본 논문에서는 다층 퍼셉트론 신경망 학습을 위한 새로운 두 단계 학습방법을 제안하고 이를 옵션 가격결정 모형에 응용하였다. 제안된 신경망 학습 알고리즘의 첫번째 단계는 Levenberg-Marquardt 알고리즘을 이용하여 빠르게 국소최적해를 찾는 것이고 두 번째 단계는 첫 번째 단계에서 찾은 국소최적해가 원하는 수준에 미치지 못할 경우 선형탐색 터널링을 이용해서 더 나은 해를 찾는 것이다. 이 두 단계를 반복적으로 수행함으로써 연결가중치 공간에서 구하고자 하는 해를 빠르고 안정적으로 찾을 수 있다. 현재 옵션가격결정 모형으로 많이 이용되고 있는 Black-Scholes 모형의 문제점을 극복하기 위해서 제안된 신경망 모형을 옵션가격결정 문제에 사용하였다. 이 모형을 KOSPI200 옵션 데이터로 실험한 결과 Black-Scholes 모형에 비해 검증오차를 60% 가량 줄일 수 있었다.
본 연구의 목적은 창의⸱융합형 인재 양성을 위하여 토의중심 교수학습 모형을 개발하는 데 있다. 연구 방법은 토의중심 교수학습 모형 초안을 구안하고 전문가의 타당성 검증을 통해 모형을 최종 완성하였다. 도출된 최종안으로 수업 적용 타당성을 검증하여 최종안을 수정 보완하였다. 토의중심 교수학습 모형 초안과 비교해 볼 때 최종 모형은 직소 토의를 제외하고 텍스트 읽기 강조, 질문 방법, 질문생성 전략에 중점을 둔 모형이 개발되었다. 본 연구에서 개발된 토의중심 교수학습 모형은 창의⸱융합형 인재 양성을 위한 교수자에게 도움을 줄 것으로 기대한다. 토의중심 교수학습 모형을 현장에 효과적으로 적용하기 위한 제언으로 첫째, 토의 시 경청과 존중의 자세가 필요하며, 둘째, 토의에 참여하는 학습자들의 능동적인 참여를 어떻게 끌어낼 것인가? 방안을 생각해야 하며, 셋째, 토의 시간 관리의 중요성을 강조하였다.
현재 로봇은 교육적 목적으로 학교에서 점차 많이 사용되고 있다. 특히 로봇활용교육의 확산과 더불어, 로봇활용교육의 장점은 학생들에게 창의력과 논리적 사고력을 향상시키는 것으로 알려져 있다. 비록 로봇이 학생들의 수업활동을 위해 매우 유용한 도구임에도 불구하고, 로봇활용교육을 위한 교수-학습모형은 많지 않은 실정이다. 본 논문의 목적은 로봇활용교육을 위한 교수-학습 모형을 개발하는 것이다. 본 논문에서 제안하는 교수-학습 모형은 구성주의 교육철학에 기반을 두어 고안되었고, 6단계(준비, 디자인, 조립, 시범작동, 평가 및 적용 및 확장)로 구성되었다. 본 논문에서 제안하는 모형은 다음과 같은 특징을 지니고 있다. 첫째, 제안하는 모형은 학생들의 창의성과 논리적 사고력을 향상시키기 위해서 디자인되었다. 학생들은 자기주도활동을 해야 하며, 자신의 아이디어에 기초하여 결과물을 제작해야 한다. 교사들은 필요한 경우 학생들을 중재해야 한다. 둘째, 학생들은 본 모형을 통해서 다양한 상호작용을 통해 학습에 참여할 수 있다. 본 모형에서 제공하는 상호작용은 학생-학생, 학생-교사 및 학생-전문가 상호작용을 제공한다. 본 모형은 협력학습을 통한 문제해결을 권장한다. 교사는 필요한 경우 학생들을 안내하고 학생들의 활동을 모두 주시해야 한다. 셋째, 제안 모형은 학생들에게 동기부여를 학습 활동초기에 제공한다. 마지막으로 본 모형에서는 학습 결과뿐만 아니라 학습 과정까지 투명하게 볼 수 있어 학생들의 수업단계도 쉽게 확인할 수 있다. 또한, 학습과정은 최종단계에서 검증할 수 있다.
