목적 외상 환자 흉부 CT에서 급성 갈비뼈 골절을 진단하기 위해 개발된 인공지능의 장단점에 대해서 알아보고자 하였다. 대상과 방법 외상으로 응급실에 내원했던 환자들 중 급성 갈비뼈 골절(n = 1159) 또는 정상(n = 50)으로 진단된 1209명의 흉부 CT를 무작위로 선택하였다. 이 중 9명의 급성 갈비뼈 골절 흉부 CT로 인공지능 모델 개발과 훈련을 했으며, 150명의 갈비뼈 골절 흉부 CT와 50명의 정상 흉부 CT로 테스트를 하였고, 나머지 1000명의 급성 갈비뼈 골절 흉부 CT로 내부 검증을 하였다. 급성 갈비뼈 골절에 대한 인공지능 모델의 골절의 유무와 위치에 대한 진단적 정확성과 오류에 대해서 알아보았다. 결과 개발된 인공지능 모델을 테스트 결과 급성 갈비뼈 골절 유무에 대한 민감도, 특이도, 양성예측도, 음성예측도, 정확도는 각각 93.3%, 94%, 97.9%, 82.5%, 95.6%였다. 내부 검증을 했을 때 급성 갈비뼈 골절 유무에 대한 정확도는 96%로 상승되었다. 그러나 급성 갈비뼈 골절 위치의 정확도는 76% (760/1000)로 낮았으며, 그 원인으로는 같은 위치에 있는 견갑골이나 쇄골을 갈비뼈로 잘못 인식(66%) 하거나 일부 갈비뼈를 인식하지 못하는 경우(34%)가 많았다. 결론 급성 갈비뼈 골절 진단을 위한 인공지능 모델이 급성 갈비뼈 골절의 유무 진단에는 높은 정확도를 보였지만 갈비뼈 골절의 정확한 위치를 진단하는 데는 제한점이 있었다.
누구나 본인이 사용한 제품이나, 이용한 서비스에 대한 후기를 자유롭게 인터넷에 작성할 수 있고, 이러한 데이터의 양은 점점 더 많아지고 있다. 감성분석은 사용자가 생성한 온라인 텍스트 속에 내포된 감성 및 감정을 식별하기 위해 사용된다. 본 연구는 다양한 데이터 도메인 중 영화 리뷰를 분석 대상으로 한다. 영화 리뷰를 이용한 기존 연구에서는 종종 리뷰 평점을 관객의 감성으로 동일시하여 감성분석에 이용한다. 그러나 리뷰 내용과 평점의 실제적 극성 정도가 항상 일치하는 것은 아니기 때문에 연구의 정확성에 한계가 발생할 수 있다. 이에 본 연구에서는 기계학습 기반의 감성 분류기를 구축하고, 이를 통해 리뷰의 감성점수를 산출하여 리뷰에서 나타나는 감성의 수치화를 목표로 한다. 나아가 산출된 감성점수를 이용하여 리뷰와 영화 흥행 간의 연관성을 살펴보았다. 감성분석 모델은 지지벡터 분류기와 신경망을 이용해 구축되었고, 총 1만 건의 영화 리뷰를 학습용 데이터로 하였다. 감성분석은 총 175편의 영화에 대한 1,258,538개의 리뷰에 적용하였다. 리뷰의 평점과 흥행, 그리고 감성점수와 흥행과의 연관성은 상관분석을 통해 살펴보았고, t-검정으로 두 지표의 평균차를 비교하여 감성점수의 활용성을 검증하였다. 연구 결과, 본 연구에서 제시하는 모델 구축 방법은 나이브 베이즈 분류기로 구축한 모델보다 높은 정확성을 보였다. 상관분석 결과로는, 영화의 주간 평균 평점과 관객 수 간의 유의미한 양의 상관관계가 나타났고, 감성점수와 관객 수 간의 상관분석에서도 유사한 결과가 도출되었다. 이에 두 지표간의 평균을 이용한 t-검정을 수행하고, 이를 바탕으로 산출한 감성점수를 리뷰 평점의 역할을 할 수 있는 지표로써 활용 가능함을 검증하였다. 나아가 검증된 결론을 근거로, 트위터에서 영화를 언급한 트윗을 수집하여 감성분석을 적용한 결과를 살펴봄으로써 감성분석 모델의 활용 방안을 모색하였다. 전체적 실험 및 검증의 과정을 통해 본 연구는 감성분석 연구에 있어 개선된 감성 분류 방법을 제시할 수 있음을 보였고, 이러한 점에서 연구의 의의가 있다.
