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댐 방류 의사결정지원을 위한 딥러닝 기법의 적용성 평가 (Application of deep learning method for decision making support of dam release operation)

  • 정성호;레수안히엔;김연수;최현구;이기하
    • 한국수자원학회논문집
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    • 제54권spc1호
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    • pp.1095-1105
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    • 2021
  • 기후변화에 따른 집중호우, 태풍 등의 발생빈도의 증가로 인하여 댐 운영의 고도화가 요구되고 있다. 일반적으로 댐 운영의 경우 강우예측, 강우-유출, 홍수추적 등 다양한 수리수문학적 요소들을 반영하여 수행되나 기 계획된 특정 규칙에 기반한 댐 운영 모형의 경우, 때때로 개별 모듈들의 불확실성과 복합적인 인자들로 인하여 댐의 방류량을 능동적으로 제어하는데 제약이 있을 수 있다. 본 연구는 남강댐 직하류 홍수피해 예방을 위하여 댐의 방류량 결정 등 효율적인 댐 운영을 지원하기 위해 딥러닝 기반 LSTM (Long Short-Term Memory) 모형을 구축하고, 선행시간별 댐직하류 수위예측 정확도를 분석하는 것을 목적으로 한다. LSTM 모형의 입력자료는 댐 운영에 사용되는 기초자료 및 하류 장대동 수위관측소의 수위 자료를 시 단위로 2009년부터 2021년 7월까지 수집하였다. 2009년부터 2018년 자료는 모형의 학습과 검증 및 2019년부터 2021년 7월 자료는 선행시간을 7개(1 h, 3 h, 6 h, 9 h, 12 h, 18 h, 24 h)로 구분하여 관측 수위와 예측 수위를 비교·분석하였다. 그 결과, 선행시간 1시간의 예측결과는 평균적으로 MAE가 0.01 m, RMSE가 0.015 m, NSE가 0.99 로 관측 수위에 매우 근접한 예측 결과를 나타내었다. 또한, 선행시간이 길어질수록 예측 정확도는 근소하게 감소하였지만, 관측 수위의 시간적 패턴을 유사하게 안정적으로 예측하는 것으로 분석되었다. 따라서 수리수문학적 비선형의 복잡한 자료간의 특징을 자동으로 추출하여 예측 자료를 생산하는 LSTM 모형은 댐 방류량 의사결정에 있어 활용이 가능할 것으로 판단된다.

Q 방법론을 적용한 재즈공연 관객의 유형에 관한 연구 (A Study on the Types of Jazz Performance Audiences Using Q Methodology)

  • 정우식
    • 예술경영연구
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    • 제53호
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    • pp.5-45
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    • 2020
  • 본 연구는 Q 방법론을 활용하여 국내에서 개최되는 재즈공연 관객의 유형과 유형별 특성을 고찰하는 데에 그 목적이 있다. 본 연구는 모집단을 구축하기 위하여 '재즈공연에 관한 사람들의 생각'으로 큰 주제를 정하고, 해당 전문가와의 심층 인터뷰를 거쳐 최종적으로 38여 개의 진술문으로 구성된 Q 표본을 선정하였다. 연구결과는 다음과 같다. 첫째, 음악적 관심 추구유형이다. 본 유형은 평균 한 달에 1회 이상 재즈 공연 관람을 할 만큼 재즈공연 관람을 일상적 여가활동의 방식으로 인식하고 있었다. 본 유형은 재즈공연 관람에 앞서서 뮤지션과 공연에 정보를 숙지하는데, 그 방식은 동호회와 SNS 같은 사회적 관계망을 활용하고 있었고, 공연 관람에 있어서 팬사인회와 같은 재즈 뮤지션과의 정서적 교감 욕구가 큰 편이며, 이런 경험을 특별하다고 여겼다. 둘째, 일반적 관심 추구유형이다. 본 유형의 관객들은 재즈공연의 관람을 일상적인 것이 아닌 특별한 경험으로 인식하는 경향인데, 재즈공연 관람은 특별한 날 친한 지인과 함께 누릴 만한 가치 있는 색다른 경험으로 받아들이고 있었다. 셋째, 자아 가치 추구유형이다. 본 유형은 재즈, 클래식을 대학에서 전공한 부류인데, 주관이 뚜렷하고 전문적인 지식과 경험을 갖춘 사람들로서, 재즈공연의 품질을 평가하는 데 있어서 아티스트의 명성보다는 공연의 음향, 조명, 영상, 공연장 음향 설계, 연주자의 기량, 공연장의 시설수준과 접근성 등 공연상품의 전반적인 퀄리티에 민감한 반응을 보였다. 본 연구는 재즈관객의 유형을 질적인 연구방법론인 Q 방법론을 통하여 밝혀내었고, 이를 통해 개별 재즈관객 유형에게 적용할 수 있는 공연기획상의 마케팅믹스에 유의미한 시사점을 제시했다는 데에서 그 의의를 둘 수 있다.

