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본 연구의 목적은 여러 학문에서 다루는 개념과 다양한 현상을 포괄하여 설명할 수 있는 원리가 되는 Big idea를 중심으로 교육과정에 기반을 둔 통합형 과학 교육과정(standard based integrated science curriculum) 틀을 설계하는 것이다. Big idea에 대한 학습을 통하여 학생들은 개별적인 사실 및 이론을 통합할 수 있을 뿐 아니라 영역 특정적인 지식들에 대한 총체적인 이해를 도모할 수 있다. 이를 위하여 2009 개정 과학과 교육과정에 제시된 초∙중등학교 과학의 내용 영역을 분석하여 필수학습요소를 추출하였다. 필수학습요소들을 분석하고 범주화하는 과정을 거쳐 통합의 중심이 되는 네 개의 Big idea인‘다양성’, ‘구조’,‘ 상호작용’,‘ 변화’를선정하였다. 지식피라미드를 이용하여 각각의 Big idea에 속하는 내용 지식과 이들을 포괄할 수 있는 학문 내 개념, 간학문적 개념들을 위계적으로 나타내었다. 또한 Big idea를 중심으로 교육과정을 설계할 때 방향을 제시할 수 있는 본질적 질문들을 각각의 Big idea마다 제시하였다. 개발한 통합형 과학 교육과정 틀을 이용하여 교육 현장에 적용할 수 있는 방법을 구체화한 예시 모듈을 개발하였다.

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