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1. 개요
2015 개정 교육과정의 진로 선택 과목 중 하나로, 사실상 2009 개정 교육과정의 1학년 과학을 그대로 진로 선택 과목으로 옮긴 것이다. 그리고 1학년 과정엔 통합과학이 자리하게 되는데, 이 과목과 구성이 그렇게 다르지는 않다. 중복 문제로 인해서인지 이번 교육과정을 마지막으로 과목 자체가 폐지되어 버렸다. 참고로 융합과학 탐구와는 아예 성격이 다른 과목이다.2. 단원
2.1. 우주와 생명
2.1.1. 우주의 기원과 진화
이 단원에서는 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, 중학교 때 배운 은하의 구조뿐만 아니라 선 스펙트럼 같은 물리 개념이나 공유 결합과 반응 속도 같은 화학 반응의 기본 개념도 학습하게 된다.[12융과01-01]허블 법칙을 통하여 우주의 팽창을 설명하고 우주의 나이를 구할 수 있다.
[12융과01-02]빅뱅 우주에서 기본 입자와 양성자 및 중성자, 헬륨 원자핵이 순차적으로 만들어짐을 모형으로 표현할 수 있다.
[12융과01-03]수소, 헬륨 원자가 나타내는 선스펙트럼으로부터 우주에 수소와 헬륨이 풍부하다는 것을 알 수 있으며 원자가 형성되면서 나온 빛이 우주배경복사로 검출된다는 것을 알고 이를 빅뱅의 증거로 설명할 수 있다.
[12융과01-04]별이 탄생하고 적색거성, 초신성으로 진화하면서 탄소와 산소 등 무거운 원소가 만들어지는 과정을 설명할 수 있다.
[12융과01-05]은하의 크기, 구조, 별의 개수 등이 다양하고, 은하와 은하 사이의 공간 등이 우주의 전체 구조를 이루고 있음을 우주 거대 구조를 관측한 결과를 활용하여 설명할 수 있다.
[12융과01-06]성간 공간에서 수소, 탄소, 질소, 산소 원자들로부터 수소와 질소 분자, 그리고 일산화탄소, 물, 암모니아 등과 같은 간단한 화합물이 만들어지는 과정을 설명할 수 있다.
[12융과01-02]빅뱅 우주에서 기본 입자와 양성자 및 중성자, 헬륨 원자핵이 순차적으로 만들어짐을 모형으로 표현할 수 있다.
[12융과01-03]수소, 헬륨 원자가 나타내는 선스펙트럼으로부터 우주에 수소와 헬륨이 풍부하다는 것을 알 수 있으며 원자가 형성되면서 나온 빛이 우주배경복사로 검출된다는 것을 알고 이를 빅뱅의 증거로 설명할 수 있다.
[12융과01-04]별이 탄생하고 적색거성, 초신성으로 진화하면서 탄소와 산소 등 무거운 원소가 만들어지는 과정을 설명할 수 있다.
[12융과01-05]은하의 크기, 구조, 별의 개수 등이 다양하고, 은하와 은하 사이의 공간 등이 우주의 전체 구조를 이루고 있음을 우주 거대 구조를 관측한 결과를 활용하여 설명할 수 있다.
[12융과01-06]성간 공간에서 수소, 탄소, 질소, 산소 원자들로부터 수소와 질소 분자, 그리고 일산화탄소, 물, 암모니아 등과 같은 간단한 화합물이 만들어지는 과정을 설명할 수 있다.
2.1.2. 태양계와 지구
이 단원에서는 전체 우주 중에서 우리 인간이 속해 있는 태양계와 지구에 대해서 중점적으로 학습하게 된다. 중학교 때 배운 지구와 태앙계의 특징, 태양계의 운동에다가 태양계와 지구의 형성 과정과 탈출 속도를 이해하게 하며, 케플러 법칙과 뉴턴의 운동 법칙도 배운다.[12융과02-01]태양계의 형성 과정은 행성의 공전궤도와 방향, 지구형 행성과 목성형 행성 등 중학교 때 배운 태양계의 여러 특징과 관련된다는 것을 알고, 태양에서 핵융합 반응이 일어나는 과정을 태양의 특성과 관련지어 설명할 수 있다.
