지식 기반 사회에서 과학기술 지식과 기능에 대한 이해는 모든 구성원들에게 요구되는 소양 중 하나이다. 이에 1980년대 미국과학교사협회에서는 과학교육의 목표가 과학기술적 소양인을 기르는 데 있음을 천명하였다[1]. ‘Project 2061’을 통해 제시된 ‘Science for All American)’에서는 학교 과학교육에서 과학 지식과 기능, 태도를 가르쳐 궁극적으로 과학적 소양을 길러야 함을 강조하였고, 과학적 소양 함양을 위해 과학 교과 뿐만 아니라 기술, 사회 등의 교과까지를 포함하는 교수-학습에 중점을 두게 되었다[2].

우리나라의 경우 1997년 제7차 과학교육과정의 ‘성격’에 ‘과학적 소양(scientific literacy)’가 처음으로 제시되었고, 2007 개정 교육과정에서 과학교육의 총괄 목표로 명시되었다[3]. 이후 2009 개정 교육과정에서도 공통교육과정의 『과학』이 ‘창의적이고 합리적으로 문제를 해결하는 데 필요한 과학적 소양을 기르기 위한 교과’[4]임을 분명히 했고, 이와 같은 기조는 2015 개정 교육과정에서도 이어졌고, 2022 개정 교육과정에서는 『과학』을 ‘과학적 소양을 갖추고 더불어 살아가는 창의적인 사람’을 육성하기 위한 교과라고 명시하고 있다[5].

과학적 소양에 대한 해석은 매우 다양하다. Chiappetta et al.[6]은 과학적 소양을 지식 자체로서의 과학, 탐구과정으로서의 과학, 사고과정으로서의 과학, 과학-기술-사회 상호작용의 범주로 나누었다. 또한 Bybee et al.[7]는 과학적 소양을 과학적 지식, 과학적 역량, 과학지향 태도, 개인적‧사회적‧전 지구적 상황으로 나누었고, 이후 Fives et al.[8]는 과학적 사고와 행동, 과학의 역할, 과학과 사회, 동기와 신념, 과학에서의 수학이라는 다섯 가지 요소로 과학적 소양을 설명하였다. 국내에서도 교육과정과 관련해 과학적 소양을 분석한 연구들[9, 10], 교과서 분석 연구들[11, 12], 대학수학능력시험 문항에 나타난 과학적 소양 분석 연구[13]이 이루어졌다. 또한 과학적 소양을 통합적 이해와 시민교육 등의 관점에서 살펴본 연구[14], 과학교육과정 개혁과 관련해 과학적 소양과 핵심 역량을 비교하는 연구[15]를 통해 과학적 소양의 다양한 측면들을 살펴보았다. 특히 Lee의 연구[16]에서는 문헌 연구를 기초로 과학적 소양의 정의 분류를 파악하기도 했다.

과학적 소양의 중요성이 지속적으로 강조되고 있는 데 비해 교육과정이나 교과서에서 제대로 활용되지 않고 있다는 지적이 있다. Kim et al.[12]은 제7차 교육과정 과학 교과서에서 과학적 소양을 각 요소 간 균형적으로 다루지 못하고 있다고 제시하였다. 또한 2009 개정 교육과정 교과서 분석 연구[17]에서는 과학적 소양의 하위 영역 중 ‘과학에서의 가치관’과 ‘과학의 본성 이해’에 관련된 내용이 적음을 지적하였다. 특히 2015 개정 물리 교육과정 성취기준에 나타난 과학적 소양을 분석한 연구[10]에서는 과학적 소양의 주요 요소들이 불충분할 뿐만 아니라 요소들 간 균형을 맞추지 못했음을 주장하였다.

