Printed in the Republic of Korea
고등학생과 과학교사의 과학철학적 관점에 대한 연구
백성혜*·김윤기·최은희·김성애 한국교원대학교화학교육과
(2005. 7. 28 접수)
High School Students’ and Science Teachers’ Philosophical Views on Science
Seoung-Hey Paik*, Youn-Ki Kim, Eun-Hee Choi, and Seoung-Ae Kim
Department of Chemistry Education, Korea National University of Education, Chung-Buk 363-791, Korea (Received July 28, 2005)
요 약. 이연구에서는고등학생과과학교사들을대상으로과학의본성을알아본다양한기존의검사도구 들을살펴보고, 과학철학적방법론에근거하여다양한검사도구의시각을통일한새로운검사도구를개발하 였다. 그리고이검사도구로고등학생들과과학교사들의과학에대한인식을조사하였다. 그결과, 고등학생 들과과학교사의과학철학적관점은전반적으로약간가설-연역적방법으로쏠린중립적경향을나타내었다. 이 러한경향은고등학생들의계열과성별에따라, 그리고과학교사들의성별과근무학교에따라차이를보이지 않았다. 개발한검사도구의하위주제는 6가지였는데, 지식의객관성, 이론/실험/법칙/모델, 과학적연구방법,
진보된이론에대한인식등에서는교사와학생의차이가별로크지않았다. 그러나과학변화양상과과학과 비과학에대한인식은교사와학생사이에관점의차이가크게나타났다.
주제어: 과학철학, 고등학생, 과학교사, 검사도구개발
ABSTRACT. In this study, we investigated diverse testing tools for searching nature of science, and developed new testing tool for integrating diverse sights of the tools. We investigated viewpoints of science of high school students and science teachers. Most of them tended to have neutral viewpoint slightly tended to hypothesis-deductivism. This ten- dency is not differ according to students’ academic course and gender, and teachers’ sex and school levels. The sub-cat- egories of the testing tool were six; objectivity of knowledge, theory/experiment/law/model, scientific research method, patterns of change in science, classification of science and non-science, progressive theory. There were not differ form science teachers and students on philosophical viewpoints on science. But on the viewpoints of patterns of change in sci- ence and classification of science and non-science, students were differ from science teachers.
Keywords: Scieuce Philosophy, High School Student, Science Teacher, Development of Testing Tool
서 론
현대는여러가지방법을통해자연세계를이해한 다. 일상생활에서 자연현상의원리나법칙을깨닫기 도하고, 과학 수업을통해서그것을습득하기도한 다.1그럼으로써우리는과학의본성에대해어떤견
해를갖게된다. 이런과학의본성은자연세계에서보 편적진리나법칙의발견을목적으로한체계적지식 인과학을보다깊게이해하는데필요하며, 과학적소 양을기르는데도역시중요하다. 우리가과학의본성 에대해연구하는분야를우리는과학철학이라고부 른다. 과학철학적관점은과학적탐구의과정에포함
된요소를설명하여주며, 그럴듯하거나믿을만한 결과를가능하게하는 “과학적방법”에대해알수있 게해준다. 즉과학철학은과학하는방법에관한이 론을제공하며, 과학사의흐름속에서나타나는과학 철학의다양한관점들은우리가수행하는과학의본 질에대한이해를제공하는귀중한자료가된다. 그 러나과학교육영역에서우리가가르치는과학에대 한이분야의연구는극히부분적으로만진행되어오 다가, 최근에이르러서야과학의본성개념과인식론 적신념에관한연구가빈번히이루어지고있다.2
그러나연구자들마다서로다른과학철학적관점을 알아보는도구를사용하여그결과를비교하기어렵 고, 연구마다특정한일부과학철학적관점만을비교 분석함으로써연구결과들을 통해 공통적인 특징을 인식하기쉽지않다.
따라서이연구에서는과학본성에대한인식의경 향을알아보기위하여사용되었던설문도구들의특 징을비교분석함으로써공통점등을추출하여결과 를비교분석하는것이가능한보편적인검사도구를 개발하고자한다. 그리고이검사도구를이용하여일 정시간동안과학을공부한고등학교학생들과과학 을가르치는과학교사들에게투입하여, 그들의과학 철학적관점을비교분석하고선행연구의결과와비 교하여그특징을살펴보고자한다.
구체적인연구문제를제시하면다음과같다. 첫째,
과학의본성에대한고등학생들과 과학교사들의인 식을알아보기위한과학철학적관점의검사도구를 개발한다. 둘째, 검사도구를이용하여고등학교학생 들과과학교사들의과학철학적관점의차이를비교 분석한다.
