• 대한안전경영과학회지
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• 제14권3호
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• pp.229-236
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• 2012

소프트웨어 기반의 시스템 설계과정에서 설계자가 고려해야 하는 요소들이 다양해지면서 시스템 설계가 점점 어려워지고 있다. 다양한 설계 요소들이 존재하지만 사용자의 특성 및 직무, 사용가능한 정보기술의 특성 등이 핵심적인 요소로 간주된다. 또한 정보기술이 발달하면서 인간과 시스템의 상호작용이 점점 인지적인 특징을 지니게 되었다. 따라서 사용성 높고, 효율적이면서 안전한 소프트웨어 기반의 시스템을 개발하기 위해서는 시스템 설계자가 사용자의 인지적인 요구사항 및 그들의 직무를 시스템 설계과정에서 체계적으로 다룰 수 있어야 한다. 그러나 소프트웨어 공학, 시스템 공학 및 인간-컴퓨터 상호작용 등에서의 전통적인 시스템 설계 방법은 이러한 설계자의 설계활동을 효과적으로 지원하는데 한계가 있었다. 그 대안으로 인지시스템공학(cognitive systems engineering; CSE)은 인간중심의 설계철학을 바탕으로 소프트웨어 기반의 복잡한 시스템 설계과정에서 설계자의 활동을 체계적으로 도와줄 수 있는 유용한 개념과 방법을 제공해주고 있다. CSE는 원래 사람이 실시간으로 감시 및 제어해야 하는 복잡한 사회기술적 시스템(예: 원자력발전소 및 공항관제소)의 분석, 설계 및 평가를 위해 태동한 학문이다. 그러나 CSE에서 제공하는 이론적 및 방법론적 프레임워크는 소프트웨어 기반의 시스템을 설계하는 데에도 유용하게 활용할 수 있는 충분한 가능성을 갖고 있다. 이 논문은 CSE의 근간을 이루는 핵심 개념 및 원칙을 고찰하고 소프트웨어 기반 시스템 설계에의 활용가능성 및 그 방안을 논의한다.

• 정보과학회 컴퓨팅의 실제 논문지
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• 제21권5호
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• pp.351-358
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• 2015

최근 다양한 센서를 내장한 스마트폰의 발달로 인해 웨어러블 기기를 사용한 동작 인식 연구가 늘어나는 추세이다. 기존의 동작 인식 연구는 사용자 개인의 동작 인식에만 국한되어 있다. 따라서 본 논문에서는 인간의 집단 개념동작을 인식하는 기법을 제안한다. 인식에 앞서 장소 별 집단 동작의 특징을 분석하여 데이터를 생성한다. 강의실 환경에서의 집단 개념동작을 중점적으로 수업하기, 발표하기, 회의하기로 세 가지 동작을 연구한다. 본 연구에서 제안한 알고리즘을 적용하여 96% 이상의 높은 인식률을 도출하였다. 실시간으로 활용한다면 자동적으로 강의실의 사용률 및 사용 목적을 쉽게 분석할 수 있다. 나아가 분석된 데이터를 통해 장소 활용도를 높일 수 있다. 향후 다른 장소에 대한 집단 동작 인식을 연구하여 집단 동작 인식 시스템을 개발할 것이다.

• 과학교육연구지
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• 제42권1호
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• pp.49-65
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• 2018

천문학은 학생들이 쉽게 흥미를 느끼는 분야로 과학에 대한 호기심을 토대로 과학적 핵심역량 함양에 중요한 역할을 한다. 그러나 제한된 공간인 교실에서 이루어지는 학교 교육을 통해서는 천문학의 핵심 개념 이해에 필요한 공간적 사고를 발달시키기 어렵다. 주로 과학관에 위치하며 체험, 관람시설의 성격을 지닌 천체투영관은 시간과 공간의 제약을 넘어 천문학 개념을 교수할 수 있는 공간으로, 천체투영관에서 진행되는 비형식 교육은 정규교육과정을 보완할 수 있다. 본 연구에서는 천체투영관을 이용한 교육 프로그램을 개발하고 이를 초등, 중등, 고등학생에게 적용하여 천체투영관이 천문 개념에 미치는 효과를 살펴보았다. 국립대구과학관 1박 2일 캠프에 참가하여 천문 교육 프로그램을 수료한 학생을 대상으로 연구를 진행하였으며, 총 연구 기간은 8개월, 연구 대상 인원은 761명이다. 기존 캠프에서는 교실에서 방위, 별자리, 지구의 자전 등에 관한 수업을 진행하였는데 이와 동일한 내용을 천체투영관 수업용으로 개발하였으며, 수업 전과 후에 개념 이해 정도를 측정할 수 있는 검사 문항을 제작하였다. 이후 실제로 교실 수업 혹은 천체투영관 수업을 진행하여 수업의 효과를 비교하는 이질통제집단 전후검사 설계에 기초하여 연구를 수행하였다. 연구 결과 첫째, 천체투영관 수업은 교실 수업에 비해 방위, 지구의 자전, 별자리 개념 이해에 효과적이었다. 둘째, 성별이나 학생들의 사전 천문학 지식 정도 등과 같은 메타 요인과 무관하게 천체투영관 수업은 개념 이해도 향상에 긍정적인 효과가 있었다. 셋째, 고등학생에게 천체투영관 수업은 교실 수업 이후 추가적으로 수행하는 야간 관측 활동과 동일한 효과가 있었다. 따라서 야간 관측이 불가능한 환경에서 천체투영관은 이를 대체할 수 있을 것이다. 종합하면 천체투영관은 학생들의 천문 개념 이해에 도움이 되는 효과적인 교육 수단이라 할 수 있으며, 보다 효율적인 활용을 위해 앞으로 더 많은 연구가 필요하다.

