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2022 개정 교육과정/과학과/고등학교/과학과제 연구


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2022 개정 교육과정 고등학교 과학 계열 선택 과목 ('25~ 高1)
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■ 일반 계열 과목 연계 틀: 수학과 · 과학과 · 정보과
■ 이전 교육과정: 2015 개정 교육과정 과학 계열 전문 교과


1. 개요2. 성격 및 목표3. 성취 기준
3.1. (1) 과학 연구의 문제 탐색 및 선정3.2. (2) 과학 연구의 설계 및 수행3.3. (3) 과학 연구의 결론 도출 및 공유
4. 교수⋅학습 및 평가5. 여담

1. 개요

본 저작물은 대한민국 교육부에서 NCIC 국가교육과정정보센터에서 법률적으로 고시하는 제2022-33호 [별책20]에서 발췌하였습니다. 원문은 홈페이지에서 무료로 다운받으실 수 있습니다.
2022 개정 교육과정의 고등학교 과학 계열 진로 선택 과목인 과학과제 연구에 관한 문서. 약칭 과연. 과학 중점 고등학교, 과학고등학교 등에서 주로 개설된다.

2. 성격 및 목표

===# 성격 #===
‘과학과제 연구’는 과학계열 고등학교 학생이나 일반계 고등학교에서 과학 과목 중점으로 교육과정을 이수하는 학생들이 과학 핵심 개념의 통합적인 이해 및 과학의 탐구 경험을 통하여 다양한 탐구 중심의 학습을 위한 과목이다. ‘과학과제 연구’에서는 토론과 조사를 거쳐 특정 과학과제를 선정하여 실험·실습을 수행하고 결론을 도출하여 보고서를 작성하는 일련의 연구 과정을 체험하도록 하여 과학기술 분야로 진로를 선택하고 대학에서 관련 학문을 연구하는 데 필요한 연구수행 능력을 기르는 데 중점을 둔다.
‘과학 과제연구’는 ‘통합과학1, 2’까지 학습한 다양한 과학 분야 지식을 바탕으로 하며, ‘과학탐구실험1, 2’를 통해 익힌 기본적인 과학 탐구 역량을 토대로 과학 연구 경험할 수 있으며, 고등학교 일반선택 과목과 진로선택 과목과 연계된다.
‘과학 과제연구’는 고등학교 일반선택 과목과 진로선택 과목, 과학계열 진로선택 과목인 ‘고급 물리학’, ‘고급 화학’, ‘고급 생명과학’, ‘고급 지구과학’에서 학습한 지식과 실천을 연계하여 미래 사회를 살아가기 위한 역량을 함양하고, 관련 지식과 이해를 확장하여 다양한 탐구 중심 학습이 이루어지도록 한다. 또한, ‘과학 과제연구’는 고등학교 융합선택 과목인 ‘융합과학탐구’와 과학계열 융합선택 과목인 ‘물리학 실험’, ‘화학 실험’, ‘생명과학 실험’, ‘지구과학 실험’과도 긴밀하게 연계되어 있다.
‘과학 과제연구’는 더불어 살아가는 창의적인 사람을 육성하기 위해 과학을 관통하는 심화 개념을 바탕으로 탐구하기 위해 과학 연구의 문제 탐색 및 선정, 과학 연구의 설계 및 수행, 과학 연구의 결론 도출 및 공유 3개의 영역으로 구성된다. 과학 연구의 문제 탐색 및 선정 영역은 과학 연구 방법론 및 연구 윤리, 문헌 조사 및 연구 주제 선정을 다루고, 과학 연구의 설계 및 수행 영역은 연구 설계, 자료수집 및 결과 해석을 다루며, 과학 연구의 결론 도출 및 공유 영역은 연구의 결론 도출, 연구보고서 작성 및 발표를 다룬다.
미래 사회는 첨단 과학기술을 기반으로 혁신적인 융복합 영역이 창출되는 사회로, 과학적 문제해결력과 창의성을 발휘하는 전문가 집단과 과학적 소양을 갖춘 시민이 함께 이끄는 사회이다. ‘과학 과제연구’에서는 다양한 탐구 중심의 학습을 통해 지식・이해, 과정・기능, 가치・태도의 세 차원을 상호보완적으로 배양함으로써 영역별 핵심 아이디어에 도달하고, 행위 주체로서 갖추어야 할 과학적 소양을 기를 수 있을 것이다.

