일본 슈퍼 사이언스 하이스쿨(SSH)의 특징과 사례 분석

Abstract

Science and technology development has been changing rapidly in the 21st century. Accordingly, the amount of related knowledge is exploding. In future science education, the cultivation of science and technology talents with the ability to create and utilize new knowledge is emphasized rather than the ability to acquire new knowledge. To this end, various forms of Science Education, such as STEM and STEAM, are being implemented in many advanced countries like the United States, Japan, and Korea. In addition, as schools with specialized science curriculum emerge, the development of science education is promoted not only in gifted education but also in general high schools. In terms of science education, Japan and Korea share many similarities. Including the problems they face. Among them, the Phenomenon of avoiding science was recognized as a common problem in two countries which have the latest science and technology-oriented industrial structures. As a countermeasure, Japan's Ministry of Education, Culture, Sports, Science and Technology (MEXT) and Japan Science and Technology Agency (JST) established the Super Science High School (SSH) in 2002. The Super Science High School project introduced science and mathematics classes with autonomous curriculum reflecting the characteristics of each region and school. As of 2022, 218 SSHs are operating in Japan. It has a great influence on students who want to study science and technology to promote interests in the two disciplines and to choose a career in science and engineering. Similarly, in Korea, Science Core school (SCS) that operates a science curriculum specialized in general high schools has been implemented. In this context, it is necessary to understand the characteristics of the SSH that has been continuously operated for 20 years. In this study, two research methods were selected to identify the characteristics of SSH. First, the common characteristics of SSH were identified by analyzing the 'R&D Implementation Report' of nationwide SSH in Japan using Semantic Network Analysis (SNA). Among them, the characteristics and orientations of Japanese SSH were found through keywords in the reports. Second, as representative cases of SSH's operation, the reports of the three schools that have been operating for the longest time since the start of the project were analyzed in depth. Among them, the current operation case of SSH with long-term know-hows were identified. In the first study, the words in the annual R&D Implementation Reports published by each SSH were analyzed using a Semantic Network Analysis of a visualization program (Netminer 4.4.5) according to the processes of Overview of R&D, Results of R&D, and Tasks for R&D. In each process, the topic was identified through Word Cloud, Word Frequency, Degree Centrality, and Cohesion Structure, and what the key words meant was embodied through connecting with other words. In addition, common characteristics of SSH were analyzed through connection centrality. The detailed contexts of each word were researched in depth by finding sentences with key words in the original text of the report. Development, which appeared as a keyword in "Overview of R&D," was used to mean "cultivate students with excellent talents" and "develop students' literacy." This means aiming the promotion of growth in students' ability and literacy by teachers and schools by schools and teachers. "Global" was used as the meaning of "internationality" pursuing exchange and cooperation, "English education" for communication, and "experience the world stage in a wide society." This means that SSH aims to cultivate both national and international scientific talents working abroad. As a result of analyzing 'Results of R&D' as Degree Centrality, 'Presentation' appeared as the keyword with the highest frequency. This means that SSH's education methods, in which students have opportunities to present various studies as well as to develop contents with other students, are similar nationwide. The most frequent keyword in the "Tasks for R&D" was "Exploration." Exploration was used to evaluate the inquiry activities students had in the SSH projects. Specifically, it can be seen that 'Exploration' describes evaluations for inquiry the fostered inquiry ability and improving the deficiencies. The results of the first study are that the main characteristic of SSH is 'developing' students' abilities with the aim of science and technology talents. SSH's students 'Present their own research driven by their own Inquiry. In addition, SSH showed the possibility of expanding science and education exchanges as a research and development hub for science and technology in local communities such solidarities for local middle and high school, industry-academia and oversea high school. In the second study, the three schools that have been operating the SSH projects for the longest time were analyzed to explore how their schools have been operated. There were differences in the characteristics of the schools. However, all three schools have excellent solidarities with universities, foster internationality through active overseas exchanges, and play a role as a hub for science and technology R&D in the local community. These enabled the autonomous operation of SSH with the same ultimate goal pursued by the project. What should be noted through these results was that overseas exchange and Science-English education at high school level were possible. In addition, it was found that it was possible to cultivate science and technology talents through the educational perspectives pursued by school such as, exploration and presentation, and ethics education for scientists and engineers, away from entrance exam-oriented education. This study presents examples of various science education that can be utilized in Korea's SCS, which is operated under the same objectives, by illustrating the characteristics of SSHs which has operated over two decades.

