<창의교육 해외사례: 미국편/ 과학에서의 창의력과 문제해결력 교육>

과학에서의 창의력과 문제해결력 교육

Teaching Creativity and Inventive Problem Solving in Science

우리나라 교육에서 과학은 다른 기초학문들이 질투 할 만큼 중요한 위치를 차지하고 있다. 요즘 많이 이야기되고 있는 스팀(STEAM)교육도 그 실행을 살펴보면 과학의 토대위에 다른 학문을 융합한 것이라고 해도 과언이 아니다. 학부모나 학생들이 기술, 교육, 예술, 수학보다 유난히 과학에 집착하고 과학고를 선망하는 것도 어찌 보면 과학에 우리가 갖고 싶은 교육적 요소들이 있기 때문 아닐까? 이러한 의문에 에모리 대학교 교육학과 (Division of Educational Studies, Emory University) 로버트 앨. 디한(Robert L. DeHaan)의 과학에서의 창의력과 문제해결력 교육Teaching creativity and inventive problem solving in science에 관한 글을 토대로 알아본다.

우리나라 뿐 아니라 미국도 학생들이 과학에 흥미를 가질 수 있도록 하며, 호기심과 사고력을 높여 사실을 바탕으로 창의적으로 연구하고 문제를 해결할 수 있도록 지도하는 것은 과학교육계의 지속적인 목적이다. 하지만 이러한 목적을 달성할 수 있는 교수법은 그리 많이 알려져 있지 않다. 이 글은 창의력은 어렵게 정의할 수 있는 것이 아니며, 창의력 과정(creative process)을 통해 설명될 수 있다는 것을 말하고자 한다. 더욱이 다양한 자료들을 통해서 인지적 유연성(cognitive flexibility) 그리고 통제력(inhibitory control)등 사람들에게 쉽게 발견 할 수 있는 기능들로 설명이 가능하다. 창의력과 고차원적 인지기능(high order cognitive skills), 평가방법(assessment method), 그리고 몇 가지 전략을 중심으로 학교/대학 내에서 창의적인 문제를 향상시킬 수 있는 방법과 그 관계를 찾아내고자 한다. 우선 아래와 같은 다양한 질문으로 시작한다.

1) 브레인스토밍(brainstoming) 기법은 광고회사 임원으로 재직 했던 알렉스 에프 오스본(Alex F. Osborn 1948~1979)에 의해 개발되어 과학자들과 엔지니어들 사이에서 아이디어를 활성화 하는데 데 많은 도움이 되었다. 이러한 기법이 대학에서 학생들에게 적용될 수 있을까?

2) 질적 과학 커리큘럼으로 사실을 배우고(learn the facts), 과학의 개념적 프레임 워크(conceptual framework of science)를 이해하고, 초보에서 전문가로 전진할 수 있을까?

3) 창의력을 증진하는 브레인스토밍(brainstorming) 지도 방법은 전문가로 성장하고 자신이 풀고자 하는 문제를 더욱 더 혁신적으로 해결하는 데 도움이 되는가?

4) 창의력이란 무엇인가?

우리가 그토록 알고 싶어 하는 창의력에 대해 로버트 앨. 디한 Robert L. DeHaan은 다음의 3가지로 그 개요를 설명한다.

개요1: 창의력이란 무엇이며 Big-C 와 Mini-C 창의력이란?

-우리는 흔히 창의력이란 타고 나는 것이라고 생각하곤 한다. 발명(inventiveness) 또는 창의성(creativity)은 타고난 재능을 갖춘 천재, 즉 미켈란젤로(Michelangelo) 또는 아인슈타인(Einstein)을 연상한다. 이것을 Kaufman and Beghetto(2008)는 Big-C 창의력이라고 정의하여, 특히 전문가들 사이에서 인정받는 특별한 재능의 전문가를 칭하고 있다. Big-C 창의력(creativity)이란, 개인의 능력으로 새로운 아이디어를 만들고 그 분야에 큰 공헌을 한 사람이다. 하워드 가드너(Howard Gardner)는 창의적인 사람은 “문제를 해결할 뿐만 아니라, 문제를 새롭게 정의하고, 결과적으로 문화적 맥락에서 많은 사람들로부터 인정받는 사람이라고 한다 (Gardner, 1993, p35).”

Mini-C는 “실현 가능한 사고 (possibility thinking)”로서, 작업 수행 중에 새로운 시각으로 개선 방법을 찾거나 통찰력을 가지고 서로 다른 개념이나 사실을 이해하고 "아하" 순간 연관성을 찾아 호환되지 않는 상황과 개념들 사이에 새로운 이벤트를 지각 (Koestler, 1964,p.95)하는 능력이다. “Little-C”(Craft, 2000) 또는 “Mini-C” (kaufman Beghetto, 2008)라고 학자들은 정의하며, 모든 사람들에게 넓게 분포하고 있어서 지속적으로 다양한 환경에서 정의되어지고 있다. 아마밸(Amabile)은 창의력을 이렇게 정의하고 있다. “상품교체, 서비스개선, 또는 전 과정을 새롭게 개선하여 궁극적으로 전체 조직에서 더 나은 목표를 달성하기 위한 시도와 노력 그리고 새로운 발견 등. (Amabile et al., 2005)” 전 과정을 나타낸다고 한다. 창의적 사고는, 다양한 요소들로 구성되어 있으며, 사회적 상호작용으로 설명 가능하고, 인지적 유연성(cognitive flexibility)과 인지적 제어기능(cognitive control) 등 다양한 관계에서 많은 사람들에게 분포되어 있다고 한다. 최근 연구결과, Mini-C는 지적능력(mental abilities)이며, 고차원적 인지기능(higher-order cognitive skills (HOCD))으로 지도 및 학습을 통해 향상된다는 것을 알 수 있었다.

