Korea’s Gifted Science Education Policies and the International Physics Olympiads: Achievements and Future Directions

Oksu HONG

Since the enactment of the “Gifted Education Promotion Act” in 2000, Korea has implemented a comprehensive framework to identify and support the gifted in the realm of science. The International Science Olympiads serves as a cornerstone educational initiative for these gifted students, with Korea actively participating in nine international competitions spanning various scientific disciplines. Particularly noteworthy is Korea’s involvement in the International Physics Olympiad (IPhO) since 1992, consistently achieving remarkable outcomes through systematic educational strategies. This article offers an overview of Korea’s gifted science education policies, specifically focusing on the 1st to 4th Comprehensive Plans for Identifying and Cultivating the Gifted in Science. It also delves into the changes of policies supporting the International Science Olympiads. Drawing from this examination, the article proposes future strategies, including broadening educational engagement, bolstering expertise for hosting international competitions, refining the education infrastructure, and actively fostering creativity and understanding of physics among gifted students. These proposed enhancements seek to reinforce Korea’s endeavors in nurturing the gifted in science through the IPhO, thereby contributing to the development of future global leaders in science and technology.

들어가며

우리나라는 2000년에 제정되어 2002년부터 시행 중인 ‘영재교육진흥법’을 토대로 국가 주도로 영재를 발굴하고 육성하는 체계를 갖추고 있다. 이 법은 “재능이 뛰어난 사람을 조기에 발굴하여 그들의 능력과 소질에 맞는 교육을 실시함으로써 개인의 타고난 잠재력을 계발하고 개인의 자아실현을 도모하며 국가와 사회의 발전에 이바지하게 함”을 목적으로 한다.1) 이러한 법적 기반 위에서 다양한 영재교육 프로그램이 운영되고 있는데, 특히 과학영재의 국제경험 확대 및 국제교류를 위한 ‘국제과학올림피아드’는 과학 분야 영재 양성을 위한 가장 대표적인 프로그램이라 할 수 있다. 우리나라는 9개 분야의 국제대회(수학, 물리, 화학, 정보, 생물, 물리토너먼트, 천문, 중등과학, 지구과학, 출전 시작 연도순)에 참가하고 있다. 특히 1992년부터 참가해 온 국제물리올림피아드에서는 매년 탁월한 성적을 거두고 있으며, 국제물리올림피아드는 과학영재의 양성과 그들의 잠재력 발휘를 위한 중요한 플랫폼 역할을 담당하고 있다. 본 원고에서는 한국의 과학영재 양성 정책과 국제물리올림피아드의 현황 및 성과를 개관하고, 이를 바탕으로 향후 과제와 방향을 제시하고자 한다.

우리나라의 과학영재양성 정책

우리나라는 영재교육진흥법에 기초하여 2003년부터 교육부 주도로 5년 단위의 영재교육의 방향과 과제를 제시하는 ‘영재교육진흥종합계획’을 수립하고 있다. 그러나 이 계획은 전 분야의 영재교육을 포괄하기 때문에 과학영재교육의 방향과 과제를 충분히 담아내는 데 어려움이 있다. 국가 경쟁력 제고의 열쇠는 과학기술 핵심 인재 확보에 있다고 해도 과언이 아니며, 과학영재들을 발굴하고 육성하는 것은 과학영재 개인의 권리 실현 차원에서도 중요하다. 이러한 맥락에서 2008년부터 과학기술부(현 과학기술정보통신부) 주도로 과학영재양성의 중장기 정책을 담은 5년 단위의 ‘과학영재 발굴·육성 종합계획’을 수립하고 있다.

[Table 1] Visions, goals, and key tasks related to the International Science Olympiad in the 1st to 4th Comprehensive Plans for Identifying and Cultivating the Gifted in Science. (제1차~제4차 과학영재 발굴·육성 종합계획의 비전, 목표, 올림피아드 관련 중점과제)

표 1은 제1차~제4차 과학영재 발굴·육성 종합계획의 비전과 목표, 그리고 올림피아드 관련 중점과제를 정리한 것이며, 각 계획의 특징을 살펴보면 다음과 같다.

