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계절 변화의 원인에 관한 초등학생의 멘탈 모델 변화 과정 분석 (Analysis of Changes in Elementary Students' Mental Models about the Causes of the Seasonal Change)

  • 김순미;양일호;임성만
    • 한국과학교육학회지
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    • 제33권5호
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    • pp.893-910
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    • 2013
  • 이 연구의 목적은 계절 변화의 원인에 대한 초등학생의 멘탈 모델의 변화 과정을 파악하는 것이다. 미시 발생적 연구 방법을 사용하여 총 8회기 동안 초등학교 6학년생 8명에게 계절 변화의 원인을 그림과 글, 사고 발성을 통해 설명하게 함으로써 멘탈 모델의 변화를 파악하였다. 연구 진행 시 연구 참여자의 언어적, 행동적 요소 및 면담 내용을 모두 비디오 녹화하였으며, 연구자의 현장 관찰 기록지와 학생이 작성한 멘탈 모델 기록지 등 다각적 자료를 함께 수집하였다. 수집한 결과를 통합하여 프로토콜을 작성하고, 이를 반복적으로 읽으며 귀납적으로 범주화하였다. 연구 결과는 다음과 같다. 첫째, 계절 변화의 원인에 대한 학습자의 멘탈 모델은 회기 내 및 회기 간에 걸쳐 개인마다 다양한 경로로 변화하였으며, 다양한 변화를 일으킨 학습자의 멘탈 모델이 과학적 모델에 더 근접하였다. 또한 자전이나 공전처럼, 계절의 변화와 관련된 선행 지식이 바르게 정착된 학생들은 새로운 정보에 기초하여 과학적 개념과 일치하는 멘탈 모델을 형성하였다. 반면에, 선행 지식이 바르게 정착되지 않은 경우에는 변형된 멘탈 모델에서 벗어나지 못하였다. 둘째, 멘탈 모델이 변화하는 데에는 학습자의 선행지식과 경험 및 정보, 선행 지식의 정확성, 새로운 지식과 기존 멘탈 모델 사이의 불일치 해결, 모형 조작을 통한 멘탈 모델 활성화, 그림으로 그려보기와 같은 요인들이 영향을 미쳤다. 교사는 학습자의 과학적 개념 형성을 위하여 그들에게 다양한 멘탈 모델을 구성할 수 있는 경험을 충분히 제공하고, 기존 멘탈 모델과 불일치하는 새로운 수업자료 제시를 통해 학습자가 의문을 느끼게 하고, 이를 해결하도록 할 필요가 있다.

스마트교육을 위한 오픈 디지털교과서 (Open Digital Textbook for Smart Education)

