2022 개정교육과정 총론의 중점 사항을 살펴보면 첫째, 지속 가능한 사회를 위한 생태전환 교육을 전 교과에 반영하고, 디지털 기초소양 강화를 통해서 미래 사회가 요구하는 역량을 강화하는 것이고, 둘째, 학습자가 자신의 삶과 학습을 주도적으로 구성하는 능력을 통해서 미래 사회변화의 주체가 될 수 있도록 하며, 셋째, 학교 자율시간을 도입하여 교사의 교육과정 운영 자율권을 확대하는 것이다. 한편, 과학교육에서는 지속가능발전교육(Education for Sustainable Development)의 발전과 함께 그 한계점에 대한 성찰이 있으며, 이에 지속가능발전교육에 생태주의적 관점을 더한 ‘포스트지속가능성(Post-Sustainability)’으로의 교육 패러다임 전환이 일어나고 있다. 과학 수업에서 이 흐름을 미래세대 과학교육과 접목하기 위해서는 ‘통합과학교육’의 전략으로 담아내야 한다. 그러나 이러한 시대의 요구와 현장에서의 필요성에도 불구하고 현장과학 교사에게는 이러한 내용을 담아낼 과학 수업모델과 안내가 거의 없는 상황이다. 이러한 연구의 필요성에 따라, 본 연구에서는 과학교육에서 포스트지속가능성과 통합과학, 그리고 미래세대과학교육표준(KSES)에서 강조하고 있는 과학적 소양 중 특히 ‘역량’ 및 ‘참여와 실천’ 영역을 접목하면서도 현장에서 과학교사가 바로 수업에 적용 가능한 PS-IS (Post-Sustainability & Integrated Science) 접목 과학 수업모델을 개발하고자 하였다.
PS-IS 접목 과학 수업모델 개발을 위하여, 먼저 문헌 분석을 통해 수업모델의 초안을 개발하고, 포커스 그룹 토의, 과학교사와 예비과학교사의 의견지를 분석하였고 그 내용을 반영하여 수업에 적용할 수업모델 적용본을 개발하였다. 이후 수업 적용 결과에 대하여 첫째, 마인드맵 분석을 통하여 학생의 개념구조 변화를 채점표와 언어 네트워크로, 사전과 사후를 비교하였으며, 둘째, 인과지도(Causal loop diagram) 분석을 통해서 학생의 시스템사고 변화를 살펴보았으며, 셋째, 수업 적용 후 학생의 수업피드백 소감문을 언어 네트워크 분석하였다.
이 결과를 바탕으로 최종 PS-IS 접목 과학 수업모델을 개발하였다. 그 결과, PS-IS 접목 과학 수업모델을 적용한 과학 수업은 첫째, 학생들이 자신이 학습한 과학 지식 개념을 활용하여 ‘참여와 실천’, ‘제안’ 등의 방법으로 사회문제 해결에 적극적으로 함께 해야 한다는 인식과 태도에 변화를 가져왔으며, 둘째, PS-IS 접목 과학 수업모델에서 제시하는 교수학습실행 5단계([포커스]→[미션]→[챌린지]→[솔루션]→[체인지])가 학생들의 과학지식 개념구조 변화와 시스템사고 측면에 모두 긍정적 영향을 주었으며, 셋째, 학생과 교사 모두 PS-IS 접목 과학 수업모델의 ‘학습 요소’와 ‘활동 내용’ 및 ‘수업에서 지향하는 과학교육의 방향’에서 큰 차이점이 있다는 것을 인식하게 되었고, 그 차이점이 과학지식 개념 학습에 긍정적 영향을 미치고 있는 것으로 나타났다.
최종 개발된 PS-IS 접목 과학 수업모델은 첫째, 포스트지속가능성(지속가능성, 공존, 관계성), 과학적 소양(지식, 역량, 참여와 실천), 통합과학(과학 분야 간 통합)의 학습 요소들이 적합하게 설정되어 미래세대과학교육에 적합한 과학 수업모델이며, 둘째, [PS-IS 활동]과 [참여와 실천 피드백 활동]이 교수학습 실행 5단계와 함께 과학교사와 학생 모두에게 성취기준 도달을 위한 구체적인 교수학습 과정을 제시한 수업모델이며, 셋째, 2022 개정교육과정에서 논의되고 있는 포스트지속가능성 교육을 통해서 학생들이 과학 지식에 대한 이해뿐만 아니라, 지식과 관련된 사회적 공유 가치에 대한 학생들의 관점을 발전시켜 행동과 실천으로까지 연결할 수 있는 교수학습전략을 제시해주고 있는 수업모델로 분석되었다.
PS-IS 접목 과학 수업모델은 미래세대 과학교육에서 주목받고 있는 포스트지속가능성을 바탕으로 한 통합과학교육을 통해서, 학생들이 과학을 흥미 있고 재미있게 접근하여 과학지식 개념 학습에 대한 이해도를 높이고, 지식을 활용한 ‘참여와 실천’을 끌어내도록 유도하며, 과학 교사에게는 포스트지속가능성을 바탕으로 한 과학교육을 수업 현장에서 바로 적용할 수 있는 교수학습전략을 제안하고 제공했다는 점에서 가치가 있다. 또한, PS-IS 접목 과학 수업모델의 ‘학습 요소분석’과 ‘통합적인 수업 설계’ 그리고 ‘5단계 교수학습 실행’을 거쳐 ‘참여와 실천 피드백 과정’을 교수 학습하는 일련의 과정이 2022 개정교육과정에서 추구하는 중점 사항과 맥을 같이 하여, 과학 교과뿐만 아니라 다른 교과 또는 범교과에도 적용 가능함을 제시해주는 수업모델로서 또 다른 가치가 있다.