우타쌤 김우태의 한눈에 사로잡는 생명과학: 개념편(대반전을 위한 17세의 교과서)

수능 과학탐구 중 학생들이 가장 흥미를 느끼는 과목, 실제 수능 선택 비율이 가장 높은 생명과학을 본격적으로 다룬 쫀쫀한 교과서가 출간되었다. [우타쌤 김우태의 한눈에 사로잡는 생명과학 개념편]이다. 중학교에서 [과학]이라는 큰 울타리 안에서 '물리, 화학, 지구과학, 생물'을 맛본 청소년들은 고등학교에 진학하면서 본격적인 영역별 과학 수업을 받게 된다. 지난 2012년에 교과명이 '생물'에서 '생명과학'으로 바뀌면서 잠시 혼란이 일었지만 교과 내용이나 학습목표 자체에는 큰 변화가 없었다. [우타쌤 김우태의 한눈에 사로잡는 생명과학 개념편]은 생명과학I, 생명과학II 가운데 예비고등학교 1학년들이 반드시 알아야 할 내용과 앞으로 생명과학 수업을 듣는 데 꼭 필요한 기본 개념들을 친절하고 상세하게 서술한 책이다. 주요한 배경 지식과 개념, 그리고 더 알아두면 좋은 내용들을 '이것만은 꼭', '조금 더 알아보기' 등으로 별도 처리하여 내신에 대비하는 동시에 반드시 암기하거나 확인하고 넘어가야 할 사항들은 '대표문제'를 통해 학습 정도를 체크한 후 수능 체제까지 맛볼 수 있도록 구성했다. 시각적인 집중도를 높이기 위해 주요 개념어와 개념풀이, 학습팁을 본문과 다른 색으로 표기했고, 교과서에서 다루지 않는 지식들을 가능한 한 상세하게 서술함으로써 '한눈에' 공부할 수 있도록 구성했으며, 자기주도적으로 공부하는 학생들의 필요에 맞게 학습과정을 단순화했다는 점은 이 책만의 특장이다. 고등학교 진학을 앞둔 중학생, 기본 지식이 부족한 고등학생, 그리고 생명과학에 관심이 많은 일반인에게도 추천한다. 저자 김우태 선생님은 공주사범대학교 생물교육학과를 졸업하고, 서울대학교 대학원에서 식물학과 이학석사 학위를 받은 과학 교육 전문가로서 부평고, 계산고, 인천 예일고, 인천 과학고등학교를 거쳐 현재 인천 진산과학고등학교에서 아이들을 가르치고 있다.



'생물'에서 '생명과학'으로

많은 학자들이 21세기를 이끌어갈 과학 분야로 생명과학을 지목한다. 인류의 영원한 숙제인 자연과 인간의 공존, 그리고 인간의 건강 문제와 가장 깊은 관계를 맺고 있는 분야가 바로 생명과학이라는 점을 인지한 결과다. 나날이 발전을 거듭하는 생명과학 연구에 힘입어 우리는 지금 과거에는 상상조차 하지 못했던 일들을 현실 안에서 맞이하고 있다. 학교 현장의 교육이 [생물]이라는 교과명을 [생명과학]으로 바꾼 것도 이 같은 맥락에서다. 따라서 종전의 교육이 "주변의 생명 현상을 정확히 이해하고, 그 속성을 파헤치며, 다양한 생명체와 자연의 유기적 관계를 소개하는" 데 그쳤다면 현재 아이들이 학교에서 배우는 생명과학은 "생명 현상과 자연, 그리고 인간의 관계"를 탐색하는 데 집중한다. 박제된 '학'으로서의 교과과정을 현실 속으로 끌어들인 획기적인 교육 기획이다. 당연히 교과과정 자체도 다채로워졌고 일상에서의 '적용과 쓸모'를 찾기가 수월해졌다. 물론 학교에 다니는 청소년들, 특히 중고등학생들에게 "왜 생명과학을 공부하느냐?"고 묻는다면 십중팔구 "내신과 수능 시험 때문"이라고 대답할 것이다. 틀린 말은 아니다. 과학에 흥미를 갖고 있는 청소년들이라면 "현대 과학의 한 분야니까요!"라고 대답할지도 모른다. 맞는 말이다. 하지만 과연 이런 생각들이 우리가 생명과학을 공부하는 이유의 전부일까?



