한국과학영재학교에는 학생들에게 유익하고 많은 도움이 되는 수업과 강의들이 많지만, 이와는 별개로 여러 애로 사항을 안겨주는 과목들도 있습니다. 이 글에서는 그런 수업들 중 탐구관 2308에서 이루어지는 일반물리학실험2 (일물실2) 수업에 대한 몇 가지 안내 사항을 알려드리고자 합니다.
일반물리학실험2, 꼭 수강해야 하나요?
일반물리학실험2는 물리학부 상위 과목을 들으려 하는 학생들이라면 대부분이 졸업 전에 결국 수강해야 하는 과목입니다. 무조건 일반물리학2와 같은 학기에 수강해야 하기에 일반물리학2 이후의 물리 상위 과목을 들으려는 학생들의 경우 2학년 2학기, 또는 3학년 1학기에 수강하게 되기에 시기적으로 보았을 때도 다른 실험 과목들에 비해 상대적으로 부담이 되는 것도 사실입니다. 글쓴이의 경우 2학년 2학기에 다른 여러 자연 과목들과 함께 수강하며 꽤나 부담이 되기도 하였습니다. 그러나 일반물리학실험2를 듣지 않기 위한 방법은 오직 일반물리학2와 그 상위 과목들의 수강을 포기하는 방법뿐이기에, 애초에 선택지는 존재하지 않습니다.
일반물리학실험2의 진행
1학년 실험 수업들과 일반물리학실험1, 그리고 다른 실험 수업들과는 다르게 일반물리학실험2의 경우 실험 장비 부족으로 인해 반 전체가 한 번에 모두 동일한 실험을 진행하지 않습니다. 대신 한 시간에 2~3가지 종류의 실험 장비들이 준비되어 있고 팀별로 교대로 실험을 진행합니다. 이번 주에 첫 번째 팀과 두 번째 팀이 Lab01을 진행하고 세 번째 팀과 네 번째 팀이 Lab02를 진행했다면, 다음 주에는 첫 번째 팀과 두 번째 팀이 Lab02 진행하고 세 번째 팀과 네 번째 팀은 Lab01을 진행하는 식입니다. 이런 방식으로 한 학기 동안 총 10가지 실험을 진행하게 되는데, 마지막 실험의 경우 흑체복사 실험, 프랑크-헤르츠 실험, 광속 측정 실험, 원자 스펙트럼 실험 등의 몇 가지 실험들 중 한 가지를 선택해 그 실험 하나만을 수행하게 됩니다.
보고서의 경우 일반물리학실험1과 동일하게 중간고사 전까지는 선생님께서 보고서 형식을 제공해주시고 그 보고서의 빈칸을 채우고 질문에 답하기만 하면 됩니다. 일반물리학실험1과 다른 점이 있다면 보고서의 맨 앞에 초록을 적는 부분이 생긴다는 점이나 전반적인 질문의 수준이 조금 더 어려워진다는 점 등이 있을 것 같습니다. 중간고사가 지난 후로는 주어진 형식 없이 위 사진과 같이 직접 보고서를 제작해야 합니다. 이 역시 일반물리학실험1과 거의 동일하나, 2019년도 2학기 김경대 선생님의 경우 워크시트와 유사한 실험 보고서 형식이 아닌, 초록과 참고문헌까지 포함한 논문과 유사한 형식을 요구하신 점이 달랐습니다.
일반물리학실험2는 도대체 뭐가 그렇게 힘들까?
지금까지의 내용만 보아서는 그저 일반물리학실험1보다 조금 어려운 정도로밖에 느껴지지 않습니다. 그렇다면 도대체 뭐가 그렇게 힘들다는 것일까요?
