[스크랩] [술술~논술] `가설→결론→법칙` 추론과정 익혀라

◆나도 논술짱이 될 거야 / <2강> 과학 논술의 학습 방법 (자연계 4교시)◆

▶정재원 연구원＝지난주에 수학영역을 살펴본 데 이어 이번주에는 과학영역 공부 방법과 수학ㆍ과학 통합 학습 요령에 대해 살펴보도록 하자.

Ⅰ. 과학영역 공부 방법

▶정 연구원＝대학은 과학 논술을 통해 과학적 사고력이 있는지 측정하고자 해. 대학에서 새로운 지식, 특히 과학 지식을 창조하기 위해서는 과학적 사고력이 필요하고 각 대학은 과학 논술을 통해 이를 검증하고 싶어 하는 거야.

▶진문＝과학적 사고력의 중요성은 알겠는데 그것이 무엇을 뜻하는지는 사실 막연해요.

▶정 연구원＝과학적 사고력이 무엇인지는 실제 과학 탐구 과정이 어떻게 이뤄지는지 살펴보면 단서를 얻을 수 있어. 새로운 과학 지식은 거칠게 말해서 다음과 같은 과정을 통해 만들어지지.

1. 다루고자 하는 대상 파악, 개념 정의

2. 가설 세우기(귀납적ㆍ연역적 방법 사용)

3. 가설로부터 연역적으로 결론 도출하기

4. 결론과 현실 비교하기

5. 법칙 확립

이와 같은 탐구 방법을 과학적인 방법(Scientific method)이라고 할 수 있어. 이는 자연과학뿐만 아니라 사회과학에도 널리 쓰이는 방법이란다. 위와 같은 과정을 논리적으로 잘 수행해 낼 수 있는 능력이 있다면 바로 과학적 사고력을 갖춘 것이지.

▶진문＝그렇군요. 공부할 때 위 단계를 염두에 두면서 과학 지식을 재구성해 볼 수 있겠어요.

1. 다루고자 하는 대상 파악, 개념 정의

▶정 연구원＝과학 법칙을 세울 때는 모든 것을 그 근저부터 낱낱이 밝히는 것이 가장 이상적이긴 해. 하지만 이성의 한계, 실험의 한계 등으로 쉽지 않지. 그래서 같은 자연현상을 다양한 층위에서 바라보게 된단다. 이것이 분과학문이야.

자연을 가장 세밀하게 들여다보는 사람은 입자를 다루는 물리학자이고 보다 큰 단위인 분자 단위에서 자연을 바라보는 사람은 화학자, 그리고 다소 큰 단위인 생물에 초점을 맞추는 사람이 생명과학자라고 할 수 있지.

▶진문＝그런 차이가 있었군요.

▶정 연구원＝자, 이제 개념 정의를 명확히 할 필요가 있어. 과학 법칙은 일반적이어야 하기 때문에 자연현상 중에서 공통점이 있는 것을 뽑아 개념을 만들게 되지. 이와 같은 개념 정의는 과학 법칙을 도출하기 위한 전제조건이라고 할 수 있어.

▶진문＝아, 그럼 개념을 잘 파악하지 못한다면 이후 과정을 충실하게 수행할 수 없겠군요.

2. 설득력 있는 가설 세우기(귀납적ㆍ연역적 방법 사용)

▶정 연구원＝그렇지. 일단 개념 정의를 한 뒤에 이들 사이의 관계에 관한 가설을 세울 수 있게 되는 거야. 이는 고등학교 과학 과정에 나오는 경우도 있고 나오지 않는 경우도 있어. 가설을 세우게 된 과정이 비교적 소상히 나온다면 그것을 잘 알아둘 필요가 있고, 그렇지 않더라도 왜 그러한 가설을 세우게 됐을지 스스로 생각해 보는 습관을 기르는 것이 좋아.

가설을 세울 때는 귀납적ㆍ연역적인 방법을 사용할 수 있어. 귀납ㆍ연역이라는 말을 들어본 적이 있지?

▶진문＝네, 귀납은 개개의 구체적 사실에서 일반 법칙을 이끌어내는 것이고 연역은 그 반대 과정으로 알고 있어요.

▶정 연구원＝그렇지. 귀납적 방법을 사용하는 경우에는 실험 결과를 분석해서 일반적으로 설명할 수 있는 방법을 찾는 능력이 필요해. 연역적 방법은 기존 법칙에서 논리적으로 새로운 법칙을 도출하는 것이라고 할 수 있지. 케플러의 법칙에서 만유인력을 도출해 낸 것이 그 예라고 할 수 있어.

