• 한국과학교육학회지
• /
• 제38권3호
• /
• pp.305-317
• /
• 2018

본 연구에서는 블랙박스 시뮬레이션 활동 과정에서 연구 참여 학생들의 모형 구성 특징과 인식적 기준을 탐색하였다. 연구를 위해 과학적 실행을 반영하는 비구조화된 문제상황인 블랙박스 시뮬레이션을 개발하여 활동에 적용하였다. 이 과정에 교육대학교 2학년 89명의 학생들이 참여하여 23개 모둠으로 나누어 블랙박스 내부구조에 대한 그들의 생각을 다양하게 가시화하여 모형화하고 수정하고 평가하는 등의 활동을 하였다. 모든 학생들의 활동 과정은 녹음 및 녹화되었고 분석에 활용하였다. 연구의 결과로 블랙박스 활동에서 학생들이 구성한 모형은 형태와 기능을 고려하여 4가지 유형으로 범주화되었다. 대표 모형을 선택하는 과정에서 모형 평가가 나타났으며, 모형 평가에는 실험적 정합성, 포괄성, 유비, 간명성, 구현가능성의 인식적 기준이 적용되었다. 이상의 연구 과정과 결과를 토대로 논의된 교육적 함의는 다음과 같다. 첫째, 이 연구에서 학생들이 참여한 블랙박스 시뮬레이션 활동은 모형을 구성하고 시험해 보면서 과학적 실행의 본질을 명시적 및 암묵적으로 체험할 수 있는 맥락을 제공하였다는데 교육적 의미가 있다. 둘째, 활동 초기부터 학생들이 모형 구성에 적용한 인식적 기준들, 즉 실험적 정합성, 포괄성, 유비, 간명성, 구현가능성이 모두 엄격하게 작동하진 않았으며 맥락에 따라 역동적으로 적용되었다. 셋째, 이 연구의 맥락뿐 아니라 다양하고 구체적인 맥락에서의 인식적 기준에 대한 연구는 과학적 실행의 본질에 대한 이해의 지평을 넓혀줄 것이다. 본 연구의 맥락이었던 시뮬레이션 활동은 미래 사회에서 더욱 중요시될 컴퓨팅적 사고와 연관된 연구로 이어질 수 있으며, 시범 연구인 본 연구의 맥락과 방법을 더 정교화 및 체계화한 추후 연구는 과학적 실행의 본질에 대한 풍부한 논의를 이끌 수 있을 것으로 기대한다.

• 한국과학교육학회지
• /
• 제43권6호
• /
• pp.495-507
• /
• 2023

센스메이킹 활동에서 교사는 학생과 함께 질문을 고안하고 조사과정을 설계할 때 많은 어려움을 겪는다. 그 주된 이유로 새로운 설명을 고안하는 과정에서 개념적 이해가 어떻게 활용되는지 예상하기 어렵다는 점이 있다. 본 연구에서는 센스메이킹 목표하에 이루어지는 활동 설계에서 어떠한 인식적 준거 활용되는지 밝히고, 각 준거를 중심으로 한 논의에서 학생의 개념적 이해가 어떻게 활용되는지 드러내고자 했다. 이를 위해 센스메이킹 활동에 참여한 학생들의 조별 활동 과정을 탐색했으며, 이때 센스메이킹의 목표하에 이루어진 질문 고안과 조사 과정 설계과 탐구활동의 단순화된 절차 수행의 목표가 잘 반영된 과정을 비교 탐색했다. 분석 결과, 센스메이킹 과정 설계에서 활용되는 인식적 준거는 현상의 흥미로움 여부, 자료 수집 가능성, 관측 가능하며 현상을 설명할 수 있는 변인으로의 해석 가능성으로 도출되었다. 이에 반해 탐구활동의 단순화된 절차 수행의 목표가 두드러진 사례에서는 자료 수집 가능성만이 인식적 준거로 활용된 것으로 나타났다. 현상의 흥미로움 여부를 중심으로 한 논의에서는 탐구하는 현상 속 요소의 구조, 기능에 관한 개념적 이해가 학생들이 탐구하고자 하는 현상을 규명하고 해당 현상에 대한 기존 지식을 점검하는 과정에서 활용되었다. 야외에서 자연현상을 탐색하는 과정에서 관측 자료, 즉 사실적 이해가 형성되는 것으로 나타났다. 이와 더불어 탐구하고자 하는 현상과 관련하여 문헌에서 찾아낸 정보인 사실적 이해는 해당 현상에 대한 새로운 지식 고안이 필요한지 여부를 판단하는 데 활용되었다. 자료 수집 가능성에 대한 논의에서는 탐구 현상의 구성 요소를 주어진 자원 내에서 조사할 수 있을지 판단하는 과정에서 각 요소에 대응하는 구조, 기능에 관한 개념적 이해가 활용되었다. 이때 각 요소의 관측 가능성을 논하며 절차적 이해가 함께 활용되었다. 세 번째 인식적 준거는 관측 가능하며 현상을 설명할 수 있는 변인으로의 해석 가능성이었다. 이 준거를 바탕으로 한 논의에서는 일상 용어를 활용한 표현을 관측 가능한 변인으로 변환하고, 다시 관측 결과 구성한 사실적 이해의 의미를 일상 용어로 해석할 수 있는 방안이 다루어졌다. 이 과정에서 기능에 관한 개념적 이해, 해당 개념과 관련된 사실적 이해가 활용되었다. 그리고 탐구하는 현상의 요소들을 변인으로 해석하기 위해서 해당 현상을 설명할 수 있는 포괄적인 기작에 대한 개념적 이해가 활용되었다. 본 연구 결과는 과학 수업에 자연현상에 대한 설명 구성 과정을 도입한 취지를 반영한 센스메이킹 활동을 운영하고, 학생과 함께 센스메이킹 과정을 설계할 때의 개념적 지원 방안을 마련하는 데 기여할 수 있을 것으로 기대한다.

