[사이언스칼럼] 수학교육 발전방향에 대한 제언

윤강준 국가수리과학연구소 산업수학전략연구부 박사

윤강준 국가수리과학연구소 산업수학전략연구부 박사

인공지능(Artificial Intelligence·AI) 기술의 급속한 발전으로 인해 주위에 존재하는 유무형의 모든 것(데이터)에서 필요한 정보를 생산하는 지능정보화시대가 도래했습니다. 우리의 생활환경은 완전히 다른 모습으로 전개되고 있습니다. 지능정보화와 포스트 코로나 시대를 맞아 교육환경 또한 변화의 필요성이 요구돼 AI 기반의 미래사회를 주도할 인재의 양성을 위한 수학교육의 방향에 대해, 수학을 업으로 살고 있는 수학자로서 의견을 드리고자 합니다.

지능정보화시대를 선도할 인재의 역량은 논리적 사고를 통한 문제해결 능력과 전체를 통찰해 그 전체를 이루는 각 요소의 기능과 역할을 이해하고 보다 쉽거나 효율적인 방법을 찾아내는 창의력, 다양한 분야의 전문가가 참여하는 기술개발과정에서 자신의 역할과 의견을 전달하고 상대방의 역할과 의견을 이해하는 협업을 위한 의사소통능력이라고 여깁니다. 문제해결능력, 통찰을 통한 창의력, 의사소통능력은 수학교육을 통해서 가장 효과적으로 습득될 수 있으며 수학교육의 목적 또한 이런 역량을 배양시키는 데 있다고 봅니다.

이런 능력들을 효과적으로 배양시키기 위해 초중등 과정에서 수학교육의 방향을 개념의 전달과 풀이능력 배양보단 수와 식, 용어, 개념의 사용법을 이해해 이들을 적용할 수 있는 능력의 배양, 즉 수학을 다루는 교육에 두었으면 합니다. 수학은 과학적 사고의 전개를 위한 언어이며 문법입니다. 우리는 국어와 영어를 통해서 언어를 배우는데, 그 목적은 자신의 생각이나 주장을 표현하고 또 상대방의 표현을 이해하기 위해서 배웁니다. 수학도 마찬가지입니다. 수와 식 그리고 여러 용어와 개념을 이용해서 자신의 주장이나 현상을 표현하고 표현된 것을 이해하는 과학의 언어입니다. 따라서 수와 식 그리고 여러 개념들을 가지고 논리적 체계(문법) 하에서 자신의 생각이나 관찰된 현상 등을 표현하고 이를 해결해가는 것을 구체적으로 가르치는 식으로 전개하기를 제안합니다.

수학의 개념들을 구체적으로 적용하는 학습방법은 물리와 전산과의 융합교육을 통하면 보다 효과적이면서도 효율적일 것입니다. 물리와의 융합교육을 통해 물리현상의 수식화와 이를 통해서 자연스럽게 미분방정식 등 수학을 통한 현상의 표현인 수리모델링을 경험할 수 있습니다. 자신들이 수립한 수학적 표현 즉 방정식 등을 컴퓨터 프로그래밍을 통해 해결함으로써 논리적 사고력과 전산능력을 경험할 수 있으며 그 해답과 현실과의 오차를 경험함으로써 수학의 엄밀성과 컴퓨터의 성능과 한계를 자연스럽고도 즐겁게 접하게 될 것입니다. 이를 통해 스스로 컴퓨터를 통한 현실적 문제를 어떻게 해결할지 고민하는 기회도 만납니다.

이 과정을 위해 기초적인 산업수학의 내용을 중고등 교과과정에 첨가했으면 합니다. 산업수학은 수학이 지루하게 문제만 푸는 추상적인 학문이 아닌 현실에 반드시 필요한 학문이라는 수학의 유용성을 일깨우며 나아가 수학에 대한 동기유발과 함께 흥미를 제고시키는 데 좋은 방법이라고 여깁니다.

새로운 지식이나 기술을 익히는 학습은 인지 분석 검증의 과정을 통해서 형성됩니다. 소통을 통하여 개념들을 구체적으로 적용해 배우고 토론을 통해 표현함으로써 학습 내용을 효율적으로 체득할 수 있을 것입니다. 이렇게 친구와 친구, 학생과 교사, 학교와 사회가 소통하며 여러 수학적 개념들을 구체적으로 적용하고 활용하는 수학교육을 통하여 AI기술을 선도하는 미래인재의 핵심역량인 논리적 사고력, 창의력 그리고 협업을 위한 의사소통능력이 자연스럽게 배양될 수 있습니다.
윤강준 국가수리과학연구소 산업수학전략연구부 박사