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Science Teachers' Perception and Attitudes toward Nanotechnology
Science Teachers' Perception and Attitudes toward Nanotechnology
Journal of the Korean Chemical Society. 2010. Oct, 54(5): 633-642
Copyright © 2010, The Korean Chemical Society
  • Received : February 03, 2010
  • Accepted : August 04, 2010
  • Published : October 20, 2010
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현정 김
훈기 홍

Abstract
본 연구에서는 134명의 중고등학교 과학교사들을 대상으로 현재 다양한 과학분야에서 활용되고 있는 나노기술에 대한 인식과 태도를 알아보았다. 연구결과 과학교사들은 나노기술에 대한 인식도가 높았으나 구체적인 정보는 옳게 이해하지 못하고 있었다. 과학교사들의 나노기술에 대한 태도는 매우 긍정적이었으며, 나노기술의 긍정적인 면뿐 아니라 부정적인 면에 대해서도 인식하고 있었다. 과학교사들은 대부분의 나노기술 적용분야에 대해 긍정적인 태도를 갖고 있었는데, 개인정보를 담은 체내 삽입형 칩이나 나노분자 미각 향상제 등에 대해서는 부정적인 태도를 나타냈다. 과학교사들은 나노기술에 관련된 정보를 TV, 인터넷과 같은 다양한 곳에서 얻고 있었으나 교과서나 교사용 자료에서는 거의 얻고 있지 못했다. 과학교사들은 대부분의 교과서가 나노관련 개념의 소개가 부족한 편이라고 인식하고 있었다. 과학교사들은 주로 교과서에 나노관련내용이 있을 경우에 이를 수업시간에 설명하고 있었으며, 수업시간에 나노관련 개념을 전혀 설명하지 않는 교사의 비율도 높았다.
Keywords
서론
나노기술은 유비쿼터스 사회의 완전한 실현, 고효율의 자원 활용시스템 및 친환경기술 구현 등과 같이 기술개발에 대한 기대가 매우 크며, 경제적 영향 또한 매우 높게 평가받고 있다. 나노기술관련 세계시장은 향후 10년 이내에 급성장할 것이라 전망되고 있는데, 향후 10년 안에 나노관련 사업의 세계시장 규모가 수조 달러 규모로 급성장할 것으로 예측하고 있다. 그 예로 Lux Research 회사에서는 2014년에 나노기술 시장규모가 전체 제조업산업의 15%까지 성장하여 2조 6천억 달러 규모에 이를 것으로 전망하였다. 1 나노기술관련분야예산은 2008년 한국 2,429억원, 2 미국 2009년 15억 3000만달러 3 로 과학기술분야 예산 중 많은 부분을 차지하고 있다. 또한, 원자와 분자를 다루는 모든 분야는 나노의 세계이며, 현재 진행되고 있는 많은 연구가 나노물질을 다루는 연구들이다. 그런 의미로 화학의 모든 분야는 나노관련분야이며, 현재의 과학 분야 중 많은 분야가 나노와 관련이 있다. 자외선차단제, 화장품, 기능성 옷, 접착제, 반도체분야, 유전자연구, 단백질연구, 의약품 등 이미 나노기술은 다양한 분야에서 상품화되어 쓰이고 있으며 다양한 분야에서 나노기술을 이용한 연구가 활발히 진행 중이다
그러나 새로운 과학기술들이 계속해서 개발되는 것에 비하여 과학교육분야는 새로운 과학기술에 능동적으로 대처하지 못하고 있어 학생들의 나노기술(Nanotechnology, NT) 분야에 대한 호기심, 탐구 의욕 등을 충족시킬 수 없어 과학기술 해설자로서의 과학교사의 역할이 중요하다. 4 또한 수많은 뉴스와 우리의 사회생활에 나타나고 있는 과학적인 사실 등을 이해하기 위해서는 이와 관련된 최소한의 개념을 이해할 수 있어야 하는데, 현재 교육과정에서의 화학 과목은 현대화학에 대한 내용이 거의 없고, 화학과 나노과학과의 연결의 결여 등으로 인하여 현재의 교육과정을 마친 학생이 이들에 관한 최소한의 이해를 할 수 있는지 확신하기 어려운 상황이다. 이를 보완하기 위하여 화학 Ⅰ에서는 원자와 분자의 개념을 소개하여 원자와 분자를 다루는 화학이 바로 나노과학 및 나노기술의 근간임을 이해시키도록 해야 할 것이며, 이를 통해 학생들이 나노과학이나 나노기술에 대한 호기심으로 화학Ⅱ를 선택하고 싶은 마음이 자연적으로 생기도록 유도해야 할 것이다. 5 그러나 다수의 교사와 학생들이 수업을 교과서에 의존하며 학교 과학교육에서 교과서가 매우 중요한 역할을 담당하고 있으나, 6 이들 교과서의 내용이 이미 10년이 넘은 과거의 과학 동향을 담고 있는 경우가 대부분이어서 과학교사들이 현재의 과학 동향을 파악하기가 쉽지 않다. 