학생의 과학적 설명가설의 생성과정 분석 - 과학적 가설의 정의와 특성을 중심으로 - Analysis of Students' Processes of Generating Scientific Explanatory Hypothesis - Focused on the Definition and the Characteristics of Scientific Hypothesis -원문보기
과학적 가설의 생성은 과학적 탐구활동뿐 아니라, 개념변화과정에서 중요한 활동 중의 하나이다. 본 연구에서는 과학적 가설을 설명가설과 예측가설로 나누었고, 각각의 경우에 과학적 설명이나 과학적 예측과 어떻게 다른지를 분석 논의하였다. 또한 현상을 기술만 하고 있는 추측의 경우를 과학적 가설로 보지 않음으로서, 귀납적 일반화에 의한 보편법칙의 제안을 과학적 가설로 보지 않는다고 논의하였다. 과학적 가설의 제안에 필요한 과학적 사고로서 귀추적 사고의 특징을 논의하였으며, 그에 기초한 과학적 설명가설의 생성과정을 4단계로 제시하였다. 마지막으로 본 연구로부터 수행중인 후속 연구 방향을 제시하였다.
과학적 가설의 생성은 과학적 탐구활동뿐 아니라, 개념변화과정에서 중요한 활동 중의 하나이다. 본 연구에서는 과학적 가설을 설명가설과 예측가설로 나누었고, 각각의 경우에 과학적 설명이나 과학적 예측과 어떻게 다른지를 분석 논의하였다. 또한 현상을 기술만 하고 있는 추측의 경우를 과학적 가설로 보지 않음으로서, 귀납적 일반화에 의한 보편법칙의 제안을 과학적 가설로 보지 않는다고 논의하였다. 과학적 가설의 제안에 필요한 과학적 사고로서 귀추적 사고의 특징을 논의하였으며, 그에 기초한 과학적 설명가설의 생성과정을 4단계로 제시하였다. 마지막으로 본 연구로부터 수행중인 후속 연구 방향을 제시하였다.
One of the major activities in scientific inquiry, as well as in the process of conceptual change, is the generation of scientific hypothesis. In this study, the definition and the characteristics of scientific hypothesis are analyzed. Especially, differences between explanatory hypothesis and scien...
One of the major activities in scientific inquiry, as well as in the process of conceptual change, is the generation of scientific hypothesis. In this study, the definition and the characteristics of scientific hypothesis are analyzed. Especially, differences between explanatory hypothesis and scientific explanation, predictive hypothesis and scientific prediction, and scientific hypothesis and the inductive generalization are analyzed. And the process of making scientific hypothesis is suggested as 4 stages, and the role and the characteristic of the abductive thinking, which can be viewed as one of the scientific inferences needed to generate hypothesis, are discussed. In analysis, concrete examples from integrated science textbook of high school are used for application to the classroom teaching.
One of the major activities in scientific inquiry, as well as in the process of conceptual change, is the generation of scientific hypothesis. In this study, the definition and the characteristics of scientific hypothesis are analyzed. Especially, differences between explanatory hypothesis and scientific explanation, predictive hypothesis and scientific prediction, and scientific hypothesis and the inductive generalization are analyzed. And the process of making scientific hypothesis is suggested as 4 stages, and the role and the characteristic of the abductive thinking, which can be viewed as one of the scientific inferences needed to generate hypothesis, are discussed. In analysis, concrete examples from integrated science textbook of high school are used for application to the classroom teaching.
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문제 정의
될 수 있음을 지적하였다. 그리고 이 외에도 좋은 과학적 가설이기 위한 준거들을 살펴보았다. 이와 같이, 과학적 설명가설과 제안가설에 대한 본연구에서의 논의는 현재 과학교육 현장에서 이루어지고 있는 과학적 가설 활동 이 의미있는 과학적 가설 활동인지 부족한 측면이나 잘못된 측면은 없는지 등을 분석하고.
따라서, 본 연구에서는 과학적 가설의 생성과정에 대한 연구의 이론적 기초로서, 먼저 과학적 가설 자체에 대한 논의부터 하고자 한다. 이를 위해 과학적 가설의 정의와 유형 등 과학적 가설의 특성에 대한 논의를 하고자 한다.
본 연구에서는 과학적 가설의 정의와 특성, 그리고 가설의 생성과정과 과학적 가설의 생성과 관한 과학적 사고에 대해서 논의하였다 특히. 과학적 설명가설과 과학적 설명, 과학적 예측가설과 과학적 예측과의 차이를 논의하였고, 귀납적 일반화와의 차이도 논의하였다.
본 연구에서는 위의 연구문제들을 논의하면서 가능하면 구체적인 예들을 제시하고, 특히 현재 고등학교공통과학 교과서에서 볼 수 있는 예들을 직접 인용하거나 변형하여 사용함으로서, 학교에서의 과학적 가설 설정 활동의 지도에도 직접 활용할 수 있도록 하였다.
그 이후 이 지역의 쌀 수확량은 크게 줄었다. 이 지역에 있는 한 학교이 학생들은 쌀 수확량의 감소가 인공 호수의 건설 때문이라고 생각하고 이를 탐구하고자 하였다. (P.
