지금 인류는 빠른 과학기술의 발전으로 4차 산업혁명을 맞이하고 있다. 인공지능과 로봇, 빅테이터, 3D 프린팅 나노 바이오기술 등 다양한 기술이 쏟아져 나오고 있으며, 다양한 기술의 혁신을 통해 인류의 삶의 질도 더욱 향상될 수 있을 것으로 기대된다. 인류의 미래를 혁신적으로 변화시킬 4차 산업혁명을 선도적으로 이끌어 가기 위해서는 우수한 과학기술 인력의 필요성이 더욱 절실한 실정이며, 그 시작은 이공계 대학으로부터라고 해도 과언이 아니다. 하지만 현재 우리나라에서는 이공계 대학을 입학한 학생들의 학력 저하 현상이 지속적으로 논란거리가 되고 있다[1-3]. 무엇보다 물리학은 4차 산업혁명에도 선도적인 역할이 기대되는 기초학문이지만[4], 물리학에 대한 기피 현상은 심각한 실정이다[5].

2018년에는 물리를 기초과목으로 공부해야 하는 서울대 공대에서도 물리학Ⅱ를 고등학교 때 수강하지 않고 입학하는 학생이 40% – 50%에 달하고, 대학 강의 수강 중도 취소율도 수학보다 물리가 3배 이상 많이 나타났다[5]. 우수한 학생들마저도 노력 대비 성적 향상 효과가 미미해 물리학Ⅱ보다 입시에 유리한 다른 과목을 선택한다고 볼 수 있다. 또한 잠재적으로 이공계로 진학할 수 있는 많은 우수한 학생들도 `의·치·약·한·수'라고 불리는 의학 계열에 몰리고 있다. 무엇보다 이공계에 진학한 학생들마저도 기초가 부실한 상태에서 들어와 대학 전공 수업을 따라가기 힘들어하거나 전공에 대한 흥미를 잃어버리는 경우가 많이 발생하고 있다[5, 6]. 대학의 이공계학과들은 대부분 물리를 기초로 하는 학과임에도 불구하고 현실은 물리학을 전공할 물리학과 학생들마저도 물리를 공부하지 않고 입학할 수 있다는 것이다[6-8]. 따라서 이공계 진학 학생들의 기초 부족은 물리학 과목 기피 현상과 깊이 연관되어 있다고 봐도 과언이 아니다.

한편, 2015 개정 교육과정은 `문·이과 통합형 교육과정', 그리고 학생 맞춤형 선택중심 교육과정이라는 지향점을 표방하고 있다[9]. 선택중심 교육과정은 학생에게 보다 넓은 과목 선택권을 부여해 소질과 적성, 능력, 흥미, 관심도 등에 따라 자신이 원하는 과목을 학생 스스로 선택하게 하여 교육과정을 구성해 가도록 하는 수요자 중심 교육과정이다. 하지만 학생 주도적 과목 및 진로 선택이라는 좋은 취지에도 불구하고 2015 개정 교육과정에서의 학생들의 과목 선택은 여러 가지 왜곡된 결과를 가져오기도 했다. 특히 과목 선택권을 가진 학생들이 자신의 진로를 고려하기보다는 물리학Ⅰ, 화학Ⅰ, 생명과학Ⅰ, 지구과학Ⅰ, 물리학Ⅱ, 화학Ⅱ, 생명과학Ⅱ, 지구과학Ⅱ 과목 중 쉽게 점수를 얻을 수 있는 과목에 치중하는 결과를 낳았다[10, 11].

구체적으로 2023학년도 대학수학능력시험의 과학탐구Ⅰ 과목 응시원서 접수 비율을 보면, 지구과학Ⅰ(34.7%), 생명과학Ⅰ(33.6%), 화학Ⅰ(16.8%), 물리학Ⅰ(14.9%) 순으로 나타났다[12]. 특히 지구과학Ⅰ과 생명과학Ⅰ을 많이 선택하고 물리학Ⅰ을 적게 선택하는 것과 같이 학생들의 선택이 편중되게 나타났다. 내신 9등급제 하에서 상대평가를 통해 산출된 과목별 석차 및 등급이 대학입시에서 중요한 비중을 차지하고 있으므로 과목 쏠림 현상이 필연적으로 발생하고 있으며, 비인기 과목들은 전년도 선택자가 적었다는 정보만으로 학생들의 지속적인 외면을 받고 있다. 무엇보다도 학생 개인 역시 자신의 흥미나 진로와 연결된 과목이 아닌 내신과 수능에서 유리한 과목을 선택하는 것으로 나타났다[8, 10, 12].

교과의 특성상 물리 교과를 기피하는 것은 과학의 다른 교과보다 물리가 어렵다고 느끼기 때문이다[13, 14]. 대체로 초중등 과학교육에서 학생들이 물리보다 화학, 생물을 선호하는 것은 이들 교과 내용은 단순 암기 중심인 반면 물리는 내용이 많고 사고를 요구하여 대학수학능력시험 준비가 어렵다고 생각하기 때문이다[10]. 또한 학생들의 물리학에서의 어려움은 물리학의 기초 언어 중 하나인 수학에서의 어려움에서 비롯되는 경우도 많다[13]. 하지만 여러 연구들이 학생들이 물리학을 기피하는 이유에 대한 분석에 초점을 맞추고 있어 학생들이 물리학을 선택하는 이유에 대한 분석 연구는 찾아보기 힘들다. 보다 많은 학생들이 물리학을 선택하도록 하기 위해서는 학생들이 느끼는 물리학의 기피 요인을 줄이는 것과 동시에 매력 요인을 높이는 것이 필요하기 때문에 학생들이 물리학을 선택하는 이유에 대한 연구도 폭넓게 수행될 필요가 있다. 무엇보다 물리학이 이공계 대학 선수과목으로서 가지는 중요성에도 불구하고 실제 단위학교가 물리학을 어떻게 편성하고 학생들이 얼마나 수강하고 있는가에 대한 구체적인 분석 자료는 부족한 편이다[15].