선행 연구 고찰
권성기와박승재3는교육대학생을대상으로 Nott와
Wellington4의도구를사용하여과학교육강의를통한
과학의본성에대한개념 변화정도를조사한결과,
강의전이나후에도과학의본성에대한개념변화가 거의일어나지 않음을알아냄으로써과학의 본성에 대한개념이매우 견고하다는것을보여주었다. 장 병기5는권성기와박승재3가번역한검사지를사용하 여초등교사의과학의본성에대한인식을조사했는 데, 그결과초등교사들의절반정도는귀납주의적,
실증주의적, 실재론적, 그리고비상황주의적인 고전 적과학철학적의입장을가지고있는것으로조사되 었다. 그리고다양한철학적관점이혼재되어있는교 사도 1/3정도 되었으며, 현대적입장을 가진교사는 상대적으로적었다고보고하였다. 김상각6은초등교 사의과학철학적관점에따라초등학교 6학년자연과 수업이어떻게이루어지고 있는지알아보기 위하여 권성기와박승재3가사용한도구를사용하여과학에 대한인식에차이가있다고판별된두교사의수업을 참여관찰하였다. 그 결과과학에대해일관성있게 현대과학철학적관점으로인식하고있는교사가수 업활동에서학생들에게 보다긍정적인 영향을 미쳤 다고보고하였다. 박윤배7는 중등과학교사들의과학 관을역시권성기와박승재3가번역한검사지를사용 하여조사하였다. 그 결과중등과학교사들은상대주 의, 연역주의, 도구주의적인경향을보였으며, 여교사 가남교사보다더상대주의, 도구주의적인경향을보 였다고보고하였다. 한지숙과정영란8은권성기와박 승재3가번역한검사지를사용하여조사한결과, 교사 들과학생들모두상대주의, 연역주의, 비상황주의, 도 구주의관점에서과학을인식하고있다고밝혔다.
반은기등9은고등학생들의과학철학적관점을정량 적방법으로조사하였다. 과학철학적관점은 Nussbaum10
의철학적기초진술문을바탕으로개발한검사지를 사용하였으며, 연구 결과학생들은전체적으로특정 한철학적관점에치우쳐있지않았으나과학철학을 접해본경험이있는학생들이경험주의관점을가지 고있다고밝혔다. 문성숙11은대학생들의과학의본 성에대한인식을알아보기위하여반은기등9이번 안한설문을사용하였고, 결과는대학생들도반은기 등9가조사한고등학생들의경우와비슷하게절충주 의적관점을많이가지고있었다고밝혔다.
소원주12는과학철학적관점을측정하기위한도구 를개발하여중학생들을조사한결과, 귀납주의가대 부분이었음을밝혔다. 그러나과학교사의과학철학 적관점은학생들의과학철학적관점에영향을크게 미치지않는것으로조사되었다. 홍상욱13은고등학생 들의과학철학적 관점을조사하는 검사도구로 소원 주2가 개발한 PPP(Philosophical Perpectives prove)문 항을이용하였다. 그결과학생들은소원주12의 연구 결과와유사하게주로귀납주의적사고를하고있었 다. 임소희1도고등학생의과학철학적관점을 PPP를
이용하여조사한결과, 학생들은귀납주의와반증주 의에치우친중립의입장이었다고밝혔다. 조은영14은 중고등학생의 과학철학적 관점을 알아보기 위하여
PPP를 540명의학생들에게투입하였다. 그결과학급,
학년, 성별, 계열에무관하게귀납주의와반증주의적 관점이많은것으로나타났다. 그리고중학교 3학년 의경우에는교사와학생의과학철학적관점이일치 하는것으로나타났다.
Lin과 Chen15은 과학의 본성에 대한 평가 도구로
VOSTS16와 Soloman 등17의 연구에서사용한문항의
일부를추출하여만든검사도구를사용하였으며, 학 생들에게과학사를가르치는것이이들의관점변화 에영향을미치는지알아보았다. 그 결과초기에논 리적경험주의관점을가지고있던학생들이수업후 에후기실증주의로의 관점의변화가나타났다고 보 고하였다.
연구 방법 및 절차
검사도구의과학철학적관점의분류및하위주제 선별. 국내외선행연구들을비교분석하여보편적으 로사용되는검사도구들의과학철학적관점을분류 하였다. 그리고 다양한검사도구에서공통적으로묻 는주제들을유목화하였다.
