융합형 과학

2009 개정 교육과정 고등학교 과학 (11'~17' 高1)
과학
물리Ⅰ	화학Ⅰ	생명 과학Ⅰ	지구 과학Ⅰ
물리Ⅱ	화학Ⅱ	생명 과학Ⅱ	지구 과학Ⅱ

1 개요

2009 개정교육과정부터 적용된, 대한민국 고등학교 1학년이 배우는 과학 과목. 2009 개정교육과정이 1995년도생 세대부터 적용되기 때문에, 1995년도생이 융합형 과학 1세대. 현재 이 과목을 적극적으로 '고1 과정에 놔야해! 빼애애액!!'했던 교수가 퇴임했기 때문에 다음 교육 과정부터는 진로 선택 과목으로 쫓겨난다. 하지만 2018학년도에 입학하는 학생들이 처음으로 배우게 되는 통합과학도 상황은 비슷하다.

융합형 과학 이전에는 소위 '통합형 과학'이 있었다. 고2, 고3 때 배우는 과학탐구 과목이 물리I, 화학I, 생물I, 지구과학I, 물리II, 화학II, 생물II, 지구과학II가 있기 때문에 따라서 고1 때는 물화생지 I 과목들에서 기초 내용만을 뽑아서 정리해 놓은 '통합형 과학'을 공부했던 것. 이 통합형 과학에는 물리, 화학, 생물, 지구과학의 내용들이 단원별로 딱딱 분리되어 있었고, 그 틀을 깬 것이 바로 이 융합형 과학.

'융합형 과학'이 2009 개정교육과정에 적용된다는 사실이 처음 발표될 즈음에는, 다들 통합형 과학에서 이름만 바꾼 것이겠거니 생각했었다. 심지어는 6차까지 존재했던 물상과 생물의 구분마저 없어지고 과목명이 아예 '과학'이라는 하나의 과목으로 존재했던 중학교 과학에서도 물화생지 내용이 단원별로 분리되어 있으니까.

그런데 정작 2010년에 융합형 과학 교육과정이 발표되자, 전국의 예비고&선생들은 충격과 공포에 빠진다. 그 이유는...

"말 그대로" 모든 과탐 영역이 융합되어 있다

즉, 물화생지를 다 포괄할 수 있는 주제를 선정해놓고, 거기에 물리 내용, 화학 내용, 생물 내용, 지구과학 내용을 다 때려박아 놓은 것.

일례로, 융합형 과학은 1단원에서 빅뱅 우주론을 배운다. 뭐요 거기에, 물리(도플러 효과랑 허블법칙), 화학(원소 스펙트럼), 생물: 없다 지구과학(은하의 팽창과 연주시차) 내용을 말 그대로 융합시켜 놓은것. 뭘 그리 놀라? 그냥 쳐 외워 그런데 2009개정 중학교 3학년 과학에 똑같이 한번 더 나온다. 2000년생은 사실상 두 번 배우는 것.

일견 보기에는, 한 주제로 물화생지를 다 배울 수 있어서 좋은 것 같지만...

내용이 터무니없다.

원래의 고1 과학, 그러니까 통합형 과학은 과탐 I 과정들을 위한 '준비과정'적인 성격이 강했다. 그런데, 융합형 과학에서 원래의 그 의의를 깡그리 무시하고, 완전히 다른 내용을 넣어버린 것. 게다가 너무 어렵다. 당장 책을 펴 봐라. 맨 첫 장부터 쿼크랑 경입자에 대한 내용을 다루고 있다. 책을 넘기면 넘길수록 내용이 안드로메다로 날아가는 것을 몸소 지켜볼 수 있다. 중력이 뭔지도 제대로 안 가르쳐놓고 탈출속도를 언급하는가 하면 이온도 안 배운 상태에서 난데없이 공유결합이 튀어나오고, 컴퓨터 어쩌구 하면서 반도체도 갑툭튀...하지만 당시 기술가정이나 정보에도 반도체는 있었다.

