제4차 산업혁명의 도래와 과학교육의 새로운 위상 민 경 찬 연세대 명예특임교수

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1 제4차 산업혁명의 도래와 과학교육의 새로운 위상 민 경 찬 연세대 명예특임교수 2016. 10. 28
한국교양기초교육원 제8회 교양교육 공동숙의 제4차 산업혁명의 도래와 과학교육의 새로운 위상 민 경 찬 연세대 명예특임교수

2 행복하세요! 궁극적 목적과 목표 보람, 가치 “모든 학교와 학문의 목적은 결국 세상을, 모두가 행복한 곳으로
조금씩, 그러나 효과적으로 바꾸어가는 것이다” <Joe Thomas, Cornell 대 경영대학원장> “Human talent is what truly driven the happiness of humanity.” <Prof. Daniel Shapiro, Harvard University> 2

3 순 서 새로운 과학기술 시대 과학 교육 과학 교육의 과제 나가는 말

4 새로운 과학기술 시대

5 21세기 새로운 가치와 목표 과학의 발달이 21세기 인간의 사고와 삶의 방식에
얼마나 큰 영향을 끼칠 지는 상상조차 할 수 없다 단순히 과학자, 한 사회, 한 국가의 문제가 아니라 국제적으로 대응해야 할 전 인류의 문제라고 생각한다 과학자, 철학자 등이 새 사상과 철학을 만들어낼 필요가 있다 <21세기 일본의 국가전략, 나카소네 야스히로(2001)> 5

6 제2의 기계시대/인공지능: 일자리, 양극화 문제 심화
문명사적 “쓰나미”: 새로운 과학기술 시대 2016 다보스 포럼 “제4차 산업혁명” 로봇, 사물 인터넷, 빅 데이터, 모바일 폰, 3D 프린팅 제2의 기계시대/인공지능: 일자리, 양극화 문제 심화 “2100년이면 현생인류 사라질 것” <유발 하라리. ‘사피엔스’> 6

7 새로운 과학기술 시대

8 The 4th Industrial Revolution
“We stand on the brink of a technological revolution that will fundamentally alter the way we live, work, and relate to one another. In its scale, scope, and complexity, the transformation will be unlike anything humankind has experienced before. <Klaus Schwab, 2016> .

9 The 4th Industrial Revolution
“Entire industries are being redefined and created from scratch, owing to groundbreaking developments in artificial intelligence, robotics, the Internet of Things, autonomous vehicles, 3D printing, nanotechnology, biotechnology, materials science, energy storage, and quantum computing.” <Klaus Schwab, 2016> .

10 Hyper Connected, Intelligent World

11 Velocity of Innovation

12 사피엔스: Yuval Harari, 2011

13 사피엔스: Yuval Harari, 2011 인간은 역사상 가장 중대한 결정을 내리려 하고 있다
기술은 우리에게 무엇을 하라고 말하지 않는다 현명한 선택하면 그 혜택은 무한, 천국 건설 어리석은 선택하면 인류의 멸종이라는 비용 지불 우리 모두의 손에 달려있다 생명의 미래에 대해 우리가 더 현명한 결정을 내릴 수 있기를 소망

14 과학 교육

15 Science for All Americans, 1989: project 2061
과학기술로 형성된 세상을 사는 시민들에게 무엇을 이해하고 어떻게 생각하도록 할 것인지? 교육의 최고 목표 사람들이 자신의 힘을 충분히 발휘하고 책임감 있는 인생을 살도록 준비시키는 것 과학교육 다른 사람들과 함께 열려있고 예의 바르며 생기가 넘치는 사회를 만들고 보호하는 일에 사리를 가려 참여하도록 만드는 소양을 기르도록 함

16 Science for All Americans, 1989: project 2061
기본 방향 소수의 주제에 집중, 잘 가르쳐, 더 풍부한 직관력과 깊은 이해력을 기르게 함 - 계속 기초가 될 개념들 - 인류의 생활, 보편적 공교육 취지와의 관련성 수학, 과학, 기술의 중심 내용 선택 기준 유용성, 사회적 책임감, 지식의 본질적 가치, 철학적 가치, 아동 발달

