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최근 날씨가 점차 더워짐에 따라 야외나 들판에서 분주한 꿀벌을 많이 볼 수 있다. 그런데 꿀벌의 집을 자세히 들여다보면 정육각형으로 조립돼 있는 것을 발견할 수 있다. 왜 하필 정육각형일까. 가장 안전한 구조, 또 가장 적은 밀랍으로 많은 꿀을 보관할 수 있는 입체구조가 정육각형이기 때문이다. 정육각형은 수학적으로 가장 안정된 구조이다. 우리 주변의 화합물도 정육각형의 고리 모양이 많다. 예를 들어 우리 몸속의 호르몬, 그리고 벤젠을 비롯한 많은 화학약품도 육각형 구조다. 그리고 물도 6개의 분자가 응집돼 정육각형을 이룰 때 우리 몸에 이롭다고 한다. 이런 점에서 자연법칙도 수학적 원리에 의한 사고가 지배하고 있다는 것을 알 수 있다.
분명 수학은 인류 역사 발달과정의 기본 학문이다. 또 모든 학문에서 논리적, 입체적 사고의 기본이 된다. 특히 빌 게이츠는 지식사회의 국가 경쟁력 기본이 수학과 물리 분야의 경쟁력이라고 했다. 그렇다면 우리나라 수학의 현실은 어떠한가. 현재 우리나라는 과도한 사교육과 입시 위주의 문제풀이로 학생들이 논리력과 사고력을 키워주는 제대로 된 수학교육도 받지 못하고 있다. 학생들은 수학공부를 왜 해야 하는지조차 모른 채 원리도 모르고 공식만 암기해 문제를 풀고 있다. 그러니 수학에 대한 두려움이 생기고 자신감이 떨어질 수밖에 없으며 결국은 흥미까지 잃게 되는 것이다. 어떻게 보면 학생들 사이에서 ‘수포자(수학 포기자)’라는 말이 생긴 것도 당연하다. 또한 우리 학생들이 이공계통으로 가지 않는 이유 중 하나가 수학에 대한 두려움 때문이기도 하다.
필자는 20년 전, 한 월간지에 ‘한국 수학의 위기’라는 글을 기고한 바 있다. 그 당시에도 우리 학생들의 수학적 재능은 세계적 평가를 통해 우수함이 입증됐다. 그러나 학년이 올라갈수록 성적이 떨어지는 것을 보며 그 원인을 살펴본바 입시제도가 결정적인 영향을 주고 있음을 밝혔다. 고학년으로 갈수록 시험경쟁은 치열해지고 학생들의 수학에 대한 중압감은 더욱 커져 학습에 대한 흥미로부터 멀어지고 있었다. 학생의 논리적인 사고가 더욱 제한받고 창의성이 상실됨으로써 수학능력의 퇴보현상을 초래한 것이다.
우리의 수학교육은 20년이 지난 지금도 마찬가지다. 과학기술 강국·지식재산 강국을 위해 필요한 수학교육이 아직도 학생들에게 수학적 사고력은커녕 재미조차 주지 못하고 있다. 따라서 다음과 같은 수학교육의 보완이 필요하다. 첫째, 학생 개인의 학습능력에 따라 자기주도적인 창의적 학습을 촉진시키도록 해야 한다. 학생의 현재 수준에 적합한 교육이 이루어져야 흥미를 유발시킬 수 있고, 교육적 효과 또한 높일 수 있기 때문이다. 둘째, 수학의 기초적인 개념, 원리, 법칙을 정확히 이해시키는 교육을 통해 문제해결 능력을 높여야 한다.
꿀벌도 아는 자연 속 수학적 원리를 깨닫지 못하는 공부라면 그야말로 쓸모없는 공부가 될 수도 있다. 단순히 계산하고 문제 푸는 일이라면 계산기나 컴퓨터가 있지 않은가. 마지막으로, 기존 지식과 원리를 토대로 문제점을 발견, 해결하는 과정을 통해 새로운 지식을 창출해 내는 창의적 사고능력을 키우는 데 초점을 두어야 한다. 수학은 다양한 각도의 증명방법이 있으므로 창조성을 기르면서 다양한 시각을 통합하는 사고력을 길러줄 수 있기 때문이다.
이제 수학은 좋은 성적을 위해 어쩔 수 없이 배워야 하는 지겨운 공부가 아니라 세상의 기본원리를 이해하는 즐거운 체험이 돼야 한다. 그렇게 되면 우리 아이들이 장차 스티브 잡스, 빌 게이츠처럼 국가적 혁명, 세계적 혁명을 이룰 인재로 자라날 수 있을 것이다.
국립과천과학관장·대한변리사회장
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