최근 수학교육에서 펜토미노와 같은 절단 퍼즐들을 학습에 많이 활용하고 있다. 그러나 이런 퍼즐들의 개발 배경과 수학적 활용 방법에 대한 연구 부족으로 수학적 개념 도입이나 문제해결을 위한 소재로서 다양하게 사용되고 있지 못한 실정이다. 이 논문은 펜토미노를 수학 학습에서 효과적으로 활용하기 위하여 펜토미노와 같은 절단 퍼즐의 배경이 되는 기하학적 문제와 펜토미노의 개발에 관한 수학사적 배경을 알아보고, 제 7차 초등학교 교육과정의 수학 교과서에서 활용할 수 있는 단원과 여러 문헌에서 펜토미노를 활동한 자료를 조사하여 체계적인 수학 학습자료를 개발하는 기초 자료와 방향을 제시하는 데 그 목적이 있다.
실시간으로 입력되는 영상으로부터 이동객체의 움직임 특징을 분석하는 시간적 히스토그램 기반의 행동패턴분석 알고리즘을 제안한다. 이동객체의 추적 및 분석을 위해 배경과 이동객체를 분리하는 배경학습을 행한다. 배경학습으로 추출된 이동객체는 무게중심 및 좌표연관성을 이용하여 객체를 식별한 후 객체별 추적을 행한다. 추적된 각 객체의 시작프레임, 종료프레임, 좌표정보, 크기정보를 연결리스트에 저장하여 관리한다. 시간적 히스토그램은 x, y좌표와 시간을 이용해 움직임 특징 패턴을 정의한 것으로 각 객체의 좌표정보와 비교하여 움직임특징 및 행동패턴을 파악한다. 시간적 히스토그램 기반 행동패턴분석시스템은 자체 수집한 데모영상에 대한 실험을 통해 초당 45~50 fps의 높은 처리속도를 유지하며 95%이상의 높은 추적율을 확인하였다.
배경 제거를 위한 많은 연구가 있어왔음에도 기존의 방법들을 실제 환경에 효과적으로 적용하기에는 아직도 많은 어려움이 있다. 본 논문에서는 배경 제거를 실제 환경에 적용하면서 만나게 되는 다양한 문제들을 해결하기 위해 기존의 가우시안 혼합 모델 방법을 개선하는 배경 제거 방법을 제안한다. 첫째로 제안한 방법은 낮은 계산량을 얻기 위하여 고정 소수점 연산을 이용하였다. 배경 모델링 과정은 변수들의 높은 정밀도를 요구하지 않기 때문에 제안한 방법에서는 고정 소수점 변수를 이용함으로서 정확도를 유지한 채 연산 속도를 크게 향상시킬 수 있었다. 두 번째로 보행자들의 높은 통행량 하에서 흔히 발생되는 전경 객체가 배경으로 학습되는 문제를 피하기 위하여 각 화소의 정적인 정도를 이용하여 배경 모델의 학습 속도를 동적으로 조절하였다. 즉 최근 화소 값에 큰 차이가 발생한 화소들은 배경 영역이 아닐 가능성이 높으므로, 이에 대해 낮은 학습 비율을 적용함으로써 높은 통행량을 보이는 영상에서도 유효한 배경 모델을 유지하는 것이 가능했다. 마지막으로 영상의 빠른 밝기값 변화에 대응하기 위하여 연속한 두 프레임 간의 밝기 변화를 선형 변환으로 추정하였으며, 훈련된 배경 모델을 이 선형 변환에 의해 직접적으로 변환시켜 주었다. 제안한 고정 소수점 연산에 의해 기존의 가우시안 혼합 배경 모델링 방법을 구현한 결과 배경 제거에 기존 방법의 약 30%의 연산시간 만을 필요로 하였다. 또한 제안한 방법을 실제 환경의 영상에 적용한 결과 기존의 배경 제거 방법에 비해 검출률이 약 20% 향상되었으며, 오검률은 5~15% 가량 낮아지는 것을 확인하였다.