개요2: 창의성-다양한 요소로 이루어진 과정이다

-많은 학자들은 창조적인 행위는 단일 행위가 아닌 다양한 요소들로 구성되어 있다고 한다. 이것은 인지적(cognitive), 정서적(affective)간의 상호 작용으로서 생산단계(generative) 그리고 설명(explanatory) 또는 평가(evaluative)단계, 두 단계로 말한다(Finke et al., 1996). 또한 생산단계(generative)를 발산적 사고(divergent thinking) (J.P. Guilford)라고 설정하고 있다. 창조적인 마음(creative mind)은 새로운 문제에 대해 생각된 것을 설정되며 더 나아가 구체화된다. 길포드(Guilford)는 발산적 사고는 주어진 자극(정보)에 연관되는 생각들을 넓은 범위에서 생산하거나 또한, 문제의 해결책에 도달하는 능력이라고 말한다. 종종 개별 단어 연관성 시험에서 기억으로부터 생성 된 단어의 수를 풍부하게 연관 짓는 비교 실험을 통해 측정하기도 한다. (overview of the field from different perspectives, see Amabile, 1996; Banaji et al., 2006; Sawyer, 2006) 탐색(explanatory) 단계를 수렴적 사고(convergent thinking)와 같은 맥락에서 말을 하며, 결국에는 여러 가능성에 대한 평가를 통한 최상의 하나를 선택하는 능력, 또는 신속하게 하나의 문제에 대한 최상의 해결책에 집중하는 능력을 말한다.

개요3: 창의력은 넓게 퍼져있으며, 사회구성원(집단적) 맥락에서 나타난다

-창의적 사고는 개인의 특성이라기보다 사회적 현상으로써 많은 사람들과의 교류와 문화적 설정에서 일어나는 사회적 현상이다. “창의성은 개인의 속성만이 아니다. 그것은 사회구성원(집단적)의 속성이다 (”Creativity isn’t just a property of individuals, it is also a property of social groups“(Sawyer,2006.p.305)). 오즈본(Osborn)은 브레인스토밍(brainstorming)방법을 소개하면서 사회구성원(집단적)의 창의성은 개인의 창의성보다 항상 우월(superior)하다는 것을 알 수 있다고 한다. 이후 많은 학자들은 창조적 행위(creative act)는 단일 이벤트가 아닌 과정으로써, 여러 생산적(generative) 그리고 탐색적(exploratory) 요소들 사이의 상호작용이라고 한다(Finke et al., 1996). 생산단계(generative process)는 창의적 마음(creative mind)이 새로운 문제에 대한 해결책을 인지적 모델로 새롭게 구상하는 것이다. 탐색단계(exploratory phases)에서는 여러 가능성을 평가하고 최고의 하나를 선택한다. 초기 창의력을 연구자로 제이피 길포드(J.P. Guilford)는 발산적 사고와 수렴적 사고 두 단계로 특징을 말한다. 길포드(Guilford)는 주어진 자극 또는 하나의 문제에 대한 다양한 방법론과 넓은 범위의 관계성을 제공하는 능력이 발산적 사고라 정의하고 있다(Amabile, 1996; Banaji et al., 2006; Sawyer,2006). 수렴적 사고는 빠르게 집중해서 최고의 해결책을 찾는 능력을 말한다. 과학 교육은 Bloom’s Taxonomy 상위계층(분석, 조합, 평가)에 접근하며 비판적 사고, 문제 해결을 위한 동기부여, 자율규제 판단 등 중요한 요소를 강조한다. 이러한 활동은 뇌의 집행기능(core executive function of the brain)을 통해 신경적으로 제어 가능하다고 한다. 뇌의 집행기능(core executive function)이 제어할 수 있는 단계로 계획(planning), 문제해결(problem solving), 그리고 이성적사고(reasoning) 등이 있으며 또한 아래와 같은 기능을 포함하고 있다.

➀ 기억력(활성화된 기억제어기능) - 정보를 기억하고 검색하는 능력
(working memory control - mentally holding and retrieving information)

➁ 인지적 유연성 - 여러 아이디어를 다양한 시각에서 관찰
(cognitive flexibility - considering multiple ideas and seeing different perspectives)

➂ 억제/제어기능 – 주변 생각들을 저항하고 중요한 일에 집중하는 능력
(Inhibitory control - resisting several thoughts or actions to focus on one)

많은 학자들은 최첨단 과학문제와 같이 복잡하고 여러 부분에 영향이 미치는 실전에서도 심지어 전문가들 사이에서도, 사회적 작용이 매우 중요하다는 것이 지속적으로 발견되고 있다. 우리는 창조적인 영감을 위해 실험실에서 고독하게 연구하는 과학자를 일반적으로 떠올린다. 사회과학자 마라 벨러(Mara Beller)의 연구에 의하면 20세기 초반 양자 물리학의 중요한 발견에서도 사회적 과정이 있다고 한다. 코펜하겐 그룹에 있는 멤버에 의해 출간된 논문도 한 사람의 이름으로 발표가 되었다고 하지만, 그 구성원에 의해 발표된 다양한 논문들을 확인한 결과, 10명 또는 그 이상의 동료들과의 관계 및 협력(collaboration)을 통해 결과가 나왔다고 한다.

