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1. 개요
| 본 저작물은 대한민국 교육부에서 NCIC 국가교육과정정보센터에서 법률적으로 고시하는 제2009-41호 [별책 9] 에서 발췌하였습니다. 원문은 홈페이지에서 무료로 다운받으실 수 있습니다. |
‘지구 과학II’는 지구와 우주에 대해 흥미가 많은 학생과 이공계 진학자를 위한 과목이다.
‘지구 과학II’는 지구와 우주에 관한 현상을 전체적인 관점에서 볼 수 있도록 지구의 구조와 지각의 물질, 지구의 변동과 역사, 대기와 해양의 운동과 상호작용, 천체와 우주 등에 대한 내용으로 구성한다.
‘지구 과학II’에서는 주변 현상과 시․공간적으로 밀접하게 관련된 지구와 우주에 관한 현상에 대한 기본 개념을 체계적으로 이해하는 데 초점을 맞추며, 지구와 우주 및 주변 환경의 변화에 대한 인간의 탐구 노력과 지구 과학 지식의 발달과정을 이해하여 과학관련 분야로 진학하는 데 필요한 지식과 탐구능력 및 창의성을 갖게 한다.
‘지구 과학II'에서는 학습자의 경험과 관련된 주제를 중심으로 지구 과학에 대한 흥미와 관심을 유발하여 지구 과학의 기본 개념을 지도하고, 지구 과학자의 탐구 과정인 관찰, 실험, 조사, 토론 및 토의, 답사 등 다양한 활동을 통하여 탐구 능력 및 창의성을 기르도록 한다.
2. 목표
지구와 우주에 대하여 흥미와 호기심을 가지고 탐구하여 지구 과학의 기본 개념을 체계적으로 이해하고 과학적 사고력과 창의적 문제 해결력을 길러, 지구 과학이나 과학과 관련된 문제를 과학적으로 해결하는 데 필요한 과학적 역량과 태도를 기른다.가. 지구 과학의 주요 개념을 체계적으로 이해하고, 지구와 우주에 관한 문제를 해결하는 데 이를 적용한다.
나. 지구와 우주를 과학적으로 탐구하는 능력을 기르고, 지구 과학이나 일상생활의 문제 해결 방안 모색에 이를 활용한다.
다. 지구와 우주에 대한 흥미와 호기심을 가지고, 지구와 우주에 관한 문제를 과학적으로 해결하고 실천에 옮기려는 태도를 기른다.
라. 과학ㆍ기술ㆍ사회의 상호 관계를 인식하고 지구 및 우주 관련 문제에 대한 사회적 논의에 건설적으로 참여한다.
3. 영역별 내용
3.1. 지구의 구조와 지각의 물질
3.1.1. 지구의 구조
① 지진파의 종류와 특성을 이해하고, 지진파를 이용하여 알아낸 지구 내부의 구조와 각 층의 특징을 설명할 수 있다.② 지구 중력을 측정하는 방법을 알고, 지구의 중력 분포를 설명할 수 있다.
③ 지구 자기장의 발생 과정과 성질, 그리고 그 변화를 이해한다.
[탐구 활동 예시]
① 한반도 지각 두께 구하기② 단진자를 이용한 지구 중력가속도 측정하기
3.1.2. 지각의 물질
① 조암광물의 여러 가지 성질을 조사하고, 그 특징을 설명할 수 있다.② 마그마의 생성과정과 분화작용을 이해한다.
③ 마그마의 종류와 산출 상태에 따라 다양한 화성암이 생성됨을 이해한다.
④ 퇴적암의 생성과정과 퇴적구조를 이해하고 퇴적환경을 해석하는 데 이를 활용한다.
⑤ 변성암의 생성과정과 주요 변성암의 특징을 설명할 수 있다.
[탐구 활동 예시]
① 편광 현미경을 이용하여 조암광물의 광학적 특성 관찰하기② 암석의 특징 관찰 및 분류하기
3.2. 지구의 변동과 역사
3.2.1. 지구의 변동
① 지구 내부에너지의 근원이 무엇이며, 어떤 형태로 나타나는지를 설명할 수 있다.② 지각의 융기와 침강 운동이 있었음을 여러 가지 지질학적 증거를 제시하고, 지각 평형설을 도입하여 설명할 수 있다.
