1. 과학은 감각적 인식인가, 이성적 인식인가?

   합리주의 철학자들은 감각은 객관 사물의 겉모습만을 일러주기 때문에, 감각적 인식은 믿을 수 없고 심지어 참된 인식에 방해까지 된다고 주장한다. 그들 주장에 따르면 사람은 오직 이성적 인식으로만 진리에 도달할 수 있다고 한다. 그러나 사람은 감각적 인식 없이는 진리는커녕 어떤 이성도 갖을 수가 없다.
   미국의 사회 사업가 헬렌 켈러는 어릴 적에 큰 병을 앓아 듣고 보고 말하지도 못하는 장애자가 되었다. 그래서 소녀가 되어서까지 야수처럼 살 수 밖에 없었다. 이 때 셜리반이라는 가정 교사는 헬렌 켈러에게 촉각을 통해 외부 사물을 반영하게 하는 특수한 방식의 교육을 시켰다. 그 결과 헬렌 켈러는 비로소 이성적 인식을 갖게 되었다.

<갈릴레이 망원경>                                                   <생물 현미경>

  과학은 감각 기관을 돕는 많은 도구들을 발전시켜 왔다. 먼 곳을 볼 수 있는 망원경, 아주 작은 물체도 볼 수 있는 현미경, 신체의 각 부분을 들여다 볼 수 있는 X선 촬영, 아주 작은 소립자 세계의 여행을 가능하게 한 입자가속기 등은 사람의 감각이 미칠 수 있는 영역을 훨씬 넓혀 주었다. 그 결과 사람은 우주나 미시 세계나 인체에 대해 더 다양하고 정확한 이성적 인식을 얻을 수 있게 되었던 것이다.

   그렇다고 해서 모든 인식을 감각적 인식에만 머무르게 해서는 안 된다. 경험주의 철학자들은 믿을 수 있는 것은 오직 감각으로 경험한 사실밖에는 없다고 주장한다. 그러나 사실 사람은 감각으로 경험할 수 있는 이상의 것들을 인식할 수 있다. 뉴턴은 사과가 떨어지는 현상을 관찰하고 '만유인력의 법칙'을 발견할 수 있었지만, 다른 수많은 사람들은 사과가 떨어지는 광경을 관찰하면서도 뉴턴과 같은 발견을 할 수 없었다. 이것은 감각적 인식만으로는 객관 사물의 본질을 인식할 수 없기 때문이며, 그것은 오직 이성적 인식으로만 가능하다.

  이를테면 감각적 인식은 해질녘의 붉은 노을을 보여주지만, 노을이 어째서 붉은지에 대해서는 알려주지 않는다. 과학의 중요한 목적의 하나는 객관 세계의 본질과 법칙들에 더 가까이 다가가기 위해서인데, 감각적 인식은 이러한 목적을 충족시켜 주지 않는다. 이러한 목적은 이성적 인식으로만 가능하다.

2. 관찰은 객관적인가, 주관적인가?

   과학의 이론은 과학적 사실이라는 기초 위에 서 있다. 과학이 수학과 다른 점은 수학이 가상적으로 만들어 낸 공리(증명없이 당연히 받아드리는 것으로 다른 증명을 위한 출발점)에 바탕을 두고 있는 데 반해 과학은 자연 현상이라는 객관적인 사실에 바탕을 두고 있다는 것이다. 과학적 사실이라고 하면, 나무, 돌과 같이 우주를 이루면서 형체를 가지고 있는 대상뿐만 아니라 물체와 물체 사이의 만유인력, 음식이 썩는 현상, 천둥이나 번개 등과 같이 형체가 없는 현상도 포함한다. 다시 말하면, 인간 또는 과학자와 관계없이 객관적으로 존재하는 모든 것이라고 할 수 있다. 그렇기 때문에 사실에 바탕을 두고 형성된 과학적 이론은 다른 어떤 학문보다 객관성이 높다는 논리가 가능하다.

