• 한국가시화정보학회지
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• 제22권2호
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• pp.44-54
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• 2024

This study investigates the effectiveness of using a plasma actuator for active control of turbulent flow around a finite square cylinder. The primary objective is to analyze the impact of plasma actuators on flow separation and wake region characteristics, which are critical for reducing drag and suppressing vortex-induced vibrations. Direct Numerical Simulation (DNS) was employed to explore the flow dynamics at various operational parameters, including different actuation frequencies and voltages. The proposed methodology employs a neural network trained using the Proximal Policy Optimization (PPO) algorithm to determine optimal control policies for plasma actuators. This network is integrated with a computational fluid dynamics (CFD) solver for real-time control. Results indicate that this deep reinforcement learning (DRL)-based strategy outperforms existing methods in controlling flow, demonstrating robustness and adaptability across various flow conditions, which highlights its potential for practical applications.

• 영재교육연구
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• 제22권3호
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• pp.575-596
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• 2012

본 연구에서는 서울에 위치한 G 영재원의 과학영재학생들을 위하여 제공된 영재교육 프로그램에 대한 학생들의 인식을 조사하였다. 이 프로그램은 Betts와 Kercher(1999)에 의해 제안된 자율학습자 모형을 기반으로 설계된 통합적인 프로그램이라는 점에서 독특하다. 프로그램의 효과를 알아보고자 영재원의 교육목표들이 내재된 항목들에서 긍정적 영향이 있었는지 묻는 설문을 제작하여 프로그램에 참여한 중학교 1학년부터 중학교 3학년까지의 학생들을 대상으로 실시하였다. 설문 결과 거의 모든 학생들이 긍정적 영향에 강한 동의를 나타냈다. 학생들은 유용하고 흥미로운 과학 내용물을 배웠고, 소그룹 내에서 동료들과 함께 협력하는 의미 있는 경험을 즐겼으며, 탐구과제에 의해 많은 도전을 받았다고 응답하였다. 학생들은 또한 스스로 학습하는 방법을 익히게 되었고, 또한 자신들의 선택과 결정이 존중되었다는 사실이 동료와의 의견 조율이나 능동적인 탐색 등에 긍정적인 영향을 미쳤다고 했다. 이는 자율학습자 모형이 성공적으로 구현되고 있으며 학생들이 자율학습자로써 성장하고 있음을 시사한다. 프로그램에 처음 참여한 학생보다 참여한 기간이 길었던 학생들이 좀 더 긍정적인 반응을 보였으며, 이것은 시간이 지나면서 프로그램의 일관성으로 인한 축적된 효과를 기대할 수 있음을 시사한다. 또한 세부 프로그램들, 특히 ALM 수업, 분과 수업, 학술대회가 과학적 탐구의 과정과 자율학습자 특성에 기여하는 비중이 비슷하여, 과학적 탐구과정과 자율학습자 교육을 위한 전략이 프로그램 전체에 내재하고 있으며 서로 유기적으로 긍정적 상호작용을 하여 시너지 효과를 내는 통합적 접근이 이루어지고 있는 것으로 판단된다. 본 연구의 결과는 영재들을 위한 특정 교육 모델에 기초한 프로그램의 일관성이 영재학생들을 위한 더 나은 교육환경을 제공할 수 있다는 점을 제안한다.

• 한국수학교육학회지시리즈E:수학교육논문집
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• 제30권2호
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• pp.161-178
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• 2016

창의 융합 능력은 교육과정 문서상에 새롭고 의미 있는 아이디어를 다양하고 풍부하게 산출할 수 있는 수학적 과제를 제공하여 학생의 창의적 사고를 촉진시키도록 하는 것이며, 또한 수학과 이외의 타 교과나 실생활의 지식, 기능, 경험을 연결 융합하여 새로운 지식, 기능, 경험을 생성하고 문제를 해결하게 하는 것으로 규정되고 있다(교육부, 2015). 이렇듯, 최근 교육의 변화를 반영하여 수학 지식의 일방적인 전달이 아닌 학습자 스스로 개념을 구성하고 능동적으로 발전시키는 데 초점을 두고 타 교과와의 연계를 통한 문제 상황 및 이로부터의 해결은 PBL(Problem Based Learning)이 이론이 추구하는 목적과 그 역할이 부합한다고 하겠다. 본고에서는 타교과와의 연계를 통한 융합적 사고력 요소 탐색을 위한 기초 연구로서, 역사 교과를 대상으로 수학 PBL의 수업 및 평가 활동을 통하여 수학개념에 관한 이해를 돈독히 하고, 이러한 두 교과의 연계를 통해 도달 가능한 융합적 사고력 요소를 마련하는데 중점을 두고자 한다. 또한, 역사 소재를 활용한 PBL 수업 진행을 위한 문제 및 이의 수업지도안을 마련하여 제시하고자 한다.