  • 구영일;박충식
    • 지능정보연구
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    • 제19권2호
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    • pp.177-189
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    • 2013
  • 스마트교육에서 디지털교과서의 역할은 학습자와 대면하는 교육미디어로써 그 중요성은 재론의 여지없다. 이러한 디지털교과서는 학습자의 편의와 더불어 교수자, 콘텐츠 제작자, 유통업자를 위하여 표준화되어야 활성화되고 산업화될 수 있다. 본 연구에서는 다음과 같은 3가지 목표를 지향하는 디지털교과서 표준화 방안을 모색한다. (1) 디지털교과서는 온-오프 수업을 모두 지원하는 혼합학습 매체의 역할을 해야 하며, 특별한 전용뷰어 없이 표준을 준수하는 모든 EPUB 뷰어에서 실행가능 해야 하며, 기존의 이러닝 학습 콘텐츠와 학습관리시스템를 활용할 수 있도록 하며, 디지털 교과서를 사용하는 학습자의 정보를 추적 관리할 수 있는 트랙킹기능이 있으면서도, 오프라인 동안의 정보를 축적하여 서버와 통신할 수 있는 기능도 필요하다. 디지털교과서의 표준으로서 EPUB을 고려하는 이유는 디지털교과서가 책의 형태를 가져야 하는데 이를 위해서 따로 표준을 정할 필요가 없으며, EPUB 표준을 채택함으로써 풍부한 콘텐츠, 유통구조, 산업기반을 활용할 수 있기 때문이다. (2) 디지털교과서는 오픈소스를 적극 활용하여 저비용으로 현재 사용가능한 서비스를 구성하여 표준과 더불어 실제 실행 가능한 프로그램으로 제시되어야 하며, 관련 학습 콘텐츠가 오픈마켓의 형태로 운영될 수 있어야 한다. (3) 디지털교과서는 학습자에게 적절한 학습 피드백을 제공하기 위하여 모든 학습활동 정보를 축적하고 관리될 수 있는 인프라를 표준에 따라 구축하여 교육 빅데이터 처리의 기반을 제공하여야 한다. 이북 표준인 EPUB 3.0을 기반으로 하는 오픈 디지털교과서는 (1) 학습활동 정보를 기록하고 (2) 이 학습활동 지원을 위한 서버와 통신하여야 한다. 현재 표준으로 정해져 있지 않은 이북의 기록과 통신 기능을 EPUB 3.0의 JavaScript로 구현하여 현재 EPUB 3.0 뷰어에서도 활용하면서 이를 차세대 이북 표준 또는 교육을 위한 이북 표준(EPUB 3.0 for education)으로 제안하여 향후 제정된 표준 이북 뷰어에서는 JavaScript없이도 처리되도록 하는 전략이 필요하다. 향후 연구는 제안한 오픈 디지털교과서 표준에 의한 오픈소스 프로그램을 개발하고, 개발된 오픈 디지털교과서의 학습활동정보를 활용한 새로운 교육서비스 방안(교육 빅데이터 활용방안 포함)을 제시하는 것이다.

건설분쟁 중재제도의 차별화 및 개선방안에 관한 연구 (A Study on Differentiation and Improvement in Arbitration Systems in Construction Disputes)

  • 이선재
    • 한국중재학회지:중재연구
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    • 제29권2호
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    • pp.239-282
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    • 2019
  • The importance of ADR(Alternative Dispute Resolution), which has the advantage of expertise, speed and neutrality due to the increase of arbitration cases due to domestic and foreign construction disputes, has emerged. Therefore, in order for the nation's arbitration system and the arbitration Organization to jump into the ranks of advanced international mediators, it is necessary to research the characteristics and advantages of these arbitration Organization through a study of prior domestic and foreign research and operation of international arbitration Organization. As a problem, First, education for the efficient promotion of arbitrators (compulsory education, maintenance education, specialized education, seminars, etc.). second, The effectiveness of arbitration in resolving construction disputes (hearing methods, composition of the tribunal, and speed). third, The issue of flexibility and diversity of arbitration solutions (the real problem of methodologies such as mediation and arbitration) needs to be drawn on the Arbitration laws and practical problems, such as laws, rules and guidelines. Therefore, Identify the problems presented in the preceding literature and diagnosis of the defects and problems of the KCAB by drawing features and benefits from the arbitration system operated by the international arbitration Institution. As an improvement, the results of an empirical analysis are derived for "arbitrator" simultaneously through a recognition survey. As a method of improvement, First, as an optimal combination of arbitration hearing and judgment in the settlement of construction disputes,(to improve speed). (1) A plan to improve the composition of the audit department according to the complexity, specificity, and magnification of the arbitration cases - (1)Methods to cope with the increased role of the non-lawyer(Specialist, technical expert). (2)Securing technical mediators for each specialized expert according to the large and special corporation arbitration cases. (2) Improving the method of writing by area of the arbitration guidelines, second, Introduction of the intensive hearing system for psychological efficiency and the institutional improvement plan (1) Problems of optimizing the arbitration decision hearing procedure and resolution of arbitration, and (2) Problems of the management of technical arbitrators of arbitration tribunals. (1)A plan to expand hearing work of technical arbitrator(Review on the introduction of the Assistant System as a member of the arbitration tribunals). (2)Improved use of alternative appraisers by tribunals(cost analysis and utilization of the specialized institution for calculating construction costs), Direct management of technical arbitrators : A Study on the Improvement of the Assessment Reliability of the Appraisal and the Appraisal Period. third, Improvement of expert committee system and new method, (1) Creating a non-executive technical committee : Special technology affairs, etc.(Major, supports pre-qualification of special events and coordinating work between parties). (2) Expanding the standing committee.(Added expert technicians : important, special, large affairs / pre-consultations, pre-coordination and mediation-arbitration). This has been shown to be an improvement. In addition, institutional differentiation to enhance the flexibility and diversity of arbitration. In addition, as an institutional differentiation to enhance the flexibility and diversity of arbitration, First, The options for "Med-Arb", "Arb-Med" and "Arb-Med-Arb" are selected. second, By revising the Agreement Act [Article 28, 2 (Agreement on Dispute Resolution)], which is to be amended by the National Parties, the revision of the arbitration settlement clause under the Act, to expand the method to resolve arbitration. third, 2017.6.28. Measures to strengthen the status role and activities of expert technical arbitrators under enforcement, such as the Act on Promotion of Interestments Industry and the Information of Enforcement Decree. Fourth, a measure to increase the role of expert technical Arbitrators by enacting laws on the promotion of the arbitration industry is needed. Especially, the establishment of the Act on Promotion of Intermediation Industry should be established as an international arbitration agency for the arbitration system. Therefore, it proposes a study of improvement and differentiation measures in the details and a policy, legal and institutional improvement and legislation.