본 연구는 통합과학의 물리 영역에 대한 학생들의 인식이 어떠한지 조사하고 통합과학을 공부한 고등학교 1학년 학생들이 2학년에 배울 물리학Ⅰ을 선택하는 이유가 무엇인지 분석하여 향후 학생들의 물리학 선택을 확대하기 위한 기초자료 확보를 연구 목적으로 설정하였다. 또한, 물리학Ⅰ 교과 선택이 다른 과학 과목에 비해 낮은 원인을 알아보기 위해 통합과학의 내용 요소별 학습 난이도를 추가적으로 분석해 보았다. 이를 위한 본 연구의 구체적인 연구 문제는 다음과 같다.

첫째, 학생들이 통합과학 물리영역을 공부하면서 흥미를 가졌던 이유는 성별에 따라 어떻게 나타나는가?

둘째, 학생들의 물리학Ⅰ 선택 비율 및 선택 이유, 희망 전공은 성별에 따라 어떻게 나타나는가?

셋째, 학생들이 느끼는 통합과학의 내용 요소별 학습 난이도는 어떻게 나타나며, 이것은 과목 선택 경향과 어떤 관련성을 가지는가?

1. 설문지 개발

2015 개정 교육과정 통합과학 물리 영역의 흥미와 물리학Ⅰ 교과 선택의 특성을 조사하기 위해 설문지를 개발하였다. 설문지는 우선 본 연구의 제 1저자가 선행 연구에서 사용된 설문지를 참고 및 수정하여 동료교사 1인과 함께 논의하며 초안을 만들었다[16, 17, 18]. 설문지 초안이 완성된 이후에는 본 연구의 공동저자 3인이 설문지 초안의 내용 타당도를 검토하여 검토 의견을 제시하였으며, 제 1저자가 검토의견을 반영하여 설문지 초안을 수정하였다. 이후 본 연구의 연구 목적에 맞추어 모든 저자들이 함께 설문지 내용의 타당도를 검토하고 설문지 내용에 대한 토론 및 수정의 과정을 거쳤다. 결과적으로 본 연구의 설문 문항은 Table 1의 ‘학생들의 물리학 선택에 관한 설문조사 문항’과 Table 2의 ‘통합과학 내용 요소 중 학생들이 인식하는 난이도에 관한 설문조사 문항’으로 크게 두 부분으로 구성하였다. 학생들의 물리학 선택에 대한 부분에서 남녀간의 응답 차이가 유의미한지 알아보기 위해 카이제곱 검정을 실시하였으며, 분석 결과 모든 응답에서 유의미한 차이가 발견되었다. 본 연구에서의 기본적인 통계처리는 SPSS 27 패키지를 활용하였다.

Table 1

Survey questionnaire on students' choices in physics.

Item Number	Category	Contents of questionnaire
1	General property	Sex
2	Factors influencing interest in integrated science(physics area)	Reasons for Interest: Physics content is appealing, Real-life relevance is useful, Experiments are interesting, Less memorization compared to other subjects, Necessary for university admissions, Likeable teacher, Other
3	Selection status of 2nd-year science inquiry subjects	PhysicsⅠ,ChemistryⅠ, BiologyⅠ, Earth ScienceⅠ
4	Factors influencing the selection of PhysicsⅠ	Reasons for Choosing Physics I: Interest and aptitude, Subjects related to college major/career path, Low degree of academic burden, Favorable academic grades, Favorable mock exam scores, Advantageous for college admissions, Influence of close friends, parents, seniors, etc., Other
5	Factors influencing career choices	College of Natural Sciences, College of Engineering, College of Education, College of Medicine/Pharmacy/Nursing, College of Humanities, College of Social Sciences, College of Business Administration, College of Arts, Other

Table 2

Survey questionnaire regarding students' perceived difficulty of integrated science content elements.

Unit	Chapter	Content element}	Survey format
Ⅰ. Substance and regularity	1. The regularity and binding of substances	Primordial Elements (Formation) in the Early Universe	5-point Likert scale
		Element Formation in the Solar System
		Formation of Solid Materials on Earth
		Metals and Nonmetals
		Valence Electron
		Ionic Bonding
		Covalent Bonding
	2. Constituent substances of nature	Regularity of Geological Features and Biological Components
		Primary Constituents of Living Organisms
		Application of New Materials
		Superconductors
Ⅱ. System and interaction	1. Mechanical system	Gravity
		Free fall
		Momentum
		Impulse
	2. Earth system	Cycling of energy and matter in the Earth system
		Interaction between the Atmosphere and Hydrosphere
	3. Life system	Function of Cell Membrane
		Cell Organelles
		Metabolism, Enzymes
		Genes and Proteins