===# 목표 #===
자연과 일상생활에서 경험하는 다양한 과학 현상들에 대한 흥미와 호기심을 바탕으로 연구 주제를 선정하여 실험 실습을 수행함으로써 과학 연구 능력을 함양한다. 과학 연구 활동을 통해 개인과 사회의 다양한 실생활에서의 문제를 동료들과 협력하면서 과학 연구 능력을 함양하고 자연과 일상생활에서 과학 관련 문제를 해결하는 과정에서 이공계열 분야의 진로를 선택할 때 필요한 과학 연구 역량을 기른다.
(1) 과학 현상에 흥미와 호기심을 가지고 자연과 일상생활에서 나타나는 다양한 문제를 인식하고, 이를 과학적으로 해결하려는 태도를 기른다.
(2) 과학 연구 방법을 활용하여 자연과 일상생활의 문제를 과학적으로 연구하는 능력을 기른다.
(3) 과학 현상을 과학적으로 연구하여 과학의 연구 방법을 이해한다.
(4) 과학과 기술 및 사회의 상호 관계를 이해하고 이를 바탕으로 개인과 사회의 문제해결에 민주시민으로서 참여하고 실천하는 능력을 기른다.

3. 성취 기준

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3.1. (1) 과학 연구의 문제 탐색 및 선정

성취 기준
[12과연01-01]토론과 조사를 통해 귀납적 연구 방법과 가설 연역적 연구 방법의 특징과 차이점을 설명할 수 있다.
[12과연01-02]문제 인식, 가설 설정, 변인 통제, 자료 해석, 결론 도출, 일반화 등의 과학 탐구 요소의 의미를 설명할 수 있다.
[12과연01-03]과학 연구의 윤리 규정의 중요성을 인식한다.
[12과연01-04]관심 있는 연구 주제를 탐색하고 관련 자료를 찾아 구체적이고 독창적인 연구 주제를 선정할 수 있다.
{{{#!folding ■ 성취기준 해설 • [12과연01-03] 과학 연구의 윤리 규정의 사례 제시뿐만 아니라 연구 윤리 미준수로 나타나는 과학계 및 사회적 문제를 다루도록 한다.
• [12과연01-04] 연구 주제 선정 시 학생이 주도적으로 주제를 선정하도록 하며, 연구 여건이나 흥미도 등을 종합적으로 고려하여 선정할 수 있다.
}}}
{{{#!folding ■ 성취기준 적용 시 고려사항 • 과학적 연구 방법, 과학의 과정을 이해하고 과학 연구 윤리 미준수로 나타나는 과학계 및 사회적 문제에 대한 토론 및 발표 자료를 제작하고 공유하여 체감할 수 있도록 한다. }}}

3.2. (2) 과학 연구의 설계 및 수행

성취 기준
[12과연02-01]자료 및 문헌 조사를 통해 연구 주제와 관련 자료를 모을 수 있다.
[12과연02-02]연구 목적에 대한 연구 문제 또는 연구 가설을 설정할 수 있다.
[12과연02-03]연구 목적을 달성할 수 있는 연구 방법과 내용을 설계하고 필요한 재료와 기기를 확보할 수 있다.
[12과연02-04]과학 연구를 수행하여 자료를 수집하고 표, 그래프 등으로 변환할 수 있다.
{{{#!folding ■ 성취기준 해설 • [12과연02-02] 연구 문제와 연구 가설을 구분하고, 과학자들이 설정한 연구 문제와 연구 가설의 사례를 다루도록 한다.
• [12과연02-04] 과학 연구 수행에서는 연구 일지를 작성하도록 지도하며, 실험 결과를 표나 그래프로 전환할 때, 변인의 관계를 파악하고 가독성을 높이기 위한 형태로 작성하도록 지도한다.
}}}
{{{#!folding ■ 성취기준 적용 시 고려사항 • 모둠 또는 반 전체에서 연구 아이디어를 발표하고 토론하는 과정을 통해 연구 주제 선정하도록 하여 협력적 소통 능력을 함양할 수 있도록 한다.
• 실험 결과를 표나 그래프로 전환할 때, 변인들의 관계를 파악하고 전달력을 높일 수 있는 형태로 작성하도록 한다.
}}}

