이 연구의 목적은 형식교육의 틀 밖에서 실현되는 공학교육을 위한 비형식 공학교육 프로그램을 개발하고 적용하는데 있다. 이를 위하여 비형식 공학교육 프로그램을 개발하고 타당화하여, 참여자의 프로그램 참여 경험을 논의하였다. 개발된 비형식 공학교육 프로그램은 공학에 관심 있는 고등학생 학습자 90명에게 1박 2일 캠프 형식으로 적용하였고, 개방형 설문 및 심층 인터뷰로 목표 달성 여부를 확인하였다. 비형식 공학교육 프로그램의 목표는 실제 생활에서 공학, 공학 설계의 중요성 및 공학 설계 과정의 원리를 이해할 수 있으며, 다양한 지식과 도구를 활용하여 공학문제를 창의적으로 해결할 수 있도록 하는데 있다. 또한, 실제 사례를 통해 공학자가 하는 일을 이해하고, 자신의 진로를 설계할 수 있으며, 문제를 해결하는 과정에서 동료와의 협업을 통해 공학과 관련된 다양한 이슈를 공유하고 공학 주제에 대한 의사소통 능력을 기를 수 있어야 하는 것을 목표로 교육 프로그램을 개발하였다.
건축공학과를 졸업하고 구조설계 실무 분야로 진출하는 이의 비율이 3~5%라는 비공식 통계가 있다. 이 통계 숫자가 말하듯이 건축구조설계업은 건축공학과 졸업자가 택하는 소수의 직업군에 속한다. 재학시에는 콘크리트 구조, 강구조 및 여타 구조 과목을 해당 분야를 전공한 교수진으로부터 각각 배우지만 실무에서는 맡겨진 프로젝트에 의해 구조 형식이 결정되고 스스로의 노력과 회사 내 시스템을 통해 해결해야 하므로 구조 형식 전반에 걸친 프로패셔널(professional)이 되어야 한다. 콘크리트에 대한 전문지식도 학교에서는 콘크리트의 기본 사항, 수직 및 수평 부재의 단면 설계 연습 등을 통해 기본적인 단계의 지식을 습득한다. 그러나 실무에서는 구조 시스템, 콘크리트 프레임의 거동 및 수많은 부재의 단면 설계 등과 같이 포괄적인 지식이 주종을 이룬다.(중략)
오일러 공식과 오일러 표수는 다면체를 탐구하는 지표의 역할을 하기 때문에 위상적 불변량이라는 관점에서 중요한 수학적 개념이다. 우리나라는 3차부터 7차 교육과정까지 오일러 공식에 관한 내용이 교과서에 언급되었으나 이후 교육과정에서 제외되었다. 본 연구에서는 영재교육이나 방과후교실과 같은 비형식적(informal)교육과정의 소재로 오일러 공식과 오일러 표수에 주목하였다. 본 연구에서는 먼저 오일러 공식과 오일러 표수가 가지는 의미를 수학사와 그 응용분야, 교육과정에서 찾아본다. 이를 위해 오일러 공식과 오일러 표수의 역사, 다양한 수학 분야에 기여한 내용, 그리고 교육과정에 도입된 오일러 공식에 관한 내용을 살펴본다. 나아가 공식 암기가 아닌 탐구 활동의 대상으로 오일러 공식을 새롭게 조명할 수 있는 학습 환경을 제안하고 이를 이용한 활동을 예를 들어 살펴본다.