이 연구의 목적은 창의적 사고기법 중 하나인 비유를 활용한 창의교육 수업프로그램을 개발하였으며, 무선 표집된 6개의 중학교 338명의 학생들을 대상으로 개발된 프로그램의 효과성을 알아보았다. 2015 개정 과학과 교육과정 중 '천문' 내용요소를 중심으로 비유를 활용한 창의교육 수업프로그램을 개발하였다. 개발한 창의교육 수업프로그램은 전문가 집단을 구성하여 3차례에 걸쳐 수정, 보완하여 프로그램의 타당성을 검증받았으며, 최종 개발된 프로그램은 블록타임을 포함하여 총 4차시에 걸쳐 현장에 적용하였다. 이에 따른 효과성을 알아보기 위해 창의교육 수업만족도 검사와 창의적 사고과정 검사를 실시하였다. 즉 창의교육 수업만족도 검사는 프로그램 처치 후에 창의적 사고과정 검사는 처지 전과 후에 실시하였다. 이 연구의 결과는 다음과 같다. 첫째, 이 연구에서는 창의적 사고 기법을 활용하면서 학생들이 자발적이고, 능동적으로 창의교육 프로그램에 참여하는데 주안점을 두고 프로그램을 개발하였다. 둘째, 창의적 사고기법의 비유를 활용한 창의교육 프로그램에 대한 수업 전·후에 대한 통계적 검정 결과에서는 유의미한 결과 값을 나타내었다(p<.05). 즉, 창의교육 수업에 대한 학생들의 사전·사후점수 차에 의한 대응 표본 t검정에서 모두 유의미한 통계적 검정 결과를 나타내어(p <.05), 비유를 활용한 창의교육 프로그램이 연구 참여자들에게 긍정적인 영향을 끼친 것으로 나타났다. 셋째, 창의교육 수업 만족도에서는 전체 338명중 101명(30%)이 '매우 그렇다', 137명(41%)가 '대체로 그렇다'로 응답하여 전체적으로 수업에 대한 만족도가 높은 것으로 확인되었다. 다만, 창의교육 수업에 대한 어려운 점에 대해 137명(41%)이 '시간 부족'을 주요 원인으로 응답하였으며, 다음으로 98명(30%)이 '해결해야 하는 문제의 어려움', 73명(22%)이 '친구와의 의견충돌' 및 24명(7%)이 '수업 내용의 어려움'으로 응답하여 향후 창의교육 프로그램 개발 시 고려해야 할 점으로 판단되었다.
본 연구에서는 BSCS 위원회가 생물학적 소양의 함양을 위하여 제시한 중등 생물 교육과정 개발 지침과 우리 나라 제6차, 제7차 교육과정을 개념 제시 형태, 하위 개념들의 내용 일치도, 개념 수의 측면에서 비교 분석하였다. 연구 결과 우리 나라 교육과정의 내용 체계에서의 상위 수준으로서의 지식 영역과 하위 수준으로서의 내용 요소 부분에 제시되어 있는 개념들이 포괄성의 차이 없이 단순히 개념 나열적으로 제시되어 있는 상태라서 개념 수준간 등급화가 충분하지 못한 것으로 나타났다. 그리고 우리 나라 생물 교육과정에는 생태계, 유전과 생식, 물질대사 부분에 너무 많은 개념들이 들어 있는 것으로 나타났는데 이로부터 BSCS가 학문중심 교육 과정기에 제시했던 많은 개념들에 대해서 현 시대 흐름에 비추어 학생들의 생물학적 소양의 함양을 위해 재조정하도록 권고하면서 제시한 6개의 통합 원리들을 편중되지 않게 고르게 포함하기 위해서는 우리 나라에서도 생물교육과정에 대한 재구성 노력이 필요한 것을 알 수 있었다. 한편 생물 I보다 생물 II에 생물학적 소양의 함양을 위한 필수 개념들이 더 많이 제시되어 있는 것으로 분석되었는데 이는 우리 나라 제7차 교육과정의 과학 10에서 과학적 소양이, 그리고 생물 I에서 생물학에 대한 기초 소양이 강조되고 있고, 생물 II에서는 생물학 관련 전공 과목 이수 준비를 강조하고 있는 과목별 성격과 목표에 부합되지 않는 것이며 따라서 우리나라 교육과정에서도 각 과목별 특성을 분명히 제시 및 반영하려는 노력이 필요함을 알 수 있었다. 이상과 같은 연구 결과로부터 현재 우리 나라 과학 및 생물 교육의 중요한 목적의 하나로 설정되어 있는 학생들의 생물학적 소양의 함양을 위해서 제7차 교육과정에 의한 생물 교과서와 교수 자료 개발 및 장차 제8차 교육과정 개발에 사용할 수 있는 실제적인 지침을 마련하기 위한 구체적인 논의가 있어야 함을 시사받았다.