   그러나 과학적 사실은 인간에 의해서 관찰되었을 때 비로서 그 실체가 드러난다. 즉, 관찰 행위가 없으면 과학적 사실도 없다는 것을 의미한다. 만유인력에 대한 과학적 사실은 사과가 떨어지는 현상일 수가 있고, 밀물과 썰물 현상일 수가 있다. 그런데 외계인이 있는가 없는가에 대한 논의에서 어느 누구도 외계인을 관찰하지 못했으므로 외계인은 과학적 사실이 될 수 없고, 한 개인의 과학적인 이론과 상식에 근거한 상상과 추리일 뿐이다.

    또는 시골의 여름밤 하늘의 별똥별을 관찰할 때, 외계인이 보내는 신호에 관한 배경 지식을 가지고 있는 사람은 옆에 있는 다른 무리의 별들을 미확인비행물체(UFO)로 착각하고 별똥별은 UFO에서 보내는 신호라고 관찰할 수가 있다. 이런 관찰은 중력과 대기에 대한 배경 지식을 갖고 있는 사람의 관찰과 현격한 차이를 보인다.

   경험론적인 관점에서는 과학은 객관적 지식이며, 개인적인 편견이 개재되지 않는다고 본다. 그러나 인간의 오감이나 인지구조에 의해서 관찰의 왜곡이 일어날 수 있으므로 관찰 사실이 불완전하고, 이를 바탕으로 형성된 과학은 다분히 주관적일 수가 있다. 따라서 과학은 객관적인 사실에 입각한 절대적인 이론이 아니고 언제나 변할 수 있는 반증 가능한 이론이다.

3. 과학이론은 어떻게 발전되는가?

   경험주의는 초경험적 존재나 선천적인 능력보다 감각과 내성(內省)을 통하여 얻는 구체적인 사실을 중시한다. 그리고 초경험적 존재나 선천적인 능력도 감각과 내성에 의해 설명된다는 사고방식이며, 지식의 근원을 이성에서 찾는 이성론 ·합리론과 대립된다. 영국 경험론의 진정한 기원은 관찰과 실험을 중시하고, 이와 같은 개별적 경험에 근거를 두고 연역적 추리를 하는 귀납법을 제창한 베이컨이다. 이 경향은 존 로크에 이르러 모든 인식은 경험에 의해 얻어지는 것으로 설명하기에 이르렀다. 로크는 “마음이란 백지 또는 암실이며, 모든 지식은 감각과 내성을 통하여 외적으로 주어지는 문자이며 빛”이라고 하였다.

   베이컨은 한 분야의 과학적 탐구를 자료수집으로부터 시작하여 그 자료를 설명하거나 통합하는 가설을 세우고(귀납) 실질적으로 검증하여 확인되면(연역) 과학적 법칙으로 인정받아 지식 체계에 완전한 것으로 추가된다고 주장하였다. 이러한 과정에서 중요한 단계는 개개의 관찰 자료로부터 일반화의 진술인 가설이 형성되는 즉, 과학적인 귀납 과정이다. 이 과정의 사용이 과학과 비과학을 구별지운다고 여겼다. 오로지 관찰 가능한 사실의 진술 또는 귀납적 과정에 의해서 사실로부터 이끌어낸 진술만이 과학적이라고 주장한다.

   그러나 제한된 수의 관찰로부터 일반적인 과학의 법칙을 이끌어낼 수 있다는 믿음이 사라지면서 과학의 법칙은 이 법칙에 반하는 다른 관찰이 나타나기 전까지 일시적으로 받아 드려지는 가설들의 집합이라는 생각을 하게 되었다. 칼 포퍼의 주장은 과학의 이론이 옳다는 것을 완벽하게 증명할 수는 없지만, 옳지 않다는 것을 완벽하게 증명할 수 있다는 것이다. 즉, 하나의 반증으로 가설이 옳지 않음을 증명할 수 있으므로 과학은 반증 가능한 가설들의 집합이라고 주장한다. 예를 들어 "하나님이 세상을 창조했다."는 것은 종교일뿐이지 과학이 될 수는 없다. 그것은 하나님이 세상을 창조할 수 없다고 반증할 방법이 없기 때문이다. 또, "용기있는 자만이 미인을 얻는다."는 것도 용기있는 자나 미인에 대한 과학적으로 명확한 정의(조작적 정의)가 내려져 있지 않으므로 반증 가능한 이론이 될 수는 없다.

