고급 생명과학
1. 성격
‘고급 생명과학’은 ‘생명과학Ⅰ’, ‘생명과학Ⅱ’를 통하여 생명 현상 전반에 대한 기초 개념을 습득한 과학 계열 고등학교 학생이나 일반계 고등학교에서 과학 과목 중점 교육과정을 이수하는 학생을 대상으로 한다. 최신의 생명과학을 접하고, 보다 전문적인 생명과학 개념을 분자적 수준에서 통합적으로 이해하며, 관심 있는 생명과학의 주제에 대해 과학적으로 탐구하는 능력을 길러 앞으로의 연구 분야에 생명과학의 지식을 활용할 수 있도록 준비하는 과목이다.
‘고급 생명과학’의 내용은 크게 세포의 에너지, 생물의 조절과 방어, 유전자의 구조와 발현, 생명공학의 기술과 응용의 4개 영역으로 나누어지고, 각 영역은 다시 몇 개의 핵심적인 주제로 구성된다. ‘고급 생명과학’의 내용 수준은 대학의 생명과학 분야 전공과목을 이수하는데 필요한 지식 및 탐구 방법을 습득하도록 구성한다. 전체적으로는 생명과학의 종합적인 학문적 특성을 이해하고 다른 분야의 교과 영역과 어떤 연계성이 있는지를 통합적으로 이해하도록 하여 통섭의 시대, 생명과학의 시대에 대비한 기초 과학 소양을 기를 수 있도록 구성한다.‘고급 생명과학’에서는 다양한 탐구 중심의 학습이 이루어지도록 한다. 또한 기본 개념의 통합적인 이해 및 과학의 탐구 경험을 통하여 과학적 사고력, 과학적 탐구 능력, 과학적 문제 해결력, 과학적 의사소통 능력, 과학적 참여와 평생 학습 능력 등의 과학과 핵심역량을 함양하도록 한다.
과학적 사고력은 과학적 주장과 증거의 관계를 탐색하는 과정에서 필요한 사고이다. 과학적 세계관 및 자연관, 과학의 지식과 방법, 과학적인 증거와 이론을 토대로 합리적이고 논리적으로 추론하는 능력, 추리 과정과 논증에 대해 비판적으로 고찰하는 능력, 다양하고 독창적인 아이디어를 산출하는 능력 등을 포함한다.
과학적 탐구 능력은 과학적 문제 해결을 위해 실험, 조사, 토론 등 다양한 방법으로 증거를 수집, 해석, 평가하여 새로운 과학 지식을 얻거나 의미를 구성해 가는 능력을 말한다. 과학적 탐구를 위해서는 과학 탐구 기능과 지식을 통합하여 적용하고 활용하는 능력이 필요하며 과학적 사고력이 이 과정에 기초가 된다.
과학적 문제 해결력은 과학적 지식과 과학적 사고를 활용하여 개인적 혹은 공적 문제를 해결하는 능력이다. 일상생활의 문제를 해결하기 위해 문제와 관련 있는 과학적 사실, 원리, 개념 등의 지식을 생각해 내고 활용하며 다양한 정보와 자료를 수집, 분석, 평가, 선택, 조직하여 가능한 해결 방안을 제시하고 실행하는 능력이 필요하다. 문제 해결력은 문제 해결 과정에 대한 반성적 사고 능력과 문제 해결 과정에서의 합리적 의사 결정 능력도 포함한다.
과학적 의사소통 능력은 과학적 문제 해결 과정과 결과를 공동체 내에서 공유하고 발전시키기 위해 자신의 생각을 주장하고 타인의 생각을 이해하며 조정하는 능력을 말한다. 말, 글, 그림, 기호 등 다양한 양식의 의사소통 방법과 컴퓨터, 시청각 기기 등 다양한 매체를 통하여 제시되는 과학기술 정보를 이해하고 표현하는 능력, 증거에 근거하여 논증 활동을 하는 능력 등을 포함한다.
과학적 참여와 평생 학습 능력은 사회에서 공동체의 일원으로 합리적이고 책임 있게 행동하기 위해 과학기술의 사회적 문제에 대한 관심을 가지고 의사 결정 과정에 참여하며 새로운 과학기술 환경에 적응하기 위해 스스로 지속적으로 학습해 나가는 능력을 가리킨다.
2. 목표
생명과학의 통섭적 특성에 대한 이해를 바탕으로 생명에 대한 호기심과 흥미를 제고하고, 진로 선택 교과로서 생명과학 관련 전공으로 진학하는 데 필요한 기초 소양을 기르고 실험 기법을 익히도록 한다. 생명과학의 발달 과정, 세포의 특성, 물질대사, 세포 수준에서 나타나는 생명 현상의 분자적 원리, 생물다양성과 진화, 생명공학과 우리 생활 등을 중심으로 관련 핵심 개념에 대한 이해와 탐구 능력을 함양한다.
가. 생명과학이 통섭적 학문임을 이해한다. 나. 호기심과 흥미를 바탕으로 한 창의적인 과학적 문제 해결력을 함양한다.
다. 생명 현상의 핵심 원리인 유전자의 발현과 조절을 분자 수준에서 이해한다.
라. 생체에너지 생산 메커니즘의 심화 개념을 이해한다.