본 연구는 교수 및 학습효과를 증대시키기 위하여 실제 상황에서 일어나고 있는 사회현상들에 대한 보도형태의 자료인 신문기사를 비롯한 각종 매체 자료를 활용하여 사회 제 현상이 현재 학습과정의 교과과정에는 어떻게 연관되며 경영적 이론이 실제 어떻게 적용되는가를 학습함으로써 교과목에 대한 관심도의 증대와 학습심화의 필요성을 증대시키는데 그 목적이 있다. 이러한 목적을 달성하기 위하여 최근의 선별된 자료를 중심으로 각종 경제경영 관련주제의 주요 기사 내용을 숙지하고 주요 기사 내용들의 배경과 문제점을 파악하며 여러 관점에서 다양한 현상의 원인과 배경에 대한 접근으로 사회과학적인 현상을 습득하는 사고방법을 훈련할 수 있다. 또한 다양한 사회 경제경영분야의 요구사항과 사회적인 욕구들을 주지하고 향후 학생들의 사회진출에 따라 사회현상을 이해하고 이를 통하여 보다 적극적인 자신감 고취와 현실사회에 대한 이해력을 증진시킨다.
학생들이 수학 학습에서 중요하게 여기는 가치는 학생의 사회문화적 배경과 개인 경험에 따라 다를 수 있다. 사회문화적 배경은 매우 다양하지만 본 연구는 학생들의 교육 경험 측면에서 재외국민과 내국민, 학교급을 변인으로 고려하였다. 중등학생들을 대상으로 수학학습에서의 가치 인식에 대한 설문을 실시한 결과, 재외국민 학생들은 내국민 학생에 비해 수학 학습에서의 가치 인식이 낮은 편이고 특히 수학의 지식을 이해하는 측면과 최신 교수·학습 방법의 가치를 낮게 인식하고 있었다. 중학생은 고등학생에 비해 활동으로서의 수학 학습에서의 가치를 높게 인식하였고, 고등학생은 중학생보다 자기주도성 측면을 높은 가치로 인식하였다. 그리고 본 연구는 학생 개인의 경험 중 한 가지로 메타정의를 고려하였는데, 메타정의는 수학 학습에서의 가치 인식을 설명할 수 있는 변수였다. 수학 학습에서의 가치 요인을 활동 과정, 수학 지식 이해, 자기주도성, 대안 활용, 연습, 계산기 활용으로 추출하고 이에 대해 메타정의가 영향을 주는지 분석한 결과, 메타정의의 요소 중 성취에 대한 정의적 자각, 가치에 대한 정의적 평가, 정의적 활용이 유의한 영향력이 있었다. 이를 통해 수학 학습에서의 가치를 향상시킬 방안, 메타정의 활성화 방안, 우리 학생들의 수학 학습에서의 가치를 측정할 수 있는 검사도구, 수학 학습에서의 가치를 조사할 연구 대상의 확대, 재외국민을 가르치는 교사에 대한 연구가 필요함을 제언하였다.
본 연구는 학습자의 학습수행에 있어 학습항목의 한난 색채대비의 영향을 살펴보고자 수행되었다. 이를 위해 학습과제로서 OSPAN 과제를 사용하여 세 실험 조건, 즉 통제 조건, 배경과 과제의 한난 색채대비 조건, 그리고 방해 과제와 표적 과제의 한난 색채대비 조건에서의 학습자의 학습과제 수행을 살펴보았다. 그 결과, OSPAN 과제의 단어 재인율이 다른 조건에 비해 방해 과제와 표적 과제의 한난 색채대비 조건에서 가장 높은 것으로 나타났다. 이러한 결과는 단순히 배경 대비 과제가 아닌 방해 과제 대비 표적 과제에서도 한난 색채대비가 수행의 향상을 유도할 수 있음을 시사하는 것이다.
본 논문에서는 실내 공간 이미지의 의미론적 영상 분할을 위해 배경과 물체로 재설계된 클래스를 학습하는 방법을 제안한다. 의미론적 영상 분할은 이미지의 벽이나 침대 등 의미를 갖는 부분들을 픽셀 단위로 나누는 기술이다. 기존 의미론적 영상 분할에 대한 연구들은 신경망을 통해 이미지의 다양한 객체 클래스들을 학습하는 방법들을 제시해왔고, 긴 학습 시간에 비해 정확도가 부족하다는 문제가 지적되었다. 그러나 물체와 배경을 분리하는 문제에서는, 다양한 객체 클래스를 학습할 필요가 없다. 따라서 우리는 이 문제에 집중해, 클래스를 단순화 후에 학습하는 방법을 제안한다. 학습 방법의 실험 결과로 기존 방법들보다 정확도가 약 5~12% 정도 높았다. 그리고 같은 환경에서 클래스를 달리 구성했을 때 학습 시간이 약 14 ~ 60분 정도 단축됐으며, 이에 따라 물체와 배경을 분리하는 문제에 대해 제안하는 방법이 효율적임을 보인다.