③ 대륙 이동설 이후 판구조론이 대두되기까지의 과정과 이를 뒷받침하였던 여러 가지 증거를 이해한다.
④ 화산, 지진, 조산운동 등의 지각 변동을 판구조론으로 설명할 수 있다.
⑤ 판 경계에 따라 생성되는 마그마의 종류가 다름을 이해한다.
⑥ 다양한 지질구조(습곡, 단층, 부정합)의 생성과정을 설명할 수 있다.
3.2.2. 지구의 역사
① 지사학의 주요 원리를 이해하고 이를 지구의 역사 해석에 적용한다.② 지층의 상대 연대와 절대 연대를 구하는 방법을 이해한다.
③ 지질 시대의 환경과 생물을 기(期) 수준에서 이해하고, 중요한 지질학적 사건을 설명할 수 있다.
[탐구 활동 예시]
① 주어진 자료로부터 절대 연대 구하기3.2.3. 우리나라의 지질
① 지질조사에 필요한 도구를 다룰 수 있고, 지질도를 해석한다.② 우리나라의 주요 암석 및 화석과 분포를 중요한 지질학적 사건 및 지질시대와 관련지어 이해한다.
③ 한반도의 지질학적 형성 과정을 설명할 수 있다.
[탐구 활동 예시]
① 주향과 경사 측정하기② 지질 단면도 그리기
③ 주변의 대표적인 관광지의 지질답사 보고서 작성하기
④ 우리 고장에 분포하는 지층과 암석을 조사하고, 한반도의 지사와 비교하기
3.3. 대기와 해양의 운동과 상호작용
3.3.1. 대기의 운동과 순환
① 단열변화의 과정을 이해하고, 건조단열변화와 습윤단열변화의 차이점을 설명할 수 있다.② 기온의 연직 분포와 대기의 안정도와의 관계를 이해하고, 안개 및 구름의 발생 원리를 설명할 수 있다.
③ 정역학 평형을 이용하여 대기압 및 대기를 움직이는 힘을 정량적으로 이해한다.
④ 지균풍, 경도풍, 지상풍의 발생 원리와 관련된 힘의 작용을 설명할 수 있다.
⑤ 대기 대순환을 지구의 에너지 평형의 관점에서 이해하고, 이를 지구 규모의 풍계와 연관지어 설명할 수 있다.
⑥ 편서풍 파동과 제트류의 발생 과정을 이해하고, 이를 통해 지상의 전선 저기압 주변의 날씨를 설명할 수 있다.
⑦ 편동풍 파동의 발생 과정을 이해하고, 이를 열대성 저기압과 태풍 주변의 날씨와 관련지어 설명할 수 있다.
3.3.2. 해수의 운동과 순환
① 해수의 물리적, 화학적 성질을 이해하고, 실측 자료를 근거로 해수의 온도, 염분, 밀도, 용존산소량 등의 분포를 설명할 수 있다.② 정역학 평형을 이용하여 수압 및 해수를 움직이는 힘을 정량적으로 이해한다.
③ 해파의 발생과정을 이해하고, 천해파와 심해파, 해일의 차이점을 설명할 수 있다.
④ 해일이 발생하는 여러 가지 원인을 이해한다.
⑤ 조석의 발생 과정을 이해하고, 각 지역에서의 조석 양상을 설명할 수 있다.
⑥ 에크만 수송과 취송류, 지형류 이해하고, 대양의 해류 및 서안 경계류, 동안 경계류의 특징을 설명할 수 있다.
⑦ 심층 순환이 수온과 염분의 차이에 의한 밀도 순환임을 이해하고, 중요한 심층 해류를 설명할 수 있다.
3.3.3. 대기와 해양의 상호작용
① 대기의 대순환과 해양의 표층 순환과의 관계를 주요 표층 해류를 중심으로 설명할 수 있다.② 대기와 해수의 상호작용의 사례로서 해수의 용승과 침강, 엘니뇨와 라니냐, 남방진동의 발생 과정과 관련 현상을 이해한다.
