과학자와 과학영재의 탐구과정에서 나타나는 귀추적 추론 = Abductive reasoning on scientific inquiry of scientists and gifted children in science

국문 초록 (Abstract)

이 연구는 과학자와 과학영재의 탐구과정에서 나타나는 귀추적 추론(abductive reasoning)을 분석하고 비교한 것이다. 과학자의 귀추적 추론 분석을 위해 과학자와의 인터뷰, 논문, 연구일지 및 랩노트를 바탕으로 프로토콜을 생성하였다. 그리고 과학영재의 귀추적 추론 분석을 위해 과학영재에게 탐구 과제를 제시하여 수행 과정에서 나타나는 사고를 녹화하고 프로토콜을 생성하였다. 제시된 탐구 과제는 훈련 과제(촛불 과제) 1가지와 자유 탐구 과제이다. 과학영재의 탐구 수행 중에 사고발성(think aloud)을 하도록 하고, 과제를 완결하고 난 뒤에 회상적 면담(retrospective interview)을 통해 부족한 부분을 보완하였다. 사고 분석을 위한 연구 대상은 각 분야의 과학자 8명과 서울교대영재교육원에 재학 중인 초등학교 과학영재 8명이다.
분석 결과, 과학자와 과학영재의 탐구과정에서 귀추적 추론은 가설생성, 실험설계, 결과해석의 세 단계에서 모두 나타났으며, 분석된 귀추적 추론의 하위 추론 요소는 의문상황인식, 방법의문인식, 의문상황분석, 변인속성탐색, 경험지식표상, 유추, 설명자표상, 방법표상, 설명자선택, 방법선택, 설명자차용, 방법차용, 가설구성, 방법구성, 가설확인, 방법확인, 가설수락, 방법수락, 가설기각, 방법기각으로 총 20가지이다. 각 단계에서 일어나는 귀추적 추론은 5가지 특징을 나타내고 있었다; 복합적 귀추(complex abduction), 유추적 귀추(analogical abduction), 관찰-기반 귀추(abduction based observation), 논리-기반 귀추(abduction based logic), 선택적 귀추(selective abduction).
전체 탐구 과정에서 나타나는 귀추적 추론의 하위 과정을 살펴보면, 과학자와 과학영재는 몇 가지 다른 특징을 나타냈다: 첫째, 과학자가 변인속성탐색 이후에 방법표상이나 설명자표상이 일어나는 반면, 대부분의 과학영재는 방법표상 후에 변인속성탐색이 이루어지는 경향이 강하다. 둘째, 과학자는 논리-기반 귀추에 의존하는 경향이 강하고 과학영재는 관찰-기반 귀추에 의존하는 경향이 강하다. 셋째, 과학자는 가설생성, 실험설계, 결과해석 단계에서 거의 비슷한 비중으로 귀추적 추론이 일어나는 반면, 과학영재는 실험설계 위주로 귀추적 추론이 일어난다.
이러한 결과는 교사가 과학 교육을 할 때 막연히 사고해 보라고 하거나 토의해 보라는 식의 제시가 아닌 가설생성과 실험설계, 결과해석과정에서 사고할 수 있는 충분한 토의 시간 제공, 직·간접직인 유사 경험 제공의 필요성을 시사해 준다.

목차 (Table of Contents)

• Ⅰ. 서론 1
• 1. 연구의 필요성 및 목적 1
• 2. 연구 문제 5
• 3. 용어의 정의 5
• Ⅱ. 이론적 배경 7
• 1. 귀추적 추론 7
• 2. 탐구과정에서 나타나는 귀추적 추론 16
• 3. 선행연구 고찰 17
• Ⅲ. 연구 방법 20
• 1. 연구 절차 20
• 2. 연구 대상 21
• 3. 과제 개발 22
• 4. 자료 수집 방법 24
• 5. 자료 분석 방법 25
• Ⅳ. 연구 결과 및 논의 26
• 1. 귀추적 추론 분석틀 26
• 2. 과학자와 과학영재의 귀추적 추론 분석 48
• Ⅴ. 결론 및 교육적 함의 84
• 1. 결론 84
• 2. 교육적 함의 85
• 참 고 문 헌 86
• ABSTRACT 93
• 부록 95