교육과학기술부 고시 제 2009-41호에 따른

고교 과학과 교육과정 해설서

교육과학기술부

(창의인재육성과)

목     차

Ⅰ. 과학과 교육과정 개정의 배경	1

Ⅱ. 과학과 교육과정의 변천	9

Ⅲ. 과학과 교육과정 개정의 중점	13

Ⅳ. 과학과 교육과정 해설

<과학>

<생명 과학 Ⅰ>

<생명 과학 II>

Ⅴ. 참고 문헌

Ⅰ. 과학과 교육과정 개정의 배경

21세기의 인류는 세계화‧정보화의 거센 물결과 함께 기후 변화, 에너지, 식량, 환경 등의 분야에서 심각한 어려움에 직면하고 있다. 우리 사회도 1990년대의 민주화 이후 국토 개발, 에너지, 환경, 보건‧위생, 안전 등 과학기술과 관련된 복합적인 사회 문제에 의한 심각한 갈등으로 선진국으로의 도약을 위한 노력에 어려움을 경험하고 있다. 치열한 무한 기술 경쟁에 적절하게 대응하고, 새로운 패러다임으로 자리를 잡고 있는 저탄소 녹색 성장의 꿈을 실현시키면서, 동시에 과학기술과 관련된 복합적인 사회 문제를 합리적이고 원만하게 해결할 수 있는 높은 수준의 창의성과 인성을 모두 갖춘 인재를 양성하기 위한 교육이 필요한 것도 그런 이유 때문이다.

민주화된 과학기술 시대가 요구하는 인성은 상대에 대한 이해와 배려를 기반으로 하는 기초적인 윤리적 수준을 넘어서, 자연과 인간과 문명에 대한 충분한 현대 과학적 이해를 근거로 합리적으로 문제를 파악하고, 남과 소통하고, 비판적으로 판단하고, 창의적으로 문제를 해결할 수 있는 기본적인 능력을 말한다(스노우, 2001; 김영식, 2007, 2009; 호프만, 1996; 이덕환, 2007). 과학기술 시대가 요구하는 높은 수준의 창의성과 인성을 길러주기 위해서는 우리 과학 교육의 방향도 달라져야만 한다. 이제 미래를 지향하는 과학 교육은 과학자 양성에 필요한 지나친 개념 중심의 교육에서 과감하게 벗어나, 문과와 이과의 구분 없이 모든 학생들에게 인위적 분과 과목 구분의 벽을 뛰어넘는 융합 교육을 통한 진정한 창의‧인성 교육을 추구해야 한다.

2007년 2월 28일 개정 고시되어 2009년부터 적용되기 시작했던 ‘2007 개정 교육과정’은 1997년에 개정된 ‘제7차 교육과정’의 기본 철학을 유지하면서 그동안의 사회‧문화적 시대 상황의 변화를 반영하기 위한 수시 개정으로 도입되었다. 2009년 12월 23일 교육과학기술부 고시 제2009-41호로 고시된 ‘2009 개정 과학과 교육과정’은 본격적인 ‘융합형’ 교육을 통해 과도한 분과적 교육의 한계를 극복하고, 불합리한 문과와 이과의 구분을 넘어서 모든 학생들에게 현대 과학의 의미, 가치, 역할을 이해시키는 동시에, 완성도 높은 심화 교육을 통해 미래 과학기술 사회가 요구하는 높은 수준의 창의성과 인성을 고루 갖춘 합리적 인재를 양성하는 것을 목표로 한다. 개정된 교육과정은 2011년부터 고등학교에 단계적으로 적용된다.

1. 교육과정의 흐름

과학과 교육과정은 학교에서 실현될 과학 교육의 방향을 제시한다. 우리나라의 과학과 교육과정은 1945년 이후 여덟 번 개정되었다. 처음에는 각 교과별로 가르칠 주제를 열거하는 수준의 교수요목이 사용되었고, 제1차 교육과정의 시기(1946~1963)에 처음으로 우리 실정을 고려한 교육과정의 체제와 기틀이 마련되었다.

제2차 교육과정의 시기(1963~1973)는 국가의 과학 기술 발전을 도모하기 위한 방안으로써 과학교육을 강화할 필요성에 따라 과학의 기초적인 중요 내용을 정선하여 지도한 시기였다.

제3차 교육과정의 시기(1973~1981)는 미국의 과학 교육 개혁 움직임의 영향을 받아 학문 중심 또는 탐구 중심의 과학 교육 이념이 크게 부각된 시기였다. 그 결과 각급 학교의 과학 교육에서 학년별 단원 수는 줄어들었지만 과학의 학문 영역별 중요 개념 중심으로 구조화되었고, 학습 내용의 수준도 높아졌고, 관찰, 실험 등 탐구 활동도 강화되었다.

제4차 교육과정의 시기(1981~1987)는 학문 중심 교육과정의 영향을 많이 받았다. 개정의 주안점은 교육 내용을 지식의 학문적 체계뿐만 아니라 유용성 면에서 정선하고, 그 수준을 적정화한 것이었다. 그러나 지나친 학문 중심의 교육 사조 때문에 내용이 어렵고, 학습 부담이 많으며, 일상생활과 거리가 있어 과학자가 될 일부 학생만을 위한 과학 교육이라는 비판을 받았다.

제5차 교육과정의 시기(1987~1992)에는 제4차 교육과정의 지나친 학문 중심 교육과정에 대한 비판과 1980년대 초에 미국에서 일기 시작한 ‘모든 이를 위한 과학(Science for All)’ 개혁의 움직임을 수용하여 과학‧기술‧사회(STS) 관련 내용을 과학 교육에 적극적으로 반영하였다. 교육 현장에서의 현실적인 문제와 사회적 필요성, 즉 경제적인 발전, 민주화의 정착, 정보화 사회의 도래, 국제 경쟁력 및 교류의 증대 등에 따라 개정이 이루어졌다. 순수 학문을 기초로 한 교육에서 탈피하여 과학이 기술과 사회에 미치는 영향과 상호 관계에 대해서도 다루도록 하였다.

제6차 교육과정의 시기(1992~1997)는 시대적 변화에 대처하고 문제를 해결할 수 있는 능력을 기르며, 생활인으로서 필요한 과학적 탐구 활동을 통하여 과학의 기본 개념의 이해, 과학적 사고력의 신장, 그리고 과학적 증거를 바탕으로 자기의 생각과 타인의 견해를 비교하여 합리적으로 판단하고 옳은 것을 받아들이려는 과학적 태도를 길러 주는 데 역점을 두었다.

제6차 교육과정의 적용 단계에서 ‘교육과정 2000’이라 명명된 ‘제7차 교육과정’의 개정은 1995. 5.31. 대통령 자문 기관인 교육 개혁 위원회에서 ‘세계화‧정보화 시대를 주도하는 신 교육 체제 수립을 위한 교육 개혁 방안’에 의하여 공식적으로 제기되었다. 교육과정에 대한 충분한 평가가 미흡한 실정에서 ‘제7차 교육과정’의 개정이 구체화되었다.

‘제7차 교육과정’의 시기(1997~2007)는 2000년대를 주도해 나갈 능력과 교양을 갖춘 새로운 가치 창조자로서 의식 있는 한국인을 기르기 위해 마련된 것으로, 그 철학이나 교육 방식에서 기존 교육과정과는 차별화되도록 고안되었다. ‘제7차 교육과정’은 국민 공통 기본 교육과정과 고교 선택중심 교육과정의 설정, 심화‧보충형 수준별 교육과정의 도입, 교육과정 편성‧운영의 자율권 확대, 교육과정 평가와 질 관리의 강화 등을 주요 특징으로 하였다. 그러나 ‘제7차 교육과정’이 추구하고 있는 이상과 현장의 교육 환경 사이의 괴리로 인해 ‘제7차 교육과정’의 적용 과정에서 여러 가지 어려움 점이 있었으며, 그동안 각계각층이 개정의 필요성을 제기하였다. 특히, ‘제7차 교육과정’에 대해서는 심화‧보충형 수준별 교육과정 운영의 한계, 10학년 과학의 이수 단위 수의 부족, 이공계 기피의 심화 등 교육과정 안팎에서 드러난 크고 작은 문제점이 제기되었다.

‘2007 개정 교육과정’의 시기(2007~2009)는 ‘제7차 교육과정’의 기본 철학을 유지하면서 그동안의 사회‧문화적 시대 상황의 변화를 반영하기 위한 수시 개정으로 도입되었다. ‘과학적 소양 함양’과 ‘창의성 교육’을 강조하면서, 10학년 ‘과학’의 이수 단위를 늘리고, 어려운 내용을 삭제하고 단원을 통합하여 학습량을 감축하고, 과도한 탐구 활동을 적정화하기 위해 노력하였다. 특히 학생 스스로 주제를 선택하여 자기 주도적으로 심화된 탐구를 할 수 있는 ‘자유 탐구’를 도입하고, 과학 글쓰기와 토론 등을 통한 평가의 다양화도 시도하였다.

그러나 과학에 대한 학생들의 관심이 급격하게 줄어들고, 국제 성취도 평가에서 우리 학생들의 학력 저하가 심각해지고, 선택 중심 교육과정에서 과도한 과목 분할에 따른 문제 등이 지속적으로 지적되면서, 선택 중심 교육과정을 합리적으로 조정하고, 과학 교육을 획기적으로 강화해야 한다는 의견이 과학계, 과학교육계, 교육 현장을 중심으로 강하게 제기되었다. (한국과학기술한림원, 2008). 2009년 7월 대통령 직속 교육과학기술자문회의가 국민 공통 기본 교육 과정을 9학년까지로 조정하고, 고등학교의 과도한 선택 과목을 정비하고, 모든 학생이 적어도 15단위 또는 20단위 이상의 과학을 반드시 이수해야 하고, 대학교육선이수과정(UP)을 정규 교육과정으로 편성할 수 있도록 하는 ‘미래형 교육과정’을 발표하였다.

2009년 7월 교육과학기술부의 요청으로 한국과학창의재단이 한국물리학회, 대한화학회, 한국생물과학협회, 한국지구과학회, 한국과학교육학회, 전국과학교사협회의 추천을 받은 과학자, 과학교육학자, 교사 등으로 ‘과학교육과정개발사업단’을 구성하여 분과적 교육의 한계를 극복하고, 문과와 이과의 구분 없이 모든 학생에게 기초 인성 수준을 넘어서는 수준 높은 창의‧인성 교육을 지향하는 ‘융합형’ 과학을 포함하는 새로운 교육과정을 개발하는 작업에 착수하였다. ‘2009 개정 과학과 교육과정’은 한국과학기술단체총연합회, 한국과학기술한림원, 한국공학한림원, 전국자연과학대학장협의회, 한국과학교육학회 등 13개 과학(교육) 단체가 교육과학기술부에 새로운 교육과정에 대한 ‘동의서’를 제출하고, 각종 토론회, 공청회, 교육과정심의회의 검토와 심의를 거쳐 확정되었다. 한편, 교육과학기술부는 2010년 1월 11일 고시 제2010-1호를 통해 고등학교 과학과의 모든 교과서(과학, 물리 Ⅰ, 물리 Ⅱ, 화학 Ⅰ, 화학 Ⅱ, 생명 과학 Ⅰ, 생명 과학 Ⅱ, 지구 과학 Ⅰ, 지구 과학 Ⅱ)를 ‘인정 도서’로 전환하는 정책을 발표하였다. 이는 교과서 집필자와 출판사의 독창성과 전문성을 최대한 발휘하게 함으로써 교과서의 다양성을 보장하기 위한 노력이다.

2. 외국의 과학 교육 동향

21세기에 들어서면서 세계의 거의 모든 선진국들은 초․중등학교의 과학 교육을 강화하기 위한 적극적인 노력을 기울이고 있다. 일본은 그동안의 창의성 신장을 앞세웠던 '유토리‘(餘裕) 교육 철학이 심각한 학력 저하를 가져왔다는 반성에 따라 2006년부터 노벨 화학상 수상자 료지 노요리를 의장으로 하는 ’교육재생간담회‘를 발족시켜 학교 교육의 시수 10% 확대와 수학 교육과 과학 교육 강화를 핵심으로 하는 개혁안을 정부에 제출했다(교육재생위원회, 2009).

미국 국가과학위원회는 “미국의 STEM(Science, Technology, Engineering, and Mathematics) 교육시스템의 주요 요구 사항에 관한 국가 행동 전략”에서 STEM 분야에 숙달된 시민을 유지하는 것이 미국 공교육의 핵심이라고 지적하고, 일관된 STEM 교육 강화 기조 유지 및 고도의 역량을 갖춘 교사 양성 등의 강력한 개혁안을 건의하였다(National Science Board, 2007). 또한 최근에는 뉴욕 카네기재단과 프린스턴의 고등연구소를 중심으로 수학계와 과학계의 석학들이 수학과학교육위원회(Commission on Mathematics and Science Education)를 결성하고 "기회의 방정식(The Opportunity Equation)"이라는 제목의 보고서를 발표하였다(Carnegie Corporation of New York/Institute for Advanced Study, 2009). 이 보고서는 “너무 많은 내용을 깊이 없이” 가르치는 과학 교육 과정의 문제점을 지적하고, 대학에서 보다 상급의 내용을 배우기 위해 필요한 과학의 핵심 내용을 지정하고, 그에 대한 구체적인 성취 기준을 설정할 것을 제안하였다. 또한 과학의 여러 분야를 통합적으로 교육해야 한다는 추세에 발맞추어 "우주에서 인간의 위치(where we are in the universe)"와 "우리는 어떻게 여기까지 왔는가?(how we came to be)"라는 다분히 인문학적인 두 가지 융합적 주제를 중심으로 과학의 모든 핵심 내용을 다루는 방법을 제안하였다. “우주에서 인간의 위치”는 한편으로는 우주, 은하, 태양계, 지구, 인간, 세포, 화합물, 원자, 기본 입자의 위계에서 인간의 중심 위치를, 다른 한편으로는 광대한 우주에서 별로 특별하지 않은 행성인 지구에 살고 있는 인간의 위치를 의미한다. “우리는 어떻게 여기까지 왔는가?”라는 질문은 우리가 빅뱅, 기본 입자, 원자, 별의 진화, 태양계, 화학적 진화, 생물의 진화를 포괄하는 우주 진화의 산물임을 파악하게 된 과학의 현주소를 암시한다.

싱가포르가 2008년부터 시행 중인 과학 교육 과정도 다음과 같이 다양성, 모형과 시스템, 상호 작용 등의 흥미로운 주제를 중심으로 하는 통합적 주제를 다루고 있다.

주 제	내 용
과학과 기술	서론 - 과학의 특성
측정	측정하기 - 길이, 부피, 질량, 시간, 온도 측정하기 - 변화율, 속도, 밀도
다양성	물질의 분류 - 물리적 성질 원소와 화합물 혼합물 - 분리 용액 - 용해도, 산/염기 식물과 동물의 분류 - 생물의 다양성
모형과 시스템	세포에서 개체까지 물질의 입자성 - 브라운 운동, 기체, 액체, 고체, 상변화 원자, 분자, 이온, 화학식 생체에서의 운반 - 확산, 삼투, 식물과 동물에서의 운반 사람의 소화 기관
에너지	에너지의 형태와 변환 - 에너지 보존 빛(1) - 빛의 본질, 반사 빛(2) - 굴절, 빛의 분산, 색 전기 - 전류, 전압, 저항 전기의 사용 - 전력, 절전 광합성과 호흡
상호작용	힘과 압력 - 힘의 종류, 측정 힘의 모멘트 - 지레 일 - 힘과 일 열 - 열의 효과, 팽창, 수축 열의 전달 - 전도, 대류, 복사, 단열 화학 변화 - 화학 반응의 효과 생태 - 환경, 생태계, 환경 보호 에너지 전환 - 생태계의 영양 순환

3. 교육과정 개정의 필요성

1997년에 마련되어 2000년부터 본격적으로 적용되었던 ‘제7차 교육과정’은 21세기의 세계화‧정보화 시대를 주도할 자율적이고 창의적인 한국인을 육성하기 위한 것이었다. 학습자 중심의 다양하고 특성화된 교육과정을 강조하였지만, 학교 현장의 현실적인 여건이 교육과정의 운영을 충분히 뒷받침해주지 못하면서 교사들의 부담이 늘어나는 등 당초 기대했던 성과를 거두지 못한 것으로 평가되었다(이화성 외, 2008). 2007년에 고시된 ‘2007 개정 교육과정’은 ‘제7차 교육과정’의 교육 철학을 유지하면서, 그동안의 사회‧문화적 환경의 변화를 수용하고, 교사의 수업부담 가중, 과학 수업 시수의 부족, 학생들의 과학에 대한 흥미 상실 등의 문제를 해결하려고 노력하였다. 그러나 학생들의 학력 저하와 과학기술과 관련된 사회적 갈등과 분열이 심각하게 인식되기 시작했고, 기초 인성의 수준을 넘어서는 수준 높은 창의‧인성을 강조하는 새로운 과학 교육에 대한 강력한 사회적 요구를 수용하기 위해서는 다음과 같은 획기적인 과학과 교육과정의 개정이 필요하게 되었다.

첫째, 민주화된 미래 과학기술 시대를 살아갈 인재는 단순히 분과적 과학 개념이 아니라 현대 과학의 의미, 가치, 역할에 대한 충분한 이해가 반드시 필요하다. 현대 과학은 더 이상 과학자의 전유물이 아니라 국민 모두가 반드시 갖춰야 하는 필수 소양이다. 현대의 과학은 국가 경쟁력과 학문적 지식 증진을 위해서 뿐만 아니라, 민주화된 사회에서 국민들의 다양한 의견을 합리적으로 수렴하고, 원만하게 조정하기 위한 가장 현실적이고 효율적인 수단이다. 사회적 민주화 이후에 우리 사회가 경험하고 있는 심각한 사회적 갈등과 분열이 대부분 과학기술과 관련된 문제 때문이었다. 합리적이고 이성적인 과학 정신을 외면하고 근거 없는 소문과 괴담에 감정적으로 휩쓸리는 사회에서는 개인의 진정한 행복을 추구할 수도 없고, 사회의 진정한 성장과 발전도 불가능하다.

둘째, 불합리한 ‘문과’와 ‘이과’의 구분에서 확실하게 벗어나서 모든 학생에게 미래 사회가 요구하는 높은 수준의 창의‧인성 함양을 위해 과학 교육을 강화해야 한다(김영식 2007, 2009; 이덕환, 2007). 과학은 인간을 제외한 자연을 대상으로 하는 학문이기 때문에 이과 학생들에게는 별도의 인성 교육이 필요하다는 인식은 근원적으로 잘못된 것이다. 현대 과학기술 시대의 인성은 단순히 인문학이나 윤리학의 수준을 넘어서야 한다. 자연을 무시한 인문학이나 윤리학이 의미가 없는 것과 마찬가지로 인간을 무시한 과학도 의미가 없는 것이다. 현대 민주화된 과학기술 사회의 인성에는 자연과 인간과 문명에 대한 현대 과학적 이해가 반드시 필요하다. 이웃을 배려하고, 나눔을 실천해야 한다는 수준의 기초 인성만으로는 복잡한 현대 사회의 요구를 충족시킬 수 없기 때문이다. 과학적 사고 방식과 탐구의 가치를 이해하는 것도 중요하다. 이제 과학 교육에서는 단순히 과학자 양성을 위한 창의성만 강조할 것이 아니라 모든 학생의 인성 함양을 위해 누구에게나 과학 교육이 반드시 필요하다는 인식을 공유해야만 한다. 여전히 어설픈 상태로 남아있는 과학‧기술‧사회(STS) 교육을 본격적으로 강화해서 ‘모든 이를 위한 과학’을 실현해야 한다. 더욱이 STS 교육은 과학만이 아니라 공교육의 모든 교과에서 함께 강조되어야만 한다.

셋째, 물리, 화학, 생명 과학, 지구 과학으로 지나치게 세분화된 틀에서 벗어난 융합형 과학 교육이 필요하다. ‘제7차 교육과정’과 ‘2007 개정 교육과정’에서 7학년부터 10학년까지의 과학은 물리, 화학, 생명 과학, 지구 과학이라는 철저하게 인위적으로 구분된 분과적 개념 위주 교육의 틀을 벗어나지 못해 당초 통합 교육의 취지를 살리지 못했고, 과목간‧학급간 연계성 확보에도 심각한 문제가 있었다(이화성 외, 2008). 학생들에게 과학의 중요성을 충분히 일깨워주지도 못했고, 심화 과정에서 과학을 애써 배워야 한다는 동기 부여에도 어려움이 있었다. 과학의 탐구 대상이 물리, 화학, 생명 과학, 지구 과학으로 분명하게 구분되는 것이 아니기 때문이다. 이제 과학을 가르치는 교사의 입장이 아니라 과학을 배워야 하는 학생의 입장에서 학생들이 우주, 지구, 생명, 인간, 문명에 대한 융합적 해석을 통해 현대 과학이 무엇이고, 인류 문명에 어떤 가치가 있는 것이고, 미래 사회에서 어떤 역할을 할 것인지를 이해함으로써 누구나 과학의 심화 과정을 배울 수밖에 없다는 분명한 동기를 부여해주어야 한다.

넷째, 학교에서 가르치는 과학과 현실 사회에서 필요한 과학 사이의 격차도 해소해야 한다(이덕환, 2007). 학생들의 관심을 끌기 위해 가르치기 어려운 과학 개념을 빼버림으로써 과학을 ‘쉽고 재미있게’ 만들어야 한다는 주장에서 벗어나지 못하면 학생들은 책임 있는 학교 교육을 통해 지구 온난화, 환경, 에너지, 건강 문제를 이해하기 위해 꼭 필요한 과학 지식을 배울 수가 없게 된다. 실생활이나 자연에서 관찰할 수 있는 단순한 과학적 원리를 강조하는 수준을 넘어서 현실 생활에서 일상적으로 직면하게 되는 과학적 문제를 충분히 이해하고 합리적으로 판단할 수 있는 능력을 길러주어야 한다. 어려운 개념 위주의 교육보다 과학의 맥락을 이해함으로써 학생들이 과학적 문제를 확실하게 인식하고 합리적으로 해결할 수 있도록 해주어야 한다.

다섯째, 창의성과 탐구에 관심이 없는 학생들에게도 과학을 가르쳐야 한다. 과학 교육이 창의성 함양에 적절하고, 과학 교육에서 탐구와 실험이 중요한 것은 사실이다. 그러나 창의성이 과학에만 한정된 것도 아니고, 창의성이 부족하거나 탐구와 실험을 좋아하지 않는 학생도 과학은 반드시 배울 수밖에 없는 현실이다. 창의성, 탐구, 실험을 지나치게 강조하는 과학 교육이 학생들에게 과학을 외면하도록 만드는 요인이 되는 것은 바람직하지 않다. 더욱이 과도하게 정형화된 탐구와 실험이 오히려 학생들의 창의성 함양에 걸림돌이 될 수도 있다. 창의성과 함께 과학적 소양과 과학 정신을 바탕으로 하는 수준 높은 인성의 중요성을 강조하고, 탐구와 실험을 적절한 수준으로 순화해서 모든 학생들이 과학 교육을 즐기는 수준을 넘어서 과학의 진정한 의미와 중요성을 인식하도록 유도해야 한다.

여섯째, 과학 교육의 완성도를 향상시켜야 한다. 이공계 대학으로 진학하는 학생들에 대한 심화 교육도 중요하다. 부담을 줄여준다는 의도로 가르치기 어려운 내용을 지나치게 빼버린 것이 이공계 대학 진학생의 학력 저하를 심화시키는 요인이라는 지적이 있다(한국과학기술한림원, 2008). 일본에서도 학습량 감축을 앞세웠던 유토리 교육이 학생들의 학력 저하를 가져왔다는 지적이 있었다(교육재생간담회, 2009). 단순히 과학의 내용이 어려워서 학생들이 과학을 싫어하게 되었다는 지적보다는 지나치게 어려운 것을 가르칠 이유는 없지만 어려운 내용도 꼭 필요한 것이라면 효율적으로 가르치는 교수‧학습법을 적극적으로 개발하도록 노력해야만 한다. 특히 ‘제7차 교육과정’에서 처음 채택했던 주제 중심의 접근 대신 Ⅱ 과목의 내용을 분산시키고, 어렵지만 꼭 필요한 내용을 추가하여 분과별 완성도를 향상시킬 필요가 있다.

일곱째, 과학에서도 글 읽기와 쓰기의 중요성을 강조해야 한다. 이과 성향의 학생들이 글 읽기와 쓰기에 관심도 적고, 소양도 부족하다는 인식은 반드시 개선되어야만 한다. 과학에서도 글을 통한 소통이 절대적으로 중요하기 때문에 과학 교육에서도 글 읽기와 쓰기를 충분히 강조해야 한다. 이과 성향의 학생들은 글 읽기와 쓰기 소양이 부족하다는 지적은 지금까지 과학 교육에서 글 읽기와 쓰기를 충분히 강조하지 않았기 때문일 수도 있다.

이러한 개선의 필요를 고려하여 미래의 민주화된 과학기술 시대를 살아갈 학생들에게 필요한 진정한 의미의 창의‧인성 교육에 필요한 과학과 교육과정을 마련하였다. 특히 고등학교 ‘과학’에서는 분과적 장벽을 완전히 극복하고, 모든 학생들이 자연과 생명과 문명에 대한 현대 과학적 해석을 통해 현대 과학의 의미, 가치, 역할을 분명하게 인식할 수 있도록 하여 미래의 민주화된 과학기술 사회가 요구하는 수준 높은 창의성과 인성을 갖출 수 있도록 하였다. 또한, 심화 과목에서는 이공계로 진학할 학생들에게 필요한 과학적 내용의 완성도를 제고하도록 하였다.

Ⅱ. 과학과 교육과정의 변천

1946년 이후 지금까지 우리나라의 과학과 교육과정은 여덟 차례 개정되었고, 그 변천 과정을 간단히 살펴보면 다음과 같다.

1. 교수요목의 시기(1946~1954)

교육의 방침을 마련하기 위해 1945년에 발족한 교육심의회가 1946년 3월에 처음으로 교육 이념과 교수요목을 마련하였다. 교수요목은 교과명, 학년, 총 이수 시간 수 및 내용만을 나열한 간결한 형태였다. 초등학교의 과학 교과 교수요목에는 ‘이과(理科)’라는 교과명으로 4학년부터 생활 주변의 자연현상을 중심으로 제재와 내용, 제재별 시간배당이 간단하게 제시되어 있었다. 당시 교육 내용에는 과학 교육 내용뿐만 아니라 실용적인 실과 교육 내용도 상당 부분 포함되어 있었다.

이 교수요목에서 강조한 사항은 다음과 같다. 첫째, 교과의 지도 내용을 상술하고 기초 능력 배양에 주력한다. 둘째, 교과는 분과주의에 따라 체계적인 지도와 지력 배양에 중점을 둔다. 셋째, 교육 이념인 ‘홍익인간’의 정신에 입각하여 애국 애족의 교육을 강조하고, 정신적인 면에서나 생활적인 면에서 일제의 잔재를 시급히 제거하는 데에 각별히 노력한다.

2. 제1차 교육과정의 시기(1954~1963)

1954년에 교육과정 시간 배당 기준령이 공포되고, 1955년에 초등학교 교육과정이 공포되었다. 주당 총 시간에서 자연과에 배당된 시간의 백분율은 고학년에서는 10~15%로 저학년의 8~10%보다 높았다. 과학과 시간 배당 기준은 1학년이 주당 4시간, 2학년이 3시간, 3학년이 2시간이었고, 물상과 생물이 ‘과학’으로 통합되었다. 자연과는 ‘생물의 생활’, ‘자연의 변화’, ‘천체의 움직임’, ‘건강한 생활’, ‘기계와 연모의 작용’, ‘자연의 이용과 보호’의 6개 분야로 구성하였고, 학년이 올라가면서 반복‧심화하여 지도하도록 나선형으로 조직하였다. 독립된 실과의 교육 내용은 줄어들었으나 ‘건강한 생활’, ‘교통 기관과 그 동력’, ‘가정의 전기’, ‘식품과 일용품’ 등 실생활 관련 내용이 강조되었다. 제1차 교육과정은 미국의 진보주의 교육 사조에 따라 생활 경험을 중시했고, 목표와 내용을 별도로 구성하여 교육과정으로서의 체제를 갖추었다.

3. 제2차 교육과정의 시기(1963~1973)

산업 구조의 변화가 빠르게 이루어지는 상황에서 자주성, 생산성, 유용성, 합리성, 지역성과 함께 기초 학력의 강화, 교육과정의 계열성과 일관성 유지, 생활 경험 중심의 종합 지도를 강조하였다. 고등학교 교육과정에서는 교과 단위제를 채택하고, 교과 활동, 반공･도덕 생활, 특별 활동으로 교육과정을 구성하였다.

초등학교 자연과는 과학의 기초적인 중요 내용을 정선하여 ‘생물’, ‘천문 지학’, ‘인체’, ’물상’으로 구성하고, 학년이 올라가면서 반복･심화하는 나선형으로 조직하였다. 실생활에 관련된 내용도 일관성 있게 체계적으로 지도하였다.

4. 제3차 교육과정의 시기(1973~1981)

1968년에 선포된 국민 교육 헌장의 이념 구현을 기본 방향으로 하여 ‘국민적 자질의 함양’, ‘인간 교육의 강화’, ‘지식 기술 교육의 쇄신’을 강조하였다. 이러한 경향은 초등 자연 교과에서 더욱 뚜렷해서 지식의 구조, 기본개념, 탐구 방법 등을 강조하는 학문 중심으로 방향을 전환하였다. 교과서는 자연현상에 대한 설명이나 지식을 전달하는 내용보다 자연을 탐구해 가는 질문이나 지시문으로 진술되었고, 탐구 활동을 통하여 과학의 개념이나 법칙을 알아내도록 하려는 의도가 강하게 나타났다. 교사용 지도서에는 과학의 기본 개념의 구조, 탐구의 과정, 인지 발달 이론에 따른 지도 요령 등이 자세하게 제시되었다.

5. 제4차 교육과정의 시기(1981~1987)

혁신적인 학문 중심의 제3차 교육과정에서 학습 내용의 과다, 기초 교육의 소홀, 전인 교육의 경시 등 여러 가지 문제가 제기되었다. 1980년 7월 30일 학교 교육의 정상화 조치에 따라 마련된 제4차 교육과정에서는 학문 중심 교육과정과 인본주의 교육 사조와의 조화를 강조하였다. 특히 1학년에서 산수와 자연이 ‘슬기로운 생활’로 통합되는 편제가 등장했고, 국민정신 교육의 체계화, 전인교육의 강화, 기초 교육의 강화, 진로 지도의 충실화 등을 기본 방향으로 삼았다.

과학 교과 교육과정에서는 총론의 기본 방향에 따라 다음과 같은 구성 방향을 설정하였다. 첫째, 과학적 생활을 할 수 있는 인간을 기르는 데에 역점을 두고 과학의 기본 개념의 이해, 탐구 능력의 신장, 과학적인 태도 함양을 강조한다. 둘째, 중학생의 지적 발달 단계를 고려하여 내용을 선정하고, 학년의 수준과 학습의 시기를 고려하여 조직･배열한다. 셋째, 학교 간, 다른 교과 간의 연계성을 충분히 고려하여 효율적인 학습이 이루어지게 한다. 넷째, 현장 지도 교사의 탐구 학습 지도 경험을 살리기 위하여 실험 시설･기구, 약품 등은 가능한 한 그대로 이용할 수 있도록 한다.

6. 제5차 교육과정의 시기(1987~1992)

지나친 학문 중심 교육과정에 대한 비판을 수용하여 내용 수준과 배열을 조절하고, 실생활 문제를 다루었다. 제5차 교육과정은 교육 철학, 학문 내용, 교육 방법 변화에의 적합성, 경제적 발전과 사회 구조의 변화에 적응, 국제 경쟁력 강화, 교육의 질적 고도화를 개정의 중점으로 삼았다. 초등학교에서는 1, 2학년에 걸쳐 통합 교과로 ‘슬기로운 생활’이 편성되었고, 자연 교과에서는 ‘실험 관찰’이라는 보조 교과서를 편찬해서 활용하고, 실험･실습 기능의 육성을 강조하였고, 평가에서도 이를 고려하도록 하였다.

7. 제6차 교육과정의 시기(1992~1997)

건강한 사람, 자주적인 사람, 창의적인 사람, 도덕적인 사람을 길러내기 위하여 다음과 같은 개정 방향을 설정하였다. 첫째, 교육과정 결정을 분권화하여 시･도 교육청과 학교의 재량권을 확대한다. 둘째, 교육과정의 구조를 다양화하여 다양한 이수 과정과 교과목을 개설하고, 필수 과목을 축소하고 선택 과목을 확대한다. 셋째, 교육과정의 내용을 적정화하여 학습량과 수준을 조정하고 학습 부담을 줄인다. 넷째, 학생의 적성, 능력, 진로를 고려하고, 평가 방법을 개선하여 교육과정이 효율적으로 운영될 수 있도록 한다.

과학 교과 교육과정에서는 학습 내용의 적절성을 보완하고, 탐구 활동을 강화하고, 학습 분량을 적정화하고, 학습 동기를 유발하도록 흥미 있는 소재를 선정하고, 평가 방법을 개선하는 것을 목표로 하였다. 초등학교 1, 2학년의 ‘슬기로운 생활’은 사회과와 자연과를 중심으로 구성하였고, 자연과에서는 학습 내용 및 분량의 적정성, 탐구 활동 강화, 실생활 중심의 소재 선정, 평가 방법 개선 등을 개정의 중점으로 하였다.

8. 제7차 교육과정의 시기(1997~2007)

‘제7차 교육과정’은 ‘제6차 교육과정’의 교육 개혁적 측면의 기본 철학을 계승하고, 학교 교육과정에서 21세기의 사회적, 문명사적 변화의 의미를 살리고자 하였다. 과학과 교육과정은 사회적 변화의 흐름에 대응할 수 있는 기본 능력과 자기 주도력을 신장하고, 교육과정 편제를 합리적으로 재구성하고, 수준별 교육과정을 편성하고, 교육과정 편성･운영에서 현장의 자율성을 확대하고, 교과 내용의 양적 적정화 등을 개정의 방향으로 삼았다. 특히 기존의 학교급 구분에 따른 교육과정의 문제점을 극복하고, 교육 내용의 선정 조직이나 수준별 교육과정의 편성에 있어서 연속성을 보장하였고, 새로운 평가 방법으로 ‘수행 평가’를 도입하였다.

과학과의 국민 공통 기본 교육과정은 3~10학년 학생을 대상으로 하며, 과학 기술 시대에 적응할 수 있도록 국민 누구나가 공통적으로 배워야 할 교양으로서의 과학 내용으로 구성하였다. 이 단계에서의 수준별 교육과정은 심화･보충형으로 편성‧운영하도록 하였다. 기본 과정을 공통으로 학습한 학생들에게 학습 능력과 요구에 따라 보충 교육이나 심화 교육을 실시하여 교육의 수월성을 확보함으로써 궁극적으로 자기 주도적 개별화 학습이 가능하도록 하였다.

선택 중심 교육과정에서는 11, 12학년 학생들에게 계열 및 과정에 따라 선택 과목을 제시하는 대신 학생 자신이 스스로 선택 과목을 선택할 수 있도록 하였다. 일반 선택 과목에서는 정보화･세계화 시대에 걸맞은 과학적 소양을 함양하고, 심화 선택 과목에서는 학생 자신의 적성과 진로에 따라 선택한 과목을 가능한 한 심도 있게 학습할 수 있도록 하였다. 과학과의 교육 내용을 축소하고, 학교급간의 연계성 있는 교육과정을 개발하고, 교육과정 내용의 제시 방법과 단원 수를 점진적으로 변화시켜 나가고, 심화･보충 교육과정을 개발하고, 일반 선택 과목과 심화 선택 과목 교육과정을 개발하는 것을 개정의 중점으로 하였다.

9. 2007 개정 교육과정의 시기(2007~2009)

‘제7차 교육과정’의 기본 철학을 수용하면서 ‘과학적 소양 함양’과 ‘창의성’ 교육을 강조함으로써 지식 기반의 미래 사회에서 창의적으로 문제를 해결할 수 있는 사람, 모험심이 있고 변화에 적극적으로 대처할 수 있는 사람, 호기심과 관심을 가지고 당면한 문제를 끈기 있게 해결할 수 있는 사람을 기를 수 있도록 방향을 설정하였다. 지나치게 어려운 내용은 학생들의 발달 단계에 따라 내용 수준을 조정하고, 내용 중복을 줄이고 세분화된 단원을 통합하여 학습량을 감축하고, 과도한 탐구 활동을 적정화하도록 노력하였다. 또한 실생활과 관련된 주제를 중심으로 내용을 구성해서 학생들의 흥미를 제고하고, 학습 동기를 유발하도록 하였다.

국민 공통 기본 교육과정의 ‘과학’에는 창의성 신장을 위해 지침, 과학 글쓰기와 토론 등이 추가 되었고, 스스로 주제를 선택하여 자기 주도적으로 심화된 탐구를 할 수 있는 ‘자유 탐구’를 도입하였다. 선택 과목에서는 모든 학생이 선택할 수 있는 선택 과목 I에서는 주제 중심 접근을 시도하고, 이공 계열로 진학할 학생들을 위한 선택 과목 II에서는 전공 준비 교육을 강조하였다. 국가 사회적 요구를 적극적으로 반영하고, 지나치게 어려운 내용을 제외하는 등의 방법으로 과다한 학습량을 적정화하였고, 수행 평가를 비롯하여 과학 글쓰기와 토론 지도 강화와 연계하는 다양한 평가 방법을 제시하였다.

Ⅲ. 과학과 교육과정 개정의 중점

학생의 선택권을 강화하여 다양한 교육을 추구하려던 ‘제7차 교육과정’과 그 교육 철학을 이어받은 ‘2007 개정 교육과정’은 현실적 어려움을 극복하지 못하고, 과도한 과목 분할에 의한 학력 저하, 이공계 기피의 심화, 교수학습의 부담증가 등의 문제를 야기 시켰다는 비판이 있었다(한국과학기술한림원, 2008). ‘2009 개정 과학과 교육과정’은 무한 기술 경쟁에서 우리 사회의 생존을 보장하고 과학기술과 관련된 심각한 복합적 사회 문제를 해결할 수 있는 능력을 갖춘 인재 양성을 위해서는 과도한 선택 과목을 정비하고, 융합형 교육을 통해 창의‧인성 교육을 강화해야 한다는 시급한 사회적 요구에 따라 마련된 것이다. 21세기의 과학 교육은 정보 혁명을 기반으로 하는 민주화된 과학기술 사회에서 살아가기 위해 필요한 현대 과학적 내용을 핵심으로 하여야 한다. 이를 바탕으로 모든 학생들이 미래 사회의 변화에 합리적으로 대응하여 개인적으로 행복을 추구하고, 복잡한 사회 문제에 대해 합리적이고 원만한 합의에 능동적으로 참여할 수 있는 창의‧인성을 갖추도록 해야 하고, 이공계 대학으로 진학할 학생들에게는 대학 교육에 필요한 충분한 기초 지식을 배울 수 있도록 해주어야 한다.

지금까지의 우리는 학문 중심의 교육에서 벗어나 일상생활의 소재를 활용하여 학생들이 쉽게 접근할 수 있도록 교육과정을 만들기 위해 많은 노력을 기울여 왔다. 그러나 학습량 30% 감축을 추구했던 ‘제7차 교육과정’은 ‘제6차 교육과정’에 비해 전반적으로 학습 내용의 수준이 낮아졌지만 교사의 수업 부담은 오히려 늘어나는 부작용이 발생했다(이화성 외, 2008). 오히려 학습 내용의 수준이 낮아지면서 과학 개념에 대한 정확한 이해와 학생들의 성취도에 대한 객관적인 평가를 핑계로 사소한 과학적 원리를 지나치게 강조하는 경우가 늘어나는 부작용도 생겼다. 결과적으로 학생들의 학력 저하에 대한 우려가 심화되었고, 고등학교에서 과학을 선택하는 학생의 수도 급격하게 줄어들었다(한국과학기술한림원, 2008). 이러한 과학 교육으로는 현대 사회를 살아가면서 부딪치게 되는 복잡한 과학 문제를 제대로 인식하고 해결할 수 있는 높은 수준의 창의‧인성을 길러주는 것은 불가능하다는 지적이 있었다. 더욱이 학생의 입장에서는 학교에서 배우는 과학과 현실에서 필요한 과학에 심각한 격차를 느끼게 된 것이 학생들에게 학교에서의 과학 교육에 대한 흥미를 잃어버리게 만드는 요인으로 작용할 수도 있게 되었다.

