정부의 정책에 따라 수 년 전부터 대학에서 학부제가 일반화되었으며, 또한 경제 여건의 변화에 따라 학생들의 의식도 변화하는 등 여러 상황에 따라, 물리교육에도 큰 변화가 요구되고 있다. 물리학 교수가 물리학을 전공하는 학생들에게 무엇을 가르쳐야 하느냐는 문제와 함께, 전공이 정해지지 않은 대학생들 더 나아가 중고등학교 학생들이 물리학을 어렵고 재미없는 과목이 아닌 "매력"있는 강의로 느끼도록 만들기 위해 물리학 교수들이 어떤 노력을 하여야 하느냐 하는 것은 큰 과제로 남아 있다.
이 중에서 일반물리학은 대다수 대학에서 학생들이 접하는 첫 번째 물리과목이며, 더욱 대다수 학생들에게는 유일한 물리과목이기 때문에, 이 일반물리 강의에서 학생들의 흥미와 관심을 얼마나 이끌어 내느냐가 물리교육 성패의 첫번째 관건이다. '물리학과 첨단기술' 1998년 10월호에 게재된 이금휘 교수의 『일반물리교육 Oregon 세미나 참가기』에 물리교육의 개선에 대한 필요성이 얼마나 절실하며 이를 위해 선진국들이 어떠한 노력을 하고 있는지가 잘 나타나 있다.
일반물리학 강의를 개선하는 데 있어 현재 우리나라 대학들은 몇 가지 근본적인 문제들을 가지고 있다. 우선 과중한 강의 부담과 여러 가지로 열악한 여건 속에 있으면서도 선진국 수준의 연구 성과를 요구받고 있기 때문에 교수들이 일반물리학 강의 개선을 위해 관심을 가질 여유가 별로 없다. 또한 교수 수의 부족으로 수많은 일반 물리학 강의를 강사들에게 맡기기 때문에 많은 학과에서 물리를 기피하는 경향이 있다. 더구나 선진국과 달리 조교제도가 활성화되어 연습시간을 둔다든가 시험과 숙제를 채점하게 한다는 것도 대부분의 대학에서는
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물리분야 |
장 비 명 |
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역 학 |
1차원 동력학 시범실험 set, 2차원 동력학 시범실험 set,
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Double pendulum |
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Prandtl's table |
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Gyroscope, Coriolis effect, Rotational acceleration tank,
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Projection launcher, Resonance car, Vertical acceleration 시범 장비 |
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Center of gravity apparatus |
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Energy conservation demo set, 5-ball set |
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Torsion pendulum apparatus 외 각종 pendulum |
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Atwood machine |
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Surface tension, Force of cohesion |
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Air track, Force table |
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전자기학 |
Lenz 법칙, 자기유도장비, Magnetic brake, Transformer 응용,
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정전기 시범실험 set, van der Graaf generator |
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전기장 시범실험 set |
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자기장 시범실험 set |
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각종 demo용 계측기 |
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열 및 통계 |
Kinetic theory of gases 시범 장비 |
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Thermostat set |
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Stirling engine, Heat engine |
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광 학 |
기하 광학 set, Black optics kit |
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물리 광학 set, Grating spectrometer |
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Internal reflection tube set |
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파동와 진동 |
Sound 시범장비 set, Tuning fork and resonator box set,
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Wave motion demonstration, Vibrator set,
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유체역학 |
Aerodynamics set |
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Bernoulli cart |
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현대물리 기 타 |
Vacuum demonstrator, Discharge demo set, Supercoductivity,
Thermoelectric cooler Physics of toys, Amusement park physics |
기대하기 어렵다. 한편으로 경직된 우리 사회의 제도 때문에, 만약 일반물리학 강의 개선 전담교수를 두어 그 교수로 하여금 이 문제만을 전담케 한다면 그 교수는 연구 업적 부족으로 대학교를 떠나야 할 지도 모른다.
