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TIMSS 2003 과학 성취도에서의 성 차이 (Gender Differences in TIMSS 2003 Science Achievement)

  • 전은영;이미경;홍미영
    • 한국과학교육학회지
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    • 제26권4호
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    • pp.492-501
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    • 2006
  • 이 연구에서는 TIMSS 2003 과학 문항의 GDI(Gender Difference Index) 값을 산출하여 문항 유형, 성취수준, 내용 영역에 따른 남학생과 여학생의 성취도 차이를 살펴보았다. TIMSS 2003 의 과학 성취도에서 문항 유형에 상관없이 우리나라와 국제 결과 모두 남학생이 여학생보다 성취도가 높았으며, 우리나라 여학생들은 특히 선다형 문항에서 남학생보다 성취도가 낮았다. 성취수준에 따른 남 여학생의 성취도를 비교한 결과, 우리나라와 국제 평균 모두 기초 수준을 제외하고 다른 3개의 성취수준에서 남학생의 성취도가 여학생의 성취도에 비하여 높게 나타났고, 보통 수준에서 그 차이가 가장 크고 기초 수준에서 가장 작았다. 내용 영역별로 남 여학생의 성취도를 비교한 결과, 우리나라와 국제 평균 모두 지구과학 영역에서 차이가 크게 나타났고 화학 영역에서 그 차이가 가장 작았다. 생물 영역의 경우 국제 평균에서는 여학생의 성취도가 높게 나타난 반면에, 우리나라에서는 남학생의 성취도가 높게 나타났다. 남학생틀의 성취도가 높은 문항들은 지구과학 영역에 속하는 경우가 상대적으로 많았으며, 학교 교육과정에서 다루어지지 않은 문항들의 비율 또한 비교적 높았다. 인지 영역별 분포를 볼 때는 남학생들이 높은 성취도를 보이는 문항은 사실적 지식과 개념 이해를 묻는 문항인 경우가 많았다. 연구 결과에 근거하여 파학 교육에서 성차를 줄이기 위한 방안들을 논의하였다.

우리나라 중학생들의 환경 영역 성취도 국제 비교 분석 (An Analysis of Korean Middle School Student Achievement in Environmental Science in TIMSS 2003)

  • 정은영
    • 한국과학교육학회지
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    • 제26권2호
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    • pp.200-211
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    • 2006
  • 이 연구에서는 우리나라 중학생들의 TIMSS 2003환경 영역 성취도의 국제 수준을 파악하고, 환경 영역의 주제가 의도한 교육과정과 실행된 교육과정에 포함된 정도를 국제 비교하며, 성취도 결과를 주제별, 문항 유형별, 인지 영역별로 분석하고, 우리나라 학생들의 정답률과 국제 평균 정답률의 차이가 큰 문항과 남 여학생의 정답률 차이가 큰 문항을 분석하였다. TIMSS 2003에서 우리나라 중학생들은 환경 영역에서 544점으로 4위를 기록하였다. 교육과정 비교 결과에서 TIMSS 2003에 참여한 대부분의 국가에서 8학년까지 과학과 교육과정에 환경 영역 주제가 일부 또는 3 가지 모두 포함되어 있는 반면에, 우리나라의 경우 환경 영역의 세 주제 모두 의도한 교육과정에 포함되어 있지 않았다. 환경 영역에서 우리나라 학생의 평균 정답률은 51.7%로 국제 평균 정답률 38.7%보다 유의하게 높게 나타났다. 주제, 문항 유형, 인지 영역별 정답률을 비교하면, '천연 자원의 이용과 보존' 주제에서, 선택형 문항에서, '사실적 지식'에 해당되는 문항에서 정답률이 더 높게 나타났고, 남학생의 성취도가 여학생의 성취도보다 유의하게 더 높았다. 문항을 분석한 결과, 우리나라 학생들은 자유반응형 문항, 과학 수업에서 학습하지 않은 내용이거나 과학과 기술의 이용 방법과 영향을 서술하는 문항 등에 대해서 어려움을 겪는 것으로 나타났고, 산성비, 지구온난화, 오존층 파괴 등의 환경 문제에 대한 이해가 명확하지 않았다. 그리고 여학생틀의 경우 환경 관련 개념과 자료 해석 능력이 상대적으로 부족한 것으로 나타났다. 이러한 결과에 근거하여 우리나라 과학과 교육과정에 환경 관련 주제를 적극적으로 도입하되 그 시기를 앞당기고, 학생틀이 환경 문제의 원인, 현상, 대책 등을 명확하게 이해하고 과학과 기술의 긍정적 부정적 측면을 인식하도록 안내할 필요가 있음을 제안하였다.