생명과학은 융합의 대표주자다

생명과학에 대한 이해가 필요한 진짜 이유는 이 분야야말로 "인류의 영원한 관심사인 건강과 가장 관계가 깊은 학문"인 탓이다. 생명과학은 또 인간의 사회생활과도 관계가 깊다. 그래서 "생명과학은 대표적인 종합과학이면서 동시에 기초과학이다"고 말하는 것이다. 즉 많은 과학적인 연구 활동을 위해 가장 먼저 이해해야 할 학문인 동시에 많은 연구 활동의 결과를 가지고 이해해야 하는 학문이라는 뜻이다. 생명과학은 요즘 회자되는 '통섭'의 주인공이다. 과거 생물 교육이 단순한 지식의 암기에 그쳤다면 개정 교육과정에서 배우는 생명과학은 기본적이고 주요한 개념들을 실생활과 연관시켜 학습한다. 다양한 생명 현상을 공부하면서 그것이 인간의 삶과 생활에 어떤 식으로 영향을 미치는지 탐색한다. 화학, 지리학, 문화인류학, 사회학, 의학 등 넘나드는 분야도 한두 개가 아니다. 암환자를 치료하는 데 탁월한 효과가 있는 것으로 알려진 약품인 '택솔' 개발이나 몇 년 전에 우리나라를 비롯하여 세계적으로 유행했던 신종 플루를 치료하는 데 사용된 '타미플루'라는 약의 개발은 생명과학과 건강의 관계를 보여주는 예이고, 과학과 종교를 앙숙으로 만든 '진화론'은 생명과학이 인간의 사회생활에 어떤 영향을 미치는지 잘 보여주는 예이다. 현대인들의 관심이 집중되는 예방의학이나 대체의학, 자연과 인간의 공존을 화두로 삼는 생태학, 기후 변화의 결과로 농축산물 생산 지도가 달라지면서 각국의 수출입 구조가 달라지는 것도 생명과학에 대한 탐색 없이는 거론되기 힘든 사안들이다.



생명 현상이 만들어내는 다양성의 그물에 주목하라

고등학교 교육과정 중 생명과학의 학습목표는 "사람 중심의 생명 현상을 실생활의 경험과 연관시키며, 자신의 신체 및 주변의 다양한 생명 현상을 탐색하고 이해함으로써 자신의 건강과 사회를 건강하게 유지하는 것, 그리고 이를 바탕으로 우리나라의 과학발전을 도모하고 국가 경쟁력을 강화하는 것"이라고 요약할 수 있다. 융합과학으로서의 생명과학의 특성을 요약해주는 말이다. 물론 우리나라의 교육 여건과 구조상 이 같은 학습 목표 달성은 요원한 일로 보인다. 평가 방식과 구조가 달라지지 않는 한 교육 방식의 변화를 꾀하기란 매우 어려운 일이니까. 그럼에도 불구하고 교육과정이 점차 암기 위주의 학습에서 탈피하고, 실험과 실습의 양을 늘리며 탐구활동을 강조하는 방향으로 변하고 있다는 것은 주지할 만한 일이다. [우타쌤 김우태의 한눈에 사로잡는 생명과학 개념편]은 이 같은 맥락에서 볼 때 생명과학이 원래 의도했던 학습목표에 한 발 가깝게 다가섰다고 평가할 수 있다. 즉 "대부분의 생명과학 교과서가 지니는 제한적 지식 서술"의 한계를 극복하기 위해 생명 현상 탐색을 인간과 주변의 생명으로 확대했고, 그 관계성을 짚어나가는 데 집중했기 때문이다. 다양한 생명 현상이 만들어내는 관계성의 파악은 곧 현대 과학의 발전, 인간과 자연의 공존, 더 나아가 지구생태계의 지속가능성을 담보하는 단단한 주춧돌이 될 것이다.



맞춤형 생명과학 교과서를 읽는 법

[우타쌤 김우태의 한눈에 사로잡는 생명과학 개념편]은 고등학교 과정에 올라가는 청소년들을 위해 집필한 '맞춤형 교과서'이다. 이 책은 총 5개의 장으로 구성되었다. 각 장은 개념 이해와 풀이를 중심으로 하는 본문, 본문과 연관된 핵심 사항, 배경 지식 확장을 위해 더 알아보면 좋은 사항 등을 중점적으로 다루었으며 각 장의 말미에 '대표문제'를 수록하여 학생 스스로 공부한 내용의 이해 정도를 체크할 수 있도록 했다. 1장 [생물체이냐 무생물체이냐, 그것이 문제로다]에서는 생물체의 특성과 생물체의 기본 구조 및 에너지 사용과 물질대사, 환경 변화에 대한 반응, 성장과 발생, 생물학적 진화, 바이러스의 정체 등을 다룬다. 2장 [우리가 살 수 있는 이유!]에서는 주로 사람을 비롯한 동물의 영양분 섭취와 흡수, 소화 문제를 다룬다. 따라서 에너지원과 영양소에 대한 이야기가 주를 이룬다. 또 순환과 배설, 호흡의 영역도 매우 상세하게 다루고 있다. 유전자와 유전물질에 대한 부분은 일반인에게도 매우 흥미롭다. 3장 [식물은 어떻게 살아갈까?]는 제목 그대로 식물 생장의 모든 것을 다룬다. 식물의 구조, 동물과 다른 점, 식물의 순환기관 및 식물의 광합성 과정과 물질대사에 대해 설명한다. 4장은 [생명체의 역사가 궁금하다!]이다. 여기서는 생물체의 기원, 명명법을 시작으로 지구상에 나타난 원시생명체부터 다양한 생물의 등장에서 인간의 진화에 이르기까지 주로 다양한 생명 현상을 중심으로 그들의 탄생부터 진화 과정을 살핀다. 마지막 장인 5장은 [우리의 환경과 생물을 지켜라!]이다. 제목에서 짐작하듯 생태계 이야기를 다루는 장으로서 생명 현상의 변화가 인간 생활에 미치는 영향을 탐색하고 문제점 및 시사점을 파악하고 대안을 살펴본다.

