캐나다 교육 현장에서 수많은 학생과 학부모의 학업 관련 고민을 상담하다 보면, 유독 과학과 수학 과목에서 큰 어려움을 겪는 아이들을 자주 접하게 된다. 눈에 보이지 않는 전자의 이동이나 분자 간의 결합 구조, 복잡한 물리 법칙을 교과서 속 평면적인 텍스트와 수식만으로 명확히 이해하는 일은 성인에게조차 결코 쉽지 않기 때문이다.

이처럼 기초 개념 정립에 어려움을 느끼는 학생들에게는 콜로라도 대학교에서 개발한‘PhET 대화형 시뮬레이션(PhET Inter- active Simulations)’ 플랫폼의 활용을 강력히 추천한다. 이 웹사이트는 정답을 수동적으로 전달하는 데 그치지 않고, 학생 스스로 질문을 던지며 가설을 설정하도록 유도한다는 점에서 뛰어난 가상 교육 플랫폼으로 손꼽힌다. 2001년 노벨 물리학상 수상자인 칼 와이먼 교수가 2002년에 설립한 이 프로젝트는, 아이들이 과학과 수학의 기본 원리를 게임처럼 직관적이고 주도적으로 탐구하도록 지원하는 세계적인 무료 가상 실험실이다.

PhET의 가장 큰 장점은 눈에 보이지 않는 추상적 개념을 시각화하고, 자율적인 실험 환경을 제공한다는 데 있다. 일방적으로 정보를 전달받는 기존의 동영상 강의나 서적 중심 학습법과는 궤를 달리한다. 학생들은 화면상에서 마찰력의 크기를 다루어 보거나 행성의 중력을 변형시키고, 화합물의 농도를 자유롭게 조절하며 이에 따른 반응을 실시간으로 확인하게 된다. 공식에 숫자를 무작정 대입하며 수동적으로 암기하던 학생들도 스스로 변수를 통제하고 결과를 도출하는 과정을 거치며 한층 깊은 과학적 사고력을 배양하게 된다.

구체적인 적용 사례를 살펴보면 그 효과는 더욱 명확해진다. 전기 회로를 학습하는 학생이 회로 구성 시뮬레이션을 이용할 경우, 건전지와 전선, 전구를 마우스로 배치하고 연결하면서 전구가 점등되는 조건을 스스로 규명해 낸다. 나아가 전압을 과도하게 올렸을 때 가상 배터리에 불이 붙는 현상을 관찰하며 저항과 전류 사이의 비례 관계를 직관적으로 습득한다. 화학 반응식 이해에 난항을 겪는 학생 또한 저울 위에 분자 모형을 올려놓고 양팔 저울의 수평을 맞추는 과정을 거치며 화학 양론의 기본 개념을 흥미롭게 체득할 수 있다.

뛰어난 접근성 역시 주요 장점으로 꼽힌다. 최신 HTML5 기반으로 설계되어 별도의 프로그램 설치 절차 없이 크롬북, 맥북, 태블릿 등 주요 기기의 웹 브라우저를 통해 즉시 구동된다. 더불어 한국어를 포함한 120개 이상의 언어를 지원하므로, 영어가 생소한 유학생이나 이민자 가정 자녀도 언어적 부담 없이 과학적 원리 탐구에 몰입할 수 있다는 강점이 있다. 온타리오주를 포함한 북미 지역 교육 과정이 단순 결과 도출보다는 탐구 과정과 비판적 사고를 강조한다는 점에 비추어 볼 때, 현지 학교 교과 과정과 훌륭한 상호작용을 이루는 보조 학습 자원이라 평가할 수 있다.

단, 학부모가 유의해야 할 점도 존재한다. 아무리 뛰어난 교육용 플랫폼이라도 명확한 목적 없이 맡겨둔다면 단순한 기계적 조작에 그칠 우려가 있다. 자녀가 시뮬레이션을 실행할 때 보호자가 옆에서 “온도를 올리면 내부 입자들의 움직임은 어떻게 변화할까?”와 같은 조력 질문을 던져주는 것이 좋다. 정답 제시를 강요하지 않고 아이 스스로 고민하여 화면을 통해 검증하도록 유도하는 것만으로도 학습 효율은 눈에 띄게 향상된다.

현대 환경에서 아동 및 청소년을 디지털 매체로부터 완전히 차단하기란 불가능에 가깝다. 따라서 무의미하게 소비되기 쉬운 디지털 기기 이용 시간을 세계적 연구진이 구축한 탐구형 학습 시간으로 전환하는 지혜가 필요하다. 교과서 속에 고착되어 있던 수식과 이론이 학생들의 손끝에서 생동감 있게 구현되는 긍정적 변화를 직접 확인해 보기 바란다.