검토 담당자 워크숍 자료(II)

주5일 수업제 대비 교육과정 개정 시안

- 고등학교 과학 교과 선택 과목 -

물리 I, II

2006. 9.

교육인적자원부

한국교육과정평가원

주5일 수업제 대비 교육과정 개정 시안

- 고등학교 과학 교과 선택 과목 -

물리 I, II

교육인적자원부

한국교육과정평가원

Ⅰ. 물리Ⅰ 교육과정 개정 시안

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1. 성격

‘물리Ⅰ’은 국민 공통 기본 교육 과정의 ‘과학’을 이수한 학생을 대상으로 하며, 일상생활에서 유용하게 이용되는 자연 현상에 관한 탐구 활동을 통하여 물리의 기본 개념을 이해하게 하고, 민주 시민으로서 갖추어야 할 물리학적 소양을 기르기 위한 과목이다.

‘물리Ⅰ’의 내용은 정보 통신과 생활, 스포츠와 탈것, 전기와 생활, 기계와 건축 등의 영역으로 구성된다. 각 영역은 해당 주제를 중심으로 우리에게 유용한 물리의 기본 개념들을 이해할 수 있도록 구성하며, 물리의 유용성에 대하여 인식할 수 있도록 한다. .

‘물리Ⅰ’의 학습은 주위의 사물을 중심으로 학생의 학습 동기를 유발하고, 물리학의 기본 개념을 학습자의 경험과 밀접한 관련이 있는 상황 속에서 탐구적으로 다룬다.

2. 목표

2. 목표

자연 현상에 대하여 흥미와 호기심을 가지고 탐구하여 물리학의 기본 개념을 이해하고 과학적 사고력과 창의적 문제 해결력을 길러, 자연 현상과 관련된 문제를 과학적으로 해결하는 데 필요한 과학적 소양을 기른다.

가. 물리학의 기본 개념을 이해하고, 자연 현상의 탐구와 일상 생활의 문제 해결에 이를 적용한다.

나. 자연 현상을 과학적으로 탐구하는 능력을 기르고, 일상 생활의 문제 해결에 이를 활용한다.

다. 자연 현상에 흥미와 호기심을 가지고, 자연 현상과 관련된 문제를 과학적으로 해결하려는 태도를 기른다.

라. 과학, 기술, 사회의 상호 관계를 인식한다.

이 자료는 일반 국민, 학교 등의 검토 의견을 폭넓게 수렴하기 위한 교육과정 개정 시안이다. 이 자료의 열람과 검토 의견 제시는 교육인적자원부가 운영하는 『CUTIS(http://cutis.moe.go.kr) > 자료마당 > 교육과정/정책연구자료 (http://cutis.moe.go.kr/edu/edu_poli_pds/main.asp) 』와 『 한국교육과정평가원 홈페이지 ‘주요정보서비스’의 ‘KICE연구그룹’ → ‘과학과 교육연구실’의 ‘교육과정자료실’」(http://www.kice.re.kr/kice/article/m033/list) 』에서 할 수 있다.

ⓒ 교육인적자원부

3. 내용 체계

3. 내용 체계

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영 역	내 용 요 소
정보통신과 생활	전자기파, 편광 현상, 빛의 전반사, 호이겐스의 원리, 중첩의 원리, 간섭과 정상파, 회절, 디지털 변환과 반도체 기억 장치
스포츠와 탈 것	속도의 합성, 가속도 운동, 운동 법칙, 운동량과 보존, 신소재
전기와 생활	교류와 직류, 전력, 전자기 유도, 전류에 의한 자기장, 압전 현상과 초전도체
기계와 건축	힘의 합성과 분해, 토크, 정지 마찰력, 일의 원리, 힘의 전달, 나노 기계

4. 영역별 성취 기준

(1) 정보통신과 생활

(가) 정보통신에서 이용되는 전자기파의 특성을 이해한다.

(나) 실생활에서 편광 현상을 찾아 이를 설명할 수 있다.

(다) 빛으로 정보를 송신하는 상황을 예를 들어 빛의 전반사 현상을 설명할 수 있다.

(라) 파동이 진행되는 현상을 호이겐스의 원리로 설명할 수 있다.

(마) 두 파동을 합성하는 상황을 예를 들어 중첩의 원리를 이해한다.

