차세대 물리학 교육에 대한 단상 - 정옥희

물리학과 첨단기술 DECEMBER 20 1 9 1

정 옥 희

한국물리학회 물리교육위원장 순천대학교 물리교육과 교수

차세대 물리학 교육에 대한 단상

2019년 1월 한국물리학회의 물 리교육위원회 위원장이라는 막중한 임무를 맡고 1년을 보냈다. 자리가 사람을 만든다고 물리교육에 대해 관심을 갖게 되고 학회 차원의 활 동이 교육 현장에 어떤 파급 효과 를 주고 있는지를 살피게 되었다. 학회의 물리교육위원회에서 국가의 과학교육정책에 반영할 현실적인 물리교육정책을 연구하고 있으며, 물리학의 최신 연구 성과물을 대중 에게 알리는 물리 어벤져스로 널리 물리학을 홍보하고, 자신의 물리학 수준을 인정받을 수 있는 물리인증제와 중등물리경시대회, 물리올 림피아드, 여고생 물리캠프, 고등학생 물리페스티벌 등 다양한 사 업을 통해 어린 인재들이 물리학에 관심을 갖도록 유도하고 있다. 대학의 물리학 교수들은 (다른 분야도 마찬가지이지만) 업적 평가에서 가장 큰 비중을 차지하는 연구에 많은 에너지와 시 간을 할애하고 있으며, 우수한 학생들을 연구역량이 풍부한 고 급 인재로 길러내는 대학원 교육에 집중한다. 대학교는 고등학 교 다음의 교육기관으로 연구 활동 못지않게 학부과정의 물리 학 교육이 중요하다. 중 ․고등학교의 교육과정이 개편될 때마다 기초 과학 관련 교과목들이 변화를 가장 심하게 겪는다. 2009 교육과정부터 기초과학의 물리, 화학, 생물, 지구과학 등 4과 목 중에서 2과목을 선택하여 배우는데 물리학을 선택하는 학 생들의 수가 가장 적은 것이 현실이다. 따라서 이공계 신입생 들 중 꽤 많은 수는 고등학교에서 물리 과목을 배우지 않은 상태로 대학에 입학하여 대학의 물리학을 만날 때 충격을 받 는다. 물리학 교수들은 이런 학생들이 전공을 잘 마칠 수 있도 록 물리학을 가르쳐야 하는 난감함을 마주한다. 학생들의 물리 학 수준을 제로 단계로부터 전공에 필요한 적정 수준까지 1년 안에 끌어올려야 하고, 주입식 교육방식이 아닌 탐구, 토론 위 주의 교육 시스템을 운용해야 하니 쉽지 않은 현실이다. 이 상 황을 위한 해결방안으로 다수의 대학교들은 이공계 신입생들을 대상으로 물리학 진단평가를 치르고 있다. 진단평가를 통과하 지 못한 학생들이 입학 전 혹은 첫 학기에 약 30∼45시간에 걸쳐 기초물리학을 수강해야 하는 자구책을 실시하고 있지만 미봉책에 불과하다. 대부분의 교수자들은 신입생들의 중 ․고등 학교에서의 물리학 교육에 대한 정보 없이 대학교 물리 교육 을 가르치고 있다. 학생들 또한 물리학 강의에서 당황하기는 매 한가지이다. 나에게 일반 물리학을 수강하는 한 학생이 그 어려움을 이렇게 토로하였다. “대학교에서 배우는 물리학은 중 ․고등학교 때 배우는 것과 내용과 표현 방식이 모두 다르고 그 수준이 갑자기 높아져 수업을 따라가기 힘들고, 절벽을 만 나는 것처럼 막막하다고.” 한편, 우리 사회는 디지털정보기술과 인터넷의 3차 산업혁명 시대를 살고 있나 했더니 어느새 인공지능이 들어간 4차 산업 혁명 시대에 들어와 있다. 과학기술이 이처럼 빠르게 변화하는 과도기적 시대에 물리학을 어떻게 가르쳐야 할까 라는 고민을 하지 않을 수 없다. 4차 산업혁명의 선도기술인 인공 지능, 나 노기술, 양자컴퓨터, 3D 프린팅, 로봇, 자율주행차량 등은 물 리학과 깊은 상관관계를 가지고 있다. 기초과학의 발전이 4차 산업혁명을 이끌었지만 이제 4차 산업혁명은 기초과학 그 자 체를 변혁시키고 있다. 따라서 기초과학에서의 연구패러다임이 변해야 하고 기초 과학 교육시스템이 바뀌어야 한다. 기초 과 학의 교육에서 창의적 인재 육성이 핵심인데 지금처럼 빠르게 변화하는 시대에 새로운 형태의 창의적 과학 기술 인재들이 더 필요하지 않을까? 과학교육 시스템이나 교육방식은 시대에 따라 변화가 필요하 지만, 창의성은 기초학문을 바탕으로 길러지는 것이므로, 기초 과학은 배움의 현장에서 선택이 아닌 필수 교과목이어야 한다. 혹자는 4차원 산업혁명시대를 주도해갈 인재들이 고등학교 졸 업생의 1%만 수준 높은 물리학 교육을 받으면 되지 모든 학 생들이 다 받을 필요가 있냐고 한다. 4차 산업혁명의 속성 중 하나는 학문 간의 경계, 기술 간의 경계가 사라진 융합이다. 과학기술과 관련 있는 전공자만 물리학을 배워야 하는 것이 아니라 인문사회과학, 예체능 관련 전공자들도 물리학을 비롯 한 기초과학을 두루 배워야 하는 시대이다. 물리학회에서는 4차 산업혁명의 선도기술을 이끌고 있는 기 초과학의 중요성을 인식시키고, 기초과학 전문가가 우대받도록 국가의 과학기술정책을 세우는 데 적극 참여하여야 한다. 이러 한 차세대 물리학 인재 양성을 위해 중 ․고등학교의 물리교사 들과 연계하여 중등물리교육정책을 연구하는 협의체를 만들 필 요가 있다. (ohchung@scnu.ac.kr)