디지털 기술의 발전은 미래의 삶 전반에 광범위한 영향을 미칠 것으로 예상되며[1], 디지털 전환이 가속화됨에 따라 인재 양성의 주체인 교육 현장에서도 교육의 내용이자 도구로서 디지털 기술 이해 및 활용에 대한 요구가 증대되고 있다[2]. 이에 따라 교육부는 2022년 디지털 인재양성 종합방안을 발표하고 전 국민의 디지털 교육 기회 확대 및 역량 강화를 주요 목표로 제시하였다. 최근 COVID-19 확산에 따른 온라인 학습으로의 전환으로 인해 이미 현장에는 디지털 교육이 도입되었으며, 향후 학교현장은 교육부 주도의 로드맵에 의해 디지털 교육체제로의 대전환이 예상된다. 디지털 교수학습 통합플랫폼이 2025년에 전면 개통을 목표로 추진되고 있으며, 디지털 교과서 실감형 콘텐츠가 개발되어 다양한 콘텐츠, 학습관리시스템, 학습 도구 등과 함께 학습자에게 맞춤형 교육으로 구현될 예정이다[2].

이러한 추세에 따라 최근 과학과 교육과정에서도 디지털 소양 관련 내용을 다루고 있다. 2022 개정 과학과 교육과정[3]을 보면, 과학과 교육과정의 목표로 ‘생태 소양, 민주 시민의식, 디지털 소양을 갖추고, 첨단 과학기술을 기반으로 융복합 영역을 창출하는 미래 사회에 유연하게 대응할 수 있는 과학적 소양을 갖춘 사람을 양성하는 것을 목표로 한다.’고 명시하였으며, ‘교수·학습 및 평가’에서 ‘미래 교육 환경에 적합한 다양한 교수·학습 활동을 통해 디지털·인공지능 기초 소양을 함양’하도록 제시하였다. 과학교육에서도 학습자들에게 디지털과 관련된 이론, 디지털 정보통신과 현대 문명의 관계 이해는 물론 디지털 탐구 도구를 이용한 활동을 통해 디지털 소양을 갖추도록 하고 있으며 이는 물리 교과에서도 반영될 것이다. 이러한 변화에 앞서, 물리교육에서도 디지털 교육으로의 대전환에 맞춘 준비가 필요한 시점이다. 우선 현재 물리 교수학습에서 디지털 관련 학습이 어떻게 이루어지고 있는지에 대한 실태 파악을 기반으로 앞으로의 방향 설정이 요청된다.

디지털 소양 개념은 초기에는 ‘디지털 기술을 잘 다루는 능력’이라는 협의의 개념에서 시작하여, ‘디지털 지식과 기술에 대한 이해와 윤리의식을 바탕으로, 정보를 수집‧분석하고 비판적으로 이해‧평가하여 새로운 정보와 지식을 생산‧활용하는 능력’으로 발전되었다[4]. 즉, 디지털 소양은 디지털 기술에 대한 이해, 사용을 넘어서 디지털 기술을 활용한 정보에 대한 탐색, 비판적 분석 및 평가, 이에 대한 소통 및 창조에 이르는 다차원적이고 복합적인 역량으로 재개념화되고 있다[4,5].

디지털 소양이 우리나라 교육과정에서 명시적으로 다루어진 것은 2022 개정 교육과정이 시작이지만, 2015 개정 교육과정에서도 지식정보처리 역량에서 유사한 개념으로 다루어졌다. 특히 과학과의 경우 실험을 중요하게 다루는 교과의 특성상 시뮬레이션, 시청각 자료와 인터넷의 활용, 디지털기기를 활용한 실험 등이 요구되기 때문에, 교육과정에서 디지털 소양과 관련된 내용은 지속적으로 강조되어 왔다[6].

하지만, 아직 물리 교육 분야에서 디지털 소양이나 디지털 교육에 대한 연구는 많지 않다. 과학수업의 도구로 디지털기기를 활용하여 학생들의 학습 동기나 정보처리역량 향상에 미치는 영향을 살펴본 연구들[7-9], 스마트 기기를 이용한 물리실험 방안에 대한 연구들[10, 11]이 있지만, 초등학생이나 중학생을 대상으로 한 연구들이어서 물리교육 연구라고 보기 어렵거나, 하나의 물리실험에 국한된 상황을 다루는 연구들이 주로 수행되어, 물리 교수‧학습에서 다루어지는 디지털 요소 관련 연구가 부족한 실정이다.

우리나라 초중등 학교현장에서 교수학습의 기준이 되는 것은 교과서이다. 따라서 현재 중등 물리수업에서 디지털 관련 요소들이 어떻게 교수학습에 활용될 수 있는지 보기 위해서는 물리 교과서를 분석하는 것이 하나의 방법이 될 수 있다. 아직 물리 교육에서는 시도되지 않았지만, 사회과나 기술가정 분야에서는 교과서의 디지털 리터러시 관련 내용을 분석한 연구가 보고되었다. 2009 개정 교육과정에 따른 역사 교과서에서 반영된 디지털 리터러시 내용을 분석한 연구[12]에 따르면, 역사 교과서에서는 주로 디지털 기술을 기반으로 하여 웹 사이트 방문, 자료 수집, 학습의 결과를 디지털 콘텐츠로 산출하는 활동이 제시되어 있음을 확인할 수 있었지만, 검색과 접근하기가 혼동되어 쓰이거나, 인터넷 방문의 목적이나 학습의 초점에 대한 안내가 부족하였다. 한편, 2015 개정 교육과정에 의한 가정 교과서 12종을 분석한 심재영과 최세은의 연구[13]를 보면, 가정 교과서의 학습자료에 나타난 미디어 자료의 분포와 미디어 리터러시 수행목표가 반영된 양상을 분석한 결과, 단방향 미디어의 사용이 대부분을 차지하였고, 교과서마다 수행목표가 단편적으로 반영되어 있어서 미디어 리터러시라는 총체적인 능력의 함양을 돕기에는 부족하였다. 초등학교 교과서의 디지털 리터러시 교육 내용을 분석한 연구[14]에서도 기능과 도구 중심으로 제시되고, 특정 영역에 편중되어 있으며 체계성, 연계성 등에서 부족한 부분이 지적되었다. 이러한 타 교과의 연구 결과를 살펴보면, 교과별로 디지털 소양을 다루는 양상이나 수준은 다르게 나타나며, 아직은 교과학습에서 어떻게 디지털 소양을 다루어야 하는지 탐색하는 수준임을 보여준다. 따라서 학문의 본성상 다양한 디지털 기술을 기반으로 학문의 발전을 이끌어 온 물리학에 대한 교수학습에서는 어떤 모습으로 디지털 소양 함양을 다루어야 하는지에 대한 방향성 논의와 실태 파악이 필요하다는 문제의식에서 물리학 교과서에서 다루어진 디지털 관련 요소를 탐색하고자 한다.

