"사람이 힘이다" 4차 산업혁명 필수과목 'STEM'

AI 로봇이 명화를 그리는 작업이 시연되고 있다.[사진=선재관 기자]

최근 STEM 교육의 중요성이 부각되고 있다. 4차 산업혁명 시대에 많은 직업들이 기술적·과학적 능력을 요구하고 있기 때문이다. 

STEM 교육은 과학(Science), 기술(Technology), 공학(Engineering), 수학(Mathematics) 분야의 통합적인 학습을 지향하는 교육 방식이다. STEM은 이 네 가지 분야를 융합해 학생들이 문제 해결 능력, 창의성, 비판적 사고 등을 기를 수 있도록 돕는 교육 모델이다. 

디지털 기술, 인공지능(AI), 빅데이터, 사물인터넷(IoT), 로봇공학, 자동화 등 기술 발전은 직업 시장에서 새로운 직업군을 만들어내고 있다. 기술적 이해와 문제 해결 능력을 갖춘 인재가 각광받고 있으며, STEM 교육은 이러한 능력을 키우는 데 핵심적인 역할을 하고 있다. 

4차 산업허겨명 시대에는 단일 분야의 지식만으로 해결하기 어려운 경우가 많기 때문에, 학생들이 다양한 분야의 지식을 통합하여 창의적인 해결책을 제시할 수 있도록 돕는 것이다. 최근에는 STEM 교육의 범위가 STEAM(STEM + Art)으로 확장되면서 예술적 창의성도 중요하게 다루고 있다.

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버락 오바마 전 미국 대통령은 STEM 교육의 중요성을 여러 차례 언급하며 국가 경쟁력을 강화하는 핵심적인 요소라고 주장했다. 4차 산업혁명과 글로벌 경제의 변화에 대응하기 위해선 STEM 교육을 통해 과학, 기술, 공학, 수학 분야에서 고도로 숙련된 인재들을 키워내야 한다고 강조했다. 

우리나라도 STEM 교육의 중요성을 인식하고 적극적으로 도입하고 있다. 교육부는 2016년 STEM 교육 활성화 방안을 발표했다. 학교 현장에서 STEM 교육을 강화하고, 학생들에게 창의적이고 실용적인 문제 해결 능력을 배양할 수 있도록 다양한 프로그램을 추진해왔다. 고등학교 선택 과목에 STEAM(Science, Technology, Engineering, Art, Math) 관련 과목을 추가해 예술과 기술의 융합을 통한 창의적 문제 해결 능력을 배양하고 있다. 

국내 여러 과학기술원에서도 STEM 교육을 확대하기 위해 체험형 STEM 프로그램을 운영하고 있다. KAIST, POSTECH 등은 청소년 STEM 캠프나 방학 특강 등을 통해 학생들에게 직접 로봇 공학, 코딩, 3D 프린팅 등 최신 기술을 체험할 수 있는 기회를 제공하고 있다. 미래창조과학부 주관의 청소년 코딩 대회, 과학 탐구 대회, 디지털 창의 인재 대회 등 STEM 관련 대회도 활발히 열리고 있다. 

한국에서 STEM 교육이 매우 중요한 교육적 흐름으로 자리 잡고 있지만 여전히 현실적인 인프라는 부족한 실정이다. 한국 교사들 중 상당수가 STEM 교육의 전문성을 갖추지 못하고 있다. STEM 교육을 제대로 이끌어가기 위해선 과학, 기술, 공학, 수학 분야에 대한 깊은 이해와 실습 능력을 갖춘 교사들이 더 필요하다.

또 학교에서는 실험실, 기술 관련 장비, 로봇 교육용 도구, 컴퓨터 장비 등이 부족해 실습 중심의 STEM 교육을 효과적으로 운영하기 어려운 환경이다. 특히 도시와 지방 학교 간에 STEM 교육 자원에 격차가 크다. 대도시 학교는 최신 기술 장비와 다양한 교육 프로그램을 이용할 수 있지만 농촌 지역이나 저소득층 학교는 STEM 교육을 위한 기술적 인프라가 부족하거나 아예 없는 경우가 많다. 

우리나라의 AI 전문 인재 수는 글로벌 30개국 가운데 22위로 AI 인재가 여전히 부족하다. 인공지능 전문 연구기관인 엘리먼트 AI가 발표한 ‘2020 글로벌 AI 인재보고’에 따르면 전 세계 AI 분야 전문 인재 수가 47만7956명인데, 한국은 0.5%로 30개국 중 22위에 그쳐 전문 인재 확보 경쟁에서 크게 뒤처져 있다.

미국은 STEM 교육의 선도국가로서 다양한 프로그램을 통해 STEM 교육을 발전시켜 나가고 있다. 오바마 대통령은 2011년 '10년 내 우수 STEM 교사 10만명 양성'을 추진했다. 2022년에는 '모든 학생을 위한 STEM 수월성' 구상이 나왔고, 교육부가 올해 초중고교 STEM 교육 강화에 1200억 달러를 지원하며 파격적으로 투자했다.

핀란드에서는 초등학교부터 프로그래밍과 코딩을 가르치는 것이 필수적으로 이뤄진다. STEM 융합 교육을 통해 학생들이 수학, 과학, 기술을 단독적으로 배우는 것뿐만 아니라 이들을 통합적으로 활용할 수 있도록 지원하고 있다. 

박동 한국직업능력연구원 선임연구위원은 "AI 경쟁력의 핵심은 곧 인재인데, 기존 교육 방식을 단순히 개선하는 방식으로는 AI 인재를 제대로 양성하기 어려운 것이 현실이다. 초·중·고교 교육과정을 AI 시대에 걸맞도록 전면 재조직화하는 작업을 수행해 나가야 한다"고 조언했다.

이어 "교육부 등 인재 양성 관련 부처들의 업무 영역을 분명하게 설정해 컨트롤타워를 만들어야 한다"며 "교육청 등에서 자율적으로 AI 인재를 양성할 수 있도록 교사 양성 및 재훈련, 학교급별로 차별화된 AI 교과서 개발 등 다양한 방안을 모색할 필요가 있다"고 강조했다.