프롤로그_ 생명, 그 경이롭고 신비로운 세계

1장 생물체이냐 무생물체이냐, 그것이 문제로다

생물체의 특성 15 | 생물을 구성하는 기본 구조는 세포 17 | 에너지 사용과 물질대사 31

환경 변화에 대한 반응 36 | 조절과 항상성 38 | 성장과 발생 38 | 생식 40 | 생물학적 진화 40 | 바이러스의 정체가 궁금하다 42 | 바이러스는 무엇으로 이루어져 있는가? 43 | 바이러스에는 어떤 종류가 있을까? 44 | 바이러스는 생물일까, 무생물일까? 45

대표 문제 47



2장 우리가 살 수 있는 이유!

사람은 무엇을 먹고 사나? 53 | 에너지원의 대표 선수 탄수화물 53 | 몸짱이 사랑하는 단백질 55 | 에너지를 저장하는 지질 56 | 음식물의 운명은? 64 | 먹어야 산다-소화 65 | 동물에서의 물질 수송-순환 78 | 쓸모없는 물질 내보내기-배설 89 | 먹어야 사는 이유 94 | 호흡의 종류 94 | 기체 교환의 과정-외호흡 95 | 에너지를 만드는 작용-내호흡 98 | 우리 몸은 어떻게 방어할까? 100 | 우리 몸을 지켜주는 군인들과 방어벽 100 | 혈액형 이야기 105 | 우리 몸은 어떻게 느끼고, 반응할까? 110 | 감각기관과 운동기관 110 | 신경계의 구조 116 | 항상성을 유지하는 두 가지 방법 120 | 팥 심은 데 팥 나고, 콩 심은 데 콩 난다 124 | 생식의 종류와 방법 125 | 유전자, 유전물질, 유전 135

대표문제 147



3장 식물은 어떻게 살아갈까

식물의 몸은 어떻게 생겼을까? 157 | 동물과 다른 식물의 세포 구조 158 | 식물이 육상에서 살 수 있는 이유 163 | 식물의 순환기관 167 | 식물의 골격 171 | 광합성 과정과 에너지 발생 방법 172 | 물질대사와 ATP의 정체 172 | 광합성-빛에너지를 음식으로 173 | 생물의 에너지 생산 180 | 산소가 필요 없는 호흡-무산소호흡 180 | 산소가 필요한 호흡-산소호흡 182

대표문제 184



4장 생명체의 역사가 궁금하다!

생물체 이름붙이기 192 | 생명체는 언제 우리 지구에 나타났을까? 195 | 유기물의 기원 195

원시 생명체의 기원 197 | 원핵세포의 등장 200 | 진핵세포의 등장 202 | 다세포생물의 등장 202 | 육상 생물의 등장 203 | 다양한 생물의 등장 204 | 인간은 어떻게 진화했을까? 207

생물이 진화한 증거들 211 | 화석 증거 213 | 해부학적 증거 213 | 지리적 분포상의 증거 214 | 생명체의 다양성 216 | 바이러스와 박테리아 220 | 원생생물의 다양성 226 | 식물의 다양성 229 | 균류의 다양성 234 | 동물의 다양성 237

대표문제 247



5장 우리의 환경과 생물을 지켜라!

생태계, 더불어 살아가는 세계 256 | 생태계란? 256 | 생태계에서 물질과 에너지의 운명 271

생태 피라미드 274 | 환경오염, 인간 활동의 추악한 배설물들 278 | 생물 다양성 보전하기 286 | 생물 다양성의 보전 이유 288 | 생물 다양성의 파괴 원인들 290 | 생물 다양성의 보전 방법 297

대표문제 301

김우태 저자 김우태는 공주사범대학교 생물교육학과를 졸업하고, 서울대학교 대학원에서 식물학과 이학석사 학위를 받았다. 부평고, 계산고, 인천 예일고, 인천 과학고등학교를 거쳐 현재 인천 진산과학고등학교에서 아이들을 가르치고 있다. 생명 현상에 대한 정확한 이해를 바탕으로 각 생명체의 다양성을 존중하고, 더불어 사는 삶의 가치를 중요하게 여길 때 지구생태계가 보존될 수 있다고 믿는다. 이러한 믿음 아래 "눈과 마음을 여는 과학" 수업에 초점을 두는 우타쌤은 아이들과 함께 생명 현상을 탐색하고 연구하는 일을 가장 큰 기쁨으로 꼽는다. 쓴 책으로 ?2009 개정 심화 생명과학 교과서?, ?2013 EBS 탐스런 과학탐구 생명과학II?, ?EBS N제 과학탐구영역 생명과학I 300제?, 그리고 ?2013 디딤돌 단권화 과학탐구영역 생명과학?이 있다.