• 한국과학교육학회지
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• 제39권2호
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• pp.295-305
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• 2019

본 연구와 관련된 선행 연구에서는 과학 교수 학습 과정에서 효과적인 시각적 표상 활용과 연구를 촉진하기 위한 목적으로 2개 차원으로 구성된 시각적 표상 능력의 교육목표 분류체계(visual representation competence taxonomy: VRC-T)가 개발되었다. 본 연구에서는 이러한 VRC-T에 기초하여 그림자 현상에 대한 초등학생의 시각적 표상 능력을 조사하고 그림자에 대한 과학 지식과 표상 능력 사이의 관계 및 VRC-T 인지 과정의 위계 관계를 탐색하고자 하였다. 연구 결과 그림자 현상에 대한 초등학생의 시각적 표상 능력을 '해석하기', '통합하기', '구성하기'의 대범주로 나누어 보면 대체적으로 '해석하기'가 가장 점수가 높고, 다음이 '구성하기', '통합하기'의 순으로 나타났다. 또 학생들이 정규 교육과정에서 그림자 관련 단원을 학습한 이후임에도 불구하고 시각적 표상 능력은 높지 않은 것으로 나타났다. 한편 텍스트 기반의 과학 지식은 시각적 표상 능력의 모든 범주와 상관이 높지 않았다. 이것은 텍스트 형식의 과학 지식을 가지고 있더라도 시각적 표상 능력은 갖추어져 있지 않을 가능성이 크다는 것과 과학 수업에서 시각적 표상을 좀 더 강조하여 다루어야 할 필요성을 나타낸다. 마지막으로 서열화 이론에 따라 그림자 현상에 대한 시각적 표상 능력의 인지 과정 위계 관계를 탐색한 결과, 인정비율을 다소 느슨하게 하는 경우 6개 인지 과정 사이에 일직선의 위계 관계가 발견되었다. 이것은 평가 도구나 과제, 시각적 표상 능력을 지도하는 수업 활동을 계획할 때 VRC-T가 유용하게 활용될 수 있는 분석틀임을 시사한다.

• 한국과학교육학회지
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• 제38권2호
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• pp.161-170
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• 2018

과학자들은 연구 과정에서 다양한 시각적 표상을 다양한 방식으로 활용한다. 과학 교수 학습 과정에서도 시각적 표상은 과학 개념을 가르치거나 이해하기 위한 수단으로, 또 학생의 과학적 사고를 촉진하고, 탐구 능력을 증진시키기 위한 도구로 활용될 수 있다. 본 연구에서는 과학 교수 학습 과정에서 효과적인 시각적 표상 활용을 촉진하고, 체계적인 과학교육 연구의 기초를 제공하고자 하는 목적으로 시각적 표상능력의 교육목표 분류체계(visual representation competence taxonomy: VRC-T)를 개발하였다. VRC-T는 시각적 표상 유형과 인지 과정, 2개 차원으로 구성하였고, 선행 연구를 고찰하여 초기 모형을 개발한 뒤 교사 중심의 타당도 검토 결과, 전문가 중심의 타당도 검토 결과를 반영하여 최종 모형을 개발하였다. 최종 모형에서 시각적 표상 유형은 크게 '기술적 표상', '과정적 표상', '설명적 표상'으로 구분하였으며, 시각적 표상의 인지 과정은 크게 '해석하기', '통합하기', '구성하기'로 구분하였다. VRC-T의 타당화 과정과 각 세부 범주의 개요 및 예시를 설명하였고 가능한 활용 방안을 제안하였다.

• 과학교육연구지
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• 제41권1호
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• pp.152-165
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• 2017