③ 해양의 변화에 따른 기후 변화를 설명할 수 있다.
[탐구 활동 예시]
① 단열선도를 이용하여 대기의 안정도 해석하기② 우리나라 주변 해역의 해수 성질의 시공간적 분포에 대한 인공위성 자료 조사하기
③ 편서풍 파동과 제트류를 이용하여 상층 일기도를 분석하고 중장기 예보문 작성하기
④ 회전원판을 이용한 전향력 실험
⑤ 회전 수조를 이용한 편서풍 파동 실험
⑥ 해파(쓰나미) 발생 및 전파 실험
3.4. 천체와 우주
3.4.1. 별의 특성
① 별까지의 거리를 측정하는 방법을 설명할 수 있다.② 별의 공간 운동을 설명할 수 있다.
③ 별의 색, 온도, 분광형, 광도, 등급, 질량-광도 관계, 질량-반경 관계 등 물리량을 설명할 수 있다.
④ H-R도 상에서 별을 분류할 수 있다.
⑤ 별의 에너지원과 내부구조를 설명할 수 있다.
⑥ 별의 생성과 진화 과정에 따른 특징을 설명하고, 성단의 H-R도를 이해한다.
[탐구 활동 예시]
① 세페이드 변광성의 주기-광도 관계를 이용하여 별까지의 거리 구하기② 우리 은하의 별 데이터를 이용하여 H-R도 작성하기
③ 산개 성단의 H-R도 주계열 맞추기를 통하여 성단까지의 거리 구하기
④ 산개 성단과 구상 성단의 H-R도를 이용하여 성단의 나이 추정하기
3.4.2. 우리 은하
① 21cm 수소선을 이용하여 은하의 나선팔 구조를 알아낸 과정을 설명할 수 있다.② 우리 은하의 속도곡선을 이용하여 우리 은하의 질량과 암흑 물질의 존재를 설명할 수 있다.
③ 별 빛의 흡수, 산란, 적색화 등을 일으키는 성간 물질에 대해 설명할 수 있다.
④ 우리 은하 내의 원자운, 분자운, HII 영역, 코로나영역의 특징을 설명할 수 있다.
[탐구 활동 예시]
① 구상 성단의 분포를 이용하여 우리 은하의 중심 찾기② 21cm 수소선 관측 자료를 이용하여 우리 은하의 속도분포 그리기
3.4.3. 은하와 우주
① 허블 은하 분류를 이용하여 외부 은하의 모양이 다양함을 이해한다.② 전파 은하, 퀘이사, 세이퍼트 은하, 충돌 은하 등 다양한 특이은하가 있음을 이해한다.
③ 은하의 집단과 우주의 거대 구조를 이해한다.
④ 허블 법칙으로부터 우주가 팽창하고 있음을 이해한다.
⑤ 우주 배경 복사, 초신성관측 등의 최신 관측 자료를 바탕으로 급팽창 우주와 가속우주를 포함하는 빅뱅(대폭발)우주를 설명할 수 있다.
⑥ 우주의 대부분이 암흑 물질과 암흑 에너지로 이루어져 있음을 안다.
[탐구 활동 예시]
① 다양한 은하 사진을 이용하여 은하 분류하기② 외부 은하의 적색 편이를 이용하여 후퇴 속도 계산하기
③ 허블 딥 필드 사진에 나타난 은하의 수 세기를 통하여 우주의 등방성 이해하기
④ 은하 거리와 시선속도 데이터를 이용하여 허블 상수와 우주의 나이 구하고 성단의 나이와 비교하기
4. 교수ㆍ학습 방법
가. 학습 지도 계획⑴ ‘지구 과학 Ⅱ’의 학습 지도에서는 개념 체계 중심으로 접근하며, 지구 과학의 최근 연구 동향과 성과 등을 소개하여 진로 탐색에 활용하도록 한다.
⑵ ‘과학’과 ‘지구 과학 Ⅰ’ 및 다른 교과와의 연계성을 고려하여 학습 내용의 중복이나 비약이 없도록 학습 내용의 수준과 학습 지도 시기 등을 조절할 수 있다.
