본문 바로가기
KERD
논문KCI 등재

지구과학 문제 해결을 위한 귀추적 추론에서 결정적 증거와 결정적 자원 모델의 역할과 중요성

The Roles and Importance of Critical Evidence (CE) and Critical Resource Models (CRMs) in Abductive Reasoning for Earth Scientific Problem Solving

오필석
과학교육연구소 (Science Education Research Institute)|2017.12|과학교육연구지 (Journal of Science Education)|제41권 제3호|pp. 426-446|DOI 10.21796/jse.2017.41.3.426

0

조회

0

다운로드

5

인용

0

참고문헌

키워드

모델링modeling지구과학earth science귀추적 추론결정적 증거결정적 자원 모델abductive reasoningcritical evidencecritical resource model

초록

본 연구의 목적은 암석에 관한 문제를 해결하는 대학생들의 사고 과정을 분석하여 지구과학의 귀추적 추론에서 결정적 증거(CE)와 결정적 자원 모델(CRM)의 역할과 중요성을 살펴보는 것이었다. 한 교육대학교에서 과학 심화 전공 과목을 수강하는 20명의 4학년 학생들이 연구에 참여하였다. 이들에게 많은 구멍이 발달한 퇴적암의 지질학적 과정을 귀추적으로 추론하여 모델로 나타내게 하고, 그 과정을 모델링 중심의 귀추적 추론에 관한 도식에 따라 분석하였다. 그 결과, 문제를 성공적으로 해결한 학생들의 추론은 다양한 알갱이와 많은 구멍을 CE로 삼아 퇴적암의 생성 과정과 풍화 작용을 CRM으로 각각 활성화하고 이들을 결합하여 과학적으로 타당한 설명 모델(SSEM)을 구성하는 특징이 있었다. 반면 문제 암석에 관하여 SSEM을 제안하지 못한 추론에서는 학생들이 많은 구멍이라는 증거로부터 화성암(현무암)의 생성 과정을, 다양한 알갱이라는 증거로부터 퇴적 작용을 자원 모델(RM)로 활성화하고, 이들로부터 자신들의 설명 모델(EM)을 구성하였다. 학생들이 SSEM을 구성하여 암석에 관한 지구과학 문제를 수월하게 해결하기 위해서는 문제 상황에 맞는 CE가 무엇인지 알고, 암석의 특징에 관하여 통합적 또는 시스템적으로 접근하며, 복수의 RM을 활용하고, 증거에 비추어 RM이나 EM을 평가할 필요가 있음을 제안하였다.

Abstract

The purpose of this study was to analyze undergraduate students’ reasoning for solving a problem about a rock and investigate the roles and importance of critical evidence (CE) and critical resource models (CRMs) in abductive reasoning. Participants were 20 senior undergraduate students enrolled in a science major course in a university of education. They were asked to abductively infer geologic processes of sedimentary rocks having a lot of holes and represent them with models. Their reasoning were analyzed according to a scheme for modeling-based abductive reasoning. As a result, successful student reasoning was characterized by using a diversity of grains and lots of holes as CE, activating the sedimentary rock formation and weathering as CRMs, and combining the CRMs into a scientifically sound explanatory model (SSEM). By contrast, in the reasoning unsuccessful in proposing a SSEM, students activated the igneous rock (basalt) formation and deposition as resource models (RMs) based on the evidence of the holes in the rocks and diverse grains, respectively, and used the RMs to construct their own explanatory models (EMs). It was suggested that to construct SSEMs to solve earth scientific problems about rocks, students need to know what could be CE in a particular problem situation, take an integrative or systemic approach to a rock problem, use multiple RMs, and evaluate RMs or EMs in light of evidence.

참고문헌 (37)

