• 한국방재안전학회논문집
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• 제16권4호
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• pp.45-59
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• 2023

세계적으로 온실가스 감축을 위해 주로 이산화탄소 발생에 초점을 맞춰왔지만, 최근에는 메탄 발생에 대한 관심이 커지고 있다. 습지, 저수지, 호소 등 수중 환경을 포함한 자연은 온실 가스 중요한 발원지이다. 호수와 저수지 바닥에 쌓인 퇴적된 유기 오염물질은 산소가 부족한 상태에서 미생물 분해를 통해 메탄과 같은 온실 가스를 생성할 수 있다. 메탄 배출은 비점오염원의 증가와 하천에 설치되는 횡단 구조물에 의한 흐름변화에 의해 증가하고 있는 실정이다. 또한, 기후 변화로 인한 수온의 상승 등은 메탄 배출을 가속화하는 원인이다. 메탄은 다양한 경로를 통해 대기로 배출될 수 있다. 따라서, 본 연구에서는 메탄발생의 주요인자가 미치는 영향을 정량화하기 위하여 BMP test을 수행하였다. 실험조건에 따라 메탄발생량을 직접 계측하였으며, 실험조건은 온도, 기질의 종류, 전단응력 및 퇴적물 특성으로 구분하였다. 또한, 바닥의 전단 응력은 실험적으로 측정하기가 어려워 수치모의를 수행하였다. 실험결과, 생화학적 요소는 메탄 생성에 영향을 미치지만, 전단 속도는 메탄 분리에 영향을 미치는 것으로 나타났으며, 퇴적물 특성은 메탄 생성 및 분리에 영향을 미칠 수 있다. 메탄 생성과 주요인자들 간의 관계를 경험식으로 제시하였으며, 향후 전단응력 및 유기물에 대한 실험조건을 구체화하고 실험규모를 확대한다면 메탄발생과 생지화학 및 수환경인자간의 관계를 도출할 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국과학교육학회지
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• 제40권2호
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• pp.217-226
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• 2020

본 연구의 목적은 2015 개정 교육과정 적용 2년차를 맞이하여 고등학교 2학년의 과학과 일반선택과목 수강 현황을 파악하고 과학과 교육과정 개선과 선택률 제고 방안에 대한 과학교사들의 인식을 조사함으로써 2015 개정 교육과정의 안착과 고교학점제에서 과학과 선택과목의 방향성에 대한 시사점을 도출하려는 것이다. 이를 위해 12개 시·도 교육청의 협조를 얻어 2018년 고등학교 신입생들이 수강한 과학과 선택과목의 연도별, 학교유형별, 지역별 현황을 취합하여 분석하였다. 또한 9명의 고등학교 과학교사를 초점집단으로 구성하여 과학과 선택과목 교육과정의 편성 및 운영에 대한 개선과 선택률 제고 방안에 대한 심층 면담을 진행하였다. 주요 연구결과를 살펴보면, 2019년 11월 기준으로 12개 시·도 교육청의 2018년 고등학교 신입생들의 과학과 일반선택과목 수강자 수는 물리학I 163,710명, 화학I 216,754명, 생명과학I 290,736, 지구과학I 200,861명이며, 학생 1인당 수강 과목의 수는 2.4개로 확인되었다. 학교유형별로는 자율고의 수강 비율이 가장 높았으며, 특목고와 특성화고의 비율은 매우 저조하였다. 일반선택과목의 학기당 이수단위는 3단위(61.5%)와 2단위(28.7%)가 대부분이었으며 이수단위별 수강 비율은 교육청 간에 편차가 있었다. 고등학교 과학교사들은 고교학점제에 대비한 과학과 선택과목 교육과정 개정 방안으로 한 학기에 이수할 수 있는 3단위 분량으로 선택과목을 재구성, 지식보다는 역량 중심의 내용 구성, 교사의 수업 역량을 신장하기 위한 교사공동체와 교과 중심 연수의 필요성 등을 주장하였다. 연구결과를 토대로 고교학점제에 대비한 과학과 선택과목 교육과정 운영 및 개선 방안을 제안하였다.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제26권4호
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• pp.250-257
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• 2015

