• 제목/요약/키워드: 자연을 통한 과학 학습

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자연스러운 자세 제어를 위한 귀납적 역운동학 알고리즘 (Inductive Inverse Kinematics Algorithm for the Natural Posture Control)

  • 이범로;정진현
    • 한국정보과학회논문지:컴퓨팅의 실제 및 레터
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    • 제8권4호
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    • pp.367-375
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    • 2002
  • 역운동학 알고리즘은 다관절체의 엔드 이펙터를 제어하기 위한 매우 유용한 방법이다. 대부분의 역운동학 처리 과정에서 주된 관심사는 다관절체가 가지는 자세의 형태 자체가 아니라 제어되는 다관절체의 엔드 이펙터의 위치와 방향이다. 그러나 삼차원 캐릭터 애니메이션과 같은 종류의 응용 분야에 있어서는 엔드 이펙터의 정확한 위치와 방향보다는 다관절체의 전체적으로 자연스러운 자세 자체가 훨씬 더 중요한 요소이다. 실제로 애니메이터가 기존의 역운동학 기법을 사용해서 인체와 같이 다수의 물리적인 제약조건을 가지는 인간형 삼차원 캐릭터의 자세를 자연스럽게 제어하기 위해서는 많은 시행착오를 겪어야만 하기 때문에 이를 보완하는 특별한 알고리즘이 요구된다. CCD(Cyclic Coordinate Descent) 알고리즘은 기하학적인 검색을 통해 원하는 위치에 엔드 이펙터를 위치시키는 해를 구하는 역운동학 방식의 하나로서 사용자 상호작용을 통한 다관절체의 자세 제어에 적합하다. 그러나 CCD 알고리즘의 해는 초기 자세에 강력하게 종속되어 있기 때문에 초기 자세에 따라서 서로 다른 많은 해들을 얻게 된다. 본 논문에서는 인간형 캐릭터의 자세 제어를 위해 균등 자세 지도를 이용한 귀납적 역운동학 알고리즘을 제안한다. 균등자세 지도의 학습 알고리즘은 인간의 다양한 자세를 왜곡 없이 양자화하기 때문에 균등 자세 지도를 이용해서 기술되는 모든 자세들은 사실적인 자세임을 보장한다. 그러므로 균등 자세 지도를 통해 계산된 다관절체의 엔드 이펙터가 원하는 삼차원 위치와 가장 가까운 자세를 추출해 냄으로써 자연스러운 자세를 가지는 역운동학의 결과를 얻을 수 있다. 이러한 방식은 키 프레임 기반 삼차원 캐릭터 애니메이션의 제작과 3차원 게임, 그리고 가상 현실 등의 분야에 유용하게 적용될 수 있다.

체감형 학습을 위한 매개 디바이스의 디자인 요구사항 - 프로토콜 분석법을 통한 미취학 아동의 행동 패턴 분석 (Design requirements of mediating device for total physical response - A protocol analysis of preschool children's behavioral patterns)

  • 김윤경;김현정;김명석
    • 감성과학
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    • 제13권1호
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    • pp.103-110
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    • 2010
  • 미취학 아동의 창의적 사고, 다양한 경험 기반의 학습 활동, 그리고 인성 및 감성 중심의 교육에 대한 욕구를 충족시켜줄 수 있는 새로운 교육 방식으로써 체감형 교육 방식의 보급이 활발해지고 있다. 체감형 학습은 사용자의 움직임이나 감각을 통해 디지털 교육 콘텐츠를 조작하는 인간-컴퓨터 인터랙션을 활용한 교육 방식이다. 그러나 사람의 움직임이나 목소리 같은 음성/영상 인식의 정확도가 높지 않아 실제 교육 시스템 적용에는 한계를 보인다. 이러한 한계점의 극복을 위해 인간과 서비스 콘텐츠 사이에 매개체를 두고 이를 통해 사람의 움직임을 가속도, 각속도와 같은 숫자 값으로 변환/전송하여 인터랙션 하는 매개 인터페이스 개념이 제안된다. 본 연구에서는, 교육 시스템의 대상인 미취학 아동의 행동을 관찰하고 프로토콜 분석을 통하여 사용자 중심의 매개 디바이스 디자인 요구사항을 제안한다. 분석 결과, 미취학 아동들은 물체를 조작하는 데 서툴고, 무의식적으로 물체를 만지작거리거나 기대는 행동을 보였다. 또한 물건을 사용할 때 그에 종속되어 행동의 부자연스러움을 보였다. 따라서 체감형 교육을 위한 매개 디바이스는 사용자의 익숙하지 않은 조작을 보조할 수 있어야 하며, 디바이스 사용 중에도 자연스러운 행동을 유지할 수 있도록 디자인되어야 한다.