(바) 실생활에서 간섭 현상을 찾아 그 원리를 설명할 수 있다.

(사) 악기를 예를 들어 정상파를 이해한다.

(아) 정보통신 과정에서 파동의 회절에 영향을 주는 요인들을 말할 수 있다.

(자) 소리나 빛 신호가 디지털 신호로 변환되어 사용되는 예를 들 수 있다.

(차) 반도체 기억 장치의 발달 과정과 물리학이 어떻게 관련이 있는지 설명할 수 있다.

(카) 현대의 정보통신기술과 학교에서 배운 물리와의 관련성을 이해한다.

[탐구 활동]

(1) 수면파나 음파의 보강 간섭과 상쇄 간섭 조건 알아내기

(2) 소형 라디오 주위에 장애물을 설치하여 AM과 FM 전파의 차이 분석하기

(2) 스포츠와 탈 것

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(가) 스포츠 상황의 상대 속도를 속도의 합성을 이용하여 나타낼 수 있다.

(나) 스포츠 상황에서 등가속도 직선 운동하는 물체의 시간, 거리, 속력의 관계를 식과 그래프로 나타내고 설명할 수 있다.

(다) 물체에 힘이 작용할 때와 작용하지 않을 때의 운동 상태를 이해하고, 힘과 가속도 및 질량과 가속도 사이의 관계를 설명할 수 있다.

(라) 스포츠와 탈 것의 상황을 예로 들어 운동량과 충격량의 관계를 설명할 수 있다.

(마) 스포츠와 탈 것의 상황을 예로 들어 운동량 보존 법칙을 이용하여 충돌 현상을 분석할 수 있다.

(바) 스포츠에서 장비나 선수의 기술 발달에 물리학이 어떻게 관련이 있는지 예를 들어 설명할 수 있다.

[탐구 활동]

(1) 힘과 가속도, 질량과 가속도의 관계 실험하기

(2) 운동량 보존 실험하기

(3) 전기와 생활

3. 내용 체계

(가) 교류와 직류의 차이를 설명할 수 있다.

(나) 전열기에 전류가 흐를 때, 전압이나 전류의 변화에 따라 발생하는 열량의 변화를 비교할 수 있다.

(다) 발전기가 전자기 유도현상을 이용한 것임을 이해한다.

(라) 자기장 내에서 전류가 받는 힘을 이용한 전동기의 원리와 용도를 이해한다.

(마) 압전 현상을 이용한 장치를 예를 들어 압전 현상을 이해한다.

(바) 초전도체의 특징과 응용 분야를 설명할 수 있다.

[탐구 활동]

(1) 완구용 모터를 분해하여 내부 구조를 알아낸 뒤, 다시 조립하여 전동기나 발전기로서의 작동을 확인하기

(2) 필름통과 압전기를 이용한 알코올 대포 만들기

(4) 기계와 건축

(가) 물체의 무게와 중력가속도의 관계를 이해하고 기계나 건축 구조물에 작용하는 직각 방향의 힘을 합성, 분해할 수 있다.

(나) 기계나 건축 구조물 상황에서 토크의 크기를 비교할 수 있다.

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(다) 기계나 건축 구조물 상황에서 정지 마찰력에 영향을 주는 요인들을 말할 수 있다.

(라) 기계나 건축 구조물 상황의 도르래나 지레에 해당하는 부분에서 일의 원리를 설명할 수 있다.

(마) 기계에서 힘이 전달되는 장치를 찾아 그 특징을 학교에서 배운 물리 개념을 이용하여 설명할 수 있다.

(바) 나노 기계의 특징과 응용 분야를 설명할 수 있다.

[탐구 활동]

(1) 건물의 기둥이나 보에 작용하는 힘의 크기와 방향 분석하기

(2) 빗면 위의 물체가 잘 미끄러지지 않기 위한 조건을 알아보기

5. 교수․학습 방법

가. 학습 지도 계획

(1) ‘물리 I'의 학습 지도에서는 주제와 관련된 학생의 경험이나 일상생활의 문제를 적극 발굴하여 활용하도록 한다.

(2) ‘과학’과 ‘물리 Ⅱ’ 및 다른 교과와의 연계성을 고려하여 학습 내용의 중복이나 비약이 없도록 학습 내용의 수준과 학습 지도 시기 등을 조절할 수 있다.

