• 한국과학교육학회지
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• 제18권3호
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• pp.427-441
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• 1998

청소년들의 과학적 추론이나 과학개념 변화에 영향을 미치는 변인들에 대한 교육학적 또는 심리학적 접근에서 수행 된 연구들은 많지만, 아직 두뇌기능의 성숙적 측면에서 이들 변인에 대한 접근은 국내외적으로 거의 이루어지질 않았다. 이 연구는 청소년들의 과학객 추론 능력과 개념획득 능력이 그들의 전두엽연합령(prefrontal lobes)의 인지적 기능, 예를 들면 설계기능(planning function) 또는 억제기능(inhibiting function)의 성숙에 의해서 주로 매개된다는 가설을 테스트하였다. 이 가설을 테스트하기 위하여 한국의 중등학생들의 과학척 추론 능력, 수업을 통한 개념 변화 능력, 추론능력과 개념변화에 영향을 미치는 것으로 알려져 온 탈잠입능력과 작동기억용량, 그리고 설계능력과 억제능력을 조사하여 그들 사이의 상관성과 회귀계수를 알아보았다. 이 연구의 결과는 전두엽연합령의 셜계능력과 억제능력이 과학적 추론 및 개념변화와 통계적으로 유의하게 관련되어 있음을 보여주었을 뿐만아니라, 더 나아가 과학적 추론과 개념변화에 이미 유의미한 인지변인으로 지지되어온 탈잡입능력과 작동기억용량보다 높은 지수로 관련되어 있음을 보여주었다. 이 연구는 또한 전두엽연합령의 인지적 기능들이 크게 활성과정(representing process)과 억제과정 (inhibiting process)으로 수행되어짐올 보여주었고, 이들 두 인지과정은 과학적 추론과 개념변화과정은 물론 다른 인지활동에도 적용되어질 수 있음을 본 연구는 제시하고 있다.

• 한국과학교육학회지
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• 제40권1호
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• pp.77-87
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• 2020

과학 탐구는 과학에 대한 다양한 학습의 차원에서 그 중요성이 강조되고, 다양한 방법과 목적에 따라 운영되었다. 과학 학습에 대한 다양한 측면 중 과학적 사고력과 같은 과학과의 중요 역량 함양이 강조되고 있다. 따라서 과학적 추론이 적절하게 일어날 수 있도록 안내할 필요가 있다. 이 연구는 학습자들이 과학적 탐구를 진행하는 과정 중, 탐구 문제의 발견과 구성 과정에서 드러내는 과학적 추론을 살펴보고 그 의미를 탐색하고자 하였다. 또한 어떠한 요인이 이 복잡한 과정에 영향을 끼치는지 살펴보고자 하였다. 이러한 목적에 따라 '삼투 현상' 관련 탐구를 수행한 대학생 2개 모둠의 탐구 과정과 결과를 분석하였다. 연구 참여자들의 탐구 계획서 및 발표 자료, 모둠 별 면담을 분석하였다. 그 결과, 이들은 '삼투 현상'에 대한 자신들의 탐구 문제를 구성하고 진행하는 과정에서 연역, 귀납, 귀추의 추론방식을 다양하게 활용하는 것을 확인할 수 있었다. 탐구와 추론이 역동적으로 이루어지는 과정에서 규칙적인 변칙 사례와 실험 도구의 특징이 이들의 추론에 영향을 끼침을 살펴보았다. 다양한 추론들은 참여자들 스스로 관찰한 현상에 대해 최선의 설명을 구성하는 것을 목적으로 탐구를 지속하는 중에 이루어졌다. 끝으로 이 연구의 결과를 바탕으로 과학 탐구를 기반으로 삼는 프로그램들의 개발 맥락에 대해 제공하는 몇 가지 시사점을 논의하였다.

• 한국과학교육학회지
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• 제31권6호
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• pp.901-919
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• 2011

이 연구의 목적은 과학자와 초등과학영재의 탐구 수행 과정에서 나타난 귀추적 추론을 분석하기 위한 것이었다. 연구를 위한 피험자는 과학자 8명과 서울교대 과학영재교육원에 재학 중인 과학영재 8명이었다. 연구 결과, 과학자와 과학영재의 탐구 과정에서 귀추적 추론은 가설생성, 실험설계, 결과해석 3단계에서 나타났다. 각 단계의 귀추적 추론은 복합적 귀추, 유추적 귀추, 관찰-기반 귀추, 논리-기반 귀추, 선택적 귀추 5가지 유형을 나타냈다. 그리고 과학영재의 귀추적 추론의 하위 추론 과정은 과학자와 몇 가지 다른 특징을 보였다. 첫째, 과학자가 변인속성탐색 이후에 방법표상이나 설명자표상이 나타난데 비해, 과학영재는 방법표상 후에 변인속성탐색이 나타났다. 둘째, 과학자는 논리-기반 귀추에 의존하는 경향이 강하고, 과학영재는 관찰-기반 귀추에 의존하는 경향이 강하다. 셋째, 과학자는 가설생성, 실험설계, 결과 해석 단계에서 거의 비슷한 비율로 귀추적 추론이 나타난 반면, 과학영재는 실험설계 위주로 추론했다.