이에 본 연구에서는 2015 개정 과학과 교육과정에 따른 중등 물리학 교과서에서 제시하고 있는 디지털 관련 자료와 활동의 양상을 조사하고, 물리교육에서의 디지털 소양 교육에 대한 시사점을 도출하고자 한다.

1. 연구 대상

본 연구에서는 중등학교 물리 교과서에 제시된 디지털 관련 요소를 분석하는 것을 목적으로 한다. 이를 위해서 현재 중학교 및 고등학교에서 사용되고 있는 과학 또는 물리 교과서를 분석 대상으로 했다. 현재 중학교에서 사용되고 있는 과학 교과서 4종, 고등학교 공통과목인 통합과학과 과학탐구실험 5종, 고등학교 선택과목인 물리학I 5종, 물리학II 8종을 분석 대상으로 했다. 이에 총 분석 대상 교과서 수는 35권이었다.

중학교 과학과 통합과학, 과학탐구실험은 물리 관련 내용만 추출했으며, 물리학I과 물리학II는 전체를 분석하였다. 교과서를 구분하기 위해 출판사명을 a–h로 나타내었고, 중학교는 S1–S3, 통합과학은 IS, 과학탐구실험은 LE, 물리학은 P1, P2로 나타내었다. 즉, S1c는 중학교 1학년 교과서 중 c출판사에서 개발한 교과서를 나타낸다.

2. 분석 방법

역사 교과서의 디지털 요소를 분석한 연구[12]에서는 디지털 리터러시 활동 유형을 사이버 방문 활동, 자료 수집 활동, 표현·제작 활동 등으로 구분하여 분석하였다. 디지털 소양 활동은 크게 디지털 기술에 대한 이해, 디지털 정보에 대한 탐색과 활용, 분석 및 평가, 소통 및 창조하기 활동으로 구성되는데, 디지털 기술에 대한 이해는 주로 기술․가정과에서 다루며, 교과교육에서는 디지털 정보를 교수학습에 활용하는 방식으로 반영됐다[6]. 따라서 물리 교과서에서 나타난 디지털 관련 활동을 분류하기 위해서 디지털 정보에 대한 탐색하기, 활용하기, 분석하기, 소통 및 창조하기 등의 범주에 해당하는 활동을 찾아 유목화하였다.

1차로 교과서에서 디지털과 관련이 있는 모든 부분을 찾아서 모은 후 코딩하고 유사한 것을 묶어서 세부 분석 기준으로 정하는 귀납적 범주화 분석 방법을 활용하였다[15]. 2명의 연구자가 교과서에서 디지털 관련 내용을 모두 모은 자료에 대해 독립적으로 디지털 관련 활동명을 코딩하고, 서로의 분석 기준을 비교 분석하는 과정을 거쳤으며, 교과서의 내용이 어떤 기준으로 나타내는 것이 좋을지 협의하여 최종 분석틀을 마련한 후 재분석 과정을 거쳤다.

최종 분석틀은 과학 교과와 타 교과가 가장 크게 구분되는 부분인 ‘탐구’를 고려하기 위해 내용제시 방법은 탐구와 본문으로 크게 구분하고, 디지털 관련 활동은 ‘디지털 기술 이해’, ‘자료 조사’, ‘디지털 자료 사용’, ‘측정 및 분석’, ‘표현 제작’ 등으로 구분하였다. ‘디지털 기술 이해’는 디지털 기술이나 자료의 원리에 대한 이해를 위한 내용을 묶어 분류한 것이다. ‘자료 조사’는 디지털 소양에서 ‘디지털 정보에 대한 탐색하기’에 해당하는 것으로, 인터넷을 이용하여 자료를 조사하는 활동을 제시한 것에 해당한다. 세부적으로는 주제를 제시한 유형, 누리집 이름(또는 URL)을 제시한 유형, 검색어를 제시한 유형 등으로 구분하였다. ‘디지털 자료 사용’은 디지털 소양에서 ‘디지털 정보의 활용하기’에 해당하는 활동이며, 교과서에 디지털 기반 자료 등이 제시되고 자료를 활용하는 활동들로 분류하였다. ‘측정 및 분석’은 탐구가 중심이 되는 물리 교과의 특징이 반영된 유형으로 볼 수 있는데, 디지털 기술을 이용하여 물리량을 측정하고 분석하는 활동으로 분류하였다. 디지털 소양 관련 연구에 따르면 ‘디지털 정보 창조하기’와 ‘디지털 정보 분석하기’에 해당하는 복합적 활동이라고 볼 수 있다. 디지털 도구를 이용한 실험 활동을 제시한 것으로 세부적으로는 엠비엘(MBL, Microcomputer Based Laboratory, 컴퓨터 기반 실험), 측정 도구, 소프트웨어(S/W), 피지컬 컴퓨팅(P/C, 마이크로컨트롤러) 등으로 구분하였다. 마지막으로 ‘표현 제작’은 ‘디지털 정보의 소통과 창조하기’에 해당하는 활동으로 표현활동의 산출물을 디지털 도구를 이용하여 표현하고 소통하는 활동이다. 본 연구에서는 중학교 과학, 고등학교 공통과목, 고등학교 선택과목 별로 출판사별 디지털 요소의 개수를 표로 제시하고, 구체적인 특징을 설명하였다.

과목별 차이를 살펴보기 위해서는 동일한 기준으로 비교해야 한다. 보통 중학교 과학은 1학년은 주당 3차시, 2–3학년은 주당 4차시로 운영되고, 통합과학은 6 또는 8단위로 운영되며, 과학탐구실험은 2단위로 운영된다. 물리학I, II의 교육과정 기본 단위는 5단위이지만, 4단위로 운영되는 학교가 많다. 전국 112개의 과학중점학교에서의 운영단위를 분석한 이봉우 등의 연구[16]에 의하면, 통합과학은 6.7단위, 물리학I은 4.2단위, 물리학II는 4.4단위로 운영되고 있는데, 이 값을 이용하여 동일한 기준으로 비교할 수 있게 하였다. 또한, 중학교 과학, 통합과학, 과학탐구실험은 물리, 화학, 생명과학, 지구과학 등의 4개 영역이 합쳐져 있기 때문에 물리학I, II와 비교하기 위해 4배를 해야 한다. 본 연구에서는 이들을 고려하여 1 단위를 기준으로 교과서당 디지털 요소의 수를 나타내어 교과별 차이를 비교하였다.

중학교 과학, 고등학교 공통과목(통합과학, 과학탐구실험), 고등학교 선택과목(물리학I, II) 교과서의 물리 영역에 제시된 디지털 요소의 과목간 차이를 비교하기 위해 1단위 당 디지털 요소 수를 범주별로 정리하여 그 결과를 Table 1에 제시하였다.

Table 1 Digital elements presented in textbooks (rated valued).