우리나라 과학교육과정이 과학적 소양의 함양이라는 과학교육의 목표를 얼마나 잘 구현하고 있는지를 살펴보기 위해서는 교육과정에 대한 분석이 필요하다[9]. 특히 교육과정 성취기준은 교수-학습 내용을 명시함과 동시에 학습자가 도달할 것으로 기대하는 수준과 목표를 제시하는 것이다. 특히 성취기준은 교육과정이 담고 있는 지식 유형과 사고 과정을 토대로 설계되므로 교수-학습 활동의 근거를 제공한다[18, 19]. 또한 교육부[5]에서는 성취기준을 교육과정의 영역별 내용 요소 학습의 결과로 ‘학생이 궁극적으로 할 수 있거나 할 수 있기는 기대하는 도달점’이라고 제시하였다. 따라서 교육과정 성취기준 분석을 통해 교과 교수-학습의 지향점을 명확히 할 수 있고 향후 교육과정 개선 또는 평가의 토대를 구축할 수 있다. 이러한 중요성에 따라 다양한 교과 성취기준 분석 연구들[20-22]이 지속적으로 진행되었다. 특히 선행 연구들[23-25]에서는 교육과정 성취기준이 교과 목표를 반영하는 데 한계가 있고, 구체적인 내용을 제시하지 못한다는 지적을 제기하였다. 이에 본 연구는 2022 개정 교육과정에서 강조하고 있는 과학적 소양이 물리 영역 성취기준에 얼마나 반영되어 있는지를 살펴보고, 그를 토대로 성취기준 구성에 대한 시사점을 도출하고자 한다.

1. 분석 대상

본 연구는 교육부 고시 제2022-33호인 2022 개정 과학과 교육과정 중 물리 영역 성취기준을 대상으로 분석하였다. 이에 해당하는 초등학교 3–4학년 『과학』 성취기준 10개, 5–6학년 11개, 중학교 1–3학년 19개를 분석하였다. 특히 중학교 1–3학년 통합단원 「과학과 인류의 지속가능한 삶」과 「재해‧재난과 안전」은 초등학교 5–6학년군 「자원과 에너지」와 연계된 것으로 명시되었으므로 이에 해당하는 성취기준 5개를 분석 대상에 포함시켰다. 고등학교 과목인 경우 『통합과학1』 성취기준 10개, 『통합과학2』 성취기준 7개, 『물리학』 성취기준 18개, 『역학과 에너지』 성취기준 16개, 『전자기와 양자』 성취기준 17개로 전체적으로 성취기준 113개를 분석하였다. 분석 대상 성취기준에 대한 상세한 내용을 Table 1에 제시하였다.

표 1 The number of achievement standards.

Grade	Subject	Number
3–4	Science	10
5–6	Science	11
7–9	Science	19
10	Integrated science 1	10
	Integrated science 2	7
12–13	Physics	18
	Dynamics and energy	16
	Electromagnetism and quantum	17
Total		113

2. 분석틀

본 연구에서는 교육과정 성취기준에 나타난 과학적 소양을 분석하기 위해 Chiappetta et al.[6]이 제시한 과학적 소양 분석틀을 활용하였다. 이 분석틀은 과학적 소양의 내용을 지식 자체로서의 과학, 탐구과정으로서의 과학, 사고 과정으로서의 과학, 과학·기술 사회의 상호작용으로 나누고 있다. 지식 자체로서의 과학은 사실, 개념, 원리, 법칙 등을 진술하거나 과학 지식과 정보를 회상하게 하는 내용을 포함하고, 과학지식의 본성을 진술하는 내용이다. 탐구과정으로서의 과학은 표와 그림 등을 활용하여 자료 해석을 하고, 추론을 하는 내용을 포함한다. 또한 관찰을 비롯해 사고실험 등에 참여하는 것을 의미한다. 사고과정으로서의 과학은 과학자의 실험 방법을 기술하고 과학적 아이디어의 역사적 발달 과정을 설명하는 등의 내용을 포함한다. 과학·기술·사회의 상호작용은 과학기술의 유용성, 과학기술 관련 사회쟁점, 과학기술의 부정적 측면 등을 포함한다. 분석틀에 대한 구체적인 하위 범주는 Table 2에 제시하였다.

표 2 The framework of scientific literacy.

