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대중천문학 개론2강. 무엇을 가르칠 것인가?

무엇을가르칠 것인가?

1. 대중천문학이란?

2. 과학에 관련된태도

4. 과학의내용(지식)

3. 과학의 기능(탐구과정)

5. 과학의본성

6. 대중천문학의 요소

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1. 대중 천문학이란 ?

과학의 시작인천문학적 연구결과들을

알기 쉬운 언어와 매체를 통해대중들에게 쉽게 전달하는 분야

천문 연구의 필요성을 인식시켜천문연구의 후원자들을 확보하며미래의 과학을 이끌어갈 꿈나무들을 배출한다

기대효과

천문학으로과학이 무엇이고,

과학을 어떻게 하는가설명해준다

대중천문학

- 무엇을 가르칠 것인가?

- 어떻게 가르칠 것인가?

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무엇을 가르칠 것인가?

과학의 정의

Science for All Americans(AAAS)

지식을 생산하는 과정

과학을 학습하고수행하기 위해

필요한 것

자연현상에 대해 호기심을 갖고그것을 해결하고 학습하고자 하는 태도를 가지는 것

과학을 구성하는 요소: 태도, 기능(탐구과정), 지식(내용)

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1. 과학에 관련된 태도

사람, 사물, 주제, 사상 등에 대한지적 또는 감성적인 성향

과학적 태도 과학을 옳바르게 수행하는데 필요한 태도

과학에 대한 태도 과학에 대한 흥미나 선호도

태도

과학에 대한 긍정적인 태도를 가지고 있으면과학적 현상, 활동들을 긍정적으로 지각

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호기심 추가적 정보를 알고 싶어한다 과학적 태도

개방성

객관성

판단의유보

증거의존중

정직성

비판정신

협동성

실패의긍정적수용

새로운 증거를 고려/지식의 불완전함을 이해

자신의 가설에 반대하는 사람의 관찰과 의견도 고려

결론을 가설로 인정/결론을 내리기전 기존이론에 맞는가?

설명을 지지 또는 반대하기 위한 증거자료를 찾고 모은다

자료를 조작하거나 수정하지 않는다/가설에 반대되는 관찰도 그대로 보고/결론내릴 때 자료를 모두 고려

진술이나 결정의 모순을 찾는다/무엇을?어디서?어떻게?왜?

타인과 지식을 공유/집단 내에서 자신의 역할을 제대로 수행

실패는 미지의 것을 탐구할 때 발생하는 자연적인 과정임을인정

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2. 과학 탐구 과정 (기능)

과학을 알고 할 수 있다는 것은과학지식을 안다는 것뿐만 아니라

과학을 하는 방법을 아는 것을 의미

1. 문제인식

과학자들이문제에 접근하여 이를

해결하는 방법은 매우 다양

2. 실행 가설설정

3. 실험 설계 4. 실험 수행

8. 문제해결

7. 실험결과의 평가

6. 자료 해석

5. 관찰과 측정의 기록

새로운 문제발견

설계변경

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탐구형태는 다양하지만 대부분의 탐구형태에 공통적으로 사용되는 과정

과학과정기능(탐구요소)

탐구하는데 필요한 기능이나 요소

과학적 문제를 해결하는데요구되는 사고와 추론의 유형

통합적 탐구기능기초탐구기능

미국 과학진흥협회(AAAS)의탐구기능 분류

저학년에서 다루기 적합 고학년에서 다루기 적합

적절하게 여러 과정들을 복합하여 사용할 수 있다

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관찰

분류

측정

예상

추리

시공간관계의사용

모든 감각이나 감각을 확장시키는 도구를 사용하여사물과 현상으로부터 문제에 관련한 정보와 자료를 얻는 과정

관찰을 수량화하는 활동/ 측정도구의 선택과 사용,단위선택,측정범위와 구간, 어림셈,오차와 정확도, 반복가능성 등에 대한

정확한 이해가 필요

관찰이나 측정결과에 기초하여 규칙성 파악/일어날 현상 파악

관찰할 사실을 해석하고 설명/관찰사실자체가 아니라사실 뒤에 숨은 내용 또는 사실을 뛰어넘어직접 지각할 수 있는 사실을 포착하는 과정

방향, 공간의 배열, 운동과 속도, 대칭, 변화속도 등을 식별하고기술하는 과정

기초 탐구기능

개인의 지식의 틀에 영향(관찰의 이론의존성)

