통합과학

2015 개정 교육과정 고등학교 과학 (18'~ 高1)
공통통합과학과학탐구실험
일반물리학Ⅰ화학Ⅰ생명과학Ⅰ지구과학Ⅰ
진로물리학Ⅱ화학Ⅱ생명과학Ⅱ지구과학Ⅱ
진로 선택 과목에는 '융합과학', '과학사', '생활과 과학'도 있다.

1 개요

2018학년도에 고등학생이 되는 학생들이 처음 배울 과목으로, 과목명이 '과학'이 아니라 '통합과학'으로 확정되었다. 2015 개정 교육과정 총론에 따르면 ‘통합과학’은 고등학교 2, 3학년 과정을 이수하기 위해 각각의 주요 개념만을 모았다고 한다. 그러나 모두가 생각했던 제7차 교육과정 시절의 기초 선수 과정이었던 '공통 과학'의 모습과는 전혀 딴 판이며, 융합 과학과 별 다를 게 없다는 것이 중평이라 논란의 불씨가 될 예정이다.

2 교과 내용

확정안에 따르면 운동과 에너지(물리학), 물질(화학), 생명(생명 과학), 지구와 우주(지구 과학) 등을 통폐합하거나 융합하여 다시 물질과 규칙성, 시스템과 상호 작용, 변화와 다양성 및 환경과 에너지의 영역으로 재구성되었다고 한다.

2.1 Ⅰ. 물질과 규칙성

앞서 이론적인 부분에 있어서는 화학에 해당하는 파트이고, 뒷 중단원에 등장하는 파트는 앞서 배운 화학적 지식으로 생명과학 또는 기술적인 지식으로 융합시킨다. 이전 교육과정 화학Ⅰ(2009)에서 양적 관계 파트가 내려온다는 괴담은 헛소리인 것으로 판명되었다. 첫번째 중단원은 고등학교 ‘화학Ⅰ(2015)’의 ‘원자의 세계’, ‘화학 결합과 분자의 세계’, ‘지구 과학Ⅰ(2015)’의 ‘별과 외계 행성계’와 ‘외부 은하와 우주 팽창’과 연계된고, 두번째 중단원은 ‘물리학Ⅰ’의 ‘물질과 전자기장’, ‘화학Ⅰ’의 ‘화학 결합과 분자의 세계’, ‘역동적인 화학 반응’과 연계된다.

2.1.1 물질의 규칙과 결합

  • 원소의 기원
우주 초기의 원소인 수소와 빅뱅 이론의 기초적인 부분을 다룬다. 그밖에 태양계에서 원소가 생성되는 과정, 원시 지구의 고체 물질 형성되는 과정을 배운다. 물리학과 지구 과학의 이미지가 겹쳐지지만 결정적으로 배우는 분야는 화학이다. 지구 구성 물질의 원소는 빅뱅과 별의 진화 과정을 통해 만들어졌으며, 원자에서 방출되는 전자기파를 활용하여 자연 현상에 대한 다양한 정보를 수집한다. 별의 진화 과정에서는 별 내부의 핵융합을 통해 탄소, 질소, 산소가 생성되는 것을 정성적으로 다루고, 초신성 폭발의 결과로 철보다 무거운 원소가 만들어짐을 다룬다. 분광기로 선스펙트럼과 연속 스펙트럼을 관찰하고 우주 전역에서 수소의 선스펙트럼이 관찰되는 이유에 대해서도 배운다.
  • 원소의 주기율
화학 선생님들의 짙은 애환이었던 주기율표가 드디어 고등학교 1학년 과정 첫 단원에 등장한다. 눈물 원소의 주기율 등을 통해 자연의 규칙성을 확인하는 것이 일반화된 지식인데, 여기서 원소를 금속 원소과 비금속 원소으로 나누는 것을 목표로 하고, 1족 원소와 17족 원소만 다룬다. 반응성에 대해서는 할로젠(17족 원소)의 반응성만 확인한다. 추가로 최외각 전자에 대해 배운다.
  • 화합 결합
금속 원소와 비금속 원소라는 분류 개념을 확장하여 이온 결합과 공유 결합에 대해서 배운다.

