1. 초등학교 (Elementary School, K-5학년, 약 5-11세)
주요 과목: 과학 (Science, 통합 과학)
– 초등학교 과학은 물리, 생물, 지구과학, 환경과학의 기초를 통합적으로 다루며, 관찰과 실험을 통해 과학적 사고를 키운다. NGSS를 따르는 경우, 실습과 탐구 중심 학습이 강조된다.
# 주요 개념 및 목차
물리 과학 (Physical Science)
– 물질의 성질(고체, 액체, 기체), 힘과 운동, 에너지(빛, 소리, 열).
– 3학년에서 물체의 무게 측정, 5학년에서 간단한 회로 실험.
생명과학 (Life Science)
– 식물과 동물의 구조, 생태계, 생물의 성장과 번식.
– 2학년에서 식물의 생장 과정 관찰, 4학년에서 먹이사슬 학습.
지구 및 우주과학 (Earth and Space Science)
– 날씨, 기후, 지구의 구조, 태양계.
– 1학년에서 계절 변화 학습, 5학년에서 달의 위상 관찰.
공학과 기술 (Engineering and Technology)
– 간단한 설계 프로젝트, 문제 해결 과정.
– 4학년에서 간단한 구조물(예: 종이 다리) 설계 및 테스트.
특징: 초등학교 과학은 호기심을 자극하는 실험과 관찰 중심이다. 학생들은 손으로 만지는 활동(예: 화산 모형 만들기)과 질문을 통해 과학적 탐구를 배운다.
2. 중학교 (Middle School, 6-8학년, 약 11-14세)
주요 과목: 과학 (Science, 통합 과학 또는 분과별 과학)
– 중학교에서는 물리, 생물, 지구과학, 화학의 기초를 배우며, 과학적 방법론과 데이터 분석 능력을 강화한다. 일부 학교는 8학년에 특정 과목(예: 물리과학)을 분리해 가르친다.
# 주요 개념 및 목차
물리과학 (Physical Science)
– 힘과 운동(뉴턴의 법칙), 에너지 변환, 화학 반응 기초.
– 7학년에서 뉴턴의 제1법칙 실험(관성 관찰).
생명과학 (Life Science)
– 세포, 유전, 진화, 생태계의 상호작용.
– 6학년에서 세포 구조 학습, 8학년에서 멘델의 유전 법칙.
지구 및 우주과학 (Earth and Space Science)
– 지구의 역사, 판구조론, 기후 변화, 우주 탐사.
– 7학년에서 지각판 운동과 지진의 관계 학습.
과학적 탐구와 공학 설계 (Scientific Inquiry and Engineering Design)
– 가설 설정, 실험 설계, 데이터 분석.
– 8학년에서 간단한 로켓 설계 및 발사 실험.
특징: 중학교 과학은 추상적 개념과 실험 설계 능력을 강조하며, 고등학교 과학의 기초를 다진다. NGSS를 따르는 경우, 학제 간 연결(예: 과학과 수학, 공학)과 실생활 적용이 중요하다.
3. 고등학교 (High School, 9-12학년, 약 14-18세)
주요 과목: 생물학 (Biology), 화학 (Chemistry), 물리학 (Physics), 지구과학 (Earth Science), 환경과학 (Environmental Science), AP/IB 과목(선택)
– 고등학교에서는 분과별 과학을 심도 있게 배우며, 대학 준비를 위해 AP(Advanced Placement) 또는 IB(International Baccalaureate) 과목을 선택할 수 있다.
# 주요 개념 및 목차
생물학 (Biology)
– 세포 생물학, 유전학, 진화, 생태학.
– DNA 복제 과정, 자연선택의 원리 학습.
화학 (Chemistry)
– 원자와 분자, 화학 반응, 주기율표, 산-염기 반응.
– 화학 평형(Le Chatelier 원리) 실험.
물리학 (Physics)
– 운동학, 전자기학, 열역학, 파동과 광학.
– 1차원 운동에서 가속도 계산(v = u + at).