• 한국안전학회지
• /
• 제23권5호
• /
• pp.125-130
• /
• 2008

PSC보의 보강 시에 안전도분석을 위한 신뢰성해석과 생애주기비용을 최소화하기 위만 최적설계를 실시하였다. 신뢰성해석은 현재 공용중인 표준단면을 변형시키면서 실시하며 자연적 불확실성과 인위적 불확실성을 고려하였다. 자연적(내재적) 불확실성을 고려하여 최소생애주기비용을 구한 후에, 인위적 불확실성을 최대 90%의 분산까지 고려하여 재해석을 실시하였다. 보강방법에 대한 신뢰성해석과 최소생애주기비용해석은 보강방법을 결정하는데 매우 합리적인 기준을 제시하였다.

• 한국지구과학회지
• /
• 제43권1호
• /
• pp.210-223
• /
• 2022

본 연구의 목적은 예비 지구과학교사들이 학생에 의해 구성된 기후변화 모델을 평가하는 기준을 탐색하는 것이다. 대도시 소재 대학 지구과학교육과 전공 수업에서 3주간 모델링 기반 과학 학습에 대한 강의를 수강한 예비 지구과학교사 25명이 연구에 참여하였다. 예비 지구과학교사들이 작성한 고등학생들이 구성한 7개의 기후변화 모델을 평가하는 보고서와 사후 인터뷰 자료를 수집하여 기후변화 모델 평가 기준을 귀납적으로 범주화하였다. 연구 결과 예비 지구과학교사들이 기후변화 모델을 평가할 때 다양한 인식론적 기준과 의사소통 기준을 동원하였음을 확인하였다. 연구 결과를 바탕으로 모델링 기반 기후변화 학습에 대한 시사점을 도출하였다.

• 한국과학교육학회지
• /
• 제39권3호
• /
• pp.389-403
• /
• 2019

본 연구의 목적은 예비 초등교사들의 과학 탐구 수업 비평 기준과 비평에서 드러나는 특성을 탐색하는 것이다. 연구에 참여한 예비 초등교사들은 초등과학 탐구 수업 강의를 수강하는 교육대학교 2학년 31명의 학생들로 2-3인이 한 조로 과학 탐구 수업을 설계 및 시연하였다. 예비교사들은 동료가 시연한 과학 탐구 수업에 학생 입장으로 참여하였으며, 매 수업이 끝난 이후에 시연된 수업에 대해 비평을 하였다. 예비교사들의 동료 수업 비평을 분석한 결과, 예비교사들은 수업 맥락, 과학 내용, 교수 전략, 학습자, 교육 목표, 비언어적 태도, 평가 기준 순으로 비평하였으며, 전반적으로 구성주의 관점을 가지고 학생 중심과 활동 중심의 교육관이 나타나는 것을 확인할 수 있었다. 예비교사들의 비평 내용을 분석한 결과, 수업 비평 내용에서 강의식, 학문적 엄격성, 활동 중심, 탐구 교수지향이 반영된 것을 확인할 수 있었으며 여러 교수지향이 혼재되어 나타나기도 하였다. 과학 탐구 수업 시연이 진행될수록 예비교사들의 비평은 단순히 비판만 하는 것에서 그치지 않고 수업 일반적인 대안과 탐구 수업 특성화된 수업 전략 대안을 제시하였다. 또한, 탐구 수업에 대한 인식적 이해가 높아지는 증거를 확인할 수 있었는데, 과학 탐구 수업과 관련된 탐구 특이적 비평 기준의 비율 증가 경향성이 나타나고, 교사와 학생 사이의 상호작용에서 모둠 내의 학생들 사이의 상호작용을 강조하는 것이 나타났으며, 실험의 오차를 인식하고 설명하는 것과 관련된 과학의 본성에 대한 이해를 확인할 수 있었다. 본 연구 결과를 통해 예비 초등교사 교육에서 탐구 수업 시연과 비평 활동을 통해 탐구 수업에 대한 신념과 이해를 확인하는 것과 함께 이를 발달시킬 수 있는 가능성을 확인할 수 있었다.

• 시스템엔지니어링학술지
• /
• 제16권2호
• /
• pp.27-37
• /
• 2020

The Fukushima Daiichi accident in 2011 revealed some vulnerabilities of existing Nuclear Power Plants (NPPs) under extended Station Blackout (SBO) accident conditions. One of the key Severe Accident Management (SAM) strategies developed post Fukushima accident is the In-Vessel Retention (IVR) Strategy which aims to retain the structural integrity of the Reactor Pressure Vessel (RPV). RELAP/SCDAPSIM/MOD3.4 is selected to predict the thermal-hydraulic response of APR1400 undergoing an extended SBO. To assess the effectiveness of the IVR strategy, it is essential to quantify the underlying uncertainties. In this work, both the epistemic and aleatory uncertainties are considered to identify the success window of the IVR strategy. A set of in-vessel relevant phenomena were identified based on Phenomena Identification and Ranking Tables (PIRT) developed for severe accidents and propagated through the thermal-hydraulic model using Wilk's sampling method. For this work, a Systems Engineering (SE) approach is applied to facilitate the development process of assessing the reliability and robustness of the APR1400 IVR strategy. Specifically, the Kossiakoff SE method is used to identify the requirements, functions and physical architecture, and to develop a design verification and validation plan. Using the SE approach provides a systematic tool to successfully achieve the research goal by linking each requirement to a verification or validation test with predefined success criteria at each stage of the model development. The developed model identified the conditions necessary for successful implementation of the IVR strategy which maintains the vessel integrity and prevents a melt-through.