차원축소를 활용한 해외제조업체 대상 사전점검 예측 모형에 관한 연구 (Preliminary Inspection Prediction Model to select the on-Site Inspected Foreign Food Facility using Multiple Correspondence Analysis)

  • 박혜진;최재석;조상구
    • 지능정보연구
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    • 제29권1호
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    • pp.121-142
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    • 2023
  • 수입식품의 수입 건수와 수입 중량이 꾸준히 증가함에 따라 식품안전사고 방지를 위한 수입식품의 안전관리가 더욱 중요해지고 있다. 식품의약품안전처는 통관단계의 수입검사와 더불어 통관 전 단계인 해외제조업소에 대한 현지실사를 시행하고 있지만 시간과 비용이 많이 소요되고 한정된 자원 등의 제약으로 데이터 기반의 수입식품 안전관리 방안이 필요한 실정이다. 본 연구에서는 현지실사 전 부적합이 예상되는 업체를 사전에 선별하는 기계학습 예측 모형을 마련하여 현지실사의 효율성을 높이고자 하였다. 이를 위해 통합식품안전정보망에 수집된 총 303,272건의 해외제조가공업소 기본정보와 2019년도부터 2022년 4월까지의 현지실사 점검정보 데이터 1,689건을 수집하였다. 해외제조가공업소의 데이터 전처리 후 해외 제조업소_코드를 활용하여 현지실사 대상 데이터만 추출하였고, 총 1,689건의 데이터와 103개의 변수로 구성되었다. 103개의 변수를 테일유(Theil-U) 지표를 기준으로 '0'인 변수들을 제거하였고, 다중대응분석(Multiple Correspondence Analysis)을 적용해 축소 후 최종적으로 49개의 특성변수를 도출하였다. 서로 다른 8개의 모델을 생성하고, 모델 학습 과정에서는 5겹 교차검증으로 과적합을 방지하고, 하이퍼파라미터를 조정하여 비교 평가하였다. 현지실사 대상업체 선별의 연구목적은 부적합 업체를 부적합이라고 판정하는 확률인 검측률(recall)을 최대화하는 것이다. 머신러닝의 다양한 알고리즘을 적용한 결과 Recall_macro, AUROC, Average PR, F1-score, 균형정확도(Balanced Accuracy)가 가장 높은 랜덤포레스트(Random Forest)모델이 가장 우수한 모형으로 평가되었다. 마지막으로 모델에 의해서 평가된 개별 인스턴스의 부적합 업체 선정 근거를 제시하기 위해 SHAP(Shapley Additive exPlanations)을 적용하고 현지실사 업체 선정 시스템에의 적용 가능성을 제시하였다. 본 연구결과를 바탕으로 데이터에 기반한 과학적 위험관리 모델을 통해 수입식품 관리체계의 구축으로 인력·예산 등 한정된 자원의 효율적 운영방안 마련에 기여하길 기대한다.

