• 한국빅데이터학회지
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• 제5권1호
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• pp.11-27
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• 2020

본 논문에서는 교육종단연구 데이터를 효과적으로 저장·처리·분석하기 위한 데이터 플랫폼을 개발하고, 이를 서울교육종단연구(SELS)에 적용하여 유용성을 확인한다. 플랫폼은 데이터 전처리부와 데이터 분석부로 구성된다. 데이터 전처리부에서는 1) 마스킹 2) 요인화 3) 정규화·이산화 4) 데이터 유도 5) 데이터 웨어하우징 과정을 통해 교육종단연구 데이터 웨어하우스를 생성하게 된다. 데이터 분석부는 OLAP과 데이터 마이닝(DM)으로 구성된다. 먼저, OLAP에서는 측정값 선정, 스키마 설계를 거쳐 OLAP을 수행하게 된다. 이후 DM에서는 변수 선택, 연구모형 선택, 데이터 수정, 인수튜닝, 모형학습, 모형평가 및 해석단계를 거친다. 본 플랫폼에서 전처리 과정을 거쳐 생성된 데이터 웨어하우스는 다양한 연구자들에 의해 공유될 수 있고, 지속적인 연구결과 데이터 셋의 축적이 가능하므로 후속 연구자들은 추가적인 분석을 수월하게 수행할 수 있게 된다. 또한, 정책입안자들도 SELS 데이터 웨어하우스에 직접 접근하여 다차원 분석을 통해 온라인으로 분석할 수 있어 과학적인 의사결정이 가능하게 된다. 본 연구에서는 개발된 플랫폼의 유용성을 입증하기 위해 SELS 데이터를 플랫폼 상에서 구축하고 수학 학업성취도를 측정값으로 선정하여 OLAP 및 DM을 수행하였으며, 측정값에 영향을 주는 다양한 요인을 데이터 마이닝 기법을 사용하여 분석하였다. 이를 통해 데이터 기반 교육정책 시사점을 빠르고 효과적으로 도출할 수 있었다.

• 한국학교수학회논문집
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• 제16권4호
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• pp.655-674
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• 2013

현재의 학업성취도 평가가 직업교육이 목적인 특성화고에 적절치 못하다는 현장의 요구를 수용하여 교육과학기술부(2012)는 2013년부터 특성화고 학생의 직업역량 강화를 위해 직업기초능력평가를 도입하기로 하였다. 이 평가의 결과는 인증서로 제공되어 취업 과정에 활용될 수 있게 된다. 이에 본 연구의 목적은 특성화고 학생들의 기초학력을 신장시키고 나아가 이후 학생들이 직업 세계에 적응할 수 있도록 지원하는 수학학습 지원 자료를 개발하는 데 있다. 특성화고 학생들은 수학 기초학력 부족으로 직업기초능력평가에 어려움이 많을 것으로 보여, 이 학생들의 잠재력이 최대한 발휘될 수 있도록 효율적인 수학학습이 이루어져야 할 것이다. 이를 위해 초등학교에서 중학교 3학년까지 수학과 교육과정 지도 내용에서 이후 특성화고 학생들에게 요구되는 수리 활용 능력 학습 요소를 추출하였다. 이를 근거로 내용 영역별 단계 및 하위 레벨을 구성하고, 해당 학습 요소를 구성하여 내용 영역별 학습 요소를 체계화하여 직업기초능력을 향상시킬 수 있는 수리 활용 능력 향상을 위한 프로그램을 개발하였다.

• 대한공업교육학회지
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• 제31권2호
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• pp.64-82
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• 2006