챗GPT 등장 이후 인공지능 환각 연구의 문헌 검토: 아카이브(arXiv)의 논문을 중심으로 (Literature Review of AI Hallucination Research Since the Advent of ChatGPT: Focusing on Papers from arXiv)

  • 박대민;이한종
    • 정보화정책
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    • 제31권2호
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    • pp.3-38
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    • 2024
  • 환각은 대형언어모형이나 대형 멀티모달 모형의 활용을 막는 큰 장벽이다. 본 연구에서는 최신 환각 연구 동향을 살펴보기 위해 챗 GPT 등장 이후인 2022년 12월부터 2024년 1월까지 아카이브(arXiv)에서 초록에 '환각'이 포함된 컴퓨터과학 분야 논문 654건을 수집해 빈도분석, 지식연결망 분석, 문헌 검토를 수행했다. 이를 통해 분야별 주요 저자, 주요 키워드, 주요 분야, 분야 간 관계를 분석했다. 분석 결과 '계산 및 언어'와 '인공지능', '컴퓨터비전 및 패턴인식', '기계학습' 분야의 연구가 활발했다. 이어 4개 주요 분야 연구 동향을 주요 저자를 중심으로 데이터 측면, 환각 탐지 측면, 환각 완화 측면으로 나눠 살펴보았다. 주요 연구 동향으로는 지도식 미세조정(SFT)과 인간 피드백 기반 강화학습(RLHF)을 통한 환각 완화, 생각의 체인(CoT) 등 추론 강화, 자동화와 인간 개입의 병행, 멀티모달 AI의 환각 완화에 대한 관심 증가 등을 들 수 있다. 본 연구는 환각 연구 최신 동향을 파악함으로써 공학계는 물론 인문사회계 후속 연구의 토대가 될 것으로 기대한다.

우리나라 국가 교육과정 문서상 교과 내용 체계표의 변천과 쟁점 -과학과 사례를 중심으로- (Trends and Issues of the Korean National Curriculum Documents' Subject-Matter Content System Table: Focusing on the Science Subject Case)

  • 이경건
    • 한국과학교육학회지
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    • 제44권1호
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    • pp.87-103
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    • 2024
  • 우리나라 국가 교육과정에서 교과 교육과정의 내용 체계는 교과서 집필 및 교실 현장에서 이루어지는 교수·학습, 그리고 교과 교육과정 연구 등에 이르기까지 큰 영향을 미친다. 하지만 지금까지 교과 교육과정 내용 체계 구성의 쟁점을 포괄적으로 정리한 연구는 드물었다. 본 연구에서는 교과 교육과정 내용 체계가 신설된 제6차 교육과정으로부터 최근의 2022 개정 교육과정까지 내용 체계가 제시되어 온 방식의 변천을 살펴보았으며, 구체적인 사례로서는 과학과의 경우를 주로 살펴보았다. 이를 통해 도출한 교과 내용 체계의 구성의 쟁점과 제안 사항은 다음과 같다. 첫째, '영역', '분야', '범주' 등의 용어를 주의 깊게 사용할 필요가 있으며 각각이 단순히 논리적인 구별을 위한 것인지 아니면 특정 강조점을 지닌 내용 조직자로서 의도된 것인지를 명확히 해야 한다. 둘째, '핵심 아이디어' 등 혁신적인 내용 조직자로 기능할 수 있는 항목들의 성격을 엄밀하게 규정하여야 한다. 셋째, '지식·이해', '과정·기능', '가치·태도'의 3차원적 내용 요소 제시를 긍정적으로 평가하되, 보다 구체적으로 각각이 어떻게 동원되어 총론적 핵심 역량 각각을 형성할 수 있는지를 밝히는 데까지 나아가야 한다. 넷째, 교과별 내용 체계를 구성하는 일이 '총론과 각론의 괴리'를 해결할지 혹은 '총론과 여러 각론의 괴리'를 만들어낼지는 미지수이므로, 이를 국가 교육과정에서 시도하는 일에 주의가 필요하다. 다섯째, 우리나라 국가 교육과정 문서에서 교과 내용 체계 구성 방식의 겉보기 진자 운동이 관찰되는 바, 이것이 무의미한 반복에 머무르지 않고 변증법적인 진전을 이룰 수 있도록 해야 한다.