검사도구의타당도및신뢰도검사. 3차례에걸친 문항타당도검사를실시하였다. 1차 타당도검사에 서는과학교육학석, 박사 학위과정에있는 대학원 생 10명을대상으로 하였다. 이를 근거로수정한검 사도구를고등학교 2학년생 10명과과학교사 10명 에서투입하여 2차 타당도검사를실시하였다. 그리
고 1, 2차수정과보완을거친검사도구를과학교육
자 3명과현직과학교사 5명에게투입하여최종적인 타당도검사를거쳤다. 타당도검사를거친검사도 구는고등학생 15명과과학교사 15명에게 2주 간격 을두고투입하여재검사신뢰도를구하였다.
검사대상자선정. 충남지역에 소재한고등학교와 경기지역에소재한고등학교에서 1학년 287명을 선 정하였다. 그중에서불성실하게검사도구에응답한 학생들을제외하고 최종적으로는 268명을 선정하였 다. 이들은남학생 134명과여학생 134명이었으며, 문
과 134명, 이과 134명이었다.
과학교사의경우는 대학원에재학 중인과학교사
65명을대상으로하였다. 그중에서불성실하게응답 한 5명을제외하고최종적으로는 60명을대상으로하 였다. 남교사 26명, 여교사 34명이었으며, 중학교에 근무하는교사가 29명, 고등학교에근무하는교사가
31명이었다. 이들이근무하는 학교는전국적으로여 러지역에분포하였다.
자료분석방법. 검사도구는해당문항지에점수를 주는대신, 선택한과학철학적입장을조합하여삼각 다이아그램에나타낼수있도록하였다. 이러한자료 분석의특징에따라 개발한검사 도구문항 중에서 진위형문항은분석에서제외하였다. 삼각 다이아그 램에표시하기전에 남여차이, 학교급별차이에따 른유의미정도를변량분석으로알아보았다.
연구 결과 및 논의
검사도구의과학철학적관점의분류. 선행연구들
을분석한결과, Nussbaum10의 철학적기초진술문을
바탕으로개발한검사도구(N 검사도구), 소원주2가개 발한 PPP(Philosophical Perspectives Probe), Lin과 Chen15
이해석적평가도구인 VOSTS16와 Soloman 등17에서
각각문항을선별해만든검사도구(L 검사도구), Nott
와 Wellington4이개발한검사도구(NW 검사도구) 등
총 4가지가보편적으로사용되었다. 그외에도과학 본성을알아보는여러가지의검사도구가있었으나,
과학철학적관점을가진검사도구는이상의 4가지가 가장보편적이었다.
N 검사도구에서는구성주의, 경험주의, 합리주의등
3가지과학철학적관점으로구분하였다. PPP는귀납 주의, 반증주의, 상대주의등세가지과학철학적관 점을구분하였다. L 검사도구는논리적경험주의(logical
empiricism)와후기실증주의(postpositivism)로분류하
였다. NW 검사도구에서는과학철학적관점을 2개씩
짝지어 5개의차원으로 구분하였다. 즉 상대주의/실 증주의, 상황주의/비상황주의, 귀납주의/연역주의, 도 구주의/실재주의 등으로구분하여 비교 제시하였다.
그리고이러한다양한 과학철학적관점들을 고전적 입장과현대적입장으로이분하여 나누었는데, 실증 주의, 실재주의, 비상황주의, 귀납적등은고전적입
장으로, 상대주의, 도구주의, 상황주의, 연역적등은 현대적입장으로구분하였다.
