연역적 탐구 방법의 특징을 알아보기.

2. 연역적 탐구 방법의 예 :

여러섬의 핀치새 부리를 관찰>핀치 새들의 부리가 다른것을 확인>섬마다 먹는 먹이가 다른것을 확인>생물은 주변 환경에 따라 진화한다 라는 결과를 얻음

연역적: 갈릴레오 갈릴레이 :자유낙하 실험

모든 물체는 질량과 관계없이 동일 한 속도로 떨어진다 라는 가설설정>질량이 다른 두공을 떨어뜨리는 실험>두공이 거의 동시에 떨어 지는것을 관찰>

물체는 질량과 관계없이 같은 속도로 떨어진다 라는 결과를 얻음

연역적 탐구 방법: [플레밍의 페니실린 발견] 플레밍이 푸른곰팡이가 다른 세균의 성장을 억제 시킨다는 가설을 세운 뒤 푸른 곰팡이가 있는 포도상구균을 배양한 곳과 안한 곳을 둔 뒤 시간을 지나면서 확인한 결과 가설처럼 푸른곰팡이가 포도상구균을 억제시켜 가설을 증명했습니다.

연역적 탐구 방법의 예: 19세기에 천문학자들은 천왕성의 궤도가 뉴턴 법칙으로 계산된 궤도에서 조금 벗어나 있음을 발견했다. 프랑스의 천문학자 위르뱅 르베리에는 뉴턴의 운동법칙(만유인력 법칙)이 옳다는 가정 하에 새로운 행성의 인력이 작용했을 것이라는 가설을 세웠고, 이를 토대로 새로운 행성의 위치를 계산했다. 이후 마침내 독일의 천문학자가 르베리에가 계산했던 위치로부터 1도 이내의 거리에서 새로운 행성인 '해왕성'을 관측했다. 이 사례는 문제를 발견하고 가설을 세운 이후 예측에 성공한 성공적 연역적 탐구방법의 예이다.

사람들은 오래전부터 행성의 움직임을 이해하려 했지만, 기존의 원 궤도 이론이나 주전원으로는 실제 관측과 잘 맞지 않았다. 티코 브라헤는 20년 동안 맨눈으로 매우 정밀한 데이터를 쌓았고, 그의 조수 케플러는 이 자료 속에서 행성 운동의 규칙을 찾으려 했다. 케플러는 수많은 가설을 세우고 하나씩 대조하면서 맞지 않는 가설은 과감히 버렸다. 그 결과, 행성이 태양을 한 초점으로 하는 타원 궤도를 돈다는 것, 행성과 태양을 잇는 선분이 같은 시간 동안 같은 면적을 휩쓴다는 것, 그리고 공전 주기의 제곱이 거리의 세제곱에 비례한다는 세 가지 법칙을 귀납적으로 발견했다. 이 법칙은 이후 뉴턴의 만유인력 법칙을 세우는 데 중요한 기반이 되었다.

2. 연역적 탐구 방법: 프란체스코 레디의 생물 발생 탐구 사례

과거 사람들은 고기가 썩으면 구더기가 저절로 생긴다고 흔히 믿었다. 하지만 프란체스코 레디는 정말 구더기가 고기에서 저절로 생기는지 의문을 품었고, 파리가 고기에 알을 낳으면 구더기가 생길 것이라는 가설을 세웠다. 그는 이 가설을 검증하기 위해 파리가 자유롭게 드나들 수 있는 열린 병과 파리는 막되 공기는 통하는 망으로 덮은 병, 그리고 파리가 전혀 접근할 수 없는 완전히 밀폐된 병에 각각 똑같은 조건의 고기를 넣어 비교했다. 모든 병의 고기 종류, 양, 온도 등 다른 요인들은 동일하게 통제하며 변화를 관찰했고, 결국 열린 병에서만 구더기가 생긴다는 것을 확인했다. 이 실험 결과는 구더기가 고기에서 저절로 발생하는 것이 아니라 파리가 알을 낳아 생겨난다는 레디의 가설을 명확하게 입증하였다.

엠마누엘 티모니는 소에게서 사람에게는 경미한 우두(소의 천연두) 바이러스를 채취하여 여러사람에게 접종한 뒤 천연두를 주입해도 증상이 나타나지 않는다는 사실을 확인했습니다.

