본 연구는 공학적 설계 과정에서 학생들이 경험하는 실패의 교육적 활용에 대한 시사점을 얻기 위하여, 학생들이 공학적 설계 과정을 수행하는 과정에서 어떤 실패를 경험하였으며, 이에 대해 어떻게 대처하는지를 살펴보았다. 이를 위하여 초등학교 4학년 '물의 여행' 단원에서 '물 부족 현상을 해결하는 장치 설계하기' 차시를 공학적 설계 과정에 맞추어 재구성하였으며, 4개의 학급에 재구성한 수업을 실시하였다. 7개의 초점 집단을 정하고, 초점 집단의 학생들을 관찰하고 면담하였다. 그 결과, 학생들이 경험한 실패는 크게 인지적 요인으로 인한 실패와 환경적 요인으로 인한 실패로 나눌 수 있었다. 인지적 요인들은 대체로 학생들이 통제 가능한 요인들이었던 반면, 환경적 요인은 통제할 수 없는 요인들이었다. 실패를 경험한 학생들은 대체로 실패의 원인에 대한 논의를 하지 않고, 이를 해결하고자 하는 노력이 즉흥적으로 이루어졌다. 또한 학생들은 실패를 회피하고자 테스트의 성공 기준을 완화하는 등의 모습을 보였다. 이러한 연구 결과를 바탕으로 학생들이 경험하는 실패를 건설적으로 활용하기 위해 어떠한 노력을 기울일 것인가에 대한 교육적 시사점을 논하였다.
이차곡선에 대해 고교과정에서는 종합적인 개념습득이 이루어질 기회가 부족하고 대학과 정은 고등수학적 접근으로 진행되어 여전히 개념습득의 어려움을 갖는다는 점을 인식하고 예비교사들의 문제제기에 의한 수학적 사고확장을 돕고자 그래핑 계산기를 활용하여 수학적, 인지적, 교수적 충실도를 조사하였다. 인지적 충실도에서는 세 가지 수학적 속성의 문제제기가 이루어졌으며 이 때 수학적 충실도가 인지적 충실도와 순환적 연관성을 보였으며 교수적 충실도는 인지적 충실도를 더욱 활성화시키는 것으로 나타났다.
현대 지식정보화 사회에서 학생들의 자기 주도적 학습능력을 중시하는 시대적 요구에 따라 본 연구에서는 스크래치 프로그래밍 교육을 통하여 학생들의 자기 주도적 학습능력에 가장 많은 영향을 미치는 상위인지능력을 향상시키기 위한 방안을 제시하고자 한다. 기존의 여러 교육용 프로그래밍 교육은 그 자체의 기능을 익히는데 너무 많은 시간과 노력이 소요되어 정작 프로그래밍 교육을 통해 얻고자 하는 것을 얻기에는 부족함이 많이 있었다. 하지만 최근 개발된 교육용 프로그램 스크래치는 기존에 교육용 프로그램이 갖고 있던 여러 가지 단점을 보완하고 보다 쉬운 프로그래밍 교육을 통해 논리력이나 문제해결력 같은 고인지 사고능력을 길러줄 수 있다. 자신의 인지상태를 탐색하고 학습 혹은 문제 해결 과정에 필요한 인지적 자원을 분석하며 능동적으로 조정하는 인지적 상호작용의 총합인 상위인지능력의 향상에 중점을 둔 스크래치 프로그래밍 교육을 통해 학생들의 상위인지능력을 향상시킬 수 있을 것으로 기대된다.
운전자의 인지 능력을 충분히 고려하지 않은 도로 교통 표지판은 운전 상황에서 순간적인 의사 결정을 어력베 하여 교통사고의 가능성을 증가 시킬 수 있으므로 이에 대한 개선책이 시급하다 하겠다. 그러므로 본 연구에서는 수도권 도로 교통 표지판의 인지적 문제를 설문 조사와 현장 조사를 통하여 구체적으로 분 석하고 이에따른 개선안을 제시하였다. 이를 위해, 서울 시내의 사고 다발 지역을 중심으로 교차로 표지 판의 인지공학적 결함을 면밀히 분석하였고, 1997년 표지판 개정안의 설계 원칙에 대한 인지적 문제점을 도출하였다. 그 중, 교차로의 방향 표지, 방향 유도 표지에 나타난 정보 처리 과정의 문제점 및 노면 표지 의 설계가 운전자의 인지적 혼돈을 유발시킬 수 있다는 가정하에 이에 대한 모의 실험을 실시 하였다. 24명 의 피설험자를 대상으로, 개선된 표지판과 현 표지판을 모의 운전 상황에 따라 간헐적으로 컴퓨터 화면을 통해 관측하게 한 후 인지된 내용의 정확도와 반응 시간을 비교하여 분석하였다. 그 결과에 따라 기존 노면 표지의 형태를 개선하고, 방향 예고 표지판과 방향 표지판의 인지적 구별을 명확하게 하는 것이 운전자에게는 정확하고 신속한 의사 결정을 하게 한다는 것을 발견 하고 이에 대한 원칙을 제시하였다. 결론적으로 표지판의 설계와 설치에 있어 행정적인 지원과 인지적인 요인에 대한 고려가 된다면 표지판의 오독으로 인한 교통 사고를 줄여 나가는데 기여할 것으로 기대된다.