3. 가설로부터 연역적으로 결론 도출하기

▶정 연구원＝가설을 세웠다면 이를 바탕으로 구체적인 결론을 도출할 수 있지. 예를 들어 F＝ma 라는 가설로부터 힘을 두 배 가하면 가속도가 두 배가 된다거나, 힘과 질량을 두 배로 하면 가속도는 그대로라는 결론 등을 도출해 낼 수 있어.

책에서는 이 과정을 가설을 세우는 과정보다 많이 다루고 있지. 확립된 법칙을 가르치고 그것으로부터 결과를 이끌어 내는 것이 많기 때문이야. 따라서 이 과정은 충실히 이해할 필요가 있단다. 단순히 결론만을 외워서는 안 되고 도출 과정의 논리 흐름을 잘 살펴볼 필요가 있어.

▶진문＝과정의 논리 흐름을 중시하는 공부 방법은 수학과 비슷하군요.

4, 5. 결론과 현실 비교하기, 법칙 확립

▶정 연구원＝이 과정은 가설로부터 도출한 결론과 현실이 얼마나 잘 부합하는가를 따져보는 단계야. 가설은 기존 현상을 잘 설명해야 하는 것은 물론이고 나아가 타당성 있는 예측이 가능해야 해. 이 두 역할을 잘 수행해야 설득력 있는 가설이 되는 것이지. 가설이 설득력을 얻게 되면 비로소 과학 법칙이 되는 것이란다.

▶진문＝과학 법칙이 만들어지기까지는 이러한 과정을 거치는 것이군요.

▶정 연구원＝과학 공부를 할 때는 지금 공부하고 있는 것이 위 다섯 단계 중 어디에 해당하는 것일지를 늘 생각하면 많은 도움이 될 거야. 그리고 단편적인 결론을 외우기보다는 설득력 있게 추론해 나가는 연습이 필요해. 과학적 사고력 배양에 초점을 맞추고 위의 과학 탐구 과정을 스스로 충실히 복원해 본다는 마음가짐으로 공부하면 좋은 결과를 얻을 수 있을 거야.

Ⅱ. 수학ㆍ과학 통합 학습

▶정 연구원＝자연계 논술은 통상 수리ㆍ과학 통합 논술이라고 불리고 있지. 이는 수학ㆍ과학이 긴밀하게 관련돼 있기 때문이야. 어떻게 관련돼 있는지 이야기를 들어 볼까.

▶진문＝과학적인 성질을 수치로 표현한 뒤 그것들 사이의 관계를 식으로 표현하는 경우가 많은 것 같아요.

▶정 연구원＝그렇지. 잘 파악했어. 위에서 과학 탐구 과정 중에 '2. 설득력 있는 가설 세우기'가 있었지? 수학이 과학, 특히 물리학에 많이 사용되는 이유는 가설을 세울 때 수학적 모델을 사용하면 효과적이기 때문이야.

역사적으로 봐도 수학과 물리학은 많은 관련이 있단다. 물리학을 위해 수학이 발전하기도 하고 수학을 사용해 물리학이 발전하는 등 서로 상보적인 관계가 있지.

전자의 예로는 역학과 관련해 발전한 미적분학을 들 수 있어. 뉴턴은 다양한 힘과 운동을 기술하기 위해 미적분학이라는 체계를 고안했단다. 20세기에 베네치아노가 강력(강한 핵력)을 설명하는 수학 모델을 찾다가 우연히 200년 전 오일러가 연구한 감마 함수가 그것을 잘 설명한다는 점을 찾아낸 것은 후자의 예라 할 수 있지.

물리학뿐만 아니라 생물학과 관련해서도 수학적 모델을 사용하는 수리생물학이라는 분야가 점차 자리를 잡아가고 있어. 과학뿐만 아니라 경제학 등 사회과학에서도 수학은 폭넓게 활용되고 있어.

▶진문＝수학적 모델을 사용하는 가설, 법칙의 경우에는 수학 자체도 잘 알아야겠어요.

▶정 연구원＝그렇지. 일단 수학적 모델을 만드는 것은 수학을 응용하는 것이라고 할 수 있어. 따라서 과학 교과서를 학습할 때 수학적 모델을 사용하는 가설과 법칙이 있다면 반드시 관련 수학 단원을 찾아서 함께 공부하는 것이 좋아. 마찬가지로 수학을 공부할 때도 과학 개념이 등장하면 해당 과학 교과서를 반드시 참조해야 해. 수학과 과학은 과목으로 분리돼 있지만 학습과 사고 방식은 동일하다는 걸 명심한다면 통합 논술에 대한 막연한 두려움을 떨쳐 버릴 수 있을 거야.

[정리 = 이소아 기자]

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출처 : 별먹는 빛

글쓴이 : 설경 원글보기

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