이 연구에서는 학습자 개인의 다양한 지적 능력을 파악할 수 있는 다중지능이 성별에 따라 기술적 문제해결력에 어떠한 영향을 미치고 있는가를 조사하여, 성별에 따른 기술적 문제해결력의 차이를 줄이기 위한 방안을 제시하고자 한다. 연구의 대상은 광역시 이상에 소재한 중학교 3학년 833(남학생 423, 여학생 410)명이었고, 문용린(2001)과 1998년 CRESST에서 개발한 도구를 사용하였다. 연구의 결과 첫째, 신체운동지능, 논리수학지능, 자연친화지능, 음악지능, 대인관계지능, 자기성찰지능은 남학생과 여학생간에 통계적으로 유의한 차이가 있는 것으로 밝혀졌다. 둘째, 기술적 문제해결력의 자기조절성향과 문제해결전략에서 남학생과 여학생간에 통계적으로 유의한 차이가 있는 것으로 밝혀졌다. 셋째, 자기조절성향에 영향을 미치는 다중지능으로 남학생은 논리수학지능, 언어지능, 자기성찰지능, 자연친화지능, 여학생은 논리수학지능, 자기성찰지능, 자연친화지능, 언어지능으로 밝혀졌다. 넷째, 문제해결력에 영향을 미치는 다중지능으로 남학생은 논리수학지능, 음악지능, 신체운동지능, 여학생은 언어지능과 음악지능으로 밝혀졌다. 다섯째, 지식 개념도 작성에 영향을 미치는 다중지능으로는 남학생과 여학생 모두 논리수학지능으로 밝혀졌다. 연구의 결과 나타난 성별에 따른 차이를 줄이기 위해, 초 중등학교 교육과정 개발에 다중지능과 직 간접적으로 관련된 분야를 집중적으로 개발할 수 있도록 고려한다면 다중지능의 차이에 의해서 발생되는 학업성취도 차이를 어느 정도 극복할 수 있을 것으로 판단된다.

• 정보처리학회논문지:소프트웨어 및 데이터공학
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• 제4권11호
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• pp.509-520
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• 2015

대학수학능력시험(수능)은 고등학교 3년간의 학업 성취도를 측정하는 대표적인 평가 도구로서 대한민국 대학 입시에 있어 매우 중요한 역할을 하는 시험이다. 응시생들의 학업 성취도를 효과적으로 평가하기 위해서는 수능의 난이도가 적절하게 조절되어야 하나 지금까지는 수능 난이도의 편차가 매우 크게 나타나 매 입시연도마다 여러 가지 문제점을 야기해왔다. 본 연구에서는 전문가의 판단에 의존한 기존 방식에서 벗어나 지금까지 시행된 모의고사 및 실제 시험을 통해 축적된 자료를 바탕으로 데이터마이닝 기법을 적용하여 영어영역 문제의 난이도를 예측하는 모델을 구축하고 난이도 예측에 영향을 미치는 요소를 판별하고자 한다. 이를 위해 각 문항의 특성을 판별할 수 있는 여러 지표와 함께 지문, 문제, 답안 등에 나타난 단어들의 특징을 토픽 모델링(topic modeling) 기법을 이용하여 정량화하고 이를 바탕으로 선형회귀분석 및 의사결정나무 기법을 이용하여 각 문항의 난이도를 예측하는 모델을 구축하였다. 구축된 예측 모델을 실제 문제에 적용한 결과 난이도의 상/하 구분에 대한 예측 정확도는 90% 수준으로 나타났으며, 실제 정답률 대비 오차 비율은 약 16% 이내인 것으로 나타났다. 또한 배점 및 문제 유형이 문제의 난이도에 큰 영향을 미치며 지문이 특정 주제에 관련된 경우에도 난이도에 영향을 미치는 것을 확인하였다. 본 연구에서 제시된 방법론을 이용하여 영어영역 각 문제들에 대한 기대 정답률의 범위를 추정할 수 있으며 이를 종합하여 영어영역 전체 문제에 대한 정답률 예측을 통해 적절한 난이도의 문제를 출제하는 데 기여할 수 있을 것으로 기대한다.

• 한국수학교육학회지시리즈E:수학교육논문집
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• 제20권2호
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• pp.295-326
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• 2006

