과학지식이란 무엇인가

과학지식은 인식론자에 따라 여러 가지 의미로 정의된다. 과학지식은 또한 연구자나 저자에 따라 다양하게 분류되며, 과학지식의 교수-학습 방법과 전략은 과학지식의 의미와 본성에 대한 견해에 따라 달라진다. 교원임용평가에서 그 비중이 높진 않지만, 빈번하게 사용되는 용어인 만큼 그 중요성이 낮지 않기 때문에, 이 글에서는 과학지식의 정의와 종류, 그리고 구성요소에 대해 면밀히 알아보고자 한다.

 

 

1. 과학지식의 정의

과학지식의 사전적 정의는 인식에 의하여 얻어지고 객과적으로 확증된 성과이다. 이는 우리의 일상에서 주로 언급되는 과학지식에 대한 보편적인 지식이다. 그러나 이 글은 과학교육적인 관점에서 주로 과학지식을 바라보고자 한다. 첫 번째로 전통적 인식론에 따르면 과학지식은 신념이자 진리이며, 과학지식은 그것을 나타내는 명제가 반드시 진리이고, 불변의 진리로 간주한다. 즉, 정당화된 참된 신념을 일컫는다. 이는 관찰, 측정, 실험, 지각, 연구, 추리, 직관을 통해 얻어질 수 있다. 두 번째로 현대적 인식론에 따르면 과학지식은 자연현상을 설명하기 위해 사회적 합의를 통해 구성한 설명체계이다. 따라서 과학지식은 절대불변의 진리가 아니라 새로운 증거에 의해 언제라도 바뀔 수 있는 임시적인 개념 체계이다. 즉, 사회적 합의과정을 통해 구성된 설명 체계인 것이다. 이는 문화와 사회, 인간 사이의 상호작용, 또는 사회적 협의와 토론을 통한 합의를 통해 얻어질 수 있다.

 

2. 과학지식의 종류 (지식의 표현 형태에 따른 Ryle의 구분 )

과학 지식은 크게 방법적 지식과 명제적 지식으로 구분된다. 첫번째로 방법적 지식은 절차적 지식 또는 묵시적 지식으로 표현된다. 방법적 지식은 학교 현장에서 문제 해결 학습, 발견학습, 자기 주도 학습, 수행평가 등에 대한 성취를 나타낼 때 주로 사용된다. 대개 '~을 할 줄 안다.'와 같은 형식으로 진술되면 특정 능력을 기르는 데 사용되는 지식이다. 단, 반드시 이를 언어로 진술할 필요는 없다. 명제적 지식은 선언적 지식 또는 결과로서의 지식으로 표현된다. 명제적 지식은 탐구결과로 생성된 명제에 관한 지식으로 '~임을 안다.'로 많이 진술된다. 명제적 지식은 다시 경험적 지식, 규범적 지식, 논리적 지식으로 나눌 수 있다. 경험적 지식은 객관적 사실이나 현상을 기술하는 것으로 귀납적 지식이라고도 한다. 예를 들어 '달은 지구 주위를 공전한다'는 대표적인 경험적 지식이다. 규범적 지식은 주장이나 가치판단(좋다 또는 나쁘다 등)을 내포하는 지식이다. '거짓말은 나쁘다.', '모나리자의 미소는 아름답다.'가 그 예시이다. 규범적 지식은 주장이나 가치판단(좋다 또는 나쁘다)을 내포한 지식이다. 예를 들어 '거짓말은 나쁘다', '모나리자의 미소는 아름답다'가 그 예시이다. 논리적 지식은 문장 요소들 간의 의미상 관계를 나타내는 지식으로 의미에 대한 사고와 무모순성, 일관성을 요구하는 지식이다. 이를테면 '할머니는 어머니의 어머니다'가 있다.

 

3. 과학지식의 구성요소

과학지식의 구성요소에는 사실, 개념, 원리, 법칙, 이론, 모형, 가설이 있다. 사실은 오관과 도구를 이용하여 지각한 것, 즉 관찰과 측정 등 경험을 통해 수집된 정보이다. 과학적사실은 법칙과 달리 예상 기능이 없으며, 이론과 달리 현상이 일어난 원인을 설명하는 기능도 없다. 또한 사실은 직접 관찰할 수 있고 관찰을 통해 언제라도 검증할 수 있는 특징을 지닌다. 개념은 물체, 성질, 현상, 사건 등에 대한 여러 사람이 공통적으로 가지는 생각이다. '흡연은 건강에 해롭다.'는 사실의 예시이다. 개념은 추상적 개념과 구체적 개념으로, 또는 분류 개념, 비교 개념, 수량 개념 등으로 나뉜다. 개념은 한 개 이상의 원소로 이루어져 있으며, 몇 가지 실례를 제시할 수 있다. 또한 개념은 구성요소들이 통합되어 종합적인 의미가 형성되어 획득된다. 원리는 사실과 관련 없지만 관찰된 현상을 지배하는 절대적 진리이다.  '물체에 잠긴 물체는 잠긴 부피와 같은 부피의 물의 무게만큼 가벼워진다.'는 원리의 예시이다. 법칙은 개념들 사이의 관계를 진술한 것으로 사실이나 개념을 초월한다. 자연현상의 규칙성을 진술한 것은 자연법칙이라 불린다. 과학적 법칙은 귀납적 일반화나 귀추법을 통해 형성된다. '물체의 무게를 물에서 재면 덜 나간다.'는 법칙의 예시이다. 이론은 자연현상과 법칙에 관한 추상적인 설명이나 설명체계를 의미한다. 과학적 이론은 과학적 시실, 개념, 법칙으로 구성되어 있으며, 그런 구성요소를 이용하여 자연현상과 사물을 설명한다. 과학적 이론은 계속 수정, 보완되거나 기각되지만, 과학적 사실이나 법칙으로 구체화되진 않는다. 모형은 과학적 이론을 잘 알려져 있고 친숙한 사물, 과정 등에 관한 표현으로 나타낸 것을 말한다. 과학적 이론은 추성적 속성을 가지고 있어, 구체적 사물이나 현상으로 보여줄 수 없고 직접적인 관계가 있는 가시적 용어로 나타낼 수 밖에 없기 때문에 모형이라 비유를 통해 자주 표현된다. 모형은 이론의 형성과 변화에 있어서 관찰된 현상에 대한 설명을 제공할 뿐만 아니라 새로운 사실에 대한 예측과 실험을 유도한다. 가설은 아직 검증되지 않는 예상, 즉 잠정적 추측으로 정의된다. 가설은 새로운 현상에 대한 잠정적인 설명체계이며, 과학적 이론과 법칙 형성의 바탕이 된다. 또한 가설은 검증 가능해야 하고, 연구 문제에 대한 잠정적 해답 이여하 하는 조건이 있다.