통합과학은 주제 중심으로 물리, 화학, 생명과학, 지구과학의 내용 구분없이 통합적으로 서술하는 것을 목표로 하였으나 그 세부적인 내용을 살펴보면 아직 각 분과별 교과 중심적으로 서술되어 있는 부분이 많다. 따라서 일선학교에서도 통합과학 교과를 물리, 화학, 생명과학, 지구과학의 네 교과로 나누어 가르치는 경우가 빈번하게 발생한다. 이에 따라 본 연구에서도 통합과학의 각 소단원 내용들이 어느 교과에 더 가까운지 판별하여 연구를 수행했다. 구체적으로 통합과학의 소단원별 내용 요소들이 일반선택 및 진로선택 과목인 물리학Ⅰ, 물리학Ⅱ, 화학Ⅰ, 화학Ⅱ, 생명과학Ⅰ, 생명과학Ⅱ, 지구과학Ⅰ, 지구과학Ⅱ의 내용 중 어느 교과에 연계되는지 판별하여 분류하였다. 예를 들어 Table 2에 제시된 내용 중 운동량과 충격량에 해당하는 내용은 물리학Ⅰ에 다시 등장하는 개념으로 물리학 내용 요소로 분류하였다.

Table 1에 제시된 것과 같이 설문 문항 중 학생들의 물리학Ⅰ 선택에 대한 부분은 응답자의 일반적 특성, 통합과학(물리 영역) 흥미 인식 요인, 2학년 과학탐구 과목 중 선택 현황, 물리학Ⅰ 선택 요인, 진로에 대한 선택 요인으로 구성하였으며 설문 형식은 문항별로 5개에서 9개의 선택지를 제시하여 학생들이 선택할 수 있도록 하는 선택형 문항으로 구성하였다.

한편, Table 2에 제시된 통합과학 내용 요소는 1학기까지 배운 통합과학 교과서 Ⅰ, Ⅱ 대단원의 내용 요소를 과학 과목 영역별로 분류하여 지구과학(우주 초기의 원소(생성), 태양계에서 원소 생성, 지구의 고체 물질 형성, 지각과 생명체 구성 물질의 규칙성, 지구 시스템의 에너지와 물질 순환, 기권과 수권의 상호작용) 6개, 화학(금속과 비금속, 최외각 전자, 이온 결합, 공유 결합) 4개, 물리학(신소재의 활용, 초전도체, 중력, 자유낙하, 운동량, 충격량) 6개, 생명과학(생명체 주요 구성 물질, 세포막의 기능, 세포 소기관, 물질대사와 효소, 유전자(DNA)와 단백질) 5개로 구성하였다. 이렇게 구성한 통합과학의 내용 요소별로 학생들이 느낀 학습 난이도는 Likert 5점 척도를 이용하여 매우 쉬움(1점), 쉬움(2점), 보통(3점), 어려움(4점), 매우 어려움(5점)으로 조사하였다. 학생들이 느낀 내용 요소들이 각 교과별로 적절히 응답되었는지 분석하기 위해 설문 결과를 토대로 신뢰도 검사를 실시하여 Cronbach α를 산출해 보았다. 신뢰도 검사 결과 물리 분야의 응답 신뢰도는 0.900, 화학 분야의 응답 신뢰도는 0.927, 생명과학 분야의 응답 신뢰도는 0.942, 지구과학 분야의 응답 신뢰도는 0.871인 것으로 나타나 학생들의 과목별 난이도에 대한 응답결과가 대체로 신뢰로운 것으로 확인되었다.

2. 설문 대상 및 설문 실시

고등학교 2학년 학생들은 이미 물리학Ⅰ을 선택하여 수강하거나 선택하지 않아 다른 과목을 수강하는 학생들이므로 선택과 미선택의 이유 조사가 1학년 때 과목을 결정할 당시의 생각과 다를 수 있다. 그래서 2학년 과학탐구 과목을 1개 이상 선택한 고등학교 1학년 학생들을 대상으로 2023년 8월 14일부터 9월 4일까지 설문 조사를 실시하였다. 설문 대상 학교는 대구광역시에 위치한 4개 고등학교로 A–D 고등학교 1학년 학생들은 문·이과 구분이 없어 2학년에서 배울 사회탐구 과목과 과학탐구 과목 중 희망에 따라 3개 과목을 선택할 수 있었다.

Table 3은 조사 대상 학교별 설문 응답자 수를 나타낸 것이다. A, C, D 고등학교는 남녀 합반으로 남학생보다 여학생의 수가 더 많다. B 고등학교는 공학이지만 1학년은 분반으로 구성된 남자반이 6개이고 여자반 2개 반으로 구성되어 있다. 전체적으로 사회탐구 과목을 3개 선택한 학생을 제외한 559명을 설문 대상자로 선정하였다.

Table 3

Surveyed schools and the number of students surveyed in the 1st grade.

School	A	B	C	D	Total number(%)
Number of classes	9	8	12	9	38
Female	117	32	84	70	303 (54.2)
Male	61	109	27	59	256 (45.8)
Total number	178	141	111	129	559 (100.0)

설문 조사 대상자는 4개 고등학교 전체 정원(1,099명)의 절반 정도이며 남학생의 경우 과학탐구 과목을 선택한 학생이 남학생 전체 정원(443명)의 절반보다 조금 더 많았고 여학생의 경우는 여학생 전체 정원(656명)의 절반보다 적었다. 설문 응답자 중 남학생 256명, 여학생이 303명으로 남자와 여자의 설문 응답자 비율이 45.8%와 54.2%로 나타났다.

