생명과 종의기원에 관한 두 모델 수업 모형

 

생명과 종의기원에 관한 두 모델 수업 모형

조정일

   이 글에서는 생명과 종의 기원은 일반 과학과는 다른 접근이 필요한 이유를 제시하고 초, 중, 고등학교 수업 현장에서 사용할 수 있는 두 모델 수업 모형을 소개한다.

1. 과학과 비과학의 구분

1981년 과학철학자 마이클 루즈는 과학을 자연법칙에 기초하여 설명할 수 있는 것으로 제한하면서, 창조-과학은 자연 법칙에 의거하여 설명할 수 없기 때문에 과학이 아니라고 주장하였다. 초자연적 존재에 의존해서만 창조를 설명할 수 있으니까 이런 주장이 설득력 있게 들린다. 하지만 진화론자들이 주장하는 최초의 물질도 역시 자연법칙에 의해서 설명될 수 없다. 게다가 자연법칙에의 의존 여부를 가지고 과학과 비과학을 구분하기에는 현대 과학이 너무 광범위하고 포괄적이어서 대부분의 과학철학자들은 이 기준을 수용하지 않는다. 그런 점에서 마이클 루즈의 법정에서의 증언이 왜곡된 것이라고 비판해 왔다.

2. 기원과학과 조작과학

놀만과 가이슬러가 제안했던 기원과학과 조작과학의 구분은 기원 문제를 다루는데 적절한 개념이다. 그들은 관찰 가능하고 반복적인 현상을 다루는 과학을 조작과학이라고 하고, 현재 관찰가능하지 않고 반복적이지 않은 현상을 다루는 과학을 기원과학이라고 하여 구분하였다. 고생물학, 고지질학, 진화학, 생명의 기원 연구, 외계의 지적 존재 탐사, 양자 역학과 같은 분야는 관찰 가능하지 않거나 동일한 현상이 반복적으로 일어나지 않는 현상을 다룬다. 이 중에서도 생명의 기원과 종의 기원은 관찰가능하지도 않고 반복적이지도 않은 영역이다.

기원과학의 방법론은 실험을 주로 이용하는 조작과학과는 달리 범죄학(forensic science)의 경우와 더 유사하다. 법정에서 검사가 피고의 범죄 행위를 증명하기 위해 물적, 상황적 증거들을 제시하고 논리적으로 엮어서 재판관에게 피고의 범죄사실을 설득하는 것과 같은 방법으로 기원 영역에 접근할 수 있다. 목격자가 없는 상황에서는 현재 관찰할 수 없고 일회적으로 일어나버린 사건에 대해 누구도 절대적으로 범인으로 규정될 수는 없다. 그래서 때로 억울하게 옥살이를 하다 무죄로 풀려나는 경우도 있을 수 있다. 기원 영역과 관련된 어떤 주장도 이런 실수를 범할 가능성을 항상 갖고 있다.

3. 자연적 원인과 초자연적 원인

고분에서 돌조각 하나를 발견했을 때 이 조각이 오랜 세월을 거치면서 흙에서 우연히 형성된 것인지, 아니면 사람이 만든 것인지 구분하는 것은 어렵지 않다. 돌조각의 존재 원인에 대해 자연적 원인 (물질)과 초자연적 원인 (사람의 지혜)의 가능성이 있으며, 그 이외의 가능성은 생각할 수 없다. 똑같은 이유에서 생명과 종의기원에 대해 자연적 원인과 초자연적 원인을 염두에 두는 것은 논리적으로 타당하고 철학적으로 공정하다. 오직 자연적 원인만을 고집하는 것은 철학적 편견이지 논리적 귀결이 아니다. 초자연적 원인은 창조라고 불릴 수 있는데, 이 용어와 개념이 성경에 나온다고 종교라고 주장할 필요는 없다. 또한 그 개념이 기독교적이기 때문에 그렇다면 다른 종교의 창조 신화 등도 가르쳐야한다고 주장하는 것은 적절치 않다. 단지 돌조각의 출처에 대해 자연적인 원인과 초자연적인 원인, 두 가지 가능성을 고려하는 것과 같이 생명과 종의 기원도 이 두 가지 가능성을 고려하자는 것뿐이다.

