• 제목/요약/키워드: Design of Teaching Model

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다층지원체계 중심의 긍정적 행동지원에 관한 한국과 미국의 실험연구 비교분석 (A Comparison of American and Korean Experimental Studies on Positive Behavior Support within a Multi-Tiered System of Supports)

  • 장은진;이미영;정재우;조광순;이동형;송원영;한미령
    • 한국심리학회지:학교
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    • 제15권3호
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    • pp.399-431
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    • 2018
  • 본 연구는 한국과 미국의 일반학교에서 실행한 다층지원체계 중심의 긍정적 행동지원(PBS)에 관한 실험연구 논문들을 비교분석하여 한국형 학교차원 PBS 모형 및 매뉴얼 개발을 위한 기초자료를 제공하고, 향후 한국에서의 PBS 실행에 관한 연구 방향의 제시 및 시사점을 도출하고자 하였다. 이를 위해 한국과 미국의 학술 검색엔진을 통해 2005년부터 2018년까지의 PBS 실행 논문 중, 보편적 1차 지원, 또는 1차 지원을 실행하면서 2차 혹은 3차 지원을 실행한 한국의 연구 논문 11편과 미국의 연구 논문 24편을 분석대상으로 하여 일반적 연구특성(대상, 설계, 기간, 종속 변인 등)과 PBS의 주요특성 및 결과(대상자 선별과정, 중재 과정과 내용, 사회적 타당도 등)를 지원 차원 별로 구분하여 비교하였다. 분석 결과, 한국과 미국의 모든 연구에서 PBS는 지원 차원을 막론하고 학생 행동과 기타 영역에서 긍정적 성과가 있음을 보고하고 있었다. 1차 지원의 경우 한국은 학교 또는 학급의 교육환경 수정과 사회적 기술교수에 초점을 둔 반면, 미국은 이 외에도 표준화된 중재 프로그램에 관한 교사훈련과 체계적인 교사지원에 초점을 둔 것으로 나타났다. 2차 지원의 경우 미국은 한국에 비해 학교차원의 PBS 내에서 1차 지원과 함께 실행하고 있는 학교가 많았고, 주로 Check/In Check/Out(CICO)를 중재방법으로 사용하고 있었다. 또한 대상 선별방법에서 보다 체계적인 선별도구나 절차를 사용하였고, 부모가 적극적으로 참여하여 가정에서도 중재가 이루어지도록 하는 차이를 보였다. 3차 지원의 경우, 미국은 종합적 행동기능평가 결과를 중심으로 중재계획을 수립한 점과 선별방식이 체계화되었다는 점이 한국과 차이가 있었다. 이러한 결과를 바탕으로 한국에서의 다층지원체계 중심의 학교차원 PBS 실행을 위한 각 차원별 PBS 실행충실도와 사회적 타당도 및 맥락적 적합성(contextual fit)에 대한 타당화된 측정도구 개발의 필요성 등 시사점을 도출하였으며, 본 연구의 의의와 제한점, 향후 연구방향에 대해 논의하였다.

고교학점제를 대비한 가정 교과 '1인 가구의 식사와 조리' 교육 프로그램 개발 및 실행 효과 (Effect of Development and Implementation of Home Economics Education's 'Meal and Cooking for Single-Person Households' Education Program in Preparation for the High School Credit System)

  • 최부로니;박미정
    • 한국가정과교육학회지
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    • 제34권4호
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    • pp.19-41
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    • 2022
  • 이 연구는 '1인 가구의 식사와 조리' 교육 프로그램을 개발하고 실행하여 고등학생들의 식생활관리 역량 향상에 미치는 효과를 확인하는데 목적이 있다. 이에 ADDIE 교수 설계 모형에 따라 '1인 가구의 식사와 조리' 교육 프로그램을 개발하고, 실행한 후 평가하였으며 결과는 다음과 같다. 첫째, 1인 가구의 식생활과 가정 교과에서의 식생활 교육 프로그램 관련 문헌과 선행 연구를 분석한 결과를 바탕으로 '1인 가구의 식사와 조리' 교육 프로그램을 개발하였다. 개발한 총 16차시의 교수⋅학습 과정안과 학생용 워크북을 현직 고등학교 가정과교사로서 식생활교육 프로그램 관련 연구를 수행한 경력이 있는 전문가 6인으로부터 전문가 타당도 검증을 받았다. 그 결과, 전체 문항의 평균은 4.90(5점 만점), CVI는 0.98로 매우 우수한 내용타당도를 확보하였다. 둘째, 세종특별자치시 소재 Y고등학교 1학년 총 100명의 학생을 대상으로 '1인 가구의 식사와 조리' 교육 프로그램을 실행하였다. 학교 상황을 고려하여 16차시의 핵심 주제가 모두 포함되도록 6차시로 축약하여 운영하였다. 참여한 학생들을 대상으로 사전⋅사후 검사를 한 결과, 개발된 프로그램이 식생활관리 역량을 향상시키는 데 유의미한 효과가 있음을 확인하였다. 이 연구는 고교학점제에 대비하여 1인 가구 시대의 사회적 변화에 따른 가정 교과의 새로운 과목 개발 및 식생활관리 역량 향상의 효과 확인에 의의가 있으며, 본 연구에서 개발한 '1인 가구의 식사와 조리' 교육 프로그램은 2022 개정 교육과정의 미니 과목으로 활용할 수 있을 것이다.