1. 통합과학(물리 영역)을 공부하면서 흥미를 가졌던 이유

전체 응답한 학생들을 대상으로 통합과학(물리 영역)을 공부하면서 흥미를 가졌던 이유를 조사하여 분석한 자료는 Table 4와 같다. Table 4에 제시된 남녀간의 차이는 유의 수준 .001 이내에서 유의한 결과인 것으로 나타났다.

Table 4

Reason for being interested while studying integrated science (physics area).

Contents of Reasons	Total number (%)	Sex
		Male (%)	Female (%)
① Because the physics content is appealing	112 (20.0)	71 (27.7)	41 (13.5)
② Because there are many useful real-life related contents	97 (17.4)	41 (16.0)	56 (18.5)
③ Because the experiments are enjoyable	58 (10.4)	32 (12.5)	26 (8.6)
④ Because it's necessary for university admissions	109 (19.5)	46 (18.0)	63 (20.8)
⑤ Because there is less memorization compared to other subjects	69 (12.3)	30 (11.7)	39 (12.9)
⑥ Because I like the teacher	81 (14.5)	25 (9.8)	56 (18.5)
⑦ Other	33 (5.9)	11 (4.3)	22 (7.2)
Total	559 (100.0)	256 (100.0)	303 (100.0)

전체 학생의 경우 통합과학 중 물리 영역을 공부하면서 흥미를 가진 이유는 `물리 내용이 매력적이어서'가 112명(20.0%)으로 가장 많았고 `대학 진학을 위해 필요해서'라는 응답이 109명(19.5%)로 그다음으로 많았다.

남학생의 경우 통합과학 중 물리 영역을 공부하면서 흥미를 가진 이유가 `물리 내용이 매력적이어서'라는 응답이 71명(27.7%)으로 가장 많이 나타났다. `대학 진학을 위해 필요해서'라는 응답이 46명(18.0%)으로 나타났고 `실생활과 관련된 내용이 많아 유용해서'라는 응답은 41명(16.0%)으로 나타났다. `선생님이 좋아서'라는 응답이 25명(9.8%)으로 그 뒤를 이었다. 기타로는 `수학과 비슷해서 좋다'와 `계산이 재미있다', `등급이 잘 나온다'는 의견 등이 있었다.

여학생의 경우 통합과학 중 물리 영역을 공부하면서 흥미를 가진 이유가 `대학 진학을 위해 필요해서'라는 응답이 63명(20.8%)으로 가장 많이 나타났다. `실생활과 관련된 내용이 많아 유용해서'라는 응답과 `선생님이 좋아서'라는 응답이 모두 56명(18.5%)으로 그 뒤를 이었다. `물리 내용이 매력적이어서'와 `다른 과목에 비해 암기할 내용이 적어서'라는 의견이 41명(13.5%)과 39명(12.9%)으로 나타났다. 기타로 `내용 이해가 쉽다', `잘 외워진다', `문제 풀 때 기분이 좋다'는 의견 등이 있었다.

2. 2학년 과학탐구 과목 중 물리학Ⅰ 선택 비율 조사

A–D 고등학교 2학년 교육과정에서는 모두 과학탐구 과목과 사회탐구 과목 중에서 최대 3개 과목까지 학생들이 선택하여 수강할 수 있었다. 과학탐구 과목의 선택을 설문 조사한 결과는 Table 5와 같다. Table 5에 제시된 남녀간의 차이는 유의 수준 .001 이내에서 유의한 결과인 것으로 나타났다.

Table 5

Preferred elective subject for 2nd-year science inquiry.

Subjects	Total number (%)	Sex
		Male (%)	Female (%)
Physics Ⅰ	225 (17.1)	152 (25.2)	73 (10.3)
Chemistry Ⅰ	349 (26.6)	160 (26.5)	189 (26.6)
Biology Ⅰ	391 (29.7)	142 (23.5)	249 (35.1)
Earth science Ⅰ	349 (26.6)	150 (24.8)	199 (28.0)
Total	1314 (100.0)	604 (100.0)	710 (100.0)

설문 결과 전체 학생들은 생명과학Ⅰ(391명, 29.7%)을 1순위로 선호하였고 화학Ⅰ(349명, 26.6%)과 지구과학Ⅰ(349명, 26.6%)이 동률로 2순위로 선호하였다. 물리학Ⅰ(225명, 17.1%)은 가장 낮은 선호도를 나타냈다. 설문 응답자 비율이 여학생 303명(54.2%), 남학생 256명(45.8%)인 것을 고려하더라도 물리학Ⅰ은 다른 과학탐구 과목에 비해 학생 선호도가 낮게 나타났다.

이 중 남학생의 경우 화학Ⅰ의 선택이 160명(26.5%)으로 가장 높았고 물리학Ⅰ은 152명(25.2%)으로 두 번째로 많이 선택하였다. 생명과학Ⅰ은 142명(23.5%)이 선택하여 가장 낮았다. 여학생의 경우 2학년에 배울 과학탐구 과목으로 생명과학Ⅰ을 249명(35.1%)이 선택하여 가장 높았고 물리학Ⅰ은 73명(10.3%)이 선택하여 가장 낮았다. 하지만 남학생은 과학탐구영역 4과목을 모두 고르게 선택하는 반면 여학생은 물리학Ⅰ의 선택이 가장 낮았으며 생명과학Ⅰ 과목을 가장 선호하여 여학생과 남학생이 선호하는 과학탐구 과목에 뚜렷한 차이가 나타났다.

