이 연구의 목적은 과학자들의 과학지식 생성 과정을 밝히는 것이었다. 이를 위해 저명한 과학학술지에 세계적 수준의 논문을 3회 이상 발표한 과학자 중 연구에 적합한 과학자 4명을 선정했다. 그리고 이 과학자들이 발표한 최근의 논문들을 분석하여 과학지식 생성 과정을 전체적으로 기술했고, 심층 면담을 통해 지식 생성 과정의 세부 과정을 추가하여 프로토콜을 완성했다. 이렇게 완성된 프로토콜을 인지 과정 모형화 절차에 따라 분석했다. 연구 결과에 의하면, 과학자들의 과학지식 생성 과정은 크게 귀납적 과정, 귀추적 과정, 연역적 과정으로 구분된다. 먼저 귀납적 과정은 단순 관찰과 조작 관찰을 포함한다. 여기에서 조작 관찰은 '의문 생성 $\rightarrow$ 추측/예측 $\rightarrow$ 조작방법 설계 $\rightarrow$ 조작 $\rightarrow$ 단순 관찰' 등의 하위 과정을 포함한다. 그리고 귀추적 과정은 의문 생성 과정과 가설 생성 과정으로 구분된다. 여기에서 가설 생성 과정은 '사실 인식 $\rightarrow$ 경험상황표상 $\rightarrow$ 원인적설명자 동정 $\rightarrow$ 원인적설명자 차용 $\rightarrow$ 가설적설명자 조합 $\rightarrow$ 가설 확인' 등의 하위 과정을 포함한다. 마지막으로 연역적 과정은 방법 및 기준 고안 과정과 가설 평가 과정으로 구분된다. 여기에서 방법 및 기준 고안 과정은 '경험검증상황 표상 $\rightarrow$ 경험 검증방법 표상 $\rightarrow$ 경험검증방법 차용' 등의 하위 과정을 포함한다. 그리고 가설 평가는 결과 수집 과정과 가설 평가 및 결론 진술 과정을 포함한다.
이 연구의 목적은 과학자들의 과학지식 생성 과정을 밝히는 것이었다. 이를 위해 저명한 과학학술지에 세계적 수준의 논문을 3회 이상 발표한 과학자 중 연구에 적합한 과학자 4명을 선정했다. 그리고 이 과학자들이 발표한 최근의 논문들을 분석하여 과학지식 생성 과정을 전체적으로 기술했고, 심층 면담을 통해 지식 생성 과정의 세부 과정을 추가하여 프로토콜을 완성했다. 이렇게 완성된 프로토콜을 인지 과정 모형화 절차에 따라 분석했다. 연구 결과에 의하면, 과학자들의 과학지식 생성 과정은 크게 귀납적 과정, 귀추적 과정, 연역적 과정으로 구분된다. 먼저 귀납적 과정은 단순 관찰과 조작 관찰을 포함한다. 여기에서 조작 관찰은 '의문 생성 $\rightarrow$ 추측/예측 $\rightarrow$ 조작방법 설계 $\rightarrow$ 조작 $\rightarrow$ 단순 관찰' 등의 하위 과정을 포함한다. 그리고 귀추적 과정은 의문 생성 과정과 가설 생성 과정으로 구분된다. 여기에서 가설 생성 과정은 '사실 인식 $\rightarrow$ 경험상황표상 $\rightarrow$ 원인적설명자 동정 $\rightarrow$ 원인적설명자 차용 $\rightarrow$ 가설적설명자 조합 $\rightarrow$ 가설 확인' 등의 하위 과정을 포함한다. 마지막으로 연역적 과정은 방법 및 기준 고안 과정과 가설 평가 과정으로 구분된다. 여기에서 방법 및 기준 고안 과정은 '경험검증상황 표상 $\rightarrow$ 경험 검증방법 표상 $\rightarrow$ 경험검증방법 차용' 등의 하위 과정을 포함한다. 그리고 가설 평가는 결과 수집 과정과 가설 평가 및 결론 진술 과정을 포함한다.
The purpose of this study was to analyze the process of scientists' science knowledge generation by employing four creative scientists as participants. Raw protocols were collected by an intensive interview method and then analyzed by a psychological modelling procedure. The present study showed tha...
The purpose of this study was to analyze the process of scientists' science knowledge generation by employing four creative scientists as participants. Raw protocols were collected by an intensive interview method and then analyzed by a psychological modelling procedure. The present study showed that the process of knowledge generation divided into the processes of inductive, abductive, and deductive thinking. Furthermore, the inductive process in simple and operative observation was involved in the processes of generating a question, conjecture/prediction, designing an operational method, operation, and simple observation. Also, the abductive process had two components; question generation, and hypothesis generation which consisted of analyzing questions, searching explicans, and constructing hypothesis. Finally, the deductive process involved inventing abstract test methods, inventing abstract criteria, inventing concrete test methods, inventing concrete criteria, collecting results, and evaluating hypotheses and stating conclusions.