고등학교 생물 '물질대사' 단원에서 협동학습의 효과: STAD 모형의 적용 (The Effects of Cooperative Learning to Study the Unit 'Metabolism' in High School: Application of STAD Model)

  • 정영란;이혜원
    • 한국과학교육학회지
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    • 제23권1호
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    • pp.35-46
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    • 2003
  • 문제 해결 능력의 신장은 과학 교육의 중요한 목표로 간주되어 왔고 현 사회의 교육이 담당해야할 중요한 과제이다. 그러나 오래 동안 과학 수업을 받은 후에도 학생들의 문제 해결 수준은 향상되지 않았고 이에 효과적인 교수 방법으로 학생들의 능동적인 참여와 토론을 기반으로 긍정적 상호 의존성을 기르면서 문제 해결 능력의 향상을 가져올 수 있는 협동학습이 제안되었다. 그러나 고등학교 생물 분야에서는 타 과학 과목에 비해 협동학습을 적용한 충분한 연구가 수행되지 못하였다. 따라서 본 연구에서는 인문계 고등학교 자연계 생물II의 'II. 물질대사' 단원에 대하여 협동학습을 실시한 후. 학업 성취도 및 과학 학습 태도에 대한 효과를 전통적 수업과 비교하여 분석하였다. 연구 대상은 서울시 소재 여자 고등학교 2학년 자연계 학생들 100명이며, 2개 학급 중 한 학급의 협동학습을 실시하고 나머지 한 학급은 전통적 수업을 하였다. 본 연구의 검사도구는 학업 성취도 검사지의 경우 단원의 내용 및 수업 목표를 근거로 객관식 24문항으로 구성되었고 과학 학습 태도 검사 도구는 김인희(1994) 연구에서 개발된 총 40개의 리커어트 척도 문항으로 구성되었다. 본 연구는 사전-사후 검사 통제 집단(pretest-posttest control group) 설계에 기초하여 협동학습의 모형 중 STAD모형을 적용하였고 5주 동안 총 13차시에 걸쳐 실시되었다. 협동학습은 학업성취도를 향상시키는데 전통적 수업보다 더 효과적이지 않았다(p> .05). 협동학습은 상위 및 중위 수준의 학생들에게 효과가 없었으나 학위 수준의 학생들에게는 전통적 수업보다 더 효과적이었다.(p< .05). 협동학습은 전통적 수업에 비해 학생들의 과학 학습 태도 변화에 있어서 더 효과적이었다.(p< .05). 과학 학습 태도에서 4개의 하위 영역 중 '과학에 대한 태도', '과학의 사회적 의미', '과학 교과에 대한 태도'의 영역에서는 협동학습이 전통적 수업 보다 효과가 없었으나(p> .05) '과학 교과에 대한 태도' 영역에서는 협동학습이 효과적이었다(p< .05). 협동학습은 상위 및 중위 수준의 학생들의 과학 학습태도를 변화시키는데 효과가 없었으나 하위 수준의 학생들에는 효과적이었다(p< .05).

