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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.

한국노인의 회상(回想)의 본질에 관한 연구 (The Nature of Korean Elder의s Reminiscence : A Phenomenological Approach)

  • 이은정
    • 대한간호학회지
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    • 제28권2호
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    • pp.498-509
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    • 1998
  • The phrases such as elders' powerless soliloquy or stammering and their positions unadjusted to the real world are, so far, one of negative views on elder's reminiscences. In other words, it means that elders can get psychological consolation from the getting themselves absorbed in their past. The starting point of this study is, however, that elders' reminiscence are their own mode of the existence. This dissertation is studied through Van Manen's phenomenological research method. The aim of this study is to examine the nature of Korean elders' reminiscences by both observing and describing the reminiscing content in everyday life of elders. The research participants consist of the ten elders who are community elders, hospitalized elders and nursing home residents. The period of the research is about a year from Jan., 1996 to Feb., 1997. The results of this study are as follows : The natures of elders' reminiscences are the regrecting on their life, mitigating the regrects, the confirmation of the powers and the confirmation of their life's mark. The regrecting on their life is the starting point of elders's reminiscences. Elders have tried to examine their life through reflection on their life that they did not live good life as son and daughter for parents and as parents for children and that they have foolishly lived, on dream that they did not come true, on their learning that they did not unsatisfied. But elders mitigate the regrects. They have felt their limitations of power in the conflict of human relation, the economic matter and the difficult predicament, and have finally accepted their life as it is by conquesting from their tenacity. It is dynamically found that both the regrecting on their life and mitigating of the regrection. And they pursuit the powers. It means the pursuit of the vital powers, the vigorous powers and the competency. Elders have pursued their vitality, vigor and competency through their reminiscences and have wanted to be recognised by others as a powerful being. These have dynamic and compounded aspects. The confirmation of their life's mark refer to through their own situation of health, condition, children, neighbourhood and doing their duty as a human. Elders have confirmed the present value of their being through the reflecting the present, past self, other men around themselves, children, neighborhood and the doing their human duty as a good men. Therefore the results of this study can offer new view on the elders' reminiscences that we have to understand them as a process as what they are, escaping from the simple logic that elders' reminiscence have a positive or a negative effects. Also, this study which have examined the natures of Korean elders' reminiscences can cast a new light on elders' nursing proper for Korean culture.

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개방형 문제를 활용한 수준별 학습이 학업성취도에 미치는 영향 (An Influence of Using Open-ended Problems in Ability-Level Activities on Academic Achievement of Mathematics)

  • 김보경;권성룡
    • 한국초등수학교육학회지
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    • 제14권3호
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    • pp.907-935
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    • 2010
  • 본 연구는 개방형 문제를 이용한 수준별 학습이 학업성취도에 미치는 효과와 개방형 문제를 해결하는 과정에서 학생들이 보인 창의적인 반응을 분석하여 수학과 교수 학습 방법의 개선에 도움을 주는데 그 목적이 있다. 이러한 연구 목적을 위해 첫째, 개방형 문제를 활용한 수준별 학습과 일반적인 형태의 수준별 학습 사이에 성취도의 차이가 있는가?, 둘째, 개방형 문제를 활용한 수준별 학습은 실험집단의 성취도별 상 중 하 집단 중 어느 집단에게 더 효과가 있는가?, 셋째, 개방형 문제를 활용한 수준별 학습 과정에서 나타난 학생들의 반응은 어떠한가? 를 연구문제로 설정하였다. 연구를 위해 대전광역시 소재 S초등학교 3학년 두 학급을 실험집단과 비교집단으로 선정하였다. 연구문제 1을 위하여 두 집단의 사전 성취도 검사를 실시하여 동질성을 확인한 후 비교집단은 일반적인 형태의 수준별 학습을, 실험집단은 개방형 문제를 활용한 수준별 학습 후 사후검사를 실시하였다. 연구문제 2를 알아보기 위하여 실험반의 사전 검사 결과로 상(28%), 중(41%), 하(31%) 집단을 선정하였다. 실험처치 후 실시한 사후 검사에서 대응표본의 평균을 비교하여 어느 집단에 가장 효과가 있는지 알아보았다. 연구문제 3을 해결하기 위하여 개방형 문제를 이용한 수준별 학습을 한 집단에서 보인 반응을 분석하고, 전체토의 및 면담결과, 개방형 문제를 활용한 학습이 실제로 학생들의 반응에 어떤 영향을 미치는지 살펴보았다. 연구를 통해 다음과 같은 결과를 얻을 수 있었다. 첫째, 개방형 문제를 활용한 수준별 학습은 학업성취도에 긍정적인 영향을 미쳤다. 둘째, 개방형 문제를 활용한 수준별 학습은 학업 성취 수준 '하'집단에게 가장 효과가 높은 것으로 나타났다. 셋째, 개방형 문제를 해결하는 과정에서 학생들은 창의적이고 다양한 반응을 보였다.