수학적 사고력은 STEM(science, technology, engineering, mathematics) 분야에서의 학업적인 성취와 과학기술의 혁신에서 중요한 역할을 하고 있다. 본 연구에서는 학제 간 연구 분야인 수 인지(numerical cognition) 및 수학적 인지와 관련된 최근의 인지신경학적 연구 결과들을 종합하여 개관하였다. 첫째로 수학적 사고의 기초가 되는 뇌 기제의 위치와 정보처리 메커니즘을 확인하였다. 수학적 사고는 영역 특정적(domain specific)인 기능인 수 감각과 시공간적 능력뿐만 아니라 영역 일반적(domain general)인 기능인 언어, 장기기억, 작업 기억(working memory) 등을 기초로 하며 이를 토대로 추상화, 추론 등의 고차원적인 사고를 한다. 이 중에서 수 감각과 시공간적 능력은 두정엽(parietal lobe)을 기반으로 한다. 두 번째로는 수학적 사고 능력에서 관찰되는 개인 차이에 대하여 고찰하였다. 특히 수학 영재들의 신경학적인 특성을 신경망 효율성(neural efficiency)의 관점에서 고찰해 보았다. 그 결과 높은 지능이란 두뇌가 얼마나 많이 일하느냐가 아니라 얼마나 효율적으로 일하는가에 달렸다는 사실을 확인하였다. 수학 영재들의 또 다른 특성은 좌반구와 우반구 간의 연결과 반구 내에서 전두엽과 두정엽의 연결이 뛰어나다는 사실이다. 세 번째로는 학습과 훈련, 그리고 성장에 따른 변화 및 발전에 대한 분석이다. 개인이 성장하며, 수학 학습과 훈련을 하게 될 때 이에 따라 두뇌 피질에서도 변화가 반영되어 나타난다. 그 변화를 피질에서의 활성화 수준의 변화, 재분배, 구조적 변화라는 관점에서 해석하였다. 이 중에서 구조적 변화는 결국 신경 가소성(neural plasticity)을 의미한다. 마지막으로 수학적 창의성은 수학적 지식(개념)을 기초로 하여 수학적 개념들을 결합하는 단계가 요구되며, 그 후 결합된 개념들 중에서 심미적인 선택을 통해 수학적 발명(발견)으로 연결된다. 전문성이 높아질수록 결합과 선택이라는 두 단계가 더욱 중요해진다.