Category	Subcategory
Science as a body of knowledge	- Represent facts, concepts, principle, and laws - Represent hypothesis, theories, and models - Ask student to recall information or knowledge - State the provisionality and permanence of scientific knowledge - State the distinctiveness of scientific knowledge
Science as a way of investigation	- Ask students to answer using materials - Require students to answer a question through the use of charts, tables, etc. - Require students to reason out an answer - Require students in a thought experiment or activity - Require analysis and interpretation of data
Science as a way of thinking	- Describe a scientist's experimental method - Emphasis on the empirical nature and objectivity of science - Describe causal relationships - Discuss evidence and proof - Describe the scientific method and problem solving steps
Interaction of science, technology, society	- Describe the usefulness of science and technology - Emphasis on the negative effects of science and technology - Introduce careers in science and technology - Describe social and cultural influences on science - Explain methods for popularizing and collaborating with scientists' research

3. 분석 방법

2022 개정 교육과정 물리 영역 성취기준에 나타난 과학적 소양의 분석은 과학교육학 박사 2인이 실시하였다. 일차적으로 과학적 소양 분석틀을 분석자 2인이 함께 검토하고, 무작위 추출한 10개의 성취기준을 예비 분석하였다. 예비 분석 과정에서 하나의 성취기준에 2개 이상의 과학적 소양 요소가 포함되어 있는 경우 성취기준을 내용에 따라 나누어 분석하기로 합의하였다. 예를 들어 ‘[12물리01-02] 뉴턴 운동 법칙으로 등가속도 운동을 설명하고, 교통안전 사고 예방에 적용할 수 있다.’의 경우 ‘뉴턴 운동 법칙으로 등가속도 운동을 설명’하는 것은 ‘지식 자체로서의 과학’으로 분석하였고, ‘교통안전 사고 예방에 적용’은 ‘과학-기술-사회 상호작용’으로 판단하였다. 또한 ‘[12역학02-02] 열에 의한 물질의 상태 변화를 이해하고, 이상 기체의 온도, 압력, 부피의 관계를 설명할 수 있다.’는 학습 내용을 바탕으로 설명을 이끌어내는 것이므로 ‘지식 자체로서의 과학’으로 분석하였다. 그러므로 분석 대상 성취기준 수보다 실제 분석 결과에 나타난 과학적 소양 요소별 수가 더 많아졌다. 예비 분석의 일치도를 살펴본 결과 2인의 일치도는 Kappa 계수 0.83으로 높게 나타났다. 이를 토대로 전체 분석 대상 성취기준들을 2인의 분석자가 각각 분석하였다. 분석 후 2인의 분석 결과에 대한 Kappa 계수는 0.86으로 나타났는데, 일치하지 않은 일부 성취기준에 대해서는 논의를 통해 최종 결론을 도출하였다.

1. 과목별 성취기준에 나타난 과학적 소양 분석 결과

2022 개정 과학교육과정 물리 영역 성취기준 122개 중 2개 이상 내용을 나타내는 경우 개별 항목으로 설정하여 총 207개의 성취기준에 나타난 과학적 소양을 분석하였다(Table 3 참조). 분석 결과 ‘지식 자체로서의 과학’ 영역이 101개(48.8%)로 가장 많은 비중을 차지했다. 다음으로는 ‘과학·기술·사회의 상호작용’이 50개(24.2%), ‘탐구 과정으로서의 과학’이 47개(22.7%), ‘사고과정으로서의 과학’이 9개(4.3%)의 순으로 나타났다. 성취기준 전체적으로는 볼 때 과학적 소양의 각 영역별 편차가 크다는 것을 알 수 있다. 특히 ‘사고과정으로서의 과학’ 영역은 매우 적은 빈도를 보였는데, 이 영역은 과학적 활동에 필요한 과학적 사고가 어떻게 작용하는지에 대해 다루는 것이다[26]. 그러므로 이 영역에 관한 내용들은 학습자가 과학자들의 사고 과정에서의 특징을 이해하는 데 도움이 될 수 있다. 본 연구의 분석 결과에 나타난 바와 같이 ‘사고과정으로서의 과학’ 영역에 해당하는 성취기준이 가장 적게 나타난 것은 재고의 필요성이 있다고 판단된다. 특히 진로선택 과목인 『물리학』, 『역학과 에너지』, 『전자기와 양자』의 경우 관련 분야로의 진출을 준비하는 학생들이 수강하는 교과목[5]이므로 과학자의 탐구 활동에서의 과학적 사고에 대한 이해는 매우 중요하다. 그럼에도 불구하고 ‘사고과정으로서의 과학’이 적게 다뤄지는 것은 개선할 필요가 있다. 특히 2022 개정 교육과정에 따른 교과서 개발 과정에서 이 영역에 해당하는 내용과 활동을 보강하기 위한 노력이 필요할 것이다.

