본 연구의 목적은 지구환경적 문제를 해결하는 과정 중에 귀추법이 어떻게 활용되는가를 발견법적으로 확인하기 위한 것이었다. 현직 지구과학 교사, 사범대학의 예비 과학 교사, 그리고 고등학교 학생 등 서로 다른 배경을 지닌 참여자들이 총 32개 조를 이루어 끝이 열린 형태의 지구환경적 문제를 해결하였고, 그 과정에서 자신들의 추론 과정이 기록된 텍스트를 산출하였다. 이 텍스트에 포함된 추론 과정을 귀추법의 삼단논법적 형식에 따라 정리하고 귀추적 추론에서 사용된 사고 전략들을 반복적으로 분석하였다. 그 결과, 추론자들이 지구환경적 문제 해결 상황에서 귀추법을 사용하였으며, 그들은 다양한 사고 전략들을 활용하여 귀추적 결론을 낳게 하는 규칙을 추리해 내었음을 알 수 있었다. 이 전략들은 자료의 재구성, 연쇄적 귀추, 특이 정보의 채택, 모델 구성 및 조작, 인과적 결합, 제거, 사례 기반의 유추, 그리고 존재에 관한 전략 등이었다. 결론적으로, 학생들의 사고 능력을 증진시키고 지구과학과 지구환경적 문제 해결 과정의 특징에 대한 학생들의 이해를 함양하기 위하여 귀추적 추론 과제가 이용될 수 있다는 것을 시사 받을 수 있었다.
본 연구의 목적은 지구환경적 문제를 해결하는 과정 중에 귀추법이 어떻게 활용되는가를 발견법적으로 확인하기 위한 것이었다. 현직 지구과학 교사, 사범대학의 예비 과학 교사, 그리고 고등학교 학생 등 서로 다른 배경을 지닌 참여자들이 총 32개 조를 이루어 끝이 열린 형태의 지구환경적 문제를 해결하였고, 그 과정에서 자신들의 추론 과정이 기록된 텍스트를 산출하였다. 이 텍스트에 포함된 추론 과정을 귀추법의 삼단논법적 형식에 따라 정리하고 귀추적 추론에서 사용된 사고 전략들을 반복적으로 분석하였다. 그 결과, 추론자들이 지구환경적 문제 해결 상황에서 귀추법을 사용하였으며, 그들은 다양한 사고 전략들을 활용하여 귀추적 결론을 낳게 하는 규칙을 추리해 내었음을 알 수 있었다. 이 전략들은 자료의 재구성, 연쇄적 귀추, 특이 정보의 채택, 모델 구성 및 조작, 인과적 결합, 제거, 사례 기반의 유추, 그리고 존재에 관한 전략 등이었다. 결론적으로, 학생들의 사고 능력을 증진시키고 지구과학과 지구환경적 문제 해결 과정의 특징에 대한 학생들의 이해를 함양하기 위하여 귀추적 추론 과제가 이용될 수 있다는 것을 시사 받을 수 있었다.
The purpose of this study was to identify heuristically how abduction was used in a context of solving an earth-environmental problem. Thirty two groups of participants with different institutional backgrounds, i,e., inservice earth science teachers, preservice science teachers, and high school stud...
The purpose of this study was to identify heuristically how abduction was used in a context of solving an earth-environmental problem. Thirty two groups of participants with different institutional backgrounds, i,e., inservice earth science teachers, preservice science teachers, and high school students, solved an open-ended earth-environmental problem and produced group texts in which their ways of solving the problem were written, The inferential processes in the texts were rearranged according to the syllogistic form of abduction and then analyzed iteratively so as to find thinking strategies used in the abductive reasoning. The result showed that abduction was employed in the process of solving the earth-environmental problem and that several thinking strategies were used for inferring rules from which abductive conclusions were drawn. The strategies found included data reconstruction, chained abduction, adapting novel information, model construction and manipulation, causal combination, elimination, case-based analogy, and existential strategy. It was suggested that abductive problems could be used to enhance students' thinking abilities and their understanding of the nature of earth science and earth-environmental problems.
