• 감성과학
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• 제23권1호
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• pp.29-40
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• 2020

시각장애인들에게는 길 찾기 및 탐색이 어려운 과제이기 때문에, 이들의 독립적이고 자율적인 이동성 향상에 대한 연구가 필요하다. 그러나 기존의 점자 촉각 지도는 여러 문제점을 가지고 있다. 이를 해결하기 위해 기술의 발달과 함께 촉각 지도에 다른 인터랙션 방식을 더하려는 시도들이 존재해왔다. 본 연구는 이러한 흐름 속에서 새로운 대화형 인터랙티브 촉각 지도 인터페이스를 개발하였다. 촉각 탐색을 하는 동안 사용자의 터치를 인식하여 음성 피드백을 제공하며, 사용자가 음성 에이전트와 대화를 나눌 수 있고 이를 통해 관심 지점에 대한 정보나 경로 안내를 받을 수 있다. 사용성 테스트를 진행하기 위해 프로토타입을 제작하였으며, 실제 시각장애인들을 대상으로 프로토타입 사용 후 설문 및 인터뷰를 통한 실험을 진행하였다. 점자를 사용한 기존 촉각 지도보다 본 연구에서 제작된 인터랙티브 촉각 지도 프로토타입이 시각장애인들에게 더욱 높은 사용성을 제공하였다. 시각장애인들은 본 연구의 프로토타입을 사용했을 때 더 빨리 시작 지점 및 관심 지점을 찾을 수 있었고 더 높은 독립성 및 확신을 가질 수 있었다고 보고하였다. 본 연구는 시각장애인의 지도 이용 및 경험을 향상시킬 수 있는 새로운 촉각 지도 인터페이스를 제시하였다. 실험에서 프로토타입의 개선 방향에 대한 다양한 피드백을 받을 수 있었다. 아직 개발 단계에 있기 때문에, 이를 반영한 후속 연구를 통해 이를 더욱 발전시킬 수 있을 것이다.

• 한국과학교육학회지
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• 제30권2호
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• pp.192-205
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• 2010

본 연구에서는 전라남도 교육청이 설치하여 운영하는 영재교육원 5곳에서 과학 영재 교육을 받고 있는 161명의 중학생을 대상으로 교육 프로그램의 내용, 학습 환경, 참여 태도, 영재교육 프로그램의 영향의 네가지 요소와 개선점에 관하여 학생들이 어떻게 인식하고 있는지를 리커트 척도형 설문과 서술형 설문을 이용하여 조사하였다. 네 가지 요소에 대한 리커트 척도형 설문 응답을 분석 한 결과 전체 평균은 3.70이었다. 이 중 과학 영재 교육 프로그램의 영향을 받은 것에 대하여 가장 만족하였으며, 프로그램의 내용, 참여 태도, 학습 환경 요소의 순으로 나타났다. 서술형 설문을 분석한 결과 학교 학습에 도움이 되는 이유로 학생들은 예습과 복습이 이루어진다는 점, 심화된 지식을 학습하여 학교 학습 이해의 폭을 넓힌다는 점, 문제 해결과정과 원리를 학습하고 이를 학교 학습에 적용한다는 점 등을 언급하였으며 학교 학습과 관련 없는 내용을 한다는 점, 높은 수준의 학습이 오히려 학교 학습을 방해한다는 점, 학교 학습 시간을 방해한다는 점 등을 학교 학습에 도움이 되지 않는 이유로 서술하였다. 대부분의 학생들이 학생의 활동을 실험이나 만들기 등의 직접적인 탐구활동과 같은 학생 주도활동 유형으로 서술 하였으며, 수업 중 교사의 활동을 보충 설명이나 수업 전반에 대한 안내등과 같이 학생의 활동을 돕는 보조 활동 유형으로 서술하여 교육 프로그램이 학생 주도적으로 운영되고 있음을 알 수 있었다. 또한 즐겁게 참여한 이유로 학교에서 해보지 못한 다양한 활동, 협동하여 문제를 해결하는 과정이나 자유로운 수업분위기, 새롭고 흥미로운 주제를 언급하였다. 마지막으로 학생들이 인식하는 과학 영재교육의 개선점은 실험기구나 책상 등의 시설물 교체, 컴퓨터 교체와 같이 환경과 관련된 것이 가장 많은 부분을 차지하였으며, 그 다음으로는 수업시수, 교육 프로그램, 편의 제공과 관련된 내용 순으로 나타났다.