표 3 Results of analysis of scientific literacy in achievement standards by subjects.

Grade	Subject	Science as a body of knowledge (SK)	Science as a way of investigation (SI)	Science as a way of thinking (ST)	Interaction of science, technology, society (STS)
3–4	Science	3	9	1	2
5–6	Science	11	9	2	6
7–9	Science	23	11	2	10
10	Integrated science 1	8	6	0	3
	Integrated science 2	5	2	0	5
12–13	Physics	17	1	3	10
	Dynamics and energy	19	2	1	7
	Electromagnetism and quantum	15	7	0	7
Total		101	47	9	50

초등학교 3–4학년군 물리영역 성취기준에서 가장 많은 비중을 차지한 과학적 소양의 영역은 ‘탐구 과정으로서의 과학’인데 비해 5–6학년군에서는 ‘지식 자체로서의 과학’ 영역이 가장 많았다. 이는 내용 제시 형태가 3–4학년군에서는 현상 중심인데 비해 5–6학년군에서는 현상과 개념을 함께 다루기 때문인 것으로 볼 수 있다. 중학교 ‘과학’ 물리 영역 성취기준에서도 ‘탐구 과정으로서의 과학’ 영역의 비중은 감소한 반면 ‘지식 자체로서의 과학’은 증가한 것으로 나타났다.

선택중심교육과정 중 『통합과학1』 물리 영역 성취기준에서는 ‘지식 자체로서의 과학’이 가장 많았고, 다음으로는 ‘탐구 과정으로서의 과학’, ‘과학-기술-사회 상호작용’의 순으로 나타났다. 이에 비해 ‘통합과학2’에서는 ‘지식 자체로서의 과학’이 가장 많은 비중을 차지한 것은 동일하였으나 그 다음으로 ‘과학-기술-사회 상호작용’이 많았다. 특히 『통합과학1』과 『통합과학2』 물리영역 성취기준에서 ‘사고 과정으로서의 과학’은 전혀 나타나지 않았다. 이 교과들의 성격은 ‘미래 사회를 살아가기 위한 역량의 함양’[5]으로 나타낼 수 있고, ‘자연 현상과 일상 생활에 대한 흥미와 호기심’[5]이라는 목표가 제시되어 있다. 미래 사회 역량은 사고력과 밀접한 관련이 있고, 특히 호기심은 ‘사고 과정으로서의 과학’에서 중요하게 다뤄지는 요소이다. 교육과정의 교과 성격과 목표에서 강조하고 있는 것과는 달리 물리 영역 성취기준에서는 이 내용이 제시되지 않고 있다는 점은 개선이 필요한 것으로 판단된다. 또한 향후 2022 개정 교육과정에 근거한 교과서 개발 과정에서 ‘사고 과정으로서의 과학’과 관련된 학습 활동을 보강할 필요가 있을 것이다.

