스스로 생각하고 탐구하며… AI 시대, 수학적 사고력 '쑥쑥'

[중도일보-세종시교육청 공동캠페인]
탄탄한 실력, 안전한 학교 '꿈을 이루는 세종교육'
1. AI시대, 왜 여전히 수학인가?

2025년 10월 16일 세종시교육청이 개최한 수학구조물 대회 (사진=세종시교육청 제공)

세종시교육청이 '빛나는 오늘, 설레는 내일'을 비전으로 내걸고, 지역의 미래 꿈나무 육성을 위한 힘찬 첫발을 내디딘다.

AI와 디지털 전환 시대에 맞는 교육체계를 구축해 글로벌 역량을 갖춘 미래 인재를 양성하는 것이 핵심 목표다. 교육청은 AI 학습 종합센터 구축과 AI 디지털 특성화고 운영 등 구체적 실현 전략을 마련하며, 세종교육의 백년대계를 이끌 미래 교육 방향을 제시하고 있다.

이에 중도일보는 세종시교육청이 추진하는 AI 시대 수학교육, 대안 교육, 이공계 인재 육성, 기초학력 강화, 인성교육 등 주요 교육정책을 다섯 차례에 걸쳐 소개한다. <편집자 주>

▲AI시대, 수학교육의 중요성="이제 AI가 다 하는 시대인데, 왜 굳이 어려운 수학을 배워야 하나요?"

최근 학교 현장이나 학부모 상담에서 자주 듣는 질문이다. 생성형 AI는 글을 쓰고, 문제를 풀고, 그림을 그리며, 심지어 코딩까지 수행한다. 계산과 정보 처리의 상당 부분을 기계가 대신하는 시대가 되면서 '수학의 필요성' 자체를 의문시하는 목소리도 커지고 있다.

그러나 역설적으로 AI 시대 일수록 수학은 더 중요해지고 있다. 수학은 단순 계산 기술이 아니라 인간의 사고를 훈련하는 가장 강력한 언어이기 때문이다. 우리는 지금 '답을 빠르게 얻는 능력'보다 '무엇이 옳은 질문인지 판단하는 능력'이 중요한 시대를 살아가고 있다. 그리고 그 힘의 중심에는 여전히 수학이 있다.

▲AI는 계산하지만, 판단은 인간의 몫=과거 산업사회에서 수학은 계산 능력과 문제 해결력 중심의 학문으로 여겨졌다. 빠르고 정확하게 계산하는 사람이 경쟁력을 가졌다. 그러나 오늘날 AI는 인간보다 훨씬 빠르게 계산하고 데이터를 처리한다. 그렇다면 인간은 무엇을 해야 할까? 바로 '생각'이다.

AI는 방대한 데이터를 분석할 수 있지만, 그 결과가 타당한지는 판단하지 못한다. AI는 패턴을 찾아내지만, 왜 그런 결과가 나왔는지 스스로 성찰하지 못한다. 결국 인간은 AI가 제시한 정보를 해석하고 검증하며, 사회적·윤리적 판단을 내려야 한다. 이 과정에서 필요한 핵심 역량이 바로 수학적 사고력이다. 수학은 주어진 상황을 분석하고, 핵심 요소를 추출하며, 논리적으로 추론하고, 근거를 바탕으로 판단하는 힘을 기르는 학문이다. 즉, 수학은 인간 사고의 구조를 훈련하는 가장 체계적인 도구라고 할 수 있다. AI 시대는 오히려 수학적 문해력이 시민의 기본 역량이 되는 때다.

세종시 조치원읍에 위치한 수학체험센터 전경 (사진=세종시교육청 제공)

▲'잘 푸는 수학'에서 '생각하는 수학'으로=하지만 여기서 중요한 질문이 남는다. 과연 지금의 수학교육은 AI 시대에 맞게 변화하고 있는가. 그동안 학교 수학은 정답·속도·문제풀이 중심으로 운영돼왔다. 많은 학생들이 수학을 '공식을 외워 빨리 푸는 과목'으로 인식했고, 그 과정에서 수학의 본질적 가치인 사고와 탐구는 상대적으로 약화됐다. 하지만 AI 시대의 수학교육은 달라져야 한다. 이제 수학은 단순 반복 계산이 아니라, 문제를 발견하고, 다양한 방법으로 탐구하며, 타인과 토론하고, 실제 삶과 연결해 해석하는 방향으로 나아가야 한다.