		Textbooks	S1	S2	S3	ave-S	IS	LE	P1	P2	sum
	Categories
Inquiry	collecting data	given by a topic		0.50	0.75	0.42	0.36	2.80	0.74	0.14	5.29
		given by a website	0.67	0.50	0.50	0.56	0.24	2.80	0.03		4.74
		given by a term		0.25	0.25	0.17	0.36	0.80	0.15	0.14	1.94
	measurement & analysis	MBL						0.40	0.21	0.23	0.84
		digital tools	1.00	0.50	3.75	1.75	0.60	4.80	0.86	0.73	12.24
		S/W	2.00		1.00	1.00	0.48	2.00	0.86	1.00	7.34
		P/C							0.03	0.05	0.08
	to express & create		0.33		0.25	0.19		0.40			0.98
	understanding digital technology			1.00		0.33			0.06		1.06
	utilization of digital materials							0.40	0.06	0.09	0.55
Text	collecting data	given by a topic	0.67	0.25	0.25	0.39	0.84		0.24	0.18	2.42
		given by a website	1.33	0.25	0.75	0.78	1.67	0.40	0.09		4.49
		given by a term			0.75	0.25		1.60	0.09	0.45	2.89
	measurement & analysis	MBL									0.00
		measuring tool							0.03	0.05	0.08
		S/W	0.33			0.11		0.40	0.12	0.14	0.99
	to express & create									0.05	0.05
	understanding digital technology		0.67			0.22	0.12	0.40	0.15	0.32	1.65
	utilization of digital materials										0.00
sum			7.00	3.25	8.25	6.17	4.66	17.20	3.72	3.55	47.62

단위수를 같도록 제시했을 경우, 디지털 요소가 가장 많이 제시된 교과는 ‘과학탐구실험’이고, 그다음이 중학교 과학, 통합과학, 물리학I, II의 순으로 많았다. 디지털 요소는 탐구에서 많이 발견되기 때문에 탐구를 중심으로 교과서가 구성된 과학탐구실험에서 가장 많은 것이고, 고등학교 교과는 이론학습을 통한 이해를 더 강조하고 중학교 과학은 활동을 통한 이해를 더 강조하였기 때문에 중학교 과학에서 더 많은 디지털 요소가 제시된 것으로 해석된다.

탐구에서는 ‘측정 및 분석’ 활동에서 디지털 요소가 가장 많이 발견되었는데, 특히 다양한 디지털 측정 도구의 사용이 가장 많았다. 엠비엘이나 마이크로컨트롤러의 사용은 고등학교에서만 발견되었다. ‘자료 조사’는 탐구에서는 주제를 제시하고 이를 찾아보는 활동으로 구성된 것이 많았는데, 본문에서는 홈페이지(주소)를 명시하여 제시한 유형이 가장 많았다. 한편 표현 제작은 중학교에서만 발견되었고, 고등학교에서는 제시되지 않았다.

2. 중학교 과학(물리) 교과서에 제시된 디지털 요소 분석

중학교 과학 교과서 12종에 제시된 디지털 요소의 분석 결과를 Table 2에 제시하였다. 디지털 요소는 총 63개로 중학교 3학년에서 33개로 가장 많았고, 중학교 2학년에서 9개로 가장 적었다. 탐구에서 45개(71.4%)가 제시되었으며, 탐구 이외의 본문에서는 18개(28.6%)가 제시되었다. 일반적으로 교과서에서 차지하는 분량은 탐구보다 본문이 더 많지만, 디지털 요소 관련된 내용은 활동을 중심으로 제시되기 때문에 탐구에서 더 많이 발견된 것으로 볼 수 있다.

Table 2 Digital elements presented in middle school science textbooks (physics).

		Textbooks	Science 1					Science 2					Science 3					sum
	Categories		S1a	S1b	S1c	S1d	mid sum	S2a	S2b	S2c	S2d	mid sum	S3a	S3b	S3c	S3d	mid sum
Inquiry	collecting data	given by a topic					0			1	1	2	1	1	1		3	5
		given by a website		1		1	2	1		1		2	1	1			2	6
		given by a term					0	1				1				1	1	2
	measurement & analysis	MBL					0					0					0	0
		digital tools	1	1	1		3		1	1		2	4	4	2	5	15	20
		S/W	2	2	1	1	6					0	1	1	2		4	10
		P/C					0					0					0	0
	to express & create		1				1					0			1		1	2
	understanding digital technology						0					0					0	0
	utilization of digital materials						0					0					0	0
Text	collecting data	given by a topic	2				2				1	1			1		1	4
		given by a website	2	1	1		4	1				1	1	1	1		3	8
		given by a term					0					0	1	1	1		3	3
	measurement & analysis	MBL					0					0					0	0
		measuring tool					0					0					0	0
		S/W		1			1					0					0	1
	to express & create						0					0					0	0
	understanding digital technology		1	1			2					0					0	2
	utilization of digital materials						0					0					0	0
sum			9	7	3	2	21	3	1	3	2	9	9	9	9	6	33	63

탐구 중에서는 ‘측정 및 분석’이 30개로 66.7%를 차지할 정도로 가장 많이 발견되었으며, ‘자료 조사’는 13개(28.9%)가 발견되었다. 탐구 이외의 본문에서는 ‘측정 및 분석’이 단 1개였으며, ‘자료 조사’가 15개(83.3%)로 가장 많았다.

탐구에 제시된 ‘자료 조사-주제’는 자료를 조사하는 주제가 제시되어 자유롭게 디지털기기(스마트 기기 또는 컴퓨터)를 사용해 조사하는 방식으로 제시되어 있는데 총 5개가 발견되었다(예: Fig. 1 : 한옥의 구조와 기능 조사). 또한, 인터넷으로 접속할 누리집을 명시적으로 제시한 경우는 총 6개가 발견되었는데, 중학교 1학년에서 무게와 질량의 차이를 설명하기 위해 우주 정거장에서의 실험 활동을 ‘미국항공우주국(NASA)’, ‘한국항공우주연구원(KARI)’, ‘유럽우주기구누리집(ESA)’ 등에서 찾아보도록 한 것을 포함하여 중학교 2학년에서 ‘에듀넷’, ‘한국전력 전기 박물관’, 중학교 3학년에서 ‘한국전력공사’ 누리집을 방문하도록 했다. 그리고 인터넷 검색어를 명시한 사례는 2개가 발견되었다.

Figure 1. (Color online) Example of ‘data search-theme’ (S2c, p.265).

한편, 본문에서 인터넷 검색이 제시된 것은 총 15개였는데, 탐구에서는 인터넷 검색을 통한 자료 조사를 통해 탐구가 진행되도록 한 것에 반해 본문에서는 추가적인 자료를 소개하는 방식으로 제시되었다. 이 중 주제만 제시한 것은 4개, 누리집 주소를 명시한 것은 8개(국립국어원 표준국어대사전, 조명박물관, 사이언스올, 전기 자동차 충전소 등), 검색어를 제시한 것은 3개였다.

