• 한국과학교육학회지
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• 제30권4호
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• pp.487-497
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• 2010

이 연구의 목적은 교사의 교수-학습 방식(범주생성형 vs. 범주이해형)이 학생의 분류능력에 어떤 영향을 미치는지를 두뇌 수준에서 규명하는 것이다. 이를 위해 대학교에 재학 중인 24명의 건강한 오른손잡이 학생들이 이 연구에 참여하였다. 이들은 생성 집단과 이해 집단의 두 집단으로 나뉘어 12주간의 서로 다른 학습프로그램을 체험하였다. 연구 참여자들의 과제수행 과정에서의 두뇌활성을 측정하기 위하여 학습프로그램 경험 전후에 fMRI 측정과 지필 검사를 실시했다. 연구결과에 따르면, 분류범주생성 과제의 수행에서 생성집단은 교수-학습 경험 후 대뇌피질 영역과 기저핵 영역이 함께 증가되었으며, 선택-갈등과 관련된 전두피질 영역과 해마옆이랑의 활성감소가 나타났다. 반면 이해집단은 의미 있는 활성변화가 나타나지 않았다. 분류범주이해 과제의 수행에서는 이해집단이 교수-학습 경험 후 대뇌피질 영역과 해마옆이랑의 활성증가가 있었으며, 우측 전두피질부와 소뇌의 활성감소가 있었다. 이와 같은 사실은 특정 교수-학습 양식에 의해 학생이 경험하는 학습양식은 이와 관련된 학생의 특정 두뇌 시스템의 발달을 강화 혹은 약화 시킬 수 있게 된다는 것을 보여준다. 아울러 이러한 연구결과는 두뇌 맞춤형 과학적 분류 학습프로그램 개발을 위한 근거자료로 활용될 수 있을 것이다.

• 한국정보교육학회:학술대회논문집
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• 한국정보교육학회 2007년도 동계학술대회
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• pp.365-372
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• 2007

뇌파는 대뇌피질에 분포하는 신경세포의 활동을 객관적으로 명확하게 표현해주기 때문에 학습자의 두뇌기능을 과학적으로 평가해준다. 따라서 학습에 의한 직접적인 효과를 알아보기 위해서는 두뇌사고활동을 수행하는 과정에서 학습자의 두뇌기능 상태에 대한 객관적인 검증이 필요하다. 또한 학습자의 학습과정에서의 활성뇌파를 분석 해봄으로써 학습에 영향을 미치는 뇌파가 무엇인지를 파악할 수 있다. 본 연구는 학습 및 학습에 영향을 미치는 정서와 관련된 뇌파연구를 고찰함으로써 영재아의 학습효과를 높이기 위한 뇌파 분석 및 조절 프로그램을 개발하는데 시사점을 찾아보고자 한다.

• 대한화학회지
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• 제60권3호
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• pp.203-214
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• 2016

본 연구는 창의적 문제해결능력의 향상에 필수적인 융합 사고의 특성을 알아보기 위해 기능적 자기공명영상을 이용하여 창의적 문제해결에 기반한 융합 사고와 화학문제풀이를 하는 동안의 두뇌 활성 영역과 기능적 연결성을 알아보았다. 이를 위하여 시각 기반의 융합 사고 유발 과제와 화학문제풀이 과제를 개발하고 고등학생 17명을 대상으로 적용하여 과제 수행 동안의 두뇌활성영상을 분석하였다. 연구 결과, 융합 사고 시에는 두뇌 좌측의 상전두이랑, 중전두이랑, 하전두이랑, 내측전두이랑, 전대상이랑, 쐐기전소엽, 미상핵체에서 두뇌 우측의 쐐기소엽, 미상핵체에서 활성이 나타났다. 화학 문제풀이에서는 두뇌 좌측의 중전두이랑, 내측전두이랑, 미상핵체, 미상핵꼬리에서 두뇌 우측의 중전두이랑, 혀이랑, 미상핵체, 미상핵꼬리, 시상, 소뇌정상에서 활성이 나타났다. 기능적 연결성분석 결과 융합 사고 시에는 각 활성 영역들이 모두 기능적 연결망을 형성하고 있는 것으로 나타났으며 이와 대조적으로 화학문제풀이 시에는 우측 중전두이랑, 좌우측미상핵꼬리, 소뇌정상만이 기능적 연결망을 형성한 것으로 나타났다. 이러한 결과는 고등학생들이 융합 사고 시에 논리적 사고, 작업기억활성, 계획, 상상, 언어화, 학습동기 유발이 일어나며 이러한 기능들이 과제를 수행하는 동안 서로 밀접하게 동조하고 있음을 보여준다. 반면 화학문제풀이 시에는 논리적 사고와 계획, 비교, 학습동기유발의 기능들을 수행하지만 각영역들이 동시에 활발히 작용하지 못하는 것을 보여준다. 이러한 결과는 융합 사고에 대한 구체적인 정보를 제공할 수 있을 것이다.

