과학경진대회 수상자들의 공부법

미도리 신야 지음 | 김진아 옮김

시프 2024년 09월 30일 출간 국내도서 : 2024년 08월 14일 출간

작품소개

책소개

개성이 강한 아이는 어떻게 공부에 재미를 붙이고 어떻게 공부할까? 과학에 푹 빠진 아이의 진로는 어떻게 이끌어주어야 할까? 다양한 배경과 개성을 지닌 ‘과학 마니아’ 학생들이 스스로 꿈과 과제를 찾아나가는 과정, 그리고 곁에서 꿈을 키우도록 독려해준 교사와 부모의 생생한 사례를 담은 《과학경진대회 수상자들의 공부법》이 출간되었다.
‘낙엽은 왜 뒷면을 보이며 떨어질까?’ ‘시력이 나빠진 증조할아버지가 신문을 읽도록 해드릴 수는 없을까?’ ‘버려지는 톱밥으로 신소재를 만들 수 있을까?’ ‘저렴한 비용으로 중력을 연구할 수 있을까?’ ‘동생이 모기에 안 물릴 방법이 있을까?’ 말만 들어도 호기심을 자아내는 주제들이다. 놀랍게도 이를 찾아내고 연구한 것은 중·고등학교 학생들이다.
이 학생들은 어쩌다 이토록 재미있는 연구를 하게 됐을지, 새로운 아이디어를 스스로 찾고 과학적으로 탐구해나간 학생들의 이야기가 궁금하다면 이 책을 펼쳐보자!

목차

들어가며

1 낙엽은 왜 뒷면을 보이며 떨어질까? _ 판타지 소설광의 의문
2 세계 최초로 피자 정리를 확장하다 _ 등교를 거부하던 고등학생
3 증조할아버지가 신문을 읽도록 해드리고 싶다 _ 프로그래밍에 빠진 고등학생
4 버려지는 톱밥으로 신소재를 만들 수 있을까? _ 여섯 명의 고등학생
5 저렴한 비용으로 중력을 연구하다 _ 야간 고등학교 과학 동아리

칼럼 1 슈퍼사이언스하이스쿨이란?

6 게임 속 생물이 궁금해? _ 유튜브에서 게임 실황을 중계하는 연구자
7 누룩곰팡이가 세계에 진출할 수 있을까? _ 도쿄대 이학부에서 컨설턴트로 전향한 회사원
8 동생이 모기에 안 물릴 방법이 있을까? _ 컬럼비아대학에서 옥스퍼드로 간 대학원생

칼럼 2 과학경진대회란?

9 과학적 사고란? _ 도쿄대 우주선연구소 교수 가지타 다카아키
10 호기심의 씨앗이 없으면 꽃도 피지 않는다 _ 미국 텍사스대 오스틴 캠퍼스 석좌교수 도리 게이코

나오며
참고문헌

책 속으로

▶ 이 책은 ‘신의 존재를 증명할 수 있을까?’ ‘마음이란 무엇일까?’ ‘우리가 확실히 알 수 없는 것이 있을까?’ 등 여러분이 궁금해했을 법한 질문들을 통해 철학을 제시할 거예요.
또한 여러분에게 하나의 질문을 여러 작은 질문들로 쪼개는 방법을 보여 주려 노력할 거예요. 단순히 무엇이 옳고 무엇이 틀렸는지 묻는 대신 대상의 다른 면을 보여 주는 다섯 가지 다른 질문들을 던질 거예요.
여러분은 좀 더 명확히 생각하고 이야기할 수 있게 될 거예요. 누군가의 의견에 찬성하지 않을 때, 무엇 때문에 찬성하지 않는지 정확히 알 수 있어요 (6쪽)

▶ 떨어지면서 등에를 누른 것은 동백꽃인가.
나쓰메 소세키가 지은 글귀다. 그가 구마모토현 다이고고등학교에 영어교사로 부임했을 때 읊은 것이다. 등에가 동백꽃 수술에 매달려서 정신없이 꿀을 빤다. 그때 동백꽃이 줄기에서 뚝 떨어져 지면에 낙하하면서 등에는 꽃에 짓눌린다. 소세키가 실제로 동백꽃과 등에의 순간적인 공방전을 목격한 것인지, 아니면 상상만 한 것인지는 확실하지 않다.
그런데 이 상황은 말이 될까? 훗날 이 문제를 진지하게 검토한 이는 바로 소세키가 다이고고등학교 교사 시절 가르친 제자이자 수필가로도 잘 알려진 도쿄제국대학 이과대학교수이자 물리학자인 데라다 도라히코다. (13쪽)