‘측정 및 분석’에서 제시된 디지털 탐구 도구는 스마트폰, 디지털카메라, 디지털 확대경, 디지털 전류계(전압계), 디지털 온도계, 속력 측정기 등이었다. 물체의 운동을 디지털카메라(또는 스마트폰 카메라)로 촬영하여 분석하는 활동은 모든 교과서에 제시되어 있었는데, 이것은 교육과정의 ‘운동과 에너지’ 단원에서 ❬탐구 활동❭으로 제시한 ‘자유 낙하 운동에서 질량이 다른 여러 가지 물체의 시간과 속력 변화의 관계 비교하기’에서 물체의 운동을 동영상으로 촬영하여 분석하는 과정에서 사용된 것이다. 또한, 디지털 확대경을 이용하여 영상장치의 화면을 관찰하여 영상장치에서 여러 가지 색이 표현되는 원리를 알아보는 활동도 모든 교과서에 제시되어 있었는데(예: Fig. 2), 교육과정의 ‘빛과 파동’ 단원의 성취 기준인 ‘[9과06-02] 물체의 색이 빛의 삼원색으로 합성됨을 관찰하고, 영상장치에서 색이 표현되는 원리를 설명할 수 있다.’를 학습하는 과정에서 실험으로 제시하였기 때문이다. 디지털 확대경 대신에 스마트폰의 확대경 애플리케이션의 사용을 대안으로 제시한 교과서도 있었다.

Figure 2. (Color online) Digital magnifying glass (S1a, p.194).

중학교 2학년 과학 교과서B에는 디지털전류계와 전압계를 사용하여 전압과 전류의 관계를 나타내는 실험이 제시되어 있다(Fig. 3). 통상적으로 전류계와 전압계는 아날로그 제품을 사용해왔는데, 단자를 꽂는 위치에 따라 눈금을 읽는 방법이 다르기 때문에 학생들이 제대로 된 값을 읽는 데 어려움이 많아 실험에서 학습 목표를 달성하는 데 방해 요소로 작용하였다. 눈금을 읽는 방법을 익히는 것도 중요하지만, 디지털기기를 사용하여 값을 있는 그대로 읽을 수 있다면 더욱 쉽게 실험 활동을 할 수 있을 것이다. 한편, 디지털 속력 측정기를 이용하여 물체의 속력을 간단하게 측정할 수 있는 실험(운동에너지 실험)이 4종의 교과서 중 3종에 제시되어 있었다.

Figure 3. (Color online) Digital ammeter and voltmeter (S2b, p.56).

‘측정 및 분석’에서 소프트웨어의 사용은 중학교 1학년에서 6개, 중학교 3학년에서 4개가 발견되었다. 중학교 1학년에서 모든 교과서에 공통으로 제시된 것은 ‘빛과 파동’ 단원에서 ❬탐구 활동❭으로 제시된 ‘소리의 진폭, 진동수, 파형 탐구하기’ 탐구에서 ‘소리 분석 프로그램’의 사용이다. 그리고 중학교 3학년에서 동영상으로 촬영한 물체의 운동을 분석하기 위해 ‘동영상 분석 프로그램’을 사용하였다. 명시적으로 프로그램 사용을 나타낸 교과서는 3개였다.

추가로 중학교 1학년 교과서a에서는 스마트폰을 이용하여 여러 가지 색을 만드는 프로그램을 이용해 이 빛을 이용해 색깔을 가지고 있는 물체가 어떻게 보이는지 관찰하는 실험을 제시했고, 교과서b에서는 스프레드시트 프로그램을 이용해 그래프를 그리고 분석하는 활동을 제시하였다(Fig. 4). 한편 중학교 3학년 교과서c에는 가상 실험 프로그램을 설치하여 다른 종류의 두 물체가 자유낙하 운동하는 모습을 관찰하는 활동이 제시되어 있었다(Fig. 5).

Figure 4. (Color online) Spreadsheet program (S1b, p.77).

Figure 5. (Color online) Virtual experiment program(S3c, p.218).

‘표현 제작’은 중학교 1학년 교과서A와 중학교 3학년 교과서C에서 각각 1개가 발견되었다. 힘이 작용하는 여러 가지 상황을 스마트 기기로 동영상을 촬영하고 이를 정리하는 동영상 작품집을 만드는 활동(Fig. 6)이 그 예시이다. 활동 결과를 보고서로 작성하거나 산출문을 만드는 것은 대부분의 탐구에서 수행하는 것이지만, 단 2개만 명시적으로 디지털을 이용하도록 제시했다. 최근에는 학생들이 탐구의 결과를 컴퓨터와 인터넷을 이용해 공유 공간에 저장하여 이를 수업에서 활용하는 사례가 많아 ‘표현 제작’ 활동에서 디지털을 사용하는 사례는 교과서에 제시된 것보다 많을 것으로 생각된다. 한편 ‘디지털 기술 이해’는 본문에서 2개가 발견되었는데, 스마트기기에서 중력감지기의 내용을 제시한 것(S1a, p.75)과 스마트폰에서 영상을 표시와 관련된 내용(S1b, p.215)이 그 예이다. 한편, ‘디지털 자료 사용’의 예는 발견되지 않았다.

Figure 6. (Color online) Example of ‘express & produce’ (S1a, p.92).

2. 통합과학, 과학탐구실험 교과서에 제시된 디지털 요소 분석

고등학교 공통과목인 통합과학과 과학탐구실험 교과서 총 10권에 제시된 디지털 요소는 Table 3과 같이 통합과학에서 39개, 과학탐구실험에서 43개로 총 82개였다. 탐구에서 53개(64.6%)로 본문보다 많은 디지털 요소가 발견되었으며, ‘자료 조사’에서 24개, ‘측정 및 분석’에서 27개가 발견되었다. 본문에서는 대부분(26개, 89.7%)이 ‘자료 조사’에 해당하였다.

Table 3 Digital elements presented in high school textbooks (integrated science, science laboratory experiments).