• 한국콘텐츠학회논문지
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• 제9권9호
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• pp.60-67
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• 2009

본 논문은 물리 엔진을 사용하여 사면에서의 낙석 및 산사태가 발생되는 과정을 시뮬레이션해볼 수 있는 시스템 개발에 관하여 기술한다. 지금까지 사면과 관련된 3차원 시뮬레이션 시스템의 부재로 사면 정보에 대한 구성 부문의 입체적 해석, 안정성 평가, 낙석 및 산사태 시뮬레이션 등의 가상실험을 수행할 수 없었다. 그런 이유로 본 논문에서는 현실에서 발생되었거나 발생될 가능성이 매우 높은 낙석 및 산사태 현상을 가상실험에서 동일하거나 유사하게 발생시킬 수 있도록 해주는 시뮬레이터를 개발하였다. 시뮬레이터 개발을 위해서는 컴퓨터 게임 개발 등에서 주로 사용되고 있는 물리 엔진을 사용하며, 이를 기반으로 낙석 및 산사태가 발생되는 과정을 시뮬레이터를 통하여 보여준다. 본 시뮬레이터는 3차원 컴퓨터그래픽스 원리와 물리엔진을 기반으로 한 낙석 및 산사태가 발생되는 과정을 입체적으로 실감나게 보여줄 수 있는 시스템이다. 그러므로 본 논문의 결과는 기존에 개발된 사면 정보 데이터베이스의 입체적 활용과 가시적 서비스를 창출할 수 있기 때문에 차량 주행 안내 시스템, 지능형 도로 교통 체계 등에 활용되어 사용자 편익 도모 및 서비스의 고급화를 예상할 수 있다.

• 한국컴퓨터그래픽스학회논문지
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• 제25권3호
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• pp.11-20
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• 2019

본 연구는 시각 장애인의 도보 적응을 위한 새로운 가상현실 체험 환경을 제안한다. 제안하는 가상현실 체험 환경의 핵심은 몰입형 보행 상호작용과 딥러닝 기반 점자 블록 인식으로 구성된다. 우선, 시각 장애인의 입장에서 현실적인 걷기 경험을 제공함을 목적으로 제자리 걸음을 감지하여 걷기를 판단하는 트래커 기반 걷기 처리과정과 시각 장애인의 보행 보조 도구를 가상현실에 적용한 컨트롤러 기반 VR 흰지팡이를 설계한다. 또한, VR 흰지팡이를 활용한 길 안내 과정에서 도로 위의 점자 블록 인지 및 반응 등 종합적인 의사결정을 수행하는 학습 모델을 제안한다. 이를 기반으로 가상현실 도보 체험 환경에 대한 실험을 위하여 실외 도시 환경으로 구성된 가상현실 어플리케이션을 제작하고, 참가자를 대상으로 설문 실험 및 성능 분석을 진행하였다. 결과적으로 제안한 가상현실 체험 환경이 시각 장애인의 입장에서 현존감 높은 도보 체험을 제공하고 있음을 확인하였다. 그리고 제안한 학습과 처리과정이 인도와 차도, 인도 위의 점자 블록을 높은 정확도로 인지함을 확인하였다.

• 한국가정과교육학회지
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• 제32권4호
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• pp.53-65
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• 2020

본 연구는 가정과 교육 활동을 위한 가정실습실 공간 구축 및 활용 사례를 통해 진로 연계형 고등학교 선택 과목 확대를 위한 방안을 제시하고자 하였다. 고등학교 선택 과목 추이와 학교 실험·실습실의 교육적 효과에 대한 선행연구의 고찰, 이를 가정실습실 구축을 통한 진로 연계형 고등학교 선택 과목 사례를 서울의 일반고교 두 곳을 중심으로 제시하였다. 이를 통해 도출한 연구 결과는 다음과 같다. 첫째, 2020년 현재 고등학교 학생들의 진로 선택 과목 중 가정 교과 관련 과목 개설은 학교마다 차이가 있었다. 본 연구의 대상 학교의 경우 실험·실습실의 활용도가 높으며, 학생들의 선호가 있으나, 과목 개설에서 입시 과목과의 연관성에 대한 안내를 통해 학생들의 선택의 암묵적 유도가 있음을 알 수 있다. 둘째, 일반계 고등학교에서 가정교과 수업 시간 축소, 개설과목 축소는 교사 충원과 연관되며, 이는 궁극적으로 교과의 위기로 이어질 수 있으나 가정 교과와 진로 진학을 연계한 활동을 통해 학생들의 가정 교과에 대해 긍정적으로 인식하여, 이는 교과 선택으로 연장되고 있음을 제시하고 있다. 이를 통해 다양한 가정 교과 관련 과목의 개설과 홍보가 적극적으로 이루어질 필요가 있을 것으로 사료된다.