4. 창조모델과 진화모델

이런 근거에서 생명과 종의 기원을 가르칠 때 두 모델, 창조모델과 진화모델 접근을 적용할 수 있다. 창조,진화 모두 기원과학 영역을 설명하는 설명체계이다. 실제로 유명한 과학교육학자인 애리조나 주립대 교수로슨(Lawson)은 진화론자이면서도 창조와 진화의 두 설명을 제시하고 화석과 지층 자료를 주어 어느 설명이 이들 자료를 더 잘 설명하는지 비교해보도록 하는 수업 모형을 소개하였다. 이런 접근법은 우리의 지식 습득 방법과 같아 자연스러우며, 어느 한 관점을 고집하지 않는다는 점에서 공정하다. 미국에서 뿐 아니라 한국에서도 이런 접근법은 교사들에게 열려 있다.

모델은 실제에 대한 단순한 정신적 표상 (representation)이다. 따라서 모델은 절대적으로 부정되거나 입증되지 않는다. 다만 실제를 어느 정도 잘 나타내느냐 혹은 잘 설명하느냐에 따라 더 좋은 모델과 그렇지않은 모델로 구분될 뿐이다. 기원의 여러 영역들, 예를 들어 종의 기원, 화석의 형성 등에 대해 각 모델은구체적인 선험적 설명 체계를 형성하고 있다. 그 설명에 기초하여 연역한 예측을 기반으로 자료를 비교할때 그 예측이 지지되거나 거부됨으로써 모델의 능력이 시험되는 것이다. 이것은 가설-연역적 사고의 한예이다.

5. 두 모델에 기초한 교수 - 학습 과정안의 예

창조모델이 도입되면 다른 종교나 여러 창조 신화도 가르쳐져야 할 게 아니냐는 주장은 이 모델의 속성에비추어볼 때 적절치 않다. 그런 것들은 현상을 설명하고 예측할 만한 뚜렷한 모델을 구성할 수 없을 뿐 더러, 검증할 수 있는 구체적인 조건 상황을 만들 수도 없고 검증 가능한 예측을 할 수도 없기 때문이다. 설령 그럴 수 있다 하여도 증거에 의해 예측이 들어맞지 않을 것이기 때문에 곧 바로 적절치 못한 모델로 규정될 것이다. 이런 것과는 달리 창조모델은 매우 분명한 설명체계를 갖고 있으며, 예측이 가능한 구체적인상황 (화석의 형성과 기원, 공룡의 기원과 멸종, 지층의 형성, 척추 동물 눈의 구조와 기능 등)을 설정할 수있기 때문에, 과학적 접근이 가능한 모델이다. 다음은 캄브리아기 지층의 동물 화석에 대한 두 모델에 기초한 교수-학습 과정안의 예이다.

 

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교수학습과정안의 예

제목 : 최초의 동물들은 어디로부터 왔는가? - 무엇이 최초의 동물을 생성시켰는가?

서론

지구상에서 생명체들이 거쳐 온 역사적인 모습을 확실하게 보여 주는 자료는 화석이다. 따라서 화석은 생명의 기원에 대한 질문에 대한 답을 줄 수 있는 가장 확실한 자료이다. 화석이 발굴되는 제일 밑바닥 암석층의 동물 화석들을 조사해 보면 이 동물들이 어떻게 출현하였고 생명의 역사를 시작했는지 추리할 수 있을 것이다. 일반적으로 생물의 기원에 대한 설명으로는 창조론과 진화론이 있다.

생명의 기원에 대해 창조론이 주장하는 것은 다음과 같다.

1) 모든 생물은 처음부터 종류대로 창조되었다.

2) 모든 생물은 오직 종류 안에서의 변화에 국한되는 여러 한계를 가지고 있다.

3) 모든 생물은 처음의 종류대로 번식해왔으며 일부는 멸종되었다.

생명의 기원에 대한 진화론의 주장은 다음과 같다.

1) 모든 생물은 무생물로부터 유래하였다.

2) 모든 생물은 하나의 공통 조상으로부터 유래하였다.

3) 진화 과정에서 하나의 종은 다른 종으로 변화하였다.

4) 오랜 시간이 지나면서 간단한 생물들이 크고 복잡한 생물로 진화하였다.

위의 주장들은 생물의 기원과 종의 기원에 대한 설명과 예측을 제공하는 모델로서 기능한다. 즉 창조모델과 진화모델이다. 최초의 동물 화석의 출토에 대해 창조모델과 진화모델은 어떤 예측을 하는가? 가설 연역적 사고에 따라 진술해 보기로 한다. 동물이 처음부터 종류대로 창조되었고 오직 종류 안에서의 변화만이가능하며 (창조론), 우리가 제일 밑바닥 지층의 화석들을 수집한다면 (검증 조건: 최초의 동물 화석), 우리는 처음부터 종류대로 구분될 수 있는 동물의 화석을 발견할 수 있을 것이다 (예측, 혹은 예상된 결과). 혹은 진화론에 따른 가설 연역적 사고 진술을 해보자. 동물이 하나의 공통 조상으로부터 유래하였고 하나의종으로부터 다른 종으로 진화하였으며 (진화론), 우리가 제일 밑바닥 지층의 화석들을 수집한다면 (검증조건: 최초의 동물 화석), 우리는 공통조상으로부터 여러 동물 종으로 변화하는 생물들의 화석을 발견할수 있을 것이다 (예측, 혹은 예상된 결과).

