우 종 천
21세기가 '정보화 사회', '지식 기반 사회'가 된다고 한다.
물리학은 computer의 탄생에서부터 시작하여, 현재의 정보화 기술을 발전시키는데 중추적인 기여를 하였다. 또 물리학은 과학 기술은 물론 경제, 심지어는 철학에 이르는 인문학 분야에까지 '지식 창출'에 기초가 되는 학문이라는 것은 동서고금이 인정하는 사실이다. 학문의 기초인 '논리'의 상징이고, 산업 기술의 '원리'를 제공한 이러한 물리학이 '위기'라고 한다. 우리나라의 물리학 교육이 위기이고, 보다 구체적으로는 대학의 물리학과가 위기라고 한다.
그래서 '우리가 당면한 물리학 교육의 문제점과 해결 방안은 무엇인가'라는 문제가 대두되었고, 대학원의 행정에 관여하는 나에게 '대학원의 물리 교육'에 대해 해결책을 제시하라는 숙제를 준 것 같다. 이런 숙제를 줄 때는 속 시원한 해결 방안을 기대하겠지만, 나도 답답하기만 하지 속시원한 해결책은 없기는 다를 바가 없다. 그러나 이 기회에 대학의 물리학 교육에 대해 평소 생각하고 있던 몇 가지를 정리해 보면서, 우리가 당면한 물리학의 위기를 같이 생각해 볼 기회를 만들고자 한다.
잘 가르치기보다는, 잘 배울 수 있는 여건을
먼저 이야기하고 싶은 것은 물리학을 가르치는 교수의 입장에서 벗어나, 배우는 학생 입장에서 보자는 것이다. 요사이 흔히 듣는 이야기로 소비자 입장에서 보자는 말씀이다. 학생의 입장에서는 재미가 있는 학과목이면 문제가 없겠지만, 중·고등학교를 거치는 과정에서 이유야 어떻든지 물리학이 어렵다고는 하지만, 재미있다고 하는 학생이 많지 않은 것이 사실이다. 그러면 대학에서는 이런 선입관을 깨고 물리학을 재미있게 만들어 주던가, 적어도 물리학이 유익하다는 판단은 서게 해 주어야 한다.
물리학은 자연의 구성과 변화에 기초한 학문이다. 구성을 배우게 하는데는 문자보다는 그림이, 변화는 정지된 화면보다는 움직이는 화면이 더 효율적이다. 지금의 multimedia와 computer는 이런 교육 자료를 쉽게 제공할 수 있고, 물리학만큼 computer와 multimedia에 친숙한 학문도 드물다. 그렇지만 이를 교육에 이용하려는 노력에 인색하였던 것도 사실이다.
새로운 정보 통신 수단이 급속히 발전하고 있는 이 시점에, 수식이 가득한 칠판에서 빨리 벗어나서, 물리학의 본질인 자연의 구성과 변화를 가르치는 최선의 방법이 무엇인지, 아니 학생이 배울 수 있는 최선의 방법이 무엇인지를 찾는 것이 가장 먼저 생각해 볼 수 있는 해결책 중 하나가 아닌가 생각한다. 학생 각자의 구미에 맞는 교육, 학생 각자의 능력과 흥미에 기준을 두는 개별 학습, 즉 맞춤 교육(custom tailored education)이 internet을 쓰면서 보편화되고 있는 추세임을 감안할 때 물리학이 이러한 변화에 기수적이 역할을 할 수 있지 않을까 하는 생각이 든다.
기초 물리학 교육 개선에 학계의 공동 노력 필요
첫 인상이 중요하듯이, 대학에 입학하여 가장 먼저 접하는 기초교과목(core curriculum)으로서의 물리학, 즉 일반물리학은 물리학의 image에 중요하다. 신입생의 대단위 모집이 확산되면 우수한 학생을 물리학에 유치하기 위해서도 중요하고, 또 다른 전공을 할 학생들에게 물리학의 중요성을 인식시키기 위해서도 일반물리학을 잘 가르친다는 것은 중요하다. 그런데 현재 일반물리학이 흥미롭고 유익하다고 생각할 학생이 얼마나 될지, 또 교수들은 이렇게 만들려고 얼마나 노력했는지 돌이켜 볼 필요가 있다. 공학도, 의학도, 농학도를 위해 교과내용과 교수법을 차별화하고, 그들이 필요로 하는 것이 무엇인지를 파악해서, 이들에게 물리학이 자기 전공에 꼭 필요하다는 것을 가슴으로 느낄 수 있게 하는 것은 기초학문의 중요성을 응용분야에 인식시키는데 중요한 요인이 된다고 생각한다.
따라서, 앞서 이야기한 computer와 multimedia를 이용한 학습 자료 개발은 일반물리학 교육에서부터 시작하는 것이 바람직하다. 물론 이러한 방대한 일을 교수 개개인의 노력으로 수행하기는 어렵고, 물리학회가 중심이 되어 장기적인 계획 아래, 공동의 노력으로 이루어 나가야 할 일인지도 모른다. 일반 물리학이 많은 대학의 물리학과 강의부담에 차지하는 비중을 고려할 때, '유익한 일반물리학' '재미있는 일반물리학'은 물리학계가 힘을 합쳐 우선적으로 해결되어야 할 문제로, 물리학의 image 개선에도 빠른 효과를 얻을 것으로 생각한다.
새 지식을 창조할 수 있는 전공 교육
물리학에 관심 있는 중학생이면 노벨상을 동경한다. 그리고 그가 물리학을 전공하는 대학생이 되면, 수식 몇 개 더 외우고 연습문제 몇 개 더 푸는데 급급하면서, 노벨상은 망각의 속으로 들어간다. 물론 물리학을 전공하는 학생에게 기초를 튼튼하게 하는 것이 중요하다는 것은 재론의 여지가 없다.