GEase-K: 부가 정보를 활용한 선형 및 비선형 오토인코더 기반의 추천시스템 (GEase-K: Linear and Nonlinear Autoencoder-based Recommender System with Side Information)

  • 이태범;이승학;마민정;조윤호
    • 지능정보연구
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    • 제29권3호
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    • pp.167-183
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    • 2023
  • 최근 추천시스템 분야에서는 희소한 데이터를 효과적으로 모델링하기 위한 다양한 연구가 진행되고 있다. GLocal-K(Global and Local Kernels for Recommender Systems)는 그중 하나의 연구로 전역 커널과 지역 커널을 결합하여 데이터의 전역적인 패턴과 개별 사용자의 특성을 모두 고려해 사용자 맞춤형 추천을 제공하는 모델이다. 하지만 GLocal-K는 커널 트릭을 사용하기 때문에 매우 희소한 데이터에서 성능이 떨어지고 부가 정보를 사용하지 않아 새로운 사용자나 아이템에 대한 추천을 제공하는 데 어려움이 있다. 본 논문에서는 이러한 GLocal-K의 단점을 극복하기 위해 EASE(Embarrassingly Shallow Autoencoders for Sparse Data) 모델과 부가 정보를 활용한 GEase-K(Global and EASE kernels for Recommender Systems) 모델을 제안한다. 우선 GLocal-K의 지역 커널 대신 EASE를 활용하여 매우 희소한 데이터에서 추천 성능을 높이고자 하였다. EASE는 단순한 선형 연산 구조로 이루어져 있지만, 규제화와 아이템 간 유사도 학습을 통해 매우 희소한 데이터에서 높은 성능을 내는 오토인코더이다. 다음으로 Cold Start 완화를 위해 부가 정보를 활용하였다. 학습 과정에서 부가 정보를 추가하기 위해 조건부 오토인코더 구조를 적용하였으며 이를 통해 사용자-아이템 간의 유사성을 더 잘 파악할 수 있도록 하였다. 결론적으로 GEase-K는 선형 구조와 비선형 구조의 결합, 부가 정보의 활용을 통해 매우 희소한 데이터와 Cold Start 상황에서 강건한 모습을 보인다. 실험 결과, GEase-K는 매우 희소한 GoodReads, ModCloth 데이터 세트에서 RMSE, MAE 평가 지표 기준 GLocal-K 보다 높은 성능을 보였다. 또한 GoodReads, ModCloth 데이터 세트를 4개의 집단으로 나누어 실험한 Cold Start 실험에서도 GLocal-K 대비 Cold Start 상황에서 좋은 성능을 보였다.

Daum 웹툰 <바리공주>를 통해 본 고전 기반 웹툰 콘텐츠의 다층적 대화 양상 -서사구조와 댓글 분석을 중심으로 (About the Multi-layered Communication of Princess Pari on the Webtoon Platform of Daum -Focusing on Analysis of Narrative Structure and Comments)