제1차 종합계획(’08~’12)2)은 과학영재의 체계적 발굴과 육성을 위한 국가차원의 중장기 전략을 수립하는 데 초점이 있었으며, 과학영재의 정의를 “수학 및 과학에 대한 관심도가 높고 학습속도가 현저히 빨라서, 창의적 문제해결의 잠재적 역량을 계발하기 위해서 일반 학교 교육과정 외의 별도의 교육과정을 제공할 필요가 있는 자”로 명시하고, 학년별 0.3~ 1.3%(평균 0.7%)에게 교육기관별로 특성화된 과학영재교육을 제공하겠다는 목표를 제시하였다. 올림피아드와 관련해서는 4개의 중점과제가 제시되었다. 당시에는 올림피아드 수상실적이 상급학교 진학 시 가산점으로 작용함에 따라 국내과학올림피아드 경시대회에 대한 관심 과열이 문제점으로 제기되었으며, 과학실험, 토론 등을 통한 과학에 대한 흥미 증진보다는 선행학습이 필요한 지식중심의 지필고사 위주 선발로 인해 교육 기능이 약화된다는 우려가 있었다. 또한 올림피아드 참가자 사후관리 미흡 문제도 지적되었다. 이에 국내 과학올림피아드 경시대회의 수상자 수를 적정화하고, 중학생 대상으로는 교과목별로 분리 운영되는 국내 경시대회 지원을 축소하는 정책이 발표되었다. 또한 교육효과 강화를 위해 교육과정을 강조하는 형태로 경시대회 운영방안을 전환하고, 과학에 대한 관심과 흥미를 유발하도록 지필고사보다는 실험·토론 등의 요소를 강조하였다. 이러한 방향성은 2010년부터 국제과학올림피아드 지원 사업에도 반영되어 국제대회 대표학생을 선발하는 방식이 ‘시험’에서 ‘추천+심사’로 전환되었다. 또한 국제과학올림피아드 참가자 진로관리 체계화 및 수상자를 위한 병역제도 개선도 논의되었다.

제2차 종합계획(’13~’17)3)은 창의적 과학인재 육성이 필요하다는 배경에서 수립되었으며, 올림피아드와 관련하여 국제과학올림피아드 대표 선발 및 교육과정 개선이 핵심과제로 제시되었다. 입시 연계 및 사교육 비중이 높은 분야는 관찰·추천제를 유지하거나 강화하고, 그렇지 않은 분야는 다양한 선발 방식을 활용할 수 있도록 하여 재능과 열정이 있는 학생들의 올림피아드 교육 기회를 강화하는 한편 관련 분야 핵심 인재 양성 저변을 확대한다는 내용이 담겼다. 이와 더불어 올림피아드 참가자 대상 이공계 진로 지도를 강화한다는 과제가 제안되었으며, 이에 따라 올림피아드 참가자들이 선후배 과학기술인과 만날 수 있는 멘토링 프로그램이 시작되었다. 이와는 별개로 2017년부터는 국제과학올림피아드 지원 사업에서 올림피아드 저변 확대를 위한 과제가 추진되었다. 일반고등학교 학생의 올림피아드 참여 기회 확대를 위한 교육과정 개선 및 올림피아드 참여 제고를 위한 온라인(사이버) 형태 수‧과학 심화교육 제공이 이에 해당한다.

제3차 종합계획(’18~’22)4)은 “모두의 영재성이 발현되고 성장하는 사회”를 비전으로 제시하면서 개방형 과학영재 발굴 체계로의 전환을 모색하였다. 올림피아드와 관련해서는 과학영재들의 교육기부 활동을 강화한다는 계획이 수립되었으며, 소외계층을 대상으로 하는 올림피아드 학습지원 활동 강화가 제안되었다. 2019년부터 국제과학올림피아드 지원 사업에서는 많은 학생들의 참여 및 교육 기회 확대를 위해 9개 대회 통합공고 및 홍보가 시작되었고, 다양한 배경의 학생에게 참여기회를 부여하기 위한 정책이 추진되었다. 2021년부터는 대표단 선발 및 교육 과정에서 서술형 문항 비중 확대 등 과정중심 성장을 지원하기 위한 방안이 모색되었으며, 2022년부터는 대회 출전 선배 학생과 연계한 대표단 코치 운영 및 선후배 간 네트워킹 활성화 사업이 추진되었다. 또한 국제과학올림피아드 출전학생들이 소외지역 등 학생을 대상으로 교육 나눔·봉사를 실천할 수 있는 장도 마련되었다.

현재 적용 중인 제4차 종합계획(’23~’25)5)은 과학영재 발굴·육성 정책의 혁신과 질적 향상을 통해 과학영재교육의 침체 추세를 반등시키고, 차세대 과학기술리더 양성 정책으로 전환하겠다는 배경에서 수립되었다. 이러한 기조를 반영하듯 급변 사회에 능동적으로 대응하기 위해 종합계획 수립 주기를 5년에서 3년으로 단축하였다. 올림피아드와 관련해서는 3개의 과제가 제시되었다. 먼저 영재교육진흥법의 적용을 받는 영재학교들은 목적 및 판단에 따라, 국제과학올림피아드 관련 출전·수상, (통신)교육 참여 실적 등을 학교생활기록부에 기재할 수 있음을 명시하였다. 참고로 일반학교 및 과학고는 초·중등교육법 및 교육부령 등에 따라 학교생활기록부 기재내용·요령 등이 관리되기 때문에 국제과학올림피아드에서 수상하더라도 그 결과를 기재할 수 없다. 이어 국제과학올림피아드 출전 경험이 있는 과학영재들이 소외지역·계층의 학생들을 대상으로 학습 멘토링을 제공하는 사회공헌 지원 활동이 제시되었다. 또한 박사급 전문연구요원 선발 시 국제과학올림피아드 입상자 등을 대상으로 가점 부여를 확대 추진하겠다는 계획도 담겼다.

