빛은 물리에서, 분자는 화학에서, 세포는 생명과학에서, 지진은 지구과학에서 배운다. 그러나 자연은 이처럼 명확하게 구분되지 않는다. 하나의 자연 현상 속에는 물리·화학·생명과학·지구과학이 정교하게 얽혀 있으며, 그래서 과학은 단순히 외우는 과목이 아니라 유기적으로 사고하는 힘을 기르는 학문이다. 다행스럽게도 2022 개정 교육과정은 과학을 ‘지식을 배우는 과목’에 머무르게 하지 않고, ‘질문하고 탐구하며 스스로 깨닫는 과정’으로 바라본다. 『고등 통합과학 탐구 질문 수업』은 이러한 방향에 맞춰, 과학을 유기적으로 연결된 자연의 하나 된 흐름 속에서 이해하도록 돕는 책이다. 물리·화학·생명과학·지구과학의 경계를 넘나들며 에너지의 흐름, 물질의 변화, 생명의 조화, 지구의 순환을 하나로 잇는이 책은 지식을 채우는 데서 그치지 않고, 세상을 과학의 눈으로 새롭게 바라보는 법, 그리고 스스로 묻고 깨닫는 즐거움을 알려준다. 탐구 수업을 실천하려는 교사에게는 실천형 가이드북이 되고, 스스로 사고하며 배우고자 하는 학생에게는 생각의 근육을 키우는 사유의 노트가 되며, 교육의 새로운 방향을 찾는 학부모에게는 든든한 나침반이 된다. 경계를 넘어서는 다양한 질문들은 독자로 하여금 자연의 통합적 질서와 그 속의 인간을 새롭게 바라보게 한다. 배움의 출발점은 언제나 “왜?”라는 질문에서 시작된다. 그리고 이 책은 그 질문의 순간마다 학생 곁에서 생각의 방향을 밝혀 줄 것이다.

들어가며 - 질문이 과학을 움직인다 2022 개정 교육과정 성취 기준 평가 기준 - 고등학교 통합과학 Chapter 1. 과학의 기초, 자연을 이해하는 첫걸음 1. 과학의 시작, 세상을 측정하다 세상을 정확히 안다는 건 가능할까? | 감각 vs 측정, 재현성 | 계량을 넘어 이해의 수단으로 | 통일된 측정 단위, SI | 7개의 측정 표준 단위 2. 자연의 신호, 정보를 읽다 자연의 신호를 담는 방식, 아날로그 | 아날로그 신호와 디지털 신호 | 디지털 정보가 지배하는 세상 Chapter 2. 물질과 규칙성 3. 세상을 구성하는 원소, 기원을 밝히다 우리를 이루는 물질의 기원 | 별빛의 스펙트럼 | 빅뱅과 원소 | 별이 죽은 밤에 | 우리는 별의 먼지로 이루어졌다 4. 물질의 규칙성, 원소에서 DNA까지 서로 다른 원소들이 만나 | 자연의 코드북, 주기율표 | 주기율표의 비밀 | 단위체와 DNA | 도체와 부도체 사이 Chapter 3. 시스템의 비밀 5. 지구 시스템, 지구는 살아 있다 산불은 바다를, 지진은 하늘을 흔든다 | 살아 숨쉬는 통합 시스템, 지구 | 물질의 순환, 에너지의 흐름 | 지진과 화산, 땅속의 변화 6. 역학 시스템, 힘은 흔적을 남긴다 사과는 떨어지고, 달은 돈다 | 중력과 자유 낙하 | 관성과 에어백 7. 생명 시스템, 세포 속에 모든 이야기가 있다 세포와 생명 시스템 | 작은 생명 도시, 세포 | 삶을 풍요롭게, 효소와 물질대사 | 우리 몸의 설계도, DNA Chapter 4. 변화와 다양성 8. 변화하는 지구, 진화하는 생명 공룡의 멸종과 진화 | 지질 시대와 생명의 기원 | 다윈의 질문, 자연선택의 원리 | 다양성의 힘 9. 세상을 움직이는 화학의 힘 세상을 움직이는 화학 반응 | 인류 문명과 산화·환원 반응 | 산소와 전자의 남다른 이동 | 산과 염기, 그리고 이온 | 산과 염기의 중화 반응 Chapter 5. 환경과 에너지 10. 흔들리는 환경, 위태로운 생태계 아슬아슬한 생태계의 균형 | 조화의 시스템, 생태계 | 위기의 지구 생태계 11. 에너지 전환의 시대, 지속 가능한 미래를 설계하다 전기와 지속 가능한 미래 | 발전소와 신재생 에너지 | 에너지 효율과 스마트 그리드 Chapter 6. 과학과 미래 사회 12. 미래를 설계하는 과학: 기계, 데이터와 윤리 과학 기술, 어디까지 믿을 수 있을까? | 과학 기술 사회와 빅데이터 | 편리와 윤리, 과학 기술의 양면성 탐구 질문 해설