  • 최기숙
    • 대중서사연구
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    • 제25권3호
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    • pp.303-345
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    • 2019
  • 이 논문은 포탈사이트 Daum에 연재되고 있는 김나임 작가(글/그림)의 웹툰 <바리공주>를 대상으로, 콘텐츠의 서사 구조와 댓글 분석을 질적/양적 방법론을 병행해 수행함으로써, 바리공주 서사무가라는 고전을 기반으로 한 웹툰 콘텐츠의 창작과 수용에 매개된 다층적 대화 양상을 해명했다. 웹툰 <바리공주>는 단위 서사가 독립적, 다선적, 중층적으로 연결되는 옴니버스 구성을 취하되, 바리의 성장담과 로맨스를 통해 개별서사를 통합하는 서사적 장치를 활용했다. 이때 작가는 예고편을 통해 고전원작(서사무가)을 웹툰의 프리퀄에 해당하는 전사(前史)로 활용했고, 원작이 지닌 젠더 비대칭성과 가부장제의 문제에 서사적으로 응답하는 서사적 재구성을 시도했다. 이에 대해 수용자는 비평적/성찰적 차원의 댓글로 토의하는 대화적 공론장을 형성했다. 표집을 통한 통계 분석에 따르면, 댓글의 양상은 〔콘텐츠에 대한 감상과 비평 ≫ 감정 반응 ≫ 직관적 총평 ≫ 지식과 성찰 ≫ 댓글평〕의 순으로 나타났다. 웹툰 <바리공주>의 창작과 수용에는 고전과 현대, 콘텐츠와 수용자, 수용과 창작 차원의 다층적 대화 양상이 작동했다. 창작의 차원에서 작가는 신화적 상징의 간극을 메우는 장치를 활용했으며, 수용자의 차원에서는 댓글을 통해 전통/민속/문화에 대한 정보와 지식, 성찰을 공유하는 문화를 형성했다. 이는 웹툰을 매개로 한 고전과 현대의 대화에 해당한다. 수용자는 웹툰의 향유를 통해, 정보를 보완하고 공감대를 형성하며, 해석학적 조율을 시도하고, 논쟁을 통해 시각을 조율하는 과정을 보였다. 또한 댓글을 다는 태도, 시각, 입장에 대해 논평함으로써, 문학에서의 메타비평에 해당하는 행위 양태를 보였다. 수용자의 댓글은 웹툰의 창작에 피드백 정보로 작용함으로써, 창작과 수용 자체가 웹툰 콘텐츠 제작에 영향을 미치는 실천적 역량으로 작동했다. 이 글은 고전을 기반으로 한 웹툰 <바리공주>가 고전과 현대, 작가와 수용자, 연구자간의 다양한 대화성을 형성함으로써, 감각, 사유, 비평, 성찰에 이르는 '움직이며 역동하는' 콘텐츠로 재구성된다는 것을 구체적으로 해명하는 케이스 스터디로 수행되었다.

서울지역 유통한약재의 약용부위에 따른 유해중금속 분포 (Distribution of hazardous heavy metals in commercial herbal medicines classified by plant parts used in seoul)

  • 김동규;김복순;한은정;한창호;김욱희;최병현;황인숙;채영주;김민영;박승국
    • 분석과학
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    • 제22권6호
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    • pp.504-513
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    • 2009
  • 본 연구는 유통한약재에 대한 중금속의 안전성을 약용부위에 따른 유해중금속의 함량으로 평가 하였다. 시료는 서울지역에서 포장단위로 구매된 244품목 3152건을 대상으로 ICP-MS와 수은분석기로 분석하였다. 납의 함량(mg $kg^{-1}$)은 한약재의 지상부(0.92)가 지하부(0.43)보다 높았다. 그러나 비소는 지하부(0.26)와 지상부(0.18)으로 차이가 있었고, 카드뮴도 지하부(0.13)가 지상부 (0.08)보다 높았다. 유통한약재에서 카드뮴의 기준을 초과한 건수가 다른 유해중금속에 비교하여 많았다. 수은은 지상부(0.009)와 지하부(0.008)에서 유의적인 차이가 있었으나, 수은의 기준을 초과한 시료는 없었다(t-test, p<0.05). 원산지간의 비교에서, 납, 비소, 수은은 국산보다 수입산 한약재가 중금속의 함량이 높았으나, 카드뮴에서는 차이가 없었다(t-test, p<0.05). 납, 비소, 카드뮴, 수은 사이의 상관관계는 납은 비소와 상관관계(r=0.386)를 보였으나, 다른 부위에서는 관계가 적었다 (p<0.01). 약용부위에 따른 개별중금속의 합(mg $kg^{-1}$)은 씨(0.422), 과실부위(0.475)가 적었고, 뿌리(0.825), 뿌리줄기부위(0.828), 버섯부위(0.861)가 다음이고, 잎(1.154), 표피(1.634), 줄기(2.238), 꽃부위(6.241)의 순으로 중금속 오염이 심했다 (ANOVA-test, p<0.05).