The purpose of this study was to identify heuristically how abduction was used in a context of solving an earth-environmental problem. Thirty two groups of participants with different institutional backgrounds, i,e., inservice earth science teachers, preservice science teachers, and high school students, solved an open-ended earth-environmental problem and produced group texts in which their ways of solving the problem were written, The inferential processes in the texts were rearranged according to the syllogistic form of abduction and then analyzed iteratively so as to find thinking strategies used in the abductive reasoning. The result showed that abduction was employed in the process of solving the earth-environmental problem and that several thinking strategies were used for inferring rules from which abductive conclusions were drawn. The strategies found included data reconstruction, chained abduction, adapting novel information, model construction and manipulation, causal combination, elimination, case-based analogy, and existential strategy. It was suggested that abductive problems could be used to enhance students' thinking abilities and their understanding of the nature of earth science and earth-environmental problems.
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문제 정의
하더라도 그 문제와 관련된 사건의 복잡성을 충분히 설명하기 어려운 경우가 많이 있다. 본 연구에서는 이러한 경우에 추론자들이 시각적인(visual) 모델을 구성하고 모델의 중요 요소들이 어떻게 기능하는가를 설명해 보임으로써 자신들의 추론 과정을 오로지 글로만 표현하는 한계를 보완하는 것이 발견되었다. 이 때의 모델은 주로 그림과 같은 형태로 표상된, 모상 모델'(iconic model)로서, 이것은 “실재하거나 아니면 가상에 의한 것으로 다른 사물 및 과정과 여러가지 점에서 비슷하고 또 우리의 이해를 진작시키는 기능을 하는 사물 내지 과정”(Harre, 1972, 번역판의 203쪽에서 직접 인용)을 말한다.
본 연구의 목적은 다양한 집단의 학습자들이 조를 이루어 지구환경적 문제를 해결하는 과정에서 귀추 법이 어떻게 활용되고 있는가를 살펴보는 것이었다. 이를 위하여 조원들이 집단적으로 산출한 추론 과정의 텍스트를 귀추법의 삼단논법적 형식에 따라 분석하면서 그들이 귀추적 결론을 함의하고 있는 규칙을 추리하는 데 사용한 전략들을 발견법적으로 확인하였다.
이 점을 고려하여 본 연구에서는 다양한 집단의 교사와 학생들이 지구환경적 문제를 해결하는 과정에서 귀추법이 어떻게 활용되고 있는가를 살펴보고자 한다. 특히 본 연구에서는 귀주법을 규칙을 주리하는추론으로 보아야 한다는 Eco(1983)와 Thagard(1978) 등의 견해에 착안하여, 문제 상황에 따른 연구 참여자들의 추론 과정을 귀추법의 삼단논법적 형식에 따라 분석하면서 추론자들이 귀추적 결론이 함의된 규칙을 추리하는 데 사용한 사고 전략들을 발견법적으로 확인하는 것을 주된 목적으로 한다.
이 점을 고려하여 본 연구에서는 다양한 집단의 교사와 학생들이 지구환경적 문제를 해결하는 과정에서 귀추법이 어떻게 활용되고 있는가를 살펴보고자 한다. 특히 본 연구에서는 귀주법을 규칙을 주리하는추론으로 보아야 한다는 Eco(1983)와 Thagard(1978) 등의 견해에 착안하여, 문제 상황에 따른 연구 참여자들의 추론 과정을 귀추법의 삼단논법적 형식에 따라 분석하면서 추론자들이 귀추적 결론이 함의된 규칙을 추리하는 데 사용한 사고 전략들을 발견법적으로 확인하는 것을 주된 목적으로 한다.