국제물리올림피아드 지원 현황

Fig. 1. Support System of the International Science Olympiads. (국제과학올림피아드 지원체계)

앞서 소개한 과학영재양성 정책의 다수는 과학기술진흥기금 및 복권기금으로 운영되는 연구개발(R&D) 사업인 ‘과학영재양성’을 통해 실행되며, 과학기술정보통신부가 총괄하고 한국과학창의재단이 수행한다. ‘과학영재양성’의 주요사업에는 9개 분야 국제과학올림피아드 지원 외에도 전국 27개 과학기술정보통신부 지정 대학부설 과학영재교육원 운영, 전국 20개 과학고 및 7개 과학(예술)영재학교(한국과학영재학교는 별도 지원) 교육과정 내실화 및 과학영재창의연구(Research & Education, R&E) 지원, ASEAN+3 과학영재센터 운영, 첨단연구실 체험캠프(pre-URP) 및 공동 AP/온라인 AP, 과학영재교육 정책기획 및 연구, 과학영재교육 성과 교류·확산 등이 있다. 이중 국제과학올림피아드 교육 및 참가 지원체계는 그림 1과 같다.

Fig. 2. Educational Process of the International Science Olympiads. (국제과학올림피아드 교육의 과정)

국제과학올림피아드의 교육과 대표단 선발 및 대회 참가를 담당하는 9개 한국과학올림피아드위원회는 국제대회 참가를 위해 약 16개월이 소요되는 ‘통신교육-계절학교-대표단 집중교육-대회출전’의 특성화된 교육 프로그램을 운영한다(그림 2). 특히 한국물리올림피아드위원회는 집중교육 이후 아시아물리올림피아드(APhO) 출전을 지원하고, 이 결과를 반영하여 국제물리올림피아드(IPhO) 국가대표를 선발한다. 이렇듯 체계화된 교육과정을 통해 우리나라는 매해 출전하는 전 분야에서 최고 수준의 성적을 거두고 있다.

우리나라 대표단이 참가하는 9개 분야 국제과학올림피아드 중 ‘국제물리올림피아드(IPhO)’는 ‘국제수학올림피아드(IMO)’에 이어 두 번째로 오랜 역사를 지니고 있다. 우리나라는 1992년 7월 핀란드 헬싱키에서 개최된 제23회 IPhO 참가를 시작으로 2023년 7월 일본 도쿄에서 개최된 53회 IPhO까지 총 31회 출전했으며, 매년 우수한 성적을 기록하고 있다.

IPhO 규정6)은 “모든 과학 및 기술 분야에서 물리학의 중요성이 점점 커지고 있으며, 일반 교육에서도 물리학의 중요성이 커지고 있기 때문에 학교 물리교육 분야에서 국제적인 교류를 증진시키기 위해 매년 중등학교 학생들을 대상으로 한 물리학 경시대회인 국제물리올림피아드가 조직되었다”고 밝히고 있는데, 이러한 경시대회는 학생들의 동기 부여와 능력 향상을 촉진할 뿐 아니라 정규 학교 교육을 보완할 수 있는 역할을 담당한다.7) 또한 올림피아드 참가 경험은 과학 분야에 재능 있는 학생들의 잠재력을 발현시켜 과학기술 분야에 공헌하는 사람으로 성장하는 데 긍정적인 영향을 미치며,8) 올림피아드 대표단 선발을 위해 운영되는 집중교육에 참여하는 것만으로도 과학영재들은 몰입감, 확장감, 감정, 포용, 성취감, 숙련도 및 정체성 등을 경험함으로써 과학에 대한 긍정적 태도를 과학에 대한 열정으로 발전시킬 수 있다.9) 실제 2021년 물리올림피아드 계절학교에 참가한 82명의 학생을 대상으로 실시한 설문결과에 따르면,10) 계절학교 수업에 대한 만족도는 평균 4.0점(5점 만점)으로 높게 나타났는데, “교수님들의 강의가 너무 이해가 잘 되게 훌륭했다”, “물리에 관심을 가진 여러 학생들과 함께 수업을 들어서 좋았다”, “많은 지식을 얻을 수 있었고 흥미를 가질 수 있고 자유롭게 문제 풀이를 발표하는 등 열린 형식의 수업이 좋았다”는 의견이 있었다. 또한 IPhO를 준비하면서 느낀 좋은 점으로는 “어렵고 심화된 여러 물리 문제들을 풀어서 좋았다”, “전공 내용들에 대해 알 수 있어져서 물리학자라는 꿈을 확고히 다질 수 있었다”, “학교 내용과 연계되어 재미있게 공부했다” 등의 의견이 있었다.

