컴퓨터는 수업시의 문제 해결에 대한 동기유발과 이해를 강화시켜 오늘날의 교육에 강조되고 있는 문제 해결 학습에 가장 적합한 교육공학 도구이고 우리에게 다양하고 풍부한 학습경험을 적시적소에 전달할 수 있는 정보화시대의 대표적인 교수-학습 방법으로 인식되고 있다. 멀티미디어 저작도구는 멀티미디어 시스템의 제반기술을 이용하여 단시간 내에 교육용 코스웨어의 개발과 유지보수를 도와준다. 본 논문에서는 멀티미디어 저작도구를 이용하여 효과적인 교육용 소프트웨어 개발과정을 제시하며 이의 교육에의 응용에 대한 교육적 이점, 제한점 그리고 향후 나아가야할 발전 방향을 모색해 보고자 한다.
SAT 문제는 하드웨어/소프트웨어 검증과 모델 체킹 등 다양한 분야에서 유용하게 사용되고 있으나 복잡도가 NP-complete 라는 어려움을 가지고 있다. 다양한 알고리즘과 휴리스틱, 도구들이 개발되었지만 그럼에도 불구하고 해결할 수 없는 hard instance 들이 존재한다. 이 논문에서는 그러한 hard instance를 해결하기 위한 방법의 하나로 model accumulation을 제안한다.
창의적 문제해결 이론인 트리즈는 기계나 전기, 전자와 같은 전통적인 공학 분야뿐만 아니라 IT 분야에서도 널리 활용되어 좋은 성과를 거두고 있기 때문에, 최근 많은 대학들이 트리즈를 정규 교과목으로 개설하고 있다. 특히 트리즈의 40가지 발명원리는 초보자도 비교적 쉽게 배울 수 있는 창의적 발상 도구이자 매우 강력한 문제해결 도구이지만, 실제 문제 해결에 제대로 활용하는 것은 생각처럼 쉬운 것이 아니다. 발명원리가 창의적 문제해결을 위한 강력한 도구가 되기 위해서는 발명원리에 대한 흥미 유발을 통해서 학습자가 반복해서 활용해 보도록 교육하는 것이 중요하다. 따라서 본 논문에서는 일상에서 쉽게 접할 수 있는 명함들 속에 숨어있는 다양한 발명원리를 소개하고, 발명원리를 활용한 명함 제작을 통해서 발명원리에 대한 흥미를 유발하도록 교육하는 방법에 대해 제안하였다.
호스트와 타겟 간의 통신 부담과 타겟 자원이 제한적이라는 문제를 해결하기 위해서, 호스트 중심 원격 개발 환경(Remote Development Environment: RDE)을 구성하였다. 이 원격 개발 환경은 여러 개발 도구로 구성되어 있는데, 이들 도구가 타겟시스템에 접속하여 내장형 응용를 개발하는데 있어서 공통 기능, 공통 데이터가 존재한다. 그런데 이들을 각각 유지시키는 것은 타겟시스템에 부담을 줄 뿐만 아니라, 개발 도구를 추가/구현하는 것도 매우 어렵게 한다. 이 문제를 해결하기 위해 원격 개발 도구들의 공통 요소들을 모아 도구와 타겟시스템 사이에 중개자 역할을 하는 타겟관리자를 둔다. 타겟관리자는 미들웨어로서 호스트와 타겟 간의 통신 채널을 하나로 유지하면서 도구와 타겟 간의 통신을 중재하고, 도구들이 심볼 테이블을 공유할 수 있도록 심볼 테이블을 관리한다. 또한, 타겟에 있는 도구 전용 메모리를 관리하며, 호스트 상에서 개발한 내장형 소프트웨어를 타겟에 로딩하는 일을 처리한다. 이러한 타겟관리자를 사용하는 원격 개발 환경은 도구들에게 공통 인터페이스를 제공하여, 통신 방식 등의 하부 구조에 상관없이 서비스를 받을 수 있고, 새로운 도구를 추가하는 것도 용이하게 할 수 있다는 장점을 갖게 된다. 본 논문에서는 ETRI 에서 개발 중인 실시간 운영 체제인 Q+용 타겟관리자를 설계하고 구현한다. 또한, 타겟관리자가 동작하게 될 내장형 실시간 응용 개발 환경에 대하여 소개하고, 구현 결과를 도구들과 연계하여 보여주며, 타겟 관리자를 둔 원격 개발 환경이 타겟 관리자를 두지 않은 경우에 비해 호스트와 타겟 간의 통신 횟수가 얼마나 감소하는지 시험 결과를 통해 보여준다. 현재 타겟 관리자의 프로토타입을 개발하여 도구들과 통합 시험을 하였는데 기본 기능들이 성공적으로 수행됨을 확인하였다.
지식의 습득은 개인적으로 일어나지만, 그 지식은 동료, 교사와 같은 사회적인 맥락으로부터 만들어지고 지식과 기술이 적절하고 효과적이었는지에 대한 피드백이 일어난다. 학습은 문제를 같이 이해하고, 문제 해결을 위한 다양한 도구들을 공유하는 환경 내에서 효과적으로 발생한다. 본 연구의 목적은 창의적 문제해결력 증진을 위해 창의적 문제해결의 주요원리들을 응용하여 창의적 문제해결력 증진을 위한 e-PBL을 개발하는데 있다. 본 연구의 결과 웹 2.0 기반의 e-PBL로 학습한 집단이 e-러닝을 사용하여 학습한 집단보다 수업만족도와 문제해결력에서 더욱 효과적으로 나타났다.