21세기는 빠른 과학기술 발전 속도로 인하여 관련 지식의 양이 폭발적으로 증가하고 있다. 따라서 미래 과학교육에서는 지식의 습득능력보다는 새로운 지식의 창출 및 활용능력을 갖춘 과학기술 인재의 양성이 강조되며, 이를 위해 미국을 비롯한 일본, 한국 등 많은 선진국들에서 STEM, STEAM 등과 같은 다양한 형태의 과학교육이 시도되고 있다. 또한 특성화된 과학교육 과정을 가진 학교들이 나타나면서 영재교육 뿐만 아니라 일반 고등학교에서도 보편화된 과학교육의 발전을 도모하고 있다. 과학교육적 측면에서 일본은 우리나라와 유사한 면이 많으며 현실적으로 직면하는 교육의 문제점도 유사하게 드러난다. 그중 이과기피 현상(理科離れ)은 최신 과학기술 중심의 산업구조를 갖는 두 나라에서 공통적인 문제로 인식되었다. 이에 대한 대책으로 일본은 2002년 문부과학성과 과학기술진흥기구 주체로 일반 고등학교에 각 지역과 학교의 특색에 맞는 자율적인 커리큘럼의 과학‧수학 수업을 도입하는 슈퍼 사이언스 하이스쿨(SSH) 사업을 시작하였다. SSH 사업은 20년간 지속적으로 운영되어 2022년 현재 일본 전국 218개교가 운영되고 있으며, 학생들의 과학에 대한 흥미와 관심 증진 및 이공계 분야로의 진로선택 등에 큰 영향을 끼치고 있다. 이와 유사하게 우리나라에도 일반 고등학교에 특성화된 과학교육과정을 도입한 과학중점학교(SCS)가 운영되고 있으므로, SSH 사업의 특징과 장단점을 집중적으로 분석해 볼 가치가 있다. 본 연구에서는 SSH의 특징을 파악하기 위해 두 가지의 연구 방법을 택하였다. 첫째, 일본 전국 SSH의 연구개발 실시보고서를 언어 네트워크 분석(SNA) 기법으로 분석하여 SSH의 공통적 특징을 파악하였고, 일본 SSH의 특징과 지향을 보고서 속 키워드를 통해 확인하였다. 둘째, SSH의 대표 운영사례로 사업 개시 이후 현재까지 가장 오랜 기간 운영해 온 세 학교의 보고서를 심층 분석하여 장기간의 노하우를 가진 SSH의 운영사례를 파악하였다. 이를 통해 한국의 과학중점학교 사업에 대한 시사점을 제공하고자 하였다. 첫 번째 연구에서는 각 SSH에서 해마다 발행하는 연구개발 실시보고서 속에 등장하는 단어들을 연구개발의 개요, 연구개발의 성과, 연구개발의 과제의 과정에 따라 언어 네트워크 분석 및 시각화 프로그램(넷마이너4.4.5)을 사용해 분석하였다. 각 과정에서 언어 클라우드, 단어 빈도수, 연결중심성, 응집구조를 통해 핵심어를 중심으로 한 그룹별 주제를 확인하고, 다른 단어들과의 연결 형태를 통해 핵심어가 의미하는 바를 구체화 하였다. 또한 연결중심성을 통해 SSH의 공통적인 특징을 분석하고, 보고서 원문에서 핵심어가 쓰인 문장을 찾아 각 단어의 세부 맥락을 파악하였다. 연구개발의 개요에서 핵심어로 나타난 육성은 학생을 우수한 인재로 양성한다는 의미와 학생의 소양을 길러낸다는 의미로 사용되어 학교와 교사에 의한 학생의 능력과 소양의 성장을 목표로 하는 것을 의미한다. 글로벌은 교류와 협동을 추구하는 국제성, 커뮤니케이션을 위한 외국어(영어)교육, 넓은 사회에서 세계 무대를 경험의 의미로서 활용되었다. 이는 SSH가 국내 활동뿐만 아니라 해외에서 활동하는 국제적 과학인재양성을 목표로 함을 의미한다. 연구개발의 성과를 연결중심성으로 분석한 결과 발표가 가장 빈도수 높은 핵심어로 등장하였다. 학생들이 다양한 연구들을 직접 발표하며 다른 학생들에게 내용을 공유하고 발전시켜 나가는 SSH의 교육방법이 전국적으로 유사함을 의미한다. 연구개발의 과제에서 가장 빈도수가 높은 핵심어는 탐구였다. 탐구는 SSH 사업 속에서 학생들이 가지게 된 탐구 활동들을 평가하는 의미로 사용되었다. 구체적으로는 육성된 탐구력을 평가하고 부족한 점을 개선하려는 의미로 탐구를 서술하고 있음을 알 수 있다. 첫 번째 연구의 결과는 SSH의 주요 특징이 과학기술 인재양성을 목표로 학생의 능력을 육성하는 것이며, SSH의 학생들은 스스로 탐구한 연구를 발표한다는 것이다. 또한 SSH는 지역의 중고대연대, 산학연대, 해외의 학교와 연대 등 지역사회의 과학기술 연구개발의 거점으로서 과학교육 교류를 확장할 수 있다는 가능성을 보여주었다. 두 번째 연구에서는 20년이라는 가장 오랜 기간 SSH 사업을 운영해온 세 학교를 대상으로 최근까지의 사업 성과를 분석하였다. 학교의 특징마다 차이점은 있었으나, 세 학교 모두 대학과의 연대가 뛰어나고, 활발한 해외교류로 국제성 함양에 기여하며, 지역사회에서 과학기술 연구개발의 거점 역할을 하는 것이 공통점으로 나타났다. 자율적으로 운영되는 SSH이지만 사업이 추구하는 최종목표는 동일하였다. 두 연구의 결과를 통해 고등학교 수준에서의 해외 교류와 이과 영어교육이 가능함을 알 수 있었고, 입시 위주의 과학교육에서 벗어나 탐구와 발표, 과학기술자 윤리교육 등 학교가 추구하는 교육관으로 과학기술 인재양성이 가능함을 알 수 있었다. 본 연구는 20년간 운영되어 온 SSH의 특징 분석을 통해 같은 목적으로 운영되고 있는 과학중점학교와 같은 과학특성화 학교에서 활용할 수 있는 다양한 과학교육의 사례를 제시하고 있다.