협업적 추천 기반의 여행 계획 시스템 (Multi-day Trip Planning System with Collaborative Recommendation)

  • 프리스카;오경진;홍명덕;가명현;조근식
    • 지능정보연구
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    • 제22권1호
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    • pp.159-185
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    • 2016
  • 여행을 계획하는 일은 매우 복잡하고 많은 시간을 필요로 한다. 여행 계획을 정할 때에는 보통 관심 지점(point of interests, POIs)을 선택하고 그에 따른 다양한 제약 조건들을 고려하여 일정을 계획 한다. 관심 지점을 선정할 때 친구들에게 의견을 묻거나 인터넷에서 직접 정보를 찾으며 여행사의 도움을 받기도 한다. 하지만 이러한 방법들은 다음과 같은 어려움이 있다. 친구들에게 의견을 묻는 경우에는 친구들이 방문해 보지 못한 장소에 대한 정보를 얻기 어렵고 인터넷에서 정보를 찾는 경우에는 오히려 너무 많은 여행 정보들 때문에 필요한 정보를 탐색하고 정리하는데 많은 시간이 필요하며 여행사의 도움을 받을 때에는 여행 일정이 여행을 제공해주는 업체들 쪽으로 편중될 우려가 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해 본 논문에서는 여행 일정 계획 시스템인 CYTRIP을 제안한다. CYTRIP은 웹 기반의 추천 시스템으로써, 여행 정보를 공유할 수 있는 공간을 제공하고, 이를 통해 참여자들의 집단 지성에 따른 관심 지점을 추천 받는다. 그리고 PDDL3를 통해 추천된 지점들의 시간적, 공간적 제약조건 따라 여행 일정이 자동으로 생성되며 이렇게 생성된 일정은 지도 위에 표시되어 사용자에게 제공된다. 여행을 계획할 때에 정해진 기간 동안 모든 추천 관심지점을 방문할 수 없는 경우가 발생한다. 이러한 문제를 피하기 위해 정해진 시간에 방문 가능한 관심 지점들의 후보 집합을 선택하고 이 후보 집합들에 대한 여행 일정을 생성한다. 제안하는 시스템의 성능평가를 위해 사용자 평가를 실시하였다. 사용자 평가를 위해 한국관광공사에서 제공하는 데이터를 활용하였고 평가 결과 제안하는 시스템이 여러 참여자들의 집단 지성을 통해 여행 일정을 계획하는데 유용하다는 것을 알 수 있었다.

