본 연구의 목적은 학생들이 과학 이론과 과학 법칙의 차이를 어떻게 이해하고 있는가를 알아보는 것이다. 과학 지식의 서로 다른 종류인 과학 이론과 과학 법칙에 대해서 올바르게 이해하고 있는 것은 과학의 본성을 이해하는 데 있어서 매우 중요함에도 불구하고 이에 대한 연구는 충분히 이루어지지 않고 있기 때문이다. 본 연구에서는 서울 지역의 고등학교 학생 32명을 대상으로 개방형 질문으로 구성된 설문을 실시하였다. 조사 결과, 학생들은 '과학 이론은 아직 증명되지 않은 것이며, 과학 법칙은 확실히 증명된 것이다.' 및 '과학 이론이 충분한 증거가 뒷받침되어 증명되면 법칙이 된다.'는 오개념을 가지고 있는 것으로 나타났다. 아울러 학생들이 알고 있는 과학 이론의 상당수가 지구과학 과목에 포함되고, 알고 있는 과학 법칙의 대부분이 물리, 화학 과목에 포함되어 있는 것으로 미루어, 지구과학을 덜 과학적인 학문으로 잘못 인식하고 있을 가능성도 보였다. 따라서 과학 이론과 과학 법칙에 대한 분명한 차이를 이해하는 것은 지구과학에 대한 올바른 인식에도 도움을 줄 것으로 기대된다.
이 연구의 목적은 거시적인 관점에서 NOS의 중요한 요소들을 강조한 Flow map(oh, 2011)를 이용한 명시적이고 암시적인 교육의 본성교육이 얼마나 이루어졌는가를 알아본다. 과학의 본성은 지식의 내용뿐만 아니라 지식이 어떻게 형성되었는가에 있다. 이러한 과학의 본성을 이해한다는 것이 현대의 과학의 중요한 목적중의 하나인 과학적 소양을 얻는 것이다. 이를 구체적으로 실현하는 교수 모형으로 가장 중요한 이론의 생성과 실험에 의한 확증과 이론의 확증을 미시적인 관점으로 연구를 전개하였다. 따라서 먼저 Kuhn(1996)의 과학철학 이론과 NOS를 통한 Flow map 개발에 이론적 배경이 된 과학의 본성의 정의, 과학의 본성에 대해 합의된 핵심 요소들, Kuhn(1996)의 과학철학 이론을 바탕으로 한 Oh(2011)가 제안한 Flow map의 구조를 알아본다. 연구방법은 귀추(abduction)를 통한 가설의 생성과정과 확증을 보여주는 Oh(2012)의 자연과학의 추리과정을 이용하여 충북대학교 천문우주학과에서 자연과학캠프에 참여한 고등학생들을 대상으로, "Galileo의 흑점발견과정"으로부터 현대의 태양의 흑점 모형을 이해하도록 한다.
논리실증주의자들이 주장한 과학적 관찰의 이론독립성 논제와 핸슨과 쿤 등이 주장한 관찰의 이론의존성 논제는 관찰과 이론의 관계에 대해 우리가 고려할 수 있는 모든 가능성을 대표하지 않는다. 관찰의 이론독립성 논제가 문제가 있듯이 이론의존성 논제 역시 문제가 있다. 이 글에서 필자는 과학적 관찰에 대한 자연스러운 인식적 태도를 제안할 것이다. 자연스러운 인식적 태도는 이론의존성을 인정하면서도 관찰 또는 실험의 중요성을 강조함으로써 그 동안 이론 중심적인 맥락에서 무시되어왔던 관찰과 실험의 새로운 역할들을 인정한다. 먼저 관찰의 이론의존성 논제를 지지하는 입장으로서 핸슨과 쿤의 이론이 검토된다. 이어서 핵킹의 실험주의 입장이 소개되고, '관찰이 이론에 선행하는 경우'와 '잘못된 이론과 올바른 관찰이 결합하는 경우'를 중심으로 이론의존성 논제의 문제점이 제시된다. 또한 이론이 갖는 두 가지 역할 즉 관찰을 유도하는 역할과 검사의 목표로서의 역할에 주목하여 이론의존성 논제의 이론적 문제점이 논의된다. 이러한 논의를 중합하여 관찰에 대한 자연스러운 인식적 태도가 이론독립성 논제와 이론의존성 논제, 그리고 실험주의간의 비교를 통하여 제시 된다.
본 연구에서는 과학교육 전문가 5인으로 구성된 포커스 그룹 토의(FGD)를 활용하여 모델 및 모델링에 관한 의미를 토의하는 과정에서 주요 주제로 다루어진 '모델과 이론의 관계'를 탐색하였다. 7회 수행된 FGD는 과학교육 연구에서 활발히 진행되고 있는 '모델 및 모델링'과 관련하여 '모델 혹은 모델링이란 무엇인가'라는 질문을 출발로 하여 토의가 전개되었다. 토의 과정에서 이론과의 관계를 중심으로 모델 및 모델링에 관한 몇 가지 주요한 논제가 제기되었고, 본 연구는 그 논제를 중심으로 전개된 토의의 흐름을 추적하였다. 이 연구에서 주목한 것은 FGD에서 연구 참여자들의 이론과 모델의 관계에 대한 토의가 하나의 주장으로 수렴되지 않고, 그와 관련된 몇 가지 논제들이 새로 불거져 나오는 상황은 그 논제에 대한 기존의 개념을 탈바꿈하고 새로운 이해를 추구하는 시도로 이어졌다는 점에 있다. 연구 결과는 세 가지 논제, '모델 혹은 모델링이란 무엇인가?', '모델과 이론의 관계는 어떠한가?', '이론에 기반하지 않은 모델링은 가능한가?'를 포괄하며, 특히 모델과 이론의 관계는 1) 모델이 이론 연역적이고, 모델링이 이론을 현상에 적용하는 것으로 이해되는가, 2) 모델이 이론으로 귀납되는가, 3) 모델링이 특정 구조를 갖는 바탕이론(경험적 지식의 틀)을 기반으로 출발하거나 혹은 바탕이론이 명시적으로 드러나지 않은 채 여러 가지 다른 자원들의 연결로 이해되는가로 토의되었다. 연구의 결과를 토대로, 과학철학과 과학교육, 그리고 과학교육 연구자와 과학교사 교육에 대한 함의가 제시되었다.