(3) 학생의 특성, 학교와 지역 사회의 특성 등을 고려하여 내용을 재구성하거나 다양한 학습 방법을 활용하여 지도할 수 있다.

(4) 과학 학습과 관련된 특별 활동, 과학 전시회 등 여러 가지 과학 활동에 학생이 적극 참여할 수 있도록 계획한다.

나. 자료 준비 및 활용

(1) 지역에 따라 자료를 준비하기 어렵거나 탐구 활동이 어려운 내용은 교육과정의 목표에 부합하는 자료나 활동으로 대체할 수 있다.

(2) 학생의 이해를 돕거나 흥미를 유발하기 위하여 모형이나 시청각 자료, 소프트웨어, 인터넷 자료 등을 활용할 수 있도록 준비한다.

다. 학습 지도 방법

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(1) 주제 중심으로 내용을 전개하여 학생들의 흥미와 호기심을 유발하면서 물리의 기본 개념을 다루도록 한다.

(2) 문제 인식, 탐구 설계 및 수행, 자료 해석, 결론 도출 등의 탐구 과정을 학습 내용과 적절히 관련시켜 지도함으로써 탐구 능력을 신장시킨다.

(3) 탐구 활동을 모둠 학습으로 할 때에는 과학 탐구 과정에서 상호 협력이 중요함을 인식시킨다.

(4) 학생 중심의 활동이 이루어지도록 하며, 수업에서 의사소통을 할 때에는 자신의 의견을 명확히 표현하고 다른 사람의 의견을 존중하는 태도를 가지게 한다.

(5) 학생들의 능력과 흥미 등 개인차를 고려하여 지도한다.

(6) 강의, 토의, 실험, 조사, 견학, 과제 연구 등의 다양한 교수․학습 방법을 적절히 활용하여 지도한다.

(7) 학생의 지적 호기심과 학습 동기를 유발할 수 있는 발문을 하고, 개방형 질문을 적극 활용한다.

(8) 컴퓨터를 활용한 실험과 인터넷과 멀티미디어 등을 적절히 활용한다.

(9) 과학, 과학사, 과학과 기술, 과학과 사회, 환경 등에 관련된 서적을 읽도록 권장함으로써 과학에 대한 흥미와 호기심을 유발하고, 과학․기술․사회의 상호 관련성을 이해시킨다.

라. 실험․실습 지도

(1) 실험의 목적과 방법을 이해하고 실험을 수행할 수 있도록 지도한다.

(2) 실험을 하기 전에 실험실 안전 수칙을 확인하여 준수하고, 사고 발생 시 대처 방안을 미리 수립한다. 특히 전기 기구를 다룰 때나 위험 요소가 있는 실험은 사전에 감전, 화재, 기구 파손 등 안전 사고에 유의하도록 지도한다.

(3) 야외 탐구 활동 및 현장 학습 시에는 사전 답사를 실시하거나 관련 자료를 조사하고 안전 지도를 한다.

(4) 실험 후의 폐기물은 환경 오염을 최소화하도록 처리한다.

마. 과학 교수․학습 지도 지원

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(1) 실험, 관찰 등의 과학 활동은 그 특성에 따라 연 차시 학습으로 운영할 수 있도록 지원한다.

(2) 시․도 및 지역 교육청에서는 과학실, 과학 실험 기자재, 실험 보조원 확보 등에 필요한 재원을 지원한다.

6. 평  가

가. ‘물리 I’에서는 기본 개념의 이해, 과학의 탐구 능력, 과학적 태도 등을 평가하며, 특히 다음 사항에 주안점을 둔다.

(1) 정보 통신과 생활, 스포츠와 탈 것, 전기와 생활, 기계와 건축과 관련된 기본 개념의 통합적인 이해 정도를 평가한다.

(2) 탐구 활동 수행 능력과 이를 일상생활 문제 해결에 활용하는 능력을 평가한다.

(3) 과학에 대한 흥미와 가치 인식, 과학 학습 참여의 적극성, 협동성, 과학적으로 문제를 해결하는 태도 등을 평가한다.

나. 평가는 지필 검사, 관찰, 보고서 검토, 실기 검사, 면담, 포트폴리오 등의 다양한 방법을 활용한다.