장애인평생교육 문화융합(cultural convergence) 기반의 발달장애 재활 설계 요소 개발: 재활과학-특수교육 기초 유관 분야 구심점 (Development of Design Elements of Rehabilitation for Individuals with Developmental Disabilities Based on Cultural Convergence of Lifelong Education for Individuals with Disabilities: Reflect Basic Related Fields such as Rehabilitation Science and Special Education as Centripetal Points)

  • 김영준;한승아
    • 문화기술의 융합
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    • 제8권3호
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    • pp.427-434
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    • 2022
  • 본 연구는 발달장애인의 독립생활 지원을 위한 실천적 지원체제에 있어 핵심 분야라고 할 수 있는 장애인평생 교육과 발달장애재활 간 문화융합을 위한 설계 요소를 개발하는 데 목적를 두었다. 연구 방법은 특수교육, 재활과학을 전공한 교수들을 대상으로 2개의 팀을 구성하여 FGI를 실시한 절차가 적용되었다. 연구 내용은 발달장애재활과 장애인평생교육 간 문화융합을 위해 설계되어야 할 요소들이 크게 세 가지의 상위 범주(보편적 문화융합 요소, 현장 중심 문화융합 요소, 정책 중심 문화융합 요소)로 제시되었다. 그리고 각 상위 범주별로 하위 범주가 구체적으로 구성되었다. 먼저, 보편적 문화융합 요소로는 원리적 차원에서 "개방적 창의융합"이 제시되었고, 이는 발달장애재활과 장애인평생교육 간 문화융합을 위해 유관 분야 간 융합 타당성을 탐구 및 실천하는 원리로 설명될 수 있다. 두 번째로, 현장 중심 문화융합 요소로는 재활과학-특수교육 분야 간 공동 실천 모델 개발, 교과교육 지식 및 기술, 교수·학습방법, 학습 진로 로드맵 구축, 취업·직무경력 개발 로드맵 구축, 독립생활 개발 이력 인증체계 형성이 제시되었다. 세 번째로, 정책 중심 문화융합 요소로는 지역 유관기관 간 교육과정적 통합 구성체계 형성, 코디네이터형-전문교사형 전문인력의 자격개발경로 구축, 학교 유형-센터 유형 간 조직적 체계화가 제시되었다. 연구 결과, 발달장애인의 독립생활 지원은 성인기의 전체 생애 동안 장기적으로 보장되어야 하며, 이에 따라 문화융합을 통하여 장애인평생교육 기반 발달장애재활의 전문적 지원체제가 구축되어야 함을 결론지을 수 있었다.

산업여대학학생단대지간적령수산품개발화품패관리협작(产业与大学学生团队之间的零售产品开发和品牌管理协作) (Retail Product Development and Brand Management Collaboration between Industry and University Student Teams)

