• 한국정보처리학회:학술대회논문집
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• 한국정보처리학회 2010년도 추계학술발표대회
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• pp.478-481
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• 2010

본 논문에서는 경제학, 사회학, 수학 분야에서 수십년 전부터 연구해오던 죄수의 딜레마 게임의 협동진화에 대해 고찰해보고자 한다. 반복적 죄수의 딜레마 게임은 게임이론의 가장 기본적인 이론으로써, 사회적 상호작용, 경제활동, 국제관계 등 다양한 현상들을 모델링 하기 위한 하나의 방법이다. 그 중에 N명이 참가하는 반복적 죄수 딜레마 게임의 전략은 유전 알고리즘(Genetic Algorithms, GAs)을 통해 진화적으로 만들어 낼 수 있으며, 이 경우에 그 결과를 일반적인 내쉬 균형 이 아닌, 모든 개체들이 유전알고리즘을 통해 협동으로 수렴하도록 유도할 수 있다는 사실은 상당히 시사하는 바가 크다. 기존에 주로 연구되어오던 죄수의 딜레마 게임은 협동으로의 수렴과정에서 일반적으로 순위기반선택(Rank-based selection)과 1점 교배기법(1point crossover)을 사용한다. 그러나 순위기반선택은 모든 개체에 순위을 매겨야 하기 때문에, 개체수가 커질수록 성능이 저하되며, 1점 교배기법은 개체 값이 분산되어있을 경우, 최적해(Optimal solution)을 찾기 힘들다는 단점이 있어, 개체수가 많은 경우에 적용하기에는 비효율적이다. 본 논문에서는 토너먼트 선택기법(Tournament selection)과 자기 적응형 교배기법(Self-adaptive crossover)을 적용한 새로운 기법을 제안한다. 또한 기존 기법과 비교 실험을 통해 제안기법이 기존기법에 비해 평균 수렴시간과 수렴 횟수에서 뛰어난 성능을 보이고 있음을 확인하였다.

• 한국과학교육학회지
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• 제31권1호
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• pp.78-98
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• 2011

이 연구의 목적은 자료해석에 영향을 미치는 학습자 요인으로 인지양식에 주목하고 학습자의 인지양식에 따른 자료해석의 특성을 알아보고자 하는 것이다. 연구대상으로 통합탐구가 가능한 형식적 조작기에 접어드는 초등학교 6학년을 선택하였으며 인지양식 검사를 통해 전체적 인지양식과 분석적 인지양식으로 집단을 분류한 후 과학적 자료해석 과제를 투입하여 이들의 자료해석 활동을 촬영하고, 사후 면담을 실시하여 프로토콜을 생성하였으며, 피험자들이 작성한 자료해석 활동지도 분석에 사용하였다. 연구에 따른 결과를 보면, 첫째, 자료해석에서 학습자들은 자료해석의 초기 상태에서 중간 상태를 거쳐 목표 상태에 이르는 동안 다양한 조작자를 활용한다. 본 연구를 통해서는 자료 확인, 변인 인식, 불확실한 자료의 처리, 수학적 조작, 표지의 사용, 사전지식의 이용, 관계 분석, 패턴 분석, 예상이 분석되었다. 인지 양식에 따라 자료해석의 초기 상태에서 자료를 확인하는 양상에 차이가 있다. 둘째, 초등학생의 인지양식에 따라 자료해석의 방향성과 선호하는 자료의 형태가 특징적으로 나타났다. 전체적 인지양식의 학습자는 일반적인 원리나 과학적 문제에 대한 답을 도출한 후 자료를 통해 세부적인 정보를 분석하는 하향식 접근과 연역적 기술의 특성을 보이며, 분석적 인지양식의 학습자들은 자료의 전체적인 양상에 집중하기보다 제시된 자료의 연속적인 세부 항목과 절차에 따라 정보를 일차적으로 분석하여 기술해 나가는 일차적이고 연대기적 구조를 가진다. 또한 이러한 방식으로 분석해 낸 세부 정보를 바탕으로 귀납적인 방법으로 과학적 문제에 대한 답을 얻는 상향식 접근 방법을 주로 사용한다. 따라서 다양한 교수학습 상황에서 효과적인 학습을 위해서는 학습자들의 인지양식에 대한 이해를 바탕으로 이를 효과적으로 지원하는 교수 설계 전략을 고안하기 위해 노력해야 할 필요가 있다.