인문지리학 방법론의 새로운 지평 (New horizon of geographical method)

  • 최병두
    • 대한지리학회지
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    • 제38권
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    • pp.15-36
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    • 1988
  • In this paper, I consider the development of methods in contemporary human geography in terms of a dialectical relation of action and structure, and try to draw a new horizon of method toward which geographical research and spatial theory would develop. The positivist geography which was dominent during 1960s has been faced both with serious internal reflections and strong external criticisms in the 1970s. The internal reflections that pointed out its ignorance of spatial behavior of decision-makers and its simplication of complex spatial relations have developed behavioural geography and systems-theoretical approach. Yet this kinds of alternatives have still standed on the positivist, geography, even though they have seemed to be more real and complicate than the previous one, The external criticisms that have argued against the positivist method as phenomenalism and instrumentalism suggest some alternatives: humanistic geography which emphasizes intention and action of human subject and meaning-understanding, and structuralist geography which stresses on social structure as a totality which would produce spatial phenomena, and a theoretical formulation. Human geography today can be characterized by a strain and conflict between these methods, and hence rezuires a synthetic integration between them. Philosophy and social theory in general are in the same in which theories of action and structural analysis have been complementary or conflict with each other. Human geography has fallen into a further problematic with the introduction of a method based on so-called political ecnomy. This method has been suggested not merely as analternative to the positivist geography, but also as a theoretical foundation for critical analysis of space. The political economy of space with has analyzed the capitalist space and tried to theorize its transformation may be seen either as following humanistic(or Hegelian) Marxism, such as represented in Lefebvre's work, or as following structuralist Marxism, such as developed in Castelles's or Harvey's work. The spatial theory following humanistic Marxism has argued for a dialectic relation between 'the spatial' and 'the social', and given more attention to practicing human agents than to explaining social structures. on the contray, that based on structuralist Marxism has argued for social structures producing spatial phenomena, and focused on theorising the totality of structures, Even though these two perspectives tend more recently to be convergent in a way that structuralist-Marxist. geographers relate the domain of economic and political structures with that of action in their studies of urban culture and experience under capitalism, the political ecnomy of space needs an integrated method with which one can overcome difficulties of orthhodox Marxism. Some novel works in philosophy and social theory have been developed since the end of 1970s which have oriented towards an integrated method relating a series of concepts of action and structure, and reconstructing historical materialism. They include Giddens's theory of structuration, foucault's geneological analysis of power-knowledge, and Habermas's theory of communicative action. Ther are, of course, some fundamental differences between these works. Giddens develops a theory which relates explicitly the domain of action and that of structure in terms of what he calls the 'duality of structure', and wants to bring time-space relations into the core of social theory. Foucault writes a history in which strategically intentional but nonsubjective power relations have emerged and operated by virtue of multiple forms of constrainst wihthin specific spaces, while refusing to elaborate any theory which would underlie a political rationalization. Habermas analyzes how the Western rationalization of ecnomic and political systems has colonized the lifeworld in which we communicate each other, and wants to formulate a new normative foundation for critical theory of society which highlights communicatie reason (without any consideration of spatial concepts). On the basis of the above consideration, this paper draws a new norizon of method in human geography and spatial theory, some essential ideas of which can be summarized as follows: (1) the concept of space especially in terms of its relation to sociery. Space is not an ontological entity whch is independent of society and has its own laws of constitution and transformation, but it can be produced and reproduced only by virtue of its relation to society. Yet space is not merlely a material product of society, but also a place and medium in and through which socety can be maintained or transformed.(2) the constitution of space in terms of the relation between action and structure. Spatial actors who are always knowledgeable under conditions of socio-spatial structure produce and reproduce their context of action, that is, structure; and spatial structures as results of human action enable as well as constrain it. Spatial actions can be distinguished between instrumental-strategicaction oriented to success and communicative action oriented to understanding, which (re)produce respectively two different spheres of spatial structure in different ways: the material structure of economic and political systems-space in an unknowledged and unitended way, and the symbolic structure of social and cultural life-space in an acknowledged and intended way. (3) the capitalist space in terms of its rationalization. The ideal development of space would balance the rationalizations of system space and life-space in a way that system space providers material conditions for the maintainance of the life-space, and the life-space for its further development. But the development of capitalist space in reality is paradoxical and hence crisis-ridden. The economic and poltical system-space, propelled with the steering media like money, and power, has outstriped the significance of communicative action, and colonized the life-space. That is, we no longer live in a space mediated communicative action, but one created for and by money and power. But no matter how seriously our everyday life-space has been monetalrized and bureaucratised, here lies nevertheless the practical potential which would rehabilitate the meaning of space, the meaning of our life on the Earth.

