JUN 4, 2025
교육자의 달: 고등학생들은 과학적 탐구를 위해 계산 화학을 어떻게 활용할 수 있을까? ‘Comp-Chem Lab’ 개발 과정에서 얻은 통찰
지난 10년 동안 화학 구조의 에너지를 직접 파악할 수 있게 해준 계산화학(CC)의 부상으로 화학에 대한 이해에 혁명이 일어났다. CC는 과학적 문제를 탐구하는 데 있어 시뮬레이션이 현재 수행하는 필수적인 역할을 보여주는 강력한 사례이다. 화학 수업에 CC를 도입하면 학생들이 화학 반응에 관여하는 에너지에 대한 이해를 심화시킬 뿐만 아니라, 과학 연구에 사용되는 현대적인 도구를 접할 수 있는 큰 잠재력을 지닌다.
그러나 고등학교에서 CC를 활용하는 데에는 여전히 몇 가지 기술적·교육적 과제가 남아 있습니다. 이러한 과제를 해결하기 위해, 우리는 고등학생들이 교실 내에서 과학적 탐구를 위해 CC를 활용할 수 있도록 지원하는 웹 기반 학습 환경인 Comp-Chem-Lab(CCL)을 개발했습니다.
이번 세션에서 참가자들은 CCL을 통해 학생들이 지도형 상호작용 활동을 바탕으로 결합 해리 및 반응 에너지 역학을 탐구할 수 있도록 돕는 방법을 적극적으로 살펴볼 기회를 갖게 될 것입니다.
실증 연구 결과를 바탕으로, 고등학생들이 CCL을 어떻게 활용했는지 살펴보겠다. 학생들의 문제 해결 전략은 초기 시행착오 방식에서 시작하여, 적응형 피드백의 지원을 받아 에너지 최소점을 전략적으로 탐색하는 방식으로 발전했다. 전반적으로, 이번 실증 연구 결과는 개념적 이해, 과학적 탐구, 그리고 계산적 사고를 지원하기 위해 CC 도구를 활용하는 데 있어 그 잠재력과 과제를 모두 부각시켜 준다.
계산화학이 중등 및 대학 교육에 어떻게 더욱 효과적으로 접목될 수 있을지 귀하와 논의할 수 있기를 기대합니다.
연사 소개
벤자민 폴로트
베를린 자유대학교 화학 교육학 교수
벤자민 펠로트(Benjamin Pölloth) 교수는 독일 레겐스부르크 대학교에서 화학과 수학을 전공했습니다. 졸업 후 2년 동안 독일의 아카데미크 고등학교에서 교사로 근무했습니다. 그 후 뮌헨 루트비히 막시밀리안 대학교(LMU)에서 지프세(Zipse) 교수와 함께 물리유기화학 연구를 수행하며, 에난티오선택적 촉매 반응에서 분산 상호작용이 반응 속도에 미치는 역할을 조사했습니다. 박사 학위를 취득한 후, 튀빙겐 대학교에서 슈바르처(Schwarzer) 교수와 함께 화학 교육 연구 분야의 박사후 연구원으로 활동했습니다. 2024년 12월부터는 베를린 자유대학교(Freie Universität Berlin)에서 화학 교육학 교수로 재직 중입니다. 그의 연구는 화학의 현대적 이해와 최신 연구 성과를 과학 교육에 어떻게 접목하여, 예를 들어 ‘에너지’라는 핵심 개념에 대한 개념적 이해와 시뮬레이션 활용을 통한 과학적 탐구 능력을 함양할 수 있는지를 탐구합니다. 이를 위해 그는 학습 과정을 실증적으로 연구하고, 실험이나 온라인 학습 환경과 같은 학습 기회를 개발하고 있습니다.