국제물리올림피아드의 현안과 나아갈 방향

국제물리올림피아드(IPhO)는 과학영재들이 물리학에 대한 깊은 이해와 창의성을 발휘할 수 있는 중요한 장이다. 그러나 현재 우리나라의 IPhO 지원 현황과 교육 시스템에는 몇 가지 현안이 있으며, 이를 해결하고 더욱 발전하기 위한 방향을 모색할 필요가 있다.

첫째, 교육의 대상과 규모의 확대가 필요하다. 수년간 IPhO 지원자 수는 지속적으로 감소하고 있다. 2009년 발표된 사교육경감대책으로 인해 올림피아드 등 대외 수상실적을 학교생활기록부에 기재하지 못하게 된 것이 주요 원인 중 하나라는 지적이 있다. 현재 통신교육에 참가하는 한국의 IPhO 지원자 수는 약 300명으로, 미국의 약 3,000명, 인도의 약 60,000명에 비해 매우 적다. 이러한 상황을 개선하기 위해 ‘제4차 과학영재 발굴·육성 종합계획’에서 제시한 영재학교 학생부 내 영재교육 이력 기재 보장 등의 지원방안을 적극적으로 실행할 필요가 있다. 많은 국가들에서 대학 진학 시 특기자 전형 등을 통해 국제과학올림피아드 출전 이력을 적극 활용하고 있다는 점도 참고할 필요가 있다.11) 이 외에도 교육의 대상을 확대할 수 있는 방안을 마련하여 보다 많은 과학영재들이 올림피아드 교육의 경험을 통해 과학에 대한 열정을 가질 수 있도록 지원해야 한다.

둘째, 국제대회 성공 개최를 위한 전문성 결집이 필요하다. 한국은 2026년 APhO와 2028년 IPhO를 개최할 예정이다. 이는 2004년 포항에서 개최된 IPhO 이후 처음 치르는 국제물리올림피아드로, 성공적인 개최를 위해 전문성을 결집해야 한다. 또한 이를 계기로 물리학에 대한 국민의 관심을 증진시키고, 우수 인재를 확보하기 위한 노력이 병행될 필요가 있다. 필자가 참관인으로 동행했던 2023년 IPhO에는 우수 인재 유치를 위해 MIT와 칼텍(Caltech)의 입학 관계자가 직접 참관하기도 했다. 전 세계 우수 인재가 모이는 기회를 활용해 뛰어난 과학기술 인재를 유치하고, 물리학 및 과학기술 분야의 발전을 도모하는 것이 필요하다.

셋째, 올림피아드 교육 시스템 고도화 및 이를 위한 지원이 필요하다. 우리나라의 올림피아드 교육체계는 국제적으로도 높은 관심을 받고 있다. 최근 우즈베키스탄 교육부는 국제과학올림피아드의 교육 시스템을 전수받기 위해 한국과학창의재단과 업무협약(MoU)을 체결하기도 했다. 그동안 구축된 교육 시스템을 보다 고도화하기 위한 지속적인 노력이 필요하다. 특히, 실험과 이론으로 구성되는 IPhO 시험의 특성을 고려할 때, 학생들이 우수한 시설과 장비를 갖춘 공간에서 체계적으로 실험 교육을 받을 수 있도록 교육에 대한 지원을 강화할 필요가 있다.

넷째, 과학영재들의 창의성과 물리학에 대한 이해 증진을 적극적으로 지원해야 한다. IPhO의 교과과정(Syllabus)은 문제 출제 기준을 다음과 같이 명시한다. "문제는 수학적 능숙함이나 작업 속도를 시험하는 것보다는 창의성과 물리학에 대한 이해를 테스트하는 데 중점을 두어야 한다.”6) 국제물리올림피아드를 위해 교육에 참여하는 전 과정이 단순히 대회를 준비하는 것을 넘어, 학생들의 창의성과 물리학에 대한 깊은 이해를 증진시키는 데 기여할 수 있어야 한다. 그리고 더 많은 과학 영재들이 이러한 교육 프로그램에 참여함으로써, 모든 과학 및 기술 분야에서 점점 더 중요해지는 물리학의 중요성을 인식하고 창의성을 발휘할 수 있는 기회를 얻을 수 있도록 적극적으로 지원해야 한다. 국제물리올림피아드를 통해 더 많은 과학영재들이 물리학 및 과학기술 분야에서 글로벌 리더로 성장해 나갈 수 있길 기대한다.