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산악 지형에서의 토양수분 관측소 구축을 위한 연구(1): Cosmic-ray 검증시스템 구축을 위한 토양수분량 대표성 분석 연구 (A Study for establishment of soil moisture station in mountain terrain (1): the representative analysis of soil moisture for construction of Cosmic-ray verification system)

  • 김기영;정성원;이연길
    • 한국수자원학회논문집
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    • 제52권1호
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    • pp.51-60
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    • 2019
  • 본 연구에서는 Cosmic-ray 토양수분량 관측시스템 구축 시 필요한 검증 네트워크 설계 기법 개발에 목적을 두고 유전율식(dielectric constant) 장비인 Frequency Domain Reflectometry (FDR)와 연계하여 Cosmic-ray 검증시스템을 구축 운영하였다. Cosmic-ray 검증시스템 평가에 필요한 시범지역은 기존 계측 장비와의 연계성과 다양한 수문자료의 활용성을 고려하여 설마천 유역에 구축하였다. 시범지역은 Cosmic-ray 장비와 FDR 센서(10개소)로 구축하였으며 2018년 7월부터 현재까지 운영되고 있다. 본 연구에서는 검증시스템의 신뢰도를 높이기 위해 코어법(soil core sampling method)을 통해 산출한 용적수분함량(volumetric water content)을 유전율식 장비와 정기적으로 검증하였다. 연구기간 중 수행한 코어법과 FDR 센서를 검증한 결과, 두 자료의 통계량이 $bias=-0.03m^3/m^3$$RMSE=0.03m^3/m^3$의 유의한 값을 보였다. 또한 연구기간 동안 FDR 센서의 시계열 특성은 모든 강우에 정상적으로 반응하였다. 그러나 일부 지점에서는 낙엽 및 캐노피의 차단과 상부사면의 유출 등으로 인해 상이한 특성을 보였다. Cosmic-ray 영향원(influence line) 내 FDR 센서의 대표성 분석은 시간 안정성 해석법(temporal stability analysis, TSA)을 이용하여 토심별(10 cm, 20 cm, 30 cm, 40 cm)로 분석하였다. 10개소에 대한 토심별 토양수분량의 대표성을 TSA로 분석한 결과, 토심 10 cm에서는 FDR 5, 토심 20 cm에서는 FDR 8, 토심 30 cm에서는 FDR 2, 토심 40 cm에서는 FDR 1에서 가장 우수한 대표 특성을 보였다. 본 연구의 시범지역 운영 기간이 짧다는 한계는 있지만 지금까지의 분석 결과를 토대로 하여 볼 때, Cosmic-ray 관측시스템 구축 시에는 검증 장비로는 유전율식을 활용하고, Cosmic-ray 영향원 내 토양수분량의 대표성 분석은 TSA 방법으로 수행하는 것이 바람직할 것으로 판단된다.

과학적 모델의 사회적 구성을 활용한 야외지질학습 개발 및 적용 (Development and Application of Learning on Geological Field Trip Utilizing on Social Construction of Scientific Model)