과학자들 사이에서도 많은 사회적 상호활동 속에서 다양한 발견들이 나타나고 있으며, 눈에 띄는 높은 결과를 만들어 내고 있다. 설크 연구소(Salk Institute) 과학자들 간의 다양한 상호작용 (개념, 방법론, 공식, 결과에 동의한 의견과 및 해석 등)을 분석한 결과, 라투어(Latour)와 울갈(Woolgar)은 그룹 조직 간의 강한 관계를 발견했다. 연구하는 과정을 관찰하여 연구한 결과 자연과학, 사회학, 그리고 인류학 분야에서 찾을 수 있는 모형사례가 발견되었고, 사회, 문화적 환경/요소가 과학적 연구 및 구성원들의 생각을 이끌고 통찰력을 갖도록 도움을 주는데도 많은 영향을 끼친 다는 사례가 발견되고 있다. 만약 한 사람에 의해 ‘아하’의 순간을 경험하게 된다면, 그건 아마도 다양한 요소로서 사람들과의 접촉 및 사회적 맥락에 의해 발생된 것임을 알 수 있다. 또한, 과정에서 나타난 세 가지 검증 가능한 요소를 포함하고 있다.

1) 발산적 사고(divergent thinking), 관념적 유창함 또는 인지적 유연성, 인지 집행 기능이 어떠한 문제에 대해 시각화 하는 능력, 다양한 아이디어 수용능력이 바탕이 된다.

2) 수렴적 사고(convergent thinking) 또는 집중하는 단계로 제어기능적용단계

3) 유추적 사고, 이미 익숙한 하나의 관점에서 새로운(novel) 개념을 발견하고 이해하는 능력

그럼 이제 이러한 창의성에 대한 개념과 개요를 교육에서 어떻게 실현할 수 있을까? 역시 로버트 앨. 디한이 다른 학자들의 문헌을 중심으로 한 연구와 접목하여 알아보도록 한다. 여기서는 대학교육을 중심으로 살펴보았지만 모든 교육의 연계성을 생각할 때 창의교육을 추구하는 모든 교육관계자가 귀를 기울여야 할 내용이다.

1. 창의력 교수법에 대해 우리는 얼마만큼 알고 있는가?

문제를 창의적으로 해결하고자 하는 것에 대한 가능성을 알게 된 것은 1960년대 제롬 브루널(Jerome Bruner)로 부터이다. 문제를 해결하는 것은, 책 또는 칠판이 아닌 발견하는 것이라고 했다(Bruner, 1965,pp. 1013-1014). 이후 교육학자, 심리학자들은 모든 연령대: 유치원, 초등학생, 고등학생, 대학생 등을 대상으로 창의력과 발명기술의 향상을 돕는 프로그램을 고안했다(자료, Scott et al., 2004). Smith(1998)은 한번에 172개의 지도 방법 등, 발산적 사고 방법을 찾아냈으며, 더욱이 명확해진 것은 특히 어린 학생들이 창의력 지도 방법을 통해 효과적으로 향상될 수 있다는 것이다. Bodrova and Leong(2001)는 마음의 도구(Tool of the Mind) 커리큘럼을 개발하여 창의적으로 문제를 해결하기 위한 3가지 핵심 역량을 말한다. 이것은 앞서 지적되었듯이 기억력(working memory), 인지적 유연성(cognitive flexibility), 통제력(inhibitory control)등으로 발전시켰다. 21개의 유치원에서 5살 저소득층 학생들을 대상으로 실험을 실시했다. 두 그룹으로 나눠서 반은 마음의 도구(Tool curriculum)를 중심으로 언어를 가르쳤으며, 반은 일반적인 방법으로 지도했다(Diamond et al., 2007). 학기가 끝날 무렵, 두 그룹 사이에 인지적 유연성을 비롯한 신경인지성시험(neurocognitive tests) 결과 정신적 도구 (Tool curriculum)에 노출되었던 유치원생들의 언어능력이 무려 25%이상이나 향상되었다. 마음의 도구의 특징은 선생님이 수업의 약 80%를 학생들에게 의도적으로 주제와 다른 방법으로 대안을 찾을 수 있도록 유도 질문을 했으며, 학생들이 자신만의 특별한 의사전달 기능이 만들어질 수 있도록 자신감을 키워주었다. 고학년들은 창의성을 높이기 위한 지도방법으로 더욱 풍부하고 깊은 내용이 포함된다. 초보자와 전문가 사이에 인지적 정도를 측정한 결과 창의적 사고(creative thinking)를 위해서는 지식적으로 최소한의 전문성(expertise)과 흐름(fluency)을 이해해야한다고 한다(Bransford et al., 2000; Crawford and Brophy, 2006). 전문가와 초보자를 구분하는 방법으로, 전문적인 지식, 다양한 정보 그리고 패턴을 인지하는 능력 등, 공통성이 없는 사실 및 개념들 간의 관계인식, 이를 프레임 워크, 개요 및 도표 등에 정리하는 수행 능력 등으로 구분할 수 있다(Bransford et al., 2000; Sawyer, 2005).

