Scientific Thinking Types and Processes Generated in Inductive Inquiry by College Students

대학생들의 귀납적 탐구에서 나타난 과학적 사고의 유형과 과정

  • Published : 2003.06.30

Abstract

The purpose of this study was to analyze scientific thinking types and processes generated in inductive inquiry by college students. Subjects were three college student. Three inductive tasks were developed: Caminalcules set I which is a task consisted of 6 imaginary animals, a potato task which is a task about the interaction between juiced potato and $H_2O_2$, and Caminalcules set 2. Subjects' thinking types and processes were investigated through thinking-aloud method and interview. Subjects' performances were recorded on videotapes and analyzed. Subjects have shown 5 types of inductive thinking in the first task; observing, discovering commonness, discovering pattern, classifying, discovering hierarchy. The processes of inductive thinking shown by students are followed; observing $\rightarrow$discovering commonness $\rightarrow$classifying $\rightarrow$discovering pattern $\rightarrow$discovering hierachy. The subtypes of inductive thinking on observing were investigated by the analysis of subjects' performance on the second task. In analysis of protocol, student' thinking types on observing have been classified as simple observing and operational observing. Operational observing has been categorized conjectural observing and predictive observing. The subtypes of inductive thinking on classification and hierarchy were investigated by the analysis of subjects' performance on the third task. In analysis of protocol, students' thinking types on classification have been searching criteria for classifying and selecting criteria for classifying. Subtypes of discovering hierarchy have been classifying groups and hierarchical ordering by students. Processes of classifying groups proceeded from searching criteria for classifying to selecting criteria for classifying.

이 연구의 목적은 학생들이 귀납적 탐구활동을 수행할 때 나타나는 사고의 유형과 과정을 분석하는 것이다. 이를 위해 이 연구에서는 먼저, 선행 연구를 고찰하여 귀납적 탐구활동 수행에 적합한 과제를 개발하였다. 개발된 과제는 3가지로 첫 번째가 Caminalcules set 1, 두 번째가 감자즙과 과산화수소의 반응 관찰 과제, 그리고 세 번째가 Caminaclules set 2이다. 연구대상은 교원 양성 대학교 2-3학년 학생 3명으로 하였다. 피험자들은 과제를 수행하는 동안 발성화법과 면담을 통하여 프로토콜을 생성하였다. 모든 과제수행 과정은 비디오로 녹화되었다. 연구 결과, 귀납적 탐구호라동 과제로 게시된 과제 1에서 학생들은 관찰, 공통성 발견, 경향성 발전, 분류, 위계의 다섯 가지 귀납적 사고 유형을 보였다. 귀납적 사고 유형이 나타나는 사고 과정은 관찰$\rightarrow$공통성 발견$\rightarrow$분류$\rightarrow$경향성 발견$\rightarrow$위계이다. 과제 2에서 학생들의 프로토콜 분석을 통하여 관찰의 사고는 단순관찰과 조작관찰로 나눌 수 있었다. 조작관찰은 다시 예측관찰과 추측관찰로 구분할 수 있었다. 학생들이 에측관찰이나 추측관찰을 할 때 진행되는 사고 과정은 예측(추측)적 의문 발상$\rightarrow$예측(추측)$\rightarrow$조작 방법 고안${\rightarrow}$단순관찰이었다. Caminalcules set 2인 과제 3은 분류와 위계의 하위 사고 유형과 과정을 하기 위하여 제시된 과제이다. 분류의 사고에서 나타난 하위 사고 유형은 분류기준 고안과 분류기준 선택 이었다. 위계의 사고에서 학생들은 집단분류와 위계적 배열의 사고 유형이 표현되었다. 분류의 사고 과정에서 분류기준 선택을 할 때는 일부 관찰 대상의 공통점과 차이점을 찾아 분류기준을 고안한 뒤, 분류 기준을 선택하는 과정으로 진행되었다. 위계의 사고 과정에서 집단 분류의 사고 과정은 집단분류 기준 고안에서 집단분류 기준 선택으로 진행되었다.

Keywords

References

  1. 권용주, 양일호, 정원우(2000). 예비 과학교사들의 가설창안 과정에 대한 탐색적 분석. 한국과학교육학회지, 20(1), 29-42
  2. 권용주, 정진수, 박윤복, 강민정(2003). 과학적 지식 생성의 과정에 대한 과학 철학적 연구. 한국과학교육학회
  3. 김은숙, 윤혜경(1996). 제1, 2회 학생 과학 공동 탐구 토론대회의 종합적 평가. 한국과학교육학회지, 16(4), 376-388
  4. 박종원, 김익균(1999). 과학적 관찰의 의미와 탐구과정에서 학생들의 관찰 행동 분석. 한국과학교육학회지, 19(3), 487-500
  5. AAAS.(1962). SAPA. Washington, DC: author
  6. Adsit, D. J., & London, M.(1997). Effects of hypothesis generation on hypothesis testing in rule discovery tasks. Journal of General Psychology, 124(1), 19-35 https://doi.org/10.1080/00221309709595505
  7. Csapo , B.(1997). The development of inductive reasoning: Cross-sectional assessments in an educational context. International Journal of Behavioral Development, 20(4), 609-626 https://doi.org/10.1080/016502597385081
  8. Gendron, R. P.(2000). The classification & evolution of Caminalcules. The American Biology Teacher, 62(8), 570-57 https://doi.org/10.1662/0002-7685(2000)062[0570:TCEOC]2.0.CO;2
  9. Hamers, J. M., Koning, E., & Siitsma, K.(1998). Inductive reasoning in third grade: Intervention promises and constraints. Contemporary Educational Psychology, 23, 132-148 https://doi.org/10.1006/ceps.1998.0966
  10. Hodson, D.(1986). The Nature of Scientific Observation. School Science Review, 68(242), 17-29
  11. Holland, J. H., Holyoak, K. J., Nisbett, R E., & Thagard, P. R.(1989) Induction: Processes of inference, learning, and discovery. Cambridge, MA: MIT Press
  12. Inhelder, B., & Piaiet, J.(1964). The early growth of logic in the child. W. W. Norton & Company, Inc.
  13. Klauer, K. J., & Phye, G. D.(1995). Cognitive training for children. Seattle: Hogrefe & Huber
  14. Klauer, K. J., Willmes, K., & Phye, G. D.(2001). Inducing inductive reasoning: Does it transfer to fluid intelligence? Contemporary Educational Psychology, 2001
  15. Lawson, A. E.(1995). Science teaching and the development of thinking. Belmont, CA: Wadsworth Publishing Company
  16. Lawson, A. E.(1985). A review of research on formal reasoning and science teaching. Journal of Research in Science Teaching, 22(7), 569-618 https://doi.org/10.1002/tea.3660220702
  17. Martin, M.(1972). The concepts of science education. Scott, Foresman and Company
  18. Sternberg, R. J., & Gardner, M. K.(1983). Unities in inductive reasoning. Journal of Experimental Psychology: General, 112(1), 80-116 https://doi.org/10.1037/0096-3445.112.1.80
  19. Thurston, L. L.(1938), Primary mental abilities. Psychometric Monographs (Serial No. 1). Chicago: University of Chicago Press
  20. Zimmerman, C.(2000). The development of scientific reasoning skills. Developmental Review, 20, 99-149 https://doi.org/10.1006/drev.1999.0497