이제 단순히 가르치기 쉬운 과학 개념만을 가르치기 보다는 과학의 본질적인 모습을 제대로 알려주고, 그런 교육을 통해 학생들이 과학의 가치와 의미와 역할, 과학적 방법과 과학 탐구의 본성을 이해할 수 있도록 해주어야 할 필요가 생겼다. 그런 노력을 통해 학생들이 과학의 필요성을 인식하고, 진정한 이해와 흥미를 느낄 수 있도록 해주어야 한다. 특히 물리, 화학, 생명 과학, 지구 과학의 인위적인 분과적 개념 위주의 교육을 통해서는 학생들이 자연과 생명과 현대 문명을 통합적으로 이해할 수 있는 안목을 기를 수 없다. 최근 연구에 따르면 과학교육 내용의 재구조화에 대한 전문가의 요구는 상당히 높은 것으로 나타났다(윤현진 외, 2009).

‘2009 개정 과학과 교육과정’에서는 과도한 개념 중심의 교육에서 과감하게 벗어난 진정한 융합형 ‘과학’을 통해 학생들이 우주와 지구 환경에서 인간과 생명의 존재에 대한 현대 과학적 의미를 이해하고, 현대 과학 문명에 대한 현대 과학적 이해를 통해 과학적 탐구의 방법과 가치를 인식할 수 있도록 한다. 물리, 화학, 생명 과학, 지구 과학으로 나눠진 심화 과정에서는 꼭 필요한 과학 개념이라면 어렵더라도 효율적인 교수‧학습 방법을 개발하여 적극적으로 가르침으로써 학생들이 실생활에서 활용할 수 있는 의미 있고 유용한 과학 지식을 갖추도록 해주고, 이공계 대학으로 진학할 학생들에게도 실질적인 도움이 되도록 하였다. 외국에도 이러한 통합과학에 대한 다양한 요구와 시도가 있어왔다(American Association for the Advancement of Science, 1993, Carnegie Corporation of New York/Institute for Advanced Study, 2009). ‘2009년 개정 과학과 교육과정’의 ‘과학’은 이러한 다양한 요구를 수용하여 분야 간의 장벽을 허물고 자연을 통합적으로 이해함으로써 과학에 대한 흥미를 가지게 하고, 보다 심화된 과학 과목과 유기적으로 연결되도록 설계되었다.

1. 성 격

‘2009 개정 과학과 교육과정’에서는 분과적 과학 개념 중심의 교육에서 벗어난 융합적 시각에서 현대 과학이 민주화된 과학기술 시대를 살아가는 모든 사람에게 반드시 요구되는 기초적 소양이라는 관점과 현대 과학을 제대로 이해하기 위해서는 어려운 과학 개념이라도 학생들이 실생활에 꼭 필요한 것이라면 효율적인 교수‧학습 방법을 통해서 가르쳐야 한다는 관점을 제시한다.

‘2009 개정 과학과 교육과정’의 ‘과학’에서는 구체적인 과학 개념보다는 융합적 시각에서 우주, 생명, 문명에 대한 현대 과학적 해석을 통해 현대 과학의 의미, 가치, 역할을 통합적으로 이해시킴으로써 과학을 창의‧인성 교육의 핵심 과목으로 활용한다. 현대 과학을 ‘우주와 생명’과 ‘과학과 문명’의 주제로 구분하여 제시함으로써 학교에서 가르치는 과학과 현대 사회에서 요구하는 과학의 격차를 해소하고, 학생들이 과학 지식과 과학적 탐구의 가치를 정확하게 인식할 수 있도록 한다.

물리, 화학, 생명 과학, 지구 과학으로 구분되는 심화 과정에서는 어려운 개념이라도 실생활에 꼭 필요한 것이라면 효율적인 교수‧학습 방법을 통해 적극적으로 가르치고 배워야 한다는 관점을 제시한다. 다양한 과학적 탐구 방법과 과정의 내용과 필요성을 제시함으로써 탐구의 과도한 정형화에 따른 부작용을 최소화한다. 특히 완성도 높은 과학 교육을 통해 현실 생활에서 직면하게 될 문제를 정확하게 파악하고, 창의적으로 문제를 해결하는 능력을 기르도록 한다. 궁극적으로는 문제 해결에 필요한 정확한 정보를 파악하여, 사회와 원만하게 소통하고, 합리적인 의사 결정을 할 수 있도록 하여 민주화된 과학기술 사회가 요구하는 창의‧인성 교육을 강화한다.

2. 목 표

개정 교육과정에서는 과학 개념에 대한 통합적 이해를 강조하고, 이를 위하여 자연과 생명과 문명을 과학적으로 탐구하는 능력을 길러야 함을 목표로 제시하였다. 이러한 능력을 토대로 학생들이 과학 지식과 기술이 형성되고 발전하는 과정을 이해하고, 현실에서 직면하는 문제를 정확하게 파악하고, 합리적으로 해결할 수 있도록 한다. 학생들의 과학 학습에 대한 흥미와 호기심을 기르고, 과학적 태도를 기르고, 과학‧기술‧사회의 상호작용에 대해서도 그 가치를 분명히 제시하고, 이를 바탕으로 민주화된 과학기술 시대의 시민으로 합리적 의사 결정 능력과 아울러 과학기술 사회의 일원으로 살아가는데 필요한 인성을 길러야 함을 명시적 목표로 제시하였다.

3. 내 용

개정 교육과정에서는 기존의 지나치게 분과적으로 나눠져 있었던 과학 교육의 틀을 획기적으로 벗어나 융합적 시각을 제시하고, 학습 부담 경감을 이유로 가르치기 쉬운 내용으로 한정함으로써 학교에서 배우는 과학과 현실에서 필요한 과학 사이에 존재하던 심각한 격차를 해소한다. 또한 구조화된 체계를 찾기 어려운 단편적 개념 위주의 지식 교육의 비효율성을 극복하기 위해 개정 교육과정의 개정 중점을 다음과 같이 제시한다.

첫째, 물리, 화학, 생명 과학, 지구 과학의 분과적 내용으로 구분하는 대신 ‘우주와 생명’과 ‘과학과 문명’ 이라는 대 주제 안에서 모든 개념이 융합되게 통합적으로 제시하였다. 학생들은 이러한 통합적 시각을 통하여 과학 개념들이 어떤 개념 체계 안에서 이해되어야 하는지의 구도를 명확히 이해할 수 있으며, 자연 현상을 이해하는 관점이 특정 학문 분야에 제한된 것이 아니라 통합되어야 한다는 사실을 깨닫게 될 수 있다.

둘째, 각 주제 안에 제시되는 세부 개념들도 특정한 영역별 요소들로 분화되는 것이 아니라, 가능하면 영역간의 계열성와 통합성이 적절히 유지되도록 구성하였다. 예를 들어 '우주’는 천문학과 같은 특정 학문 분야의 탐구 대상이 아니라 여러 학문적 개념과 탐구 방법이 두루 사용되고 융합되어야만 올바른 이해에 도달함을 배울 수 있다는 사실을 알게 된다.

셋째, 학습의 수준은 하위 학년까지 학습한 과학 개념들과 연속성을 유지할 수 있도록 구성하였다. 그러면서도 단순히 용어나 개념이 기존의 교육과정에서 생소하거나 잘 사용되지 않았다는 이유로 외면하던 내용들도 현대 생활에서 흔히 접하게 되는 첨단 과학적 이해나 결과를 학습하는데 도움이 된다면 적절한 수준에서 필요한 만큼 분명하게 도입하도록 제시하였다.

이러한 접근이 지금까지 학생들의 지적 발달 수준에 맞지 않는다거나 어렵다는 등의 이유로 기피된 경우가 많았지만, 실제로 학생들은 일상생활의 다양한 과학 기술적 산물이나 언론 매체 등을 통하여 오히려 친숙하게 여기는 것이 현실이다. 이 때문에 학교에서 배우는 과학이 일상 생활의 상식적 요구조차 수용하지 못한다는 비판에서 자유롭지 못했던 어려움을 극복한다.

넷째, 수업에서 탐구 활동과 과학․기술․사회(STS)의 관련성을 더욱 적극적으로 적용하고 활용할 수 있도록 제시하였다. 개념을 제시하는 구조에서부터 이미 이러한 관련성을 전제하고 있으며, 이는 탐구 활동을 통하여 학습되는 것을 기본적 설정으로 하고 있다. 따라서 학생들이 다양한 형태의 탐구 활동을 하는 것을 권장하며, 이에 따라 많은 예시들을 제시하였다. 이러한 예시들은 반드시 모두 학습하거나 교과서에 수록해야 하는 것은 아니다. 교사가 학교와 수업의 여건에 따라 얼마든지 다양하게 활용하거나 새로운 것을 추가하여 적용할 수도 있다. 이를 통하여 학생들은 과학 개념만을 과학의 산물로서 수용하는 것이 아니라, 과학적 탐구 방법의 이해와 습득을 통하여 합리적 사고 방법과 창의력을 신장시킬 수 있는 기회를 얻을 수 있다.

다섯째, 우주 안에서 인간의 지위에 대한 이해 뿐 아니라 인간을 둘러싼 환경의 가치에 대한 이해, 환경 변화에 대한 대응과 에너지 위기에 대한 문제 등 현대 사회가 직면하고 있는 다양한 전 지구적 문제들을 올바르게 이해하도록 하였다. 이러한 교육을 통해 학생들은 향후 어느 분야에 진출하거나 새로 부딪치는 문제에 대한 올바른 이해를 바탕으로 문제를 파악하고 해결하려는 노력에 적절히 참여하게 하여 미래 사회의 유능한 인재로서 육성될 수 있게 하는 주제들을 충분히 다루도록 하였다.

여섯째, 물리, 화학, 생명 과학, 지구 과학의 Ⅰ 과목에서는 주제 중심의 접근을 포기하는 대신 Ⅱ의 내용을 일부 이동하고, 특히 Ⅱ 과목에는 어렵더라도 실생활에 꼭 필요한 내용을 추가해서 분과별 지식의 완성도를 높여 이공계 대학으로 진학하는 학생들에게 도움이 되도록 하였다. 일상 생활의 소재나 내용을 활용한 주제 중심의 접근은 진로와 관계없이 모든 학생들에게 의미 있는 학습 경험을 제공하겠다는 의도로 ‘제7차 교육과정’에서 채택되었지만 과도한 분과적 접근에 따라 일상 생활의 소재나 내용의 해석이 극도로 제한되고, 학급간 연계도 떨어져서 본래 의도했던 학생들의 흥미 유발에는 도움이 되지 못했다. 또한, Ⅰ 과목에서 주제 중심의 접근을 시도함에 따라 Ⅱ 과목에 가르쳐야 할 내용이 집중되는 부작용도 있었다(이화성 외, 2008).

4. 교수･학습 방법

교수 학습 방법은 학습 지도 계획, 자료 준비 및 활용, 학습 지도 방법, 실험 실습 지도, 과학 교수ㆍ학습 지도 지원 등 각 영역별로 세분하여 제시하였다. 학습 지도 계획에서는 과학이 통합성을 가지고 지도되어야 함을 강조하였으며, 자료 준비 및 활용에서는 탐구 활동의 방법 및 자료 활용의 다양성에 대하여 제시하였고, 학습 지도 방법에서도 과학적 탐구 활동에 대한 구체적 운영 방법을 제시하였으며, 과학 글쓰기는 물론 첨단 과학 및 기술과 관련된 독서도 권장한다.

5. 평 가

평가에서는 과학 기본 개념의 이해, 과학의 탐구 능력, 과학적 태도 등 다양한 영역을 의미 있게 골고루 평가하도록 제안하고 있으며, 이를 위하여 구체적인 평가 방향도 제시하고 있다. 또한 선다형 평가 이외의 다양한 평가의 방법도 활용하도록 제안하고 있다. 특히 과학 글쓰기는 물론 첨단 과학과 기술 분야의 독서를 통한 평가도 강조하여 학생들에게 현대 사회에서 과학의 다양한 활용을 인식할 수 있도록 함으로써 과학을 단순한 지식으로 암기하는 대신 민주화된 과학기술 사회에서 정확한 정보의 파악을 통한 문제 인식과 소통, 그리고 의사 결정에 활용할 수 있는 능력을 길러주도록 한다.

Ⅳ. 과학과 교육과정 해설

<과학>

1. 성  격

과학은 우리 주위의 물질 세계에서 출발하여 자연 전체를 포괄적이고 체계적으로 이해하는 것을 목표로 한다. 그런데 자연은 우리가 어떤 대상을 어떤 시각으로 바라보느냐에 따라 우리에게 다양한 모습으로 다가온다. 지금까지는 과학적 원리와 대상에 따라 고등학교 과학을 물리, 화학, 생명 과학, 지구 과학으로 나누어 가르쳐왔다. 결과적으로 ‘제7차 교육과정’과 ‘2007 개정 교육과정’의 ‘과학’에서는 물리, 화학, 생명 과학, 지구 과학의 내용들이 서로 간의 연계를 지니지 못한 채 분리되어 제시되었다. 더욱이 ‘과학’에서 제시되는 내용들은 중학교에서 가르치는 내용과 다른 선택 과목에서 다루는 내용 사이의 연결 선상에서 난이도와 개념의 위계가 설정되었다. 이러한 과정이 물리, 화학, 생명 과학, 지구 과학 과목을 골고루 선택하는 학생들에게는 크게 문제가 되지 않을 수도 있다. 그러나 ‘과학’ 이외의 다른 과학 과목을 선택하지 않는 소위 문과 계열 학생들에게는 현대 사회를 살아가기 위해서 반드시 필요한 최소한의 과학적 소양조차 길러주지 못했던 것이 사실이다.

자연은 하나이기 때문에 자연을 총체적으로 바라보고 여러 자연 현상들을 연결해주는 기본 원리(underlying principles)를 이해해야만 과학에 대한 흥미와 학습 의욕이 생기게 된다. 그래서 외국에서도 과학을 “물리적 우주의 과학(science of the physical universe)"과 ”생명 시스템의 과학(science of living systems)"으로 크게 나누어 모든 학생에게 자연을 폭넓게 이해하도록 가르치려고 시도하고 있다는 사실을 주목할 필요가 있다(Harvard University, 2007).

우리나라 고등학교 학생들도 개별적인 심화 과목을 세분화해서 깊이 배우기에 앞서 물상과학(physical science)과 생명과학(life science)의 핵심 내용을 개괄적으로 배울 수 있도록 고안된 것이 ‘과학’의 제1부 ‘우주와 생명’이다. 제1부에서는 우주의 탄생에서부터 태양계의 형성 및 지구상 생명체의 출현에 이르는 과정에 관한 주요 과학 개념의 이해를 바탕으로 자연을 이해하는 과정에서의 창의성을 배우고, 이 과정을 밝혀내기 위하여 과학자들이 가졌던 의문과 창의적 해결 방안을 탐색하게 함으로써 과학의 본성을 이해하도록 한다. 또한 과학자들의 삶으로부터 창의성과 직결된 인성적인 측면을 배울 수도 있다.

과학을 통한 자연의 이해는 필연적으로 기술의 발전과 삶의 질 향상으로 이어진다. 과학의 발전을 통해 인류의 의식주 문제가 기본적으로 해결되었고, 질병의 예방과 퇴치 덕분에 인간 수명이 크게 증가한 것은 분명한 사실이다. 인류가 직면한 가장 큰 문제인 대체 에너지, 기후 변화의 문제를 비롯한 복합적 사회 문제도 과학을 떠나서는 해결책을 찾을 수 없다. 그래서 제2부에서는 첨단 과학기술을 기반으로 하는 현대 문명에 대한 과학의 기여를 이해하고, 정보통신과 신소재, 인류의 건강과 과학기술, 에너지와 환경 등에 관련된 기초적인 과학 개념을 학습함으로써 올바른 문제 파악, 의사소통, 판단, 문제 해결의 능력을 갖추도록 하여 우리나라의 모든 학생이 미래의 과학기술 사회에서 과학 문맹이 되지 않도록 과학-기술-사회의 상호 작용을 충분히 이해하도록 한다. 결국 ‘과학’은 과학적 소양과 아울러 학생들이 민주화된 과학기술 사회의 구성원으로서 반드시 갖추어야 할 수준 높은 창의성과 인성을 함양하기 위한 과목인 것이다.

‘과학’은 이처럼 우주의 역사를 따라서, 그리고 인류 문명과 관련된 주요 과학 기술의 내용을 주제로 물리, 화학, 생명 과학, 지구 과학의 기본 개념들이 적절하게 균형을 이루면서 자연스럽게 융합되도록 구성되어 있다. 이 과목을 공부하는데 필요한 배경 지식은 대부분 초등학교 및 중학교에서 다루고 있지만, 예컨대 선스펙트럼처럼 새로운 개념이 등장하기도 한다. 그런 경우에는 교과서를 통해 최소한의 설명을 제공하고 탐구 활동을 통하여 새로운 내용을 스스로 찾아보고 공부하게 하는 것도 바람직하다. 학생들이 과학에 대한 흥미를 느끼고 자연을 통합적으로 이해하는 데 필요하다면 어려운 과학 개념일지라도 적절한 수준에서 도입하고, 심화된 내용은 학생 스스로의 관심 수준과 필요에 따라 학습하도록 한다.

‘과학’을 통하여 학생들이 물리, 화학, 생명 과학, 지구 과학에서 다루는 기본 내용들이 우주와 생명에서, 그리고 문명의 발달에서 얼마나 중요한 요소인지를 깨닫고, 나아가서 심화된 내용을 개별 심화 과목에서 학습하려는 의욕을 갖도록 지도하는 것이 바람직하다. 그렇게 하기 위해서는 단순한 개념 위주의 학습을 넘어서 그런 개념과 관련된 맥락을 이해하도록 지도한다. 또한 관찰, 실험, 조사, 토론 등 다양한 창의․인성 교수․학습 활동을 통하여 과학적 탐구 방법과 과정을 이해하게 하고, 이를 바탕으로 창의적 문제해결 능력과 시민 사회에서 합리적인 의사 결정을 위한 과학적 사고력을 기르도록 해야 한다.

‘과학’은 융합 과학적 성격 때문에 학생, 교사, 교과서 저자에 따라 학습 현장에서 난이도에 큰 차이가 있을 수 있다. 즉 단순한 사실의 전달에 그칠 수도 있고, 어떤 개념이나 중요한 발견이 이루어진 과정을 심도 있게 다룰 수도 있다. 다양한 학생의 수요에 맞게 다양한 수준의 교과서가 개발되는 것도 바람직하다. 창의․인성 교수․학습 활동은 교육과정에 제시된 ‘탐구활동 예시’를 참조하여 학생들의 학습에 도움이 되도록 구성하며, 학교의 여건이나 수업 상황에 맞추어 일부 활동을 선택하거나 다른 활동으로 대체 또는 추가 도입을 할 수도 있다.

2. 목  표

현대 과학 기술 사회에서 최소한의 과학 지식과 소양이 바람직하다는 데에는 의문의 여지가 없다. 따라서 현대 과학의 기본을 학습하도록 하는 것이 이 과목의 일차적 목표이다. 그런데 이 과목을 선택하는 학생의 대부분이 과학과 직접 관련이 없는 분야에서 과목을 선택하고, 대학에서 전공을 선택하고, 나아가 사회에 진출하게 될 것이다. 따라서 과학의 지식을 배우는 것 못지않게 과학을 통해서 어느 분야에서나 공통적으로 요구되는 창의성과 민주 시민 사회에서 자신의 주관에 따라 판단하고 이웃과 원만하게 소통하면서 더불어 살기 위해 반드시 필요한 수준 높은 인성을 기르는 것이 바람직하다. 중고등학교 시절에 계발된 창의성과 인성은 학생들이 평생 동안 활용할 수 있는 중요한 개인적 자산이 될 뿐 아니라 국가 경쟁력의 핵심이 될 것이다. 그런 의미에서 ‘2009 개정 과학과 교육과정’의 ‘과학’은 과학적 소양을 바탕으로 하는 수준 높은 창의성과 인성을 골고루 갖춘 인재 육성을 목표로 한다. 여기서 인성은 단순히 이웃을 배려하고 나누며 살자는 윤리적 기초 인성의 수준을 넘어 비판적이면서도 합리성을 중시하는 과학적 태도, 자연으로부터 배우는 정직성, 자연의 진실을 추구하는 과학자의 성실성, 동료를 배려하고 후진을 양성하는 과학자의 협동 정신 등 과학을 통해서 배울 수 있는 수준 높은 인성을 의미한다.

가. 우주와 생명, 그리고 현대 문명과 사회를 이해하는데 필요한 과학 개념을 통합적으로 이해한다.

우리가 창의성을 배울 수 있는 가장 훌륭한 모델은 우주 자체이다. 한 점에서 출발한 우주가 137억 년이라는 유한한 시간이 흐르는 동안 진화하여 오늘날 다양한 생명이 넘치는 지구를 태어나게 한 사실, 그리고 지구상에 문명을 발달시키고 우주의 원리를 파악하는 인간이 태어나게 한 사실을 생각해보면 한 점의 우주에는 놀라운 창의성이 내포되어 있었던 것을 알 수 있다. 그렇다면 창의성을 배우는데 있어서 137억 년 우주의 진화 과정을 살펴보는 것보다 더 좋은 방안이 있을 수 없다. 그래서 ‘과학’ 과목은 우주의 역사를 따라가면서 핵심적인 단계들을 짚어보고, 거기에서 어떻게 자연의 창의성이 발휘 되었나를 통합적으로 이해하도록 고안되었다.

망원경, 현미경 등 관찰 도구를 만들어 자연을 파악하고 기술을 통해 삶의 질을 향상시킨 것이 과학의 문명적 측면이라면, 우주와 생명에 대한 포괄적 이해를 통해 “우리는 누구이고, 우리는 어디에서 왔는가?”라는 인문학적 질문에 대해 답을 제공한 것은 인간과 자연의 상호 작용을 통해 드러나는 과학의 문화적인 측면이다. 인문학적 측면과 문화적 측면을 균형 있게 만족시키기 위해 ‘과학’에서는 빅뱅 우주, 기본 입자, 별의 진화, 태양계, 화학적 진화, 생물의 진화의 배후에 들어있는 기본 원리들을 통하여 우주의 진화를 통합적으로 이해함으로써 우리 자신의 존재 이유를 과학적으로 설명할 수 있게 한다. 나아가서 우주의 진화를 통해 배운 과학의 원리들이 어떻게 활용되어 현대 문명의 기반을 구성하는지를 이해하도록 한다.

나. 자연을 과학적으로 탐구하는 능력을 기르고, 과학 지식과 기술이 형성되고 발전하는 과정을 이해한다.

과학의 핵심 개념을 통합적으로 이해하는 것 못지않게 중요한 것은 자연을 과학적으로 탐구하는 능력을 기르는 것이다. 대부분의 학생들이 사회에 진출해서 활동할 때 직접 도움이 되는 것은 과학 지식 자체보다는 과학으로부터 배운 탐구의 자세와 문제 파악 및 해결 방식이기 때문이다. 과학적 문제 파악 및 해결 방식을 가장 잘 배울 수 있는 방안은 과거의 위대한 과학자들이 어떻게 중요한 발견을 이룩해냈고, 그러한 과학의 발견이 어떻게 핵심 기술로 발전했는지를 배우는 것이다. 학생들은 그런 내용을 학습하는 과정에서 훌륭한 과학자들의 창의성과 인성도 함께 배우게 된다.

예를 들어 뉴턴은 사과가 떨어지는 현상과 달이 지구 주위를 공전하는 현상을 연결시키는 창의성을 발휘하여 만유인력을 발견했다. 다윈은 생물 종의 다양성을 맬서스의 인구론과 연결시켰다. 지금은 자연의 여러 측면들이 어떻게 연결되어 지금의 우주로 발전했는지를 통해 자연의 전모를 파악하기에 이르렀다. 예를 들어 별의 내부에서 탄소, 산소 등 무거운 원소들이 만들어지는 과정은 빅뱅 우주에서 수소로부터 헬륨이 만들어지는 과정과 관련이 있고, 별에서 만들어진 무거운 원소들은 지구 환경과 지구상 생명체의 구성 재료로 사용된다. 또한 생명 과학은 물리학과 화학의 기법을 사용하여 분자 수준에서 생명을 이해하고 나아가서 생명공학으로 발전하고 있다. 이처럼 현대적 과학 지식과 기술이 형성되고 발전하는 과정은 다분히 융합적이고, 이러한 과정을 이해하는 것은 21세기의 과학기술 사회에서 중요한 자산이 될 것이다. 그런데 종전의 과학 교육과정은 내용 간의 연계가 제시되지 못하여 창의적 사고를 유도하지 못한 면이 있다. 이제 더 이상 과학을 뉴턴 역학, 전자기학, 에너지, 화학 반응, 지구 환경, 유전 현상으로 분할하여 따로 가르칠 수는 없다. 더구나 지금은 학문의 융합과 학제간 연구가 강조되고 있다. 중요한 자연의 법칙과 원리들을 긴밀하게 연결해서 이들이 우주와 생명의 역사에서 어떻게 구현되었는지를 총체적으로 탐구하면서 창의성을 길러야 한다.

한편 인류가 당면한 복합적인 사회 문제에 다각적으로 접근할 수 있는 능력을 배양하도록 하는 것도 ‘과학’ 과목의 중요한 목표의 하나이다. 지구 환경, 대체 에너지 등 인류가 당면한 문제들은 자연과 직결되어 있기 때문에 과학과 기술을 통해 해결할 수밖에 없다. 자연을 과학적으로 다루려면 자연을 과학적으로 탐구하는 능력이 필요하다. ‘과학’ 과목을 통해 배운 과학적 탐구 자세와 복합적 사고 능력은 복잡한 사회 문제를 다룰 때도 똑같이 유효할 것이다.

학생들은 관찰과 실험을 통해 스스로 자연을 탐구하는 방법을 배워야 한다. 아울러 위대한 과학자들의 삶과 과학 탐구 과정을 통하여 과학과 기술이 발전하는 과정을 간접적으로 경험하는 것도 중요하다. 특히 과학자들의 삶과 탐구 과정은 인성 교육의 좋은 소재이다. 과학은 창의적인 자연의 원리를 배우는 인간의 활동이다. 따라서 신호와 검출기의 주파수가 맞아야 하듯이 자연의 창의성과 과학자의 창의성이 어울러져야 자연의 창의성이 우리 앞에 모습을 드러낸다.

과학자의 연구 방법과 삶의 태도에는 창의성과, 그런 창의성의 바탕을 이루는 훌륭한 인성이 긴밀하게 녹아있다. 그래서 과학의 역사에서 뛰어난 업적을 이룩한 과학자의 이면에는 우리가 배울 만한 훌륭한 인성이 숨어있다. 예컨대 무명의 여성 리빗은 성실성을 배우기에 적절한 인물이다. 매사를 아름답고 의미 있는 것으로 바라본 리빗은 수 천 개의 별을 관찰하는 따분한 일을 초인적 열정을 가지고 성실히 수행하는 과정에서 훗날 우주의 기원을 밝히는데 핵심 역할을 한, 별의 거리를 측정하는 도구를 찾아냈다. 이처럼 중요한 과학적 발견을 이루어낸 과학자들의 일생을 통해 어떻게 창의성이 발휘되는지, 그 과정에서 인성적 측면이 어떻게 작용하는지 배우도록 한다.

다. 자연 현상과 과학 학습에 대한 흥미와 호기심을 기르고, 일상 생활의 문제를 과학적으로 해결하려는 태도를 함양한다.

자연으로부터 합리성을 배우는 것도 이 과목의 중요한 목표이다. 학생 개개인이 상급 학교에 진학하고 사회에 진출하여 활동하는 과정에서 합리성은 중요한 무기이며 자산이 될 것이다. 자연은 말할 것도 없거니와 기업이나 정부 기관이나 사회 단체나 모든 인간 활동은 기본적으로 합리성에 기초로 하기 때문이다. 자연은 빅뱅 우주에서 부여된 기본 원리들을 깨뜨리지 않고 지켜나가면서 137억 년 동안 변화를 거듭하여 오늘에 이르렀다. 예컨대 빅뱅 우주에서 이미 수소로부터 헬륨을 합성한 자연은 별을 만들고 별의 내부에서 생명에 필수적인 무거운 원소들을 만드는데 있어서 이미 준비된 헬륨을 사용하는 대신 태양에서 볼 수 있듯이 수소로부터 헬륨을 만드는 과정을 반복한다. 온도가 올라가면서 별이 탄생하는 과정에서 양전하가 1인 수소로부터 헬륨을 만드는 것이 양전하가 2인 헬륨으로부터 탄소나 산소를 만드는 것보다 쿨롱 반발력을 극복한다는 면에서 쉽기 때문이다. 여기에서 볼 수 있는 쿨롱 법칙은 우주의 역사를 통해 빅뱅 우주에서부터 원자가 만들어져 지구의 대기, 해양, 지각 등을 구성하고, 수소결합을 통해 DNA 이중나선을 만들고 단백질의 구조를 유지하는 데까지 폭넓게 중요하게 작용한다. 이처럼 우주의 역사에서 일관된 원리들이 어떻게 적용되고 반영되는지를 배우는 과정에서 자연에 대한 호기심과 과학에 대한 흥미를 가지게 되고, 나아가서 자연의 창의성과 아울러 자연의 합리성을 배우게 될 것이다. 자연의 모든 현상은 일정한 법칙에 따라 일어나는 것을 이해하면 일상생활과 직결된 문제들을 과학적으로 판단하고 해결하려는 과학적 태도를 배우게 된다.

라. 과학․기술․사회의 상호 작용을 이해하고, 과학 지식과 탐구 방법을 활용한 합리적 의사 결정 능력을 기른다.

자연으로부터 배우는 합리성이 개개인 뿐 아니라 사회에도 적용되어 민주 시민 사회 발전에 기여하도록 하는 것이 이 과목의 목표 중 하나이다. 과학․기술․사회가 복잡하게 상호 작용하는 현대 사회에서 문제를 합리적으로 이해하고 에너지와 환경 등 일상 생활과 직결된 문제들을 과학적으로 판단하고 의사를 결정하는 능력과 태도가 필요하다. 그리고 자연은 이러한 합리성과 과학 정신을 배울 수 있는 최적의 학습장이다. 자연을 통해 배운 합리성은 인성의 중요한 면이 될 것이다. 합리적인 결론과 합의에 도달하는 것은 민주사회에서 중요한 인성의 요소 중 하나이기 때문이다. 반대로 합리성의 결여는 민주적 의사 결정을 불가능하게 만들고, 사회의 모든 영역에 부정적 영향을 미치게 된다.

3. 내  용

가. 내용 체계

영 역			내용 요소
우주와생명	우주의 기원과 진화	우주의 기원	우주의 팽창, 허블의 법칙, 선스펙트럼, 우주의 나이
		빅뱅과 기본입자	기본입자, 양성자, 중성자, 원자핵의 형성
		원자의 형성	수소와 헬륨 원자, 우주배경복사
		별과 은하	별의 탄생과 진화, 무거운 원소의 합성, 은하의 구조, 성간 화합물, 공유 결합, 반응속도
	태양계와 지구	태양계의 형성	태양계 형성 과정, 태양 에너지, 지구형 행성, 목성형 행성
		태양계의 역학	케플러의 법칙, 뉴턴의 운동법칙, 행성의 운동, 지구와 달의 운동, 자전, 공전
		행성의 대기	탈출속도, 행성 대기의 차이, 분자 구조와 성질
		지구	지구의 진화, 지구계, 지구의 원소 분포, 지자기
	생명의 진화	생명의 탄생	원시 지구, 화학 반응과 화학적 진화, 탄소 화합물, 생명의 기본 요소, DNA, 단백질, 세포막의 구조
		생명의 진화	원시 생명체의 탄생, 광합성과 대기의 산소, 화석, 지질 시대, 원핵세포, 진핵세포, 생물의 다양성
		생명의 연속성	유전자와 염색체, 유전 암호, 세포 분열, 유전자의 복제와 분배, 생식을 통한 유전자 전달
과학과문명	정보통신과 신소재	정보의 발생과 처리	정보의 발생, 센서, 디지털 정보처리
		정보의 저장과 활용	저장 매체, 디스플레이, 정보 처리의 응용
		반도체와 신소재	반도체 특성, 반도체 소자, 고분자 소재
		광물 자원	광물의 유형, 생성과정, 탐사, 활용
	인류의 건강과 과학기술	식량자원	육종, 비료, 식품 안전, 생태계와 생물 다양성
		과학적 건강관리	영양, 물질대사, 질병과 면역, 물의 소독, 세제, 천연 및 합성 의약품, 건강검진
		첨단 과학과 질병치료	첨단 영상 진단, 암의 발생과 진단, 치료
	에너지와 환경	에너지와 문명	에너지의 종류․보존․전환, 에너지보존 법칙, 에너지 효율, 화석 연료
		탄소 순환과 기후변화	지구 에너지의 균형, 온실 효과와 기후 변화, 탄소 순환, 광합성과 이산화탄소의 환원
		에너지 문제와 미래	에너지 자원의 생성과 고갈, 신재생에너지, 핵에너지, 지속가능 발전과 에너지

나. 영역별 내용

제1부. 우주와 생명

(1) 우주의 기원과 진화

우주의 기원과 진화 영역에서는 우주가 빅뱅으로부터 형성되어 초기에 기본 입자들이 만들어지고 양성자, 중성자, 헬륨 원자핵, 중성 원자, 분자로 진화하면서 현재의 우주가 만들어지기까지 과정을 학습한다. 이 과정에서 학생들은 우주를 구성하고 있는 물질들의 구성, 은하의 구조 뿐 아니라 빛의 스펙트럼 같은 물리 개념이나 공유결합과 반응 속도 같은 화학반응의 기본 개념도 학습하게 된다.

① 허블의 법칙을 통하여 우주의 팽창을 이해하고 우주의 나이를 구하는 방법을 안다.

은하가 멀리 있을수록 빨리 멀어져 간다는 것이 허블의 법칙이다. 허블의 법칙이 나오게 된 핵심 관찰 사실로부터 우주의 팽창을 이해하고 어느 은하까지의 거리를 그 은하의 후퇴 속도로 나누어 우주의 나이를 구하는 방법을 아는 것으로 충분하다. 선스펙트럼이 아래 ③에서 나온다고 해서 여기서 언급을 피할 이유는 없다. 여기서는 선스펙트럼 현상을 설명하고 선스펙트럼이 나타나는 이유는 아래에서 다루면 된다.

② 빅뱅 우주에서 기본입자와 양성자 및 중성자, 헬륨 원자핵이 순차적으로 만들어진 것을 안다.

빅뱅 우주에서 만들어진 기본입자가 조합을 이루어 양성자 및 중성자를 만들고, 양성자와 중성자가 강한 핵력으로 융합해서 처음 3분 동안에 헬륨 원자핵을 만드는 과정을 간략하게 이해하게 한다.

③ 수소, 헬륨 원자가 나타내는 선스펙트럼으로부터 우주에 수소와 헬륨이 풍부하다는 것을 알고 수소와 헬륨 원자가 형성되면서 나온 빛이 우주배경복사로 검출되는 것을 이해한다.

처음 3분 동안에 만들어진 수소와 헬륨 원자핵에 전자가 결합하면서 중성 원자가 만들어지고 그 때 전자로부터 자유로워지면서 우주를 채운 빛이 우주 배경복사로 검출되는 것을 이해하도록 한다. 우주 전역에서 선스펙트럼을 통해 관찰되는 수소와 헬륨의 3:1 비율이 빅뱅 우주론의 중요한 증거가 됨을 소개하고, 학생들이 간단한 분광기를 통해 형광등이나 네온사인으로부터 선스펙트럼을 관찰하는 경험을 하도록 한다.

④ 별이 탄생하고 적색거성, 초신성으로 진화하면서 탄소와 산소 등 무거운 원소가 만들어진 과정을 이해한다.

빅뱅 우주에서는 수소와 헬륨, 그리고 소량의 리튬만이 만들어진다. 별의 탄생과 진화 과정에 관련된 물리적 원리들을 태양계의 재료이며 생명에 필수적인 탄소, 질소, 산소 등 무거운 원소들의 생성과 연결하여 배우는 것은 통합적 과학의 좋은 사례이다. 폭발적인 별의 죽음이라고 볼 수 있는 초신성은 철보다 무거운 원소들을 만들 뿐 아니라 별의 내부에 들어있는 원소들을 우주 공간으로 내보내어 생명을 가능하게 한다. 이처럼 별의 탄생과 죽음을 생명의 탄생과 연결해서 이해하도록 지도한다.

⑤ 은하의 크기, 구조, 별의 개수 등의 다양함을 알고 은하와 은하 사이의 공간 등 우주의 전체 구조를 안다

허블의 법칙과 관련하여 은하에 대해 어느 정도 다루었으므로, 여기서는 별의 탄생과 관련하여 은하의 종류, 우주의 전체 구조 등을 다룬다. 학생들에게 적절히 도전적인 수학 연산의 예로서 우리 은하의 크기와 구조, 그리고 은하의 별의 개수로부터 별 사이의 평균 거리를 구하고 그 값이 태양과 알파 센타우리 사이의 거리와 비슷한 것을 확인하게 할 수도 있다.

⑥ 성간 공간에서 수소, 탄소, 질소, 산소 원자들이 반응하여 수소와 질소 분자, 그리고 일산화탄소, 물, 암모니아 등 간단한 화합물을 만드는 과정을 통해 공유 결합과 반응속도의 원리를 이해한다.

빅뱅 우주에서 만들어진 수소와 별에서 만들어진 무거운 원소들이 생명체를 만들기 위해서는 일단 화학 결합이 이루어져야 한다. 태양계가 태어나기 오래 전에 이미 별과 별 사이의 공간에서 원자들이 반응하여 공유결합을 통해 다양한 분자들을 만든다. 성간 공간에 풍부한 분자들의 분포로부터 반응속도의 원리를 파악할 수 있다. 반응물이 많아야 생성물이 많기 때문에 우주에 가장 풍부한 수소 원자들 끼리 만드는 수소 분자가 가장 풍부하다. 이처럼 반응속도의 원리에 따라 생긴 성간 화합물들이 나중에 같은 원리에 따라 지구의 환경을 만들고 생명이 태어나는 데도 적용되는 것을 이해시킨다.

[창의·인성 교수·학습 활동 예시]

① 빅뱅 우주론이 확립된 과정을 조사하고 토론하기

빅뱅 우주론이 확립되는 과정에서 쟁점이 되었던 문제나 관측 증거들 중에 학생들이 흥미로워 하는 것을 스스로 선택하여 조사하도록 한다. 조사 내용을 다양하고 창의적인 형식으로 발표하게 하여 학생들 간에 자연스럽게 토론이 이루어지도록 한다.

② 회절격자로 수소의 선스펙트럼을 관찰하고 적색 편이 된 수소의 선스펙트럼을 그려보기

수소 방전관이 준비되어 있으면 과학사적으로 중요한 수소의 선스펙트럼을 직접 관찰해보는 것이 좋다. 간단한 분광기나 회절격자 필름을 사용하면 된다. 분광기가 있으면 형광등이나 3파장 등으로부터 다른 원소의 선스펙트럼을 함께 관찰하게 할 수도 있다.

[내용의 연계]

이 영역은 이전 교육과정에서는 지금과 같은 통합적 형태로 다루어지지 않았지만, 이 단원을 학습하는데 필요한 내용들은 ‘2007 개정 교육과정’의 경우, 5학년의 ‘물체의 속력’, 6학년의 ‘빛‘, ‘에너지‘, ‘자기장‘, 8학년의 ‘별과 우주‘, ‘빛과 파동‘ 이다. ’2009 개정 과학과 교육과정‘에서 이 단원은 고등학교 ’지구 과학 I'의 ‘다가오는 우주’, ‘지구 과학 II'의 ’천체와 우주‘ 단원과 연계되며, ’물리 I'의 ‘시공간과 우주’, ’화학 I'의 ‘개성 있는 원소’, ‘아름다운 분자 세계’, ‘화학 II'의 ’화학 반응 속도‘의 내용과도 관련이 있다. ’제7차 교육과정‘에서는 5학년 ‘물체의 속력‘, 6학년의 ‘기체의 성질‘ 등 초등학교 과정을 거쳐 7학년의 ‘파동‘, 8학년의 ‘지구와 별’ 등과 관련된다.

[유의 사항]

이 단원에는 학생들이 어려워할 수 있는 내용이 많이 포함되어 있으므로 기존의 개념 위주 교육을 시도하면 학생들이 과학 학습을 기피하게 되고 자칫 교육과정의 본래 의도를 살리지 못하는 결과를 가져올 수 있다. 따라서 이 단원을 지도할 때에는 적절한 학습 동기를 유발할 수 있을 정도로 도전적이면서도 학생들이 친숙하게 접근할 수 있도록 수업을 구성한다. 이를 위하여 다양한 창의․인성 학습 활동을 개발하여 사용할 수 있으며, 허블의 법칙과 우주의 팽창이 알려지게 된 과학사의 내용을 소개할 수도 있다. 이 단원에서는 수학을 너무 많이 사용하여 학생들이 과학에 대한 흥미를 잃게 하지 않도록 주의하되, 적절한 연산을 통해 수학이 과학에서 중요한 역할을 한다는 것을 깨닫게 할 수 있다. 선스펙트럼의 경우 원자에서 방출되는 빛을 파장별로 분리하면 스펙트럼의 형태로 나타난다는 것을 소개한다. 선스펙트럼의 원리를 설명하고자 한다면, 원자에서 전자의 에너지가 양자화 된다는 사실을 간략히 언급하는 정도로 충분하다.