1) 전문적인 지식 (to their deeper knowledge of the subjects)

2) 다양한 정보 중 패턴을 인지하는 능력 (recognition of patterns in information)

3) 공통성이 없는 사실 및 개념들 간의 관계인식 및 내용연결 (ability to see relationships among disparate facts)

4) 이를 프레임 워크, 개요 및 도표 등에 정리해서 넣는 수행 능력 등(concepts, and their capacity for organizing content into conceptual frameworks or schemata)

이러한 전문적 지식이 일반적인 학교 교육에서는 많이 부족하다. 고등학교 및 대학교에서 배우는 많은 교과목들은 새롭게 개념을 배운 후 적용 단계에서는 단순 연산 또는 차근차근 단계와 절차가 있는 지식을 습득과정을 거친다. 연습을 통해, 반복적인 문제풀이가 수행되고, 이것을 잘하는 사람을 해당교과의 전문가로 인식하며, 결국은 똑똑해 보이기만한 사람들을 양산한다(Sternberg, 2013). 반복적인 문제풀이식 교육에서 벗어나서 고차원적 인지기능(HOCS)이 필요로 하는 단계 즉 적용, 분석, 종합 그리고 평가 단계까지 가능하도록 지도하고 가르치는 것이 목적이 돼야 한다(Crowe et al., 2008). 충분한 정보와 의미 있는 지식이 전달되고 관련 지식을 기억을 통해 언제든지 유추해 내어 응용 가능하도록 함으로써 새로운(novel) 문제에 효과적으로 지식을 적용할 수 있도록 학생을 지도하는 것이 목적이 돼야 한다. 우리는 이러한 상태를 유용한 전문가(adaptive experts) 라고 한다(Hatano and Ouro, 2003: Schwartz et al., 2005). 이미 완벽하게 선행된 문제에 적응하도록 하는 것 이 아닌, 유용한 전문가 (adaptive experts)는 특별하고 기발한 문제를 해결하기 위해 자신의 지식을 새롭게 정의 및 인식하고 해결해 나아가는 발명가로서 상황에 맞게 작전(조합능력가능)을 짠다. 새로 판을 상황에 맞게 짜는 응용력이 가능한 인재들은 또한 일에 맞게 개념 및 프레임워크를 만들거나 일정한 형식을 찾아 그 다음 단계로 넘어설 줄 안다. 이러한 유연한 사고 그리고 혁신적인 지식의 적용은 결과적으로 문제를 창의적으로 해결 할 수 있는 능력을 키운다(Crawford and Brophy, 2006; Crawford,2007).

2. 대학에서 창의적인 문제 해결을 촉진하는 방법

대학에서 교수가 과학을 비교적 강의 중심으로 개념 및 원칙(Principle) 그리고 사실을 중심으로 반복적인 문제풀이식 교육을 지향한다면, 이는 연구로 연결되었을 때 새로운 지식을 얻지 못한다고 한다. 능동적인 수업방식이 아닌 수동적인 수업에서 학생들은 지루하고 또한 지적호기심(intellectual excitement)과 능률은 떨어질 수 밖에 없다(e.g., Harpern and Hakel, 2003; Nelson, 2008; Perkins and Wieman, 2008). 결과적으로 창의적인 문제 해결력(Creative problem solving)(ausubel, 1962,2000)의 3가지 핵심방법 중 하나인 지적 유연성(cognitive flexibility) 이 많이 떨어진다고 할 수 있다. 대학 내에서도 창의적인 교수법을 통해 긍정적인 효과를 보고 있다는 증거가 있으며 브레인스토밍(Brainstoming), 창의적인 문제해결력(creative problem solving)등을 통해 학생들의 시험점수 또는 창의적인 사고능력에 긍정적인 사례가 있다는 것을 알 수 있다(Hunsaker, 2005). 그렇다면 정확하게 어떠한 교수법을 통해 문제해결력이 높아질까? 멕파드진(McFadzean(2005)은 브레인스토밍 같이 몇 가지 “페러다임 스트레치”("Paradigm stretch") 기술이 있으며, 그 중에 하나는 체험적 관념화(heuristic ideation)로서 참여자들에게 어떤 두 가지 관련 없는 개념에서 새로운(novel)관계를 찾아내는 것, 현대에서는 코서의 바이소시에이션Koestler’s bisociation(Koestler, 1964)이라고 한다. 또한 대학생 창의성 지표가 향상될 수 있도록 그 주장을 뒷받침하는 정교한 설계는 최근 들어 적용됐다. 선생님들을 위한 24가지 팁으로 학생들의 창의력을 향상하는 내용(Sternberg and Williams, 1998)이 발달지식센터(Center for Development and Learning, (Robert Sternberg and Williams, 1998))에서 만들어졌으며, 과학수업에 적용 할 수 있는 방법을 아래 몇 가지 소개한다.

1) 창의력 모델링(model creativity)-학생들은 교사가 창의적인 생각과 혁신적 발상의 모범을 보일 때 창의력을 발휘한다.

2) 반복적으로 아이디어를 만들 수 있도록 환경 조성(repeatedly encourage idea generation)-학생들에게 자신의 생각과 해결책을 제안할 수 있도록 환경을 만들고, 반복적으로 상기를 시켜야 한다.

3) 하나의 배움과 아이디어가 다른 분야에도 도움을 준다(cross-fertilized ideas)-어디든 가능하다면, 한 과목만 가르치는 것을 피한다. 수학, 사회 등, 학생들의 창의적인 아이디어와 통찰은 다양한 교과목에 교차 적용가능하며 도움을 줄 수 있다.

4) 자존감을 형성(build self-efficacy)-모든 학생들은 즐겁게 새로운 생각을 창조하고 경험할 수 있는 가능성을 가지고 있으며, 자신의 능력 안에서 창의성과 가능성을 발견하는 것이 중요하다.