해외 농업스타트업(Agricultural Startup) 성공요인에 관한 사례연구: 'C사'의 제2창업기(바나나 팜 개발사례)를 중심으로 (A Case Study on the Success Factors of Overseas Agricultural Startup: Focusing on the Case of Banana Farm in Cote d'Ivoire)

  • 박진환;김상순
    • 벤처창업연구
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    • 제18권3호
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    • pp.61-79
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    • 2023
  • 본 연구는 해외 바나나 농장(Farm) 사례연구로서 지역적 한계를 벗어나, 업종에 대한 패러다임 변화측면에서 지금까지 거의 시도되지 못했던 글로벌농업스타트업을 대상으로 하였다. 현지에서 직접 참여·관찰하고 학습된 사업화 과정과 기업가정신, 경영관리 차원에서 '글로벌 농업스타트업' 성공요인을 밝히기 위한 목적으로 연구되었다. 글로벌농업스타트업을 연구하기 위해 글로벌스타트업(Global Startup)과 글로벌농업스타트업(Global Agricultural Startup)에 대한 비교 분석 또한 시도하였다. 실제 분석은 '정의', '구성요소', '성공요인'으로 이루어졌고, 구분 가능한 두개념의 차이를 확인하고자 하였다. 사례분석은 바나나 농장(Farm)을 직접 관찰·경험하는 참여행동연구(Participatory Action Research)의 장점을 최대한 살리고자 하였다. 바나나 농장 사례의 경우 농장개발을 위한 준비과정과 농장개발 및 관리과정으로 구분함으로써 농장관리의 전과정을 통한 방법론과 고려되어지는 다양한 변수까지도 설명하였다. 구체적인 실패사례를 극복하고 대응하는 과정을 통해 연구의 신뢰성과 타당성을 확보하고자 하였으며, 기업가정신과 경영관리 및 조직 관련 사례연구는 기존 선행연구에서 이론화되었던 구성요소와 경영관리에 속하는 이론적 분야들을 세분화해 적용하여 분석하였다. 본 연구는 해외농업 진출 시 자회사나 합작 또는 해외법인 형태로서 진출이 아닌 본사를 해외로 직접 이전하여 현지진출 사업을 일으키는 과정에 대한 거의 최초의 연구이다. 특히 지금까지 소개되지 않았던 글로벌농업스타트업으로서 지역적으로는 아프리카, 규모로는 스타트업, 업종은 농업에 해당하는 특이한 사례이다. 기업가정신(Entrepreneurship)에 있어서도 지금까지 시도되지 않았던 농업사례에서 기업가 정신 구성요소인 혁신성, 위험감수성, 진취성, 비전공유, 사회적기여, 리더십 등이 어떻게 발현되고 효과가 나타나는지도 구체적으로 사례화 했다. 경영관리 및 문화적 측면도 해외사업에서 단지 문화적 측면이 중요하다는 주장에서 더 나아가 채용·직무·임금·퇴직·개발·조직 구조 관리 등에서도 개별 실패사례와 이의 대응사례를 같이 확인하였다. 그 결과, 해외 농업스타트업 기업운영에서 '기업가정신', '영농관리', '경영관리' 측면에 대한 이론적 확인과 더불어 실무적, 대응적 토대를 제시했다는 점에 연구의 의의와 시사점이 존재한다.

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꿀벌의 사회생태시스템 분석을 통한 도시 양봉 활성화 녹지 계획 전략 제시 (Analyzing the Socio-Ecological System of Bees to Suggest Strategies for Green Space Planning to Promote Urban Beekeeping)

