• 공학교육연구
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• 제16권1호
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• pp.3-14
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• 2013

공학교육에 적용할 목적으로 효율적이고 정확한 개념 습득을 위한 탐구기반 개념학습 모형을 도입하고 이를 지원하는 탐구활동 지원도구를 개발하였다. 또한 이를 실제 교육현장에 적용하기 위하여 Windows 웹기반 응용프로그램인 온라인 학습 커뮤니티를 구축하였다. 여기에는 탐구기반 개념학습의 수업절차를 수행할 수 있도록 탐구활동 메뉴, 구성원 간의 커뮤니케이션 지원 기능, 정보공유 기능, 수업 및 탐구활동 스케쥴링 기능, 멘토링 기능, 온라인 활동 평가 기능 등이 포함되었다. 본 연구에서는 도출된 탐구활동 지원도구의 유용성을 검증하고 탐구활동 지원도구가 공학교육에서의 탐구기반 개념학습에 미치는 영향을 실험연구를 통하여 조사하고자 하였다. 실험연구 결과, 실험집단에게 탐구활동 지원도구를 오프라인 및 온라인으로 제공함으로써 비교집단에 비해 높은 메타인지와 효율적인 학습 수행을 지원하는 것이 가능하였으며 탐구활동을 촉진시킬 수 있음을 확인하였다. 또한, 학습자들의 개념이해능력에 있어서 탐구기반 개념학습의 수업절차, 탐구활동 지원도구, 교수자의 지원활동이 적용된 실험집단이 유의미한 차이를 보이는 것을 확인하였다.

• 한국수학교육학회지시리즈E:수학교육논문집
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• 제35권1호
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• pp.119-136
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• 2021

과학영재교육원 사사과정에서 Mathematica, Microsoft Excel, GeoGebra 등 공학도구를 사용하여 탐구과정을 진행하였다. 탐구팀은 주제에 따라 적절한 공학도구를 선정하였으며, 공학도구를 사용하여 특정한 상황에서 문제를 해결하고 그 결과를 관찰하여 규칙을 찾았으며, 찾은 규칙을 일반화하여 수학적으로 증명하였다. 수학 전문 소프트웨어인 Mathematica를 순환소수의 순환마디와 순환마디의 길이를 구하는 탐구활동에서 사용하였으며, 스프레드시트 소프트웨어인 Microsoft Excel을 이용하여 Beatty 수열을 탐구하였다. 동적 기하 소프트웨어인 GeoGebra를 Voronoi 다이어그램의 탐구활동에 사용하였으며 Voronoi 게임을 고안하고 게임을 진행하는 Voronoi 게임판을 만들었다. 공학도구를 이용하여 문제를 해결하고, 결과를 관찰하여 찾아낸 성질들을 수학적으로 표현하고 일반화하는 과정에서 사사과정 학생들의 수학적 창의력과 논리적 사고력이 증진되었다.

• 대한수학교육학회지:수학교육학연구
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• 제21권4호
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• pp.345-359
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• 2011

본 연구에서는 예비 수학 교사 교육의 현장에서 공학적 도구를 교육적으로 활용하는 방법에 초점을 두고 수학 프로그램 탐구 과제 수행을 계획하고 실행하였다. 수학 교육 강좌 시간을 이용하여 예비 수학 교사들에게 수학 프로그램을 수학의 내용 지도에 효과적으로 활용하는 사례 탐구의 기회를 제공하고자 하였다. 또한 탐구 과제 수행 과정을 통해 가르치고 배우는 활동을 경험하고 교수-학습에 대한 바람직한 인식을 함양하도록 하였다. 장기간의 자율적 탐구 시간을 위한 사전 안내, 조별 학습 및 전 구성원의 참여 유도, 발표를 통한 실습 제공, 반성의 과정을 계획하고 실행한 결과 예비 수학 교사들은 짧은 시간에 중등 수학 교과서에서 다루고 있는 여러 수학 프로그램에 대한 기초 지식을 습득하였다. 뿐만 아니라 조별 탐구와 실습의 과정을 통해 수학 프로그램에 대한 탐구 역량이 강화되었다. 아울러 전체 동료들과 함께 가르치고 배우는 활동을 체험하면서 바람직한 지도를 위해 교사가 갖추어야 할 자세나 마음가짐에 대해서도 긍정적인 인식을 갖게 되었다. 예비 수학 교사 교육에서 중등 수학 교과서에 제시된 수학 프로그램에 대한 기초 지식을 제공하고 그것을 수학 내용 지도에 교육적으로 활용하는 탐구 활동을 실행한 본 연구는 우리나라 교육과정 제안의 실행 방법을 충실히 탐색하면서 현장 적응력을 갖춘 교사를 양성한다는 관점에서 의미가 있다고 평가된다.