그러나 물리학은 관측과 실험에 기초한 학문이다. 한국인으로는 Physical Review에 최초로 논문을 발표한 최규남 박사님의 1950년대 유고(遺稿)에 '실험과 관찰은 지식을 구체화하는 무한한 힘'이란 말씀이 있다. 실험 장비라고는 구경하기조차 어려웠던 50년 전에도, 새 지식을 창조할 수 있는 능력을 배양, 그러기 위해서는 실험을 강조하셨다. 중요한 것은 실험 자체, 특히 기능적인 면에서의 실험이 아니고, 물리적 현상을 체계화하고, 발전시킬 수 있는 능력을 배양하는 것이다. 핵물리 이론으로 노벨상을 수상한 Richard P. Feynman이 인공위성 폭발원인 규명위원으로 일하면서, 불량 O-ring이 실패 원인이라는 것을 규명할 수 있을 정도로 관찰 능력을 발휘한 점이 좋은 본보기이다.
학생 자신이 새 지식을 얻고, 활용할 수 있는 능력을 갖도록 하기 위해서는, 독자적으로 실험하고, 배울 수 있는 여건이 조성되어야 한다. 물론 이렇게 되려면 실험 장비 등 예산의 뒷받침이 필요하고, 이 부담은 결국 대학 당국과 교수가 해결해야 할 문제이다.
대학원 교육은 새로운 지식 창출이 목표
박사학위는 학위 논문에 관한 부분에 대해서는 새로운 지식을 창출해 냈고, 누구보다도 잘 알고 있다는 것을 인정하는 것이다. 또 박사학위는 앞으로는 독립적인 연구를 수행할 능력을 갖추었다는 것을 인정하는 것이기도 하다. 따라서 대학원에서는 독립성, 창의성을 배양할 수 있는 여건을 갖추어야 한다.
대학원은 학사과정 전공교육의 연장이지만, 교육 방법은 달라야 한다. 대학원은 교육을 하는 곳이라고 하기보다는, 연구를 하는 곳, 즉 대학원생이 교수와 더불어 연구하는 곳이라는 생각이다. 대학원에서 굳이 교육을 한다면 연구하는 방법을 가르쳐 주는 정도일 것이다.
대학원생 각자가 자율적으로 자기 영역을 개척해 나가기 위해서는 많은 실험 장비와 연구비용을 필요로 하기 때문에, 이를 효율적으로 충당하기 위해서는 각 대학별로 특성을 갖춘 분야를 택해 집중 투자를 해야 효율적이라는 주장이 있다. 방법이야 어떠하던 대학원의 물리학 실험실은 세계 최초, 세계 유일의 연구 결과를 위해 노력하는 것이 궁극적인 목표라야 한다. 그래야 어린 과학지망생에게 심어주는 노벨상의 꿈이라도 바라볼 수 있게 해주는 것이 아닌가 생각한다.
물리학의 침체기?
지금 우리가 느끼고 있는 위기는 우리나라에 국한된 것이 아니라, 물리학 자체의 위기일 수도 있다.
물리학이 최근 전성기를 맞았던 것은 19201930년대 양자역학과 상대성이론의 탄생이다. 그리고 현재까지 7080년 동안 획기적이라고 할만한 break-through가 없는 것이 사실이다. 1970년 초 미국 Florida에 거주하던 Paul A.M. Dirac과 거주할 때 개인적으로 자리를 같이할 기회가 종종 있었는데, 30년 전인 그 당시에 그는 이미 물리학에 새로운 break- through가 나올 때가 되었고, 새로운 break-through가 없으면 물리학은 깊은 침체기로 접어들 것이라고 걱정하였다. 이는 입자물리의 실험적 현상이 양자역학으로 만족하게 설명되지 않는 것을 걱정하면서 하신 말씀이지만, 지금 느끼는 위기감이 Dirac이 걱정하던 '물리학의 침체'가 아닌가 하는 생각도 든다.
위기는 도약의 좋은 기회
위기가 기회(chance)라는 말이 있다. 지금 우리가 느끼고 있는 위기를 우리나라의 물리학계가 다시 도약하는 기회로 삼을 수도 있다. 물리학 자체가 침체기에 들어섰다면, 모든 사람이 같은 출발점에서 경주를 시작한다는 말이므로, 물리학 연구에서 후발주자였던 우리에게는 새로운 위상을 차지할 수 있는 좋은 기회가 될 수도 있다. 이럴 때는 침체기의 늪에서 먼저 빠져 나오는 사람이 승자(勝者)가 된다.
우리가 승자가 되기 위해서는, 우리 스스로가 남보다 먼저 변해야 한다. 학생들이 보다 쉽게 이해하도록 새로운 교수 방법을 개발하고, 학생들이 독창력을 발휘하여 물리학의 진수에 도전할 수 있는 연구 여건을 만들어 주자. 학생 스스로가 물리학에 장래를 걸 수 있는 비젼(vision)이 있다고 생각할 때, 우수한 과학도들이 물리학에 새로운 도전의 각오를 다질 것이다.
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우종천 교수는 미국 Florida State University에서 졸업(Ph.D.)하고 1972년부터 74년까지 Florida A & M University 조교수, 1978년부터 81년까지 University of Southern California 초빙교수를 거쳐 현재 서울대학교 물리학부 교수, 서울대학교 대학원장, 대통령 교육자문 새교육공동체위원회 대학분과위원으로 재직 중이다. |