(2) 태양계와 지구

태양계와 지구 영역에서는 전체 우주 중에서 우리 인간이 속해 있는 태양계와 지구에 대해서 중점적으로 학습하게 된다. 태양계의 형성 과정과 태양계를 구성하는 행성들의 종류와 성질을 이해하게 하며, 케플러 법칙과 뉴턴의 운동법칙을 통한 기본 역학 개념을 바탕으로 행성의 운동과 대기의 구조 등을 이해하게 한다.

① 태양계의 형성 과정을 이해하고, 이를 공전궤도와 방향, 지구형 행성과 목성형 행성 등 태양계의 여러 특징과 관련지어 설명할 수 있다. 아울러 태양계 질량의 대부분을 차지하는 태양이 태양계의 중심에 자리 잡고 있으며, 수소의 핵융합 반응에 의해 질량 일부가 에너지로 바뀌고 그 중 일부가 지구의 에너지 순환을 일으킴을 안다.

태양계의 형성 과정은 별의 생성과 관련지어 태양의 형성부터 접근할 수 있다. 초기 태양계 성운의 압축으로 중심부에 원시 태양이 형성되고, 원시 태양 주변을 원반형으로 회전하던 물질들로부터 행성과 태양계 천체들이 형성되었음을 설명한다. 행성의 공전궤도 경사각이 비슷하고 공전궤도 방향이 같은 것과 지구형 행성과 목성형 행성으로 나누어지는 등의 과정은 태양계 성운으로부터 시작된 태양계의 형성 과정과 관련지어 설명할 수 있다. 이 때 동영상, 사진 등 다양한 시청각 자료를 활용하여 태양계의 형성 과정을 이해할 수 있도록 하며, 이전 단원에서 학습한 별의 탄생과 진화와 연계되도록 한다. 또한 태양의 수소 핵융합 반응에 의한 에너지가 지구에서 다양한 에너지로 전환됨을 여러 가지 일상적인 사례를 들어 통합적으로 이해하도록 구성한다.

② 행성의 운동에 관한 케플러의 법칙을 알고, 뉴턴의 운동법칙을 이용하여 케플러 법칙을 설명할 수 있다.

케플러의 법칙은 뉴턴의 운동 법칙을 바탕으로 행성, 행성의 위성 등 태양계 천체의 운동을 설명할 때 적용되는 법칙이다. 타원 궤도의 법칙을 설명할 때 타원에 대하여 간단히 소개하고 타원의 두 초점 가운데 하나의 초점이 태양이 됨을 설명한다. 이와 같은 개념을 통해 근일점과 원일점의 개념을 간단히 소개할 수 있다.

③ 지구와 달의 공전과 자전 및 식현상을 설명할 수 있다.

지구 자전과 공전에 의해 나타나는 현상이 모두 자전과 공전의 증거가 될 수 없음을 언급하면서 지구 자전과 공전의 증거들을 설명한다. 지구의 운동과 관련된 천체 관측 현상들을 천동설에서 지동설로 태양계 모형이 변화된 과정을 이야기하는 데 활용할 수 있다. 달의 동일 주기 자전과 위상 변화를 설명하고, 태양-지구-달의 위치 관계에 따라 식현상이 나타날 수 있음을 이해하게 한다.

④ 행성의 탈출 속도를 위치에너지와 운동에너지를 이용하여 이해하고, 목성, 금성, 화성 등의 대기 성분 차이를 탈출속도 및 기체 분자의 구조, 끓는점, 분자량, 평균운동에너지 등과 관련지어 이해한다.

에너지 보존 법칙을 통해 탈출하는 물체의 운동에너지와 위치에너지로부터 행성의 탈출 속도는 행성의 질량이 커질수록 증가한다는 것을 설명한다. 또한 온도에 따라 기체의 운동 에너지가 달라지며 운동 에너지는 질량에 비례한다는 사실을 통해, 기체 입자의 속도는 온도가 높을수록, 질량이 작을수록 빠르다는 사실을 설명한다. 이에 따라 행성의 대기 성분을 고려할 때는 기체 분자의 구조, 분자량, 끓는점, 행성의 표면 온도, 행성의 질량 등을 종합적으로 고려해야 함을 이해하도록 한다.

⑤ 지구의 진화 과정을 통하여 지권, 수권, 기권 등과 같은 지구계 각 권의 형성을 이해하고, 지구가 이처럼 특별한 행성임을 태양으로부터의 거리, 간단한 물질의 분자 구조와 관련지어 설명할 수 있다.

원시 지구가 현재 지구 모습으로 성장하는 과정에서 암석 물질들이 분화되어 층이 나눠지고 운석 충돌 및 화산 폭발과 같은 지표면의 변화를 통해 지권의 진화가 일어난다는 사실을 이해하게 한다. 이와 아울러 초기 바다의 형성 과정과 물의 순환, 바다의 염분 형성 등을 포함한 수권의 형성, 환원성 기체에서 산소의 등장과 함께 지금의 대기 조성으로 바뀌는 기권의 형성, 그리고 그 과정에서 일어나는 상호작용을 종합적인 관점에서 이해하게 한다. 지구가 생명체가 탄생하고 진화하며 살아갈 수 있는 환경적 조건을 갖출 수 있었던 까닭을 지구와 태양의 관계 및 지구를 구성하는 물질들의 분자 구조와 관련지어 설명함으로써 지구의 특별한 지위를 이해하게 한다.

⑥ 지구의 원소 분포와 주위의 화합물을 주기율과 관련지어 이해한다.

산소와 규소, 알루미늄, 철 등 지구를 구성하는 주요 원소들의 분포를 제시하고, 각 층별로 나타나는 원소 분포의 특징을 통해 현재 지구의 내부 구조를 이해하게 한다. 지구에서 발견되는 원소들의 성질이 주기율을 나타내는 것을 알고, 주기율을 최외각전자에 입각하여 이해하게 한다. 또한 지구에 산소가 풍부하고 광합성과 호흡 등 지구상의 많은 화학 반응에 산소가 참여하는 사실을 주기율과 관련하여 이해하게 한다.

⑦ 지구의 핵에 철이 풍부하며 지구가 자전하므로 지구의 자기장과 이온층이 형성됨을 안다.

지구 핵의 구성 성분 및 유동성과 지구의 자전이라는 메커니즘에 기인하여 지구의 자기장과 이온층이 형성되는 것을 이해하게 한다. 지구의 자기장은 항성풍 및 우주선으로부터 지구의 생명체를 보호하고, 암석의 자화 방향에 영향을 주어 고지질 연구를 가능하게 하며, 철새가 이동하거나 사람이 나침반을 가지고 여행할 때 방향을 가늠하게 해 준다는 사실을 학생들의 흥미를 고려하여 적절한 수준에서 선택하여 소개한다. 또, 지구 대기의 이온층(전리층)은 지상에서 발사 된 전파를 흡수, 반사하여 무선 통신을 가능하게 한다는 것을 일상 생활의 예를 통해 설명한다.

[창의·인성 교수·학습 활동 예시]

① 코페르니쿠스, 갈릴레오 등의 업적을 통해 태양중심설이 확립된 과정에 대해 조사하고 토론하기

태양 중심설이 확립되기까지의 태양계 모형의 변화를 관측 증거와 함께 조사하여 토론하게 한다. 조사한 내용을 소개할 때는 각각의 이론들이 등장한 시대적 배경과 여러 과학자의 역할을 함께 살펴보도록 하되, 낱낱의 사건을 연대기적으로 다루지 않도록 다양하고 흥미로운 발표 형식을 취하도록 한다.

② 일 년 동안 촬영된 여러 장의 태양 사진을 이용하여 지구의 공전궤도 알아보기

실제 태양 사진을 촬영하는 기회를 가져도 좋겠으나, 현실적인 어려움이 많은 경우에는 소호(SOHO) 위성 등이 관측한 자료를 이용하도록 한다. 태양의 시직경의 변화를 통해 지구 공전 궤도의 모습을 추론해 보도록 한다. 교사의 판단에 따라 그래프를 작성하게 할 수도 있고 컴퓨터 프로그램을 활용한 매체 기반 수업을 운영하는 것도 가능하다.

③ 드라이아이스를 이용하여 이산화탄소의 기체 밀도와 분자량 결정하기

밀폐된 용기 안에서 승화된 드라이아이스의 부피와 질량을 측정하여 밀도를 구하고 이에 대한 분자량을 계산한다. 실험 결과를 통해 지구 또는 다른 행성에 존재하는 이산화탄소의 성질 및 역할, 그리고 생성 원리에 대해 함께 살펴보도록 한다. 이 때 보다 정밀한 측정 및 가상 실험 등을 위하여 MBL 등의 센서 및 컴퓨터를 활용한 매체 기반 수업도 가능하다.

④ 지구계 각 권의 상호작용에 대해 조사하고 토론하기

지구계의 각 권이 상호작용함으로써 균형을 이루고 있음을 여러 자연 현상의 사례들을 들어 살펴보도록 한다. 이와 동시에, 지구계의 균형이 깨지는 상황과 그에 따른 지구의 반응, 인간 세계에 미치는 영향에 대해서도 조사 또는 예측해 보도록 한다. 학생들이 조사하고 토론할 때에는 주제와 관련된 과학 이론이나 보도, 영상물 등을 골고루 살펴보도록 한다.

⑤ 일식과 월식 모형 만들기

일식과 월식이 일어나는 원리를 모형을 제작하는 과정을 통해 이해하게 한다. 이때 학생들의 관심과 수준에 따라, 실물 모형, 역할 놀이, 컴퓨터를 활용한 모형 등 다양한 모형에 도전해 보게 할 수도 있다.

[내용의 연계]

이 영역은 이전 교육과정에서는 지금과 같이 통합적 형태로 다루어지지 않았지만, 이 내용들을 학습하는데 필요한 내용들은 ‘2007 개정 교육과정’의 경우, 4학년의 ‘지층과 화석‘, ‘화산과 지진‘, ‘지표의 변화‘와 5학년의 ‘물체의 속력‘, ‘지구와 달‘, ‘태양계와 별‘, 6학년의 ‘자기장‘,  7학년의 ‘힘과 운동‘, ‘분자의 운동‘, ‘상태변화와 에너지‘, ’지각의 물질과 변화‘, ’지각 변동과 판구조론‘, 8학년의 ‘열에너지‘, ‘태양계‘ 이다. ’2009 개정 과학과 교육과정‘에서 이 단원은 고등학교 ’지구 과학 I'의 ‘소중한 지구’ 및 ‘다가오는 우주’, ‘지구 과학 II'의 ’지구의 구조와 지각의 물질‘ 단원의 내용과 관련이 있으며, ’물리 I'의 ‘시공간과 우주’, ‘물리 II'의 ’운동과 에너지‘, ’화학 I'의 ‘개성 있는 원소’, ‘아름다운 분자 세계’, ‘화학 II'의 ’다양한 모습의 물질‘ 단원과도 연계된다. ’제7차 교육과정‘에서는 3학년 ‘둥근 지구, 둥근 달’, 5학년 ‘물체의 속력‘, ‘에너지‘, ‘태양의 가족‘, 6학년의 ‘기체의 성질‘, 7학년의 ‘지구의 구조‘, ’지각의 물질‘, 8학년의 ’지구와 별‘, ‘지구의 역사와 지각 변동‘, 9학년의 ’태양계의 운동‘ 등과 관련된다.

[유의 사항]

이 단원에서는 중학교까지 학습한 내용들을 바탕으로 태양계의 형성 과정과 행성들의 특성에 대해 이해하고, 뉴턴의 운동법칙에 따른 역학적 개념을 바탕으로 행성의 움직임을 체계적으로 이해하게 된다. 그러나 이를 위하여 지나치게 복잡하고 수학적인 역학 내용을 많이 도입할 필요는 없다. 뉴턴 운동법칙의 기본 개념을 이해하고, 이를 바탕으로 행성의 운동을 정성적으로 설명할 수 있게 하는 정도로 수업을 구성하는 것이 적절하다. 또한 행성의 대기를 설명하면서 대기를 구성하는 산소, 수소, 질소 등 간단한 이원자 기체의 성질을 이해하는데 필요한 분자구조의 개념도 도입한다. 지구계에서는 지구의 다양한 물리적 화학적 성질들을 병행해서 설명한다.

(3) 생명의 진화

이 단원에서는 원시 지구에서 원시 생명체가 탄생하기까지의 과정과 생명 진화의 역사를 다룬다. 화학적 진화의 개념을 이해하기 위해서 간단한 화학 반응식을 쓰는 방법을 알게 하고, 화학적 진화설을 화학 반응을 사용하여 개괄적으로 설명할 수 있도록 한다. 그리고 광합성 박테리아의 출현이 지구와 생명의 역사에 변혁을 가져왔음을 이해하게 하고, 지질 시대에 따른 생물 화석의 변화를 통해 생물 종의 진화 과정을 알게 한다. 이 단원에서는 생명의 진화와 더불어 생명의 연속성도 다룬다. 생명의 연속성을 이해하기 위해서 염색체, 유전자, DNA의 개념을 이해하게 하고 유전과 진화의 과정을 유전자의 전달과 변화로 설명할 수 있도록 한다.

① 간단한 화학 반응식을 쓰는 방법을 익히고, 원시 바다에서 화학적 진화를 통해 간단한 화합물로부터 단백질과 같은 복잡한 탄소 화합물이 만들어지고 생명이 탄생하였다는 학설을 화학 반응을 사용하여 개괄적으로 설명할 수 있다.

이 단원에서는 화학적 진화에 관련된 내용을 중심으로 생명의 탄생을 이해하게 한다. 생명에 필수적인 핵산, 단백질, 세포막 등을 간단히 소개하고 이런 물질이 만들어지기 위해 무기물로부터 유기물이 합성되고 간단한 화합물로부터 탈수축합 반응에 의해 단백질과 같은 복잡한 탄소 화합물이 생성된 과정을 화학 반응을 사용하여 개괄적으로 다룬다. 또, 원시 생명체의 진화를 원시 세포의 기원과 관련지어 개괄적으로 설명한다.

② 광합성 박테리아가 출현하여 태양에너지를 이용해 물을 분해하고 이 때 나온 수소를 사용하여 이산화탄소를 탄수화물로 환원시키면서 산소가 발생하는 반응이 일어났으며, 이 반응이 지구와 생명의 역사에 변혁을 가져왔음을 이해한다.

광합성 박테리아의 출현에 의해 이산화탄소의 환원과 산소의 발생이 이루어졌음을 이해하게 한다. 이를 통해 지구 대기의 변화, 생물체의 영양방식, 호흡방식, 서식지의 변화 등 지구와 생명의 역사에 큰 변화를 가져왔음을 이해하게 한다. 광합성에서 산화와 환원에 관련하여 수소, 탄소, 산소의 역할을 이들의 화학적 특성에 근거하여 설명하는 것도 바람직하다.

③ 생물의 화석과 지질 연대의 관계를 파악하고, 지질 시대에 따른 생물 화석의 변화를 통해 생물 종의 진화 과정을 설명할 수 있다. 아울러 생물 화석이 포함된 지층과 암석의 특징을 바탕으로 과거 생물의 생활환경을 유추할 수 있다.

화석을 기준으로 지질 시대를 구분하는 방법을 이해하게 하고, 각 지질 시대에서 나타나는  지구 환경의 변화와 대표적인 생물계의 변천, 지구 환경과 생물과의 상호 작용을 대표적인 사례를 통해 다룬다. 지질 시대의 대표적인 화석과 현생 유사 생물을 이용하여 지질 시대의 지구 환경을 추론할 수 있음을 예를 들어 설명한다.

④ 원핵 생물, 진핵 생물, 단세포 생물, 다세포 생물의 차이를 알고, 다양한 생물 종의 진화를 설명하는 진화론의 핵심을 서술할 수 있다.

원핵 생물과 진핵 생물의 차이를 다루고 진핵 생물이 지구상에 어떻게 출현했는지를 세포 공생설을 바탕으로 설명한다. 단세포 생물과 다세포 생물의 차이를 다루고 진화 과정에서 환경의 변화와 이에 따른 생물 특성의 변화를 중심으로 다양한 생물 종의 진화를 설명한다.

⑤ 염색체, 유전자, DNA의 개념을 이해하고, 지구상의 모든 생명체가 동일한 유전 암호를 사용하는 것에 근거하여 생명의 연속성을 이해한다.

지구상의 모든 생명체가 동일한 유전 암호 체계와 해석 방식을 사용하는 것에 근거하여 진화에 바탕을 둔 생명의 연속성을 설명한다. 이를 위해 DNA의 구조를 제시하고 DNA, 유전자, 염색체의 관계를 구분할 수 있도록 구성한다.

⑥ 대립 유전자 쌍이 생식 세포 분열과 수정을 거쳐 복제, 분배, 조합을 이룸으로써 유전 현상이 나타남을 이해한다.

생식 세포 분열 과정에서 각각의 상동 염색체가 무작위로 생식 세포로 나누어 들어가는 것 이외에도 연관과 교차에 의해 다양한 유전자 조합을 가지는 생식 세포가 만들어짐을 이해하게 한다. 이렇게 만들어진 정자와 난자가 무작위로 만나기 때문에 다양한 유전 현상이 나타나며, 개체들의 유전적 다양성이 진화의 원동력이 됨을 알게 한다.

⑦ 유전과 진화의 과정을 유전자의 전달과 변화로 설명할 수 있다.

생물 집단의 유전과 진화를 후속 세대로의 유전자 전달과 그 과정에서 나타나는 집단 내의 유전자 구성의 유지와 변화로 설명한다.

[창의·인성 교수·학습 활동 예시]

① 다윈의 진화론이 과학과 사회에 준 영향에 대해 조사하고 토론하기

다윈의 진화론이 다양한 학문 분야와 사회에 준 영향에 대해 조사하고 토론하는 활동을 함으로써, 새로운 이론의 탄생 및 이것의 영향으로 인한 다른 학문과 사회의 발달에 과학자의 창의성이 중요한 역할을 함을 이해할 수 있도록 한다.

② 생물의 대멸종의 원인과 그 후 변화에 대해 조사하고 토론하기

지질 시대에서 나타난 생물의 대멸종 시기와 그 후 생물상의 변화 및 지구 환경과의 관계를 조사하고, 생물 대멸종의 원인을 설명하는 여러 가설들의 과학적 타당성에 대해 토론하는 활동 등으로 구성할 수 있다. 이 과정에서 학생 스스로 가설 설정과 근거에 기반 한 설명을 하게 함으로써 창의성과 비판적 사고를 키우도록 한다.

③ 지질 시대의 주요 화석을 이용하여 과거 지구에 살던 생물의 생활환경 추정하기

지질 시대의 주요 화석을 이용하여 과거 지구에 살던 생물의 생활환경을 추론하게 한다. 또, 학생들이 과학적으로 문제를 해결하는 능력을 신장시킬 수 있도록 지질 시대의 생활 환경과 다른 곳에서 화석이 발견되는 이유를 제시된 자료에 근거하여 과학적으로 설명하도록 한다.

[내용의 연계]

이 단원은 ‘2007 개정 교육과정’ 7학년의 ‘생물의 구성과 다양성’, 9학년의 ‘생식과 발생’을 심화시켜 다룬다. 특히 7학년에서 다룬 생물의 다양성에 대한 이해는 생명의 진화를 이해하기 위한 기초가 되고, 9학년의 ‘생식과 발생’에서 다룬 체세포분열과 생식세포분열은 염색체와 유전자의 개념을 이해하기 위한 기초가 된다. 이 단원은 3학년의 ‘동물의 세계’, 4학년의 ‘지층과 화석’, ‘식물의 세계’, 5학년의 ‘작은 생물의 세계’, 6학년의 ‘생태계와 환경’, 7학년의 ‘생물의 구성과 다양성’, ‘지각의 물질과 변화’, ‘지각 변동과 판구조론’, 9학년의 ‘생식과 발생’, 고등학교 선택과목인 ‘화학Ⅰ’의 ‘화학의 언어’,  ‘생명 과학Ⅰ’의 ‘세포와 세포분열’, ‘생물의 다양성과 환경’, ‘생명 과학Ⅱ’의  ‘유전자와 형질 발현’, ‘생명의 기원과 다양성’, ‘진화의 원리’, ‘지구 과학 I'의 ’기후 변화‘, ‘지구 과학Ⅱ’의 ‘지구의 역사’ 단원과 연계된다. ‘제7차 교육과정’에 따라 학습한 학생들의 경우 4학년의 ‘지층을 찾아서’, ‘여러 가지 동물의 생김새’, 5학년의 ‘작은 생물 관찰하기’, 6학년의 ‘주변의 생물’, 8학년의 ‘지구의 역사와 지각변동’, 9학년의 ‘생식과 발생’, ‘유전과 진화’ 등의 학습과 연계된다. ‘2009 개정 과학과 교육과정’에서 이 단원은 고등학교 ’화학 I'의 ‘아름다운 분자 세계’, ‘닮은꼴 화학 반응’ 단원과도 연계된다.

[유의 사항]

이 단원은 원시 지구에서 원시 생명체가 탄생하여 현재와 같이 다양한 생물이 출현하게 된 과정을 진화라는 큰 틀에서 이해하기 위한 것이다. 따라서 진화론에 대한 구체적인 설명 보다는 진화가 일어나는 메커니즘을 환경과 관련시켜 이해하는 데 초점을 두며, 진화를 다룰 때 종교적인 측면의 ‘창조론’에 대해서는 언급하지 않는다. 그리고 생물의 출현이나 대멸종에 관한 여러 학설은 여전히 논란의 가능성이 있다는 점을 인식시키고, 더불어 학생들의 자유로운 의견을 제시하도록 지도함으로써 학생들의 창의적 사고를 기르는 기회를 제공하도록 한다.

이 단원에서는 ‘생명 과학 Ⅰ’과 ‘생명 과학 Ⅱ’에서 다루게 될 염색체 이상, 유전자 이상, DNA를 바탕으로 한 유전 현상의 설명, DNA 전사와 복제 과정은 다루지 않는다. 그리고 학생들의 이해 향상을 위해 염색체, 유전자, DNA, 연관과 교차, 진화 등에 관한 여러 가지 창의․인성 학습 활동을 구성하고 그림 또는 동영상 자료를 활용할 필요가 있다. 교차는 생식 세포의 유전자 조합의 다양성을 높이는 측면에서만 다루고 교차율은 다루지 않는다.

유전과 진화의 개념은 ‘과학’에서 처음 다루며 매우 어려운 개념이므로 학생들의 흥미를 유발하기 위하여 유전과 진화에 관련된 재미있는 사례를 조사하고 활용할 필요가 있다. 또, 화석과 지질시대를 다룰 때는 생소하거나 지나치게 많은 종류의 화석을 다루지 않도록 한다. 화석의 이름과 모양에 치중하여 화석의 명칭을 암기하기 보다는 학생들이 화석을 통하여 지구의 역사에 흥미를 가질 수 있도록 한다. 이와 관련지어 가능하면 실물 화석을 보고 관찰하고 이를 바탕으로 예상하거나 추론할 수 있도록 다룬다.

제2부. 과학과 문명

(1) 정보통신과 신소재

정보통신과 신소재 영역에서는 자연 현상에서 발생하는 정보를 여러 가지 형태로 인식하는 방법과 정보의 처리 과정을 이해하고, 정보를 저장하는 장치의 기본 구조와 특히 반도체의 원리를 알게 한다. 또한 다양한 신소재에 대해서 소개하고, 이러한 소재의 원료가 되는 천연 자원에 대해서도 학습하게 한다.

① 빛, 힘, 소리, 온도 변화, 압력 변화, 탄성파, 전자기파 등 자연계의 물리적 정보 발생 과정을 이해하고, 아날로그 정보와 디지털 정보의 의미와 차이를 이해한다.

자연 현상에 대한 정보는 알고자 하는 대상에서 발생되는 신호를 수신함으로써 얻어진다는 것을 알게 하고, 이러한 신호들은 대상의 에너지 상태의 변화에서 비롯된다는 것을 이해하게 한다. 제 I 부에서 학습한 우주나 태양계, 지구 등에 대한 지식도 결국 그 대상에서 발생되는 신호를 수신함으로써 얻게 된 것임을 연관시켜 이해하게 한다. 또한 일상 생활에서도 우리 몸에서 발생되는 신호를 통한 건강 진단, 각종 기계나 가전 제품 또는 자동차 등에 사용되는 다양한 정보 발생과 수신에 대해서도 알게 한다. 이러한 신호들은 빛, 힘, 소리, 열 및 온도 변화, 압력 변화, 탄성파나 전자기파 등 다양한 형태로 존재함을 알게 하며, 각각의 신호의 성질과 발생 과정에 대해 이해하게 한다. 이 과정에서 아날로그 신호의 의미를 알게 하고, 이러한 신호들이 전기 신호로 바뀌면 디지털 변환기를 통하여 디지털 신호로 변환할 수 있으며, 디지털 신호란 2진수로 이루어져 있음을 알게 한다.

② 정보를 인식하는 여러 가지 센서의 기본 작동 원리를 과학적으로 이해하고 휴대전화, 광통신 등 첨단 정보 전달기기를 통하여 정보가 다른 형태로 변환되어 전달되는 과정을 이해한다.

정보를 수신하고 인식하는 센서는 신호의 종류에 따라 원리와 구조가 달라짐을 알게 하며, 그에 대한 기본적인 과학적 원리도 이해하게 한다. 역학신호를 수신하는 장치로서 가속도계, 압력계 등 간단한 장치와 용도를 알게 하고, 열적 신호를 수신하는 온도계, 빛을 수신하는 광센서 등에 대해서 기본 원리와 용도 등을 알게 한다. 또한 전자기 신호를 인식하는 센서들의 작동 원리로서 암페어 법칙과 패러데이 법칙을 알게 한다.

③ 하드디스크 등 여러 가지 디지털 정보 저장 장치의 원리와 구조를 이해하고, 자기 기록 카드 등의 전자기적 원리와 활용 방법을 이해한다.

자성체의 성질과 기초 원리에 대해서 알게 하고, 암페어 법칙과 패러데이 법칙 등을 바탕으로 자기 기록과 읽기 방법을 이해하게 한다. 이를 바탕으로 자기기록 카드, 하드디스크 등의 디지털 정보저장장치의 원리와 구조, 용도 등을 알게 한다.

④ 눈에서 색을 인식하는 세포의 특성과 빛의 3원색 사이의 관계를 이해하고, 이를 바탕으로 LCD 등 영상표현 장치와 디지털 카메라 등 영상 저장 장치의 원리와 구조를 과학적으로 이해한다.

시세포의 종류와 구조에 대해 알게 하고, 각 세포의 파장에 대한 인식 특성을 알게 하여, 이를 바탕으로 사람이 빛의 3원색을 느끼게 되는 과정을 이해하게 한다. 중학교에서 학습한 빛의 합성에 대한 결과를 바탕으로 각종 천연색 영상 표현 장치들의 영상 구현 원리와 구조를 이해하게 한다. 특히 CCD 등 첨단 영상 인식 센서의 원리와 이를 바탕으로 디지털 카메라 등 영상 저장 장치의 원리와 구조, 용도를 이해하게 한다.

⑤ 고체에 대한 에너지 띠구조를 바탕으로 도체, 부도체, 반도체의 차이를 이해하고, 초전도체와 액정 등 새로운 소재의 물리적 원리를 이해한다.

고체에는 에너지 띠구조가 존재함을 소개하고, 이를 바탕으로 도체, 부도체, 반도체 등 고체의 성질들이 달라짐을 이해하게 한다. 이에 따라 고체의 전도성, 탄성, 유전성 등 여러 성질을 이해하게 하고, 초전도체와 액정 등 새로운 물질에 대한 물리적 원리도 소개한다.

⑥ 반도체의 도핑과 반도체 소자의 전기적 특성을 통해 다이오드와 트랜지스터, 고집적 메모리의 구조와 활용 방법을 이해한다.

실리콘과 같은 반도체 물질에 적절한 불순물을 넣어 전자나 정공이 많아지게 하는 도핑의 원리를 이해하게 하고, 도핑된 반도체들을 서로 결합하는 방법에 따라서 다이오드나 트랜지스터 등이 만들어지는 것과 그 기본적인 작동 원리를 이해하게 한다. 또한 넓은 면에 적절하게 접합을 반복하는 방법을 통하여 고집적 메모리가 만들어지는 것을 소개하고, 이에 대한 기본 원리와 활용 방법을 알게 한다. 또한 논리 회로에 대해서도 간단히 소개한다.

⑦ 고분자 물질의 구조와 특성을 바탕으로 합성섬유, 합성수지, 나노 물질 등 다양한 첨단 소재의 원리와 활용 방법을 이해한다.

고분자 물질의 구조와 특성을 알게 하고, 대표적 고분자의 화학적 합성 과정도 소개한다. 또한 고분자 물질이 활용되는 합성 섬유나 수지, 나노 물질 등의 성질과 간단한 원리에 대해 알게 하고, 이를 바탕으로 다양한 첨단 소재의 원리와 활용도 알게 한다. 또한 생명 현상에서도 고분자 물질이 중요한 역할을 하고 있음을 알게 한다.

⑧ 중요한 광물 자원의 생성 과정과 유형, 분포와 탐사 방법을 이해하고, 광물 자원의 여러 가지 활용 방법을 안다.

일상 생활이나 산업에서 많이 활용되는 대표적인 금속 광물과 비금속 광물에는 무엇이 있으며, 어떤 특성을 가지고 있는지를 알게 한다. 또한 대표적인 광물의 활용 방법을 소개한다. 이 과정에서 다루는 광물의 수가 너무 많지 않도록 한다. 광물의 생성 과정과 분포를 지각 변동이나 지구의 과정 등과 관련하여 이해하게 한다. 또한 주요 광물의 대표적인 탐사 방법과 원리를 소개한다. 광물 자원의 유한함과 소중함을 인식시킨다.

[창의·인성 교수·학습 활동 예시]

① CD 표면을 현미경으로 관찰하고, 레이저의 파장과 기록 밀도의 관계를 조사하고 토론하기

부분적으로 정보가 기록된 CD의 표면을 광학 현미경으로 관찰하고, 정보가 기록된 부분과 정보가 기록되지 않은 부분의 차이를 살펴본다. CD에서 정보를 읽어내는 파장에 따라 CD의 기록 밀도가 어떻게 달라지는지에 대한 자료를 조사하여 이해하도록 한다.

② 간단한 코일과 자석을 이용한 전자기 신호 변환 센서를 제작하고, 활용방법을 고안하기

코일에 흐르는 전류에 따라 자석이 움직이도록 하는 장치를 제작하고, 제작한 장치를 전자기 신호 변환 센서로 활용하는 방법에 대해 모둠별로 제안하고, 실제로 실험을 해보고, 그 결과에 대해 토론을 한다.

③ 자연을 모방하여 만드는 신소재에는 어떤 것이 있는지를 조사하고 토론하기

일상 생활에서 볼 수 있는 신소재를 구해서 그 특성을 확인하고, 그와 비슷한 특성을 가진 천연 소재에 대한 자료를 조사해서 모둠별로 토론한다.

④ 현대 사회에서 많이 사용되는 주요 광물 자원에 대해 조사하고 토론하기

일상 생활이나 산업에서 많이 사용되는 광물을 다양한 매체를 활용하여 조사하도록 한다. 개인이나 모둠별로 흥미를 가지고 있는 영역이나 활동을 나누어서 조사하도록 하여 다양한 사례가 포함될 수 있도록 한다.

⑤ 광물 자원의 생성 과정 조사 및 고갈 문제에 대한 토론하기

광물 자원의 생성 과정을 주요 유형별로 조사하도록 한다. 광물 자원의 생성을 위한 조건과 생성에 소요되는 시간을 조사하고 추정하도록 한다. 또 사람들이 소비하는 광물의 종류와 양에 대한 통계치를 조사하여 광물의 고갈 문제를 토의하도록 한다.

[내용의 연계]

이 단원은 자연계에서 존재하는 정보의 형태인 빛, 힘, 소리, 압력, 전자기파 등 다양한 과학개념과 관련된 내용들이 모두 연계될 수 있다. ‘2007 개정 교육과정’에서는 초등학교의 경우 3학년 ‘자석의 성질’, ‘빛의 직진’, 4학년의 ‘무게’, ‘열전달’, 5학년의 ‘전기 회로’, 6학년의 ‘빛’, ‘자기장’ 등이 관련되며, 중학교의 경우 7학년의 ‘정전기’, 8학년의 ‘빛과 파동’, 9학년의 ‘일과 에너지’, ‘전기’ 등이 연계된다. ‘제7차 교육과정’의 경우, 3학년의 ‘자석놀이’, ‘소리내기’, ‘온도재기’, 4학년의 ‘용수철 놀이’, ‘전구의 불 켜기’, 5학년의 ‘전기회로 꾸미기’, 6학년의 ‘물속에서의 무게와 압력’, ‘편리한 도구’, ‘전자석’ 등이 관련되고, 중학교의 경우 7학년의 ‘빛’, ‘힘’, ‘파동’, 8학년의 ‘전기’, 9학년의 ‘일과 에너지’, ‘전류의 작용’ 등이 연계된다.

[유의 사항]

정보통신과 신소재 영역은 이전 교육과정에서는 잘 다루어지지 않던 용어들이 도입되므로 이 내용이 지나치게 어려워지거나 원래의 목적과는 다르게 학습되지 않도록 유의해야 한다. 학생들이 중학교까지 학습한 기초적인 물리, 화학적 개념을 바탕으로 정보를 처리하는데 필요한 센서의 작동 원리, 기초적인 화합물의 원리 등을 다루고, 천연 자원의 가치를 이해하기 위한 관점에서 광물과 자원 분포 등 지질학적 성질에 대해 학습하게 하며, 이러한 내용들이 너무 어려워지지 않도록 기본적인 개념들만을 다루어야 한다.

(2) 인류의 건강과 과학기술

이 단원에서는 과학 연구를 통해 알게 된 지식 체계가 인류의 생활과 건강에 어떻게 기여하였는지를 이해할 수 있게 한다. 이 단원은 농업 혁명과 신품종 개발에 의한 농업 생산성 향상, 과학적 원리를 이용하는 건강 관리, 첨단 과학을 응용한 질병의 진단과 치료를 이해하는 내용으로 구성된다. 이와 함께 과학을 기반으로 개발되고 활용되는 새로운 기술이 우리 사회에 어떤 영향을 미치고 있는지 알고, 새로운 기술을 올바른 방식으로 수용할 수 있는 방안을 논의하는 과정을 통해 과학적 소양을 함양할 수 있도록 한다.

① 질소 고정의 의미와 비료의 생산, 농작물과 가축 개량을 위한 육종과 유전공학 기술, 식품의 안전성과 품질 개선 기술 등 식량 자원의 양과 질의 향상에 기여한 과학의 원리를 이해한다.

질소 고정의 의미를 이해하고, 질소 비료의 생산이 어떻게 인류의 식량 증산에 기여하게 되었는지를 역사적 과정과 관련지어 알게 한다. 또한 육종과 유전공학 기술에 의한 농작물과 가축의 품질 개량 등이 식량 자원의 양과 질의 향상에 어떻게 기여하였는지를 알게 한다. 이와 함께 식품 안전성 등 새로운 과학 기술의 개발과 적용에 수반되는 사회적 쟁점에 대하여 과학적 이해를 바탕으로 의사 결정을 할 수 있게 한다.

② 식량 자원의 지속적인 개발 및 확보와 관련하여 생태계와 생물 다양성의 가치를 이해하고, 종자은행의 중요성을 이해하며, 물의 소독, 살균, 세제의 사용이 인간 수명의 증가와 건강의 증진에 기여한 바를 이해한다.

생태계와 생물 다양성이 인류의 지속적인 식량 자원의 확보와 개발의 중요한 원천이라는 것을 다양한 사례를 통해 이해할 수 있게 한다. 또, 태양계의 행성에서 지구에만 물이 풍부하게 존재함으로써 생명 현상에 기여하는 의미를 물의 화학적 성질과 관련지어 이해하게 한다. 이를 바탕으로 미생물 발견에 기초한 물의 소독, 살균, 세제의 사용 등과 같은 화학적 방법을 통한 위생 관리가 인간 수명의 증가와 인류의 건강 증진에 기여하게 된 과정과 간단한 원리 등을 이해하게 한다.

③ 건강한 생활의 유지를 위해 필요한 세포의 물질 대사, 생장, 조직 형성 및 에너지 공급을 위한 영양소의 고른 섭취가 필요함을 알고, 일과 운동을 통하여 에너지가 소비되는 과정을 이해한다.

건강한 상태를 유지하기 위해 영양소를 고루 섭취해야 하는 이유를 세포의 물질대사, 생장, 조직 형성 및 에너지 공급 등 생명 활동과 관련지어 과학적으로 이해하게 한다. 중학교에서 학습한 일과 에너지 개념을 바탕으로 신체 활동에 따른 에너지 소비량을 이해할 수 있게 하고, 건강 유지를 위해 적절한 영양소 섭취량을 알게 한다. 또한 여러 가지 운동에서 에너지가 소모되는 과정을 이해함으로써 스포츠 과학의 기초적인 원리도 이해할 수 있게 한다.

④ 병원체로 작용하는 박테리아와 바이러스의 특징 및 확산 방지에 관련된 백신과 면역 과정을 이해한다.

면역과 관련된 질환의 예를 제시하고, 병원체로 작용하는 박테리아와 바이러스의 특징, 항원, 항체, 항원 항체 반응, 면역 등의 개념을 알게 한다. 면역이 일어나는 과정에 대한 이해를 바탕으로 예방 접종의 원리를 알게 하고, 백신을 통한 감염성 질병의 예방과 확산 방지과정을 이해하게 한다.

⑤ 청진기, 혈압계, 내시경과 MRI를 비롯한 첨단 영상 진단 장치 등 여러 가지 물리적 건강 검진 장치의 원리와 혈액 검사 등 화학적 진단의 원리를 이해한다.

질병을 진단하는 과정에 활용되는 다양한 물리적 진단장치(청진기, 혈압계, 내시경과 MRI 등의 첨단 영상 진단 장치)와 혈액 검사 등의 화학적 진단의 기초적인 원리를 알게 한다. 이를 통해 질병의 증상이 나타나기 전에 사전 진단을 통해 여러 가지 질병을 예방할 수 있다는 사실과 진단 결과가 주는 의미를 이해하게 한다.

⑥ 천연 의약품과 관련하여 생태계와 생물 다양성의 가치를 인식하고, 아스피린 등 합성 의약품의 중요성을 이해한다.

자연계로부터 얻은 물질은 천연 의약품으로 사용될 뿐 아니라, 이를 응용하여 아스피린과 같은 합성 의약품을 만든다는 것을 알게 한다. 이때 아스피린 등이 질병의 치료에 이용되는 사례를 통해 합성 의약품의 중요성을 이해하게 한다. 이와 관련지어 약리 작용을 나타내는 물질의 원천으로서 생태계와 생물 다양성의 가치를 인식하게 하고, 이를 바탕으로 생태계 보존의 의미, 종자 은행의 역할 등을 이해하게 한다.

⑦ 암의 발생을 유전적․환경적 요인과 관련지어 이해하고, DNA 염기 서열과 단백질의 상세 구조에 대한 지식을 바탕으로 개발된 신약이 암의 진단과 치료에 활용되는 사례를 통하여 질병의 발생․진단․치료의 기본 원리를 이해한다.

현대인들에게 가장 대표적인 질병인 암을 유발하는 암세포의 특징을 알고, 암의 발생 원인을 유전적․환경적 요인과 관련지어 이해하게 한다. DNA 염기 서열과 단백질의 상세 구조에 대한 지식과 첨단 과학 기술이 암의 진단과 치료에 활용된다는 것을 이해하게 한다. 또한 신약의 개발과 사용에 따른 장점과 제한점을 인식하게 한다.

[창의·인성 교수·학습 활동 예시]

① 하루 일과 중의 활동을 통한 에너지 소비량과 음식 섭취량 비교 및 식품의 보존을 위한 방법에 대해 조사하기

자신의 1일 에너지 소비량을 계산하고 음식 섭취량과 비교하여 건강한 생활을 위한 개선점 토의하기, 식품을 보존하기 위해 사용하는 방법과 그 원리를 조사하고 이것이 인간의 건강과 생활에 미치는 영향 토의하기 등으로 구성할 수 있다.  학생 스스로 자신의 생활 습관을 반성하고 과학적 지식을 이용해서 건강 관리 계획을 세우고 실천할 수 있는 계기가 되도록 다룬다.