5) 지속적으로 생각에 대한 질문(constantly question assumptions)-질문하는 시간을 할당하여 수업의 일부로 만들고, 학생들에게 어떠한 질문을 할지, 어떻게 물어보는 것이 좋을 지를 생각하고, 스스로 깨우치게 하는 것이 사실 답을 찾는 것 보다 중요하다.

6) 다양한 시각을 이미지화(imagine other viewpoints)-학생들은 아이디어와 개념을 다른 관점에서 바라볼 때 생각의 폭을 확장할 수 있다.

3. 어떻게 창의력이 비판적 사고 그리고 고차원적 인지기능과 관련이 있나?

창의성을 과학적 독창성과 연결하는 것은 자주 거론된다(Sawyer,2005; 2006). 과학학습전략에서(Handelsman et al., 2004;DeHaan, 2005;Wood, 2009) “우리는 학생들이 적극적으로 생각하고, 창의성을 높이며, 현장에서 배운 많은 과학적 지식을 과학 연구로 이어지도록 돕는다. 과학 및 공학의 성공적인 혁신을 위해, 학생들은 기초 과학지식을 깊이 있게 이해하고, 아이디어를 광범위하게 적용 할 수 있는 능력/ 실제 프로그램에서 자신의 관련성과 유용성을 찾아내는 능력을 발휘하기를 원한다. 발명가는 가능한 연관성과 기회를 다른 사람보다 먼저 인지하며 실현한다(An innovator is able to perceive and realize potential connections and opportunities better than others’(pp. 181-182)).

4. 우드(Wood(2009)가 말하는 고차원적 인지기능(Higher-Order Cognitive Skills)란 무엇인가?

1) 능동적인 수업의 활성화(예를 들어, 개념 관련 시험 또는 동료들 간의 협력학습을 통해 배우는 방법(Maxur, 1996)).

2) 때맞춤/ 적제적소 교육 (Just in time technique (Novak et al., 1999)).

3) 학생들의 반응에 대응하는 시스템 “클리커”(교사는 자연스럽게 학생들의 생각을 이끌어 낸다(knight and Wood, 2005; Crossgrove and Curran, 2008)).

4) 강의실을 워크샵 또는 스튜디오로 변환(Gaffney et al., 2008).

5) 프로젝트 중심 또는 상황 중심 교육(Duch el al., 2001; Ebert-May and Hodder, 2008)은 “커뮤니티 관련 질문하기(Quitadamo et al., 2008)” 통해 학생들은 비판적 사고를 더욱 효과적으로 높일 수 있다.

6) 지역 사회에 기반을 둔 문제에 질문하고 접근하여 자신의 비판적 사고 능력을 향상시킬 뿐만 아니라 이를 통해 학생들이 연구에 참여하도록 한다(Quitadamo et al., 2008).

7) 또 다른 명시적 창의적 지도 방법론으로는 컴퓨터-중심의 인텔 액티브 모형(sims)이 있다. 학습을 통한 질문(inquiry learning)등. 상호교류는 자가진단(self-assessment)기능이 가능하다(Perkins and Wieman, 2008). 예를 들어, 생물(Biological Science)은 Neuron in Action

(http://neuronsinaction.com/home/main). 사이트를 통해 학습과 프로젝트 수업이 가능하다. 이러한 교육환경에서는 학생들은 개념적 이해를 배울 수 있을 뿐만 아니라, 온라인 오프라인을 통한 상호작용 통해 다양한 재료를 가지고 교수와 많은 교류를 가질 수 있다. 장점은 다음과 같다.

➀ 학생들은 자신의 질문에 답할 수 있는 기회를 통한 배우고,

➁ 다루는 재료 및 교과에 대한 이해가 상승하며,

➂ 스스로 배운 것에 대한 개념이 확실하게 정립될 수 있다.

5. Assessment of Creativity (창의성 평가)

창의력을 지도하려면, 측정 가능한 척도를 가지고 있어야 하며, 이에 따라 학생들은 얼마만큼 배웠는지 알 수 있다. Torrance Tests of Creative Thinking (TTCT) 는 1960년대 이후 소개되어 교육 프로그램으로 각광을 받고는 있지만, 곧이어 창의력을 측정하는데 많은 문제점이 발견되기도 했다. 그 이유는 창의력의 구조를 정의하기가 어려웠을 뿐만 아니라, 저변에 깔린 많은 복잡한 요소들로 인해 명확하지 않았다.
그래도 창의적인 사람의 지능 및 성격의 특징 등을 보면, 아래와 같은 특징이 나타난다(Barron and Harrington, 1981; Tardif and Sternberg, 1988; Runco and Nemiro, 1994; Snyder et al., 2004)

-언어의 유창성(verbal fluency)
-은유적 사고(metaphorical thinking)
-유연한 결단력(flexible decision making)
-불확실한 것에 대한 관용(tolerance of ambiguity)
-위험을 감수하는 의지(willingness to take risks)
-자율성(autonomy)
-발산적 사고(divergent thinking)
-자신감(self-confidence)
-문제 발견(problem finding)
-관념의 유창성(ideational fluency)
-자신이 “창의적”이라는 것에 대한 믿음(Belief in oneself as being “creative”)

