그래프는 물리학자들이나 물리교육자들에게는 좋은 의사소통 도구가 되며, 실험세계를 그래프로 보여줄수 있는 정보전달의 기능을 수행하는 것으로 여겨졌다. 따라서 그래프를 작성하고 해석할 줄 아는 능력은 매우 중요하다. 본 연구에서는 운동학 그래프 해석 능력 검사 도구를 이용하여 우리나라 광역시 180명 대학생들의 운동학 그래프 이해 능력을 조사하였다. 우리나라 대학생들은 위치-시간 그래프에서 속도를 결정하거나, 속도-시간 그래프에서 가속도나 변위를 결정하는 기능에서 높은 정답률을 보였으며, 위치-시간 그래프를 속도-시간 그래프로 변환하거나 가속도-시간 그래프로 변환하는 기능에서 가장 낮은 정답률을 보였다. 또한 그래프와 관련된 지문을 연결하는 기능도 다른 기능들에 비하여 비교적 낮은 정답률을 보였다.
본 연구는 합성곱 신경망을 활용한 자동 채점 모델을 설계하고 학생의 운동학 그래프 답안에 적용함으로써, 과학 그래프 답안에 대한 자동 채점의 가능성을 탐색하였다. 연구자가 작성한 2,200개의 답안을 2,000개의 훈련 데이터와 200개의 검증 데이터로 데이터셋을 구성하고, 202개의 학생 답안을 100개의 훈련 데이터와 102개의 시험 데이터로 데이터셋을 구성하여 연구를 진행하였다. 먼저, 자동 채점모델을 설계하고 성능을 검증하는 과정에서는 연구자가 작성한 답안 데이터셋을 활용하여 그래프 이미지 분류에 최적화되도록 자동 채점모델을 완성하였다. 다음으로 자동 채점 모델에 훈련 데이터셋을 여러 유형으로 학습시키면서 학생의 시험 데이터셋에 대한 채점을 수행하여 훈련 데이터의 양이 많고 다양할수록 자동 채점 모델의 성능이 향상된다는 것을 확인하였고, 최종적으로 인간 채점과의 일치율은 97.06%, 카파 계수는 0.957, 가중 카파 계수는 0.968을 얻었다. 한편, 훈련 데이터로 학습되지 않은 유형의 답안의 경우 인간 채점자들 간에는 채점이 거의 일치하였으나, 자동 채점 모델은 일치하지 않게 채점하는 것을 확인하였다.
운동학 맥락은 미적분 학습에서 미적분의 형식적인 내용의 직관적인 이해의 원천으로 간주된다. 속도 그래프 아래의 넓이와 이동 거리 관계는 적분 영역에서 다루는 운동학적 맥락의 토대이며, 미적분의 기본정리가 역사적으로 발달한 맥락이다. 본 연구는 속도 그래프 아래의 넓이와 거리 계산 사이의 관계를 통해서 미적분의 기본정리를 조명하고, 이를 통해서 교과서 및 학생들의 이해에서 나타나는 문제점을 분석하였다. 그리고 이상의 논의 결과를 종합하여 미적분의 기본정리에 대한 교육적 시사점을 제안하였다.
본 연구에서는 먼저, 미적분에서 수학과 물리를 연결한 학습-지도의 필요성을 논의하고, 이를 위한 교수-학습 자료를 개발하여 제시한다. 그 후, 교수-학습 자료 중 하나를 활용하여 질적 사례연구를 하여 등가속도 운동을 탐구하는 활동에서 평균속도와 순간속도 개념이 발달되는 과정을 분석하였다. 연구대상자들은 등가속도 운동을 탐구하는 물리적 실험 상황에서 평균속도, 순간속도, 가속도 개념을 배웠다. 이 과정에서 학생들은 순간속도가 시간과 이동거리의 이차함수 그래프 위의 한 점에서 접선의 기울기를 의미한다는 점과 시간과 속도의 관계그래프 아래의 넓이 변화율이 이동거리의 변화율을 의미한다는 점을 이해할 수 있었다.