거꾸로 교실을 적용한 일반화학실험 강좌의 효과 및 가능성 탐색 연구 (A Study on the Effectiveness and Possibility of General Chemistry Experiment Lecture with Flipped Classroom)

  • 윤지현;손에녹;강성주
    • 대한화학회지
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    • 제62권2호
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    • pp.124-136
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    • 2018
  • 이 연구에서는 거꾸로 교실을 교사 주도성이 강한 국내 대학의 일반화학실험 강좌에 적용하고, 이를 통해 거꾸로 교실을 적용한 대학 실험 강좌에 대한 효과와 가능성을 탐색하였다. 이를 위하여 수도권 소재의 사범대학 과학교육과에 재학 중인 30명의 학생들을 15명씩 거꾸로 교실 수업 집단과 전통적 수업 집단의 두 그룹으로 각각 무선배치 하였다. 그런 다음, 동영상 자료와 함께 대학에서 적용 가능한 일반화학실험 수업 안을 개발 및 적용하였고, 모든 수업을 마친 후에는 일반화학실험 강좌에 대한 학생들의 인식을 살펴보기 위한 설문 조사를 실시하였다. 일반화학실험 수업에 대한 전반적인 인식 분석 결과, 수업 활동의 유용성, 성공적 학습을 위한 각 활동 요소 별 중요도, 학습 수준, 추후 수강 의향 등의 측면에서 거꾸로 교실 수업 집단의 학생들이 전통적 수업 집단의 학생들 보다 긍정적인 인식을 나타냈음을 알 수 있었다. 실험 수행이나 보고서 작성 등과 같은 일반화학 실험 활동과 실험 내용의 이해 측면에서 학생들의 인식을 분석해 본 결과, 거꾸로 교실 수업 집단의 평균 점수가 전통적인 수업집단의 평균 점수 보다 높았고, 이와 같은 결과의 주된 원인은 담당 강사가 사전 학습 활동으로 제공한 동영상 자료 때문인 것으로 나타났다. 또한 수업 중 상호작용과 자기 주도적 학습 측면에서 학생들의 인식을 분석한 결과, 거꾸로 교실 수업 집단의 평균 점수가 전통적 수업 집단의 평균 점수 보다 전반적으로 높았으며, 특히 학생들 간의 상호작용과 자기 주도적 학습의 수월성은 두 집단 간에 통계적으로 유의미한 차이가 있는 것으로 나타났다. 그리고 동영상 자료에 대한 학생들의 인식이 매우 긍정적이었고, 이 때 학생들이 가장 선호한 동영상은 담당 강사가 직접 실험 이론과 방법을 설명해 주는 동영상이었던 것으로 분석되었다. 이에 대한 교육적 시사점을 논의하였다.