   그래서 귀납주의자들은 이론에 부합되는 사례들을 많이 찾음으로써 이론이 참일 개연성을 높이는 것이 과학의 발달 과정이라고 생각한 반면, 반증주의자들은 이론에 반하는 사례를 찾음으로써 더 반증 가능성이 높은 이론을 찾아가는 과정이 과학의 발달 과정이라고 생각한다. 그렇기 때문에 반증주의자에 의하면 과학자들은 반증을 두려워할 것이 아니라 대담한 이론 즉, 반증 가능성이 높은 이론을 제안하여 반증이라는 검증 과정을 거쳐야 한다고 주장한다. 시행착오의 과정을 통하여 과학은 점진적으로 발전한다는 생각을 갖는다.

   그러나 관찰이 항상 절대적이라는 믿음이 사라지면서 귀납이나 반증 자체에 대한 논리적인 문제가 있었기 때문에 역사적으로 한 가지의 반증만으로 이론이 쉽게 사라지지 않는 경우도 생겨날 수가 있었다. 지동설에 의하면 지구가 태양을 공전하기 때문에 별의 연주시차가 관측되어야 한다. 그러나 그 당시의 기술로는 연주시차를 발견하지 못하였다. 연주시차를 발견하지 못한 것은 분명히 지동설에 대한 반증 사례이다. 그러나 이러한 반증 사례로 지동설을 버리지는 않았다.

   패러다임은 어떤 집단이 공통적으로 인정하고 받아들이는 가정, 규칙, 연구 방법이나 그 집단이 공동으로 소유하는 철학, 가치, 문화 등을 포괄하는 용어이다. 영의 이중슬릿에 의한 간섭 실험을 통하여 빛의 파동설이 지배적인 패러다임이 되었다. 빛의 반사나 굴절 현상은 물론 선스펙트럼의 실험 결과들은 이 패러다임 속에서 잘 설명되고 있는 정상 과학의 상태에 있었다. 그런데 광전 효과라는 변칙 사례가 나타남으로써 빛의 파동설이 위기 상황을 맞이하게 되고, 새로운 패러다임의 출현을 기대하게 되었다. 이 패러다임이 빛의 입자성을 주장한 아인슈타인의 광량자설이라고 할 수 있다.

   쿤의 과학 혁명이론은 새로운 패러다임으로 바뀌는 구체적인 과정을 명확하게 제시하지는 못하였다. 반면에 라카토스는 연구 프로그램이라는 개념을 도입하면서 새로운 이론 즉, 새로운 연구 프로그램으로 바뀌는 과정을 비교적 상세하게 설명한다. 여기서 과학 이론은 정적인 의미가 강하므로 좀더 역동적인 의미가 있는 연구 프로그램이라는 개념을 사용하여 설명하고 있다. 연구 프로그램은 어떤 의미에서 과학 이론의 구조를 나타내고 있는 지도 모른다.  

   한 연구 프로그램은 핵과 보호대로 이루어져 있는데, 핵은 어떤 경우에도 보호되어야 한다. 예를 들면, 관성이라는 개념이 핵이라고 한다면, 마찰력은 보호대의 역할을 한다. 한 번 운동하기 시작한 물체는 관성에 의해 언제나 그 운동을 계속 유지해야 한다. 그러나 우리가 쉽게 접하는 것은 멈춰 버리고 만다는 것이다. 이런 현상은 마찰력이라는 개념을 도입함으로써 잘 설명할 수가 있다.

