Discrete mathematics allows students to examine and explore unique, special problem situations which were not used to solve problems by paper-and-pencil procedures or applying common formulas. The use and integration of accessible computer-related technologies such as 'Mathematics' or 'Maple' software programs enables students to explore problem situation dramatically. This study shows that it is possible to introduce computer-based discrete mathematics focused on the Leslie matrix model as modeling age-specific population growth to high school students.
In this paper we present the linearized equations of motion for a bicycle as a benchmark. The results obtained by pencil-and-paper and two programs are compared. The bicycle model we consider here consists of four rigid bodies, viz. a rear frame, a front frame being the front fork and handlebar assembly, a rear wheel and a front wheel, which are connected by revolute joints. The contact between the knife-edge wheels and the flat level surface is modelled by holonomic constraints in the normal direction and by non-holonomic constraints in the longitudinal and lateral direction. The rider is rigidly attached to the rear frame with hands free from the handlebar. This system has three degrees of freedom, the roll, the steer, and the forward speed. For the benchmark we consider the linearized equations for small perturbations of the upright steady forward motion. The entries of the matrices of these equations form the basis for comparison. Three diffrent kinds of methods to obtain the results are compared : pencil-and-paper, the numeric multibody dynamics program SPACAR, and the symbolic software system Auto Sim. Because the results of the three methods are the same within the machine round-off error, we assume that the results are correct and can be used as a bicycle dynamics benchmark.
이 논문은 스프레드시트를 활용한 수학적 모델링에서 스프레드시트 환경이 수학적 모델의 정교화과정에 어떤 영향을 미치는 지를 고찰한 것이다. 좀 더 자세히 살피면 수학적 모델링에서 스프레드시트 모델의 활용은 학생이 분석 불가능한 수학적모델도 분석할 수 있도록 해줌으로써 모델을 단순화하지 않고, 대신 모델을 정교화 할 수 있는 기회를 제공하고 수학적 개념을 확장해 나갈 수 있음을 보였다. 또한 수학적 모델을 스프레드시트 모델로 변환하여, 수학적 모델로부터 수학적 결론을 얻는 단계를 거치지 않고도 실세계 상황을 해석하고 설명할 수 있는 기회를 제공할 수 있음을 보였다.
본 연구는 시각적 모델에 따른 학생들의 곱셈식 표현 방법을 지필 검사 및 시선추적 검사를 통해 분석하였다. 지필검사 결과 학생들은 곱셈식으로 제시하는데 있어 묶음 모델에서는 (묶음 내 낱개의 수)${\times}$(묶음의 수), 배열모델에서는 (가로)${\times}$(세로)로 답하는 비율이 높았으나, 배열모델에서는 모양에 따라 (세로)${\times}$(가로)로 답하는 비율이 높은 경우도 있었다. 이러한 결과를 통해 곱셈 지도 시 적절한 모델 제시 방법과 시각적 모델에 대한 곱셈식 표현 방법에 대한 논점을 도출하였다.
Jha, Alok;Gupta, Anurag;Das, Rajarshi;Paraswar, Shantanu D.
Nuclear Engineering and Technology
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제52권12호
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pp.2760-2770
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2020
A model for calculation of fuel temperature profile using binary gas mixture of Helium and Xenon for gap gas conductance is proposed here. In this model, the temperature profile of a fuel pencil from fuel centreline to fuel surface has been calculated by taking into account the dilution of Helium gas filled during fuel manufacturing due to accumulation of fission gas Xenon. In this model an explicit calculation of gap gas conductance of binary gas mixture of Helium and Xenon has been carried out. A computer code Fuel Characteristics Calculator (FCCAL) is developed for the model. The phenomena modelled by FCCAL takes into account heat conduction through the fuel pellet, heat transfer from pellet surface to the cladding through the gap gas and heat transfer from cladding to coolant. The binary noble gas mixture model used in FCCAL is an improvement over the parametric model of Lassmann and Pazdera. The results obtained from the code FCCAL is used for fuel temperature calculation in 3-D neutron diffusion solver for the coolant outlet temperature of the core at steady operation at full power. It is found that there is an improvement in calculation time without compromising accuracy with FCCAL.