가설 설정
1. B 공장 가까이에 있는 우물의 오염도가 높다. (result, Q)
2. B 공장이 오염원이면, 공장 가까이에 있는 우물의 오염도가 높다. (rule, P - Q)
제안 방법
규칙을 형성하는 경우도 발견되었다. 즉, 추론자들은 “점토층''이나 “불투수층'', “다른 지하수층/ 수원(水源)''의 존재를 함의한 규칙을 상정하여 특정 지역에 오염도가 낮은 까닭을 설명하기도 하였지만(지구과학교사반 5조; 예비교사반 3, 9, 13조), 때로는 ''수로(水路)''나 “정화시설”의 존재를 부정하는 규칙을 형성하고 이를 토대로 귀추적으로 추론하기도 하였다 (예비교사반 12조; 특별활동반 3조). 예컨대, 특정한 우물에서 오염도가 낮은 까닭에 대해 추론하는 과정에서 다음과 같은 공동의 텍스트를 산출한 경우가 있었는데, 이 텍스트를 그 아래에서와 같이 분석하여 보면 조원들의 귀추적 추론에는 적절한 수로의 존재를 부정하는 규칙이 포함되어 있음을 알 수 있다.
보완한 것을 사용하였다. WETe, 물, 을 큰 주제로 한 여러가지 과학 학습 활동들로 구성되어 있는데, 본 연구를 위해 선택된 것은 미국에서 실제로 있었던 사건을 문제 해결 활동을 위한 시나리오의 형태로 재구성한 것으로, 지하수의 움직임과 이용, 불투수층이나 대수층과 같이 지하수의 움직임과 관련된 지하의 지질 구조, 수질 및 토양 오염 등과 같은 지구과학 개념들을 포함한 환경문제를 다루고 있다. 이 활동의 대략적인 과정은 다음과 같다.
보완해 나가는 상호적인 과정을 반복적으로 수행하였다. 구체적으로, 1차 분석 단계에서는 우선 기존 연구들에서 제시하고 있는 사고 전략들을 추론자들의 텍스트 속에서 확인하고, 목록에 없는 새로운 전략들이 발견될 경우에는 해당되는 텍스트를 따로 분류해 두었다. 이렇게 따로 분류된 텍스트에 포함된 사고 전략의 특성을 파악한 후, 관련 문헌을 추가적으로 고찰하여 새로 발견된 전략들마다 그 특성이 잘 드러나도록 명명(命名)하였다.
메모하거나 그림을 그리도록 허용되었다. 또, 조별로는 조원들이 최종적으로 합의한 추론의 결과와 그 과정을 정리하여 기록하도록 하였다. 이렇게 문제해결 과정에 임하는 참여자들의 추론 과정이 기록된 자료, 즉 추론 과정의 텍스트를 본 연구를 위한 자료원으로 수집하였다.
311-315) 를 수정.보완한 것을 사용하였다. WETe, 물, 을 큰 주제로 한 여러가지 과학 학습 활동들로 구성되어 있는데, 본 연구를 위해 선택된 것은 미국에서 실제로 있었던 사건을 문제 해결 활동을 위한 시나리오의 형태로 재구성한 것으로, 지하수의 움직임과 이용, 불투수층이나 대수층과 같이 지하수의 움직임과 관련된 지하의 지질 구조, 수질 및 토양 오염 등과 같은 지구과학 개념들을 포함한 환경문제를 다루고 있다.
연구 참여자들을 위한 문제 해결 활동으로는 미국의 통합과학적인 교육과정 프로젝트의 하나인 WET(Water Education for Teachers, The Watercourse and Council for Environmental Education, 1995)에 수록된 'A Grave Mi stake'(pp. 311-315) 를 수정.보완한 것을 사용하였다.