3. 2학년 과학탐구 과목 중 물리학Ⅰ 선택 이유 조사

2학년 과학탐구 과목 중 물리학Ⅰ을 선택한 이유에 대해 설문 조사한 결과는 Table 6과 같다. Table 6에 제시된 남녀간의 차이는 유의 수준 .01 이내에서 유의한 결과인 것으로 나타났다.

Table 6

Reason for choosing PhysicsⅠ as the preferred elective subject.

Contents of reasons	Total number (%)	Sex
		Male (%)	Female (%)
① Because it matches my interests and aptitude	61 (27.1)	50 (32.9)	11 (15.1)
② Because it's relevant to my university career path (major)	116 (51.6)	72 (47.3)	44 (60.3)
③ Because it carries less academic burden compared to other subjects	18 (8.0)	15 (9.9)	3 (4.1)
④ Because I have favorable academic grades	10 (4.4)	3 (2.0)	7 (9.6)
⑤ Because my mock exam scores are favorable	1 (0.4)	0 (0.0)	1 (1.4)
⑥ Because it's advantageous for college admissions	9 (4.0)	6 (4.0)	3 (4.1)
⑦ Because I can take classes with close friends	0 (0.0)	0 (0.0)	0 (0.0)
⑧ Because of recommendations from parents, seniors, and others around me	4 (1.8)	2 (1.3)	2 (2.7)
⑨ Other	6 (2.7)	4 (2.6)	2 (2.7)
Total	225 (100.0)	152(100.0)	73 (100.0)

물리학Ⅰ을 선택한 전체 학생 225명 중에 절반 정도인 116명(51.6%)이 물리학Ⅰ을 선택한 이유가 `대학 진로(전공)와 관련된 과목이라서'이다. 그다음으로 `흥미와 적성에 맞아서'가 61명(27.1%)으로 나타났는데 남학생과 여학생의 흥미와 적성 차이가 뚜렷하게 나타났다. 그러나 물리학Ⅰ을 수강한다고 해서 대학 입시전형에 유리하다고 생각한 학생은 거의 없었다. 그리고 부모님, 선배 등 추천과 친한 친구와 같이 수업을 들을 수 있어서 물리를 선택하는 경우가 거의 없는 것으로 나타났다. 기타로는 `좋을 것 같아서'와 `물리 법칙에 흥미가 있다'는 의견이 있었다.

남학생이 물리학Ⅰ을 선택한 이유는 `대학 진로(전공)와 관련된 과목이라서'라는 답변이 72명(47.3%)으로 가장 많았고 `흥미와 적성에 맞아서`라는 답변도 50명(32.9%)으로 나타났다. 남학생이 여학생들보다 물리에 흥미와 적성을 보이는 학생 수가 더 많았고, `학습 부담이 적어서'를 선택한 비율도 15명(9.9%)으로 나왔다.

여학생이 물리학Ⅰ을 선택한 이유는 남학생의 경우와 마찬가지로 `대학 진로(전공)와 관련된 과목이라서'라는 답변이 44명(60.3%)으로 가장 많았다. `흥미와 적성에 맞아서' 선택한다는 학생이 11명(15.1%)으로 그 뒤를 이었지만 남학생의 경우 보다는 적었다. 여학생의 경우, 남학생과는 달리 물리에 대한 흥미 요인보다는 대학 진로에 필요한 과목이라서 선택하려는 경향이 크다는 것을 알 수 있다.

4. 대학에 진학하고자 희망하는 전공 조사

대학에 진학하고자 희망하는 전공을 조사한 결과는 Table 7과 같다. Table 7에 제시된 남녀간의 차이는 유의 수준 .001 이내에서 유의한 결과인 것으로 나타났다.

Table 7

Field of study aspiring to enter university.

Field of study	Total number (%)	Sex
		Male (%)	Female (%)
① College of Natural Science	69 (12.3)	24 (9.4)	45 (14.9)
② College of Engineering	165 (29.5)	115 (45.0)	50 (16.5)
③ College of Education	31 (5.5)	18 (7.0)	13 (4.3)
④ College of Medicine, Pharmacy and Nursing	143 (25.6)	32 (12.5)	111 (36.6)
⑤ College of Liberal Arts	42 (7.5)	21 (8.2)	21 (6.9)
⑥ College of Social Sciences	18 (3.2)	8 (3.1)	10 (3.3)
⑦ College of Commerce and Economics	12 (2.2)	7 (2.7)	5 (1.7)
⑧ College of Arts and Sciences	21 (3.8)	10 (3.9)	11 (3.6)
⑨ Other	58 (10.4)	21 (8.2)	37 (12.2)
Total	559 (100.0)	256 (100.0)	303 (100.0)

전체적으로 공과대학을 많이 선택하였고 그다음으로 의과·약학·간호대학을 가장 많이 선호하였지만, 진학을 희망하는 대학 선택에서 남녀의 차이 또한 뚜렷하게 나타나고 있음을 알 수 있다. 기타 중에는 아직 진로를 결정하지 못했다는 의견이 58명(10.4%) 중에 27명(5.0%)으로 나타났다.