Icons are the main element of the graphic user interface (GUI). They can help users perform effectively on the computer, especially when the icons reflect user`s mental model. However, few studies in Korea represented Korean users` mental models in icon design. The purpose of this study, therefore, was to ascertain whether existing icons agreement with Korean twentieth mental model, and to deduce properties of Korean twentieth mental model. To do that, 10 icons from two commercially available toolbar-icons of word processing programs were compared with the newly developed icons, which were developed to represent Korean user`s mental modelthrough interviews, surveys, and mental model sketches. The results show that five new metaphors were found: a dog-eared part on the bottom right corner new for new document, a magnifying glass for search, a red pencil for spell-check, `+` and `` signs in the magnifying glass for zoom, and a yellow post-it for paste. These new icons were preferred to the existing. Korean twentieth users preferred rather complex and dynamic icons than simple and static ones even though icon development guideline said simple icons are better.
세기조절 방사선 치료는 각각의 치료계획 시스템의 도스 최적화 알고리즘과 선형 가속기의 조합에 따라 다양하게 최적의 성능을 발휘 할 수 있다. 연세 암센터는 효과적인 방사선치료를 위하여 2002년 2월에 세기조절 방사선 치료 시스템을 도입하여 운영 중에 있으며 도입된 시스템은 CORVUS (Nomos, 미국) 치료계획 시스템과 LANTIS, PRIMEVIEW, PRIMART (Siemens, 미국)의 선형가속기 시스템으로 구성되어 있다. 최적화된 치료를 위해서는 CORVUS 치료계획기와 PRIMART 선형가속기의 적절한 조합 조건을 찾아 적용하는 것이 중요한 일이다. 이 Step & Shoot 방식의 세기조절 방사선 치료기는 Finite Size Pencil Beams (FSPB) 도스모델과 simulated annealing method의 도스 최적화 알고리즘 및 IMFAST의 segmentation 알고리즘을 사용하고 있다. 본 연구는 segmentation 알고리듬에 관한 것으로 두개의 기본 beamlet 크기(1.0$\times$1.0 $\textrm{cm}^2$ 와 0.5$\times$1.0$\textrm{cm}^2$)와 4가지의 빔 세기 단계(5%, 10%, 20%, 33%)의 option을 4명의 상이한 환자 case에 대하여 적용하고 비교해 보았다. 상대적으로 작은 target 부피를 갖는 경우 TPS상의 segmentation의 설정에 민감하게 target 도스분포가 변하였으며 작은 beamlet일수록 intensity step을 작게 할수록 최적의 도스분포를 보여주었다.
본 논문에서는 도시환경과 모래가 많은 토양 아래에 구 형태의 빈 공간이 있을 경우를 가정하고, 해당 목표물의 고유 pole과 고유 공진주파수를 활용하여 목표물을 식별 및 위치를 추정하는 방안을 제시하였으며 가능성을 분석하였다. EM(Electromagnetic) 시뮬레이터를 활용하여 다양한 형태와 크기를 가진 완전도체(PEC: Perfect Electric Conductor)들을 모델링하였고, 이를 통해 획득한 EM 산란응답에 Cauchy 방법을 적용하여 물체의 고유 특성에 해당하는 고유 pole을 축적하여 pole 라이브러리를 생성하였다. 생성된 pole 라이브러리는 목표물에서 추출한 고유 pole과의 비교를 통해 목표물을 식별할 수 있는 가능성을 제공해 준다. 도시환경과 모래가 많은 토양 아래에 구 형태의 빈 공간이 있음을 가정하고 EM 시뮬레이션 모델링을 통해 얻은 전자파 산란 데이터로부터 관심 목표물의 응답을 추출하였으며, 시간영역에서 임펄스 응답의 시간 지연을 이용하여 목표물의 위치를 추정할 수 있었다. 또한 MP(Matrix Pencil) 방법을 적용하여 목표물의 고유 pole을 추출하였다. 최종적으로 계산된 고유 pole과 고유 공진주파수를 pole 라이브러리와 비교하여 탐지된 목표물을 구 형태의 빈 공간(직경 0.2m)으로 추정할 수 있었으며, 계산된 목표물의 위치(깊이)는 약 84 ~ 93%의 정확도를 보였다.