• 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.

• 한국과학교육학회지
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• 제25권3호
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• pp.390-399
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• 2005

이 연구는 현대 과학교육의 목표인 과학적 소양의 관점에서 제시하고 있는 과학의 본성에 대한 대학생들의 이해도를 '과학의 본성(Nature of Science)에 대한 학생들의 이해 발달 평가 문항'를 사용하여 전공별, 성별, 영역별로 조사하였다. 연구결과, 대학생들이 과학의 본성에 대한 이해도는 남학생, 여학생 별 집단에서는 남학생이 높은 이해도를 보였다. 과학교육, 외국어학, 사회체육학과의 집단으로 나누어 성향을 살펴보았을 때, 과학의 본성에 대해 가장 이해도가 높은 집단은 과학교육 학생들이었으며, 이해도가 가장 낮은 집단은 사회체육학과로 나타났다. 과학교육, 외국어학과 학생들은 과학만능에 대한 기대치가 사회체육학과 학생에 비하여 높게 나타났다. 학생들은 과학적 공헌에 관한 부분에 대한 개념은 타 문항에 비해 상대적으로 낮은 이해도를 보이는 경향이 있었으나, 과학적 윤리에 관한 부분에 대한 개념은 높은 이해도를 보이고 있었다.

• 한국초등과학교육학회지:초등과학교육
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• 제35권3호
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• pp.326-335
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• 2016

The purpose of this study is to devise the concept of properties of the light on learning progressions for 3-6 grade students in the elementary school. For the purpose, this study creates a construct map of the properties of the light. Ordered multiple-choice items were developed in view of the construct map and presented to 200, 3~6 grade students in the elementary school. A partial credit model of Rasch model was used to analyze the results of those items, and the learning progressions was devised from the analysis results. The study can be summarized as follows: the construct modeling approach was used to devise the properties of light on learning progressions. As a result, the concept was selected for the core standards of construct map. Based on the construct map, the multiple-choice items were developed for students' conceptual understanding. The items were analyzed using the partial credit model, and the analysis findings showed that they were appropriate to assess students about their level of understanding of the properties of light. Finally, learning progressions were devised with the use of item analysis results.

• 인지과학
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• 제16권4호
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• pp.225-242
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• 2005

의식 이원론자들은 의식이 전혀 없는 좀비가 상상가능하다는 것을 근거로 유물론이 거짓이라고 주장한다. 그들의 의식에 대한 상상가능성 논증은 그 동일성이 이미 확립된 물=$H_2O$의 경우와 비대칭적으로 적용된다. 그러나 나는 두 경우에 다르게 적용할 이유가 없기 때문에 상상가능성 논증은 그럴듯하지 않다고 주장한다. 첫째, 물과 $H_2O$ 사이의 형이상학적 간극은 개념적 분석에 의해서가 아니라 경험적 방법에 의해서 매워진다. 그러면 신경과학의 발달은 통증을 비롯한 의식의 형이상학적 간극을 메울 것이다. 둘째, 의식 이원론자들은 물이 아닌 $H_2O$를 상상할 수 있는 것처럼 보이는 것은 사실은 착각이고, 의식이 없는 좀비를 상상할 수 있는 것은 착각이 아니라고 말한다. 그러나 후자의 경우에도 착각이 가능하므로 두 경우가 다르게 취급되면 안 된다.

• 한국초등과학교육학회지:초등과학교육
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• 제23권4호
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• pp.273-278
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• 2004

According to Piaget, children aged 11 are in the middle of concrete operation period and formal operation period. So, it is necessary to adopt the Learning Cycle Model (LCM) which helps students improve their cognitive development. After determining the test for the Science Concept of Matter (SCOM), the experimental group showed higher average than the comparative group in the post-test. In the sound understanding, the experimental group showed higher ratio than the comparative group. And in the ratio of imperfect, wrong understanding and no response, the experimental group was lower than the comparative group. On the questions that were needed the complicated inquiry, many students of both groups still couldn't find the fundamental cause. In forming the scientific conceptualization, there was a meaningful difference (p < .001) after post-test Analysis of Covariance (ANCOVA) with pre-test result. After determining the test for the Test Inquiry Science Process (TISP), the experimental group showed higher average than the comparative group in the post-test. In the category of basic inquiry process which is needed in concrete operation, there was a meaningful difference (p < .05). In the category of unified inquiry process which is needed in formal operation, they showed no meaningful difference (p > .05). Therefore, applying the LCM to the chapter of 'Solution and Dissolving' is more effective on improving the scientific conceptualization and on helping the concrete operation abilities than the teacher centered learning.