다. 타당도와 신뢰도가 높은 평가가 되도록 가능하면 공동으로 평가 도구를 개발하여 활용한다.

라. 평가는 설정된 성취 기준에 근거하여 실시하고, 그 결과를 학습 지도 계획 수립과 지도 방법 개선, 진로 지도 등에 활용한다.

마. 평가는 평가 계획 수립, 평가 문항과 도구 개발, 평가의 시행, 평가 결과의 처리, 평가 결과의 활용 등의 절차를 거쳐 실시한다.

Ⅵ. 물리Ⅱ 교육과정 개정 시안

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1. 성격

‘물리Ⅱ’는 ‘물리Ⅰ’을 이수하고 과학과 관련된 분야를 전공하고자 하는 학생을 대상으로, 보다 심화된 물리 개념과 다양한 탐구 방법을 적용하여 물리 현상과 관련된 문제를 해결하는 능력을 기르기 위한 과목이다.

‘물리Ⅱ’의 내용은 전기와 자기, 중력, 원자와 원자핵, 열에너지, 현대 물리와 건강 등의 영역으로 구성한다. 각 영역에서는 물리학에서 활발히 연구되고 있는 내용과 관련된 기본 개념들을 체계적으로 다룬다.

‘물리Ⅱ’의 학습에서는 물리학의 기본 개념들을 체계적으로 다루는데 중점을 둔다. 또한, 최근의 연구 결과나 연구 동향과 관련된 물리 현상을 이용하여 학생의 흥미를 유발하고, 자기 주도적 활동을 강조하여 과학적 태도 및 창의적인 문제 해결력을 기르며, 물리적인 시각으로 자연 현상과 주변 사물을 탐구하도록 지도한다.

1. 성격

2. 목표

1. 성격

자연 현상에 대하여 흥미와 호기심을 가지고 탐구하여, 과학과 관련된 전공 분야로 진출하는 데 필요한 물리학의 전공 기초 소양을 기른다.

가. 물리학의 개념을 체계적으로 이해하고, 자연 현상의 탐구와 문제 해결에 이를 적용한다.

나. 자연 현상을 과학적으로 탐구하는 능력을 기르고, 자연 현상과 관련된 문제 해결에 이를 활용한다.

다. 자연 현상과 물리학 학습에 흥미와 호기심을 가지고, 자연 현상과 관련된 문제를 과학적으로 해결하려는 태도를 기른다.

라. 과학, 기술, 사회의 상호 관계를 인식한다.

3. 내용 체계

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영 역	내 용 요 소
전기와 자기	쿨롱 법칙, 전기장과 전위, 자기장에서 전류가 받는 힘, 전자기 유도
중력	중력 및 중력장, 원운동, 인공위성
원자와 핵	빛과 물질의 이중성, 원자의 구조, 수소 원자 스펙트럼, 질량 에너지 등가, 핵분열과 융합
열에너지	에너지 보존, 열역학 법칙
현대물리와 건강	방사능, X-ray, 초음파 진단, 핵자기 공명, 생체 신호 측정, 레이저의 특성과 적용

4. 영역별 성취 기준

(1) 전기와 자기

(가) 쿨롱의 법칙을 이해한다.

(나) 전기장을 이해하고, 전기력선을 이용하여 전기장을 가시적으로 나타낼 수 있다.

(다) 전위를 이해하고 전기 회로 부품에 흐르는 전류의 세기를 전위차와 저항을 이용하여 알아낼 수 있다.

(라) 자기장 속에서 전류가 흐르는 도선이 받는 힘과 자기장 속에서 운동 전하가 받는 힘을 이해한다.

(마) 코일에 흐르는 전류가 변할 때 일어나는 자체 유도와 상호 유도 현상을 이해하고, 이를 이용한 장치들을 이해한다.

[탐구 활동]

(1) 전선의 교차점에서 전류가 보존되는지 알아보기

(2) 전자기 유도 현상을 보여주는 간단한 장치 제작하고 현상 분석하기

(2) 중력

(가) 중력장과 중력 가속도의 관계를 이해하고, 포물선 운동을 분석할 수 있다.

(나) 등속 원운동을 구심 가속도와 구심력, 주기를 사용하여 나타낼 수 있고, 원심력이 관성에 의한 효과임을 이해한다.