• 한국과학교육학회지
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• 제30권5호
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• pp.647-667
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• 2010

이 연구의 목적은 과학 교수-학습프로그램을 평가하기 위한 두뇌기반 분석틀을 개발하는 것이다. 분석틀의 개발을 위해, 이 연구는 과학 교수-학습과 관련된 선행연구들로부터 교수-학습 프로그램의 분석항목을 3가지로 범주화 하였다: 인지, 동기, 감성. 첫 번째로, 각 항목에 관련된 두뇌활성 영역을 파악하기위하여 과학수업과 관련된 두뇌 기능에 대한 93편의 뇌과학 문헌들을 분석하였다. 두 번째로, 두뇌의 해부학적 영역별로 범주화된 연구결과를 바탕으로 과학 교수-학습프로그램 분석을 위한 분석틀을 제작하였다. 분석틀의 제작은 R & D 방법을 따랐다. 그 결과, 두뇌활성 결과들은 대뇌 피질, 보상계, 변연계의 세 영역으로 범주화되어 나타났다. 이를 바탕으로 개발된 두뇌기반 과학 교수-학습 프로그램 분석틀인 'CORE Brain Map'은 양측 배외측전전두피질, 양측 복외측 전전두피질, 양측 안와전두피질, 전대상이랑, 양측 두정피질, 양측 측두피질, 양측 후두피질, 양측 해마, 양측 편도체, 양측 측좌핵, 양측 선조체 그리고 중뇌영역으로 구성된다. 두뇌기반 과학 교수-학습프로그램 분석틀은 다양한 과학 교수-학습프로그램의 분석 및 진단에 활용 가능할 것으로 전망된다.

• 한국과학교육학회지
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• 제29권6호
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• pp.730-740
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• 2009

이 연구의 목적은 중, 고등학교 과학교사들의 생명 현상에 대한 과학적 관찰에서 나타나는 두뇌의 활성 양상 및 기능적 연결 네트워크를 규명하는 것이다. 이를 위해 중, 고등학교에서 근무하는 26명의 건강한 오른손잡이 과학교사들이 이 연구에 참여하였다. 과학 교사들의 과제수행 과정에서의 두뇌활성을 측정하기 위하여 3.0T(테슬라)의 fMRI 시스템과 블록디자인의 관찰과제가 사용되었다. 신호의 수집과 분석에는 SPM2 프로그램이 활용되었다. 연구결과에 따르면, 관찰과정에서 과학교사들은 좌측 상전두이랑, 중전두이랑, 중심전두이랑, 하전두이랑, 양측 상두정소엽, 좌측 하두정소엽, 좌측 쐐기전소엽, 우측 중측두이랑, 양측 방추이랑, 좌측 상후두이랑, 양측 중후두이랑, 좌측 하후두이랑, 우측 혀이랑, 양측 방추이랑, 양측 쐐기소엽, 우측 해마옆이랑, 좌측 조가비핵, 그리고 양측 소뇌비탈의 활성을 보였다. 또한 이들 영역 중 관찰과정에서 기능적으로 연결성을 보이는 네트워크를 형성하는 것으로 선정된 11개의 영역에서 10개의 유의미한 기능적 연결을 형성하였다. 이러한 결과는 생명현상에 대한 과학적 관찰이 단순한 감각수용만을 넘어선 기능적 연결이 필요함을 시사한다.