이연구에서는이상의 14개과학철학적관점(귀납 주의, 반증주의, 상대주의, 경험주의, 합리주의, 구성 주의, 논리경험주의, 후기실증주의, 실증주의, 실재주 의, 상황주의, 비상황주의, 도구주의, 연역주의)을지 식을구성하는방법에따라크게 3가지로유목화하 였다. 첫째는관찰-귀납주의적관점이다. 이관점에서 는과학이란많은현상을관찰함으로써일반화된이 론이나법칙을이끌어내는것4이라고본다. 또한지 식은경험에기초하며,18실험에의해얻은사실과관 찰가능한현상을과학의본질로인정하고,19과학의 목적은실제로세계가어떠한가에대한참된기술에 두고있다.20그리고과학적지식이란그시대의문화 적배경과사회적구조와는관계없이독립적으로존 재하는것으로본다.4둘째는가설-연역주의적관점이 다. 이관점에서는과학이란선험적개념구조를통해 자연의현상들을입증하는 것21이라고본다. 그리고 과학자는직관이나상상을통해가설을세우고이를 검증하는역할을한다고본다.4셋째는가치-상대주의 적관점이다. 이관점에서는과학이라는학문에서절 대적으로올바른진리란있을 수없고, 올바른것은 그것을정하는기준에의해정해지는것이라본다. 즉 인식가치의상대성을 말한다. 따라서과학이론의진 실여부를판단하는 기준은절대적이 아니라 개인마 다다르고문화마다다를수있다. 즉, 과학적지식과 그적용은상황즉 사회, 문화적배경과독립적으로 존재할수없다고본다.4
관찰-귀납주의에포함되는과학철학적관점으로는 귀납주의, 경험주의, 실증주의, 실재주의, 비상황주의 등을포함시켰다. 귀납주의는 “과학적지식은관찰과 사실을수집하고분석하여이끌어낸일반화된법칙”
이라고말하고,4,19경험주의는 “경험을지식의근거로 사용하며, 지식은증거에기초하지않으면안 된다”
고주장하기때문에22방법론적입장에서볼때관찰
-귀납주의에포함시켰다. 또실증주의는 “실험에의해 얻은사실과관찰가능한현상을과학의본질로인정 하고관찰과실험이객관적이다”라고말하며,4,19실재 주의는 “과학은관찰가능한세계에대해서만기술한 다고보고, 관찰된사실에의해참과거짓이판명된 다”라고말하기때문에20역시같은관점으로분류하 였다. 비상황주의는 “과학적지식은그시대의문화
적배경과사회적구조와는관계없이독립적으로존 재한다고 보는입장이다”라고말하며,4이는 지식을 구성함에있어그 시대의상황에의존하지않고, 객 관적인사실과관찰을 중요시한다는의미를내포한 다고판단하여관찰-귀납주의에포함시켰다.
가설-연역주의에는논리경험주의, 합리주의, 반증주 의, 연역주의, 후기실증주의를포함시켰다. 논리경험 주의는 “과학적 지식을검증하기 위해 가설-연역적 방법을 제시한다”고 말하며,23 합리주의는 “이성과 연역적방법을신뢰하며”라고말하기때문에21가설-
연역주의에포함시켰다. 다음연역주의는 “직관이나 상상에의해가설을세우고검증한다”고말하고,4반 증주의는 “가설-연역적 방법을 통해반증하며”라고 말하며,22후기실증주의는 “보편적법칙에서출발하여 실증적사실에도달하려는연역적방법론을주장한 다.”고말하기때문에24가설-연역주의에포함시켰다.
가치-상대주의에는상대주의, 도구주의, 구성주의,
상황주의를포함시켰다. 상대주의는 “과학이론의옳 고그름을판단하는기준은개인이나공동체의가치 나 관심의의존한다고본다.”라고말하며,4,19도구주 의는 “이론은실재를기술하는것이아니며절대적인 것이 아니다”라고 말하기 때문에20 가치-상대주의에 포함시켰다. 구성주의는 “절대적지식이란 존재하지 않으며, 지식이란사회적경험에의해구축되어지는 개별적인인지적작용의결과”라고말하며,25상황주 의는 “과학적지식과과학지식의적용을사회, 문화 적배경과독립적으로존재할수없다고보는입장이 다”라고말하기때문에4가치-상대주의에포함시켰다.
검사도구의하위주제선별. 4종류의검사도구에 서공통적으로제시한문항들을중심으로하위주제 를 6개선별하였다. 지식의객관성에대한인식, 실험
/이론/법칙/모델에대한인식, 과학적연구방법에대
한인식, 과학의변화양상에대한인식, 과학/비과학 에대한인식, 진보된이론에대한인식등이하위주 제의항목으로선정되었다.
지식의객관성에대한인식을알아보는것으로 NW
검사도구에서선별된문항은 “과학적지식은과학자
들의합의된의견일뿐이다.”, N 검사도구의문항은
“과학적지식은 도덕이나윤리적으로 중립적이다.”, PPP에서는 “과학적지식은어느정도객관적인가?”,
그리고 L 검사도구에서는 “과학적지식은바뀌는것
처럼보인다. 새로운지식은오래된지식에누적되어 지기때문이다.”등총 6개의문항이선택되었다.
실험/이론/법칙/모델에대한인식을알아보는것으 로 NW 검사도구에서설별된문항은 “실험 기술이 향상되었기때문에시간이지날수록 과학 이론들은
발달했다.”, N 검사도구에서는 “이론은과감한추측
이며, 창조적인 과정으로만들어진다.”, PPP에서는
“가설과이론의관계는무엇인가?”, L 검사도구에서
는 “과학적 탐구실험들에서 사용하는많은과학적 모델들은실제세계를묘사하는가?”등총 8개의문항 이선택되었다.