제 7차 교육과정은 학습자에게 유의미한 학습 경험을 제공하기 위해 교사가 교육과정을 적극적으로 재구성하여 가르치고, 최신 과학, 과학자 이야기, 시사성 있는 과학 내용 등을 적절히 과학 시간에 소개하여 학생이 흥미와 호기심을 가지게 하도록 권하고 있다. 7 그러나 의도된 교육과정과 교육 현장과의 괴리가 너무 커 과거 과학 교과과정이 현재의 첨단과학기술분야를 제대로 반영하지 못하는 것이 학생들의 과학에 대한 흥미와 친밀도를 높이지 못하고 결국은 실제과학을 접하지 못하게 하는 문제점을 만들 수 있다. 그 해결 방안으로 교육과정 재구성 주체로서의 교사 역할이 강조되고 있으며, 8 학생들이 첨단 과학기술을 기반으로 하는 현대 사회에 대한 과학의 기여를 이해하고 이에 관련된 과학 개념을 학습함으로써 올바른 의사소통과 판단능력을 갖출 수 있도록 첨단과학 내용을 적극 반영하여 교육과정을 개정하였다. 9
나노기술을 과학 수업 안으로 편입시키고자 하는 노력에는 두 가지 중요한 측면이 있다. 하나는 나노기술이 현재 어떤 과학 분야보다도 가장 큰 정부지원과 기금을 받고 있는 분야이므로 결국 미래의 과학이 가야 할 방향과 직업들을 대표하기 때문이며, 또 하나는 실제 연구되고 있는 과학 분야이기 때문이다. Brett은 2005년부터 2006년까지 나노기술을 연계한 수업활동을 통해 학생들의 과학에 대한 흥미와 과학 수업 내용의 이해를 높이는 긍정적인 피드백을 얻었다. 10 국가의 자원을 집중 투자하는 주력 기술개발에 있어서는 사회적 정당성 확보가 매우 주요한 문제로 대두되며, 현재까지 나노기술 연구개발을 가능하게 하는 정당성의 논리에는 나노기술이 가지는 독특한 과학기술적 가치와 잠재적 미래시장의 희망이 주요하게 작용하고 있다. 이에 나노기술정책의 사회적 수용성문제가 대두되며, 특히 일반인의 나노기술에 대한 인식도와 태도를 조사하는 작업은 선결적으로 요구되는 일이라 할 수 있다. 3 과학기술에 대한 인식은 그 기술과 관련된 상품의 판매와 관련되는 등 큰 영향을 미칠 수 있으며 대중의 과학 이해(Public Understanding of Science, PUS)에 중요한 부분이다. 11 새로운 과학기술에 대한 대중의 인식을 알아보았던 과거의 연구들은 주로 PUS의 지식결핍(knowledge defit) 모델과 관련되거나 사회적으로 논쟁의 대상이 된 연구나 기술에 대한 결정요인과 관련된 것들이었다. 12 이런 새로운 과학기술에 대한 인식과 태도가 과학기술분야의 대중의 지지와 관련이 있으며, 대중들의 과학에 대한 이해 수준이 국가 경쟁력의 중요한 지표 중의 하나라는 인식으로 부터 대규모의 조사연구들이 여러 나라에서 과학대중화 운동의 한 부분으로 시행되었다. 최근들어 나노기술의 인식과 태도를 조사하는 연구가 증가하는 점은 이 분야의 중요성이 증가하고 있는 것을 보여준다. 3 , 13
나노기술과 대중에 관한 연구는 과학과 사회가 뒤얽혀 있는 세계를 이해하고 일반적인 사회이론을 밝혀 내는데 중요하다. 14 나노기술분야에 대한 대중의 이해가 향상되는 것은 연구자뿐 아니라 대중에게 모두 가치 있는 일이며, 나노기술과 관련된 공공의 정책들을 더 우호적으로 해결할 수 있게 한다. 이와 같은 대중들의 나노기술에 대한 인식과 태도 등을 알아보는 것은 과학기술과 대중들의 대화의 시작으로, 이에 대한 연구가 2000년 이후 미국, 유럽, 일본 등에서 대중과 전문가들을 대상으로 본격적으로 실시되었다. 10 , 15 그러나 한국의 경우에는 2005년 나노기술 영향평가사업의 일환으로 설문조사를 실시한 것이 유일한 연구사례이다. 3 , 16 이에 본 연구에서는 대중들에게 기초적인 과학의 개념을 전달하는 중요한 역할을 하는 과학교사들을 대상으로 첨단과학 분야의 대표연구인 나노기술에 대한 인식과 태도에 대해 알아보고자 한다.
연구내용 및 방법
- 연구대상 및 시기
이 연구는 서울과 수도권(경기, 인천지역)에 소재한 중․고등학교 과학교사 134명을 대상으로 하였다. 과목별로는 물리 21명, 화학 44명, 생물 53명, 지구과학 13명, 공통과학 3명으로( 1 ), 이들은 2008년 7월부터 8월 사이에 진행된 과학과 연수에 참가한 교사들 중에서 연구에 참여를 동의한 사람들이었다.