선택중심교육과정 중 『물리학』에서는 ‘지식 자체로서의 과학’ 영역이 가장 많았고 다음으로는 ‘과학-기술-사회 상호작용’ 관련 내용이 많이 제시되었다. 이에 비해 ‘사고 과정으로서의 과학’과 ‘탐구 과정으로서의 과학’은 상대적으로 낮은 비중을 보였다. 2022 개정 교육과정에서 ‘물리학’은 일반선택과목으로 물리학에 대한 기초 소양을 함양하기 위한 과목이다. 교과 목표로 ‘과학의 탐구 방법을 이해하고 물리학과 관련된 일상 생활의 문제를 과학적으로 탐구하는 능력을 기른다’고 제시되어 있다. 그러나 성취기준 분석 결과 ‘사고 과정으로서의 과학’과 ‘탐구 과정으로서의 과학’에 해당하는 내용이 매우 적었다. 특히 성취기준 적용 시 고려 사항에는 ‘...예상 값과 결과 값이 일치하거나 다르게 나오는 이유에 대해서 추론하고...’, ‘...공학적 설계를 바탕으로 창의적 산출물을 만들어내기 위한 탐구활동이 포함되도록...’[5] 등 ‘사고 과정으로서의 과학’과 ‘탐구 과정으로서의 과학’과 연관된 내용이 명시되어 있으나 성취기준에는 명확하게 반영되지 않고 있다. 그러므로 과학적 소양이라는 측면에서 볼 때 성취기준에 과학적 소양의 각 영역이 고르게 반영될 수 있도록 고려할 필요가 있을 것이다.

진로선택 과목인 『역학과 에너지』와 『전자기와 양자』의 성취기준에서는 ‘지식 자체로서의 과학’이 가장 많은 비중을 차지했고, ‘사고 과정으로서의 과학’이 가장 적었다. 이들 교과는 물리학의 학문적 소양을 기르기 위한 것으로 ‘...창의적 설계를 유도할 수 있는 탐구 활동을 진행’하고 ‘...데이터를 활용한 탐구 활동’[5]을 강조하고 있는 데 비해 ‘사고 과정으로서의 과학’과 ‘탐구 과정으로서의 과학’이 적게 다뤄지고 있는 것은 재고가 필요한 부분이라고 본다.

2. 주제별 성취기준에 나타난 과학적 소양 분석 결과

본 연구에서는 2022 개정 교육과정 물리 영역의 각 주제별 성취기준에 나타난 과학적 소양의 영역별 내용을 살펴보았다. 교육과정에 제시된 연계성을 근거로 하여 동일 주제 범주에 속하는 각 교과 내용별 성취기준에 나타난 과학적 소양을 비교하였다. 주제 범주는 ‘힘과 운동’, ‘에너지’, ‘전기와 자기’, ‘빛, 파동, 물질’로 나누었다. 주제 범주별 성취기준에 나타난 과학적 소양 영역을 분석한 결과 모든 범주에서 ‘지식 자체로서의 과학’이 가장 많은 비중을 차지하였다. 그러나 다른 영역은 주제별로 차이를 보였다. ‘힘과 운동’은 ‘지식 자체로서의 과학’이 53.8%, ‘탐구 과정으로서의 과학’이 28.2%, ‘과학-기술-사회 상호작용’이 15.4%, ‘사고 과정으로서의 과학’이 2.6% 순으로 나타났다. 이에 비해 ‘에너지’는 ‘지식 자체로서의 과학’ 56.1%, ‘과학-기술-사회 상호작용’ 24.4%, ‘탐구 과정으로서의 과학’ 14.6%, ‘사고 과정으로서의 과학’ 4.9%로 나타나 ‘과학-기술-사회 상호작용’ 영역이 상대적으로 높았다. ‘전기와 자기’의 경우에는 ‘지식 자체로서의 과학’ 38.9%, ‘탐구 과정으로서의 과학’ 30.6%, ‘과학-기술-사회 상호작용’ 25.0%, ‘사고 과정으로서의 과학’ 5.6% 순이었다. ‘빛, 파동, 물질’은 ‘지식 자체로서의 과학’ 48.1%, ‘과학-기술-사회 상호작용’ 25.0%, ‘탐구 과정으로서의 과학’ 23.1%, ‘사고 과정으로서의 과학’ 3.8%로 나타났다. 본 분석 결과에서 나타난 바와 같이 ‘힘과 운동’과 ‘전기와 자기’의 경우에는 ‘탐구 과정으로서의 과학’ 영역의 비중이 다른 주제 범주에 비해 상대적으로 높은 데 비해 ‘에너지’와 ‘빛, 파동, 물질’ 범주에서는 ‘과학-기술-사회 상호작용’이 ‘지식 자체로서의 과학’에 이어 두 번째로 많은 비중을 차지했다. 이는 ‘에너지’와 ‘과학-기술-사회 상호작용’ 주제에서 재생에너지, 지속가능한 삶 등과 관련지어 과학기술의 역할과 중요성에 대한 내용을 활용하고 있기 때문인 것으로 판단된다. 각 주제 범주의 성취기준을 교과목별로 살펴보면 Table 4에 나타난 바와 같이 초등학교에서는 ‘...관찰할 수 있다’ 등의 ‘탐구 과정으로서의 과학’을 제시하고 있고, 중학교 ‘과학’에서는 ‘지식 자체로서의 과학’에 해당하는 개념, 원리 등에 대한 내용이 제시되고, 이를 토대로 ‘...관계를 이끌어낼 수 있다’ 등이 제시되는 비중이 증가하였다. 『통합과학1』과 『통합과학2』에서도 ‘지식 자체로서의 과학’에 대한 내용이 제시되고, 이를 바탕으로 ‘...생활에 이용...’, ‘...첨단 기술에서 사용...’ 등 과학기술의 유용성을 강조하는 내용이 많이 다뤄졌다. ‘역학과 에너지’과 ‘전자기와 양자’에서도 ‘...과학의 유용성 인식...’, ‘...반도체의 중요성 인식...’ 등 과학기술의 유용성과 가치가 중점적으로 제시되었다.

