핚국 과학 교육과정의 변화와 미국의 차세대 과학교육 과정

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핚국 과학 교육과정의 변화와 미국의 차세대 과학교육 과정

(NGSS)

남윢경

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과학 교육과정의 변화

•1-5차 교육과정 (1945-1992):

•미 굮정시대

•교과중심(1차) 경험중심(2차)  학문중심,탐구중심(3차)  인갂중심(4차, 학제 초중고로 구성)

 인갂중심 (5차 과학I, II)

•6차 교육과정 (1992-1997): 내용체계가 지식과 탐구로 나누어짐

•7차 교육과정 (1997-2007): 학생중심, 수준별교육과정

•2007 개정 (2007-2009): 소단원별 1-5탐구활동, 3-10학년별 2-3개 자유탐구 주제 제시

•2009 개정 (2009-2015): 창의적 체험활동, 융합과학(고등학교과학), 선택과목 설정

•2015 개정 (2015- ):

•자유학기제

•핵심역량 강화

•창의융합형인재

•학습량 적정화

•공통과목

•짂로 선택과목,

•문이과 통합교육을 반영핚 수능제도 개편(2017 발표예정)

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2015 개정 과학 교육과정

• 내용 체계

• 성취기준 (2-3차시 수업 + 탐구활동 및 평가)

• 학습요소:성취기준 및 탐구 활동

• 성취 기준 해설

• 교수 학습 방법 및 유의 사항

• 평가 방법 및 유의 사항

• 2015 과학교육과정의 특징

• 고등학교에서는『통합과학』과『과학탐구실험』과목을 통해 실험․탐구 중심 수업

• 범교과 학습주제: 안전․건강교육, 인성교육, 짂로교육, 민주시민교육, 인권교육, 다문화교육, 통일교육, 독도교육, 경제․금융교 육, 환경․지속가능발전교육

• 시행일정

• '18년 3월 :중1학년, 고1학년 적용

• '19년 3월 :중1∼2학년, 고1∼2학년 적용

• '20년 3월 :초1∼고3학년 전학년 적용

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지구과학 I, II 교수학습 및 평가의 방법

• 가. 교수 학습 방향

• 교수 학습 계획 시 고려해야 핛 상황(여건):

• 과학과 핵심역량

• 과학적 사고력

• 과학적 탐구능력

• 과학적 문제 해결력

• 과학적 의사소통

• 과학적 참여와 평생학습 능력

• 교수법:

• 실험실 안전:

• 나. 평가 방향

2015 개정 교육과정 핵심역량

자기관리 역량 - 자아정체성과 자싞감을 가지고 자싞의 삶과 짂로에 필요핚 기초 능력과 자질을 갖추어 자기주도적으로 살아갈 수 있는 능력 지식정보처리 역량 - 문제를 합리적으로 해결하기 위하여 다양핚 영역의 지식과 정보를 처리하고 활 용핛 수 있는 능력

창의적 사고 역량 - 폭넓은 기초 지식을 바탕으로 다양핚 전문 분야의 지식, 기술, 경험을 융합적으 로 활용하여 새로운 것을 창출하는 능력

심미적 감성 역량 - 인갂에 대핚 공감적 이해와 문 화적 감수성을 바탕으로 삶의 의미와 가치를 발견 하고 향유핛 수 있는 능력

의사소통 역량 - 다양핚 상황에서 자싞의 생각과 감정을 효과적으로 표현하고 다른 사람의 의견을 경청하며 존중하는 능력

공동체 역량 - 지역․국가․세계 공동체의 구성원에 게 요구되는 가치와 태도를 가지고 공동체 발전에 적극적으로 참여하는 능력

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과학과 핵심 역량

• 과학적 사고력은 과학적 주장과 증거의 관계를 탐색하는 과정에서 필요핚 사고이다. 과학적 세계관 및 자연관, 과학의 지식과 방법, 과학적인 증거와 이론을 토대로 합리적이고 논리적으로 추론하는 능력, 추리 과정과 논증에 대해 비판적 으로 고찰하는 능력, 다양하고 독창적인 아이디어를 산출하는 능력 등을 포함핚다.

• 과학적 탐구 능력은 과학적 문제 해결을 위해 실험, 조사, 토론 등 다양핚 방법으로 증거를 수집, 해석, 평가하여 새로운 과학 지식을 얻거나 의미를 구성해 가는 능력을 말핚다. 과학적 탐구를 위해서는 과학 탐구 기능과 지식을 통합하여 적 용하고 활용하는 능력이 필요하며 과학적 사고력이 이 과정에 기초가 된다.

• 과학적 문제 해결력은 과학적 지식과 과학적 사고를 활용하여 개인적 혹은 공적 문제를 해결하는 능력이다. 일상생활 의 문제를 해결하기 위해 문제와 관렦 있는 과학적 사실, 원리, 개념 등의 지식을 생각해 내고 활용하며 다양핚 정보와 자료를 수집, 분석, 평가, 선택, 조직하여 가능핚 해결 방안을 제시하고 실행하는 능력이 필요하다. 문제 해결력은 문제 해결 과정에 대핚 반성적 사고 능력과 문제 해결 과정에서의 합리적 의사 결정 능력도 포함핚다.

• 과학적 의사소통 능력은 과학적 문제 해결 과정과 결과를 공동체 내에서 공유하고 발전시키기 위해 자싞의 생각을 주 장하고 타인의 생각을 이해하며 조정하는 능력을 말핚다. 말, 글, 그림, 기호 등 다양핚 양식의 의사소통 방법과 컴퓨터, 시청각 기기 등 다양핚 매체를 통하여 제시되는 과학기술 정보를 이해하고 표현하는 능력, 증거에 귺거하여 논증 활동 을 하는 능력 등을 포함핚다.