• 한국과학교육학회지
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• 제27권9호
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• pp.818-831
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• 2007

지구과학 탐구에서 귀추적 탐구의 중요성을 인식하고, 이를 모델로 한 지구과학 수업에 대한 이론적인 접근이 진행되어 왔다. 또한, 구체적인 지구과학 탐구의 장으로서 야외 지질 학습 현장에 대한 귀추적 탐구의 연구 사례는 매우 중요하다. 이 연구에서는 귀추적 학습 모형을 바탕으로 구성된 야외 지질 학습 프로그램을 중학교 과학 영재 학생들에게 적용하여 학생들의 귀추적 추론 사례와 그 과정에 사용된 사고 전략 및 교사의 교수법적 중재가 학생들의 귀추적 추론에 미치는 영향을 알아보았다. 연구 결과, 학생들은 야외 지질 학습을 진행하는 동안 암석의 구별,함께 나타나는 서로 다른 암석의 생성 과정 설명,변성암의 절리 형성 과정 설명,답사 지역 지형의 형성 과정 설명 등의 사례를 귀추적으로 추론하였다. 또한,학생들은 노두에서 관찰한 사실들을 설명할 수 있는 적절한 규칙을 찾아내는데 다양한 사고 전략들을 사용하였다. 이를 통해 야외 지질 학습 과정에서 학생들에게 과학자들이 수행하는것과 유사한 탐구 및 추론 과정을 경험하게 함으로써 학생들의 귀추적 추론 능력을 함양시킬 수 있음을 보여주었다. 한편, 야외 지질 학습 과정에서 교사의 교수법적 중재는 학생들의 귀추적 추론 과정을 지원하였으며, 특정한 사고 전략을 유도하기도 했지만, 추론의 내용까지 보장해 주지는 못하였다. 학생들은 관찰한 사실들을 설명하기 위한 규직을 추리할 때,그들이 기존에 가지고 있던 잘못된 배경 지식에 근거하고 있었다. 따라서 학생들이 야외 지질 학습 과정에서 올바른 가설을 수립하여 답사 지역의 지질을 해석하고,설득력 있는 귀추적 추론을 위한 규칙을 추리하도록 하기 위해서 교사는 학생들의 귀추적 추론 능력을 길러 주는 것뿐만 아니라,학생들에게 정확한 배경 지식과 정보를 제공해 줄 수 있어야 한다.

• 한국지구과학회지
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• 제42권3호
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• pp.365-380
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• 2021

본 연구의 목적은 암석 판별 탐구에서 중학교 영재학생들의 과학적 관찰과 추론의 특징을 탐색하기 위함이었다. 이를 위하여 영재교육원에 다니는 19명의 중학교 1학년 학생들에게 과학 교과서에서 중요하게 다루는 화성암, 변성암, 퇴적암이 포함된 5가지 암석 샘플을 나누어 주고 각 암석의 형성과정, 종류, 이름 등을 유추해 보도록 하였다. 연구 결과, 학생들이 주로 주목하는 암석의 특징은 색, 조직, 구조로 나타났다. 전형적인 암석의 경우 기억에 의존하여 즉각적으로 암석 판별에 성공하나 관찰에 근거한 유의미한 추론이 이루어지지 못하는 반면, 판별에 어려움을 겪는 암석의 경우 관찰에 근거한 유의미한 추론 과정이 담화를 통해 드러나기도 하였다. 또한 유의미한 관찰 결과로부터 과학적 추론을 타당하게 구성하였으나 암석 판별에 실패한 경우도 나타났다. 본 연구 결과는 중학생들의 암석 판별 탐구 활동에서 학생들의 현 수준을 파악하고, 학교 현장에서 이루어지는 암석 판별 탐구가 학생들에게 과학적 관찰과 추론의 경험을 제공할 수 있도록 방안을 모색하고, 시사점을 제공하고자 한다.

• 한국정보처리학회:학술대회논문집
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• 한국정보처리학회 2021년도 추계학술발표대회
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• pp.545-547
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• 2021

발전시설 장비는 이상이 생기면 큰 경제적 피해를 발생시키기 때문에, 장비의 계통마다 수십만 개의 센서들이 부착되어 장비의 정상 작동 여부를 모니터링 한다. 장비의 이상 감지를 위해서, 최근 활발히 연구되고 있는 딥러닝 등의 기술을 활용한 AI 모델을 생성하여 장비의 고장을 예측한다. AI 모델을 학습하고 추론하기 위해서는 수많은 센서 중에서 AI 모델을 생성할 센서들을 선택하고, 지속적으로 모니터링 되는 값들을 비교하여 이상 감지 여부를 스트리밍 환경에서 추론할 수 있는 센서 빅데이터 질의 처리 및 스트리밍 추론 시스템이 필요하다. 본 논문에서는 AI 모델을 학습하고 스트리밍 추론할 수 있는 빅데이터 질의 처리 시스템을 설계 및 구현한다.