이렇게 새로 정의된 전략들을 기존의 목록에 추가하고, 확장된 목록을 토대로 2차 분석을 수행하였으며, 마찬가지 방법으로 3차 분석 단계를 거친 후 전략들의 목록을 완성하였다. 완성된 규칙 추리 전략들의 목록을 본 연구에서 다루고 있는 문제에 익숙한 과학교육 연구자와 함께 최종적으로 추론자들의 텍스트와 상호 비교함으로써 타당성을 검토하였다. 이상과 같은 과정을 통해 발견된 귀추적 추론 과정에서의 규칙 추리 전략들의 목록은 표 1과 같다.
특히, 주어진 문제를 해결하는 동안 추론자들은 나름대로 여러가지 세부 상황을 설정하고 다양한 규칙들을 추리해 냄으로써 문제에 대한 다채로운 설명과 해석을 제시하였다. 이 점을 고려하여 다음에서는 추론자들의 지구환경적 문제 해결 과정을 몇 가지 세부 문제 상황에 따라 구분하고, 그 속에서 귀추 법이 어떻게 활용되고 있는가를 추론자들이 가장 빈번하게 사용한 대표적인 규칙 추리 전략들을 중심으로 기술하도록 하겠다.
구체적으로, 1차 분석 단계에서는 우선 기존 연구들에서 제시하고 있는 사고 전략들을 추론자들의 텍스트 속에서 확인하고, 목록에 없는 새로운 전략들이 발견될 경우에는 해당되는 텍스트를 따로 분류해 두었다. 이렇게 따로 분류된 텍스트에 포함된 사고 전략의 특성을 파악한 후, 관련 문헌을 추가적으로 고찰하여 새로 발견된 전략들마다 그 특성이 잘 드러나도록 명명(命名)하였다. 이렇게 새로 정의된 전략들을 기존의 목록에 추가하고, 확장된 목록을 토대로 2차 분석을 수행하였으며, 마찬가지 방법으로 3차 분석 단계를 거친 후 전략들의 목록을 완성하였다.
이렇게 따로 분류된 텍스트에 포함된 사고 전략의 특성을 파악한 후, 관련 문헌을 추가적으로 고찰하여 새로 발견된 전략들마다 그 특성이 잘 드러나도록 명명(命名)하였다. 이렇게 새로 정의된 전략들을 기존의 목록에 추가하고, 확장된 목록을 토대로 2차 분석을 수행하였으며, 마찬가지 방법으로 3차 분석 단계를 거친 후 전략들의 목록을 완성하였다. 완성된 규칙 추리 전략들의 목록을 본 연구에서 다루고 있는 문제에 익숙한 과학교육 연구자와 함께 최종적으로 추론자들의 텍스트와 상호 비교함으로써 타당성을 검토하였다.
이를 위하여 조원들이 집단적으로 산출한 추론 과정의 텍스트를 귀추법의 삼단논법적 형식에 따라 분석하면서 그들이 귀추적 결론을 함의하고 있는 규칙을 추리하는 데 사용한 전략들을 발견법적으로 확인하였다. 그 결과로부터 도출되는 결론과 시사점은 다음과 같다.
데 사용한 전략들을 분석하였다. 질적 자료인 추론자들의 텍스트로부터 규칙 추리 전략들을 발견하기 위해서는 관련 문헌들(오필석, 김찬종, 2005; Engel hardt & Zimmermann, 1982; Johnson & Krems, 2001; Leak, 1995; Magnani, 2001; Shelley, 1996; Schurz, 2002; Thagard, 1988, 1992)에 제시된 규칙 추리 전략들을 하나의 목록으로 정리하고, 이 목록을 발견 법적 도구로 활용하여 텍스트를 분석한 후, 그 결과를 피드백(feedback)하여 목록을 수정.보완해 나가는 상호적인 과정을 반복적으로 수행하였다.
그 결과로부터 도출되는 결론과 시사점은 다음과 같다. 첫째, 추론자들은 자신들이 지각한 대로 여러 가지 문제 상황을 설정하고 각각의 문제를 해결하기 위하여 귀추적인 추론을 시도하였다. 이 과정에서 그들은 복수의 사고 전략들을 활용하여 귀추적 결론을 낳기 위한 규칙을 추리해 내는 것이 발견되었다.