예를 들어 학생들은 단순히 함수의 그래프를 그리는 데 그치지 않고, 기후 변화 데이터나 교통량 변화, 경제 현상 등을 함수적으로 해석할 수 있어야 한다. 통계를 배울 때도 단순 평균 계산이 아니라 여론조사 결과의 신뢰성과 데이터 편향 문제를 비판적으로 바라볼 수 있어야 한다. 즉, '배운 수학을 어디에 활용할 것인가'를 경험하게 해야 한다.

최근 학교 현장에서는 탐구 중심 수업, 프로젝트형 수학 활동, 실생활 연계 수학 프로그램, AI 기반 개별 맞춤형 학습 등이 확대되고 있다. 학생들이 직접 데이터를 수집하고 분석하며 수학적 모델을 만들어 보는 경험은 수학을 살아 있는 학문으로 느끼게 만든다.

특히 수학체험센터나 수학문화관과 같은 공간에서 이뤄지는 체험형 활동은 수학에 대한 인식을 크게 변화시킨다. 학생들은 교구를 활용해 원리와 구조를 탐색하면서 '수학은 이해하는 학문'이라는 경험을 하게 된다. 이는 단순 성취도 향상을 넘어 수학에 대한 긍정적 태도와 자신감을 형성하는 데 중요한 역할을 한다.

세종수학체험센터 내 수학 교구 (사진=세종시교육청 제공)

▲AI 시대일수록 인간다움의 교육이 필요해=흥미로운 점은 AI가 발전할수록 오히려 인간 고유의 능력이 더 중요해진다는 사실이다. 창의성, 공감, 협업, 윤리적 판단, 비판적 사고는 AI가 쉽게 대체하기 어려운 영역이다.

그리고 이러한 역량은 수학적 탐구 과정 속에서도 충분히 길러질 수 있다. 수학 문제를 해결하는 과정은 본질적으로 하나의 사고 여행이다. 문제를 이해하고, 가설을 세우고, 실패를 반복하며, 새로운 방법을 찾는 경험 속에서 학생들은 끈기와 논리성, 창의성을 함께 배우게 된다.

특히 탐구 중심 수학교육은 학생들에게 '정답을 맞히는 경험'보다 '생각하는 경험'을 제공한다. 이는 AI가 대신할 수 없는 인간만의 사고 역량을 기르는 과정이다. 우리가 아이들에게 수학을 가르치는 이유는 단지 수학자를 만들기 위해서가 아니다. 급변하는 사회 속에서도 스스로 사고하고 판단하며 살아갈 수 있는 시민으로 성장시키기 위해서다.

▲이젠 수학교육의 방향도 바뀌어야=AI 시대 수학교육은 다음과 같은 방향으로 나아갈 필요가 있다. 첫째, 개념 이해 중심 수업으로 전환해야 한다. 공식 암기와 반복 훈련보다 원리를 이해하고 연결하는 경험이 중요하다. 둘째, 탐구와 토론 중심의 학습이 확대돼야 한다. 학생 스스로 질문하고 설명하며 협력하는 과정에서 깊은 사고가 일어나기 때문이다.

셋째, 실생활과 연결된 수학교육이 필요하다. 데이터 분석, 금융, 환경, 사회 현상 등 실제 문제와 연결될 때 수학은 살아 있는 학문이 된다. 넷째, AI를 활용한 맞춤형 수학교육이 필요하다. AI가 학생 개개인의 학습 수준을 분석하고 맞춤형 피드백을 제공한다면, 교사는 이를 활용해 학생의 사고 과정과 탐구를 더욱 깊이 지원해야 한다.

