본 논문에서는 학생들의 과학 교과에서 학생들의 흥미와 학업성취를 향상시키기 위해 컴퓨터 시뮬레이션을 이용한 융합인재 교육 프로그램을 개발 하였다. 최근 디지털 기술의 고도화로 인해 다양한 정보통신 기술과 지식의 융합을 교육 환경에 적용하는 스마트러닝에 대한 관심이 증가하고, 학생들은 모바일 기기의 접근성에 대한 인식이 확대되고 학교 현장에서는 모바일 기기와 교육용 프로그램을 활용한 학습이 활성화 되고 있다. Algodoo는 2D기반 시뮬레이션 프로그램으로 다양한 물리적인 효과를 태블릿과 컴퓨터로 시뮬레이션 할 수 있으며, 웹에서 다양한 물리적인 효과나 원리에 대한 학습내용을 참고 할 수 있다. 교수 학습자료는 2009 개정교육과정 초등 과학에 나온 내용을 분석 후 실생활과 관련된 주제를 선정하여 학생들의 흥미와 이해를 향상시키도록 하였다. 또한 학생들은 개별학습과 협력학습을 통해 학습할 수 있으며, 학습 후에는 학생들이 시뮬레이션을 설계 및 실행하여 평가 및 반성을 할 수 있게 하였다.
본 연구에서는 물리교육에서 신념 연구의 동향을 고찰하고 최근 과학교육학의 주요 연구 과제로 제기되고 있는 과학교육학에서 문화적 연구의 동향과 의의를 물리학습 상황에서 고찰한 후 이어서 물리교육에서 신념과 문화라는 주제가 어떻게 연결될 수 있는지를 논의하였다. 물리교육에서 신념은 자연세계, 물리학, 물리학습과정, 물리학습의 기대와 가치, 물리학습능력 등에 대한 신념으로 구분할 수 있고 이와 같은 신념은 물리학습과정을 폭넓게 이해하는데 도움이 될 것이며, 이를 위하여 물리교육학 연구에서 다양한 문화적 접근이 필요함을 논의하였다. 이상의 물리학습에 대한 신념 연구와 문화적 접근의 동향과 의의에 대한 논의로부터 물리교육 연구의 문화적 접근에 대한 방향을 제안하였다.
최근 카메라 영상을 이용한 제스처 인식 관련 연구가 활발히 진행되고 있다. 카메라 영상을 이용한 제스처 인식에서 많이 사용되는 학습 알고리즘에는 확률 그래프 모델인 HMM과 CRF 등이 있다. 이 학습 알고리즘들은 다차원의 연속된 실수 데이터를 가지고 모델을 학습하면 계산량이 많아진다. 본 논문에서는 팔 관절 위치 데이터를 k-평균 군집화 과정을 거쳐 1차원의 시계열 데이터로 변환 후, 제스처별로 HMM 모델을 학습하는 방법을 제안한다. 키넥트 센서를 통해 얻은 팔 관절 위치 데이터에 k-평균 군집화를 적용하여 1차원 시계열 데이터를 생성하고, 이를 HMM의 학습 및 인식에 사용한다. 본 논문에서 제안하는 방법의 성능을 분석하기 위하여, 다른 시계열 학습 알고리즘인 AP+DTW를 이용한 방법과의 비교 실험을 포함해 다양한 실험들을 수행하였다.
과학 및 과학교과에 대한 학생들의 정의적 인식이 어떻게 하면 긍정적인 방향으로 행동변화를 가져올 수 있는가?에 연구의 목적을 가지고서, 과학수업 과정에서 교사에 의한 학습환경의 분위기나 풍토를 조성하는 심리적 측면이 학생들의 성취도에 미치는 영향을 조사하였다. 1년간 동일한 교사로부터 과학수업을 받은 중 고등학교 2, 3학년학생들이 가지고 있는 교사인식을 바탕으로 심리적 학습환경을 측정하고, 이 환경인식에 따른 과학불안 인식, 과학에 대한 태도, 과학 탐구능력, 과학성취도와의 관계 및 효과를 조사하였다. 이를 토대로 밝혀진 결과는 심리적 학습 환경은 학생들의 정의적 인식 성향과 인지적 학습결과에 직 간접적인 효과를 주며, 유의한 정적 상관을 보였다. 즉, 교사가 조성하는 수업태도, 인성특성, 학습분위기, 수업행동, 지원적 행동 등은 학생들의 과학에 대한 정의적인 행동특성을 변화시킬 수 있는 수업의 사태로써 유의하게 작용할 수 있으며, 과학 성취에도 의미있게 작용한다는 점을 시사해주고 있다.