90년전 '상대성이론'을 발표해 온 세상의 예찬을 받아온 아인슈타인. 나치스의 배척운동으로 1922년 발표된 그의 노벨상 수상업적은 '상대성이론'이 아닌 '광전효과연구'였으며 1년 전의 수상결정을 뒤늦게 발표한 것이다. 그의 상대성이론은 과학사에 가장 위대한 업적의 하나로 길이 남게 되었지만 대학낙방, 사촌과의 재혼 등 사생활을 밝힌 그의 전기가 최근에 나와 성인같기만 하던 그의 모습은 허구였다는 것이 드러나고 있다.
과학적 관찰은 과학적 탐구활동에서 중요하게 인식되어 왔다. 그러나 그러한 중요성에 비해 과학적 관찰에 대한 보다 세분된 논의와 교사 및 학생의 이해를 위한 방안 제안이 구체적이지 못한 것이 사실이다. 이에 본 연구에서는 과학적 관찰의 이론의존성에 대한문헌 연구를 통해 세부적으로 관찰의 이론의존성을 11개 유형으로 나누어 진술하였다. 11개 진술문에 대해 학생과 교사의 이해정도를 조사한 결과, 구체적으로 관찰의 이론의존성의 어떤 측면에 대해서 교사의 연수와 학생지도에 특별히 관심을 가질 필요가 있는지를 알 수 있었다. 이러한 연구결과는 과학의 본성 이해를 위한 교사 연수 프로그램이나 학생용 학습 활동지 개발에 근거있게 활용될 수 있을 것이다.
이 연구의 목적은 행위자-네트워크 이론이 과학교육 연구에 주는 시사점을 도출하는 것이었다. 이를 위해 최근 국내외의 교육 분야의 연구에서는 어떻게 행위자-네트워크 이론을 적용해왔는지를 중심으로 선행연구를 분석하였다. 연구 결과 교육 분야에서 행위자-네트워크 이론을 적용한 교육 연구들은 크게 세 가지 접근방식으로 분류되었다. 첫째, 교육 방법이나 관점을 구성하기 위한 인식론적 관점으로 활용하거나 둘째, 비인간의 행위성을 인식하는 존재론적 관점으로 활용하거나 셋째, 교육 연구를 위한 방법론으로 활용 또는 제안하였다. 연구 결과를 토대로 과학교육 연구에의 기여 가능성을 논의하였다. 새로운 이론적 관점으로써 행위자-네트워크 이론이 과학교육의 실천과 연구에 있어 함의를 줄 수 있을 것으로 기대한다.
'M-이론'의 등장으로 최근 물리학계에 새로운 혁명이 일고 있다. 'M-이론'은 지금까지 양자이론으로 설명하지 못했던 많은 문제들을 해결할 수 있는 길을 열었다. 특히 새로운 수학이나 물리학을 창조하고 새로운 논리와 사고방법을 허용하여 새로운 철학을 전개해 줄 것이라고 사람들은 기대하고 있다.
과학의 본성(NOS)에 대한 교육 담론들은 과학지식의 역할에 따른 구분, 특히 이론과 법칙의 구분을 과학교육의 중요한 학습목표로 규정한다. 그런데 과학자집단은 법칙, 이론, 원리 등의 용어를 명확한 정의없이 사용하며, 이 용어들이 관습적인 언어표현 속에서 일관된 의미를 갖지도 않는다. 당위와 현실사이의 이러한 차이는 교수학습의 혼란을 유발할 수 있다. 이러한 문제의식에서 본 연구는 법칙, 이론, 원리의 의미, 그리고 과학지식의 구조에 대해 논의한 과학교육연구와 과학철학문헌을 비판적으로 검토하였다. 과학교육연구에 대한 검토 결과 NOS 연구자들에 의한 법칙과 이론의 규범적 정의와 이 용어들의 실제 사용 사이의 불일치는 상당히 심각한 것으로 드러났다. 또한 과학철학문헌에 대한 검토를 통해 법칙과 이론의 구분이라는 이분법을 넘어서 과학지식에서 법칙, 이론, 원리라는 세 범주를 구분해야 할 필요성을 제기하였고, 관련 논의를 종합하여 법칙, 이론, 원리에 해당하는 지식의 특성을 정리하였다. 규범적 정의와 관습 사이의 불일치를 고려하면 세 범주와 관련된 교육의 목표로 용어의 정확한 구분을 강조하는 것은 바람직하지 않을 수 있다. 그보다는 서로 다른 기능과 특징을 갖는 세 종류의 지식이 있다는 것에 교육의 초점을 맞출 필요가 있다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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