3.3. (3) 과학 연구의 결론 도출 및 공유

성취 기준
[12과연03-01]자료를 해석하여 연구 문제 또는 연구 가설에 대한 해답을 검증할 수 있다.
[12과연03-02]연구 결과 해석을 바탕으로 동료들과 토론하며 연구 결론을 도출할 수 있다.
[12과연03-03]연구 결과를 과학 연구 보고서 형식에 맞추어 보고서로 작성할 수 있다.
[12과연03-04]연구 결과를 구두 또는 포스터 형식으로 공개 발표할 수 있다.
{{{#!folding ■ 성취기준 해설 • [12과연03-03] 연구 보고서 형식은 서론(연구 배경, 연구 필요성 및 목적, 연구 문제 또는 연구 가설), 연구 방법(재료 및 방법), 연구 결과, 고찰, 결론, 참고 문헌 등으로 구성할 수 있다. 예비 과학자인 학생이 연구한다는 측면을 고려하여 서론에서 별도의 항목으로 연구 동기를 구성할 수 있다. }}}
{{{#!folding ■ 성취기준 적용 시 고려사항 • 연구 문제의 해답이나 연구 가설의 검증 시 문헌 조사를 병행하며, 추가적인 실험을 수행할 수 있도록 한다.
• 결론 도출 시 참고 문헌을 토대로 논의할 수 있도록 하며, 결과와 결론의 차이를 인식할 수 있도록 한다.
• 연구 보고서 작성 시 연구 윤리 규정을 참고하도록 하며, 참고 문헌 표기 방법을 숙지하여 명확히 표기하도록 한다.
• 연구 결과를 발표할 때 사회 관계망 서비스, 동영상 등을 포함한 다양한 형태로 발표 자료를 제작할 수 있도록 유도한다.
}}}