2018년부터 2015 개정 교육과정이 적용되면서 과학 분야에서 학생들의 과학적 소양 함양을 위한 노력들이 이루어지고 있다. 이 중에서 과학실험은 학생들의 과학에 대한 학습 흥미 진작과 과학적 태도 함양에 도움을 준다. 과학적 사실을 이론으로 배우는 것보다 실험을 통해 배우게 되면 학습자의 이해가 높아지며 좀 더 오래 기억할 수 있다. 따라서 과학적 소양 함양에 있어서 실험을 매우 중요하다. 하지만 중학교에서는 시간과 예산, 재료 부족으로 과학실험이 순조롭게 진행되지 않고 있다. 본 연구에서는 이와 같은 문제점을 해소하고자 중학교 과학 교과서를 분석하고 과학 예비교사 학생들을 주로 대상으로 설문을 실시하여 가장 중요하게 여기는 과학실험을 선정한 후, 가상 환경에서 과학실험을 체험할 수 있도록 시뮬레이션형 모바일 앱을 개발하였다. 개발한 앱은 학습 강화 효과를 얻을 수 있도록 퀘스트 기반 학습방법을 사용하고 유니티를 사용하여 방탈출 게임형식을 접목하여 개발되었다. 본 연구에서는 앱을 개발한 후, 기존 앱들과의 차이점 분석과 사용자 피드백을 통해 향후 STEAM 콘텐츠로서 개발 의미와 기대효과에 대해 제언한다.
이 연구에서는 초등 일반 학생과 과학영재 학생의 과학 탐구 학습 지향을 조사하여 비교했다. 또한 이들의 과학 탐구 학습 지향과 불일치 상황에 대한 대처 전략의 관련성도 조사하여 비교했다. 이를 위해 서울특별시에서 초등 일반 학생 61명과 과학영재 학생 53명을 선정한 뒤, 과학 탐구 학습 지향을 조사하는 설문과 불일치 상황에 대한 대처 전략을 조사하는 설문을 실시했다. 또한 일부 일반 학생 및 과학영재 학생을 대상으로 반구조화된 심층 면담을 개별로 실시했다. 연구 결과, 학년과 관계없이 과학 탐구 학습 지향 중에서 초등 일반 학생은 '개념이해' 지향이 가장 많이 나타났으며, '과학적 실천' 지향이 두번째로 많이 나타났다. 반면 초등 과학영재 학생은 '과학적 실천' 지향의 빈도가 가장 높았으며, '개념이해'와 '복합' 지향도 비교적 자주 나타났다. '활동' 지향은 일부 일반 학생에게서만 나타났고, '공학적 실천' 지향은 일부 과학영재 학생에게서만 나타났으며, '과정기능' 지향은 나타나지 않았다. 과학 탐구 학습 지향과 불일치 상황에 대한 대처 전략 사이에 명확한 관련성을 확인하지는 못했다. 그러나 같은 과학 탐구 학습 지향을 가진 경우라도 불일치 상황에 대한 대처 전략을 선택하는 양상은 초등 일반 학생과 과학영재 학생 사이에 약간의 차이가 있음을 발견할 수 있었다. 이에 대한 교육적 시사점을 논의했다.
본 연구의 목적은 과학 체험학습을 운영하는 과정에서 초등교사가 겪는 어려움과 학교 현장의 분위기를 심층적으로 알아보고자 한 것이다. 본 연구를 위해 과학 체험학습의 활동 경험이 풍부한 5명의 초등교사와 초점집단 면담을 진행하였다. 면담을 통해 체험학습의 운영실태, 과학체험학습의 운영, 계획 수립 및 진행, 평가에 걸쳐 자료를 수집하였다. 본 연구의 주된 결과는 다음과 같다. 교사들은 예산에 대한 고민을 가장 먼저 꼽았으며, 과학교과와 연계하여 체험학습을 운영하고자 하는 경우 교육과정 재구성에 대하여 부담을 지니고 있었다. 또한 과학 체험학습시 과학지식에 대한 전문적 이해가 부족하다고 생각하고 있었으며, 과학교과 전담 교사가 있을 경우 협업의 어려움을 꼽았다. 전체적으로 과학체험학습의 교육적 효과보다 예산이나 장소, 행정적 편의성 등을 먼저 고려하는 경향이 있었다. 본 연구는 기존의 연구들에서 확인하기 어려운 체험학습 주제 선정과 방법, 교육적 기대효과, 고민사항을 확인한 연구로서 의미가 있다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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