• 정보교육학회논문지
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• 제17권2호
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• pp.177-189
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• 2013

국제학업성취도 비교 연구에 따르면 우리나라 학생들은 과학 수학교과에서 높은 수준의 학업성취결과를 나타낸 반면 학습 동기는 상대적으로 낮게 나타났다. 이에 본 연구는 엔지니어링 수업 모델을 적용한 로봇활용 STEM 융합교육 프로그램을 개발하였다. 프로그램의 주제는 4학년 과학교육과정의 한 단원이면서 학생들에게 친숙하고 로봇의 활용이 효과적인 '동물'로 정하였다. 로봇활용 STEM 프로그램은 로봇소양교육, 주제관련 교과학습, 엔지니어링 교육활동의 세 영역으로 구성되었다. 개발된 STEM 프로그램은 현장교사 14명으로부터 검토를 받았으며 연구결과 로봇 소양 유무에 상관없이 대부분의 교사가 프로그램의 목표, 내용 구성, 로봇의 활용에 대해 긍정적 반응을 나타내었다.

• 영재교육연구
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• 제13권3호
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• pp.45-68
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• 2003

본 연구의 목적은 영재 교육에 있어서 Mentorship 교육의 유용성을 알아 보고자 한다. 대학교 부설 영재 교육원에서 수학중인 학생 중 심화 단계에서 Mentorship의 신청을 받아 실시하고 수행과정의 특성관찰과 설문지를 통한 학생들의 의견을 통해 그 유용성을 검증하였다. Mentorship을 통해 학생들은 자기 주도적 학습 능력이 향상되었고, 실험설계를 직접 수행함으로서 과학적 사고능력과 창의적 문제 해결력이 신장되었으며. 논문을 직접 발표함으로써 실제 과학 활동을 통한 과학자의 자긍심을 가지게 되었다고 볼 수 있다. 또한 설문 결과 학생들이 느끼는 Mentorship의 결과도 매우 긍정적으로 평가했다. Mentorship은 영재학생들에게 체험과 사고의 폭을 넓히고 과학적 사고 능력과 창의적 문제 해결력을 향상시킬 수 있는 교육방법 중 하나라고 말할 수 있다.

• 한국건설관리학회논문집
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• 제12권3호
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• pp.73-82
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• 2011

지구온난화로 인해 촉발된 기후변화로 그린(green)이라는 코드가 21세기 중요한 생존전략이 되어가고 있다. 특히 환경부에서 2012년부터 도입할 예정인 탄소세 부과정책은 소요자재의 종류가 복잡 다양하고 건설현장의 지역적 분산으로 인하여 자재 운송 중 탄소배출이 많은 건설 산업에 상당한 부담으로 작용할 전망이다. 그러나 현재 건설현장에서 사용되고 있는 JIT delivery 방식은 다빈도 소량 발주 방식으로 운송 중 배출되는 탄소량이 많아 향후 탄소세 부과시 물류비용에 부정적인 영향을 미칠 것으로 판단된다. 이에 본 연구는 탄소세 부과시 총물류비용을 최소화하기 위한 운송빈도 최적화 전략을 제시하고자 한다. 연구방법은 먼저, 시스템다이내믹스 모델링 기법을 이용해 건설현장의 재고관리 모델을 구축한 후 이를 시뮬레이션 한다. 그리고 그 결과에 따라 최적화된 운송빈도를 산출할 수 있는 수학적 모형을 개발한다. 시뮬레이션 결과, 다빈도 소량 발주방식이 항상 유효한 수단은 아니며 물류비용을 최소화하면서도 공정에 피해를 주지 않도록 최적화된 운송빈도에 따라 재고를 관리해야 하는 것으로 분석된다. 본 연구는 JIT 배송체계를 환경적인 측면에서 재해석함으로써, 건설 자재운송시스템의 변화 필요성을 제시하고 건설기업의 물류활동을 효율적으로 관리할 수 있는 개념적 틀을 제공했다는데 그 의의가 있다.