Characteristics of the science teachers
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Characteristics of the science teachers
- 검사도구
선행연구에 기초하여 11 - 23 과학교사용 ‘나노기술에 대한 인식과 태도’ 설문지를 제작하였다. 이 설문은 여러 나라에서 시행된 조사들의 공통된 문항을 중심으로 크게 1) 나노기술의 지식에 관한 범주, 2) 나노기술에 대한 태도와 관련된 범주, 3) 나노기술과 교육의 연계에 관련된 범주로 구성되었다.
나노기술의 지식에 관한 범주는 ‘나노기술에 대하여 들어보신 적이 있습니까?’, ‘어떤 경로를 통해 나노기술에 대한 정보를 얻으셨습니까?’ 와 같은 선택형 3문항과 ‘선생님이 생각하시는 나노 기술의 정의는 무엇입니까?’ 라는 자율 서술식 1문항, 그리고 나노기술에 대한 지식의 정확도를 알아보기 위하여 ‘나노기술은 눈(naked eye)으로 거의 볼 수 없는(barely visible, 아주 조금은 볼 수 있다는 의미) 물질과 관계가 있다.’, ‘산업계에서는 이미 나노기술을 이용하여 판매용 제품을 만들고 있다.’와 같은 3문항에 대해 옳다고 생각하는 경우엔 ‘T’, 옳지 않다고 생각하는 경우엔 ‘F’에 답하도록 하였다.
나노기술에 대한 태도에 관한 범주는 나노기술과 삶의 영향에 관한 6문항과 나노기술 응용분야에 대해 4가지 관점(‘사회에 도움을 준다’, ‘사회에 위험을 줄 수 있다’, ‘도덕적 논의가 필요하다’, ‘추진해야 한다’)에서 평가하는 8문항, 나노기술 정보원의 신뢰감을 묻는 8문항으로 구성되었다. 나노기술의 영향과 관한 문항은 ‘나노 기술이 우리 삶에 어떤 영향을 미칠 것인가?’라는 리커트 척도 문항과 이에 대한 이유를 선택형으로 묻는 문항, 나노기술의 악영향에 대한 시나리오를 보고 ‘나노 입자가 인체와 환경에 미치는 악영향의 가능성에 대해서 지금까지 들은 적이 있습니까?’와 같은 선택형 4문항에 답하도록 구성되었다. 나노기술 응용분야에 대한 평가는 선행연구 19 와의 관계를 알아보기 위하여 8개 분야를 4가지 관점에서 평가하였다. 나노기술 정보원은 ‘나노기술을 연구하는 연구자’, ‘과학교사’, ‘나노기술을 이용하여 제품을 개발하는 기업’등 8가지로, 각 정보원의 신뢰도는 5단계 리커트척도로 구성되었다.
나노기술과 교육의 연계에 관련된 범주는 ‘나노기술에 대하여 궁금한 것이 있다면 누구에게 질문하시겠습니까?’, ‘나노기술처럼 새로운 기술이 출현할 때, 이와 관련된 정보를 학생들에게 알려주기에 가장 좋은 방법은 무엇이라고 생각합니까?’, ‘선생님께서는 수업 중에 나노기술에 관련된 개념이나 내용을 수업 중 설명하십니까?’와 같은 7문항으로 구성되었다.나노기술과 교육의 연계에 관련된 범주는 ‘나노기술에 대하여 궁금한 것이 있다면 누구에게 질문하시겠습니까?’, ‘나노기술처럼 새로운 기술이 출현할 때, 이와 관련된 정보를 학생들에게 알려주기에 가장 좋은 방법은 무엇이라고 생각합니까?’, ‘선생님께서는 수업 중에 나노기술에 관련된 개념이나 내용을 수업 중 설명하십니까?’와 같은 7문항으로 구성되었다.
제작된 설문지는 과학교육 전문가 3인과 중등과학교사 2명에게 타당도를 검증 받았으며, 26명의 중등과학교사에게 예비 검사를 실시한 후 수정, 보완한 후 사용하였다. 본 연구에서의 신뢰도는(Cronbach-α)는 0.714였다.
연구 결과 및 논의
- 나노기술에 대한 과학교사들의 인식
나노기술에 대한 인식은 선행연구들을 바탕으로 나노기술에 대한 용어나 관련내용을 얼마나 들어봤는지를 기준으로 하였다. 나노기술을 자주 들어본 사람이 나노기술을 가끔 듣거나 별로 들어본 적이 없는 사람에 비해 나노기술에 대한 인식이 높다고 판단하였다. 나노기술은 전문가 일수록 인식이 높다 21 는 기존 연구 결과와 유사하게 과학교사들의 경우 95.5%가 나노기술에 대해 들어보았다고 답하여 매우 높은 인식을 보였다.