어떤 목적을 가지고 사물을 공통적 속성이나 조건으로 구분

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문제인식

가설설정

변인통제

자료변환

자료해석

결론도출

해결되어야할 문제를 발견, 기존지식을 사용한 해석을 통해자신의 언어로 문제를 재구성하는 과정

공정한 검증을 할 수 있도록 실험을 설계하기 위하여실험및 조사에 영향을 주는 여러가지 조건을 확인하고

독립변인과 종속변인 이외의 다른 변인을 통제하는 과정

관찰/측정으로 얻어진 자료를 기록한다음 해석할수있도록표나 그래프로 조작하거나 변환하는 활동

관찰/측정으로 얻은 자료를 분석하고 예상이나 추리를 통해의미있는 관계나 경향을 찾아내는 과정

문제의 해답을 얻거나 가설에 대한 판단을 내리는 과정증거로서 수집된 자료의 타당성과 신뢰성을 검토한다

통합 탐구기능

이미 알고 있는 사실, 개념, 관찰을 근거로 하여문제에서 제기된 변인사이의 관계를

경험적으로 검증할 수 있도록 진술하는 과정

일반화

예상은 경험의존적가설설정은 전제의존적

구체적 사례나 검증된 사실로부터 일종의 외삽이나 귀납을사용하여 좀더 포괄적인 의미를 이끌어내는 과정

지식이 산출되는 과정과학

과학 활동의 결과로 생긴 사물과 지식

일반적 과학지식 사실, 개념, 법칙, 이론, 모델

과학적 산물

3. 과학 지식

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1) 사실

2) 개념

관찰과 측정을 통해 얻어진 구체적이고 검증가능한 정보의 단편

과학적 사실은 그 자체만으로는 별 의미가 없다

이들을 검토하여 유의미한 아이디어와 관계들을 형성해야 한다(패턴을 찾고 자료들간의 관계구성을 위해 사고와 추론이 필요)

과학지식

기준: 직접 관찰가능 해야 하고 언제든지 검증가능 해야 한다

오류가능성을 내포하기 때문에절대적으로 순수하거나 확실한 진실이라고 간주될 수 없다

정의: 어떤 특성이나 속성들을공통적으로 가지고 있는사상, 사물, 현상에 대한추상화

요소: 명칭, 정의, 속성, 가치, 예

개념은학습자에게 단순히 전달되기 보다는

학습자가 능동적으로 형성하고획득해가는 것이다

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3) 법칙

4) 이론

과학적 사실, 현상들 사이에 나타나는 규칙적인 패턴을 정리한 것

어떤 현상에 대한 설명을 제공

현상들 사이의 규칙적인 패턴을정리한 것이지 이에 대한 설명, 왜 그런 현상이 나타나는지?

어떤 메커니즘으로 일어나는지설명하지 않는다

과학지식

자연현상에서의 규칙성을 정리한 것

법칙 이론

목적: 증거에 입각하여 현상에 대한최상의 설명을 제공하는 것

현상들을 설명하고 관련시키고 예상하는데 사용됨(야심적 지적노력)

반증되거나 개정될 때까지 잠정적 상태로 존재

사실, 개념, 법칙을 조직화 하기보다는 이런 지식을 통합하여 현상들이 왜그렇게 일어나는 가를 설명

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5) 모형 우리가 볼 수 없는 어떤 것에 대한 표상

과학자들이 이해하고 설명하고자 시도하고 있는아이디어나 이론의 가장 두드러진 특징들을 포함

과학지식

지적 이미지나 구인이 되어 여러가지 현상과 추상적 아이디어들을표상하는데 사용됨

사실 개념 법칙 이론 모델

과학지식이 단순화되고 정리되어 가는 과정!

과학의 본성(NOS)의 이해가 중요!

4. 과학의 본성(nature of science, NOS)

- 핵심요소Lederman (2007) : 과학적 지식은

• 잠정적이다 (언제든지 변화될 수 있다),

• 경험에 기인된다,

(자연세계의 관찰에 기반하거나 관찰로부터 유도된 경험)

• 주관적이다 (개인적 배경, 편견 그리고/또는 이론의존적);

• 과학자의 추론에 기반,

• 과학자의 상상력에 기반,

• 과학자의 창의성에 기반 ,

• 사회문화적 요인에 영향을 받는다.