본 연구에서는 우리나라 생태숲조성 기본계획 수립의 실태를 파악하고, 문제점 및 개선방향을 제시 하였다. 우리나라 생태숲조성 계획의 제한요소로는 입지여건, 지형적 측면, 기존식생 등의 문제가 높은 빈도로 나타났다. 토지이용현황은 사유지의 평균 비율이 29.7% 이었으나 실질적인 사업비의 투자는 되지 않은 것으로 나타났다. 도입빈도가 높은 시설은 기반시설, 건축시설, 휴게시설, 편익시설, 안내시설 등 이었으며, 도입빈도가 낮은 시설은 식물재배시설, 생태시설, 상징시설 등으로 나타났다. 식물 종 보유현황은 500종류 이상을 보유한 곳이 1개소이었고, 산림청이 제시한 생태숲조성 기준의 식물종다양성 기준 이하는 11개소 이었다. 사업비는 시설투자비가 식재비보다 매우 높았으며, 후기투자사업비 보다 초기투자사업비 월등히 많았고, 조성 이후의 유지관리에 대한 예산 계획 수립이 거의 없었다. 산림청이 제시한 생태숲조성의 기본 개념은 충실하게 계획 하고 있었으나 세부적인 도입 계획에서는 이용자 중심 위주로 계획 되어져 생태숲조성 기본 취지에 어긋나고 있었다. 이러한 현상은 생태숲조성을 주관하는 지방자치단체가 사업추진을 위한 과정에서는 산림청이 제시한 내용을 제안하고, 사업이 확정된 이후에는 산림청이 제시한 내용을 대부분 무시하여 전시효과를 위한 생태숲조성 방식으로 변화하기 때문이다. 산림청에서 제시하는 생태숲조성을 위해서는 산림청의 감독이 강화되어야 하고, 지방 자치 단체장, 감독부서, 계획 및 설계자 등 담당자들이 생태숲에 대한 명확한 개념 정립을 하여야 할 것이다.
이 연구의 목적은 학습자의 성격유형과 불일치 상황 제시 방법에 따라 유발된 인지갈등 정도를 비교해 보는 것이다. 학습자의 성격유형검사 도구는 MBTI를 사용하였고, 검사 결과를 이용하여 학습자의 성격유형은 선호지표별 선호 경향과 성격 기능 유형의 두 가지 측면에서 다루었다. 불일치 상황 제시는 시범실험을 통한 현상제시와 논리문을 읽게 하는 논리제시, 두 가지 방법을 사용하였으며, CCLT를 사용하여 인지갈등 정도를 측정하였다. 연구대상은 고등학생 461명이며, 개념검사 문항은 용수철저울의 양쪽 무게가 2N인 추를 매달았을 때, 저울의 눈금이 어떻게 나타날지를 묻는 문항이었다. 연구 결과, 학습자의 성격유형에 따라서 인지갈등의 정도는 차이가 있는 것으로 나타났다. 성격유형을 선호지표로 나누었을 때, 사고형(T) 판단을 하는 학습자는 감정형(F) 판단을 하는 학습자에 비해 인지갈등이 크게 일어났으며, 성격유형을 성격 기능유형으로 나누었을 때는 감각감정형(SF)인 학습자가 인지갈등이 가장 작게 일어나고, 직관사고형(NT)인 학습자가 인지갈등이 가장 크게 일어났다. 또한 불일치 상황의 제시 방법에 따른 인지갈등 정도는 학습자의 성격유형에 따라 다르게 나타날 수 있음을 확인하였다. 성격 유형에 따라 다르게 나타날 수 있음을 확인하였다. 전체적으로는 현상을 제시하여 인지갈등을 유발한 경우가 논리를 제시한 경우데 비해서 더 클 인지갈등을 유발시켰다. 하지만 J.P 선호지표가 판단형(J)인 학습자는 논리제시와 현상제시에서 인지갈등 정도가 비슷했으며나, 인식형(P)인 학습자는 현상제시를 사용했을 때가 논리제시를 사용했을 때보다 인지 갈등이 효과적으로 일어났다. 이상의 연구결과를 통해 학습자의 성격특성은 인지 갈등의 유발에 영향을 줄 수 있으며, 학습자의 성격유형에 따라서 인지갈등을 보다 효과적으로 일어나게 하는 불일치 상황 제시 방법이 있음을 확인하였다.