   한 연구 프로그램이 계속 발전하느냐 아니면 소멸하고 새로운 연구 프로그램으로 대치되느냐 하는 것은 새로운 관찰 사실들이 얼마나 잘 한 연구 프로그램에 의해서 설명되느냐에 달려 있다. 새로운 불일치 현상이 발견될 때마다 보호대에 의해서 적절히 대응을 하게 되면 그 이론은 발전적이 되며, 그렇지 못하면 퇴행적이 된다.

   과학 이론의 발전 과정에 관한 이와 같은 이론들은 경쟁관계에 있다기보다 서로 상보적인 관계에 있다. 과학의 발전이 정해진 어떤 한 과정을 통하여 이루어지는 것이 아니라 매우 복잡한 과정을 거치기 때문이다. 귀납적인 절차나 반증을 통하여 발전할 수도 있고, 혁명적으로 또는 연구 프로그램 간의 경쟁에 의하여 발전할 수도 있으며, 몇 가지가 복합되어 발전될 수도 있기 때문이다.

   이와 같은 이유에서 학생들에게 실험을 통하여 귀납 연역적인 방법을 습득하게 하거나 좀 더 반증 가능성이 큰 이론이 무엇인가를 이해하게 하는 것이 필요하다. 그리고 학생 자신의 생각이 쉽게 바뀌지 않는다는 사실을 경험하게 하고, 다양한 변칙 사례를 제시하여 새로운 패러다임을 스스로 찾게 하거나 제시된 새로운 패러다임 속으로 들어올 수 있도록 도와주는 학습을 고려해야 한다. 그리고 견고한 핵이 오개념일 때, 그 오개념을 보호하고 있는 보호대들을 깰 수 있는 다양한 불일치 현상을 제시하거나 새로운 개념의 핵을 제시하여 경쟁하는 경험을 할 수 있도록 도와주는 수업 전략을 깊이 있게 고려해야 할 것이다.

4. 창의성 계발을 위하여 과학 교육은 무엇을 할 수 있을까?

   어떤 애매모호한 문제를 성공적으로 해결하려면 기존의 틀을 벗어난 새로운 사고를 할 필요가 있다. 즉, 창의적인 사고를 할 필요가 있음을 의미한다. 알고 있는 개념이나 정해진 절차에 따라 주어진 과학 문제를 잘 해결하거나 과학 원리를 이해하는 능력을 창의력이라고 하지는 않는다. 또, 과학의 원리를 이해하고 그 원리를 탐구하는 과정을 안다거나 과학이 사회에 어떻게 기여를 하며, 자신의 삶과 어떻게 관련되어 있는 지를 아는 것이 창의력 신장에 크게 도움이 될것 같지는 않다. 그렇다면 일반적으로 과학 교육에서 제시되고 있는 과학 교육의 목표는 창의성 계발과 관련이 없다고 말할 수 있는 것이 아닌가?

   유명한 과학자들이 감각적 인식을 뛰어넘어 어떻게 이성적 인식을 할 수 있었으며, 깊숙이 숨겨진 자연의 비밀을 찾아내어 어떻게 자연스러운 인간의 언어로 표현할 수 있는지를 아는 것은 창의성이 무엇인가에 대한 대답이기도 하다.  인지 심리학자들이 과학자들의 노트와 초기 원고 들을 집중적으로 분석한 바에 의하면 어떤 새로운 아이디어가 '창의적인 도약'을 통하여 생겨나지 않았다는 것이다. 오히려 수년간 또는 여러 달에 걸쳐서 서서히 그 모습을 드러낸다. 한동안 잊고 있다가 새로운 자료를 얻거나 또는 그 문제를 새롭게 개념화하면서 갑자기 창의적인 모습을 드러내게 된다.