		Textbooks	integrated science						science laboratory experiments						sum
	Categories		ISa	ISb	ISc	ISd	ISe	mid sum	LEa	LEb	LEc	LEd	LEe	mid sum
Inquiry	collecting data	given by a topic	1				2	3	2		4	1		7	10
		given by a website	1				1	2	1	3	1	2		7	9
		given by a term	1		2			3	1					2	5
	measurement & analysis	MBL						0	1					1	1
		digital tools	1	1	1	1	1	5	3	1	1	4	3	12	17
		S/W		1	1		2	4	2		1	1	1	5	9
		P/C						0						0	0
	to express & create							0					1	1	1
	understanding digital technology							0						0	0
	utilization of digital materials							0			1			1	1
Text	collecting data	given by a topic		2	5			7						0	7
		given by a website	4	2	8			14	1					1	15
		given by a term						0	4					4	4
	measurement & analysis	MBL						0						0	0
		measuring tool						0						0	0
		S/W						0	1					1	1
	to express & create							0						0	0
	understanding digital technology					1		1		1				1	2
	utilization of digital materials							0						0	0
sum			8	6	15	4	6	39	16	5	7	10	5	43	82

‘자료 조사’ 중에는 주제를 제시하여 자료를 찾는 유형이 17개였는데, 탐구 활동 중에서 통합과학 교과서에 제시된 예로는 태양 전지를 이용한 장치(ISe, p316), 자연현상이나 생명 현상 중 중력의 영향으로 설명할 수 있는 사례(ISa, p.98) 등이 있고, 과학탐구실험 교과서에서는 태양광 발전의 원리를 활용한 발명품이나 장치의 주요 특징(LEa, p.100), 감압식과 정전식 터치스크린의 장단점(LEc, p.59), 적정기술의 배경과 과학원리(LEc, p.122, LEd, p.107) 등이 제시되었다. 본문에서는 통합과학에서 7개가 제시되었는데, 신재생에너지(ISc, p.313), 최신 연구 동향(ISb p.111) 등이었다.

누리집 이름이나 주소(URL)를 명시하여 조사하도록 요구한 경우는 탐구에서 9개, 본문에서 15개가 제시되었다. 예로는 한국에너지기술연구원, 도로교통공단, 한국에너지공단 신재생에너지센터, 한국 수자원 공사 시화호조력발전소, 한국항공우주연구원 등이었다. 한편 검색어를 제시한 ‘자료 조사’는 탐구에서 5개, 본문에서 4개가 제시되었다.

탐구에서 ‘측정 및 분석’ 중 엠비엘(컴퓨터 기반 실험, MBL)을 사용한 예는 과학탐구실험 교과서 a의 1개 활동이었다. Figure 7과와 같이 색깔별 반사율을 측정하기 위해 엠비엘(MBL) 장치와 조도 센서를 이용한 실험을 제시하였고, 엠비엘(MBL)이 무엇인지와 사용법을 간단한 설명과 함께 제시하였다. 엠비엘은 인터페이스, 센서, 컴퓨터용 전용 프로그램으로 구성되어 있는데, 20–30년 전부터 교육에 활용되어 왔다(예:[17-19]). 초기에는 외국에서 개발된 엠비엘 장치(예: Vernier)를 구입하여 과학고등학교나 대학교를 중심으로 소개되기 시작했고, 최근에는 국내에서 다수의 엠비엘 장치가 개발되어 많은 학교에 보급되어 있다. 그러나 2015 개정 교육과정이 개발된 시점에는 엠비엘 장치를 모든 학교에서 가지고 있지 않았기에 교과서에 엠비엘을 이용한 실험을 제시하기가 부담스러웠을 것이다. 그것이 엠비엘이 많은 연구자와 교사들에게 익숙한 실험도구임에도 불구하고 교과서에는 단 하나의 사례만 발견된 이유일 것이다.

Figure 7. (Color online) Example of use of MBL (LEa, p.69).

디지털 도구의 사용은 통합과학에서 5개, 과학탐구실험에서 12개가 발견되었다. 통합과학에서는 모든 교과서에서 자유 낙하 운동과 수평 방향으로 던진 물체의 운동을 분석하는 탐구 활동에서 디지털카메라 혹은 스마트폰을 이용하였는데, 교육과정에서 제시한 탐구 활동을 구현하는 과정에서 제시된 것이다. 이 탐구는 과학탐구실험에서도 교육과정에 명시되어 있어 모든 교과서에서 디지털카메라와 스마트폰을 이용한 탐구를 제시하였다. 교과서d에서는 초고속 촬영장치나 슬로모션 기능이 있는 스마트폰을 이용하여 조금 더 정밀한 실험을 제안하였다.

이밖에 디지털 멀티미터를 제시한 교과서가 2개 있었고, Fig. 8와 같이 스마트폰을 이용하여 밝기와 소음을 측정하는데 사용한 교과서도 있었다. 스마트폰에는 다양한 센서가 내장되어 있다. 크게 동작, 위치, 환경 센서로 구분되는데, 동작 센서에는 중력 센서, 가속 센서, 회전 벡터 센서 등이 있고, 위치 센서는 GPS와 지자기장 센서 등이 있으며, 환경 센서에는 습도, 조도, 압력, 온도 등을 알려주는 센서가 있다. 최근에는 의료용 기기에서나 볼 수 있는 심박수 측정 센서, 산소 포화도 측정 센서나 자율주행 자동차에 사용되는 라이다(Lidar) 센서도 내장되어 있다. 이러한 다양한 센서들로부터 수집된 자료를 이용하면 다른 고가의 장비가 없어도 손쉽게 탐구를 수행할 수 있는 장점이 있다.

Figure 8. (Color online) Experiment using smartphone’s sensor (LEd, p.34).

스마트폰의 센서를 이용한 실험도 다수 연구가 되어왔는데[7,10], 현재 교과서에 제시된 탐구에서 스마트폰을 이용한 사례는 단순히 카메라를 이용하여 물체의 운동을 분석하는데 그쳐 있었다. 스마트폰은 엠비엘(MBL)보다 손쉽게 구할 수 있어 활용도가 높은 만큼 교육과정과 연계하여 스마트폰의 다양한 센서가 활용될 수 있는 탐구가 개발되어 교과서에 제시될 필요가 있다.

‘소프트웨어 사용’은 통합과학에서 4개, 과학탐구실험에서 5개가 발견되었다. 그중에서 6개는 동영상으로 촬영한 물체의 운동을 분석하는데 사용되는 소프트웨어(예: 트랙커)였고, 그 이외에 스프레드시트 프로그램의 추세선을 이용하여 물체의 운동을 예측하는 활동(ISe, p.91), 빛 세기 분석 프로그램(LEa, p.67) 등이 제시되었다. 한편, ‘표현 제작’은 과학탐구실험에서 1개만 있었으며, ‘디지털 기술 이해’는 본문에서 2개, ‘디지털 자료 사용’은 탐구에서 1개만 있었다.

3. 물리학I, II 교과서에 제시된 디지털 요소 분석

고등학교 선택과목인 물리학I, II 교과서 13권에 제시된 디지털 요소는 Table 4와 같이 물리학I에서 125개, 물리학 II에서 78개로 총 203개가 발견되었다. 탐구에서 전체의 75.4%인 153개가 발견되었는데 ‘측정 및 분석’에서 110개로 가장 많았고, 본문에서는 ‘자료 조사’에서 28개로 가장 많았다.

Table 4 Digital elements presented in high school textbooks (Physics I, II).