직선 도선 주위에 자기장이 생기는 현상은 중등 교육과정에서 다루는 전자기학의 핵심 개념 중 하나이다. 아울러 비가시적인 전류와 자기장의 관계를 설명하는 과정에서 시각적 표상이 사용되는 대표적 사례이다. 이 연구에서는 중학교 3학년 남녀 112명을 대상으로 전류가 흐르는 직선 도선 주위의 자기장에 관한 문제 상황을 제시하고, 시각적 표상에 관련하여 표상 해석, 구성, 적용 능력을 조사하였다. 분석 결과에 따르면 75% 이상의 응답자가 전류와 자기장을 뜻하는 화살표의 의미를 타당하게 해석하였다. 그러나 50% 남짓은 전하가 자기장을 따라 운동하는 것으로 혼동하였고 주어진 시각적 표상을 전체적으로 올바르게 해석한 학생은 3분의 1미만이었다. 또 전체 응답자의 60 % 이상이 직선 도선의 자기장을 원형 폐곡선 모양으로 표현했지만 자기력선의 조밀함을 올바르게 나타낸 경우는 6.3 %에 불과했다. 또 나침반의 방향으로 상황을 바꾸어 표상 적용 능력을 조사한 결과, 과학적 표현에 해당하는 응답자의 비율이 상당히 줄어들었다. 학생들의 표상 능력을 점수화 한 결과 시각적 표상의 해석, 구성, 적용 능력의 순으로 점수가 나타났고 이들 사이에는 유의미한 상관관계(0.3~0.5)가 있는 것으로 나타났다. 이는 세 가지 표상 능력 요소가 서로 연관이 있으면서도 독립적임을 시사한다. 이러한 연구 결과들은 과학 학습 과정에서 시각적 표상을 효과적으로 활용하고 학생들의 표상 능력을 높일 수 있는 방안에 대한 연구가 필요함을 시사한다.

• 한국과학교육학회지
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• 제37권2호
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• pp.253-262
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• 2017

본 연구에서는 중등 전자기 수업에서 사용하는 시각적 표상의 역할에 대한 교사의 인식과 활용 실태를 조사하고 시각적 표상 활용과 관련해서 교사가 겪는 어려움을 파악하고자 하였다. 조사는 온라인 설문 방식으로 진행되었으며 과학교사 121명이 참여하였다. 연구 결과에 따르면, 교사들은 전자기 수업에서 시각적 표상 활용의 중요성에 대해 전반적으로 동의하였으나, 시각적 표상을 주로 과학 지식의 전달 도구로만 인식하는 경향이 있었다. 실제 수업에서 활용하는 방식은 주로 인터넷을 검색을 바탕으로 컴퓨터를 활용해 제시하는 방법을 가장 많이 사용하였다. 구체적으로 전자기 수업에서 널리 활용되는 세 가지 시각적 표상(검전기의 정전기 유도, 전류 주변의 자기장, 전동기의 구조와 원리)에 대해 활용 방식을 조사한 결과, 학생 중심 활용보다 교사 중심 활용이 두 배 가량 많았고, 시각적 표상의 '해석', '구성', '적용', '평가'와 관련해서는 '교사의 구성'이 가장 빈번한 것으로 나타났다. 이러한 교사 중심의 시각적 표상 활용 실태는 시각적 표상의 역할에 대한 교사의 제한적 인식과 밀접하게 연관되어 있는 것으로 보인다. 또한 주어진 세 가지 시각적 표상 활용과 관련된 교사의 어려움은 크게 '교사 자신', '학생', '표상 자체의 특성', '자료 부족이나 수업환경'에 기인한 것으로 범주화되었다. 시각적 표상의 연구와 개발에 있어서 이러한 요인들이 적극 고려되어야 하며 과학 수업에서 시각적 표상을 효과적으로 활용하기 위해서는 시각적 표상의 역할에 대한 교사의 인식이 확장되도록 하고, 교사의 표상 활용 능력을 증진시키는 것이 필요하다.

• 대한수학교육학회지:학교수학
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• 제13권1호
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• pp.155-173
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• 2011

