Characteristics of Students’ Abductive Reasoning According to Their Scientific and Historical Knowledge in Deoksugung Palace

Abstract

In the modern era where excessive knowledge is distributed, it can be confirmed that rather than passively accepting knowledge, learning of the creative science knowledge generation process, which discovers new knowledge through various knowledge, occupies a very important position in education (Moon, 2017). Abductive reasoning, scientific reasoning, is reasoning from observation to its possible explanation by using existing knowledge (Alisida, 2006). Although abductive reasoning and the prior knowledge’s effect on it is important, related research is insufficient. The aim of this study is ‘to discover the characteristics of students’ abductive reasoning according to scientific and historic knowledge in Deoksugung Palace’ and ‘to discover the educational implication within’. An abductive reasoning program that provides scientific and historical knowledge about Deoksugung Palace was developed and applied. To develop the program, the researcher first examined the abductive reasoning. And studied the scientific and historical knowledge about Deoksugung Palace through background research and established the contents of the program. By following Orion (1989)’s study, the program contained preliminary activity, main activity, and the post-session. From May 11, 2019 to August 24, 2019, the abductive reasoning program was done. The research took place at the E Science Class, an off-school science education program. The program was launched with six first graders of middle school. Gathered data were analyzed mainly into stages and the relations of the effects. First, students' observations were not consistent during the three activities, and gradually changed from activity to activity. Students’ views of observation can be categorized into two types, broad and narrow. General observation is the type of observation that students try to observe everything they can see, but in a shallow way. Students often notice the existence, or simply get impressed. This type of observation typically appeared when students had zero or little prior knowledge related to Deoksugung Palace. Scientific observation involves a brief process of identification and selection. Scientific observation’s characteristics are scientific observation area, few data, and manipulative observation. Students often examine fewer things of limited area in detail than the general observation. This type of observation appeared in 2nd or 3rd activity, where students learned knowledge about Deoksugung Palace. Second, the form of abduction was affected by prior knowledge. Mostly, students did undercoded abductive reasoning. Students tried to find observed and prior knowledge they can use to justify their explanation. Overcoded abduction did appear in students’ activity, although many students left them in the observation stage’s page. Some students third explanation showed overcoded abduction. These two explanations’ common ground is that they are not directly related to the place called Deoksugung Palace. They did not have enough time to observe more or could not think of any more questions involving observed data. Consequently, they ignored the observed data, and spontaneously made disconnected explanations. Third, the unused explanatory model. A few students operated simple abductive reasoning but left it in the observation stage. Some students thought overcoded abduction, which requires only one general rule, was too simple to be the final explanation. Some students knew the difference between EM and SSEM. Furthermore, unused EM indicates that students can figure out what can be Critical Evidence (CE) and the Critical Resource Model (CRM). Through the research, the