• 실천공학교육논문지
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• 제15권2호
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• pp.401-408
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• 2023

본 연구에서는 운동선수부 학생들을 위하여 진로탐구 프로그램을 개발하였다. 이에 운동선수부를 위한 진로탐구에 대하여 기존 연구를 분석하고 요구사항을 파악하며, 학습 계획을 설계하였다. 이를 토대로 단계별로 교육 프로그램을 개발하였다. 또한 기존연구에서 운동선수부 학생을 위한 진로탐구에 대한 연구가 활발하지 않았으므로 학교 현장에서 연구되었던 기존의 진로탐구 연구를 참고하여 '문제 정의' - '데이터 수집' - '데이터 전처리' - '데이터 분석' - '데이터 시각화' - '모의 분석'의 단계로 구분하여 연구를 진행하였다. 본 연구를 통하여 운동선수부 학생을 위한 진로탐구에 대한 연구가 더욱 활발해질 것으로 기대한다.

• 한국과학교육학회지
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• 제35권4호
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• pp.565-572
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• 2015

본 연구의 목적은 국내 외에서 진행된 과학교과 웹 기반 탐구학습 효과성연구에 관한 최근 동향을 분석하고 연구 및 설계 시사점을 도출하는 데 있다. 분석 대상 논문은 국내 외의 과학교과, 교육공학 관련 저명 저널 15개 학술지에 게재된 웹 기반 탐구학습 효과성 연구로 국내 16편, 국외 27편으로 총 43편이다. 논문 목록을 추출하기 위하여 '웹 기반 탐구학습', '탐구학습', 'WBI', 'Web-based inquiry learning', 'WISE' 등의 검색 키워드를 사용하였으며 과학 분야와 관련된 연구들 중 초, 중, 고교생을 대상으로 양적연구와 혼합연구로 진행한 논문을 최종 분석 대상으로 선정하였다. 주제별 연구결과는 다음과 같다. 첫째, 국내 외 모두 2000년대 초반에는 웹 기반 탐구학습 관련 연구가 많지 않았지만, 시간이 지남에 따라 관련 연구의 수가 증가하였다. 또한 국내의 경우에는 특정대상에 집중된 연구는 없었지만, 국외의 경우 중 고등학생을 대상으로 하는 연구가 상대적으로 많았다. 둘째, 많은 연구에서 웹 기반 탐구학습 프로그램을 독립변인으로 선정하여 여러 종속변인들의 변화를 측정한 실험연구와 개발연구가 시행되었다. 이러한 연구를 통해 많은 연구에서 과학교과에서 웹 기반 탐구학습은 과학 성취도와 과학 탐구능력의 향상에 효과적임을 확인하였다. 이 중 실험집단과 통제집단의 효과크기를 분석한 메타분석 결과, 중간정도의 효과로 보고되었다. 셋째, 국내 외 웹 기반 탐구학습에 관련한 연구들은 학습 환경 설계 시, 상이한 학습모형을 활용하는 것이 밝혀졌다. 국내 연구의 경우 웹 기반 탐구학습을 위해 웹사이트를 새로 설계하고 효과성을 검증한 경우가 많았지만, 국외에서는 다양한 테크놀로지 환경(WISE, SCY 등)을 활용한 연구들이 활발하게 진행되고 있었다. 본 연구결과를 토대로 앞으로 웹 기반 탐구학습 관련 연구에서 고려해야 할 요소들을 제언하였다.

• 공학교육연구
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• 제11권2호
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• pp.90-101
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• 2008

이 연구는 STEM 통합 접근의 사전 공학 교육 프로그램 모형을 개발하기 위해 수행되었다. 연구의 목적을 달성하기 위해서 관련 문헌 고찰과 전문가를 대상으로 한 타당도 조사를 실시하였다. 이 연구에서는 STEM 통합 접근의 교육 프로그램 모형 개발과 관련하여 다음과 같은 세 가지 결과를 산출하였다. 첫째, 과학, 기술학, 공학, 수학 각각에 대한 개념, 고유의 탐구 방법과 지식 구조 및 영역을 확인하고, 이에 대한 타당도 조사를 통해 STEM 통합 접근의 개념 모형을 구성하였다. 둘째, STEM 통합 접근의 통합 핵심 요소, 활동유형, 교육 프로그램 수행 학습 인원, 교육 프로그램 수준을 탐색하고 이를 바탕으로 하여 STEM 통합 접근의 교육 프로그램 개념 모형을 구안하였다. 셋째, 주제 중심 통합 접근에 따른 탐구 프로젝트 활동, 문제 중심 통합 접근에 따른 문제 해결 활동, 설계 중심 통합 접근에 따른 창의 공학 설계 활동 각각의 교육 프로그램 구성 단계를 제시하여 STEM 통합 접근의 교육 프로그램 구조화를 꾀하였다.

