In this study, we analyzed the development of high school students’ argumentation through their writings on socio-scientific Issues (SSI) related to the Climate Change Unit in the Earth Science I curriculum. Pre- and post-writing assignments on the two main causes of global warming were analyzed and compared. In addition, an in-depth interview of the focus group was conducted with 7 students who showed a distinct change in the level of argumentation. According to the results, 16 of 52 students remained at the same argumentation level in pre- and post-writing assignments, and students remaining at Level 2 among five levels had difficulty in understanding the Toulmin’s argument pattern (TAP) structure. Using the TAP structure, 29 of 52 students demonstrated increased argumentation levels in the post-writing assignments. The conclusions include that writing lessons on SSI using the TAP in Earth science classes can improve the level of high school students’ argumentative writing, and that the level of students’ argumentation can develop with the elaboration of their level of falsification. Also, it is suggested that the science curriculum should increase students' science writing competencies by specifying science writing as one of the goals.

이 연구의 목적은 학생들의 논증을 인식론적 (사고과정) 및 심리학적 (사고유형) 관점에서 탐색하여 어떠한 사고과정 및 유형으로 교사가 학생들의 논증 형성 능력을 향상시키는지 알아보는 것이다. 35년의 교사경력을 지니고 있는 교사 및 그의 26명 학생의 과학수업 60시간을 관찰하고, 전사하였으며, 전사한 학생들의 논증이 어떻게 표현되는지를 두 개의 도구, 즉 인식론적 및 심리학적 관점으로 분석하였다. 이 연구 참여자인 교사는 학생들의 논증의 질을 향상 시키기 위하여 특별한 목적으로 개발한 명시적인 교수법 "주장-근거 교수법"을 수업 시간에 활용하였다. 논증을 두 개의 다른 관점으로 분석해 본 결과, "보기" 또는 "예"를 이용한 사고과정에서는 "정교성" 사고유형이 가장 빈번하게 사용되었다. 모든 탐구의 시작인 가설을 세우기 위해 학생들은 "귀납" 사고과정으로 "일반화" 사고유형을 통해 탐구의 시작단계인 본인들의 "주장"을 형성하였다. 좀 더 높은 수준의 논증은 다른 지식이나 경험을 통한 개념의 "일관성" 사고 과정을 통해 교사의 도움에 힘입어 학생들이 "설명"을 형성하였다. 이러한 높은 수준의 논증 기회에서 확인된 교사의 역할은 학생들이 스스로 논증을 형성할 수 잇도록 도와주는 조력자, 그리고 학생들의 논증을 평가하는 것이 아닌 좀더 학생들의 사고과정을 확장시켜 주는 정교자 (elaborator), 그리고 학생들의 논증 수준이 높아질 수 있도록 논증을 추적하여 발전시켜주는 멘토로 확인되었다. 논증 본성에 대한 이해를 바탕으로 교사들은 학생들이 과학의 참 의미를 이해 할 수 있도록, 논증 기회를 제공하는 명시적인 교수전략을 개발하는 것이 필수적이라 할 수 있겠다.

초 중고 과학 교육에서는 과학적 소양의 함양을 그 학습 목표로 하고 있으며 이를 위해서 학생들은 과학자들이 어떻게 과학적 지식을 정립해 가는지를 이해하는 과정이 필요하다고 주장하고 있다. 하지만 학교에서의 과학 탐구는 오로지 경험을 중시하는 실험 위주의 과학 탐구를 실행, 어떻게 자신들이 수집한 자료가 세운 이론에 합당한지를 밝히는 논증활동이 없다는 것이 문제점으로 지적되고 있다. 이 고찰 논문은 학교에서의 과학 탐구가 과학자들의 그것과 다르며, 실질적 과학 탐구의 실현을 위해서는 교사들이 탐구 자체의 정의, 목표 및 요소를 정확하게 이해하고, 과학적 논증기회를 부여하기 위한 적절한 교수 전략을 개발해야 함을 보여주고 있다.

The purpose of this literature review is to investigate what kinds of research have been done about scientific inquiry in terms of scientific argumentation in the classroom context from the upper elementary to the high school levels. First, science educators argued that there had not been differentiation between authentic scientific inquiry by scientists and school scientific inquiry by students in the classroom. This uncertainty of goals or definition of scientific inquiry has led to the problem or limitation of implementing scientific inquiry in the classroom. It was also pointed out that students' learning science as inquiry has been done without opportunities of argumentation to understand how scientific knowledge is constructed. Second, what is scientific argumentation, then? Researchers stated that scientific inquiry in the classroom cannot be guaranteed only through hands-on experimentation. Students can understand how scientific knowledge is constructed through their reasoning skills using opportunities of argumentation based on their procedural skills using opportunities of experimentation. Third, many researchers emphasized the social practices of small or whole group work for enhancing students' scientific reasoning skills through argumentations. Different role of leadership in groups and existence of teachers' roles are found to have potential in enhancing students' scientific reasoning skills to understand science as inquiry. Fourth, what is scientific reasoning? Scientific reasoning is defined as an ability to differentiate evidence or data from theory and coordinate them to construct their scientific knowledge based on their collection of data (Kuhn, 1989, 1992; Dunbar & Klahr, 1988, 1989; Reif & Larkin, 1991). Those researchers found that students skills in scientific reasoning are different from scientists. Fifth, for the purpose of enhancing students' scientific reasoning skills to understand how scientific knowledge is constructed, other researchers suggested that teachers' roles in scaffolding could help students develop those skills. Based on this literature review, it is important to find what kinds of generalizable teaching strategies teachers use for students scientific reasoning skills through scientific argumentation and investigate teachers' knowledge of scientific argumentation in the context of scientific inquiry. The relationship between teachers' knowledge and their teaching strategies and between teachers teaching strategies and students scientific reasoning skills can be found out if there is any.