-->결론: 면역의 개념을 발견하고 현대 예방접종의 시작을 알렸습니다.

연역적 탐구 (주제:슈뢰딩거의 고양이 )

전제: 양자역학에서는 입자는 관측 전까지 여러 상태가 동시에 존재합니다(중첩 원리).

따라서 상자 속 고양이는 방사성 물질 붕괴 여부에 따라 살아 있거나 죽어 있을 수 있습다. 관측 전에는 붕괴/비붕괴가 동시에 가능하므로, 고양이도 [살아 있음 + 죽어 있음] 상태가 중됩니다.

--> 상자를 열어 관측하는 순간, 고양이는 하나의 상태(살거나 죽음)로 확정됩니다.

연역적 탐구방법 예:갈릴레이는 아리스토텔레스의 주장과 달리, 진공 상태에서는 무거운 물체와 가벼운 물체가 동시에 떨어질 것이라는 원리를 세웠습니다 이 원리에서 출발하여 실제로 무게가 다른 물체를 같은 높이에서 떨어뜨리면 동시에 도달할 것이라고 예측하였습니다 갈릴레이는 피사의 사탑에서 낙하 실험을 하여 이 예측을 검증하였고,실험 결과, "물체는 질량과 관계없이 동시에 떨어진다”는 원리를 예측하고 실험으로 확인하였습니다.

연역적 탐구 방법: 프란체스코 레디의 구더기 실험- 이탈리아의 과학자 '레디'는 '썩은 고기에서 구더기가 저절로 생긴다'라는 자연발생설에 의문을 가지고 '구더기는 저절로 생기는 것이 아니라 파리가 알을 낳아 발생한 것이다'라는 가설을 세우고 실험을 진행하였다. 그는 밒폐된 병, 천으로만 덮은 병, 열린 병의 세 종류의 병을 준비하고 각각의 병에 고기을 넣었다. 결과적으로, 열린 병에는 파리가 다가와서 구더기가 생겼고, 천으로 덮인 병과 완전히 밀폐된 병에는 구더기가 생기지 않았다. 이를 통해 '썩은 고기에는 구더기가 저절로 생기는 것이 아니며 파리가 알을 낳아서 생기는 것이다'라는 결론을 도출해낼 수 있었다.

2. 연역적 탐구 방법의 예: 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. 에이크만은 각기병에 걸렸다가 나은 닭을 보고 가설을 세웠고, 닭이 먹는 현미에 각기병을 치료하는 물질이 들어있다는 결론을 도출했습니다.

다윈은 다양한 환경을 직접 관찰하여 많은 개별적 사실 수집하였다

그리고 관찰한 것들의 공통적인 패턴을 찾아내는 과정을 하였다

다윈은 관찰과 패턴 분석을 하여 "모든 생물은 시간이 지남에 따라 변한다"라는 가설을 새워 새로운 법칙을 발견하였다

연약적 논증의 예:레디의 실험

"썩은 고기에서 파리가 저절로 생긴다"는 가설이 있었다

레디는 이 전제를 검증하기 위해 연역적 사고로 이 이론이 맞다면 고기를 덮으면 파리가 생기지 않아야 한다는 구체적 예측을 세운다

그리고 총3가지의 실험인 노출된 고기와 밀폐된 병에 고기,천으로 덮은 고기로 실험을 한다

실험 결과 구더기는 파리에서 생기고, 썩은 고기는 저절로 생기지 않는다는 결과가 나왔다

연역적 탐구: 플라밍의 페니실린발견

특정 세균은 다른 세균의 성장을 억제하는 물질을 생성할 수 있다.

가설:푸른곰팡이는 특정 세균의 성장을 억제하는 물질을 생성할 것이다.

실험:푸른곰팡이가 배양된 접시에서 세균의 성장이 억제되는 것을 관찰했다.

결과:푸른곰팡이가 생성하는 물질이 세균의 성장을 억제하며, 이는 페니실린이라는 항생제로 개발되었다.

자연 현상 괄찰:가라파고스 군도의 핀치 새를 관찰한다

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

탐구 방법 고안: 서식지 별로 핀치 새의 관찰, 측정해본다

탐구 수행: 서식지가 다른 핀치를 채집하여 부리 모양과 크기를 측정한다

탐구 결과 해석: 가라파고스 군도에 사는 핀치는 서식지와 먹이에 따라 부리 모양과 크기가 다르다!

