귀납적 탐구 방법 vs 연역적 탐구 방법 정의와 비교 (사례 포함)

 귀납적 탐구 방법과 연역적 탐구 방법은 모두 과학의 탐구 방법 중 하나입니다. 여기서 탐구(探究)란, 진리와 학문 따위를 파고들어 깊이 연구한다는 의미의 단어인데요. 즉, 과학이라는 학문을 깊이 연구할 때 사용하는 방법, 수단 중에 귀납적 방법과 연역적 방법이 있는 것입니다. 이 방법들은 물리, 화학, 생물, 지구과학을 포함한 모든 영역에서 활용 가능하답니다.

 

귀납적 탐구 방법이란?

 귀납적 탐구 방법은 자연현상에서 관찰한 결과들을 종합해서 결론을 이끌어내는 과정입니다. 여러 연구하는 대상에서 일치하거나 공통되는 성질 또는 법칙을 뽑아내어 결론을 도출하는 것이지요. 때문에 가설을 설정할 필요가 없습니다. 있는 그대로의 현상을 관찰하여 그 현상에 부합하는 원리를 추론하니까요. 다만 성급한 일반화의 오류를 범할 수 있기 때문에 많은 자료와 사실을 수집하고 종합하는 것이 중요합니다. 

 귀납적 탐구 방법의 과정은 아래의 단계를 통해 수행한답니다.

  ① 자연 현상을 관찰한다.

  ② 관찰 대상, 주제를 선정한다.

  ③ 탐구 방법을 고안한다. (관찰 방법 또는 자료 수집 방법)

  ④ 탐구를 수행한다. (관찰 또는 자료 수집)

  ⑤ 탐구 결과를 해석한다.

  ⑥ 결론을 도출한다.

 

귀납적 탐구 방법의 사례

∇ 다윈의 진화론

 다윈의 진화론은 대표적인 귀납적 탐구 방법의 사례입니다. 영국의 생물학자였던 찰스 로버트 다윈(Charles Robert Darwin)은 수년 동안 '비글호'라는 해군 측량선을 타고 갈라파고스 군도와 많은 지역을 항해하면서 많은 동식물을 탐구했는데요. 여기에는 '핀치'라는 새도 있었습니다. 다윈은 수년간 핀치를 관찰, 분석하면서 먹이에 따라 핀치들의 부리 모양에 차이가 있다는 것을 발견하게 되는데요. 이를 바탕으로 생물 진화론을 뒷받침하는 자연선택설을 완성하게 됩니다.

  ① 자연 현상 관찰 : 갈라파고스 군도의 핀치 새를 관찰한다.

  ② 관찰 주제 선정 : 서식지에 따라 핀치 새의 부리 모양과 크기가 왜 다를까?

  ③ 탐구 방법 고안 : 서식지 별로 핀치의 부리를 관찰, 측정해본다.

  ④ 탐구 수행 : 서식지가 다른 핀치를 채집하여 부리 모양과 크기를 측정한다.

  ⑤ 탐구 결과 해석 : 갈라파고스 군도에 사는 핀치는 서식지와 먹이에 따라 부리의 모양과 크기가 다르다.

  ⑥ 결론 도출 : 핀치는 각 서식지의 환경에 따라 적응하여 부리가 진화하였다. (진화론 도출)

∇ 지층 누중의 법칙 (Law of Superposition)

 지층이 퇴적될 때 당시 순서를 유지하고 있다면, 아래쪽 지층일수록 더 오래된 지층이라는 법칙입니다. 지층의 생성 순서를 이해하는 데 사용되는 층서학의 기본 법칙이죠. 지층이 퇴적될 때 역전 등의 이슈가 없었다면, 오래된 것부터 순서대로 차곡차곡 퇴적되는 것이 당연하겠죠? 당연할 것 같은 이 법칙도 귀납적 탐구 과정을 통해 도출할 수 있습니다.

  ① 자연 현상 관찰 : 여러 지층이 쌓인 지역을 관찰한다.

  ② 관찰 주제 선정 : 어떤 지층이 더 오래된 지층일까?

  ③ 탐구 방법 고안 : 지층의 나이는 해당 지층에서 발견되는 화석 자료를 바탕으로 유추가 가능하므로 화석 자료를 수집, 분석해본다.

  ④ 탐구 수행 : 각 지층에서 발견된 화석을 분석한다.

  ⑤ 탐구 결과 해석 : 아래에 깔린 지층일수록 더 오래된 화석이 발견된다. 그 외 역전 등의 현상이 발견되지 않는다.

  ⑥ 결론 도출 : 지층이 생성될 당시 순서를 유지했다면, 아래쪽에 있는 지층일수록 오래되었고, 위쪽에 있는 지층일수록 젊은 지층이다. (지층 누중의 법칙)

 

연역적 탐구 방법이란?

 연역적 탐구 방법은 문제를 인식하여 그 문제를 해결, 이해할 수 있는 가설을 설정한 뒤 그 가설을 검증하는 과정입니다. 가설이란, 이미 알려진 사실을 설명하기 위해 연구자가 내리는 잠정적인 답이자 가정을 뜻하는데요. 즉, 연역적 탐구 방법이란 자연현상을 보며 생긴 호기심과 의문을 해결하기 위해 잠정적인 답을 세우고, 그 결과가 관찰 및 실험 사실과 일치하는지 알아보는 방법인 것이죠. 일치한다면, 그것은 일반적인 법칙이 될 수 있겠습니다. 만약 결과가 일치하지 않는다면, 가설 설정의 단계로 다시 이동하여 가설을 수정하게 됩니다.