지구과학 (Earth Science)
– 광물학, 지질학, 기상학, 천문학.
– 암석 순환 과정, 별의 생애 주기 학습.
환경과학 (Environmental Science, 선택)
– 생태계, 자원 관리, 기후 변화, 지속 가능성.
– 탄소 발자국 계산, 생물 다양성의 중요성.
AP/IB 과목 (예: AP Biology, AP Physics, IB Environmental Systems)
– 심화된 주제와 실험, 대학 수준의 내용.
– AP Chemistry에서 열화학 실험.
특징: 고등학교 과학은 대학 진학을 준비하며, 학생들은 관심 분야에 따라 선택 과목을 수강합니다. AP/IB 과목은 대학 학점으로 인정받을 수 있으며, SAT/ACT 과학 관련 준비에도 기여합니다.
4. 대학교 (College/University, 교양 및 선택 과목 중심)
주요 과목: 일반 생물학 (General Biology), 일반 화학 (General Chemistry), 일반 물리학 (General Physics), 천문학 (Astronomy), 지질학 (Geology), 환경과학 (Environmental Science), 해양학 (Oceanography)
– 대학교에서 교양 과학 과목은 비전공자를 위해 설계된 경우가 많으며, 전공 기초 과목(예: STEM 전공용 General Chemistry)과 구분됩니다. 선택 과목은 학생의 관심에 따라 다양합니다.
# 주요 개념 및 목차
일반 생물학 (General Biology, 비전공자용)
– 세포 생물학, 진화, 생태학, 인간 생리학 기초.
– 광합성 과정, 생태계 내 에너지 흐름 학습.
일반 화학 (General Chemistry, 비전공자용)
– 원자 구조, 화학 결합, 반응 속도, 열화학.
– 산-염기 적정 실험, 화학 평형의 이해.
일반 물리학 (General Physics, 비전공자용)
– 운동, 에너지, 전자기학, 현대 물리학 기초.
– 중력 가속도 측정, 간단한 렌즈 광학 실험.
천문학 (Astronomy, 선택)
– 태양계, 별의 진화, 우주론, 천체 관측.
– 허블의 법칙, 적색편이(redshift)와 우주 팽창.
지질학 (Geology, 선택)
– 지구의 구조, 판구조론, 화석, 지질 시간.
– 퇴적암 분석, 지구의 지질 연대기 학습.
환경과학 (Environmental Science, 선택)
– 생태계 서비스, 기후 변화, 지속 가능성, 오염 관리.
– 대기 CO2 농도와 온실효과의 관계 분석.
해양학 (Oceanography, 선택)
– 해양 생태계, 해류, 해저 지형, 해양 화학.
– 엘니뇨 현상, 해양 산성화의 영향.
특징: 교양 과학 과목은 과학적 문해력을 높이고, 실생활과 연계된 주제를 다룬다. 실험실 활동과 강의가 결합되며, 비전공자도 이해할 수 있도록 설계된다. 선택 과목은 학생의 관심(예: 천문학, 환경과학)에 따라 다양하며, 일부 과목은 전공 기초 과정과 겹칠 수 있다.
*추가 참고사항
– NGSS (Next Generation Science Standards): 초중고 과학 교육의 표준으로, 탐구 기반 학습과 학제 간 연결을 강조한다.
– AP/IB 과정: 고등학교에서 대학 수준의 과학을 제공하며, 대학 학점으로 인정된다.
– 주별 차이: 캘리포니아, 뉴욕 등은 고급 과학 커리큘럼이 발달하며, 일부 주는 지역별로 차이가 있습니다.
– 실험 중심: 초등학교부터 대학교까지 실험과 데이터 분석이 핵심이며, 특히 대학교 교양 과목은 비전공자를 위한 실습이 포함된다.
– 교양 과목의 목적: 대학 교양 과학은 비판적 사고와 과학적 방법론을 익히게 하며, 환경 문제, 건강, 기술 등 현대적 주제를 다룬다.