  • Carroll, Katherine Emma
    • 마케팅과학연구
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    • 제20권3호
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    • pp.239-248
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    • 2010
  • 本文阐述了产业和学术之间的合作项目. 这个合作项目关注美国东北部的一家大型地区连锁百货商店的两个自有品牌服装的营销和产品开发战略发展. 这个项目的目标是通过和学生的想法的合作来振兴产品线. 从而给学生提供真实产业环境中的实践经验. 这个项目中有很多关键者. 在美国东北部的一家私有连锁百货商店为已有的两个自有服装品牌寻求一个学术伙伴. 他们的目标客户是追求休闲, 适中价格的中年消费者. 这个公司想要改变包装和展示的方向, 甚至是产品的设计. 公司的品牌和产品开发部门联系东北一个州立大学的学术部门的教授. 有两位教授认为这个项目非常适合他们的课程-一个是初级的媒介品牌管理课程; 一个是高级的时装产品开发课程. 这些教授认为通过合作项目, 学生在安全的学术学习环境中能进入一个真实的工作场景中在一个多学科协作团队, 提供超出一个学生的能力, 经验和资源优势, 并增加了解决问题的过程中的 "智囊" (Lowman 2000). 这种提高学生的能力目标的方向让每班教师去组织品牌和产品开发类的跨学科团队. 此外, 许多大学都聘请科研和教学的产业伙伴关系, 协作的时间(学期)和环境(教室/实验室)的约束有助于提高学生的知识和对现实世界的经验. 在田纳西大学, 产业服务中心和UT-Knoxville's 工学院和一家公司合作来发展它们美国公司的的设计进步. 本研究中, 因为是和一个自有商标零售品牌, Wickett, Gaskill 和Damhorst's (1999) 指出产品开发和品牌管理团队使用的零售服装产品开发模型. 之所以选择这个框架是因为它从零售这个角度强调了服饰产品开发. 两个班级参与了这个项目: 一个初级品牌管理班级和一个高级时装产品开发班级. 7个团队包括四名学习品牌管理的学生和两名学习产品开发的学生. 这两个课程在同一个学期但是不同的时间. 在学期开始的时候, 每个班级都被介绍给了产业合作伙伴并接受了问题. 一半的团队指定为男士品牌, 另一半是女士品牌. 这些小组负责制定解决问题的方法, 制定自己的工作时间表, 在与业界代表保持接触, 并确保每个小组成员以积极的方式负责任. 这些小组的目标是通过用销售规划进程来计划, 发展和展示一条产品线(遵循Wickett, Gaskill和Damhorst 模型) 并为这条产品线发展新的品牌战略. 这些小组展示了趋势, 色彩, 面料和目标市场调查; 制定一个产品线的草图;编辑了草图, 介绍他们的执行计划书写说明书, 配上合适的模型并最终开发生产样品. 品牌班的学生完成了SWOT分析, 品牌测量研究报告, 品牌心智图和完整综合的营销报告. 这些报告在介绍新产品线时同时发表. 将来如果有更多这样的协作机会而且公司希望同时考虑品牌和产品开发战略, 那么课程应该定在相同的时间, 这样学生有更多的时间在一起讨论时间表和被分配的任务. 像上面的任务, 学生不得不每堂课之外的时间见面. 这使得团队工作变得具有挑战性(Pfaff和Huddleston, 2003). 虽然这项工作的后勤是费时设立和管理, 但教授认为对学生的好处是多种多样的. 根据两堂课的学生的回复, 最重要的好处是和产业专业人士一起工作的机会, 跟进他们的进程, 并看到公司里做决定级别的高层对他们作品的评估. 教员们都感激有一个 "真实的世界" 的案例. 制定的创意和战略扩大和加强了品牌和产品开发两个部门的联系. 通过和来自不同知识领域的学生一起工作并且和产业伙伴联系, 遵守产业活动的框架和时间表, 学生小组在新的环境中完成优秀创新的作品是具有挑战性的. 在产品开发和为 "现实生活" 品牌的品牌工作, 这些品牌都在努力给学生一个机会, 看看他们的课程是如何紧密的与现实世界联系, 以及公司运营中设计和商业方面如何需要创造性, 协作和灵活性. 行业人员对(a)学生的知识水平和深度以及执行力, (b)品牌的新思路的创造性产生了深刻的印象.