표 4 Example of scientific literacy in achievement standards by topics.

	Force & motion	Energy	Electricity & magnetism	Light, wave, & matter
Science (3–6)	The students can become interested in phenomena related to force in everyday life and observe the phenomena that occur when The students push or pull an object.	The students are researching types of renewable energy and are interested in ways to use energy sustainably.	The students can observe the phenomenon that occurs when the magnet is brought close together and tell the characteristics of the force acting between the magnet and the object attached to the magnet.	The students can observe the transmission of sound through various substances, find ways to reduce noise, and practice it in The studentsr daily life.
Science (7–9)	The students can examine and classify examples of changes in the state of motion of an object when the net force is non-zero.	The students can understand the conversion and conservation of mechanical energy in the motion of objects and use this to predict the motion of objects in everyday life.	The students can model the current in an electrical circuit and derive the relationship between resistance, current, and voltage through experiments.	The students can explain the principle by which images occur in flat mirrors, classify the types of mirrors and lenses used in everyday life, and compare the features of the images.
Integrated science 1, 2	The students can apply the relationship between impulse and momentum to crash- related safety devices and sports, knowing that objects do not accelerate when there is no interaction.	The students can find phenomena that absorb or release energy around us and discuss how the absorption and release of energy is used in our lives.	The students recognize that the materials that make up the earth can be classified according to electrical properties, and that they are used as various materials in daily life and high technology by applying the electrical properties of materials.	The students can infer elements formed in the early years of the universe and the composition of the celestial body by analyzing the spectrum of light emitted from the celestial body.
Physics	The students can know the action- reaction relationship and the law of conservation of momentum and can apply them to sports, transportation, projectiles, etc.	The students can qualitatively understand the efficiency of the process of converting heat into mechanical energy and demonstrate through examples that a permanent organ is impossible.	The students know the principle of a device that converts energy using the magnetic action of a current, and can design speakers and motors.	The students can explain the principle of semiconductor devices by knowing the difference between conductors and nonconductors from the structure of the energy band of a solid.
Dynamics and energy	The students can quantitatively predict the motion of an object by finding the resultant of several forces acting on the object.	The students can recognize the value of the usefulness of science by examining examples of the use of insulation, thermal expansion, etc. in various thermal energy-related technologies, including architecture.
Electroma -gnetism and quantum			The students can analyze electronic circuits that utilize semiconductor devices such as diodes and transistors and recognize the importance of semiconductors in modern civilization.	The students can understand the principle of polarization and investigate examples of digital information technology using it.