▶ “선생님들로부터 정말 그게 가능하냐는 말을 많이 들었어요. 왜냐면 이전에 수학을 주제로 연구한 사람들은 거의 선배들의 연구를 이어 발전시키는 식이었기 때문이지요. 아예 새로운 주제를 정해 연구하는 게 잘될 것인가 걱정해주셨던 거예요. 하지만 저는 세상에서 그 누구도 하지 않은 일을 해보고 싶었거든요(웃음).”
염려의 목소리를 무시한 채 연구를 시작하긴 했지만 별로 진척이 없었다. 도형을 그려보기도 하고 계산을 해봐도 좀처럼 해결 기미가 보이지 않았다. 힌트를 얻기 위해 논문을 찾아봐도 피자 정리에 대해서는 번역된 자료가 거의 없었다. 아무런 진전 없이 두 달이 지났다. (40쪽)

▶ 증조할아버지는 노안으로 인한 시력 저하로 좋아하는 신문을 마음껏 읽지 못해 고민이었다. 백내장을 앓고 있었으나 92세라는 고령 때문에 수술 등 적극적인 치료를 받을 수 없었다. 그래서 증조할아버지는 백내장용 돋보기안경 위에 안경 모양의 확대경을 걸쳐놓고, 거기에 또 돋보기를 써서 어떻게든 신문을 읽으려 애썼다. (…) 힘들어하시는 증조할아버지를 첨단기술의 힘으로 도와드릴 수 없을까? 레이의 아이디어는 여기서 시작됐다. (59쪽)

▶ 실험에 시간이 많이 소요된 이유 중 하나는 장치를 직접 만들어야 했기 때문이다.
“파테 등의 열전도율을 측정하는 실험 장치를 만들었어요. 기존의 장치는 비싸서 사고 싶어도 엄두가 안 났거든요. 근처 대학을 찾아가서 장치를 사용하게 해달라고 부탁해도 되겠지만 기왕 이렇게 된 거 우리가 직접 만들어보고 싶기도 했어요. 그리고 기존 장치로 측정했을 때 나오는 수치를 계산하는 수식을 당시 저희는 이해할 수 없기도 했고요. 그 수식을 사용하면 실험 자체는 빨라지겠지만, 뭐가 뭔지 알 수도 없는 식은 쓰고 싶지 않았어요. 그래서 초등학교 때 배우는 비율 계산식을 활용할 수 있는 장치를 만들었지요. 그만큼 데이터를 많이 확보해야 해서 힘들었어요.” (82쪽)

▶ “선생님들은 전국 ‘1등을 하면 좋겠다’가 아니라 ‘1등을 해야 한다’라며 진심으로 나서셨어요. 우리 학생들도 아무도 하지 않았던 일을 한다는 실감이 들었지요. 선생님이 발표 원고에 퇴짜를 놓으실 때도 있었고, 발표가 서툴러 혼날 때도 있었지만 ‘이 실험으로 전국 1등을 하겠다’는 목표를 갖고 있었기 때문에 최선을 다할 수 있었어요. 선생님들이 늘 귀가 따가울 정도로 하셨던 말씀이 바로 ‘모르는 건 모른다고 확실히 말해라’였어요. 포스터 발표나 구두 발표의 질의응답에서 질문을 받았을 때 모른다고 하는 건 상당한 용기가 필요하지만, 괜히 아는 척해서 얼버무리려 하지는 않았습니다. 질의응답에서 대답하지 못한 것이 있으면, 다음에는 꼭 잘 답해야겠다고 생각하면서 더 공부했지요.” (101쪽)