2005년 조사 16 에서도 대중의 나노기술에 대한 인식은 다른 나라의 조사결과 18 - 22 에 비해 매우 높은 수치였다. 한국의 나노기술에 대한 인식이 높은 이유는 나노 세탁기, 나노 냉장고 등의 상업광고를 통해 나노기술을 접하는 기회가 많았고, 한국이 인터넷 사용 강대국으로 정보의 수용성이 컸기 때문으로 볼 수 있다. 16
우리나라 국민은 과학기술 정보를 주로 TV에서 많이 얻고 있었는데, 17 과학교사들의 경우 . 1 에서 알 수 있듯이 나노기술에 대한 정보를 TV, 신문, 서적, 잡지, 인터넷 등에서 고르게 얻고 있었다. 아쉬운 점은 교과서나 교사용 지도자료를 통해 나노기술관련 정보를 얻는다는 비율이 매우 적었던 점인데, 아직 과학교사들이 교과서나 교사 지도용 자료를 통해서는 나노관련 내용이나 최신과학에 대한 정보를 얻기 어려웠던 것으로 보인다.
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Routes of acquiring information on nanotechnology(Multiple Responses)
과학교사들이 나노기술에 대한 인식은 높았으나, 나노기술에 대해 설명이 가능한 교사는 55.2%정도였다(구체적인 설명을 할 수 있는 교사 0.7%, 간단히 설명할 수 있는 교사 54.5%). 과학교사들은 여러 경로를 통해 나노기술에 대한 정보를 접할 수 있는 기회는 많았으나 이에 대한 다양하고 자세한 정보를 얻을 기회는 적어 구체적인 설명을 하는 것은 어려웠던 것으로 보인다. 2 에서 볼 수 있듯이 나노기술에 대한 인식이 높은 과학교사들이 나노기술에 대해 설명할 수 있다는 비율이 높았다. 과학교사들이 나노기술에 대해 잘 알지 못하는 경우 이에 대한 설명을 하는 것은 불가능하므로, 새로운 과학기술에 대한 정보제공이 잘 이루어지지 않을 경우 이를 수업에 응용하는 것은 기대하기 힘들 것이다.
Science teachers’ familiarity with nanotechnology and explanation
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Science teachers’ familiarity with nanotechnology and explanation
과학교사들이 나노기술에 대한 개념을 어떻게 알고 있는지 알아보기 위하여 자유서술형 문항으로 나노기술의 정의를 물어보았다. 보통 나노기술의 정의는 국가별로 기관별로 약간씩 다르나 일반적으로 물질의 크기가1 ~ 100 nm로 원자수준에서의 현상 및 특성을 이용하는 기술을 말한다. 23 과학교사의 대부분은10 -9 m수준의 미시세계를 다루는 것이라는 답변을 하고 있었으며, 이를 통해 과학교사들이 나노기술에 대한 기초적인 개념을 알고 있는 것으로 알 수 있다. 특히 물리와 화학 교사들은 대부분 10 -9 m수준이나 원자나 분자 크기 수준을 다루는 것이라는 답변으로 생물과 지구과학 교사들의 답변보다 구체적인 답변이 많았다.
물리: 원자수준에서의 물질제조, 생체 약물투여 기술, 일정 한계 이하(10 -9 ~ 10 -7 m 정도)의 크기를 갖는 기본 입자 또는 구성단계를 통제 가능한 기술, 나노는 10억분의 1 m의 세계로 아주 작은 분야를 연구하며 의료, 산업 등 각종 분야에 효율적으로 활용할 수 있는 것
화학: 10 -9 m의 작은 입자 또는 크기, 나노 (nm) 수준의 과학 기술, 아주 미세하고 작은 분야에 이르는 과학 기술, 나노는 10 -9 m ~ 10 -10 m 정도의 분자 scale의 기술과학으로 분자가 작아 표면적이 그만큼 증가하여 화학반응이 그 동안의 과학에 비해 빠른 시간에 일어난다, 분자수준 크기의 작은 물질을 조작 및 제어하여 필요한 물질을 합성하는 기술
생물: 눈에 보이지 않는 미시 세계에 대한 기술, 전자현미경 수준의 물질을 이용하여 실생활에 적용하는 기술, 나노 단위의 화학물질을 제조하고 그 특성을 이용하는 기술, 매우 작은 크기(10 -9 m)의 수준에서 이루어지는 모든 기술
지구과학: 아주 작은(눈에 보이지 않는) size의 물체를 이용한 과학, 미세구조에서 물질이 나타내는 새로운 특성, 10 -9 m 즉, 눈에 보이지 않는 물질로 신소재 개발을 하거나 인체에 투입하는 기술
공통과학: 물질을 구성하고 있는 입자의 크기(10 -9 m)정도로 미세한 부분까지 연구하여 신소재 개발, 첨단과학기술 등을 연구하는데 유용하기 위한 기술(모든 분야 관련)
3 은 과학교사들이 가지고 있는 나노기술에 대한 지식이 올바른지 알아보기 위하여 나노기술과 관련된 참과 거짓을 묻는 세 가지 질문을 한 결과이다. 과학교사들은 나노기술이 매우 작은 단위를 다루는 기술이라는 것을 파악하고는 있었으나 육안으로 조금 관찰 가능한 것으로 파악하여 잘못된 인식을 하고 있는 경우가 57.6%나 되었다. 나노수준의 물질은 눈으로 볼 수 없는 극미세계임에도불구하고 이들을 활용한 응용품들이 눈으로 볼 수 있는 것들이 많아 나노기술에 대한 잘못된 정보를 갖고 있는 것을 알 수 있었다. 세 문항을 모두 맞춘 교사는 134명중 53명(39.6%)이었으며, 이는 동일한 문항으로 조사했던 미국 11 의 조사결과(3.1%)와 비슷한 문항으로 조사했던 일본 19 의 조사결과보다 매우 높은 수치이다. 과학교사들이 가지고 있는 나노기술에 대한 지식이 비교적 높은 편이나, 모두 나노기술에 대해 올바른 정보를 가지고 있는 것은 아니었다.