[12융과02-02]케플러의 법칙은 행성의 운동에 관한 법칙으로 뉴턴의 운동 법칙을 이용하여 케플러 법칙을 설명할 수 있다.
[12융과02-03] 중학교 때 배운 지구와 달의 공전과 자전에 의해 식현상이 나타남을 모형으로 설명할 수 있다.
[12융과02-04]행성의 탈출 속도를 구하고, 목성, 금성, 화성 등의 대기 성분 차이를 탈출속도 및 기체 분자의 특성과 관련지어 설명할 수 있다.
[12융과02-05]지구의 진화 과정을 통하여 중학교 때 배운 지권, 수권, 기권 등과 같은 지구계 각 권이 형성되었으며, 태양으로부터의 거리가 지구를 특별한 행성으로 만들었다는 것을 추론할 수 있다.
[12융과02-06]지구의 원소 분포와 주변 화합물의 특성을 주기율과 관련지어 설명할 수 있다.
[12융과02-07]지구의 자기장과 이온층의 형성 원인을 지구의 내부 물질과 지구의 자전과 관련지어 설명할 수 있다.
[12융과02-02]케플러의 법칙은 행성의 운동에 관한 법칙으로 뉴턴의 운동 법칙을 이용하여 케플러 법칙을 설명할 수 있다.
[12융과02-03] 중학교 때 배운 지구와 달의 공전과 자전에 의해 식현상이 나타남을 모형으로 설명할 수 있다.
[12융과02-04]행성의 탈출 속도를 구하고, 목성, 금성, 화성 등의 대기 성분 차이를 탈출속도 및 기체 분자의 특성과 관련지어 설명할 수 있다.
[12융과02-05]지구의 진화 과정을 통하여 중학교 때 배운 지권, 수권, 기권 등과 같은 지구계 각 권이 형성되었으며, 태양으로부터의 거리가 지구를 특별한 행성으로 만들었다는 것을 추론할 수 있다.
[12융과02-06]지구의 원소 분포와 주변 화합물의 특성을 주기율과 관련지어 설명할 수 있다.
[12융과02-07]지구의 자기장과 이온층의 형성 원인을 지구의 내부 물질과 지구의 자전과 관련지어 설명할 수 있다.
2.1.3. 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 가져 왔음을 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.[12융과03-01]원시 바다에서 화학적 진화를 통해 간단한 화합물로부터 단백질과 같은 복잡한 탄소 화합물이 만들어지고 생명이 탄생하였음을 밀러의 실험 결과와 관련지어 설명할 수 있다.
[12융과03-02]광합성 박테리아가 출현하여 태양에너지를 이용해 물을 분해하고 이 때 나온 수소를 사용하여 이산화 탄소를 탄수화물로 환원시키면서 산소가 발생하고, 이 반응이 지구와 생명의 역사에 변혁을 가져온 과정을 과학적 근거를 들어 설명할 수 있다.
[12융과03-03]지질 시대에 따른 생물 화석의 변화를 통해 생물 종의 진화 과정을 추론할 수 있으며, 생물 화석이 포함된 지층과 암석의 특징을 바탕으로 과거 생물의 생활환경을 유추할 수 있다.
[12융과03-04]원핵생물, 진핵생물, 단세포생물, 다세포생물의 차이를 근거로 하여 다양한 생물 종의 진화를 설명하는 진화론의 핵심을 설명할 수 있다.
[12융과03-05]지구의 모든 생명체가 염색체, 유전자, DNA의 개념을 바탕으로 동일한 유전 암호를 사용하는 것에 근거하여 생명의 연속성을 설명할 수 있다.
[12융과03-06]대립 유전자 쌍이 생식 세포 분열과 수정을 거쳐 복제, 분배, 조합을 이룸으로써 유전 현상이 나타남을 사례를 들어 설명할 수 있다.
[12융과03-07]유전과 진화의 과정을 유전자의 전달과 변화로 설명할 수 있다.
[12융과03-02]광합성 박테리아가 출현하여 태양에너지를 이용해 물을 분해하고 이 때 나온 수소를 사용하여 이산화 탄소를 탄수화물로 환원시키면서 산소가 발생하고, 이 반응이 지구와 생명의 역사에 변혁을 가져온 과정을 과학적 근거를 들어 설명할 수 있다.