▶ 유튜브의 ‘유루후와 생물학 채널(ゆるふわ生物学チャンネル)’은 〈모여라, 동물의 숲〉 〈피크민 3 디럭스〉 등 비디오게임 플레이 동영상을 주로 업로드하는 게임 실황 채널이다. 2020년 8월에 첫 번째 영상을 올린 이후 계속 콘텐츠를 늘려 이제 영상이 100편도 넘는다. 채널 구독자 수는 2022년 3월에 3만 명을 돌파했다.
여러 게임 실황 채널 중에서 이 채널이 인기를 얻는 이유는 현역 생물학자들이 게임을 플레이하면서 생물학 지식을 곳곳에서 선보이기 때문이다. 이 채널 운영자 중 한 명이자 ‘미카밍’이라는 아이디를 가진 미카미 도모유키는 도쿄대 대학원 이학계 연구과 생물과학 전공 박사과정생이다. (131쪽)

▶ 어머니인 도요코 씨에 따르면 미유는 어릴 때부터 생물에 관심이 컸다.
“유치원에 다니던 어느 날 치마 주머니에서 공벌레를 꺼내며 이걸 키우고 싶다고 하더군요. 책가방을 열어보니 공벌레가 잔뜩 담겨 있어서 얼마나 놀랐던지. 그때는 잘 달래서 안 된다고 했지만, 나중에는 호기심의 싹을 자르지 말걸 그랬다고 반성했습니다. 그 이후로 집에서 생물을 키우고 싶다고 해도 반대하지 않았지요. 호랑나비, 메뚜기, 사마귀, 물고기, 개구리, 장지뱀, 햄스터 등 여러 생물을 키웠답니다. 초등학교 3~4학년 무렵에는 그런 곤충 관찰일기로 시의 자유연구 콩쿠르에서 상을 탄 적도 있어요. 그걸 계기로 더욱 생물에 관심을 갖게 된 것 같아요. (164쪽)

▶ 내가 다이키를 취재한 건 5년 만에 두 번째였다. 처음에 만났던 건 2015년으로, 그가 아직 고등학교 1학년이던 때였다. 당시 그가 했던 연구 이야기를 듣고 주간지에 기사를 쓰기 위해 만났다. 그 연구 제목은 “평생 한 번밖에 교미하지 않는 흰줄숲모기 암컷에게 2시간 만에 10회 이상의 교미 행동을 시키기 위해서는”이었다. (…) 예전부터 다이키는 두 살 어린 여동생 치에가 자기보다 훨씬 모기에 잘 물리는 데다 물리고 나서도 심하게 부어오르는 모습을 딱하게 여겼다. 이걸 어떻게든 해결해보고 싶다는 마음이 중학교 3학년 때 연구를 시작한 동기 중 하나였다. (182쪽)

출판사 서평

창의력, 사고력, 응용력, 행동력 등
과학시대에 필요한 능력을 키우기 위해 먼저 가져야 할 것

노벨 물리학상 수상자 고시바 마사토시는 말했다. “마음에 꿈의 알을 가져라!”
‘꿈’이 아니라 그 꿈의 ‘알’을 가져야 한다고 한 이유는 닭이나 펭귄이 그러듯이 영양분을 주고 알을 따듯하게 덥히는 과정, 즉 키우는 과정이 꿈을 실현하는 데서 가장 중요하기 때문이다.
그런데, 그 알은 어떻게 찾을까? 고시바 마사토시는 이렇게 조언했다. “젊을 때 두려워하지 말고 여러 가지 일에 도전해 체험해보세요. 그중에서 ‘아, 이거라면 할 수 있겠다’ ‘이런 걸 해보고 싶다’는 느낌이 드는 것을 찾아내세요. 그렇게 발견한 것이 바로 꿈의 알입니다.”
직업의 가짓수나 할 수 있는 일은 옛날보다 더 늘었지만 요즈음 학생들에게는 꿈의 알을 찾는 일이 더 힘겨워 보인다. 점점 혹독해지는 경쟁과 경제적 요건들이 도전하고 꿈꾸는 일을 방해하는 탓이다. 하지만 평범한 학생들이 즐거운 일, 아무도 해보지 않은 일을 찾아 도전하는 모습을 보면 용기를 얻을 수 있을지 모른다.
이 책 《과학경진대회 수상자들의 공부법》에서 저자 미도리 신야는 꿈의 알, 그중에서도 과학 영역의 알을 찾아 키워낸 젊은 선구자들을 엄선하여 소개한다. 과학과 수학을 좋아하고 푹 빠져 있으면서도 어떻게 적성을 살려야 할지 고민스럽다면 이들의 이야기를 한번 들어보자. 그들의 모습은 아직 꿈의 알을 찾지 못한 사람, 이미 찾았지만 어떻게 키울지 고민하는 사람에게 분명 한 걸음 앞으로 내디딜 힘을 줄 것이다. 물론 그들이 어떻게 과학적으로 생각하고 발견에 이르렀는지도 참고가 된다.

