고등학교 선택과목
과학탐구실험
일상 속 과학부터 첨단 기술, 그리고 우리가 만들어갈 미래까지 —
스스로 묻고 탐구하며 과학적 사고력을 키우는 학습 공간입니다.
이 과목에서 배우는 것
생활 속의 과학 탐구
의식주, 놀이, 안전 등 우리 주변 일상 속에 숨은 과학 원리를 실험으로 확인합니다.
첨단 과학 탐구
나노소재, 인공지능, 우주 기술처럼 오늘날 세상을 바꾸는 첨단 과학을 탐구합니다.
과학 기술의 미래
에너지·환경·생명·윤리 문제를 통해 지속가능한 미래를 만드는 과학의 역할을 생각합니다.
Ⅰ
생활 속의 과학 탐구
우리가 매일 접하는 옷, 음식, 집, 놀이, 안전 속에는 과학 원리가 숨어 있습니다. 관찰하고 실험하며 익숙한 것을 낯설게 탐구해봅니다.
🎬 관련 영상으로 더 알아보기 (유튜브 “과학을 보다”)
보이지 않지만 늘 곁에 있는 미생물의 세계 몰아보기
자기 전에 들으면 저절로 생물학 공부가 되는 이야기들
1. 의식주 속의 과학
학습 목표 옷·음식·주거 속 소재와 변화 과정에서 과학적 원리를 설명할 수 있다.
- 기능성 섬유 — 땀을 흡수·배출하는 스포츠웨어, 방수·투습 원단의 구조
- 조리 속 화학변화 — 마이야르 반응(갈변), 발효(효모·유산균), 단백질 변성(달걀 삶기)
- 주거의 에너지 효율 — 단열재의 원리, 창호의 열 손실, 패시브 하우스
탐구활동 예시 천연 지시약(자색 양배추 즙)으로 여러 음료의 산성도 비교하기
Q. 고기를 구울 때 표면이 갈색으로 변하며 풍미가 생기는 반응은?
2. 놀이와 스포츠 속의 과학
학습 목표 놀이기구와 스포츠 경기에 적용된 힘과 운동의 원리를 탐구할 수 있다.
- 롤러코스터 — 위치에너지와 운동에너지의 전환, 원심력과 안전바의 역할
- 공의 반발계수 — 재질과 온도에 따른 튀어 오르는 높이 변화
- 운동 역학 — 육상 스타트의 반작용, 수영의 유체 저항
탐구활동 예시 다양한 공(농구공·탁구공·테니스공)의 반발계수 측정 실험
Q. 롤러코스터가 가장 높은 지점에서 가장 큰 값을 갖는 에너지는?
3. 안전 속의 과학
학습 목표 사고를 예방하는 안전장치와 대응 행동의 과학적 원리를 설명할 수 있다.
- 에어백 — 충돌 감지 센서와 충격 시간을 늘려 힘을 줄이는 원리(충격량-운동량 정리)
- 소화기 — 연소의 3요소(가연물·산소·점화원) 중 하나를 제거하는 원리
- 지진 대비 — 내진 설계의 감쇠 구조, 대피 요령
탐구활동 예시 달걀 낙하 보호장치를 설계해 충격 흡수 원리 검증하기
Q. 에어백이 부상을 줄이는 핵심 원리는?
Ⅱ
첨단 과학 탐구
나노 소재, 인공지능, 우주 기술 등 현재 세상을 빠르게 바꾸고 있는 첨단 과학기술의 원리와 탐구 방법을 익힙니다.
🎬 관련 영상으로 더 알아보기 (유튜브 “과학을 보다”)
우주먼지가 말아주는 우주 대폭발 이야기 몰아보기 (2시간)
양자역학으로 우주 끝까지 가보는 과학 여행 몰아보기
1. 나노과학과 신소재
학습 목표 나노 크기에서 물질이 갖는 특이한 성질과 활용 사례를 설명할 수 있다.
- 나노 입자의 특성 — 표면적 증가로 인한 반응성 변화 (예: 나노 은의 항균 효과)
- 그래핀 — 탄소 원자 한 층으로 이루어진 강하고 얇은 신소재
- 자가치유 소재 — 스스로 손상을 복구하는 고분자 소재의 원리
탐구활동 예시 연잎 효과(초소수성)를 모방한 방수 코팅 실험
Q. 나노 입자가 큰 입자보다 반응성이 큰 주된 이유는?
2. 인공지능과 로봇
학습 목표 인공지능이 데이터를 학습하고 판단하는 기본 원리를 이해한다.