실제 모 학교에서 개정된 고1 교과서의 내용으로 고3들에게 테스트해보니 이런 괜찮은 심화과정 어디서 나온 거임? 특목고 애들 배우는 거임? 이라는 반응이 나왔었다.(...) 개정된 고1 교과서라고 말하니 전체가 충공깽

물론 고등학교 대학교 과학은 중학교에서 배운 과학의 연장선 상에 존재하므로, 이해가 불가능한 것은 아니다. 새로운 교육과정의 과학을 실제로 접하는 현역 고1 학생들로서는 원체 어려운가보다 하고 별 불만 없이 배운다. 단 상술했듯 배우는 개념을 이해하기 위한 선행 이론들을 다 배우기 전에 억지로 이해하는 것이기 때문에 기존 교육과정에서 단계적으로 배울 때와 달리 이해의 깊이가 얕고, 배운다기보다는 외운다는 느낌이 강하다. 예를 들자면 1+1이 2라는 것을 수학적으로 증명하지는 못하지만(링크) 모든 사람이 그냥 그러려니 하고 받아들이는 것과 같은 것이다. 실제로 지금 고등학생들은 중력이 뭔지 그 원리가 무엇인지 어려운 내용을 하나도 안 배워도 중력은 끌어당기는 힘이라는 단순한 상식과 기본적인 약간의 지식만 가지고 탈출속도에 대해 설명할 수 있다. 물론 이걸 서술형으로 설명하라고 하니 완벽하게 맞은 학생이 드물긴 하다. 이렇게 어떻게든 어려운 개념들이 설명될 수는 있다.

1과목과 2과목을 섞어 한권에 적당히 나눠놓으면 이렇게 되지 않을까 하는 생각이 들게 한다. 게다가 중복되는 내용을 책 여기저기에 흩어놓거나 뒤로 갈수록 단원의 통일성이 없고 밑도 끝도 없이 "그냥 이런게 있음"식의 내용등 교과서를 6개월만에 급조했다는 소문마저 돌고 있다.

물화생지가 융합되어 있다는 점 때문에, 학교에서 가르치기 골머리 썩는다. 원래는 물리 전공, 화학 전공, 생물 전공, 지구과학 전공 선생으로 다 나누어져서 따로 진도를 나갔는데, 융합형 과학에는 그게 힘들다는 것., 전자의 에너지 준위도 겹치는등의 소소한게 있었지만(...) </ref>그럼 간단한 방법이 있지 않은가? 한명이 가르치면 되지이것도 실화다. 사실, 탐구과목에서도 내용이 겹치는 경우가 있다. 물리2랑 화학1이 그 예다.

몇몇 자사고에서는 아예 안 하고, 1학년 때부터 선택과목을 가르치는 어마어마한 포스를 자랑한다. 몇몇 자사고는 융합과학+과탐선택과목을 하는 포스를 자랑한다...... 문과생들의 텃밭인 외국어고등학교에서도 융합형 과학은 배우지 않고 과학탐구 영역 1과목을 가르치는 경우가 많다. 심지어 일부일반 인문계 고등학교들도 고1들이 배우기에는 너무 어렵다며 곧바로 과학탐구 영역을 가르치는 경우도 있다. 흠좀무 한술 더 떠서 융합형 과학과 과탐과목 중 한개를 병행하는 학교도 있다. 거기에 과학고쯤 가면 선택과목따위는 건너뛰고 바로 대학교 일반과학 시리즈(일반물리학, 일반화학, 일반생물학 등)를 시작하는 경우가 부지기수다. 사실 대부분의 과학고생은 융합과학에서 가르치는 허블팽창 등을 상식 정도로 취급하기도 하고. 단원을 쪼개서 어떻게든 물화생지로 쪼개고 물화생지 선생님이 각자 가르치는 경우도 있다. 아니면 부교재를 따로 제작해서 교과서를 무시해 버리기도 한다.

그런데 이게 어쩔 수 없는게 2007개정 교육과정까지는 초등학교 1학년부터 고교 1학년(10학년)까지를 국민공통기본교육과정으로 하고 고교 2/3학년때 심화선택과목을 배우고 수능에서는 심화선택과목에서 출제하였는데 미래형 교육과정부터는 국민공통기본교육과정이 중학교 3학년까지로 1년 축소되고 고등학교 1학년부터 심화선택과목을 배우는 걸로 바뀌었기 때문이다. 즉, 입학전에 문/이과를 분리한다. 2007개정교육과정까지는 1학년 1학기나 2학기때 문/이과를 선택했다. 그리고 믿기지 않겠지만 2005수능부터 전면 선택형시험이 되었기에 인문사회계열(쉽게 말하면 문과)학생이 과학탐구 영역에 응시가 가능하다. 이런 케이스를 '나형 과탐'이라고 부른다.