• 한국컴퓨터그래픽스학회논문지
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• 제28권3호
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• pp.79-89
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• 2022

최근 스마트폰이 널리 보급되고 모바일 기기의 그래픽스 처리 성능이 발전함에 따라 아이들의 물리적인 활동을 돕는 다양한 모바일 애플리케이션들이 연구되고 있다. 본 논문에서는 인공지능과 증강현실 기술을 활용해 모래성 쌓기 놀이를 안내하는 모바일 애플리케이션 SandUp을 제안한다. 모래성을 쌓는 과정에서 아이는 모바일 증강현실 기술을 활용해 제시된 목표 모래성을 현실 세계에 증강하여 살펴볼 수 있다. 또한, SandUp은 모래성의 완성을 돕기 위해 단계적으로 필요한 모래 모양과 Task를 알려주고, 모바일 폰의 카메라와 딥러닝 인식모델을 이용해 실시간으로 현재 진행 상황을 인식하고 시각적, 청각적 피드백을 제공한다. 우리는 Flutter와 TensorFlow Lite를 이용해 SandUp 앱의 프로토타입을 구현하였다. 제안하는 SandUp 앱의 사용성과 효과를 평가하기 위해 성인을 대상으로 설문조사를 수행하고 앱이 목표로 한 4-7세 아이들을 모집하여 실험을 진행했다. 실험 결과와 학부모의 피드백을 분석하여 앱의 발전 가능성 및 개선점을 도출하고 향후 연구 방향을 제시한다.

• 한국과학교육학회지
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• 제21권1호
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• pp.89-101
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• 2001

본 연구에서는 창의력 계발을 위한 교수 학습 자료를 개발하고 초등학생의 창의력에 미치는 효과를 조사하였다. 본 교수 학습자료는 초등학교 5,6학년 교육과정 속에서 적용 가능한 창의력 구성 요소와 창의활동을 선정하여 학생용 활동지와 교사용 지도서로 개발하였다. 학생용 활동지는 흥미를 유발하는 도입, 자세한 안내와 자료를 제공하고 확산적 발문으로 생각하며 스스로 하게 한 실험 활동, 정리활동인 마인드 맵, 심화활동인 '생각해봅시다'로 구성되어 있다. 연구대상은 초등학교 5학년 학생 156명이며 이를 두 집단으로 나누어 실험집단에는 본 연구에서 개발한 교수학습 자료를 적용하였고 비교집단에는 교과서에 의한 전통적인 수업을 실시하였다. 3개월 동안의 실험에서 창의력 사전 사후 검사를 실시하였다. 또한 실험집단을 창의력 점수를 기준으로 3집단(상, 중, 하)으로 구분하여 면담과 관찰을 하였다. 본 연구의 결과, 사후검사에서 실험집단이 비교집단보다 창의력점수가 높게 나타났다(p<0.01). 실험집단의 면담과 관찰결과 과제수행 능력에서 상위집단은 주어진 시간 안에 과제를 잘 완수하였고 중위집단은 시간이 지남에 따라 과제의 완성도가 높아졌으며 심화과제 해결정도도 향상되었으나 하위집단은 거의 해결하지 못했다. 전체적으로 언어적 표현보다 시각적 표현활동에 홍미를 갖고 참여하였다. 상위집단은 마인드 맵을 이용하여 학습 내용을 체계적으로 정리하였고 생각이나 느낌의 독창적인 표현능력이 향상되었다. 중위집단도 초기보다 정돈된 모습을 보였으나 하위집단은 어려워하였다. 상상하여 글이나 그림으로 표현하는 창의활동에서 상 중위 집단의 표현이 점차 유연해지고 독창적으로 되어갔다. 활동지 전체에서 학생들은 민감성, 재구성력, 정교성 등이 높아졌다. 학습활동에 있어서 전체적으로 다양한 표현방법을 이용하였고, 특히 그림이나 만화를 창의적으로 표현하는 활동에 흥미를 가지고 참여하였다.