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Untact 상황에서 PBL 교수법을 통한 SW 프로젝트 영어 지도 사례 연구 (A Case Study of SW Project English Teaching through PBL method in an Untact Environment)

  • 이성옥;김민규;이혜수;정회경
    • 한국정보통신학회:학술대회논문집
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    • 한국정보통신학회 2021년도 추계학술대회
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    • pp.514-517
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    • 2021
  • 본 연구의 목적은 코로나-19로 인한 비대면 상황 가운데 'SW프로젝트 영어'를 PBL 교수법으로 운영한 사례 연구를 통하여 시사점을 도출하는 데에 있다. 교양 영어인 만큼 다양한 학년과 전공 학생들이 수강하였고 개강 직후 학생들의 영어 실력 및 SW 관련성을 판단하고자 설문을 시행하였다. 설문 내용을 바탕으로 학생들의 수강 동기와 코로나-19 상황 가운데 어학 수업을 비대면으로 실시해야 함에 따라 적절한 교육과정 운영, 과제 운영을 구성할 수 있는 학생들의 의견을 수렴하였다. 학생들의 SW 영어 교육에 대한 니즈를 파악 후, SW 관련 영어 실력 배양을 위한 퀴즈와 과제를 구성하였다. 매 과제에 대한 실시간 피드백으로 비대면 녹화콘텐츠 수업임에도 불구하고 1:1 피드백을 통하여 소통하며 학생들의 수업 진행을 점검하였다. 주간 퀴즈를 통한 수업 진도에 따른 학습을 유도하였고 주제와 관련된 과제를 통하여 SW 관련 영어를 학습하도록 하였다. 자신이 모르는 단어를 중심으로 SW 영어 단어장 만들기 및 본인의 목소리로 직접 예제를 녹음하는 과제를 마감까지 충분한 시간을 주어 수행토록 하였다. 과정이 종료되면서 학생들의 성적을 평가한 결과 AI/SW창의융합대학, 경영대학, 문화예술대학, 인문사회대학, 자연과학대학 순으로 학생들의 성적이 평가되었다. 본 연구의 목적은 코로나-19로 인한 비대면 상황 가운데 SW 영어를 PBL(Project-Based Learning : 프로젝트 법)이라는 교수법을 통하여 수업을 운영함으로써 학생들의 SW 영어 성취도를 연구하였다는 점에서 의의가 있다.

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자연과학분야 대학실험실에서의 연구노트 작성 및 관리에 관한 연구 (A Study on the Creation and Maintenance of Laboratory Notebooks in Scientific Laboratories of a University)

  • 김지현
    • 한국기록관리학회지
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    • 제11권1호
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    • pp.139-159
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    • 2011
  • 본 연구는 대학 내 실험실에서 연구노트의 기록자인 학생들과 관리자인 교수들의 관점에서 연구노트의 중요성과 생산 및 관리의 측면을 조사하고자 하였다. 이를 위해 대학 내 물리, 화학, 생명과학 실험실의 교수 3명과 대학원생 4명을 대상으로 반구조화된 심층 면담을 실시하였다. 교수들은 연구 연속성을 연구노트 작성의 중요한 목적으로 인식한 반면 학생들은 기억으로서의 연구노트의 중요성과 이를 작성하는 과정을 통한 지식과 노하우의 학습을 강조하였다. 학생들은 연구노트가 연구실의 소유임을 분명히 인식하고 있었으며 교수들은 연구노트를 퇴임 시까지 실험실에 보관할 것이라고 언급하였다. 면담 참여자들은 연구노트의 형식적인 측면보다 내용적인 측면에 초점을 맞추고 있었으며 전자연구노트의 도입 필요성은 인식하지 못하고 있었다. 학생들은 정규 실험수업, 실험실 내 교수님과 선배, 견본 연구노트를 통해 연구노트 작성법을 습득하고 있었고 특히 실험실이라는 지식실행공동체 내에서의 학습이 큰 부분을 차지하고 있었다. 이는 연구노트 작성 교육에 있어 실험실의 총책임자인 교수의 역할이 중요하다는 것을 보여준다. 또한 대학 내 연구노트 작성과 관리에 있어 대학기록관의 역할이 보다 강조될 필요성이 있다.