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중학교 2학년 기술.가정 교과 내 식생활 단원의 내용 분석을 통한 학생들의 실천도 조사 (Analysis of Students' Level of Participation through the Content Analysis of the Unit of Dietary Life from Grade 9 Technology.Home Economics Textbooks)

  • 김윤선;김복란
    • 한국가정과교육학회지
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    • 제25권2호
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    • pp.65-78
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    • 2013
  • 본 연구는 중학교 2학년 기술 가정 교과 내 '식단과 식품 선택'과 '식사 준비와 예절' 단원의 교육내용을 표/그림/사진, 읽기 자료, 활동자료로 나누어 살펴보고, 내용분석을 통해 추출된 체험 중심 항목을 식생활 단원을 모두 이수한 중학교 3학년 학생들을 대상으로 실천정도를 알아보고자 하였다. '식단과 식품의 선택' 단원과 '식사준비와 예절' 단원은 대체로 활동자료를 통해 가정생활에서의 실천적이고 체험적인 측면이 강조되고 있었으며, 표/그림/사진과 읽기자료가 직접적으로 학생들의 체험을 제공하지는 않지만 다양한 활동과 문제 해결이 가능할 수 있도록 개념을 설명하고 있었다. 체험 중심 학습 내용 중 학생들의 실천도가 높은 항목은 '식사예절 지키기'(3.24), '식품 구매시 영양표시, 유통기한, 원산지 등을 반드시 확인하기'(3.18) 순이었으며, 실천도가 낮은 항목은 '음식 만들어보기'와 '균형 잡힌 식단 작성하기' 문항으로 나타났다. 이는 수업 시간 내 직접 체험할 수 있는 활동자료를 제시한 항목에서 학생들의 실천도가 높은 것과 관련이 있었다. 따라서 기술 가정교과 내 식생활 단원에 대한 학생들의 관심도를 높일 수 있도록 강의중심의 수업보다는 다양한 교육매체 및 교수학습방법을 개발하여 학생들의 적극적인 참여를 유도할 수 있는 수업이 진행되어야 할 것이다.

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봉사에서 협력으로, 전달에서 학습으로 -과학교사의 국제개발협력사업 참여를 통한 상호문화주의 학습 경험 해석- (From Volunteering to Collaboration, and from Transmission to Learning: Interpreting Science Teachers' Learning Experiences in Interculturalism through International Development Cooperation)

  • 황세영
    • 한국과학교육학회지
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    • 제41권5호
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    • pp.429-440
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    • 2021
  • 본 연구에서는 과학교육 분야에서 국제협력 담론을 개발하는데 있어 상호문화주의의 가치를 탐색하고자 하였다. 이를 위해 개발도상국에서 과학교육 교수 경험이 있는 네 교사를 대상으로 면담을 실시하였고, 상호문화주의와 대화적 관점에서 교사의 경험과 인식을 분석하였다. 교사 내러티브 분석 결과는 봉사와 전달에서 협력과 학습으로 교사의 관점이 변화하고 있음을 보여준다. 봉사에서 협력으로의 전환은 교사들이 현지에서 이방인으로 살아가면서 타인을 만나는 방법을 배우는 과정에서 나타났다. 개입과 충돌을 경험하면서 교사들은 자신의 정체성을 재규정해 나갈 수 있었다. 또한 그들이 경험한 과학 교수 실제는 과학교육의 보편적인 또는 이상적인 가치와 현지 과학교육의 문화적, 특정한 상황으로 발생하는 이질성 간의 협상 경험으로 이해할 수 있었다. 이러한 경험을 통해 교사들은 문화적으로 적정한 방식으로 과학교육의 수요를 파악하는 것이 중요하다는 것을 이해할 수 있었다. 분석 결과를 통해 본 연구에서는 개발도상국 과학교육 실제의 다양성과 복합성, 교사 전문성, 문화적정교수법, 지속가능한 정책의 측면에서 상호문화주의에 입각한 과학교육협력의 담론을 제안하였다.