과학적연구방법에대한인식을알아보는것으로
NW 검사도구에서는 “과학적방법은모든과학 연 구에서공통적으로적용될수있다.”, N 검사도구에 서는 “직관적인생각을체계적으로적용함으로써세
계를지각하는틀이 구성된다.”, PPP에서는 “과학자
는과학적방법에의해연구한다고한다, 과학적방 법이란무엇인가?”, 그리고 L 검사도구에서는 “과학 자들은객관적인 관찰과귀납적인 방법으로 이론들 을발견한다.”등총 6개의문항이선택되었다.
과학의변화양상에대한인식을알아보는것으로
NW 검사도구에서는 “실험기술이향상되었기때문 에과학이론들은 단순해졌다.”, N 검사 도구에서는
“개인의개념이사회, 역사적과정에서합리적인 활
동을통해서그의미가변하는것처럼과학의법칙이
나이론은변한다.”, PPP에서는 “과학은어떻게발달
하는가?”, 그리고 L 검사도구에서는 “과학자들은객 관적인관찰과귀납적인 방법으로 이론들을 발견한 다.”등총 7개의문항이선택되었다.
과학과비과학의구분에대한인식을알아보는것 으로 NW 검사도구에서는 “세상에는과학으로는결
코설명할수 없는자연현상들이 존재한다.”, N 검
사도구에서는 “과학적방법을통해서만이진리를추
구할수있다.”, PPP 검사도구에서는 “비과학이라고
생각하는것은무엇인가?”, L 검사도구에서는 “과학
자들은신의존재가자연세계를바꿀수없을것이 라고가정한다. 초자연적인존재는과학적인 증거가 없기때문이다.”등총 4개의문항이선택되었다.
진보된이론에대한인식을알아보는것으로 NW
검사도구에서는 “서로다른과학이론들중에서올 바른이론의선택은전적으로실험결과에기초하여 이루어진다.”, N 검사도구에서는 “과학적지식은논
리를사용하여오류가반복되지않을때 성장한다.”,
PPP에서는 “과학자는옛날 이론을대신하여새로운
이론을주장한다, 새로운이론은?”, L 검사도구에서
는 “과학적지식은변화되는것처럼보인다. 왜냐하 면오래되고부정확했던사실들의해석과적용은바 뀔수있기때문이다.” 등총 4개문항이선택되었다.
검사도구의타당도및신뢰도검사결과. 1차타당
도 검사결과, 타당도지수는 3.66이나왔다. 타당도
지수가낮게나온문항을검사도구에서삭제하고부 분적으로문항의진술내용을정리하였다. 최종적으 로검사도구는지식의객관성에대한인식 6문항, 실 험/이론/법칙/모델에대한인식은 7문항, 과학적연구 방법에대한인식 5문항, 과학의변화양상에대한인 식 6문항, 과학/비과학에대한인식 4문항, 진보된이 론에대한인식 2문항으로수정되었다. 이수정된검 사 도구에대한 2차 타당도검사를실시한결과, 타
당도지수는 3.96으로다소높아졌다.
타당도검사에응한사람들과의면담을통해, 타당 도지수가낮게나온문항과이해가잘안되는문항 등을수정보완하거나삭제하여최종적으로, 지식의 객관성에대한인식 5문항, 실험/이론/법칙/모델에대 한인식 5문항, 과학적연구방법에대한인식 5문항,
과학의변화양상에대한인식 6문항, 과학/비과학에 대한인식 2문항, 진보된이론에대한인식 2문항으 로검사도구를구성하였다.
최종적으로수정된검사도구의타당도는 5점(리커
트척도) 만점에 4.11로중립인 3점보다매우긍정적
인 응답을얻었다. 최종검사 도구의신뢰도는 고등
학생의경우 0.81, 과학교사의경우 0.88로매우높았다.
고등학생과 과학교사의 전반적인 과학철학적 관점 비교.
전반적인과학철학적관점을살펴본결과, Fig. 1과 같이나타났다. 이그림에서삼각다이아그램에표시 된 점을아래의가로축(D와 R로 연결된선)에 수직 으로연결하였을때그길이가관찰-귀납주의관점의
%를 의미한다. 그리고표시된점을오른쪽사선(I와
R로연결된선)에수직으로연결하였을때그길이가 가설-연역주의관점의 %를의미한다. 왼쪽사선(D와
I로연결된선)에수직으로연결하였을때그길이는 가치-상대주의관점의 %를의미한다.
고등학생들과과학교사의과학철학적관점은전반 적으로약간가설-연역적방법으로쏠린중립적경향 을나타내었다. 이렇게교사와학생들의관점이유사 하다는결과는조은영14의연구결과와일치한다.