Habermas의 세 행동체계의 관점에서 본 한국과 미국의 고등학교 가정교과서 식생활 단원의 학습목표와 활동과제 비교 연구 (A Comparative Study on Korean and American High School Home Economics Textbooks Based on Habermas's Three Systems of Action: Focusing on the Learning Objectives and Activities)

  • 최성연;채정현
    • 한국가정과교육학회지
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    • 제32권1호
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    • pp.107-125
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    • 2020
  • 본 연구의 목적은 우리나라와 미국의 고등학교 가정교과서 식생활 단원을 Habermas의 세 행동체계에 따라 분석하여 세가지 행동체계가 교과서의 학습 목표와 활동과제에 어떻게 반영되어 있는지 알아보는 데 있다. 이러한 목적을 이루기 위해서 우리나라 고등학교 '기술·가정', '가정과학', 미국 고등학교 'Succeeding in life and career' 교과서에서 식생활 단원의 학습목표와 활동과제를 Habermas의 세 행동체계를 기준으로 내용분석 기법을 사용하여 분석하였다. 분석방법은 문장을 통해 맥락 파악이 명확한 것을 해당 행동체계에 상응시켰다. 분석과정에서 한 개로 묶여 있지만 학습 활동이 여러 가지로 되어있으면서 행동체계가 달리 나타나는 경우에는 2가지 이상의 행동체계가 통합되어 있는 것으로 분석하였다. 우리나라 고등학교 '기술·가정', '가정과학' 교과서와 미국 고등학교 교과서' Succeeding in life and career' 식생활 단원의 학습 목표와 활동과제 수는 각각 3개, 26개, 248개로 나타났다. 우리나라 교과서는 의사소통적 행동의 비율이 '기술·가정' 교과서 66.7%, '가정과학' 교과서 50%로 가장 많은 것으로 나타났고, 미국 교과서는 기술적 행동의 비율이 66.5%로 가장 많은 것으로 나타났다. 기술적 행동과 관련된 활동과제들은 음식을 만들거나, 건강이나 음식에 대한 정보를 조사하거나, 조리 실험 등이 있었다. 의사소통적 행동과 관련된 활동과제들은 건강, 식사 예절과 관련된 역할극을 하거나, 직업 인터뷰나 설문 조사를 하여 결과를 작성하는 활동 등이 있었다. 해방적 행동과 관련된 활동과제들은 건강과 음식과 관련하여 봉사프로젝트 등 사회에 참여하는 활동이나, 식생활에서 일어나는 문제를 찾아 실천적 추론을 통해서 최선의 해결방안을 생각해보는 것이 있었다.

반성적 사고를 강조한 수업장학이 초등교사의 과학수업에 미치는 영향 (Effects of Instructional Supervision Emphasizing Reflective Thinking on Teaching Science of Elementary Teacher)