구성주의 이론에 기반한 자기주도적 웹 기반 교육의 설계와 구현 (Design and Implementation of Web Based Instruction Based on Constructivism for Self-Directed Learning Ablity)

  • 김기남;김의정;김창석
    • 한국정보통신학회:학술대회논문집
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    • 한국해양정보통신학회 2006년도 춘계종합학술대회
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    • pp.855-858
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    • 2006
  • 정보화 시대에 이르러 정보통신기술의 급속한 발달은 교육을 포함한 모든 분야에 획기적인 패러다임의 변화를 가져왔다. 교육에 있어서의 변화는 단순한 지식의 축적이 아닌 학습자가 스스로 문제를 발견하고, 이를 위한 적절한 해결방법을 습득함을 의미한다. 즉, 교사는 조언자로서의 역할을, 학생은 학습의 주도자로서의 역할을 담당하며, 이는 교육의 주체가 교사중심에서 학생중심으로의 전환을 뜻한다. 이러한 교육적 패러다임의 변환과 더불어 주목받고 있는 교수학습이론이 "구성주의(Constructivism)"이다. 구성주의의 틀안에서 과거의 교사중심의 직접교수법 대신에 학습자 중심의 참여학습을 강조하고 있으며, 새로운 교육적 패러다임의 실천적 방안을 구체적으로 제시하고 있다. 이러한 실천적 방안을 구축 가능하게 해준 것이 바로 정보통신기술 그중에서도 인터넷(internet)의 발달이다. 인터넷에서 가장 활발하게 사용되고 있는 웹(Web)은 그 특성상 구성주의 학습원리를 실현하는데 적절한 환경을 제공하고 있으며, 교육 시스템의 변화를 가져오고 있다. 인터넷을 활용한 웹상에서의 교수학습은 교실이라는 제한된 공간에서 판서에 의존하는 방식의 수업이 아닌 풍부하고 다양한 형태의 폭넓은 자료의 습득을 가능하게 하며, 학습자에게 생동감 있는 학습 경험을 주어 학습 동기를 유발할 수 있다. 또한 기존의 수업에 비해 비교적 시간과 장소의 제약에서 자유롭게 학습할 수 있으며, 학습내용과 관련된 최신의 정보를 참조할 수 있다. 그리고 이미지, 오디오, 비디오, 텍스트와 같은 풍부한 멀티미디어 인터페이스 (Interface)가 가능하고 게시판, 이메일, 채팅을 통하여 교사와 학습자간에 활발한 상호작용이 이루어질 수 있다는 점에서 교육적 가능성이 대두되고 있다. 학교나 교육담당자들도 이런 교육기자제의 첨단화 더불어 새로운 교수 학습 모형 개발에 힘을 쓰고 있다. 이에 본 논문은 구성주의 학습원리에 토대를 둔, 월 기반 교육시스템의 설계 및 구현을 통하여 학습자 중심의 자기주도적 학습활동이 이루어질 수 있는 교육환경을 구축하는데 그 목적이 있다. 라라서 학습자는 학습자의 필요(need)에 라라 선별적으로 강의를 수강할 수 있고, 키워드 정색을 통해 학습하고자 하는 내용을 구분하여 학습할 수 있도록 구현하였다. 이를 통해 학습자들이 자기 주도적으로 주어진 문제에 대해 스스로 해결하는 방법을 찾아 학습할 수 있도록 함으로씨 학습 능력을 키우도록 하는데 그 주안점이 있다.

