• 한국산학기술학회논문지
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• 제21권7호
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• pp.66-72
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• 2020

급격히 변화하고 있는 21세기 현대 사회에서 국가 경제력을 갖춘 인재 양성을 위해 최근 미국, 영국 등 선진국을 중심으로 STEM(Science Technology Engineering Mathematics) 교육이 점차 강조되고 있으며 우리나라에서는 Arts(예술)를 추가하여 STEAM(Science Technology Engineering Arts Mathematics) 교육이 나타났다. 융합(STEAM) 교육 목표는 기존의 주입식 및 암기식 교육이 아닌 학습자들의 흥미도와 학습에 대한 동기 부여를 강화하여 체험, 탐구, 실험이 중심이 되어 융합적 사고와 실생활 문제를 해결할 수 있는 능력을 갖추어 국가 경제력을 강화하는 것이다. 본 연구가 이루어진 Y 초등학교에서는 세계 공용어로 자리매김한 영어와 4차 산업 혁명으로 인한 발전으로 거의 모든 분야에서 찾아볼 수 있는 과학을 융합하여 학습자들이 주도적으로 수업에 참여하여 문제해결능력을 향상할 수 있는 PBL 모형과 ADDIE 모형이 기반이 된 수업 모형을 설계하였다. 이 모형은 크게 5가지 절차로 분석(Analysis), 설계(Design), 개발(Development), 실행(Implementation), 평가(Evaluation)로 구성된다. 국가 경제력을 갖춘 인재 양성이라는 목표도 중요하지만, 교육 현장에 있는 교사들이 융합(STEAM)교육의 중요성을 인지하고 이에 알맞은 수업 설계에 관한 연구가 지속하며 강화되어야 한다.

• 한국영재학회:학술대회논문집
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• 한국영재학회 2003년도 춘계학술대회
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• pp.143-144
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• 2003

6차 교육과정부터는 과학 교육에서 학생들의 학습 목표를 과학 개념에 대한 이해 뿐 아니라 탐구 사고력 및 기능 향상도 중요한 목표로서 취급하고 있다(교육부, 1992). 그런데 학생의 탐구 사고력을 향상시킬 수 있는 과학교육이 제대로 이루어지지 못하고 있는 것이 현재의 실정이다. Schwab(1961)가 탐구 학습의 단계를 분류하면서 지적한 바 있듯이 탐구는 주어진 과제를 해결하는 고정적 탐구보다는 스스로 과제를 설정하고 이를 해결하려 하는 유동적 탐구가 더 바람직한 방향이며, 이러한 유형의 탐구를 통하여 학생들은 창의성의 신장과 함께 과학적탐구가 이루어지는 과정을 더 올바르게 이해할 수 있을 것으로 생각된다. 따라서 탐구의 상황을 학교 실험실만이 아닌 좀 더 생활 주변의 여러 가지 경험과 관련된 쪽으로 안내하는 것도 필요하다. 최근 활발한 컴퓨터의 보급과 인터넷 환경의 확대로 인하여 학생들이 이러한 환경에서 교사와 직접 동일한 시간, 동일한 장소에서 대면하지 않고도 의사소통하고 교수-학습이 이루어질 수 있는 기회가 사회적으로 가능해지고 있다. 이러한 원격교육은 교사의 안내에 따른 탐구 교수 형태의 개념 확인 및 검증 실험이 대부분인 전통적 과학학습 방법과 달리 학생 스스로 문제를 찾고 해결하려고 시도하는 것을 통하여 과학적 탐구 기능의 향상은 물론 과학적 개념의 획득, 과학, 사회, 기술에 대한 폭넓은 인식을 형성하는데 도움이 된다. 또한 인터넷 환경을 이용하면 학교 실험실 상황을 벗어나 학생들에게 다양한 탐구 활동 기회를 제공할 수 있고, 또한 그에 따른 의사 소통이 더 용이해질 수 있다. 이에 따라서 본 연구에서는 탐구 과정기술과 사고력을 중시하는 초등학교 과학과목의 특성을 고려하여 이에 적합한 인터넷 원격교수-학습을 위한 교수-학습 모형과 학생들의 과학적 탐구력과 사고력을 신장시킬 수 있는 멀티미디어 학습자료를 개발하고, 이를 실제적으로 적용할 수 있는 웹사이트를 개발, 현장에 적용하여 원격교수학습이 과학적 탐구력과 사고력에 미치는 효과에 대하여 조사하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.417-417
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• 2021