[12융과03-03]지질 시대에 따른 생물 화석의 변화를 통해 생물 종의 진화 과정을 추론할 수 있으며, 생물 화석이 포함된 지층과 암석의 특징을 바탕으로 과거 생물의 생활환경을 유추할 수 있다.
[12융과03-04]원핵생물, 진핵생물, 단세포생물, 다세포생물의 차이를 근거로 하여 다양한 생물 종의 진화를 설명하는 진화론의 핵심을 설명할 수 있다.
[12융과03-05]지구의 모든 생명체가 염색체, 유전자, DNA의 개념을 바탕으로 동일한 유전 암호를 사용하는 것에 근거하여 생명의 연속성을 설명할 수 있다.
[12융과03-06]대립 유전자 쌍이 생식 세포 분열과 수정을 거쳐 복제, 분배, 조합을 이룸으로써 유전 현상이 나타남을 사례를 들어 설명할 수 있다.
[12융과03-07]유전과 진화의 과정을 유전자의 전달과 변화로 설명할 수 있다.
2.2. 과학과 문명
2.2.1. 정보통신과 신소재
이 단원에서는 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 광물 자원에 대해서도 학습하게 한다.[12융과04-01]빛, 힘, 소리, 온도 변화, 압력 변화, 탄성파, 전자기파 등 자연계의 물리적 정보 발생 과정을 통해, 아날로그 정보와 디지털 정보의 의미와 차이를 설명할 수 있다.
[12융과04-02]정보를 인식하는 여러 가지 센서의 기본 작동 원리를 이해하고, 휴대전화, 광통신 등 첨단 정보 전달기기에서 정보가 다른 형태로 변환되어 전달되는 과정을 설명할 수 있다.
[12융과04-03]하드디스크 등 여러 가지 디지털 정보 저장 장치의 원리와 구조를 이해하고, 이 원리가 적용된, 자기 기록 카드 등에 대해 조사하여 발표할 수 있다.
[12융과04-04]눈에서 색을 인식하는 세포의 특성과 빛의 3원색 사이의 관계를 바탕으로, LCD 등 영상표현 장치와 디지털 카메라 등 영상 저장 장치의 원리와 구조를 과학적으로 설명할 수 있다.
[12융과04-05]고체에 대한 에너지 띠구조를 바탕으로 도체, 부도체, 반도체의 차이가 나타난다는 것을 이해하고, 이는 초전도체와 액정 등 새로운 소재의 물리적 원리로 활용될 수 있음을 설명할 수 있다.
[12융과04-06]반도체의 도핑과 반도체 소자의 전기적 특성을 이해하고, 이러한 특성이 다이오드와 트랜지스터, 고집적 메모리 등의 구조에 활용되는 사례를 제시할 수 있다.
[12융과04-07]고분자 물질의 구조와 이에 따른 특성을 이해하고, 고분자 물질의 특성을 활용한 합성섬유, 합성수지, 나노 물질 등 다양한 첨단 소재를 조사하여 발표할 수 있다.
[12융과04-08]중요한 광물 자원의 생성 과정과 유형, 분포와 탐사 방법을 설명할 수 있고, 광물 자원이 활용되는 사례를 조사하여 발표할 수 있다.
[12융과04-02]정보를 인식하는 여러 가지 센서의 기본 작동 원리를 이해하고, 휴대전화, 광통신 등 첨단 정보 전달기기에서 정보가 다른 형태로 변환되어 전달되는 과정을 설명할 수 있다.
[12융과04-03]하드디스크 등 여러 가지 디지털 정보 저장 장치의 원리와 구조를 이해하고, 이 원리가 적용된, 자기 기록 카드 등에 대해 조사하여 발표할 수 있다.
[12융과04-04]눈에서 색을 인식하는 세포의 특성과 빛의 3원색 사이의 관계를 바탕으로, LCD 등 영상표현 장치와 디지털 카메라 등 영상 저장 장치의 원리와 구조를 과학적으로 설명할 수 있다.
[12융과04-05]고체에 대한 에너지 띠구조를 바탕으로 도체, 부도체, 반도체의 차이가 나타난다는 것을 이해하고, 이는 초전도체와 액정 등 새로운 소재의 물리적 원리로 활용될 수 있음을 설명할 수 있다.