추론자들의 텍스트를, Harrowitz(l983)의 분석 방법과 유사하게, 결과(result)-규칙(rule)-경우(case)로 구분하여 귀추법의 삼단논법적인 형식에 따라 정리하면서 그들이 귀추적 결론을 함의하고 있는 규칙을 추리하는 데 사용한 전략들을 분석하였다. 질적 자료인 추론자들의 텍스트로부터 규칙 추리 전략들을 발견하기 위해서는 관련 문헌들(오필석, 김찬종, 2005; Engel hardt & Zimmermann, 1982; Johnson & Krems, 2001; Leak, 1995; Magnani, 2001; Shelley, 1996; Schurz, 2002; Thagard, 1988, 1992)에 제시된 규칙 추리 전략들을 하나의 목록으로 정리하고, 이 목록을 발견 법적 도구로 활용하여 텍스트를 분석한 후, 그 결과를 피드백(feedback)하여 목록을 수정.
특히, 주어진 문제를 해결하는 동안 추론자들은 나름대로 여러가지 세부 상황을 설정하고 다양한 규칙들을 추리해 냄으로써 문제에 대한 다채로운 설명과 해석을 제시하였다. 이 점을 고려하여 다음에서는 추론자들의 지구환경적 문제 해결 과정을 몇 가지 세부 문제 상황에 따라 구분하고, 그 속에서 귀추 법이 어떻게 활용되고 있는가를 추론자들이 가장 빈번하게 사용한 대표적인 규칙 추리 전략들을 중심으로 기술하도록 하겠다.
대상 데이터
이들은 당시에 자신들이 수강한 교육 프로그램의 일부로서 진행된 지구환경적 문제해결 활동에 대개 4~5 명씩, 많게는 7명씩 한 조를 이루어 참여하였다. 결과적으로, 지구과학교사반 5개, 예비교사반 16개, 특별활동반 11개 조가 본 연구에 참여하였으며, 각 조에서 협동적으로 작성한 문제 해결 과정의 텍스트(text)가 본 연구의 주된 분석 대상이 되었다.
이렇게 문제해결 과정에 임하는 참여자들의 추론 과정이 기록된 자료, 즉 추론 과정의 텍스트를 본 연구를 위한 자료원으로 수집하였다. 다만, 개인적인 메모나 그림은 모든 추론자가 의무적으로 작성한 것이 아니므로 분석을 위한 보조 자료로 활용하였고, 조별로 산출된 텍스트를 주된 분석 대상으로 하였다. 따라서, 본 연구를 통해 발견된 사고 전략들은 개인적인 것이라기보다는 집합적(collective)인 것들이라고 할 수 있다.
구분된다. 즉, 2005년 겨울 방학 기간 중에 중등 교원 자격 연수에 참여한 서울 및 경기 지역 지구과학 교사 25명, 서울의 A사범대학에서 2005학년도 2학기에 지구과학실험 과목과 과학 교재 연구 및 지도법에 관한 수업을 수강한 예비 과학 교사 82명, 그리고 2004년 2학기와 2005년 1학기에 A사범대학에서 주말 수업을 수강했던 A사범대학 부속고등학교의 과학 특별 활동반 55명의 학생들이다. 이들은 당시에 자신들이 수강한 교육 프로그램의 일부로서 진행된 지구환경적 문제해결 활동에 대개 4~5 명씩, 많게는 7명씩 한 조를 이루어 참여하였다.