가사노동 가치에 대한 주부의 의식조사연구 -서울시내 거주 주부를 대상으로- (A Study on homemaker's Consciousness about the Value of household Production)

  • 임정빈;김명희
    • 가정과삶의질연구
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    • 제2권1호
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    • pp.13-33
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    • 1984
  • This study aims to get basic data for an objective searching examination into the value of household production through grasping the relation between homemaker's consciousness or attitude on it and the socio-economic related variables in today, the economic period of currency exchange. the approach of this study depends on the consultation of concerned references and social survey by questionnaire to explore the homemaker's consciousness. Homemakers with children over six years old were selected as object and stratified, considering each age of them and variety of socio-economic status. 450 homemakers among 600 selected with collecting the data. But only 353 samples are helpful for this analysis. They were calculated by frequency, percentage and the mean value for general characteristics of the families, and the noteworthy degree applied the Chi-square(x2) was measured to investigate the correlation between the related variables and each of items. The data was treated by the SPSS program of Computer Center, Korea Science Institute. The conclusions of this study are as follows; 1) The majority of homemakers have had affirmative consciousness on the household production as well as strong sense of responsibility in doing their duties. But the higher educational background or the standard of living are, the more want they to have a job also have a tendency to have leave the household production to others. 2)The reason that housemaker does not have a job is for being faithful to home life. But the higher educational background she have, the more weight is given to the management such as to husband or to children card, than to household affairs. 3) Homemaker's educational background and experiences in job affect on her spirit of inquiry for rationalization of the household production and social compensation mentality, by having more strong needs of learning for the household production or of socially proper compensation for casualty. 4) Homemakers mostly have affirmative consciousness on division of household affairs, that they think in need to feel the family as one body among themselves and to cultivate co-operative mind.

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교육복지투자우선지역 지원사업이 아동.청소년의 사회.정서 및 인지적 발달에 미치는 효과 (Effect of the Spportive Project for the Priority Region of Educational Welfare Investment[SPPREWI] on School Children's Psychosocial and Cognitive Adjustment)

  • 정연정;엄명용
    • 한국사회복지학
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    • 제61권4호
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    • pp.5-33
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    • 2009
  • 본 연구는 교육과학기술부에서 실시하고 있는 빈곤 아동 청소년 정책인 '교육복지투자우선지역 지원사업'(이하 교육복지사업)의 정당성 확인과 지속적 실시 여부를 확인해 보기 위해 사업의 성과를 평가하고자 하였다. 특히 교육복지사업에서 기대되는 성과지표에 기반하여 사회 정서적 발달('긍정적인 자아개념', '우울 불안 자살충동', '공격성 분노', '비행', '학교생활적응', '사회적 변화')과 인지적 발달('학습자기조절인지', '학습행동통제전략', '직업준비성')을 측정하고자 하였다. 이를 위해 교육복지사업을 운영하는 학교[즉, 실험집단]와 동일한 지역 내 열악한 환경에 놓여 있는 비운영학교[즉, 통제집단] 간 비교 그리고 사업운영학교의 서비스 이용수준에 따른 실험집단 내 분석을 실시하였다. 이러한 연구결과로부터 교육복지사업이 성과지표에 긍정적인 효과가 있음을 확인할 수 있었다. 또한 열악한 환경이라는 위험요인에 대한 완충효과를 갖는 동시에 서비스제공에 상승효과를 나타내는 '학교 건강성'의 조절효과 확인을 통해 교육복지실천에 유용한 정보를 제공할 수 있었다.

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QAM 신호에서 Constellation Reduction을 이용한 MMA 적응 등화 알고리즘의 성능 개선 (Performance Improvement of MMA Adaptive Equalization Algorithm by using the Constellation Reduction in QAM Signal)

  • 임승각
    • 한국인터넷방송통신학회논문지
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    • 제14권5호
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    • pp.103-109
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    • 2014
  • 본 논문은 비선형 통신 채널에서 발생되는 부호간 간섭을 줄일 수 있는 MMA (Multiple Modulus Algorithm) 적응 등화 알고리즘에서 constellation reduction 개념을 적용하여 등화 성능을 개선하는 CR-MMA (Constellation Reduction-MMA) 에 관한 것이다. MMA 적응 등화기의 탭 계수 갱신시에는 등화기 출력를 이용하여 오차 신호를 얻게 되는데, 이때 송신 신호의 order가 높아질수록 오차 성분이 크게 되어 성능이 저하된다. 그러나 constellation reduction을 이용하면, 고차의 QAM 신호도 4-QAM 신호 성상도로 reduction시켜 오차 신호를 얻으므로 이의 크기가 감소되어 개선된 성능으로 등화가 가능하게 된다. 제안하는 CR-MMA 알고리즘의 성능을 기존의 MMA 알고리즘과 비교하기 위하여 동일한 채널과 잡음 환경하에서 컴퓨터 시뮬레이션을 수행하였으며, 이를 위해 수신측에서의 등화기 출력 신호인 복원된 신호 성상도, 수렴 성능을 나타내는 잔류 isi, MD learning 곡선과 잡음에 대한 강인성을 확인하기 위하여 SER을 사용하였다. 시뮬레이션 결과 모든 성능 지수에서 CR-MMA가 MMA 보다 우월하였으며, SER 성능에서 잡음에 대한 roburstness가 매우 강함을 확인하였다.