심장 혈액 흐름의 모형 구성 과정에서 나타난 소집단 상호작용과 소집단 규범 (Small Group Interaction and Norms in the Process of Constructing a Model for Blood Flow in the Heart)

  • 강은희;김찬종;최승언;유준희;박현주;이신영;김희백
    • 한국과학교육학회지
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    • 제32권2호
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    • pp.372-387
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    • 2012
  • 이 연구는 자연스러운 소집단 탐구 맥락에서 형성된 집단의 고유한 규범을 밝혀내고, 소집단 규범이 과학적 모형 구성에 미치는 영향을 알아보는 것을 목적으로 한다. 이를 위해 학생들의 상호작용을 잘 드러낼 수 있는 심장 혈액 흐름의 모형 구성 수업을 개발하였고, 서울 소재 중학교 2학년을 대상으로 수업을 진행하였다. 이 가운데 임의로 10개의 소집단을 추출하여 학생들의 담화와 활동을 녹음하고 비디오 촬영을 하였다. 수집한 자료는 먼저 집단의 상호작용 유형을 분류하였고, 각 유형을 대표적으로 보여주는 5개 집단에서 나타나는 규범과 모형의 특징을 분석하였다. 연구 결과, 집단마다 다양한 상호작용 유형을 보였으며, 소집단에서 구성한 모형의 질과 협력 및 모형 구성을 위한 규범 또한 집단마다 다르게 나타났다. 동일한 교사의 지도를 받는 탐구 맥락에서 학생들이 동일한 과제를 진행한다고 하더라도, 각 집단의 인지적인 책임감, 정당화에 대한 필요성, 협력과 참여, 멤버십에 대한 규범이 바탕이 되어 집단마다 다른 담화와 행동을 보였다. 또한, 한 집단을 제외하고, 모형 구성을 위한 인지적 책임감과 정당화와 같은 규범은 잘 발달하지 않았다. 이러한 규범은 궁극적으로 집단 모형 구성에 영향을 미쳤다. 구성원들의 적극적인 참여를 독려하여 협력을 촉진하고, 인지적 책임감을 가지고 자신의 의견을 정당화하면서 모형 구성을 촉진하는 규범을 형성하고 있는 집단은 구성원들의 추론적 사고를 촉발하였고 보다 목표 모형에 가까운 집단의 공동 모형을 구성하였다. 이 연구 결과는 소집단 활동을 통한 학습을 촉진하는 교실 환경을 구축하고, 이와 관련된 교사 교육 방안을 모색하는데 시사점을 제공한다.

수목원 기능별 지표의 중요도와 특성화방안 - 대구, 경북, 경남 수목원을 대상으로 - (Importance and Specialization Plan of the Indicators by the Function of the Arboretum)