• 한국과학교육학회지
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• 제26권4호
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• pp.546-558
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• 2006

본 연구의 목적은 지구환경적 문제를 해결하는 과정 중에 귀추법이 어떻게 활용되는가를 발견법적으로 확인하기 위한 것이었다. 현직 지구과학 교사, 사범대학의 예비 과학 교사, 그리고 고등학교 학생 등 서로 다른 배경을 지닌 참여자들이 총 32개 조를 이루어 끝이 열린 형태의 지구환경적 문제를 해결하였고, 그 과정에서 자신들의 추론 과정이 기록된 텍스트를 산출하였다. 이 텍스트에 포함된 추론 과정을 귀추법의 삼단논법적 형식에 따라 정리하고 귀추적 추론에서 사용된 사고 전략들을 반복적으로 분석하였다. 그 결과, 추론자들이 지구환경적 문제 해결 상황에서 귀추법을 사용하였으며, 그들은 다양한 사고 전략들을 활용하여 귀추적 결론을 낳게 하는 규칙을 추리해 내었음을 알 수 있었다. 이 전략들은 자료의 재구성, 연쇄적 귀추, 특이 정보의 채택, 모델 구성 및 조작, 인과적 결합, 제거, 사례 기반의 유추, 그리고 존재에 관한 전략 등이었다. 결론적으로, 학생들의 사고 능력을 증진시키고 지구과학과 지구환경적 문제 해결 과정의 특징에 대한 학생들의 이해를 함양하기 위하여 귀추적 추론 과제가 이용될 수 있다는 것을 시사 받을 수 있었다.

• 한국지구과학회지
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• 제31권2호
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• pp.185-204
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• 2010

지구과학 탐구 대상은 다른 학문의 탐구 대상과 달리 거대한 시 공간적 규모, 접근 불가능성, 통제 불가능성, 복잡성 등을 지니고 있다. 그렇기 때문에 지구과학의 탐구 대상을 실험실 내에서 실제 조작을 통해 탐구하는 것은 매우 어렵거나 심지어 불가능하다. 따라서 지구과학에서는 실제 조작을 하지 않고도 탐구를 할 수 있는 대안이 필요하다. 실제 조작을 하지 않고 탐구를 수행하는 대표적인 탐구인 사고실험으로부터 추론의 역할을 재조명하고 추론을 사용한기존의 탐구 수업 모형들의 특징을 조사하였다. 각 탐구 모형들을 지구과학에 적용하는데 있어서의 시사점을 살펴보고 이들을 바탕으로 지구과학적 현상의 탐구에 적합한 추론 중심 탐구수업 모형을 제안한다.

• 영재교육연구
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• 제23권5호
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• pp.817-833
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• 2013

본 연구에서는 토마스 영(T. Young)이 빛의 간섭 이론을 형성하는 과정에서 보인 창의적 사고과정을 분석하여 과학교육 특히 과학을 통한 창의성 교육에 대한 시사점을 도출하는 데 목적을 두었다. 이를 위해 영(Young)이 직접 집필한 빛의 간섭 이론에 대한 논문을 분석하는 문헌분석의 연구방법을 적용하였다. 연구결과는 다음과 같다. 첫째, 영은 소리와 빛의 유사성을 추론하는 과정에서 비유추론을 사용했으며, 이 과정에서 영의 예리한 관찰력을 볼 수 있다. 둘째, 영은 파장이 같은 두 물결파가 나타내는 파동의 간섭 현상으로부터 귀추하여, 같은 근원의 두 빛이 어떤 거리에서 중첩될 때 밝고 어두운 연속적 무늬를 나타낼 수 있음을 추론하고 빛의 간섭 현상을 설명하는 가설을 설정하게 된다. 그리고 실험 장치를 개발하여 이를 증명하였으며 이것은 빛이 파동임을 증명하는 결정적인 실험이 된다. 이것으로부터 전혀 다를 것 같은 소리와 빛 사이의 유사성을 영이 발견한 것도 창의적이지만 그 유사성을 좀 더 높은 수준의 '파동성'으로 추론한 것뿐만 아니라 동일한 빛이 갈라졌다가 만날 때 밝고 어두운 무늬를 보이는 현상이 두 물결파가 만나 보강과 소멸을 보이는 현상과 동일한 이론으로 설명될 수 있음을 추론하여 빛의 간섭 현상을 설명하는 가설을 추론한 것 또한 성공한 귀추의 하나로 중요한 창의성 발현에 속한다. 끝으로 영은 물결파의 간섭현상을 보이기 위해 실험 장치를 고안하였으며, 파동의 중첩을 쉽게 설명하기 위해 슬라이더 장치를 고안하였다. 또한 빛의 간섭 현상을 보이기 위한 이중 슬릿 실험 장치를 고안하였다. 이상과 같이 영의 빛의 간섭 이론을 형성하는데 활용한 비유추론과 간섭 현상을 보이기 위한 실험 장치는 과학교육에서 창의성 교육에 적절히 활용할 수 있는 교육방법과 실험설계이다.

• 과학교육연구지
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• 제41권3호
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• pp.426-446
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• 2017

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.