남학생의 경우 대학 진학 희망 계열로 공과대학이 115명(45.0%)으로 가장 많이 선호하는 것으로 나타났다. 그다음으로 의과·약학·간호대학과 자연과학대학은 각각 32명(12.5%)과 24명(9.4%)이 선호하였다. 사회과학대학 선택자는 여학생과 비슷하게 나타났다. 경찰, 체육, 호텔 등과 같은 분야와 아직 진로를 결정하지 못한 남학생은 기타로 분류해 21명(8.2%)으로 나타났다.

여학생의 경우 대학 진학 희망 계열로 의과·약학·간호대학 선택이 111명(36.6%)으로 가장 많이 선호하는 것으로 나타났다. 그다음으로 공과대학과 자연과학대학을 각각 50명(16.5%)과 45명(14.9%)이 선택하였다. 마찬가지로 경찰, 체육, 호텔 등과 같은 분야와 아직 진로를 결정하지 못한 학생은 기타 항목으로 분류하였는데 37명(12.2%)으로 나타났다. 저출산의 영향으로 사범(교육)대학을 희망하는 학생이 적었고 문·이과 구분이 없어 과학탐구를 1개 선택한 학생도 인문대학과 사회과학대학, 경상대학 계열로 진로를 선택하였다.

5. 통합과학의 내용 요소별 학습 난이도 및 각 과목별 선택 여부와의 상관관계조사

학생들이 통합과학을 학습하면서 느낀 난이도를 1학기 동안 배운 Ⅰ, Ⅱ 대단원의 내용 요소별로 조사하였다. 조사 결과 남학생과 여학생이 느낀 학습 난이도가 비슷하여 따로 구분하지 않았다. 또한, 불성실하게 1 또는 5만을 연속적으로 표시한 35명의 학생을 제외한 524명을 대상으로 분석하였다. 설문 문항은 대단원, 중단원, 내용 요소로 분류한 설문지에 Likert 5점 척도 방식(1. 매우 쉬움, 2. 쉬움, 3. 보통, 4. 어려움, 5. 매우 어려움) 중 하나를 택1 하도록 하였다. 통합과학 Ⅰ, Ⅱ 대단원의 내용 요소별로 학습 난이도를 분석한 평균과 과학과목 영역별 평균난이도는 Table 8과 같다.

Table 8

Learning Difficulty of Individual Content Element in Integrated Science(1: Very Easy – 5: Very Difficult).

Unit	Chapter	Content element	Difficulty level	Average difficulty level	Area
Ⅰ. Substance and regularity	1. The regularity and binding of substances	Primordial Elements (Formation) in the Early Universe	2.29	2.45	Earth science
		Element Formation in the Solar System	2.40
		Formation of Solid Materials on Earth	2.49
	2. Constituent substances of nature	Regularity of Geological Features and Biological Components	2.54
Ⅱ. System and interaction	2. Earth system	Cycling of energy and matter in the Earth system	2.52
		Interaction between the Atmosphere and Hydrosphere	2.45
Ⅰ. Substance and regularity	1. The regularity and binding of substances	Metals and Nonmetals	2.44	2.61	Chemistry
		Valence Electron	2.64
		Ionic Bonding	2.67
		Covalent Bonding	2.68
	2. Constituent substances of nature	Application of New Materials	2.68	2.97	Physics
		Superconductor	2.86
Ⅱ. System and interaction	1. Mechanical system	Gravity	2.82
		Free fall	2.88
		Momentum	3.24
		Impulse	3.35
Ⅰ. Substance and regularity	2. Constituent substances of nature	Primary Constituents of Living Organisms	2.54	2.62	Biology
Ⅱ. System and interaction	3. Life system	Function of Cell Membrane	2.58
		Cell Organelles	2.62
		Metabolism, Enzymes	2.66
		Genes and Proteins	2.69

학생들이 과목별로 느끼는 난이도의 평균은 물리 영역의 점수가 2.97 정도로 학생들은 물리학을 가장 어렵게 느끼는 것으로 나타났다. 화학 영역은 2.61, 생명과학 영역은 2.62로 두 과목의 난이도는 비슷한 것으로 나타났다. 지구과학은 평균 2.45의 난이도로 학생들이 가장 쉽게 느끼는 것으로 나타났다. 내용 요소 중 학습 난이도가 높게 나타나는 영역은 초전도체, 자유낙하, 운동량, 충격량으로 모두 물리 내용 요소에 해당하는 것들이었다. 내용 요소 중 학습 난이도가 낮게 나타나는 영역은 우주의 초기 원소, 태양계에서의 원소 생성, 금속과 비금속 등으로 학생들은 주로 지구과학 영역에 해당하는 내용 요소를 쉽다고 생각하는 경향이 있었다.