The purpose of this study was to analyze the process of scientists' science knowledge generation by employing four creative scientists as participants. Raw protocols were collected by an intensive interview method and then analyzed by a psychological modelling procedure. The present study showed that the process of knowledge generation divided into the processes of inductive, abductive, and deductive thinking. Furthermore, the inductive process in simple and operative observation was involved in the processes of generating a question, conjecture/prediction, designing an operational method, operation, and simple observation. Also, the abductive process had two components; question generation, and hypothesis generation which consisted of analyzing questions, searching explicans, and constructing hypothesis. Finally, the deductive process involved inventing abstract test methods, inventing abstract criteria, inventing concrete test methods, inventing concrete criteria, collecting results, and evaluating hypotheses and stating conclusions.
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문제 정의
이와 같이 과학자 A의 프로토콜은 크게 귀납, 귀추, 연역적 과정으로 구분될 수 있다. 다음절에서 이상의 세 과정에 포함되어 있는 세부 과정들을 다른 과학자들의 프로토콜과 함께 논의했다.
따라서, 이 연구는 이러한 연구의 배경과 필요성에 따라, 과학자의 과학지식 생성 과정을 연구하고자 했다. 즉, 과학자들이 작성한 연구 논문과 지식 생성 과정에 대해 심층적인 면담을 실시하여, 과학자들이 어떻게 관찰하고 연구 문제를 떠올리며, 가설과 검증을 위한 지식들을 어떻게 생성하는지 분석하고자 했다.
이 연구의 목적은 과학자들의 과학지식 생성 과정을 밝히는 것이었다. 이를 위해 저명한 과학학술지에 세계적 수준의 논문을 3회 이상 발표한 과학자 중 연구에 적합한 과학자 4명을 선정했다.
즉, 과학자들이 작성한 연구 논문과 지식 생성 과정에 대해 심층적인 면담을 실시하여, 과학자들이 어떻게 관찰하고 연구 문제를 떠올리며, 가설과 검증을 위한 지식들을 어떻게 생성하는지 분석하고자 했다.
가설 설정
10. 가설 확인 쓰레기통 같은데 콜라 같은 게 있으면 거기에 벌들이 굉장히 많이 있거든요. 이것은 사과의 경우와 약간 다르게 해석이 가능하지만 실제로 야외에서 일어나는 집단 포식을 관찰하면서 리쿠르트먼트(recruitment) 메커니즘이 있다는 나름대로의 확신에 가까운 느낌을 그 때 가쳤었고.
관한 인과적의문에서 연구를 시작하였다. 이 의문에 대한 가설을 생성하기 위해서 이 과학자는 “새들이 겨울철에 군집을 지어 다닌다는 것..., 곤충들이 서로 상호작용하는 것...”과 같이 유사한 경험상황을 표상했으며, 이 중 저해 페로몬이라는 원인적 설명 자를 차용하여, 냄새가 도롱뇽의 행동에 영향을 줄 수 있다는 가설을 생성했다.
제안 방법
이 과정 이후 분석된 현상들에 대한 설명들을찾기 위해서 4번, 즉 “네 종류의 진사회성 곤충 중세 개의 사회적 곤충의 경우에는…, , 과 같이 유사한 다른 곤충에서 나타나는 현상들을 떠올리는 경험상황표상(representing experienced situation) 과정 이 °] 어졌다. 그리고 5번과 같이 그 경험상황들을 설명했던 원인 적 설명자(causal explicans)를 동정(identifying)했고, 이것을 6번과 갇이 차용(borrowing)했다. 이 경우 차용된 설명자가 1개였기 때문에 이것을 조합하는 과정이 필요하지 않았다.
이후 과학자와의 심층 인터뷰를 통해서 논문 분석에 빠져있는 과정들과 잘못된 순서들을 바로잡았다. 그리고 논문을 분석한 내용과 인터뷰한 내용을 모누 문자로 코딩하여 프로토콜을 작성했다.
이를 위해 저명한 과학학술지에 세계적 수준의 논문을 3회 이상 발표한 과학자 중 연구에 적합한 과학자 4명을 선정했다. 그리고 이 과학자들이 발표한 최근의 논문들을 분석하여 과학 지식생성 과정을 전체적으로 기술했고, 심층 면담을 통해 지식 생성 과정의 세부 과정을 추가하여 프로토콜을 완성했다. 이렇게 완성된 프로토콜을 인지 과정 모형화 절차에 따라 분석했다
또한 7번과 같이 구체적으로 연구를 추진하는 과정에서는 떨어진 사과에 몰려드는 땅벌의 행동을 관찰했다.