17 Science for All Americans, 1989: project 2061
모든 사람이 고등학교 졸업할 때까지 갖춰야 할 과학 소양의 수준 Benchmarks for Science Literacy, 1993 유초중등 학생들의 발달 수준에 따른 단계별 학습 기준 National Science Education Standards, 1996 초중등학교의 과학교육 가이드라인 Atlas of Science Literacy, 2001 과학 수학 기술 개념의 유초중등 학교급별 연계도 A Framework for K-12 Science Education, 2012 차세대 과학교육표준(NGSS) 개발을 위한 기초연구 Next Generation Science Standards, 2013 차세대 과학교육표준, 핵심개념, 과학 공학의 실행 측면 강조

18 Science for All Japanese, 2010: 2030년 목표
21세기를 풍요롭게 살아가기에 앞서 ‘지속 가능한 민주사회’를 구축하기 위해 모든 사람이 공유하기를 바라는 과학기술의 지혜(S&T literacy)를 검토하여 성문화 함 7개 분야 정보학/우주, 지구, 환경과학/인간과학, 사회과학 물질과학/수리과학/생명과학/기술

19 Science Literacy를 위한 기본 관점
20세기 후반부터 확립된 과학기술의 역사적 사실 인간에 대한 과학적 이해/정보처리 혁명/나노 테크놀로지 생명구조의 해병과 조작 기술의 개발/우주 모델의 확립 지구 환경에 관한 과학적 이해 현대 과학기술에 공통된 사고방식 종합적 관점에 따른 선택/다양성과 균일성/시각화 규모와 크기/다양 데이터 고속 처리의 알고리즘 과학과 기술의 상호 공헌 과학적인 태도와 감각 필수불가결한 자질: 호기심, 비판력, 회의력 과학이 가진 특질: 증거 논거 의존성, 이론적 수직적 지향성, 잠정성 과학적인 활동의 특질: 자기 한정, 과학자 공동체 관리, 공개성, 공공성

20 Science for All Koreans
해외 사례조사, 번역 및 보급 미국 미래세대 과학교육 총서 발간 보급 (2012~2013) 일본 과학기술의 지혜 번역 보급 (2014) 미국 차세대과학교육표준(NGSS) 번역 (2014~2015)

21 Science for All Koreans
NGSS형으로 과학과 교육과정 재설계 연구 추진 (2014) 한국형 차세대과학교육표준 개발 마스터플랜 수립 방안 연구 (2014) 미래세대 과학교육표준 개발을 위한 미래 인재상 도출 연구 (2015~2016) 미래 사회 조망 및 미래 인재상 도출 미래 세대가 갖추어야 할 과학기술 핵심역량 도출 Science for All Koreans 개발 (2016~2017) 과학 소양에 대한 정의 및 범주 설정 등 미래세대 과학교육표준개발을 위한 기초 연구 (2016~2018) 과학 소양의 단계별 학습 기준 설정 미래세대를 위한 교구 학습 및 평가 방안 고안 미래 세대 과학교육표준 개발 소통 및 확산 (2016~2018) 미래세대 과학교육 총서 발간 포럼, 기획기사 등 소통 및 확산 추진

22 FWD.us: IT 업계, 이민법 개혁 강력요구(2013)
오바마 정부의 이민법 개혁 “지나치게 높은 미국의 비자 취득 문턱이 유능한 해외 인재의 고용을 방해한다. 수학과 과학을 전공한 외국인 대학원생 중 40%가 미국 시민권을 얻지 못해 쫓겨난다" <Forward US> . 최고 인재를 찾을 수 있도록 종합적인 이민개혁과 함께 교육개혁, 과학과 기술 수학, 엔지니어링 교육 증대, 미국의 경제발전을 추구한다 저커버그, 빌 게이츠, 스티브 발머, 에릭 슈밋, 마리사 마이어, 등 (200만~2000만 달러 기부)