② 감염성 질병과 전파 경로 추적에 대한 모의 활동 및 우리 주변을 오염시키는 미생물의 양에 대해 조사하기

감염성 질병의 전파에 대한 모의 실험, 과학적 지식에 근거한 전파 경로 추적 활동, 주변을 오염시키는 미생물의 종류와 양에 대한 조사 등을 통해 일상 생활에서 문제를 과학적으로 접근하는 방법을 알고, 이를 과학적으로 해결할 수 있는 능력을 향상시킨다.

③ 신종 바이러스의 출현과 대처 방법에 대해 조사하고 토론하기

신종 플루 등의 사례를 통해 신종 바이러스의 출현과 확산 경로를 조사하고 그에 따른 대처 방법 토론하기, 신종 바이러스 감염과 확산을 예방하는 방법에 대한 홍보물 제작하기 등으로 구성할 수 있다. 이 과정에서 학생들의 자유로운 아이디어를 최대한 발휘할 수 있도록 함으로써 창의성을 키우도록 한다.

④ 임상 시험 과정에서 피험자에 대한 보호 방법을 조사하고 개인의 유전 정보 보호에 대한 의사결정에 대해 토론하기

신약에 대한 임상 시험 과정 및 피험자에 대한 권리와 안전성을 보장하기 위한 법적 보호 방법을 조사하고 그에 대한 자신의 의견을 법조문 형태로 서술하기, 실제 사례나 책, 영화 등의 가상적 사례에서 나타난 개인의 유전 정보 제공과 이용에 대해 토론하기 등으로 구성할 수 있다. 이를 통해 학생들의 비판적 사고를 기르고, 과학적이고 합리적인 문제 해결력을 기른다.

[내용의 연계]

이 단원은 ‘2007 개정 교육과정’ 5학년의 ‘작은 생물의 세계’, ‘우리의 몸’,  6학년의 ‘생태계와 환경’, 8학년의 ‘소화와 순환’, ‘호흡과 배설’과 연계된다. 그리고 고등학교 선택과목인 ‘생명 과학Ⅰ’의 ‘생명활동과 에너지’, ‘항상성과 몸의 조절’, ‘방어 작용’, ‘생물의 다양성과 환경’, ‘물리Ⅰ’의 ‘전자기장’,  ‘생명 과학 Ⅱ’의 ‘생명 공학’,  ‘화학Ⅱ’의  ‘인류복지와 화학’과 연계된다. ‘제7차 교육과정’에 따라 학습한 학생들의 경우 6학년의 ‘우리 몸의 생김새’, ‘쾌적한 환경’, 7학년의 ‘소화와 순환’, ‘호흡과 배설’ 단원과 연계된다.

[유의 사항]

이 단원은 과학기술의 발달이 인류의 건강과 직결되는 식량 생산성 증가와 의약 발달에 끼친 영향을 이해하기 위한 것이다. 농업이나 의학 분야의 과학기술 원리를 체계적으로 망라하여 다루기보다는 실생활과 밀접한 관련을 가지는 과학사나 구체적 사례를 중심으로 하여 그 기초가 되는 과학적 지식만을 연관시켜 다룬다. 따라서 질소 고정의 구체적인 화학 반응 과정, 물의 소독과 세제의 작용에 대한 화학 반응식, 항체의 생화학적 구조나 면역 반응이 일어나는 자세한 메커니즘 등에 대해서는 다루지 않는다. 그리고 식량 증산이나 의약품 개발 및 질병의 진단과 예방에 이용되는 첨단 과학 기술의 장점 뿐 아니라 식품 안전성, 개인 유전 정보의 이용 등과 관련된 사회적 쟁점에 대해 다룸으로써 과학적 이해에 근거한 의사결정을 할 수 있도록 한다. 이 과정에서 발상의 전환과 영역전이적 사고를 통해 신약 등의 개발가능성이 제시되었다는 것을 인식하고, 학생들의 자유로운 생각을 표현하고 공론화하여 비판적으로 검토하는 기회를 제공함으로써 과학적인 문제 접근과 해결 방법을 모색할 수 있도록 다룬다.

(3) 에너지와 환경

에너지와 환경 영역에서는 에너지가 보존되며 다양한 형태로 변환된다는 열역학의 기본 법칙을 이해하고, 이러한 변환 과정에서 다양한 에너지 자원이 존재하며 특히 화석연료가 인류 문명의 중요한 에너지원이 되어 왔음을 이해하게 한다. 이 과정에서 대기 중으로 방출되는 열과 연소 부산물인 이산화탄소가 온실 효과를 일으키면서 지구 환경 변화의 중요한 원인이 됨을 알게 하고, 이를 위하여 지구의 대순환 과정에서 에너지의 흐름을 이해하게 한다. 식물의 광합성이 태양 에너지를 지구에 고정시켜 모든 동식물의 에너지원이 되게 하며, 또한 이산화탄소를 환원시켜 온실효과를 감소하게 한다는 것을 이해하여 환경 문제를 거시적인 순환 과정으로 생각하게 하며, 환경 변화에 영향을 주지 않기 위한 다양한 새로운 에너지 자원의 모색에 대하여 학습하게 한다.

① 에너지가 다양한 형태로 존재하고, 자연이나 일상생활에서 에너지가 다른 형태로 전환되는 과정에서 에너지가 보존되는 것을 이해한다.

중학교에서 학습한 일과 에너지 개념을 바탕으로 자연 현상을 일으키는 모든 과정들이 에너지의 변화를 통하여 이루어짐을 다양한 예를 통하여 알게 한다. 이를 통하여 기상 현상이나 지각변동, 행성의 운동 및 천체의 변화 등 모든 과정에서 에너지가 방출되고 흡수됨을 알게 한다. 이러한 에너지 변화는 빛, 열, 소리, 압력 등 다양한 형태로 방출되거나 흡수되고, 이 과정에서 창조되거나 소멸되는 에너지는 없다는 것을 이해하게 한다.

② 지구의 가장 중요한 에너지원이 태양 에너지와 화석 연료임을 알고, 에너지를 빛, 열, 소리, 전기 등으로 전환시키는 기술을 바탕으로 인류 문명이 발전했음을 이해한다.

태양 에너지가 지구에 도달하여 물과 공기 및 지표에 흡수됨으로써 지구의 다양한 기상 현상을 일으키고, 또한 식물의 광합성 과정에 흡수되어 식물과 동물의 에너지원으로 저장됨을 이해하게 한다. 이 과정에서 지구의 오랜 역사를 통해서 화석 연료가 만들어진 것을 알게 하고, 이러한 화석 연료의 연소를 통하여 열을 얻거나 외연기관이나 내연기관 등을 통하여 동력을 얻고, 발전을 통하여 전기를 얻는 과정에서 일상 생활과 산업에 필요한 다양한 에너지가 공급됨으로써 현대 문명이 이루어진 것을 이해하게 한다.

③ 에너지 전환 과정의 효율을 이해하고, 영구기관이 불가능함을 안다.

앞에서 학습한 에너지의 보존 과정을 통하여 제1종 영구기관은 불가능함을 이해하게 한다. 또한, 여러 가지 열기관이나 기계, 운송 수단 등에서 에너지가 사용되는 과정에서 계의 내부에너지가 증가하여 부가적인 열이 반드시 발생함을 알게 하고, 이를 바탕으로 에너지 전환 과정의 열효율을 이해하며 제2종 영구기관도 불가능함을 이해하게 한다. 이를 통하여 화석 연료의 사용 과정에서 남게 되는 열들이 도심의 열섬 현상, 지구 온난화 등의 한 원인이 될 수 있음을 알게 한다.

④ 지구의 에너지 순환 과정으로서 대기와 해양의 순환을 이해하고, 엘니뇨나 라니냐와 같은 해양 순환의 변화가 기후에 심각하게 영향을 미친다는 것을 이해한다.

태양 에너지가 지구에 도달하여, 위도에 따른 에너지 비평형과 지면과 바다에 흡수되고 재방출되는 과정에서 나타나는 효과로서 일어나게 되는 대기와 해양의 대순환 과정을 이해하게 한다. 이를 통하여 다양한 기상 현상과 기후 변화, 그리고 대기와 해양의 상호작용 등의 의미를 알게 한다. 특히 엘니뇨나 라니냐와 같은 변동이 동태평양의 대기와 해양의 상호작용을 통한 변화로 인한 것이며, 이러한 변동이 지구 전체의 기후에 영향을 준다는 것을 이해하게 한다.

⑤ 화석 연료의 사용을 산화와 환원 과정으로 이해하고, 화석 연료의 과다 사용에 따른 지구 온난화와 기후 변화를 이해한다.

산화와 환원에 대한 화학적 개념을 이해하게 하고, 이를 바탕으로 현대에 가장 광범위하게 사용되는 석탄, 석유와 같은 화석 연료에서 일어나는 산화와 환원 과정을 이해함으로써, 화석연료의 연소 과정에서 열의 형태로 에너지가 방출되는 간단한 화학적 과정을 알게 한다. 지상에서 방출되는 열은 대기로 흡수되어 대기 열수지 평형에 변화를 주는데 열수지 개념을 알고 그 과정을 이해하며, 이로 인해 지구 온난화가 발생한 것임을 이해하게 한다. 지구 온난화의 이해를 위하여 기온과 대기 중 이산화탄소 농도의 장단기 변화 경향을 이해하도록 한다. 더불어 지구 온난화로 발생한 기후 변화로 인해 나타나는 현상과 피해, 그 심각성을 인식하고 해결 방안을 모색하게 한다.

⑥ 식물의 광합성을 이산화탄소의 환원 과정임을 탄소의 순환과 관련하여 설명하고, 광합성에서 빛 에너지의 역할을 빛의 특성과 관련하여 이해한다.

식물의 광합성 과정을 체계적으로 이해하게 하고, 이를 바탕으로 이산화탄소의 환원 과정과 지구에서 탄소의 순환 과정을 이해하게 한다. 특히 열대 우림 등 숲의 존재가 이산화탄소의 환원에 기여하여 온실 효과와 산소 고갈의 문제를 방지하는데 기여하는 점을 이해하게 한다. 또한 광합성 과정에서 사용되는 빛의 파장별 특성을 이해하게 하고, 1부에서 학습한 별빛의 스펙트럼에 대한 학습 내용과 결합하여 빛 에너지의 속성에 대해 이해하게 한다.

⑦ 화석 연료와 방사성 에너지 자원의 생성 과정을 이해하고, 에너지 자원의 고갈에 따른 문제를 이해한다.

석탄이나 석유와 같은 화석 연료가 만들어지는 과정을 알게 하고, 지구에 우라늄과 같은 방사성 에너지 자원이 존재하게 된 과정을 알게 한다. 이를 통해서 화석 연료와 방사성 에너지 자원이 생성되는데 긴 시간이 필요함을 인식하게 하며, 많이 분포된 지역이 생기게 됨을 알게 한다. 이러한 에너지 자원들을 채굴하여 사용하는 과정을 간단히 이해하게 하고, 자원을 남용함으로써 발생하는 에너지 자원 고갈의 문제를 이해하게 한다.

⑧ 태양, 풍력, 조력, 파력, 지열, 바이오 등의 재생 에너지, 핵융합이나 수소와 같은 새로운 에너지 자원에 대해 알고, 에너지 자원의 활용을 지속가능한 발전의 관점에서 이해한다.

태양, 풍력, 조력, 파력, 지열, 바이오 연료 등 다양한 에너지 자원들이 전통적으로 사용된 방법과 현대에 새로 사용되는 방법을 비교하여 알게 하고, 또한 이러한 새로운 에너지 자원을 얻기 좋은 조건을 이해하게 한다. 특히 각종 발전이나 운송 수단 등에 이러한 에너지들이 사용되는 방법과 그 장점 및 단점을 알게 한다. 또한 핵융합이나 수소를 통한 새로운 에너지 자원들에 대한 연구 내용 등을 알게 하고, 이러한 에너지 자원들이 화석연료에 비하여 대기 오염이나 온난화, 환경파괴를 덜 유발하고 고갈의 문제를 피함으로써 더 지속가능한 발전을 제공할 수 있는 이유를 알게 한다.

⑨ 태양전지, 연료전지, 하이브리드 기술의 기본적인 원리를 이해하고 이러한 기술의 필요성을 환경적 관점에서 이해한다.

반도체의 PN 접합 원리를 간단히 알게 하고 이를 바탕으로 태양전지가 작동하는 원리를 이해하게 한다. 또한 연료전지가 작동하는 원리를 알게 하고, 연소에 비하여 연료전지가 가지는 열효율의 장점을 이해하게 한다. 특히, 자동차에서 내연기관과 전지를 혼합한 하이브리드 기술의 원리를 이해함으로써 열효율을 증가시키고, 이러한 열효율의 개선이 궁극적으로는 환경  오염 감소, 지구 온난화 방지 등에 기여하는 것을 이해하게 한다.

[창의·인성 교수·학습 활동 예시]

① 자전거, 놀이 기구, 운동 기구 등을 이용한 발전 기구를 고안하기

주변에서 회전 운동을 이용한 기구를 찾아내어 전기를 만들어낼 수 있는 장치를 고안해보도록 한다. 이 과정에서 회전 운동의 에너지가 전기로 변환된다는 사실을 알게 한다.

② 광원의 색에 따른 식물의 광합성량 비교하기

여러 색깔의 셀로판지로 잎을 가린 화분을 창문 옆에 놓아두고 며칠에 걸쳐 잎의 변화를 관찰한 후에 색깔에 따른 광합성의 효율에 대해 토론을 해본다.

③ 여러 가지 연료의 연소열 측정하기

쉽게 구할 수 있는 연료를 이용해서 일정한 양의 물을 가열해보고, 사용한 연료의 양과 발생한 열 사이의 관계를 정성적으로 확인하고 비교해본다.

④ 태양열 집열판을 이용하여 물 끓이기

태양열 집열판을 이용하여 물을 끓여보면 태양 에너지의 크기를 실감할 수 있다. 프리스틀리의 산소 발견 실험에서 산화수은으로부터 산소를 떼어내는데 태양 에너지가 사용되었다는 사실을 이야기해도 좋을 것이다.

⑤ 온실 기체 배출을 줄이기 위한 이산화탄소 발생 총량 조절 방안에 대해 조사하고 토론하기

이산화탄소 배출원 및 배출량, 총량 등에 대한 자료를 탄소 순환과 관련하여 조사한다. 또한 이에 대한 통계를 조사한다. 이산화탄소 탄소 발생을 줄일 수 있는 방안을 현대 과학기술과 미래 기술 발전과 관련하여 창의적으로 생각하도록 한다.

⑥ 물의 광분해에 의한 수소 생산에 대해 탐구하고 수소 에너지가 이상적인 에너지가 될 수 있는지에 대해 토론하기

광합성 과정에서 태양은 물을 분해해서 수소 이온과 전자, 즉 수소를 만드는데 필요한 에너지를 제공한다는 것과, 그러한 원리를 이용해서 인공 광합성 시스템을 개발하는 것이 가능할지, 수소는 에너지원으로서 어떤 장단점을 가지는지 조사하고 토론하게 한다.

⑦ 기후 변화로 인한 지구 미래 시나리오를 작성하고 극복하기 위한 방안에 대해 토론하기

과학적 모델에 근거한 정보를 활용하여 기후 변화로 인한 지구 환경 변화를 예측하게 한다. 예측한 지구 환경 변화를 바탕으로 발생할 수 있는 현상이나 사건 등을 사고와 토의를 통해서 이끌어 낸다. 지금까지의 예측과 연역을 바탕으로 앞으로 미래 시나리오를 창의적으로 구성한다.

⑧ 지구 기온 변화 자료 분석을 통하여 지구 온난화 경향에 대해 토론하기

지구의 기온 변화에 대한 장기 또는 단기 자료를 이용하여 지구 온난화에 대한 경향을 파악하도록 한다. 지구 온난화를 지지하는 입장과 신중한 입장을 가진 집단으로 나누어 지구 온난화와 관련된 자료를 검토하고 토론을 하도록 할 수도 있다.

⑨ 관측 자료를 활용하여 한반도의 기후 변화 경향성에 대해 토론하기

우리나라의 기상 관측 자료를 활용하여 각 지역별 변화 경향성과 전반적인 경향성을 파악하도록 한다. 또한 이 자료를 지구 전체의 경향성과 비교하도록 할 수 있다.

⑩ 화석 연료(에너지 자원)의 생성 과정 조사 및 고갈 문제에 대해 토론하기

화석 연료 또는 방사성 에너지 자원의 생성 과정을 조사하도록 한다. 또한 에너지 자원의 매장량과 사용량 변화에 대한 통계치를 조사하여 앞으로 현재와 같은 비율로 에너지 사용량이 증가할 경우 에너지 고갈 시점을 예상하고 이에 대한 대안을 창의적으로 생각하도록 한다.

[내용의 연계]

이 단원은 과학의 가장 근본 개념인 에너지 개념을 다루게 되므로, 이전 교육과정에서 다루어진 내용들과도 구성의 유사성이 많다. ‘2007 개정 교육과정’의 경우, 초등학교에서는 3학년의 ‘날씨와 우리 생활’, 4학년의 ‘열전달’, ‘물의 상태 변화’, 5학년의 ‘식물의 구조와 기능’, 6학년의 ‘빛’, ‘에너지’, ‘여러 가지 기체’, ‘날씨의 변화’ 등과 연계되고, 중학교에서는 7학년의 ‘상태 변화와 에너지’, 8학년의 ‘열 에너지’, ‘빛과 파동’, ‘우리 주위의 화합물’, 9학년의 ‘일과 에너지’, ‘전기’, ‘대기의 성질과 일기 변화’ 등이 연계된다.

[유의 사항]

이 단원에서는 중학교에서 학습한 에너지 개념과 광합성 개념을 바탕으로 열역학의 기본 법칙들을 정성적으로 이해하게 하며, 화석연료의 종류와 연소, 광합성 과정에서 산화와 환원의 기초적인 개념들도 학습하게 한다. 지구의 대순환 과정을 학습할 때 에너지 개념과 기상, 기후 개념들이 유기적으로 연관되어 학습이 이루어지게 하며, 다양한 에너지 자원에 대하여 학습하면서 이와 관련된 여러 가지 신기술이나 신소재에 대해 학습할 수 있게 한다. 학생들이 이 과정에서 에너지라는 개념을 바탕으로 지구환경의 형성과 변화에 대한 거시적인 사고를 할 수 있도록 도와야 한다.

4. 교수ㆍ학습 방법

가. 학습 지도 계획

⑴ ‘과학’의 학습 지도에서는 학생의 선행 개념을 파악하여 적극적으로 활용하되, 1부(우주와 생명)에서는 학습할 과학 개념들이 우주 탄생부터 현재 지구까지의 스토리 속에서 서로 연결되도록 하며, 2부(과학과 문명)에서는 학습 주제와 관련된 학생의 경험이나 일상생활의 문제를 적극 발굴하여 활용하도록 한다.

1부(우주와 생명)에서는 우주 탄생부터 현재 지구상의 생명까지의 중요한 사건과 원리들이 커다란 스토리 속에서 인과 관계를 가지고 서로 연결되어 있다. 따라서 처음에 전체 스토리를 개괄적으로 이해시키고 개별 내용으로 들어가는 것이 좋다. 2부(과학과 문명)에서는 과학이 우주와 생명을 총체적으로 파악하는 수준에 도달하기 위해서는 문명의 발전이 우선해야 하는 것을 지적하고, 최근에 얻어진 우주에 관한 지식은 정보 처리 기술 덕택이라는 점을 통해 정보통신과 신소재의 중요성을 도입할 수도 있다. 인류의 건강 문제, 에너지와 환경 문제처럼 인간의 삶의 질 향상 뿐 아니라 학생들의 진로와 관련하여도 중요한 이슈를 통하여 학습 의욕을 불러일으키도록 한다.     1부에서 다루어지는 빛과 스펙트럼, 화학 결합, 운동 법칙, 지구의 구조, 생명 현상 등 다양한 개념들은 2부에서 모두 적용된다. 2부에서 관련된 개념들이 새로 등장할 때에도 1부에서 학습한 내용을 고려하여 학생들이 연계적으로 학습할 수 있게 지도 계획을 구성한다.

⑵ 다른 교과와의 연계성을 고려하여 학습 내용의 중복이나 비약이 없도록 학습 내용의 수준과 학습 지도 시기 등을 조절할 수 있다.

‘과학’ 과목은 물리, 화학, 생명 과학, 지구 과학의 여러 개념들이 ‘우주와 생명’, ‘과학과 문명’이라는 주제 속에서 유기적으로 통합되도록 구성하는 것이 중요하다. 이 과정에서 일부 전문적인 용어나 개념들이 등장하더라도 학생들이 이 내용들을 완전히 이해하도록 학습해야 하는 것은 아니다. 주제에 맞추어 통합적인 사고를 하는데 도움이 되도록 학생들의 지적 수준에 맞추어 내용을 구성하며, 필요에 따라 내용과 수준, 지도 시기 등을 조절할 수도 있다. 물리, 화학, 생명 과학, 지구 과학 I, II 과목에서 다루더라도 이 과목에서 필요한 핵심 개념은 적절한 수준에서 설명하도록 한다.

⑶ 과학과 관련된 상식이나 사회적 쟁점에 대한 과학 글쓰기와 토론을 할 수 있도록 수업을 계획한다.

'과학‘은 과학의 여러 개념들을 융합적으로 사고할 수 있게 돕는 것이 목적이므로, 학생들이 개개의 개념이나 용어들을 단순하게 암기하는 것은 의미가 없다. 학습한 내용들을 실제로 과학과 관련된 여러 상황에 적용하면서 이에 대해 동료들과 토론하거나 글을 써서 표현하는 등의 수업이 이루어지게 계획하는 것이 필요하다. 특히 중요한 과학적 발견이 이루어진 배경을 통하여 과학자의 인성을 배우는 것은 글쓰기 과제나 발표 수업의 좋은 사례가 될 수 있다.

⑷ 학생의 적성, 학교와 지역 사회의 특성 등을 고려하여 내용을 수준에 맞게 재구성하거나 다양한 학습 방법을 활용하여 지도할 수 있다.

학습 요소로 제시된 모든 내용을 빠짐없이 학습해야 하거나 모두 이해해야 하는 것을 목표로 하게 되면 지나치게 과도한 학습 부담을 줄 수 있으므로, 학생들이 과학을 통하여 우주와 인간을 이해하고 과학이 현대 문명의 건설에 기여한 바를 이해하는 데 필요한 내용들을 적절하게 학생들의 수준에 맞추어 다양한 형태로 지도할 수 있다.

⑸ 과학 학습과 관련된 특별 활동, 과학 전시회 등 여러 가지 과학 활동에 학생이 적극 참여할 수 있도록 계획한다.

학교의 현실에서 학습에 필요한 모든 자료를 다 준비할 수도 없을 뿐 아니라, 경우에 따라서는 다양한 형태의 특별 활동이나 학교 밖 탐방 활동 등을 통하여 더 높은 학습 효과를 얻을 수 있으므로, 학생들이 이러한 활동에 참여하는 것을 권장하고 격려하며 이를 고려한 학습 지도를 계획한다.

⑹ 과학적 소양 함양을 위해 특정 내용이나 개념의 도입이 필요하다면 학생들의 선수 학습이 다소 부족하더라도 흥미를 느끼면서 이해할 수 있도록 이야기 형식 등으로 제시한다.

학습 요소에 제시된 용어나 개념들이 학생들의 완전한 학습을 위해 많은 시간이나 능력이 필요한 부분이 있더라도 전체적인 주제를 이해하는데 필요한 부분이라면 학생들이 흥미와 이해를 느끼는데 필요한 수준에서 이야기 식으로 제시할 수 있다. 이 과목에서 다루는 주요 개념들에 대해 학생들이 다양한 예를 발굴하여 발표하도록 할 수도 있다.

나. 자료 준비 및 활용

⑴ 지역에 따라 자료를 준비하기 어렵거나 탐구 활동이 어려운 내용은 교육과정의 목표에 부합하는 자료나 활동으로 대체할 수 있다.

학습에 필요한 자료나 예시된 창의․인성 교수․학습 활동이 학교 현실이나 여건에서 어려울 경우에는 학습 목표에 부합하는 형태의 자료나 활동으로 적절하게 수정하여 대체할 수 있으며, 경우에 따라서는 외부의 탐방이나 학교 밖 활동을 통해서도 목표가 달성될 수 있게 한다.

⑵ 과학에 대한 흥미와 호기심을 높일 수 있도록 과학자의 연구 사례를 학생들의 흥미와 이해 수준에 맞게 소개한다.

단지 과학 개념을 전달하기만 하는 것이 아니라, 다양한 교양 과학 도서와 인터넷 자료를 활용하여 개념이 형성되는 역사적 과정, 과학자들의 탐구 방법과 역할, 성공과 실패 등 다양한 역사적 내용들도 소개함으로써 학생들이 과학이 발전하는 과정을 실감할 수 있게 하고, 이를 통하여 과학에 대한 흥미와 호기심을 높이며 이해를 도울 수 있게 한다.

⑶ 첨단 과학, 과학자, 과학 상식, 과학사 등과 관련된 자료를 활용한 과학 글쓰기와 토론을 지도할 수 있도록 과학도서 목록을 준비한다.

첨단 과학, 과학자, 과학사 등과 관련된 자료를 활용한 글쓰기와 토론을 위해서는 이러한 활동의 주제가 될 수 있는 다양한 과학 읽기 자료가 필요하다. 따라서 학생들의 수준에 맞는 다양한 과학 도서 목록을 미리 준비하여 제공함으로써 과학 글쓰기와 토론에 참고 자료로 활용될 수 있도록 한다. 좋은 과학 도서가 새로 출간되므로 목록을 학기마다 보완하는 것이 좋다.

⑷ 학생의 이해를 돕거나 흥미를 유발하기 위하여 모형이나 시청각 자료, 소프트웨어, 인터넷 자료 등을 활용할 수 있도록 준비한다.

학습 내용에 따라 모형이나 시청각 자료, 소프트웨어, 인터넷 자료 등은 좋은 학습 자료가 될 수 있다. 따라서 이러한 자료가 효과적일 것으로 판단되는 학습 내용의 경우에는 관련 자료를 미리 준비하여 수업에 활용할 수 있도록 한다. 그러나 모형이나 모의실험 소프트웨어 등 실제 자연 현상을 단순화시켜 설명하는 자료들을 사용할 때에는 실제 자연 현상과의 차이점에 대해서 인식할 수 있도록 지도한다.

다. 학습 지도 방법

⑴ 학생의 흥미를 유발하는 주요 과학 현상을 제시하고, 이 현상과 관련되는 과학 개념을 이해하도록 다룬다.

과학 개념을 잘 설명할 수 있는 현상은 여러 가지가 있을 수 있다. 그러나 어떠한 현상을 선택하느냐에 따라서 학생들은 해당 개념을 어려워 할 수도 있고 반대로 흥미와 호기심을 느낄 수도 있다. 그렇기 때문에 학생들의 학습정도나 관심, 학교의 여건 등을 고려하여 다양한 내용을 선택할 수 있다. 언뜻 보아서 관련이 없어 보이는 사실들 사이의 관계와 연결 고리를 찾아내는 것이 창의성의 중요한 요인이라고 한다면, 다양한 자연의 현상들 사이에 공통적으로 적용되는 원리를 찾아내거나 또는 어떤 중요한 원리가 적용되는 다양한 자연의 현상들을 찾아내는 것은 창의적인 학습 방법이 된다.

⑵ 과학 본성에 근거한 학습 지도를 바탕으로 문제 인식 및 가설 설정, 탐구 설계 및 수행, 자료 분석 및 해석, 결론 도출 및 평가 등의 과학적 탐구 과정을 통하여 결과의 성공 여부와 관계없이 창의적인 가설을 제시할 수 있도록 안내한다.

탐구 능력을 신장시키는 것은 학생들의 과학적 탐구의 본성을 이해할 뿐 아니라, 다른 분야에서도 문제를 해결하고 합리적 사고를 할 수 있게 하는데 필수적인 요소이다. 따라서 다양한 창의․인성 학습 활동을 통해서 학생의 탐구 능력을 기르는 것이 필요하다. 그런데 이러한 창의․인성 학습 활동은 창의성과 인성의 다양한 요소들이 활동의 내용에 따라 적절하게 결합되어 제시되어야 한다. 이러한 요소들은 필요에 따라 특정한 요소만 훈련되도록 활동이 계획될 수도 있으며, 내용에 따라 일부의 요소만 적용될 수도 있다.

⑶ 탐구 활동을 모둠 학습으로 할 때에는 상호 협력이 중요함을 인식하게 한다.

모둠 학습을 통한 상호 협력의 훈련은 과학 학습에서 매우 중요한 요소이다. 이러한 협동을 통하여 학생들은 양보와 인내, 상대에 대한 배려 등 다양한 인성 훈련을 할 수 있을 뿐 아니라, 의사소통 능력을 기르고 과학자 사회에서 상호 협력을 통하여 훌륭한 업적들이 만들어지는 과정을 이해할 수 있다. 과학의 발견을 통하여 상호 협력의 중요성을 깨닫고 인성 교육이 이루어지게 하는 것도 바람직하다.

⑷ 여러 과학 교과의 내용들이 서로 밀접하게 관련되어 있다는 사실을 인식시킨다.

과학적 탐구가 여러 영역으로 나누어져 있는 것이 아니라, 하나의 자연 현상을 이해하기 위하여 다양한 사고 방법이 필요하며, 이러한 사고 방법들이 서로 융합되어 적절한 설명이나 이론이 만들어지게 된다는 것을 인식하게 한다. 예컨대 별의 내부에서 무거운 원소들이 만들어지는 사실에는 핵력과 핵융합 등 물리적 원리, 별의 종류와 진화에 관한 천문학적 지식, 화학의 주기율과 원자들의 결합 방식, 태양계와 생명체의 재료로서의 원소의 의미 등 다양한 내용들이 관련되어 있다.

⑸ 과학 상식과 사회적 쟁점에 대한 자료를 읽고, 이를 활용한 과학 글쓰기와 토론을 통하여 과학적 사고력, 창의적 사고력 및 의사소통 능력을 함양할 수 있도록 다룬다.

과학 및 과학과 관련된 과학 일반의 사회적 쟁점에 대한 글쓰기와 토론은 과학적 사고력, 창의적 사고력 및 의사소통 능력 함양을 위한 좋은 방법이다. 학생들은 과학과 관련된 여러 가지 쟁점에 대하여 논리적이고 과학적으로 자신의 의견을 제기하는 과정에서 통찰력과 비판적 사고력을 기르게 된다. 또한 토론은 나의 생각을 다른 사람에게 알리고 설득하는 능력뿐만 아니라 다른 사람의 생각을 듣고 평가하는 능력까지 길러 주므로 의사소통 능력 신장에 유용하다고 할 수 있다. 따라서 과학적 사고력, 창의적 사고력 및 의사소통 능력 등의 함양을 위하여 교사는 학습 내용 지도와 관련하여 적절한 시기에 과학 및 과학과 관련된 글쓰기와 토론을 할 수 있는 기회를 제공하는 것이 필요하다.

⑹ 수업에서 의사소통을 할 때에는 자신의 의견을 명확히 표현하고 다른 사람의 의견을 존중하는 태도를 가지게 한다.

학생들에게 자신이 알거나 이해한 것만을 표현하는 것이 아니라, 자신이 알고 싶어 하거나 이해하지 못한 것도 질문할 수 있게 하며, 타인의 생각과 자신의 생각이 다를 경우 상대의 의견을 존중하면서도 합리적으로 문제점을 비판하고 자신의 생각을 타당하게 제시하는 태도를 가지게 한다.

⑺ 학생들의 능력과 흥미 등 개인차를 고려하여 다룬다.

학생들마다 능력이나 관심이 다를 수 있으므로, 이를 고려하여 소집단 활동에 필요한 모둠을 구성하거나, 창의적으로 자신들의 생각을 표현할 수 있는 창의․인성 학습 활동을 제시하여 다양한 학습 기회를 제공한다.

⑻ 강의, 토의, 실험, 조사, 견학, 과제 연구 등의 다양한 교수ㆍ학습 방법을 적절히 활용하여 다룬다.

효과적인 교수･학습 방법은 학습 내용이나 학습자에 따라서 달라질 수 있다. 따라서 교사는 학습 효과를 높일 수 있도록 학습 내용과 학습자의 특성 등을 충분히 고려하여 강의, 토의, 실험, 조사, 견학, 인터넷 검색, 과제 연구 등의 다양한 교수･학습 방법을 활용하도록 한다. 같은 내용을 반복 학습하고 문제 푸는 연습을 하는 대신 다양한 창의적 교수･학습 방법을 사용해서 자연스럽게 학습이 이루어지게 하는 것은 학생들에게 창의성을 길러주는 표본이 될 수 있다.

⑼ 학생의 지적 호기심과 학습 동기를 유발할 수 있는 발문을 하고, 개방형 질문을 적극 활용한다.

질문은 학생들의 흥미와 호기심을 유발함으로써 궁극적으로는 학습 동기를 유발하게 하는 좋은 학습 방법이다. 따라서 수업 시간에 적절한 발문을 사용한다면 흥미와 호기심을 유발할 수 있을 뿐만 아니라 학생들이 답을 생각하는 과정에서 인지적 작용을 촉진시킴으로써 학습 효과를 높일 수도 있을 것이다. 질문을 할 때는 질문의 이러한 유용성을 고려하여 학생들에게 의미 있는 질문을 하도록 하며, 특히 개방형 질문을 함으로써 학생들이 사고할 수 있는 기회를 제공하고 학생들에게도 적극 질문하도록 격려한다. 개방형 질문의 예로 ‘이렇다면 어떻게 되었을까(what if)’ 식의 의문을 제기하고 함께 답을 생각해 보는 것은 창의성 개발의 좋은 방법이다.

⑽ 컴퓨터를 활용한 실험, 인터넷, 멀티미디어 등을 적절히 활용한다.

학교 현장에서 수행이 불가능하거나 여건이 맞지 않는 경우에 컴퓨터나 인터넷을 활용한 자료의 수집, 모의실험 등을 적극적으로 수행하고, 학습 효과를 높이기 위하여 다양한 멀티미디어 자료들을 활용한다.

⑾ 첨단 과학, 과학 상식, 과학사, 과학과 기술, 과학과 사회, 환경 등에 관련된 서적을 읽도록 권장함으로써 과학에 대한 흥미와 호기심을 유발하고, 과학ㆍ기술ㆍ사회의 상호 관련성을 이해시킨다.

학교에서 배우는 과학을 싫어하는 학생들도 첨단 과학이나 과학자 이야기 등에는 흥미를 보이는 경우가 있다. 다양한 서적이나 인터넷을 통한 최신의 과학 이야기는 그 내용을 학생들이 정확히 이해하기는 어렵지만, 학생들에게 과학의 유용성과 무한한 발전 가능성, 그리고 나 자신이 과학 발전에 기여할 수도 있다는 생각 때문에 과학에 대한 학생들의 흥미와 관심을 끌기에 충분하다. 따라서 학습 내용의 지도 중 이와 관련 있는 첨단 과학, 과학자 이야기, 과학사, 과학과 사회, 환경, 시사성 있는 과학 내용 등을 적절히 도입한다면 학생들이 장래의 과학자로서 자신의 진로를 모색해 보는 계기를 부여하게 될 것이다. 또한, 다양한 분야의 독서를 통해 과학ㆍ기술ㆍ사회의 상호 관련성을 이해하는 과정에서 정확한 정보를 근거로 비판적이고 합리적인 판단을 하고, 이웃과의 원만한 의사소통과 주관적인 의사결정으로 당면한 문제를 창의적으로 해결하는 수준 높은 인성도 기를 수 있게 된다.

라. 실험ㆍ실습 지도

⑴ 실험의 목적과 방법을 이해하고 실험을 수행할 수 있도록 다룬다.

이 과목에서는 몇 가지 실험이 창의․인성 교수․학습 활동의 일부로 예시되어 있다. 예시된 실험은 모두 중요한 의의를 지니는 것들로 선정되었으므로 학습 내용과 잘 연계되도록 해야 한다. 예컨대 분광기를 사용하는 선스펙트럼 관찰은 간단하지만 우주의 팽창, 에너지의 양자화, 우주의 원소 분포 등과 밀접하게 연관되어 있다. 드라이아이스를 사용하는 이산화탄소 관련 실험은 아보가드로의 원리, 행성의 대기, 광합성, 지구 온난화와 다각적으로 연관이 있다. 코일과 자석을 이용한 센서의 제작은 정보의 발생과 변환이라는 주제를 통하여 전자기 법칙을 익히는 실험이다. 이 밖에도 교과 내용과 관련하여 다양한 실험을 도입하고, 만약 시간이 부족하다면 교실에서 시연으로 보여 줄 수도 있다. 어떠한 경우라도 실험의 목적과 방법을 이해하고 직접 수행할 수 있도록 지도한다.

⑵ 실험을 하기 전에 실험실 안전 수칙을 확인하여 준수하고, 사고 발생 시 대처 방안을 미리 수립한다. 특히 화학 약품, 파손되기 쉬운 실험 기구, 가열 기구 등을 다룰 때 주의할 사항을 사전에 충분히 지도하여 사고가 발생하지 않도록 한다.

예시된 실험에서는 분광기와 전지, 코일, 자석 등 간단한 장비와 승화하면 안전한 이산화탄소 기체로 바뀌는 드라이아이스를 사용한다. 드라이아이스를 취급할 때는 장갑을 끼는 것 밖에는 안전 면에서 문제가 될 만한 요소가 없다. 물론 선스펙트럼을 관찰하기 위하여 수소 등 기체 방전관을 사용하는 경우에는 가시광선 이외에도 자외선이 나오기 때문에 방전관을 직접 오래 쳐다보지 않도록 주의해야 한다. 그 밖에 새로운 실험을 도입하는 경우에는 실험 기구나 약품 등에 의한 안전사고가 일어나지 않도록 유의한다.

⑶ 휘발성 물질 사용 시에는 환기에 유의하고, 실험 후의 폐기물은 환경오염을 최소화하도록 처리한다.

예시된 실험에서는 위험한 물질을 다루지 않고, 폐기물도 없다. 그러나 다른 실험을 도입한다면 환기, 폐기물 처리에 유의해야 한다.

⑷ 사정에 따라 실험 시연으로 대체할 수 있다.

예시된 실험에서 사용되는 분광기는 한 실험실이나 교실에 한 두 개로 충분하다. 선스펙트럼 관찰은 시간이 오래 걸리지 않는다. 성능이 좋은 분광기를 갖추는 것은 좋다. 분광기로 형광등을 보았을 때 몇 개의 선이 뚜렷하게 나타나면 충분하다. 선스펙트럼 관찰은 모든 학생이 개별적으로 해야 직접 관찰의 의미가 있다. 드라이아이스를 사용하는 이산화탄소의 분자량 측정은 시연으로 적절한 실험이다. 시연 도중에 실험의 원리와 주의 사항, 오차의 요인 등을 논의하면 짧은 시간 내에 좋은 결과를 얻을 수 있다.

마. 과학 교수ㆍ학습 지도 지원

⑴ 단위 학교에서는 실험, 관찰 등 과학 활동의 특성에 따라 연 차시 학습으로 운영할 수 있도록 지원한다.

예시된 실험은 모두 한 시간 이내에 마칠 수 있다. 한 시간 동안에 마치는 것이 어려운 실험이나 관찰을 도입하는 경우에는 단위 학교에서는 연 차시 학습으로 운영하는 것이 가능하도록 지원한다. 또한 필요에 따라 보조 인력을 배치하고, 교사의 준비 시간을 고려하고 지원해야 한다.

⑵ 시ㆍ도 교육청에서는 내실 있는 과학 교수ㆍ학습을 위해 과학실, 과학 실험 기자재 등을 확보하기 위한 재원을 지원한다.

내실 있는 과학 교수･학습을 위해서는 과학실, 과학 실험 기자재 등의 확보가 필수적이다. 그러나 교사나 학교 수준에서 과학실, 과학 실험 기자재 등을 확보하는 것은 한계가 있다. 따라서 시･도 교육청에서는 내실 있는 과학 교수･학습을 위하여 이들에 대한 재원을 지원하는 것이 필요하다.

⑶ 실험을 하기 전에 실험실 안전 수칙을 확인하여 준수하고, 사고 발생 시 대처 방안을 미리 수립한다. 특히 화학 약품, 파손되기 쉬운 실험 기구, 가열 기구 등을 다룰 때 주의할 사항을 사전에 충분히 지도하여 사고가 발생하지 않도록 한다.

안전한 실험 및 과학 활동을 위해 고글 등 안전장비를 갖추도록 지원해야 하고, 안전사고가 발생될 수 있는 과학 활동시 학생들은 안전장비를 반드시 착용하는 것을 습관화하여야 한다.