스마트교육의 시행과 함께 새로운 교수 학습 방법의 필요성이 증대되고 있고 이에 따라 교원 양성 대학에서도 예비 교사들을 위한 스마트교육 교수 학습 방법을 체계화할 필요가 있다. 본 연구는 국내외 초 중 고등학교 스마트교육 교수 학습 유형 분석과 CTLA(Creation Teaching Learning Assessment) 모델 분석을 통해 예비 교사에게 적용할 수 있는 스마트교육 교수 학습 모형을 설계하였다. 스마트교육의 목적은 학습자의 역량 강화에 있다. 예비 교사들의 Smart Literacy 역량 강화에 도움을 줄 수 있도록 설계된 스마트교육 교수 학습 모형은 앞으로 스마트교육을 받을 예비 학습자의 역량 강화에 적합하도록 설계되었다. 본 연구의 스마트교육 교수 학습 모형 설계는 교원양성 대학의 예비 교사에게 적용할 수 있도록 15주차로 지도안을 작성하였다. 교수 학습 모형은 문제중심학습(PBL: Problem Based Learning), 상황학습(Situated Learning)모형, 협동학습 모형 등을 주차별 수업에 맞게 적용하였다. 향후에는 제안된 교수 학습 모형의 점진적 개선을 통해 예비교사들의 Smart Literacy 역량 강화의 효과성을 입증하고 지속적인 스마트교육 교수 학습 모형 개발 및 검증연구가 지속되어야 할 것이다.
본 연구는 도로의 설계일관성 평가를 위해 지방부 2차로 도로의 평면 곡선부 85백분위 주행속도 예측모형을 기존의 회귀모형에 비해 보다 효율적이고 신뢰성 높은 인공신경 망 이론을 적용하여 개발하였다. 곡선반경, 곡선길이, 교차각, 시거, 차로폭, 차선(안쪽, 바깥쪽)과 같은 기하구조 특성에 의해 속도가 결정된다는 가정하에 30개 조사지점을 통해 얻어진 자료를 모형의 입력층 자료로 이용하였고, 입력층 변수에 따라 네 가지 유형의 신경망 모형을 제시하였다. 신경망 모형 중 다층신경 망 모형을 적용하여 은닉충의 유니트 수, 학습계수, 모멘텀계수, 학습횟수의 변화에 따른 최적 모형 구조를 도출하였다. 신경망 모형의 학습성능을 검증하기 위하여 선정된 30개 조사지점에서 20개 지점을 모형의 학습자료로 나머지 학습되지 않은 10개 지점을 예측자료로 활용하였다. 분석결과, 네 가지 유형의 신경망 모형 중에서 모형 D가 통계적 검증결과 $R^2$값이 85%이며, %RMSE=0.0204로 가장 실제값에 유사한 모형으로 평가되었다.
인문계 ${\bigcirc}{\bigcirc}$고등학교 1학년 1개 반 35명을 실험집단으로 다른 1개 반 35명을 비교집단으로 선정하였다. 실험집단은 수준별 학습지를 활용한 학급 내 수준별 TAI 협동학습 모형을 한반이고 비교집단은 일반적인 수업인 교과서 중심의 수업을 한 반이다. 본 연구에서는 고등학교 수학 수업에서 학급 내 수준별 TAI 협동학습 모형을 위해서 수준별 학습지를 개발한다. 그리고 개발한 수준별 학습지를 사용한 학급 내 수준별 TAI 협동학습 모형으로 고등학생의 학습능력을 향상시키는 것에 그 목적이 있다. 이를 위하여 연구문제를 구체적으로 다음과 같이 설정하였다. 첫째, 수준별 학습지를 사용한 학급 내 수준별 TAI 협동학습 모형으로 학업성취도를 향상시킬 수 있는가? 둘째, 수준별 학습지를 사용한 학급 내 수준별 TAI 협동학습 모형으로 수학 학습태도를 향상시킬 수 있는가? 셋째, 수준별 학습지를 사용한 학급 내 수준별 TAI 협동학습 모형에 대한 학생들의 반응은 어떠한가? 이다. 본 연구의 연구결과는 다음과 같다. 첫째, 비교집단에 비하여 실험집단에서는 학업성취도가 향상되었다. 둘째, 비교집단에 비하여 실험집단에서는 수학 학습태도의 변화에 도움이 됨을 알 수 있었다. 셋째, 수준별 학습지를 사용한 학급 내 수준별 TAI 협동학습 모형에 대하여 비교집단에 비하여 실험집단에서는 의미 있는 반응을 나타냄을 알 수 있었다.