일반물리학실험2에서 가장 힘든 점은 우선 실험 그 자체입니다. 일반물리학실험1의 경우 2시수로 편성되어 있음에도 불구하고 실제로 실험 수행에 2시간이 모두 소요된 적은 별로 없을 것이며, 간혹 재실험을 한다고 하더라도 이는 대부분 실험에서 발생한 실수 등으로 인한 것이었으리라 생각합니다. 그러나 일반물리학실험2의 경우 실험 자체에서 훨씬 많은 시간이 소요됩니다. 이에 대해서는 실험 자체의 난이도 증가, 그리고 훨씬 많은 실험 수행과 데이터를 요구하는 점 등이 그 원인이 될 수 있을 것입니다. 가령 쿨롱 힘 측정 실험 같은 경우 얼핏 보기에는 간단해 보이지만 주변 환경(주변 전자기장, 실험실 습도, 날씨(!)) 등 많은 요인에 영향을 받고, 이는 제대로 실험을 수행하기 위해 훨씬 많은 노력과 시간을 요구합니다. 또 다른 예시로는 헬름홀츠 코일에서의 자기장 측정 실험의 경우 위치와 전류를 바꾸어가며 약 100여번의 측정이 수행되었고, 저의 경우 그 중 결과가 제대로 나오지 않아 다시 측정한 경우들까지 포함하면 약 120여번 측정을 진행하였던 것으로 기억합니다. 실험들이 이러니 재실험을 하지 않더라도 기본 실험 수행에 3~4시간이 소요되고 혹 재실험이라도 하게 되면 일주일에 실험에만 7시간 이상을 투자해야 하는 일도 일어나기 마련입니다.
또 하나 어려운 점은 매뉴얼의 불친절함 입니다. 일반물리학실험2의 경우 일반물리학실험1처럼 잘 정리된 매뉴얼을 주시는 것이 아닌, PASCO 실험 장치의 매뉴얼을 그대로 제공해 주시며, 이를 본인이 스스로 습득하여 실험을 진행해야 합니다. 처음 장비 설정부터 실험 진행까지 오직 그 매뉴얼 하나에 의존해 진행하여야 하는데, 간혹 장비 기본 설정 및 배치 등에만 1시간 이상이 소요되거나 매뉴얼에 무슨 실험을 진행해야 하는지 조차 제대로 나와 있지 않은 경우가 있기에 결코 순탄치 않은 과정입니다.
이런 어려움들로 인해 일반물리학실험2는 실제로는 1학점 2시수 수업임에도 불구하고 체감 5~7시수를 웃돌게 되었고, 학생들 사이에서 1학점 짜리에 이렇게 정성과 시간을 들일 바에는 일반물리학실험2에서 B나 C를 받더라도 그 노력을 다른 과목에 쏟는 것이 좋지 않을까 하는 말이 나올 정도로 여러 수강생들에게 고난을 안겨주는 수업이 되고야 만 것입니다.
일반물리학실험2, 유익한 점은 없는 건가요?
비록 지금까지 일반물리학실험2를 수강하며 겪게 되는 어려움들을 중심으로 말씀드리긴 했지만, 사실 꽤나 많은 것을 얻어갈 수 있는 수업이기도 합니다. 저는 무엇보다도 특히 물리 실험 능력을 키우는 데에 있어서 매우 많은 도움이 되는 수업이라 생각합니다. KYPT, KSEF 등의 대회에 참가하지 않는 한 한국과학영재학교의 많은 학생들이 실제로 다양한 물리 실험을 겪어 볼 수 있는 기회는 의외로 많지 않습니다. 일반물리학실험1의 경우에는 대부분 실험이 간단하기도 하고 선생님들께서도 많은 도움을 주시기에 물리 실력에 있어서는 그렇게 많은 성장이 이루어지지 않는다고 생각합니다. 그러나 일반물리학실험2의 경우 정전기 실험부터 전자기 실험, 회로 실험, 광학 실험, 그리고 양자역학과 관련된 실험에 이르기까지 한 학기 동안 다양한 실험들을 스스로의 힘으로 수행하면서 물리 실력에서 훨씬 많은 발전을 이룰 수 있습니다.
게다가 광전효과 실험이나 밀리컨의 기름방울 실험 같은, 책에서만 보던 실험들을 직접 해보는 것만으로도 매우 가치 있는 일이라 생각합니다. 이런 실험들을 대학교 물리 실험실이 아닌 고등학생 시절에 직접 수행해보며, 기존의 이론과 대조해보는 일은 한국과학영재학교가 아니라면 쉽게 해볼 수 없는 체험이라 생각하는 만큼, 사실 일반물리학실험2에서 진행하는 실험들은 다른 학교에서 물리를 공부하는 학생들이라면 누구나 부러워할 만한 수업 이기도 합니다.