본 연구에서는 외부조사 전자선에 대한 3 차원 선량계산 알고리즘 모델을 개발하기 위한 기초연구로서 기존의 2D 펜실빔 알고리즘을 확장시켜 3 차원 geometry를 적절히 고려할 수 있는 선량계산 모델을 개발하고자 한다. 선량계산 모듈은 IDL5.2(Reseach Systems Inc. 미국)를 사용하여 프로그램하였으며, Hogstrom의 펜실빔 모델에 의한 선량계산에 필요한 중심축 상의 깊이선량분포는 Siemens M6740의 12MeV 전자선에 대한 측정치를 사용하였고, 전자선의 공기 및 불에서의 선형저지능 (linear stopping power), 선형산란능 (linear scattering power) 은 ICRU 보고서 35로부터 인용하여 사용하였다. 선량계산의 정확도를 확인하기 위하여 정형 조사면에 대한 선량분포 공기 간격 효과 인체 외곽 보정에 대해 전리함, 필름 등을 사용하여 얻은 측정값과 비교, 분석하였다. PC(Pentium III 450MHz) 상에서 프로그램 실행 결과 단일 조사 빔에 대한 선량계산에 약 120초가 소요되어, 선량계산 알고리즘의 최적화를 통한 선량계산 시간 단축이 필요하다 하겠다. 선량 평가에 대한 비교 결과, 정형 및 비정형 조사변에 대한 선량분포는 선량변화가 급격한 반음영 (penumbra) 영역에서 $\pm$3mm 이내의 오차를 보였으며, 측방 선량분포에 따른 비교 결과, 측정치와 5% 이내에서 일치하였다. 또한 공기 간격 및 인체 외곽선 보정의 경우, $\pm$10% 내외에서 측정값과 일치하였다. 결론적으로, 전자선에 대한 2 차원 펜실빔 모델을 확장하여 3 차원 치료계획에 적합하게 3 차원상의 임의의 단변 선량계산이 가능하도록 구현되었다. 또한 비정형 조사변에 대한 선량계산 뿐만 아니라, 인체외곽 및 공기 간격 등과 같이 3 차원적 geometry에 대한 보정이 필요한 경우에 대하여도 이를 선량계산 시 적절히 고려함을 확인할 수 있었다. 추후, CT를 통한 비균질 보정방식을 구현할 계획이며, 이들 선량계산 모듈은 교육 및 연구용으로 적절히 활용할 수 있을 것으로 기대된다.
이 연구는 서울 지역 소재 3개 초등학교 103명의 4학년 학생들을 대상으로 사회적 구성주의 교수학습모형을 적용한 후 학생들이 가지는 개념의 변화를 분석하였다. 특히, 사회적 구성주의 교수학습모형의 개념원도 활용 수업 전후 학생들의 개념 변화를 지필고사로 평가, 조사하였다. 103명을 대상으로 개념원도를 도입한 수업을 1개월 동안 실시한 전후 지필고사를 실시하였다. 연구결과에 따르면, 개념원도를 적용한 수업은 유의미하게 학생들의 개념을 신장시킨 것으로 나타났다. 결론적으로, 개념원도를 적용한 사회적 구성주의 교수-학습모형은 진단평가, 형성평가에 도입할 가치가있는 것으로 고찰되었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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