과학 탐구 방법

안녕하세요.

제주도에서 중·고등학생을 대상으로 개인&그룹 과학수업을 하고 있는 달빛과학 입니다.

중학교 과학 과목 첫 단원에서는 과학, 과학자에 대한 정의를 배우고

과학의 탐구 방법 및 과정에 대해서 공부합니다.

이 부분은 초등학교 과학 참고서 앞부분에도 매번 나오는 내용인데요,

중학교 과정에서는 조금 더 자세하게 배운답니다.

과학에 대한 정의, 여러 분야와 관련된 과학 기술에 대해서는

교과서나 참고서를 여러 번 읽어보시면 쉽게 이해하실 수 있을거에요.

이번 시간에는 과학의 탐구 방법과 그 과정에 대해서 자세하게 공부해 볼께요.

내용도 이해해야 하고, 과정도 암기해야 하니 차근차근 알아봅시다.

*** 귀납법 vs 연역법

과학의 탐구 방법 중 가장 대표적인 두 가지가 바로 '귀납법'과 '연역법'입니다.

이 두 가지 방법은 과학 뿐만 아니라 철학, 사회 분야에서도 쓰이는 추리, 탐구 방법인데요.

각 탐구 방법의 내용과 특징을 간단하게 알아보도록 할게요.

■ 귀납법 [歸納法, inductive method]

- 한자 뜻 풀이: 돌아갈 歸, 받아들일 納

- 여러가지 구체적 사례를 모아서 일반적인 원리를 발견하는 방법

- 실험과 관찰을 통해 자연현상을 이해하는 방법

※ 귀납법의 쉬운 예

1. 광개토대왕은 죽었다.

2. 세종대왕도 죽었다.

3. 우리 할아버지도 죽었다.

4. 5. 6. ... (수많은 사례들)

결론 - 모든 사람은 죽는다.

■ 연역법 [演繹法, deductive method]

- 한자 뜻 풀이: 넓게 영향을 줄 演, 이끌어낼 繹

- 일반적인 사실이나 원리에서 개별적인 상황의 결론을 이끌어내는 방법

- 가설을 세우고 그 가설을 증명할 실험과 관찰을 통해 자연현상을 이해하는 방법

- 가설[가짜, 임시 假, 서술할 說]: 어떤 내용을 설명하기 위해 세우는 가정

※ 연역법의 쉬운 예

1. 모든 사람은 죽는다. (가설)

2. A는 사람이다.

결론 - 그러므로 A는 (언젠가는) 죽는다.

■ 쉽게 이해하기

귀납법과 연역법에 대해서 다시 정리하자면,

▶ 귀납법

  관찰/실험 → 이론/가설

▶ 연역법

  이론/가설 → 관찰/실험

간단하게 이렇게 이해하면 편하겠네요.

물론 귀납법과 연역법에 대한 더욱 많은 내용들이 있지만 이번 시간에는 이 정도로만 정리하도록 합시다 ^^

*** 가설 연역법

중학교 과정에서는 위에서 살펴본 두 가지 탐구방법 중

'가설 연역법'에 대해 자세히 배우게 됩니다.

이제 교과서에 나오는 중요한 내용을 공부해봅시다.

■ 과학적 탐구 과정 (연역법)

▶ 문제 인식

; 자연을 관찰하고 의문을 가집니다.

▶ 가설 설정

; 의문을 가진 문제의 예측되는 답을 세웁니다.

▶ 탐구 설계 및 수행

; 가설을 확인하기 위해 실험 방법을 만들고 탐구를 실행합니다.

▶ 자료 분석

; 실험을 통해 나온 결과를 정리합니다.

▶ 결론 내리기 (결론 도출)

; 가설과 실험결과가 맞는지 확인합니다.

여기서 가설이 틀린 경우, 

가설을 다시 설정하고 탐구 설계 및 수행과정을 거칩니다.

▶ 일반화

; 가설과 실험결과가 맞다면 이를통해 일반적인 과학적 지식을 얻습니다.

★ 암기 포인트

과학 탐구 과정은 꼭! 암기하셔야 합니다.

문제 인식 → 가설 설정 → 탐구 설계 및 수행 → 자료 분석 → 결론 도출 → 일반화

*** 에이크만의 각기병 연구

■ 각기병

각기병은 비타민 B1(티아민, thiamine)의 부족으로 발생하는 비타민 결핍증을 말합니다.

대표적 증상으로는 체중감소, 식욕저하, 무기력증, 근육이 약해지는 것 등을 들 수 있어요.

증상이 심해지면 사망까지 이르는 질병입니다.