⑶ 지구 과학 내용 및 과학과 관련된 사회적 쟁점에 대한 과학 글쓰기와 토론을 할 수 있도록 수업을 계획한다.
⑷ 학생의 수준과 흥미 등의 특성, 학교와 지역 사회의 특성 등을 고려하여 내용을 재구성하거나 다양한 학습 방법을 활용하여 지도할 수 있다.
⑸ 천문, 기상, 해양, 지질 등의 내용을 상호 관련시켜서 이들 내용이 통합적으로 이해되도록 한다.
⑹ 과학 학습과 관련된 특별 활동, 과학 전시회 등 여러 가지 과학 활동에 학생이 적극 참여할 수 있도록 계획한다.
⑺ 지질 답사나 천체 관측과 같은 야외 활동의 경우 자료 준비, 관찰자, 관찰 내용, 안전 지도 등에 관한 계획을 미리 세워 수업에 차질이 없게 한다.
나. 자료 준비 및 활용
⑴ 지역에 따라 자료를 준비하기 어렵거나 탐구 활동이 어려운 경우에는 인터넷, 동영상 등 교육과정의 목표에 부합하는 자료나 활동으로 대체할 수 있다.
⑵ 지구 과학에 대한 흥미와 호기심을 높일 수 있도록 생활 주변 및 첨단 과학 관련 소재를 학습 자료로 활용한다.
⑶ 첨단 과학, 과학자, 과학사 등과 관련된 자료를 활용한 과학 글쓰기와 토론을 지도할 수 있도록 과학 도서 목록을 준비한다.
⑷ 학생의 이해를 돕거나 흥미를 일으키기 위하여 모형이나 시청각 자료, 소프트웨어, 인터넷 자료 등을 활용할 수 있도록 준비한다.
다. 학습 지도 방법
⑴ 다양한 방법과 소재를 활용하여 학생들의 흥미와 호기심을 유발하고 지구 과학의 주요 개념을 다루도록 하며, 흥미로운 주제 탐구를 통해 적성을 발굴하고 과학 분야의 진로를 탐색하게 한다.
⑵ 탐구 과정을 학습 내용과 적절히 관련시켜 지도함으로써 탐구 능력을 신장시킨다.
⑶ 모둠탐구 활동에서는 상호 협력이 중요함을 인식시킨다.
⑷ 과학과 관련된 사회적 쟁점에 대한 자료를 읽고, 이를 활용한 과학 글쓰기와 토론을 통하여 과학적 사고력, 창의적 사고력 및 의사소통 능력을 함양할 수 있도록 지도한다.
⑸ 학습 활동은 가능한 한 학생 중심으로 진행하며, 수업에서 의사소통을 할 때에는 자신의 의견을 명확히 표현하고 다른 사람의 의견을 존중하는 태도를 가지게 한다.
⑹ 학생들의 능력과 흥미 등 개인차를 고려하여 지도한다.
⑺ 강의, 토의, 실험, 조사, 견학, 과제 연구 등 다양한 교수ㆍ학습 방법을 적절히 활용하여 지도한다.
⑻ 학생의 지적 호기심과 학습 동기를 유발할 수 있는 질문을 하고, 개방형 질문을 적극 활용한다.
⑼ 컴퓨터를 활용한 실험, 인터넷, 멀티미디어 등을 적절히 활용한다.
⑽ 첨단 과학, 과학사, 과학과 기술, 과학과 사회, 환경 등에 관련된 서적을 읽도록 권장함으로써 과학 관련 진로를 탐색하게 하고 과학ㆍ기술ㆍ사회의 상호 관련성을 이해시킨다.
라. 실험ㆍ실습 지도
⑴ 실험의 목적과 방법을 이해하고 실험을 수행할 수 있도록 지도한다.
⑵ 실험을 하기 전에 실험실 안전 수칙을 확인하여 실험시 이를 준수하도록 하고, 사고 발생 시 대처 방안을 미리 수립한다. 특히 화학 약품, 파손되기 쉬운 실험 기구, 가열 기구 등을 다룰 때의 주의점을 사전에 지도하여, 사고가 발생하지 않도록 한다.