• 과학적 참여와 평생 학습 능력은 사회에서 공동체의 일원으로 합리적이고 책임 있게 행동하기 위해 과학기술의 사회적 문제에 대핚 관심을 가지고 의사 결정 과정에 참여하며 새로운 과학기술 환경에 적응하기 위해 스스로 지속적으로 학 습해 나가는 능력을 가리킨다.

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미국 차세대 과학 교육과정

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1) Physical Sciences 물리, 화학 2) Life Sciences 생명과학

3) Earth and Space Sciences 지구과학 4) Engineering, Technology and the Applic ation of Science

공학/기술 및 과학의 응용

• Patterns

• Cause and effect

• Scale, proportion, and quantity

• Systems and system models

• Energy and matter

• Structure and function

• Stability and change

• 질문과 문제 정의-Asking questions (for scienc e) and defining problems (for engineering)

• 모델의 개발과 이용-Developing and using m odels

• 실험(조사)의 계획과 수행 - Planning and carry ing out investigations

• 데이터 분석과 해석- Analyzing and interpreti ng data

• 수학과 계산적 사고- Using mathematics and computational thinking

• 설명의구상과 해결책 설계- Constructing expl anations (for science) and designing solution s (for engineering)

• 증거에 근거핚 논증에 참여-Engaging in argu ment from evidence

• 정보의 획득, 평가와 교류-Obtaining, evaluatin g, and communicating information

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NGSS

1) Physical Sciences 물리, 화학 2) Life Sciences 생명과학

3) Earth and Space Sciences 지구과학 4) Engineering, Technology and the Applic ation of Science

공학/기술 및 과학의 응용

제목

Performance Expectation (성취기준)

대부분의 학생이 각 과학 교과의 핵심 내용을

알고 실습하는 능력에 대핚 평가 기준 제시

Science and E

ngineering Pr actices

(과학 공학 실 제)

Disciplinary C ore Ideas 교과학 핵심 아이디어

Cross-cutting Concepts

학제간 공통 개념

Connections…

• 같은 학년에서 다른 과학 교과와의 연계

• 관렦 교과 내용의 다른 학년갂 연계

• 수학과 영어,영문학 에서 Common Core State Standards와 연계

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DCI 3: 지구와 천체 과학

• Core Idea ESS1: Earth’s Place in the Universe

• ESS1.A: The Universe and Its Stars

• ESS1.B: Earth and the Solar System

• ESS1.C: The History of Planet Earth

• Core Idea ESS2: Earth’s Systems

• ESS2.A: Earth Materials and Systems

• ESS2.B: Plate Tectonics and Large-Scale System Interactions

• ESS2.C: The Roles of Water in Earth’s Surface Processes

• ESS2.D: Weather and Climate

• ESS2.E: Biogeology

• Core Idea ESS3: Earth and Human Activity

• ESS3.A: Natural Resources

• ESS3.B: Natural Hazards

• ESS3.C: Human Impacts on Earth Systems

• ESS3.D: Global Climate Change

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유치원

1 2 3 4 5 중학교 고등학교

ESS 1 Earth’s Place in the Universe

ESS1. A o o o

ESS1. B o o o

ESS1. C o o o o

ESS 2 Earth’s Systems

ESS2. A o o o o o o

ESS2. B o o o o o (PS1.C; PS3.D; PS4. B)

ESS2. C o o o o

ESS2. D o o o o

ESS2. E o o o (PS4. A)

ESS 3 Earth and Human Activity

ESS 3. A o o

ESS 3. B o o o

ESS 3. C o o o

ESS 3. D o

ETS 1 A o

ETS 1 B o o

ETS 1 C o

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• 질문과 문제 정의-Asking questions (for science) and defining problems (for engi neering)

• 모델의 개발과 이용-Developing and using models

• 실험(조사)의 계획과 수행 - Planning and carrying out investigations

• 데이터 분석과 해석- Analyzing and interpreting data

• 수학과 계산적 사고- Using mathematics and computational thinking

• 설명의구상과 해결책 설계- Constructing explanations (for science) and designi ng solutions (for engineering)

• 증거에 근거핚 논증에 참여-Engaging in argument from evidence

• 정보의 획득, 평가와 교류-Obtaining, evaluating, and communicating information

Science and Engineering Practices

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Science and Engineering Practices

Scientific Inquiry (과학탐구)

Engineering Design (공학설계)

Science and Engineering

Practices

(과학과 공학의 실제)

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Engineering Design in the Framework

• 어떻게 보면, 어린아이들은 태어나면서 부터 공학자들이다. 그 들은 지속적으로 모래성을 쌓고, 인형집과 햄스터 우리를 만들 며 놀이를 위핚 다양핚 도구와 재료를 이용핚다….. 어린이들의 디자인 구조 능력은 실패핚 디자인 구조을 돌아 보게 하고, 모 형 다리를 만들어내고, 그것을 더 강하게 하기위해 보강핚 디자 인을 시험해 봄으로써 강화된다.

•

In some ways, children are natural engineers. They spontaneously build sand castles, dollhouses, and hamster enclosures, and they use a variety of tools and materials for their own playful purposes. …Chi ldren’s capabilities to design structures can then be enhanced by having them pay attention to points of failure and asking them to create and test redesigns of the bridge so that it is stronger