Table 9는 각 과목별 선택 여부와 각 과목의 난이도 사이의 Spearman 상관계수를 구한 것이다. 전반적으로 모든 과목에서 과목 선택과 각 과목의 난이도 사이의 관계는 상관 정도가 아주 낮거나 상관이 없는 것으로 나타났다. 구체적으로 물리학Ⅰ 선택과 학생들이 느끼는 통합과학의 물리학의 난이도 사이에는 아주 낮은 부적 상관이(-.264**) 나타났으며, 이러한 경향은 화학Ⅰ과 통합과학의 화학 난이도(-.263**), 생명과학Ⅰ과 통합과학의 생명과학 난이도(-.236**) 사이에도 비슷하게 발견되었다. 이러한 결과는 학생들이 느끼는 통합과학의 과목별 난이도가 낮을수록 각 과목별 선택이 아주 약하게 증가함을 의미한다. 다만 이러한 경향성은 지구과학 교과에서는 발견할 수 없었다. 이러한 결과는 학생들의 물리학 과목 선택 경향이 본인의 진로 및 흥미와 적성에 대한 고려의 요인이 크다는 본 연구의 결과와 부합한다. 한편, 물리학Ⅰ 선택자와 생명과학Ⅰ 선택자 사이에도 아주 낮은 부적 상관이(-.337**) 나타나 물리학Ⅰ을 선택하는 학생은 생명과학Ⅰ은 선택하지 않는 경향이 있다는 것을 발견할 수 있었다.

Table 9

The Spearman correlation between subject selection and difficulty.

	Physics 1 selection	Chemistry 1 selection	Biology 1 selection	Earth 1 selection	Physics difficulty	Chemistry difficulty	Biology difficulty	Earth difficulty
Physics 1 selection	1.000	.147**	-.337**	-.290**	-.264**	-.086*	0.027	-.097*
Chemistry 1 selection		1.000	.104*	-.190**	-.144**	-.263**	-.210**	-.200**
Biology 1 selection			1.000	-.243**	0.080	-0.074	-.236**	-0.029
Earth 1 selection				1.000	.169**	.135**	.139**	0.082
Physics difficulty					1.000	.482**	.465**	.559**
Chemistry difficulty						1.000	.604**	.609**
Biology difficulty							1.000	.659**
Earth difficulty								1.000

*: p < .05, **:p < .01

본 연구에서는 고등학교 1학년 학생들의 통합과학 물리 영역에 대한 인식과 더불어 물리학Ⅰ을 어떤 이유로 선택하는지를 조사하였다. 또한 학생들의 선택에 영향을 줄 수 있는 고등학교 1학년 통합과학 교과서 중 대단원의 내용 요소별 학습 난이도를 분석하여 물리학Ⅰ 선택에 어떤 영향을 주는지 분석하였다.

설문에 참여한 학생들은 생명과학Ⅰ을 가장 선호하였고, 화학Ⅰ과 지구과학Ⅰ을 2순위로 선호하였다. 물리학Ⅰ의 선호는 가장 낮은 것으로 것으로 나타났다. 학생들이 물리학Ⅰ을 선택한 이유로는 ‘대학 진로(전공) 관련된 과목이라서’라는 대답이 제일 많았고 그다음으로 ‘흥미와 적성이 맞아서’라고 답했다. 2학년 때 배울 과학탐구 영역 교과 중 물리학Ⅰ을 선택하는 학생은 남학생이 여학생보다 많은 것으로 나타났다. 남학생은 물리학Ⅰ(25.2%), 화학Ⅰ(26.5%), 생명과학Ⅰ(23.5%), 지구과학Ⅰ(24.8%)을 고르게 선택하는 반면 여학생은 물리학Ⅰ(10.3%)을 가장 적게 선택하였고 생명과학Ⅰ(35.1%)을 가장 선호하는 것으로 나타났다.

통합과학 대단원의 내용 요소별 학습 난이도 조사를 한 결과 학생들은 물리 영역(평균 난이도 2.97)이 가장 어렵다고 생각하는 것으로 나타났고 지구과학 영역(평균 난이도 2.45)이 가장 쉽다고 생각하는 것으로 나타났다. 물리학 관련 내용 요소 중에서는 운동량과 충격량 개념을 가장 어려워하는 것으로 나타났다.

이번 문·이과 통합 2015 개정 교육과정 통합과학 고등학교 1학년 수강생들의 물리학 Ⅰ 교과 선택 관련 실태 조사에서는 통합과학 물리 영역에 흥미를 가지게 된 이유로 남학생은 물리 내용이 매력적이어서(27.7%)가 가장 많았고, 여학생은 대학 진학을 위해 필요해서(20.8%)라는 응답이 가장 많았다. 남학생은 물리에 대해 흥미와 적성 같은 내적 요인을 고려하여 매력적인 과목이라고 판단하는 반면에 여학생은 진로나 대학 전공 같은 외적 요인을 더 중요시하여 대학 진학을 위해 필요한 과목이라고 생각하였다.

남학생(25.2%)이 여학생(10.3%)보다 물리학Ⅰ을 더 많이 선택하였다. 남학생은 공과대학 진학 희망자가 많아 여학생보다 물리학Ⅰ을 더 많이 선택한 반면 여학생은 의과·약학·간호대학 진학 희망자가 많아 물리학Ⅰ보다 생명과학Ⅰ을 더 많이 선택하였다. 설문 응답자 중 234명(41.8%)이 이공계를 희망하는 것에 비해 물리학Ⅰ을 선택하는 비율은 다른 과학 과목에 비해 낮게 나타났다. 물리학Ⅰ을 선택한 이유로는 남녀학생 모두 대학 전공과 연관된 과목이라서가 가장 많았다. 이러한 응답을 한 학생들은 전공에 적합한 과목을 선택해야 대학 전공과 관련된 진로에 유리하다는 인식도 보여 주었다.