과학교육 연구에서 셀프스터디의 특징과 가능성 탐색 -이론적 배경과 기존 연구에 대한 고찰을 중심으로- (Exploration on the Features and Possibility of Self-Study in Science Education Research: Based on the Theoretical Background and Previous Researches)

  • 조광희;김희경;최재혁;정용재
    • 한국과학교육학회지
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    • 제36권3호
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    • pp.457-470
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    • 2016
  • 본 연구에서는 수업 개선을 위한 반성적 연구 방법으로 셀프스터디의 개념과 방법론적인 특징을 개관하고, 셀프스터디가 과학교육 연구에서 과학 수업 개선을 위한 연구방법으로 어떻게 적용 가능한지를 셀프스터디로 수행된 기존의 과학교육 관련 국외 연구들을 중심으로 논의하였다. 연구 결과, 셀프스터디는 자기 자신, 자신의 실천, 자신의 생각 등을 대상으로 수행되는 연구를 일컫는 말로, 협력적이고 비판적인 성찰을 통해 구성원의 정체성, 신념, 가치, 개혁 의제 등 종합적인 관점에서 교수-학습 실행의 개선을 추구하는 연구방식으로 볼 수 있었다. 또, 셀프스터디의 방법론들은 공통적으로 셀프스터디가 자기를 대상으로 하지만 자기 혼자 작성한 단순한 일기나 저널이 아닌, 독립적인 하나의 연구이어야 함을 제안하고 있다. 그리고 비판적이고 협력적인 동료와의 상호작용과 다양하고 엄밀한 질적 연구 방법, 수업 실행 현장의 개선을 위한 노력 등을 요구하고 있었다. 이러한 특징은 과학교육 분야에서 이뤄진 총 14편의 국제 연구들에서도 유사하게 나타났다. 이를 바탕으로 셀프스터디는 자기 자신을 포함한 수업 및 학생에 대한 반성적 성찰, 다양한 질적 자료의 심층적 활용, 비판적 동료와의 협력적 분석 등을 통해 국내 과학교육 분야에서도 과학 교사교육과 과학 수업의 개선을 위한 연구 방법으로 의미 있게 활용될 수 있다는 결론을 도출하였다. 본 연구의 결과는 아직 국내 과학교육 연구에서 본격적으로 이뤄지고 있지 않은 셀프스터디에 대한 관심의 증진과 실제 적용을 유발함으로써, 좀 더 실천적인 과학 수업 개선 연구의 활성화에 기여할 수 있기를 기대한다.

온라인 커뮤니티에서 사용되는 댓글의 형태를 고려한 악플 탐지를 위한 전처리 기법 (Preprocessing Technique for Malicious Comments Detection Considering the Form of Comments Used in the Online Community)

  • 김해수;김미희
    • 정보처리학회논문지:컴퓨터 및 통신 시스템
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    • 제12권3호
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    • pp.103-110
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    • 2023
  • 인터넷이 보급되면서 사람들 간의 소통을 위한 커뮤니티가 활성화됨과 함께 익명 커뮤니티가 나타났고 익명성을 이용한 공격적인 게시글, 댓글을 남기는 등 타인에게 피해를 주는 행위를 하는 이용자가 많아지고 있다. 과거에는 관리자가 직접 글과 댓글을 확인하며 삭제 및 차단했지만, 커뮤니티 이용자가 늘어나면서 관리자가 계속 감시할 수 없는 수준에 이르렀다. 초기에는 특정 단어가 포함되면 해당 글을 게시하거나 댓글을 달 수 없는 형태로 악의적인 글이 게시되는 것을 막는 단어 필터링 기법을 사용하였으나 유사한 단어를 사용하는 등 우회하는 형식으로 필터링을 피해 갔다. 이를 해결하는 방법으로 딥러닝을 이용하여 실시간으로 이용자들이 게시하는 글들을 감시하였으나 최근 커뮤니티에서는 해당 커뮤니티에서만 이해할 수 있는 단어를 사용하거나 일반적인 한글이 아닌 인간의 시야에서만 이해할 수 있는 문자를 사용하고 있다. 이들이 사용하는 문자의 종류나 형태가 다양하여 인공지능 모델에 모든 것을 학습시키기에 어려움이 있다. 이에 본 논문에서는 한글의 자음과 모음 띄어쓰기 이미지를 학습시킨 CNN 모델을 이용해서 문장의 각 문자를 이미지화해 인간의 시야에서만 이해할 수 있는 문자를 모델이 예측한 문자로 변환하는 전처리 기법을 제안한다. 실험 결과, 제안한 전처리 기법을 통해 LSTM, BiLSTM, CNN-BiLSTM 모델에서의 성능이 각각 3.2%, 3.3%, 4.88% 증가함을 확인했다.