• 한국가정과교육학회지
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• 제30권3호
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• pp.195-213
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• 2018

본 연구의 목적은 바느질실습 프로그램을 개발하고 적용하여 중학생의 창의적 문제해결력 및 협업 능력에 미치는 효과를 검증하는 것이다. 본 연구 대상은 중학교 1학년 학생들이고, 연구 설계는 사전-사후 통제 집단 설계를 사용하였다. 본 연구의 결과는 다음과 같다. 첫째, 창의적 문제해결력의 하위 요소인 확산적 사고력과 설득력에서 실험 집단의 학생이 통제 집단의 학생에 비해 사후검사 점수가 유의하게 높게 향상을 보여, 이 연구에서 개발한 프로그램이 부분적이나마 중학생의 창의적 문제해결력 함양에 미치는 효과를 입증하였다. 질적 분석 결과, 창의적 문제해결력은 '다양한 아이디어 생성', '창의적 아이디어의 재탄생', '자기주도적 학습', '능동적인 문제 해결', '즉각적인 피드백'의 학습 경험과 연관이 높은 것으로 확인되었다. 둘째, 실험 집단의 학생이 통제 집단의 학생에 비해 협업 능력에서 사후검사 점수가 유의하게 높게 나타나 이 연구에서 개발한 프로그램이 중학생의 협업 능력 함양에 미치는 효과를 입증하였다. 질적 분석 결과 협업 능력은 '긍정적인 모둠 분위기 형성', '모둠원과의 지속적인 상호작용', '함께 활동하기'의 학습 경험과 연관이 높은 것으로 확인되었다. 이상의 결과로 이 연구에서 개발한 프로그램이 연구의 목적을 달성하는 데 적합함을 알 수 있었다. 본 연구는 학생 중심의 바느질실습 수업을 설계하여 수업의 효과를 양적 분석방법과 질적 분석방법을 혼합하여 심층적으로 살펴보았다는 점에서 의의가 있다.

• 한국정보과학회논문지:소프트웨어및응용
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• 제32권11호
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• pp.1021-1028
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• 2005

분류 및 회계문제에서의 일반적인 해법은, 현실 세계에서 얻은 정보를 행렬로 사상하거나, 이진정보로 변형하는 등 주어진 데이타의 가공과 이를 이용한 학습에서 찾을 수 있다. 본 논문은 현실세계에 존재하는 순수한 데이타를 근원공간이라 칭하며, 근원 데이타가 커널에 의해 사상된 행렬을 이원공간이라 한다. 근원공간 혹은 이원공간에서의 분류문제는 그 역이 존재하는 문제 즉, 완전해가 존재하는 문제와, 그 역이 존재하지 않거나, 역의 원소 값들이 무한히 커지는 불량조건 흑은 특이조건인 두 가지 형태로 존재한다. 특히, 실제 문제에 있어서 완전 해를 가진 문제이기 보다는 후자에 가까운 형태로 나타나게 된다. 결론적으로 근원데이타나 이원데이타를 이용한 문제를 해결하기 위해서는 많은 경우에 완전 해를 갖는 문제로 변형시키는 정규화과정이 필요하다. 본 논문에서는 이러한 정규화 인수를 찾는 문제를 기존의 GCV, L-Curve, 그리고 이원공간에서의 데이타를 RBF 신경회로망에 적용시킨 커널 학습법에 대한 각각의 성능을 비교실험을 통해 고찰한다. GCV와 L-Curve는 정규화 인수를 찾는 대표적인 방법으로 두 방법 모두 성능면에서 동등하며 문제의 조건에 따라 다소 차이를 보인다. 그러나 이러한 두 방법은 문제해를 구하기 위해서는 정규화 인수를 구한후 문제를 재정의하는 이원적인 문제해결이라는 취약점을 갖는다. 반면, RBF 신경회로망을 이용한 방법은 정규화 인수와 해를 동시에 학습하는 단일화된 방법이 된다. 이때 커널을 이용한 학습법의 성능을 향상하기 위해, 전체학습과 성능의 제한적 비례관계라는 설정아래, 각각의 학습에 따라 능동적으로 변화하는 동적모멘텀의 도입을 제안한다. 동적모멘트는 바이어스 학습을 포함한 방법과 포함하지 않은 방법에 각각 적용분석하였다. 끝으로 제안된 동적모멘텀이 분류문제의 표준인 Iris 데이터, Singular 시스템의 대표적 모델인 가우시안 데이타, 그리고 마지막으로 1차원 이미지 복구문제인 Shaw데이타를 이용한 각각의 실험에서 분류문제와 회계문제 양쪽 모두에 있어 기존의 GCV, L-Curve와 동등하거나 우수한 성능이 있음을 보인다.