물리학Ⅰ 교과 선택 관련 실태 조사를 바탕으로 다음과 같이 제안하고자 한다.

첫째, 물리학 과목의 흥미 유발시 학생들의 성별에 따른 맞춤형 접근이 필요하다. 본 연구에서 남학생들은 물리학의 매력을 느껴서 물리학 과목에 흥미를 느꼈다고 응답한 비율이 높았던 반면 여학생들은 진로 선택과 관련된 이유로 물리학에 흥미를 느꼈다고 응답한 비율이 높았다. 따라서 학생들의 물리 학습 동기를 유발하는 과정에서도 남학생들에게는 기본 원리만으로 세상의 이치를 설명하는 물리학 과목의 매력을 적극적으로 알릴 필요가 있고, 여학생들에게는 이공계 진학시 필수과목으로서의 물리학 과목의 필요성을 적극적으로 알릴 필요가 있다고 생각한다. 하지만 학습 동기 유발시 외적 동기 유발로는 한계가 있는 만큼 여학생들도 물리학에 매력을 느끼게 하려면 어떻게 해야 하는지 계속적인 연구도 필요하다고 본다.

둘째, 이공계 계열의 필수 과목으로서의 물리학의 필요성을 더욱 적극적으로 홍보할 필요가 있다. 본 연구에서는 물리학Ⅰ을 선택하는 학생들은 남녀 모두 대학 전공이나 자신의 진로와 관련한 필요성으로 선택한다고 응답한 비율이 높았다. 하지만 많은 학생들이 여전히 물리학Ⅰ이 다른 과목에 비해 내신 성적이 불리할 것이라고 판단해 물리학Ⅰ을 외면하고 있었다. 이공계 계열로 대학 진학을 목표로 하는 학생 역시 물리학Ⅰ을 선택하지 않아도 대학 진학이 가능하는 것을 알고 물리학Ⅰ 선택을 주저하는 경우도 있었다. 따라서 가급적 대학의 이공계열 관련 학과에서는 물리학Ⅰ을 필수로 지정하거나 물리학Ⅰ을 이수한 학생들을 우대하여 향후 이공계열 관련 학과에서 학습할 학생들이 잘 적응할 수 있도록 고려할 필요가 있다. 또한 물리학 관련 단체에서도 이공계열 관련 학과에서 학업을 이어나가기 위한 기본 학문으로서의 물리학의 필요성을 더욱 적극적으로 홍보하여 학생들의 물리학 선택을 장려할 필요가 있다.

셋째, 통합과학 물리 영역의 내용 요소를 조정하여 학생들이 다른 과학 과목에 비해 물리학 과목을 어려운 과목이라 인식하지 않도록 고려할 필요가 있다. 또한, 학교 현장에서는 통합과학에서 등장하는 물리 관련 내용을 가르칠 때 지나치게 수식 위주로 가르치기 보다는 정성적인 이해에도 초점을 맞추어 학생들이 물리학을 다른 과학 과목에 비해 상대적으로 어려운 과목이라고 인식하지 않도록 배려할 필요가 있다. 통합과학 교과서의 물리학 영역을 다른 과학탐구 영역과 비교해 보면 다른 교과에 비해 내용에 정량적인 계산이 나오거나 교과서 내용에도 어려운 개념이 등장했다. 따라서 과학 교사는 통합과학의 물리 영역을 가르칠 때 수업에서 지나치게 정량적인 접근은 지양하고 학생들의 흥미를 유발하기 위한 방안을 고민할 필요가 있다. 또한 최근 통합과학 교과의 모의고사 등에서 운동량과 충격량 등 학생들이 어려워하는 단원에 대해 수학적인 계산이 포함된 변별력 문항이 출제되는 경향이 있다. 학생들이 물리학 과목은 무조건 어려운 과목이라는 인식을 해소하기 위해 변별력 문항도 물리, 화학, 생명과학, 지구과학 등 교과별로 골고루 출제될 필요가 있다.

넷째, 2022 개정 교육과정과 함께 전면 도입되는 고교학점제에 발맞추어 학생들이 물리학의 매력을 제대로 느낄 수 있는 다양한 물리 융합 교과를 개발할 필요가 있다. 특히 학생들의 물리학 선택 요인에서 ‘대학 진로(전공) 관련된 과목이라서’라는 응답 비율이 높으므로 물리학의 진로와 연계되는 공학계열 학문을 물리학을 통해 간단히 소개할 수 있는 진로 연계형 물리 과목의 개발 및 보급이 시급하다고 생각된다. 또한 학생들의 선택 요인 중 물리학이 ‘흥미와 적성에 맞아서’라는 응답 비율도 높으므로 기본 원리로 다양한 현상을 설명하고 물리의 매력을 만끽할 수 있는 과목 개발도 필요하다고 판단된다. 예를 들어 스포츠 물리, 코딩 물리 등 학생들이 좋아하고 관심있어 할만한 주제의 융합교과목이 개발된다면 많은 학생들의 선택을 이끌어 낼 수 있을 것이라 기대된다.

이 논문은 2023년 정부(교육과학기술부) 재원으로 한국 연구재단의 지원 사업(NRF-2023R1A2C1004098)으로 수행된 연구입니다.