하지만 사실 내용들을 보면 구성 자체가 나쁜 것은 아니고, 사실 상당히 체계적이다. 위에 중력이 뭔지도 안가르쳐주고 탈출속도를 언급한다고 했지만, 중력이 뭔지를 제대로 가르치려면 대학교에서 배우는 내용들을 끌어와야 할지도 모른다(....). 다만 난이도가 고1들이 배우기에는 확실히 높기 때문에 첫 발표당시 충공깽을 안겨 주었던 것은 사실.고2 이과생들이 배워야 맞을책인데 이책가지고 수업하는 선생님들도 다 깐다 그리고 뒤로 갈수록 대충 서술된 티가 팍팍 난다.

융합은 과학입니다.

2 유래

이런 교육과정이 생기게 된 원인은 서울대학교의 한 교양(...)강의로부터 출발한다. 지금은 정년퇴임하고 광주과학기술원 석좌교수로 옮긴 서울대학교 화학부의 김희준 교수가 1997년부터 20년 가까이 진행한 과학 핵심교양 과목중에서, 이 융합형 과학과 굉장히 내용이 일치하는 수업이 있다. 빅뱅과 쿼크로부터 시작해서 화학적 진화로 넘어가고, 그러한 화학적 진화를 바탕으로 한 고체 지구에서 일어나는 생물적 진화로 논의가 이어지는 구조가 완전히 똑같다. 실제로 이 분은 현행 교과서 대표저자로도 이름이 올라가 있는 분으로서, 2009 개정 7차 교육과정에 참여하면서 이런 내용들을 대거 넣었다. 근데 이 강의는 난다긴다하는 서울대 학생들 사이에서도 더럽게 어렵기로 욕먹은 강의이다. 강의평가를 보면 내용은 어려운데 학점까지 안 주신다고 온갖 하소연이 널려있다.

이 교수의 지론은 과학은 시간 순서대로 배워야 한다는 것인데, 이는 과학사 순서대로 배우는 기존 교육과정과 달리 우주의 탄생부터 일어난 일을 순서대로라는 점에서 골때리기 비범하기 짝이 없다. 이는 이 분이 가진 특이한 철학에 기인한다. 이 분은 분석화학 전공으로서 결국 화학자다. 그런데 화학에서 가장 중요한 주제 중 하나가 바로 분자의 형성 및 작용이다. 그러한 분자에 대해 알려면 원자를 알아야 한다, 원자를 알려면 원자핵을 알아야 한다, 핵을 이해하려면 양성자와 중성자 및 전자를 이해해야하며 양성자와 중성자는 결국 쿼크의 이해로부터 출발하고, 쿼크의 형성과정에 대해서 알려면 빅뱅을 알아야 한다. 따라서 이 분은, 이러한 극악의 연쇄적인(...) 논리에 의거 근데 사실 틀린 소리는 아니다...., 빅뱅 및 쿼크부터 시작해서 가장 큰 현대 사회의 인간 및 분자까지 나아가자는 거창한 목표(...)를 갖고서 수업을 진행하는 것이다. 또한, 사이언스지 서평을 통해 세실리아 페인 및 헨리에타 스완 리비트라는 여성 천문학자의 일대기를 알게 되면서부터 천문학에 관심을 가지게 되었다고 하는데 이를 계기로 천문학까지 공부하고나서 학생들한테 10여 년이 넘는 세월동안 수업을 진행하고 있는 것이다(..) 그러니까 밑의 연세대 강의에서의 사례에서도 나오듯이 교양과학이 아닌 일반화학에서조차 강의의 반을 빅뱅에 쏟아붓게 되는 것.