[12융과04-06]반도체의 도핑과 반도체 소자의 전기적 특성을 이해하고, 이러한 특성이 다이오드와 트랜지스터, 고집적 메모리 등의 구조에 활용되는 사례를 제시할 수 있다.
[12융과04-07]고분자 물질의 구조와 이에 따른 특성을 이해하고, 고분자 물질의 특성을 활용한 합성섬유, 합성수지, 나노 물질 등 다양한 첨단 소재를 조사하여 발표할 수 있다.
[12융과04-08]중요한 광물 자원의 생성 과정과 유형, 분포와 탐사 방법을 설명할 수 있고, 광물 자원이 활용되는 사례를 조사하여 발표할 수 있다.
2.2.2. 인류의 건강과 과학기술
이 단원에서는 과학 연구를 통해 개발된 지식과 기술이 인류의 생활과 건강에 어떻게 기여해왔는지를 파악하도록 한다. 이 단원은 농업 혁명과 신품종 개발에 의한 농업 생산성 향상, 과학적 원리를 이용하는 건강관리, 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.[12융과05-01]질소 고정의 의미와 비료의 생산, 농작물과 가축 개량을 위한 육종과 유전공학 기술, 식품의 안전성과 품질 개선 기술 등 식량 자원의 양과 질의 향상에 적용된 과학적 원리를 설명할 수 있다.
[12융과05-02]식량 자원의 지속적인 개발 및 확보와 관련하여 생태계와 생물다양성의 가치 및 종자은행의 중요성을 이해하고, 물의 소독, 살균, 세제의 사용이 인간 수명의 증가와 건강의 증진에 기여하였음을 조사하여 발표할 수 있다.
[12융과05-03]건강한 생활의 유지를 위해 세포의 물질 대사, 생장, 조직 형성 및 에너지 공급을 위한 영양소의 고른 섭취가 필요함을 이해하고, 일과 운동을 통하여 에너지가 소비되는 과정을 설명할 수 있다.
[12융과05-04]병원체로 작용하는 박테리아와 바이러스의 특징을 이해하고, 이들의 확산을 방지하기 위해 개발된 백신과 면역 과정에 대해 설명할 수 있다.
[12융과05-05]의료에 사용되는 청진기, 혈압계, 내시경과 MRI를 비롯한 첨단 영상 진단 장치에는 물리적 원리가 적용되었으며, 혈액 검사 등에는 화학적 원리가 적용되었다는 것을 설명할 수 있다.
[12융과05-06]생태계와 생물다양성의 가치를 천연 의약품과 관련지어 설명하고, 아스피린 등의 합성 의약품의 중요성에 대해 토의할 수 있다.
[12융과05-07]암의 발생은 유전적 ·환경적 요인과 관련됨을 알고, DNA 염기 서열과 단백질의 상세 구조에 대한 지식을 바탕으로 개발된 신약이 암의 진단과 치료에 활용되는 사례를 설명할 수 있다.
[12융과05-02]식량 자원의 지속적인 개발 및 확보와 관련하여 생태계와 생물다양성의 가치 및 종자은행의 중요성을 이해하고, 물의 소독, 살균, 세제의 사용이 인간 수명의 증가와 건강의 증진에 기여하였음을 조사하여 발표할 수 있다.
[12융과05-03]건강한 생활의 유지를 위해 세포의 물질 대사, 생장, 조직 형성 및 에너지 공급을 위한 영양소의 고른 섭취가 필요함을 이해하고, 일과 운동을 통하여 에너지가 소비되는 과정을 설명할 수 있다.
[12융과05-04]병원체로 작용하는 박테리아와 바이러스의 특징을 이해하고, 이들의 확산을 방지하기 위해 개발된 백신과 면역 과정에 대해 설명할 수 있다.
[12융과05-05]의료에 사용되는 청진기, 혈압계, 내시경과 MRI를 비롯한 첨단 영상 진단 장치에는 물리적 원리가 적용되었으며, 혈액 검사 등에는 화학적 원리가 적용되었다는 것을 설명할 수 있다.