2026년 5월 23일 세종수학체험센터에서 열린 '시민과 함께하는 수학체험교실' 중 바이브코딩으로 수학앱 만들기 프로그램 (사진=세종시교육청 제공)

▲여전히 수학이어야 하는 이유=앞으로 많은 직업이 사라지고 새로운 직업이 등장할 것이다. 그러나 어떤 시대가 오더라도 변하지 않는 것이 있다. 바로 인간이 스스로 사고하고 판단해야 한다는 사실이다. 수학은 인간에게 생각하는 힘을 길러준다. 복잡한 문제를 구조화하고, 논리적으로 추론하며, 근거를 바탕으로 판단하게 만든다. 또한 실패 속에서도 해결 방법을 찾아가는 끈기와 창의성을 키워 준다.

그래서 AI시대에도, 아니 AI 시대이기 때문에 우리는 여전히 수학을 배워야 한다. 수학은 미래를 읽는 언어이며, 인간의 사고를 지키는 힘이다. 그리고 그 힘은 앞으로의 시대를 살아갈 우리 아이들에게 가장 필요한 역량이 된다.

2026년 1월 21일 세종시교육청 겨울방학 수학캠프에 참가한 학생들 (사진=세종시교육청 제공)

▲세종시교육청 특별한 수학교육 '사고력 UP'=세종시교육청은 AI 시대에 요구되는 수학적 사고력과 탐구 역량을 키우기 위해 학교 현장의 수학교육 변화를 적극적으로 추진하고 있다. 단순 문제풀이와 반복 계산 중심의 수업에서 벗어나 학생들이 스스로 질문하고 탐구하며 협력하는 수학 수업 문화 조성에 힘을 쏟고 있다.

이를 위해 교육청은 초·중·고 교사들이 참여하는 '깊이 있는 수학 수업 혁신 프로젝트' 30개 팀을 운영하고 있다. 해당 프로젝트는 학생 참여형 탐구 수업, 개념 기반 수업, 실생활 연계 수업 등 미래형 수학교육 모델을 학교 현장에 정착시키기 위한 교원학습공동체 중심 사업이다. 교사들은 수업 사례를 함께 연구하고 나누며 학생의 사고를 이끌어 내는 수업 설계 역량을 강화하고 있다.

또한 학생들이 수학을 실제 삶과 연결해 경험할 수 있도록 국가수리과학연구소 연구원과 함께하는 '실생활 연계 수학 탐구 프로젝트'도 운영 중이다.

중학생 49명이 참여하는 이번 프로젝트에서는 데이터 분석, 인공지능, 수학적 모델링 등 다양한 주제를 중심으로 연구원과 학생이 함께 탐구 활동을 진행하고 있다. 학생들은 학교 교실을 넘어 실제 연구 과정을 경험하며 수학의 활용 가치와 미래 가능성을 체감하고 있다.

고등학생 대상 프로그램도 운영되고 있다. 교육청은 '이도 리더 프로그램' 수학 분야를 통해 연구원, 고등학교 수학교사, 고등학생 5~7명이 함께 8개 팀을 이뤄 참여하는 협력형 연구 프로젝트를 추진하고 있다. 학생들은 인공지능 수학 분야를 주제로 연구자와 교사가 함께하는 심화 탐구 활동에 참여하며 미래 사회 핵심 역량인 문제 해결력과 융합적 사고력을 키워가고 있다.

이와 함께 지역 간 교육 격차를 줄이고 읍·면 지역 학생들의 수학 학습 기회를 확대하기 위한 노력도 이어지고 있다.

교육청은 읍·면 지역 중심의 수학탐구교실인 '수제자 교실' 20개 팀을 운영하며 학생 맞춤형 탐구 활동과 체험 중심 수학교육을 지원하고 있다. 이를 통해 지역과 학교 여건에 관계 없이 학생들이 수학을 즐겁게 경험하고 성장할 수 있는 교육 환경 조성에 힘쓰고 있다.

세종시교육청은 앞으로도 AI 시대에 필요한 수학교육의 방향을 학교 현장과 함께 고민하며, 학생들이 단순히 문제를 푸는 학습자를 넘어 스스로 사고하고 탐구하는 미래 인재로 성장할 수 있도록 지속적으로 지원해 나갈 계획이다. <계속>
세종=이은지 기자