이 김희준 교수의 철학에 대해 설명만으로는 감이 안 잡힌다면 직접 강의를 청강하거나 줌달, 브라운, 옥스토비, 앳킨스, 챙 등등 널리 쓰이는 일반화학 교과서와 이 교수의 저서(<생명의 화학, 삶의 화학>, 2009년 출간)를 비교해보자. 일반화학의 탈을 쓰고 서론부터 쿼크 드립을 치는 책은 없다. 정말 이 책으로 일반화학을 가르치셨는지는 확인바람 일반화학은 아니고 인사화를...

참고로 이 교수는 정년 퇴임 직전 마지막 해, 2012년에 연세대학교 국제캠퍼스에 와서는 똑같은 내용을 일반 화학 과목에서 의예과, 치의예과 학생들에게 가르치고 학점 폭탄을 투하한 뒤에 정년 퇴임하여 연세대학교에도 악명을 떨쳤다(...). 해당 학생들은 다음해 유기화학을 배울 때 화학쪽 기반이 부족해서 굉장히 고생했다. 당시 예과생들이 모두 기억하는 'the idea that~' 밀러의 논문 구절을 쓰는 것이 시험 문제였다.

사실 이건 과학과 역사에서 굉장히 큰 화두가 되고 있는 빅 히스토리라는 개념으로, 인간의 역사에서 시야를 넓혀 만든 게 자연사라면 자연사에서 시야를 넓혀 만든게 빅 히스토리. 과학이 제대로 갖춰지고 물리학으로부터 우주가 시작되는 이론이 굳혀지던 19세기 - 20세기 때부터 시도가 있었지만, 본격적인 작업은 미국 맥쿼리 대학의 러시아사 학자였던 데이비드 크리스천으로 다양한 분야의 과학서를 읽으며 역사학적으로 접근했다. 그러면서 우주의 시간대별로 자연과학부터 현대 인류문명까지 꼬챙이 엮어내듯이 다이나믹하게 풀어내는 강의로 자신의 첫 강의를 개설했다. 이것이 다른 대학으로 점점 퍼져 비슷한 강의가 개설되었는데 이게 빌 게이츠의 눈에 띄어 본격적으로 빅 히스토리 프로젝트라는, 학교에게 빅 히스토리를 가르치는 것을 권장하며 빅 히스토리 교육을 주도하는 프로젝트안돼로 발전한 것. 이런 입장에서 바라본다면 학문적으로 지식을 시간대별로 가르쳐 통섭적 내지는 간학문적인 지식을 가르치려고 하는 시도로 생각해 의외로 호평의 여지가 있다. 물론 문제는 일선 학교가 이런 교육이념을 이해 못하고 선생님마저 체계를 제대로 잡지 못해 우왕좌왕한다는 것. 그리고 무엇보다 빅 히스토리에서 알 수 있듯, 역사를 바라보는 시야에 과학을 포함해 넓게 보는, 역사에 초점이 맞춰진 개념을 과학 수업에서 한다는 것이다. 빅 히스토리의 가장 큰 특징이자 장점은 역사를 바라볼 때 단순히 사실들을 시간대별로 나열하는 것에서 벗어나서 그 시계열 상에 존재하는 논리적인 연결성을 바라보고 해석한다는 점이지, 빅 히스토리 하나로 역사와 과학을 동시에 때울 수 있다는 게 아니다! 특히 위에서도 말했듯이 빅 히스토리를 따라 과학을 가르치면 선행개념을 전혀 고려하지 않은 순서대로 배우게 되는데, 이는 초기 우주가 지금의 우주를 기준으로 보면 굉장히 비정상적이고 예외적인 환경이기 때문이다. 즉 예외를 배운 다음 일반적인 경우를 배우게 되는 것...

만일 추가적인 지식을 알고 싶다면 Youtube의 Crashcourse 무료 영어 강의나 '거의 모든 것의 역사'로 체계를 잡아보는 것이 좋을 것이다. 더붙여 과학 좋아하는 사람이라면 시간날때 khan academy에서 cosmology 영상들을 보면 꿀잼이 보장된다. 확실한 것은 이 교육과정이 한 교수의 어거지로 생겼다고 욕하기엔 나름의 탄탄한 이론적 배경이 있다는 점이다. 다만 아직까지는 배경만 갖춘채 중구난방으로 운영되는 것이 유일하다면 유일한 한계인데, 이 유일한 한계가 결국 다른 과목들과 마찬가지로 사실상 수능을 위해 존재하는 대한민국의 과학교육 커리큘럼에 융화하지 못하는 너무도 큰 한계라서...