최근 연구에 따르면 학생들의 진로 선택에서 비정규학습이 정규학습 못지않게 영향을 주고 있는 것으로 나타났다. 다양한 형태의 비정규 과학교육 활동이 시행되고 있는 가운데, 2004년 국내에서는 한국공학 한림원을 중심으로 기업의 공학 기술인이 학교 현장에 찾아가 학생들과 함께 과학 실험, 공작 활동을 하는 것이 새롭게 시도되었다. 이러한 '주니어 공학기술 교실' 사업은 한국공학한림원에서 과학기술자에 대한 올바른 인식과 첨단 과학기술에 대한 이해 증진을 위해 민간주도로 지역의 과학기술자가 초${\cdot}$중등 학교를 직접 방문하여 과학기술 교육을 지원하는 형식으로 시행되고 있다. 2004년 현재 대기업과 중소기업 17개 기업이 참여하고 있다. 주니어 공학기술교실에서는 공학 기술인이 학생을 가르치는 교사(이하 기업 교사)로, 현직 교사는 기업 교사와 학교 현장을 중계하는 매개자 역할을 하게 된다. 새롭게 시도되는 비정규 과학 활동이라는 점에서 이 프로그램의 직접적인 운영자인 기업 교사와 이를 바라보는 학교 현직 교사의 인식은 매우 중요하다. 본 연구에서는 비정규 학습에 대한 현직 교사와 기업 교사의 인식을 조사함으로써, 기업 교사가 학교 현장에 참여하는 비정규 과학교육 활동에 대한 시사점을 알아보고자 하였다. 설문과 현장 수업 참관을 통해 조사한 결과, 기업 교사와 현장 교사 모두 본 사업의 취지에 공감하였으며, 사업의 시행 결과에 매우 만족한 것으로 나타났다. 하지만 일부 기업 교사는 교재와 교구, 학교와 기업의 협조 분위기에 불만족을 나타내기도 하였다. 또한 현장 교사와 기업 교사 모두 프로그램의 적절성이 주니어 공학기술 교실과 길은 비정규 과학교육 사업의 성공과 실패를 좌우한다고 생각하였다. '주니어 공학기술 교실'과 같은 비정규 과학교육 활동이 효과적으로 시행되고 사회적으로 확산되기 위해서는 적절한 프로그램의 개발 노력이 무엇보다 중요하며, 학교와 현직 교사 등 교육계의 적극적인 수용 및 활용 의지가 더욱 필요한 것으로 보인다.
중등학교의 핵심교과로 긴 세월 동안 기호와 식의 조작이 중심이 되어 왔던 대수교육은 보편교육의 확대와 컴퓨터나 계산기 등 ICT의 편재로 그 적절성을 재고하게 하였다. 이 연구는 대수교육과정 개혁의 방향을 살펴보고, 국내 대수교육과정 연구와 실행에 시사점을 제시하기 계획되었다. 최근 대수교육의 개혁의 큰 흐름의 특징으로 대수교육을 사고교육으로 보아 대수적 사고나 추론 강조, 비형식적 대수 교육에 주목한 대수 대상 연령의 하향화, ICT 환경을 전제로 한 대수교육으로 정리하였다. ICT 환경에서의 특징적인 대수 활동을 제시하였다. ICT 활용과 관련하여 구체적인 사례를 통해 국내 중등대수 교육과정을 분석하고 본질적으로 대수교육이 전통적인 틀 안에 있게 된 이유와 국제 동향을 반영한 변화를 위한 과제를 제시하였다.
이 연구는 기계설계 분야의 중견엔지니어 한 사람을 중심으로 그가 수행하는 구체적인 과업은 무엇이며 그와 관련하여 이루어지는 학습은 무엇인지, 일터에서 이루어지는 직무관련 학습의 맥락은 무엇인지 내러티브 연구방법에 의해 탐구하였으며, 이것이 공학교육에 주는 시사점을 논의하였다. 연구결과 연구참여자는 취업 후 수입대체를 위한 초창기 반도체 검사장비 개발을 위해 독립적으로 개발할 장비에 관한 기초지식을 습득하고 장비의 개념설계를 하였으며, 볼 타입 반도체 검사장비개발 동료들과 함께 장비의 구체설계를 하였고, 근무하던 회사의 폐업 후 잔류 엔지니어들과 함께 창업, 인터뷰 당시 이 기업의 경영자로 일하였다. 그가 엔지니어로서 수행한 주요 실무는 공학적 문제해결이었으며, 비형식적 학습의 과정이었다. 그는 실무수행 과정에서 프로젝트 관리, 자기주도적 과업수행, 기능분석, 추론과 검증, 긴밀한 협동, 대화와 토론, 시행착오, 암묵적 경험지식의 체계화, 총체적 사고, 환경변화의 지각과 기술수요 예측, 인간관계와 업무의 조화, 리더십 등을 경험하였다. 이를 바탕으로 공학교육이 프로젝트 학습, 자기주도적 학습, 대화와 토론 능력 교육을 위한 협동학습, 성찰학습, 실무적 경험을 이론화하는 학습, 인간관계와 리더십 교육 등을 강화해야 한다는 시사점을 얻었다.