화석은 과거에 살았던 생물의 유해나 흔적이다. 가장 광범위한 화석 출토의 예는 고생대 캄브리아기 지층에서 출토되는 해양 무척추동물의 화석들이다. 거의 모든 종류의 해양 무척추동물의 화석들이 이 지층에서 발굴되었다. 고생물학자들은 초기 캄브리아기 동안에 100종류 (문, phylum)의 새로운 동물들이 출현했다고 추정한다. 그 문들 중 현재는 오직 30여 문만이 남아 있고 나머지는 멸절되었다. 『동아 원색 세계 대백과 사전』에는 캄브리아기 지층에서 척추동물을 제외한 모든 동물군이 출현하였다고 진술하고 있다.유공충, 방산충(원생동물), 해면(해면동물), 해파리(강장 동물), 바다 나리(극피 동물), 완족류, 고둥, 앵무조개(연체 동물), 삼엽충(절지 동물), 필석류(원색 동물) 등의 동물 화석이 다량으로 발견된다. 삽엽충은 그후 멸종된 여러 부류들 중 하나이다. 영국 웨일즈 지방의 캄브리아기 지층은 주로 사암과 셰일로 구성되고약 3km의 두께를 가진다.

캄브리아기 아래 지층은 선캄브리아기 지층으로 약 7km 두께에 해당하며 잘 보존되어 있어 화석을 담기에 적절한 조건이다. 과학자들은 100여년 동안 이 지층에서 화석을 조사하여 왔다. 최근에 에디아카라 화석군으로 알려진 화석들이 처음 오스트레일리아에서 발견된 이후, 남아프리카, 영국, 소련, 뉴파운랜드(Newfoundland)에서 발견되었다. 캄브리아기보다 훨씬 이전에 퇴적되었다고 여겨지는 이 에디아카라 생태계는 모래로 된 퇴적층에 잘 보존되어 있었다. 그 대부분은 캄브리아기 지층에서 발견되는 동물들과 전혀 다른 모습을 하고 있었으나, 그 중 어떤 화석들은 나중에 해파리, 갯지렁이, 불가사리, 혹은 산호와 조금연관이 있을 수도 있는 것처럼 보인다. 일반적으로 초기 캄브리아기 동물 군락과 에디아카라 집단 사이에는 형태학적 간격이 있다. 생물학자들은 선캄브리아기와 캄브리아기 사이에서 일어난 큰 변화에 대해 계속 연구 중이다.

학습 목표

1) 가설과 초기 조건이 주어질 때 각 모델에 따른 예측을 할 수 있다.

2) 자료를 조사하여 과학적 증거를 토대로 예측이 옳은지를 판단할 수 있다.

3) 최초의 동물의 기원을 화석 증거들을 토대로 추론할 수 있다.

학습 과정

1) 캄브리아기 지층은 동물의 화석이 본격적으로 출토되는 가장 밑에 위치하는 암석층이다. 이 지층에서발견되는 화석들은 어떤 모습일까? 왜 그렇다고 생각하는가? 각자의 생각을 가능한 한 분명하게 제시해보라.

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2) 화석의 생성에 대한 비디오를 보고 아래 질문에 답을 해보자. 상영시간 (10분)

· 화석은어떻게 만들어지는가?

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· 캄브리아기 지층에서 발견되는 화석에는 어떤 것들이 있는가?

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· 캄브리아기 지층에서 발견되는 화석들의 특성을 써 보자.

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3) 캄브리아기 지층에서 발견되는 화석들을 추가적으로 조사하고 그 이름과 특성을 써 보자. 아래는 그 지층에서 발견되는 화석들이다.

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4) 선캄브리아기 지층에서 발견되는 화석들을 조사해 보자.

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5) 창조 모델과 진화 모델에 기초한 예측과 캄브리아기의 화석출토 양상을 비교해 보고 자신의 생각을 써 보라.