성능/효과
의 사용으로 이어지는 경우가 많았다. 예컨대, 상기한 것과 유사한, , 오염원에 가까이 있는 우물의 오염도가 높다'와 같은 규칙들로부터 "AW1, PW1, PW2, PW3[우물의 기히의 오염도가 Oppb인 것으로 보아 이 근처에는 오염원이 없다고 가정할 수 있다'' 는 결론이 가능하였고(특별활동반 3조), 아래에 분석된 형태로 제시된 것과 같은 자동화된 혹은 반자동화된 귀추적 결론으로부터 마을 아래 지역에 위치한 공장들을 오염원의 후보에서 배제하는 추론자들도 발견되었다.
둘째, 귀추적 추론 과정에서 규칙 추리를 위해 여러 가지 전략들이 요구되는 까닭은, 적어도 부분적으로는, 여러가지 지구과학 개념들을 포함하고 있는 지구 환경적 문제가 지니는 속성에 기인한 것이라고 볼 수 있다. 실제로 귀추법은 복잡한 시스템적 지구환경에서 발생하는 현상들을 탐구하는 상황에서 빈번히 사용되고, 이 때는 보다 설득력 있는 결론을 얻기 위하여 다양한 규칙 추리 전략들이 동원된다.
다만, 개인적인 메모나 그림은 모든 추론자가 의무적으로 작성한 것이 아니므로 분석을 위한 보조 자료로 활용하였고, 조별로 산출된 텍스트를 주된 분석 대상으로 하였다. 따라서, 본 연구를 통해 발견된 사고 전략들은 개인적인 것이라기보다는 집합적(collective)인 것들이라고 할 수 있다.
이들은 공통적으로 오염물의 투척과 같은 실제 사건에 착안하여 규칙을 형성하였다고 함으로써, 사례 기반의 유주'(case-based analogy) 전략이 사용되었음을 알 수 있었다. 또한 이러한 종류의 유추 전략의 사용으로부터 학생들의 탐구 활동 중에는 교사가 과제와 관련된 유사 사례들을 충분히 제공함으로써 그들의 문제 해결 과정을 도울 수 있다는 시사를 얻을 수 있었다.
마지막으로, 본 연구는 지구과학의 탐구와 지구 환경적 문제 해결 과정에서 귀추법이 중요한 역할을 한다는 것을 추론자들이 사용한 다양한 규칙 추리 전략을 통해 실증적으로 보였음에도 불구하고, 연구에 활용된 문제가 우리나라의 상황과는 큰 차이가 있는 외국의 사례라는 단점을 지니고 있다. 다시 말해, 우리나라에 고유한 지구환경적 문제를 활용하였을 경 우주론자들이 좀 더 진정한(authentic) 문제 해결 활동에 임하게 됨으로써 현재의 연구보다 더욱 다채로운 사고 전략들이 발견되었을 가능성도 배제할 수 없다.
Zimmermann, 1982). 본 연구에서 주론자들은 우물마다 오염도가 기록된 자료표와 마을의 지도를 이용하여 등오염선도(contour map)를 그려 보거나(그림 1 참조), 등오염선도에 상응하는 정보를 글로 요약하는 방식으로 자료를 재구성하는 것이 많이 발견되었다. 이러한 전략은 旧 공장이 오염원이다.
것으로 판단된 정보를 말한다. 본 연구에서 추론자들이 문제 해결에 임하고 있는 중에 새롭게 제공된 정보에는 비소가 각종 방부제뿐만 아니라 농약이나 살충제, 제초제에도 사용되며, 자연적으로는 구리, 납, 아연과 같은 금속에 포함되어 산출되고, 가스 형태로 공기 중에 포함될 수도 있다는 것이 포함되어있었다. 이러한 정보를 접하였을 때 추론자들은 자신들이 판단한 특이 정보를 활용하여 규칙을 형성하고 우물물의 오염 이유를 귀추적으로 추론하였는데, 그렇게 형성된 규칙들의 예를 제시하자면 다음과 같다
본 연구에서는 귀추적 추론 과정에서 추론자들이어떤 현상을 설명하기 위하여 복수의 규칙들을 동원하는 전략으로서 연쇄적 귀추 전략 외에 '결합 전략' 을 사용하고 있음을 확인하였다. 하지만, 연쇄적 귀추에서는 복수의 규칙들이 시간적인 순서에 따라 연계되는 반면, 결합 전략에서는 복수의 원인들이 병렬적으로 조합함으로써 하나의 사건을 설명하는 것이 서로 달랐다.