		Textbooks	Physics I									Physics II						sum
	Categories		P1a	P1b	P1c	P1d	P1e	P1f	P1g	P1h	mid sum	P2a	P2b	P2c	P2f	P2g	mid sum
Inquiry	collecting data	given by a topic	2	1	6	8	4	2	2		25	1		1	1		3	28
		given by a website					1				1						0	1
		given by a term					4	1			5			3			3	8
	measurement & analysis	MBL	1		1		3	2			7	1		2		2	5	12
		digital tools	5	4	4		3	5	4	4	29	1	5	3	4	3	16	45
		S/W	1	3	4	2	4	12	1	2	29	2	2	3	11	4	22	51
		P/C						1			1				1		1	2
	to express & create										0						0	0
	understanding digital technology					2					2						0	2
	utilization of digital materials							1	1		2				1	1	2	4
Text	collecting data	given by a topic	1		3		3	1			8	2			2		4	12
		given by a website			1		1		1		3						0	3
		given by a term					2		1		3		8	2			10	13
	measurement & analysis	MBL									0						0	0
		measuring tool							1		1	1					1	2
		S/W	2			1		1			4	1		2			3	7
	to express & create										0	1					1	1
	understanding digital technology			1	3				1		5			3	1	3	7	13
	utilization of digital materials										0						0	0
sum			12	9	22	13	25	26	12	6	125	10	15	19	21	13	78	203

‘자료 조사’에서는 명시적으로 누리집 이름이나 주소(URL)가 제시되는 경우는 탐구에서는 1개뿐이었으며, 본문에는 3개였다. 주로 주제를 제시하고 이를 조사하는 형태가 많았는데, 물리학I에서는 탐구에서 25개나 될 정도로 상당히 많았다. 이에 대한 예로는 ‘전류에 의한 자기작용을 이용한 예의 원리’, ‘전자기 유도 현상을 이용한 예의 원리’, ‘전자기파가 쓰이는 예와 특징’ 등을 조사하는 활동이다. 물리학I에서 조사 활동이 많은 이유는 성취 기준에서 물리 개념이 적용되는 사례를 찾는 내용이 많았기 때문으로, 구체적으로 살펴보면 ‘[12물리I01-05] 충격량과 운동량의 관계를 이해하고, 일상생활에서 충격을 감소시키는 예를 찾아 설명할 수 있다.’, ‘[12물리I01-07] 열기관이 외부와 열과 일을 주고받아 열기관의 내부 에너지가 변화됨을 사례를 들어 설명할 수 있다.’, ‘[12물리I01-08] 열이 모두 일로 전환되지 않는다는 것을 사례를 들어 설명할 수 있다.’, ‘[12물리I01-10] 질량이 에너지로 변환됨을 사례를 들어 설명할 수 있다.’, ‘[12물리I02-05] 전류에 의한 자기 작용이 일상생활에서 적용되는 다양한 예를 찾아 그 원리를 설명할 수 있다.’, ‘[12물리I02-07] 일상생활에서 전자기 유도 현상이 적용되는 다양한 예를 찾아 그 원리를 설명할 수 있다.’, ‘[12물리I03-03] 다양한 전자기파를 스펙트럼의 종류에 따라 구분하고, 그 사용 예를 찾아 설명할 수 있다.’, ‘[12물리I03-04] 파동의 간섭이 활용되는 예를 찾아 설명할 수 있다.’ 등이다. 교육과정에서 ❬탐구활동❭으로 제시된 경우에는 모든 교과서에서 탐구로 구성하였지만, 성취 기준에 제시된 경우에는 출판사에 따라서 탐구로 구성하기도 하고 본문 속에서 결과만 제시하기도 했는데, 특정 교과서(P1c, P1d)에서는 이 성취 기준들을 탐구로 구성하였기 때문에 인터넷을 이용해 조사하는 활동이 많았던 것이다.

가장 많은 디지털 요소는 ‘측정 및 분석’ 활동으로 나타났는데, 이 중에서 엠비엘(MBL)을 이용한 실험은 물리학I에서 7개(8개 출판사 중 4개), 물리학II에서 5개(5개 출판사 중 3개)로 총 12개가 제시되었다.

고등학교 공통과목에 대한 디지털 요소 분석에서 설명한 바와 같이 엠비엘을 이용한 실험은 모든 학교에서 장치를 보유하기 쉽지 않기 때문에 적극적으로 교과서에 반영되기 쉽지 않다. 다만 물리를 전공하지 않은 교사들도 지도하는 공통과목에 비해 물리학I, II를 지도하는 물리 전공 교사들에게는 엠비엘 장치가 비교적 익숙하므로 다른 교과서보다도 쉽게 반영되었을 것으로 생각된다. 다만, 엠비엘 장치를 보유하지 못한 학교를 위해서 엠비엘 장치를 사용하지 않는 실험을 제시하면서, 동시에 ‘원리가 같은 또 다른 실험(P1c, p.35, Fig. 9)’, ‘같은 원리 다른 실험(P1a, p.21)’ 등과 같이 추가적인 활동으로 제시하거나, 엠비엘 장치를 사용하지 않는 실험방법을 소개하는 식으로 제시되었다.

Figure 9. (Color online) Example presenting additional MBL experiments (P1c, p.35).

디지털 도구를 사용한 예는 물리학I에서 29개, 물리학II에서 16개로 P1d 교과서를 제외하면 모든 교과서에 제시되었다. 가장 많은 사용 예는 스마트폰, 디지털카메라와 같은 동영상 촬영장치를 이용해 물체의 운동을 촬영하는 것으로 물리학I에서는 총 12개, 물리학II에서는 5개가 발견되었다. 물체의 운동 분석 이외에도 스마트폰이나 디지털카메라의 카메라를 이용한 예는 9개가 있었는데, 카메라의 LCD를 이용해서 리모콘의 적외선을 관찰하는데 사용하거나 실험화면을 찍어 이를 자세히 살펴보는데 활용하는 예 등이 있었다.

스마트폰을 실험도구로 사용하는 예가 많았는데, 앞에서 제시한 동영상 촬영 이외에도 스마트폰의 조도 센서를 이용해 빛의 밝기를 촬영하는 예도 2개 있었고, 스마트폰으로 음성을 재생하여 이를 실험에 사용한 예도 3개 있었다. 이밖에 디지털 멀티 테스터(디지털 캘리퍼스, 디지털 복합측정기 등)를 이용해 전류나 전압을 측정하는 데 사용하고, 속도 측정기를 이용해 물체의 속력을 측정하는데 사용하는 예도 제시되어 있었다.

