앞서 학교급별 교과서 생명 영역의 내용 전체에 대한 분석을 통해 현행 교육과정에서 가르쳐지는 생물 교과 내용의 구조와 체계를 전체적으로 조 망하고, 다음으로 각 학교급별 교과서의 주요 개념 관계망과 교과서의 전 체적인 내용에서 나타나는 연계성을 분석하였다. 앞선 분석에서는 분석의 범위를 학교급별 교과서의 내용 전체로 하였기 때문에 각 학교급 내에서 함께 다루어지는 핵심 주제들의 수평적 연계성을 살펴볼 수 있었다.
학교급별 교과서서 내용 전체에 대한 분석에서는 328개의 주요 개념만 을 포함하여 주요 개념 관계망을 생성하고 분석하였기 때문에 전체적인 변 화를 보는 데는 효과적이었으나 주요 개념 이외의 세부 개념들이 어떤 관 계를 형성하는지 알아보는 데에는 한계가 있었다. 따라서 생물학 지식을 이루는 핵심 주제에 대한 내용이 학년이 올라감에 따라 어떻게 심화되고 있는지에 대한 수직적 연계성의 분석을 위해서는 각 핵심 주제와 관련된 세부적인 개념들을 모두 포함하여 그 개념들의 관계가 학교급별로 어떻게 변화되고 있는지를 분석하였다. 모든 학교급의 교과서 전체에서 각 핵심 주제에 해당하는 내용만(표 Ⅲ-2 ~ 표 Ⅲ-7)을 개념 관계망으로 구성한 핵심 주제별 관계망의 네트워크 특성은 <표 Ⅳ-88>과 같다.
핵심 주제 개념 수(%) 연결 수 평균
연결정도 평균
연결 가중치 지름 밀도
유기적 구성 725 (15) 4,585 12.6 1.62 6 0.017
물질대사 1,403 (28) 10,987 15.7 2.07 7 0.011
항상성 927 (19) 6,750 14.6 1.74 6 0.016
연속성 1,267 (25) 9,523 15.0 1.89 7 0.012
다양성 1,800 (36) 14,180 15.8 1.54 7 0.009
상호작용 922 (19) 6,338 13.7 1.40 7 0.015
생명공학 1,076 (22) 6,545 12.2 1.26 7 0.011
탐구과정 358 ( 8) 1,350 7.5 1.23 7 0.021
전체 개념 수 5,073 (100)
<표 Ⅳ-88> 학교급 전체에 대한 핵심 주제별 개념 관계망의 구조적 특성
1) ‘유기적 구성’ 주제에 대한 학교급별 개념 관계망 및 연계성
생명의 유기적 구성 핵심 주제가 각 학교급별로 교과서에서 어떻게 다 루어지고 있는지 알아보기 위하여 해당 내용에 대한 개념 관계망 분석을 수행하였다. 학교급별 관계망의 네트워크 특성은 <표 Ⅳ-89>와 같았다.
생물의 유기적 구성에 대한 내용은 학교급에 따라 교과서에 포함된 개념 수의 비율이 꾸준히 증가하고 있어 내용의 심화가 학교급이 올라감에 따라 고르게 이루어지고 있음을 알 수 있었고, 개념 간 관계가 반복적으로 강조 되는 정도는 중학교 과학 교과서에서 1.94로 가장 높게 나타났다.
각 관계망의 시각화 결과는 <그림 Ⅳ-15>부터 <그림 Ⅳ-19>까지, 각 관계망의 주요 관계를 분석한 결과는 <표 Ⅳ-90>부터 <표 Ⅳ-94>까지 제 시하였다. 관계망의 시각화 결과와 주요 관계 분석 결과를 교과서의 내용 과 연결 지어 분석하고 이를 통해 학교급별 교과서에서 유기적 구성 핵심 주제로 다루고 있는 내용과 특징을 알아본 결과는 다음과 같다.
학교급 개념 수(%) 연결 수 평균
연결정도 평균
연결가중치 지름 밀도
초등학교 과학 50 (7) 127 5.1 1.26 8 0.104
중학교 과학 106 (15) 487 9.2 1.94 5 0.088
고등학교 과학 247 (35) 1,207 9.8 1.25 6 0.040
생명과학Ⅰ고등학교 279 (39) 1,417 10.2 1.23 5 0.037 생명과학Ⅱ고등학교 355 (49) 1,918 10.8 1.59 6 0.031
영역 전체 725 (100) 4,585 12.6 1.62 6 0.017
<표 Ⅳ-89> ‘유기적 구성’에 대한 학교급별 개념 관계망의 구조적 특성
(1) 초등학교 과학 교과서에 포함된 ‘유기적 구성’에 대한 개념 관계망
<그림 Ⅳ-15>는 초등학교 교과서에 포함된 ‘생물의 유기적 구성’ 관련 내용에 대한 개념 관계망이다. 초등학교에서는 생명의 유기적 구성에 대한 내용이 5-6학년군의 식물의 구조와 기능 단원에 포함된 현미경 사용법에 대한 내용에서 생물을 이루는 기본 단위로서 세포 개념이 제시되고 있었 다. 현미경 사용법은 2007 개정 교육과정에서는 중학교에서 다루어지던 내용이 2009 개정 교육과정에서 초등학교로 이동된 내용으로 초등학교 교과서에서 식물 세포를 관찰하는 활동으로 그 사용법을 익히도록 안내되 고 있다. 세포의 구조와 관련해서는 핵에 대한 내용만 포함되고 있고, 자 세히 다루고 있지는 않았다. 또 우리 몸의 구조와 기능 단원의 정리 내용 에서는 인체를 구성하는 각 기관의 유기적 관계가 설명되고 있었다.