Content Knowledge: Percentages of “True or False” answers
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- 나노기술에 대한 과학교사들의 태도
나노 기술이 우리 삶에 어떤 영향을 미칠 것인지에 대한 설문 결과 과학교사들은 ‘긍정적인 영향을 미칠 것이다(83.8%)’, ‘별다른 영향을 미치지 않을 것이다(15.4%)’, ‘부정적인 영향을 미칠 것이다(0.8%)’로 나노기술에 대해 매우 긍정적인 태도를 가지고 있는 것으로 조사되었다. 이는 한국과학창의재단의 조사에서 한국 성인의 71.1%와 청소년의 65.9%가 과학기술이 해보다 이익이 많을 것이라고 답하였던 것보다 더 긍정적인 결과이다. 17 나노기술에 대한 인식이 높을수록 나노기술에 대해 긍정적 태도를 갖으므로, 20 - 21 과학교사들의 나노기술에 대한 높은 인식이 나노기술에 대한 긍정적인 태도와 관련이 있음을 생각할 수 있다. 마찬가지로 학생들 역시 수업시간을 통해 나노기술에 대해 많이 접했을 경우 과학 분야에 대한 태도가 영향을 받게 될 것이므로, 과학교사들이 최신과학기술에 대해 얼마나 정확한 지식을 가지고 있고 이를 수업과 연계하는 지가 매우 중요한 문제라 할 수 있다.
. 2 는 나노기술이 향후 긍정적인 영향을 미칠 것이라고 판단한 경우, 과학교사들이 그렇게 생각하게 된 이유를 나타낸 결과이다. 긍정적인 영향을 미칠 것으로 판단한 이유는 ‘현재기술의 한계 극복’ > ‘신소재 개발’ > ‘극소형화와 초정밀화’ > ‘인간생명의 연장’ 순으로 조사되었다. 한편 2005년 대중 조사에서는 ‘생활의 윤택함’> ‘현재기술의 한계 극복’ > ‘인간생명의 연장’ > ‘타 분야에의 적용’순이었는데, 16 과학교사들이 과학기술분야를 중요하게 생각하고 있는 데 비해 대중들은 현재 생활이 좀 더 윤택해지는 것에 더 비중을 두고 있는 것으로 해석할 수 있다. 향후 나노기술이 부정적인 영향을 미칠 것이라고 대답한 경우 대중들은 그 이유로 ‘기술의 안정성 미흡’> ‘상당한 투자액이 필요하기 때문에’ 순으로 대답하였으나, 16 과학교사들은 대부분 ‘상당한 투자액이 필요하기 때문에’를 이유로 뽑고 있었다.
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Reason for positive effect
구체적인 나노기술 분야에 대한 태도를 알아보기 위하여 현재 실현되고 있거나 향후 실현 가능성이 있는 나노기술 응용분야에 대하여 4가지 관점(‘사회에 도움을 준다’, ‘사회에 위험을 줄 수 있다’, ‘도덕적 논의가 필요하다’, ‘추진해야 한다’)으로 평가하도록 하였다.