  • 최호준;김민;전진형
    • 한국조경학회지
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    • 제52권1호
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    • pp.46-58
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    • 2024
  • 수분매개자란 식물의 수분 과정을 이뤄내는 생물체를 말하며 대표적으로 벌목, 나비목, 파리목, 딱정벌레목 등이 있다. 그중 꿀벌은 수분 과정뿐만 아니라 토지이용 변화에 의해 훼손된 도시 녹지를 개선하여 도시 내 존재하는 조류 및 곤충에게 서식처와 먹이를 제공한다. 하지만 오늘날 기후변화로 인한 조기 개화율 상승, 도시화로 인한 녹지 파편화, 농약사용과 같은 문제로 인해 수분 가능한 식물의 수가 감소하고 있으며, 이는 곧 꿀벌의 개체수가 감소하는 문제로까지 이어지고 있다. 꿀벌 개체수의 감소는 곧 도시 내 생물다양성 감소, 식량 생산량 감소 같은 문제들로 직결되며, 오늘날 꿀벌 개체수가 감소하는 문제를 해결하기 위한 전략으로 도시 양봉이 제시되고 있다. 하지만 꿀벌의 먹이 활동 및 수분활동, 도시 양봉으로 구성된 사회생태시스템의 구조를 복합적으로 고려하지 못한 상태로 도시 양봉 전략이 제시되어 지속 가능하게 이루어지지 못한다는 문제점이 발생하고 있다. 따라서 본 연구에서는 수분 매개자인 꿀벌의 사회생태시스템을 시스템 사고를 활용하여 구조적으로 분석하고 도시 양봉의 활성화를 위한 녹지계획 전략을 제시하고자 한다. 본 연구의 결과로 첫째, 인과순환지도 작성을 위해 도시 내 꿀벌의 사회 및 생태시스템을 중심으로 선행연구를 고찰 및 수집하여 시스템 영역을 설정하고 주요 변수를 도출했다. 둘째, 개별인과순환 지도를 작성하여 꿀벌의 먹이활동과 수분활동에 대한 생태적 구조, 꿀벌의 생태 시스템이 도시에 미치는 영향 구조, 도시 양봉의 사회생태시스템 구조를 분석했다. 마지막으로 통합인과순환지도 작성을 통해 꿀벌의 사회생태시스템 구조를 전체적인 관점에서 분석하고 도시 양봉의 활성화를 위해 도시 내 유휴공간을 활용할 수 있는 시민참여 프로그램 도입, 지자체 투자, 유휴공간의 도시공원 및 녹지조성 등을 녹지 계획 전략으로 제시하고자하였다. 본 연구의 결과는 시스템 사고를 활용한 꿀벌의 생태적 구조와 도시 양봉 도입에 대한 사회적 구조를 전체적인 관점으로 파악하여 전략을 제시했다는 점에서 선행연구와 차별점이 존재하며, 지속 가능한 도시 양봉을 도입하기 위한 정책적 제언 및 시사점을 제시하였다.

2015 개정 초등학교 과학과 4학년 검정 교과서에 제시된 혼합물의 분리 사례 분석 및 교사와 학생의 혼합물 개념 비교 (Analysis of the Case of Separation of Mixtures Presented in the 2015 Revised Elementary School Science 4th Grade Authorized Textbook and Comparison of the Concept of Separation of Mixtures between Teachers and Students)

  • 채희인;노석구
    • 한국초등과학교육학회지:초등과학교육
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    • 제43권1호
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    • pp.122-135
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    • 2024
  • 본 연구는 2022년에 4학년을 대상으로 처음 초등학교에 적용된 7종의 2015 개정 과학과 검정 교과서의 '혼합물의 분리' 단원에 제시된 혼합물의 분리 사례를 네트워크 분석기법을 활용하여 그 구조를 분석하고 상호관계를 파악하고자 하였으며, 교사와 학생의 혼합물 개념에 관한 이해를 파악하고자 하였다. 이를 위해 검정 교과서에 제시된 혼합물의 분리 사례를 3차례에 걸친 클렌징 과정을 거쳐 최종적으로 96개의 키워드를 추출하였다. 또한 교사와 학생의 개념 이해를 분석하기 위하여 경기도 소재 초등학교에 재직 중인 교사 32명의 응답을 받았으며, 2022년에 검정 교과서로 혼합물의 분리 단원을 학습한 경기도 소재 4학년 92명의 설문을 분석에 활용하였다. 그 결과 고체의 경우 전체 96개의 사례 중 54개(56.3%)로 가장 높은 비율을 보였으며, 학생들의 발달 특성에 맞게 가장 많고 다양한 사례가 제시된 것을 파악할 수 있었다. 그 다음으로 생물, 액체, 기타 물체 및 물질, 기체 순이었다. 혼합물의 사례를 분석하여 추출된 96개의 키워드에 대한 네트워크 분석을 통해 이들의 구조와 상호관계를 도식화하였고, 각 키워드가 서로 혼합물의 사례로 관련성을 갖는 연결을 분석하였다. 교사는 교과서에 제시된 복잡한 혼합물의 분리 사례를 부분적이었지만 바르게 이해한 경우가 있었으나, 학생의 경우 대부분 인지하지 못하고 있었으며, 설문으로 제시한 7개의 분리 사례에 대한 교사와 학생의 개념 이해를 분석한 결과 혼합물의 분리에 대한 명확한 개념 이해를 바탕으로 한 것이 아니라 개별 사례의 특성별로 다르게 응답하는 경향을 보였다. 따라서 다소 추상적일 수 있는 혼합물의 분리 개념을 학생이 명확하게 인식할 수 있도록 교육과정과 학습자의 특성에 맞게 보다 명확한 사례를 제시할 필요가 있다고 판단하였다.