목적: 여러 근관치료용 무선 핸드피스에서 발생되는 진동의 크기와 양상을 비교해 보고자 한다. 연구 재료 및 방법: 클램프로 고정시킨 5개의 근관치료용 무선 핸드피스(X Smart IQ, E Connect S, Endo A Class, ENDOIT, TRAUS ENDO)의 헤드부분에 가속도계를 이용하여 회전운동과 왕복운동방식으로 동작할 때 핸드피스 자체에서 발생하는 진동가속도를 측정하였다. 결과: 모든 근관치료용 무선 핸드피스에서 회전운동보다 왕복운동에서의 평균진동가속도가 유의하게 높게 나타났다(P < 0.001). 회전운동에서는 급격한 진동의 크기 변화 없이 일정한 진폭의 반복적인 진동그래프가 얻어졌으며, 평균진동 가속도 값은 X Smart IQ, Endo A Class, ENDOIT, E Connect S, TRAUS ENDO 순이었고(P < 0.001), X Smart IQ와 Endo A Class 사이에는 통계적으로 유의한 차이가 없었다. 왕복운동에서는 한 주기 안에 특정 지점에서 큰 진폭의 피크가 나타나는 양상의 진동그래프가 얻어졌으며, 평균진동가속도 값은 X Smart IQ, E Connect S, Endo A class, ENDOIT, TRAUS ENDO 순이었다(P < 0.001). 결론: 무선 근관치료용 핸드피스 종류에 관계없이 회전운동보다 왕복운동에서 더 큰 진동이 발생하였다. 왕복운동에서는 모든 핸드피스에서 진동의 차이가 있었다(P < 0.001).
동일한 함수 그래프를 접근하는 방법은 다양하다. 물리 교과에서는 중력상태에서 물체의 운동으로 포물선을 정의하고 있으며 수학 교과에서는 수식을 이용한 이차함수로 포물선을 정의한다 본 연구에서는 교육과정에 나타나는 함수 그래프를 국소적이며 내재적인 거북 행동의 관점에서 접근하고 분석한다. 또한 교육과정에 나타나지 않지만 수학사에서 중요한 의미를 가지는 몇몇 곡선에 대하여 같은 방법으로 곡선을 구성하고자 한다. 그리고 pre-calculus의 관점에서 고등학생의 지식을 바탕으로 곡선의 길이와 넓이를 구하는 수학화 활동을 소개한다.
한국음향학회 1997년도 영남지회 학술발표회 논문집 Acoustic Society of Korean Youngnam Chapter Symposium Proceedings
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pp.57-63
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1997
실린더 형태의 관은 산업체나 일반가정에서 자주 사용되어진다. 이러한 실린더 형태의 관들은 유체나 기체를 운반하는데 쓰이며, 운반과정에서 소음이 발생한다. 이러한 소음들의 해석은 우선실린더 방정식을유도하여야 한다. 음향학 분야에서 여러 가지 다른 형태의 실린더 운동 방정식이소개되었다. 예로써, Junger and Feit는 실린더의 벽이 매우 얇고 , 무한히 긴 실린더를 가정하에서 실린더운동방정식을 유동하였다. 본 논문에서는 참고문헌[5]에서 유도된 실린더운동방정식고 Junger and Feit 의 실린더운동방정식에서 실린더 좌표 방향으로 향하는 변위의 항을 비교하고, 임의의 실린더 크기를 가정하여 항의 차이를 그래프로 보였다.