초등학교 교과서에서는 생명의 유기적 구성을 나타내는 핵심 개념과 관 계는 현미경 - (식물)세포 - 식물로 나타났다(표 Ⅳ-90).
(2) 중학교 과학 교과서에 포함된 ‘유기적 구성’에 대한 개념 관계망
<그림 Ⅳ-16>은 중학교 교과서에 포함된 ‘유기적 구성’ 핵심 주제에 대 한 개념 관계망이다. 중학교 과학1 교과서 광합성 단원의 식물의 구성 중 단원에서는 세포 개념이 중심이 되어 생명의 유기적 구성에 대한 내용이 다루지고 있다.
먼저 세포의 구조에 대하여 세포를 이루는 주요 소기관에 대한 개념들 이 식물 세포와 동물 세포의 비교를 통해 제시되고 있었다. 세포 소기관은 핵, 엽록체, 미토콘드리아, 액포까지만 다루고 있고, 식물 세포와 동물 세 포의 주요한 차이로 세포벽과 엽록체, 액포의 유무를 들어 설명하고 있었 다. 또 과학1의 식물의 구성 중단원과 함께 과학2 교과서 소화·순환·호흡·
배설 단원 중 소화 단원의 소단원 내용 일부에서는 동물과 식물의 유기적 구성 단계에 대한 내용을 설명하고 있었다. 가장 작은 단위인 세포에서 시 작하여 조직-조직계-기관-식물체, 조직-기관-기관계-동물체에 이르는 생물
체의 구성단계가 식물의 구조와 인체의 구조를 예로 들어 설명되고 있었 다.
초등학교에서는 식물체와 동물체(인체)가 여러 기관으로 구성되어 있 고, 그 기본 단위는 세포이다 정도만 다루었다면, 중학교에서는 세포 이상 의 수준에서의 구성 단계의 위계와 세포 이하 수준에서는 세포를 이루는 주요 소기관과 구조에 대한 안내가 이루어지고 있음을 알 수 있다.
중학교 교과서에서 생명의 유기적 구성을 나타내는 핵심 개념과 관계는 동물 세포–식물 세포, 세포–조직–기관–개체의 관계로 나타났다(표 Ⅳ -91).
(3) 고등학교 과학 교과서에 포함된 ‘유기적 구성’에 대한 개념 관계망
<그림 Ⅳ-17>은 고등학교 과학 교과서에 포함된 ‘생물의 유기적 구성’
관련 내용에 대한 개념 관계망이다. 고등학교 과학에서는 생명의 진화 단 원의 생명체의 기본 요소 소단원에서 생명의 유기적 구성에 대한 내용으로 생명체를 구성하고 생명 현상의 주요 유기물과 무기물 대해 설명이 되고 있었다. 중학교까지는 영양소가 생명체를 구성 한다 정도만 안내되던 것이 고등학교 과학 교과서에서는 유기물과 무기물을 구분하고 생명 현상을 가 능케 하는 주요 유기물을 구성하는 물질이 분자 수준에서 안내되고 있었 고, 이와 관련지어 원시 지구에서 생명체가 탄생하기까지의 화학적 진화의 내용이 해당 교과서에서 다루어진다(표 Ⅳ-92).
고등학교 과학 교과서에서 생명의 유기적 구성을 나타내는 핵심 개념과 관계는 탄수화물-단백질-지질-생명체의 관계와 DNA의 등의 유기물과 탄 소, 수소, 산소 등이었다(표 Ⅳ-92).
(4) 고등학교 생명과학Ⅰ 교과서에 포함된 ‘유기적 구성’에 대한 개념 관계망
<그림 Ⅳ-18>은 고등학교 생명과학Ⅰ에 포함된 ‘생물의 유기적 구성’ 관 련 내용에 대한 개념 관계망이다. 고등학교 생명과학Ⅰ 교과서의 도입 단
원인 생명 과학의 이해 단원의 생물의 구성 소단원에서는 생물의 유기적 구성과 관련하여 생명체를 구성하는 기본 물질들과 세포의 구조와 기능, 생물의 구성 체제에 대한 내용이 다루어지고 있었다. 이 단원에서는 생물 의 유기적 구성 단계에 대한 내용이 다시 반복되고 있었다. 세포의 구조와 관련해 중학교 수준까지는 미토콘드리아와 엽록체 정도의 소기관만을 다루 었다면 생명과학Ⅰ에서는 골지체, 소포체, 리보솜 등의 소기관도 안내되고 있었다.