23 새로운 교육 Our undergraduates are living in a world
of on rushing scientific and technological revolution, altering our means of communication, revising our understanding of the biological infrastructure of life, and challenging conceptions of humanity and of our physical universe. … the need to assure all of our students of an education in – not just an introduction to – the physical, applied, and life sciences that is as broadly shared among student in the College as has been their education in the humanities and the social sciences. <William C. Kirby, Dean of Arts and Sciences, Harvard University, 2004> 23

24 과학 교육의 과제

25 The 4th Industrial Revolution
. Computing Power, Big Data, Technology …

26 The 4th Industrial Revolution
Hyper-Connected World

27 새로운 생태계: 과학기술 + ICT 융합 컴퓨터, 인터넷 디자인 기존의 ‘존재’들 새로운 가치 창출 상상력 과학기술
연산능력, 초연결, 빅 데이터 글로벌 협업 디자인 스토리 기존의 ‘존재’들 새로운 가치 창출 상상력 과학기술 (breakthrough)

28 새로운 과학기술 전략 新과학기술혁신 체계 마련 과학기술과 사회·문화 융합 생태계 조성 인재양성 시스템 고도화
- 집단지성을 활용한 기술혁신 체계화·가속화 과학기술과 사회·문화 융합 생태계 조성 - 과학기술의 확산 촉진 인재양성 시스템 고도화 - 제4차산업 통섭형 인재양성

29 ‘The Future of Jobs’: Top 10 Skills, Current Shifts
. <World Economic Forum, 2016>

30 Creativity “Creativity is intelligence having fun” .
<Albert Einstein>

31 Imagination .

32 Imagination “the act or power of forming a mental image
of something not present to the senses, or never before wholly perceived in reality” <Merriam-Webster> .

33 Imagination .

34 역량 중심교육(goal-oriented education)
도덕적 가치판단 (Moral Reasoning) 비판적 사고 (Critical Thinking) 창조적 상상력 (Creative Imagination) 문제해결능력 (Problem Solving Skill) 과학적 사고 (Scientific Thinking) 글로벌 소통 (Global Thinking and Communication)

35 새로운 역량 감수성과 사색능력 기계와 협동, 공존, 차별화 인공지능의 이해, 협동, 코딩, 수학 창조, 질문하는 인재 양성
감성과 논리의 융합능력, 인성과 인품, 열정과 배려의 마음 기계와 협동, 공존, 차별화 인공지능의 이해, 협동, 코딩, 수학 창조, 질문하는 인재 양성 .

36 순진함: Sven Lidin (호암상 시상 축사 2016. 6. 1)
우리는 오늘 이러한 인간 내면에 존재하는 “어린아이의 순진함”을 함께 축하하기 위해 이 자리에 모였습니다. 아이들은 함께 어울리기를 잘 합니다. 아이들은 완전히 낯선 이들에게 두려움 없이 다가갑니다. (공감의 용기) 아이들은 소통을 잘 합니다. 아이들은 말을 배우기 훨씬 전부터 소통을 합니다. 정신이 아닌 영혼에 와 닿는 아이들의 비언어적 소통은 … (소통의 힘) 아이들은 묻기를 잘 합니다. “왜?”, “어떻게?”, “그래서?” 잠시도 쉬지 않습니다. (지식의 탐구) 36

37 새로운 과제: <사피엔스, Yuval Harari, 2011>
우리 몸과 뇌 연구에 천문학적 비용을 투자하는 것처럼 ‘마음’에 대한 연구에도 공을 들여야 한다 앞으로 인공지능이 인간의 지능을 뛰어넘을 것이다 결국, 컴퓨터, 기계와 공존할 수밖에 없는 시대, 인간이 끝까지 인간다움을 간직할 수 있는 비결은 ‘마음’에 있다.