• 과학교육연구지
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• 제38권3호
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• pp.569-584
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• 2014

본 연구의 목적은 고등학생들이 특수 상대론에 대한 이해 수준을 심층면담을 통해 알아보는 것이다. 심층 면담 대상은 8명으로 특수 상대론 기초개념 성취도 체크리스트와 광속불변의 법칙, 상대성의 원리, 동시성의 상대성, 차고 역설, 로켓 역설 등 6가지 상황 단계로 구성하여 심층 면담을 실시하고 분석하였다. 학생들은 특수 상대론과 관련된 단순한 현상의 기억, 개념의 암기 수준에서는 비교적 높은 성취도를 보였으나, 특수 상대론을 설명하는 본질적 원리 이해 수준에서는 낮은 성취를 나타냈다. 심층 면담에서 일부 학생들은 사건의 순서를 관찰자의 직관에 의존하였고, 좌표계를 수학적인 관점에서만 이해하고 실제 상황에서 판단하는 데에는 어려움을 나타냈다. 그리고 관성좌표계를 이해하지 못한 학생들은 상대론적 역설을 자신의 직관으로 설명하였고 학습자 혼돈이 발생하였다. 마지막으로 고등학생들이 형식적 조작기에 속하는 연령이지만 개인적 차이에 의해 시공간의 현상을 이차원 평면에 그리는 활동을 어려워하는 학생들도 있었다.

• 한국학교수학회논문집
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• 제16권2호
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• pp.383-407
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• 2013

학교수학에서 학생들이 수동적으로 교수를 전달받는 상황에서 능동적이고 주체적인 입장이 될 수 있는 대안의 하나로 문제설정이 주목받게 되면서, 이에 관한 많은 연구가 활발하게 이루어져 왔다. 특히 Brown & Walter는 문제설정의 한 방법으로 What If Not 전략을 제시하였다. 이 전략에서는 문제를 설정하는 과정에서 속성의 변형은 불가피하게 이루어지며, 문제설정 후 그 문제의 풀이를 함으로써 문제설정 과정을 마무리 짓는다. 그런데 속성 간의 관련성에 대한 고려 없이 속성의 변형을 하게 되면 문제를 잘못 설정할 수 있다. 이러한 사실은 올바른 문제설정을 위해서는 속성들 간의 유기적 결합을 이끄는 관련성 인식이 매우 중요하다는 것을 시사한다. 그러나 문제설정에 관한 다수의 연구는 이에 대하여 주목하지 못한 것으로 생각된다. 이에 본 연구에서는 의미 분석이라는 활동을 추가하여 문제 속에 내재된 지식을 인식하여 올바른 문제를 설정할 수 있도록 도울 수 있는 문제설정 모형을 설계하고자 하였다. 그리고 의미 분석을 강조한 문제설정 모형을 하나의 예를 통해 구체화하여 보여주었으며, 이를 통해 모형의 의의를 살펴볼 수 있었다. 본 연구를 통해 학생들이 문제설정의 진정한 의미를 이해할 수 있는 기회를 갖게 되고, 능동적 학습자로 거듭날 수 있기를 기대한다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권2호
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• pp.483-496
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• 2018

국가직무능력표준, NCS(National Competency Standards)는 대학이나 기업체 모두에서 매우 중요한 이슈로 대두되고 있다. NCS는 그동안 직업훈련기관에서 주로 사용되어 왔으나 최근 들어 2,3년제 전문대학뿐만이 아니라 4년제 대학에서도 점차 관심을 가지고 있는 추세이다. 문제해결능력, 의사소통능력, 대인관계능력 등의 NCS의 직업기초능력과 같은 소프트스킬들은 기술이 비약적으로 발전하는 지식정보사회에서는 구체적인 기술능력보다 더욱더 중요성이 증대되고 있다. 본 연구는 NCS의 직업기초능력과 북미와 유럽 등지에서 캡스톤 디자인으로 많이 활용하고 있는 Formula SAE 활동과의 연관성을 대회 현지관찰조사, 학생들이 작성한 대회 관련 문서들 그리고 미국 링컨에서 열린 Formula SAE대회와 한국 KSAE 대회에 참가한 학생들을 대상으로 하는 설문 조사를 통하여 분석하였다. 결과에서 학생들이 참가한 Formula SAE 대회는 NCS 직업기초능력 항들과 전반적인 관점에서 밀접한 속성을 가진다는 것을 알 수가 있다. Formula SAE 활동이 NCS 직업기초능력 향상에 얼마나 도움이 되는가에 대한 설문조사에서 해외 및 국내 모두 전반적으로 리커트척도 5점 만점에 모두 4.0 이상의 점수를 나타내며 도움이 되는 것으로 나타났다. 참고로 양 대회 참가학생들 간에 수학적능력, 의사소통능력, 문제해결능력 항들은 통계적으로 유의미한 관계를 나머지 항들은 유의차가 없는 것으로 나타났다.