3 마루타 95년생(?)

융합형 과학 첫 세대인 95년생들은 중학교에서는 7차 교육과정 마지막 세대이면서(96년생들이 중학교 7차교육과정 마지막 세대이고, 고등학교 2009 개정 교육과정 2번쩨 세대다), 고등학교에서는 2009 개정 교육과정 첫 세대다. 여기까지는 봐 줄 만 한데, 입학사정관이 도입된 특목고 전형도 이 세대가 첫 세대다. 거기에, 수능 두번 친다느니 하는 논란도 이 세대가 첫 세대였다. 해서 우리가 마루타인가?하는 이야기는 95년생의 일상적인 푸념이 되었다.사실 마루타가 아닌 세대가 있었나?

사실 가장 안습한건 학교 선생. 2011년도에는 고등학교가, 모든 학년의 교육과정이 다르다. 즉슨 3학년은 7차, 2학년은 2007 교육과정, 그리고 1학년은 2009 교육과정(...) 흠좀무

그러나 이 들이 치루게 될 2014대학수학능력시험 개편안은 이미 수년전부터 예고된 것이고 오히려 새로운 기회가 될 수 있다.

또 따지고보면 진정한 마루타는 95년생이 아니라 제7-1차교육과정 세대인 2002년 고교 신입생부터 2008년 고교신입생까지다. 이들은 이론상으로는 문이과 구분이 없고 교육 수요자(학생)의 흥미와 적성등에 따라서 자유롭게 선택할 수 있게 되었으나 여건이 갖추어지지 못해 이론과 현실의 괴리를 겪었다.

4 평가

이 책 정말 만만하게 보면 안된다. 여기서 배운 내용 나중에 다시 다 한다. 예로 4단원에서 반도체, 신소재, 다이오드, 트랜지스터, 앙페르법칙, 페러데이법칙 등이 미친듯이 나오는데 이것들은 그대로 물리I에서 나오며, 지구과학부분에 있는 케플러법칙, 행성의 탈출속도, 빅뱅우주론, 도플러효과, 쿼크와 경입자, 세페이드 변광성 등을 알아두면 물리I과 지구과학I, 물리II, 지구과학II에서 커버한다. 생물부분의 DNA의 구조와 이형분열, 동형분열, 5단원의 면역과 질병등은 생물I뿐만 아니라 생물II까지 연관되어있다. 화학은 분자의 탈출속도랑 옥텟규칙, 핵분열정도를 화학I에서 다룬다.

게다가 반도체와 도체에서 설명하는 에너지띠(에너지준위)이론은 물리1에서 간단히 나오긴 하지만 실질적으로는 대학교내용이다.즉, 이 교과서를 이해할 수 있으면 나중에 다시 배울 때 편하다는 이야기. 물론 이해할 기반이 전혀 없으니 선행 없이 이해하기란 지옥과 같다 옛날이였으면 과고용이나 상위1% 영재들을 위한 교과서라고 해도 전혀 이상할 것이 없다는 것이다.

다만, 중3에서 어느정도의 개념이 잡힌 상태에서 왔다면 그나마 이해가 가능할지도 모른다. 그리고 컴덕일 경우 제 3강이 매우 쉽게 느껴질 것이다. 하지만 그래도 상당한 난이도인 것은 변함이 없다.

아니면 중학교 때 고등학교 과학 탐구영역 부분을 전부 다 선행을 빼버리면 부담이 줄어든다.