양성자 치료를 위해서는 Snout이 부착된 받침대(gantry)를 사용하는데 빔의 형태를 만들기 위해 환자 종양의 크기와 거리에 맞게 황동 차폐체(aperture)가 많이 사용된다. 또한 빔의 거리를 보정하기 위해 PMMA를 이용한 거리 보상체도 사용된다. 이렇게 황동으로 만들어진 차폐체의 경우 가공하는데 많은 시간이 소요되며 비용 발생이 높다. 또한 치료 사용되었던 차폐체의 방사선 노출에 따라 재사용이 어렵다. 이러한 단점을 보안하기 위해 황동 차폐체 대신 X-선 치료에서 사용되는 수동형 다엽 콜리메이터 시스템을 도입하였다. 수동형 다업 콜리메이터는 여러 개의 황동판을 조립하여 차폐체를 제작하는 방식이다. 본 연구는 제작된 수동형 다엽 콜리메이터의 방사화 실험 및 필름을 이용해 선량측정을 진행하였다. 다엽 콜리메이터를 투과한 2차 발생 선량 1% 이하였으며, 여러 번의 230 MeV의 빔에서도 방사화가 2시간 이내에서 감소하였다. 이렇게 개발된 수동형 다엽 콜리메이터를 임상에 적용하여 일반 차폐체와 수동형 다엽 콜리메이터를 감마지표 분석을 했을 시 99.74%의 높은 일치도가 측정되었다. 또한, 일반 황동 차폐체에 비해 수동형 다엽 콜리메이터를 제작하는데 소요되는 비용과 시간을 1/10 이상 단축시킬 수 있다. 개발된 수동형 다엽 콜리메이터는 성공적으로 양성자 환자치료에 사용하고 있다.

• 한국과학교육학회지
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• 제41권4호
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• pp.297-310
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• 2021

이 연구에서는 교과교육전문성 함양을 목적으로 모인 과학교사 PLC를 학교안 PLC와 학교밖 PLC로 구분하여 그 특징을 탐색하였다. 이를 위하여 과학중점학교 7개교에 속한 과학교사 PLC와 학교밖 과학교사 PLC 3개 단체에 속한 과학교사들을 대상으로 학습공동체로서의 정체성과 동인, 활동 내용, 운영 성과, 부족하거나 지원이 필요한 부분 등에 대하여 초점집단 심층면담을 실시하였다. 주요 연구결과를 살펴보면, 학교안 과학과 PLC와 학교밖 과학과 PLC 모두 교수·학습과 관련된 전문성 개발을 위해 학습공동체를 구성한 것으로 나타났다. 연구에 참여한 학교안과 학교밖의 과학교사 학습공동체들은 모두 구성원들이 공통으로 경험하는 쟁점 문제들을 중심으로, 호혜적 참여를 통해 협력관계를 형성하는 '실천공동체'의 특징을 나타내었다. 한편, 쟁점 문제에서 학교안의 경우는 과학 교과 교육과정 재구성과 같은 미시적인 문제에, 학교밖의 경우는 교사로서의 전문성 향상과 같은 거시적인 문제에 천착하는 차이점을 나타내었다. 학습공동체로서의 활동과 역할의 경우 학교안과 밖의 과학교사 학습공동체들은 협업적 전문성 개발, 초임교사 멘토링과 같은 상호교학 등의 공통점을 나타내었다. 학습공동체의 영향력과 운영 성과의 경우, 학습공동체는 교사 자신뿐만 아니라, 학생과 학교문화에까지 긍정적인 영향을 미치는 것으로 나타났다. 학습공동체 지원과 관련하여 공동체 운영을 위한 물리적 여건 개선과 함께 PLC 운영을 위한 프로토콜 제공, 대학과의 연계를 통한 공동 연구나 재교육 등과 같은 소프트웨어 지원이 필요한 것으로 나타났다. 특히 대학과 PLC의 공동연구는 '탐구 공동체'로서 교사 학습공동체가 추구해야 할 미래지향적인 방향을 보여준다. 연구 결과를 토대로 과학과 PLC의 원활한 운영을 위한 적극적인 지원의 필요성, 과학과 PLC와 대학과의 협력 체제 구상의 필요성, 과학중점학교의 과학과 PLC의 운영 성과를 중·고등학교 과학교사 PLC에 확산하는 방안 등을 제안하였다.