• 과학교육연구지
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• 제42권3호
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• pp.371-389
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• 2018

본 연구는 주제 선정부터 결론 도출까지 학생 주도적으로 이루어지는 과학 탐구가 포함된 학생 연구 활동에서 학생과 교사들이 공통적으로 '주제 선정 단계'를 특히 어려워한다는 점에 주목하여 일반계 고등학교에서 '주제 선정 단계'를 중심으로 한 과학과제 연구 수업 실천 매뉴얼을 개발하고자 하였다. 선행연구 및 문헌들을 통해 이론적 기조가 되는 내용들을 추출하고, 추출된 내용이 실제 수업에서 구현될 수 있도록 실천적 지식에 근거하여 4단계 16차시 분량의 수업 매뉴얼을 개발하였다. 각 단계는 <오리엔테이션>, <소논문 리뷰 & 발표>, <다양한 정보원에서 과학 연구주제 찾기>, <최종 과학 연구주제 작성>으로 구성되어 있으며, 특히 3단계 '다양한 정보원에서 과학 연구주제 찾기'에서 영상, 신문기사, 과학잡지, 전통지식, 속담, 일상생활, 교과서 실험 속 연구주제 찾기의 세부 수업 활동을 통해 과학적 의문을 찾고 이를 연구주제로 발전시키도록 한다. 개발된 내용은 경상북도 G시 읍면지역의 일반계 S고등학교 2학년 자연반 학생들에게 적용하였다. 실험반은 개발된 수업 실천 매뉴얼에 따라, 대조반은 기존의 일반적인 과제 연구수업 단계에 따라 수업을 진행하고, 학생들이 작성한 최종 과학 연구주제 작성지, 과학적 문제발견 능력 검사, 과학에 대한 태도 검사, 수업 의견 조사지를 통해 적용된 수업의 결과를 비교 분석하였다. 그 결과 첫째, 실험반에서는 교과서 실험, 속담, 유튜브 영상, 신문 기사, 개인별 WHY NOTE 등 다양한 정보원을 통해 최종 연구주제를 선정했으며, 과학 연구 주제의 조건을 이해하고 연구 제목에 변인을 드러내 표현하였다. 그러나 대조반에서는 일부 학생들이 선정한 연구주제의 연구 범위가 구체적이지 못하거나 학생 수준에서 연구할 수 있는 범위인지를 전혀 고려하지 않고 작성했으며, 학생들에게 자율성을 최대한 많이 부여하다 보니 과제연구 활동의 의미를 제대로 이해하지 못하고 선행 연구물을 그대로 작성해서 제출하는 모둠이 많았다. 둘째, 과학적 문제발견 능력 검사 결과 대조반은14.84점에서 13.40점으로 1.44점 감소했으나(p>.05), 개발된 수업 실천 매뉴얼을 적용한 실험반의 경우 14점에서 25.42점으로 11.42점 증가(p<.05)하며, 하위 영역인 융통성, 정교성, 독창성 모두 점수가 상승함을 보였다. 셋째, 과학에 대한 태도 검사에서도 대조반의 경우 119.38점에서 116.96점으로 사전에 비해 사후 0.42점 감소(p>.05)하였으나, 실험반의 경우 119.80점에서 126.96점으로 10점 증가(p<.05)하는 결과를 보였다. 이와 같은 연구 결과를 토대로 본 연구에서 개발한 '주제 선정 단계' 중심 과제연구수업 실천 매뉴얼은 일반계 고등학교 교사들이 과학과제 연구 수업을 할 때 수업의 안내서 및 지침서로 활용할 수 있으며, 이를 통한 수업은 학생들의 과학적 문제 발견 능력을 향상시키고 과학에 대한 태도를 긍정적인 방향으로 변화시킬 수 있음을 확인하였다.

