이 수업에서는 미분, 적분 등 고등학교 수학을 복습한 후 고등학교 물리학에 적용하여 고등학교 물리학에서 배운 공식을 재평가합니다. 이를 통해 공식의 성립과 정의 등을 이해하고 전문 과목으로 원활하게 넘어갈 수 있는 능력의 습득을 목표로 합니다.

수업 내용

수업 진행은 원본 레쥬메로 진행되었으며, 핵심 개념이나 수식 및 그 계산 과정 등이 백지로 되어 있어 수강생들은 해설을 들으며 그 백지를 채워 넣는 방식으로 진행되었다.

취재한 수업의 주제는 역학적 에너지와 그 보존법칙에 관한 것이었다. 고등학교 물리학에서 배운 일(Work), 운동에너지, 잠재적 에너지의 개념에 대해 대학 물리학의 새로운 개념과 그 성립에 대한 설명이 이루어졌다. 이전에는 단순히 외우기만 했던 공식을 이 수업에서 분해하여 하나하나의 현상을 나타내는 수식과 미적분을 통해 공식의 진정한 의미와 정의를 배울 수 있었습니다.

그 중 물리학의 세계에서는 얼마나 많은 힘으로 얼마나 많은 거리를 움직였는지에 따른 ‘일’에 대해 일상생활에서의 ‘일’과 물리학에서의 ‘일’은 다른 개념이라는 것을 설명했습니다. 그 예로, 인간이 힘을 가해 짐을 계속 들고 있어도 그것을 움직이지 않는다면 일로서는 ‘제로’라는 소개가 있었다.

“참고: 물체에 일정한 힘 F를 가하면서 힘의 방향으로 s만큼 움직였을 때, 그 힘은 물체에 W=Fs의 일을 했다고 한다.”

또한, 운동에너지와 포텐셜 에너지의 개념에서 같은 현상을 미분적으로 파악할 것인가 적분적으로 파악할 것인가의 개념이 앞으로의 전문 교육에 있어서 중요하다는 설명이 있었고, 본 수업의 전반부에서 배운 고등학교 수학의 미분과 적분이 각 공식에 대한 이해를 심화시키기 위한 방법으로 활용되고 있었습니다. 분해된 공식을 통해 하나하나의 현상과 정의를 이해하고, 그 성립을 배울 수 있는 수업 내용이었습니다.

수업이 끝나면 그날 배운 개념이나 정의를 이용한 연습을 통해 그 개념을 제대로 이해했는지 확인하는 시간을 가졌습니다. 그 자리에서 수강생들의 질문을 받아 다음 단계로 넘어가기 위한 기초가 되는 개념이 잘 정착될 수 있도록 세심하게 설명해 주셨습니다. 또한, 추후에 제출하는 보고서 과제도 있어, 복습과 연습을 반복하며 기초를 다질 수 있는 프로그램입니다.

교사의 의견

물리학은 ‘사물의 이치를 배운다’는 뜻에서 알 수 있듯이, 자연계의 다양한 현상이 발생하는 원리와 논리를 다루는 학문이다. 인류가 자신을 둘러싼 세계를 정량적으로 이해할 수 있는 강력한 수단인 물리학은 이공계 대학생들에게 꼭 필요한 학문이라고 할 수 있습니다.

하지만 물리학이라고 하면 왠지 모르게 어려운 기호가 나열된 공식을 외우고 계산을 해야만 했던 아픈 기억을 떠올리며 물리학을 어려워하는 학생들도 많을 것입니다. 그 이유 중 하나는 고등학교 물리학 학습 장면에서 다양한 현상을 정량적으로 기술하기 위한 기술로서 필수적인 미분-적분 기법이 잘 활용되지 않는 것을 들 수 있습니다.

따라서 본 과목에서는 고등학교 수학에서 배운 미분-적분을 물리학의 입장에서 재검토하고, 고등학교 물리학에서 배운 다양한 개념을 미분-적분의 방법으로 다루기 위한 사고방식을 배웁니다. 본 과목 ‘물리학 I’에서 미분-적분을 활용한 물리학의 사고방식을 제대로 익힘으로써, 물리학은 수많은 공식을 외워야 한다는 등의 잘못된 이미지를 없애고, 물리학이 단순한 논리로 다양한 현상을 이해할 수 있는 재미있는 학문이라는 것을 느낄 수 있기를 바랍니다. 생각합니다.

이 과목이 앞으로 역학, 전자기학 등 보다 전문적인 물리학을 재미있게 공부할 수 있는 준비과정이 되었으면 좋겠습니다.

학생의 댓글

이학부 이학과 BRENNAN TOMI(브레넌 토미) 씨

이 강의를 통해 물리학은 방정식을 외워서 푸는 것이 아니라 미적분으로 각각의 방정식을 도출하여 푸는 것이라는 것을 처음 알게 되었다. 이 사실을 알게 되면서 고등학교에서 배우지 않은 공기나 물의 저항을 고려해야 하는 조건에서 어려워 보이는 문제도 쉽게 풀 수 있게 되었습니다.

수업 중에는 슬라이드 자료나 설명과 더불어 선생님이 직접 실물을 가지고 연출을 하면서 다양한 개념이나 계산을 알기 쉽게 설명해 주십니다. 이 강의를 듣기 전에 어느 정도 수학 III에 대한 지식이 필요하지만, 수업 중에는 천천히 계산을 분해해서 하나하나 설명해주기 때문에 수학을 조금 어려워하는 저 같은 사람도 안심하고 수업을 따라갈 수 있었습니다. 그리고 수업이 끝나면 구체적인 문제 연습을 하고, 그 제출이 그 수업의 출석이 됩니다. 이것과 숙제 연습을 통해 수업 내용을 복습할 수 있고, 이해도 더 깊어집니다.

이 수업을 통해 대학 물리학의 기본을 익히고, 물리학으로 할 수 있는 일이 많아지니 물리학에 조금이라도 관심이 있는 분들은 꼭 들어보세요.