4차 산업 혁명이란 단어를 유행시킨 세계경제포럼(다보스포럼)의 클라우스 슈밥 회장은 물리적 기술, 디지털 기술, 생명 공학적 기술이 미래를 순식간에 어마어마한 규모로 바꿀 것이라고 한다. 이런 기술을 가능하게 만드는 것이 과학적 소양과 과학적 사고력이다.

우리에게 잘 알려진 사이언스라는 학술지를 출간하는 미국과학진흥협회는 1985년(핼리 혜성이 지구 근처를 지나간 해)에 미국의 과학교육을 개선하겠다는 ‘2061(핼리 혜성이 다시 지구를 찾아오는 해) 프로젝트’를 선언했다.우리나라에서는 상상도 하지 못할 76년짜리 프로젝트다. 이 프로젝트의 첫 출간물(모든 이를 위한 과학, 1989, 한국과학창의재단 역)은 “이 책은 과학적 소양에 관한 것이다”로 시작한다. 과학교육의 목표를 과학적 소양이라 천명한 것이다. 미국연구평의회는2012년 과학적 소양을 다음과 같이 정의했다.

- 과학의 아름다움과 경이에 대하여 감상할 수 있다.
- 공적 논쟁에 참여할 수 있을 만큼 과학과 공학에 대한 지식을 갖춘다.
- 일상생활 관련 과학, 기술 정보에 대한 사려 깊은 소비자가 된다.
- 자신이 선택하는 직업 진로에 입문하기 위한 기술을 갖춘다.

우리나라 과학교육은 두 번째에 있는 과학 지식만 가르치고 있다. 그러나 과학적 소양은 지식을 아는 것을 넘어 생활에서 충분히 활용하고 응용하여 지혜롭게 사는 능력을 말한다.

과학적 소양을 제대로 가르치면, 믿을 수 없는 일이 가능해 진다. 2012년에 미국의 과학기술박람회에서 대상을 받은 Jack Andraka(당시 17세)는 당뇨 검사지에 기초하여 췌장암 조기 진단 스틱 센서를 개발하였다. 기존의 검사방법보다 168배 빠르고, 27,000배 싸고, 400배 더 민감하며, 정확도는 약 90%에 이른다.

최근까지도 췌장암은 말기가 되어야 진단이 가능했기 때문에 췌장암으로 판명된 사람은 95%가 사망했다. 초등학교 때 과학캠프에 참가하여 과학자의 연구 활동을 모방해본 아이가 구글과 위키피디아를 잘 활용한 결과다. 집안끼리 친하게 지내던 아저씨가 췌장암으로 돌아가신 것이 연구 동기다. 과학적 소양을 갖춘 어린 학생이 현대 의학의 난제를 해결하였고, TED 강연에도 여러 번 출연하였다. 위키피디아에서는 그를 “발명가, 과학자, 암연구자”로 소개한다.

과학적 사고력을 키우기 위한 몇 가지 방법을 소개한다. 우선 과학적인 가치를 존중해야 한다. 과학은 단순히 지식을 찾아가는 과정 이상이다. 호기심, 창의력, 상상력, 아름다움을 존중하고 독단과 권위에 기대지 않는다. 학생들은 공허한 말이 아니라 실제 경험을 통해 이러한 가치를 느껴야 한다. 과학을 배우면서 호기심이 저절로 자라는 것은 아니다. 학생들이 다양한 자료에 대해 질문하는 것을 격려하고, 그 질문을 명확하게 다듬도록 도와주고, 답을 찾아가는 방법을 경험하게 해야 한다. 궁금하게 여기는 것이 아는 것보다 더 높이 평가되어야 한다.

과학적 지식은 과학자들이 상상력을 창의적으로 사용하면서 진보되었고, 동료들의 조직적인 비평에 답을 하며 발전하였다. ‘어떻게 알게 되었는가?’, ‘증거가 무엇인가?’, ‘문제를 푸는 더 나은 설명이 있는가?’와 같은 질문에 답을 할 수 있어야 한다. 과학적 지식은 불변의 진리가 아니라 이해를 넓혀가는 과정이다. 현재의 과학이 신뢰할 만하다 하더라도, 새로운 것을 받아들여야할 때도 있다. 새로운 것은 독단적 태도나 권위가 아니라 설득에 의해 이루어진다. 많은 사람들이 과학을 차갑고 딱딱하다고 생각하지만, 과학이 만들어 내는 결과는 매우 아름답다. 별의 생성, 우주에서 본 지구, 현미경속의 꼬마선충의 구애, 생명의 출현 등.

한마디로 과학은 매우 엄격한 과정을 통해서 확립된 지식체계이고, 현재의 과학은 투명하고 합리적인 결론을 이끌어 내는 인간이 만들어낸 최고의 사고 체계다. 이 사고 체계가 현대의 문명을 만들었고, 4차 산업 혁명의 발전도 이끌어낼 것이다. 그리고 인류가 안고 있는 커다란 문제-계속 사용해야하는 에너지를 확보하는 일과 우리가 살만한 환경을 유지하는 일-도 해결해 줄 것이다.