지금까지의 웹에서의 학습(실습과목에 대한) 상황은 정지된 이미지를 보고 그에 대한 설명을 학습자가 읽기만 하고 진행되는 시스템이다. 이는 '웹 활용 학습(Web Based Instruction)' 측면에서 볼 때 너무나도 정적이고 학습자 주도적이지 못한 학습 진행 상황이다. 따라서, 학습자의 성취도 또한 낮았다. 이러한 배경을 토대로 인터넷상에서의 실습 과목에 대한 학습진행 상황을 실제 상황과 똑같이 진행될 수 있도록 설계하였다. 진행 상황 화면을 하나씩 캡춰하여 그 이미지에 대한 이벤트 처리를 HTML과 DHTML, JavaScript를 통하여 구현하였다. 이로써, 학습자가 자신의 시스템에 프로그램이 설치되어있지 않아도, 또한 장소를 가리지 않고 인터넷에 접속하여 자기 주도적이고 동적인 학습을 진행할 수 있도록 하였다.
주어진 배경 이미지로부터 전경 객체를 분리하는 것을 목표로 하는 배경 차분화 기법에 관한 많은 연구가 있어 왔다. 최근에 발표된 몇 가지 통계 기반 배경 차분화 기법들은 동적인 환경에서 동작할 수 있을 정도로 안정된 성능을 보이는 것으로 보고되고 있다. 그러나 이들 기법은 일반적으로 매우 많은 계산 자원을 요구하며, 객체의 명확한 윤곽을 획득하는데 있어서는 아직 어려움이 있다. 본 논문에서는 점진적으로 변화하는 배경을 모델링하기 위해 복잡한 통계 기법을 적용하는 대신 간단한 이동-평균 기법을 사용한다. 또한 픽셀별로 할당되는 다중의 임계치 대신 유전자 학습에 의해 최적화되는 하나의 전역적 임계치를 사용한다. 유전자 학습을 위해 새로운 적합도 함수를 정의하여 학습하고 이를 이용하여 이미지의 분할 결과들을 평가한다. 본 논문의 시스템은 웹 카메라가 장착된 개인용 컴퓨터에서 구현하였으며, 실사 이미지들에 대한 실험 결과에 의하면 기존의 가우시안 믹스쳐 방식보다 우수한 성능을 보이는 것으로 나타났다.
현재 대학에 입학하는 이공계 학생들은 거의 대부분의 학과에서 일반 화학 및 일반화학실험 교과를 수강하도록 하고 있는데, 대학에 입학하는 이공계 신입생들은 기초과학 교과의 학습과 관련해 저마다 다른 학습 기초를 가지고 있다. 대학입시와 관련해서도 현재의 수능 제도가 단순이 선발용으로 활용되고 있어 저마다 다른 수준의 기초지식을 가지고 있다. 하지만 이런 현황이 고려되지 않은 채, 이공계 학생들 모두가 동일한 기초과학교과 수업에 참여하고 있기 때문에 어떤 학습자들은 비교적 수월하게 학습에 적응하는가 하면 어떤 학생들은 극심한 어려움을 겪으며, 급기야 포기하는 상황까지 속출하고 있는 실정이다. 이에 본 연구에서는 수도권 H 대학의 이공계 신입생들을 대상으로 일반화학을 잘 학습할 수 있는 능력을 측정하는 척도를 개발한 후 이를 활용하여 학습자의 어떤 학습배경이 일반화학학습적성과 관련이 있는지 분석해 보았다. 분석결과 성별과 전공은 일반화학 학습전공과 관련이 없는 것으로 나타났으며, 전공이 화학과 밀접한 관련이 있는가와 고교에서의 화학학습 정도, 수능에서의 선택여부와 일반화학학습적성이 관련이 있는 것으로 나타났다. 또한 선행학습이 현재의 학습에 도움이 된다고 느끼는 정도나 현재학습과 공통된다고 느끼는 정도 역시 일반화학학습 적성과 관련이 있는 요인임을 알 수 있었다. 이에 본 연구에서는 전공별로 학습에 대한 가이드를 구체적으로 제시 홍보하는 방안과 다른 하나는 학생들의 수준을 고려한 단계별 학습 체계를 수립하는 방안 등 두 가지 방안을 제안하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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