  • 최윤성;김찬종;최승언
    • 한국지구과학회지
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    • 제39권2호
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    • pp.178-192
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    • 2018
  • 본 연구의 목적은 야외지질답사 장소를 개발하고 과학적 모델의 사회적 구성을 야외지질학습에 적용하는 것이다. Orion(1993)의 가상의 공간(Novelty Space)과 2015 개정 교육과정 성취기준을 고려하고 답사 장소를 개발하였다. G 영재 교육원 과학과 8명 학생을 대상으로 '관악산 형성과정'이라는 것을 주제로 하여 총 5차시 분량의 과학적 모델의 사회적 구성을 활용한 야외지질학습을 실시하였다. 야외지질학습 전후로 1차시 분량의 설문 검사를 통해 학생들의 개념 이해 정도를 파악하고, 심층 면담에서는 개념 확인과 야외지질학습의 정의적인 면을 다루었다. 연구 결과는 다음과 같다. 첫 번째, 야외 답사 장소는 계곡 하류와 상류로 각각 명명하였고 변성암, 화강암, 절리, 포획암, 광물 입자를 관찰하도록 구성하였다. 두 번째, 사전 조사에서 관악산은 화산으로 만들어졌다고 응답한 학생이 7명이었다. 반면, 야외지질학습이 종료된 이후에는 7명 학생이 화강암의 형성과정을 설명하고 변성암을 예시로 지질시대를 이야기 하는 것으로 시간적인 스케일을 이해했음을 보여주었다. 더욱이 심층면담에서 지질학에 대한 낮은 성취를 보여주는 학생이 야외지질학습에 대해 긍정적인 답변을 주었다. 즉, 학습의 정의적인 면을 고려하였을 때 야외지질학습에 과학적 모델의 사회적 구성 활용이 효과적일 수 있다는 것을 보여준다. 이번 연구는 지질교육에 모델을 적용한 사례이고 동시에 교사에게 야외답사 장소를 제공할 수 있을 뿐만 아니라 야외지질학습에 과학적 모델의 사회적 구성을 적용한 사례로서 의의가 있다.

주제 중심 통합적 접근에 의한 가정 교과 의생활 영역 교육 프로그램 개발과 평가 - "의복관리"와 "섬유(재료)" 주제를 중심으로 - (Development and Evaluation of an Educational Program for the Clothing life Domain in Home Economics through a Theme-Based Integrated Approach)

  • 김남은;이혜자
    • 한국가정과교육학회지
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    • 제22권3호
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    • pp.163-188
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    • 2010
  • 이 연구는 일상의 문제를 통합적인 사고능력으로 풀 수 있는 새로운 교수 - 학습 방법의 하나로 주제중심 통합적 접근에 의한 가정교과 의생활 영역 교육 프로그램을 개발하고 평가하는데 목적을 두었다. 이를 위해 가정교과 의생활 영역의 주제를 선정하였고, 주제를 중심으로 통합적 접근을 시킨 교육 프로그램을 개발하고 개발된 프로그램을 평가하였다. 연구의 절차는 부산광역시 소재 B중학교 2학년 학생을 대상으로 총 28시간의 현장수업에 적용하여 평가하였다. 분석 단계에서 다른 교과의 통합적 접근에 관련된 프로그램을 탐색한 후, 설계 단계에서 프로그램의 유행을 파악하고, 개발 단계에서는 주제 선정 기준에 따라 주제를 선정을 하였다. 주제선정을 위해 선행연구와 기술 가정 교과서를 분석하였고, 학생들과의 메신저, 전문가 집단의 논의를 거쳐서 2개의 "의복관리"와 "섬유(재료)"를 선정하였다. 평가는 1차 전문가평가, 2차 예비 수업 평가, 3차 현장수업 평가를 하였다. 연구의 결과는 2개의 주제에 대해 주제중심 통합프로그램을 개발하였으며 "의복관리"편의 학습 자료는 총 49가지, "섬유(재료)"편의 핵습 자료는 총 32가지이며, 주제의 성격에 맞게 실험과 실습 등으로 구성하였다. 각 프로그램은 프로그램의 목표 학습내용 내용구조도 학습활동 평가로 이루어져 있고 학습활동은 체험 실습 및 실험활동 자기 주도적 활동 문제해결과정 등으로 구성되었으며, 평가는 자기평가 교사평가 동료평가 포트폴리오 실험보고서 등이 포함되었다. 1, 2차 평가에서 본 프로그램이 현 시점의 요구와 잘 부합되며, 타 교과와의 융합이 수업을 진행하는 데 적절하게 구성되어 있고, 학습자의 흥미도 지속적으로 유지할 수 있다고 평가하였다. 다만 프로그램의 내용 각 부분에 대해서 구체적인 설명이 필요하다고 요구하였다. 3차 학생 현장 수업평가에서 약 60%의 학생들이 개발된 프로그램이 재미있고, 내용을 이해하기 쉬우며, 한 가지 주제가 여러 과목과 관련이 있다는 사실을 알게 되었고 실제 생활에 적용 가능할 것이라고 하였다. 이상의 결과로서 주제중심 통합적 접근에 의한 가정교과 의생활 영역 교육 프로그램은 주제를 중심으로 통합적으로 접근을 시도했다는데 의의가 있다. 또한 학생들은 지식을 통합적으로 모으는 일 뿐 아니라 이를 창조적으로 변화시켜 실제 생활에서 직면하게 되는 여러 문제를 해결하는데 응용할 수 있었다. 이 연구를 많은 교사들이 활용하여 학생들이 실생활에서 접하는 문제를 통합적으로 사고하여 해결을 할 수 있기를 기대한다.