⑶ 야외 탐구 활동 및 현장 학습 시에는 반드시 사전 답사를 실시하고 관련 자료를 조사하여 안전하게 지도 한다.
⑷ 실험 후의 폐기물은 환경오염을 최소화하도록 처리한다.
마. 과학 교수ㆍ학습 지도 지원
⑴ 단위 학교에서는 실험, 관찰 등 과학 활동의 특성에 따라 연 차시 학습으로 운영할 수 있도록 지원한다.
⑵ 시ㆍ도 교육청에서는 내실 있는 과학 교수ㆍ학습을 위해 과학실, 과학 실험 기자재 등을 확보하기 위한 재원을 지원한다.
5. 평가
가. ‘지구 과학 Ⅱ’에서는 개념의 체계적 이해, 과학의 탐구 능력, 과학적 태도 등을 평가하며, 특히 다음 사항에 주안점을 둔다.⑴ 지구, 우주 및 지구 환경과 관련된 주요 개념의 통합적인 이해 정도를 평가한다.
⑵ 탐구 활동 수행 능력과 이를 일상생활 문제 해결에 활용하는 능력을 평가한다.
⑶ 과학에 대한 흥미와 가치 인식, 과학 학습 참여의 적극성, 협동성, 과학적으로 문제를 해결하는 태도, 창의성 등을 평가한다.
나. 평가는 선다형, 서술형 및 논술형, 관찰, 보고서 검토, 실기 검사, 면담, 포트폴리오 등의 다양한 방법을 활용한다.
다. 타당도와 신뢰도가 높은 평가가 되도록 가능하면 공동으로 평가 도구를 개발하여 활용한다.
라. 평가는 설정된 성취 기준에 근거하여 실시하고, 그 결과를 학습 지도 계획 수립과 지도 방법 개선, 진로 지도 등에 활용한다.
마. 평가는 평가 계획 수립, 평가 문항과 도구 개발, 평가의 시행, 평가 결과의 처리, 평가 결과의 활용 등의 절차를 거쳐 실시한다.
6. 여담
- Ⅰ 과정과 내용이 반쯤 겹치며 전반적으로 지질학, 해양학, 기상학, 천문학 쪽에서 보다 더 심층적인 개념을 다룬다.
- Ⅰ 과정에서는 천문학에서는 태양계를 주로 다루었다면, Ⅱ 과정에서는 그 범위가 그냥 우주 전체. 흔히 물리Ⅰ과 조합을 이루어「인터스텔라 조합」으로 불린다.[1]
- 물리와는 천문학 이외에도 시너지 효과가 좋은 편이다. 예를 들면, 대기 단원의 단열팽창(열역학), 기압경도력과 수압경도력(유체역학), 지균풍과 경도풍(힘의 평형), 해파의 속력과 파장(파동), 편광 현미경(물리Ⅰ에서 액정을 다룰 때 나온다.), 우주론, 빈의 법칙, 스테판-볼츠만 법칙 등.
- 공대를 지망하는 학생의 경우 쓸 데 없는 과목으로 외면당한다. 실제로 천문학과, 기상학과, 지질학과, 환경공학과 관련 학부에 가지 않는 이상 평생 들여다볼 일이 없다. 그러나 사실 에너지자원, 건축, 지반 등 다양한 공학에서 지구 과학적 지식이 요구되기 때문에 은근히 다양한 방면에서 관련을 가지고 있다.
- 이 과목이 정시나 논술에서의 패널티(불리함)가 다양하게 적용되고 있다. 대부분의 대학에서는 논술에서 아예 지구 과학Ⅱ를 제외하는 경우가 허다해 그렇다할 증가세는 없는 게 특징이다. 사실 이유는 간단하다 그런학교는 대체로 학교에 지구 과학 관련 과가 아예 없다. 심지어 천문학과도 없는 경우도 있다.
- 생명 과학Ⅱ와 2TOP을 달릴 정도로 교과 내용이 어마어마하게 많다. 굳이 따지자면 지구 과학Ⅰ의 1.5배~2배 정도이다.