• 한국과학교육학회지
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• 제27권1호
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• pp.84-92
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• 2007

이 연구는 생물학자들이 생물학 현상에서 과학적 의문을 생성할 때 나타나는 두뇌의 활성을 분석하고자했다. 이를 위해서 10개의 의문 생성 과제를 개발하여 8명의 생물학자들에 투입하였고, 의문 생성 과정에서 fMRl를 통해 생물학자들의 두뇌 활성을 측정하여 분석하였다. 그 결과, 방추이랑, 전안구운동 영역, 소뇌, 좌측 전두엽, 좌우측 해마와 대상이랑, 복외측전 두피질부 등이 특징적으로 활성화되었다. 이것은 과학적 의문을 생성하는 과정에서 생물학자들의 뇌는 주어진 생물학 현상을 상세히 분석하였고, 언어적 전략을 사용하였으며, 현재의 현상과 비교하기 위해서 과거의 경험상황과 선지식 등의 장기기억을 인출하고 표상했다고 할 수 있다. 특히 복외측전 두피질부의 활성은 의문 생성 과정에서 뇌가 인지적 갈등 및 부조화 단계를 거쳤음을 보여주었다고 할 수 있다.

• 한국초등과학교육학회지:초등과학교육
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• 제34권1호
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• pp.131-141
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• 2015

본 연구에서는 과학 영재와 일반아의 창의적 추리과정시 나타나는 두뇌사고 패턴을 sLORETA 분석 기법을 통해 분석하고, 신경생리적 특성을 파악하여 과학 영재아 판별의 기초와 활용 가능성을 알아보는 것이다. 본 연구를 위한 대상자는 과학영재아 6명과 동일 학군 및 학년에 속한 일반아 6명으로 총 12명의 오른손잡이로 하였다. 창의적 추리과정을 위해 사용된 과제는 레이븐 도형점진행렬검사를 사용하였고, 안정상태와 과제 수행간 뇌파를 측정하였다. 뇌파는 19개의 전극을 통해 수집된 16초간의 데이터를 통해 분석하였으며, sLORETA 분석 기법을 통해 8개의 주파수 대역(Delta, Theta, Alpha-1/2, Beta-1/2, Gamma, Omega)에 대한 평균 전류밀도값을 그룹별로 비교하였다. 그룹간 두뇌 활성 주파수 대역을 비교한 결과 눈감고 안정 상태에서 과학영재아가 일반아에 비해 알파-2 대역에서, 레이븐 과제 수행시 과학 영재아가 일반아에 비해 알파-1과 감마 대역에서 강한 활성이 관찰되었다. 연구 결과 나타난 알파 및 감마 대역 활성과 우반구로의 기능적 편측화(Lateralization)는 창의적 문제 해결시 영재아에게 나타나는 대표적 특성 중 하나이며, 배외측전전두피질(DLPFC)의 활성은 과학영재아의 높은 유동지능을 반영하는 결과라 볼 수 있다.

• 과학교육연구지
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• 제33권2호
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• pp.173-183
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• 2009

