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지구시스템의 구성, 지구시스템의 상호작용, 지구시스템과 지권의 변화, 세포와 생명시스템, 물질대사를 돕는 생체 촉매, 세포 내 정보의 흐름, 산화 환원 반응, 산과 염기, 중화 반응, 지질시대의 환경과 생물, 생물다양성과 보전, 생태계 평형, 지구환경 변화와 인간생활, 전기에너지의 생산, 태양에너지와 친환경발전

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□ 저작권 및 사용권에 관한 약관

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이 교재는 오랫동안의 학종 생기부 관리 지도의 노하우를 바탕으로, 수시 학생부종합전형을 준비하는 고등학생들이 “통합과학 수업에서 생기부의 세특 기재를 목표로 발표하거나 보고서를 작성할 주제를 제시하고 정확한 지식과 정보를 제공”하는 것을 목적으로 합니다.

⦁교과 단원의 구성은 하이탑(동아출판사)의 편성을 따랐으며, 과제형 수행평가로 자주 출제되는 주제들을 선정하였습니다.

⦁유사도 평가를 피하기 위해서는 자료를 그대로 복사해서 사용하지 말고 자신의 표현 방식으로 일부 수정할 것을 권장합니다.

⦁통합과학의 교과 범위 내에서 주제를 선정하였고 2학년이나 3학년 때 배우는 내용들은 제외하였습니다. 우수한 세특은 해당 교과의 단계적 학습 수준을 벗어나지 않으면서도 탐구력과 과제 집중력을 보여주는 것이어야 하며, 담당 교사들에게 선행 학습을 적는 것은 피하라는 지침이 주어져 있기 때문입니다.

⦁그림 자료는 보고서용으로 크기를 줄여둔 상태이며, PPT에 사용할 경우에는 ‘그림 클릭→모서리 확대’로 큰 그림을 만들어 사용하시기 바랍니다.

⦁자료의 수식은 수식 편집기로 작성한 것이며 더블클릭하면 글자 크기를 변경할 수 있습니다.

⦁부록으로 첨부된 관련 전공은 2023학년도 각 대학의 입시 요강을 총 망라하여 정리된 학과 리스트이며 진로 탐색에 활용하시기 바랍니다.

⦁참고문헌은 APA 스타일에 따라 표기하였습니다.

∙파일 용량의 한계 때문에 하(下)권은 통합과학의 2장 ‘지구 시스템’ 단원부터 3장 ‘변화와 다양성’, 4장 ‘환경과 에너지’ 단원까지로 구분하였으며, 앞 부분의 단원들은 상(上)권을 이용하시기 바랍니다. 

< 목 차 >

10. 지구 시스템의 구성

∎지구 자기장을 이용한 실내 측위 기술 …… 5

∎대류권과 통신 …… 8

⦁대류권 산란파 통신

∎위도에 따른 해수의 층상 구조 …… 10

⦁해수의 층상 구조

 

11. 지구 시스템의 상호 작용

∎태양 에너지가 지구 시스템에 미치는 영향 …… 12

⦁태양 에너지의 이용 기술

∎지구의 복사 평형 …… 15

∎탄소 순환과 탄소 중립 …… 18

∎탄소 배출과 지구 온난화 …… 22

⦁탄소 고정을 통해 온실 가스를 저감하는 방법

 

12. 지구 시스템과 지권의 변화

∎판 구조론 …… 27

⦁판 구조론의 증거

⦁판 경계와 지각 변동

⦁플룸 구조론

∎지진 피해와 대비 방법 …… 34

⦁지진 예측 방법

⦁CrowdQuake 시스템

 

13. 세포와 생명 시스템

∎세포의 구조와 세포 소기관의 기능 …… 38

∎세포막의 구조와 선택적 투과성 …… 43

⦁세포막을 통한 물질 이동

⦁세포막의 능동수송 원리

⦁소포(소낭)에 의한 세포막의 집단수송

 

14. 물질대사를 돕는 생체 촉매

∎효소와 활성화 에너지 …… 49

⦁효소의 작용에 영향을 주는 요소들

⦁효소의 기질 특이성 원리

∎효소의 산업적 이용 …… 54

⦁효소의 의학적 응용 분야

⦁효소의 고정화 방법과 이용 분야

  

15. 세포 내 정보의 흐름

∎DNA 이중 나선 구조의 발견과 결합 원리 …… 60

∎DNA와 RNA 비교 탐구 …… 63

∎유전에 관여하는 요소들의 개념 및 체계 정리 …… 67

⦁염기, 염기쌍, 뉴클레오타이드, 염기 서열, 유전자, 염색체, DNA, RNA의 개념

∎유전 정보의 전사와 번역 원리 …… 73

⦁유전 과정에서 DNA와 RNA의 역할

∎반 보존적 복제의 원리 …… 77

⦁메셀슨과 스탈의 실험

∎DNA 복제와 텔로미어의 역할 …… 79

∎암 세포의 세포 분열 …… 81

∎복제의 오류에 대한 검증과 수선, 돌연변이 …… 83

∎겸상(낫 모양) 적혈구 빈혈증 …… 87

 