실험 실력에서뿐만 아니라 보고서 작성 등 실험 외적인 부분에서도 능력을 발전시킬 수 있습니다. 스스로 실험을 수행한 후 그를 바탕으로 역시나 스스로 보고서 형식을 만들고 어떤 내용을 넣어야 좋을지 생각해보며 실험 보고서를 쓰는 요령과 능력은 훨씬 좋아질 것입니다. 그리고 이런 과정을 반복하며 나중에는 실험을 진행하며 스스로 보고서에 이런 내용을 넣으면 좋을 것 같고, 그렇다면 그런 내용을 넣기 위해서는 어떤 실험을 어떻게 진행하는 것이 좋을지를 생각해낼 수도 있게 되니, 학교에서 수강할 수 있는 물리 실험 과목 중에서는 가장 유익하다고도 할 수 있다고 생각합니다.
일반물리학실험2를 조금이라도 수월하게 수강하기 위하여
일반물리학실험2 역시 여타 수업들과 같이 조금이라도 수월하게 수강하기 위한 팁들이 존재합니다. 여기에서는 제 개인적인 경험을 바탕으로 수강에 도움이 될 만한 몇 가지 사항들을 알려드리겠습니다.
우선 가장 중요한 것은 다른 학생들과 서로 도우라는 것입니다. 실험과목의 특성상 모두가 잘하면 모두 좋은 학점을 받을 수 있으므로, 서로를 학점을 두고 경쟁하는 경쟁자로 생각하기보다는 함께 어려움을 극복해나가야 할 동료로 생각해야 합니다. 앞서 일반물리학실험2의 경우 한번에 모두 같은 실험을 진행하는 것이 아니라 서로 다른 실험을 교대로 진행하게 된다고 하였는데, 이는 바꾸어 말하면 내가 이번주에 하는 실험을 지난주에 이미 한 번 해 본 친구가 있고, 반대로 내가 지난주에 이미 해 본 실험을 이번주에 진행하는 친구도 있다는 의미입니다. 이미 한 번 해 본 실험인 만큼 그 실험을 처음 해보는 다른 친구를 서로 도와주며 실험을 수행한다면 모두 실험을 훨씬 쉽고 빠르게 수행해낼 수 있을 것입니다. 게다가 지난주에 실험을 수행한 친구의 경우 이미 그 실험의 보고서까지 작성해 보았을 것이기 때문에 실험을 진행하며 유의해야 할 주의사항이나 보고서 작성 시 도움이 될 만한 추가 실험들을 서로 알려주며 실험을 진행한다면 같은 실험이라도 더 높은 수준으로 더 정확히 해낼 수 이으니, 꼭 서로 도우며 실험을 진행하기를 추천드립니다.
같이 수업을 듣는 친구 이외에, 이미 일반물리학실험2를 수강한 다른 선배나 친구들로부터 지난 실험 데이터나 보고서 등을 전달받아 본인이 실험을 진행할 때 참고하는 것도 큰 도움이 됩니다. 단순히 매뉴얼 만으로는 정확히 어떤 실험을 어떻게 진행해야 하는지 정확히 알기에 쉽지 않을 때가 많기에, 선배나 친구들의 지난 데이터와 보고서를 보고 실험 진행에서 도움을 받는다면 훨씬 실험을 쉽게 수행할 수 있습니다. 저 역시 다른 17학번 선배님의 보고서를 보고 도움을 받았습니다. 만일 제게도 연락을 주신다면 필요한 데이터나 보고서를 드릴 수 있으니, 도움이 필요하시다면 연락 주시기 바랍니다.
비록 일반물리학실험2가 힘든 수업이긴 하지만, 그만큼 유익하고 모두 마쳤을 때 뿌듯함과 함께 실제로도 많은 도움이 되는 과목이기도 하는 만큼, 열심히 참여하신다면 좋은 성적과 성적 외적인 요소 모두에서 좋은 결과를 얻어가실 수 있을 것입니다. 일반물리학실험2를 수강하시는 모든 분들께 행운을 빕니다.
유지환 학생기자│Physics│에세이
첨부 이미지 출처
[1] 유지환, 일반물리학실험2 보고서 Lab08: Photoelectric Effect, (2019)
[2] 유지환, 일반물리학실험2 보고서 Lab07: Millikan Oil Drop Experiment (2019)
