체육 시간에 과학 공부하기(지식의 사슬 시리즈 6)

"운동경기에는 수많은 과학 원리가 담겨 있다.

체육을 통해 과학을 이해하고, 과학을 체육에 적용할 때

건강한 삶을 가꿀 수 있을 것이다."



체육이 즐거워지고 과학이 쉬워지는 통합교양서!

2010년 벤쿠버 퍼시픽 콜리세움, 김연아 선수의 마지막 연기가 끝나고 나서 온 국민이 환호했다. 심지어는 당시 경기장에 있던 모든 관람객도 기립박수를 보냈다. 이 때 피겨스케이팅의 룰을 잘 모르는 사람들도 김연아 선수의 스피디한 회전과 아름다운 몸짓을 보며 감탄했다. 이처럼 우리는 선수들의 실력에 열광하고 감독의 작전에 감탄하며, 어떤 종목은 직접 하면서 즐긴다. 운동이나 운동을 하여 신체를 튼튼하게 단련하는 것을 체육이라고 한다. 체육에는 수많은 과학 원리가 담겨 있다. 『체육 시간에 과학 공부하기』는 체육에 숨어 있는 과학 원리를 탐구하는 책이다.

높이뛰기 선수들은 어떻게 높이 날아오를까? 피겨 스케이팅 선수들은 어떻게 넘어지지 않고 빙글빙글 돌 수 있을까? 골프공은 왜 울퉁불퉁하게 생겼을까? 마라톤이나 스피드 스케이팅 선수들이 결승선을 통과하고도 숨을 고르게 쉴 수 있는 이유는 무엇일까? 운동 경기를 들여다보면 여러 가지 의문이 생긴다. 이 책은 과학 원리를 통해 이러한 의문점들을 해결하고 있다. 운동선수는 몸의 기능을 극대화하고, 몸이 움직일 때 일어나는 물리적인 변화를 최대한 활용하여 기록을 향상시킨다. 운동 경기에 사용되는 도구와 기구는 첨단 기술을 총동원하여 만든다. 체육은 과학을 설명하기에 매우 훌륭한 소재이다. 청소년들은 이 책을 통해 신나는 체육에서 흥미진진한 과학의 세계를 발견할 것이다. 그렇다고 이 책이 과학 공부만을 위한 것이라고 생각하면 오산이다. 오히려 과학적 원리를 알아 가면 갈수록, 더욱 효율적으로 운동을 할 수 있는 기본기를 마련하게 될 것이다. 책을 끝까지 다 읽은 학생들은 당장 운동장으로 달려 나가게 될 지도 모른다.



교육 현장 전문가의 글과 생생한 이미지 자료

이 책의 저자인 전영석과 홍준의는 과학교육을 전공하고 고등학교 교사로 오랜 시간 근무한 교육 현장 전문가이다. 저자들은 청소년들이 꼭 알아야 할 지식이 무엇인지, 무엇을 궁금해 하고 무엇을 어려워하는지, 그리고 어떻게 설명해야 쉽게 이해하는지 알고 있기 때문에 핵심적인 내용을 효과적으로 설명하고 있다. 또한 저자들은 과학교육의 중요한 목표 중 하나인 합리적인 사고 능력과 문제 해결 능력을 향상시키는 데 중점을 두고 집필을 했다. 예를 들어 본문 66쪽 회전 관성을 쉽게 이해할 수 있도록 우리 몸을 예로 들어서 설명한 부분을 보자. 사람 몸에는 3개의 회전축이 생길 수 있는데,'일어선 상태로 발을 이용해서 360도 도는 것(회전 관성이 작다)'이'손 짚고 옆돌기를 하는 것(회전 관성이 크다)'보다 훨씬 쉽다는 것을 설명하며 회전 관성의 성질을 이야기하고 있다. 이처럼 교과서나 청소년 교양서에서는 찾아보기 어려운 최근 연구 결과와 실험 등 풍부한 자료를 제시하고 이러한 자료를 어떻게 해석하고 활용하는지를 보여 준다.

뿐만 아니라 마이클 조던, 타이거 우즈, 우사인 볼트, 미쉘 콴 등 이름만 들어도 알 수 있는 각 분야 최고의 스포츠 스타들의 활약상이 곳곳에 배치되었다. 청소년들은 이들과 함께 책 속으로 빨려 들어가 역동적이고 흥미진진한 과학의 세계를 만나게 된다. 체육에 관심이 없던 청소년들도 스타들의 역동적인 사진을 통해 본문에서 전개되는 지식과 정보를 생동감 있게 받아들일 것이다. 그리고 추상적인 과학 원리를 간단하고 명료한 일러스트로 구현하여 어렵게만 느껴지던 과학 원리를 친근하게 느끼고 쉽게 이해하도록 했다. 또한 이 책에 자주 등장하는 표와 그래프는 교과서나 참고서와는 달리 색감과 모양을 다채롭게 활용하여 딱딱하지 않고 쉽고 재미있게 보이도록 배려했다.