중요한 2가지 추가요소:

• 관찰과 추론의 차이

• 이론과 법칙관계의 역할

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과학적 지식은 잠정적이다

관측과 추론

창의성

사회문화적 요인

이론과 법칙

경험적

주관적(관찰의 이론의존성)

보편적방법은없다

과학의 본성 흐름도 (Oh, 2013)

과학적 지식은 잠정적이다코페르니쿠스 혁명에 이르기까지 아리스토텔레스 이론에서 시작하여 뉴턴 이론까지 전개

관찰과 추론:티고의 관측과 케플러의 추론

창의성:뉴턴의 탐구

사회문화적 요인:달력개혁에 대한 사회적 압박,

신플라톤 사상인 르네상스시대 도래

이론과 법칙:케플러 법칙과 뉴턴 이론

경험적:관측자료를 잘 설명하기 위해 수학적인 방법을 이용

주관적:코페르니쿠스는 태양을 우주의 중심에 넣어본다면 행성의 운동을 간단하게 묘사할 수 있을 것이라 결론지었다

(단순성). 2000년 전에 이미 Aristarchus (B.C. 310-230)가 태양 중심설을 제안한바 있다.

보편적인 과학적 방법이 사용되지 않는

다such as Induction

경험적 관찰:Galileo:

1) 탑의 논증2) 금성위상변화

과학의 본성: The Copernican revolution:

NOS and HOS

Rec

ycle

d

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중성자별의 발견

1967년; Bell 과 Hewish

작은 여우자리에서 발견한규칙적인 전파광원 관측(1.33728초의 펄스)

수 백개의 이런 광원이 발견되었고펄서라 명명됨

주기; 1/1000초 – 10초

정체가무엇일까?

펄서 발견과정을 통해 과학의 성격 이해하기

수신기고장 ?

수 없는점검 결과,

수신기이상 무

매일 태양보다4분 일찍 관측 됨(지구의 운동),

외부전파 가능성

인간이 만든전파?

태양계 밖에 있는 천체

외계인 인작은 초록 인간?

LGM 1,LGM 2,3,..(LGM1거리:212광년)

퀘이사 연구를 위해 수년 동안 전파망원경 시스템을 구축하여 점검하던 중작은 여우자리에서 규칙적인 전파광원 발견 (1.33728초의 펄스)

중성자 별?

우주등대모형

(매우 빠르게회전하는 별)

관측결과

Rule/law

원인

관측과 추리가 동시에 필요(자료만으로는 한계)

지도교수와 다른 의견과 합의점을 거치면서 자신의 이론을 발전시킴

상상력과 추리력을 이용하여 새로운 이론 혹은 법칙을 형성과 적용(창의성)

설 명

설명

주관성

과학지식의잠정성

Nature 1968년 2월호에 펄서 발견에 대한 논문 발표, `1974년 휴이시교수 노벨상 수상

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펄서 발견 과정을통해 이해하는과학의 성격

과학지식은 잠정적이다

과학지식은 사회문화적 요소의 영향을 받는다

과학지식은 주관적이다 (관찰의 이론의존성)

경험적 요소

관찰과 추론

이론과 법칙

창의성

보편적방법이없다

재순환

Bell은 퀘이사 연구에 대한 지도교수와의갈등해소과정에서 자신의 이론을 발전시킴

자신의 창의적인 이론으로 자료들을 분석

열정적인 관측 수행

추론 없는맹목적 관찰은 없다

규칙성인 Rule을 이론으로 설명

상상력과추리력

회전하는 중성자별이론도 점점 진화되고 있다

Bell은당시 과학이론들을점검하면서자신의 과학활동을수행하였다

현재의 우주등대모형도실제 펄서 에서 일어나는

물리적 현상을정확하게

재현 한 것은 아니고,현재까지

가장 좋은 설명이다

수정과 보완이 필요

언제나 더 좋은 이론으로대체 가능

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무엇을 가르칠 것인가?

과학이 무엇인가?

일반적 특징

일반화

구성요소 진보

경험중시

분석

잠정성

모형적

간학문성

태도

과정

산물

귀납주의

반증주의

현대의과학철

학

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5. 대중천문학의 필수요소

태도

천문학적인 지식 뿐만 아니라어떻게 탐구가 진행되는가?하는 과정을 잘 전달하여

과학적 태도와 천문학에 태한 태도를 증진시킨다

기능(탐구과정)

지식(내용)