대한 논의부터 하고자 한다. 이를 위해 과학적 가설의 정의와 유형 등 과학적 가설의 특성에 대한 논의를 하고자 한다. 구체적인 연구문제는 다음과 같다
첫째, 과학적 가설은 어떻게 정의할 수 있으며, 어떤 유형이 있는가?
가설 설정
. 과학적 가설에는 과학적 설명가설과 과학적 예측가설이 있다.
A조 : 물체의 질량이 클수록 빨리 가라앉을 것이다. (PP.
【중략] … 데이터 (또는 자연현상) 에 관해 이러이러한 방식으로 추론할 수 있다는 것을 물리학자들이 인식하게 될 때 결정적인 순간이 온다. 가설) H를 가정함으로서 여러가지 현상들 p를 하나의 이해 가능한 패턴으로 설명할 수 있다. 중략 … 귀추는 하나의 사실을 관찰한 다음 그 사실을 야기시킨 것이 무엇인지를 말하도록 하는 것이다.
그것은 일반화의 특성을 나타내지만 가설은 그렇지 않다. 귀납추리는 특정사건들로부터 일반화로 가는 추리이지만, 가설은 효과로부터 원인으로 가는 추리이다. 귀납을 분류화를 하지만, 가설은 설명을 한다.
이번에는 순수한 물 100做를 가열하였더니 역시 100℃에서 끓었고, 200时를 가열하여도 1OC TC에서 끓었다. 따라서 영호는 '모든 순수한 물은 가열하면 1OCTC에서 끓을 것이다. 라고 추측을 하였다.
각각의 경우에 과학적 설명이나 과학적 예측과 어떻게 다른지를 분석 논의하였다. 또한 현상을 기술만 하고 있는 추측의 경우를 과학적 가설로 보지 않음으로서, 귀납적 일반화에 의한 보편법칙의 제안을 과학적 가설로 보지 않는다고 논의하였다. 과학적 가설의 제안에 필요한 과학적 사고로서 귀추적 사고의 특징을 논의하였으며, 그에 기초한 과학적 설명가설의 생성과정을 4단계로 제시하였다.
실험 제목 : 물처가 물 속에서 바닥까지 떨어자는 데 걸리는 시간은 물체마다 다를까? 다르다면, 무엇에 따라 다를까?
제안 방법
본 연구에서는 과학적 가설을 설명가설과 예측가설로 나누었고. 각각의 경우에 과학적 설명이나 과학적 예측과 어떻게 다른지를 분석 논의하였다. 또한 현상을 기술만 하고 있는 추측의 경우를 과학적 가설로 보지 않음으로서, 귀납적 일반화에 의한 보편법칙의 제안을 과학적 가설로 보지 않는다고 논의하였다.
또한 현상을 기술만 하고 있는 추측의 경우를 과학적 가설로 보지 않음으로서, 귀납적 일반화에 의한 보편법칙의 제안을 과학적 가설로 보지 않는다고 논의하였다. 과학적 가설의 제안에 필요한 과학적 사고로서 귀추적 사고의 특징을 논의하였으며, 그에 기초한 과학적 설명가설의 생성과정을 4단계로 제시하였다. 마지막으로 본연구로부터 수행중인 후속 연구 방향을 제시하였다.
사고에 대해서 논의하였다 특히. 과학적 설명가설과 과학적 설명, 과학적 예측가설과 과학적 예측과의 차이를 논의하였고, 귀납적 일반화와의 차이도 논의하였다. 이에 대한 내용을 요약하면 다음과 같다.
실제 가설들의 특성을 분석하고. 그들이 어떠한 과정으로 가설을 제안하게 되었는지를 분석하였다. 그들은 예비 교사들의 가설을 내용의 수준에 따라, 조작적(manipulative) 수준의 설명가설과 이론적 (theoretical) 수준의 설명가설로 나누었다 또한 예비교사들의 가설 창안 과정이 인과적 설명구조를 가지지 못하는 경우와 기본적으로 귀추적 사고에 의해 제안된 경우로 나누어질 수 있다고 하였다 그러나 이 연구에서도 과학적 가설 자체의 특성에 대한 논의가 충분한 것은 아니었다
마찬가지로, 주어진 법칙으로부터 아직 일어나지 않은 현상을 추측하는 활동(과학적 예측하기)과 앞으로 일어날 활동을 예측하기 위해 필요한 법칙을 제안하는 활동(과학적 예측가설 제안하기)도 구분하였다. 그리고 과학적 설명과 예측에서의 과학적 사고(연역적 사고)가 과학적 가설을 제안할 때의 과학적 사고 (귀추적 사고)와 어떻게 다른지도 논의하였다.
중요한 활동 중의 하나이다. 본 연구에서는 과학적 가설을 설명가설과 예측가설로 나누었고. 각각의 경우에 과학적 설명이나 과학적 예측과 어떻게 다른지를 분석 논의하였다.