- 센서와 데이터 — 로봇이 주변 환경을 인식하는 카메라·라이다·초음파 센서
- 패턴 인식 — 많은 데이터에서 규칙을 찾아 분류하는 머신러닝의 개념
- 자율주행 원리 — 인식-판단-제어의 3단계 과정
탐구활동 예시 이미지 분류 웹 체험 도구로 사진 속 사물 인식시켜보기
Q. 자율주행 자동차의 처리 과정 순서로 옳은 것은?
3. 우주 탐사와 첨단 기기
학습 목표 우주 탐사에 활용되는 첨단 기술과 그 원리를 설명할 수 있다.
- 인공위성 — 통신·기상·위치 정보를 제공하는 원리(GPS 삼각측량)
- 우주복 소재 — 극한의 온도와 압력을 견디는 다층 구조
- 탐사 로봇 — 화성 탐사 로버의 자율 주행과 시료 채취 기술
탐구활동 예시 페트병 물로켓 발사 실험으로 추진력의 원리(작용-반작용) 확인하기
Q. 물로켓이 발사되는 원리와 가장 관련 깊은 법칙은?
Ⅲ
과학 기술의 미래
에너지, 환경, 생명, 윤리 문제를 과학의 눈으로 바라보고 지속가능한 미래 사회를 위한 해결책을 탐구합니다.
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과학자들이 예측하는 인류의 미래를 바꿀 새로운 기술
지구 생태계의 미스터리한 비밀을 찾아 떠나는 과학 탐험 몰아보기
1. 에너지와 환경
학습 목표 신재생에너지의 원리와 탄소중립의 필요성을 설명할 수 있다.
- 태양광·풍력 — 빛에너지·운동에너지를 전기에너지로 전환하는 원리
- 탄소중립 — 온실가스 배출량과 흡수량을 같게 만드는 개념
- 자원 순환 — 재활용·업사이클링을 통한 자원 절약
탐구활동 예시 우리 학교(또는 가정)의 일주일 탄소발자국 조사하고 줄이는 방법 제안하기
Q. '탄소중립'의 의미로 가장 알맞은 것은?
2. 생명과학기술과 건강
학습 목표 첨단 생명과학기술이 건강한 삶에 기여하는 사례를 조사할 수 있다.
- 백신과 면역 — mRNA 백신이 면역 반응을 유도하는 원리
- 유전자 기술 — 유전자 가위(크리스퍼)로 질병 원인 유전자를 교정하는 개념
- 스마트 헬스케어 — 웨어러블 기기를 통한 실시간 건강 모니터링
탐구활동 예시 웨어러블 기기의 심박수 데이터를 수집·분석해 운동 강도와의 관계 탐구하기
Q. '유전자 가위' 기술이 하는 역할은?
3. 과학기술과 사회윤리
학습 목표 과학기술 발전 과정에서 고려해야 할 윤리적 쟁점을 토의할 수 있다.
- 데이터 프라이버시 — 인공지능 학습에 쓰이는 개인정보 보호 문제
- 기술 격차 — 첨단 기술 접근성의 지역·계층 간 차이
- 연구 윤리 — 생명윤리, 연구 데이터의 정직한 보고
탐구활동 예시 인공지능 활용 사례를 조사하고 발생 가능한 윤리적 쟁점 토론하기
Q. 다음 중 '연구 윤리'에 해당하는 것은?
🧯 실험 안전수칙
- 실험을 시작하기 전 실험복, 보안경, 장갑을 착용한다.
- 가열 기구와 화학 약품은 반드시 교사의 지도 아래 다룬다.
- 실험대 위 물건은 최소화하고, 긴 머리는 묶는다.
- 화학 약품 냄새는 직접 맡지 않고 손으로 부채질하여 확인한다.
- 실험 후 기구를 정리하고 손을 깨끗이 씻는다.
- 사고 발생 시 즉시 교사에게 알리고 안전 수칙에 따라 대처한다.
📝 탐구보고서 작성법
- 탐구 문제 — 무엇을 알아보고 싶은지 질문 형태로 적는다.
- 가설 설정 — 예상되는 결과를 근거와 함께 제시한다.
- 변인 통제 — 조작 변인·종속 변인·통제 변인을 구분한다.
- 실험 과정 — 준비물과 절차를 순서대로 기록한다.
- 결과 및 분석 — 표·그래프로 정리하고 경향을 해석한다.
- 결론 및 성찰 — 가설과 비교하고 한계점과 개선점을 제안한다.
탐구 확인 퀴즈
각 단원의 미니 퀴즈를 모두 풀어보세요. 아래에서 현재까지의 점수를 확인할 수 있습니다.