Perspectives on nanotechnology application
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4 의 결과에서 볼 수 있듯이 과학교사들은 ‘1 암세포만을 대상으로 약을 투여하는 약물전달시스템’와 ‘5 장애를 완전히 보완하는 인공기관’과 같이 현재의 의료기술의 한계를 극복하는 분야와 ‘7 현재 최고 속도보다 10억 배나 빠른 컴퓨터’와 ‘8 원자 단위의 제조가 가능한 나노로봇’과 같은 현재 과학기술의 획기적 성능 향상이 기대되는 분야에 긍정적인 태도를 보였다. 나노기술에 대한 지식수준이 높으면 나노기술에 대한 태도가 매우 우호적이고, 11 전문가들이 대중들보다 나노기술의 잠재적 혜택에 대해 보다 더 낙관적 이므로, 24 나노기술에 대한 인식이 높은 과학교사들의 나노기술에 대한 태도도 매우 우호적임을 알 수 있다. 반면, 사생활의 침해우려가 있는 ‘3 대량의 개인 정보를 기록할 수 있는 체내 삽입형 칩’과 아직 인체 안정성이 검증되지 않은 ‘4 저칼로리 식품에 첨가되는 맛이 좋아지는 나노분자 미각 향상제’ 등에 부정적 태도를 나타냈다. 이는 같은 설문으로 조사되었던 일본의 일반인을 대상으로 한 조사에서 나타난 결과와 유사하며, 19 일반인은 나노기술로 인한 ‘프라이버시 침해’, ‘부정적인 경제적 영향’ 등의 문제에 대해 걱정한다 는 연구결과 23 와 유사하였다. 최근 나노기술 분야의 연구가 급증함에 따라 나노기술에 대한 무분별한 호의적 태도에 대한 우려와 위험성이 함께 대두되고 있다. 과학교사는 수업을 통해 과학개념을 전달하면서 그들의 인식과 태도가 반영될 수 있으므로 일반인보다 더 나노기술에 대한 교육적인 인식이 강조되어야 할 필요가 있다.
나노기술에 대한 태도는 정보 제공과도 관련되어 있는 것으로 알려져 있다. 나노기술에 대한 접촉 정도와 나노기술에 대한 우호적인 태도가 깊은 관련성이 있으며, 1 나노기술의 잠재적 위험성과 혜택에 대한 정보를 제공한 경우와 그렇지 않은 경우 나노기술에 대한 태도가 달라지므로, 22 과학기술의 긍정적인 면과 부정적인 면에 대한 균형 잡힌 사고가 필요하다. 5 는 과학교사들이 나노기술의 긍정적인 측면 외에 부정적인 측면의 정보도 알고 있는지 알아보기 위해 과학교사들에게 나노기술로 인한 악영향에 대한 시나리오(Grey Goo)를 제시한 것과 관련된 결과이다. 과학교사의 28.6%가 이에 대해 이미 들은 적이 있었으며, 나노입자가 인체 및 환경에 미칠 수 있는 악영향의 가능성에 대해서도 44.8%가 들어본 적이 있다고 답하였다. 또한 그레이구와 같은 악영향에 대한 인식이 이미 있는 경우 이 내용이 현실화될 가능성이 있다고 판단하는 것에 대해 유의미한 차이(p < 0.05)를 보여 주었다. 따라서, 새로운 기술에 대한 바르고 균형 잡힌 정보의 확산을 통해 과학기술분야에 대한 과장이나 잘못된 사실 유포로 인한 대중적 혼란과 불신이 야기되지 않도록 해야 할 필요가 있다.
Have you heard ‘Grey Goo’ and Possibility of its realization
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*p < 0.05. Likert 4-point scale(1: highly possible, 2: possible, 3: impossible, 4: highly impossible)
. 3 는 과학교사들이 나노기술에 대한 정보를 얻을 수 있는 다양한 나노기술 정보원에 대해 얼마나 신뢰하고 있는지 알아보기 위하여, 신뢰도를 5점 리커트 척도로 알아보았다. NIAIST(National Institute of Advanced Industrial Science and Technology)19의 조사에서 가장 신뢰도가 높은 곳은 연구자였으며, 신뢰도가 가장 낮은 곳은 정부와 관청이었다. Cobb 11 의 조사에서는 응답자의 60%가 기업에 대해 부정적 반응을 보였다.
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Trust of nanotechnology sources(average valuea). aLikert 5-point scale(1: strongly distrust, 2: distrust, 3: neutral, 4: trust, 5: strongly trust)
과학교사들의 경우 나노기술분야 연구자들에 대한 신뢰도가 가장 높았으며, 인터넷의 신뢰도가 가장 낮았다. 나노기술을 이용하여 제품을 개발하는 기업이나 공공기관, 언론 등의 신뢰도도 높지 않은 것으로 나타났다. 나노기술 연구개발의 주체인 정부와 기업, 연구소 등에 대한 신뢰도는 나노기술 연구개발에 대한 낙관적 전망과 태도와 연결되어 있으므로 나노기술 분야의 주역들에 대한 신뢰도가 낮게 나타나는 문제에 대해서도 미리 대응책을 모색할 필요성이 있다. 1
- 나노기술과 과학 수업
과학교사들은 나노기술과 같이 새로운 과학기술에 대한 궁금증이 있을 경우 주로 인터넷 검색(57.9%)이나 과학기술자(36.8%)를 통해 궁금증을 해결하겠다고 답하였으며, 과학교사에게 묻겠다는 응답은 0.8%로 매우 낮았다( . 4 ). 2005년 조사에서도 나노기술에 대한 궁금점을 인터넷을 통해 얻는다(68.2%)는 비율이 매우 높았는데, 16 과학교사나 대중이 인터넷을 선호하는 이유는 누구나 쉽게 찾아볼 수 있다는 정보에 대한 접근성과 편리성이 선택의 중요한 요인으로 작용하는 것으로 생각되며, 과학교사나 교사용 자료가 새로운 과학기술을 얻기에는 정보가 풍부하지 않다고 판단하는 것으로 보인다.