결론 도출: 핀치는 각 서식지의 환경에 따라 적응하여 부리가 진화하였다

연역적 탐구 방법의 예: 레디의 대조 실험

관찰 및 문제 인식: 구더기는 죽은 고기(무생물)에서 발생하는가???

가설의 설정:구더기는 파리로부터 생길 것이다.

탐구의 설계 및 수행:뚜껑이 있는 병과 뚜껑이 없는 병을 준비하여 각각 양쪽에 같은 고기를 넣었고 그대로 방치하였다

결과 분석:뚜껑을 덮지 않은 병에서는 구더기가 발생했으나 뚜껑을 덮은 병에서는 구더기가 발생하지 않았다

결론 도출:고기에 생긴 구더기는 파리로부터 발생하였다

일반화:뚜껑을 덮은 채 고기를 보관하면 구더기가 발생하지 않는다!

특히 자손 세대에서 특정 형질이 약 3 대 1의 비율로 나타난다는 규칙을 발견했습니다. 예를 들어 둥근 씨앗과 주름진 씨앗을 교배했을 때, 둥근 씨앗이 세 부분, 주름진 씨앗이 한 부분의 비율로 나타나는 것을 확인했습니다

이렇게 멘델은 실험을 통해 유전의 기본 법칙을 밝히는 데 성공했습니다.

연역적 탐구 방법의 예: 갈릴레이는 당시 널리 믿어지던 “무거운 물체가 더 빨리 떨어진다”라는 아리스토텔레스의 주장을 의심했습니다. 그는 모든 물체가 진공 상태에서는 같은 속도로 떨어질 것이라는 가설을 세웠습니다. 이를 확인하기 위해 실제로 피사의 사탑에서 무게가 서로 다른 두 공을 동시에 떨어뜨렸고, 그 결과 두 공이 동시에 땅에 떨어진다는 사실을 관찰했습니다. 이 실험을 통해 갈릴레이는 자신의 가설이 옳음을 확인할 수 있었습니다.

연역적 탐구 방법의 사례: 에이크만의 각기병 실험

관찰 및 문제인식: 각기병에 걸린 닭의 모이를 현미로 바꾸자 각기병이 나았다.

가설 설정: 현미에 각기병 치료제가 있을 것이다.

탐구 설계 및 수행: 닭을 두 집단으로 나누어 한 집단에는 백미를 한 집단에는 현미를 모이로 줬다.

결과 분석: 백미 집단에서는 각기병이 발생했지만 현미 집단에서는 각기병이 발생하지 않았다.

결론: 현미에는 각기병을 치료하는 물질이 있다

연역적 탐구에 대해 먼저 짚어보자면 일반적인 원리에서 구체적인 사실을 이끌어내는 추론 방식으로 이에대해 쉽게 예로 말하자면 "모든 사람은 죽는다. 소크라테스는 사람이다. 따라서 소크라테스는 죽는다." 라고 설명 할 수 있겠습니다. 이에바탕으로 대표적인 실험 사례로는 푸른곰팡이로부터 페니실린을 발견한 플레밍의 사례 (배양 중 오염된 푸른곰팡이 주변에 세균이 자라지 않는 현상을 우연히 관찰, 곰팡이가 세균을 죽이는 물질, 즉 페니실린을 분비한다는 사실을 확인하고 연구를 거듭하여, 이 물질이 여러 세균에 항균 효과가 있음을 발견)

귀납적 탐구

귀납적 탐구 이에 대해도 짚어보자면 여러 구체적인 사실이나 관찰을 통해 일반적인 결론을 도출하는 추론 방식으로 이에대해 쉽게 예로 말하자면 "수많은 백조를 관찰했더니 모두 하얀색이므로, 모든 백조는 하얗다." 라고 설명 할 수 있겠습니다. 이에바탕으로 대표적인 실험 사례로는 다양한 생물 화석과 관찰 자료를 바탕으로 진화론을 발표한 다윈의 사례 (세계 각지를 다니면서 다양한 생물을 관찰하고 채집, 여러섬에 서식하는 핀치의 부리 모양과 크기가 서로다른것을 관찰, 관찰 결과를 분석하여 핀치가 주로 먹는 먹는 먹이의 종류에 따라 핀치의 부리 모양 크기가 다르다는걸 알게됨, 서식하는 섬에 먹이의 따라 종류가 달라 부리 모양과 크기가 달라졌다는 결론)