고등학생들이중립적인경향을가진다는결과는임 소희1, 반은기등9의연구결과와일치하였다. 따라서 이연구에서개발된검사도구가과학철학적관점을 조사하는도구로적절한수준임을 알수 있다. 홍상 욱13의연구결과에서는학생들이고전적인입장인귀 납주의적관점을가진것으로나타났으나, 이는이원 적인분류틀로분석하였기때문에이러한차이가나 타난것이라고 본다. 소원주12의연구에서는이연구 와같이세관점으로분류하여학생들이귀납주의적 관점이있다고밝혔으나, 연구대상이중학생이었기 때문에이러한차이가나타날수있다고본다. 즉, 소
원주의연구결과와비교해본다면, 중학생들은귀납 주의적관점이강하고, 고등학생들은가설-연역적경 향성을가진 절충적관점을가지고있다고 말할수 있다. 이연구에서는여러연구들에서제각기달리분 류한과학철학적 관점을방법론적 측면에서 통일시 키고, 다양한검사도구의특성을살리면서통합시켜 각기의연구결과와비교해볼수있는장점을가진다.
과학교사의결과는문성숙11의연구과유사하였다.
또한교사의과학철학적관점을후기실증주의로분
류한 Lin과 Chen15의연구, 중등과학교사의과학철학
적관점중에연역주의적관점이존재함을밝힌박윤 배7의연구와일치한다. 그러나교사들이귀납주의적 관점을가지고있다고밝힌장병기5의연구와는다소 차이가난다. 장병기의연구에서는초등교사들을대 상으로하였으므로, 중등교사와는다른결과를얻을 수있다. 따라서이연구와비교하여논의한다면, 초 등 교사들은 귀납주의적관점을 가지지만중등학교 교사들은약간가설-연역적관점으로쏠린절충적입 장이라고말할수있다.
고등학생들의과학철학적관점이성과계열에따라 다른지알아보기위하여변량분석을실시한결과, 차 이가없는것으로나타났다. 그결과는Table 1과Table 2에제시하였다.
과학교사의과학철학적관점이성과근무하는학 교에따라다른지알아보기위하여변량분석을실시 한 결과, 교사의경우에도차이가없는것으로나타 났다. 그결과는Table 3와 Table 4에제시하였다.
지식의객관성에대한인식의과학철학적관점비 교. 고등학생과교사의과학철학적관점을알아본설
Table 1. High school students’ philosophical views on science according to sex.
Philosophical views on science M Male SD M Female SD F
I 10.91 2.52 10.97 2.71 0.18
D 9.12 2.14 9.08 2.32 0.59
R 4.97 2.13 4.95 2.09 0.81
Fig. 1. High school students’ and science teachers’ philo- sophical views on science.
Table 2. High school students’ philosophical views on science according to academic course.
Philosophical views on science M Literary courseSD MeansScience courseSD F
I 10.87 2.50 10.77 2.68 0.15
D 9.10 2.13 9.18 2.39 0.65
R 5.03 2.16 5.05 2.05 0.78
문도구의 하위주제 중에서지식의객관성에 대한 인식의관점을비교하여Fig. 2에제시하였다.
Fig. 2를보면, 고등학생들과과학교사들은과학지 식의객관성에대하여가설-연역적관점을강하게가 지고있음을확인할수 있다. 따라서학생들과교사 들은객관적지식의세계가존재하지만, 과학적지식 이객관적인지는알수없다는사고를하는것을알
수있다. 소원주13,26의연구에서는반증주의로나타났
는데, 이는 “학자들은문제를해결하기위해 반증가 능한 가설을내놓으며, 참인과학적지식을확정시 키기에추측과반증을통해과학을설명한다.”는 사 고유형이다. 이러한사고 유형도이 연구에서는방 법론적입장에서 “과학적방법은선험적개념구조를 통해자연의현상들을입증하는 방법이고, 과학자의 역할이란과학자들의 직관이나 상상을통해 가설을
세우고이를 검증하는것이라고 본다.”는 가설-연역 적관점에포함시켰으므로, 같은결과라고볼수있다.
이론/실험/법칙/모델에대한인식의과학철학적관 점비교. 고등학생과교사의과학철학적관점을알아 본설문도구의하위주제중에서이론/실험/법칙/모 델에대한인식의관점을비교하여Fig. 3에제시하였다. Fig. 3에서보면, 이론/실험/법칙/모델에대한 인식 에 대해서는 과학교사와고등학생들의관점이 매우 다른것으로나타났다. 고등학생들은절충적인 입장 이었으나, 무게중심이다소관찰-귀납주의로집중되 어있어서이론이나실험, 법칙이나모델에대해서절 대적인지식의존재를인정하는경향이약간나타났 다. 반면에이론이나 모델등의 설정은가설-연역적 관점으로 과학자가 지식에기초하여 형성한추측이 나직관적사고의체계적적용과정에서나타난것이 Table 3. Science teachers’ philosophical views on science according to sex.