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How to get the answers to questions about the advanced science and technology
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Introduction to Advanced Science and Technology
과학교사들은 나노기술처럼 새로운 과학 기술이 출현할 때, 이와 관련된 정보를 학생들에게 알려주기에 가장 좋은 방법으로 ‘특별 강연 및 전시회’와 ‘신문 및 방송 프로그램’을 선호하는 것으로 나타났다( . 5 ). 한국의 대중들은 대중매체 등을 통해 쉽게 접할 수 있는 신문 및 방송프로그램의 비중이 월등히 높게 나타났으나, 13 , 17 과학교사들은 강연자와 직접 접촉이 가능한 강연이나 실제 관련 내용을 직접적으로 체험해볼 수 있는 전시회를 중요하게 생각하고 있었다.
7차 교육과정과 나노기술의 연계를 알아보기 위하여 과학교사들에게 과학교과서에 나노기술 관련 내용이 실려있는 지를 물은 결과 과학교사들은 현재 과학교과서에 나노기술관련 내용이 실려 있지 않다는 답변이 38.3%로 높았으며, 대부분은 한 쪽짜리 부록(29.3%)이나 단어 정도만 언급(30.1%)되고 있는 것으로 조사되었다. 이는 첨단과학관련 기술은 탐구활동 보다는 교과서 본문에 포함되어 설명되고 있거나 ‘읽기자료’와 같이 자료제시 형태로, 또는 단순히 그림 자료로 제시되고 있다는 연구결과와 일치한다. 25 현재의 과학교육과정은 최신 과학에 대한 소개와 연계가 부족하고, 5 과학 교과목과 교과서에 따라 소개하고 있는 첨단과학기술의 종류와 수업자료 형태도 매우 다르다. 특히 고등학교 과학(1학년)은 학생들의 자연계로의 진로 선택에 영향을 주기 때문에 첨단과학기술들이 더 반영되어 장차 많은 학생들이 진로선택에 도움이 되도록 할 필요가 있다. 4 , 26
‘선생님께서는 수업 중에 나노기술에 관련된 개념이나 내용을 설명하십니까?라는 질문에 대한 결과는 . 6 와 같다. 과학교사들은 나노기술이 교과서에 실려 있을 때에는 나노기술에 대한 개념이나 내용을 설명하는 경우가 많았으며, 과학 수업 중에 나노기술 관련 내용을 설명하지 않는다는 비율도 높은 편이었다. 수업시간에 자주 관련 지어 설명하는 교사는 현재의 과학기술동향에 꾸준히 관심을 가지고 수업에 연계하고자 노력하는 교사라 판단된다.
과학교사가 나노기술에 대해 잘 알지 못하는 경우 수업에서 이를 설명하는 것은 불가능하다. 학생들이 현재의 과학을 접하고 이해하기 위해선 최신 과학기술과 이들의 응용분야에 대한 적절한 정보의 제공이 이루어지는 것이 선행되어야 하며, 그 정보는 학교현장에서 활용 가능한 형태여야 할 것이다. 또한, 교과서에 나노관련 내용이 실려 있을 때에는 이를 설명하려는 교사의 비율이 높은 것으로 보아 교육과정 내에 나노기술과 같은 첨단과학관련 수업소재의 도입이 필요함을 알 수 있다.
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조사에 참여한 과학교사들은 일반적인 과학수업에 비해선 자신의 수업이 나노기술에 대한 연계가 더 이루어지는 것으로 평가하고 있었다. 조사 참여자들이 방학 중 다양한 연수에 참여한 교사들이므로 이들은 스스로 전문성 계발을 위해 노력하고 있는바 다른 교사들에 비해 자신의 수업이 최신의 과학을 좀더 반영하고 있는 것으로 판단하고 있는 것으로 생각된다. 마지막으로, 과학교사들은 앞으로의 과학수업은 수업 중에 나노기술과 같은 첨단기술을 적절히 접목하는 것(54.9%)이 적합하다는 의견이 많았으며, 교과서에 단어정도만 소개(39.1%)하거나 부록(3.8%)으로 내용을 싣는 것이 적합하다는 의견과 전혀 다루지 않는 것이 좋다(1.5%)는 응답도 있었다. 과학교사들의 경우에도 과학수업에 첨단과학기술분야에 대한 소개나 연계가 어느 정도 필요한지에 대한 의견이 많이 다른 것을 알 수 있었으며, 필요성을 인지하지 못하고 있는 교사들도 있는 것으로 보아 앞으로 논의가 많이 필요한 것으로 생각된다.