• 한국과학교육학회지
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• 제36권5호
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• pp.739-756
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• 2016

본 연구의 목적은 지방소재 교사양성대학에서 근무하는 교사교육자인 '나'와 비판적 동료 3인이 셀프스터디를 통해 '나'와 나의 강의에 대해 심도 있게 성찰하고, 비판적 동료와의 협력적 검토를 바탕으로 나의 강의 개선을 시도하는 데에 있다. 2015년 예비 실행을 거쳐 2016년 3월부터 4학년 17명이 참여하는 교과교육 강의를 중심으로 본 연구를 수행하였다. 11주간 약 40시간의 강의를 촬영하였으며 강의자인 나의 반성적 저널, 예비교사의 강의 평가 자료, 온라인 게시판 내용 등을 토대로 강의 전반에 대한 자료를 수집하였다. 또 학생들을 대상으로 2차례에 걸쳐 설문을 실시하였고 강의 참여 일지를 작성하도록 하였다. 4명을 포커스 그룹으로 선정하여 면담을 진행하였다. 비판적 동료 3인은 강의 시작 전부터 연구의 방향과 분석 방법에 대하여 협의하였으며, 학기 중에는 매주 1회 해당 강의 녹화 자료를 분석하고 학생들의 반응, 강의 개선 방향 등에 대하여 함께 논의하였다. 강의 실행의 과정은 실행의 목적에 따라 크게 탐색, 갈등, 도전, 변화의 4가지 국면으로 나타났다. 연구 결과를 구체적으로 보면 첫째, 교사교육자로서 '나'는 '연구자로서의 나', '강의자로서의 나', '대학 행정관리자로서의 나'라는 다중적인 역할을 수행하고 있었고 종종 이들 사이에 갈등이 나타났다. 둘째, 강의자와 학습자 사이에 교과교육 강의의 필요성과 가치 등에 대한 인식 차이가 있음을 발견하였으며, 이것이 강의를 진행하는 데 있어 큰 어려움이 될 수 있음을 확인하였다. 셋째, 자신의 실행을 의도적으로 비판적 시각에서 관찰하여 '나'의 인식의 확장을 유발하였고, 강의에서는 '나'와 예비교사들의 소통과 협력적 실행으로 연결되었다. 그리고 비판적 동료와 함께 한 셀프 스터디는 '나'의 실행과 관련된 신념, 개인적 고민이나 갈등을 공동의 성찰 대상으로 끌어올려 각자의 시각과 대안을 지속적으로 교환하면서 균형 잡힌 해석과 연구 방향을 탐색하도록 하였다. 이를 통해 교사 교육자인 '우리'를 이해하는 틀을 제공하였다.

• 한국가정과교육학회지
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• 제34권1호
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• pp.59-80
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• 2022

본 연구는 「식품안전과 건강」과목의 수업과 평가를 지원할 수 있는 워크북을 개발하고 타당도를 검증하는 데 목적이 있다. 워크북 개발은 「식품안전과 건강」교육과정과 식생활 교육자료, 워크북 관련 선행연구를 분석하여 워크북의 개발 방향을 설정하고, 영역별 활동 아이디어를 도출하여 전체 구성을 설계하였다. 이후 초안을 개발하고 3차에 걸쳐서 교차 검토와 식품의약품안전처의 검토와 수정을 반복하여 편집본을 개발하였고, 9인의 전문가와 44인의 가정과교사들에게 타당도 검증을 받아 수정·보완하여 최종적으로 워크북을 완성하였다. 워크북은 4개 영역으로 '식품선택' 영역의 학습 주제 10개 36차시, '식중독과 식품 관리' 영역의 학습 주제 10개 36차시, '식품의 조리' 영역의 학습 주제 11개 43차시, '건강한 식사' 영역의 학습 주제 11개 55차시로 총 42개 학습 주제 170차시로 구성하였다. 워크북은 실천적 문제해결 역량, 생활자립 역량, 창의적사고 역량, 공동체 역량을 고루 배양할 수 있도록 하였으며, 문제를 인식하고 실험을 통해 문제를 해결하거나 발견학습을 통해 학습과제를 수행하고, 실험한 내용에 대해 심화 탐구학습을 진행하며, 평가를 통해 자가진단을 할 수 있도록 맥락적으로 구성하였다. 워크북의 타당도를 검증한 결과 학생 참여형 수업과 평가를 운영하고, 실험·실습을 강화하여 탐구하는 수업 분위기를 형성하는데 매우 적절한 것으로 평가되었다. 본 연구는 고교학점제 시행과 개별 학생의 학습 선택권이 강조되는 시점에서 가정계열 선택과목의 외연을 확장하고, 탐구 중심으로 학생이 주도하는 교실 수업을 구현하는데 기여할 것이다.