[12융과05-06]생태계와 생물다양성의 가치를 천연 의약품과 관련지어 설명하고, 아스피린 등의 합성 의약품의 중요성에 대해 토의할 수 있다.
[12융과05-07]암의 발생은 유전적 ·환경적 요인과 관련됨을 알고, DNA 염기 서열과 단백질의 상세 구조에 대한 지식을 바탕으로 개발된 신약이 암의 진단과 치료에 활용되는 사례를 설명할 수 있다.
2.2.3. 에너지와 환경
이 단원에서는 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 이산화 탄소가 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 온실 효과를 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.[12융과06-01]에너지는 다양한 형태로 존재하고, 자연이나 일상생활에서 에너지가 다른 형태로 전환되는 과정에서 에너지가 보존됨을 예를 들어 설명할 수 있다.
[12융과06-02]지구의 가장 중요한 에너지원은 태양 에너지와 화석 연료이고, 에너지를 빛, 열, 소리, 전기 등으로 전환시키는 기술을 바탕으로 인류 문명이 발전해온 과정을 설명할 수 있다.
[12융과06-03]에너지 전환 과정의 효율 관점에서 영구기관은 불가능하다는 것을 과학적으로 논증할 수 있다.
[12융과06-04]대기와 해양의 순환은 지구의 에너지 순환 과정이며, 엘니뇨나 라니냐와 같은 해양 순환의 변화가 기후에 심각하게 영향을 준다는 것을 추론할 수 있다.
[12융과06-05]화석 연료의 사용은 산화와 환원 과정이며, 화석 연료의 과다 사용이 지구 온난화와 기후 변화를 일으킨다는 것을 논증할 수 있다.
[12융과06-06]식물의 광합성은 이산화 탄소의 환원 과정으로 탄소의 순환과 관련되며, 광합성에서 빛 에너지의 역할을 빛의 특성과 관련지어 설명할 수 있다.
[12융과06-07]화석연료와 방사성 에너지 자원의 생성 과정을 이해하고, 에너지 자원 고갈로 발생한 문제를 해결하는 방안에 대해 토론할 수 있다.
[12융과06-08]태양, 풍력, 조력, 파력, 지열, 바이오 등과 같은 재생 에너지와 핵융합이나 수소 등과 같은 신에너지 자원을 이해하고, 지속가능한 발전의 관점에서 신재생 에너지를 활용하는 방안을 설명할 수 있다.
[12융과06-09]태양 전지, 연료전지, 하이브리드 기술은 환경적 관점에서 필요하다는 것을 논증할 수 있다.
[12융과06-02]지구의 가장 중요한 에너지원은 태양 에너지와 화석 연료이고, 에너지를 빛, 열, 소리, 전기 등으로 전환시키는 기술을 바탕으로 인류 문명이 발전해온 과정을 설명할 수 있다.
[12융과06-03]에너지 전환 과정의 효율 관점에서 영구기관은 불가능하다는 것을 과학적으로 논증할 수 있다.
[12융과06-04]대기와 해양의 순환은 지구의 에너지 순환 과정이며, 엘니뇨나 라니냐와 같은 해양 순환의 변화가 기후에 심각하게 영향을 준다는 것을 추론할 수 있다.
[12융과06-05]화석 연료의 사용은 산화와 환원 과정이며, 화석 연료의 과다 사용이 지구 온난화와 기후 변화를 일으킨다는 것을 논증할 수 있다.
[12융과06-06]식물의 광합성은 이산화 탄소의 환원 과정으로 탄소의 순환과 관련되며, 광합성에서 빛 에너지의 역할을 빛의 특성과 관련지어 설명할 수 있다.
[12융과06-07]화석연료와 방사성 에너지 자원의 생성 과정을 이해하고, 에너지 자원 고갈로 발생한 문제를 해결하는 방안에 대해 토론할 수 있다.
[12융과06-08]태양, 풍력, 조력, 파력, 지열, 바이오 등과 같은 재생 에너지와 핵융합이나 수소 등과 같은 신에너지 자원을 이해하고, 지속가능한 발전의 관점에서 신재생 에너지를 활용하는 방안을 설명할 수 있다.
[12융과06-09]태양 전지, 연료전지, 하이브리드 기술은 환경적 관점에서 필요하다는 것을 논증할 수 있다.