마. 생물의 조절과 방어 메커니즘의 심화 개념을 이해한다.
바. 생명공학 기술의 발달 과정과 우리 생활 속에서의 활용을 이해한다.
3. 내용체계 및 성취기준
3.1. 내용 체계
3.2. 성취기준
3.2.1. 세포의 에너지
세포를 구성하는 고분자 유기화합물의 종류와 기능을 분자구조를 바탕으로 이해한다. 세포의 에너지 대사와 관련된 세포 호흡과 광합성의 전 과정을 단계별로 구분하여 이해하고, 세포 호흡과 광합성의 전자 전달계와 화학삼투를 비교하여 공통점과 차이점을 설명할 수 있도록 한다. 호흡과 발효의 차이를 이해하고 실생활에서 발효를 이용하는 사례를 설명할 수 있도록 한다.
3.2.2. 생물의 조절과 방어
신경계를 통한 신호 전달과 호르몬을 통한 신호 전달 방식의 공통점과 차이점을 이해하고, 신경세포를 통한 흥분 전도와 전달 과정을 설명할 수 있도록 한다. 수용성 호르몬과 지용성 호르몬이 세포에서 작용하는 방식의 차이를 이해하고, 대표적인 식물 호르몬의 종류와 기능을 설명할 수 있도록 한다. 질병의 의미와 인체 방어 작용을 비특이적 방어와 특이적 방어로 구분하여 이해하며 면역 관련 질병의 다양한 사례와 발병 메커니즘을 설명할 수 있도록 한다.
3.2.3. 유전자의 구조와 발현
DNA와 염색체, 유전자의 관계를 이해하고, 세포분열 시 염색체의 행동을 설명할 수 있도록 한다. DNA의 복제 과정과 유전자의 발현 과정을 이해하고 원핵생물과 진핵생물의 유전자 발현 과정의 차이점을 설명할 수 있도록 한다. 유전자 발현 조절을 통한 발생 과정에서 세포의 분화와 기관 형성 과정을 이해하고 동물의 기본 구조가 형성되는 과정을 설명할 수 있도록 한다.
3.2.4. 생명공학의 기술과 응용
유전자 재조합 기술, 조직배양, 핵이식 등 생명공학 기술의 원리를 이해하고 이를 활용한 사례를 설명할 수 있도록 한다. 유전체 분석 자료를 통한 단백체학, 생물정보학, 시스템생물학 등 최신 학문의 연구 방법을 이해하고 생명공학 발달에 따른 사회적, 윤리적 문제를 합리적으로 해결할 수 있는 방법을 토의하도록 한다.
4. 교수･학습 및 평가의 방향
4.1. 교수･학습 방향
인체 중심이었던 생명과학에서 벗어나 지구의 다양한 생명들의 생명 현상과 생활 속의 생명공학의 활용을 다루되 전반적으로 심화된 핵심 개념을 이해하도록 하는 교과이다. 학습자의 관심을 사람 중심에서 우리 주변의 자연과 생명, 나아가 생활 속에서 생명공학 기술이 활용되는 사례에 대해 자연스럽게 호기심과 관심을 갖도록 유도해야 한다. 그리고 생명과학의 종합적인 학문적 특성을 고려하여, 다른 교과와는 어떤 연계성이 있는지를 생각할 수 있는 학습 환경을 조성해 줌으로써 다가오는 생명과학 시대를 대비하여 생명과학 분야로 진로를 선택하고자 하는 학생들에게 걸맞은 생명과학 소양을 기를 수 있도록 한다. 더불어 생명과학의 기본 개념 이해, 과학 탐구 실행을 통한 정보 활용 능력, 비판적 사고력, 의사소통 능력, 문제 해결력, 개인적･사회적 책무성, 진로개발 능력 등의 핵심역량을 함양하도록 구성한다.
4.2. 평가 방향
생명과학의 통섭적 특성에 대하여 연계성 있는 이해를 했는지를 평가하는 것이 중요하며, 생명에 대한 호기심과 흥미를 제고하고, 진로 선택 과목으로서 관련 전공으로 진학하는 데 필요한 기초 소양을 기르는데 도움이 되도록 평가를 구성한다. 세포의 특성, 물질대사, 세포 수준에서 나타나는 생명 현상의 분자적 원리, 생물다양성과 진화, 생명공학과 우리 생활 등을 중심으로 관련된 핵심 개념에 대한 이해와 이에 해당하는 탐구 활동을 성실하게 수행했는지를 평가한다. 이를 통해 생명과학의 심화 개념 이해, 과학 탐구 실행을 통한 정보 활용 능력, 비판적 사고력, 의사소통 능력, 문제 해결력, 개인적･사회적 책무성, 진로개발 능력 등의 핵심역량을 함양하게 하는 평가가 되도록 한다. 단순 지식의 암기를 평가하는 단답형이나 선다형 평가를 지양하고 다양한 탐구 활동이나 토론, 토의, 발표 등을 통한 학습 태도, 과학적 사고력 및 분석력, 의사소통 능력, 보고서 작성 능력, 과학적 글쓰기 능력, 토의나 발표 능력 등을 관찰 평가를 통하여 종합적으로 평가하는 방식을 지향해야 한다.