본 연구는 문장제를 표상하는 능력의 신장을 목적으로, 문장제를 시각적 스키마의 형태로 유형화하여 학생들에게 제시하는 스키마 기반 프로그램을 구성하고 그 효과성을 검증하고자 하였다. 초등학교 2학년 60명 학생들을 실험조건과 비교조건에 무선배치하고 초등학교 2학년 수학-가 두 개 단원의 내용을 정하여 실험조건에는 시각적 스키마 기반 프로그램(Visual Schema Based Program)을 제시하고 비교조건에는 현교육현장에서 활용되는 교사용 지도서에 근거하여 다이어그램이나 그래프와 같은 문제해결 전략을 제시하는 수업을 실시하였다. 프로그램 효과를 검증하기 위해 사전 검사를 공변인으로 하는 일원 공변량분석(Oneway ANCOVA)을 실시한 결과 스키마 조건의 학생들이 유의미하게 높은 문제해결력을 보여주었으며 이와 같은 결과는 사전 및 사후검사에서 사용된 문장제의 난이도를 고려했을 때 더욱 두드러지는 차이를 보여주었다. 더 나아가서 실험조건에 있는 학생들이 스키마를 사용하는 빈도와 문제에서 요구되는 스키마를 얼마나 정확하게 활용했는지에 따라 문제해결능력에 관계가 있는 지 분석한 결과 도구의 사용빈도와는 .50, 그리고 도구 사용의 정확성과 는 .58의 높은 상관관계가 있는 것으로 나타났다. 이와 같은 결과는 문제의 표상과 문장제 해결이 서로 높은 관계가 있으며 스키마 기반 프로그램이 문제의 표상능력을 높이며 문제해결력 향상에 긍정적인 영향을 미친다는 것을 보여준다.

• 디지털융복합연구
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• 제14권6호
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• pp.535-546
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• 2016

철자지식과 음운인식이 시각적 단어 해독과 부호화에 미치는 영향을 알아보기 위하여, 5세에서 8세의 아동 각 15명씩 총 60명을 대상으로 철자지식(자모지식, 소리-글자 대응지식, 철자표상), 음운인식(단어인식, 음절인식, 음소인식), 시각적 단어 해독(자소-음소 일치 단어 읽기, 불일치 단어 읽기), 시각적 단어 부호화(자소-음소 일치 단어 받아쓰기, 불일치 단어 받아쓰기) 과제를 실시하였다. 그 결과 철자지식, 음운인식, 시각적 단어 해독, 시각적 단어 부호화의 모든 과제에서 연령 집단 간 수행력 차이가 유의하였고, 각 과제 수행력 간 유의한 정적 상관관계가 있었다. 이 중 불일치 단어 철자표상, 음절인식, 음소인식이 본 연구 대상자들을 연령에 따라 보다 민감하게 구분하는 것으로 나타났다. 시각적 단어 해독과 부호화 능력을 예측하는 변인으로 음운인식보다는 자모지식과 철자표상과 같은 철자지식 능력이 포함되었다. 본 연구결과는 학령기 전후 철자에 보다 익숙해지면 음운인식보다 철자지식이 시각적 단어 해독과 부호화에 더 많은 영향을 미친다는 것을 시사한다.

• 대한수학교육학회지:학교수학
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• 제14권1호
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• pp.1-28
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• 2012

본 연구는 30명의 고등학교 2학년 학생들을 통해서 수학적 시각화의 구성 요소를 알아보고, 시각화 구성 요소들이 수학 문제 해결 과정에서 어떻게 활용되는지를 알아보는 것이다. 특히, 30명의 학생들 중 시각성 평가가 높은 5명의 학생들에 대해서 질적 사례 연구를 실시하였다. 분석 결과를 보면, 시각화의 구성 요소는 크게 정신적 이미지, 외적 표상, 이미지의 변형 및 조작, 공간 시각화 능력으로 범주화 (Guti$\acute{e}$rrez, 1996) 되었고, 각 요소마다 더 세분화되어져 나타났다. 또한, 수학 문제 해결 과정에서 시각화 요소들은 외적 표상을 생성하기 전에 기본적으로 정신적 이미지를 생성하고 있었고, 정형화된 정신적 이미지의 경우 문제 해결에 대한 학생들의 풍부한 사고를 억제하고 문제에 대한 부적절한 풀이 결과를 이끌어낼 수 있는 부정적인 영향을 주었다. 차원 변화에 의해서 이루어지는 이미지 변형 및 조작을 어려워하는 학생들이 있었으나, 문제 해결 과정에서 답을 추론하기 위한 이미지 탐색 활동과 도출된 답의 정당화를 위해서 이미지 조작 활동을 활용하고 있었다.