과학자들은 연구 과정에서 다양한 시각적 표상을 다양한 방식으로 활용한다. 과학 교수 학습 과정에서도 시각적 표상은 과학 개념을 가르치거나 이해하기 위한 수단으로, 또 학생의 과학적 사고를 촉진하고, 탐구 능력을 증진시키기 위한 도구로 활용될 수 있다. 본 연구에서는 과학 교수 학습 과정에서 효과적인 시각적 표상 활용을 촉진하고, 체계적인 과학교육 연구의 기초를 제공하고자 하는 목적으로 시각적 표상능력의 교육목표 분류체계(visual representation competence taxonomy: VRC-T)를 개발하였다. VRC-T는 시각적 표상 유형과 인지 과정, 2개 차원으로 구성하였고, 선행 연구를 고찰하여 초기 모형을 개발한 뒤 교사 중심의 타당도 검토 결과, 전문가 중심의 타당도 검토 결과를 반영하여 최종 모형을 개발하였다. 최종 모형에서 시각적 표상 유형은 크게 '기술적 표상', '과정적 표상', '설명적 표상'으로 구분하였으며, 시각적 표상의 인지 과정은 크게 '해석하기', '통합하기', '구성하기'로 구분하였다. VRC-T의 타당화 과정과 각 세부 범주의 개요 및 예시를 설명하였고 가능한 활용 방안을 제안하였다.
이글의 목적은 유추에 의한 사상(analogical mapping)과 규칙계발(rule development)이란 측면에서 소프트웨어의 재사용이 가진 인지과정상의 특성을 밝히는 것이다. 이를 위해서 소프트웨어 재사용시 나타나는 비일관적인 표상이 인지과정에 미치는 영향을 알아보기 위해서 원문제(source problems) 와 표적문제(targent problems)그리고 그들 문제의 해(solution)로서의 프로그램에 대한 내적표상을 조작한다. 본 연구를 의한 실험은 두자인 요인으로 구성된다-1)원문제와 표적문제사이의 구조적인 일관성의 정도(the degree of structural consistency), 2)원문제와 그해사이의 구조적인 일관성의 정도-프로토출으 분석결과는 위의 두용인이 원/표적사이의 사상(mapping)의 인지과정,규칙계발과정, 그리고 유추에 의한 사상과 규칙계발사이의 상호관계에 영향을 미치는 것을 알 수있다. 마지막으로 소프트웨어 재사용에 대한 이상의 결과를 통해서 나타나는 시준점이 가진 의미를 알아본다.
본 연구는 디자인발상 과정에서 구글의 연관 검색어를 언어 자극으로 제공했을 경우 디자인 결과에 어떠한 결과를 주는지 그리고 그러한 과정에서 창의적 인지 과정이 어떻게 사용되는 지를 분석하였다. 디자인 발상 과정에 구글의 연관 검색어를 자극제로 5단계에 걸쳐 제공하였다. 구글 검색어는 다수의 사용자의 참여와 공헌에 의해 새롭게 재창조된 지식과 정보를 제공하는 집단지성에 기반을 두고 있다. 실험을 위해 두 가지 과제를 연관 검색어들과 함께 제공하였다. 디자인 발상실험 후 연관검색어의 사용여부와 빈도수 그리고 핀케의 12가지 제네플로어 모델이라는 3가지 기준에 의해 분석하였다. 본 연구의 결과를 요약하면 다음과 같다. 여러 단계의 연관 검색어들을 사용했으나, 초기 연관 검색어와 연관성이 높은 상위 단계의 검색어가 하위 단계의 검색어보다 더 많이 사용되었다. 또한 상위 단계와 하위 단계의 검색어들을 함께 사용했을 때 더 창의적의 결과가 나타났다. 핀케의 제네플로어 모델의 12가지 인지 과정에 따라 실험결과물을 분석한 결과 창의적 결과물은 단순히 연관 검색어를 사용하기 보다는 여러 단어들을 연합하고 변형하였으며 또한 창의적인 결과에는 12가지 인지 과정 중 개념적 해석, 기능적 추론과 맥락적 전이와 같은 인지 과정이 사용되었다.
본 연구에서는 학생들이 모델을 개발하는 과정에서 도구를 활용한 조작활동을 분석한다. 또한, 도구를 조작하는 활동이 내면화되어 내적 활동의 수단으로서의 도구가 사고 과정을 중재하여 일반화 가능한 모델이 개발되는지를 조사한다 이를 위하여 중학교 1학년 학생 3명이 도구를 활용한 모델링 활동에서 모델을 개발하는 과정을 조사한 사례연구를 제시한다. 연구 결과, 학생들은 도구를 조작하는 지각적 활동을 인지적 활동에 통합함으로써 변화하는 양 사이의 관계를 추론하고 모델화 하였다. 또한 도구를 조작하는 지각적 활동을 반성하면서 개발한 모델을 수정하고 정교화하였다. 특히. 학생들은 도구를 조작하는 지각적 활동을 내면화하여 도구를 조작하는 활동을 하지 않고서도 비커의 물부피와 높이의 관계그래프인 일반화 가능한 모델을 개 발하였다.
본 논문에서는 기존의 인지적 영상 압축 기법에 사용되었던 Just Noticeable Distortion(JND) 모델이 압축과정에서 생기는 왜곡인 양자화 왜곡에 적합하지 않는 다는 것을 보이고, 그 한계점을 해결하기 위하여 Just Noticeable Blur(JNB)의 개념을 적용하여 영상 압축에 적합한 모델을 제시하였다. 주파수 공간에서 영상의 복잡도 특징을 나타내는 Spectral Contras Index(SCI) 값을 사용해서 영상의 DCT 블록별 JNB 를 추정하고 이를 기반으로 영상의 DCT 계수 값을 감소시켜 최신의 DCT 기반 JND 를 적용한 인지적 압축 영상에 비해 더 낮은 PSNR 을 가지면서 왜곡도 인지되지 않는 영상을 얻을 수 있었다. 새롭게 제시한 모델을 적용하면 인지적 영상압축에서 기존의 방법보다 더 낮은 비트율로 유사한 인지적 화질 성능을 발휘할 것으로 예상된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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