⑷ 휘발성 물질 사용 시에는 환기에 유의하고, 실험 후의 폐기물은 환경오염을 최소화하도록 처리한다.

위험한 화학 물질들을 다루면서 화재나 중독이 일어나지 않도록 필요한 안전 시설에서 적절한 환기가 이루어지도록 실험 활동을 준비한다. 특히 사용한 폐기물들이 함부로 버려져서 화재나 위험한 부상, 환경오염이 발생하지 않도록 적절하게 처리한다.

5. 평  가

가. ‘과학’에서는 기본 개념의 이해, 과학의 탐구 능력, 과학적 태도 등을 평가하며, 특히 다음 사항에 주안점을 둔다.

⑴ 다양한 자연 현상에 관련된 기본 개념의 통합적인 이해 정도를 평가한다.

⑵ 탐구 활동 수행 능력과 이를 일상생활 문제 해결에 활용하는 능력을 평가한다.

⑶ 과학에 대한 흥미와 가치 인식, 과학 학습 참여의 적극성, 협동성, 과학적으로 문제를 해결하는 태도, 창의성 등을 평가한다.

이 과목의 주안점이 지식의 전달보다는 창의적 사고 능력의 개발에 있다면 평가도 그러한 관점에서 이루어져야 할 것이다. 학생 스스로 과학 기본 개념들이 어떻게 연결되어 있나 사례들을 찾고 나아가서 개념도를 그려보게 하는 것은 학습 내용에 대한 종합적인 이해와 창의력을 평가하는 좋은 방법이 될 수 있다.

주어진 창의․인성 학습 과제를 얼마나 스스로 창의적으로 수행했나를 면밀히 관찰하고 평가한다. 특히 결과물을 보여주거나 베끼는 행위에 대해서는 책임을 지도록 평가에서 반영해야 한다. 창의․인성 학습 결과를 얼마나 조리 있게 정리하고 보기 좋고 이해하기 쉽게 제시했는가 하는 데에서도 창의성을 평가할 수 있다. 배운 내용을 일상생활에서 부딪치는 문제의 해결에 적용하는 능력도 중요한 평가 대상이다. 그러한 문제를 발굴하는 것 자체가 창의성을 개발하는 좋은 방안이다.

또한 과학에 대한 흥미와 가치 인식, 과학 학습 참여의 적극성, 협동성, 과학적으로 문제를 해결하는 태도, 창의성 등 정의적 영역에 대해 평가하는 것도 인성 교육을 위해 필요한 내용이다. 정의적 인성 교육 측면의 평가를 위해서는 훌륭한 과학자의 삶과 연구 자세를 통해 학생 스스로의 자세가 어떻게 바뀌었는지를 글이나 말로 표현하게 하고 그 진실성이 얼마나 듣는 사람의 마음에 감동을 주고 전달되는지를 본다.

나. 평가는 선다형, 서술형 및 논술형, 관찰, 보고서 검토, 실험활동 평가, 면담, 포트폴리오 등의 다양한 방법을 활용한다.

이 과목에서는 학생들이 과학의 내용을 전반적으로 이해하기를 기대한다. 따라서 지나치게 어려운 개념이나 단순 사실을 기억하고 있는지를 평가하는 것은 바람직하지 않다. 그보다는 핵심 개념을 제대로 이해하고 있나, 핵심 개념 사이의 연결고리를 파악하고 있나 등을 평가하는 것이 좋다. 그러기 위해서는 OX 형, 선다형, 단답형, 서술형 등 다양한 평가 문항을 개발해서 사용하는 것이 좋다. 기말 과제로 한 학기 동안 탐구, 조사, 학습한 내용을 자신의 언어와 자신의 자료를 사용해서 저널이나 포트폴리오 형식으로 제출하도록 하면 전체 내용의 정리가 되고, 공부한 내용에 대해 자신감과 친근감을 가지게 될 것이다.

다. 타당도와 신뢰도가 높은 평가가 되도록 가능하면 공동으로 평가 도구를 개발하여 활용한다.

평가도구는 평가 목표 달성을 위한 타당도와 평가 방법의 신뢰도가 잘 유지되도록 구성되어야 하며, 이를 위해서는 학교, 학군, 시도교육청, 또는 전국 단위로 공동으로 평가 도구를 개발하고 검토하여 적절한 문제 풀을 만들고 공동으로 사용하는 것이 바람직하다. 문제와 풀이의 정확성을 기하기 위하여 전문가의 자문을 받는 것도 필요하다.

라. 평가는 설정된 성취 기준에 근거하여 실시하고, 그 결과를 학습 지도 계획 수립과 지도 방법 개선, 진로 지도 등에 활용한다.

평가를 위해서는 반드시 적절한 성취 기준을 설정해야 하며, 이에 따라 평가 요소와 항목, 수준 등이 결정되어야 한다. 이러한 기준에 따라 구성되고 수행된 평가의 결과는 다음 단계의 학습 지도계획 수립, 지도 방법의 개선, 학생들의 성취도 평가와 진로 지도 등에 활용할 수 있다.

마. 평가는 평가 계획 수립, 평가 문항과 도구 개발, 평가의 시행, 평가 결과의 처리, 평가 결과의 활용 등의 절차를 거쳐 실시한다.

학습 결과의 평가는 이 과목의 목적에 부합하는 적절한 계획에 따라 위의 성취 기준에 맞는 평가 문항이나 평가 도구를 개발하여 이루어져야 한다. 평가 결과는 차후의 평가 도구 개발에 활용될 수 있다.

6. 신･구 교육과정 비교

고등학교 과학의 신ㆍ구 교육과정 성격, 목표, 내용을 비교하면 다음과 같다.

구분	2007 개정 교육과정	2009 개정 교육과정	비고
성격	◦ 운동과 에너지, 물질, 생명, 지구와 우주 영역으로 구성 ◦ 과학의 기본 개념 이해와 탐구 능력, 창의적 문제 해결력 함양 ◦ “자유 탐구” 등 다양한 탐구 활동 강조 ◦ 과학적 태도와 의사소통 능력 함양	◦ 우주와 생명의 역사를 통하여 스토리 식으로 자연의 원리를 통합적으로 제시 ◦ 과학이 우주와 인간에 대한 이해와 아울러 현대 문명의 건설에 기여한 바를 알게 함 ◦ 민주주의 사회의 시민으로서 필요한 과학적 소양 강조 ◦ 과학을 통한 창의성, 인성 함양	물리, 화학, 생명 과학, 지구 과학의 경계 철폐 현대 과학 내용 도입
목표	㈎ 과학의 기본 개념을 이해하고, 자연 탐구와 일상생활의 문제 해결에 이를 적용한다. ㈏ 자연을 과학적으로 탐구하는 능력을 기르고, 일상생활의 문제 해결에 이를 활용한다. ㈐ 자연 현상과 과학 학습에 대한 흥미와 호기심을 기르고, 일상생활의 문제를 과학적으로 해결하려는 태도를 함양한다. ㈑ 과학, 기술, 사회의 상호 관계를 인식한다.	㈎ 우주와 생명, 그리고 현대 문명과 사회를 이해하는데 필요한 과학 개념을 통합적으로 이해한다. ㈏ 자연을 과학적으로 탐구하는 능력을 기르고, 과학 지식과 기술이 형성되고 발전하는 과정을 이해한다. ㈐ 자연 현상과 과학 학습에 대한 흥미와 호기심을 기르고, 일상생활의 문제를 과학적으로 해결하려는 태도를 함양한다. ㈑ 과학․기술․사회의 상호 작용을 이해하고, 과학 지식과 탐구 방법을 활용한 합리적 의사 결정 능력을 기른다.	과학개념의 통합적 이해와 과학 지식과 기술이 형성되고 발전되는 과정의 이해 강조
내용 내 용	(1) 지구계 지권, 기권, 수권, 생물권, 외권, 지구의 기원, 지질 시대, 지질 분포, 기후 변화, 환경 오염	(1) 우주의 기원과 진화 우주의 기원, 빅뱅과 기본 입자, 원자의 형성, 별과 은하
	(2) 물체의 운동 속도, 가속도, 등속 직선 운동, 등가속도 직선 운동, 관성의 법칙, 힘, 질량, 가속도의 관계, 작용․반작용의 법칙	(2) 태양계와 지구 태양계의 형성, 태양계의 역학, 행성의 대기, 지구
	(3) 화학반응에서의 규칙성 물리적 변화, 화학적 변화, 질량 보존의 법칙, 일정 성분비의 법칙, 화학 반응식	(3) 생명의 진화 생명의 탄생, 생명의 진화, 생명의 연속성
	(4) 유전과 진화 유전자, 염색체, 멘델의 유전 법칙, 사람의 유전, 가계도, 생물의 진화, 진화설	(4) 정보통신과 신소재 정보의 발생과 처리, 정보의 저장과 활용, 반도체와 신소재, 광물자원
	(5) 여러 가지 화학 반응 산, 염기, 이온화, 중화 반응, 산화, 환원, 일상생활의 화학 반응	(5) 인류의 건강과 과학기술 식량자원, 과학적 건강 관리, 첨단과학과 질병 치료
	(6) 천체의 운동 지구의 자전, 공전, 행성의 시운동, 내행성과 외행성의 궤도, 태양중심설, 달의 공전, 자전, 식현상, 위상 변화	(6) 에너지와 환경 에너지와 문명, 탄소 순환과 기후변화, 에너지 문제와 미래
	(7) 전자기 전류, 자기장, 전자기 유도
	(8) 생명과학과 인간의 미래 생명과학의 발달, 미래 사회
	(9) 자연계에서의 에너지 태양 에너지, 에너지 전환, 엔트로피, 생태계의 에너지 이동, 신․재생 에너지

<생명 과학 Ⅰ>

1. 성   격

‘생명 과학 Ⅰ’은 생명 과학에 대한 통합적 이해를 통해 현대 지식 기반 사회의 민주 시민으로서 갖추어야 할 생명 과학에 대한 기초 소양을 함양하기 위한 과목이다. 이를 위해 생명 과학의 기본 개념에 대한 통합적 이해, 과학적 탐구 능력 배양, 생명 과학과 관련된 문제에 대한 과학적 해결 태도 함양, 과학-기술-사회(STS)의 상호 관계 인식 등을 목표로 설정하였다. 그러므로 ‘생명 과학 Ⅰ’은 학생들이 기본적인 생명 과학 개념 이해와 과학적 탐구 능력 습득을 바탕으로, 생명 과학 개념을 일상생활과 관련하여 이해함으로써 생명 과학의 유용성을 인식하도록 하고, 생명 과학 현상과 관련되는 정보나 사실에 대하여 과학적으로 탐구하려는 태도와 생명 과학 현상과 관련된 자신의 생각을 다른 사람과 다양한 방법으로 정확하게 소통하는 능력을 기르게 하는데 그 목적을 둔다.

‘생명 과학 Ⅰ’의 내용은 크게 생명 과학의 이해, 세포와 생명의 연속성, 항상성과 건강, 자연속의 인간의 대단원을 설정하고, 세포와 세포분열, 유전, 생명활동과 에너지, 항상성과 몸의 조절, 방어 작용, 생태계의 구성과 기능, 생물의 다양성과 환경의 주제로 내용을 구성한다. 생명 과학의 이해 단원에서는 과학에서의 탐구와 관련지어 생물의 전반적인 특징을 포괄적으로 이해하여 생명 과학 학습의 기본이 되는 배경 지식을 이해하도록 한다. 이를 바탕으로 이후 단원에서는 우리에게 유용한 생명 과학의 기본 개념들을 체계적으로 이해할 수 있도록 구성하며, 동시에 생명 과학의 유용성에 대하여 인식할 수 있도록 일상생활과 관련된 주제를 중심으로 제시한다. 그리고 최근 빠르게 발전하는 생명 과학의 흐름을 반영하여 관련 주제에서 최신의 생명 과학 내용을 다룰 수 있도록 구성한다.

‘생명 과학 Ⅰ’의 내용은 모든 생물을 대상으로 하기보다는 인체를 중심으로 생명 과학 현상을 다룬다. 하지만 생명 현상과 관련한 개념, 원리, 이론을 설명하는 데 있어 인체가 적합하지 않을 경우 인간 외의 다른 생물을 소재로 내용을 구성할 수도 있다. 특히, 인간과 생태계의 관계를 다루는 자연속의 인간 단원에서는 여러 생물들을 대상으로 내용을 구성할 수 있다. 인체와 관련한 생명 현상에 대해 다룰 때에는 생명 현상을 통합적으로 이해하는 데 초점을 맞추며, 이를 바탕으로 실생활에서 경험하는 생명 과학과 관련된 문제들에 대하여 과학적인 해결 방안을 모색할 수 있는 능력을 기르도록 구성한다. 또, 생명 현상을 세포 이상의 거시적 수준에서 다루며, 질병이나 건강 등 일상생활과 관련된 내용을 다루어 건강한 생활을 영위하고, 생명 현상의 탐구를 통하여 생명의 소중함과 생태계 보전의 중요성을 인식하도록 구성한다.

‘생명 과학 Ⅰ’에서는 학습자의 경험과 관련된 주제들을 중심으로 생명 과학의 기본 개념을 지도함으로써 학습자의 흥미와 관심을 유발하여 자기 주도적인 학습이 촉진될 수 있도록 한다. ‘생명 과학 Ⅰ’의 내용은 관찰, 실험, 조사, 토론 등 다양한 활동을 포함하며 이러한 활동을 통하여 과학적인 탐구를 하는 데 필요한 다양한 능력들이 신장될 수 있도록 배려한다. 탐구활동은 교육과정에 제시된 ‘탐구활동 예시’를 참조하여 학생들의 학습에 도움이 되도록 구성하며, 학교의 여건이나 수업 상황에 맞추어 일부 탐구 활동을 선택하거나 다른 활동으로 대체 또는 추가 도입을 하도록 한다.

2. 목   표

인간을 중심으로 한 생명 현상을 포괄적으로 이해하고, 이와 관련된 문제를 창의적이고 과학적으로 해결하는데 필요한 과학적 소양을 기른다.

‘생명 과학 Ⅰ’은 학생들이 생명 현상과 관련된 문제를 자신과 무관한 것으로 여기지 않고 창의적이고 과학적으로 해결하는 데 필요한 과학적 소양을 기르는 것을 목표로 제시하고 있다. 이를 위해 인간을 중심으로 한 생명 현상에 대한 통합적 이해, 과학적 탐구 능력 배양, 생명 과학과 관련된 문제에 대한 과학적 해결 태도 함양, 과학․기술․사회(STS)의 상호 관계 인식 등을 목표로 설정하였다.

가. 생명 과학의 기본 개념을 통합적으로 이해하고, 생명 현상의 탐구와 생명 현상과 관련된 일상생활의 문제해결에 이를 적용한다.

생명 과학은 생명 현상에 대한 체계적인 탐구를 통해 생명 현상에 대한 이해를 추구하는 학문이다. 생명 현상에 대한 기본 개념의 이해는 생명 현상에 대한 보다 깊은 이해로 나아가는 바탕이 되지만, 이를 분절된 지식으로 다루게 되면 생명체에 대한 진정한 이해에 도달하기 어렵게 만든다. 따라서 생명체에 대한 이해라는 관점에서 생명 과학의 기본 개념을 통합적으로 이해할 수 있도록 다루어야 한다. 또한 이러한 이해를 바탕으로 생명 현상을 탐구하는 방법을 익히고, 일상생활에서 느끼는 의문을 해결하기 위해 이를 적용할 수 있도록 해야 한다.

나. 생명 현상을 과학적으로 탐구하는 능력을 기르고, 생명 현상과 관련된 일상생활의 문제 해결에 이를 활용한다.

'생명 과학 I'에서는 과학의 탐구 방법을 이해시키고 실제로 탐구할 수 있는 능력을 길러주어야 한다. 탐구 능력 배양은 실험실 또는 자연에서의 탐구, 즉 과학적 상황에서 대부분 이루어지지만, 그와 함께 ‘생명 과학Ⅰ’의 목표인 생명 과학에 대한 소양을 증진시키기 위한 교육으로도 적합하다. 따라서 생명 현상을 과학적으로 탐구하는 능력을 기르고, 생명 현상과 관련된 일상생활의 문제를 발견하여 스스로 해결할 수 있도록 해야 한다.

이러한 과학에서의 탐구는 특히 현대와 미래 사회에서 중요하게 요구되는 ‘창의적 문제 해결력’ 함양을 위해 효과적으로 사용할 수 있다. 탐구 활동에서 과학적 논리와 합리성을 바탕으로 해서 유연한 사고와 독창적인 아이디어로 문제를 해결하는 경험을 제공함으로써 학생들의 과학적 창의성 함양에 기여할 있을 것이다.

다. 생명 현상에 흥미와 호기심을 가지고, 생명 현상과 관련된 문제를 과학적으로 해결하려는 태도를 기른다.

생명 과학이라는 학문은 생명체가 나타내는 생명 현상에 대한 흥미와 호기심으로부터 출발하여, 생명체가 환경과 끊임없이 상호작용하고 적응하면서 나타내는 다양한 변화와 현상을 체계적인 탐구를 통하여 이해하려는 학문이다. 따라서 생명 현상 그 자체에 대한 흥미와 호기심을 유발하여 생명 과학에 대한 강한 학습동기를 형성하고 학습에 대한 내적 추진력을 가지도록 해야 한다. 생명 현상에 대한 개념적 이해뿐 아니라 생명체와 관련한 현상과 탐구에 적용함으로써 생명체를 이해하고, 이것이 또 다른 흥미를 유발하여 일상생활에서 일어나는 생명 과학 관련 문제에 관심을 기울이고 이를 해결할 수 있도록 해야 한다.

라. 과학․기술․사회의 상호 관계를 인식한다.

생명 과학의 발달은 농학, 의학, 유전 공학 등 생명 관련 기술 발달에 많은 영향을 주었으며, 새로운 측정 도구나 기술의 발전에 영향을 미치고 그 결과 생명 과학이 더욱 빠르게 발달하기도 한다. 생명 과학의 발전과 지식의 응용은 사회에 긍정적 또는 부정적 영향을 주며, 사회는 정책이나 예산을 통해서 생명 과학을 지원하기도 하고 특정 연구를 하지 못하게 금지시키기도 한다. 그러므로 생명 과학, 기술, 사회는 서로 고립된 것이 아니라 매우 긴밀한 관계를 유지하고 있으며, 생명 과학 기술의 발전은 일반 국민의 바른 이해와 지지를 필요로 한다. 따라서 생명 과학 교육을 통해서 학생들에게 생명 과학, 기술, 사회 사이의 관계를 바르게 인식시켜 장차 사회에 나가 생명 과학 기술과 관련된 사회 문제를 합리적으로 해결할 수 있도록 하여야 한다.

3. 내  용

가. 내용 체계

영 역		내용 요소
생명 과학의 이해		생명의 특성 (생명체의 구성 체제 포함)
세포와 생명의 연속성	세포와 세포분열	세포 주기와 세포 분열, 유전자, 염색체
	유전	멘델 법칙, 사람의 유전 형질, 유전 형질의 발현 (염색체 이상과 유전자 이상)
항상성과 건강	생명활동과 에너지	세포의 생명활동, 소화계, 순환계, 호흡계, 배설계의 통합
	항상성과 몸의 조절	신경계의 기능, 흥분의 전도와 전달, 자극과 반응의 경로, 근수축 운동, 체온 조절, 혈당량 조절, 삼투압 조절
	방어 작용	병원체, 항원, 항체, 면역
자연속의 인간	생태계의 구성과 기능	생물과 환경의 상호 관계, 개체군과 군집, 물질의 순환과 에너지 흐름
	생물의 다양성과 환경	생물 다양성 보전, 생물자원의 이용, 환경과의 연계, 지속가능한 발전

나. 영역별 내용

(1) 생명 과학의 이해

이 단원은 과학에서의 탐구와 관련지어 생물의 전반적인 특징을 포괄적으로 이해하여 이후 생명 과학의 학습에 기본이 되는 배경 지식을 제공하도록 한다. 이 단원에서는 생물 현상의 특징을 이해하고 생물체의 구성 체제를 알 수 있게 하며, 생명 과학 지식의 생성과 발전을 과학자의 탐구와 관련지어 이해할 수 있게 한다.

①　생물이 나타내는 생명 현상의 특징을 이해한다.

생물이 나타내는 생명 현상의 특징을 이해하도록 한다. 이 때, 생물이 세포로 구성되어 있으며, 물질대사를 하고, 발생과 생장을 하고, 자극에 반응하고 항상성을 유지하며, 생식과 유전을 하고, 환경에 적응하고 진화하는 등의 특징을 포함하도록 한다.

②　생물체의 구성 체제를 설명할 수 있다.

생물체의 구성 체제를 간단히 다루고 생물체의 기본 단위인 세포의 구조를 이해하게 한다. 그리고 생명체를 구성하는 기본 물질들인 물, 탄수화물, 지질, 단백질, 핵산 등의 특성과 주요 역할을 이해할 수 있도록 한다.

③　생명 과학 지식이 과학자의 탐구를 통해 구성되었음을 이해한다.

과학자의 탐구 과정에 대한 사례를 통하여 생명 과학 지식의 발견에서 나타나는 탐구과정을 이해한다.

[탐구 활동 예시]

①　생명 과학의 탐구 사례 조사하기

특정 생명 과학 지식의 발전에 기여한 사례를 조사하고, 이를 통해 과학자의 탐구과정, 발견된 과학 지식, 과학과 사회의 영향을 설명하기 등으로 구성할 수 있다. 이런 과정을 통해 과학 이론이 과학자들에 의해 만들어진 창의적 산물이며, 엄격한 검증을 거쳐 이론이 정립되는 과정은 논리적이고 합리적이라는 것을 이해할 수 있게 한다. 또, 이를 통해 일상생활에서 발견된 문제를 창의적으로 해결할 수 있는 가능성을 탐색하고, 과학-기술-사회의 관련성과 같은 과학의 본성에 대한 이해를 증진시키도록 한다.

[내용의 연계]

이 단원은 ‘2007 개정 교육과정’ 5학년의 ‘식물의 구조와 기능’ 및 7학년의 ‘생물의 구성과 다양성’을 일부 심화한 내용이며, 10학년의 ‘생명의 진화’, ‘생명 과학 Ⅰ’의 ‘유전’, ‘생명 과학 II'의 ’세포의 특성‘, ’세포와 에너지‘, ’유전자와 형질 발현‘, ’진화의 원리‘ 등의 학습과 연계된다. ’제7차 교육과정‘에 따라 학습한 학생들의 경우 7학년의 ‘생물의 구성’, 9학년의 ’생식과 발생’, ‘유전과 진화’ 등의 학습과 연계된다.

[유의 사항]

이 단원은 생명 현상에 대한 학습을 위해 필요한 생물의 전반적인 특징을 포괄적으로 이해할 수 있도록 하며, 이후 생명 과학의 학습에 기본이 되는 배경 지식을 제공할 수 있도록 하기 위해 설정되었다. 생명 현상의 특징을 나열식으로 제시하거나 단순히 암기하는 것을 지양하고, 향후 구체적 주제의 생명 현상과 관련지어 이해할 수 있도록 맥락적 지식을 제공한다. 예를 들어 세포의 구조에서는 에너지 대사와 유전자의 발현 등과 관련된 세포 소기관을 중점적으로 다룬다. 또, 이들 생명 과학 지식의 생성과 발전에 과학자의 탐구 과정이 중요함을 사례를 통하여 이해하게 한다.

(2) 세포와 생명의 연속성

이 단원에서는 유전자의 전달을 통한 세포와 생명의 연속성을 세포 분열, 염색체의 행동, 사람의 유전 현상과 관련지어 다루게 된다. 생명의 연속성 개념을 알기 위해서 먼저 DNA, 유전자, 염색체 사이의 관계를 변별할 수 있게 하고, 세포 주기와 세포 분열을 염색체의 행동과 관련지어 이해하게 한다. 특히 감수분열에서 염색체의 행동을 유전자와 관련지음으로써 생명의 연속성의 의미를 이해하게 한다. 또, 멘델 법칙을 바탕으로 유전의 기본원리를 이해하고 이를 기초로 ABO식 혈액형 유전, 귓불 유전, 키 유전, 색맹 유전 등 사람의 다양한 유전 현상에 대하여 설명할 수 있도록 하고, 사람의 여러 가지 유전병을 돌연변이에 의한 유전자 이상으로 이해하게 한다.

(가) 세포와 세포분열

이 단원에서는 9학년까지 다루지 않았던 DNA의 개념을 도입하여 DNA, 유전자, 염색체의 관계를 이해하게 하고, 세포 분열을 염색체의 행동과 관련지어 설명한다. 특히 감수분열 과정에서 나타나는 염색체의 행동을 유전물질의 복제와 분배로 이해함으로써, 이후 학습하게 될 유전 현상에 대한 배경지식을 가질 수 있게 한다.

①　DNA, 유전자, 염색체의 관계를 이해한다.

유전의 기본 법칙을 이해하기 위해서는 DNA, 유전자, 염색체 등의 개념을 알게 하고, 이들 사이의 관계를 이해하게 한다. 유전 현상의 정확한 이해를 돕기 위해 염색체와 상동염색체, 상염색체와 성염색체, 대립 유전자 등 각 개념의 정의를 정확하게 알고, 이들 사이의 차이점과 관계를 정확하게 구별할 수 있게 한다.

②　세포 주기와 세포 분열을 염색체의 행동과 관련지어 안다.

세포 분열을 통해 염색체가 딸세포로 전달되며, 이 과정에서 염색체에 들어 있는 유전 물질이 다음 세대로 전달됨을 알게 한다. 또, 세포의 분열과 딸세포의 생장이 반복되는 과정이 세포 주기임을 알게 하고, 이 세포 주기의 각 단계에서 일어나는 변화를 DNA 복제와 염색체의 행동을 중심으로 설명한다.

③　감수분열에서의 염색체 행동을 유전자와 관련지음으로써 생명의 연속성을 이해한다.

생식세포가 만들어질 때 감수분열이 일어남을 알고, 분열 과정에서 나타나는 염색체의 행동을 유전물질의 복제, 분배와 관련지어 이해하게 한다. 또, 감수분열에 의해 형성된 생식세포의 수정을 통해 다양한 유전자 조합을 가진 자손이 탄생한다는 것을 이해하게 한다.

[탐구 활동 예시]

① 핵형 분석 결과 해석하기

염색체 수의 이상을 가진 사람과 정상인 사람의 핵형 사례를 제공하고, 비교· 분석 등을 통해 자료에 근거한 결론을 제시하도록 구성할 수 있다.

② 암세포의 세포주기에 대해 자료 해석하기

정상세포와 암세포의 분열 특성을 나타내는 자료를 제공하고, 이에 대한 비교․분석을 통해 세포주기의 양상을 유추하도록 구성할 수 있다.

③ 감수 분열 관찰하기

호밀 이삭, 자주달개비 꽃, 참나리 꽃 등의 감수분열 과정에 대한 관찰 등으로 구성할 수 있다.

④ 생명정보학의 발달과 활용에 대해 조사하기

최신 생명 과학 분야인 생명정보학(Bioinformatics)의 발달 과정과 질병과 식량, 환경 문제 등에 생명정보학이 활용되는 사례 조사 등으로 구성할 수 있다. 이 과정에서 과학지식이 축적되고 다학제적 접근을 통해 인간 질병이나 생명 과학에 대한 새로운 방식의 연구가 가능함을 인식하도록 지도한다.

[내용의 연계]

이 단원은 ‘2007 개정 교육과정’ 9학년의 ‘생식과 발생’을 심화한 내용이며, 10학년의 ‘생명의 진화’, ‘인류의 건강과 과학기술’, ‘생명 과학 Ⅱ’의 ‘유전자와 형질 발현’과 연계된다. ‘제7차 교육과정’에 따라 학습한 학생들의 경우 9학년의 ‘생식과 발생’과 연계된다.

[유의사항]

이 단원에서는 DNA가 유전물질의 본체라는 것은 다루지만 구체적인 분자 구조와 자기복제 과정은 ‘생명 과학 Ⅱ’의 ‘유전자와 형질 발현’에서 다루도록 한다. 세포 분열은 9학년에서 이미 배운 내용이므로 체세포 분열과 감수분열로 나누어 설명하되, 분열과정보다는 염색체의 행동과 유전자의 분배에 초점을 맞추도록 한다. 특히 대립 유전자쌍이 감수분열과 수정을 거쳐 복제, 분배, 조합을 이룸으로써 유전 현상이 나타난다는 것을 이해할 수 있도록 여러 가지 탐구활동을 구성하고 사진이나 동영상 등의 자료를 활용할 수도 있다. 또, 세포주기의 조절에 대한 이해에 기초한 암의 치료 방법 탐색, 생명정보학의 활용 등과 같은 첨단 과학 내용을 다룸으로써 생명 과학에 대한 흥미와 소양을 가지게 한다.

(나) 유전

이 단원에서는 감수분열, 수정에 기초한 염색체의 행동을 통해 멘델 법칙을 이해하고, 이러한 유전 원리를 바탕으로 사람의 여러 가지 유전 현상에 대한 기초적인 설명을 할 수 있도록 한다. 그러나 멘델 법칙으로만 설명할 수 없는 연관 등을 다룸으로써 다양한 유전 현상이 있음을 이해하게 한다. 또, 사람에서 나타나는 유전자 돌연변이와 염색체 돌연변이 형질을 유전자의 변화와 관련지어 이해하게 한다.

①　멘델 법칙을 바탕으로 유전의 기본 원리를 이해한다.

멘델의 유전 법칙은 분리의 법칙, 독립의 법칙으로 구성된다. 멘델의 유전 법칙은 여러 유전 현상을 설명하는 데 유용하므로 그 기본 개념을 충실히 이해하게 한다. 또, 멘델 법칙이 적용되지 않는 연관 등의 개념도 간단하게 다루도록 한다.

②　사람의 여러 가지 유전 현상을 설명할 수 있다.

학급 학생들의 혀말기, 귓불, 키, 몸무게 등의 형질 조사를 통해 단일 인자 유전, 다인자 유전을 구분하는 것을 다루고, 특정 유전 형질에 대한 가계도를 조사하여 유전 형질이 자손에게 어떻게 전달되는지 알아보게 한다. 또, ABO식 혈액형, 적록 색맹 등 우성과 열성이 뚜렷하게 구분되는 유전 형질에 대한 가계도를 조사함으로써 수업에서 배운 유전 이론과 일상생활의 경험을 연결시키도록 한다.

③　염색체 이상과 유전자 이상으로 인한 현상을 이해한다.

유전자 돌연변이, 염색체 수와 구조적 이상에 의한 돌연변이 형질을 유전자의 변화와 관련지어 이해하게 한다.

[탐구 활동 예시]

① 염색체 모형을 이용한 유전현상 모의 활동하기

유전 현상은 눈으로 관찰할 수 있는 방법이 극히 제한되어 있으므로 멘델의 법칙을 이해할 수 있도록 염색체 모형, 인터넷, 동영상 자료를 활용한 모의 활동 등으로 구성할 수 있다. 특히 모형 만들기와 같은 활동에서는 눈에 보이지 않는 현상을 가시화하는 과정에서 학생들이 상상력을 발휘할 수 있도록 한다.

② 초파리를 이용한 다양한 돌연변이 형질 관찰하기

초파리의 다양한 돌연변이 형질에 대한 비교 관찰 등으로 구성할 수 있다. 이를 통해 초파리에서 나타나는 돌연변이 형질을 유전자와 관련지어 설명할 수 있도록 함으로써 유전자에 대한 흥미와 호기심을 유발하고, 사람의 유전 현상에 대한 관심으로 확장될 수 있도록 한다.

③ 인간 유전체 사업의 목적과 성과에 대해 조사․토론하기

인간 유전체 사업의 목적과 지금까지 이루어진 성과에 대해 조사하고, 이로 인한 우리 생활의 변화에 대한 토론 등으로 구성할 수 있다. 이를 통해 생명 과학의 발전이 일상생활과 어떻게 관련되는지를 생각하고, 과학적 지식에 근거한 의사결정을 할 수 있는 경험을 제공할 수 있다.

④ 유전자 치료로 인한 혜택과 문제점에 대해 조사․토론하기

유전자 치료 사례에 대해 조사하고, 유전자 치료의 혜택과 문제점에 대한 토론 등으로 구성할 수 있다. 이를 통해 과학-기술-사회의 관계에 대해 인식하고, 생명 과학이 일상생활과 밀접하게 관련되어 있음을 이해할 수 있다.

[내용의 연계]

이 단원의 내용은 ‘2007 개정 교육과정’ 9학년의 ‘생식과 발생’, 10학년의 ‘생명의 진화’를 심화한 내용이며, ‘생명 과학 Ⅱ’의 ‘생명 공학’ 단원과 연계된다. ‘제7차 교육과정’에 따라 학습한 학생들의 경우 9학년의 ‘유전과 진화’ 단원과 연계된다.

[유의 사항]

멘델의 유전 법칙을 배운 이후에 우성과 열성의 개념, 분리의 법칙, 독립의 법칙에 대한 오개념을 갖는 경우가 많으므로 과학적인 개념을 가질 수 있도록 기술한다. 연관은 독립의 법칙이 적용되지 않는 유전 현상으로서 염색체와 유전자의 위치와 관련지어 간단하게 다룬다. 초파리의 돌연변이 형질 관찰, 유전질환 사례 등을 도입하여 실생활에서 경험할 수 있는 유전 현상에 대한 관심과 흥미를 높이고, 이를 유전자의 변화로 설명할 수 있도록 한다. 또, 염색체 이상과 유전자 이상으로 인한 유전병을 다룰 때는 학생들이 부정적인 시각을 가지지 않도록 유의한다.

(3) 항상성과 건강

이 단원에서는 세포가 생명활동을 하는데 필요한 물질 및 에너지의 출입과 관련하여 우리 몸의 각 기관계의 작용을 통합적으로 다룬다. 생명활동과 에너지에서는 세포의 생명활동과 관련된 영양소의 소화, 순환, 호흡, 그리고 배설의 과정을 양분의 흡수 및 에너지 출입 측면에서 통합적으로 파악할 수 있게 한다. 항상성과 몸의 조절에서는 신경계와 내분비계에 의한 몸의 조절 작용을 설명할 수 있도록 구성하며, 흥분의 전도와 전달 및 근수축의 운동의 원리를 이해하게 한다. 또, 질병을 일으키는 미생물인 병원체를 다루고, 이에 대항하는 1차 방어 작용과 면역 작용을 파악할 수 있게 한다.

(가) 생명활동과 에너지

이 단원에서는 중학교에서 다루었던 내용을 바탕으로 각 기관계의 작용을 세포의 생명활동에 필요한 양분과 에너지의 출입관계와 관련해서 통합적으로 다룬다. 이 단원은 8학년의 ‘소화와 순환’, ‘호흡과 배설’과 유사한 내용을 포함하고 있으나, 차이점은 각 과정 자체를 다루지 않고 통합적으로 다룬다는 것이다.

① 세포의 생명활동을 안다.

생명체를 구성하는 기본 단위인 세포에서 다양한 생명활동이 일어나고, 이 과정에서 물질과 에너지의 전환이 일어난다는 것을 알게 한다.

② 소화, 순환, 호흡, 그리고 배설의 의미를 양분의 흡수 및 에너지 출입과 관련하여 설명할 수 있다.

세포의 에너지 대사에 필요한 물질, 양분의 흡수 및 이동, 노폐물의 배출 과정에 소화, 순환, 호흡, 배설이 관련됨을 이해하게 한다.

③ 각 기관계의 작용을 통합적으로 이해한다.

세포의 생명활동에 필요한 양분의 흡수와 양분을 이용한 에너지 대사에 소화계, 순환계, 호흡계, 배설계가 함께 작용해야 함을 이해하게 한다.

[탐구 활동 예시]

① 인체 내 영양소와 산소 및 이산화탄소의 이동경로 모형 만들기

양분, 산소, 이산화탄소의 이동경로에 대한 학생들의 생각을 독창적으로 다양하게 표현할 수 있는 모형 구성하기 등으로 구성할 수 있다.

② 다양한 음료수에 넣은 효모의 발효 과정에서 생성되는 이산화탄소 방출량 비교하기

효모의 발효 과정에서 생성되는 이산화탄소 방출량 비교로부터 일상생활에서 쉽게 접하는 음료수 속의 당 함량을 측정하고, 이 결과를 건강과 관련지어 토의할 수 있다. 이 때 MBL, 퀴네 발효관 등을 이용할 수 있다.

③ 비만과 다이어트가 우리 건강에 끼치는 영향에 대해 토론하기

비만, 다이어트 등이 우리 건강에 끼치는 영향에 대한 사례 조사, 발표, 토의 활동을 할 수 있다. 이러한 과정에서 건강한 식생활에 대하여 과학적 지식에 근거한 올바른 인식을 가지게 한다.

④ 당뇨병의 원인과 치료 방법에 대해 조사․토론하기

당뇨병이 발생하는 원인과 치료방법에 대한 조사, 발표, 토의 활동을 하게 한다. 그리고 당뇨병을 예방하기 위한 건강한 식생활과 규칙적인 생활에 대한 올바른 인식을 가지게 한다.

[내용의 연계]

이 단원은 ‘2007 개정 교육과정’ 5학년의 ‘우리의 몸’과 8학년의 ‘소화와 순환’, ‘호흡과 배설’의 개념을 융합한 내용이다. 또, ‘생명 과학Ⅰ’의 ‘세포와 세포분열’, ‘생명 과학Ⅱ’의 ‘세포와 에너지’와 연계된다. ‘제7차 교육과정’에 따라 학습한 학생들의 경우 6학년의 ‘우리 몸의 생김새’, 7학년의 ‘소화와 순환’, ‘호흡과 배설’ 단원과 연계된다.

[유의 사항]

비만, 다이어트, 당뇨병과 관련하여 일상생활의 사례를 제시하여 학생들에게 이 단원의 내용에 대한 흥미와 관심을 가지게 한다. 그러나 특정한 학생들의 신체적 특징에 대해 부정적인 시각을 가지지 않게 한다. 소화, 순환, 호흡, 그리고 배설의 구체적인 과정은 이미 8학년에서 다루어졌으므로 이 단원에서는 각 기관계의 구조와 기능을 나열식으로 다루기보다는 양분의 흡수와 배설 및 에너지 출입과 관련해서 각 기관계의 작용을 통합적으로 다룬다.

(나) 항상성과 몸의 조절

이 단원에서는 신경계와 내분비계에 의해 내부 환경이 일정하게 유지되는 일반적인 원리를 알게 한다. 이 단원은 신경계와 호르몬의 기능을 체온조절, 혈당량 조절, 삼투압 조절과 관련지어 이해한다. 또한, 흥분의 전도와 전달 및 근수축 운동의 원리를 알게 한다.

①　신경계의 기능을 몸의 조절 작용과 관련하여 설명할 수 있다.

사람의 신경계는 중추 신경계와 말초 신경계로 구성되며, 대뇌의 지배를 받는 체성 신경계와 간뇌, 중뇌, 연수에 의해 조절되는 자율 신경계가 있음을 알게 한다. 또, 중추 신경계와 말초 신경계의 기능을 자극의 전달뿐 아니라 항상성 유지에 연계된 몸의 조절 작용을 포함시켜 이해하게 한다.

②　흥분의 전도와 전달을 이해한다.

뉴런에서의 흥분 전도, 유수 신경과 무수 신경의 차이, 시냅스에서의 흥분 전달 등을 다룬다. 흥분 전도 과정에서는 Na+-K+ 펌프와 이온채널의 역할을 포함한다.

③　근수축 운동의 원리를 이해한다.

신경에 의한 반응과 관련하여 골격근의 구조와 근수축 기작을 다룬다. 근수축이 일어나는 과정을 활주설과 관련해서 알게 한다.

④　신경과 호르몬에 의한 체온 조절과 혈당량 조절 원리를 설명할 수 있다.

호르몬의 일반적 특성을 다루고 생물에서의 항상성의 의미와 그 중요성을 이해하게 한다. 항상성 유지의 원리로 피드백 조절과 길항 작용을 다루고, 항상성의 예로 신경과 호르몬에 의한 체온 조절과 혈당량 조절 과정을 다룬다.

⑤　신장에서 삼투압 조절 과정을 안다.

신장은 오줌의 배설 이외에 항상성 유지 기능을 가지고 있음을 알게 한다. 항상성의 또 다른 예로 호르몬에 의한 오줌양과 무기 염류의 양을 조절하는 삼투압 조절과정을 다룬다.

[탐구 활동 예시]

①　신경계의 이상과 질환에 대해 조사하기

신경계의 이상에 의해 발생하는 질환의 원인과 치료방법에 대한 조사, 발표 등으로 구성할 수 있다.

②　운동하는 동안 우리 몸에서 일어나는 여러 가지 변화 측정하기

운동하는 동안 우리 몸에서 일어나는 호흡 속도, 심장 박동 등을 측정하고 그러한 변화가 일어나는 과정과 그 이유를 신경과 호르몬의 작용과 관련지어 설명하게 한다.