주제 범주별 분석에서는 중학교 통합단원인 「과학과 인류의 지속가능한 삶」과 「재해‧재난과 안전」, 「과학과 나의 미래」는 포함시키지 않았고, 『통합과학1』의 「과학의 기초」 성취기준은 특정 물리 주제 범주에 속한다고 보기 어렵기 때문에 분석에서 제외하였다. 그러나 이 단원들의 성취기준 예시를 보면 ‘과학 탐구에서 측정과 어림의 의미를 알고, 일상생활의 여러 가지 상황에서 측정 표준의 유용성과 필요성을 논증할 수 있다’, ‘인류의 지속가능한 삶을 위한 과학기술의 중요성과 역할에 대해 토의하고, 개인과 사회 차원의 활동 방안을 찾아 실천할 수 있다’ 등의 성취기준은 초등학교 「자원과 에너지」 단원 등과 연계성이 있는 것으로 제시되었다[5]. 특히 이 단원들은 과학적 소양의 영역 중 특히 ‘과학-기술-사회 상호작용’에 해당하는 내용이 주를 이루고 있으므로 2022 개정 교육과정 물리 영역 전체적으로 볼 때 주제별 분석 결과 보다 ‘과학-기술-사회 상호작용’의 비중은 실제 더 높다고 볼 수 있다.

이 연구는 2022 개정 교육과정 물리 영역 성취기준에 나타난 과학적 소양을 분석하는 것이다. 이를 위해 Chiappetta et al.[6]이 제시한 분석틀에 근거해 과학적 소양을 ‘지식 자체로서의 과학’, ‘탐구 과정으로서의 과학’, ‘사고 과정으로서의 과학’, ‘과학-기술-사회 상호작용’의 네 영역으로 살펴보았다. 분석 결과 ‘지식 자체로서의 과학’ 영역이 가장 많았고, 다음으로는 ‘과학·기술·사회의 상호작용’, ‘탐구 과정으로서의 과학’, ‘사고 과정으로서의 과학’ 순으로 나타났다. 특히 ‘탐구 과정으로서의 과학’과 ‘사고 과정으로서의 과학’ 영역의 비중이 상대적으로 낮아 물리 영역 성취기준에서 과학적 소양의 각 영역별 차이가 큰 것으로 나타났다. 초등학교 3–4학년군 물리영역 성취기준에서는 ‘탐구 과정으로서의 과학’이 가장 많이 다뤄진 점이 특징적이었다. 이에 비해 ‘사고 과정으로서의 과학’은 모든 교과에서 가장 적게 나타나 향후 물리영역 성취기준 설계에서 검토가 필요할 것으로 판단된다. 특히 진로선택 과목인 『물리학』, 『역학과 에너지』, 『전자기와 양자』의 경우 관련 분야 진출을 준비하는 학생들이 수강하는 교과임에도 불구하고 과학적 사고에 대해 다루는 성취기준이 상대적으로 적다는 점은 개선이 필요한 것으로 볼 수 있다. 물리 영역 주제 범주를 ‘힘과 운동’, ‘에너지’, ‘전기와 자기’, ‘빛, 파동, 물질’로 나누어 각 범주의 성취기준에 나타난 과학적 소양 영역을 분석하였다. 분석 결과 모든 주제 범주에서 ‘지식 자체로서의 과학’이 가장 많은 비중을 차지하였다. ‘힘과 운동’과 ‘전기와 자기’ 범주에서는 ‘탐구 과정으로서의 과학’ 영역이 두 번째로 많은 데 비해 ‘에너지’와 ‘빛, 파동, 물질’ 범주에서는 ‘과학-기술-사회 상호작용’이 ‘지식 자체로서의 과학’에 이어 두 번째로 많이 제시되었다. 이 결과는 물리 영역 주제에 따라 성취기준 구성이 다름을 보여주는 것으로 주제별 특징을 반영할 수 있다는 측면에서 일부 긍정적인 것으로 볼 수 있다. 그러나 주제별 분석에서도 여전히 ‘사고 과정으로서의 과학’ 영역은 가장 적은 점은 보완이 필요한 부분으로 볼 수 있다. 2015 개정 교육과정 통합과학 교과서에 나타난 과학의 본성을 분석한 연구[27]에 따르면 과학 탐구의 본성이 이전 교육과정 시기보다 증가했으나 과학-기술-사회 상호작용은 여전히 가장 낮은 수준을 보였다. 선행 연구와 본 연구의 결과를 종합해 볼 때 교육과정 개발 과정에서 과학적 소양 영역에 대한 강조점이 계속 변하고 있음을 알 수 있다. 이를 통해 향후 물리 교육과정 개발 단계에서 ‘지식 자체로서의 과학’의 비중을 줄이면서 ‘사고 과정으로서의 과학’, ‘탐구 과정으로서의 과학’, ‘과학-기술-사회 상호작용’은 점차 확대하는 방향으로 개선될 필요가 있다고 판단된다. 교육과정 성취기준을 설정할 때 단순히 과학적 소양의 각 영역을 기계적으로 동일하게 제시하는 것은 바람직하지 않다고 본다. 각 교과목의 성격과 단원별 내용 등에 대한 종합적인 검토를 바탕으로 성취기준과 과학적 소양을 균형있게 연계하는 노력이 필요할 것이다.