‘소프트웨어 사용’은 탐구에서 51개, 본문에서 7개로 총 58개가 제시되었다. 물리학I 교육과정에서도 ❬동영상을 이용한 운동 분석❭이라는 탐구가 제시되어 있으므로 교과서에서도 촬영한 동영상을 분석하는 소프트웨어를 사용하는 예가 많았다. 물리학I에서 7개, 물리학II에서 7개가 이 경우에 해당된다. 또한, 스마트폰이나 컴퓨터의 신호 발생 프로그램을 이용하여 소리나 파형을 만들고, 소리를 측정하여 분석하는 앱을 사용하는 것처럼 소리와 관련된 소프트웨어의 사용도 많이 제시되었는데, 물리학I에서 9개, 물리학II에서 2개가 제시되었다. 일반적으로는 ‘소리 프로그램’, ‘오디오 편집 프로그램’, ‘함수 발생 앱’ 등과 같이 일반적인 용어로 설명하였지만, 한 교과서(P1f, p.161)에서는 애플리케이션(앱)을 내려받는 방법과 앱의 이름(physics oscilloscope, sound oscilloscope)을 명시하여 학생들이 쉽게 찾아볼 수 있도록 하였다. 이 밖에 물리학I에서는 자기장 측정 프로그램, 지도 프로그램, 그래프 그리기 프로그램 등이 사용되었고, 물리학II에서는 가속도 측정 애플리케이션, 그래프 그리기 프로그램 등이 사용되었다. 한편 본문에서도 소프트웨어가 제시된 경우가 있는데, 물리학I에서는 신호 발생 프로그램이 2개, 자기장 측정 프로그램이 2개 제시되었다.

소프트웨어의 사용에서 가장 특이한 점은 시뮬레이션(가상 실험)의 사용이다. 물리학II 교육과정에 ‘중력 렌즈 효과 가상 실험’ 탐구가 제시되어 있기는 하지만, 이를 제외하고서도 물리학I에서 10개, 물리학II에서 7개의 시뮬레이션이 추가로 제시되었다. 특히 한 출판사(f)에서 개발한 교과서에서 많은 시뮬레이션이 제시되었는데, Fig. 10과 같이 교과서에서 제공하는 자료실에서 시뮬레이션 파일을 내려받아 실행할 수 있도록 하였다. 물리학에서는 컴퓨터를 이용한 실험(시뮬레이션)이 독립적인 연구 방법으로 인정받아온 지도 오래 되어왔고, 물리교육에서도 시뮬레이션의 사용이 매우 효과적이라고 알려져 왔다[20-23]. 그러나 학생들이 개별적으로 컴퓨터를 사용하기 어려운 환경 때문에 시뮬레이션이 교실 수업에 도입되는데 어려움이 있었고, 이에 교과서에서도 시뮬레이션이 배제되어 왔다. 최근 학교에는 스마트 기기를 포함한 IT 기기의 보급이 확대되고 있고, 일부 시도에서는 학생 모두에서 개인용 컴퓨터의 보급도 진행하고 있어 가까운 미래에는 컴퓨터를 이용한 수업이 보편화될 것이며, 시뮬레이션의 사용도 확대될 가능성이 높다. 지금까지의 연구 결과들은 시뮬레이션의 긍정적인 면을 중심으로 강조해 왔는데, 실제 탐구와 비교했을 때 시뮬레이션은 단점도 있는만큼 충분한 연구를 통해 최적화된 교육 방법으로 도입될 필요가 있다.

Figure 10. (Color online) Example of physics simulation (P1f, p.67).

교과서 P1f, P2f에는 아두이노 보드를 이용한 실험이 제시되어 있다 (예: Fig. 11). 컴퓨터 프로그램과 물리적인 현실 세계가 서로 상호작용할 수 있게 하는 피지컬 컴퓨팅(Physical computing)은 사물인터넷(IoT)의 기반이 될 수 있어 최근 매우 중요하게 여겨지고 있다. 피지컬 컴퓨팅이 가능한 기기로는 마이크로컨트롤러(microcontroller unit, MCU) 또는 단일 보드 컴퓨터(single board computer, SBC)가 있는데, 최근 아두이노, 마이크로비트, 라즈베리파이 등을 이용한 교육 자료가 많이 개발되고 있다[11,24,25]. 이들은 다양한 센서를 제공하고 있으며, 개발 도구 및 환경이 공개되어 학생들이 손쉽게 사용할 수 있는 장점이 있다. 엠비엘(MBL) 장치는 가격이 비싸고 정해진 기능만 수행되는 데 반해 아두이노 같은 마이크로컨트롤러는 가격이 저렴할 뿐만 아니라 다양하고 새로운 센서들이 계속 추가되어 발전 가능성이 크다는 장점이 있다. 최근 과학교육에서 소프트웨어 교육과 연계된 교육이 이루어지기를 기대하는 상황을 고려하면 아두이노를 이용한 실험은 긍정적인 면이 많을 것이다. 다만 마이크로컨트롤러나 코딩이 학생들에게 익숙하지 않기 때문에 모든 학생들이 필수로 수행해야 하는 교과서 탐구에 담기기에는 조금 어려움이 있을 수 있다. 교과서 F에 제시된 아두이노 활동도 교육과정 내의 활동이 아닌 단원 마지막에 추가로 있는 ‘프로젝트 활동’으로 제시된 것도 이런 이유일 것이다. 2022 개정 교육과정에서 추구하는 방향 중 하나가 인공지능과 함께 디지털 활용능력을 키우는 것임을 고려하면 과학 실험에서 마이크로컨트롤러를 이용하는 것이 하나의 방법이 될 수 있을 것으로 생각된다.

Figure 11. (Color online) Example of experiments using microcontrollers (P2f, p.155).

본 연구에서는 교육 현장에서 디지털 기술 이해 및 활용에 대한 요구가 증대되고 있는 시점에서 물리교육 분야에서 디지털 소양 관련 내용이 어떻게 다루어지고 있는지 현황을 파악하기 위하여 물리 교과서 35종(중학교 12종과 고등학교 23종)의 디지털 소양 관련 내용을 분석하였다. 분석 결과 2015 개정 교육과정에 따른 물리 교과서에서 나타난 디지털 관련 요소의 경향성과 이에 대한 시사점은 다음과 같다.

첫째, 디지털 요소가 가장 많이 제시된 과목은 ‘과학탐구실험’이고, 다음으로 중학교 과학, 통합과학, 물리학I, II의 순으로 나타났다. 이는 물리 교과의 경우, 디지털 관련 활동이 주로 탐구형태로 교과서에서 다루어지기 때문에 탐구의 비중이 높은 과학탐구실험 교과에서 가장 높게 나타났고, 이론학습이 강조되는 물리학이 가장 낮은 비율을 보이는 것으로 보인다. 출판사별 차이는 디지털 관련 요소의 비중이 가장 적은 출판사와 큰 출판사의 차이가 4배에 가까운 차이를 보여, 동일한 교육과정에 기반한 교과서라도 디지털 관련 활동을 반영하는 경향은 출판사별로 큰 차이가 있음을 보여주었다. 디지털 소양이 물리교육에서도 중요하게 다루어져야 할 역량 중 하나이기 때문에 교육과정에서 어느 정도로 어떤 방식으로 반영되어야 할지에 대한 안내가 교육과정상에서 이루어질 필요가 있을 것이다. 현재와 같이 출판사마다 같은 내용의 탐구에 대해 디지털 기반 탐구를 포함한 다양한 탐구 활동으로 교과서를 구성하는 것은 긍정적인 측면도 있으나, 앞으로 디지털 소양을 교과교육에서 다루기로 할 경우에는 현재처럼 디지털 관련 활동을 다루는 비율에 큰 차이를 보이는 것보다는 디지털 관련 활동을 어느 정도 포함할 것인지에 대한 합의가 이루어질 필요가 있다.