결론 및 제언
본 연구에서는 과학교사들을 대상으로 현재 다양한 과학분야에서 활용되고 있는 나노기술에 대한 인식과 태도를 알아보았다. 본 연구의 결과로부터 얻을 수 있는 결론은 다음과 같다.
첫째, 과학교사들은 나노기술에 대한 인식이 높았으나 구체적인 정보는 옳게 이해하지 못하고 있었다. 나노기술에 대한 정보는 TV와 인터넷 등 다양한 곳에서 얻고 있었으나 교과서나 교사용 자료에서는 거의 얻고 있지 못했다. 나노기술과 같은 새로운 과학기술에 대한 궁금증을 주로 인터넷을 통해 해결하고 있으나 인터넷에 대한 신뢰도는 낮았다. 교과서는 나노관련 개념의 소개가 부족하고, 나노관련 개념이 실려 있더라도 간단한 언급이나 부록에 그치고 있었다. 2005년 나노기술 영향평가 공청회에서는 초ㆍ중ㆍ고등학교 교과서를 통한 균형 잡힌 나노과학기술의 소개, 교육대상자들의 눈높이를 고려한 나노기술 교재의 제작과 배포를 제안했다. 27 미국, 대만과 같은 과학 선진국들이 첨단과학교육의 필요성을 깨닫고 초ㆍ중ㆍ고등학교 학생들을 위한 첨단과학교육 프로그램과 과학교사들의 교육을 활발히 진행하고 있으나, 28 - 30 우리나라는 아직까지 과학수업과 연계된 나노기술관련 수업자료는 찾아보기 어렵다.
둘째, 과학교사들은 나노기술에 대해 매우 긍정적인 태도를 가지고 있었다. 과학교사들의 나노기술에 대한 태도는 그들이 갖는 나노기술에 대한 정보와 인식 등에 영향을 받을 수 있으며, 과학교사들이 최신 과학기술에 대한 균형잡힌 정보와 인식을 갖추지 않았을 경우 그들의 인식과 태도에 따라 과학기술의 긍정적인 면 또는 부정적인 면이 확대 해석되어 학생들이 과학기술에 대한 개념과 정보를 옳게 인식하지 못하는 경우가 생길 수 있다. 또한 나노기술에 대한 정보를 제공하는 정부, 기업, 인터넷의 신뢰도가 낮게 나타났으므로, 국가 차원으로 나노기술에 대한 긍정적인 면과 부정적인 면을 옳게 교육할 수 있는 자료와 신뢰도를 높이기 위한 방안이 필요하다. 이를 통해 과학교사들이 나노기술에 대한 균형 잡힌 정보를 얻을 수 있도록 해야 할 것이다.
셋째, 과학교사들은 주로 교과서에 나노관련내용이 있을 경우에 이를 수업시간에 설명하고 있었다. 수업시간에 나노관련 개념을 전혀 설명하고 있지 않은 교사도 있었으며, 새로운 과학기술의 소개는 특별강연이나 전시회, 대중매체를 이용하는 것이 적합하다고 생각하고 있었다. 우리의 일상생활이 과학과 밀접한 관계가 있으므로 학생들이 현재의 사회를 이해하기 위해서는 최근의 과학에 대한 이해가 필요하다. 최근 연구에서 나노기술을 교실로 들여와 교육적으로 연계하는 것이 고등학교나 대학수준에서 긍정적인 효과를 주는 것으로 나타났다. 10 , 31 과학수업은 학생들이 과학에 대한 기초적인 개념을 배우고 일상생활에서의 과학의 유용성에 대해 배우며, 진로를 선택하는데 큰 영향을 미치는 중요한 시간이다. 따라서 과학수업에 나노기술과 같은 새로운 과학기술을 적극적으로 도입하여 적극적으로 재구성할 필요가 있다. 이를 위해 과학교육과정에 첨단과학관련부분이 추가되는 것이 필요하며, 기존 교육과정의 과학수업 내용도 최신과학내용까지 연계하여 수업하는 것이 필요하다. 예를 들어, 반응속도에 영향을 미치는 요인으로 표면적에 관련된 수업을 하는 경우 물질을 잘게 쪼갤수록 표면적이 증가하는 것을 나노의 세계까지 확대하고, 탄소나노튜브의 연소와 같은 실험으로 기존의 교육과정을 최신과학까지 확장하는 수업이 가능하다. 이를 위해 과학교사들이 과학수업에 최신 과학 동향을 연계할 수 있도록 돕는 첨단과학연수와 같은 연수 등이 시기적 공간적으로 다양화되어 많은 과학교사들이 쉽게 접할 수 있도록 해야 할 것이다. 또한, 기존의 첨단과학연수가 시행 초기로 주로 최신 과학 동향을 소개했다면 앞으로의 연수에서는 최신 과학 동향을 기존의 과학교육과정에 접목하여 과학수업을 적극적으로 재구성할 수 있는 방향으로의 연수가 진행되어야 할 것이다.
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