그는 또 이 조작 관찰에서 관측 이전에 풍향과 풍속 등에 따라 오존과 질소산화물의 농도가 달라질 것이라는 결과를 어느 정도 예측(prediction)할 수 있었다고 했다. 또한 관측을 위한 세부적인 조작 방법을 설계(designing operational method) 하였고, 그 계획에 따라 기기들을 조작(operation)하여 오존과 질소산화물의 농도 변화를 관찰(observing) 하였다고 했다.
그리고 관찰을 다시 단순관찰과 조작관찰로 구분헸다. 또한 규칙정 발견 과정은 공통성, 분류, 경향성, 위계 발견의 과정 등으로 구분했다. 여기에서 공통성 발견 과정은 관찰대상에서 공통적인 특징을 찾아 기술하는 것이고, 분류는 대상들 간의 유사성과 차이점에 따라 2개 이상의 집단으로 나누는 것을 의미한다(권용주 등, 2003d; Klauer & Phye, 1994).
먼저 과학지식 생성 과정에 관한 선행 연구들을 토대로 임시 모형(tentative model) 을 고안했다. 또한 이를 토대로 부호화틀 (coding scheme)을 만들었으며, 이에 따라 면담을 통해 얻은 프로토콜을 부호화했다. 이렇게 부호화한 프로토콜을 임시 모형과 비교했다.
1). 먼저 과학지식 생성 과정에 관한 선행 연구들을 토대로 임시 모형(tentative model) 을 고안했다. 또한 이를 토대로 부호화틀 (coding scheme)을 만들었으며, 이에 따라 면담을 통해 얻은 프로토콜을 부호화했다.
심층 면담 분석 결과의 이해를 돕기 위해서 과학자 A의 프로토콜을 예시하였다. 이것은 인터뷰를 통해 얻은 전체 프로토콜 중 새로운 과학지식을 생성하는 사고 과정이 표현된 것을 발췌하여 정리한 것이다.
연구자들은 지식 생성의 사고 과정을 점진적으로 상세화하는 방법으로 프로토콜을 작성했다. 이를 위해 먼저 과학자의 논문에 포함된 지식의 생성 과정을 간략하게 기술했다.
이 연구는 과학자들의 논문과 과학지식 생성 과정에 관한 심층 인터뷰 결과 얻어진 프로토콜을 분석하였다. 분석 결과에 의하면 과학자들은 귀납적 과정, 귀추적 과정, 연역적 과정 등을 통해서 새로운 과학지식을 생성했다.
이렇게 부호화한 프로토콜을 임시 모형과 비교했다. 이때 임시 모형이 부호화된 프로토콜을 충분히 설명하지 못한 경우, 모형을 수정하여 다시 분석 과정으로 피드백 시켰다. 이러한 반복피드백 과정을 통해 최종적인 지식 생성 모형을 완성했다.
또한 이를 토대로 부호화틀 (coding scheme)을 만들었으며, 이에 따라 면담을 통해 얻은 프로토콜을 부호화했다. 이렇게 부호화한 프로토콜을 임시 모형과 비교했다. 이때 임시 모형이 부호화된 프로토콜을 충분히 설명하지 못한 경우, 모형을 수정하여 다시 분석 과정으로 피드백 시켰다.
방법으로 프로토콜을 작성했다. 이를 위해 먼저 과학자의 논문에 포함된 지식의 생성 과정을 간략하게 기술했다. 이후 과학자와의 심층 인터뷰를 통해서 논문 분석에 빠져있는 과정들과 잘못된 순서들을 바로잡았다.
이를 위해 먼저 과학자의 논문에 포함된 지식의 생성 과정을 간략하게 기술했다. 이후 과학자와의 심층 인터뷰를 통해서 논문 분석에 빠져있는 과정들과 잘못된 순서들을 바로잡았다. 그리고 논문을 분석한 내용과 인터뷰한 내용을 모누 문자로 코딩하여 프로토콜을 작성했다.
대상 데이터
이렇게 선별된 과학자들에게 연구의 목적과 방법을 설명한 후 동의를 얻은 과학자들 중 6명을 2차 연구대상 과학자로 선정했다. 그리고 이들 6 명의 과학자들로부터 가장 최근에 자신이 주저자로 작성한 논문을 1편 이상 추천 받았다.
연구자들은 과학자들의 추천 논문을 숙독한 후 6명의 과학자들을 면담했다. 면담 후 연구자들이 과학자의 연구 내용을 충분히 이해할 수 없다고 판단되는 2 명을 연구 대상에서 제외했다.