③　약물이 신경계와 내분비계에 미치는 영향에 관해 토론하기

약물이 신경계와 내분비계에 미치는 영향에 대한 조사, 발표를 하고 약물의 오남용 방지를 위한 방안에 대해 토의 활동을 하게 한다. 이를 통해 약물의 사용에 유의하고 약물의 오남용을 방지해야 하는 이유에 대해 과학적 근거를 들어 설명할 수 있도록 한다.

[내용의 연계]

이 단원은 ‘2007 개정 교육과정’ 5학년의 ‘우리의 몸’, 9학년의 ‘자극과 반응’의 개념을 심화한 내용이며, ‘생명 과학Ⅱ’의 ‘세포와 에너지’와 연계된다. ‘제7차 교육과정’에 따라 학습한 학생들의 경우 8학년의 ‘자극과 반응’ 단원과 연계된다.

[유의 사항]

이 단원에서는 신경계와 호르몬의 통합적 작용에 의한 항상성 조절에 초점을 둔다. 따라서 호르몬의 종류 및 기능에 대해 나열식으로 제시하는 것을 지양하고 혈당량 조절, 체온 조절, 삼투압 조절 작용에 포함시켜 다룬다.

(다) 방어 작용

이 단원은 우리 몸의 건강유지에 필수적인 방어 작용의 이해를 돕는데 목적을 둔다. 이를 위해 질병을 일으키는 병원체에 대해 다루고, 이들 병원체에 대항하는 우리 몸의 1차 방어 작용과 면역 작용을 이해할 수 있도록 한다.

①　질병을 일으키는 미생물인 병원체에 대해 설명할 수 있다.

사람에게 독감, 결핵 등의 질병을 일으키는 병원체의 특징을 전염성 여부, 감염이나 예방과 관련하여 이해하게 한다.

②　병원체에 대항하는 우리 몸의 1차 방어 작용을 이해한다.

병원체에 대항하는 우리 몸의 1차 방어 작용을 이해하게 한다. 이를 위해 피부, 눈물 등에 의한 비특이적 방어 작용을 다룬다.

③　항원-항체 반응에 의한 면역 작용을 이해한다.

병원체에 대항하는 우리 몸의 2차 방어 작용을 이해하게 한다. 이를 위해 항원, 항체, 항원 항체 반응 등의 개념과 혈액과 림프에서 일어나는 특이적 면역 작용을 다룬다.

[탐구 활동 예시]

① 세균 및 곰팡이 관찰하기

우리 생활 주변에서 쉽게 접할 수 있는 세균 및 곰팡이를 관찰하고 그 특징을 파악하게 한다. 이를 통해 미생물에 대한 호기심과 관심을 갖도록 한다.

② 혈액형 판정 실험과 수혈관계 조사하기

ABO식 혈액형과 Rh식 혈액형 판정 실험을 통해 항원 항체 반응을 이해하고 수혈관계를 알게 한다.

③ 다양한 백신의 제조 방법에 대해 조사․토론하기

다양한 백신의 제조 방법과 효과에 대한 조사, 발표를 하고 백신의 장단점에 대해 토의 활동을 하게 한다. 이를 통해 예방주사의 원리와 한계에 대해 알고, 일상생활에서 과학적 정보에 기반하여 의사결정을 하는 경험을 가지도록 한다.

④ 알레르기와 면역의 관계에 대해 조사하기

다양한 알레르기의 원인을 조사하고 이를 면역과 관련지어 설명하기 등으로 구성할 수 있다. 알레르기에 대한 여러 가지 학설에 대해 알아보는 과정을 추가함으로써 생활환경의 변화가 인체의 면역 반응에 미치는 영향에 대해 추론하는 것도 권장된다.

[내용의 연계]

이 단원은 ‘2007 개정 교육과정’ 5학년의 ‘작은 생물의 세계’, ‘우리의 몸’, 10학년의 ‘인류의 건강과 과학기술’과 연계된다. ‘제7차 교육과정’에 따라 학습한 학생들의 경우 5학년의 ‘작은 생물 관찰하기’, ‘우리 몸의 생김새’, 7학년의 ‘소화와 순환’과 관련성이 있다.

[유의 사항]

이 단원에서는 우리 몸의 건강유지에 필수적인 방어 작용과 관련지어 질병 유발 미생물을 처음으로 다루게 된다. 따라서 질병을 일으키는 병원체의 종류를 나열식으로 자세하게 다루지 않고 병원체의 특성을 방어 작용과 관련지어 이해하도록 구성한다. 또한 1차 방어와 2차 방어를 1차 면역과 2차 면역의 개념과 혼동되지 않도록 유의한다.

(4) 자연 속의 인간

이 단원에서는 생태계 내 구성요소 즉, 자연 속의 한 생물로서의 인간의 정체성을 이해하고, 인간이 환경과 갖는 상호 관계를 생태계 차원에서 이해하여 인간의 생존을 위해 생태계를 보전할 필요성이 있음을 알게 한다. 이를 바탕으로 생태계를 보전하고 지속가능한 발전을 성취할 수 있게 하는 다양한 방안을 모색한다. 이 단원은 생물과 환경의 상호 관계, 개체군과 군집, 물질의 순환과 에너지 흐름 등 생태계의 구성과 기능을 이해하는 내용으로 구성된다. 또, 생물 다양성 보전, 생물자원의 이용, 환경과의 연계, 지속가능한 발전 등을 생태계 차원에서 접근하여 사회나 환경과목에서 다루는 내용과 차별성을 가질 수 있게 한다.

(가) 생태계의 구성과 기능

이 단원은 생태계 전반에 대한 이해를 목적으로 하며, 생태계의 구성 요소와 그 기능, 생물과 환경과의 상호 관계, 개체군의 구조와 특징, 군집의 구조와 특징, 물질의 순환과 에너지의 흐름 등의 내용을 포함한다. 또, 생태계의 구성을 이해하여 생태계를 보전, 유지하기 위한 인간의 역할에 대한 올바른 인식을 가지게 한다.

①　생물과 환경과의 상호 관계를 설명할 수 있다.

환경 요인에는 빛, 온도, 수분, 토양, 공기 등과 같은 비생물적 요인과 동물, 식물, 미생물 같은 생물적 요인이 있음을 알게 한다. 환경 요인에 대한 이해를 통해 생물과 환경과의 상호 관계를 설명하게 하고, 생태계가 안정적으로 유지되는 원리에 대해 알게 한다.

② 개체군과 군집의 특성을 이해한다.

개체군의 특성, 개체군의 구조, 개체군의 생장과 주기적인 변동, 개체군 내의 상호 작용 등을 다룬다. 또, 군집의 구성, 군집 내 개체군의 상호 작용, 군집의 천이 과정 등에 대해 알게 한다.

③ 생태계에서 물질의 순환과 에너지 흐름을 설명할 수 있다.

생태계에서 물질이 순환하는 원리를 알게 하고, 물질 순환에서는 탄소의 순환과 질소의 순환만 다룬다. 물질의 생산과 소비에 따른 총생산량, 순생산량 등의 개념을 다룬다. 생태계에서 에너지의 흐름을 이해시키고, 이와 관련하여 생태 피라미드 개념을 다룬다.

[탐구 활동 예시]

① 인간과 숲이 서로에게 미치는 영향 조사하기

숲이 인간에게 미치는 영향과 인간이 숲에 미치는 영향을 조사하여 환경과 개체군의 상호 작용의 의미 발표하기 등으로 구성할 수 있다. 발표를 할 때는 그림, 도표, 사진 등을 활용한 프리젠테이션이나 역할극, 대본쓰기, 과학적 글쓰기 등 다양한 방법을 활용하여 학생들의 독창성을 발휘할 수 있도록 권장한다.

② 생태계에서 물질의 순환을 글이나 그림으로 표현하기

생태계에서의 물질 순환 모형을 글이나 그림으로 표현하고 토의하기 등으로 구성할 수 있다. 이를 통해 학생들의 상상력을 발달시키고, 아이디어를 가시화함으로써 독창적인 방법으로 산출물을 얻는 경험을 제공한다.

③ 생물 군집내의 상호작용 사례 조사하기

생물 군집내의 상호작용(경쟁, 공생, 포식, 피식 등)의 구체적인 사례를 인터넷 등을 이용하여 조사하고, 이들을 유형화하기 등으로 구성할 수 있다.

④ 지구 온난화의 원인과 대책에 대해 조사․토론하기

지구 온난화의 원인과 이것이 생물과 생태계에 미치는 영향을 조사하고, 이에 대한 대책을 생태계 내 구성요소들의 상호작용과 관련하여 논의하기 등으로 구성할 수 있다. 이를 통해 전지구적인 기후·환경 문제에 대한 관심을 유발하고, 과학 기술의 발달 방향과 그에 따른 사회적 책무성에 대해 생각해 볼 수 있도록 한다.

⑤ 인구 문제에 대해 조사․토론하기

전 지구적 인구의 증가, 지역적 인구의 증가 또는 감소가 환경 및 사회에 미치는 영향, 환경 변화에 따른 지역적 인구의 변화 등을 조사하고 이에 대한 대책 논의하기 등으로 구성할 수 있다. 이를 통해 인구 문제가 특정 지역, 국가에 한정된 문제가 아니라는 것을 인식하고 그에 대한 과학적 해결책에 대해 생각하는 기회를 가짐으로써 과학-기술-사회의 관계에 대한 인식을 높인다.

[내용의 연계]

이 단원은 ‘2007 개정 교육과정’ 6학년의 ‘생태계와 환경’ 단원을 심화한 내용이며, 10학년의 ‘에너지와 환경’ 및 ‘생명 과학 Ⅰ’의 ‘생물의 다양성과 환경’에 연계된다. ‘제7차 교육과정’에 따라 학습한 학생들의 경우 5학년의 ‘환경과 생물’, 6학년의 ‘쾌적한 환경’의 학습과 연계된다.

[유의 사항]

이 단원에서는 생태계의 구성 요소와 그들 사이의 상호 관계에 대한 전반적인 내용을 다루도록 한다. 환경오염은 다른 과목에서 중복해서 다루므로 ‘생명 과학 Ⅰ’에서는 다루지 않고, 생물과 환경과의 상호 관계, 인간이 환경에 미치는 영향 등을 중심으로 다룬다.

(나) 생물의 다양성과 환경

이 단원에서는 생물 다양성이 생태계에 미치는 영향을 알게 하고, 생태계 보전에 있어 생물 다양성의 중요성을 알게 한다. 또, 생물 다양성과 관련하여 생물자원의 이용과 개발의 필요성을 이해하게 한다. 지속 가능한 생태계 보전의 의미를 이해시키고, 이를 위한 다양한 방안들을 탐색하게 한다.

① 생물 다양성의 중요성을 이해하고 생태계 보전 방법을 안다.

생물 다양성의 감소가 생태계에 미치는 영향을 이해함으로써 생물 다양성이 중요한 이유를 이해하게 하고, 이와 관련하여 생태계 보전의 필요성과 방법에 대해 알게 한다.

② 생물 다양성과 관련하여 생물자원의 이용과 개발의 필요성을 인식한다.

생물 다양성의 의미에는 유전적 다양성, 종 다양성, 생태계 다양성이 있으며, 이들이 무엇을 의미하는지를 알게 하고, 생물자원으로서 생물 다양성의 가치를 인식하게 한다. 이와 연계하여 생물자원의 효율적인 이용과 개발의 필요성에 대해 알게 한다.

③ 환경 보호의 필요성을 지속가능한 발전과 연계해서 설명할 수 있다.

사회적, 경제적, 문화적 문제와 밀접히 연계되어 있는 환경문제의 복잡성을 이해하고, 지속가능한 발전을 위해 환경보호가 필요함을 이해하게 한다. 또, 지속가능한 발전을 통해 환경보호를 가능하게 하는 다양한 방안에 대해 알게 한다.

[탐구 활동 예시]

① 주변의 외래 생물이 생태계에 미친 영향 조사하기

우리 주변에서 볼 수 있는 외래 생물들을 조사하여 생태계에 미친 영향을  토의하기, 외래 생물의 유입 경로와 특성 등에 대한 조사를 통해 생태계에 미치는 영향을 완화시키는 방법을 토의하기 등으로 구성할 수 있다.

② 멸종 위기 생물과 종 복원에 대해 조사하기

우리 주변에서 멸종 위기에 처해 있는 생물들과 이들의 멸종 원인 등을 조사하여 발표하기, 생물학적 기술의 이용과 서식지 보존 등으로 종을 복원한 사례 등을 조사하여 발표하기 등으로 구성할 수 있다.

③ 생물자원의 보전과 이용 사이의 갈등 상황 토의하기

생물자원의 보전과 이용에 대한 사례 조사, 생물자원의 보전과 이용을 둘러싼 갈등상황에 대한 역할 놀이 등으로 구성할 수 있다. 다양한 이해관계가 엇갈리는 상황을 연출할 수 있도록 지도함으로써 사회적 문제의 복잡성을 이해하고, 합리적인 문제 접근 방법을 경험할 수 있다.

④ 적조현상의 원인과 대책에 대해 조사․토론하기

적조현상의 다양한 원인과 생태계와 인간 생활에 미치는 영향 등을 여러 측면으로 조사하고, 적조의 방지와 적조로 인한 피해 감소 대책을 논의하기 등으로 구성할 수 있다. 이를 통해 생명 과학 지식이 환경문제 해결에 어떻게 활용되는지 이해하고, 과학적 문제 해결을 위한 아이디어를 발표하는 과정에서 학생들이 다양한 측면에서 접근하는 것을 권장한다.

⑤ 지속가능한 발전의 필요성과 방안에 대해 조사․토론하기

지역의 환경문제를 조사하여 사회적, 경제적, 문화적, 생태적 쟁점과의 관련성을 분석하고, 이로부터 환경문제를 해결하기 위한 지속가능한 발전의 필요성과 방안을 논의하기 등으로 구성할 수 있다.

[내용의 연계]

이 단원은 ‘2007 개정 교육과정’ 6학년의 ‘생태계와 환경’ 단원을 심화한 내용이며, 10학년의 ‘에너지와 환경’ 및 ‘생명 과학 Ⅰ’의 ‘생태계의 구성과 기능’에 연계된다. ‘제7차 교육과정’에 따라 학습한 학생들의 경우 5학년의 ‘환경과 생물’, 6학년의 ‘주변의 생물’, ‘쾌적한 환경’의 학습과 연계된다.

[유의 사항]

이 단원에서는 생물 다양성과 생태계 및 인간 생활과의 관련성을 이해하고, 생물 다양성 보존과 생태계 파괴 및 복구의 의미를 여러 측면으로 탐색한다. 여러 생물자원들을 나열식으로 제시하는 것을 지양하고, 생물 다양성과 관련된 생물자원의 효율적인 이용과 개발 사례 등을 중심으로 구성하되, 이들 쟁점의 복잡성을 이해하게 한다.

4. 교수･학습 방법

교수･학습 방법에서는 ‘학습 지도 계획’, ‘자료 준비 및 활용’, ‘학습 지도 방법’, ‘실험･실습 지도’, ‘과학 교수･학습 지도 지원’으로 나누어 그 내용을 설명하고 있다. 여기에서는 이들 각각에 대하여 상세화하여 실제 학습 지도에 도움을 주고자 한다.

가. 학습 지도 계획

⑴ ‘생명 과학 Ⅰ’의 학습 지도에서는 주제와 관련된 학생의 경험이나 일상생활의 문제를 적극 발굴하여 활용하도록 한다.

‘생명 과학 Ⅰ’의 학습 지도에서는 핵심 개념과 관련한 주제 중심의 접근을 할 수 있도록 학습지도 계획을 세운다.  ‘생명 과학 Ⅰ’은 생명 과학의 학문적인 개념의 기초를 다루기도 하지만 일상생활에서 생명 과학과 관련된 여러 가지 개인적이고 사회적인 관심사에 대한 기초 소양을 함양하고자 하는 성격도 가진 과목이기 때문이다. 또 생명 과학 개념을 일상생활에서 접하는 경험과 결부시킴으로써 학문의 유용성을 인식할 수 있다. 이를 위해 ‘생명 과학 Ⅰ’의 ‘생명활동과 에너지’ 단원에는 비만, 다이어트, 당뇨병이, ‘방어 작용’ 단원에는 알레르기와 면역, ‘항상성과 몸의 조절 작용’ 단원에는 약물의 영향이라는 주제가 포함되어 있다. 이러한 주제를 일상생활의 상황을 중심으로 전개함으로써 학습한 생명 과학에 관한 지식과 방법 등의 유용성과 일상생활과의 연관성을 인식할 수 있도록 한다. 일상생활과 관련한 주제를 다룰 때는 지나치게 전문적이고 지엽적인 내용을 다룸으로써 오히려 학생들의 흥미를 상실하게 하고 배우는 학습량을 증가시키지 않도록 주의해야 한다.

⑵ ‘과학’, ‘생명 과학 Ⅱ’ 및 다른 교과와의 연계성을 고려하여 학습 내용의 중복이나 비약이 없도록 학습 내용의 수준과 학습 지도 시기 등을 조절할 수 있다.

‘과학’ 중 ‘생명의 진화’에서 다루는 생명의 연속성은 ‘생명 과학 Ⅰ’에서 다루는 ‘세포와 세포 분열’과 일부 내용이 중복될 가능성이 있다. 이러한 중복이 일어나는 이유는 7학년에서 9학년까지 유전을 학습하지 않았다는 점을 고려하여 고등학교 선택과목인 ‘과학’, ‘생명 과학 Ⅰ’에서 공통적으로 9학년 때 학습한 세포 분열을 유전과 연계하여 다루기 때문이다. 그러나 ‘과학’에서는 우주의 탄생으로부터 지구에서의 생명의 탄생과 진화라는 큰 틀 속에서 생명의 연속성의 원리로서 간략하게 다룸으로써 흐름을 유지하고, ‘생명 과학 Ⅰ’에서는 생명 과학의 주요 개념으로 심화하여 다룸으로써 이후의 ‘유전’ 단원과의 연계성을 강조할 필요가 있다. 유전은 학생들이 매우 어려워하는 개념이지만, 유전의 기본 원리는 ‘생명 과학 Ⅰ’의 ‘유전’ 단원에서 처음으로 다루어지게 되므로 9학년 때 배운 세포 분열을 염색체의 행동과 관련지어 알게 함으로써 유전에 대한 기본적인 이해를 도울 수 있도록 구성한다. ‘생물 과학Ⅰ’에서 학습한 유전 개념을 바탕으로 ‘생명 과학Ⅱ’의 ‘유전자와 형질발현’에서는 유전물질의 본체인 DNA의 구조, 복제, 유전 정보의 저장, 유전 형질의 발현 및 조절 등을 다룸으로써 유전 현상이 나타나는 원리를 분자 수준에서 다루게 된다. 따라서 ‘생명 과학Ⅰ’에서 다루는 유전 현상을 세포분열과 연계하여 유전의 기본적인 원리를 설명할 수 있도록 함으로써, 이후 학습하게 되는 ‘생명 과학Ⅱ’의 분자 유전학적 내용에 대한 기초가 될 수 있도록 한다.

⑶ 생명 과학 내용 및 생명 과학과 관련된 사회적 쟁점에 대한 과학 글쓰기와 토론을 할 수 있도록 수업을 계획한다.

생명 과학 내용 및 생명 과학과 관련된 사회적 쟁점에 대한 비판적 검토와 과학적인 정보에 기초한 의사결정 및 자신의 생각을 표현하는 능력은 지식 정보화 사회를 살아가는 데 있어서 매우 중요한 능력이다. 학생들을 생명 과학 내용 및 생명 과학과 관련된 사회적 쟁점에 대한 글쓰기와 토론에 참여시키는 것은 이러한 창의적 능력을 신장시키고 과학적 소양을 기를 수 있을 뿐만 아니라 생명 과학에 대한 이해도 증진시킬 수 있을 것이다. 따라서 연간 수업 계획 시 각 단원에 제시된 탐구 활동 예시를 참고하여 학생들이 배운 내용과 관련한 생명 과학 글쓰기와 토론을 할 수 있는 기회를 가질 수 있도록 계획하여 학생들이 생명 과학과 관련한 문제에 대한 자신의 생각을 과학적인 근거에 기초하여 논리적으로 표현할 수 있는 능력을 기를 수 있도록 한다.

⑷ 학생의 특성, 학교와 지역 사회의 특성 등을 고려하여 내용을 재구성하거나 다양한 학습 방법을 활용하여 지도할 수 있다.

‘생명 과학 Ⅰ’의 내용은 교육과정에 제시된 순서대로 지도하는 것이 생명 과학의 이해를 바탕으로 생명의 연속성, 항상성과 건강, 생태계와 인간과의 관계를 체계적이고 연계성 있게 이해하는 데 효율적이다. 그러나 탐구 활동을 할 수 있는 시기가 한정되어 있거나 지역 여건상 특정 내용의 수업이 어려운 경우가 있을 수 있다. 예를 들면 ‘방어 작용’에서 ‘세균 및 곰팡이 관찰하기’와 같은 탐구 활동이나 ‘생물의 다양성과 환경’에서 ‘주변의 외래 생물이 생태계에 미친 영향 조사하기’, ‘멸종 위기 생물과 종 복원에 대해 조사하기’, ‘적조현상의 원인과 대책에 대해 조사･토의하기’ 등과 같은 탐구 활동은 탐구에 적합한 시기가 있기 때문에 적절한 시기에 이러한 탐구 활동을 수행한다면 효과적인 수업으로 이끌 수 있다.

이 밖에도 성공적인 교수･학습 활동으로 이끌기 위해 학생의 특성, 학교 교육과정의 특수성, 지역 사회의 여건, 학교의 실정에 따라 내용을 재구성하거나 다양한 학습 방법을 활용하여 지도할 수 있다.

⑸ 영역 별로 각 내용 요소를 유기적으로 결합하여 학생의 통합적 이해가 가능하도록 계획한다.

‘생명 과학 Ⅰ’의 내용 중 ‘생명활동과 에너지’는 소화, 순환, 호흡, 배설 등의 내용이 상호 연관되어 있다. 즉, 영양분이 소화된 후 순환계를 통해 우리 온몸으로 공급되며, 각 세포로 공급된 영양소는 호흡을 통해 생명 활동에 필요한 에너지를 제공하고 노폐물은 배설계를 통해 몸 밖으로 배출된다. 이와 같이 소화, 순환, 호흡, 배설은 분절적인 개념이 아니라 서로 연계되어 있다. ‘생명 과학 Ⅰ’에서는 세포에서 일어나는 에너지 대사의 관점에서 소화, 순환, 호흡, 배설의 의미를 관련지어 설명하는 것에 초점을 둔다. 따라서 8학년에서 다룬 것처럼 소화, 순환, 호흡, 배설을 분리하여 구체적인 과정을 설명하는 것이라기 보다는 이러한 작용이 세포의 양분 흡수와 에너지 대사를 위하여 필요하며 이를 위해 각 기관계가 조화를 이루어 통합적으로 작용해야 한다는 것을 이해하도록 지도한다.

⑹ 과학 학습과 관련된 특별 활동, 과학 전시회 등 여러 가지 과학 활동에 학생이 적극 참여할 수 있도록 계획한다.

과학 학습 지도와 탐구 활동은 교실에서만 이루어지는 것이 아니다. 오히려 실생활에서 보다 많은 문제 상황에 접하게 되며, 보다 많은 유용한 정보를 접할 기회가 있다. 특히 학교의 실정에 따라서 수업과 관련된 다양한 학습 자료의 준비가 어려운 경우에는 더욱더 교실 밖에서 이루어지고 있는 많은 과학 관련 활동이나 행사에 적극 참여할 수 있는 기회를 제공할 필요가 있다. 더구나 교실 밖의 활동은 교실 내의 활동보다 더 학생들의 흥미와 관심을 끌 수 있다.

‘생명 과학 Ⅰ’의 학습 내용에 따라서 시기에 맞게 관련된 과학 전시관, 의료 기관 또는 연구기관 등을 탐방하여 학습 내용과 관련된 과학 활동을 직접 체험하거나 설명을 들을 수 있는 특별활동 계획을 세워 지도할 필요가 있다. 이와 같이 다양한 경험의 기회를 제공하는 것은 학생들의 능동적, 자기 주도적 탐구 기회를 제공할 뿐만 아니라 다양한 탐구 능력을 향상시키는 데에도 도움이 될 것이다. 과학전람회 및 전시회 참가, 작품 및 연구 발표회 등의 행사들은 재량 활동 시간을 활용할 수 있다. 학생들이 이런 활동을 할 때 개인별 또는 모둠별로 흥미 있는 과제를 선정하여 일정 기간 동안 연구를 진행할 수 있게 지도하고, 그 결과를 정리하여 발표할 수 있는 기회를 제공하도록 한다.

나. 자료 준비 및 활용

⑴ 지역에 따라 자료를 준비하기 어렵거나 탐구 활동이 어려운 내용은 교육과정의 목표에 부합하는 자료나 활동으로 대체할 수 있다.

‘생명 과학 Ⅰ’ 교과는 생물 자료의 수집이나 학습 활동의 주제 자체가 지역 여건이나 시기에 따라 제한을 받는 경우가 있다. 이러한 경우에는 컴퓨터, 멀티미디어 장치 등을 활용하여 간접적인 경험을 제공함으로써 탐구 활동을 대체할 수 있다.

⑵ 생명 과학에 대한 흥미와 호기심을 높일 수 있도록 생활 주변 및 첨단 과학 관련 소재를 학습 자료로 활용한다.

학생들은 생활 주변 및 첨단 과학 관련 소재에 많은 관심을 가지고 있다. 따라서 학습 내용과 관련한 이러한 소재를 적극 활용함으로써 학생들의 흥미와 호기심을 높일 수 있도록 하며, 과학의 유용성과 무한한 발전 가능성을 이해할 수 있도록 한다. 경우에 따라서는 외부의 탐방이나 학교 밖 활동을 적극 활용하여 학생들의 능동적이고 적극적 참여가 가능하도록 한다.  특히, 첨단 과학 관련 소재를 활용할 경우에는 그 원리에 대한 학문적인 접근보다는 학생들이 배우는 과학 내용이 이러한 첨단 과학과 어떻게 연관되어 있는지에 대한 개괄적인 이해에 초점을 둘 수 있도록 자료를 준비한다.

⑶ 첨단 과학, 과학자, 과학사 등과 관련된 자료를 활용한 과학 글쓰기와 토론을 지도할 수 있도록 과학 도서 목록을 준비한다.

첨단 과학, 과학자, 과학사 등과 관련된 자료를 활용한 글쓰기와 토론을 위해서는 이러한 활동의 주제가 될 수 있는 다양한 과학 읽기 자료가 필요하다. 따라서 학생들의 수준에 맞는 다양한 과학도서 목록을 미리 준비하여 제공함으로써 과학 글쓰기와 토론시 참고 자료로 활용될 수 있도록 한다.

⑷ 학생의 이해를 돕거나 흥미를 유발하기 위하여 모형이나 시청각 자료, 소프트웨어, 인터넷 자료 등을 활용할 수 있도록 준비한다.

학습 내용에 따라 모형이나 시청각 자료, 소프트웨어, 인터넷 자료 등은 좋은 학습 자료가 될 수 있다. 따라서 이러한 자료가 효과적일 것으로 판단되는 학습 내용의 경우에는 관련 자료들을 미리 준비하여 수업에 활용할 수 있도록 한다. 그러나 모형이나 모의실험 소프트웨어 등 실제 자연현상을 단순화시켜 설명하는 자료들을 사용할 때에는 실제 자연현상과의 차이점에 대해서 인식할 수 있도록 지도한다.

다. 학습 지도 방법

⑴ 주제 중심으로 내용을 전개하여 학생들의 흥미와 호기심을 유발하면서 생명 과학의 기본 개념을 다루도록 한다.

각 중단원 수준에서 항상 핵심 개념과 관련한 주제 중심의 접근을 할 수 있도록 반드시 하나의 주제가 포함되어 있는데, 예를 들면 ‘세포와 세포분열’은 핵형 분석 및 암세포와, ‘유전’은 사람의 여러 가지 유전 현상 및 돌연변이와, ‘생명활동과 에너지’는 비만과 다이어트 및 당뇨병과, ‘항상성과 몸의 조절’은 인체에 미치는 약물의 영향과, ‘방어 작용’은 백신 및 알레르기와, ‘생태계의 구성과 기능’은 생물과 환경의 상호관계 및 지구 온난화의 원인과 대책과, ‘생물의 다양성과 환경’은 생물 다양성 및 생물자원의 보전과 이용 사이의 갈등 상황이라는 주제가 포함되어 있다. 이러한 주제로 수업을 전개할 수도 있지만 학생, 학교, 지역 상황에 따라 다양한 주제를 선정하여 생물에 대한 개념에 접근할 수 있도록 수업을 전개할 수도 있다. 따라서 ‘생명 과학 Ⅰ’을 학습하는 데 있어 일상생활의 상황을 중심으로 학생들의 흥미와 호기심을 유발하면서 생명 과학의 기본 개념을 다루도록 한다.

⑵ 문제 인식 및 가설 설정, 탐구 설계 및 수행, 자료 분석 및 해석, 결론 도출 및 평가 등의 탐구 과정을 학습 내용과 적절히 관련시켜 지도함으로써 탐구 능력을 신장시킨다.

과학 탐구는 과학 교육의 특징일 뿐만 아니라 과학 지식의 습득 못지않게 과학 교육에서 중요하게 강조되는 내용이다. 탐구 활동을 지도할 때는 학습 내용이나 학생의 수준을 고려하여 관찰, 분류, 측정, 예상, 추리 등의 기초 탐구 과정을 바탕으로 문제 인식 및 가설 설정, 탐구 설계 및 수행, 자료 분석 및 해석, 결론 도출 및 평가, 일반화 등의 통합 탐구 과정을 적절하게 경험하게 하여 궁극적으로는 종합적인 탐구 능력을 기를 수 있도록 한다.

⑶ 탐구 활동을 모둠 학습으로 할 때에는 과학 탐구에서 상호 협력이 중요함을 인식시킨다.

탐구 활동은 모둠 학습으로 진행하는 경우가 많이 있다. 탐구 활동을 모둠으로 할 때에는 역할 분담을 하도록 하는 등 탐구 활동에 모든 학생들이 참여할 수 있도록 지도한다. 또, 과학의 협동 연구 사례들을 제시함으로써 과학 탐구에서 상호 협력이 중요함을 인식시키도록 한다.

⑷ 생명 과학 내용 및 생명 과학과 관련된 사회적 쟁점에 대한 자료를 읽고, 이를 활용한 과학 글쓰기와 토론을 통하여 과학적 사고력, 창의적 사고력 및 의사소통 능력을 함양할 수 있도록 지도한다.

생명 과학 내용 및 생명 과학과 관련된 사회적 쟁점에 대한 글쓰기와 토론은 과학적 사고력, 창의적 사고력 및 의사소통 능력 함양을 위한 좋은 방법이다. 학생들은 생명 과학과 관련된 사회적 쟁점에 대하여 논리적이고 과학적으로 자신의 의견을 제기하는 과정에서 통찰력과 비판적 사고력을 기르게 된다. 또, 토론은 나의 생각을 다른 사람에게 알리고 설득하는 능력뿐만 아니라 다른 사람의 생각을 듣고 평가하는 능력까지 길러 주므로 의사소통 능력 신장에 유용하다고 할 수 있다. 따라서 과학적 사고력, 창의적 사고력 및 의사소통 능력 등의 함양을 위하여 교사는 학습 내용 지도와 관련하여 적절한 시기에 생명 과학 글쓰기와 토론을 할 수 있는 기회를 제공하는 것이 필요하다.

⑸ 과학 학습에서 의사소통을 할 때에는 자신의 의견을 명확히 표현하고 다른 사람의 의견을 존중하는 태도를 가지게 한다.

지식은 배워지는 것이 아니라 스스로 만들어가는 것이라는 구성주의 관점에서 볼 때 학생 중심의 활동은 학생들이 스스로 지식을 구성하도록 하기 위한 좋은 학습 방법이라고 할 수 있다. 따라서 가능한 한 학생 중심의 활동이 이루어지도록 지도한다. 또, 이러한 활동 중에는 여러 가지 다양한 의사소통이 이루어지게 되는데, 이러한 때에는 자신의 의견을 명료하고 조리 있게 표현하면서도 다른 사람의 의견을 경청하고 존중하는 태도를 가지도록 지도한다. 토론에서 남의 의견을 경청하는 행동은 민주 시민의 자질일 뿐만 아니라 자신의 생각과 다른 학생의 생각을 비교하고 평가할 기회를 부여하며, 좋은 토론을 하기 위해서도 필요하다는 것을 이해시킨다.

⑹ 학생들의 능력과 흥미 등 개인차를 고려하여 지도한다.

한 학급에 포함된 학생들은 능력과 흥미 등에서 개인차를 가지고 있으며, 동일한 내용을 동일한 방법으로 지도하였다고 해도 학습 내용을 이해하는 정도나 학습에 흥미를 보이는 정도는 학생에 따라 많은 차이를 나타낸다. 따라서 교사는 학생들의 개인차 정도를 인지하고 가능하면 수업 상황에서 학생들의 개인차를 고려할 수 있는 방안을 모색하도록 한다.

⑺ 강의, 토의, 실험, 조사, 견학, 과제 연구 등의 다양한 교수･학습 방법을 적절히 활용하여 지도한다.

효과적인 교수･학습 방법은 학습 내용이나 학습자에 따라서 달라질 수 있다. 따라서 교사는 학습 효과를 높일 수 있도록 학습 내용과 학습자의 특성 등을 충분히 고려하여 강의, 실험, 토의, 조사, 견학, 과제 연구 등의 다양한 교수･학습 방법을 활용하도록 한다.

⑻ 학생의 지적 호기심과 학습 동기를 유발할 수 있는 발문을 하고, 개방형 질문을 적극 활용한다.

질문은 학생들의 흥미와 호기심을 유발함으로써 궁극적으로는 학습 동기를 유발하게 하는 좋은 학습 방법이다. 따라서 수업 시간에 적절한 발문을 사용한다면 흥미와 호기심을 유발할 수 있을 뿐만 아니라 학생들이 답을 생각하는 과정에서 인지적 작용을 촉진시킴으로써 학습 효과를 높일 수도 있을 것이다. 발문을 할 때는 질문의 이러한 유용성을 고려하여 학생들에게 의미 있는 발문을 하도록 하며, 특히 개방형 발문을 함으로써 학생들이 사고할 수 있는 기회를 제공하도록 한다.

⑼ 컴퓨터를 활용한 실험, 인터넷, 멀티미디어 등을 적절히 활용한다.

가장 좋은 과학 탐구 방법은 학생들이 실제로 탐구 활동을 경험하도록 하는 것이다. 따라서 학교 수업에서 실제 실험이나 활동이 가능한 탐구 활동의 경우에는 가능한 한 실제 실험이나 탐구를 하도록 한다. 다만, 실제 실험이 불가능하거나 안전상의 문제가 있는 등의 경우에는 컴퓨터를 활용한 실험, 인터넷, 멀티미디어 등을 적절히 활용한다.

⑽ 첨단 과학, 과학사, 과학과 기술, 과학과 사회, 환경 등에 관련된 서적을 읽도록 권장함으로써 과학에 대한 흥미와 호기심을 유발하고, 과학･기술･사회의 상호 관련성을 이해시킨다.

학교에서 배우는 과학을 싫어하는 학생들도 첨단 과학이나 과학자 이야기 등에는 흥미를 보이는 경우가 있다. 최신의 과학 이야기는 그 내용을 학생들이 정확히 이해하기는 어렵지만, 학생들에게 과학의 유용성과 무한한 발전 가능성, 그리고 나 자신이 과학 발전에 기여할 수도 있다는 생각 때문에 과학에 대한 학생들의 흥미와 관심을 끌기에 충분하다. 따라서 학습 내용의 지도 중 이와 관련 있는 첨단 과학, 과학자 이야기, 과학사, 과학과 사회, 환경, 시사성 있는 과학 내용 등을 적절히 도입한다면 학생들이 장래의 과학자로서 자신의 진로를 모색해 보는 계기를 부여하게 될 것이다.

라. 실험･실습 지도

⑴ 실험의 목적과 방법을 이해하고 실험을 수행할 수 있도록 지도한다.

과학의 내용은 과학 개념과 탐구 과정으로 구성되어 있다. 실험은 주요한 탐구 활동으로서 학생들은 실험을 통해 새로운 과학 지식을 얻거나 확인하게 된다. 따라서 실험실에서 이루어지는 탐구 활동이 실험 과정을 단순히 따르는 수동적인 실습에 그치지 않도록 실험의 목적과 방법을 이해하고 수행할 수 있도록 지도한다.

⑵ 실험을 하기 전에 실험실 안전 수칙을 확인하여 준수하고, 사고 발생 시 대처 방안을 미리 수립한다. 특히, 화학 약품, 파손되기 쉬운 실험 기구, 가열 기구 등을 다룰 때의 주의점을 사전에 지도하여 사고가 발생하지 않도록 한다.

실험･실습 지도에서 안전은 아무리 강조해도 지나치지 않은 내용이다. 실험･실습이 안전하게 이루어지기 위해서는 올바른 실험 기구의 사용 방법을 아는 것이 필수적이다. 따라서 실험 전에 실험 기구의 사용 방법을 올바로 익힐 수 있도록 지도함으로써 안전사고가 일어나지 않도록 유의한다. 또, 상해나 화상을 입을 수 있는 실험･실습을 할 경우에는 이에 대한 충분한 안전 지도를 하여 사고를 방지하도록 한다.

⑶ 야외 탐구 활동 및 현장 학습 시에는 사전 답사를 실시하거나 관련 자료를 조사하고 안전 지도를 한다.

사전에 철저한 준비와 계획이 없는 야외 탐구 활동이나 현장 학습은 그 효과가 반감되기 쉽다. 따라서 의미 있는 야외 탐구 활동이나 현장 학습이 되도록 하기 위해서는 사전 답사나 관련 자료 조사 등 철저한 준비가 필요하다. 또, 학교 안보다 상대적으로 사고가 일어나기 쉬운 학교 밖에서 사고가 발생하지 않도록 위험한 시설이나 지형 등을 미리 파악하도록 하며, 안전 지도에 소홀하지 않도록 한다. 또, 안전 수칙을 만들어 안전 점검을 하고 학습 지도 시 필요하다고 생각할 때마다 안전에 관한 주의를 환기시켜야 한다.

⑷ 실험 후의 폐기물은 환경오염을 최소화하도록 처리한다.

실험 후의 폐기물은 환경을 오염시키지 않도록 처리하여야 한다. 특히, 환경오염 문제가 심각하게 대두되고 있으므로 환경오염에 대비하여 폐기물을 종류별로 분류하여 수집함으로써 그 처리가 용이하도록 하여야 한다. 이것은 학생들의 환경 교육 차원에서도 중요한 의미를 가진다.

⑸ 생물을 다룰 때에는 생명을 존중하고 아끼는 태도를 가지도록 하고, 부득이 생명에 손상을 가했을 경우에는 사후 처리에 유의하여 올바른 생명관을 가지도록 한다.

동물을 이용한 실험일 경우에는 실험할 동물의 수를 최소한으로 줄이고, 부득이 생명에 손상을 가했을 경우에는 사후 처리에 유의하여 올바른 생명관을 가지도록 한다. 동물의 내부 관찰 등은 해부를 할 수 있지만 경우에 따라 모형이나 멀티미디어 자료 등을 활용할 수도 있다.

마. 과학 교수･학습 지도 지원

⑴ 단위 학교에서는 실험, 관찰 등 과학 활동의 특성에 따라 연 차시 학습으로 운영할 수 있도록 지원한다.

실험이나 관찰 등의 과학 활동 중에는 한 시간 동안에 모두 마치는 것이 어려운 경우가 많이 있다. 실험을 준비하고, 실험을 실시하고, 유의미한 실험 결과를 도출하기 위해서는 연 차시 학습이 필요한 경우가 많이 있는데, 단위 학교에서는 이러한 점을 고려하여 과학 활동의 특성상 필요한 경우 연 차시 학습으로 운영하는 것이 가능하도록 지원한다. 특히 ‘2009 개정 과학과 교육과정’에서는 집중이수제와 함께 필요한 경우 연 차시 운영을 할 수 있도록 권장하고 있으므로, 학생들이 직접 실시하는 탐구 활동을 내실있게 진행할 수 있도록 지원한다.

⑵ 시･도 교육청에서는 내실 있는 과학 교수･학습을 위해 과학실, 과학 실험 기자재 등을 확보하기 위한 재원을 지원한다.

내실 있는 과학 교수･학습을 위해서는 과학실, 과학 실험 기자재 등의 확보가 필수적이다. 그러나 교사나 학교 수준에서 과학실, 과학 실험 기자재 등을 확보하는 것은 한계가 있다. 따라서 시･도 교육청에서는 내실 있는 과학 교수･학습을 위하여 이들에 대한 재원을 지원하는 것이 필요하다.