• 대한환경공학회지
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• 제37권5호
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• pp.253-261
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• 2015

1998년부터 2008년까지 낙동강 물금지점의 수질, 수리 및 기상 인자를 통해 조류발생의 주요 영향인자를 평가하고 chlorophyll-a (chl-a) 예측 모델을 도출하였다. 분석 전 데이터의 신뢰도 향상을 위해 이상치를 제거하는 전처리 과정을 수행하였다. 국내 태풍영향기간을 산정하여 태풍영향기간에 포함된 데이터는 제외를 하였고 관리도 기법을 적용하여 이상치를 제거하였다. 이후 분석과정은 Method 1과 2 두 가지 방법으로 나뉘었다. Method 1은 전처리 과정을 거친 17개 항목의 데이터를 직접 이용하여 chl-a 예측모형을 도출 하였고, Method 2는 전처리 후 주요 영향인자를 도출하여 이를 통해 모형을 개발하였다. Method 2의 상관관계 분석결과 물금지역의 chl-a에 대한 주요영향인자는 수온, pH, DO, BOD, COD, T-N, $NO_3-N$, $PO_4-P$, 유량, 유속 및 수심으로 나타났다. Method 1, 2에 의한 chl-a 회귀모형은 각각 $R^2$ 값이 0.799 및 0.790의 높은 유의성을 나타내었고 2009~2010년의 데이터로 검증하였다. Method 1에 의한 chl-a 예측모형의 training period와 validation period의 RMSE 값은 각각 20.912와 24.423으로 나타났으며 Method 2를 통한 모델은 각각 21.422 및 26.277을 나타냈다. 예측 모형 도출 결과 Method 1 및 2 모두 BOD, DO 및 $PO_4-P$ 세 가지 인자가 주요한 역할을 한 것을 볼 때 향후 물금 지점의 조류 발생은 BOD, DO 및 $PO_4-P$를 중점적으로 관리할 필요가 있다고 판단된다.

• 한국과학교육학회지
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• 제39권6호
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• pp.777-790
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• 2019

본 연구는 초등학교 STEAM 수업에서 스마트테크놀로지 적용해 본 교사들의 경험과 그 이유, 적용하면서 느끼는 어려움과 필요한 지원에 대해 조사하기 위하여, STEAM 수업 경험이 다수 있으며 STEAM 교육에 대한 전문적 소양을 갖춘 6명의 초등 교사를 대상으로 반 구조화된 심층면담을 실시하였다. 연구 결과는 다음과 같다. 첫째, 연구참여자들은 STEAM 수업에서 다양한 유형의 스마트테크놀로지를 활용하였는데, 특히 체험형과 상호작용지원형 스마트테크놀로지를 가장 많이 사용하였다. 또한 STEAM 학습 준거 중에서는 '창의적 설계'과정에서 스마트테크놀로지를 가장 많이 적용하였다. 둘째, 연구참여자들은 학생의 흥미 유발이나 적극적 참여, 간접체험의 기회 제공, 첨단 기술에 대한 학생의 관심 증대를 이유로 스마트테크놀로지를 STEAM 수업에서 사용하였으며, 미래사회 대비, 스마트테크놀로지 활용의 용이성, STEAM 학습 준거에 부합하는 수업을 구성하기 위하여 사용하기도 하였다. 셋째, STEAM 수업에서 스마트테크놀로지를 적용할 때 적합한 스마트테크놀로지를 찾고, 확보하고, 사용하는 것에 어려움을 겪었다. 또한 교과 융합을 위한 교육과정 재구성 과정에서 어려움을 겪었다. 수업을 하면서 스마트테크놀로지 활용으로 인한 수업시간 부족, 활동과제의 수준 상향으로 인한 어려움, 테크놀로지 기반 환경의 제한적 구축으로 인한 어려움을 겪었으며, 스마트테크놀로지가 갑자기 오작동하여 수업을 진행하지 못하는 어려움을 겪었다. 수업이 끝난 후에는 스마트테크놀로지의 사후 관리에 어려움을 겪었으며, 평가와 기록, 주변의 부정적 인식으로 인한 어려움을 겪었다. 넷째, 연구참여자들은 STEAM 수업에서 스마트테크놀로지 활용을 활성화하기 위해서는 스마트테크놀로지 적용이 가능한 STEAM 교육 가이드라인 제시, '창의적 설계'가 가능한 교육용자료 개발 및 보급, 교육과정 내용 축소, 연수, 스마트테크놀로지 기기확보 및 Wi-Fi 구축, STEAM 수업에 스마트테크놀로지를 활용하는 교사 동아리 및 커뮤니티 지원과 교사를 위한 정서적 지원 분위기 조성이 필요하다고 하였다.