38 융합형 인재 “융합은 (인접)분과의 통합이 아니라, ‘질문의 공유’이다. 결국 근본적으로 같은 질문을 서로가 다른 분야에서
던지고 있었다는 사실을 발견하는 순간 융합은 비로소 시작될 것이다.” “학부 교육의 융합 목표를 어디에 둘 것인가? 내용인가, 관점인가, 아니면 태도인가?” <장대익, 2012> “융합은 지식이나 기술을 섞는 것으로 생각되는데, 융합은 사람의 융합이며, 융합의 성공은 서로 다른 관심, 서로 다른 문화와 ‘언어’를 사용하는 사람들의 만남을 잘 주선하고 이런 만남을 통해 다수에게 의미 있는 결과를 만들어 내는 것이다” <홍성욱, 2013>

39 System Innovation: essential Items to be considered
foundational skills, competencies, character qualities exploring, sense of creativity, adaptability, contextual intelligence humanity approach integration of research and education diversity & customized approach personalized experiences, customized road map, difference & community convergence & collaboration openness, flexibility, integrate everybody, human cloud collaborative competition technology and anywhere workplace virtual digital education, global mobility graduate education academic and professional goals, transferable skills

40 New Vision for Education (WEF 2015)

41 새로운 일자리

42 새로운 관계: 토론문화 Questioning authority
Permission to question or challenge assumption “Inherent in inquiry-based learning is an element of reciprocity: faculty can learn from students as students are learning from faculty. The ‘accidental collision of ideas’ is necessary for the continued productivity of faculty, and has suggested that the presence of students provides a ‘lubrication’ that breaks down intellectual barriers between faculty members.” <the Boyer Commission>

43 새로운 문화 아시아, 호기심에서 시작된 연구들이 적극적으로 진행될 수 있는 종류의 사회인가? 젊은 과학자들이 종종
선배 과학자들의 의견에 반발하기를 주저하는 문화 과학은 권위에 도전하는 데서 시작한다. 서양의 과학은 정치혁명도 가능하게 한 자유로운 토양 위에서 발군의 발전을 이뤄냈다. 과학자들은 당시 시대에 당연하게 받아들여지던 과학적 진리에 도전하면서 과학의 발전을 쟁취했다. <메가체인지 2050, The Economists, 2013>

44 Warning!: ‘How college sold its soul?’
market purpose - extracurricular, internship - commercial, business, career - winner & loser, maker & taker, the best & the brightest * children, youth = miniature adult, chasing endlessly for rank, status institutional prestige? : educational quality? intellectual & moral purpose - thinking, learning, wisdom, exploring making argument, keep questioning & reflect - global citizen Young people should imagine a different world !! <Neoliberalism, 2015>

45 지구촌 교육의 제1목표: Jeremy Rifkin
“The primary mission of education is to prepare students to think and act as part of a shared biosphere” - 현재의 커리큘럼은 경제적, 환경적 위기에 직면한 오늘날의 현실과 동떨어져 있다 - 현재 학교 교육의 내용과 방식의 상당부분이 인류의 미래발전에 독이 된다 산업화가 일으킨 피해를 치유하는 일에 도움이 될 것인가 - 새로운 시대가 요구하는 역량은 직업 기술이라기보다는 인류의 공동 생물권을 지키기 위한 생태학적 도구이다 .

46 대학원 교육의 혁신 Graduate Education as a strategic national asset
for innovation and competitiveness - engaging students, faculty, and other stakeholders in developing new degree features that respond to changes in global research and careers. - strengthening graduate education by the integration of essential transferable skills. * e.g., Professional Master Program(PSM) Combines technical competencies with workforce skills; management, policy, communications, law – “Science Plus.”

47 Minerva 대학: 에듀테크 우리가 가진 테크놀로지를 어떻게 발전시키고, 새로운 분야, 산업을 어떻게 창출할 것인가?

48 성찰: 생각하지 않는 사람들(Nicholas Carr, 2010)
우리의 사고와 행동에 가해지는 영향력 대중 매체는 우리가 무엇을 볼지 그리고 우리가 그것을 어떻게 바라볼지를 결정하며, 나아가 이 매체를 과도하게 사용하면 개인과 사회의 정체성까지 바꾸어놓는다 미디어의 콘텐츠에 관심을 기울일 경우 미디어가 주는 더 많은 효과를 간과할 수 있다 우리는 콘텐츠에 너무 현혹되거나 자극을 받아 우리 머릿속에서 일어나는 일들은 인식하지 못하고 있다