멘델레예프는 19세기 많은 원소들의 성질과 원자량을 조사하면서, 원소들을 체계적으로 정리할 방법을 고민했다. 그는 원자량 순으로 원소를 배열하고 화학적 성질을 비교한 결과, 일정한 간격으로 성질이 반복되는 주기성을 발견했다. 이를 바탕으로 주기율표를 만들고 아직 발견되지 않은 원소의 위치를 예측하기도 했다. 이 과정은 수많은 자료 관찰과 반복된 패턴 확인을 통해 일반 법칙을 도출하였다.

연역적 탐구 방법 예: 아리스토텔레스의 지구가 둥글다는 주장 입증

아리스토텔레스는 연역적 탐구 방법을 통해 지구가 둥글다고 주장했다. 먼저, 그는 천체와 자연현상에는 일정한 규칙이 있으며, 둥근 물체는 그림자를 드리울 때 항상 둥근 모양을 만든다는 일반 원리를 세웠다. 이를 바탕으로 지구가 둥글다는 가설을 세웠다. 실제 관찰 결과, 남쪽으로 이동할수록 보이는 별이 달라지고, 월식 때 지구가 달에 드리우는 그림자가 항상 둥글며, 먼 바다에서 배가 사라질 때 돛부터 사라지는 현상 등이 나타났다. 이러한 모든 관찰은 지구가 둥글다는 가설과 일치하므로, 결론적으로 지구는 둥글다고 볼 수 있다.

열리지 않는 사람이 많음.

1. 준비물 : 자외선 램프, 자외선 조사카드, 자외선 차단 제품(선크림, 선글라스, 섬유 소재 등), 줄자, OHP 필름 등

2. 주의사항 : 자외선 램프를 눈에 절대 비추지 않는다. / 자외선 램프를 피부 등 인체에 직접 실험하지 않는다. / 사용하지 않을 때는 자외선 램프를 꺼놓는다.

- 가시광선 : 인간의 눈에 보이는 파장(빨주노초파남보) 

- 자외선 : 가시광선보다 짧은 파장으로 눈에 보이지 않는 빛. 사람의 피부를 태우거나 살균작용을 하며, 과도하게 노출될 경우 피부암에 걸릴 수도 있다.

- 적외선 : 적색선의 끝보다 더 바깥쪽에 있는 전자기파. 가시광선이나 자외선에 비해 강한 열작용을 가지고 있는 것이 특징.

2. 탐구 주제 및 주제 선정 이유

3. 준비물 및 실험 과정

(준비물 분담 등 댓글로 달아두기)

4. 참고자료 링크

자외선의 인체 유해성 알리기

자외선 차단 용품 사용 권고

자외선 차단제 특정 성분으로 인한 환경 유해성 알리기

등...

<형태>

3~5분 정도의 UCC(User Created Content)영상 만들기

10312이준희

10316이훈

10320조호창

10310 이승원

10314 이찬진

10319 조예찬

10315 이하진

10317 임정준

10319 장진우

10302김민우

10306박주원

10321최진호

주제 선정 이유: 평소 자외선 차단제는 여름철 야외활동이나 수영, 운동 중에 자주 사용되지만, 땀을 흘리거나 물에 젖었을 때 효과가 얼마나 유지되는지 궁금했다. 따라서 물에 젖은 상태에서 자외선 차단제의 차단 효과가 변하는지를 직접 실험을 통해 확인하고 싶었기 때문이다.

주제 선정 이유: 사람들은 자외선 차단을 위해 선크림을 바르지만, 얼마나 발라야 효과적이며 또한 차단 효과가 얼마나 긴지 모른다. 따라서 자외선 차단 효과 시간을 알아보기 위해 이 주제를 선정하게 되었다.