5 대략적인 개요

제 1부 우주와 생명
시작부터 대단원 2개 연속 지구과학. 중간에 물리 화학이 깨알같이 있음

1. 우주의 기원과 진화

1-1. 우주의 기원

• 은하의 발견(지구과학)
• 빛의 스펙트럼(물리)
• 허블 법칙과 우주의 팽창(물리)

1-2. 빅뱅과 원자의 형성

• 기본 입자와 원자핵의 형성(물리)(화학)
• 우주 배경 복사(물리)

1-3. 별과 은하

• 별의 탄생과 진화(지구과학)
• 무거운 원소의 합성(화학)
• 은하와 은하단(지구과학)
• 성간 화합물과 공유결합(화학)

2. 태양계와 지구

2-1. 태양계의 형성

• 태양계의 형성 과정(지구과학)
• 지구형 행성과 목성형 행성(지구과학)
• 태양계의 에너지원(지구과학)

2-2. 태양계의 역학

• 행성의 원운동(물리)
• 케플러의 행성 운동의 법칙(물리)(지구과학)
• 뉴턴의 행성 운동의 원동력(물리)
• 지구의 운동(지구과학)
• 달의 운동(지구과학)

2-3. 행성의 대기

• 행성의 탈출속도(지구과학)(물리)
• 분자구조와 성질(화학)
• 행성 대기의 차이(지구과학)

2-4. 지구

• 지구의 진화(지구과학)
• 지구계(지구과학)
• 지구의 원소 분포(화학)
• 지자기(지구과학)

3. 생명의 진화

3-1. 생명의 탄생

• 원시 지구와 화학적 진화(생명과학)
• 생명체의 기본 요소(생명과학)

3-2. 생명의 진화

• 원시 생명체의 탄생(생명과학)
• 광합성과 대기의 산소(생명과학)
• 화석(지구과학)
• 지질시대(지구과학)
• 원핵세포 와 진핵세포(생명과학)
• 다양한 생물학적 종의 진화(생명과학)

3-3. 생명의 연속설

• 염색체와 유전자(생명과학) : 중3 4단원때 우려먹던 유사(체세포)분열과 6단원에 우려먹던 멘델유전의 법칙과, 생명과학2의 DNA,RNA와 AT(U)GC, 히스톤단백질을 다 굴비같이 엮어놨다.(...) 여기에서 대부분의 학생들이 유체이탈을 겪는다. 다만 DNA와 염기서열은 화학1에서도 중요하게 다룬다.
• 생식을 통한 유전자 전달(생명과학)

제 2부. 과학과 문명

4. 정보통신과 신소재 닥치고 물리 1

4-1. 정보의 발생과 처리

• 정보의 발생(물리)
• 센서(물리)
• 정보의 전달(물리)

4-2. 정보의 저장과 활용

• 저장매체(물리)
• 영상의 표현(물리)
• 정보 처리의 응용(물리)

4-3. 반도체와 신소재

• 고체의 전도성(물리)
• 반도체 소자(물리)
• 고분자 소재(화학)

4-4. 광물 자원

• 광물 자원의 유형(지구과학)
• 광물 자원의 생성 과정(지구과학)
• 광물 자원의 탐사와 제련 방법(지구과학)
• 광물 자원의 활용(지구과학)

5. 인류의 건강과 과학 기술

5-1. 식량 자원

• 육종(생명과학)
• 비료(생명과학)(화학)
• 식품 안전(생명과학)
• 생태계와 생물 다양성(생명과학)

5-2. 과학적 건강 관리

• 영양과 물질대사(생명과학)
• 질병과 면역(생명과학)
• 물의 소독(화학)
• 세제(화학)
• 천연 및 합성 의약품(화학)

5-3. 첨단 과학과 질병 치료

• 건강검진(생명과학)
• 질병의 진단(생명과학)
• 첨단 영상 진단(생명과학)(물리)
• 암의 발생과 진단 및 치료(생명과학)(물리)

6. 에너지와 환경

6-1. 에너지와 문명

• 여러 가지 형태의 에너지(물리)
• 에너지의 전환과 보존(물리)
• 에너지와 인류 문명(물리)
• 에너지 전환 효율과 영구 기관(물리)

6-2. 탄소 순환과 기후 변화

• 지구 에너지의 균형(지구과학)
• 온실 효과와 기후 변화(지구과학)
• 탄소 순환(생명과학)(지구과학)
• 광합성과 이산화탄소의 환원(화학)(생명과학)

6-3. 에너지 문제와 미래

• 에너지 자원의 생성과 고갈(물리)
• 신재생 에너지(물리)
• 핵에너지(물리)
• 지속 가능한 발전과 에너지(물리)

6 향후 미래

2015 개정 교육과정에선 이 내용 그대로 진로선택과목으로 옮긴다고 한다.