4. 교수⋅학습 및 평가

===# 교수⋅학습 #===
교수⋅학습
{{{#!folding ■ 교수⋅학습의 방향 (가) ‘과학과제 연구’ 관련 다양한 활동을 통해 ‘과학과제 연구’ 교육과정에서 제시한 목표를 달성하고, ‘과학과제 연구’ 관련 전문 소양 및 미래 사회에 필요한 역량을 함양하기 위한 교수・학습 계획을 수립하여 지도한다.
(나) ‘과학과제 연구’ 교육과정의 내용 체계표에 제시된 지식·이해, 과정·기능, 가치·태도를 균형 있게 발달시킬 수 있도록 지도한다.
(다) 역량 함양을 위한 깊이 있는 학습이 이루어지도록 적절하고 다양한 일상생활 소재나 실험·실습의 기회를 학생들에게 제공하여 실제적인 맥락에서 문제를 해결하는 경험을 할 수 있도록 한다.
(라) 학생의 발달과 성장을 지원할 수 있도록 학생의 능력 및 수준에 적합한 ‘과학과제 연구’ 과목의 교수・학습 계획을 수립하고, 학생이 능동적인 학습자로서 수업에 참여할 수 있도록 한다.
(마) 디지털 교육 환경 변화에 따른 온・오프라인 연계 수업을 실시하고, 다양한 디지털 플랫폼과 기술 및 도구를 적극적으로 활용한다.
}}}
{{{#!folding ■ 교수⋅학습 방법 (가) 학년이나 학기 초에 교과 협의회를 열어 교육과정-교수・학습-평가가 일관되게 이루어질 수 있도록 ‘과학과제 연구’ 과목의 교수・학습 계획을 수립한다.
• 교수・학습 계획 수립이나 학습 자료 개발 시 학교 여건, 지역 특성, 학습 내용의 특성과 난이도, 학생 수준, 자료의 준비 가능성 등을 고려하여 교육과정의 내용, 순서 등을 재구성할 수 있다.
• 학생이 과제 연구, 야외 조사, 과학관 견학과 같은 여러 가지 과학 활동에 참여할 수 있도록 계획한다.
• 실험・실습에서 지속적인 관찰이 요구되는 내용을 지도할 때는 자료 준비, 관찰자, 관찰 내용 등에 관한 세부 계획을 미리 세운다.
• 학생이 스스로 진로를 고려하여 과학 과목 이수 경로를 설계할 수 있도록 하고, 선택 과목 간 교육내용 연계 및 진로연계교육을 고려하여 지도계획을 수립한다.
• 융합적 사고와 과학적 창의성을 계발하기 위해 내용 연계성을 고려하여 과목 내 영역이나 수학, 기술, 공학, 예술 등 다른 교과와 통합 및 연계하여 지도할 수 있도록 계획한다.
(나) 강의, 실험, 토의·토론, 발표, 조사, 역할 놀이, 프로젝트, 과제 연구, 야외 조사, 과학관 견학과 같은 학교 밖 과학 활동 등 다양한 교수・학습 방법을 적절히 활용하고, 학생이 능동적으로 수업에 참여할 수 있도록 한다.
• 학생의 지적 호기심과 학습 동기를 유발할 수 있도록 발문하고, 개방형 질문을 적극적으로 활용한다.
• 교사 중심의 실험보다 학생 중심의 탐구 활동을 설계하고, 동료들과의 협업을 통해 과제를 해결하는 과정에서 상호 협력이 중요함을 인식하도록 지도한다.
• 탐구 수행 과정에서 자신의 의견을 명확히 표현하고 다른 사람의 의견을 존중하는 태도를 가지며, 과학적인 근거에 기초하여 의사소통하도록 지도한다.
• 모형을 사용할 때는 모형과 실제 자연 현상 사이에 차이가 있음을 이해할 수 있도록 한다.
• 과학 및 과학과 관련된 사회적 쟁점을 주제로 과학 글쓰기와 토론을 실시하여 과학적 사고력, 과학적 의사소통 능력 등을 함양할 수 있도록 지도한다.
(다) 학생의 디지털 소양 함양과 교수·학습 환경의 변화를 고려하여 교수·학습을 지원하는 다양한 디지털 기기 및 환경을 적극적으로 활용한다.
• ‘과학과제 연구’ 학습에 대한 학생의 이해를 돕고 흥미를 유발하며 구체적 조작 경험과 활동을 제공하기 위해 모형이나 시청각 자료, 가상 현실이나 증강 현실 자료, 소프트웨어, 컴퓨터 및 스마트 기기, 인터넷 등의 최신 정보통신기술과 기기 등을 실험과 탐구에 적절히 활용한다.