창의성은 어느 한 가지 특성에 의해 정의되지 않으며, 인지적, 정서적 상호 과정(process)에서 위와 같은 많은 요소들이 복합적으로 작용한다. 또한 이것을 바탕으로 문제에 대한 새로운 해결책을 찾는 능력을 말한다. 많은 학자들이 발산적 사고만으로는 창의력을 평가하는데 부족하다는 것을 인정한다. 인지적 유연성, 기억력, 통제력, 은유적 사고, 유추적인 사고 그리고 집중력 등이 있다. 창의력을 검사하는데 많이 사용하는 것은 Torrence Tests of Creative Thinking (TTCT)이며, TTCT-언어(Verbal)/ TTCT-구상(Figural)으로 구분된다. 우선 TTCT-언어(Verbal) 5가지의 과제를 포함하고 있으며, 많은 과정이 그림을 통해 글로 표현하는 시험이다. TTCT-구상(Figural) 검사는(표1)과 같이 참여자에게 완성되지 않은 선에 그림을 그려 형태를 만들도록 하며, 그것을 통해 자신의 이야기를 엮여간다. 또한 주제 및 제목을 부여한다. 주어진 시간은 3분이다(Torrance, 1998; Torrance et al., 2008). 창의성의 다른 수준을 나타내는 수많은 샘플과 채점 및 기준 가이드(Torrance, 1998; Torrance et al., 2008)도 찾아 볼 수 있다.

가이드는 특정 지표에 따라 샘플을 평가하는 원칙이 있으며, 그것은 유창성/ 독창성/ 정교(또는 복잡성)/ 시각화/ 확장 및 경계에 대한 이해/ 유머/ 이미지 구상 등이 있다. 위 사례는 사용하기 쉬우며, 유효성과 일반화가 가능하다. TTCT는 어떠한 창의력 검사보다 많은 연구 및 분석이 되었으며, 기준 등은 샘플을 통해 검증 할 수 있으며, 넓은 연령범위에 예측이 가능하다(Kaufman and Baer, 2006). 더 나아가 글로벌 창의력 점수인 TTCT는 다양한 도메인의 결과 측정이 가능하도록 설계되어, 통찰력 있는 분석이 가능하도록 주제 집중하고 있다. 김(Kim(2006)) 적절하게 사용할 경우, 성별, 인종 커뮤니티 및 언어 배경에 매우 공정해 보였다. 중요한 것은 창의력을 검사 한 후 다양한 방법으로 개인과 집단의 특성에 맞춰서 교육과 연습을 통해 더욱 향상시켜야 한다.

이제 우리가 궁금해 하는 주제 즉, 과학교육이 과연 창의성을 촉진하는 교육인지, 그리고 역으로 창의교육이 과학교육과 잘 연결될 수 있는지에 대해 마지막으로 알아본다.

How Could Creativity Instruction Be Integrated into Science Teaching? 어떻게 창의적 교수법이 과학교육에 접목될 수 있을까?

세상과 연관되는 아이디어를 중심으로, 지식을 높이며, 비판적 사고가 가능할 수 있도록 수업을 고안한다. 우선 사례중심 연구로 학생들이 지역 보건소의 소장이라고 가정한다. 지역 위원들은 “어떻게 역학자가 ”응급상황인, 항생제 내성에 관한 저항에 어떻게 계획을 세워 대처할지 고민한다. 또한 주 정부의 항생제 예산이 줄어든 가운데 어떻게 환자들에게 테스트를 할지도 고민한다. 여기서 학생들은:

1) 보건소 의료 소장으로서 항생제 저항에 대한 의료, 경제, 그리고 정치적 관계에 대한 여러 소견을 가지고 구상한다.

2) 결론을 뒷받침할 과학적 데이터를 제공한다.

3) 자신의 진료에 대한 내용을 두 페이지 정도 준비한다.

3주간 한 단원을 중심으로 학생들에게 문제-중심기반(problem-based learning)교육(Duch et al 2001)을 통해 학생들이 배우고 준비한 내용을 중심으로 스스로 발견하고, 해석하고, 종합할 수 있도록 용기를 북돋아 준다. 또한, 학생들에게 다양한 지도 방법 및 능동적인 학습(active-learning) 방법을 직접 체험 할 수 있도록 전반적 수업에 구상하고 포함한다. 미니 강연을 하고, 학생들에게 기존지식에 새로운 정보를 더 할 수 있도록 다양한 기회를 제공한다. 주요개념들을 이해하고 미니 강연들과 항생제 내성, 유전적 표현 및 진화에 대한 일반적인 오류를 직접 대면할 수 있는 기회를 제공한다. 매주 수업 중 20분가량의 질의응답 시간을 갖고 학생들이 잘못 이해하는 내용을 바로 잡고 분자생물학의 견해와 주장에 대해 이야기를 나눈다.
학생들이 항생제 내성에 대한 정보를 수집하고, 병을 치료 할 수 있는 다양한 대안을 제시한다. 각 팀별로 계획을 수행하게하며 프로젝트는 진행 과정에서 학생들이 주제에 대한 내용과 지식이 잘 전달되었는지 확인한다. 그들은 학생들의 평가내용에 따라 스스로 자가 평가 능력 즉 상호 의사소통, 아이디어 소통 능력, 어려운 마이크로 생물 문제를 해결하는 능력 등. 가설을 제안하고, 데이터를 분석하고 결론까지 HOCS 즉 문제해결력을 확인하게 된다. 선 사후를 비교했을 때 학생들은 자신이 과학적 내용에 대한 지식이 현저하게 높아 진 것을 알 수 있었다. 사고(생각)하는 기술에 있어서도, 학생들은 문제 해결력에 대한 이해와 수행능력이 향상되었다(cloud-Hansen et al., 2008).