• 한국인지과학회:학술대회논문집
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• 한국인지과학회 2002년도 춘계학술대회
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• pp.59-64
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• 2002

인지심리학 및 인지언어학 분야에서 시도한 어휘 표상, 특히 움직임과 관련된 동사의 인지도식에 관한 연구들을 비교해보고자 한다. 인간의 언어학적인 지식을 도식적으로 표상 하고자 하는 노력은 언어의 통사적인 외형에만 치중하는 연구에서는 언어의 의미구조를 파악하기 힘들다고 판단하고 의미적인 범주화를 중요시하게 되었다. 본 연구에서는 시각적 이미지 도식을 중점적으로 살펴보기로 한다. 이미지 도식은 공간적 위치 관계, 이동, 형상 등에 관한 지각과 결부되어 있다. 이미지로 나타낸 표상은 근본적으로 세상의 인식과 세상에 대한 행동방법을 사용하게 하는 유추적이고 은유적인 원칙에 기초하고 있다. 이러한 점에 있어서, 언술을 발화한 화자는 어느 정도 주관적인 행동의 능력과 그가 인식한 개념화에서부터 문자화시킨 표상을 구성한다. 인지 원칙에 입각한 의미 표상에 중점을 둔 도식으로는, Langacker, Lakoff, Talmy의 도식이 있다. 프랑스에서 톰 R. Thom과 같은 수학자들은 질적인 현상에 관심을 가져 형역학(morphodynamique)이론을 확립하였는데, 이 이론은 요즘의 인지 연구에 수학적 기초를 제공하였다. R. Thom, J. Petitot-Cocorda의 도식 및 구조 의미론의 창시자라고 불리는 B.Pottier의 도식이 여기에 속한다 J.-P. Descles가 제시한 인지연산문법(Grammaire Applicative et Cognitive)은 다른 인지문법과는 달리 정보 자동처리과정에서 사용할 수 있는 연산자와 피연산자의 관계에 기초한 수학적 연산작용을 발전시켰다. 동사의 의미는 의미-인지 도식으로 설명되는데, 이것은 서로 다른 연산자와 피연산자로 구성된 형식화된 표현이다. 인간의 인지 기능은 언어로 표현되며, 언어는 인간의 의사소통, 사고 행위 및 인지학습의 핵심적 기능을 담당한다. 인간의 언어정보처리 메카니즘은 매우 복잡한 과정이기 때문에 언어정보처리와 관련된 언어심리학, 인지언어학, 형식언어학, 신경해부학 및 인공지능학 등의 관련된 분야의 학제적 연구가 필요하다.

• 대한수학교육학회지:수학교육학연구
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• 제23권2호
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• pp.153-171
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• 2013

본 연구의 목적은 학생들의 수학적 사고 스타일에 따른 문제해결과정에서 나타나는 특징을 발견함으로써 교사가 학생에게 다양한 표상을 제공하는 방법론에 대한 시사점을 주는 것이다. 이러한 특징들을 분석하기 위해서 대학교 1학년 학생 202명에게 지필검사를 실시한 후 수학적 사고 스타일을 고려한 4개 그룹으로 분류하여 그룹별로 두 명씩 총 8명에 대해 인터뷰를 실시하였다. 그 결과, 수학적 사고 스타일은 수학적 개념 정의방법, 표상에 대한 문제해결, 표상 간의 번역능력과 관계가 있다고 결론지을 수 있었다. 이러한 결과를 토대로 Dienes의 지각적 다양성의 원리를 구체화하여 향후 교수학습에서 다양한 표상을 제시하는 방법론에 대한 시사점을 줄 것으로 기대할 수 있다.

• 디지털융복합연구
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• 제14권8호
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• pp.555-564
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• 2016

공간 지각은 일반적으로 물체(형태)를 인식하는 능력에 대한 문제로 여겨진다. 대안적으로, 형태 지각 연구는 시각 공간의 기하학에 관한 논의에 기여한다. 이러한 공간의 기하학은 일반적으로 유클리드가 아닌, 타원, 유사성, 또는 아핀(affine) 기하학으로 알려져 왔다. 다시 말해, 많은 형태 지각 연구들에서 보여 왔듯, 공간은 변형된 기하학으로 지각된다. 이 논문의 목적은 지각된 형태와 시각적으로 유도되는 행동과 관련된 시각 공간의 기하학에 대한 이해를 돕기 위함이다. 따라서 지각과 행위의 관계에 대해 설명하고 있는 두 이론을 비교해 본다. 제한된 인지와 더 나아가서, 인공 지능 연구와의 융합에 있어서 이러한 인간의 기본적인 공간 지각 능력과 시각적으로 유도되는 행위를 먼저 이해하는 것이 중요하다.