• 한국수학교육학회지시리즈A:수학교육
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• 제63권2호
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• pp.165-186
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• 2024

학교 현장과 대규모 평가에서 서술형 문항 도입을 지원하기 위한 방안 중 하나로 인공지능 기반의 자동 채점 기술이 주목받고 있음에도 불구하고, 수학 교과에서는 타 교과에 비해 이에 대한 기초 연구가 부족한 상황이다. 이에 본 연구는 중학교 1학년 수학 서술형 문항 두 개를 대상으로 랜덤 포레스트 알고리즘을 활용하여 자동 채점 모델을 개발하고 그 성능을 평가하였다. 연구 결과, 두 문항에 대한 최종 모델의 평가요소별 정확도는 각각 0.95-1.00, 0.73-0.89의 범위로 나타났으며, 이는 타 교과에 비해 상대적으로 높은 수준이다. 데이터의 양을 고려한 평가 범주 설정의 중요성을 확인하였으며, 수학 교육전문가에 의한 텍스트 전처리와 데이터 특성에 맞는 벡터화 방법의 선택이 모델의 성능 및 해석 가능성을 향상시키는 데 기여하였다. 또한, 현실적 한계로 인해 균형적인 데이터 수집이 어려운 상황에서 오버샘플링이 성능을 보완하는 유용한 방법임을 확인하였다. 교육적 활용도를 높이기 위해, 랜덤 포레스트 기반 모델에서 도출된 특성 중요도를 활용하여 피드백과 같이 교수-학습에 유용한 정보를 생성하는 추가 연구가 필요하다. 본 연구는 수학 서술형 자동 채점에 관한 기초 연구로서 의미가 있으며, 인공지능 전문가와 수학교육 전문가 간의 긴밀한 협력을 통해 다양한 후속 연구가 진행될 필요가 있다.

• 한국컴퓨터정보학회논문지
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• 제29권1호
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• pp.273-285
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• 2024

교육 분야에서 온라인 저지 시스템이 활발하게 활용됨에 따라 학습자 데이터를 활용하는 다양한 연구가 진행되고 있다. 본 연구에서는 학습자 데이터를 활용하여 학습자의 문제 선택을 지원할 수 있는 사용자 기반 협업 필터링 방식의 문제추천 기능을 제안한다. 온라인 저지 시스템에서 학습자의 문제 선택을 위한 지원은 그들의 향후 학습에 영향을 미치므로 교육의 효과성 제고를 위해 필요하다. 이를 위해 학습자의 문제풀이 성향과 유사한 학습자를 식별하고 그들의 문제풀이 이력을 활용한다. 제안 기능은 충북교육연구정보원에서 운영하는 알고리즘과 프로그래밍 관련 온라인 저지 사이트에 구현됐고, 서비스 유용성과 사용 편이성 측면에서 델파이 기법을 통한 전문가 검토를 수행했다. 또한 사이트 사용자 대상 시범 운영에서 바른코드 제출 비율을 분석한 결과 추천문제에 대해 제출한 경우가 전체 제출에 비해 16% 정도 높았고, 추천문제 사용자 대상 설문조사에서 '도움 된다' 응답은 78%였다. 시범 운영에서는 추천문제 선택과 사용자 피드백 관련 설문 응답 비율이 낮았으므로, 향후 연구과제로 제안 기능의 접근성 향상, 사용자 피드백 수집 및 학습자 데이터 분석 다각화 등을 제시했다.

• 한국과학교육학회지
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• 제44권3호
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• pp.231-248
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• 2024