• 한국과학교육학회지
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• 제34권2호
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• pp.63-78
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• 2014

통합적 STEM 교육은 과학, 기술, 공학, 수학의 내용과 과정을 체계적이고 의도적으로 통합하려는 공학적 설계기반 학습을 말하며, 다른 교과와 통합을 통해 더욱 발달할 수 있다. 이 연구는 과학 탐구 기반의 통합적 STEM 교육 프로그램의 개발과 효과 검증을 위한 기초연구이며, STEM 교육 관련 문헌 연구를 통해 STEM 교육의 가치와 핵심요소를 분석하고 과학 탐구 기반의 통합적 STEM 교육 모형의 개발 및 모형을 적용하여 개발한 대표적인 예시 프로그램을 제시하는 것이다. 모형에 포함될 요소를 확정하기 위해 문헌 분석을 실시하였고, 선행 연구에 포함된 내용과 탐구 과정을 분석하여 통합적 STEM 교육 모형을 구성하였다. 전문가의 내용 타당도 분석 결과 CVR 값의 평균은 0.78로 구성된 모형은 내용 타당도가 있는 것으로 판단되었다. 이 STEM 교육 모형은 내용과 탐구 과정의 두 가지 측면으로 나누어진다. 내용의 측면은 실생활 문제에서 경험할 수 있는 과학, 기술, 공학, 수학 그리고 인문사회와 예술적 소재까지 포괄할 수 있으며, 탐구 과정은 설계와 제작을 기반으로 한 문제해결 과정이다. 탐구 과정은 과학 탐구를 기반으로 하여 기술 공학적 문제해결 과정을 적용할 수 있도록 구성하였다. 학생들은 실생활 문제를 분석하고, 설계하고 제작하는 과정에서 STEM 교과에 대한 흥미를 향상시킬 수 있고 문제에 포함된 지식과 탐구의 방법과 기능을 체계적으로 학습할 수 있다. 개발된 프로그램은 학교 현장에서 활용되어, STEM 교과에 대한 이해도 증진과 과학, 수학에 대한 흥미를 높이고, 과학기술 기반의 융합적 소양과 설계 기반의 문제해결력을 배양하는 데 기여할 수 있을 것이다.

• 한국정보처리학회:학술대회논문집
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• 한국정보처리학회 2021년도 추계학술발표대회
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• pp.1152-1155
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• 2021

본 연구에서는 기존의 파괴 또는 비파괴 측정기와는 차별화된 사과의 당도를 간편하게 측정하는 방법을 탐구하고자 하였다. 탐구한 결과, 카메라를 이용해 촬영된 사과의 이미지를 동해 당도 측정이 가능함을 밝혀냈다. 위 사실을 기반으로 라즈베리 파이의 카메라 모듈, 컨베이어 벨트를 결합하여 자동화된 사과 당도 측정기 제작하였다. 컴퓨터 기능을 포함하여 다양한 부가 기능을 가진 라즈베리 파이의 특성상 단순한 당도 측정 기능 외에도 공공 데이터를 활용한 경락 가격, 날씨 정보, 재배 솔루션 제공 등의 서비스 제공이 가능하며 이러한 서비스들은 사과 재배에 많은 기여를 할 것이다. 본 연구는 해당 시스템을 어떻게 구현하고 사용할 수 있는지 제시되어있다.

• 열처리공학회지
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• 제15권3호
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• pp.152-156
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• 2002

• 한국콘텐츠학회:학술대회논문집
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• 한국콘텐츠학회 2018년도 춘계 종합학술대회 논문집
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• pp.239-240
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• 2018

로봇 키트 등의 도구와 제어하기 쉬운 코딩 기법 등은 학생들에게 창의적인 융합 프로젝트를 할 수 있는 환경을 제공하는데 기여하고 있다. 이 논문은 진자의 왕복 운동을 물리적으로 다루면서 수학 도형을 생성하는 하모노그래프 장치를 만들고 아두이노 키트를 사용하여 향상시키는 중학생들의 사사과정 프로젝트를 소개한다. 그리고 과학(S), 테크놀로지(T), 공학(E), 수학적 접근(M)과의 관련성을 다루고 키네틱 예술 작품으로 발전할 수 있는 가능성을 탐구한다.