  1. Ault, C. R., Jr., "Criteria of excellence for geological inquiry : The necessity of ambiguity", Journal of Research in Science Teaching, 35, pp.189~212 (1998)
  2. Ault, C. R. Jr., "Tracking the footprints puzzle : The problematic persistence of science-as-process in teaching the nature and culture of science", Science Education, 94(6), pp.1092~1122 (2010)
  3. Chalmers, A. F., "What is this thing called science?" (1999), Hackett Publishing Company
  4. Chamberlin, T. C., "The method of multiple working hypotheses", Science, 15, pp.92~96 (1890)
  5. Clement, J. J., "Creative model construction in scientists and students:The role of imagery, analogy, and mental simulation" (2008), Springer
  6. Dodick, J., "Understanding scientific methodology in the historical and experimental sciences via language analysis", Science &Education, 18, pp.985~1004 (2009)
  7. Dove, J. E., "Student teacher identification of rock types", Journal of Geoscience Education, 44, pp.266~269 (1996)
  8. Ford, D. J., "The challenges of observing geologically : Third graders’ descriptions of rock and mineral properties", Science Education, 89, pp.276~295 (2005)
  9. Frodeman, R., "Geological reasoning : Geology as an interpretive and historical science", GSA Bulletin, 107(8), pp.960~968 (1995)
  10. Frodeman, R., "Geo-logic: Breaking ground between philosophy and the earth sciences" (2003), State University of New York
  11. Gray, R., "The distinction between experimental and historical sciences as a framework for improving classroom inquiry", Science Education, 98(2), pp.327~341 (2014)
  12. Jeong, J. -W., "Elementary school children’s conceptions on rock", Journal of Korean Elementary Science Education, 13(1), pp.1~17 (1994)
  13. 기원서, "백악기 남양분지의 퇴적환경과 구조적 진화", 지질학회지, 42(3), pp.329~351 (2006), 대한지질학회
  14. Kleinhans, M. G., "Terra incognita : Explanation and reduction in earth science", International Studies in the Philosophy of Science, 19(3), pp.289~317 (2005)
  15. Kortz, K. M., "Barriers to college students learning how rocks form", Journal of Geoscience Education, 57(4), pp.300~315 (2009)
  16. Kusnick, J., "Growing pebbles and conceptual prisms : Understanding the source of student misconceptions about rock formation", Journal of Geoscience Education, 50(1), pp.31~39 (2002)
  17. Kwon, D. H., "Korean landform" (2006), Hanulbooks
  18. Miall, A. D., "Empiricism and model-building in stratigraphy : Around the hermeneutic circle in the pursuit of stratigraphic correlation", Stratigraphy, 1(1), pp.27~46 (2004)
  19. 문병찬, "예비과학교사들의 화성암 육안분류 능력", 한국지구과학회지, 26(7), pp.630~639 (2005), 한국지구과학회
  20. 문병찬, "지층에 대한 탐구 활동에서 초등영재 학생들의 관찰 및 추리 특성", 초등과학교육, 28(4), pp.476~486 (2009), 한국초등과학교육학회
  21. National Academy Press, , 1996
  22. Nersessian, N. J., "Creating scientific concepts" (2008), Massachusetts Institute of Technology
  23. NGSS Lead States, "Next Generation Science Standards : For states, by states" (2013), The National Academies Press
  24. Oh, P. S., "Characteristics of abductive inquiry in earth science : An undergraduate case study", Science Education, 95, pp.409~430 (2011)
  25. 오필석, "귀추적 사고 과정에서 모델의 역할 - 이론과 경험 연구를 통한 도식화 -", 한국과학교육학회지, 36(4), pp.551~561 (2016), 한국과학교육학회[DOI]
  26. 오필석, "지구과학의 한 탐구 방법으로서 귀추법에 대한 이론적 고찰", 한국과학교육학회지, 25(5), pp.610~623 (2005), 한국과학교육학회
  27. 박경진, "예비 과학교사들의 암석에 대한 이해수준에 따른 육안분류 능력", 한국지구과학회지, 35(6), pp.467~483 (2014), 한국지구과학회
  28. Raab, T., "What is it like to be a geologist? A phenomenology of geology and its epistemological implications", Philosophy & Geography, 5(1), pp.69~81 (2002)
  29. Raia, F., "Students’ understanding of complex dynamic systems", Journal of Geoscience Education, 53(3), pp.297~308 (2005)
  30. Raymond, L. A., "Petrology: The study of igneous, sedimentary and metamorphic rocks" (2002), McGraw-Hill
  31. 서동욱, "야외 지질 학습장의 퇴적암과 지질 구조에 관한 초등학생들의 관찰 및 가설 분석", 한국지구과학회지, 25(7), pp.586~594 (2004), 한국지구과학회
  32. Stofflett, R. T., "Preservice elementary teachers’ knowledge of rocks and their formation", Journal of Geoscience Education, 41, pp.226~230 (1993)
  33. Sung, J. Y., "Sixth grade students’ content-specific competencies and challenges in learning the seasons through modeling", Research in Science Education
  34. "2015", ~
  35. Turner, C., "Earth matters: The earth sciences, philosophy, and the claims of community", pp.51~62 (2000), Prentice-Hall
  36. Tytler, R., "Tracing young children’s scientific reasoning", Research in Science Education, 33(4), pp.433~465 (2003)
  37. 위수민, "광물과 암석에 대한 고등학생들의 개념 이해의 특징", 한국지구과학회지, 28(4), pp.415~430 (2007), 한국지구과학회

관련 논문AI추천

귀추적 사고 과정에서 모델의 역할 - 이론과 경험 연구를 통한 도식화 -오필석한국과학교육학회 · 한국과학교육학회지2016 · 제36권 제4호야외 지질 학습에서 나타난 중학생들의 귀추적 추론 사례 연구김찬종, 맹승호, 박명숙, 이정아한국과학교육학회 · 한국과학교육학회지2007 · 제27권 제9호지구환경적 문제 해결 과정에서 귀추적 추론을 위한 규칙 추리 전략들오필석한국과학교육학회 · 한국과학교육학회지2006 · 제26권 제4호지구과학의 한 탐구 방법으로서 귀추법에 대한 이론적 고찰김찬종, 오필석한국과학교육학회 · 한국과학교육학회지2005 · 제25권 제5호예비 초등 교사들의 귀추적 탐구 활동에서 가설의 정교화 과정에 관한 연구오성진, 오필석한국과학교육학회 · 한국과학교육학회지2011 · 제31권 제1호초등학생의 퇴적암과 화성암 관찰 활동에 대한 실천적 인식론 분석의 에너지 주제 적용 가능성 탐색맹승호에너지기후변화교육학회 · 에너지기후변화교육2021 · 제11권 제1호

이 간행물의 다른 논문 (12건)

일반계 고등학생과의 비교를 통한 공업계 특성화고등학교 학생들의 과학학습동기 탐색하민수, 신세인, 이고은, 이준기pp. 281-296과학교과의 사회정서학습(Social and Emotional Learning) 적용 가능성 탐색: 과학 교과서의 과학과 사회정서학습 요소 분석박현주pp. 297-317중학교 과학교과서 생명과학 단원의 탐구 활동 분석: 과학탐구 기능과 8가지 과학 실천을 중심으로김미정, 홍준의, 김성하, 임채성pp. 318-333중학교 자유학기제에 적합한 과학 탐구 중심의 융합인재교육 프로그램 개발 및 적용정현도, 이효녕pp. 334-350초등학생들의 과학적 자기효능감, 자기효능감의 원천, 창의적 성향의 학년과 성별에 따른 차이임희준pp. 351-364
원문 보기