둘째, 범주별로 가장 많이 나타난 디지털 관련 활동은 ‘측정 및 분석’ 활동으로 디지털 도구를 사용한 측정 및 분석 활동이 전체 디지털 관련 활동의 1/4을 차지하여 가장 많은 디지털 관련 활동으로 나타났으며 다음으로 소프트웨어를 사용한 ‘측정 및 분석 활동’이 큰 비중을 차지하였다. 이는 물리량을 측정하고 분석하는 것을 주로 다루는 물리 탐구의 전형적인 모습을 반영하고 있는 것으로 보인다. 특히 최근 스마트폰이나 스마트기기 사용이 보편화됨에 따라 스마트폰을 활용한 활동이 많이 포함되어 학생들에게 쉽고 흥미로운 탐구 활동으로 접근하고 있다는 점에서 긍정적이었다. 다만, 최근 스마트기기와 다양한 애플리케이션을 사용하면 훨씬 다양한 탐구가 가능함에도 불구하고 교과서에 제시된 디지털 도구가 스마트폰에 집중되어 스마트폰을 통한 사진, 동영상 촬영 등의 단순한 기능에 집중되어 있는 점은 아쉬운 점이다. 최근 코비드19 팬데믹으로 인해 스마트기기가 현장에 빠르게 보급되면서 많은 학교에서 스마트패드가 보급되었다는 점을 고려하면 스마트패드의 여러 앱을 활용한 좀 더 다양한 디지털 기반 탐구가 보완될 필요가 있다.

셋째, 물리 교과서에서 ‘측정 및 분석’ 활동 다음으로 많이 다루어진 디지털 관련 활동은 ‘자료 조사’ 활동으로 인터넷 주소나 주제를 제시하고 관련 자료를 찾는 활동이었다. 이는 물리 교육과정의 성취 기준 중 물리 개념이 적용되는 사례를 찾도록 한 부분들이 교과서에서 반영된 것이었다. 보완해야 할 점으로는 자료를 검색해야 할 대상이 구체적으로 명시되지 않고 모호하게 제시되는 경우가 많았다. 자료 조사를 위해서 학생들이 참고할 구체적인 웹주소를 명시하지 않고 누리집 이름 정도만 명시하거나, 소프트웨어(애플리케이션)의 구체적인 이름 대신에 모호한 명칭을 사용한 것은 누리집 주소나 애플리케이션이 계속 바뀌거나 없어지는 경우가 있기 때문이다. 교과서가 한 번 개발되면 오류가 없는 이상 5년 이상 사용되기 때문에 변경 가능한 내용을 담기가 부담스러웠기 때문일 것이나, 이것은 빠르게 변하는 디지털 정보 시대에 교과서 정보가 뒤처지거나 부족한 상황을 만들기도 한다. 이에 대한 보완책으로서 대학 교재처럼 중등 교과서에서도 매년 교과서의 수정일람표을 제공하거나 수정본을 인터넷에 게시하여 최신 자료를 업데이트할 수 있도록 하는 방안이 고려될 필요가 있다.

넷째, 교과서에서 가장 적게 나타난 디지털 관련 활동으로는 ‘측정 및 분석’ 범주 중에서 엠비엘(MBL)과 피지컬 컴퓨팅 활동, ‘표현 제작’ , ‘디지털 기술 이해’ 활동으로 나타났다. 먼저 엠비엘의 경우 고가의 장비이며, 효율적인 사용을 위해서 추가의 학습이나 연습이 필요한 점을 고려하면, 모든 학교에서 사용될 것을 기대하며 집필하는 교과서에 포함하기에는 부담스러울 수 있다. 그러나 최근 현장에는 실험실 현대화와 디지털 관련 지원이 대폭 이루어져 많은 학교에서 엠비엘 관련 장비가 구축되었다. 물리학 분야에서 디지털 도구와 컴퓨터를 활용한 실험이 보편화된 만큼 중등 학교에서도 이미 구비된 엠비엘 도구들을 활용하여 다양한 실험을 경험하도록 지원이 필요하다. 특히 엠비엘 기반 실험은 기존 실험보다 다양한 센서의 조합이 가능한 장점을 살려서 ‘과학탐구실험’에서 자유탐구나 융합탐구의 도구로 활용한다면 학생들에게 더욱 다양하고 흥미로운 탐구의 방법으로 활용 가능할 것이다. 또한, ‘디지털 기술 이해’ 유형은 일반 디지털 소양 내용으로 볼 수 있기 때문에 물리학 교과서에서는 주요한 요소로 다루어지지 않고 있는데, 다른 교과 내용과 중복성 여부를 검토하여 체계적으로 접근하는 것이 디지털 소양 교육을 확산시키는 데 도움이 될 것으로 보인다.

다섯째, 분석 결과에 의하면 물리 교과서에서 반영된 디지털 소양 활동은 디지털 정보의 탐색에 해당하는 ‘자료 조사’, 디지털 기술을 사용하여 자료를 수집하고 분석하는 ‘측정 및 분석’ 활동이 주를 이루고 있는 반면, ‘표현 제작’ 활동이 거의 나타나지 않은 것에서 알 수 있듯이 디지털 정보의 비판적 평가나 창조하고 소통하기 활동은 찾기 어려웠다. 교과교육에서 디지털 소양의 반영은 교과별 특성에 따라 다양한 유형으로 나타나며[6], 물리학의 경우 물리량의 측정 및 분석이라는 물리 탐구의 본성을 잘 반영하고 있다고 볼 수 있다. 즉 물리 교과에서 다루고 있는 디지털 소양 중 대표적인 유형은 디지털 기술을 사용하여 정보를 탐색, 수집하고 활용하는 능력이라고 할 수 있다. 그러나 올바른 탐구를 위해서는 측정 및 분석을 넘어서 디지털 자료에 대한 비판적 분석이나 의사소통 능력이 요구되며 디지털 기술과 정보를 다루는 윤리적인 태도 또한 뒷받침될 필요가 있다[5]. 따라서 장기적으로 물리 교육과정에서도 이러한 측면에 대한 요소가 보완될 필요가 있으며, 타 교과와의 융합적 접근으로 이 부분을 다룰 수 있도록 현장 교사들의 융합적 접근을 지원하고 안내할 필요가 있다.

본 연구는 2015 개정 교육과정에 따른 중등 물리 교과서를 분석하였으나, 실제 수업 현장에서 이루어지는 수업은 교과서와 다른 측면이 있을 수 있다. 따라서 실제 중등 물리 수업에서 디지털 소양 관련 활동이 어떻게 이루어지고 있는지에 대한 실태 분석과 수요 조사가 추가로 이루어질 필요가 있다.