복합 토지이용 유역의 수문 모형에서 중요한 것은 큰 강우량이 발생하는 시점에서의 유출량과 유사량이다. SWAT 모형도 이와 같은 부분이 중요한 요소로 작용하는데 이는 모형의 평가가 실측값에 대한 예측값의 결정계수(Coefficient of determination, r²) 또는 Nash-Sutcliffe efficiency(NSE)와 같이 큰 값의 영향이 큰 지수들로 모형의 적합성을 평가하기 때문이다. 수질오염총량제와 같이 유역에서 발생하는 총량을 평가할 때는 강우로 인해 발생하는 유출과 수질뿐만 아니라 평시에 유출에 대한 수질도 중요한 부분이 될 수 있으나 모형의 평가에서 반영되기 어려우므로 실측값과 매우 다른 경향을 나타내는 경우가 많다. SWAT 모형에서는 하천 유사량에 사용되는 계수가 모든 상황에 일괄적으로 적용되기 때문에 과대 평가되는 경향이 있다. 본 연구에서는 SWAT 모형의 비강우시 하천 유사량 모의에 대한 부분이 강우시 하천 유사량에 미치는 영향을 분석하였다. SWAT 모형에서 하천 유출량과 관련된 계수를 확정하고, 하천 유사량과 보정에 사용되는 변수 중에서 prf 계수를 평시와 강우시 다른 계수 적용하여 하천 유사량 변화에 대한 SWAT 모형의 반응을 확인하였다. 지표면 유출과 관련된 변수는 변화하지 않으므로 하천에 유입되는 유사량은 항상 같다고 가정하면, 특정 강우 조건에서의 하천 유사량은 변화하지 않아야 하지만 SWAT 모형에서는 평시 유사량에 따라 달라지는 경향이 나타났다. 이는 평시 prf 계수가 낮아질 때 하천을 통해 유역 밖으로 배출되는 유사량이 감소하였기 때문에 특정 강우 조건에서 유사량이 달라진 것으로 해석될 수 있다. 또한 현재 SWAT 모형은 지표면 유출로 유입되는 유사량 일부가 퇴적되기 때문에 평시에 실제보다 높은 농도로 예측되는 경향도 나타났다. 이러한 문제들을 해결하기 위하여 지표면 유출로 발생하는 유사의 하천 퇴적량을 최소화하고, prf 계수를 강우반응에 대해 변동성을 부여하는 등 비강우시에도 실측과 비슷한 수준의 유사량이 모의 될 수 있도록 SWAT 모형을 개선하고 있다.

• 한국정보교육학회:학술대회논문집
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• 한국정보교육학회 2007년도 동계학술대회
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• pp.181-187
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• 2007

미래의 지식기반사회를 준비하기 위한 컴퓨터 교육이 나아가야할 방향은 컴퓨터 과학교육의 강조이며 또한 컴퓨터 과학교육은 프로그래밍과 알고리즘 등의 내용을 학습하고 이를 통해 컴퓨터의 기본 원리와 논리적인 사고력을 배양해야 한다는 많은 연구가 있었다. 이에 본 논문에서는 컴퓨터 과학교육의 중요한 한 부분인 알고리즘을 초등 컴퓨터 교육에 적용하여 학습자가 컴퓨터 알고리즘과 알고리즘의 과정을 이해하고 더 나아가 자신만의 알고리즘을 개발하는 과정을 통해 알고리즘적 사고능력을 기를 수 있도록 학습내용을 선정, 조직하여 적용하였다. 인지발달이 구체적 조작기에 머물고 있는 학습자들의 인지수준을 고려하여 문제해결학습모형을 기반으로 하여 구체적 조작활동이 포함된 교수-학습 모형을 구안해 적용해보았다.