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고등학생을 위한 가정교과 기반 예비부모교육 프로그램 개발 및 평가 (Development and evaluation of Pre-Parenthood Education Program for high school students based on Home Economics subject)

  • 노희연;조재순;채정현
    • 한국가정과교육학회지
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    • 제29권4호
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    • pp.161-193
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    • 2017
  • 본 연구의 목적은 고등학교 교육과정에서 활용할 수 있는 가정교과 기반의 예비부모교육 프로그램을 개발하고 평가하여, 예비부모인 고등학생 학습자들이 훗날 우리 사회의 주역이 될 미래세대를 현명하게 보살필 수 있는 성숙한 부모가 되는데 필요한 역량을 갖추도록 하며 동시에 현재 정부가 추진하고 있는 부모교육 활성화 방안의 청소년 대상 예비부모교육을 실행하는 데 도움이 되는 기초자료를 제공하는데 있다. 본 연구의 예비부모교육프로그램 개발 및 평가 과정은 일반적체제설계모형인 ADDIE 모형을 따랐으며, ADDIE모형 중 실행단계(Implement)를 제외한 분석, 설계, 개발, 평가의 4가지 과정을 거쳐 이루어졌다. 먼저, 분석 단계에서는 프로그램 내용요소 추출과 프로그램 개발의 시사점을 얻기 위해 관련 선행연구와 2015 개정 중 고등학교 "기술 가정" 교육과정 문서를 대상으로 분석이 이루어졌다. 그 결과 가정교과 이 외의 분야에서 연구되어 온 예비부모교육의 9 가지 주제(1.자기이해, 2.예비부모의 성, 3.결혼, 4.임신과 출산, 5.부모됨, 6.부모역할, 7.부모 자녀관계, 8.부모와 가족, 9.부모와 사회)와 해당 내용요소들은 이미 가정교과 교육과정에 모두 포함되어 있음을 확인하였으며, 9가지 주제 이외에 가정교과만의 독자적인 주제(1.생애설계, 2.가정생활 내 의 식 주 실천역량, 3.가정생활과 자녀안전, 4.가족문화)와 해당 내용요소들을 별도로 확인함으로써 예비부모교육 시행에 있어 가정교과가 지닌 강점(청소년과 가정과 사회를 바라보며 부모교육 내용 뿐만 아니라 식 의 주 소비 생활 전반을 포함하는 총체적 관점의 교육과 실제로 부모 준비를 실천하게 하는 교육)을 확인하였다. 둘째, 프로그램 개발을 위한 설계는 가정교과와 예비부모교육 간의 접점을 찾고 이를 프로그램 구성요소(목적, 개발방향, 주제, 내용요소, 학습목표, 학습활동)에 반영하는 과정을 통해 이루어졌다. 이 연구의 예비부모교육 프로그램은 미래세대를 현명하게 길러낼 수 있는 성숙한 부모가 지녀야 할 관련 지식, 태도, 가치관, 실천적 문제 해결 능력을 고등학생 학습자가 갖추도록 지원하는 것을 일차 목적으로 두며, 부모됨의 준비 관점에서 학습자가 현재 생활 점검 및 개선을 통해 생활자립능력을 갖추도록 하는 것을 이차목적으로 둔다. 궁극적으로 이 두 가지 목적 달성을 통해 학습자가 장차 부모로서 살아갈 가정생활 영역과 개인적 성취와 관련된 직업생활 영역 그리고 사회 발전에 기여할 수 있는 민주시민으로서의 삶의 영역간의 균형을 이뤄 이를 조화롭게 영위할 수 있는 성숙한 부모로의 성장을 돕고자 하였다. 프로그램 개발방향은 '전체 전개', '내용구성', '교수 학습법 구성'으로 크게 세 가지 측면에서 설정되었다. 프로그램의 주제는 총 11개로 '1. 부모 됨: 부모가 된다는 건', '2. 배우자선택: 행복한 부부관계, 자녀에게 주는 최고의 선물', '3. 임신과 출산: 새로운 생명과의 감동적인 만남', '4. 신생아 돌봄: 24시간 신생아 돌봄', '5. 영유아자녀돌봅: 사랑스러운 나의 아기와의 관계, 애착', '6. 유아기 자녀 돌봄: 별에서 온 내 아이, 유아기 자녀 돌보기', '7. 부모와 건강가정: 건강가정 속 부모와 자녀', '8.부모 자녀 관계: 현명한 부모, 자녀와 효과적으로 상호작용하기', '9. 가정생활 내 자녀안전: 가정생활 속 안전관리자, 부모', '10. 영유아 돌봄 실습', '11. 지역사회 양육지원서비스 개발 실습'이다. 프로그램의 들어갈 최종 내용요소들은 분석단계에서 추출된 내용요소들을 11개 주제와의 관련성을 토대로 분배된 후 선정되었다. 학습목표와 학습활동은 해당 주제와 내용요소를 반영하여 구상되었으며, 특히 프로그램의 학습활동은 1) 부모 됨 관련 실천적 문제를 포함한 사례 활용, 2) 학습한 지식과 기술을 활용한 지역사회 교류활동, 3) 부모 됨 관련 학습내용을 활용한 실생활 프로젝트 활동, 4) 고등학생 학습자의 현재 삶의 긍정적인 변화를 유도하는 활동, 그리고 5) 자녀 발달을 지원하는 가정교과 내 의 식 주 실습활동을 주요 특징으로 한다. 셋째, 프로그램의 개발은 앞서 설정된 설계에 따라 이루어졌으며, 이에 총 11개 주제에 따른 17차시 분량에 해당하는 교수 학습과 정안 및 학습자료가 개발되었다. 개발된 교수 학습과정안은 수업흐름 및 교사 참고자료를 포함하며, 수업 도입부에 가상의 자녀로부터 수업관련 메시지를 받는 것을 시작으로, 정리단계에서는 받은 메시지에 대한 답장의 형태로 해당 차시의 내용 정리 및 예비부모로서의 다짐을 하는 것을 기본 틀로 하였다. 학습자료는 학습활동을 위해 필요한 각종 계획서나 보고서 양식을 포함하며, 정규교육과정에서의 교과서와 같은 역할을 하도록 구체적으로 작성되었다. 넷째, 개발된 프로그램의 평가는 프로그램 개발과정과 결과물 두 가지 측면에 대해 가정교과 전문가 13인으로부터 5점 리커트형 설문지를 활용하여 이루어졌다. 개발과정에 대한 기초분석 평가결과 평균 4.61점, 내용타당도 지수 97.4%였으며, 프로그램 결과물에 대한 평가결과는 평균 4.37점 내용타당도 지수 86.9%였다. 이와 같은 값은 이 연구 프로그램의 개발과정과 그 결과물에 대한 타당도가 상당히 높은 수준에서 확보됐음을 나타내며, 이에 이 연구의 가정교과 기반의 예비부모교육 프로그램은 고등학생 학습자를 대상으로 하는 예비 부모 교육 프로그램으로 타당하고 적합하다는 결론을 내릴 수 있다.