충남대학교 물리학과는 물리학이 어렵다는 고정관념을 가진 신입생들에게 물리학에 대한 흥미를 유발시키고, 학생들이 물리개념을 이해하는데 도움을 줄 수 있는 방안들을 오래 전부터 논의해 왔다. 그 중 한가지 방법으로 선진국의 대학에서 사용하는 시범실험(demonstration)을 통한 일반물리학 강의를 위한 준비를 해 왔다. 시범실험은 강의를 설명위주로 하는 것이 아니라 강의 중간에 직접 관련된 실험을 통하여 학생들의 이해를 돕는 방식이다. 이런 방식의 강의에는 전통적인 일반물리 실험장비들과는 다른 시범 실험장비들이 필요하고 또 이를 활용하여 수업을 진행할 수 있는 공간도 따로 필요하다.
충남대학교 물리학과에서는 "지방대학 특성화 (기초과학) 자금", "실험실습 기자재 확충 자금", "교육차관 자금"으로 약 1억 4천만원 정도의 예산을 확보하여 1997년부터 Pasco, Leybold, 그리고 Cenco사 등으로부터 약 70 여 종의 시범실험 장비를 구입하였다. 1998년 여름 이미 절반 정도의 시범실험 장비들이 도입되어서 98학년도 2학기에 일부 일반물리학 강의에 사용되어 학생들로부터 좋은 반응을 얻었다. 현재 보유중인 주요 시범장비들이 표 1에 수록되어 있다. 시범강의 장소로는 처음에는 기존의 강의실을 약간 변형하여 사용하였으나 시범실험과 강의를 병용하기에 적당하지 않았기 때문에, 학교 당국의 특별 배려로 대형 실험실을 개조하여 80명 규모의 계단 강의실과 준비실을 만들어 시범실험강의 전용으로 사용하고 있다. "물리시범극장"이라 이름 붙여진 이 방에는 여러 시범 장비들과 함께, LCD Projector를 비롯한 최신 시청각 기자재가 준비되어 있다. 또한 이 방에서 누구나 Internet을 이용하여 간단히 물리 정보를 얻어 강의에 활용할 수 있다.
이 시설과 장비의 사용 목적은 크게 두 가지이다.
첫째는, 기초과학부 학생들의 일반물리 교육의 효율성을 높이는 일이다. 일반물리학 담당 교수나 강사들은 누구나 쉽게 시범실험을 보여줄 수 있도록, 현재 몇몇 교수들이 시범실험 장비들을 염두에 두고 일반물리 교재를 만들고 있다. 1999년부터는 자연과학대학에서 개설되는 일반물리학 강의들은 모두 물리시범극장에서 진행하여 신입생들의 교육에 효율성을 높일 예정이다. 장래에 여건이 성숙되면 공과대학의 일반물리학 강의와 충남대학교 전체의 일반물리학 강의에 사용될 것이다.
둘째는, 대전 지역의 중고등학교, 경우에 따라서는 초등학교, 학생들의 물리학에 대한 흥미를 유발하는 일이다. 이미 1997년부터 대전지역 고등학생들을 대상으로 "물리학의 날"을 개최하여 많은 학생들이 참가하여 첨단 물리학에 대한 강연을 듣고 시범실험을 관람하였으며 물리학과의 다양한 실험실들을 견학하였다. 내년부터는 여러 날에 걸쳐 고등학생들에게 몇 개의 주제별로 강연과 시범실험을 보여줄 예정이며, 견학 기회를 중학생들에게까지 넓힐 것을 구상하고 있다. 이런 행사는 중고등학교 학생들에게 물리학이 어렵다는 선입견을 없애고 물리학의 기본 개념을 확실히 알게 하여, 장래에 이 학생들이 대학의 이공계 분야에서 공부하는 데 큰 도움을 줄 것이다.
"물리시범극장"을 보다 좋은 교육장으로 만들기 위해 앞으로도 계속 새로운 장비들을 도입할 것이며 필요한 소프트웨어의 개발도 병행할 것이다. 일반물리학 교육 개선에 많은 경험과 관심을 가진 분들의 조언과 연락을 기대한다.
(연락처: 충남대학교 물리학과 사무실 042-821-5451)