본 연구의 목적은 행성운동 법칙에 관한 케플러의 귀추적 사고를 도입한 학습자료를 개발하고 이를 고등학교 수업에 적용하여 학생들의 귀추적 추론을 밝히고자 하는 것이다. 이를 위하여 태양의 자기장, 피겨 스케이터의 각운동량 보존, 케플러의 정다면체 이론을 포함한 제시문과 과제문항을 개발하였다. 본 연구의 대상은 과학고등학교 학생 79명과 일반계 고등학교 학생 83명이었고 과제문항에 대한 응답을 비교 분석하여 학생들의 추론 전략 유형과 특성을 논의하였다. 본 연구의 결과, 학생들은 태양의 자기장에 대한 케플러의 생각을 근거로 화성의 운동에 대하여 불완전 유비귀추, 유비귀추, 자료의 재구성 전략을 사용하여 추론하였다. 케플러 제2법칙에 대한 귀추적 추론에서는 불완전 유비귀추, 유비귀추, 모델 구성 및 조작 귀추 등이 나타났다. 이와 관련하여 피겨 스케이터 유비 자체가 학습자들에게 대안개념을 유발할 수 있으므로 실제 수업에서 좀 더 구체적인 설명이 요구됨을 알 수 있었다. 또한 케플러 제3법칙에 대해서는 특히 정다면체 개념과 기존의 알고 있는 지식을 통합하는 개념적 결합 전략을 사용하여 추론한 경우도 나타났다. 적절한 유비귀추를 보여준 과학고 학생의 비율이 일반고 학생보다 여러 과제에서 더 높게 나타난 반면 일반고 학생은 과학고 학생에 비하여 불완전 유비귀추를 더 많이 보여주었다. 본 연구는 케플러의 귀추적 사고를 모델링하여 가설을 형성하는 과정에서 발휘되는 귀추전략을 밝힘으로써 이와 관련한 수업에서 구체적인 방안을 찾는데 근거 자료가 될 것이다.

이 연구의 목적은 ‘거울과 렌즈’ 단원에서 초등학교 5학년 학생들에게 귀추적 사고를 도입한 교수 전략의 효과를 알아보는 것이다. 연구 대상은 초등학교 5학년 35명이었다. 이 연구를 위하여 빛 개념에 관련된 설문을 개발하였다. 빛의 경로를 추론하는 귀추적 사고를 강조한 교수-학습 지도안을 개발하고, 이를 수업에 투입하여 빛에 대한 학생들의 이해에 미치는 영향을 알아보았다. 수업 후에 학생들과의 반구조화된 면담을 통하여 그들이 관찰 현상을 어떻게 이해하고 설명하는지 알아보았다. 연구 결과, 개발한 교수-학습 전략은 학생들의 빛에 대한 개념 이해에 영향을 미쳤다. 학생들의 사전, 사후 개념검사 결과를 비교하였을 때, 정답률이 증가하였다. 수업 후 면담에서 학생들은 귀추적 사고를 통해 빛에 의해 물체를 보는 과정, 상, 빛의 경로와 상의 관계 등을 더 잘 이해하는 것으로 밝혀졌다.