A hybrid algorithm for the synthesis of computer-generated holograms

  • Nguyen The Anh;An Jun Won;Choe Jae Gwang;Kim Nam
    • 한국광학회:학술대회논문집
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    • 한국광학회 2003년도 하계학술발표회
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    • pp.60-61
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    • 2003
  • A new approach to reduce the computation time of genetic algorithm (GA) for making binary phase holograms is described. Synthesized holograms having diffraction efficiency of 75.8% and uniformity of 5.8% are proven in computer simulation and experimentally demonstrated. Recently, computer-generated holograms (CGHs) having high diffraction efficiency and flexibility of design have been widely developed in many applications such as optical information processing, optical computing, optical interconnection, etc. Among proposed optimization methods, GA has become popular due to its capability of reaching nearly global. However, there exits a drawback to consider when we use the genetic algorithm. It is the large amount of computation time to construct desired holograms. One of the major reasons that the GA' s operation may be time intensive results from the expense of computing the cost function that must Fourier transform the parameters encoded on the hologram into the fitness value. In trying to remedy this drawback, Artificial Neural Network (ANN) has been put forward, allowing CGHs to be created easily and quickly (1), but the quality of reconstructed images is not high enough to use in applications of high preciseness. For that, we are in attempt to find a new approach of combiningthe good properties and performance of both the GA and ANN to make CGHs of high diffraction efficiency in a short time. The optimization of CGH using the genetic algorithm is merely a process of iteration, including selection, crossover, and mutation operators [2]. It is worth noting that the evaluation of the cost function with the aim of selecting better holograms plays an important role in the implementation of the GA. However, this evaluation process wastes much time for Fourier transforming the encoded parameters on the hologram into the value to be solved. Depending on the speed of computer, this process can even last up to ten minutes. It will be more effective if instead of merely generating random holograms in the initial process, a set of approximately desired holograms is employed. By doing so, the initial population will contain less trial holograms equivalent to the reduction of the computation time of GA's. Accordingly, a hybrid algorithm that utilizes a trained neural network to initiate the GA's procedure is proposed. Consequently, the initial population contains less random holograms and is compensated by approximately desired holograms. Figure 1 is the flowchart of the hybrid algorithm in comparison with the classical GA. The procedure of synthesizing a hologram on computer is divided into two steps. First the simulation of holograms based on ANN method [1] to acquire approximately desired holograms is carried. With a teaching data set of 9 characters obtained from the classical GA, the number of layer is 3, the number of hidden node is 100, learning rate is 0.3, and momentum is 0.5, the artificial neural network trained enables us to attain the approximately desired holograms, which are fairly good agreement with what we suggested in the theory. The second step, effect of several parameters on the operation of the hybrid algorithm is investigated. In principle, the operation of the hybrid algorithm and GA are the same except the modification of the initial step. Hence, the verified results in Ref [2] of the parameters such as the probability of crossover and mutation, the tournament size, and the crossover block size are remained unchanged, beside of the reduced population size. The reconstructed image of 76.4% diffraction efficiency and 5.4% uniformity is achieved when the population size is 30, the iteration number is 2000, the probability of crossover is 0.75, and the probability of mutation is 0.001. A comparison between the hybrid algorithm and GA in term of diffraction efficiency and computation time is also evaluated as shown in Fig. 2. With a 66.7% reduction in computation time and a 2% increase in diffraction efficiency compared to the GA method, the hybrid algorithm demonstrates its efficient performance. In the optical experiment, the phase holograms were displayed on a programmable phase modulator (model XGA). Figures 3 are pictures of diffracted patterns of the letter "0" from the holograms generated using the hybrid algorithm. Diffraction efficiency of 75.8% and uniformity of 5.8% are measured. We see that the simulation and experiment results are fairly good agreement with each other. In this paper, Genetic Algorithm and Neural Network have been successfully combined in designing CGHs. This method gives a significant reduction in computation time compared to the GA method while still allowing holograms of high diffraction efficiency and uniformity to be achieved. This work was supported by No.mOl-2001-000-00324-0 (2002)) from the Korea Science & Engineering Foundation.

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Kolb의 학습양식에 기반 한 팀 조직 지원 시스템 개발 (A Development of Kolb's Learning Style Based Team Organization Support System)