본 연구는 2007년 개정 교육과정에서 도입된 자유탐구활동의 지도방안에 대한 시사점을 얻기 위하여 중학생의 소집단 자유탐구 활동 중 물리 영역 탐구문제 구성과정을 변인의 추출 및 명료화의 관점에서 분석하였으며, 변인의 명료화가 진행되는 단계에서 학생의 어려움을 조사하였다. 본 연구의 참여 학생은 서울 소재 대학 영재원 과학반 소속 중학생 4명이며 '계란낙하'라는 하나의 주제를 가지고 13차시, 30시간동안 자유탐구활동을 진행하였다. 학생들의 탐구문제 구성에서 나타난 변인의 추출 및 명료화 과정을 분석하기 위하여 선행연구를 토대로 변인 추출의 수준 및 변인의 명료화 수준에 대한 분석틀을 제안하였다. 학생들은 과학적 탐구의 과정을 반복적이고 점진적으로 수행하면서 탐구문제를 5차례 변경하였다. 종속변인이 독립변인보다 먼전 추출되었으며 변인 추출의 수준 및 명료화의 수준도 높게 나타났다. 학생들은 여러 종류의 독립변인들을 외연적 수준에서 추출하는 것으로 나타났는데, 이는 학생들은 이론적 설명 모형의 부재로 중요한 독립변인을 추출하는 것을 어려워하며 그 때문에 독립변인과 통제변인을 구분하지 못하는 현상도 함께 나타나는 것으로 해석할 수 있다. 학생들은 탐구주제의 선택 뿐 만 아니라 종속변인과 독립변인의 추출 및 정의하는데 현실적 여건에 의해 제약을 받는 것으로 나타났다. 또한 학생들은 종속변인이나 독립변인을 추출하는데 있어서 모두 감각적인 현상이나 외연적 특성인 깨지는 것, 높이 등이 부각되는 것으로 판단되었다. 종속변인의 이론적 정의나 조작적 정의를 하는데 있어서 해당 지식이 부족하여 어려움을 겪었으며, 그 결과 해당하는 변인의 과학 사전적 정의를 이해해도 해당 탐구상황에 적용하여 설명모형을 만들어내지는 못하였는데, 이는 이후 독립변인 및 통제 변인을 추출하는데 영향을 준 것으로 판단된다. 이론적 설명모형의 부재는 학생들의 이론적 배경에 대한 이해의 부족에서도 비롯되지만, 과학적 탐구가 시행착오적인 해보기나 무작정적인 변인사이의 관계 설정하기가 아닌 이론에 근거한 실증적 활동이라는 인식이 부족한 것에 기인한다고 판단할 수 있다.
본 연구에서는 인공 사육 모델 시스템과 인공 쥐용 분유를 이용하여 출생 직후 12시간 이내에 엄마 쥐들로부터 신생 쥐를 분리하여 n-3 지방산 결핍분유와 n-3 지방산 적절분유로 3주 동안 사육한 후(이유기) 각각 장기들을 취하고 또한 성숙 쥐(15 wks)의 뇌, 망막, 간을 취하여 뇌 성장 발달 과정 동안 n-3지방산 결핍이 이들 장기들의 지방산조성 변화에 미치는 영향을 알아보고자 한다. 이유기와 성숙기 쥐의 뇌 지방산 조성은 n-3 지방산 적절군과 대조군과 비교했을 때, n-3지방산 결핍군의 경우 n-6지방산의 함량은 높았으나 (p<0.05), 총 monounsaturated 지방산과 총 n-3 지방산의 함량은 낮았고(p<0.05), 총 saturated 지방산의 경우는 변화가 없었다. 기대했듯이 뇌 DHA의 경우 n-3 지방산 결핍군은 n-3 지방산 적절군과 대조군에 비해 이유기 때 $50\%$, 성숙기에는 $70\%$까지 감소하였고 반면 n-6 계열인 DPAn-6의 함량은 상당히 증가하였음을 살펴볼 수가 있었다. 이유기의 망막의 총 saturated 지방산과 총 monounsaturated 지방산에는 식이군 사이에 변화가 없었고 22:4n-6, DPAn-6와 총 n-6 지방산의 함량은 n-3 지방산 결핍군에서 n-3 지방산 적절군과 대조군에 비해 증가하였으나(p<0.05), 22:5n-3, DHA와 총 n-3 지방산의 함량은 상당히 감소하였음을 관찰할 수가 있었다(p<0.05). 성숙 쥐 망막의 지방산조성의 경우 20:4n-6, 22:4n-6, 22:5n-6와 총 n-6 지방산의 함량은 n-3 지방산 결핍군에서 n-3 지방산 적절군과 대조군에 비해 증가하였으나(p<0.05), 22:5n-3, DHA와 총 n-3 지방산의 함량은 상당히 감소하였다(p<0.05). 