• 온라인 학습 지원 도구를 적극적으로 활용하여 대면 수업의 한계를 극복하고, 다양한 교수·학습 활동이 온라인 학습 환경에서도 이루어질 수 있도록 한다.
• 지능정보기술 등 첨단 과학기술 기반의 과학 교육이 이루어질 수 있도록 지능형 과학실을 활용한 탐구 실험·실습 중심의 교수·학습 활동 계획을 수립하여 실행한다.
• ‘과학 과제연구’ 관련 탐구 활동에서 다양한 센서나 기기 등 디지털 탐구 도구를 활용하여 실시간으로 자료를 측정하거나 공공기관에서 제공한 자료를 활용하여 자료를 수집하고 처리하는 기회를 제공한다.
• 학교 및 학생의 디지털 활용 수준 등을 고려하여 디지털 격차가 발생하지 않도록 유의한다.
(라) 학생의 ‘과학과제 연구’에 대한 흥미, 즐거움, 자신감 등 정의적 영역에 관한 성취를 높이고 ‘과학과제 연구’ 관련 진로를 탐색할 수 있는 교수·학습 방안을 강구한다.
• 과학 지식의 잠정성, 과학적 방법의 다양성, 과학 윤리, 과학・기술・사회의 상호 관련성, 과학적 모델의 특성, 과학의 본성과 관련된 내용을 적절한 소재를 활용하여 지도한다.
• 학습 내용과 관련된 첨단 과학기술을 다양한 형태의 자료로 제시함으로써 현대 생활에서 첨단 과학이 갖는 가치와 잠재력을 인식하도록 지도한다.
• 과학자 이야기, 과학사, 시사성 있는 최신 과학 내용 등을 도입하여 과학에 대한 호기심과 흥미를 유발한다.
• 학교의 지역적 특성을 고려하여 지역의 자연 환경, 지역 명소, 박물관, 과학관 등 지역별 과학 교육 자원을 적극적으로 활용한다.
• ‘과학과제 연구’ 관련 직업이나 다양한 활용 사례를 통해 학습과 진로에 대한 동기를 부여한다.
(마) 학생이 ‘과학과제 연구’ 교육과정에 제시된 탐구 및 실험·실습 활동을 안전하게 진행할 수 있는 환경을 조성한다.
• 실험 기구의 사용 방법, 화학 약품을 다룰 때 주의할 점과 안전 사항을 사전에 지도하여 사고가 발생하지 않도록 유의한다.
• 야외 탐구 활동 및 현장 학습 시에는 사전 답사를 하거나 관련 자료를 조사하여 안전한 활동을 실행한다.
• 실험 기구나 재료는 수업 이전에 충분히 준비하되, 실험 후 발생하는 폐기물은 적법한 절차에 따라 처리하여 환경을 오염시키지 않도록 유의한다.
• 생물을 다룰 때는 생명을 아끼고 존중하는 태도를 가질 수 있도록 지도한다.
(바) 범교과 학습, 생태전환교육, 디지털・인공지능 기초 소양 함양과 관련한 교육내용 중 해당 주제와 연계하여 지도할 수 있는 내용을 선정하여 함께 학습할 수 있도록 지도한다.
(사) 학습 부진 학생, 특정 분야에서 탁월한 재능을 보이는 학생, 특수교육 대상 학생 등 모두를 위한 교육을 위해 학습자가 지닌 교육적 요구에 적합한 교수・학습 계획을 수립하여 지도한다.
• 학생의 능력과 흥미 등 개인차를 고려하여 학습 내용과 실험・실습 활동 등을 수정하거나 대체 활동을 마련하여 제공할 수 있다.
• 특수교육 대상 학생의 학습 참여도를 높이기 위해 학습자의 장애 및 발달 특성을 고려하여 교과 내용이나 실험·실습 활동을 보다 자세히 안내하거나 학생이 이해할 수 있도록 적합한 대안을 제시할 수 있다.
(아) 교육과정에서 제시된 성취기준에 학생이 도달할 수 있도록 하고, 최소 성취수준 보장을 위한 교수·학습 계획을 수립한다.
• 교수·학습 과정에서 학생의 성취 정도를 수시로 파악함으로써 교육과정 성취기준 도달 정도를 점검한다.
• 교육과정 성취기준에 도달하지 못하는 학생을 위해서 별도의 학습 자료를 제공하는 등 최소 성취수준에 도달할 수 있도록 지도한다.
}}}