고등학교 생명과학Ⅰ 교과서에서 생명의 유기적 구성을 나타내는 핵심 개념과 관계는 단백질-생물-세포, 세포-조직-기관, 세포-세포 소기관의 관 계였다(표 Ⅳ-93).
(5) 고등학교 생명과학Ⅱ 교과서에 포함된 ‘유기적 구성’에 대한 개념 관계망
<그림 Ⅳ-19>는 고등학교 생명과학Ⅱ에 포함된 ‘생물의 유기적 구성’ 관 련 내용에 대한 개념 관계망이다. 고등학교 생명과학Ⅱ의 세포와 물질대사 단원 중 세포의 구조와 기능 소단원에서는 세포 소기관에 대하여 리소좀과 미세 소관 등의 세포 골격을 나타내는 개념이 추가되고 있었다. 원핵 세포 와 진핵 세포의 구조적 차이에 대한 내용도 포함되고 있는 것을 볼 수 있 다. 또 단백질, 소포체, 골지체, 리보솜, DNA 등의 개념을 중심으로 유전 자 발현과 관련된 세포 소기관들의 관계가 강조되고 있었다(표 Ⅳ-94).
생명과학Ⅱ 교과서에서 다루어지는 유기적 구성에 대한 내용들은 세포 를 이루는 세포 소기관의 구조에 대한 내용뿐만 아니라 각 소기관이 세포 의 생명 활동에서 어떤 기능을 하는지를 설명함으로써 세포 소기관의 유기 적인 관계를 이해할 수 있도록 내용이 구성되고 있었다. 따라서 이 내용들 은 결국 생명의 유기적 구성뿐만 아니라 물질대사, 연속성 주제와도 내용 적으로 연계됨을 알 수 있다.
Note. 노드의 크기는 연결중심성에 비례, 음영은 고유도에 비례, 연결선의 굵기는 관계의 가중치(≧1)에 비례.
<그림 Ⅳ-15> ‘유기적 구성’에 대한 초등학교 과학 교과서의 개념 관계망
개념A 개념B
식물 식물 세포 6 11 12 0.55 0.50 0.46 0.11 0.46
식물 세포 현미경 5 12 9 0.42 0.56 0.11 0.14 0.83
재물대 조동 나사 3 4 3 0.75 1.00 0.71 0.75 1.00
영양소 산소 3 3 3 1.00 1.00 0.06 0.05 0.09
식물 현미경 3 11 9 0.27 0.33 0.46 0.14 0.43
세포 식물 3 9 11 0.33 0.27 0.02 0.46 0.15
광학 현미경 식물 세포 3 6 12 0.50 0.25 0.28 0.11 0.75
재물대 접안렌즈 2 4 2 0.50 1.00 0.71 0.33 1.00
호흡 기관 순환 기관 2 3 3 0.67 0.67 0.62 1.00 1.00
접안렌즈 조동 나사 2 2 3 1.00 0.67 0.33 0.75 1.00
재물대 영구 표본 2 4 3 0.50 0.67 0.71 1.00 1.00
대물렌즈 조동 나사 2 4 3 0.50 0.67 0.80 0.75 1.00
배설 기관 호흡 기관 2 2 3 1.00 0.67 0.50 0.62 1.00
배설 기관 순환 기관 2 2 3 1.00 0.67 0.50 1.00 1.00
소화 기관 호흡 기관 2 2 3 1.00 0.67 0.29 0.62 0.50
몸 산소 2 4 3 0.50 0.67 0.23 0.05 0.14
대물렌즈 재물대 2 4 4 0.50 0.50 0.80 0.71 1.00
광학 현미경 대물렌즈 2 6 4 0.33 0.50 0.28 0.80 0.67
영양소 몸 2 3 4 0.67 0.50 0.06 0.23 0.08
세포 현미경 2 9 9 0.22 0.22 0.02 0.14 0.06
생물 세포 2 2 9 1.00 0.22 0.18 0.02 0.03
핵 세포 활동 1 3 1 0.33 1.00 0.02 0.25 1.00
기본 단위 무생물 1 1 1 1.00 1.00 0.07 0.11 1.00
대물렌즈 배율 1 4 1 0.25 1.00 0.80 0.05 1.00
대물렌즈 조명장치 1 4 1 0.25 1.00 0.80 1.00 1.00
미동 나사 조명장치 1 2 1 0.50 1.00 0.67 1.00 1.00
배설 기관 이산화탄소 1 2 1 0.50 1.00 0.50 0.05 1.00
세포 약품 1 9 1 0.11 1.00 0.02 0.17 1.00
식물 양파 표피 1 11 1 0.09 1.00 0.46 0.12 1.00
약품 염색 1 1 1 1.00 1.00 0.17 0.08 1.00
: 개념 A를 포함하는 관계의 빈도, : 개념 B를 포함하는 관계의 빈도, : 관계의 빈도
: A개념을 중심으로 한 관계의 근접도, : B개념을 중심으로 한 관계의 근접도
: 개념 A의 고유도, : 개념 B의 고유도, : 관계의 고유도