5. 평 가

평가와 관련해서는 ‘평가 영역’, ‘평가 방법’, ‘평가 도구의 개발’, ‘평가 결과의 활용’, ‘평가의 절차’ 등 다섯 가지 항목으로 제시하였다. 여기에서는 이들 각각에 관하여 설명하고자 한다.

가. ‘생명 과학 Ⅰ’에서는 기본 개념의 이해, 과학의 탐구 능력, 과학적 태도 등을 평가하며, 특히 다음 사항에 주안점을 둔다.

⑴ 기본 개념의 통합적인 이해 정도를 평가한다.

⑵ 탐구 활동 수행 능력과 이를 일상생활 문제 해결에 활용하는 능력을 평가한다.

⑶ 과학에 대한 흥미와 가치 인식, 과학 학습 참여의 적극성, 협동성, 과학적으로 문제를 해결하는 태도, 창의성 등을 평가한다.

‘생명 과학 Ⅰ’에서는 생명 과학의 기본 개념의 이해, 과학의 탐구 능력 및 과학적 태도 등 교과의 목표에서 제시한 영역에 대해 고르게 평가한다.

‘세포와 세포분열’ 단원에서는 세포 분열을 염색체의 행동과 관련지어 이해하고, 감수분열에서의 염색체 행동을 유전자와 관련지어 설명할 수 있는지를 평가한다. ‘유전’ 단원에서는 사람의 여러 가지 유전 현상을 통계적 자료나 가계도 등을 분석하여 유전자의 전달을 종합적으로 설명할 수 있는지를 평가한다. ‘생명활동과 에너지’ 단원에서는 소화, 순환, 호흡, 배설을 세포의 생명활동에서 일어나는 에너지 대사와 관련지어 통합적으로 이해하는지를 평가한다. 또, ‘항상성과 몸의 조절’ 단원에서는 호르몬의 종류와 기능에 대한 암기된 지식의 확인이 아니라, 생명체 유지를 위한 혈당량․체온․삼투압 조절 과정에서 신경계와 호르몬의 상호작용에 의한 통합적 이해를 평가한다. ‘방어 작용’ 단원에서는 인체의 건강과 관련지어 외부의 침입으로부터 몸을 방어하는 면역 작용에 대한 개념적 이해와 이를 바탕으로 백신, 알레르기 등과 같은 일상생활 문제에 대한 과학적 설명 능력을 평가한다. ‘생태계의 구성과 기능’, ‘생물의 다양성과 환경’ 단원에서도 이와 같이 통합적이고 종합적인 이해 능력을 평가한다. 이는 학생들로 하여금 단편적인 개념의 암기를 지양하고 과학적 개념을 바탕으로 다양한 상황에서 문제를 해결하는 능력을 강조한 것이다.

탐구 능력의 평가에서는 탐구 활동 수행 능력과 이를 일상생활 문제의 해결에 적용하는 능력의 평가에 초점을 맞추고 있다. 이는 탐구 능력의 신장이 학교에서 부딪치는 학습 문제의 해결만이 아니라 일상생활 문제의 해결에까지 전이되어야 함을 강조하는 것이라고 볼 수 있다.

그리고 과학에 대한 흥미와 가치 인식, 과학 학습 참여의 적극성, 협동성, 과학적으로 문제를 해결하는 태도, 창의성 등 정의적 영역에 대한 평가 또한 중요하다.

나. 평가는 선다형, 서술형 및 논술형, 관찰, 보고서 검토, 실기 검사, 면담, 포트폴리오 등의 다양한 방법을 활용한다.

평가는 객관성, 공정성, 타당성 등을 고려하여 선다형, 단답형의 지필평가를 하는 경우가 많다. 그러나 적절한 평가도구와 평가기준은 학생들의 성취도를 평가하는 기능 뿐 아니라 학생들의 소질을 계발하고 발달시켜야 할 목표를 제시하는 역할을 할 수 있다는 점에서 매우 중요하다. ‘생명 과학Ⅰ’은 생명 과학의 기본 개념의 이해 뿐 아니라 과학적 탐구 능력 배양, 과학적 해결 태도 함양, 과학·기술·사회의 상호 관계 인식을 목표하고 있으므로 그에 적합한 평가 방법을 개발하여 활용할 필요가 있다. 특히 학생들의 창의성을 평가하기 위해서는 평가 영역이나 내용의 성격에 따라 서술형 및 논술형, 관찰, 보고서 검토, 실기 검사, 면담, 포트폴리오 등의 다양한 방법을 사용할 수 있다. 지필평가에서 일정 비율 이상의 서술형 및 논술형 평가를 실시함으로써 지식의 평가뿐 아니라 탐구 사고력의 평가에 활용할 수 있다. 또, 리커트 척도의 질문지를 통해 과학에 대한 관심, 흥미, 과학적 태도 등 정의적 영역에 대한 평가를 하면 학생들의 성취 뿐 아니라 수업에 대한 교사의 반성 자료로 활용할 수도 있다. 실험 중의 기구 조작 능력이나 실험에 임하는 태도 등은 관찰을 통해서 평가할 수 있는데, 이때에도 평가의 객관성을 유지하기 위해서 사전에 평가 항목과 점수 배당 기준표를 만들어 활용해야 한다. 보고서 검토와 실기 검사는 탐구 사고력과 조작적 능력의 평가에 유용한데, 보다 객관적인 평가를 위해서 사전에 평가 기준을 만들어 학생들에게 공지하고 이를 활용할 필요가 있다. 또 면담, 포트폴리오 등 다양한 방법을 활용하여 학생 개인의 이해, 흥미 및 가치 인식의 변화, 과학적 사고력의 발달 등에 대한 심도 있는 평가를 하는 것이 좋다. 그 밖에도 학생들의 지식 발달 뿐 아니라 다양한 능력을 평가할 수 있는 타당성과 신뢰성 높은 평가도구를 개발하여 사용하는 것이 바람직하다.

다. 타당도와 신뢰도가 높은 평가가 되도록 가능하면 공동으로 평가 도구를 개발하여 활용한다.

평가에서 중요한 것은 평가 도구의 타당성과 신뢰성이다. 이를 위해 평가 도구를 개인적으로 개발하기보다는 동료 교사들과의 논의를 통하여 공동으로 개발하고 검토하는 것이 바람직하다.

라. 평가는 설정된 성취 기준에 근거하여 실시하고, 그 결과를 학습 지도 계획 수립과 지도 방법 개선, 진로 지도 등에 활용한다.

평가 결과는 대체로 다음 두 가지 목적에 활용된다. 첫째, 학생들이 원래 계획했던 목표에 어느 정도 도달되었는지를 알아본 후 성적이나 등급을 부여하는 것이고, 둘째, 평가 결과를 교수･학습 개선에 활용하는 것이다. 이 중에서 후자는 학생들이 학습 과정에서 어려워하는 내용과 그 원인을 파악하여 그 결과를 토대로 학습 지도의 계획이나 지도 방법의 개선에 활용할 수 있다는 점에서 중요성이 크게 인식되고 있다. 또, 평가 결과는 학생들의 과학 관련 진로 지도 등에 활용할 수 있다.

마. 평가는 평가 계획 수립, 평가 문항과 도구 개발, 평가의 시행, 평가 결과의 처리, 평가 결과의 활용 등의 절차를 거쳐 실시한다.

평가는 일련의 절차, 즉 계획 수립, 문항과 도구 개발, 시행, 결과의 처리 및 활용 등의 절차를 거쳐 실시한다. 첫 단계인 평가 계획 수립 시 이후의 단계에 대한 구체적인 계획을 수립하는 것이 바람직하며, 평가에 관한 내용은 가능한 한 동료 교사 및 학생들과 공유하는 것이 필요하다.

6. 신･구 교육과정 비교

고등학교 ‘생명 과학 Ⅰ’의 신･구 교육과정의 성격, 목표, 내용을 비교하면 다음과 같다.

구분	2007 개정 교육과정	2009 개정 교육과정	비고
성격	◦ 시민으로서 갖추어야 할 생물학에 대한 기초 소양 함양 ◦ 인간에 대한 형태적･생리적 기본 개념을 이해하는 데 초점	◦ 시민으로서 갖추어야 할 생물학에 대한 기초 소양 함양 ◦ 인간에 대한 생리적 기본 개념에 대한 통합적 이해에 초점	◦ 일상생활과 관련 깊은 주제 중심 강조
목표	◦ 생명현상과 관련된 문제를 창의적이고 과학적으로 해결한는 데 필요한 과학적 소양을 기른다. ㈎ 생명 과학의 기본 개념을 이해하고, 생명 현상의 탐구와 생명 현상과 관련된 일상생활의 문제 해결에 이를 적용한다. ㈏ 생명 현상을 과학적으로 탐구하는 능력을 기르고, 생명 현상과 관련된 일상생활의 문제 해결에 이를 활용한다. ㈐ 생명 현상에 흥미와 호기심을 가지고, 생명 현상과 관련된 문제를 과학적으로 해결하려는 태도를 기른다. ㈑ 과학․기술․사회의 상호 관계를 인식한다.	◦ 인간을 중심으로 한 생명 현상을 포괄적으로 이해하고, 이와 관련된 문제를 창의적이고 과학적으로 해결하는 데 필요한 과학적 소양을 기른다. ㈎ 생명 과학의 기본 개념을 통합적으로 이해하고, 생명 현상의 탐구와 생명 현상과 관련된 일상생활의 문제 해결에 이를 적용한다. ㈏ 생명 현상을 과학적으로 탐구하는 능력을 기르고, 생명 현상과 관련된 일상생활의 문제 해결에 이를 활용한다. ㈐ 생명 현상에 흥미와 호기심을 가지고, 생명 현상과 관련된 문제를 과학적으로 해결하려는 태도를 기른다. ㈑ 과학․기술․사회의 상호 관계를 인식한다.	◦ 창의성, 문제 해결력, 과학적 소양 함양의 목표는 유지하되 생명현상에 대한 포괄적 이해를 강조한 총괄 목표 제시함
내용		⑴ 생명 과학의 이해	◦ 생명 과학의 성격과 생명현상의 특징에 대한 포괄적 이해를 도움
	⑴ 생명체의 유지 ㈎ 영양과 소화 ㈏ 호흡과 에너지 ㈐ 순환과 배설 ㈑ 몸의 조절 작용	⑶ 항상성과 건강 ㈎ 생명활동과 에너지 ㈏ 항상성과 몸의 조절 ㈐ 방어 작용	◦ 소화, 순환, 호흡, 배설을 분절된 과정이 아닌 ‘생명활동과 에너지’와 관련지어 통합적으로 이해 ◦ 순환에서 간단히 다루던 ‘방어 작용’을 중단원으로 독립하여 면역을 질병과 관련지어 다룸 ◦ ‘세포와 생명의 연속성’과 단원 순서를 바꿈
	⑵ 생명의 연속성 ㈎ 유전형질의 전달 ㈏ 생명의 탄생	⑵ 세포와 생명의 연속성 ㈎ 세포와 세포분열 ㈏ 유전	◦ 세포분열을 유전과 연관지어 ‘세포와 생명의 연속성’이라는 하나의 대단원으로 구성하여 통합적인 이해를 도움 ◦ 사람의 생식과 발생에 대한 구체적 내용은 대폭 축소하고, 세포분열만 다룸
	⑶ 생태계와 인간 ㈎ 생태계의 구성 ㈏ 생태계의 보전	⑷ 자연 속의 인간 ㈎ 생태계의 구성과 기능 ㈏ 생물의 다양성과 환경	◦ 생태계 보전의 필요성을 생물 다양성의 중요성과 환경과 연계하여 강조함 ◦ 생태계 보전의 필요성에 대한 강조 뿐 아니라 지속가능한 발전 방안에 대해 탐색하도록 함

<생명 과학 Ⅱ>

1. 성   격

‘생명 과학 II’는 생명 과학의 개념과 다양한 탐구 방법을 적용하여 생명 현상과 관련된 문제를 창의적이고 과학적으로 해결하는 능력을 기르기 위한 과목이다. 이를 위해 생명 과학 개념의 체계적 이해, 과학적 탐구 능력과 태도 함양, 과학·기술·사회(STS)의 상호 관계 인식 등을 목표로 설정하였다. 그러므로 ‘생명 과학 Ⅱ’는 학생들이 생명 과학 개념에 대한 체계적인 이해와 과학적 탐구 능력 습득을 바탕으로, 학습한 생명 과학 개념을 생명 과학과 관련한 문제 해결에 적용함으로써 생명 과학의 유용성을 인식하도록 하고, 생명 과학 현상과 관련된 정보나 사실에 대하여 과학적으로 탐구하려는 태도와 생명 과학 현상과 관련된 자신의 생각을 다른 사람과 다양한 방법으로 정확하게 소통하는 능력을 기르게 하는 데 그 목적을 둔다.

‘생명 과학 Ⅱ’의 내용은 크게 세포와 물질대사, 유전자와 생명 공학, 생물의 진화의 세 단원으로 구성한다. 세포와 물질대사 단원은 세포의 특성, 세포와 에너지의 주제로 구성하여 생명의 기본 단위인 세포를 중심으로 한 생명 활동을 물리·화학적으로 이해하도록 하고, 유전자와 생명 공학 단원은 유전자와 형질 발현, 생명 공학의 주제로 구성하여 유전자의 특성과 기능을 분자 수준에서 이해할 수 있도록 하며, 그리고 생명의 진화 단원은 생명의 기원과 다양성, 진화의 원리 등의 주제로 구성하여 지구에서의 생명의 기원과 유전자의 변화로 인한 생명체의 변화를 이해할 수 있도록 한다. ‘생명 과학 Ⅱ’에서는 생명 현상을 분자 수준에서부터 자연계에 존재하는 다양한 생물로 확대하여 폭넓게 종합적으로 이해함으로써 생명의 소중함을 인식하고 생명 과학과 인간의 미래를 올바르게 전망하도록 한다.

‘생명 과학 Ⅱ’에서는 생명 과학의 개념을 학생의 일상생활에서의 생명 과학의 경험과 관련시켜 체계적으로 지도함으로써 학생의 흥미와 호기심을 유발하여 자기 주도적인 학습이 촉진될 수 있도록 한다. ‘생명 과학 Ⅱ’의 내용은 관찰, 실험, 조사, 토론 등 다양한 활동을 포함하며, 이러한 활동을 통하여 과학적인 탐구를 하는 데 필요한 다양한 능력과 창의성이 신장될 수 있도록 배려한다. 탐구활동은 교육과정에 제시된 ‘탐구활동 예시’를 참조하여 학생들의 학습에 도움이 되도록 구성하며, 학교의 여건이나 수업 상황에 맞추어 일부 탐구 활동을 선택하거나 다른 활동으로 대체 또는 추가 도입을 하도록 한다.

2. 목   표

탐구를 통해 생명 과학의 개념을 체계적으로 이해하고, 일상생활이나 전공 분야에서 생명 과학과 관련된 문제를 창의적이고 과학적으로 해결하는 데 필요한 전공 기초 소양을 기른다.

‘생명 과학 II'는 ’생명 과학 Ⅰ‘과는 달리 학생들이 일상생활에서뿐만 아니라 전공 분야에서 생명 과학과 관련된 문제를 해결하는 데 필요한 전공 기초 소양을 기르는 것을 목표로 제시하고 있다. 이를 위하여 생명 과학 개념의 체계적 이해, 과학적 탐구 능력과 태도 함양, 과학·기술·사회(STS)의 상호 관계 인식 등을 하위 목표로 설정하였다.

가. 생명 과학의 개념을 체계적으로 이해하고, 생명 현상의 탐구와 문제 해결에 이를 적용한다.

‘생명 과학 Ⅱ’에서는 학생들이 생명 과학의 개념을 체계적으로 이해하도록 하는 것이 중요하다. 생명 과학의 개념을 체계적으로 이해함으로써 생명 현상에 대해 보다 깊이 이해하게 되고, 일상생활에서 뿐만 아니라 전공 분야에서 생명 현상과 관련한 문제를 창의적이고 합리적으로 해결할 수 있게 되기 때문이다. 이를 위해서 ‘생명 과학 Ⅱ’에서는 이론이나 개념의 단순 암기나 설명식 수업보다는 탐구 활동을 통해 생명 과학의 개념을 학생들이 체계적으로 이해하도록 하고, 배운 개념을 여러 가지 생명 현상의 설명과 문제 해결에 적용할 수 있도록 학습이 구성되어야 한다.

나. 생명 현상을 과학적으로 탐구하는 능력을 기르고, 생명 과학과 관련된 문제 해결에 이를 활용한다.

과학에서의 탐구 활동은 과학적 논리와 합리성을 바탕으로 학생들의 창의성을 신장시키고 유연한 사고와 독창적인 아이디어로 문제를 해결하는 경험을 제공하는데 효과적이다. 이러한 탐구 능력 배양은 실험실 또는 자연에서의 탐구, 즉 과학적 상황에서 대부분 이루어지지만, 학생들은 이러한 탐구 능력을 일상생활의 다양한 문제를 해결하는 데에도 적극적으로 활용하게 된다. 따라서  빠르게 발달하는 생명 과학에서 생명 과학과 관련된 문제 해결에 활용할 수 있는 탐구 능력의 향상은 반드시 필요하다.

다. 생명 현상과 생명 과학 학습에 흥미와 호기심을 가지고, 생명 과학과 관련된 문제를 과학적으로 해결하려는 태도를 기른다.

생명 과학이라는 학문은 생명체가 나타내는 생명 현상에 대한 흥미와 호기심으로부터 출발하여, 생명체가 환경과 끊임없이 상호작용하고 적응하면서 나타내는 다양한 변화와 현상을 체계적인 탐구를 통하여 이해하려는 학문이다. 따라서 생명 현상 그 자체에 대한 흥미와 호기심을 유발하여 생명 과학에 대한 강한 학습동기를 형성하고 학습에 대한 내적 추진력을 가지도록 해야 한다. 생명 현상에 대한 개념적 이해뿐 아니라 생명체와 관련한 현상과 탐구에 적용함으로써 생명체를 이해하고, 이것이 또 다른 흥미를 유발하여 일상생활에서 일어나는 생명 과학 관련 문제에 관심을 기울이고 이를 해결할 수 있도록 해야 한다. 따라서 ‘생명 과학 Ⅱ’에서는 생명 과학에 대한 기본 개념뿐 아니라 생명 과학과 관련된 일상생활의 문제를 탐구하는 기회를 많이 제공하도록 학습이 구성되어야 한다. 이러한 탐구 과정을 통해 유창성, 융통성, 독창성 등의 발산적 사고와 논리성, 합리성 등의 수렴적 사고를 신장시킴으로써 학생들이 일상생활의 문제 해결에 적용할 수 있도록 해야 한다.

라. 과학·기술·사회의 상호 관계를 인식한다.

생명 과학, 기술, 사회는 서로 고립된 것이 아니라 매우 긴밀한 관계를 유지하고 있다. 생명 과학은 생명체에 대한 이해에 바탕을 두고 발전하며, 생명 과학의 발달은 농학, 의학, 유전 공학 등 생명 관련 기술 발달에 많은 영향을 준다. 그리고 새로운 측정 도구나 기술의 발달과 같은 생명 과학 기술의 발달로 인해 다시 생명 과학이 발전하게 된다. 또한 생명 과학의 발전은 사회에 긍정적 또는 부정적 영향을 주기 때문에 사회는 정책이나 예산을 통해서 생명 과학을 지원하기도 하고, 특정 연구를 하지 못하게 금지시키기도 한다. 생명 과학과 관련된 주요 결정에는 국민의 대표인 의회를 통하거나 주민의 직접 투표로 결정하는 사례가 많으며, 정책 결정과 집행에는 여론이 큰 영향을 미치고 있다. 그러므로 생명 과학 기술의 발전은 일반 국민의 바른 이해와 지지를 필요로 한다. 따라서 생명 과학 교육을 통해서 학생들에게 생명 과학, 기술, 사회 사이의 관계를 바르게 인식시켜 장차 사회에 나가 생명 과학 기술과 관련된 사회 문제를 합리적으로 해결할 수 있도록 하여야 한다.

3. 내   용

가. 내용 체계

영 역		내용 요소
세포와 물질대사	세포의 특성	핵, 원핵 세포와 진핵 세포의 비교, 세포질, 세포막, 확산, 삼투, 능동 수송, 효소의 구조와 특성
	세포와 에너지	생체막을 통한 에너지 전환, 발효, ATP, 미토콘드리아의 구조와 기능, 해당 과정, TCA 회로, 전자 전달계, 엽록체의 구조와 기능, 명반응, 암반응
유전자와 생명 공학	유전자와 형질 발현	유전정보의 특성, DNA의 복제, 유전 형질의 발현, 유전자 발현의 조절
	생명 공학	생명 공학의 기술과 이용
생물의 진화	생명의 기원과 다양성	생명의 기원, 생물 분류 체계
	진화의 원리	변이, 자연선택, 유전적 평형, 종의 분화

나. 영역별 내용

(1) 세포와 물질대사

이 단원에서는 세포 내 소기관의 구조를 그 기능과 관련지어 이해하도록 하며, 원핵 세포와 진핵 세포의 차이점을 다룸으로써 두 세포 내의 생명활동을 이해하는 기반이 되도록 한다. 또한 세포막의 구조와 막을 통한 물질 수송, 효소의 구조와 특성을 다룸으로써 물질대사의 이해를 위한 기반을 제공한다. 세포와 에너지에서는 세포호흡과 광합성 과정에서 나타나는 생체막을 통한 에너지 전환과 ATP 생성, 효소에 의한 물질의 합성과 분해를 다룬다.

(가) 세포의 특성

7학년의 ‘생물의 구성과 다양성’에서는 동식물의 구조와 기능을 간단히 다루었지만, 이 단원에서는 핵과 세포질에 포함된 구성 요소의 구조와 기능에 대해 심화해서 다룬다. 세포소기관의 유기적 관계, 진핵세포와 원핵세포, 세포막 구조와 물질 수송, 효소의 구조와 특성 등의 내용으로 구성한다.

① 세포 소기관들이 기능적으로 유기적인 관계를 이루고 있음을 이해한다.

세포가 생명체를 이루는 구조적, 기능적 단위임을 이해하도록 하며, 이에 대한 이해가 생명체에 대한 관심과 호기심, 생명 과학에 대한 깊이 있는 학습으로 이어지게 한다. 세포를 구성하는 세포 소기관의 구조와 기능은 전자현미경을 포함한 다양한 현미경의 이용, 세포분획법, 자기방사법 등의 방법으로 알아낼 수 있음을 이해하게 한다. 세포 소기관인 핵, 미토콘드리아, 엽록체, 소포체, 골지체, 리보솜, 리소좀, 액포, 세포막, 세포벽 등의 구조와 기능을 물질의 합성과 분비 등의 세포 내 생명활동과 관련지어 다룬다.

② 원핵 세포와 진핵 세포의 차이점을 설명할 수 있다.

원핵 세포와 진핵 세포의 차이를 DNA, 세포내 막 구조, 리보솜, 세포벽 수준에서 알게 하여 두 세포의 생명활동을 이해하는 기반이 되도록 한다.

③ 확산, 삼투, 능동 수송 등 세포막을 통한 물질 출입 현상을 이해한다.

세포막을 비롯한 여러 세포 소기관을 구성하는 막에서 일어나는 단순 확산, 촉진 확산, 삼투, 능동 수송 등의 물질 이동 방식에 대해 다루고, 이들 물질 이동 방식의 공통점과 차이점을 이해하게 한다.

④ 효소의 구조와 특성을 이해한다.

효소의 특성, 효소의 구조와 종류, 효소의 활성에 영향을 미치는 요인 등을 다룸으로써 생물체 내에서 일어나는 여러 가지 화학 반응이 효소에 의해 조절됨을 이해하게 한다. 또한 효소가 인간 생활에 활용되는 예를 다룸으로써 효소에 대한 학습에 흥미를 갖도록 함과 동시에 학습한 내용을 적용하는 능력을 키우도록 한다.

[탐구 활동 예시]

① 막을 통한 물질의 이동 실험하기

여러 가지 막을 이용한 실험을 통해 확산, 삼투, 선택적 투과 등 막을 통한 물질의 이동 방식의 특성 또는 차이점 알아보기 등으로 구성할 수 있으며, 이 과정에서 학생들의 연관적 사고를 신장시킬 수 있다.

② 리포솜의 활용에 대해 조사․토론하기

리포솜을 활용하는 다양한 사례를 조사하고, 각 사례에 사용된 리포솜의 특성을 세포막의 특성과 관련지어 근거를 들어 설명하고 토론하기 등으로 구성하여 과학적 정보에 기반하여 의사결정을 하는 경험을 가지도록 한다.

③ 효소의 작용 실험하기

효소의 특이성, 효소의 종류와 기능, 효소의 작용에 미치는 여러 요인들의 영향을 알아보는 실험 등으로 구성할 수 있다.

[내용의 연계]

이 단원에서는 ‘2007 개정 교육과정’ 7학년의 ‘생물의 구성과 다양성’, ‘식물의 영양’, 8학년의 ‘소화와 순환’, ‘호흡과 배설’, 10학년의 ‘생명의 진화’, ‘생명 과학 I’의 ‘생명활동과 에너지’에 포함된 내용을 심화해서 다룬다.

‘제7차 교육과정’에 따라 학습한 학생들의 경우 7학년의 ‘생물의 구성’, ‘소화와 순환’, ‘호흡과 배설’, 8학년의 ‘식물의 구조와 기능’, 10학년의 ‘생명’, ‘생물 Ⅰ’의 ‘생명현상의 특성’, ‘영양소와 소화’, ‘호흡’, ‘배설’, ‘자극과 반응’ 단원에 연계된다.

[유의 사항]

세포 소기관의 특징을 개별 지식으로 다루지 않고 단백질의 합성과 분비 등과 같은 세포 내의 생명활동과 관련지어 다룸으로써 각 소기관들이 그 기능면에서 서로 연관되어 있음을 알게 한다. 그리고 세포막을 통한 물질 이동 방식인 확산, 삼투, 능동 수송에 대해 학생들이 잘못된 개념을 갖는 경우가 많으므로 이를 유의하여 지도하도록 한다. 특히 삼투의 경우에 확산의 일종인 수송 방식임을 이해하게 하고, 능동 수송과의 차이점을 알게 한다.

(나) 세포와 에너지

호흡과 광합성은 세포 내의 주요 물질대사 과정이다. 이 단원에서는 세포의 생명 활동에 필요한 ATP 전환 과정에 초점을 맞춤으로써 호흡과 광합성 모두 생체막을 이용한 에너지 전환과 관련됨을 이해하도록 구성한다.

① 미토콘드리아와 엽록체의 구조와 기능을 안다.

호흡과 광합성이 일어나는 장소인 미토콘드리아와 엽록체의 구조와 기능을 다룬다. 미토콘드리아의 내막과 엽록체의 그라나 구조의 공통적 특성, 미토콘드리아의 기질과 엽록체의 스트로마의 공통적 특성을 알게 하여 호흡과 광합성을 이해하기 위한 기초를 제공한다.

② 세포 호흡의 해당 과정, TCA 회로, 광합성의 암반응이 효소에 의한 화학반응임을 이해한다.

세포질과 미토콘드리아 기질에서 이루어지는 해당 과정과 TCA 회로, 엽록체의 스트로마에서 일어나는 암반응 모두 효소들에 의해 조절되는 일련의 화학반응임을 이해하도록 한다. 특히 해당 과정은 산소가 없이도 일어날 수 있는 호흡 과정인데 비해 TCA 회로는 산소를 필요로 하는 유산소 호흡 과정임을 알게 한다. 그리고 해당 과정과 TCA 회로와 전자전달계와의 관련성을 이해하게 한다. 광합성의 암반응에서는 이산화탄소 고정의 의미, 포도당 합성 과정과 암반응 과정 동안의 에너지 출입과 산화·환원 반응 등에 초점을 두어 다룬다.

③ 세포 호흡의 전자전달계와 광합성의 명반응이 생체막을 통한 에너지 전환 과정임을 이해한다.

세포 호흡의 전자전달계와 광합성의 명반응 모두 미토콘드리아 내막과 엽록체의 그라나라는 생체막에서 이루어짐을 알게 하고, 이때 전자 전달 과정에서 이루어지는 인산화 반응을 에너지, 효소, 산화·환원 반응에 초점을 두어 다룬다.

④ 발효를 실생활과 관련지어 이해한다.

해당 과정과 발효를 연계시켜 이해할 수 있게 한다. 학습에 흥미를 가질 수 있도록 주변에서 흔히 접하는 젖산 발효, 알코올 발효, 아세트산 발효 등의 예를 제시한다.

[탐구 활동 예시]

① 광합성과 관련된 과학사 조사하기

광합성에 대한 흥미와 관심을 불러일으킬 수 있는 과학사적인 발견 사례들을 조사하기 등으로 구성할 수 있다. 이 과정에서 학생들이 새로운 학설이나 이론의 탄생 과정에서 과학자의 창의성이 중요한 역할을 하며 과학 이론은 더 나은 설명이 있을 때 대체될 수 있다는 과학의 잠재성을 인식하게 한다.

② 잎의 색소 분리하기

여러 종류의 식물 잎의 색소를 크로마토그래피 방법으로 분리하는 실험 활동 등으로 구성할 수 있다. 이때 잎의 종류를 다르게 하는 것 외에 전개액을 다르게 하거나, 크로마토그래피의 종류를 다르게 하는 등의 다양한 방법을 사용하여 학생들의 발산적 사고를 신장시킬 수 있다.

③ 발효 실험하기

발효관을 이용한 알코올 발효 실험 등을 다룬다. 이 과정에서 미생물에 대한 관심과 호기심을 불러일으키도록 하고, 미생물의 이용과 관련한 독창적인 아이디어를 생각해볼 수 있게 한다.

[내용의 연계]

이 단원에서는 ‘2007 개정 교육과정’ 5학년의 ‘식물의 구조와 기능’, ‘우리의 몸’,  7학년의 ‘생물의 구성과 다양성’, ‘식물의 영양’, 8학년의 ‘소화와 순환’, ‘호흡과 배설’, 10학년의 ‘생명의 진화’, ‘생명 과학 I’의 ‘생명활동과 에너지’와 연계된다.

‘제7차 교육과정’에 따라 학습한 학생들의 경우 5학년의 ‘식물의 잎이 하는 일’, 6학년의 ‘우리 몸의 생김새’, 7학년의 ‘생물의 구성’, ‘소화와 순환’, ‘호흡과 배설’, 8학년의 ‘식물의 구조와 기능’, 10학년의 ‘생명’, ‘생물 Ⅰ’의 ‘영양소와 소화’, ‘호흡’ 단원에 연계된다.

[유의 사항]

호흡과 광합성은 학생들이 학습하기 어려워하고 이에 대해 오개념을 형성하기 쉽다. 호흡과 광합성 과정에 포함된 화학 반응들을 화학 구조 면에서 자세히 다루기보다는 반응들의 의미와 원리 이해에 초점을 맞추어 다룬다. 호흡과 광합성을 분리해서 다루어도 좋으나, 생체막에서 일어나는 에너지 전환 반응 측면에서 호흡과 광합성이 공통점을 지님을 알게 한다.

(2) 유전자와 생명 공학

생물의 형질 발현을 유전 정보의 특성, 유전자 발현의 조절과 관련지어 이해하고, 이를 바탕으로 생명공학 기술을 이해할 수 있게 한다.

(가) 유전자와 형질 발현

이 단원에서는 유전자의 본질, 유전자를 구성하는 DNA의 구조와 기능, 유전자의 형질 발현 과정, 단백질이 합성되는 과정 등에 대해 다룬다.

① 핵산의 구성 성분과 DNA의 구조 및 복제 과정을 이해한다.

유전자의 본질을 밝혀내는 과학사적인 실험적 증거들을 통해 핵산이 유전 물질의 본체임을 이해하게 한다. 핵산의 종류와 구성 성분을 분자 수준에서 다루고 핵산의 구조와 기능을 관련지어 이해하게 한다. DNA의 복제 과정은 DNA 구조와 관련하여 설명하며, 이 때 DNA의 복제 방향도 다루도록 한다. 그리고 DNA 복제 방식에 관련된 실험적 사실을 자료로 제시하여 DNA 복제 방식을 이해하게 한다.

② 유전자로부터 단백질이 합성되는 과정을 이해한다.

유전자에 존재하는 유전 정보가 어떻게 저장되어 있는지를 이해하게 하고, 유전 정보의 발현 과정을 전사와 번역을 통한 단백질의 합성 과정을 통해 이해하게 한다.

③ 원핵세포와 진핵세포에서 나타나는 유전자 발현의 조절 과정을 이해한다.

유전자 발현이 조절되는 기작은 원핵생물의 경우 전사 단계 조절인 락오페론을 중심으로 다루며, 진핵생물의 경우 유전자 발현이 조절되는 과정이 매우 복잡하므로 전사 단계의 조절에 초점을 두어 다룬다.

④ 세포 분화와 기관 형성을 유전자의 발현과 관련지어 이해한다.

발생 과정에서 나타나는 세포 분화와 기관 형성이 유전자 발현 조절에 의해 나타나는 현상임을 실험적 증거를 통해 이해하게 한다.

[탐구 활동 예시]

① DNA 모형 만들기

DNA 모형을 만들고, 모형을 분석하는 활동을 통해 DNA의 입체 구조를 이해할 수 있게 한다.

② 세포에서 DNA 추출하여 분리하기

구강 상피 세포, 브로콜리, 바나나 등의 세포로부터 DNA를 추출하는 실험 등을 할 수 있다.

③ 유전자 발현 과정 모의 실험하기

유전자로부터 폴리펩티드로 발현되는 과정을 이해할 수 있도록 모형, 인터넷, 동영상 자료를 활용한 모의 활동 등으로 구성할 수 있다. 이 과정에서 학생들은 유전자 발현과 관련하여 자신이 알고 있던 이론을 실제 현상과 관련지어 구체화시킬 수 있게 된다.

④ 유전자 발현에 관한 최신 연구의 활용에 대해 토론하기

초파리, 양서류 등 생물의 초기 발생에서 나타나는 유전자 발현에 관한 최신 연구를 조사하여 발표하고, 연구 결과의 활용에 대해 토론하기 등으로 구성할 수 있으며, 이 과정에서 학생들의 발산적 사고를 신장시킬 수 있다.

[내용의 연계]

이 단원에서는 ‘2007 개정 교육과정’ 9학년의 ‘생식과 발생’, 10학년의 ‘생명의 진화’, ‘생명 과학Ⅰ’의 ‘세포와 세포분열’, ‘유전’을 심화시켜 다룬다.

‘제7차 교육과정’에 따라 학습한 학생들의 경우 9학년의 ‘생식과 발생’, 10학년의 ‘생명’, ‘생물 Ⅰ’의 ‘생식과 발생’, ‘유전’ 단원과 연계된다.

[유의 사항]

유전자의 발현 과정은 분자 수준에서 구성 요소들 간의 복잡한 상호작용을 포함하고 있어 학생들이 관찰하거나 이해하기 어렵다. 따라서 이해를 촉진시키기 위하여 여러 가지 모형이나 동영상 자료 등을 동원하여 학생들이 구체적인 경험을 할 수 있도록 구성한다.

(나) 생명 공학

이 단원에서는 재조합 DNA, 단일 클론 항체, PCR 등과 같은 다양한 생명 공학 기술에 대하여 이해하게 한다. 이를 바탕으로 생명 공학 기술이 응용된 예를 알아보고 이것이 갖는 사회적 쟁점을 인식하게 한다.

① 재조합 DNA, 단일 클론 항체, PCR, 인간유전체 사업, 줄기세포, 장기이식 등 생명 공학 기술의 원리를 이해한다.

생명 공학 기술의 원리는 생물학적으로 의미 있는 예를 통해 설명하되, 가급적이면 생활 주변에서 찾아볼 수 있는 최신의 성과물들을 중심으로 다루도록 한다.

② 생명 공학의 발달 과정과 가능성 및 사회적 쟁점을 인식한다.

생명 공학은 발효 등을 이용한 과거의 식품 생산으로부터 현재는 의약품과 농․수산물의 개발, 환경, 바이오 산업 등 다양한 분야로 응용되어 발달되어 왔으며, 이러한 생명 공학 기술의 활용 가능성을 구체적인 예를 통해 인식하게 한다. 이 때 생명 과학 기술이 가지는 장점뿐만 아니라 개발과 적용에서 발생하는 사회적 쟁점도 고찰하여 올바른 생명 윤리를 지닐 수 있도록 한다.

[탐구 활동 예시]

① 유전자 재조합 모의 실험하기

모형과 인터넷 등을 활용한 유전자 재조합 모의 실험 등으로 구성할 수 있다.

② 생명 공학의 전망 토의하기

현재 적용되고 있는 생명 공학 기술에 대해 조사하고, 향후 발달 가능성과 과학적 지식에 근거하여 논의하기 등으로 구성할 수 있다. 이 과정에서 학생들은 생명 공학과 관련한 새로운 아이디어를 생각해보는 기회를 가지게 한다.

③ 생명윤리 쟁점에 대한 의사결정하기

유전자 조작, 줄기 세포, 유전병 치료 등과 관련한 생명 윤리 쟁점에 대한 자료를 토대로 학생들이 토의, 의사 결정, 캠페인 방법 제시하기 등으로 구성하여 다양하고 창의적으로 문제를 해결할 수 있게 한다. 이를 통해 생명 과학의 발전이 일상생활과 어떻게 관련되는지를 생각하고, 과학적 지식에 근거한 의사결정을 할 수 있는 경험을 제공할 수 있다.

[내용의 연계]

이 단원은 ‘2007 개정 교육과정’ 9학년의 ‘생식과 발생’, 10학년의 ‘인류의 건강과 과학기술’, ‘생명 과학Ⅰ’의 ‘세포와 세포분열’, ‘유전’과 연계된다.

‘제7차 교육과정’에 따라 학습한 학생들의 경우 9학년의 ‘생식과 발생’, 10학년의 ‘생명’, ‘생물 Ⅰ’의 ‘생식과 발생’, ‘유전’, ‘생명 과학과 인간의 생활’ 단원과 연계된다.

[유의 사항]

이 단원에서는 여러 가지 생명 공학과 관련한 발견들을 다룸으로써 첨단 생명 과학 분야에 관한 관심과 이해도를 높이도록 한다. 첨단 생명 과학 분야를 다룰 때 이미 발견된 과학적 사실과 검증되지 않은 생명 공학 기술의 가능성을 구분하여 검증된 과학적 사실과 과학적인 가능성을 혼동하지 않도록 한다. 또한 인류가 현재 직면하고 있는 질병, 노화, 환경 문제 등을 해결할 수 있는 생명 과학의 가능성을 전망하는 데 있어서 사실에 근거하지 않은 추상적인 설명은 피하도록 하며, 구체적 실험 증거에 근거한 내용을 중심으로 다루도록 한다.

(3) 생물의 진화

지구에서의 생명의 기원에서 현재의 다양한 생물로 진화된 과정과 이에 대한 설명으로서 진화의 원리를 이해한다. 이를 위하여 생물 진화의 역사와 진화의 원리를 알아보고 현대의 진화설을 중심으로 진화설을 다루도록 한다. 특히 현재 지구의 다양한 환경에 살고 있는 다양한 생물들의 특징을 진화의 관점에서 다루고, 이를 바탕으로 다양한 생물을 분류할 수 있도록 한다.

(가) 생명의 기원과 다양성

이 단원에서는 지구에 생명이 어떻게 출현할 수 있는지에 대한 과학적인 가설을 다루며, 지구상에 살았던 다양한 생물들의 특성을 환경과 진화의 관점에서 다룬다. 이 단원은 원시 세포의 탄생, 진핵 생물의 출현, 생물의 진화와 다양성, 진화를 고려한 생물의 분류 등의 내용으로 구성된다.

① 원시 세포의 탄생 과정을 이해한다.

생명의 기원과 관련하여 유기물의 생성으로부터 원시 세포가 탄생하기까지의 진화 과정을 다루도록 한다. 특히 어떤 환경에서 원시세포가 생성될 수 있으며, 원시세포는 어떤 특징을 가져야 하는지를 다루도록 한다. 또, 생명의 기원에 대한 여러 학설을 다루어 지구상에 생명체가 출현하게 된 여러 가설들의 장·단점을 과학적으로 논의할 수 있도록 한다.

② 진핵 생물의 출현 과정을 이해한다.

진핵 생물의 출현을 세포 공생설 등을 바탕으로 설명한다. 그리고 원핵생물에서 진핵생물이 출현하게 된 환경적 배경을 다루어 진화의 원동력이 무엇인지를 이해하도록 한다.

③ 다양한 생물의 특징을 생물의 진화와 관련하여 설명할 수 있다.