본 연구에서는 산업현장의 안전관리에 대한 현황 및 사망재해 통계를 분석하여 문제점을 도출하고 융복합공학의 활용도를 높이는 방향을 제시하였다. 현재의 산업현장 안전관리는 소극적, 형식적, 비체계적임과 동시에 현장의 안전관리에 대한 정보 전달이 매우 미흡하였다. 이와 더불어 국내 산업안전 보건교육은 체계적이지 못하였으며 과거의 교육 형태를 반복하고 있어 실효성이 있다고 볼 수 없었다. 최근 ICT 기술이 산업 전반에 걸쳐 도입되고 있으며 이에 본 연구에서는 융복합 안전공학의 도입을 위한 몇 가지 방향을 제시하였다. 크케는 학교 교과 편성을 융·봉합적으로 편성 및 운영하는 것이다. 또한, 안전관리 교육이 실질적이고 현실감 있는 형태로 진행될 수 있게 VR 콘텐츠 및 체험교육을 적용하는 방안을 제안하였다. 마지막으로는 다양한 산업현장 특성을 고려한 산업별, 공종별로 차별화된 교육을 진행하는 것을 제안하였다. 본 연구의 결과는 국내 산업현장 안전관리 및 교육 분야의 관련자들에게 융·복합 안전교육에 대한 필요성을 강조할 수 있을 것으로 기대한다.
소방용 비상발전기는 화재 시 인명과 재산을 보호하는 소방 시설에 전원을 공급하는 중요한 설비이다. 이러한 중요성에 따라 관련 법규에서는 의무적으로 비상발전기에 비상용 부하를 연결하여 시험하도록 규정하고 있다. 그러나 실 계통에서는 비상전원계통의 부하운전 시험을 위해 상용 전원을 차단하는 경우 저압기기의 파손, 병원과 같은 중요시설의 응급부하 정지 등 심각한 문제점이 발생할 수 있어, 무부하로 비상발전기를 형식적으로 시험하고 있는 실정이다. 따라서, 본 논문에서는 상기의 문제점을 개선하기 위하여, 상용 전원의 차단 없이 비상발전기에 전기저장장치를 연계하여, 비상용부하의 동작특성과 동일하게 ESS가 충전동작을 수행함으로서 비상발전기의 성능 및 상태를 시험할 수 있는 방안을 제시한다. 또한, 배전계통 상용 해석 프로그램인 PSCAD/EMTDC를 이용하여, 비상발전기, 비상용부하, ESS 부하시험장치로 구성된 비상전원계통의 모델링을 제시하고, 20kW급 ESS 부하시험장치를 구현하여, 이를 바탕으로 다양한 시나리오에 따른 시뮬레이션과 시험을 수행하여 본 논문에서 제안한 ESS 부하시험 장치와 모델링의 유용성을 확인한다.
이 논문은 삼척대학교 메카트로닉스 공학부에서 자동제어, 디지털제어, 마이크로 프로세서응용의 실습을 위해 사용되는 자기 부상실습장치의 설계와 제작에 관한 것이다. 이 장치는 MIT 대학의 설계에서 영감을 받아 개발되었으나, MIT의 장치가 아날로그형임에 비해 디지털형으로 개발하였다. 이 실습장치는 아날로그와 디지털 방식으로 동시에 제어하고 모니터할 수 있다. 더구나 부품의 가격은 MIT의 것과 비슷하거나 더 싼 편이다. 그리고 이 장치는 자기 홀 센서나 적외선 센서를 이용하여 제어할 수 있어서 학생들에게는 센서의 사용과 신호처리를 위한 다양한 경험을 얻을 수 있도록 되어있다. 이 설계는 저자들이 제작하여 시험해 보았으며, 학생들에게 실험 프로젝트 형식으로 제공될 것이다. 이 장치는 의도적으로 덜 보상되어지고, 적당한 수준까지만 조립된 상태에서 학생들에게 제공될 것이며, 학생들은 센서신호와 제어기의 성능을 분석한 후 보상기를 설계하고 센서의 신호를 처리할 것이 기대된다.
본 연구는 직관을 강조하는 방식으로 우리나라 미분 지도의 대안적 방안을 탐색하는 것을 목표로 한다. 우리나라 교육과정과 교과서의 미분 지도에 관한 내용을 싱가포르를 포함한 국외 사례와 비교하여 분석하였다. 우리나라에 비해 비교적 이른 시기에 미분계수와 미분을 학습하게 되는 싱가포르의 경우, 순간변화율이 아닌 접선의 기울기로 미분 개념을 도입하며, 공학적 도구와 귀납적 외삽법을 이용해 형식적이기보다는 직관적으로 전개하는 것을 확인하였다. 또한, 다른 국외 사례들을 살펴본 결과 영국과 호주 또한 직관을 강조하는 방식으로 미분을 지도하고 있음을 확인하였다. 이상을 바탕으로, 직관을 강조하는 방식으로 미분을 도입하고 지도하는 것의 의의를 말하고, 우리나라 미분 지도에 대한 시사점을 제안하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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