'학생은 스스로 질문을 던지는 사람으로 성장해야 한다!’
빠르게 바뀌는 기술 사회를 만들고 살아가야 할 학생들은 더 이상 정답만 빨리 찾는 교육 방식으로는 미래형 인재에게 요구되는 역량을 충분히 키울 수 없습니다. 인공지능과 저작권, 개인정보 및 빅데이터, 글로벌 기후 위기와 에너지 전환 등 학생들이 마주하게 될 상황은 단순 계산이나 암기만으로는 해결되지 않습니다. 스스로 질문하고, 탐색하고, 판단하며 기준을 세울 수 있어야 가능합니다. 이러한 능력을 키우는 데 가장 적합한 출발점은 바로 탐구 질문입니다.
'들어가며'에서


측정 도구는 정확한 수치를 알려 줄 뿐 아니라 과학적으로 사고하는 틀도 만들어 줍니다. 실험을 하다 보면 측정 단위를 정하고, 조건을 일정하게 유지하고, 정확하게 기록하는 일이 얼마나 중요한지 깨닫게 됩니다. 이 과정에서 측정은 단순한 ‘계량’을 넘어 ‘이해의 수단’이 된답니다. 정량화된 정보를 바탕으로 자연의 규칙을 찾아내고, 이를 통해 보편적인 설명과 예측을 할 수 있게 되는 거죠.
1장에서


지구가 태양계 행성이라는 이유로 지구와 우리 몸을 구성하는 물질들이 태양으로부터 왔을 것이라고 생각하기 쉽지만, 실제로는 그렇지 않아요. 칼 세이건은 “우리는 별의 먼지로 이루어졌다We are made of star stuff.”라고 말했습니다. 이는 초신성에서 흩어진 원소들이 모여 우리를 이루었다는 의미예요. 우리는 태양이 아니라 초신성에서 유래한 원소들로 이루어졌으니 ‘진짜 숭배해야 할 별’은 태양이 아니라 초신성일지도 모릅니다.
3장에서


화학 결합은 단순히 원자들이 서로 손을 맞잡는 일이 아니에요. 결합 방식에 따라 같은 원소라도 전혀 다른 물질로 바뀌고, 그 과정에서 세상의 다양한 물질들이 만들어집니다. 특히 단위체가 일정한 방식으로 반복되면서 지구의 주요 물질들을 이루고 있다는 사실은 무척 흥미로워요. 그것이 바로 지각과 생명체를 구성하는 물질들의 공통된 특성이기도 합니다
4장에서


뉴턴은 이런 생각을 했어요. '만약 물체를 엄청나게 빠른 속도로 앞으로 던지면 어떻게 될까?'
물체는 지구 중심을 향해 끌려가면서도 동시에 앞으로 계속 나아갑니다. 지구가 둥글기 때문에 땅에 닿기 전까지 계속 앞으로 나아가다 보면 결국 지구를 한 바퀴 돌게 되겠지요. 이것이 바로 달이 지구를 도는 이유이자 인공위성이 지구 주위를 도는 원리입니다. 줄에 매단 돌멩이를 세게 돌리면 원을 그리며 빙글빙글 돕니다. 그리고 그 줄이 끊어지지 않는 한 돌멩이는 계속 원운동을 하죠. 달이 떨어지지 않고 지구 주위를 도는 것도 바로 중력이 보이지 않는 줄처럼 달을 붙들고 있기 때문이에요.
6장에서


생명 활동은 DNA에서 단백질로 이어지는 정보 흐름 위에 놓여 있습니다. 피부색이든, 눈동자의 빛깔이든, 밥 한 끼로 얻은 힘이든 모두 DNA가 흘려보낸 ‘설계 언어’를 세포가 읽고 단백질이라는 결과로 번역해 내는 과정 덕분이지요. 결국 우리는 매 순간 세포 속에 있는 수많은 작은 공장이 쉬지 않고 돌아가기 때문에 살아갈 수 있는 셈입니다.
7장에서


왜 커피를 마시면 속이 쓰릴까요? 왜 철은 녹슬고, 나무는 불에 타며, 약을 먹으면 몸이 나아질까요? 그리고 왜 우리는 숨 쉬는 것만으로도 생명이 유지되는 걸까요? 이처럼 아무렇지 않게 지나치는 순간들 뒤에는 눈에 보이지 않는 화학 반응이 숨어 있어요. 그중에서도 산화·환원 반응과 산·염기의 중화 반응은 우리 몸과 주변 환경, 문명과 기술을 움직이는 핵심 원리입니다.
9장에서