만약 선생님이 매주 브레인스토밍을 통해 아이디어를 꾸준하게 격려한다면 학생은 그 속에서 많은 것을 얻을 수 있을까. 만약 선생님이 학생이 가지고 있는 아이디어 및 주제를 다른 환경 및 관점에서 적응해 보도록 격려한다면, 어떤 도움이 될까. 학생이 스스로 자신이 창의적이라는 것에 대한 자신감과 더 큰 가능성에 대한 믿음이 생길까. 학생이 스스로 가정한 생각을 질문하고 다양한 관점에서 상상하고 가능성을 펼쳐 나아 갈 수 있도록 용기를 북돋게 된다면 어떨까. 우선 이러한 가능성을 위해 선행되어야 할 것은, 학생이 계획한 아이디어의 독창성을 정확하게 평가하고 명시 할 수 있어야 한다. 오즈본과 멈포드(Osborn and Mumford(2006))는 독창성을 평가하기 위한 평가표 (표2)를 만들어서 수업에 적용할 수 있도록 고안했다. 강사가 평가할 수 있도록 각자 자신의 아이디어를 중심으로 계획을 세우도록 했으며, 동등하게 비교 가능한 조건에서 실험을 진행해 보았다.

이러한 변화와 수업의 구성은 학생의 문제해결력 및 다른 고차원적 인지능력(HOCS)의 상승으로 이어질 것인가? 학생의 생각이 풍부한 상상력으로 이어졌으며 평가가능한가? 이러한 질문에 대한 대답은 클라우드 한스(Cloud-Hansen et al.(2008))가 말했 듯이 창의력 학습에 대한 교사의 명확한 안내가 필수라고 한다. 이러한 답변은 주관적이라는 인상 보다 더욱 정교화 될 수 있도록, TTCT-언어(Verbal)/ TTCT-구상(Figural) 시험을 통해 학생의 성향을 알아보는 것으로 시작된다. 위에서 말한 미니강연 중 강사와의 다양한 관계를 확인하고, 학생들에게 얼마나 적절한 순간에 창의적으로 접근 할 수 있는지를 상기시키고 알려주는지 (다양한 주제 및 소재를 중심으로) 스스로 자신의 생각에 질문하고 다양한 각도로 접근하는지 등, TTCT 사후 검사에서 항목 개선이 나타나고 있는지를 확인한다. 스코트(Scott et al.(2004)의 메타분석(meta-analysis)을 통해 알게 된 것은 학생들에게 창의적인 학습 방법론을 명확하게 제시했을 때 창의적인 생각들을 효과적으로 도출 할 수 있다라는 사실이다. 약 70여개의 실험을 통한 연구를 분석한 결과 교사 및 사회적 모델링, 협력학습, 그리고 새롭게 알게 된 지식을 효과적인 범위에서 긍정적으로 다양한 상황에 따라 프로젝트 수업을 진행하는 것이 매우 효과적인 학습 방법인 것이 확인 되었다.

1) 교사 및 사회적 모델링-사례중심-솔선수범-행동사례 (Social Modeling)

2) 협력학습 (Cooperative Learning)

3) 상황별 프로젝트 중심 교수법 (Case-Based (project-based) Technique)

끝으로 Intellectual Ventures, 라는 회사를 소개하고자 한다. 마이크로 소프트사 연구기관(Microsoft’s Research Division)을 창시한 내이탄 마이헐볼드(Nathan Myhrvold)에 의해 설립된 이 회사는 엔지니어들과 과학자들을 불러 모아 하루 종일 브레인스토밍을 하였다. 이 경우에는 그 방법이 잘 작용하는 듯하다. 2000년 설립된 후 인터렉추얼 밴쳐(Intellectual Ventures)는 30개가 넘는 기술 분야에서 수백 개의 특허를 이러한 “발명 세션(Invention session)” 전략을 사용하여 출원하였다. 현재 이 회사는 연간 특허 출원 수에서 세계 50위 안에 듣다. 이러한 방법이 대학 과학 분야에서도 성공적으로 사용될 수 있을지는 추후에 연구를 해 봐야 알게 될 것이다.

*참고
(http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2736021/)
- The Center for Development of Learning
http://www.cdl.org/articles/teaching-for-creativity-two-dozen-tips/
- DeHaan, R. L. (2009). Teaching creativity and inventive problem solving in science. CBE Life Sciences Education, 8(3), 172-181. (http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2736021/)
- The Center for Development of Learning
http://www.cdl.org/articles/teaching-for-creativity-two-dozen-tips/