본 연구에서는 오픈소스 소프트웨어와 인공지능 문서 분류 모델인 한국어 Sentence-BERT로 고등학교 1학년 통합과학 질문-답변 챗봇을 제작하고 2023학년도 1년 동안 독립형 서버에서 운영했다. 챗봇은 Sentence-BERT 모델로 학생의 질문과 가장 유사한 질문-답변 쌍 6개를 찾아 캐러셀 형태로 출력한다. 질문-답변 데이터셋은 인터넷에 공개된 자료를 수집하여 초기 버전을 구축하였고, 챗봇을 1년 동안 운영하면서 학생의 의견과 사용성을 고려하여 자료를 정제하고 새로운 질문-답변 쌍을 추가했다. 2023학년도 말에는 총 30,819개의 데이터셋을 챗봇에 통합하였다. 학생은 챗봇을 1년 동안 총 3,457건 이용했다. 챗봇 사용 기록을 빈도분석 및 시계열 분석한 결과 학생은 수업 중 교사가 챗봇 사용을 유도할 때 챗봇을 이용했고 평소에는 방과 후에 자습하면서 챗봇을 활용했다. 학생은 챗봇에 한 번 접속하여 평균적으로 2.1~2.2회 정도 질문했고, 주로 사용한 기기는 휴대폰이었다. 학생이 챗봇에 입력한 용어를 추출하고자 한국어 형태소 분석기로 명사와 용언을 추출하여 텍스트 마이닝을 진행한 결과 학생은 과학 질문 외에도 시험 범위 등의 학교생활과 관련된 용어를 자주 입력했다. 학생이 챗봇에 자주 물어본 주제를 추출하고자 Sentence-BERT 기반의 BERTopic으로 학생의 질문을 두 차례 범주화하여 토픽 모델링을 진행했다. 전체 질문 중 88%가 35가지 주제로 수렴되었고, 학생이 챗봇에 주로 물어보는 주제를 추출할 수 있었다. 학년말에 학생을 대상으로 한 설문에서 챗봇이 캐러셀 형태로 결과를 출력하는 형태가 학습에 효과적이었고, 통합과학 학습과 학습 목적 이외의 궁금증이나 학교생활과 관련된 물음에 답해주는 역할을 수행했음을 확인할 수 있었다. 본 연구는 공교육 현장에서 학생이 실제로 활용하기에 적합한 챗봇을 개발하여 학생이 장기간에 걸쳐 챗봇을 사용하는 과정에서 얻은 데이터를 분석함으로써 학생의 요구를 충족할 수 있는 챗봇의 교육적 활용 가능성을 확인했다는 점에 의의가 있다.

• 한국과학교육학회지
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• 제35권2호
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• pp.313-323
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• 2015

이 연구는 모델링을 강조한 논의 기반 일반화학실험 활동에서 나타나는 학생들의 모델링 변화와 변화 과정 및 모델링에서 나타나는 학생들의 인지과정에 대한 탐색을 통해 논의에 바탕을 둔 교수 전략이 모델링에 어떠한 영향을 미치는지와 변화의 이유를 알아보는 것을 목적으로 하였다. 이를 위해 일반화학을 수강하는 사범대학 화학교육과 1학년 학생 21명을 대상으로 모델링을 강조한 논의 기반 일반화학실험 여섯 개 활동을 1학기 동안 적용하였고, 학생들의 모델링에서 나타나는 인지과정을 탐색하기 위해 학생 인터뷰 자료를 수집하였다. 모델링 수행에서 나타나는 인지과정의 분석 결과, 효과적인 모델의 요소에 대해 학생들은 시각적 표현, 설득력 있는 설명의 제공, 수사학적 구조의 측면에서 응답하였다. 모델링 과정에서 사용한 전략에 대해서 학생들은 모델링 수행 전과 수행과정의 두 가지 측면에서 응답하였다. 모델링 수행 전에는 실험 보고서를 작성하는 과정에서 중요한 키워드 등을 미리 정리해 두거나 개요를 따로 작성하고 실제 모델링 수행과정에서는 다양한 자료를 이용, 자료를 재구성하여 제시, 핵심개념에 대한 정의와 설명을 제시, 수사학적 구조를 고려, 메타인지를 이용하는 전략을 사용하였다. 모델링 과정에서에서 겪는 어려움에 대한 학생들의 응답은 모델링 전략의 부재, 이해 부족의 두 가지 범주로 나눌 수 있었으며, 이러한 어려움의 해소에 대한 학생들의 응답은 모델링 전략의 부재와 내용 이해 부족으로 나타나는 어려움을 해소하기 위해 어떻게 모델링 전략을 습득하고 내용을 이해하는지로 구분되었다. 학생들은 피드백 단계, 모델링 경험, 실험 보고서에 대한 평가, 자신이 이전에 작성한 모델, 참고문헌을 통해 전략을 습득하며, 내용에 대한 이해는 수업 단계에서 나타나는 논의 과정과 실험 보고서 작성 과정을 통해 이루어졌다. 이러한 결과로부터 모델링을 교수학습에 이용할 때 논의에 기반을 둔 학습전략이 정신 모델을 검증하고 수정하여 표현된 모델로 구현하는 과정에 도움을 주고 과학 개념과 더불어 메타모델링 지식의 이해를 도와 학생들의 모델링 발달에 영향을 줌을 보여 주었다.