  • 김영순;김효남;신애경
    • 한국과학교육학회지
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    • 제31권8호
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    • pp.1092-1109
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    • 2011
  • 이 연구의 목적은 반성적 사고를 강조한 수업장학이 초등교사의 과학수업에 미치는 영향을 분석하는데 있다. 연구 대상은 경력이 18년인 A교사와 4년인 B교사를 대상으로 하였다. 수업장학은 수업장학 전기, 중기, 후기 나누어 실시되었으며, 교사의 반성적 사고를 촉진하기 위해서 VTR을 통해 자기 수업 검토하기, 면담하기, 동료협의하기, 저널쓰기와 교사 연수를 실시하였다. 수집된 자료는 9회 수업을 녹화하여 전사한 수업관찰 기록지와 9회의 면담을 기록한 면담 기록지, 교사가 작성한 7회의 저널 기록지, 연구자가 작성한 수업일지이며, 자료 분석을 위해서 반성 수준 분석틀, 질문 분석틀, 피드백 분석틀, 교수 방법 분석틀, 교수 행동 요소 분석틀을 사용하였다. 수집된 자료는 빈도수를 분석하였고 관련 사례를 제시하는 질적인 연구 방법을 사용하였다. 반성적 사고를 강조한 수업장학 기간 동안 교사의 반성 수준과 반성 내용의 변화를 알아보기 위해서 면담 기록지와 저널 기록지를 분석한 결과, 교사 모두 기계적 반성을 가장 많이 하였다. 그러나 수업장학 중기 이후에는 기계적 반성이 감소하고 실천적 반성과 비판적 반성이 증가하였다. 반성 내용은 72개의 유형이 분석되었다. 그 중에서 10번 이상 반성한 내용은 수업 자료, 수업 시간, 수업 전개 방법, 수업 목표 달성, 학생 행동 특성, 학생의 흥미와 관심, 수업 방법 개선, 탐구 방법 개선에 관한 내용이었다. 특히, 학생의 흥미와 관심, 수업 방법 개선, 탐구 방법 개선은 수업장학 후기에 더욱 빈도수가 증가하였는데 그러한 결과는 교사의 실천적 반성이 증가하였음을 의미한다. 교사의 질문은 연구가 진행됨에 따라 교사 모두 확산적 질문의 빈도가 증가하였는데 특히, 교사 연수를 실시한 수업장학 후기에 확산적 사고 질문이 크게 증가하였다. 피드백의 변화는 수업장학 후기에 교사 모두 지연적 피드백이 증가하였고, 그 중에서 추가적 질문이 증가하였다. 교수 방법은 관찰 실험 활동과 질문 대답 활동 위주의 수업을 진행했으며 다양한 교수 방법을 사용하였다. 교수 행동 요소는 모두 29개가 분석되었는데, A교사는 27개, B교사는 28개의 교수 행동 요소를 사용하였다. 수업장학 후기에 새롭게 늘어난 교수 행동 요소를 살펴보면, A교사는 학생의 질의응답 활동이 추가되었고, B교사는 개념 정의 및 확인, 변인 확인 및 통제, 실험 시간 안내, 실험결과 예상, 학생 질의응답, 후속 학습 안내 활동이 늘어났다. A교사는 수업장학 이후에 일관성 있게 다양한 교수 행동 요소를 사용하였고, B교사는 새로운 방법을 사용하는 데 개방적이었으며 다양한 교수 행동 요소를 활용하였다. 이 연구의 결과로 초등학교 과학수업에서 반성적 사고를 강조한 수업장학은 경력이 많은 교사와 적은 교사 모두에게 높은 수준의 반성과 바람직하고 다양한 교수 행동을 사용하도록 하였다. 따라서 교사의 수업개선을 위한 방법으로 교사의 자발적인 자기수업 관찰, 면담, 저널쓰기와 명시적인 교사 연수가 필요함을 알 수 있다.

기술.가정 1 교과서 '문제해결과 발명' 단원 분석 (Analysis of the 'Problem Solving and Invention' Units of Technology and Home Economics 1 Textbook)