49 생각하지 않는 사람들: Nicholas Carr, 2010

50 성찰: 앱 제너레이션(Howard Gardner & Katie Davis, 2013)
‘특이점’ 컴퓨터와 두되, 기계와 인간을 구분하는 경계선이 모호해지거나 아예 사라지는 때, 인간의 영생까지도 꿈꿀 수 있는 때를 말한다 “컴퓨터가 인간의 능력과 비슷해지고 있는가?”가 아니라 “인간은 컴퓨터의 능력을 따라가고 있는가?”를 물어야 한다 이러한 전망들이 현실화되면 앱의 힘에 저항하거나 앱을 넘어서려는 인간의 시도는 아무런 의미가 없어질 것이다 앱이 인간의 삶을 통제하고 다스리게 될지도 모른다

51 앱 제너레이션: Howard Gardner & Katie Davis, 2013

52 “인재상” 중심 프레임: 대학 교육 선순환 구조
대학의 비전,철학, 인재관 정립 성과 측정 대학이 학부교육 강화의 주체이다 핵심역량 설정 학업성취평가 교수업적평가 교육 프로그램 운영 학생 선발 교육과정 지속적 개편 교수학습지원 강화 기숙사 등 교육인프라 구축 학사시스템 혁신 입학사정관제 활성화

53 T-형 인재 통섭(Consilience) “우물을 깊이 파려면 넓게 파라!” 범위 깊이 Modified from DW Lee

54 나가는 말

55 Korea: The Miracle Is Over. Now What?
South Korea is coming to grips with an uncomfortable truth: The stunningly successful economic strategy is nearing the end of its useful life. And replacing it won't be easy. South Korea boomed by turning a rural economy into an industrial power. To keep growing, it's going to have to make some fundamental - and difficult - changes. Nov. 8, 2010 WSJ

56 위기 시대: James Dator, 미래학자(2015. 4)
한국의 과거 성공 경험은 오히려 큰 장애물이 될 것이다. 미래에 대한 생각 없이 단순히 과거의 성공 방식을 답습한다면 한국 사회의 위기는 더욱 빨리 도래할 것이며, 더욱 심각해질 것이다. '성장' 자체가 한국 사회의 주요 목표라면, 성장의 의미에 대해 근본적인 재해석을 해야 한다. 산업화를 거쳐 정보화 사회로 발달한 지금도 정부 구조는 농경사회 당시 그대로다. 미래를 위한 새로운 정부 시스템을 백지상태에서 재창조할 필요가 있다.

57 ~1910년, 우리나라 1954년 대구 <김도연, 2010>

58 대한민국의 미래는? : 새로운 철학, 비전, 전략 대한민국의 명제: “생존” 사회병리현상의 조정 + 지구촌 이슈해결에 기여
<김진현 장관, >

59 Imagination & Creativity
.

60 "모든 부모처럼 우리는 우리가 사는 오늘의 세상보다
저커버그 부부: "좋은 세상 물려 줘야 할 책임 딸 출산…페이스북 지분 99%(52조원) 기부 약속 "모든 부모처럼 우리는 우리가 사는 오늘의 세상보다 더 나은 세상에서 네가 자라기를 바란단다“ "세상을 더 좋은 곳으로 만들기 위해 노력하겠다

61 변화, 혁신의 힘 "새는 알에서 나오려고 투쟁한다. 알은 세계이다. 태어나려는 자는 하나의 세계를 깨트려야 한다.”
<헤르만 헤세, 데미안> “세상에서 가장 바보스러운 일은 같은 일을 계속하면서 다른 결과를 기대하는 것이다.” <아인슈타인>

62 “책임감의 크기가 무대의 크기를 결정한다” 변화, 혁신의 힘: 마윈 회장, 알리바바
오늘 우리가, 10, 20년 후 미래를 결정한다! 62

63 결국 세상을, 모두가 행복한 곳으로 바꾸어가는 것이다.
모든 학교와 학문의 목적은 결국 세상을, 모두가 행복한 곳으로 바꾸어가는 것이다.

64 감사합니다