이 연구의 목적은 과학적 예상 과정에서 초등학생의 안구운동을 분석하여 과학적 예상의 인지전략을 발견하는 것이다. 예상은 관찰, 측정, 추론과 같은 기초 탐구 과정들을 통해 문제를 해결하는 중요한 탐구 능력이다. 6학년 초등학생 40명이 자발적으로 이 연구에 참여했으며, 과학적 예상 두 과제를 해결하였다. 예상 과제는 점진적으로 변화하는 모형의 다음 모양을 예상하는 것과 14일 간의 기온 그래프를 보고 다음 5일간의 기온을 예상하는 과제였다. 과학적 예상 과정에서 참가자들의 안구 운동을 기록하기 위해 SMI사의 안구운동 추적기를 사용하였다. 40명의 참가자들 중 15명(그룹 A)은 두 과제를 모두 해결하였으며, 17명(그룹 B)은 하나의 과제만 해결하였고, 8명(그룹 C)은 두 과제 모두 해결하지 못했다. 예상 능력이 높은 학생과 낮은 학생의 인지 전략의 차이를 규명하기 위해 그룹 A와 그룹 C의 안구운동을 비교 분석하였다. 연구 결과는 다음과 같다. 첫째, 그룹 A는 짧은 시간 동안 문제를 읽고 문제의 주요어에 집중했으며, 단서들을 비교하고 경향성을 찾고 답을 재확인하는 활발한 움직임을 보였다. 그룹 C는 문제 자체를 이해하는데 긴 시간이 걸렸으며, 주요어와 단서를 찾지 못하고, 무의미한 짧고 빠른 도약 안구 운동을 보였다. 둘째, 그룹 A와 C의 안구 운동의 고정, 도약, 시선 경로를 분석한 결과, 6가지의 안구 운동 패턴이 나타났다. 셋째, 안구운동 분석결과를 토대로 참가자들의 인지 전략을 유동전략과 고착전략의 두 가지로 구분하였다. 본 연구에서 규명한 과학적 예상의 인지전략은 교사들이 과학적 예상의 문제 해결 단계에서 학생들이 겪는 어려움을 이해하고, 예상 능력을 향상시키는 프로그램을 개발하는 것에 도움이 될 것이다.
본 연구에서는 먼저 수학과 과학의 연결성을 고려한 수학학습에 관한 선행연구를 고찰한 후에, 중 고등학교 수학과 과학의 통합교육의 필요성을 제 7차 수학과 교육과정 개정의 배경과 수학과의 목표 측면에서 논의하였다. 또한 외국의 통합교육 사례를 살펴보고 이에 근간하여 수학과 과학의 통합교육 유형, 수학과 과학의 간교과형 통합교육 방법을 논의하였다. 문헌연구에 기반을 두고 수학과 과학에서 공통이 되는 개념, 원리, 기능을 중심으로 한 간교과형 통합교육 방법을 위한 교수-학습 자료를 개발하여 이를 수학 시간에 활용할 것을 권하였다. 그 후에 수학과 과학의 간교과형 통합교육을 위한 교수-학습 자료를 개발하고 이를 연구도구로 활용하여 사례연구를 하였다. 사례연구 결과, 학생들은 등속운동을 탐구하면서 일차함수가 발생되는 과정을 이해하고, 시간과 속도_. 시간과 이동거리의 관계식과 그래프를 개발하고, 이 식과 그래프를 연결하여 기울기의 실제적인 의미를 해석할 수 있었다.
본 연구는 세계기록유산으로 등재된 국채보상운동 디지털 아카이브 기록물의 활용성을 높이기 위한 방안으로 위키데이터와 연계하는 데이터 모델을 설계하고, 적용가능성을 검토하였다. 국채보상운동 기록물 메타데이터, 시소러스, 시맨틱 네트워크 그래프를 분석하여 시사점을 도출하고, 기록물의 내용 분석을 통해 위키데이터와 연계를 위한 데이터 모델의 클래스인 기록물건, 행위주체, 시간, 장소, 사건을 도출하였다. 또한 클래스 간 연결을 위한 관계 속성들을 파악하여, 설계한 데이터 모델을 실제 기록물 사례에 적용해봄으로써, 속성을 중심으로 한 객체 간의 이동을 통해 풍부한 관련 정보들을 획득할 수 있는 가능성을 확인하였다. 본 연구의 결과는 소규모 로컬 아카이브에서 위키데이터를 활용한 데이터의 공유와 활용 체계 마련에 활용될 수 있을 것이다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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