주제 선정이유: 선스틱을 바를때 어떤식으로 발라야지 효율적인지 궁금했기 때문이다. 일직선으로 바를때, Z로 발랐을때,둥글게 바를때 어떤 방법이 좋을지 궁금하기 때문이다.

https://m.blog.naver.com/truetruebot/221614307467

-실험 방법
1. OHP 필름에 선크림 두께의 양이 0.2mm, 0.5mm가 되도록 바르기
(시간 관계로 양은 소분)
2. 두께가 균일하도록 고르게 펴 바름(오차가 있음)
3. 동일한 환경에서 자외선 램프에 노출
4. 2분 간격으로 색이 얼마나 옅어졌는지 측정

실험방법

1.자외선 카드의 절반을 각각 직선,z,둥근 모양으로 칠한다

2. 자외선 램프를 5초간 비춘다

3.바르는 방식에 따른 자외선 차단 정도를 비교한다

1.바른 라인 사이에 빈 공간이 생기기 쉽다.
2.면적 커버가 부족하여 실제 자외선 차단막이 고르게 형성되지 않는다.
3.일정한 두께가 확보되지 않아 효율이 가장 낮을 가능성이 높다.


ii)z자로 바를때

1.한쪽은 두껍게 바르고 다른 쪽은 얇게 발릴 수 있다
2.고르게 퍼지지 않아 어떤 부분은 잘 보호되지만 다른 부분은 쉽게 탈 수 있다
3.빈틈이 생겨서 전체적으로 보호가 약해질 수 있다


iii)둥글게 바를때

1.선스틱이 한 지점을 중심으로 반복적으로 닿아 특정 부위는 두꺼워지고 주변 부위는 얇아지는 경향이있다
2.전체적으로는 직선보다 균일하지만, Z자 방식보다는 커버 범위가 일정하지 않다
3.중간 수준의 효율을 보인다

실험결과

직선이나 지즈재그는 빈칸이 생기기 쉬워서 같은 양을 발라도 차단력이 떨어질 수 있기 때문에 선스틱을 둥글게 바르는 것이 효율적인 방법이다

실험 방법

1. OHP필름을 물에 젖히지 않고 3개의 선크림을 바른다.

2.자외선 램프를 같은 높이에서 10초 동안 비춘다.

3.선크림이 발라져있는 필름에 물을 묻힌다.

4.자외선 램프를 10초동안 비춘다.

물을 묻힌 후 실험한 결과 맨 왼쪽에 배치된 스틱은 효과가 좋지 못했고 가운데의 워터 푸르프는 효과가 좋았고 일반 선크림은 효과가 좀 떨어졌다.

파장길이

빨강: 약 625~740nm / 노랑: 약 565~590nm / 초록: 약 520~570nm

파랑: 450~500nm/ 보라: 약 380~450nm

파장이 긴 빨강 계열의 셀로판지가 자외선 차단 효과가 가장 높았고 파장이 짧은 보라 계열이 가장 낮았다. 이는 파장이 긴 색이 자외선(파장이 짧음. 자외선 파장: 10~400nm)을 더 효과적으로 흡수하거나 반사할 수 있기 때문으로 해석된다. 빛의 파장이 길수록 그 빛을 내는 색소는 짧은 파장(자외선) 영역의 빛을 흡수하는 경향이 있는 것 같다.

색깔에 따라 자외선 차단 효과는 뚜렷한 차이를 보였으며, 파장이 긴 색(빨강)이 더 높은 차단 효과를 나타냈다. 이는 일상생활에서 자외선 차단 제품을 선택할 때 색상 선택의 과학적 근거가 될 수 있다. 하지만, 색상 외에도 다양한 요인이 자외선 차단에 영향을 미치므로, 실제 제품 선택 시에는 여러 요소를 함께 고려해야한다

느낀 점

이번 실험을 통해 평소에 궁금했던 색깔과 자외선 차단 효과의 관계를 직접 확인할 수 있어서 매우 흥미로웠다. 단순히 색이 다르다는 이유만으로 자외선 차단 능력에도 차이가 있다는 사실이 신기했다. 또한, 실험을 하면서 셀로판지의 두께나 감응종이에서부터 자외선 랜턴까지의 거리 등 여러 변수들이 결과에 영향을 줄 수 있다는 점도 알게 되어, 앞으로 실험을 설계할 때 더 꼼꼼하게 통제해야겠다는 생각이 들었다.