• 한국가정과교육학회지
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• 제32권4호
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• pp.19-30
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• 2020

메이커 교육은 메이커스페이스에서 모인 메이커들이 서로의 활동과 경험을 공유한 메이커 운동에 기초하여 시작되었으며, 메이커 교육에서 추구되는 교육적 가치는 구성주의 패러다임을 기반으로 한다. 본 연구의 목적은 학교 교육에 사용할 메이커 교육의 구성 요소를 도출하여 메이커 교육의 특성과 교육적 가치에 초점을 맞추고 이를 활용하는 방법을 모색하는 것이다. 이를 위해 본 연구는 메이커 교육을 재개념화하기 위해 이론적 근거를 탐색하였고, 메이커 교육 수업을 진행하는 교사들의 심층면담 자료를 중심으로 진술문을 도출하고 이에 대한 타당성을 전문가들을 통해 검토 받았다. 이러한 진술문을 토대로 메이커 교육 활용을 위한 구성 요소를 도출함으로써 학교 교육에서의 메이커 교육의 방향을 설정하고 교과 수업 및 창의적 체험학습에서 활용할 수 있는 예시 틀을 제안하였다. 연구 결과, 메이커 교육에서 메이커들은 활동을 수행하기 위해 협력하고, 다른 사람들과 아이디어를 공유하고 향상시키려고 노력하며, 학습, 땜질, 디자인 사고, 메이커 활동, 공유 및 협력, 성찰 등의 자기 방향을 포함한다고 볼 수 있다. 또한 메이커 교육은 특정 활동을 필요에 따라 학생의 선택에 국한시키는 것이 아니라 학생들이 실제 겪는 문제를 해결할 수 있는 경험 학습을 강조한다. 활동의 결과물보다는 학습자의 행동 과정을 중시하고, 학습자의 실패를 용인하며 재도전을 촉진하는 촉진자로서 교사의 역할을 강조한다. 향후 각 교과(커리큘럼 전문가, 교직 / 학습 전문가, 초 중학교 교사, 부모, 지역 교육자 등) 및 학교 활동에 있어서 다양하게 활용될 수 있으며 학교 메이커 교육의 기초 연구로서 향후 연구 방향 설정에 기여할 수 있을 것이다.

• 한국과학교육학회지
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• 제34권7호
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• pp.613-624
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• 2014

이 연구는 과학 정체성 개념을 사용하여 초등학교 4학년 학생들의 과학 관련 진로에 대한 포부를 탐색하는 것을 목적으로 한다. 연구를 위해 2013년 서울에 소재한 3개 초등학교의 4학년 학생들을 대상으로 한 과학 활동 경험에 대한 설문조사에서 과학에 대한 흥미는 높으나 관련 진로 포부가 낮다고 보고한 학생들(N=45)을 선별하였다. 이 가운데 연구 참여에 동의한 19명 학생들을 대상으로 과학 정체성(흥미, 능력, 타인에 의한 인정) 및 과학 관련 활동의 경험과 인식에 대해 심층 면담을 진행하였다. 면담에서 대부분의 학생들은 제한적이거나 상황적으로 유발되는 과학에 대한 흥미를 보였으며, 자신의 과학 능력과 과학 진로를 위해 필요한 능력의 차이, 또는 긍정적이지 않은 타인의 평가에 대한 인식을 가지고 있었다. 또한, 참여자들의 과학 정체성과 과학 관련 진로에 대한 낮은 포부는 과학 관련 활동에 대한 그들의 관심과 참여를 제한하였다. 참여자들은 대부분 상황적인 흥미를 유발시키는 일회적인 활동에 관심을 보였고, 실제 이러한 활동에 참여하였다. 이들은 자신들이 하는 활동이 과학 진로를 원하는 학생이 하는 활동과 다르다고 분명하게 구분하였고, 자신들의 능력이 부족하거나, 과학 관련 진로와 관련된다고 판단되는 활동들을 기피하였다. 참여자들의 부정적인 과학 정체성과 관련 진로에 대한 낮은 포부는 이들의 과학 관련 진로에 대한 높은 기준에 바탕을 두고 있었다. 이들의 잘못된 과학 관련 진로에 대한 인식과 기대는 참여자들이 자신과 과학관련 진로 학생과의 차이를 갖게 하고, 과학 관련 진로를 선택하기에 과학에 대한 흥미, 능력, 타인의 평가가 충분하지 않다고 판단하도록 하였다. 이러한 결과는 과학과 관련하여 어린 학생들의 현재 상태를 파악하고, 과학 관련 진로에 대한 포부를 높이기 위한 활동의 목표와 전략을 모색하는데 함의를 제공할 것이다.