• 대한수학교육학회지:수학교육학연구
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• 제24권3호
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• pp.333-357
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• 2014

본 연구에서 제시하는 무게중심 확인실험 프로그램개발은 2013년 '동국대학교 과학영재교육원'에서 융합형 영재프로그램으로 개발되어 초등 영재학생 10개 집단 120명과 중등수학영재학생 24명을 대상으로 진행되었다. 무게중심 확인실험은 한국 과학창의재단에서 제시하는 융합형인재교육(STEAM) 학습준거 틀에서 수행된 3단계 과정을 이행하여 창의적 융합교육의 효과를 극대화하였다. 본 연구가 갖는 3가지 특징은 다음과 같다. 첫째, 연구에서 새롭게 개발된 무게중심 확인실험은 수학과 물리가 융합된 교육방식이다. 둘째, 실험에 사용되는 모형은 학생들의 능동적 활동으로 창의적인 모형 설계가 가능하다. 셋째, 무게중심 확인실험 프로그램은 학습 능력에 따라 수준별 수업으로서 전환이 가능하다. 위에서 제시한 특성들을 바탕으로 무게중심 확인실험을 통하여 창의적 융합교육의 효과를 극대화시킨다. 설문조사 결과는 주어진 지식을 단순 암기하는 학습에서 벗어나 실험에 필요한 배경지식 이해, 실험 설계, 실험 과정, 실험 결과의 단계를 거쳐 학습된다. 설문조사와 학생들의 실험 후 토의 결과, 현재 수학 또는 과학 교육과정이 제시하는 무게중심 학습과 비교하여, 새롭게 개발된 융합형 프로그램이 교육의 효과가 뛰어남을 보여 준다. 본 연구는 수학이 다른 교과영역과 융합되는 새로운 융합형 교육방식을 제시한다. 특히 무게중심을 찾고 이를 확인하는 새로운 형태를 제시한다. 결론적으로 교수자와 학습자가 모두 만족할 수 있는 새로운 무게중심 교육의 틀을 제시한다.

• 한국학교수학회논문집
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• 제16권2호
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• pp.383-407
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• 2013

학교수학에서 학생들이 수동적으로 교수를 전달받는 상황에서 능동적이고 주체적인 입장이 될 수 있는 대안의 하나로 문제설정이 주목받게 되면서, 이에 관한 많은 연구가 활발하게 이루어져 왔다. 특히 Brown & Walter는 문제설정의 한 방법으로 What If Not 전략을 제시하였다. 이 전략에서는 문제를 설정하는 과정에서 속성의 변형은 불가피하게 이루어지며, 문제설정 후 그 문제의 풀이를 함으로써 문제설정 과정을 마무리 짓는다. 그런데 속성 간의 관련성에 대한 고려 없이 속성의 변형을 하게 되면 문제를 잘못 설정할 수 있다. 이러한 사실은 올바른 문제설정을 위해서는 속성들 간의 유기적 결합을 이끄는 관련성 인식이 매우 중요하다는 것을 시사한다. 그러나 문제설정에 관한 다수의 연구는 이에 대하여 주목하지 못한 것으로 생각된다. 이에 본 연구에서는 의미 분석이라는 활동을 추가하여 문제 속에 내재된 지식을 인식하여 올바른 문제를 설정할 수 있도록 도울 수 있는 문제설정 모형을 설계하고자 하였다. 그리고 의미 분석을 강조한 문제설정 모형을 하나의 예를 통해 구체화하여 보여주었으며, 이를 통해 모형의 의의를 살펴볼 수 있었다. 본 연구를 통해 학생들이 문제설정의 진정한 의미를 이해할 수 있는 기회를 갖게 되고, 능동적 학습자로 거듭날 수 있기를 기대한다.

• 한국초등과학교육학회지:초등과학교육
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• 제41권4호
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• pp.725-739
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• 2022