(다) 만유인력에 의한 역학적 에너지 보존을 이해하고 인공위성의 운동에 적용할 수 있다.

[탐구 활동]

(1) 포물선 운동의 수평 방향이 등속도임을 분석하기

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(2) 쇠구슬이 오랫동안 원운동을 할 수 있는 원형 트랙 설계하여 제작하기

(3) 원자와 핵

(가) 빛과 물질의 이중성을 예를 들어 설명할 수 있다.

(나) 원자의 구조를 설명할 수 있다.

(다) 수소 원자 스펙트럼을 관찰하고, 그 계열을 보어의 원자 모형으로 설명할 수 있다.

(라) 질량 분석기의 원리를 설명할 수 있고, 이 장치로 찾아낸 동위 원소를 안다.

(마) 질량-에너지 등가 원리로 핵변환이 일어날 때, 에너지의 관계를 이해한다.

(바) 원자핵 분열 과정을 이해하고, 원자력의 발전과정에 이를 적용할 수 있다.

(사) 태양이나 별에서 방출되는 에너지를 핵융합 과정으로 이해하고, 이 원리에 의한 발전기를 세우기 위한 노력들을 안다.

[탐구 활동]

(1) 원자 내 전자 궤도의 특성 때문에 나타나는 현상을 이용하는 사례 조사하기

(2) 핵융합과 관련된 과학적 쟁점들 조사․분석하기

(4) 열에너지

(1) 열을 포함한 에너지 보존을 이해한다.

(2) 두 계가 열역학적 평형 상태일 때에는 에너지의 이동이 없음을 안다.

(3) 단열 상태인 기체가 흡수한 열에너지의 양은 그 기체가 일한 양과 내부 에너지 증가량의 합과 같음을 예를 들어 설명할 수 있다.

(4) 열적으로 고립된 계의 엔트로피는 절대로 감소하지 않고, 엔트로피가 증가하는 변화가 가능함을 안다.

(5) 절대온도 0에서 발생하는 현상들에 대하여 정성적으로 설명할 수 있다.

[탐구 활동]

(1) 약한 불로 계속 가열하는 물의 온도가 끓는점 이하에서 일정하게 유지되는 상황을 관찰하여 그 이유 분석하기

(2) 냉장고나 에어컨의 작동 원리에 대하여 조사․분석하기

(5) 현대물리와 건강

(가) 방사성 원소와 그 성질을 이해하고, 활용하는 예들을 안다.

(나) X-ray 의 발생 원리를 원자의 에너지 준위를 이용하여 이해하고, 활용하는 예들을 안다.

(다) 초음파 진단의 원리를 파동의 반사를 이용하여 이해하고, 활용하는 예들을 안다.

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(라) 핵자기 공명(NMR) 원리를 공명을 이용하여 이해하고, 활용하는 예들을 안다.

(마) 생체 신호 측정(심전도와 뇌자도)의 원리가 학교에서 배운 물리학과 어떤 관계인지 알고, 활용하는 예들을 안다.

(바) 레이저의 특성에 대하여 알고, 활용하는 예들을 안다.

[탐구 활동]

(1) 물리학이 관련된 의료 기기중 하나를 택하여 작동 원리와 한계 분석하기

(2) 건강과 관련하여 물리학에서 앞으로 연구할 수 있는 것을 예상하여 그 가능성과 장단점 분석하기

5. 교수․학습 방법

가. 학습 지도 계획

(1) ‘물리 II'의 학습 지도에서는 개념 체계 중심으로 접근하며, 물리학의 최근 연구 동향과 성과 등을 소개하여 진로 탐색에 활용하도록 한다.

(2) ‘과학’과 ‘물리 I’ 및 다른 교과와의 연계성을 고려하여 학습 내용의 중복이나 비약이 없도록 학습 내용의 수준과 학습 지도 시기 등을 조절할 수 있다.

(3) 학생의 특성, 학교와 지역 사회의 특성 등을 고려하여 내용을 재구성하거나 다양한 학습 방법을 활용하여 지도할 수 있다.

(4) 과학 학습과 관련된 특별 활동, 과학 전시회 등 여러 가지 과학 활동에 학생이 적극 참여할 수 있도록 계획한다.