수학교육의 중요성에도 불구하고 아직까지 고등학교 교육현장에서는 많은 학생들이 수학에 흥미를 잃고 어려움을 느끼며 입학시험이라는 현실 때문에 진정한 의미의 '수학하는' 경험을 하지 못하고 있는 실정이다. 본 논문은 이러한 문제점을 해결하고 수학에 좀 더 자신감을 갖고 스스로 공부하는 수업방식을 찾고자 하였다. 따라서 요즈음 학생들의 인터넷 사용이 생활화되어 있으므로 수학사와 역사, 과학, 실생활 문제 활용 및 자기평가를 바탕으로 한 '수학적 힘의 신장' 프로그램을 개발하여 교실에서 수업한 내용을 동영상으로 제작하여 학생들로 하여금 반복학습 할 수 있게 함으로써 공교육의 내실화를 통한 자기주도적 학습력을 신장시키고자 하였다. 우선 수학교과의 자기주도적 학습력의 신장과 인터넷학습프로그램의 시청여건, 학생 학부모의 인터넷 활용 교육에 대한 관심도에 대하여 실태분석을 실시하였고 문헌연구를 통하여 기존의 수학교과에서의 수학사 지도의 의의 및 협력학습, 수준별 학습, 자기주도적 학습, 인터넷 활용수업에 대하여 살펴보았다. 실제 '수학적 힘의 신장' 프로그램 적용에 있어서 먼저 프로그램 정착을 위한 교육적 여건을 조성하고 교수-학습 자료를 수집하며 교수-학습 모형의 체계를 확립하고 인터넷 메일과 교실 기자재를 활용한 학습을 위한 자료를 개발하며 수학 학습계획의 확립 및 실천을 위한 지도를 실시하였다. 이 후 '수학적 힘의 신장' 프로그램을 적용한 수준별 협력 발표 학습의 교수-학습 모형을 적용함과 동시에 보충 보통 심화과정의 수준별 학습지를 제작, 활용하고 인터넷 이메일과 교실 기자재를 통한 수업 동영상 시청을 지도하였다. 또한 프로그램이 얼마나 효과가 있었는지에 대해 수학교과에 대한 흥미도 태도 및 수학과 학업성취도, 자기주도적 학습의 변화를 통하여 알아보았다. 마지막으로 수학학습에 학생의 자발적 참여를 위한 여건 마련과 '수학적 힘의 신장' 프로그램 및 이를 적용한 교실수업 동영상 자료 반복학습의 구안 및 적용에 관한 결론과 제언을 기술하였다.

• 공학교육연구
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• 제14권2호
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• pp.21-29
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• 2011

본 연구의 목적은 공과대학 비적성 학생들을 위하여 진로지도 프로그램을 개발할 때 필요한 기초연구이다. 이를 위해 공과대학 재학생들을 대상으로 Holland 직업적성검사를 실시하고 이를 분석하는 것을 기초로 시작하였다. 연구방법은 먼저 Holland 직업적성검사를 실시하여 공학적성 학생과 공학비적성 학생을 구별하였다, 그리고 공학적성 학생과 공학비적성 학생의 공학수학 성적을 비교하였다. 마지막으로 공학비적성 학생들을 인터뷰하여 학생들이 무엇을 필요로 하는지 내용 분석을 하였다. 분석결과 및 해석은 공학비적성 학생들의 진로지도 프로그램 개발안을 제시하는 데 활용되었다.

• 한국게임학회 논문지
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• 제6권3호
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• pp.33-42
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• 2006

본 연구는 초등학교 수학과 도형 영역에서의 수준별 학습을 지원하기 위한 어드벤처 게임형 학습 프로그램을 개발하는 것이다. 제7차 교육과정에서는 학생의 능력, 적성, 필요, 흥미 에 대한 개인차를 최대로 고려하는 수업을 통하여 학생 개개인의 성장 잠재력과 교육의 효율성을 극대화할 수 있도록 수준별 교육과정을 도입하였다. 그러나 수준차가 심한 다인수 학급체제에서 학생들의 개인차를 고려한 개별화 학습을 실시하여 교육의 수월성을 추구하기에는 많은 어려움이 있다. 따라서, 본 연구는 van Hiele 이론을 적용한 수준별 게임 학습을 제공하고, 학습자들의 흥미와 관심을 높일 수 있는 어드벤처 게임형 학습 프로그램을 개발하였다. 본 프로그램은 심화 보충학습이 필요한 학습자들에게 개인차를 고려한 수준별 학습을 지원하여 학업 성취도를 높일 수 있을 것이며 공간 지각 능력이 필요한 도형 학습에서 다양한 조작활동을 제공함으로써 학습자들의 공간 감각을 기를 수 있을 것이다.

• 디지털융복합연구
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• 제19권10호
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• pp.63-73
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• 2021

코로나19 사태로 인하여 일반 대학에서 갑작스럽게 시행된 온라인 수업은 학력저하에 대한 많은 우려감이 팽배한 상황이다. 이에 본 연구는 오프라인으로 진행되었던 같은 과목(미적분학I)의 같은 내용의 수업을 100% 온라인수업으로 수행하면서 그에 걸맞은 다양한 교수학습방법을 통해 수업의 질을 유지하고자 했다. 그 결과 학생들의 학업 성취도는 오프라인 수업 때와 유사하거나 오히려 우월한 성과를 보여주었고 학습자들의 인식 및 만족도에 있어서도 온라인수업의 장점들이 부각되었다. 그러나 이는 단순한 온라인수업의 성과라기보다는 기존의 오프라인 수업에 다양한 교수학습 자료와 테크놀로지 활용이 더하여진 교수자의 강의 운영에서 비롯된 결과로서 오프라인과 온라인이라는 매체의 차이보다는 교수학습방법의 완성도가 가장 큰 영향을 미쳤음을 파악했다. 본 연구는 코로나19 사태 이후로도 온라인수업의 잠재성과 비전을 보여주는 의미 있는 연구로서 향후 더욱 다양한 교육과정에서 검증 연구가 이어질 것을 기대한다.