과학은 '왜?'로 시작해 '아하!'로 이어진다 2022 개정 교육과정은 ‘학생이 주도하고’, ‘지식을 연결하며’, ‘가치를 성찰하는’ 교육으로의 전환이라고 정리할 수 있다. 그 속에서 통합과학은 질문과 탐구를 중심으로 배우고, 과학의 네 영역을 유기적으로 연결하며, 지속 가능한 미래를 함께 고민하는 과학으로 새롭게 거듭나고 있다. 『고등 통합과학 탐구 질문 수업』은 정확히 세 가지의 목표를 정조준한다. 과학을 단순한 암기 과목으로 여긴다면, 시험과 점수의 압박에서 벗어나기 어렵다. 하지만 시선을 조금만 돌려 “왜?”라는 질문을 던지는 순간, 물리ㆍ화학ㆍ생명과학ㆍ지구과학은 벽을 허물고 유기적으로 이어진다. 이 책에는 기본적인 탐구 질문들이 곳곳에 배치되어 있다. 일상 속 흥미로운 질문은 탐구 실험을 통해 구체화되고, 경계 없이 과목들을 넘나들며 학생의 생각을 미래지향적 방향으로 확장시킨다. 그리고 “아하!”라고 깨달음의 순간, 학생은 또 다른 질문을 품는다. 새로운 질문이 새로운 탐구로 이어지고, 새로운 깨달음에 이어 또 다른 질문을 하는 일련의 과정을 거치는 동안, 아는 것은 중력이 되어 새로운 지식을 강하게 끌어당긴다. 질문이 자유로울수록 사고의 편견은 사라지고 세상을 통합적으로 바라보는 힘이 자란다. 『고등 통합과학 탐구 질문 수업』은 이같은 과정을 통해 과학이란 결국 세상을 탐색하고 이해하려는 인간의 가장 순수한 열망에서 시작된 학문이라는 점을 보여준다. 과학은 자연을 이해하고 미래를 설계하는 여정이다 이 책은 과학을 공식과 법칙의 모음이 아니라, 자연을 이해하고 미래를 설계하는 탐구의 여정으로 바라본다. ◆ 1부. 과학의 기초 - 자연을 이해하는 첫걸음 감각과 측정, 아날로그와 디지털의 차이를 탐구하며 ‘정확히 안다는 것’의 의미를 묻고, 자연의 신호를 읽는 과학적 관찰력과 정보 해석력의 기초를 다진다. ◆ 2부. 물질과 규칙성 - 세상을 이루는 질서의 언어 별의 탄생에서 DNA까지 물질의 규칙과 질서를 탐구하고, 원소와 주기율표, 화학 결합 속에서 자연의 코드북을 해독한다. ◆ 3부. 시스템의 비밀 - 연결로 작동하는 세계 지구 시스템, 역학 시스템, 생명 시스템을 중심으로 에너지의 흐름과 물질의 순환을 탐구하며 ‘모든 것은 연결되어 있다’는 과학의 본질을 체감한다. ◆ 4부. 변화와 다양성 - 생명과 지구의 이야기 공룡의 멸종, 생명의 진화, 산화·환원 반응 등 변화 속 질서의 원리를 살핀다. ◆ 5부. 환경과 에너지 - 지속 가능한 세상을 설계하다 생태계의 균형과 위기, 에너지 전환의 시대를 살펴보고 과학이 지속 가능한 미래를 만드는 힘임을 확인한다. ◆ 6부. 과학과 미래 사회 - 데이터와 윤리의 경계 인공지능과 빅데이터, 과학 기술의 양면성을 성찰하며 과학적 사고력과 윤리적 상상력을 함께 기른다. 과학은 세상을 이해하는 또 하나의 언어다 『고등 통합과학 탐구 질문 수업』이 제안하는 과학은 정답을 맞히는 데 급급한 공부가 아니라, 스스로 묻고 실험하며 깨닫는 배움의 과정이다. 학생은 질문을 통해 세상의 질서를 발견하고, 탐구를 통해 그 원리를 직접 확인한다. 그 순간 과학은 교과서 속 지식이 아니라 세상을 읽는 언어가 된다. 이 책은 교실에서 탐구 수업을 실천하려는 교사에게는 실천형 가이드북이 되고, 스스로 사고하고 배우려는 학생에게는 생각의 근육을 키우는 사유의 노트가 되며, 교육의 새로운 방향을 찾는 학부모에게는 교육의 나침반이 된다. 물리ㆍ화학ㆍ생명과학ㆍ지구과학의 경계를 넘어선 다양한 질문들은 독자로 하여금 자연의 통합적 질서와 그 속의 인간을 새롭게 바라보게 한다. 『고등 통합과학 탐구 질문 수업』은 단순히 과학을 가르치는 책이 아니라 미래를 이해하는 방법으로서의 과학을 제안하는 책이다. 배움의 출발점은 언제나 “왜?”라는 질문에서 시작된다. 그리고 이 책은 그 질문의 순간마다 학생 곁에서 생각의 방향을 밝혀 줄 것이다.