그렇다면 우리는 어떤 활동이 과학적으로 설명하는 활동이고, 어떤 활동이 과학적 가설을 제안하는 활동인지를 명확하게 이해할 필요가 있다. 본 연구에서는 주어진 일반법칙으로부터 연역적 사고를 통해 현상을 설명하도록 하는 것(과학적 설명하기)과 현상을 설명하기 위해 귀추적 사고를 통해 나름대로 설명이론을 제안하는 것(과학적 설명가설 제안하기)을 구분하였다. 마찬가지로, 주어진 법칙으로부터 아직 일어나지 않은 현상을 추측하는 활동(과학적 예측하기)과 앞으로 일어날 활동을 예측하기 위해 필요한 법칙을 제안하는 활동(과학적 예측가설 제안하기)도 구분하였다.
알게 되었다. 실험 후 선생님은 풍선이 하늘 높이 올라가면, 어떻게 될 것인지 보일의 법칙을 적용하여 생각해 보라고 하였다. 이에 대해 철수는 풍선이 높이 올라가면 기압이 낮아지吳 부피가 팽창해서 풍선이 터지게 될 것 이라고 추측하였다.
실험 후 선생님은 풍선이 하늘 높이 올라가면, 어떻게 될 것인지 보일의 법칙을 적용하여 생각해 보라고 하였다. 이에 대해 철수는 풍선이 높이 올라가면 기압이 낮아지吳 부피가 팽창해서 풍선이 터지게 될 것 이라고 추측하였다.
그리고 이 외에도 좋은 과학적 가설이기 위한 준거들을 살펴보았다. 이와 같이, 과학적 설명가설과 제안가설에 대한 본연구에서의 논의는 현재 과학교육 현장에서 이루어지고 있는 과학적 가설 활동 이 의미있는 과학적 가설 활동인지 부족한 측면이나 잘못된 측면은 없는지 등을 분석하고. 의미있는 과학적 가설 활동을 개발하고 제안하는데 기초로 활용될 수 있을 것이다.
철수는 피스톤올 이용한 실험을 통해 온도가 일정할 때, 공기의 부피는 압력익 크기에 반비례핸다는 보일의 법칙을 알게 되었다. 실험 후 선생님은 풍선이 하늘 높이 올라가면, 어떻게 될 것인지 보일의 법칙을 적용하여 생각해 보라고 하였다.
학급 인원을 A B, C, D 4개조로 나누어 각 조마다 다음 실험을 위한 실험 설계를 하여 보자. 이 실험올 하기에 앞서 가설을 세워보자
성능/효과
가장 중요한 차이는, 과학적 설명의 경우에는 일반법칙이 이미 주어져 있고 그로부터 연역적인 설명을 한다는 것이고, 과학적 설명가설의 경우에는 일반 법칙을 제안함으로서 그로부터 연역적인 설명을 할 수 있도록 한다는 것이다. 즉, 어떠한 현상이 관찰되고.
결론 : 둥근 코일 안으로 자석을 넣었다가 벳다가 하면, 코일에 전류가 생길 것이다. (예측)
분석 결과. 학생들의 반응은 불일치를 수용하고 개념의 변화를 보이는 경우와, 불일치를 거부하거나 또는 라카토스(Lakatos)식으로 보호대 (protective belt)만을 수정하는 경우로 나누어 질 수 있었다. 그리고 연구자들은 개념변화를 보이는 경우가 그렇지않은 경우에 비해 새로운 가설을 도입한 경우가 많다는 것을 관찰하였다.
후속연구
만일, 관성의 법칙이 주어지지 않았거나 영회가 관성의 법칙올 모르고 있는 경우에는 왜 식기가 그대로 식탁 위에 있는지를 설명하기 위해 나름대로의 이유를 제시해야 하고, 그것이 과학적 설명가설을 제안한 것이라고 할 수 있다. 그러한 설명가설은 아직 참임을 보장받을 수 없으므로실험적인 검증을 필요로 한다.
그 학생은 일반적으로 물체가공기 저항을 받는다는 사실을 기억해 내면서(3단계), 좁은 구리봉 안에서 자석이 공기저항을 많이 받아 천천히 떨어지는 것이라는 설명을 제안할 수 있을 것이다(4단계). 또는 다른 플라스틱 봉 안에서 자석을 떨어뜨려 보았을 때에는 빨리 떨어지는 현상을 추가로 관찰하고、또 코일 안에서 자석을 움직이면 전류가 생겼던 현상을 기억하면서(3단계), 구리봉에서는 플라스틱 봉과 달리 도체이므로 유도전류가 생겨 자석의 운동을 방해하기 때문이라는 설명을 제안할 수도 있을 것이다(4단계).
이와 같이, 과학적 설명가설과 제안가설에 대한 본연구에서의 논의는 현재 과학교육 현장에서 이루어지고 있는 과학적 가설 활동 이 의미있는 과학적 가설 활동인지 부족한 측면이나 잘못된 측면은 없는지 등을 분석하고. 의미있는 과학적 가설 활동을 개발하고 제안하는데 기초로 활용될 수 있을 것이다.
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