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원자 모형 발전 단계에 내재된 과학적 추론과 과학의 본성 - 과학적 소양함양을 위한 기초과학

Scientific reasoning and nature of science found in the history of atomic model development - College science for scientific literacy

이보경|김윤기|하윤경
한국교양교육학회 (The Korean Association of General Education)|2015.06|교양교육연구 (Korean Journal of General Education)|제9권 제2호|pp. 347-376

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과학적 추론귀추법abductionnature of sciencescientific reasoning과학의 본성원자 모형atomic model교양교육으로서의 자연과학science as a general education
주제분류학제간연구

초록

기초 과학은 이공계 전공학생들의 기초교육과정이면서 동시에 과학적 소양함양을 위한 교양교육과정으로서의 의미를 동시에 가진다. 교양과목으로서 학생들의 과학적 소양을 기르기 위해서는 기초과학 과목은 과학의 핵심 개념과 이론 등의 지식뿐 아니라 과학적 추론을 하는 훈련도 포함해야 한다. 이 연구에서는 대학 일반화학 교재에 나오는 원자 모형 발달 과정에서 사용된 추론방법을 분석하여, 연역법, 귀납법 및 귀추법 등이 원자 모형 발달 과정에서 중요한 역할을 했음을 확인하였다. 특히, 현재에도 가장 의미있다고 여겨지는 모형을 제시한 톰슨, 러더포드 및 보어 등은 모형을 만드는 과정에 귀추적인 추론 방법을 사용했음을 알 수 있다. 귀추법은 이전의 이론으로는 설명할 수 없는 이상한 관측을 설명하기 위한 가설/이론을 만들고 이중 최상의 것을 선택하는 과정이다. 학생들이 수업을 통해 귀추법을 비롯한 과학적 추론에 직접 참여할 수 있도록 함으로써 과학적 추론 능력을 훈련할 수 있다. 이 연구에서는 또한 원자 모형 발달 과정에 나타난 과학의 본성을 탐색함으로써 교수나 학생들이 과학의 본성에 대한 이해를 높이는데 기여하고자 하였다.

Abstract

Natural Science courses are not simply general educational courses for students majoring in Natural Science and Engineering, but they also play an equally important role as studies for liberal arts education. In order to cultivate the scientific literacy, it is essential for college-level science classes not only to teach the core concepts and theories, but also to train and develop students’ scientific reasoning skills. In this study, scientific reasoning operations in the development of historically important atomic models in general chemistry textbooks were examined: Deduction, induction and abduction were found to be the most frequently used reasoning methods in these modeling processes. Moreover, our analysis found that abduction was the principle reasoning method used in generating atomic models, including Thomson’s plum-pudding model, Rutherford’s planetary model and Bohr’s atomic orbital model. Abduction is a reasoning method to engender new theoretical explanations for an abnormal observation and select the best among generated explanations. Having students to actively engage and apply abduction or other relevant scientific reasoning skills during class instruction may improve their scientific inference skills. By exploring the histories of the atomic models, this study is also expected to contribute to both students’ and course instructors’ understanding of the nature of science appeared during the development of the atomic models.

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