개성 강한 학생들에게서 배우는 도전하는 힘

이 책 속에 등장하는 학생들은 평범하기도 하고, 지병으로 학업을 어려워하기도 하고, 학교에 가기 싫어 등교를 거부하기도 하고, 주머니에 곤충을 잔뜩 넣고 다니다 주변인들을 놀라게 하기도 한다. 일반적이면 일반적인 대로, 개성이 강하면 강한 대로 학생들은 학교에서 요구하는 ‘규율’과 ‘독창성’ 사이에서 어려움을 느낀다. 특히 한 가지 분야에만 고집스레 흥미를 느끼는 아이들은 자신의 흥미를 학업과 조화시키지 못해 애를 먹는다. 이 책 속 학생들은 어떻게 학창 시절에 자신의 적성과 꿈의 알을 찾아냈을까?
모토무라 간나는 아침에 잘 일어나지 못했고, 학교 성적도 썩 좋은 편이 아니었다. 학교에서도 판타지 소설을 열심히 읽던 그가 고3 때 학교 현관 앞에 떨어진 낙엽을 보며, 그 낙엽들이 왜 뒷면을 보이며 떨어지는 경우가 많은지 궁금해 연구를 시작했다. 노자키 마이는 중학교 때 등교를 거부했다. 학교에 가는 일이 두려웠다. 그의 어머니는 아이가 학교에 가지 않고 힘들어하는 것이 걱정스러웠지만 다그치지 않았다. 집에서 시간을 충실히 보낸 덕분에 무사히 고등학교에 간 마이는 태국의 학교에서 열리는 과학 연수 프로그램에 참여하겠다는 목표를 갖고 ‘피자 정리’라는 수학 정리의 확장판을 증명해보기로 마음먹는다.
오쓰카 레이는 초등학교 때 증조할아버지가 신문 글자를 확대해 읽으실 수 있도록 애플리케이션을 개발하고 싶었다. 요시다 나오키는 고등학교 시절 친구들과 함께 6명으로 팀을 이루어 폐기물인 톱밥으로 신소재를 만들 수 있을지 궁리했다. 미세플라스틱을 방출하는 톱밥으로 신소재를 만들 수 있다면 해양오염 문제에 기여할 수 있으리라는 기대가 있었다.
오사카에 사는 가미노 유스케는 지병인 기립성 조절 장애 때문에 일반 고등학교에 다닐 수 없어 야간 고등학교에 진학했다. 거기서 과학 동아리에 들어가, 3만 엔 정도의 비용으로 친구들과 직접 화성의 중력 환경을 재현하는 장치를 만들었다. 원래 실험용 무중력 장치를 짓는 데는 막대한 돈이 들지만, 예산이 부족한 야간고등학교 과학 동아리에서는 비용을 절감하면서도 정교하게 실험할 수 있는 아이디어를 계속 짜내야 했다. 미카미 도모유키는 어릴 때부터 화석에 푹 빠져 살았다. 초등학교 시절에 화석을 발굴하는 모임에서 활동했고, 고등학교 때는 국제생물학올림픽에 출전하는 것을 목표로 삼아 달렸다.
야마모토 미유는 고등학생 때 누룩곰팡이가 배양용 샬레 안에서 원을 형성하는 비밀을 알아내려 도전하고, 대학 시절 연구실 두 곳을 오가며 연구했다. 다가미 다이키는 고등학교 시절 모기에 잘 물리는 여동생을 위해 모기에 잘 물리지 않는 방법을 탐구했다. 그러느라 엉뚱하게 집에서 모기를 더욱 번식시키기도 해 가족들의 원성을 샀다.