===# 평가 #===
평가
{{{#!folding ■ 평가의 방향 (가) ‘과학과제 연구’에서의 평가는 교육과정 성취기준에 근거하여 실시하되, 평가 결과에 대한 환류를 통해 학생의 학습과 성장을 도울 수 있도록 계획하여 실시한다.
(나) ‘과학과제 연구’ 교육과정상의 내용 체계와의 관련성을 고려하여 지식·이해, 과정·기능, 가치·태도를 균형 있게 평가하되, 지식·이해 중심의 평가를 지양한다.
(다) 학습 부진 학생, 특정 분야에서 탁월한 재능을 보이는 학생, 특수교육 대상 학생 등의 경우 적절한 평가 방법을 제공하여 교육적 요구에 맞는 평가가 이루어질 수 있도록 한다.
(라) ‘과학과제 연구’ 학습 내용을 평가할 때, 온라인 학습 지원 도구 등 디지털 교육 환경을 활용한 평가 방안이나 평가 도구를 적극적으로 활용한다.
}}}
{{{#!folding ■ 평가 방법 (가) ‘과학과제 연구’ 과목의 평가는 평가 계획 수립, 평가 문항과 도구 개발, 평가의 시행, 평가 결과의 처리, 평가 결과의 활용 등의 절차를 거쳐 실시한다.
(나) 교수·학습 계획을 수립할 때, ‘과학과제 연구’ 교육과정 성취기준을 고려하여 평가의 시기나 방법을 포함한 평가 계획을 함께 수립한다.
• 교수·학습과 평가를 유기적으로 연결하여, 학습 결과에 대한 평가뿐만 아니라 평가 과정이 학생 자신의 학습 과정이나 결과를 성찰할 기회가 되도록 한다.
• 평가의 시기와 목적에 맞게 진단 평가, 형성 평가, 총괄 평가 등을 계획하여 실시한다.
• 평가는 교수・학습의 목표와 성취기준에 근거하여 실시하고, 그 결과를 후속 학습 지도 계획 수립과 지도 방법 개선, 진로 지도 등에 활용한다.
• 평가 결과를 바탕으로 학생 개별 맞춤형 환류를 제공하여 학생 스스로 평가 결과를 해석하고 학습 계획을 세울 수 있도록 한다.
(다) 지식・이해, 과정・기능, 가치・태도를 고르게 평가함으로써 ‘과학과제 연구’의 교수・학습 목표 도달 여부를 종합적으로 파악할 수 있도록 한다. 또한, 학습의 결과뿐만 아니라 학습의 과정도 함께 평가한다.
• ‘과학과제 연구’의 과학의 과정, 과학적 연구 방법을 이해하고 적용하는 능력을 평가한다.
• ‘과학과제 연구’의 과학적 탐구에 필요한 문제 인식 및 가설 설정, 탐구 설계 및 수행, 자료 수집‧분석 및 해석, 결론 도출 및 일반화, 의사소통과 협업 등과 관련된 과정·기능을 평가한다.
• ‘과학과제 연구’에 대한 흥미와 가치 인식, 학습 참여의 적극성, 협동성, 과학적으로 문제를 해결하는 태도, 창의성 등을 평가한다.
(라) ‘과학과제 연구’를 평가할 때는 학생의 학습 과정과 결과를 평가하기 위해 지필평가(선택형, 서술형, 논술형 등), 관찰, 실험·실습, 보고서, 면담, 구술, 포트폴리오, 자기 평가, 동료 평가 등의 다양한 방법을 활용한다.
• 성취기준에 근거하여 평가 요소에 적합한 평가 상황을 설정하고, 타당한 평가 방법을 선정한다.
• 타당도와 신뢰도가 높은 평가를 위하여 가능하면 공동으로 평가 도구를 개발하여 활용한다.
• 평가 도구를 개발할 때는 창의융합적 문제해결력과 인성 및 감성 함양에 도움이 되는 소재나 상황들을 적극적으로 발굴하여 활용한다.
• 평가 요소에 따라 개별 평가와 모둠 평가를 실시하고, 자기 평가와 동료 평가도 활용할 수 있다.
• 디지털 교수·학습 환경을 고려하여 온라인 학습 지원 도구 등을 활용한 온라인 평가를 병행하여 활용할 수 있다.
(마) 학생들의 ‘과학과제 연구’ 교육과정 성취기준에 대한 도달 정도를 파악하기 위해 형성 평가를 실시하고, 그 결과를 바탕으로 최소 성취수준 보장을 위한 맞춤형 교수·학습 활동을 실시한다.
• 다양한 평가 도구를 활용하여 ‘과학과제 연구’ 교육과정에 근거한 최소 성취수준에 도달할 수 없는 학생을 사전에 파악함으로써 최소 성취수준 보장을 위한 조치를 취한다.
• 평가 결과를 학생의 ‘과학과제 연구’ 학습 성취수준에 대한 진단과 더불어 학생 맞춤형 보정 계획과 연계하도록 한다.
}}}

5. 여담

  • 지난 교육과정에서 과학 과목 중에 유일하게 학교생활기록부에 ‘연구 보고서’를 기재 및 언급할 수 있다는 장점이 있기 때문에, 과학 계열 선택 교과임에도 불구하고 과학 중점 고등학교, 과학고등학교뿐만 아니라 일반계 고등학교에서도 종종 개설되었던 과목이다.
  • 공통 과목인 과학탐구실험1, 2과 연계하여, 이공계 진로를 희망하는 학생이 본격적으로 자신의 진로와 관련된 분야의 과학 주제로 연구 과정을 밟아나가는 과목이다. 과학 개념을 학습하는 것이 아니라 실질적인 연구 활동이 주가 되는 과목으로, 다른 과목들에 비해 성취기준의 개수가 적음에도 불구하고 하나의 연구 결과물을 만들어내는 과정에서 이것들을 종합적으로 활용해야 하므로 수준이 제법 있는 편.