circulation of the abductive reasoning process is revealed. Additionally, a noticeable difference is the transition from general observation to scientific observation. When there was no prior knowledge, 5 students stayed in general observation. In the final activity, everyone operated scientific observation. In other words, when students received prior knowledge, their observation becomes very selective. In the third activity, one student failed to mix scientific and historical knowledge and showed overcoded abduction, which did not appear in the first and second abductive reasoning. In this program, the researcher gave scientific and historical knowledge as a scaffolding. Newly given knowledge led many students to the next level, which is scientific and creative. However, this scaffolding worked as a challenge and she failed to solve it. Maybe she could not do the convergence thinking or abductive reasoning ability and needed that kind of scaffolding. The results of this study can be suggested that abductive reasoning shows lots of characteristics according to prior knowledge. If the teacher wants to apply abductive reasoning, one must consider the circular process, characteristics, area of prior knowledge, and each student’s abductive or convergent ability. Finally, research that comprehensively or quantitatively analyzes how prior knowledge affects many students in each abductive reasoning stage is needed. Keyword: abductive reasoning, prior knowledge, observation, explanation ;과도한 정보가 유통되는 현대에선 수동적으로 정보를 받아들이기보다는 다양한 정보를 통해 새로운 지식을 발굴하는 창조적인 과학 지식 생성 과정의 학습이 교육에서 매우 중요한 위치를 차지하고 있음을 확인할 수 있다(문, 2017). 과학적 추론 중 하나인 귀추는 관찰에서 선지식을 이용하여 가능한 설명에 이르는 추론이다(Alisida, 2006). 귀추와 선지식이 귀추에 미치는 영향은 매우 중요하지만 관련 연구는 미흡하다. 본 연구의 목적은 '과학적이고 역사적인 지식이 덕수궁에서 학생들의 귀추에 미치는 특징'과 '해당 특성의 교육적 함의 발견'이다. 덕수궁에 대한 과학적, 역사적 정보를 제공하는 귀추 프로그램이 개발돼 적용됐다. 이 프로그램을 개발하기 위해 연구자는 먼저 귀추에 대해 조사했다. 그리고 덕수궁에 대한 과학적, 역사적 정보를 배경 연구를 통해 연구하여 프로그램 내용을 정립하였다. Orion(1989)의 연구에 따라, 프로그램은 예비 활동, 주요 활동, 그리고 사후 세션을 포함했다. 2019년 5월 11일부터 2019년 8월 24일까지 귀추 프로그램이 진행됐다. 이 연구는 서울 소재 대학이 주관하는 학교 밖 과학 교육 프로그램인 E 과학 수업에서 이루어졌다. 이 프로그램은 중학교 1학년 6명으로 시작되었다. 수집된 데이터는 주로 단계별로, 효과별로 분석되었다. 첫째, 학생들의 관찰은 세 가지 활동 동안 일관되지 않았다. 학생들의 관찰관은 두 가지 유형으로 분류할 수 있다. 일반적인 관찰은 학생들이 볼 수 있는 모든 것을 관찰하려 하지만 얕은 방법으로 관찰하려는 관찰의 유형이다. 학생들은 종종 대상의 존재를 알아차리거나, 단순히 감동을 받는다. 이런 종류의 관찰은 학생들이 덕수궁과 관련된 선지식이 거의 없을 때 나타났다. 과학적인 관찰은 식별과 선택의 간단한 과정을 포함한다. 과학적인 관찰의 특성은 좁은 관찰 영역, 적은 자료, 섬세한 관찰이다. 학생들은 흔히 넓은 관찰보다 한정된 영역의 적은 것들을 자세히 조사한다. 이런 형태의 관찰은 학생들이 덕수궁에 대한 지식을 얻은 후인 2차 또는 3차 활동에 나타났다. 둘째, 귀추 형태 또한 배경 정보에 의해 영향을 받았다. 대부분 학생들은 undercoded한 추론을 했다. 학생들은 그들의 설명을 정당화하는 데 사용할 수 있는 관찰 데이터를 찾으려고 노력했다. 비록 많은 학생들이 관찰 단계의 페이지에 그들을 남겨두었지만, 소수의 학생은 overcoded한 귀추를 보여주었다. 이들은 관찰할 시간이 부족하거나 관찰된 데이터와 관련된 질문을 더 이상 생각할 수 없었다. 결과적으로, 그들은 이미 알고 있던 선지식을 문제로 삼는 것을 선택했다. 관찰된 자료를 무시했기 때문에 그들의 설명은 자연스레 그 장소와 단절되었다. 셋째, 사용하지 않는 설명 모델이다. 몇몇 학생들은 단순한 귀추를 실행했지만 그것을 관찰 단계에 남겨두었다. 일부 학생들은 하나의 일반적인 규칙만을 필요로 하는 overcoded된 귀추는 너무 단순해서 최종적인 설명(SSEM)이 될 수 없다고 생각했다. 사용하지 않는 EM은 학생들이 무엇이 중요한 증거(CE)와 중요한 자원 모델(CRM)이 될 수 있는지를 구별할 수 있다는 것을 나타낸다. 이번 연구에서는 귀추 과정의 순환이 드러난다. 또한 눈에 띄는 차이점은 일반적인 관찰에서 과학적인 관찰로 이행하는 것이다. 선지식이 없을 때, 5명의 학생들은 일반적인 관찰에 머물렀다. 마지막 활동에서는 모두가 과학적인 관찰을 했다. 즉, 학생들의 선지식이 많아졌을 때, 그들의 관찰은 매우 선택적이 된다. 세 번째 활동에서는 한 학생이 과학적인 정보와 역사적 정보를 섞지 못하고 overcoded한 귀추를 보여주었는데, 이는 해당 학생의 1, 2차 귀추에는 나타나지 않았던 특성이다. 이 프로그램은 과학적이고 역사적인 지식을 비계로서 제공하는데, 새롭게 주어진 정보는 많은 학생들을 과학적이고 창의적인 다음 단계로 이끌었다. 하지만 해당 학생에게는 이 비계가 도전으로 작용했고 결국 해결하지 못했다. 이러한 학생의 경우에는, 융합적 사고를 할 능력, 또는 귀추 능력이 부족하기 때문에 정보가 아닌 능력 상승을 돕는 비계가 필요하다. 본 연구의 결과는 선지식이 귀추에 큰 영향을 끼친다는 것을 시사한다. 교사가 수업에 귀추를 적용하려면 학생들의 귀추가 순환적인 과정임을 이해하고, 선지식으로 인해 드러나는 학생들의 귀추 과정에서의 관찰, 의문점 생성, 설명 특성을 교수학습에 적절히 활용해야 한다. 또한, 선지식의 분야와 각 학생의 귀추 또는 융합 능력에 대해 고려해야 한다. 마지막으로 귀추 단계별로 배경 정보가 많은 학생들에게 어떤 영향을 미치는지 종합적 또는 정량적으로 분석하는 연구가 필요하다. 키워드: 귀추, 선지식, 관찰, 설명