• 실천공학교육논문지
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• 제12권2호
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• pp.363-369
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• 2020

이 연구는 청소년 대상 파이썬 활용 교육의 효과를 메타분석을 통해 정리하는 것을 목적으로 한다. 자료 분석을 위해 파이썬 활용 교육의 효과를 보고한 선행연구 6편을 선정하였다. 연구 결과를 정리하면 다음과 같다. 첫째, 파이썬 활용 교육의 전체 효과크기는 0.684로 나타났다. 둘째, 교육 효과를 종속변수 유형에 따라 비교 분석한 결과, 학업성취도 0.871, 인지적 영역 0.625, 정의적 영역 0.428로 나타났다. 셋째, 인지적 영역의 경우, 자기효능감 0.833, 문제해결능력 0.283, 컴퓨팅사고력 0.276, 코딩 역량 0.251의 순서로 나타났다. 넷째, 정의적 영역의 경우, 학습 흥미 0.56, 프로그래밍 흥미 0.417의 순서로 나타났다. 다섯째, 학교 급의 경우, 중학교 0.851, 고등학교 0.585, 대학교 0.435의 순서로 나타났다. 여섯째, 교과 영역의 경우, 수학 1.057, 디자인 0.595, 정보 0.585, 소프트웨어 0.28의 순서로 나타났다.

• 인지과학
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• 제27권2호
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• pp.159-219
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• 2016

수학적 사고력은 STEM(science, technology, engineering, mathematics) 분야에서의 학업적인 성취와 과학기술의 혁신에서 중요한 역할을 하고 있다. 본 연구에서는 학제 간 연구 분야인 수 인지(numerical cognition) 및 수학적 인지와 관련된 최근의 인지신경학적 연구 결과들을 종합하여 개관하였다. 첫째로 수학적 사고의 기초가 되는 뇌 기제의 위치와 정보처리 메커니즘을 확인하였다. 수학적 사고는 영역 특정적(domain specific)인 기능인 수 감각과 시공간적 능력뿐만 아니라 영역 일반적(domain general)인 기능인 언어, 장기기억, 작업 기억(working memory) 등을 기초로 하며 이를 토대로 추상화, 추론 등의 고차원적인 사고를 한다. 이 중에서 수 감각과 시공간적 능력은 두정엽(parietal lobe)을 기반으로 한다. 두 번째로는 수학적 사고 능력에서 관찰되는 개인 차이에 대하여 고찰하였다. 특히 수학 영재들의 신경학적인 특성을 신경망 효율성(neural efficiency)의 관점에서 고찰해 보았다. 그 결과 높은 지능이란 두뇌가 얼마나 많이 일하느냐가 아니라 얼마나 효율적으로 일하는가에 달렸다는 사실을 확인하였다. 수학 영재들의 또 다른 특성은 좌반구와 우반구 간의 연결과 반구 내에서 전두엽과 두정엽의 연결이 뛰어나다는 사실이다. 세 번째로는 학습과 훈련, 그리고 성장에 따른 변화 및 발전에 대한 분석이다. 개인이 성장하며, 수학 학습과 훈련을 하게 될 때 이에 따라 두뇌 피질에서도 변화가 반영되어 나타난다. 그 변화를 피질에서의 활성화 수준의 변화, 재분배, 구조적 변화라는 관점에서 해석하였다. 이 중에서 구조적 변화는 결국 신경 가소성(neural plasticity)을 의미한다. 마지막으로 수학적 창의성은 수학적 지식(개념)을 기초로 하여 수학적 개념들을 결합하는 단계가 요구되며, 그 후 결합된 개념들 중에서 심미적인 선택을 통해 수학적 발명(발견)으로 연결된다. 전문성이 높아질수록 결합과 선택이라는 두 단계가 더욱 중요해진다.