※ 교사를 위한 지침

이 수업에서 교사들은 각 모델에 기초한 예측을 학생들과 함께 하는데, 검증조건이 제시되면 그에 따른 예측을 할 수 있다는 논리를 가르친다. 화석의 경우에는 중간단계의 유무, 지층에 따라 간단한 구조로부터 복잡한 구조로의 점진적인 변화 아니면 지층의 위 아래에 무관하게 독립적이고 완전한 형태의 생물의 출현 등이 진화론과 창조론에서 다르게 예측하는 것들이다.

자료들은 할 수 있으면 모형 화석들을 제공하고 아니면 그림이나 사진으로 제시한다. 이와 같은 활동을 통해 학생들은 자기들 나름대로 화석을 관찰하고 분류할 수 있는 기회를 가지고 자기들의 주장을 지지하기 위한 증거들을 찾고 주장과 증거들을 논리적으로 연관 짓도록 한다. 이런 활동은 탐구에서 가장 중요하게 생각하는 요소들이다.

교사가 수업 후 학생들에게 물을 수 있는 형성평가 문항으로는 다음과 같은 것들이 있다.

· 화석 출토에 대한 창조론의 예측과 진화론의 예측은 각각 무엇인가?

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· 캄브리아기 지층에서 발견된 대표적인 화석의 이름을 말할 수 있는가?

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· 화석이 진화의 증거라는 주장에 동의하는가? 왜 그런가? 왜 그렇지 않은가?

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생물학 용어

고생대, 캄브리아기,선캄브리아기, 무척추동물, 삼엽충, 에디아카라 화석군, 문(phylum), 가설 연역적 사고

사고 기능

가설 연역적으로 사고하기

증거를 가지고 자기 관점을 주장하기

예측을 검증하기 위한 자료 검색, 수집하기

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6. 진화론 교육의 폐해

진화는 생물학을 비롯하여 현대과학에서 매우 보편화 된 개념이며, 과학적 증거의 여부에 관계없이 모든 과학적 사실들을 엮는 사슬의 역할을 하고 있다. 자연주의적 세계관 아래에서는 생명의 기원과 생명 활동을 설명하는 개념으로서 진화가 유일한 설명 체계이기 때문이다. 그렇지만 교육 현장과 일반 시민들의 인식은 과학계와 차이가 있다. 미국의 경우 1980년 이래 고등학교 생물 교사중 약 37%가 창조론과 진화론을 함께 가르친다고 응답하였다. 최근 연구에서 우리나라 중, 고등학생의 20-30%는 진화론적 관점에 동의하지 않으며, 진화에 대한 수업 후에도 그 관점은 변화되지 않았다. 학생들은 두 이론이 모두 가르쳐지길 바란다. 생명의 기원은 과학적 입증이나 부정이 불가능한 영역인데도 하나의 설명만을 배우도록 하는 것은 적절치 못한 것임을 인식하고 있기 때문이다.

게다가 대학생들의 진화론에 대한 의식을 조사했을 때 진화가 함축하고 있는 도덕적 속성들은 매우 부정적임이 확인되었다. 과학적 이론이라고 하여도 그것이 담고 있는 도덕적 효과가 학생들에게 부정적으로 비쳐졌다면 이는 심각한 일이 아닌가? 생존 경쟁에서 최적자 (the fittest)만이 살아남는데, 그 적자는 착하고 법칙을 잘 준수하는 개체가 아니라 환경을 잘 이용하고 다른 상대를 속이고 자기 것을 확실히 챙기고 남을 헤치는 것이라고 할 때 인간 사회에서는 그러지 말아야한다는 주장을 과연 할 수 있을까? 미국의 여러 통계를 보면 1960년 이후 공립학교에서 진화론이 본격적으로 도입된 이래로 이혼, 동거, 마약, 성적 범죄, 총기사고 등이 상승 곡선을 그리고 있음을 볼 수 있다. 이것이 진화론 교육의 열매이다. 진화론 교육과정을 채택한 우리나라도 지금 그 열매를 거두고 있다.

7. 나가면서

두 모델 접근은 학생들에게 과학의 본성을 이해하고 비판적 사고와 반성적 사고를 하고 관점의 변화를 가져오게 하는 활동을 제공한다. 진화를 가르치되 이것이 갖고 있는 세계관적 속성을 유념하여 두 모델 수업 모형을 시도할 필요가 있다. 이를 위해 초, 중, 고등학교 수업 현장에서 두 모델 수업 모형을 사용할 교사들을 재교육하고 수업에 필요한 자료들을 충분히 공급하여야 한다.