Philosophical views on science M Male SD M Female SD F
I 11.67 2.49 11.05 2.69 0.28
D 8.56 2.09 7.89 2.34 0.62
R 4.77 2.23 6.06 2.15 0.68
Table 4. Science teachers’ philosophical views on science according to school level.
Philosophical views on science M Middle schoolSD MHigh school SD F
I 10.88 2.53 10.95 2.78 0.15
D 9.14 2.13 9.19 2.29 0.58
R 4.98 2.15 4.86 2.11 0.83
Fig. 2. High school students’ and science teachers’ philo- sophical views on objectivity of knowledge.
Fig. 3. High school students’ and science teachers’ philo- sophical views on theory/experiment/law/model.
라는점을교사들은인식하고있음을알수있다. 교 사들의이러한가설-연역적관점은학생들의관찰-귀 납적관점에비해훨씬더진보된사고라고할수있 다. 현대과학철학의변천과정을살펴볼때, 전통적 인 과학관인관찰-귀납주의로부터진보된 관점으로 가설-연역적관점을제시하는경향이있기때문이다.
그러나교사들의 이러한진보된과학철학적 관점은 제대로학생들에게전달되어형성되지못하였다는점 을확인할수있었다.
과학적 연구방법에대한 인식의과학철학적 관점 비교. 고등학생과교사의과학철학적관점을알아본 설문도구의하위주제중에서과학적연구방법에대 한인식의관점을비교하여Fig. 4에제시하였다.
Fig. 4에서보면, 과학적연구방법에대한인식에관 한고등학생들의철학적관점은관찰-귀납주의와가 설-연역주의범위에걸쳐서분포되어있음을알수있 다. 반면, 교사들은상대적으로관찰-귀납주의에쏠린 절충적인관점을가지고있었다. 관찰-귀납주의는과 학철학적관점중에서가장초보적인수준으로과학 철학에대한인식이부족할때가장보편적으로나타 나는관점이라고할수있다. 이관점에서참된지식 은미리추측하지않고꾸준히증거를수집하고분석 과정을통해내린결론으로부터나오는것이라고생 각한다. 그런데이론/실험/법칙/모델에대한인식과는 대조적으로과학적연구방법에대한인식에서는오 히려보다진보적관점이라고할수 있는가설-연역 주의관점을가진학생들의비율이교사들보다더많
았다. 그러나가장진보된관점이라고할수있는가 치 상대주의적관점은 학생들보다교사들의 비율이 높았다. 가치-상대주의는유일한과학적방법이란없 으며다른 사람들이 동의할수 있는 과정이과학적 방법이라고인식하거나과학적방법이누구에게나동 일한순서로이루어지지않는다고인식하는것등을 의미한다. 그러나전반적으로 볼 때, 교사들의 가장 강한 관점은관찰-귀납주의였기 때문에보편적으로 학생들의관점이보다진보된관점이라고할수있다.
이는많은과학교과서의실험제시방식이관찰-귀납 주의관점에서 기술되어 있기때문27에 학생들을교 육하는과정에서 교사들의관점이 관찰-귀납주의로 쏠리게되었을가능성도 생각해볼수 있다. 따라서 교사들이과학적연구방법에대한보다진보된관점 을형성할수있도록하는노력이앞으로필요하다고 할수있다.
과학의변화양상에 대한인식. 고등학생과교사의 과학철학적관점을알아본설문도구의하위주제중 에서과학의변화양상에대한인식의관점을비교하 여 Fig. 5에제시하였다.
Fig. 5에서보면, 고등학교학생들의과학의변화양
상에대한인식은절충적인경향을가지고있으며, 약 간 가설- 연역주의에쏠려있음을알 수 있다. 한편 교사들의경우, 학생들에비해가치-상대주의적관점 이 훨씬강하게나타났다. 따라서과학의변화 양상 에대한학생들과교사들의인식은상당히진보적이 며, 특히교사들의관점이매우진보적이라고할수있다.
Fig. 4. High school students’ and science teachers’ philo-
sophical views on scientific research method. Fig. 5. High school students’ and science teachers’ philo- sophical views on patterns of change in science.
과학과비과학의구분에대한인식. 고등학생과교 사의과학철학적관점을알아본설문도구의하위주 제중에서과학과비과학의구분에대한인식의관점 을비교하여 Fig. 6에제시하였다.