• 한국과학교육학회지
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• 제32권1호
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• pp.95-112
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• 2012

이 연구에서는 초등학생의 관찰과 분류를 중심으로 한 명시적이고 반성적인 교수 학습전략을 개발, 적용하여 학생들의 과학 탐구기능 향상에 미치는 효과를 알아보았다. 명시적이고 반성적인 교수 학습전략은 이론적 고찰 후에 초안을 개발하고 전문가 검토를 거쳐 수정, 보완하였다. 실제 수업 진행을 위해 실험집단은 명시적이고 반성적인 교수 학습전략을 적용하여 수업하였고, 통제집단은 교사용지도서에 따른 일반적인 수업을 하였다. 학생들은 수업시행 전 후 과학탐구능력검사와 수업시행 후 학업성취도 검사를 하였다. 그리고 수업전사자료, 심층면담, 교사의 반성적 저널을 통해서 수업 전 후 탐구기능의 변화를 살펴보았다. 연구의 결과로 첫째, 개발한 교수 학습전략의 단계를 (1) 동기유발하기, (2) 반성적으로 탐색하기, (3) 명시적으로 안내하기, (4) 명시적으로 탐구하기, (5) 반성적으로 검증하기의 5단계로 설정하였다. 둘째, 개발한 교수 학습전략의 수업 적용 결과, 정량분석에서는 관찰과 분류에 대한 탐구능력의 성취도 향상이 전체(관찰과 분류를 합한 탐구능력)와 관찰능력에는 효과적이었으나, 분류능력에는 효과가 나타나지 않았다. 또한 개발된 수업전략을 적용한 수업은 학업성취도 향상에 효과적인 것으로 나타났다. 특히 학업성취도와 탐구능력의 상관관계를 분석한 결과, 학업성취도를 높이기 위해서는 탐구능력의 향상이 중요하다는 사실을 알 수 있었다. 셋째, 정성분석결과, 개발한 교수 학습전략을 적용한 수업에서 교사의 명시적인 안내와 소집단 활동을 통하여 반성적인 학습활동이 이루어졌다. 이는 학생의 관찰과 분류의 탐구기능 향상에 효과적이었다. 그리고 정량분석과 정성분석 결과를 통해 과학탐구의 가장 기본적인 관찰기능이 형성된 후 이를 바탕으로 분류기능이 향상됨을 알 수 있었다.

• 한국지구과학회지
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• 제29권2호
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• pp.189-203
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• 2008

MBL은 학생들에게 정확하고 효율적인 데이터 수집과 실시간 그래프를 제공함으로써 실험 시간을 단축시켜, 실험 결과에 대한 깊이 있는 토론을 가능하게 함으로 탐구의 본질적 특징인 의사소통과정을 강조한다. 따라서 본 연구에서는 과학 탐구와 탐구의 본질적 특징인 의사소통의 관점에서 중등학교 지구과학 MBL수업의 양상을 살펴보았다. 3개의 MBL수업을 녹화한 비디오 테잎을 주된 자료원으로 하였으며, 수업 녹화물과 전사본을 교실탐구 기본요소와 논의 요소틀을 이용하여 분석하였다. 교실탐구의 기본요소는 "문제제기", "증거수집", "설명형성", "과학지식과의 연결", "이론의 발표"의 5가지이다. 연구 결과로 첫째, 세 수업은 각 진행 단계별로 탐구 요소와 그 수준에서 유사한 양상을 보여주었다. 학생들은 교사 주도적 문제 제기로부터, 절차에 따른 증거 수집을 하고, 교사의 지도에 따라 설명을 형성하며, 특정 과학지식을 사용하도록 안내되었다. 하지만, 이론의 발표 요소는 1개의 수업에서만 관찰되었다. 둘째, 탐구의 본질적 측면으로서 논의적 의사소통은 매우 드물게 나타났다. 논의 과정을 포함한 담화 에피소드는 과학적 현상을 다루기보다 실험 과정이나 절차적 측면에 관해 이루어졌다 이론의 발표가 진행된 수업에서 1개의 에피소드만이 과학현상과 관련된 활발한 논의적 의사소통을 보여주었다. 결론적으로 MBL자료가 탐구의 본질적 특징인 의사소통을 강조한다 하더라도, 실제 수업에서 진정한 탐구의 모습을 구현하는 일은 쉽지 않다는 것을 알 수 있다. 따라서 MBL수업에서 탐구 및 논의적 의사소통을 구현하기 위해서는 학생들에게 논의의 기회 제공과 더불어 논의를 유의미하게 개진할 수 있는 교사의 적절한 도움이 필요하다.