  • 박수홍;정주영;홍진용;김성옥;류영호;강은경
    • 정보교육학회논문지
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    • 제12권1호
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    • pp.9-22
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    • 2008
  • 본 연구는 Kolb의 학습양식 기반의 팀 조직 시스템의 프로토타입을 개발하는 데 목적이 있으며, 이러한 목적을 달성하기 위하여, 첫째, 시스템의 가치를 구현하기 위한 핵심아이디어와 핵심 활동, 활동을 지원하는 도구, 그리고 가이드라인 등에 대한 개발 전략을 도출하고, 둘째, 교수설계 구조모형을 바탕으로 하여 시스템을 설계한 후 인터페이스를 개발하는 것이다. 본 시스템에서 핵심적인 요소는 학습양식 검사를 통하여 효과적인 팀을 조직하는 것이다. 우선, 학습양식 검사를 통해 학습자가 자신이 선호하는 학습 환경이나 특징을 파악한 후, 다양한 학습양식을 가진 사람들이 팀을 구성하도록 한다. 팀 조직하기는 각 팀 구성원의 학습양식을 공개한 후, 이를 기준으로 하여 팀 구성원의 특성에 맞는 역할을 분담한다. 개발된 시스템의 가치와 효율성을 검증하기 위해 전문가들로 구성된 포커스그룹 인터뷰를 실시하여 시스템의 개선점을 도출한 후, 이를 반영한 최종 시스템을 개발하였다. 본 시스템은 학습자들이 언제, 어디서나 학습양식 검사를 수행하여 즉시 결과를 제공받을 수 있고, 또한 학습양식 검사 결과를 바탕으로 다양한 성향을 가진 이질적인 구성원으로 팀이 자동 구성된다. 따라서 본 시스템은 불특정 구성원을 대상으로 한 웹기반 프로젝트학습에서 뿐만 아니라, 오프라인 공간에서도 활용할 수 있을 것이다.

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Design and Implementation of IoT based Low cost, Effective Learning Mechanism for Empowering STEM Education in India

  • Simmi Chawla;Parul Tomar;Sapna Gambhir
    • International Journal of Computer Science & Network Security
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    • 제24권4호
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    • pp.163-169
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    • 2024
  • India is a developing nation and has come with comprehensive way in modernizing its reducing poverty, economy and rising living standards for an outsized fragment of its residents. The STEM (Science, Technology, Engineering, and Mathematics) education plays an important role in it. STEM is an educational curriculum that emphasis on the subjects of "science, technology, engineering, and mathematics". In traditional education scenario, these subjects are taught independently, but according to the educational philosophy of STEM that teaches these subjects together in project-based lessons. STEM helps the students in his holistic development. Youth unemployment is the biggest concern due to lack of adequate skills. There is a huge skill gap behind jobless engineers and the question arises how we can prepare engineers for a better tomorrow? Now a day's Industry 4.0 is a new fourth industrial revolution which is an intelligent networking of machines and processes for industry through ICT. It is based upon the usage of cyber-physical systems and Internet of Things (IoT). Industrial revolution does not influence only production but also educational system as well. IoT in academics is a new revolution to the Internet technology, which introduced "Smartness" in the entire IT infrastructure. To improve socio-economic status of the India students must equipped with 21st century digital skills and Universities, colleges must provide individual learning kits to their students which can help them in enhancing their productivity and learning outcomes. The major goal of this paper is to present a low cost, effective learning mechanism for STEM implementation using Raspberry Pi 3+ model (Single board computer) and Node Red open source visual programming tool which is developed by IBM for wiring hardware devices together. These tools are broadly used to provide hands on experience on IoT fundamentals during teaching and learning. This paper elaborates the appropriateness and the practicality of these concepts via an example by implementing a user interface (UI) and Dashboard in Node-RED where dashboard palette is used for demonstration with switch, slider, gauge and Raspberry pi palette is used to connect with GPIO pins present on Raspberry pi board. An LED light is connected with a GPIO pin as an output pin. In this experiment, it is shown that the Node-Red dashboard is accessing on Raspberry pi and via Smartphone as well. In the final step results are shown in an elaborate manner. Conversely, inadequate Programming skills in students are the biggest challenge because without good programming skills there would be no pioneers in engineering, robotics and other areas. Coding plays an important role to increase the level of knowledge on a wide scale and to encourage the interest of students in coding. Today Python language which is Open source and most demanding languages in the industry in order to know data science and algorithms, understanding computer science would not be possible without science, technology, engineering and math. In this paper a small experiment is also done with an LED light via writing source code in python. These tiny experiments are really helpful to encourage the students and give play way to learn these advance technologies. The cost estimation is presented in tabular form for per learning kit provided to the students for Hands on experiments. Some Popular In addition, some Open source tools for experimenting with IoT Technology are described. Students can enrich their knowledge by doing lots of experiments with these freely available software's and this low cost hardware in labs or learning kits provided to them.