우리는 기능성자기공명영상을 이용하여 생물전공 및 비전공 예비교사들과 생물학자들의 가설 생성 및 이해에서 나타나는 두뇌 활성 차이를 검증하고자 하였다. 이를 위해 우리는 생명현상에 관한 두 세트의 과제 패러다임(가설생성 및 가설이해)을 설계한 뒤, 36명의 건강한 연구 참여자들(각 집단별 12명)과 함께 이 연구를 수행하였다. 이 연구의 결과는 첫째, 생명현상에 대한 가설생성에서 나타나는 두뇌활성 패턴에 있어 세 집단 간의 유의미한 차이가 발견되었다. 둘째, 배외측전전두피질부의 한 부분인 좌측 중전두이랑이 세 집단 모두에서 가설생성에 있어 중요한 역할을 하고 있다는 것이다. 또한 생물학자들에게서 나타나는 우수한 가설 생성능력은 2차적인 추상정보의 통합 기능을 하는 좌측 중전두이랑의 활성에의한 것으로 판단된다. 셋째, 생명현상에 대한 가설이해 과정에서는 세집단 간의 유의미한 두뇌활성 패턴차이가 발견되지 않았다. 이러한 결과들은 과학자들이 새로운 과학적 지식의 생성에 있어 숙련되어있다는 것을 보여주고 있다.

• 감성과학
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• 제19권1호
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• pp.83-94
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• 2016

본 연구는 상담심리학의 성격특성이론에 근거하여 좌 우뇌의 신경학적 비대칭성 및 두뇌 각 영역에서의 활성뇌파와 성격의 요인별 특성과의 관련성을 EEG측정을 통해 알아보고자 하였다. 이에 96명의 대학생들을 대상으로 8채널 EEG 장비를 이용하여 뇌파를 측정한 후 컴퓨터로 분석한 자료와 성격 5요인 질문지를 사용하여 조사한 자료를 통계 분석하였다. 그 결과 전전두엽의 쎄타파 좌 우뇌비대칭이 클수록 성격요인 중 신경증이 높은 것으로 나타났고, 각 두뇌영역별로는 전전두엽좌측의 쎄타파 활성이 클수록 신경증은 높고, 성실성은 낮아지는 것으로 나타났으며, 전두엽좌측의 베타파 활성이 클수록 외향성과 개방성이 낮아지는 것으로 나타났다. 이러한 연구결과는 두뇌영역별 특정뇌파리듬의 활성이 개인의 성격 및 심리적 특성에 유의미한 관련이 있음을 알 수 있게 한다. 기존의 연구들 대부분이 주로 알파파, 베타파 영역에서 성격과의 관련성에 대해 언급했던 것과 달리, 본 연구결과는 세타파가 성격특성과 관련이 있을 수 있음을 시사한다. 이러한 연구 결과를 토대로 두뇌관련 상담전략과 후속연구에 대해 제언하였다.

• 과학교육연구지
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• 제46권3호
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• pp.255-265
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• 2022

본 연구의 목적은 생명과학 학습에서 생물학 전공자와 비전공 대학생의 자기조절 과정에서 나타나는 뇌 활성을 분석하고 비교하는 것이다. 자기조절과제는 생물분류 개념으로 생명과학 학습상황을 구현하였다. 대학생들의 뇌 활성은 fNIRS에 의해 측정되고 분석되었다. 동화 과정에서 양측 FP와 좌 DLPFC는 유의미한 활성이 나타났으며, 두 그룹은 동기부여 및 보상과 관련된 좌측 OFC 활성에서 차이를 보였다. 갈등 과정에서 왼쪽 DLPFC는 공통적으로 활성이 현저히 낮았으며, 두 그룹은 최근 메모리와 관련된 BA46과 장기 메모리와 관련된 BA47의 활성에서 차이를 보였다. 동화 과정에서 우측 DLPFC에서 유의하게 높은 활성이 공통적으로 발견되었으며, 두 그룹은 우측 DLPFC와 우측 FP의 활성의 차이를 보였다. 이 영역들은 오른쪽 전두엽 영역에 있으며 생명과학 지식의 이해와 관련이 있다. 본 연구 결과 생물학 전공 대학생과 비전공 대학생의 뇌 활성 패턴은 자기조절 과정에서 차이가 있음을 알 수 있었다. 또한 자기조절에 대한 신경학적 연구를 추가로 제안하고 학교 환경에서 구성할 수 있는 시스템과 학습전략을 제시할 수 있을 것이다.