물리와 생물, 화학으로 탐구하는'운동'과'우리 몸'

이 책의 1, 2부는 물리, 3, 4부는 생물과 화학에 관련된 내용으로 구성되어 있다. 과학책에 자주 등장하는 관성의 법칙, 작용 반작용의 법칙, 호르몬의 원리 등 단순히 외워야 하는 공식이라고 생각했던 교과 내용이 실제 우리가 몸을 움직이고 운동을 하는 동작에 긴밀하게 연결되어 있다는 사실을 깨달을 수 있다.

1부 <힘과 속도의 과학>에서는 힘을 쓰고, 속도를 높이기 위해 어떤 과학의 법칙이 이용되는지 알아본다. 최근 김연아와 박태환이라는 걸출한 스타의 탄생으로 국내 팬들의 관심이 높아진 피겨스케이팅과 수영 뿐 아니라, 단거리 달리기와 장거리 달리기, 높이뛰기와 사이클 등 여러 종목들을 살펴보면서 생생한 정보와 시사적인 내용까지 전달한다.

2부 <공의 과학>에서는 관중들의 탄성을 자아내게 만드는 구기 종목에 대해 알아보면서 마치 물리 법칙을 무시하듯 더 빠르고, 더 크게 휘어지면서, 더 멀리 날아가는 여러 종류의 공을 살펴본다. 이를 통해 축구, 야구, 농구, 골프 등 각종 구기 종목을 통해 공과 운동 기구에도 세밀한 과학적 원리가 적용되고 있음을 알 수 있을 뿐만 아니라, 이런 원리를 적용하여 스포츠 관람의 묘미까지 느낄 수 있을 것이다.

3부 <운동과 우리 몸>은 운동을 할 때 우리 몸 내부에서 벌어지는 활동과 영향 등을 상세한 그림 자료와 함께 살펴본다. 내 체형에는 어떤 운동이 가장 적합한지, 근육과 에너지는 어떻게 만들어지는지, 신경과 호르몬은 어떻게 반응하는지 알아보며'우리 몸'에 대해 더욱 상세하게 이해할 수 있도록 도와준다.

4부 <운동과 다이어트>는 활력이 넘치는 건강한 삶을 위해 어떻게 운동을 해야 하는지, 또 다이어트와 약물 남용, 운동 중독 등 건강을 해치는 요소들을 과학 이론을 통해 자세히 알아보고 경각심을 느낄 수 있도록 하고 있다.

청소년들이 이 책을 통해 습득한 과학 지식으로 운동 기술을 향상시키고, 운동 경기를 더 즐겁게 관람할 수 있을 것이다. 그리고 내 몸에서 일어나는 작용을 과학적으로 이해할 수 있을 것이다. 또한 무엇보다 체육에서 출발해 과학에 이르는 논리적 과정을 통해 일상에서 궁금증을 발견하고 이를 스스로 해결할 수 있는 문제 해결 능력을 계발할 수 있을 것이다.

1부 힘과 속도의 과학

01 | 100m 선수와 200m 선수는 누가 더 빠를까?

02 | 수영 선수, 돌고래 그리고 작용 반작용의 법칙

03 | 귀신도 속이는 관성의 법칙

04 | 사람을 새[鳥]로 만들어 주는 에너지 전환

05 | 우리 몸은 지렛대다

06 | 자전거에 숨어 있는 과학

07 | 빙빙 돌아라, 회전 관성 보인다



2부 공의 과학

01 | 역전 3점 슛에 숨어 있는 포물선의 원리

02 | 울퉁불퉁한 골프공이 멀리 날아가는 까닭은?

03 | 휘어지는 공의 마법

04 | 프로 선수도 바보로 만드는 바운드의 비밀

05 | 스위트 스팟을 찾아라

별면 | 노벨상을 받은 축구공



3부 운동과 우리 몸

01 | 내 체형은 어떤 운동과 궁합이 맞을까?

02 | 근육은 어떻게 만들어지나?

03 | 우리 몸의 에너지는 어떻게 만들어질까?

04 | 심장과 폐는 어떻게 단련될까?

05 | 호르몬은 어떻게 운동을 조절할까?



4부 운동과 생활

01 | 체력은 어떻게 키울 수 있을까?

02 | 다이어트를 잘하는 방법은?

03 | 약물은 운동을 잘하게 하나?

별면 | 과학과 스포츠



체육 시간에 과학 공부하기를 마치며

전영석 저자 전영석은 서울대학교 물리교육학과를 졸업하고 동대학원에서 석, 박사 과정을 마쳤다. 과학고등학교에서 17년간 고등학교 교사 생활을 한 뒤, 한국교육과정평가원을 거쳐 현재 서울교육대학교에서 세계 최고의 초등교육 전문가를 양성하는데 한 조각 힘을 보태고 있다. 물리학을 학습하여 합리적으로 사고하고, 삶에서 만나는 문제를 쉽고 바르게 해결하는데 관심이 많다. 앞으로도 탐구를 통해 문제 해결 능력을 향상시킬 수 있는 지도 전략을 개발하는 데 힘을 다할 계획이다.