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지식 기반 추론 엔진을 이용한 자동화된 데이터베이스 튜닝 시스템 (Automated-Database Tuning System With Knowledge-based Reasoning Engine)

  • 강승석;이동주;정옥란;이상구
    • 한국정보과학회:학술대회논문집
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    • 한국정보과학회 2007년도 한국컴퓨터종합학술대회논문집 Vol.34 No.1 (A)
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    • pp.17-18
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    • 2007
  • 데이터베이스 튜닝은 일반적으로 데이터베이스 어플리케이션을 "좀 더 빠르게" 실행하게 하는 일련의 활동을 뜻한다[1]. 데이터베이스 관리자가 튜닝에 필요한 주먹구구식 룰(Rule of thumb)들을 모두 파악 하고 상황에 맞추어 적용하는 것은 비싼 비용과 오랜 시간을 요구한다. 그렇게 때문에 서로 다른 어플 리케이션들이 맞물려 있는 복잡한 서비스는 필수적으로 자동화된 데이터베이스 성능 관리와 튜닝을 필 요로 한다. 본 논문에서는 이를 해결하기 위하여 지식 도매인(Knowledge Domain)을 기초로 한 자동화 된 데이터베이스 튜닝 원칙(Tuning Principle)을 제시하는 시스템을 제안한다. 각각의 데이터베이스 튜닝 이론들은 지식 도매인의 지식으로 활용되며, 성능에 영향을 미치는 요소들을 개체(Object)와 콘셉트 (Concept)로 구성하고 추론 시스템을 통해 튜닝 원칙을 추론하여 쉽고 빠르게 현재 상황에 맞는 튜닝 방법론을 적용시킬 수 있다. 자동화된 데이터베이스 튜닝에 대해 여러 분야에 걸쳐 학문적인 연구가 이루어지고 있다. 그 예로써 Microsoft의 AutoAdmin Project[2], Oracle의 SQL 튜닝 아키텍처[3], COLT[4], DBA Companion[5], SQUASH[6] 등을 들 수 있다. 이러한 최적화 기법들을 각각의 기능적인 방법론에 따라 다시 분류하면 크게 Design Tuning, Logical Structure Tuning, Sentence Tuning, SQL Tuning, Server Tuning, System/Network Tuning으로 나누어 볼 수 있다. 이 중 SQL Tuning 등은 수치적으로 결정되어 이미 존재하는 정보를 이용하기 때문에 구조화된 모델로 표현하기 쉽고 사용자의 다양한 요구에 의해 변화하는 조건들을 수용하기 쉽기 때문에 이에 중점을 두고 성능 문제를 해결하는 데 초점을 맞추었다. 데이터베이스 시스템의 일련의 처리 과정에 따라 DBMS를 구성하는 개체들과 속성, 그리고 연관 관계들이 모델링된다. 데이터베이스 시스템은 Application / Query / DBMS Level의 3개 레벨에 따라 구조화되며, 본 논문에서는 개체, 속성, 연관 관계 및 데이터베이스 튜닝에 사용되는 Rule of thumb들을 분석하여 튜닝 원칙을 포함한 지식의 형태로 변환하였다. 