보고 스스로 판 단해 보자.  활동 목표 - 건강한 청소년 대상 코로나19 백신 접종 관련 논쟁 사례를 바탕으로 논리 기반 의 사고, 과학 지식을 이해하고 적용하는 역량을 함양한다. - 건강한 청소년 대상 코로나19 백신 접종 관련 논쟁 사례에서 서로 대립하는 주 장을 논리적으로 분석하여 과학적 주장에 대한 타당성을 판단하는 능력을 함양 한다.  지도 방향 - 청소년 대상 코로나19 백신 접종 논쟁 사례에서 찬반 주장을 균형 있게 다룬다. - ‘치명률’(확진자 수 대비 사망자 수 비율)과 ‘사망률’(인구수 대비 사망자 수 비율) 등 헷갈릴 수 있는 용어와 개념을 정확하게 설명한다. - ‘사회적 거리두기’나 ‘청소년 방역 패스’와 같은 제도적 문제와 연결하기보다는 백신 자체의 효용성에 초점을 맞추어 활동을 진행한다. - 활동 시간에 여유가 있는 경우, 자료 말미의 ‘Ⅱ. 홍역완전퇴치국가에서 홍역이 다시 유행하게 된 이유’를 읽고 추가적인 논의를 진행한다.  권장 차시: 2차시 - 1차시(개별활동): I-1, 2 활동을 통해 대립하는 각 주장에 대한 논거와 증거 찾기 - 2차시(모둠활동): I-3 활동을 통해 조별 토의를 거쳐 최종적으로 개인 의견 정리  참고도서 - 김대중, 허중연, 김현수(2021). 코로나19 백신: 현직 의사들이 친절하게 알려드립 니다. 덴스토리. - 27 - 3. 비타민C는 하루 권장섭취량보다 훨씬 많이 먹어야 좋다?  활동 개요 - 비타민C는 비타민의 한 종류로서 콜라겐의 합성 효소를 활성화하는 등 인체에 필수적인 성분 중 하나이다. - 2020 한국인 영양소 섭취기준에 따르면 19세 이상 성인의 하루 비타민C 권장섭 취량은 100 mg이며 상한섭취량은 2,000 mg이다. 하지만 일부 의사 또는 학자 중에는 비타민C를 권장섭취량의 5배에서 많게는 100배 이상 섭취하는 것이 건 강에 좋다는 ‘고용량 비타민C 요법’을 주장하기도 한다. - 비타민C를 권장섭취량보다 훨씬 많이 먹는 행위가 과연 건강에 도움이 될까? 고 용량 비타민C 요법에 관해 서로 대립하는 주장과 근거를 꼼꼼히 살펴보고 스스 로 판단해 보자.  활동 목표 - 고용량 비타민C 요법에 관한 논쟁 사례를 통해 논리 기반의 사고, 과학의 본성 을 이해하고 활용하는 역량을 함양한다. - 고용량 비타민C 요법에 관한 논쟁 사례에서 서로 대립하는 주장을 논리적으로 분석하여 과학적 주장에 대한 타당성을 판단하는 능력을 함양한다.  지도 방향 - 고용량 비타민C 요법에 관한 논쟁 사례에서 찬반 주장을 균형 있게 다룬다. - 학생들이 자주 섭취하는 비타민C 관련 제품을 예로 들며 학생들이 좀 더 자신의 문제로 여길 수 있게 한다. - 활동 시간에 여유가 있는 경우, 자료 말미의 ‘Ⅱ. 개 구충제는 암 치료제로 효과 가 있을까?’를 읽고 추가적인 논의를 진행한다. - 수업 여건에 맞게 본 자료를 적절히 수정·보완하여 활용하는 것을 권장한다.  권장 차시: 2차시 - 1차시(개별활동): I-1, 2 활동을 통해 대립하는 각 주장에 대한 논거와 증거 찾기 - 2차시(모둠활동): I-3 활동을 통해 조별 토의를 거쳐 최종적으로 개인 의견 정리 - 41 - 4. 햄, 소시지에 일부러 발암물질을 넣는다고?  활동 개요 - 아질산나트륨(NaNO2)은 햄이나 소세지와 같은 대부분의 육가공 식품에 첨가되 어 일반 식생활에서 흔히 섭취하고 있는 성분이지만, 2015년에 세계보건기구 (WHO)가 지정한 ‘발암 가능성 있는 물질’이기도 하다. 