• 한국과학교육학회지
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• 제33권4호
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• pp.708-717
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• 2013

21세기 과학교육은 학생들의 과학에 대한 흥미, 창의적 융합 사고의 신장을 위하여 다양한 가능성을 탐구하고 있다. 이를 위하여 정부에서는 STEAM 교육을 강조하고 있는데, 본 연구에서는 교육과학기술부가 지원하는 2011년 'STEAM 리더스쿨', 'STEAM 교사연구회' 개발 프로그램을 통해 STEAM 교육의 각 분야별 연계 빈도와 아울러 기술 및 공학 분야와의 연계 교수학습 전략을 수립한 교사들의 인식을 분석하였다. 총 1,277차시, 751개 교수학습 자료를 분석대상으로 하였으며, 기술 및 공학 분야와의 교수학습 전략 분석을 위하여 개발된 프로그램에서 제시된 '생활 속 관련 내용 소개', '원리 이해 및 적용', '구상 및 설계' 등의 공통 전략을 추출하였다. 연구의 결과로 기술 및 공학의 연계 빈도는 초등학교의 경우 예술 및 수학 분야보다 낮았으며, 중 고등학교로 갈수록 연계 빈도가 높게 나타났다. 기술 분야와의 연계 전략으로는 '생활 속 기술 내용 소개', 공학 분야의 경우는 '공작 활동'이 가장 많은 교수학습 전략으로 사용되었다. 그러나 '공작 활동'의 경우 공학의 주된 방식임에도 불구하고 많은 교사들이 기술적인 내용으로 이해하며 학습 전략을 구성하는 것으로 나타났다. 앞으로 STEAM 교육이 교육 현장에 효과적으로 정착되기 위해서는 내용 중심적인 연계에서 나아가 각 분야의 본성과 교육적 함의를 기반으로 하는 전략적 교수학습 방안에 대한 깊은 고찰의 노력이 필요해 보인다.

• 대한수학교육학회지:수학교육학연구
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• 제26권3호
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• pp.333-354
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• 2016

학생들의 '비와 비율 개념의 발달 과정'에서 변화율 개념이 어떻게 드러나는지에 대한 연구는 추후 변화율 관점에서 미분의 원리를 지도하는 연구에 중요한 기초연구가 될 수 있다. 특히 비율 개념 이해의 상태에 따라 이후 변화율 개념 발달에 장애물 혹은 중요한 개념적 발판이 될 수 있는지에 대하여, 학생을 대상으로 확인한 연구가 드물다는 점에서, 비율 개념과 변화율 개념의 관계에 대한 교수실험은 이후 변화율 관점에서의 미분 학습 관련 연구에 의미 있는 연구 자료를 제공해줄 것으로 보인다. 본 연구는 비율 개념이 변화율 관점에서 함수의 변화를 인식하는데 영향을 준다는 가설을 확인하기 위한 연구이자, 내포량에 해당하는 농도의 변화 과정에 대한 탐구과정을 통하여 학습자의 비율 개념에서 변화율 개념 형성 과정에 대한 이해의 폭을 넓히기 위한 기초연구이다. 세 명의 고등학교 1학년 학생들을 대상으로 그들이 가지고 있는 비율 개념을 확인하고 과제 수행과정에서 비율 개념의 변화를 관찰했다. 또한 비가 변하는 상황 속에서 비율로 함수의 변화를 설명하는 활동을 통하여, 참여 학생들이 변화율 관점에서 함수의 변화를 인식하고 표현하는 것을 관찰한 결과, 비율 개념의 변화가 변화율 관점에서 함수의 변화를 인식하는 것에 변화를 가져올 수 있음을 확인하였다.