튜닝 원칙은 데이터베이스 시스템에서 발생하는 문제를 해결할 수 있게 하는 일종의 황금률로써 지식 도매인의 바탕이 되는 사실(Fact)과 룰(Rule) 로써 표현된다. Fact는 모델링된 시스템을 지식 도매인의 하나의 지식 개체로 표현하는 방식이고, Rule 은 Fact에 기반을 두어 튜닝 원칙을 지식의 형태로 표현한 것이다. Rule은 다시 시스템 모델링을 통해 사전에 정의되는 Rule와 튜닝 원칙을 추론하기 위해 사용되는 Rule의 두 가지 타업으로 나뉘며, 대부분의 Rule은 입력되는 값에 따라 다른 솔루션을 취하게 하는 분기의 역할을 수행한다. 사용자는 제한적으로 자동 생성된 Fact와 Rule을 통해 튜닝 원칙을 추론하여 데이터베이스 시스템에 적용할 수 있으며, 요구나 필요에 따라 GUI를 통해 상황에 맞는 Fact와 Rule을 수동으로 추가할 수도 었다. 지식 도매인에서 튜닝 원칙을 추론하기 위해 JAVA 기반의 추론 엔진인 JESS가 사용된다. JESS는 스크립트 언어를 사용하는 전문가 시스템[7]으로 선언적 룰(Declarative Rule)을 이용하여 지식을 표현 하고 추론을 수행하는 추론 엔진의 한 종류이다. JESS의 지식 표현 방식은 튜닝 원칙을 쉽게 표현하고 수용할 수 있는 구조를 가지고 있으며 작은 크기와 빠른 추론 성능을 가지기 때문에 실시간으로 처리 되는 어플리케이션 튜닝에 적합하다. 지식 기반 모률의 가장 큰 역할은 주어진 데이터베이스 시스템의 모델을 통하여 필요한 새로운 지식을 생성하고 저장하는 것이다. 이를 위하여 Fact와 Rule은 지식 표현 의 기본 단위인 트리플(Triple)의 형태로 표현된다, 트리플은 Subject, Property, Object의 3가지 요소로 구성되며, 대부분의 Fact와 Rule들은 트리플의 기본 형태 또는 트리플의 조합으로 이루어진 C Condition과 Action의 두 부분의 결합으로 구성된다. 이와 같이 데이터베이스 시스템 모델의 개체들과 속성, 그리고 연관 관계들을 표현함으로써 지식들이 추론 엔진의 Fact와 Rule로 기능할 수 있다. 본 시스템에서는 이를 구현 및 실험하기 위하여 웹 기반 서버-클라이언트 시스템을 가정하였다. 서버는 Process Controller, Parser, Rule Database, JESS Reasoning Engine으로 구성 되 어 있으며, 클라이 언트는 Rule Manager Interface와 Result Viewer로 구성되어 었다. 실험을 통해 얻어지는 튜닝 원칙 적용 전후의 실행 시간 측정 등 데이터베이스 시스템 성능 척도를 비교함으로써 시스템의 효용을 판단하였으며, 실험 결과 적용 전에 비하여 튜닝 원칙을 적용한 경우 최대 1초 미만의 전처리에 따른 부하 시간 추가와 최소 약 1.5배에서 최대 약 3배까지의 처리 시간 개선을 확인하였다. 본 논문에서 제안하는 시스템은 튜닝 원칙을 자동으로 생성하고 지식 형태로 변형시킴으로써 새로운 튜닝 원칙을 파생하여 제공하고, 성능에 영향을 미치는 요소와 함께 직접 Fact과 Rule을 추가함으로써 커스터마이정된 튜닝을 수행할 수 있게 하는 장점을 가진다. 추후 쿼리 자체의 튜닝 및 인텍스 최적화 등의 프로세스 자동화와 Rule을 효율적으로 정의하고 추가하는 방법 그리고 시스템 모델링을 효과적으로 구성하는 방법에 대한 연구를 통해 본 연구를 더욱 개선시킬 수 있을 것이다.

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