추론자들에게도 진짜 오염원을 결정하는 과제가 주어지고, 추론자들이특정한 지점을 오염원으로 추정하여 지목하면, 토양의 오염도를 측정한 자료를 통해 실제 오염원이 밝혀진다. 비소를 방출한 오염원은 지형적으로 마을의 위쪽에 위치한 공동묘지로-서, 오래 전 미국의 시민전쟁에서 전사한 시체들을 비소를 포함한 방부제로 처리한 후 묘지에 묻었고, 세월이 지나면서 시체들로부터 비소가 지하로 유출되어 지하수를 통해 이동하였으므로 마을 아래쪽에 있는 우물의 물이 오염되었다는 것이 시나리오의 최종적인 결론이다.
셋째, 본 연구에서는 보다 설득력 있는 귀추적 결론을 낳게 하는 규칙을 형성하는데 추론자들이 가지고 있는 배경 지식이나 문제 해결 과정 중에 새로 제공된 정보가 중대한 영향을 미친다는 암시를 얻을 수 있었다. 이것은 학생들이 과학적 가설을 설정하거나 문제를 해결하는 과정에 그들의 배경 지식이 중요한 역할을 한다는 기존 연구 결과들(김찬종, 1998; 박종원, 2001)과 맥을 같이 하는 것이다.
추론자들이 문제를 해결하는 동안 자연 환경에서 비소의 산출 형태와 비소의 쓰임새, 비소 중독에 관한 새로운 정보가 추가로 제공된다. 시나리오는 주민들이 마을 중앙에 있는 우물물의 오염도가 가장 높은 것을 확인하고 그 우물의 바로 옆에 위치한 목재 방부제 생산공장인 B 공장을 오염원으로 지목한다는 이야기로 전개된다. 하지만, B 공장을 실사한 결과, 그 공장은 비소 처리 시설을 잘 갖추고 있어 오염원이 될 수 없다는 결론이 내려지고, 마을 주민들은 다시 오염원을 찾아야 하는 문제에 직면하게 돈]다.
위와 같은 사례를 통해 볼 때, 본 연구에서는 귀추적 추론 과정에서 존재에 관한 규칙은 알려지지 않은 새로운 대상의 존재를 가정하는 것뿐만 아니라 기존에 알려졌거나 있음직한 대상의 존재를 부정하는 규칙을 형성하는 전략이라고 그 의미를 확장하여 이해해야 할 것으로 판단하였다.
주어진 문제를 성공적으로 해결하기 위해서는 오염물질을 방출한 오염원과 우물물의 구체적인 오염 경로를 추정하는 것이 핵심적인 과제였지만, 추론 자들이 지각한 것이 서로 달랐으므로 그 밖에 다양한 문제 상황들이 추가로 설정되는 것을 알 수 있었다. 여기에는 B 공장에서 일한 노동자가 만성 비소 중독에 걸린 까닭, 마을의 아래로 갈수록 우물의 오염도가 낮아지는 까닭, 특정한 지역에서 오염도가 낮거나 높은 이유를 추정하는 것들이 포함되었다.
특히, 이들은 “지대가 대각선으로 낮아지므로 C, 이마을 아래쪽의 공장]는 [오염원이] 아니다”(예비교사 반 9조)라는 텍스트를 제공하였는데, 이로부터 자료의 재구성 전략에서와 마찬가지로 자료에 대한 독특한 지각(perception)이 추론자들이 염두에 두고 있는 것과는 다른 규칙들을 배제하게 함으로써 귀추적 추론을 위한 규칙의 선택에 영향을 미쳤음을 확인할 수 있었다.