• 대한화학회지
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• 제64권6호
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• pp.416-428
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• 2020

이 연구는 2015 개정 교육과정에 따른 중학교 1학년 과학과 디지털교과서의 물질 단원에 제시된 외적 표상의 활용 실태를 분석하였다. 5종의 디지털교과서에 제시된 외적 표상의 수준, 양식, 제시 방법, 상호작용성을 분석하였다. 외적 표상의 수준은 거시적 수준의 외적 표상이 주로 제시되었고, 입자적 설명은 거시적 수준과 미시적 수준의 외적 표상이 함께 제시되었다. 외적 표상의 양식은 주로 시각언어와 시각비언어 표상으로 제시되었고, 청각언어 표상이나 청각비언어 표상은 거의 제시되지 않았다. 시각언어 표상과 청각언어 표상은 대부분 형식적인 형태로 제시되었고 시각비언어 표상은 운동성이 포함되지 않은 정화상이 가장 많이 제시되었다. 외적 표상의 제시 방법은 세 가지 측면에서 분석하였다. 첫째, 주로 시각언어 표상과 시각비언어 표상이 함께 제시되었고, 청각언어 표상과 시각비언어 표상이 함께 제시된 경우는 나타나지 않았다. 청각언어, 시각언어, 시각비언어 표상이 함께 제시된 경우, 일부는 청각언어 표상의 정보가 시각언어 표상에서 중복적으로 제시되었다. 둘째, 학습 내용과 관계없는 청각비언어 표상이 다른 외적 표상들과 함께 제시되었다. 셋째, 시각언어 표상과 시각비언어 표상을 다른 페이지에 배치하는 형태는 거의 나타나지 않았고, 청각언어 표상과 시각비언어 표상은 항상 동시에 제시되었다. 외적 표상의 상호작용성에서 설명 영역은 조작 수준의 상호작용성이, 활동 영역은 피드백 수준의 상호작용성이 주로 제시되었고, 두 영역 모두 적응과 소통 수준의 상호작용성은 거의 나타나지 않았다. 이상의 결과를 바탕으로 디지털교과서 집필 방향에 대한 시사점을 논의하였다.

• 국제교류와 융합교육
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• 제2권1호
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• pp.57-82
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• 2022

본 연구는 NCS 직업기초능력의 하위능력 중 하나인 의사소통능력에 대한 인식을 조사하고 분석한 후에 향후 수업의 방향성을 모색하자 한다. 이를 위해 연구자는 '의사소통능력의 중요성 및 필요성, 의사소통능력 수업의 학습자와 교수자, 교육과정 및 교수학습 내용 및 방법, 의사소통능력과 글쓰기능력, 비교과 프로그램 운영' 등 크게 다섯 가지 항목 아래 관련되는 질문 항목을 만들어서 비대면으로 설문조사를 실시한다. 본 연구자는 전문대학에서 의사소통능력 교과목이 생기기 전부터 시작하여 기초교양으로 전면 실시되는 과정을 겪었고, 지금은 선택교양으로 남겨진 상황에서 1학년을 대상으로 의사소통능력에 대한 대학생의 인식을 파악하고자 한다. 조사 영역을 몇 개의 항목으로 나누어 온라인 설문조사를 실시한 후 단체 FGI를 통해 더욱 심층적으로 분석하려고 하였다. 그 결과 학생들은 의사소통능력이 코로나19를 겪으면서 더욱 중요해졌음을 느끼고 있었다. 또 의사소통능력의 하위 5개 능력 중 특히 말하기능력이 가장 중요한 것으로 나타났고, 읽기능력이 가장 덜 중요한 것으로 인식하고 있었다. 한편 자기자신에 대한 의사소통능력 수준이나 소통 유형, 소통 방식에 대해 알고자 하는 희망이 강하게 나타났다. 또한 의사소통능력이 대학 1학년 때 배워야 한다고 인식하고 있었으며 비교과 프로그램으로 상시 운영되기를 희망하고 있었다. 특히 의사소통능력 하위 5가지 영역에서 나머지 능력에 비해 말하기능력에 가장 기대치가 높았고 실제 희망치도 가장 높았고, 교수학습 방법면에서도 이론보다 피드백이나 연습 등을 통해 능력이 향상되기를 원하고 있었다. 이러한 연구 결과는 향후 의사소통능력의 수업 내용이나 방법 등 수업의 운영 방향을 설정하는 데 시사하는 바가 크다고 볼 수 있다.