   케큘러는 벤젠의 분자 구조를 뱀 꿈을 꾸고 알아냈다고는 전해지고 있으며, 뉴턴은 사과 나무에서 사과가 떨어지는 것을 보고 만유 인력의 법칙을 알아냈다고 하지만 그 전에 이 분야에 대한 관심과 지속적인 연구를 통하여 상당한 정도의 지식을 쌓고 있었다. 이와 같은 지식이 바탕이 되어 새로운 관찰이나 재정리를 통하여 창의적인 이론으로 발전되는 것으로 해석할 수 있다. 즉, 아이디어를 숙성시키는 능력을 창의성이라고 볼 수도 있다.

   그런데 충분한 이론적 배경과 어떤 문제에 대해 지속적으로 관심을 갖고 있는 수많은 과학자들이 모두 창의적인 이론을 만들어낼 수 있는 것은 아니다. 자기 생각 또는 아이디어를 어떤 방향으로 숙성시키는 것이  창의적인 결과를 얻을 수 있는 지는 한 두 요인에 의해 설명될 수 있는 문제는 아니다. 창의적인 사람들의 성격 특성에 관한 연구에 의하면 독립심과 자기 확신 또는 야망이 강하고, 과제에 대한 집착력이 강하다고 나타나고 있지만, 창의적인 작업에서 성공했기 때문에 나타나는 성격 특성일 수도 있다.

   분명한 사실은 창의적인 활동에 참여하기를 좋아하고 매우 창의적인 것으로 판단되는 사람들은 한 가지 일에 철저히 몰두하고 심취하여 황홀하게 느끼는 높은 성취 상태를 추구한다.

   그러므로 창의성은 교사에 의한 영향보다는 본인들이 존경하고 동일시한 사람들의 영향을 더 많이 받게 된다. 외적인 성취 동기보다는 내적인 성취 동기에 의하여 자기 생각이나 아이디어를 숙성시켜나갈 때 보다 더 창의적인 결과를 얻을 수 있다. 일반적으로 인정되고 있는 창의성의 인지적, 성격적 요소들은 수렴적 사고가 아닌 확산적 사고(유창성), 일반적 지식의 사고 기반과  특정 영역 지식의 사고 기반,  한 문제에 대한 주의집중과 과제에 대한 집착력, 외적인 동기보다 내재적인 동기화, 유연한 사고에 의한 개방성(융통성)과 애매 모호함에 대한 참을성(연구 습관), 좌뇌와 관계가 깊다고 알려진 시각화(심상) 등이 있다.

   그 동안 학교는 논리적으로 판단하고 행동하는 이성적인 사회인을 키우는 데에 열정을 쏟아왔다. 그러나 합리적인 사고는 우리의 삶을 보다 편하게 만들 수 있지만, 논리적 사고를 갖도록 훈련을 잘 받은 학생들의 확산적 사고 능력은 점차 감소한다고 한다. 이에 따라 열린 학습이니 열린 교실이니 하는  말들이 창의성 신장을 위한  교육의 일환으로 강조되고 있다.

   그러나 한 문제에 대하여 모두가 똑같은 답을 구하는 것이 과학 교육의 현실이다. 정해진 실험 절차에 의해 좋은 결과를 얻어 수행 평가 점수를 잘 받으면 그만인 교실에서 창의성 교육은 일어나지 않는다. 다인수 학급에서 한 사람 한 사람의 독창적인 생각들을 수용한다면 그 교사의 수업은 정해진 교육 과정의 내용을 모두 소화할 수가 없다. 자유롭게 생각하고 행동하는 분위기가 창의성 신장에 물론 긍정적이라고 할 수 있지만, 가득이나 힘든 교실 상황을 방임적인 분위기로 이끌지도 모른다는 우려가 높다. 지능이 높은 사람이 창의성이 높을 가능성이 있다. 그러나 논리적인 사고가 중심인 지능이 확산적인 사고가 중심인 창의성과 같을 수는 없다. 암기나 논리적인 이해가 중심인 현 평가 체제에서의 점수는 창의성 신장에 저해 요인인 것은 아닐지라도 크게 관련이 없을 것 같다.

  어떤 방법들이 있을 수 있을까?

 앞으로