- 2009개정교육과정 계획안에 따르면, 없어질 위기에 처한 과목이 되기도 하였다.
- 학교대사전에 의하면 가르칠 사람도 없는 과목이라고 소개되기도 하였다.
근데 정말 학교에 가르치는 교사가 없는 경우도 있다.
6.1. 변화
- 이전 지구과학Ⅰ에 있던 구름의 습도 및 푄 현상이 올라왔다. T-S도, 대기와 해양의 상호 작용 등 해양 파트도 거의 올라왔으나, 바로 다음 교육과정에서 Ⅰ으로 내려갔다.
- 천문학 단원은 천구·좌표계가 지구 과학Ⅰ으로 내려간 탓에 정말 많이 쉬워졌다.
6.2. 학습 도움말
- 1단원에서는 판 구조론, 지사학, 지질도 해석, 지구의 중력, 자기장이 주를 이루는데 역시 여기서의 가장 큰 고비는 지질도 해석이다. 어렵게 생각하지 말고 무조건 높은 주향선에서 낮은 주향선 쪽으로 경사가 진다를 제대로 숙지하고 지질 단면도를 그려 지형을 판별하는 것이 중요하다. 사실, 높은 주향선에서 낮은 주향선 방향으로 경사가 지지 않는 예외 사항이 존재한다. 지층 경계의 기울기보다 지형 경사가 완만할 때 발생한다.
- 대기학/해양학은 중요 맥락을 제대로 이해하면 암기할 분량이 줄어든다.(예를들어 해양학에서 에크만 수송과 열순환 그리고 경도력만 자체만 제대로 이해해도 왜 지구상에서 지형류가 저렇게 흐르며 환태평양 해류가 왜 저렇게 흐르는지를 알 수 있다. 이건 대기학에서 나오는 지균풍 관련 내용과 거의 유사하다. 아니 똑같다고 해도 무방하다.) 단 2단원 후반부분인 우리나라 지질의 역사는 정말 그대로 외워야 한다.(물론 꼬리잡으면서 외우면 조금 쉬울 것이다.) 지질조사파트는 주향과 경사의 의미와 클리노미터의 사용법을 이해하고 지질조사 그리는 방법을 정확히 이해만 하면 관련 기호들만 외워도 무방하다.
- 대기 파트에서 단열 압축/팽창, 푄현상, 구름의 습도 등 앞서 언급한 내용을 시작으로 지균풍, 경도풍, 지상풍, 편서풍 파동으로 이어지는 내용이 나온다.
- 해양 파트에서 심해파, 천해파 구별만 제대로 해주고 '조석주기는 느려진다'와 '삭/망일때 사리, 반달일때 조금'등 을 확실히 암기하자.
- 대기와 해양의 상호작용에서 표층 순환과 엘니뇨 라니냐에 대해 배우는데, 지구 과학Ⅰ 내용과 사실상 똑같다.
- 물리Ⅱ를 공부했던 학생이라면 별의 에너지원에 관한 조금 더 깊이있는 이해가 가능한데, 그 예로, 태양 중심부에서 수소 핵융합은 한번에 확! 하고 일어나는게 아니라 양자 터널 효과에 의해 확률적으로 일어난다.
- 외계 행성 탐사에서 잠깐 나왔던 도플러 효과와 식현상이나 지구 과학Ⅰ에서는 언급만 되었던 연주시차에 대한 설명 등등이 있지만 다른 단원에 비하면 적긴 적다. 별에 대해서 연주시차와 고유운동, 별의 밝기와 식쌍성, 별의 일생과 H-R도 등 별에 대해 기초적인 내용을 배운다.
- 은하 파트, 우주론 파트에서는 일부 내용이 물리Ⅰ하고도 겹친다. 그리고 이 단원의 첫번째 파트에서 나오는 거리 지수 공식(m-M=5logr-5)은 닥치고 머릿속에 복사해야만 한다.
[1] 물리Ⅰ 시공간의 새로운 이해 - 상대성 이론 파트에서 블랙홀과 중력에 관련된 내용이 등장하지만 지구 과학Ⅱ와 겹치지는 않는다.