본 연구는 AR 기술을 활용하여 안내된 과학탐구 프로그램을 개발함에 있어서 초등 예비교사들이 무엇에 중점을 두었으며, 어떠한 어려움을 겪었는지 분석하고, 이를 토대로 예비교사의 역량 함양 및 양성교육을 위한 시사점을 제공하는 데 목적이 있다. 이를 위하여 AR 기반 안내된 탐구 프로그램을 개발하는 강의에 참여한 초등 예비교사들의 사례를 수집하고 그들이 중점을 둔 부분과 겪은 어려움을 프로그램 '설계 단계'와 '제작 단계'로 범주화하여 분석하였다. 분석 결과, 프로그램 설계 단계에서 예비교사들은 능동적인 탐구과정을 촉진하는 시나리오를 구성하고, 동시에 AR 기술이 지닌 고유의 행위유도성으로서 3D 환경의 생생한 시각 자료를 구성하여 가상세계와 실세계에서의 탐구 경험을 의미 있게 연결짓는 데에 중점을 두었다. 또한 예비교사들은 시나리오의 설계, 탐구 프로그램 개발을 위한 정보 수집, 초등학생의 능동적 관찰을 이끄는 방법구현에 어려움을 경험하였으며, 탐구에 대한 근본적 의문으로 어려움을 겪었다. 또한 예비교사들은 AR 기술의 장점을 살리는 것을 어려워하였으며, 컨텐츠 제작 프로그램인 CoSpaces에 대한 배경지식이 부족하여 탐구 프로그램을 구상하는 데에 어려움을 겪었다. 프로그램 제작 단계에서는 초등학생들이 탐구에 집중할 수 있는 환경을 조성하기 위해, 예비교사들은 프로그램 조작을 쉽고 단순하게 구성하고자 했으며, 게임적 요소나 쌍방향적 상호작용 요소를 추가하여 학습자의 흥미를 높일 방법에 중점을 두었다. 또한 CoSpaces를 이용한 프로그래밍 과정에서 어려움을 겪었다. 이러한 결과를 바탕으로 예비교사 역량 함양 및 교사양성교육 방안 모색을 위한 시사점에 대해 논의하였다.

• 한국초등과학교육학회지:초등과학교육
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• 제43권1호
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• pp.48-63
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• 2024

본 연구에서는 맥락을 중요시하는 수업 절차를 제안하고, 과학 수업을 진행하여 어떠한 효과가 있는지 살펴보고자 하였다. 과학지식과 관련이 있는 다양한 맥락 중에서 발견의 맥락과 실생활 맥락을 중심으로 수업을 설계하기 위한 수업 절차를 개발하였다. 맥락중심설계와 이를 적용한 프로그램에 대하여 전문가의 내용 타당도 검증 후 수업을 진행하였고, 학생들의 반응을 확인하였다. 수정·보완을 거쳐 완성된 수업 설계의 최종안은 다음과 같다. 맥락중심설계를 4단계 PEAS(1단계 - 맥락 제시하기(Presentation), 2단계 - 맥락 탐색하기(Explore), 3단계 - 맥락 적용하기(Adapt), 4단계 - 정리하기(Share & Synthesize)) 절차로 제시하였다. 과학지식이 어떠한 사회적·역사적 맥락에서 생성되었는가(발견의 맥락)부터 실생활에서 어떻게 활용되고 있는가(실생활 맥락)까지 폭넓게 다룸으로써 단편적인 지식 습득에만 치우치지 않고, 과학지식의 전반적인 흐름을 경험할 수 있도록 하는 데 목표를 두고 있다. 새롭게 제안한 수업 절차에 대한 이해를 돕고, 그 효과를 확인해보고자 5학년 2학기 '재미있는 나의 탐구', 2. 생물과 환경 단원을 선정하여 프로그램을 개발하였다. 연구 결과, 맥락중심설계를 적용한 초등과학 프로그램은 학생들의 자기주도적 학습능력 향상에 효과적이었고, 특히 내재적 동기 영역에서 효과가 두드러졌다. 학생들은 과학지식과 관련된 발견의 맥락과 실생활 맥락을 경험하면서, 과학 학습에 능동적으로 참여하고자 하는 욕구가 생겼고, 이것이 적극적인 학습 효과를 이끌어내는 데 필수적인 조건이 되면서 의미 있는 학습이 일어날 수 있는 선순환 고리가 만들어졌을 것으로 판단된다. 본 연구를 통해 도출된 시사점을 바탕으로 다양한 영역 및 내용을 대상으로 맥락중심설계를 적용한 프로그램을 개발할 수 있을 것이다.

• 실천공학교육논문지
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• 제5권2호
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• pp.177-183
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• 2013

본 연구에서는 학생중심의 수학 및 과학 교육법으로 화제가 되고 있는 STEM교육의 유래와 STEM 교육을 대학교육에 부분적으로 적용하고 있는 Hands-on교육과 일본대학의 수리공교육의 사례를 조사한다. STEM교육은 학생들이 기술과 공학의 문제에서 수학의 필요성을 자각하도록 하고, 더 나아가 수학교과에 대한 수동적 학습태도를 능동적으로 바꾸는데 적합한 방법으로 부상되고 있지만, S(과학), T(기술), E(공학), M(수학)의 물리적 융합이 아닌 화학적 융합으로써 현행 대학 교과과정에 바로 적용하기에는 다소 무리한 측면이 있다. 따라서 실제 프로젝트에서 고려되어야 하는 T와 E를 졸업작품에서 스스로 찾도록 하고, 이 자발적인 발견을 수학교과목과 연계하는 Pseudo-STEM교육법을 제안한다.