• 컴퓨터교육학회논문지
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• 제18권4호
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• pp.1-9
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• 2015

문제해결력은 21세기 학습자라면 누구나 갖추어야 할 핵심 역량이다. 특히 컴퓨팅 시스템이 실생활과 다양한 학문 분야의 문제 해결에 효율성을 보장하기 시작하면서 컴퓨터 과학의 개념과 원리를 바탕으로 문제 해결 과정을 설계하는 알고리즘 학습에 대한 관심이 증가하고 있다. 문제해결력 향상을 위해서는 알고리즘 설계 기법을 이해해야 하는 것 뿐 아니라 직면한 문제 해결에 적합한 알고리즘 설계 기법을 찾아 적용할 수 있어야 한다. 이러한 점에서 퍼즐은 문제해결력 향상에 매우 적합한 학습 도구라 할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 퍼즐 기반 알고리즘 학습을 설계하고 적용함으로써 학습자의 문제해결력 향상에 미치는 영향을 분석하였다. 연구 결과, 퍼즐 기반 알고리즘 학습은 학습자의 문제해결력 향상에 긍정적인 영향을 미친 것을 확인하였다. 이러한 결과는 퍼즐 기반 알고리즘 학습이 학습자로 하여금 알고리즘 설계 기법 이해 뿐 아니라 퍼즐 해결에 적합한 알고리즘 설계 기법을 적용하는 경험을 제공함으로써 학습자의 문제해결력을 향상시킨 것으로 해석할 수 있다.

• 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.

• 한국정보과학회논문지:소프트웨어및응용
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• 제37권3호
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• pp.194-204
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• 2010

실세계의 공간이나 이에 대응되는 가상세계의 공간은 공간의 일부인 지역(region)들과 그것들을 차지하고 있는 물리적 객체(physical object)들로 구성되어 있다. 이러한 공간 구성요소들간의 공간관계의 표현의 실제와의 부합성과 다양성은 이러한 공간에서 활동하는 에이전트의 공간관계 추론이나 이벤트(event)의 전개의 사설성과 정교함의 바탕이 된다. GIS나 AI 분야에서 연구되고 있는 기존의 공간관계 모델들은 객체의 규모에 따라 이원화된 영역에 적절한 모델들이거나 제한된 위상관계만 표현할 수 있기 때문에 다양한 지역과 객체를 가진 일반적 공간의 통합적 표현에는 부적합하다. 본 연구에서 개발될 공간표현 모델은, 첫째 대규모 공간과 소규모 공간 관계에 통합적으로 적용가능한 계층구조를 바탕으로 구성한다. 둘째, 소규모 객체들간에도 disjoint나 touch와 같이 제한된 위상 공간관계(topological relations)만이 아닌 접촉관계와 구성요소객체들의 조합을 바탕으로 하여 충분히 다양한 공간관계를 표현할 수 있도록 세분화한다. 셋째, solid object에 대비되는 container성질을 추가하고 중력 방향을 고려하여 공간관계를 추가로 다양화한다. 본 연구의 결과인 중력의 영향을 고려한 통합적 공간관계 모델은 컴퓨터상에서 실세계와 유사한 복잡한 가상공간을 공간적 사건들과 연관지어 정밀하게 시뮬레이션할 수 있게 하고 가상공간에서 에이전트들이 행동을 할 때 공간적 측면의 상황판단을 할 수 있도록 가상공간에 대한 에이전트들의 공간적 지식을 표현하는 수단을 제공한다.