  • 김용수;하성근;박찬용
    • 한국산림과학회지
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    • 제98권4호
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    • pp.370-378
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    • 2009
  • 생활수준의 향상과 여가패턴의 변화로 자연환경을 직접 체험하고자 수목원과 식물원에 대한 수요가 급증함에 따라 기존 운영체계의 개선 및 자연교육프로그램 개발 등 다양한 변화가 시급히 요구되는 실정이다. 또한 우리나라의 국토의 공간적 특성을 고려하여 기후특성, 삼림대별, 수집식물 특성별 또는 기능별 특성 등으로 구분하여 발전시켜 나갈 수 있는 법적, 제도적 틀을 구비하여야 한다. 따라서 본 연구에서는 수목원마다 차별적인 전략을 위해 기초자료를 제공 획일적인 수목원 조성이 아니라 특색 있는 수목원을 조성하기 위한 기본방향을 제공하고자 영남권역에 위치한 대구수목원, 경북수목원, 경남수목원을 중심으로 수목원 이용자에 대한 수목원 이용행태, 수목원의 기능별 지표의 중요도, 수목원 활성화 및 특성화를 위한 지표의 중요도 등을 파악하였다. 결과를 살펴보면 수목원 기능별로 수집기능에서는 멸종위기종의 현지 외 보전을 위한 항목이 가장 높았으며 전시기능에서는 식물전시를 통한 자연체험공간 활용, 연구기능에서는 식물분류학연구, 교육기능에서는 현장학습, 견학장소, 보전기능에서는 우수 향토자원식물의 종보존, 휴양기능에서는 건전한 휴식공간제공 항목이 높은 중요도를 나타내고 있다. 수목원 활성화를 위한 방안에서는 대중교육 프로그램운영(수목원 해설, 식물교육)의 항목이 가장 높게 나타났다. 따라서 수목원 운영적인 측면에서 교육프로그램 체계의 수립과 자료개발, 전문인력양성 등의 시스템 구축이 필요할 것으로 사료되며, 조사대상 수목원의 특성화를 위한 방안으로는 대구수목원의 경우 자연환경재생과 관련한 연구와 교육을 중점적으로 육성하고, 경북수목원의 경우 고산지대의 지리적 특성을 활용하여 종의 보존과 전시, 장애자의 관람을 고려한 휴양위주로, 경남수목원은 난대수종을 중심으로 어린이를 위한 주제원 중심으로 특성화 방안을 구상하는 것이 바람직할 것으로 보인다. 본 연구를 통해 수목원 조성에 따른 외적인 변화보다는 내적인 변화를 강화, 즉 본래의 취지를 유지하면서 이용자의 욕구와 다양한 여가문화를 수용할 수 있는 공간으로 변모할 수 있도록 하고 운영적 측면에서의 차별적인 전략을 수립하여 특색 있는 수목원을 만들 필요성이 있다고 사료된다.

따라말하기 과제를 통한 자폐범주성 장애 아동과 일반 아동의 평서문과 의문문의 음향학적 특성 비교 (A study of the prosodic patterns of autism and normal children in the imitating declarative and interrogative sentences)

  • 이진형;성철재
    • 말소리와 음성과학
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    • 제12권2호
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    • pp.39-49
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    • 2020
  • 언어의 운율은 억양, 리듬, 강세로 구성되어 있고 운율 요소는 상호 복합적인 작용을 통하여 언어의 고유한 리듬을 형성한다. 자폐범주성 장애 아동은 자연스러운 운율 학습에 어려움이 있어 정확한 의미와 정보 전달에 어려움이 있어 자폐범주성 장애 아동의 운율에 대한 연구가 중요하다. 평서문과 의문문 따라말하기 과제를 통하여 자폐범주성 장애 아동 집단과 일반 아동 집단 간의 운율 특성 차이를 구명하고 어말 길이에 따라 의문문에서의 음도기울기와 청자와의 지각관계를 알아보았다. 7-12세 일반 아동 30명, 자폐범주성 장애 아동 20명을 대상으로 언어 평가 후 20문장 따라말하기 과제를 실시하였다. 청지각 과제로는 115문장이 사용되었다. 자폐범주성 장애 아동이 일반 아동에 비해 음도와 강도가 높고, 발화속도가 느리며 음도 기울기가 낮았다. 자폐범주성 장애 아동은 평서문과 의문문의 산출에서 음도와 강도에 유의한 차이를 보이지 않았다. 자폐범주성 장애 아동은 의문문 1음절에서 평서문과 가장 큰 기울기 차이를 보였으며 5음절 의문문 산출에서 가장 낮은 기울기 값을 보였다. 청지각 평가 결과 청자는 4.3%만 자폐범주성 장애 아동의 의문문을 의문문으로 지각하였다. 결과적으로 평서문과 의문문 따라말하기에서 자폐범주성 장애아동이 일반 아동에 비해 음도와 강도가 높고, 발화속도가 느리며, 낮은 음도기울기를 보였다. 이러한 운율패턴 때문에 청자는 의문문을 평서문으로 인식하였고 원인은 규명되지 않았지만 화용능력이나 다른 자폐적 특징의 결함과 관련이 있다고 할 수 있다. 본 연구에서는 자폐범주성 장애 아동의 이러한 억양 패턴을 확인하였고 운율 개선을 위한 치료 개발의 필요성을 제시했다.