나. 자료 준비 및 활용

(1) 지역에 따라 자료를 준비하기 어렵거나 탐구 활동이 어려운 내용은 교육과정의 목표에 부합하는 자료나 활동으로 대체할 수 있다.

(2) 학생의 이해를 돕거나 흥미를 유발하기 위하여 모형이나 시청각 자료, 소프트웨어, 인터넷 자료 등을 활용할 수 있도록 준비한다.

다. 학습 지도 방법

(1) 다양한 방법과 소재를 활용하여 학생들의 흥미와 호기심을 유발하고 물리의 주요 개념을 다루도록 한다.

(2) 문제 인식, 탐구 설계 및 수행, 자료 해석, 결론 도출 등의 탐구 과정을 학습 내용과 적절히 관련시켜 지도함으로써 탐구 능력을 신장시킨다.

(3) 탐구 활동을 모둠 학습으로 할 때에는 과학 탐구 과정에서 상호 협력이 중요함을 인식시킨다.

(4) 학생 중심의 활동이 이루어지도록 하며, 수업에서 의사소통을 할 때에는 자신의 의견을 명확히 표현하고 다른 사람의 의견을 존중하는 태도를 가지게 한다.

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(5) 학생들의 능력과 흥미 등 개인차를 고려하여 지도한다.

(6) 강의, 토의, 실험, 조사, 견학, 과제 연구 등 다양한 교수․학습 방법을 적절히 활용하여 지도한다.

(7) 학생의 지적 호기심과 학습 동기를 유발할 수 있는 발문을 하고, 개방형 질문을 적극 활용한다.

(8) 컴퓨터를 활용한 실험과 인터넷과 멀티미디어 등을 적절히 활용한다.

(9) 과학, 과학사, 과학과 기술, 과학과 사회, 환경 등에 관련된 서적을 읽도록 권장함으로써 과학 관련 진로를 탐색하게 하고 과학․기술․사회의 상호 관련성을 이해시킨다.

라. 실험․실습 지도

(1) 실험의 목적과 방법을 이해하고 실험을 수행할 수 있도록 지도한다.

(2) 실험을 하기 전에 실험실 안전 수칙을 확인하여 준수하고, 사고 발생 시 대처 방안을 미리 수립한다. 특히 화학 약품, 파손되기 쉬운 실험 기구, 가열 기구 등을 다룰 때의 주의점을 사전에 지도하여, 사고가 발생하지 않도록 한다.

(3) 야외 탐구 활동 및 현장 학습 시에는 사전 답사를 실시하거나 관련 자료를 조사하고 안전 지도를 한다.

(4) 실험 후의 폐기물은 환경 오염을 최소화하도록 처리한다.

마. 과학 교수․학습 지도 지원

(1) 실험, 관찰 등의 과학 활동은 그 특성에 따라 연 차시 학습으로 운영할 수 있도록 지원한다.

(2) 시․도 및 지역 교육청에서는 과학실, 과학 실험 기자재, 실험 보조원 확보 등에 필요한 재원을 지원한다.

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6. 평  가

가. ‘물리 II’에서는 개념의 체계적 이해, 과학의 탐구 능력, 과학적 태도 등을 평가하며, 특히 다음 사항에 주안점을 둔다.

(1) 전기와 자기, 중력, 원자와 핵, 열에너지, 현대 물리와 건강과 관련된 기본  개념의 통합적인 이해 정도를 평가한다.

(2) 탐구 활동 수행 능력과 이를 일상생활 문제 해결에 활용하는 능력을 평가한다.

(3) 과학에 대한 흥미와 가치 인식, 과학 학습 참여의 적극성, 협동성, 과학적으로 문제를 해결하는 태도 등을 평가한다.

나. 평가는 지필 검사, 관찰, 보고서 검토, 실기 검사, 면담, 포트폴리오 등의 다양한 방법을 활용한다.

다. 타당도와 신뢰도가 높은 평가가 되도록 가능하면 공동으로 평가 도구를 개발하여 활용한다.

라. 평가는 설정된 성취 기준에 근거하여 실시하고, 그 결과를 학습 지도 계획 수립과 지도 방법 개선, 진로 지도 등에 활용한다.

마. 평가는 평가 계획 수립, 평가 문항과 도구 개발, 평가의 시행, 평가 결과의 처리, 평가 결과의 활용 등의 절차를 거쳐 실시한다.