학생들의경우와교사들의경우모두과학과비과 학을구분하는기준에대한인식은가치-상대주의적 관점으로쏠려있었다. 학생들은다소절충적관점에 서가치-상대주의 쪽으로쏠려있으나, 교사들의 경 우에는매우강하게가치-상대주의적관점을가지고 있는것으로나타났다. 이는유사한항목을알아본소 원주12의연구결과와는다르다. 소원주의연구에서는 고등학생들이 “과학은신의존재에대해관여하지않 는다.”는귀납주의적관점을가지고있다고하였다.
한편많은교사들은과학과비과학을구분하는준 거가객관적이지않으며, 환경이나그시대의특징에 의해서상대적으로결정된다고생각하고있었다. 또 한신의존재에대한과학적인증거가있다고생각하 지도않으며, 그렇다고해서이를비과학적이라고판 단하지도않는것으로나타났다. 이러한진보된관점 을다른영역보다도과학과비과학에대한인식부분 에서교사들이상당히강하게가지고있었다는점은 두드러진특징이라고할수있다.
진보된이론에대한인식. 고등학생과교사의과학 철학적관점을알아본설문도구의하위주제중에서 진보된이론에대한인식의관점을비교하여 Fig. 7
에제시하였다.
진보된이론에대한교사와학생들의인식은거의
유사하게 극단적인가설-연역적관점으로나타났다.
따라서교사와학생들은모두과학의진보가누가적 이거나혁명적이지않으며, 진화적인형태로이루어 진다고생각하고있으며, 진보된이론이더많은관 찰사실을설명하며, 더세밀한검사에도견딜수있 다고생각함을알수있었다. 이렇게극단적인가설-
연역적관점을가지는영역은지식의객관성에대한 인식에서도나타났다. 이두영역에서교사와학생들 의가설- 연역적관점이강하게일치하는 것에대한 연구는추후에계속확인되거나원인에대한연구도 뒤따라야할것이다.
결론 및 제언
이연구에서는고등학생과과학교사들을대상으로 과학의본성을알아본다양한기존의검사도구들을 살펴보고, 과학철학적방법론에근거하여 검사도구 의다양한시각을통일한새로운검사도구를개발하 였다. 이를위하여다양한과학철학적관점을지식 구성 방법에 따라 관찰-귀납주의적 관점, 가설-연 역주의적 관점, 가치-상대주의적 관점으로구분하 였다. 그리고이검사도구로고등학생들과과학교사 들의과학에대한인식을조사하였다.
그결과, 고등학생들과과학교사의과학철학적관 점은전반적으로 약간가설-연역적방법으로 쏠린 중립적 경향을나타내었다. 이러한 경향은고등학 생들의 계열과성별에따라, 그리고과학교사들의 성별과 근무 학교에 따라 차이를 보이지 않았다.
Fig. 6. High school students’ and science teachers’ philo- sophical views on classification of science and non-science.
Fig. 7. High school students’ and science teachers’ philo- sophical views on progressive theory.
이 연구에서 나타난 고등학생들과 교사들의 과학 철학적 관점은 다양한 다른 선행연구의 결과들과 비교가가능하였으며, 이를통해고등학생들과 교 사들의 과학철학적 관점의 보편적인 경향을 서로 비교하는것이 가능하게 되었다.
개발한검사도구의하위주제는 6가지였는데, 지 식의객관성, 이론/실험/법칙/모델, 과학적연구방법,
진보된이론에대한인식등에서는교사와학생의차 이가별로크지않았다. 그러나과학변화양상과과 학과비과학에대한인식은교사와학생사이에관점 의차이가크게나타났다. 보편적으로학생들에비해 교사들이이두주제에대하여가치-상대주의적관점 을강하게가지고있었다. 즉, 교사들은과학의법칙 이나이론들도사회, 역사적인과정에서합리적인활 동을통해그 의미가변할수있다고생각하고있었 으며, 과학은신의존재에대해관여하지않는다는생 각을가지고있었다.
이연구는세가지과학철학적관점으로일관성있 게정리하여그결과들을비교할수 있는도구로고 등학교학생들과과학교사들의 관점을조사하였다.
그결과학생들과교사들의과학철학적관점에는공 통점과차이점이나타났다. 이러한공통점과 차이점 이교육현장에서이루어지는교육에어떠한영향을 미치는지, 이러한영향의다양한측면에대한고찰이 앞으로이루어질필요가있다고본다.
이 연구는한국학술진흥재단에서지원한지역대 학우수과학자지원사업(과제번호 RE20050015)으로 수행되었습니다.
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