뇌기반 진화적 과학 교수학습 모형의 개발 (Development of a Model of Brain-based Evolutionary Scientific Teaching for Learning)

  • 임채성
    • 한국과학교육학회지
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    • 제29권8호
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    • pp.990-1010
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    • 2009
  • 이 연구에서는 뇌기반 진화적 교육 원리를 도출하기 위하여, 인간 뇌의 구조적 기능적 특징, 개체간과 개체내에서 일어나는 생물학적 진화, 뇌내에서 일어나는 진화적 과정, 과학 자체와 개별 과학자의 과학적 활동에 내재된 진화적 속성에 관한 연구물을 리뷰하였다. 이렇게 하여 도출된 인간 뇌의 주요 특징과 생성-선택-파지를 핵심 요소로 하는 보편 다윈주의 혹은 보편 선택주의를 토대로, 뇌기반 진화적 과학 교수 학습 모형을 개발하였다. 이 모형은 세 가지 요소와 세 가지 단계 및 평가로 이루어진다. 세 가지 요소는 정의적, 행동적, 인지적 요소이고, 각 요소를 구성하는 세 단계는 다양화 $\rightarrow$ 비교 선택 $\rightarrow$ 확장 적용(ABC-DEF; Affective, Behavioral, Cognitive components - Diversifying$\rightarrow$Emulating, Estimating, Evaluating $\rightarrow$ Furthering steps)이다. 이 모형에서 정의적 요소 (A)는 인간 뇌에서 감성을 관장하는 대뇌변연계에 토대를 두고 자연 사물과 현상에 대한 학습자의 흥미 호기심과 관련된다. 행동적 요소(B)는 시각 정보를 처리하는 후두엽, 언어 정보의 이해.생성과 관련된 측두엽, 감각운동 정보를 처리하는 감각운동령을 수반하고 과학적 활동의 직접 해보기와 관련된다. 인지적 요소(C)는 사고, 계획, 판단, 문제해결과 관련된 전두엽합령에 토대를 둔다. 이 모형은 이러한 측면에서 '뇌기반(brain-based)'이다. 이 모형의 세 가지 각 요소를 구성하는 세 단계에서, 다양화 단계(D)는 각 요소에서 다양한 변이체를 생성하는 과정이고, 가치나 유용성에 비추어 비교.선택하는 단계(E)는 변이체들 중 유용하거나 가치 있는 것을 검증하여 선택하는 과정이며, 확장.적용 단계(F)는 선택된 것을 유사한 상황으로 확장하거나 적용하는 단계이다. 이 모형은 이러한 측면에서 '진화적(evolutionary)'이다. ABC 세 요소에 대해, 과학적 활동에서 감성적 요인이 출발점으로 갖는 중요성과 뇌에서 사고 기능과 관련되는 신피질에 비해 감성을 관장하는 대뇌변연계의 우세한 역할을 반영하여 DARWIN (Driving Affective Realm for Whole Intellectual Network) 접근법을 강조한다. 이 모형은 학교 현장에서 다루는 과학 주제와 학생의 특징에 따라 다양한 형태와 수준으로 융통성 있게 실행될 수 있다.