예를 들어, 여러 조원들은 마을의한 지역에 초원이나 방목지, 논밭의 존재를 가정한 후, 그 곳에 사용된 농약으로 인한 토양 오염이나 지하수의 오염이 우물물의 오염을 초래한 것이라는 설명을 차례로 제안하였다(지구과학교사반 1조, 예비교사반 8, 12조). 특히, 이러한 사례를 통해서는 본 연구에서 다루고 있는 것과 같은 복잡한 지구환경적 문제를 해결하는 과정에서는 존재에 관한 전략이 보다 세련된 형태의 연쇄적 귀추나 결합 전략, 모델 구성 및 조작 전략 등을 보조하는 기능을 할 수 있다는 것을 암시 받을 수 있었다.
후속연구
뿐만 아니라, 대륙의 분포와 이동에 관한 아이디어를 시각적인 모델을 통해 표상해 보인 지구과학자들의 전략은 20세기에 지질학에서 과학 혁명을 가져오는 데 핵심적인 역할을 하기도 하였다(Giere, 1999). 그러므로, 학교의 과학 수업에서 본 연구의 것과 유사한 문제를 다룬다면 그를 통해 학생들이 지구과학을 비롯한 역사과학의 탐구와 지구환경적 문제 해결 과정이 지니는 특징과 가치를 이해하도록 도울 수 있을 것이다. 이와 더불어, 본 연구에서 확인된 유추 전략이나 모델의 구성 및 조작 전략 등은 과학을 공부하는 학생들의 학습 전략으로서도 유용하므로(Gilbert & Ireton, 2003), 학생들이 이러한 전략들을 활용할 수 있는 명시적인 교수-학습 방안이 마련되어야 할 것이다.
또, 학생들이 탐구 과정에 임하고 있는 중에는 교사들이 과제와 관련된 과학 지식이나 유사한 사례들을 제공함으로써 학생들의 상황적인 문제 해결 능력을 높일 수 있도록 해야 할 것이다. 아울러, 연구적인 측면에서는 배경 지식에 따라 참여자들의 문제 해결 양상이 어떻게 다른가에 대한 구체적인 탐색이 이루어져야 할 것이다.
그러므로, 학교의 과학 수업에서 본 연구의 것과 유사한 문제를 다룬다면 그를 통해 학생들이 지구과학을 비롯한 역사과학의 탐구와 지구환경적 문제 해결 과정이 지니는 특징과 가치를 이해하도록 도울 수 있을 것이다. 이와 더불어, 본 연구에서 확인된 유추 전략이나 모델의 구성 및 조작 전략 등은 과학을 공부하는 학생들의 학습 전략으로서도 유용하므로(Gilbert & Ireton, 2003), 학생들이 이러한 전략들을 활용할 수 있는 명시적인 교수-학습 방안이 마련되어야 할 것이다.
예컨대, “공장에서 나온 비소[를] 포함한 방부제를 트럭이 싣고가면 다른 길 주변의 우물을 오염시킨다''(특별활동반 11조)는 텍스트에서는 있음직한 구체적인 인과적 고리를 추가로 발견할 수 없었고, 따라서 우물물의 오염과정을 설득력 있게 설명하지 못한 것으로 생각되었다. 하지만, 이와 같은 것이 과학 지식의 부족으로 인한 것인지, 과학적인 텍스트를 구성하는 능력이 미흡하기 때문인지, 혹은 두 가지 원인이 복합적으로 작용하였기 때문인지를 결정하기 위해서는 좀 더 자세한 후속 연구가 수행될 필요가 있다고 판단되었다.
참고문헌 (34)
권용주, 심해숙, 정진수, 박국태 (2003). 수증기 응결에 관한 초등학생들의 가설 생성에서 귀추의 역할과 과정. 한국지구과학회지, 24(4), 250-257
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