STEM 융합교육의 중요한 목적은 서로 다른 학문이 가지는 탐구의 방법을 이해함으로써 융합적 문제해결력을 기르는 것이다. 이를 위해 우선적으로 각 학문에서 중요하게 다루어지는 문제해결과정을 이해해야 한다. 본 연구는 과학(S), 공학(E), 수학(M) 각각의 분야에서 어떻게 문제해결과정을 정의하고 있는지 비교분석하고, 이를 근거로 SEM 문제해결과 CT 문제해결의 관련성을 파악하고자 하였다. 이를 위해 먼저 SEM 각 학문의 문제해결과정을 비교 분석하여 그 공통점과 차이점을 기술하였다. 다음으로 CT를 도구적 측면과 사고적 측면으로 구분하고 문제해결과정으로서 CT가 SEM 각각의 학문에서 문제해결과 어떤 차이가 있는지 기술하였다. 마지막으로, SEM 문제해결 프로세스와 CT와의 관계를 모형으로 제시하였다. 본 연구는 문제해결과정으로써 CT와 SEM이 융합할 수 있는 방향을 제시한다는 점에서 그 의미가 있다.
수학 수업에 있어서 문제 해결을 강조하는 것과 이해를 강조하는 것은 상호 버팀이 되는 관계가 된다. 교사들이 문제 해결을 통해서 수업할 때, 문제 해결에 대하여 뿐만 아니라 학생들에게 그들 자신의 이해를 계발시키기 위한 강력하고 중요한 도구를 제시한다. 학생들이 수학을 깊게 그리고 풍부하게 이해하게 됨에 따라 수학 문제를 푸는 데 수학을 이용하는 능력은 더 증가된다.
본 연구에서는 3차원 공간도형의 학습에 유용한 동적 기하 소프트웨어인 Cabri3D 프로그램을 논의의 대상으로 하여 이를 공학적도구의 교육적 활용이라는 관점에서 수학 문제해결지도에 바람직하게 사용하는 방안에 대하여 살펴보았다. 예비수학교사들을 대상으로 학교수학에의 Cabri3D프로그램 활용에 관한 탐구 수업을 진행한 후, 중등수학의 지도에서 문제해결력 신장을 위해 이 프로그램이 효과적으로 활용될 수 있는 구체적인 사례들을 수집하였다. 폴리아가 제시하는 문제해결의 각 단계에 Cabri3D가 보조도구로서 유용한 역할을 할 수 있는 문제 사례와 그 활용방법을 예시하면서 현장의 수학교사들이 공학적 도구를 수학교육에 활용하는 방법에 대한 바람직한 관점을 갖게 하는데 도움을 주고자 하였다.
본 연구는 2015 개정 수학과 교육과정에 따른 <확률과 통계> 교과서의 통계적 추정 단원에서, 통계적 문제해결과정과 함께 통계적 소양이 어떻게 구현되는가를 분석하였다. 문헌 연구를 통해 통계적 소양의 성장에 기여하는 요소로서 '맥락', '변이성', '수학적·통계적 지식', '공학 도구의 활용', '비판적 태도', '의사소통'을 도출하여 통계적 문제해결과정에 따른 분석 관점을 설정하고, 이를 코드화하여 개발한 분석틀을 토대로 교과서 분석을 실시하였다. 통계적 문제해결과정의 관점에서 분석결과 '자료 분석'에 해당하는 과제가 많이 제시되어 있었고 '결과 해석', '문제 설정'과 관련한 과제가 부족하였다. 통계적 소양의 요소별 반영에 관한 분석 결과 '수학적·통계적 지식'을 요구하는 과제가 가장 많았으며, '비판적 태도', '공학 도구 활용'은 거의 다루어지지 않고 있었다. 이러한 교과서 분석결과를 바탕으로 통계적 소양의 함양 교육을 위한 교육과정 개선 및 교과서 개발에 대한 시사점을 제시하였다.
문제해결력은 21세기 학습자라면 누구나 갖추어야 할 핵심 역량이다. 특히 컴퓨팅 시스템이 실생활과 다양한 학문 분야의 문제 해결에 효율성을 보장하기 시작하면서 컴퓨터 과학의 개념과 원리를 바탕으로 문제 해결 과정을 설계하는 알고리즘 학습에 대한 관심이 증가하고 있다. 문제해결력 향상을 위해서는 알고리즘 설계 기법을 이해해야 하는 것 뿐 아니라 직면한 문제 해결에 적합한 알고리즘 설계 기법을 찾아 적용할 수 있어야 한다. 이러한 점에서 퍼즐은 문제해결력 향상에 매우 적합한 학습 도구라 할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 퍼즐 기반 알고리즘 학습을 설계하고 적용함으로써 학습자의 문제해결력 향상에 미치는 영향을 분석하였다. 연구 결과, 퍼즐 기반 알고리즘 학습은 학습자의 문제해결력 향상에 긍정적인 영향을 미친 것을 확인하였다. 이러한 결과는 퍼즐 기반 알고리즘 학습이 학습자로 하여금 알고리즘 설계 기법 이해 뿐 아니라 퍼즐 해결에 적합한 알고리즘 설계 기법을 적용하는 경험을 제공함으로써 학습자의 문제해결력을 향상시킨 것으로 해석할 수 있다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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