• 한국과학교육학회지
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• 제40권5호
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• pp.515-529
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• 2020

2015 개정 교육과정이 도입됨에 따라 신설된 과학탐구실험은 과학적 실천을 통한 과학의 학습과 핵심역량의 함양 등의 측면에서 기대를 받고 있는 과목이다. 특히, 변화하는 평가의 맥락에 기초하여 실천중심의 교과목인 과학탐구실험에서의 다각화된 평가가 운영될 필요가 있으나, 이에 대한 다양한 어려움과 한계가 보고되고 있다. 이에 본 연구는 과학탐구실험의 평가 현황을 살피고, 이로부터 평가의 운영과 지원 방안을 고찰하고자 하였다. 이를 위해 25명의 현직 과학교사로부터 과학탐구실험 수업에서 사용되었던 평가 도구와 이에 대한 설명 자료를 수집하여 분석하였다. 평가 도구의 분석은 평가 요소, 평가 기준, 평가 방법의 측면에서 이루어졌고, 평가 결과가 어떻게 활용되는지도 살펴보았다. 결과에 대한 타당성 확보를 위해 과학교육 전문가와 교사들로부터 점검을 받았고, 추가적으로 분석 결과에 대한 의견도 청취하여 연구에 활용하였다. 연구 결과, 교사들은 탐구 기능요소 중 특정 요소만을 중점적으로 평가하고 있었고, 일부 기능 요소는 특정한 주제 및 맥락과 연계하여 평가되었으나 활용 빈도는 낮았다. 또한, 인지적 영역과 정의적 영역에 대한 평가도 이루어지기는 했으나, 각 영역을 평가하는 데 있어서 한계점도 관찰할 수 있었다. 평가 기준의 측면에서 평가 목표는 대체적으로 제시되어 있으나, 평가 목표에 대한 세부 평가 요소의 구분 및 각 요소별 행동 특성을 단계적으로 진술하는 등의 구체적 기준 수립이 이루어진 사례는 상대적으로 적었다. 평가 방법에서 평가의 시점과 주체는 각각 '수업 후 평가'와 '교사 평가'가 주로 사용되었고, 다른 방법은 특정 내용, 특정 상황으로 한정되어 활용되었다. 평가 결과는 모든 사례에서 성적 산출을 위해서 활용되었고, 일부만이 수업 개선과 학생 피드백을 위한 목적으로 활용하고 있었다. 이러한 결과를 바탕으로 과학탐구실험에서의 학생 평가를 지원하기 위한 방안에 대해 논의하였다.

• 한국수학교육학회지시리즈E:수학교육논문집
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• 제25권2호
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• pp.403-430
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• 2011

본 연구에서는 고등학생 6명을 대상으로 CAS 그래핑 계산기를 활용한 수업이 대수 영역에 대한 학생들의 개념 이해에 어떤 영향을 주는지 알아보고, 협동 수업에서 학생들이 방정식, 부등식, 함수의 개념을 각각 어떻게 연결 짓는지 살펴보았다. 또한 CAS 그래핑 계산기를 활용한 수업 이후 학생들의 수학적 태도가 어떻게 변화되었는지 알아보았다. 연구 결과 그래핑 계산기는 학생들이 지필로 푼 문제를 확인하고 그 결과를 비교할 수 있도록 하며, 지필로 푼 문제에 대한 즉각적인 피드백을 제공하여 학생들이 방정식과 일차 부등식을 자기 반성적으로 학습하도록 도와주었다. 이차 부등식에서는 학생들이 기존에 암기하고 있었던 공식으로 문제를 푸는 것에 한계를 느끼게 함으로써 기존에 가지고 있었던 잘못된 개념을 수정하고 이차 함수를 통하여 이차 부등식의 근본적인 개념을 이해하도록 도와주었다. 함수에서는 함수의 정의를 여러 가지 문자와 수식을 이용하여 빠르게 파악할 수 있게 하였으며, 함수에 대한 직관적인 이해를 가능하게 하였다. 또한 그래핑 계산기의 활용은 방정식, 부등식, 함수 영역 간의 연결을 가능하게 도와주었고, 학생들에게 수학의 유용성과 실용성을 느낄 수 있게 하였다. 그리고 학생들의 수학적 태도를 긍정적으로 변화시켰다.