그들의 도전은 어떤 결실인가를 맺었을까? 물론이다!
간나는 수열과 양력이 적용된 간나의 연구는 각종 과학경진대회를 휩쓸었고, 이제 대학에 가서 사회에 기여하는 일을 하기 위해 공부하고 싶다는 꿈을 꾸고 있다. 마이는 외국 대학의 교수에게 질문 메일을 보내면서까지 열정적으로 매달렸고, 결국 최고 수준의 과학경진대회에서 수상하는 등 성과를 올렸다. 레이는 학생들의 아이디어를 겨루는 기술 경진대회에서 수상해 최연소 ‘슈퍼 크리에이터’가 되었다. 나오키와 팀원들은 톱밥으로 잘 타지 않는 신소재를 개발했고, 그 연구는 2020년도 학생연구발표회에서 전국 2위라는 쾌거를 올렸다. 유스케와 과학 동아리 친구들은 직접 만든 중력 장치로 ‘아무도 해보지 않은 것을 해보자’는 결심에 충실한 연구를 이어갔고, 각종 대회에서 상을 휩쓸어 각자 대학에 진학했다. 도모유키는 현재 박사과정생으로, 과학자들이 어떻게 생각하는지 알리고 싶어 유튜브에 비디오게임 실황을 업로드하는 ‘유루후와 생물학 채널(ゆるふわ生物学チャンネル)’을 운영한다. 미유는 대학 졸업 후에 세상을 먼저 알아보겠다며 연구실 대신 회사를 택해 컨설턴트로 자리 잡았다. 다이키는 마침내 모기에 잘 물리지 않는 법을 알아내 연구 성과를 인정받았다. 그는 미국 컬럼비아대학교에 입학했다가 영국 옥스퍼드대학교에서 박사과정을 밟는다.

과학적 사고는 왜 필요할까?

가설을 세우고 실험하며 검증하는 것이 과학적 방법이다. 각 단계에는 다양한 능력이 요구된다. 가설을 세우려면 주변 사건을 주의 깊게 관찰하여 의문점을 발견하고, 그 의문을 밝히기 위해 과거 문헌을 꼼꼼하게 조사해야 한다. 실험에서는 가설의 옳고 그름을 알아내는 조건을 설정할 줄 알아야 하고, 검증에서는 실험 결과에서 이끌어내지 못하는 부분은 주장하지 않는 자제심이 필요하다. 이런 능력을 어린 시절에 익혀두면 장래 과학자가 될 때는 물론이고 다른 직업을 갖더라도 큰 도움이 된다.
새로운 발견을 이끄는 기법으로서 발전해온 과학적 사고와 방법은 새로움을 요구하는 분야에서 위력을 발휘할 뿐 아니라, 이것이야말로 새롭다며 허황된 선전을 하는 ‘가짜 정보’를 판별하도록 해준다. 이러한 과학적 사고, 또는 과학교육에 대한 이야기를 과학계 최전선에서 활약하는 연구자들과의 인터뷰를 통해 이 책의 9~10장에서 들어볼 수 있다.
책 속에 등장하는 학생들과 연구자들의 이야기가 꿈의 알을 찾는 데, 또 아이가 과학에 관심을 가지면 좋겠다거나 과학적인 사고방식을 익히길 바라는 부모님들에게 흥미로운 길잡이가 되어줄 것이다. 특히 과학 진로를 고민하고 있다면 이들의 여정을 반드시 따라가보자.

작가정보

저자(글) 미도리 신야

緑慎也
과학 분야 전문 작가. 1976년 오사카에서 태어났다. 출판사에서 일하다 프리랜서로 주간지 및 월간지의 과학 기사를 썼다. 저서로는 《인지증에 관한 새로운 상식》 《사라진 전설의 원숭이 벤츠》, 공저로 《야마나카 신야 선생님에게 인생과 iPS 세포에 대해 물어봤다》 《바이러스 대감염 시대》 《태양계의 비밀을 풀다》가 있고, 번역서로는 《숫자는 어떻게 세계를 바꾸었는가》 등이 있다.

번역 김진아

출판사에서 편집자로 근무했으며, 현재 일본어 전문 번역가이자 프리랜서 편집자로 활동 중이다. 저서로는 《스크린 일본어 회화: 어그레시브 레츠코》 표현 해설, 옮긴 도서로는 《사이토 히토리의 즐기는 사람만이 성공한다》 《사이토 히토리의 1퍼센트 부자의 법칙》 《착한 아이가 자라 서툰 어른이 되었습니다》 《생물은 왜 죽는가》 《한밤의 미스터리 키친》 《코로나와 잠수복》 《가모가와 식당》 《비틀리스》 《1%의 마법》 《어쩌다 커피 생활자》 《터부》 등이 있다.