16. 산화 환원 반응

∎친환경적 수소 환원 제철법 …… 90

∎산화 환원 반응에 대한 정의 …… 93

⦁산소, 비금속 원소, 수소, 전하, 전자의 이동과 산화수

∎산화 환원 반응과 산화수 …… 97

∎산화 환원 반응의 정의 개념에 따른 광합성의 반응 분석 …… 99

∎세포 호흡과 산화 환원 반응 …… 101

∎광합성과 세포 호흡의 원리 비교 …… 104

 

17. 산과 염기

∎산과 염기의 정의 …… 106

∎암모니아가 염기인 화학적 이유 …… 111

 

18. 산과 염기의 중화 반응

∎중화점의 pH …… 113

∎산업 현장에서의 중화 반응 활용 사례 …… 115

 

19. 지질 시대의 환경과 생물

∎지질 시대의 구분 기준 …… 117

∎식물계의 진화와 지질 시대 …… 120

∎5대 생물 대멸종과 발생 원인 …… 124

⦁공룡 대멸종의 원인

∎여섯 번째 대멸종 …… 130

⦁멸종으로부터의 방어 방법

 

20. 생물 다양성과 보전

∎생물다양성에 대한 기후변화의 영향과 그 대책 …… 133

⦁온난화가 우리나라 생물다양성에 미친 영향

 

21. 생태계 평형

∎식물의 천이 …… 138

⦁천이와 극상

⦁1차 천이와 2차 천이

⦁산불과 2차 천이

 

22. 지구 환경 변화와 인간 생활

∎엘니뇨와 라니냐가 우리나라에 미치는 기후 영향 …… 143

 

23. 전기 에너지의 생산

∎풍력 발전기의 구조와 원리 …… 148

 

24. 태양 에너지와 환경을 생각하는 발전

∎인공 광합성을 통한 수소 생산과 광촉매의 원리 탐구 …… 154

∎적정기술 - 생물 반응기를 이용한 인공 우유 생산 장치 …… 158

⦁각국의 환경과 적정기술 사례

⦁생물 반응기

 

[부록] 2023 전국 대학 모집단위 분류 …… 163

★ 교재 샘플 ★ 

 

제목 : 빅뱅 우주론의 증거

1. 수소 원자와 헬륨 원자의 질량비가 3:1이다.

 

■ 1948년 조지 가모프(George Gamow)와 랄프 앨퍼(Ralph Alpher)가 발표한 논문 ‘화학 원소의 기원’에서 빅뱅의 증거로 다음과 같은 원리에 따라 수소와 헬륨의 질량비는 3:1로 예측되었다.

⦁위쿼크 2개와 아래쿼크 1개가 모여 +1e의 전하를 갖는 양성자를 만들고, 위쿼크 1개와 아래쿼크 2개가 모여 전하를 띠지 않는 중성자를 만든다. 위쿼크보다 아래쿼크의 질량이 조금 더 크기 때문에 양성자가 중성자 바뀌려면 위쿼크 하나가 아래쿼크로 바뀌어야 하므로 질량이 커짐에 따라 에너지를 필요로 한다. 이에 반해 중성자가 양성자로 바뀌는 것은 더 가벼워지는 과정이므로 에너지를 방출한다.

⦁빅뱅 초기에는 온도가 높아(에너지가 많아) 양성자→중성자 활동과 중성자→양성자 활동이 모두 활발하여 양성자와 중성자의 비율은 1:1을 이루었다.

⦁빅뱅 1초 후 우주가 식으면서 에너지가 낮아지자 양성자→중성자 변환은 중지되었고 중성자→양성자 활동만 일어나서 빅뱅 약 3분 후에 양성자와 중성자의 개수비는 약 7:1이 되었다.

⦁빅뱅 1초 후부터 3분이 될 때까지 원자핵이 형성되는데, 7:1 비율에 따라 14개가 존재하던 양성자와 2개가 존재하던 중성자 중 양성자 12개는 수소의 원자핵 12개를 이루고 양성자 2개와 중성자 2개는 1개의 헬륨 원자핵을 이루게 된다. 즉 빅뱅의 원리에 따르면 우주에 존재하는 수소 원자와 헬륨 원자의 개수 비율은 12:1이 된다.

⦁양성자의 질량 ≒ 중성자의 질량이므로, 수소 원자핵의 질량은 1, 헬륨 원자핵의 질량은 4라고 할 수 있다. 따라서 우주에 존재하는 두 원소의 질량비는 12:4 = 3:1이 된다.

⦁실제 우주 공간에 존재하는 수소와 헬륨의 질량비가 3:1인 것을 입증한다면, 빅뱅 우주론이 옳다는 이론적 근거가 된다.

(수소 원자핵과 헬륨 원자핵의 비율, 출처: 2010 Pearson Education,Inc.) 

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