2.1.2 자연의 구성 물질

  • 자연의 구성 물질
생명과학과 관련된 파트지만, 앞서 배웠던 화학 결합(이온 결합, 공유 결합)과 접목시켜 생명체의 구성 원리와 지각을 구성 원리를 배운다. 주로 단백질, 광물 등을 배운다. 특히 핵산 모형을 관찰하여 핵산의 구조적 특징과 규칙성을 설명하고, 일정한 구조를 가진 단위체들이 다양한 배열을 통해 생명체의 주요 구성 물질을 생성하는 원리에 대해서 배운다. 지각을 구성하는 규산염 광물은 Si–O 사면체를 기본 골격으로 하여 다양한 광물들이 만들어짐을 다루는 것만 배운다. 구체적인 구조식이나 화학식은 다루지 않는다. 생명체를 구성하는 탄소 화합물은 탄소(C)를 기본 골격으로 수소, 산소 등이 결합하여 만들어짐을 다룬다.
  • 신소재와 전자기
자연의 구성 물질들이 가진 물리적 성질 중 전기적 성질 또는 자기적 성질을 활용하여 새로운 소재를 개발한 사례를 다룬다.

2.2 Ⅱ. 시스템과 상호 작용

물화생지의 짬뽕이다. 융합 과학과 별로 달라진 것이 없다. 물리학, 지구과학, 생물학 순서에 해당하는 파트이다.

2.2.1 역학적 시스템

  • 중력과 자유낙하 운동
여기서는 기존 물리Ⅱ(2009)에 있던 '1차원 상에서의 자유 낙하 운동'만을 다룬다. 힘에 대한 내용도 중력만을 다루며 전기력, 자기력, 수직항력, 마찰력 관련 내용은 중학교 때 당연히 배웠을 것으로 가정하고 이젠 아예 다루지 않는다. 따라서 속도와 가속도 같은 기초 개념조차 아주 가볍게 다루고, 운동 법칙 등마저 가볍게 언급하는 식으로 서술된다. 물체를 자유 낙하시켰을 때와 수평으로 던졌을 때의 운동을 비교하는 것이 중점이다.
  • 운동량과 충격량
기존 물리Ⅰ(2009)에 있던 내용이다. 1차원 상에서의 '운동량 보존 법칙'과 '관성의 법칙'을 배운다. '안전사고 예방을 위한 대비책 및 장치'를 고안하는 게 목표라고 한다.

2.2.2 지구 시스템

  • 에너지와 물질 순환
지구 시스템을 구성하는 여러 권들 사이의 상호 작용에 대해 배운다. '판구조론'도 여기서 다룬다. 판의 경계에서 나타나는 지진과 화산이 지구의 내부 에너지와 물질이 방출되는 과정임을 지구 시스템 상호 작용의 관점에서 다룬다. 지구과학Ⅰ의 ‘지권의 변동’과 연계된다.
  • 기권과 수권의 상호 작용
화산 분출로 인한 환경적, 사회적, 경제적 피해의 종류를 조사하는 등 다소 한국지리같은 단원이다.

2.2.3 생명 시스템

생물학에 해당되는 파트이다.

  • 세포와 세포 소기관
세포막, 세포막을 통한 물질의 이동에 대해서 배운다. 특히 세포막을 통한 물질 출입은 확산과 선택적 투과성을 다룬다.
  • 물질 대사, 효소, 유전자(DNA)
촉매 이용 사례에 대해서 배우고, 생물학에 접목시킨다. 효소가 다양한 생명 활동에 필요한 반응들을 가능하게 해준다는 수준에서 다루고, 효소의 상세 구조나 결합 방식은 언급하지 않는다. 생명 과학Ⅱ 내용에 있던 전사와 번역은 용어 수준에서만 언급한다. DNA의 염기 서열은 생명체에서는 특정한 단백질을 결정한다는 것을 모형만을 활용한다. ‘생명 과학Ⅰ’의 ‘유전’ 및 ‘생명 과학Ⅱ’의 ‘세포의 특성’과 연계된다.