특히 2022 개정 과학교육과정에서는 과학의 범주를 지식‧이해, 과정‧이해, 가치‧태도로 제시하고 있다. 가치‧태도 영역에는 과학 가치, 과학 태도, 참여와 실천이라는 하위 항목을 제시하고 있는데, 이는 ‘과학-기술-사회 상호작용‘과도 밀접한 관련이 있다. 그러므로 ’과학-기술-사회 상호작용‘과 관련한 성취기준을 강화하는 것은 교육과정에서 제시하고 있는 과학의 범주를 균형 있게 구성할 수 있다는 측면에서도 의미가 있을 것이다. 본 연구의 결과를 토대로 다음과 시사점을 제시하고자 한다.

첫째, 물리 영역 교과목 성격에 부합할 수 있도록 각 교과 성취기준에 과학적 소양 영역이 균형있게 반영될 필요가 있다. 성취기준은 교육을 통해 도달할 수 있는 목표를 내포하고 있으므로 교과의 성격을 잘 담아내는 것이 중요하다. 따라서 2022 개정 교육과정 물리 영역 교과들에서 강조하고 있는 지향점을 포함할 수 있도록 하기 위해서는 성취기준에 과학적 소양의 각 영역들의 비중을 조정할 필요가 있을 것이다. 모든 교과에서 공통적으로 과학적 소양의 특정 영역에 치중된 점은 각 교과의 성격을 반영한다는 점에서도 바람직하지 않은 측면이 있다. 향후 교육과정 개정 시 물리 영역 각 교과의 성격을 반영하는 성취기준 설계가 필요할 것이다.

둘째, 2022 개정 교육과정에 따른 교과서를 개발할 때 과학적 소양의 영역들을 고르게 반영한 교수-학습 방법들을 설계할 필요가 있다. 본 연구에서 나타난 바와 같이 ‘사고 과정으로서의 과학’ 등 일부 영역은 성취기준에 매우 제한적으로 제시되어 있다. 그러나 고등학교 진로탐색 교과에서 이 영역은 과학적 사고력의 함양이라는 측면에서 매우 중요하다. 그러므로 교과서 개발 과정에서 성취기준에 제한적으로 제시되어 있는 과학적 소양의 영역들을 충분히 다룰 수 있는 활동들을 보강하는 것이 효과적일 것으로 판단된다.

셋째, 과학교육의 주요 목표 중 하나는 과학적 소양의 함양이다. 그러므로 수시 개정 체제로 운영되는 교육과정 개정 과정에서 성취기준을 개발할 때 과학적 소양의 측면에서 검토가 필요하다고 본다. 교육과정 성취기준을 바탕으로 교수-학습의 방향과 평가 기준이 설계된다. 따라서 성취기준 개발 단계에서부터 과학적 소양의 각 영역이 균형있게 활용될 수 있도록 고려한다면 학교교육에서 과학적 소양 함양이라는 목표를 달성하는 데 실제적인 도움을 제공할 수 있을 것이다.

이 논문은 2024학년도 제주대학교 교원성과지원사업에 의하여 연구되었습니다.