하지만 정부 당국과 일부 학계는 각 식품 내 아질산나트륨의 잔존량이 기준치 이하일 경우 유해성이 없다 고 주장하며 소비자들의 혼란이 가중되고 있다. - 과연 햄이나 소세지를 안심하고 먹어도 될까? 아질산나트륨의 유해성에 관해 서 로 대립하는 주장과 근거를 꼼꼼히 살펴보고 스스로 아질산나트륨의 유해성을 판단해 보자.  활동 목표 - 아질산나트륨의 유해성 논쟁 사례를 통해 논리 기반의 사고, 과학적 연구 방법을 이해하고 활용하는 역량을 함양한다. - 아질산나트륨의 유해성 논쟁 사례에서 서로 대립하는 주장을 논리적으로 분석하 여 특정 물질의 인체 유해성을 판단하는 능력을 함양한다.  지도 방향 - 아질산나트륨의 유해성 논쟁 사례에서 찬반 주장을 균형 있게 다룬다. - Ⅰ-3의 자료와 자료 해석은 각 주장의 근거를 정량적으로 검토해보는 과정이다. 정량분석 과정에서 익숙하지 않은 개념으로 인해 학생들이 어려움을 겪을 수 있 으므로 상황에 따라 각 자료의 ‘결론’에 중점을 두어 비교 해석하는 활동으로 대 체할 수 있다. - 활동 시간에 여유가 있는 경우, 자료 말미의 ‘Ⅱ. 다른 식품첨가물은 안전할까?’ 를 읽고 추가적인 논의를 진행한다. - 수업 여건에 맞게 본 자료를 적절히 수정·보완하여 활용하는 것을 권장한다.  권장 차시: 2차시 - 1차시(개별활동): I-1, 2 활동을 통해 대립하는 각 주장에 대한 논거와 증거 찾기 - 2차시(모둠활동): I-3 활동을 통해 조별 토의를 거쳐 최종적으로 개인 의견 정리 - 54 - 5. 원자력 발전, 좋은 거야 나쁜 거야?  활동 개요 - 최근 전 세계는 온실가스와 기후변화 등 지구의 환경 문제를 해결해 나가려는 노력의 일환으로 대대적인 에너지 전환을 추진하고 있다. 즉 전통 에너지원인 석탄, 석유 등의 화력 발전의 비중을 줄이고 친환경 에너지원의 비중을 늘리는 추세다. - 이 과정에서 원자력 발전은 안전하고 깨끗한 에너지 생산 방식인지에 대해 전문 가들 사이에서도 논쟁이 계속되고 있다. 과연 우리나라도 원자력 발전을 지속하 는 것이 좋을까? 원자력 발전에 관해 서로 대립하는 주장과 근거를 꼼꼼히 살펴 보고 스스로 원자력 발전에 관한 생각을 정리해보자.  활동 목표 - 원자력 발전 관련 논쟁 사례를 바탕으로 논리 기반의 사고, 과학 지식을 이해하 고 적용하는 역량을 함양한다. - 원자력 발전 관련 논쟁 사례에서 서로 대립하는 주장을 논리적으로 분석하여 과 학적 주장에 대한 타당성을 판단하는 능력을 함양한다.  지도 방향 - 원자력 발전 관련 논쟁 사례에서 찬반 주장을 균형 있게 다룬다. - 자료 중 정량적 근거를 검토할 때 학생들이 SI 접두어(k, M, G 등)를 생소하게 느낄 수 있으므로 필요한 경우 간단하게 개념을 소개한다. - 활동 시간에 여유가 있는 경우, 자료 말미의 ‘Ⅱ. 핀란드는 원자력 발전소 논쟁을 어떻게 해결했을까?’를 읽고 추가적인 논의를 진행한다. - 수업 여건에 맞게 본 자료를 적절히 수정·보완하여 활용하는 것을 권장한다.  권장 차시: 2차시 - 1차시(개별활동): I-1, 2 활동을 통해 대립하는 각 주장에 대한 논거와 증거 찾기 - 2차시(모둠활동): I-3 활동을 통해 조별 토의를 거쳐 최종적으로 개인 의견 정리  참고도서 - 본 프로그램을 수업에 활용할 때 더욱 풍성한 논의를 위해 아래의 도서를 참고 할 수 있습니다. - 서울대학교 사회발전연구소(2017). 원자력 논쟁: 원자력 전문가가 직접 알려준 찬 반의 논거. 한울아카데미. - 68 -