The Role of Deductive Reasoning in Scientific Activities

과학활동에서 연역적 사고의 역할

What does mean the statement that scientific reasoning is logical? In this study, we clarify the logical structure of the scientific explanation, prediction and the process of hypothesis testing. To simplify and identify the structure of scientific explanations and prediction more clearly, we used syllogism and presented various concrete examples. Especially, we showed that the logical structure of scientific explanation was well reflected in dynamics. Based on this analysis, it can be said that the deficit of students' understanding of dynamics is because that many scientific activities are focused on prediction rather than explanation. To explain the process of hypothesis testing, we reinterpreted the Wason's selection task as two stages: the process of prediction of experimental phenomena based on the presented hypothesis, and the process of the hypothesis testing based on the predicted experimental phenomena. And we suggested the reason of the logical fallacy of 'affirming the consequent' in science was because that many scientific relationships between the variables is one-to-one relationship, and compared this suggestion with the Lawon's multiple hypothesis theory. To check out the effect of content on the deductive reasoning, we reviewed some researches about psychology and psychology of science. And to understand the role of deductive reasoning in student's scientific activities, we reviewed researches about the analysis of students' responses in the task of conceptual change or evaluation of evidence and so on.

과학적 사고가 논리적이라는 말은 무엇을 의미하는 것인가? 본 논문에서는 과학적 설명과 예측의 구조 및 가설의 검증 과정이 연역적인 구조로 되어 있음을 설명하였다. 과학적 설명과 예측의 구조를 보다 명확하게 나타내기 위해 3단 논법의 간단한 구조를 사용하였으며, 특히, 동역학이 바로 과학적 설명의 구조를 나타내고 있는 것임을 지적하였다. 이때, 많은 과학 활동이 과학적 설명보다는 예측 활동을 주로 함으로서 학생들이 동역학에 대한 이해 부족을 낳고 있다고 할 수 있다. 가설의 검증 과정을 설명하기 위해 심리학의 유명한 과제 중의 하나인 와슨의 선택과제를 가설로부터 (실험) 현상을 예측하는 과정과 (실험)관찰로부터 가설을 검증하는 두단계 과정으로 재해석하였다. 또한 가설 검증 과정에서의 대표적인 오류 중의 하나인 후건 긍정의 오류가 과학활동에서 왜 빈번하게 나타나는지를 설명하고 로슨의 다중가설 이론과 비교하였다. 연역적 사고에서 내용의 영향을 살펴보기 위해 심리학의 연구들과 과학자의 실제 활동에 대한 과학 심리학적 논의를 간단히 언급하였다. 나아가 실제 학생들의 과학 활동에서 연역적 사고가 어떠한 역학을 하는지를 알아보기 위해 실제 학생들의 과학 활동을 분석한 일련의 연구들을 조사 정리하였다.