본 연구에서는 과학관 교육의 목적인 교육하기, 참여하기, 즐기기를 추구하고 인지적 영역과 정의적 영역의 학습 효과를 향상시키기 위해서 과학관 학습 모형을 개발하였다. 모형을 개발하기 위하여 기존의 박물관 교육 모형을 '요인 중심 박물관 교육 모형'과 '과정 중심 박물관 교육 모형'으로 구분하여 고찰하고 과학관 교육의 특성화 방법을 고찰하였다. 선행 연구에 근거하여 과학관 학습 모형에서 전시물, 스캐폴딩과 소집단 내 상호작용, 놀이에 중점을 두었고, 개인적, 사회적, 물리적 요인을 포함하였으며, 각 요인들이 인지적, 정의적 영역에 영향을 줄 수 있다는 것을 고려하였다. 본 연구에서 개발한 과학관 학습 모형은 놀이에 중점을 두고 있는 점을 반영하여 '과학관 놀이-학습 모형'이라고 명명하였다. 이 모형은 '준비', '전시물 탐색', '체험', '정리'의 교수 학습 단계를 중심축으로 양쪽에 학생과 교사의 활동이 나타난 형태이다. '준비' 단계는 개인적, 물리적 요인을 고려하고, 학생은 관련 지식을 형성하며 놀이를 준비한다. '전시물 탐색' 단계는 개인적, 사회적 요인을 고려하고, 전시물, 스캐폴딩과 소집단 내 상호작용, 놀이가 집약된 이 모형의 핵심 단계이다. 이 단계는 학생들이 공동의 문제를 해결하기 위해 전시물을 탐색하는 과정으로 이러한 활동을 묶는 수단이 놀이이다. 학생들은 소집단으로 활동하며 상호작용을 통해 문제를 해결하고, 해결되지 않으면 교사의 도움을 받게 된다. '체험'과 '정리' 단계는 개인적 요인을 고려한 것인데, '체험' 단계에서는 '전시물 탐색' 단계의 활동과 연계된 조작적 활동을 하고, '정리' 단계에서는 놀이를 통해 학습 내용을 정리한다. 과학관 교육은 다양한 형태로 실행되므로 과학관 학습 모형에 대한 지속적인 연구와 다양한 교육 프로그램의 개발이 필요하다.
최근 통신기술의 발달로 교육용 컨텐츠에 있어서도 학습자와 학습 컨텐츠 사이의 상호작용이 강조되고 있다. 반면에 기존의 WBI나 CAI의 경우는 학습자와 컨텐츠 사이의 단순한 상호작용만 적용하였다. 학습자간의 상호작용을 극대화 할 수 있는 게임 형태의 플랫폼은 찾아보기 어렵다. 이에 본 연구에서 개별적 독립학습에서 발생하는 학습자간의 상호작용 부재의 문제와 협동학습에서 나타나는 공동의 목표 설정 및 프로그램 구현의 어려움을 극복하기 위한 대안으로 다자간 상호 경쟁적 학습 모형을 제시한다. 또, 이를 적용한 네트워크 게임 형태의 교육 컨텐츠를 위한 설계와 플랫폼 형태로 실제 구현해 봄으로써 상호 경쟁적 학습 모형과 함께 교육용 컨텐츠의 새로운 관점을 제시해 보았다.
교육에서 수월성의 문제가 처음 제기된 문제는 아니지만 국가 간의 경쟁력이란 차원에서뿐만 아니라 교육환경의 개선이란 차원에서도 현대사회에서 창의적인 사고력을 지닌 학생의 교육이 무엇보다 강조되고 있다. 이 논문에서는 정보 영재의 교육 중에서 프로그래밍을 위한 사고력 신장에 적합한 교수-학습 모형 개발 및 적용에 목적을 두고 있다. 제안된 교수-학습 모형에서 자료구조로는 트리를 구성하고 제어구조로는 recursion 개념을 학습하도록 하고 있다. 정보 영재 지도에 도입할 수 있는 가능성을 모색하기 위해 교수-학습 모형을 현장에 적용하여 교육 프로그램 개발의 타당성을 검증한다. 예제로 선택한 하노이 타워를 트리로 구성하는 방법과 트리 탐색의 방법으로서 recursion 개념을 적용하는 교수-학습 활동으로 사고력 신장을 위한 교육 프로그램 개발의 타당성을 검증한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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