우리가 먹는 하얀 쌀을 얻기 위해서는 벼에서 껍질을 벋기는 과정을 거치게 되는데요,

이 과정을 '도정'이라고 합니다.

비타민 B1은 벼의 껍질에 많이 들어 있는 비타민 이구요.

각기병은 19세기 이전 아시아에서 주로 발생했는데요,

아시아는 도정한 쌀을 주식으로 하는 나라들이 많았기 때문이에요.

껍질을 벗긴 쌀만 먹으니 비타민 B1이 매우 부족했던 것입니다.

사람들은 각기병에 걸렸지만 그 원인에 대해서는 전혀 모르고 있었지요.

■ 에이크만 (Christiaan Eijkman, 1858~1930)

에이크만은 네덜란드 출신 생리학자 입니다.

에이크만은 각기병이란 질병의 원인을 밝혀낸 인물입니다.

각기병이 비타민 B1의 부족 때문이라는 것을 알아냈고,

각기병 원인 발견, 지속적인 비타민 연구로 1929년에 노벨생리의학상을 받았어요.

이제부터 에이크만이 각기병의 원인을 알아낸 과정을

우리가 앞에서 알아봤던 과학적 탐구 과정에 대입하여 알아보도록 할게요.

■ 에이크만의 각기병 연구

에이크만은 네덜란드 암스테르담에서 의학을 전공하고,

군의관으로서 인도네시아에서 근무하게 됩니다.

그렇게 근무하던 도중 인간의 각기병 증세와 비슷한 증상을 보이는

닭이 상태가 좋아지는 것을 보고 그 이유에 대해 의문을 가지기 시작하죠.

▶ 문제 인식

에이크만은 각기병에 걸렸던 닭의 증상이 사라지는 것을 보고

각기병이 낫게 된 이유가 무엇인지 의문을 가지게 되었습니다.

주변 환경을 조사한 결과 닭에게 모이를 주는 병사가 이전과 바뀌었다는 사실을 알게 됐죠.

이전 병사는 닭에게 하얀 쌀을 모이로 주었지만

바뀐 병사는 닭에게 껍질이 까지지 않은 현미를 닭에게 주었습니다.

▶ 가설 설정

그래서 에이크만은 실험을 위한 가설을 세웁니다.

'현미에는 닭의 각기병을 치료하는 물질이 들어있을 것이다.'

▶ 탐구 설계 및 수행

에이크만은 닭을 두 집단으로 나누어

한 집단에는 하얀 쌀을 먹이고, 다른 집단에는 현미를 먹이는 실험을 합니다.

▶ 자료 분석

실험 결과 백미를 먹인 닭은 각기병 증세를 보였고,

현미를 먹은 닭은 건강했습니다.

그리고 각기병에 걸렸던 닭에게 현미를 먹이니 각기병 증상이 없어졌죠.

▶ 결론 도출

에이크만은 이를 종합히여

'현미에는 각기병을 치료하는 물질이 들어있다'라는 결론을 내렸습니다.

▶ 일반화

에이크만은 이후에 많은 연구를 통해 각기병의 원인이

벼 껍질에 풍부하게 들어있는 '비타민 B1의 부족'임을 찾아내었습니다.

★ 포인트

에이크만의 각기병 연구 과정을

과학 탐구 과정 순서에 맞게 구분할 수 있도록 공부합시다!

이제 1학년 중학교 과학 과정 공부가 시작되었네요.

과학 과목은 원리를 이해하고 필수 암기 부분만 공부하면 즐겁게 공부할 수 있는 과목입니다.

달빛과학이 여러분의 과학 공부에 좋은 디딤돌이 될 수 있다면 좋겠습니다.

*** 우리, 친하게 지내요

- 달빛과학을 찾아주시는 분들과 친해지고 싶습니다.

- 학습 자료에 대한 질문, 궁금한 점, 건의사항이 있으시다면 댓글, 방명록, 메일을 이용해 주세요.

- dalvitjeju@naver.com (달빛제주 at 네이버)

- 여러분의 관심과 응원이 더욱 좋은 학습 자료를 만드는데 힘이 됩니다.

*** 달빛과학 페이스북 페이지로 놀러오세요

달빛과학

- 달빛과학은 제주도에서 중·고등학생을 대상으로 개인&그룹 과학수업을 하고 있습니다.

- 달빛과학의 새로운 자료들은 발행되자마자 페이스북 페이지에 업로드 됩니다.

- 달빛과학 페이스북 '좋아요'를 클릭하시고 달빛과학의 새로운 자료들을 바로바로 받아보세요!