• 한국지구과학회지
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• 제44권1호
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• pp.79-89
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• 2023

본 연구의 목적은 공학설계 기반 오션 클린업 수업이 STEAM 태도와 창의공학적 문제해결성향에 미치는 영향을 알아보는 것이다. 또한 이 과정에서 학생들이 공학설계 기반 수업에서 접하는 흥미로운 점을 파악하고자 하였다. 본 연구에서는 공학설계를 전공한 교수 1명과 석사 이상의 공학설계 전문가 5명이 함께 공학설계를 기반으로 한 6차시의 과학수업을 개발하여 검토하였다. 수업의 주제는 실제 오션 클린업 프로젝트에서 구현된 방법을 기반으로 해양 오염을 줄이기 위한 과학 및 공학적 해결과정의 설계 및 구현으로 선정되었다. 공학설계 과정은 NGSS(2013)에서 제시한 공학 설계 모형을 활용하였으며, 최적화 과정을 통해 재설계를 경험할 수 있도록 구성하였다. 효과를 검증하기 위해 Park et al.(2019)이 개발한 STEAM 태도 설문지 및 Kang and Nam(2016)이 개발한 창의공학적 문제해결성향 검사 도구를 사용하였다. 효과성 검정을 위한 통계분석을 위해 사전 및 사후 t-검정을 사용하였다. 또한, 학습자가 경험한 흥미로운 점의 내용은 기술적인 응답을 받아 전사하고, 중심도 분석을 통해 분석 및 시각화하였다. 결과는 과학 수업에서 공학설계 기반 오션 클린업 수업이 STEAM 태도와 창의공학적 문제해결성향 모두에 긍정적인 영향을 미친다는 것을 확인하였다 (p< .05). 또한, 비정형 데이터 분석 결과, 학습자가 학습에 관심을 갖는 요인으로 이공계 지식, 공학적 경험, 협동과 협업이 나타나 공학적 경험이 중심 요인임을 확인하였다.

• 컴퓨터교육학회논문지
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• 제15권3호
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• pp.1-10
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• 2012

현대 지식 정보 사회에서 컴퓨터 교과 교육의 흐름은 학습자의 논리적 사고력, 창의력, 문제해결력 등의 고차원적 사고를 길러줄 수 있는 컴퓨터 과학 학습으로 나아가고 있다. 본 연구는 학습자의 문제해결력 향상을 위해 알고리즘적 사고 신장의 필요성을 인식하고 초등학생의 알고리즘 학습을 위해 앵커드 수업을 활용하여 알고리즘 수업을 설계하고 그 효과를 검증하고자 하였다. 앵커드 수업을 위하여 문제해결과정의 앵커드 수업 모형을 활용하고 일상생활에서 알고리즘을 사용할 수 있는 예를 찾아 앵커로 제작하여 수업에 투입하였다. 초등학교 학생들을 대상으로 전통적 알고리즘 학습을 실시한 통제집단과 앵커드 수업을 활용한 알고리즘 학습의 실험집단으로 구분하여 실험처치 수업을 실시한 결과 실험집단이 통제집단에 비해 문제해결력 향상에 더 큰 효과가 있음을 확인하였다.

• 한국학교수학회논문집
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• 제13권4호
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• pp.595-618
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• 2010

미래 지식기반 사회에 필요한 합리적이고, 창의적인 인재를 육성하기 위하여 학생들은 상상력과 창의력이 필요하고, 교사들이 이를 실용적으로 지도할 수 있는 분야가 수리과학이다. 학생들에게는 새로운 현상에 대한 호기심과 집중력, 문제해결을 통한 연구와 독창성을 기르는 활동이 필요한데, 4D-프레임을 이용하여 공간도형을 활용한 갖가지 모형 만들기를 통해 상상력과 창의력을 향상시키고자 하였다. 이러한 활동은 학생들의 수학에 대한 정의적 측면의 긍정적 효과뿐만 아니라 건축 및 우주 과학자의 소양을 담은 담화를 생성할 수 있었다.

• 한국과학교육학회지
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• 제20권4호
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• pp.582-598
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• 2000