• 대한공업교육학회지
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• 제38권2호
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• pp.27-47
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• 2013

본 연구는 마이스터고등학교 교장의 직무수행 기준에 관한 인식을 분석하여 역량을 갖추기 위한 방향을 제시하는 데 있다. 이 연구를 위해 마이스터고등학교 교장의 직무수행 영역을 체계적으로 탐색하여 직무수행 기준을 개발하였으며, 개발된 직무수행기준을 토대로 전국 35개 마이스터고등학교 교장을 대상으로 인식 분석을 하였다. 질문지는 직무수행빈도, 중요도 및 곤란도의 세 가지이었고 질문 내용은 10개 직무 영역의 80개 직무 내용으로 구성하였다. 마이스터고등학교 교장의 성공적인 직무수행을 위한 인식분석결과 첫째, 학교 경영 계획 영역에서는 학교 경영계획 수립, 예산확보 계획 수립, 학교 경영실적 평가 및 피드백, 둘째, 학교 경영 관리 영역에서는 학교 예산 확보, 교직원의 예산 요구 검토 및 예산안 조정, 학교 예산 집행 및 관리, 학교 시설 설비 확보, 학교 시설 설비 유지 관리, 학교급식 관련 업무 관리, 학교 운영위원회 구성 및 운영 관리, 학교 운영위원회 협의 결과를 학교 운영에 반영, 셋째, 교육과정 및 수업운영 영역에서는 산업체 직무분석, 교육과정 개발, 넷째, 마이스터 성장경로 및 경력관리 영역에서는 학생, 학부모, 산업체의 요구 분석, 마이스터 성장경로 및 경력관리 프로그램 개발, 마이스터 성장 경로 분석 및 학교 교육과정 반영, 다섯째, 학생 지도 영역에서는 학생 상담 활동 지원, 각종 학교 행사활동 관리, 여섯째, 대외 협력 지원 영역에서는 산학협력 연계 교육계획 수립, 산학협력 연계 교육 산업체를 확보, 지역사회지원 확보, 대외기관 지원 확보, 일곱째, 교직원 전문성 개발지원 영역에서는 교직원의 자율장학 및 연구 활동이 지원 우선순위로 분석되었다. 결론으로 마이스터고등학교 교장이 보다 직무를 원활하게 수행할 수 있도록 하기 위해서는 마이스터 성장경로 및 경력관리, 대외 협력 지원, 실습실 구성 및 운영, 교직원의 전문성 개발 지원, 교육과정 및 수업 운영 등과 관련된 능력이 필요함을 알수 있다.

• Journal of Nutrition and Health
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• 제47권2호
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• pp.145-156
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• 2014

본 연구에서는 영양 식생활 교육자료에 대한 인증 시스템을 개발하기 위하여 2011년 4월부터 10월에 걸쳐 연구를 진행하였다. 문헌고찰, 인터뷰, 자문회의 및 전문가 회의, 설문조사, 공청회 개최 등의 체계적인 연구 절차를 통해 타당성, 신뢰성, 적용가능성을 갖춘 인증 시스템을 개발하고자 하였다. 인증 시스템 개발을 위하여 보건복지부의 우수건강도서, 환경부의 우수환경도서, 교육과학기술부의 우수과학도서, 문화체육관광부의 우수학술도서 및 우수교양도서, 농림수산식품부의 농업교육프로그램, 대한의학회의 건강정보심의인증, 시각장애인연합회의 사용자웹접근성인증, 한국정보화진흥원의 웹접근성품질마크, 문화체육관광부의 데이터베이스품질인증 제도를 분석 참고하였다. 본 연구에서 개발된 영양 식생활 교육자료에 대한 인증 시스템은 제 3자에 의한 인증 시스템으로 운영되며, 이를 위해 인증 운영기관에 인증위원회가 구성되어 인증 전반에 대한 업무를 관장한다. 인증 심사 절차는 신청 및 접수, 자료 정리 및 분류, 1차 심사 (서면평가), 2차 심사 (전체회의), 결과통보의 순으로 진행한다. 인증 심사위원은 3인으로 구성하며, 총 인증 심사기간은 2개월로 하고, 상반기와 하반기로 년 2회 접수를 실시한다. 인증 심사 결과는 적합 또는 부적합으로 평가하며, 최종 인증을 받은 교육자료는 인증서 및 인증마크를 발급받고, 홈페이지, 보도자료 등을 통한 홍보 추진, 공동주관기관을 통한 판촉 및 홍보를 지원하도록 한다. 인증 유효기간은 웹사이트의 경우에만 2년으로 하며, 갱신심사로 기간을 연장할 수 있다. 이상에서 개발된 영양 식생활 교육자료에 대한 인증 제도는 정보에 대한 신뢰성을 높여 교육과 학습에 대한 만족도를 높여줄 것으로 기대된다.