연구자들은 생명과학분야와 물질과학분야에서 최근에 세계적으로 저명한 과학학술지(SCI급)어】 논문을 3 회 이상 발표한 과학자 12명을 1차 연구대상 과학자로 선별했다. 이렇게 선별된 과학자들에게 연구의 목적과 방법을 설명한 후 동의를 얻은 과학자들 중 6명을 2차 연구대상 과학자로 선정했다.
면담 후 연구자들이 과학자의 연구 내용을 충분히 이해할 수 없다고 판단되는 2 명을 연구 대상에서 제외했다. 이러한 과정을 통해서 생명과학 분야 2명과 물질과학분야 2명을 최종 연구대상 과학자로 선정했다.
선별했다. 이렇게 선별된 과학자들에게 연구의 목적과 방법을 설명한 후 동의를 얻은 과학자들 중 6명을 2차 연구대상 과학자로 선정했다. 그리고 이들 6 명의 과학자들로부터 가장 최근에 자신이 주저자로 작성한 논문을 1편 이상 추천 받았다.
밝히는 것이었다. 이를 위해 저명한 과학학술지에 세계적 수준의 논문을 3회 이상 발표한 과학자 중 연구에 적합한 과학자 4명을 선정했다. 그리고 이 과학자들이 발표한 최근의 논문들을 분석하여 과학 지식생성 과정을 전체적으로 기술했고, 심층 면담을 통해 지식 생성 과정의 세부 과정을 추가하여 프로토콜을 완성했다.
성능/효과
이상의 결과와 논의에 비추어볼 때 지식 생성의 연역적 과정은, 추상적 경험검증상황 표상 — 추상적 경험 검증 방법 표상 — 추상적 경험검증방법 차용 - 추상적 기준 고안 — 구체적 경험검증상황 표상 - 구체적 경험검증방법 표상 - 구체적 경험 검증 방법차용 — 구체적 기준 고안 — 결과 수집 ~ 가설 평가 및 결론 진술'이 라고 할 수 있다. 이와 같은 가설검증의 과정은 Lawson(1995)이 제안한 가설의 검증과정과 일치한다.
후속연구
일치했다고 하기 어려웠다. 그러나 이 연구를 통해 개발된 모형을 적용한다면 과학자들의 지식 생성과정을 바탕으로 한 보다 효과적인 과학 실험 교수- 학습 모형을 개발할 수 있을 것으로 기대된다. 예를 들어 기존의 모형들을 따르면, 학생들이 직선적인 교수-학습 단계를 절차적으로 따라가며 실험을 실시해야 했다.
그러므로 실험 교육의 효과를 극대화 시켜서 학생들에게 과학자와 같이 사고하게 하고, 과학자와 같이 새로운 지식의 발견의 기쁨을 누리게 하려면, 과학자들이 실제 자신의 연구실에서 자연을 대상으로 지식을 생성하는 과정을 직접 관찰하여 분석하는 연구가 선행되어야 할 것이다. 또한, 이를 바탕으로 과학 실험을 위한 교수-학습 모형을 개발하여 적용하는 연구가 뒤따라야 할 것이다(Harwood, 2004).
또한, 이 연구 결과는 과학 지식 생성력 평가에도 적용될 수 있을 것이다. 이 연구결과를 활용하여 평가 항목을 세분한다면 학생들의 지식 생성력을 전 영역에 걸쳐 고르게 평가할 수 있을 뿐만 아니라, 학생들이 어떠한 과정에서 지식생성을 중단하였는지 평가할 수 있게 될 것이다.
수 있을 것이다. 이 연구결과를 활용하여 평가 항목을 세분한다면 학생들의 지식 생성력을 전 영역에 걸쳐 고르게 평가할 수 있을 뿐만 아니라, 학생들이 어떠한 과정에서 지식생성을 중단하였는지 평가할 수 있게 될 것이다. 즉, 학생들이 지식을 생성하지 못한 원인을 분석적으로 평가함으로써 다음 교수-학습을 위한 피드백 자료로 활용할 수 있는 가능성을 높여줄 것이다.
이 연구결과를 활용하여 평가 항목을 세분한다면 학생들의 지식 생성력을 전 영역에 걸쳐 고르게 평가할 수 있을 뿐만 아니라, 학생들이 어떠한 과정에서 지식생성을 중단하였는지 평가할 수 있게 될 것이다. 즉, 학생들이 지식을 생성하지 못한 원인을 분석적으로 평가함으로써 다음 교수-학습을 위한 피드백 자료로 활용할 수 있는 가능성을 높여줄 것이다.
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