과학과 기술의 급속한 발전에 따라 그에 관련된 사회적 쟁점들이 야기되는 상황에서, 그러한 쟁점에 대해 합리적인 의사결정을 할 수 있는 능력이 과학교육에서 강조되고 있다. 본 연구에서는 '생물학과 관련된 가치문제에 대한 합리적인 가치판단 및 현명한 의사결정에 이르는 과정'을 '생물 교육에서 가치 탐구'로 정의하고, 그 모형을 개발하였다. 이를 위해서 가치명료화 모형과 가치분석 모형을 중심으로 가치 탐구 모형을 고찰하였다. 가치명료화 모형은 가치갈등의 해결에는 도움이 되지 않지만 개인적인 가치문제에 주로 관심을 둠으로써 가치의 내면화 과정을 강조한다. 가치분석 모형은 정의적 요소가 부족하다는 비판을 받지만 가치문제에 대한 분석적인 사고과정의 절차를 제시함으로써 합리적인 해결을 강조한다. 본 연구에서는 가치 탐구의 심리적 측면과 논리적 측면을 고려하여 상호보완적 입장에서, 가치문제의 인식과 명료화, 갈등상황에 관련된 생물학적 지식 파악, 갈등상황에 관련된 사람들의 입장 고려, 대안 탐색, 각 대안의 결과 예측, 대안의 선택, 대안에 대한평가, 최종적 가치판단 및 선택의 공언 단계가 포함된 가치 탐구 모형을 개발하였다. 개발된 모형에 근거하여 가치 탐구 교육목표를 설정하였으며, 생물교육에서 가치 탐구에 적합한 교육내용으로 동물 복제, 시험관 아기, 유전공학, 생장 호르몬 투여 문제, 뇌사, 장기 이식, 실험 동물을 선정하였고, 이를 제 6차 및 제7차 과학과 교육과정의 교육내용과 관련지어 조직하였다. 또한, 가치 탐구 교육에 적합한 수업모형으로 생물윤리적 가치명료화 의사결정 모델, 가치분석 모형에 따른 조별 발표, 역할극 및 토론, web forum을 이용한 토론을 선정하였고, 학생들의 가치 탐구 능력의 변화를 평가하기 위한 방법으로 면담법을 선정하였다.

• 한국정보처리학회:학술대회논문집
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• 한국정보처리학회 2020년도 추계학술발표대회
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• pp.1097-1100
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• 2020

챗봇(Chatbot)은 자연어처리기술 등 인공지능 기술을 기반으로 한 사용자 친화적인 대화 방식 인터페이스를 제공하는 장점이 있어, 금융, 상담, 주문 등 다양한 산업 분야에서 적용되고 있다. 그러나, 챗봇의 응답이 사용자의 정신 모형과 불일치하는 경우, 다음 대화를 이어가는데 어려움을 야기하게 된다. 그러므로, 챗봇의 사용성을 확보하기 위해서는 응답 오류의 제거 또는 완화가 필수적이다. 기존의 챗봇의 사용성 개선과 관련된 연구들은 설문조사와 인터뷰 등 사용성 평가를 통해 상위 수준의 개선 방향만을 제안하고 있다. 따라서, 챗봇 개발 시, 실무자들이 응답 오류의 문제점을 분석하고, 이를 해결하기 위한 구체적인 개선 방안을 제시하는 데 한계가 있었다. 본 논문에서는 FMEA(Failure Modes and Effects Analysis) 기법을 활용해, 응답 오류의 치명도를 파악하고, 치명적인 오류들에 대해서는 FTA(Fault Tree Analysis) 기법을 기반으로 원인 분석을 실시하여 구체적으로 문제를 해결하기 위한 프로세스를 제안한다. 본 프로세스의 효용성을 검증하기 위해 주문 도메인의 챗봇에 적용해 보았다.

• 대한화학회지
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• 제55권6호
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• pp.1056-1073
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• 2011

이 연구의 목적은 탐구 과정을 수행하는 동안 발산적 사고와 수렴적 사고를 경험할 수 있는 수업 전략을 개발하고 이를 적용함으로써 그 효과를 검증하는 것이다. 이를 위하여 발산하기 모형, 수렴하기 모형, 발산-수렴 함께하기 모형을 탐구의 각 단계에 활용할 수 있는 수업 전략을 개발하였다. 그리고 중학교 1학년을 대상으로 개발한 수업 전략을 실시한 후 이 수업 전략이 창의적 사고력, 비판적 사고력, 창의적 인성 및 학업 성취도에 미치는 효과를 알아보았다. 그 결과 문제 인식, 가설 설정, 변인 통제의 모든 영역에서 창의성의 하위 범주인 유창성과 융통성이 유의미하게 향상되었다. 독창성에 대해서는 실험 집단의 교정 평균이 통제 집단에 비해 높게 나타났으나 통계적으로는 유의미하지 않았다. 비판적 사고력에 대해서는 문제 인식, 결론 도출 및 일반화 과정에서 유의미한 신장을 나타냈다. 또한, 본 연구의 수업 전략은 학업 성취도에도 긍정적인 영향을 미치는 것으로 나타났다. 그러나 창의적 인성에 대해서는 모든 하위영역에 대하여 유의미한 차이가 나타나지 않았다.