특히 n-3 결핍군의 망막 DHA는 이유기 때 $57\%$ 감소에서 성숙기에 $63\%$까지 감소하였다. (p<0.05). 간의 경우, 이유기의 n-3 지방산 결핍군의 DHA는 $65\%$ 감소한 반면 간의 DPAn-6는 $59\%$ 증가하였다. 흥미로운 것은 이유기의 간 지방산 조성과는 대조적으로 성숙기의 n-3 지방산 결핍군의 18:2n-6, 20:3n-6, 20:4n-6와 22:4n-6 지방산 함량이 현저히 감소된 것과는 달리 DPAn-6의 함량이 n-3 지방산 적절군보다 $143\%$까지 증가되었음 관찰할 수 가 있었다(p<0.05). 이상의 장기들의 n-3지방산 결핍군은 이유기와 성숙기에서 DPAn-6/DHA비와 n-6/n-3비 또한 n-3 지방산 적절군과 대조군에 비해 컸으나(p<0.05) DPAn-6와 DHA의 합에는 변화가 없었다. 따라서 뇌 성숙 발달 과정동안 n-3 지방산 결핍은 뇌의 DHA의 결핍을 초래하고 이러한 비정상적인 조건에서 DPAn-6의 증가를 유발하였으며 이러한 지방산 조성의 변화와 공간과 후각에 기초를 하는 기억 학습 능력 저하의 관련성에 대해서는 앞으로 연구가 진행되어져야 할 것으로 사료되어진다.
본 연구는 융합 인재 교육의 다양한 목표 중에서 인지적 측면 특히 창의적 사고력의 신장에 초점을 맞추고 창의적 사고력 신장을 위한 교수 기법으로서 '통합형 마인드맵'을 개발하고 적용하여 그 효과를 알아보았다. 통합형 마인드맵이란, 융합 인재 교육 지향 마인드맵으로서 기존의 마인드맵 특징을 유지하면서, 과학 주제를 중심으로 뻗어나가는 아이디어 발산의 범주를 과학(S), 기술(T)&공학(E), 예술(A), 수학(M)의 측면으로 해보도록 교사가 의도적으로 유도하는 특징을 지닌다. 그럼으로써 학생들은 학습한 과학 개념이 다른 분야(기술, 공학, 예술, 수학)와 밀접하게 관련되어 있음을 지속적으로 인식하게 되고 관련 지식을 넓힐 수 있으며, 이는 융합 인재에게 요구되는 창의적인 융합적 사고를 할 수 있는 밑거름으로 작용하게 된다. 통합형 마인드맵은 첫 번째 가지가 포함하는 핵심어의 범주에 따라 STEAM형, STEA형, STEM형, STE형의 네 가지 유형으로 구분할 수 있으며, 교사의 안내 정도에 따라 안내형, 중간 개방형, 개방형의 세 수준으로 구분할 수 있다. 또한 통합형 마인드맵 활동은 개인 별 뿐만 아니라 모둠 및 학급 토론을 통한 협동 학습 형태로 이루어지는 모둠 별, 학급 공유 활동의 형태로도 진행될 수 있다. 개발한 교수 기법은 중학교 2학년 학생들을 대상으로 한 학기 동안 적용하였으며, 실험반 학생들은 한 학기 동안 개인 별 통합형 마인드맵 활동 10회, 모둠 별 통합형 마인드맵 활동 10회, 학급 공유 통합형 마인드맵 활동 3회로, 총 23회의 통합형 마인드맵 활동을 경험하였다. 그 결과 실험반 학생들의 창의적 사고력은 유의미하게 향상되는 것으로 나타났다(p<.05). 본 연구에서는 창의성을 협의로 정의하여 발산적 사고라고 정의하였으며, 그 하위 범주인 유창성, 융통성, 독창성을 분석한 결과에서도 모두 유의미한 향상이 있었다(p<.05). 따라서 본 연구에서 개발한 통합형 마인드맵 교수 기법은 창의적 사고력의 신장에 긍정적인 영향을 준다는 것을 알 수 있었다. 그리고 창의적 사고력에 대하여 교수 기법과 인지 수준, 학업 성취도 수준, 성 별과의 상호 작용은 나타나지 않았다(p<.05).
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[게시일 2004년 10월 1일]
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[부 칙]
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