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하버드 교수 가드너(Gardner,2012)가 어느 초청 강연에서 창의력에 대해 다음과 같은 자신의 견해를 말했다. “창의력(Creativity)은 지능(Intelligent) 및 재능(skill)과 밀접한 관련은 있지만, 높은 지능과 재능을 보유한 사람이 다 창의적이지는 않다. 창의력은 새로운 방법과 아이디어를 도출하고 우연하게 만들어진 결과물에 관심을 갖고 그것에 대한 정의와 평가를 할 수 있는 능력이다.” 가드너교수는 다중지능 이론을 발표해서 우리에게 많이 알려진 교육학자이다. 그는 대학 때부터 다양한 분야에서 인정받는 인물들을 연구한 결과 그들은 문제를 새롭게 정의하고 각 분야에서 큰 공헌을 한 사람들 이라고 말한다. 더욱 중요한 사실은 그러한 천재적인 인재도 혼자 태어나는 것이 아니며, 주변사람들의 영향을 많이 받았고 우리는 그중에서도 가장 탁월했던 인물을 기억한다는 것이다. 결과적으로 이 에세이에서 말하는 Big-C 창의력을 가진 천재들도 많은 Mini-C 창의력을 지닌 조직과의 접촉 그리고 그러한 생태계가 구축된 사회에서 더욱 창의성을 발휘할 수 있었다는 것이다. Mini-C(Creativity)는 전체 조직에서 더 나은 목표를 달성하기 위한 끊임없는 시도와 노력 그리고 결국에는 해결책을 발견하고 실천하는 모든 과정을 포함한다. 서어열(Sawyer,2006)은 창의성은 개인의 속성만이 아닌 사회구성원(집단적) 속성이라고 했으며, 사회구성원(집단적)의 창의성을 이끌어 내기위한 방법론으로 오즈본(Osborn)의 브레인스토밍(Brainstoming)을 부각시키고 있다. 특히 브레인스토밍은 과학교육에서도 창의적 문제 해결하는데 매우 유용하며, 발산적 사고(divergent thinking)를 가능하게한다. 하지만 발산적 사고만으로는 문제해결능력 교육에 도움이 되지 않는다. 발산적 사고 안에서도 세부적으로 학생들이 배운 지식에 대한 기억력(정보기억 및 검색능력), 인지적 유연성(여러 아이디어를 다양한 시각에서 관찰), 억제/제어기능(결정된 중요한 일에 집중) 등 결국에는 수렴적 사고(convergent thinking) 단계에서 아이디어를 집중하고 새로운(novel) 개념을 발견하고 실천하는 단계가 있어야한다.

이 에세이를 읽으면서 우리나라의 창의성 교육을 되짚어 볼 때, 우수한 기억력(working memory control)과 억제/제어기능(inhibitory control)에 비해 인지적 유연성(cognitive flexibility)을 높이는 교육에 익숙하지 않다고 생각한다. 창의적인 교사의 모델링과 다양한 교수법이 매우 중요하다. 적절한 유도 질문과 답변에 대한 대안과 제시, 자신의 생각을 건설적으로 표현할 수 있는 기회, 찬반 의견을 유연하게 수용하는 인지적 정서적 상호작용이 매우 중요하다. 만약 우리가 단순암기 또는 문제풀이식 과학교육에 익숙하다면, 과학 공부는 했지만, 과학적 사고를 기대하기는 어려울 것이다. 과학교육이 사회에서 과학적 사고와 합의를 이끌어 내는 Tool로써 제 구실을 못하고 있다면 교육의 의미가 없을 것이다. 창의력 교육에 있어서 전문지식, 패턴인지능력, 다른 개념들 사이의 관계인식, 마지막으로 프레임워크를 정리하고 이를 수행하는 능력 등 모든 활동이 균형 있게 학습되고 적용되어야 한다. 이렇게 될 때 인류가 마주칠 다양한 문제들에 과학적 사고를 바탕으로 해결 할 수 있는 유능한 인재를 기대할 수 있지 않을까 생각해본다.

또한, 과학에서 창의력과 문제해결력 교육이 선행되려면 우선 창의력 교육에 대한 의미와 정의를 알리고 학생들에게 정확하게 안내해 줘야한다. 효율적인 창의력 교육에 있어서 가장 선행되어야 하는 것은 창의적인 교사의 모델링이 아니가 싶다. 이번 에세이는 많은 학자들로부터 창의력 교육, 창의성, 문제해결력 등에 관한 이론을 자세하게 알아보고자 했다. 더욱이 창의력 교육은 21세기에 들어 학습의 인지적 영역(Cognitive Domain)에서 최상위 단계에 있음을 알 수 있었다. 앞으로도 다양한 분야에서 특히 교육에서 활발하게 연구가 진행될 것이라고 생각한다. 마치 “인간은 창조하기 위해서 존재한다.” 라고 해도 손색이 없을 정도로, 우리나라가 창조경제를 강조하는 것이 어떤 의미인지 정부의 롤 모델이 필요하다. 기존에 많은 일련의 사건과 행위들이 이제는 빅테이터 기술로 어렵지 않게 다양한 영역에서 종합 및 분석이 가능한 시대에 살고 있다. 또한 많은 시간과 에너지를 쓰지 않고도 새로운 아이디어를 만들 수 있으며, 문제를 정의할 수 있는 시대에 살고 있다. 예전에 가능하지 않았던 많은 기술들로 인해 사회구성원(집단적) 창의성을 발휘 할 수 있는 조건이 갖춰졌다는 점에서 이를 적극적으로 활용하는 교육 환경을 만들고 이를 잘 이끌어 나아가는 것이 중요하다. 앞으로 더욱더 창의적인 인재를 요구하는 시기에 교육현장에 모든 구성원들의 새로운 생각의 전환이 필요한 때이다.

*이 글은 에모리 대학교 교육학과 (Division of Educational Studies, Emory University) 로버트 앨. 디한(Robert L. DeHaan)의 과학에서의 창의력과 문제해결력 교육Teaching creativity and inventive problem solving in science 글 일부를 번역자의 의도에 따라 간접 인용하고 관련내용을 첨부하여 작성한 것임.

[글 번역: 홍영은]

[출처 : http://www.crezone.net/?page_id=125102&c=mn&m=V&n=252&search_key=&search_word=¤t_page=4]