2.3 Ⅲ. 변화와 다양성

역시 물화생지의 짬뽕. 이전 중학교 3학년 화학 파트에 있던 산-염기에 대한 내용과 화학Ⅰ(2009)의 악몽과도 같던 산화·환원, 산-염기, 중화 반응 등이 합쳐져 이 과목의 3단원으로 편성되었다. 이 때문에 예전보다 더 심화적인 내용을 구성하게 되어버렸다. 앞 중단원은 고등학교 ‘화학Ⅰ’의 ‘역동적인 화학 반응’, ‘화학Ⅱ’의 ‘반응 엔탈피와 화학 평형’과 연계되고, 뒷 중단원은 ‘생명 과학Ⅰ’의 ‘생태계와 상호 작용’, ‘생명 과학Ⅱ’의 ‘생물의 진화와 다양성’과 연계된다.

2.3.1 화학 변화

  • 산화와 환원
여러 가지 산화, 환원에 관한 정의에 대해 배운다. 이전 화학Ⅰ(2009)에 있던 '인류 문명과 화학' 등이 철광석의 제련, 호흡, 광합성 파트로 분화되어 산화･환원 반응과 연계하여 다룬다. 다만, 산화수에 대해서는 다루지 않는다.
  • 산·염기 반응
이전 화학Ⅰ(2009)에서 선배들을 괴롭혔던 내용을 기어코 고1 과정으로 내려보냈다. 산, 염기 파트에서는 먼저 아레니우스, 브뢴스테드-로우리, 루이스로 각각 나눠서 정의하는데 여기서는 아레니우스의 산염기만을 다룬다.
  • 중화 반응
중화 반응 과정에서의 변화는 용액의 온도 변화와 지시약의 색 변화만을 다룬다. 여담으로 문제 풀이 난이도에 있어서 거의 끝판왕급이라 교육 관련자들은 이 부분에서 변별력을 키울 것으로 보고 있다. 중화 반응은 산성 물질과 염기성 물질이 반응하는 것을 일컫는다. 예전 화학Ⅰ(2009)의 구성 그대로 간다. 뒤에 나오는 DNA의 구조(인산, 5탄당, 염기) 및 티민, 구아닌, 아데닌, 사이토신에 대해 다룬다.

2.3.2 생물다양성과 유지

  • 지질 시대
선캄브리아대, 고생대, 중생대, 신생대 등으로 나누는 전형적인 지구과학 파트이다. 각 세대에 살았던 대표 생명체들에 대해 다룬다. 당연히 층에 따른 화석에 대해서도 같이 다룬다. 이외 대멸종의 이유에 대해서도 언급한다.
  • 진화와 생물다양성
다윈의 진화론, 내성 생명체 출현에 관한 자연선택, 지구상의 생명체 출현을 설명하는 등 여러 가설들을 배운다.

2.4 Ⅳ. 환경과 에너지

역시나 또 물화생지의 짬뽕. 첫 중단원은 생물학과 지구과학을 접목시켰고, 두번째 중단원은 물리학과 기술 파트를 접목시킨 다소 공학스러운 부분이다.

2.4.1 생태계와 환경

  • 생태계
생태계의 구성 요소와 환경, 평형에 대해서 배운다. 교양 파트로 지구 온난화, 지구 환경 변화에 대해서도 다룬다.
  • 에너지의 효율적 활용
에너지 전환과 보존, 열효율에 대해서 배운다.

2.4.2 발전과 신재생 에너지

  • 전기 에너지
이전 물리Ⅰ(2009)에 있던 발전기, 전기 에너지, 전력 수송 등이 내려왔다. 발전기를 이용하여 생산된 전기 에너지가 가정에 공급된다는 것을 배운다.
  • 환경과 신재생 에너지
교양 상 환경 공학적인 부분. 화석 연료를 대체하기 위한 여러 가지 신재생 에너지에 대해서 다룬다. 태양 에너지나 핵발전, 태양광 발전 등이 그 예이다. 과학 실험 시간과 연계하여, 물의 전기분해를 통한 LED 전구의 불을 켜기, 멜로디 키트의 소리가 나오도록 하는 연료 전지를 만들도록 한다.

3 여담

3.1 융합 과학과 달라진 것이 없다.

융합과학(2009 개정교육과정) 때의 비판을 새겨 듣지 않는 교육 개편자들

2009 개정 교육 과정 때 막장을 보여줬던 '융합 과학'을 그대로 닮아 있다. 그 막장을 다소 완화시킨 버전이라고 보는 게 맞는데, 고2·고3 과정을 이수하기 위해 선수 과정용으로 만들어졌다고 보기엔 이전처럼 반론 거리가 많다.

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