 이처럼 연역적 탐구 방법은 가설 설정과 검증의 단계가 필수적인데요. 연역적 탐구 과정은 아래의 단계를 통해 수행하게 됩니다. 

  ① 자연 현상을 관찰한다.

  ② 문제를 인식한다.

  ③ 가설을 설정한다.

  ④ 탐구를 설계한다. (가설을 검증할 실험 설계)

  ⑤ 탐구를 수행한다.

  ⑥ 결과를 분석한다.

  ⑦ 결론을 도출한다. (결론이 가설과 일치하지 않으면 가설 설정 단계로 돌아가 가설을 수정한다.)

  ⑧ 일반화한다. (학설 또는 법칙으로 인정된다.)

 

연역적 탐구 방법의 사례

∇ 파스퇴르의 탄저병 백신

 탄저병은 탄저균(Bacillus anthracis)에 의해 발생하는 감염질환으로, 주로 초식 동물에서 발생하는 질병인데요. 탄저병에 걸린 소, 말, 양 같은 가축들은 발열과 호흡 곤란을 동반하며 죽음에 이릅니다. 프랑스의 화학자이자 미생물학자였던 파스퇴르(Louis Pasteur)는 이 탄저병의 백신을 개발하는 과정에서 연역적 탐구 방법을 이용했답니다. 바로 탄저병을 연구하기 전에 닭 콜레라균에 대한 백신을 만들게 된 경험이 있었기에 가능했던 일인데요. 파스퇴르는 방치되어 약화된 닭 콜레라균을 건강한 닭에 주입했을 때 면역 효과가 발생한다는 것을 발견한 적이 있었고, 이를 토대로 탄저병에 가설을 세울 수 있었습니다.

  ① 자연 현상 관찰 : 탄저병으로 인하여 수많은 가축들이 폐사했다.

  ② 문제 인식 : 탄저병 백신이 탄저병을 예방할 수 있을까?

  ③ 가설 설정 : 탄저병 백신은 탄저병 예방에 효과가 있을 것이다.

  ④ 탐구 설계 : 수십 마리의 양을 두 집단으로 구분하여, 한 집단에는 탄저병 백신을 주입하고 다른 한 집단에는 탄저병 백신을 주입하지 않는다. 일정 시간이 지난 후 모든 양에게 탄저병 균을 주사한다면 백신의 효과를 확인할 수 있다.

  ⑤ 탐구 수행 : 설계한대로 수행한다.

  ⑥ 결과 분석 : 탄저병 백신을 맞은 양들은 모두 죽지 않았지만, 백신을 맞지 않은 양들은 탄저병으로 인하여 죽었다.

  ⑦ 결론 도출 : 탄저병 백신은 탄저병에 대해 효과가 있다.

∇ 에이크만의 각기병 원인 연구

 에이크만(Eijkman)이라는 네덜란드 생리학자는 각기병의 원인이 어떤 물질의 결핍으로부터 비롯된다는 것을 밝혀내었는데요. 각기병은 신체에 티아민(thiamine)이라 불리는 비타민 B1이 부족할 때 발생하는 병입니다. 팔과 다리에 염증이 생겨 붓고 통증을 유발하는 병이죠. 에이크만은 각기병에 걸렸다가 나은 닭을 보고 가설을 세웠고, 닭이 먹는 현미에 각기병을 치료하는 물질이 들어있다는 결론을 도출했죠.

  ① 자연 현상 관찰 : 각기병에 걸린 닭이 건강해진 것을 발견했다.

  ② 문제 인식 : 각기병에 걸린 닭이 어떻게 나았을까?

  ③ 가설 설정 : 닭이 먹는 현미에 각기병을 치료하거나 예방할 수 있는 물질이 있을 것이다.

  ④ 탐구 설계 : 닭을 두 집단으로 구분하여, 한 집단에는 현미를 먹이로 주고 다른 한 집단에는 백미를 먹이로 주고 관찰한다.

  ⑤ 탐구 수행 : 설계한 대로 수행한다.

  ⑥ 결과 분석 : 백미를 먹은 닭 집단은 각기병에 걸린 반면, 현미를 먹은 닭들은 각기병에 걸리지 않았다. 그리고 각기병에 걸린 닭이 현미를 먹자 다시 건강해짐을 확인하였다.

  ⑦ 결론 도출 : 현미에는 각기병을 치료, 예방하는 물질이 들어있다.

  ⑧ 일반화 : 이후 다른 연구들을 통해 현미에 들어있는 각기병 예방 물질이 비타민 B1임이 확인되었다.

 

귀납적 탐구 방법과 연역적 탐구 방법 요점 비교

∇ 귀납적 탐구 방법은 가설 설정 단계가 없음.

∇ 반대로, 연역적 탐구 방법은 가설 설정 단계가 있음.

∇ 귀납적 탐구 방법은 구체적이고 특수한 사실들을 바탕으로 일반적인 원리를 도출함.

∇ 반면, 연역적 탐구 방법은 일반적인 원리로부터 구체적인 사실이나 원리를 추론, 검증함.

∇ 연역적 탐구 과정에서는 특히 실험을 동반한 탐구 설계가 중요함.

 

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