• 과학교육연구지
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• 제42권1호
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• pp.27-48
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• 2018

이 연구의 목적은 우리나라를 포함한 5개국(캐나다, 뉴질랜드, 싱가포르, 미국, 한국)의 과학과 교육과정에 대한 연계성의 비교 분석을 통해서 우리나라 2015 개정 교육과정의 연계성에 대한 시사점과 제안을 도출하는데 있다. 국가교육과정정보센터(NCIC)에서 수집한 각 나라의 교육과정 문서를 분석 대상으로 핵심 개념인 '시스템'과 '에너지'의 내용 요소와 종적 횡적 연계성을 비교 분석하였다. 연구 결과에 따르면 핵심 개념인 시스템과 에너지는 국제적으로 교육과정 연계성을 위해 적용되고 있다. 대부분의 국가에서 시스템은 과학과 기술 또는 다른 내용과 통합하기 위한 틀로 사용되고 있다. 특히, 지구와 우주과학 내용 영역의 횡적과 종적인 연계성을 강화하는데 적용되고 있다. 핵심 개념인 시스템에 대한 비교 결과는 뉴질랜드의 경우 수준을 토대로 학년과 교과 사이의 연계성을 위해 시스템과 인간 활동 간의 상호관련성, 시스템의 상호작용, 시스템의 특성에 초점을 두고 있다. 캐나다나 싱가포르의 경우, 과학과 기술 내용에 대한 연계성을 강화하기 위해 통합적으로 구성되어 있다. 그러나 2015 개정 교육과정은 시스템과 에너지 개념이 특정 학년과 내용 영역에만 한정되어 있어서 연계성의 부족한 것으로 나타났다. 교육과정은 그 수준에 따라 다양한 학년을 위해 체계적으로 개발되어 있지 않다. 결론적으로 한국의 과학과 교육과정은 충분한 학생의 학습에 대한 충분한 이해와 학습발달과정과 연계성에 대한 연구가 필요하다. 아울러, 학생들의 핵심역량과 능력을 배양하고 과학 교육을 향상시키기 위해 횡적과 종적인 연계성을 기초로 교육과정을 구성하는 것이 중요하다.

• 한국과학교육학회지
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• 제35권3호
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• pp.353-361
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• 2015

이 연구에서는, 과학적 논의에서 학생들의 참여를 향상시킬 수 있는 방법으로 논의 기반 탐구 과학수업에 동료평가 활동을 적용하였으며, 글쓰기에서 나타나는 학생들의 논의를 분석하여 프로그램의 효과를 알아보았다. 이 연구는 광역시의 과학중점고등학교 학생들을 대상으로 1학년 두 학급(58명)을 실험집단으로, 다른 두 학급(58명)을 비교집단으로 선정하여 총 5개의 주제를 적용하였다. 논의 기반 탐구 과학수업의 전략을 바탕으로 동료평가를 적용한 수업 프로그램을 개발하고, 학생들에게 프로그램을 적용한 후, 학생들의 글쓰기에서 나타나는 'Big idea', '과학 개념', '논의', '수사적 구조' 항목을 비교하였다. 실험집단 학생들은 동료평가 활동을 적용한 논의 기반 탐구 과학수업을 처치하였으며, 비교집단 학생들은 동료평가 활동을 적용하지 않은 논의 기반 탐구 과학수업을 처치하였다. 사전과 사후 요약 글쓰기 검사(Summary Writing Test)에서 나타난 'Big idea', '과학 개념', '논의', '수사적 구조'의 평균을 공변량 분석으로 비교한 결과, 논의 항목의 평균이 비교집단에 비해 실험집단이 통계적으로 유의미하게 높은 것으로 나타났다. '논의' 항목의 세부 요소에 대한 평균에서 증거와 보장/보강요소가 비교집단에 비해 실험집단에서 통계적으로 유의미하게 높았다. 이러한 결과로부터 동료평가 활동을 적용한 논의 기반 탐구 과학수업은 논의 능력의 발달에 있어서 기존의 논의 기반 탐구 과학수업 비해 더 효과적임을 알 수 있었다. 동료평가 활동을 통해 지속적인 피드백을 받는 것이 논의와 글쓰기를 수행하는 학생들의 논의능력향상에 도움이 될 것으로 보이며, 동료평가 활동이 학생 논의의 스캐폴딩 도구로써 활용 가능성이 있다고 볼 수 있다.