진화의 다양한 증거들을 다루고, 각각의 생물들의 분류학적인 특성을 자세하게 설명하기보다는 진화의 역사에 따라 생물들의 특성이 변해온 것을 중심으로 생물의 다양성을 기술한다. 이 때 인류의 진화도 포함하도록 한다.

④ 현재 지구에서 살고 있는 다양한 생물들을 진화와 관련하여 분류할 수 있음을 이해한다.

생물 분류의 기본 단위인 종의 개념과 학명을 알게 하고, 생물의 분류 체계를 이해하는데 필요한 계통수와 분류 계급(종-속-과-목-강-문-계-역)에 대해 다룬다. 또, 생물의 계통에 대한 이해가 증진됨에 따라 생물을 분류하는 체계가 3계 분류, 5계 분류, 3역(domain) 6계 분류 등으로 변해왔음을 알게 한다. 분류 체계의 내용은 최근 분류 체계를 중심으로 다룬다. 분류군은 계 수준에서 다루며 대표적인 문의 생물이 포함될 수 있도록 한다.

[탐구 활동 예시]

① 원시 세포 탄생에서 리보자임의 역할에 대해 추리하기

RNA 복제에 관한 내용이 포함된 리보자임에 관한 자료를 제시하고 원시 세포 탄생에서 리보자임의 역할에 대해 추리하기 등으로 구성할 수 있다. 이 과정에서 학생들이 원시 세포 탄생에 대해 근거 있는 주장을 하게 한다.

② 생물의 분류군을 진화와 관련하여 토론하기

동식물을 대표할 수 있는 몇 몇 무리를 대상으로 이들의 진화 관계를 탐색하고 토론하기 등으로 구성할 수 있다. 예를 들어 동물의 경우 연체동물, 절지동물, 척삭 동물의 특징을 순환계와 호흡계를 중심으로 비교하고, 식물의 경우 선태식물, 양치식물, 종자식물 등에서 육상 생활의 적응과 관련된 구조를 중심으로 비교하는 것으로 구성할 수 있다.

[내용의 연계]

이 단원은 ‘2007 개정 교육과정’ 3학년의 ‘동물의 세계’, 4학년의 ‘식물의 세계’, 5학년의 ‘작은 생물의 세계’, 7 학년의 ‘생물의 구성과 다양성’, 10학년 ‘과학’의 ‘생명의 진화’, ‘생명 과학 Ⅰ’의 ‘생태계의 구성과 기능’과 연계된다.

‘제7차 교육과정’에 따라 학습한 학생들의 경우 3학년의 ‘여러 가지 잎 조사하기’, ‘식물의 줄기 관찰하기’, 4학년의 ‘식물의 뿌리’, ‘여러 가지 동물의 생김새’, ‘동물의 생활 관찰하기’, 5학년의 ‘꽃과 열매’, ‘작은 생물 관찰하기’, ‘환경과 생물’, 6학년의 ‘주변의 생물’, 7학년의 ‘생물의 구성’, 9학년의 ‘유전과 진화’ 단원과 연계된다.

[유의 사항]

이 단원에서는 진화와 생물의 다양성을 연계하여 이해할 수 있도록 하는 것이 중요하다. 생물 종의 구조와 특징을 제시할 때 계 수준의 큰 분류 틀에 근거하여 최소한의 생물의 구조와 특징을 제시함으로써 흥미도 유발하고 생물의 다양성에 대한 기본 개념도 가지게 할 수 있도록 구성한다. 다양한 생물들의 종류 및 실례는 가능한 한 우리나라에 흔히 자생하는 생물이나 우리나라 고유종을 중심으로 하며 풍부한 사진 자료를 함께 제시한다. 각 계 수준의 생물들 중 최소한 한 종류 이상의 생물을 탐구할 수 있는 활동을 통하여 생물들에 대한 실제적인 이해를 높일 수 있도록 한다. 종의 학명을 설명할 때, 종명은 ‘속명+종명’이 아니라 ‘속명+종소명’임을 명확히 하여 오개념이 생기지 않도록 한다.

(나) 진화의 원리

이 단원은 생물 집단을 대상으로 유전자 풀에서 진화가 일어나는 현대의 진화설에 대해 다룬다. 유전자 풀의 변화는 돌연변이를 근간으로 하며, 다양한 환경에서 일어나는 경쟁과 자연선택으로 일어난다는 것을 이해하는 것이 중요하다. 이 단원에서는 하디-바인베르크의 법칙, 유전자 풀, 격리, 유전적 부동 등을 포함한 유전적 평형 개념과 진화의 요인을 다룬다.

① 개체군 내의 다양한 변이 사이에서 일어나는 경쟁과 자연선택으로 진화를 설명할 수 있다.

개체군 내에 다양한 변이가 존재함을 이해하고 이 다양한 변이를 가진 개체들 사이에서 일어나는 경쟁과 자연 선택을 통해 진화가 일어나게 됨을 이해하게 한다.

② 집단의 유전적 평형과 유전자 풀의 변화로 진화를 설명할 수 있다.

집단 유전, 유전자 풀, 멘델 집단, 하디-바인베르크 법칙의 개념을 다루고, 비멘델 집단에서 세대를 거치면서 유전자 빈도가 변하는 것을 진화와 관련지어 이해하게 한다.

③ 종의 분화 과정을 이해한다.

현대 진화설에 기초하여 종의 분화 과정을 이해하게 한다. 이 때 유전자 풀을 변화시키는 진화의 요인으로 돌연변이, 자연 선택, 이주와 격리, 유전적 부동 등을 다룬다.

[탐구 활동 예시]

① 하디ㆍ바인베르크 법칙과 관련한 모의 실험하기

한 쌍의 대립유전자의 유전자 풀로 구성된 모의 실험을 통해 하디-바인베르크 법칙과 멘델 집단의 개념 이해하기 등으로 구성할 수 있다. 이 과정에서 학생들이 기존 지식과 새로운 개념을 적절히 연관시킬 수 있게 한다.

② 유전자 풀의 변화 사례 조사하기

생물 집단의 유전자 풀이 변화된 사례를 조사하고 이를 진화의 요인으로 설명하기 등으로 구성할 수 있다.

[내용의 연계]

이 단원은 10학년 ‘과학’의 ‘생명의 진화’와 연계된다.

‘제7차 교육과정’에 따라 학습한 학생들의 경우 9학년의 ‘유전과 진화’ 단원과 연계된다.

[유의 사항]

집단 유전, 유전자 풀, 하디-바인베르크의 법칙, 유전적 부동 등은 학생들에게는 매우 생소하고 어려운 개념들이므로 각 개념에 대한 정의를 명확하게 하는 것이 필요하다. 이와 더불어 이 단원에 제시된 개념들을 이해하는 데 도움이 될 여러 사례들을 제시하여 진화의 원리에 대한 과학적인 개념 형성을 도와줄 수 있도록 한다. 진화에서 의미하는 변이는 표현형뿐만 아니라 유전적인 변이를 의미함을 분명하게 하여 유전자 풀의 변화가 진화로 이어질 수 있음을 이해하게 한다. 이 때 실제적인 사례 조사 결과를 제시함으로써 현대의 진화론에 대한 구체적인 개념 이해를 도울 수 있도록 한다. 진화를 다룰 때 종교적인 측면의 ‘창조론’에 대해서는 언급하지 않는다.

4. 교수･학습 방법

교수･학습 방법에서는 ‘학습 지도 계획’, ‘자료 준비 및 활용’, ‘학습 지도 방법’, ‘실험･실습  지도’, ‘과학 교수･학습 지도 지원’으로 나누어 그 내용을 설명하고 있다. 여기에서는 이들 각각에 대하여 상세화 함으로써 실제의 학습 지도에 도움을 주고자 한다.

가. 학습 지도 계획

⑴ ‘생명 과학 Ⅱ’의 학습 지도에서는 개념 체계 중심으로 접근하며, 생명 과학의 최근 연구 동향과 성과 등을 소개하여 진로 탐색에 활용하도록 한다.

‘생명 과학 Ⅱ’는 ‘생명 과학 Ⅰ’과 달리 주제 중심으로 접근하지 않고 개념 체계 중심으로 접근하도록 한다. 즉, ‘생명 과학 Ⅱ’는 일상생활이나 전공 분야에서 생명 과학과 관련된 문제를 해결하는 데 필요한 전공 기초 소양 함양을 목표로 하는 과목이기 때문이다. 이를 위해 ‘생명 과학 Ⅱ’에서는 생명 과학의 개념을 생명 현상을 분자 수준에서부터 자연계에 존재하는 다양한 생물로 확대하여 종합적이고 체계적으로 이해할 수 있도록 학습 지도를 계획한다. 또한 생명 과학의 최근 연구 동향과 성과 등을 소개함으로써 생명 과학에 대한 관심과 호기심을 증진시키며 진로 탐색에 활용될 수 있도록 한다.

⑵ ‘과학’과 ‘생명 과학 Ⅰ’ 및 다른 교과와의 연계성을 고려하여 학습 내용의 중복이나 비약이 없도록 학습 내용의 수준과 학습 지도 시기 등을 조절할 수 있다.

‘생명 과학 Ⅱ’에서 다루는 ‘유전자와 생명 공학’은 고등학교 선택과목인 ‘과학’의 ‘인류의 건강과 과학기술’, ‘생명 과학Ⅰ’의 ‘세포와 세포분열’, ‘유전’과 일부 내용이 중복될 가능성이 있다. 이러한 중복이 일어나는 이유는 고등학교 선택과목인 ‘과학’, ‘생명 과학 Ⅰ’에서 공통적으로 9학년 때 학습한 세포 분열을 유전과 연계하여 다루기 때문이다. 그러나 ‘과학’에서는 우주의 탄생으로부터 지구에서의 생명의 탄생과 진화라는 큰 틀 속에서 생명의 연속성의 원리로서 간략하게 다룸으로써 흐름을 유지하고, ‘생명 과학 Ⅰ’에서는 생명 과학의 주요 개념으로 다룸으로써 이후의 ‘유전’ 단원과의 연계성을 강조한다. 그리고 ‘생명 과학Ⅱ’에서는 유전물질의 본체인 DNA의 구조, 복제, 유전 정보의 저장, 유전 형질의 발현 및 조절 등을 다룸으로써 유전 현상이 나타나는 원리를 분자 수준에서 다루게 된다. 마찬가지로  ‘생명 과학 Ⅱ’의 ‘생물의 진화’는 ‘과학’의 ‘생명의 진화’ 와 일부 내용이 중복될 가능성이 있다. 고등학교 선택과목인 ‘과학’에서의 ‘생명의 진화’는 지구에서의 생명의 탄생과 진화라는 큰 틀 속에서 간략히 다뤄지고 있으며, ‘생명 과학 Ⅱ’에서는 지구에서의 생명의 기원과 유전자의 변화로 인한 생명체의 변화를 중심으로 다루고 있다.

학생들에 따라 ‘유전자와 생명 공학’, ‘생명의 진화’와 관련된 개념을 이미 배웠을 수도 있고 처음 접하는 개념일 수도 있다. 따라서 학생들의 학습 경험을 고려하여 학습 내용의 수준과 학습 지도 시기 등을 조절할 필요가 있다. 특히 생명 공학과 관련된 내용의 경우 기초부터 다루고 심화 내용을 다루는 것이 학생들의 개념 이해를 도와줄 것이기 때문이다.

⑶ 생명 과학 내용 및 생명 과학과 관련된 사회적 쟁점에 대한 과학 글쓰기와 토론을 할 수 있도록 수업을 계획한다.

생명 과학 내용 및 생명 과학과 관련된 사회적 쟁점에 대한 비판적 검토와 과학적인 정보에 기초한 의사결정 및 자신의 생각을 표현하는 능력은 지식 정보화 사회를 살아가는 데 있어서 매우 중요한 능력이다. 학생들을 생명 과학 내용 및 생명 과학과 관련된 사회적 쟁점에 대한 글쓰기와 토론에 참여시키는 것은 이러한 창의적 능력을 신장시키고 과학적 소양을 기를 수 있을 뿐만 아니라 생명 과학에 대한 이해도 증진시킬 수 있을 것이다. 따라서 연간 수업 계획 시 각 단원에 제시된 탐구 활동 예시를 참고하여 학생들이 배운 내용과 관련한 생명 과학 글쓰기와 토론을 할 수 있는 기회를 가질 수 있도록 계획하여 학생들이 생명 과학과 관련한 문제에 대한 자신의 생각을 과학적인 근거에 기초하여 논리적으로 표현할 수 있는 능력을 기를 수 있도록 한다.

⑷ 학생의 특성, 학교와 지역 사회의 특성 등을 고려하여 내용을 재구성하거나 다양한 학습 방법을 활용하여 지도할 수 있다.

‘생명 과학 Ⅱ’의 내용은 교육과정에 제시된 순서대로 지도하는 것이 생명 과학의 이해를 바탕으로 세포와 물질대사, 유전자와 생명 공학, 생물의 진화에 대한 개념들을 체계적이고 연계성 있게 이해하는 데 효율적이다. 그러나 탐구 활동을 할 수 있는 시기가 한정되어 있거나 지역 여건상 특정 내용의 수업이 어려운 경우가 있을 수 있다. 예를 들어 ‘잎의 색소 분리하기’와 같은 탐구 활동은 탐구에 적합한 시기가 있기 때문에 적절한 시기에 이러한 탐구 활동을 수행한다면 효과적인 수업으로 이끌 수 있다.

이밖에도 성공적인 교수･학습 활동으로 이끌기 위해 학생의 특성, 학교 교육과정의 특수성, 지역 사회의 여건, 학교의 실정에 따라 내용을 재구성하거나 다양한 학습 방법을 활용하여 지도할 수 있다.

⑸ 과학 학습과 관련된 특별 활동, 과학 전시회 등 여러 가지 과학 활동에 학생이 적극 참여할 수 있도록 계획한다.

과학 학습 지도와 탐구 활동은 교실에서만 이루어지는 것이 아니다. 오히려 실생활에서 보다 많은 문제 상황에 접하게 되며, 보다 많은 유용한 정보를 접할 기회가 있다. 특히, 학교의 실정에 따라서 수업과 관련된 다양한 학습 자료의 준비가 어려운 경우에는 더욱더 교실 밖에서 이루어지고 있는 많은 과학 관련 활동이나 행사에 적극 참여할 수 있는 기회를 제공할 필요가 있다. 더구나 교실 밖의 활동은 교실 내의 활동보다 더 학생들의 흥미와 관심을 끌 수 있다.

‘생명 과학 Ⅱ’의 학습 내용에 따라서 시기에 맞게 관련된 과학 전시관, 의료 기관 또는 연구 기관 등을 탐방하여 학습 내용과 관련된 과학 활동을 직접 체험하거나 설명을 들을 수 있는 특별 활동 계획을 세워 지도할 필요가 있다. 이와 같이 다양한 경험의 기회를 제공하는 것은 학생들의 능동적, 자기 주도적 탐구 기회를 제공할 뿐만 아니라 다양한 탐구 능력을 향상시키는 데에도 도움이 될 것이다. 과학 전람회 및 전시회 참가, 작품 및 연구 발표회 등의 행사들은 학교 재량 활동 시간을 활용할 수 있다. 학생들이 이런 활동을 할 때 개인별 또는 모둠별로 흥미 있는 과제를 선정하여 일정 기간 동안 연구를 진행할 수 있게 지도하고, 그 결과를 정리하여 발표할 수 있는 기회를 제공하도록 한다.

나. 자료 준비 및 활용

⑴ 지역에 따라 자료를 준비하기 어렵거나 탐구 활동이 어려운 내용은 교육과정의 목표에 부합하는 자료나 활동으로 대체할 수 있다.

‘생명 과학 Ⅱ’는 생물 자료의 수집이나 학습 활동의 주제 자체가 지역 여건이나 시기에 따라 제한을 받는 경우가 있다. 이러한 경우에는 컴퓨터, 멀티미디어 장치 등을 활용하여 간접적인 경험을 제공함으로써 탐구 활동을 대체할 수 있다.

⑵ 생명 과학에 대한 흥미와 호기심을 높일 수 있도록 생활 주변 및 첨단 과학 관련 소재를 학습 자료로 활용한다.

학생들은 생활 주변 및 첨단 과학 관련 소재에 많은 관심을 가지고 있다. 따라서 학습 내용과 관련한 이러한 소재를 적극 활용함으로써 학생들의 흥미와 호기심을 높일 수 있도록 하며, 과학의 유용성과 무한한 발전 가능성을 이해할 수 있도록 한다. 특히, 첨단 과학 관련 소재를 활용할 경우에는 그 원리에 대한 학문적인 접근보다는 학생들이 배우는 과학 내용이 이러한 첨단 과학과 어떻게 연관되어 있는지에 대한 개괄적인 이해에 초점을 둘 수 있도록 자료를 준비한다.

⑶ 첨단 과학, 과학자, 과학사 등과 관련된 자료를 활용한 과학 글쓰기와 토론을 지도할 수 있도록 과학도서 목록을 준비한다.

첨단 과학, 과학자, 과학사 등과 관련된 자료를 활용한 글쓰기와 토론을 위해서는 이러한 활동의 주제가 될 수 있는 다양한 과학 읽기 자료가 필요하다. 따라서 학생들의 수준에 맞는 다양한 과학도서 목록을 미리 준비하여 제공함으로써 과학 글쓰기와 토론 시 참고 자료로 활용될 수 있도록 한다.

⑷ 학생의 이해를 돕거나 흥미를 유발하기 위하여 모형이나 시청각 자료, 소프트웨어, 인터넷 자료 등을 활용할 수 있도록 준비한다.

학습 내용에 따라 모형이나 시청각 자료, 소프트웨어, 인터넷 자료 등은 좋은 학습 자료가 될 수 있다. 따라서 이러한 자료가 효과적일 것으로 판단되는 학습 내용의 경우에는 관련 자료들을 미리 준비하여 수업에 활용할 수 있도록 한다. 그러나 모형이나 모의실험 소프트웨어 등 실제 자연 현상을 단순화시켜 설명하는 자료들을 사용할 때에는 실제 자연 현상과의 차이점에 대해서 인식할 수 있도록 지도한다.

다. 학습 지도 방법

⑴ 다양한 방법과 소재를 활용하여 학생들의 흥미와 호기심을 유발하고 생명 과학의 주요 개념을 다루도록 한다.

‘생명 과학 Ⅱ’의 성격이 이공계로 진학할 학생을 대상으로 생물학에 대한 체계적이고 기초적인 개념 체계를 형성할 수 있도록 하는 것이지만, 학생의 흥미와 호기심을 유발하는 것은 학습 지도에 매우 중요한 요소이다. 따라서 학생, 학교, 지역 상황에 따라 다양한 방법과 소재를 활용하여 학생들의 흥미와 호기심을 유발하고 생명 과학의 주요 개념을 다루도록 한다.

⑵ 문제 인식 및 가설 설정, 탐구 설계 및 수행, 자료 분석 및 해석, 결론 도출 및 평가 등의 탐구 과정을 학습 내용과 적절히 관련시켜 지도함으로써 탐구 능력을 신장시킨다.

과학 탐구는 과학 교육의 특징일 뿐만 아니라 과학 지식의 습득 못지않게 과학 교육에서 중요하게 강조되는 내용이다. 탐구 활동을 지도할 때는 학습 내용이나 학생의 수준을 고려하여 관찰, 분류, 측정, 예상, 추리 등의 기초 탐구 과정을 바탕으로 문제 인식 및 가설 설정, 탐구 설계 및 수행, 자료 분석 및 해석, 결론 도출 및 평가, 일반화 등의 통합 탐구 과정을 적절하게 경험하게 하여 궁극적으로는 종합적인 탐구 능력을 기를 수 있도록 한다.

⑶ 탐구 활동을 모둠 학습으로 할 때에는 과학 탐구에서 상호 협력이 중요함을 인식시킨다.

탐구 활동은 모둠 학습으로 진행하는 경우가 많이 있다. 탐구 활동을 모둠으로 할 때에는 역할 분담을 하도록 하는 등 탐구 활동에 모든 학생들이 참여할 수 있도록 지도한다. 또, 과학의 협동 연구 사례들을 제시함으로써 과학 탐구에서 상호 협력이 중요함을 인식시키도록 한다.

⑷ 생명 과학 내용 및 생명 과학과 관련된 사회적 쟁점에 대한 자료를 읽고, 이를 활용한 과학 글쓰기와 토론을 통하여 과학적 사고력, 창의적 사고력 및 의사소통 능력을 함양할 수 있도록 지도한다.

생명 과학 내용 및 생명 과학과 관련된 사회적 쟁점에 대한 글쓰기와 토론은 과학적 사고력, 창의적 사고력 및 의사소통 능력 함양을 위한 좋은 방법이다. 학생들은 생명 과학과 관련된 사회적 쟁점에 대하여 논리적이고 과학적으로 자신의 의견을 제기하는 과정에서 통찰력과 비판적 사고력을 기르게 된다. 또, 토론은 나의 생각을 다른 사람에게 알리고 설득하는 능력뿐만 아니라 다른 사람의 생각을 듣고 평가하는 능력까지 길러 주므로 의사소통 능력 신장에 유용하다고 할 수 있다. 따라서 과학적 사고력, 창의적 사고력 및 의사소통 능력 등의 함양을 위하여 교사는 학습 내용 지도와 관련하여 적절한 시기에 생명 과학 글쓰기와 토론을 할 수 있는 기회를 제공하는 것이 필요하다.

⑸ 과학 학습에서 의사소통을 할 때에는 자신의 의견을 명확히 표현하고 다른 사람의 의견을 존중하는 태도를 가지게 한다.

지식은 배워지는 것이 아니라 스스로 만들어가는 것이라는 구성주의 관점에서 볼 때 학생 중심의 활동은 학생들이 스스로 지식을 구성하도록 하기 위한 좋은 학습 방법이라고 할 수 있다. 따라서 가능한 한 학생 중심의 활동이 이루어지도록 지도한다. 또, 이러한 활동 중에는 여러 가지 다양한 의사소통이 이루어지게 되는데, 이러한 때에는 자신의 의견을 명료하고 조리 있게 표현하면서도 다른 사람의 의견을 경청하고 존중하는 태도를 가지도록 지도한다. 토론에서 남의 의견을 경청하는 행동은 민주 시민의 자질일 뿐만 아니라 자신의 생각과 다른 학생의 생각을 비교하고 평가할 기회를 부여하며, 좋은 토론을 하기 위해서도 필요하다는 것을 이해시키도록 한다.

⑹ 학생들의 능력과 흥미 등 개인차를 고려하여 지도한다.

한 학급에 포함된 학생들은 능력과 흥미 등에서 개인차를 가지고 있으며, 동일한 내용을 동일한 방법으로 지도하였다고 해도 학습 내용을 이해하는 정도나 학습에 흥미를 보이는 정도는 학생에 따라서 많은 차이를 나타낸다. 따라서 교사는 학생들의 개인차 정도를 인지하고 가능하면 수업 상황에서 학생들의 개인차를 고려할 수 있는 방안을 모색하도록 한다.

⑺ 강의, 토의, 실험, 조사, 견학, 과제 연구 등의 다양한 교수･학습 방법을 적절히 활용하여 지도한다.

효과적인 교수･학습 방법은 학습 내용이나 학생들에 따라 달라질 수 있다. 따라서 교사는 학습 효과를 높일 수 있도록 학습 내용과 학습들의 특성 등을 충분히 고려하여 강의, 실험, 토의, 조사, 견학, 과제 연구 등 다양한 교수･학습 방법을 활용하도록 한다.

⑻ 학생의 지적 호기심과 학습 동기를 유발할 수 있는 발문을 하고, 개방형 질문을 적극 활용한다.

질문은 학생들의 흥미와 호기심을 유발함으로써 궁극적으로는 학습 동기를 유발하게 하는 좋은 학습 방법이다. 따라서 수업 시간에 적절한 발문을 사용한다면 흥미와 호기심을 유발할 수 있을 뿐만 아니라 학생들이 답을 생각하는 과정에서 인지적 작용을 촉진시킴으로써 학습 효과를 높일 수도 있을 것이다. 발문을 할 때는 질문의 이러한 유용성을 고려하여 학생들에게 의미 있는 발문을 하도록 하며, 특히 개방형 발문을 함으로써 학생들이 사고할 수 있는 기회를 제공하도록 한다.

⑼ 컴퓨터를 활용한 실험, 인터넷, 멀티미디어 등을 적절히 활용한다.

가장 좋은 과학 탐구 방법은 학생들이 실제로 탐구 활동을 경험하도록 하는 것이다. 따라서 학교 수업에서 실제 실험이나 활동이 가능한 탐구 활동의 경우에는 가능한 한 실제 실험이나 탐구를 하도록 한다. 다만 실제 실험이 불가능하거나 안전상의 문제가 있는 등의 경우에는 컴퓨터를 활용한 실험, 인터넷, 멀티미디어 등을 적절히 활용한다.

⑽ 첨단 과학, 과학사, 과학과 기술, 과학과 사회, 환경 등에 관련된 서적을 읽도록 권장함으로써 과학에 대한 흥미와 호기심을 유발하고, 과학･기술･사회의 상호 관련성을 이해시킨다.

학교에서 배우는 과학을 싫어하는 학생들도 첨단 과학이나 과학자 이야기 등에는 흥미를 보이는 경우가 종종 있다. 최신의 과학 이야기는 그 내용을 학생들이 정확히 이해하기는 어렵지만, 학생들에게 과학의 유용성과 무한한 발전 가능성, 그리고 나 자신이 과학 발전에 기여할 수도 있다는 생각 때문에 과학에 대한 학생들의 흥미와 관심을 끌기에 충분하다. 따라서 학습 내용의 지도 중 이와 관련 있는 첨단 과학, 과학자 이야기, 과학사, 과학과 사회, 환경, 시사성 있는 과학 내용 등을 적절히 도입한다면 학생들이 장래의 과학자로서 자신의 진로를 모색해 보는 좋은 계기를 부여하게 될 것이다.

라. 실험･실습 지도

⑴ 실험의 목적과 방법을 이해하고 실험을 수행할 수 있도록 지도한다.

과학의 내용은 과학 개념과 탐구 과정으로 구성되어 있다. 실험은 주요한 탐구 활동으로서 학생들은 실험을 통해 새로운 과학 지식을 얻거나 확인하게 된다. 따라서 실험실에서 이루어지는 탐구 활동이 실험 과정을 단순히 따르는 수동적인 실습에 그치지 않도록 실험의 목적과 방법을 이해하고 수행할 수 있도록 지도한다.

⑵ 실험을 하기 전에 실험실 안전 수칙을 확인하여 준수하고, 사고 발생 시 대처 방안을 미리 수립한다. 특히 화학 약품, 파손되기 쉬운 실험 기구, 가열 기구 등을 다룰 때의 주의점을 사전에 지도하여, 사고가 발생하지 않도록 한다.

실험･실습 지도에서 안전은 매우 중요하다. 실험･실습이 안전하게 이루어지기 위해서는 올바른 실험 기구의 사용 방법을 아는 것이 필수적이다. 따라서 실험 전에 실험 기구의 사용 방법을 올바로 익힐 수 있도록 지도하고, 특히 상해나 화상을 입을 수 있는 실험･실습을 할 경우에는 이에 대한 충분한 안전 지도를 하여 사고를 방지하도록 한다.

⑶ 야외 탐구 활동 및 현장 학습 시에는 사전 답사를 실시하거나 관련 자료를 조사하고 안전 지도를 한다.

사전에 철저한 준비와 계획이 없는 야외 탐구 활동이나 현장 학습은 그 효과가 반감되기 쉽다. 따라서 의미 있는 야외 탐구 활동이나 현장 학습이 되도록 하기 위해서는 사전 답사나 관련 자료 조사 등 철저한 준비가 필요하다. 학교 안보다 상대적으로 사고가 일어나기 쉬운 학교 밖에서 사고가 발생하지 않도록 위험한 시설이나 지형 등을 미리 파악하도록 하며, 안전 지도에 소홀하지 않도록 한다. 또, 안전 수칙을 만들어 안전 점검을 하고, 학습 지도 시 필요하다고 생각할 때마다 안전에 관한 주의를 환기시켜야 한다.

⑷ 실험 후의 폐기물은 환경오염을 최소화하도록 처리한다.

실험 후의 폐기물은 환경을 오염시키지 않도록 처리하여야 한다. 특히, 근래에는 환경오염 문제가 심각하게 대두되고 있다. 따라서 환경오염에 대비하여 폐기물을 종류별로 분류하여 수집함으로써 그 처리가 용이하도록 하여야 한다. 이것은 학생들의 환경 교육 차원에서도 중요한 의미를 가진다.

⑸ 생명체를 다룰 때에는 생명을 존중하고 아끼는 태도를 가지도록 하고, 부득이 생명에 손상을 가했을 경우에는 사후 처리에 유의하여 올바른 생명관을 가지도록 한다.

동물을 이용한 실험일 경우에는 실험할 동물의 수를 최소한으로 줄이고, 부득이 생명에 손상을 가했을 경우에는 사후 처리에 유의하여 올바른 생명관을 가지도록 한다. 동물의 내부 관찰 등은 해부를 할 수 있지만 경우에 따라 모형이나 멀티미디어 자료 등을 활용할 수도 있다.

마. 과학 교수･학습 지도 지원

⑴ 단위 학교에서는 실험, 관찰 등 과학 활동의 특성에 따라 연 차시 학습으로 운영할 수 있도록 지원한다.

실험이나 관찰 등의 과학 활동 중에는 한 시간 동안에 모두 마치는 것이 어려운 경우가 많이 있다. 실험을 준비하고, 실험을 실시하고, 유의미한 실험 결과를 도출하기 위해서는 연 차시 학습이 필요한 경우가 많이 있는데, 단위 학교에서는 이러한 점을 고려하여 과학 활동의 특성상 필요한 경우 연 차시 학습으로 운영하는 것이 가능하도록 지원한다. 특히 ‘2009 개정 과학과 교육과정’에서는 집중이수제와 함께 필요한 경우 연 차시 운영을 할 수 있도록 권장하고 있으므로, 학생들이 직접 실시하는 탐구 활동을 내실있게 진행할 수 있도록 지원한다.

⑵ 시･도 교육청에서는 내실 있는 과학 교수･학습을 위해 과학실, 과학 실험 기자재 등을 확보하기 위한 재원을 지원한다.

내실 있는 과학 교수･학습을 위해서는 과학실, 과학 실험 기자재 등의 확보가 필수적이다. 그러나 교사나 학교 수준에서 과학실, 과학 실험 기자재 등을 확보하는 것은 한계가 있다. 따라서 시･도 교육청에서는 내실 있는 과학 교수･학습을 위하여 이들에 대한 재원을 지원해야 한다.

5. 평 가

평가와 관련해서는 ‘평가 영역’, ‘평가 방법’, ‘평가 도구의 개발’, ‘평가 결과의 활용’, ‘평가의 절차’ 등 다섯 가지 항목으로 제시하였다. 여기에서는 이들 각각에 관하여 설명하고자 한다.

가. ‘생명 과학 Ⅱ’에서는 개념의 체계적 이해, 과학의 탐구 능력, 과학적 태도 등을 평가하며, 특히 다음 사항에 주안점을 둔다.

⑴ 주요 개념의 통합적인 이해 정도를 평가한다.

⑵ 탐구 활동 수행 능력과 이를 일상생활 문제 해결에 활용하는 능력을 평가한다.

⑶ 과학에 대한 흥미와 가치 인식, 과학 학습 참여의 적극성, 협동성, 과학적으로 문제를 해결하는 태도, 창의성 등을 평가한다.

‘생명 과학 Ⅱ’에서는 생명 과학 개념의 체계적 이해, 과학의 탐구 능력 및 과학적 태도 등 교과의 목표에서 제시한 영역에 대해 균형 있게 평가한다.

세포와 물질대사 단원에서는 세포의 특성, 광합성, 호흡과 관련된 각각의 개념에 대한 체계적인 이해 정도를 평가할 뿐만 아니라 개념들 사이의 관계를 통합적이고 종합적으로 인식할 수 있는지를 평가할 수 있도록 하며, 유전자와 생명 공학, 생물의 진화 단원에서도 이와 같이 통합적이고 종합적인 이해 능력을 평가할 수 있도록 한다. 이는 학생들로 하여금 단편적인 개념의 암기를 지양하고 과학적 개념을 바탕으로 다양한 상황에서 문제를 해결하는 능력을 강조한 것이다.

탐구 능력의 평가에서는 탐구 활동 수행 능력과 이를 일상생활 문제의 해결에 적용하는 능력의  평가에 초점을 맞추고 있다. 이는 탐구 능력의 신장이 학교에서 부딪치는 학습 문제의 해결만이 아니라 일상생활 문제의 해결에까지 전이되어야 함을 강조하는 것이라고 볼 수 있다.

그리고 과학에 대한 흥미와 가치 인식, 과학 학습 참여의 적극성, 협동성, 과학적으로 문제를 해결하는 태도, 창의성 등 정의적 영역에 대한 평가 또한 매우 중요하다.

나. 평가는 선다형, 서술형 및 논술형, 관찰, 보고서 검토, 실기 검사, 면담, 포트폴리오 등의 다양한 방법을 활용한다.

평가는 객관성, 공정성, 타당성 등을 고려하여 선다형, 단답형의 지필평가를 하는 경우가 많다. 그러나 적절한 평가도구와 평가기준은 학생들의 성취도를 평가하는 기능 뿐 아니라 학생들의 소질을 계발하고 발달시켜야 할 목표를 제시하는 역할을 할 수 있다는 점에서 매우 중요하다. ‘생명 과학Ⅱ’는 생명 과학의 기본 개념의 이해 뿐 아니라 과학적 탐구 능력 배양, 과학적 해결 태도 함양, 과학·기술·사회의 상호 관계 인식을 목표하고 있으므로 그에 걸맞는 평가 방법을 개발하여 활용할 필요가 있다. 특히 학생들의 발산적 사고, 연관적 사고, 수렴적 사고 등의 창의성을 평가하기 위해서는 평가 영역이나 내용의 성격에 따라 서술형 및 논술형, 관찰, 보고서 검토, 실기 검사, 면담, 포트폴리오 등의 다양한 방법을 사용할 수 있다. 지필평가에서 일정 비율 이상의 서술형 및 논술형 평가를 실시함으로써 지식의 평가뿐 아니라 탐구 사고력의 평가에 활용할 수 있다. 또, 리커트 척도의 질문지를 통해 과학에 대한 관심, 흥미, 과학적 태도 등 정의적 영역에 대한 평가를 하면 학생들의 성취 뿐 아니라 수업에 대한 교사의 반성 자료로 활용할 수도 있다. 실험 중의 기구 조작 능력이나 실험에 임하는 태도 등은 관찰을 통해서 평가할 수 있는데, 이때에도 평가의 객관성을 유지하기 위해서 사전에 평가 항목과 점수 배당 기준표를 만들어 활용해야 한다. 보고서 검토와 실기 검사는 탐구 사고력과 조작적 능력의 평가에 유용한데, 보다 객관적인 평가를 위해서 사전에 평가 기준을 만들어 학생들에게 공지하고 이를 활용할 필요가 있다. 또, 면담, 포트폴리오 등 다양한 방법을 활용하여 학생 개인의 이해, 흥미 및 가치 인식의 변화, 과학적 사고력의 발달 등에 대한 심도 있는 평가에 적합하다. 그 밖에도 학생들의 지식 발달 뿐 아니라 다양한 능력을 평가할 수 있는 타당성과 신뢰성 높은 평가도구를 개발하여 사용하는 것이 바람직하다.

다. 타당도와 신뢰도가 높은 평가가 되도록 가능하면 공동으로 평가 도구를 개발하여 활용한다.

평가에서 중요한 것은 평가 도구의 타당성과 신뢰성이다. 이를 위해 평가 도구를 개인적으로  개발하기보다는 동료 교사들과의 논의를 통하여 공동으로 개발하고 검토하는 것이 바람직하다.

라. 평가는 설정된 성취 기준에 근거하여 실시하고, 그 결과를 학습 지도 계획 수립, 지도 방법 개선, 진로 지도 등에 활용한다.

평가 결과는 대체로 다음 두 가지 목적에 활용된다. 첫째, 학생들이 원래 계획했던 목표에 어느 정도 도달되었는지를 알아본 후 성적이나 등급을 부여하는 것이고, 둘째, 평가 결과를 교수･학습 개선에 활용하는 것이다. 이 중에서 후자는 학생들이 학습 과정에서 어려워하는 내용과 그 원인을 파악하여 그 결과를 토대로 학습 지도의 계획이나 지도 방법의 개선에 활용할 수 있다는 점에서 중요성이 크게 인식되고 있다. 또한 평가 결과는 학생들의 과학 관련 진로 지도 등에 활용할 수 있다.

마. 평가는 평가 계획 수립, 평가 문항과 도구 개발, 평가의 시행, 평가 결과의 처리, 평가 결과의 활용 등의 절차를 거쳐 실시한다.

평가는 일련의 절차, 즉 계획 수립, 문항과 도구 개발, 시행, 결과의 처리 및 활용 등의 절차를  거쳐 실시한다. 첫 단계인 평가 계획 수립 시 이후의 단계에 대한 구체적인 계획을 수립하는 것이 바람직하며, 평가에 관한 내용은 가능한 한 동료 교사 및 학생들과 공유하는 것이 필요하다.

6. 신･구 교육과정 비교

고등학교 ‘생명 과학 Ⅱ’의 신･구 교육과정의 목표와 내용을 비교하면 다음과 같다.

구 분	2007 개정 교육과정	2009 개정 교육과정	비고
목표	◦ 과학과 관련된 전공분야로 진출하는 데 필요한 전공 기초 소양을 기른다. ㈎ 생명 과학의 개념을 체계적으로 이해하고, 생명 현상의 탐구와 문제 해결에 이를 적용한다. ㈏ 생명 현상을 과학적으로 탐구하는 능력을 기르고, 생명 과학과 관련된 문제 해결에 이를 활용한다. ㈐ 생명 현상과 생명 과학 학습에 흥미와 호기심을 가지고, 생명 과학과 관련된 문제를 과학적으로 해결하려는 태도를 기른다. ㈑ 과학, 기술, 사회의 상호 관계를 인식한다.	◦ 일상생활이나 전공분야에서 생명 과학과 관련된 문제를 창의적이고 과학적으로 해결하는 데 필요한 전공 기초 소양을 기르는 것으로 총괄적 상위 목표를 제시하고, 4개의 하위 목표는 ‘2007 개정 교육과정’의 기조를 유지한다.	◦ 전공 기초 소양과 함께 창의적 문제 해결력 신장 강조
내용	⑴ 세포와 물질 대사 ㈎ 세포의 특성 ㈏ 광합성 ㈐ 호흡	⑴ 세포와 물질 대사 ㈎ 세포의 특성 ㈏ 세포와 에너지	◦ 기존의 ‘광합성’과 ‘호흡’을 생체막을 이용한 에너지 전환과 관련하여 ‘세포와 에너지’로 통합하여 구성함
	⑵ 유전자와 생명 공학 ㈎ 유전자와 형질 발현 ㈏ 생명 공학	◦ ‘2007 개정 교육과정’과 동일	◦ 유전자 발현에 관한 최신 연구와 관련된 탐구활동을 추가하여 구성함
	⑶ 생물의 진화 ㈎ 생명의 기원과 다양성 ㈏ 진화의 원리	◦ ‘2007 개정 교육과정’과 동일	◦ 지구상의 생명의 기원에서부터 현재의 다양한 생물들까지, 그리고 생물의 분류를 진화의 관점에서 다루도록 구성함 ◦ 진화론은 현대 진화론에서 필요한 내용 정도로만 제시함

Ⅴ. 참고 문헌

교육재생간담회 (2009). 제3차 보고서.

김영식 (2007). 과학, 인문학 그리고 대학, 생각의 나무.

김영식 (2009). 인문학과 과학, 돌베게.

스노우, C.P. (2001). 두 문화, 오영환 옮김, 사이언스북스.

이덕환 (2007). 현대 사회와 인문학적 상상력, 서강대학교 출판부.

이화성 외 (2008). 고등학교 교육과정 해설 (6) 과학, 교육인적자원부.

한국과학기술한림원 (2008). 제50회 원탁토론회, 우리나라 수학 및 과학 교육의 문제점과 개선 방향. 우리의 과학기술, 무엇이 문제인가?.

호프만, 로알드 (1996). 같기도 하고 아니 같기도 하고, 이덕환 역, 까치.

윤현진 외 (2009). 과학과 교육 내용 개선 방안 연구, 한국교육과정평가원.

American Association for the Advancement of Science (1993). Project 2061: Benchmarks for Science Literacy. Oxford University Press, New York.

Carnegie Corporation of New York/Institute for Advanced Study (2009). The Opportunity Equation.

Harvard University, Faculty of Arts and Sciences (2007). Report of the Task Force on General Education.

National Science Board (2007), A National Action Plan for Addressing the Critical Needs of the U.S. Science, Technology, Engineering, and Mathematics Education System.