  • 정진우
    • 대한공업교육학회지
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    • 제38권1호
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    • pp.49-67
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    • 2013
  • 이 연구의 목적은 2007 개정 교육과정에 따른 중학교 기술 가정 1 교과서의 외형 체제와 '문제해결과 발명' 단원의 내용적 요소를 분석하여 기술 교과에서의 발명 교육 내용 체계 기초 자료를 제공하는 데 있다. 이 연구의 결과는 다음과 같다. 첫째, 기술가정 1의 교과서의 기술의 세계 영역은 '기술과 발명' 대단원 구성 비율은 10~18%였으며 중단원인 '문제해결과 발명' 단원 구성 비율은 6.7~12.9%의 비율을 보였다. 둘째, 대부분의 교과서에서 교육과정해설서에 제시된 성취 기준을 바탕으로 '기술적 문제해결', '아이디어 구상', '입체투상법', '확산적 사고 기법', '수렴적 사고 기법', '생활 속 발명품 만들기' 등을 주요 내용으로 차례를 구성하고 있다. 셋째, 세부 구성 체계는 도입(대단원명, 중단원 차례, 들어가기, 중단원명, 학습 목표, 생각열기), 전개(소단원명, 생각해보기, 핵심용어, 본문, 학습 도우미, 수행활동, 조사활동, 보충학습, 심화학습, 생활 속 기술, 읽을거리, 토의활동, 진로직업), 정리(중단원 정리, 학습 정리, 용어 정리, 되돌아보기, 논술 따라하기, 스스로 정리하기, 대단원 평가) 등으로 구성되었다. 넷째, 삽화 분석 결과 사진이 가장 많고 그림, 표, 그래프의 순이었으며 사진은 다양한 발명품, 역사 속 발명품, 발명 기법, 체험활동의 과정을 나타낸 것이 대부분이었으며, 그림은 본문의 내용을 나타내거나 발명 기법 등을 제시한 것이 대부분이었다. 표는 발명 체험 활동에서 공정표나 재료표 등을 작성하기 위한 것이 대부분이었으며, 그래프는 발명 현황이나 특허 건 수를 나타내기 위해 사용되었다. 다섯째, 내용 비중 분석 결과 '발명과 사고', '발명체험활동'에 많은 비중을 두어 기술되었으며, '발명의 이해', '발명과 특허'는 많이 기술되어 있지 않았다. 여섯째, 내용 제시 방식 분석 결과 대부분의 교과서에서 그림, 표, 삽화 등과 문장으로 혼합되어 기술되어 있었다. 이상의 연구 결과를 바탕으로 첫째, 일관성 있는 발명 교육 내용 체계를 유지해야 하며, 둘째, 다양한 시각에서 보다 정밀하고 체계적인 교과서 분석이 이루어져야 함을 제언한다.

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.

과학 교과서에 제시된 과학실천의 빈도와 수준 -2015 개정 교육과정에 따른 중학교 과학 및 통합과학- (Scientific Practices Manifested in Science Textbooks: Middle School Science and High School Integrated Science Textbooks for the 2015 Science Curriculum)

  • 강남화;이혜림;이상민
    • 한국과학교육학회지
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    • 제42권4호
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    • pp.417-428
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    • 2022
  • 이 연구는 다가오는 2022 개정 과학과 교육과정, 이를 바탕으로 하는 교과서 저술 및 새 교육과정 실행 관련 과학교사 연수에 기초자료를 제공하고자 2015 개정 과학과 교육과정에서 새로이 도입된 8가지 과학 교과의 '기능'의 바탕이 되는 과학실천이 얼마나 어떤 수준으로 교과서에 반영이 되고 있는지 분석하였다. 중학교 검정교과서 14종과 고등학교 통합과학 교과서 5종에 제시된 1,378개의 학생활동을 과학실천의 정의와 수준을 분석틀로 활용하여 분석하였다. 연구 결과 모든 학년의 교과서에서 대부분의 학생 활동이 3개의 실천에 집중된 것으로 밝혀졌고, 이전 교과서 분석 연구 결과와 달리 '정보를 얻고, 평가하고, 소통하기' 실천이 더 많이 강조된 것으로 정보화 사회에 따른 변화를 반영한 것으로 드러났다. 하지만 학생 주도형 과학학습의 중요 요소가 될 수 있는 '질문하기' 실천은 여전히 교과서에서는 거의 찾을 수 없고, 과학실천에 대한 최근의 이해를 반영하는 '모형 개발하고 사용하기', '수학 및 컴퓨팅 사고 사용하기', '증거에 기초하여 논의하기'는 많이 다루어지지 않는 것으로 드러났다. 한편, 교과서에 제시된 실천의 수준은 '설명 구성하기' 실천을 제외하고는 대부분이 초등학교 수준으로 드러났다. 다수의 학생이 중학교 과학과 통합과학 이후 과학을 거의 이수하지 않는다는 점을 고려할 때, 이러한 낮은 수준의 일부 실천에 반복적으로 노출된다는 것은 다수의 미래 시민이 이해하는 과학실천이 일부 활동으로 인식되고, 중학교 이하의 수준에 머무를 수 있음을 암시한다. 이러한 연구 결과로부터 학생 수준에 맞춘 다양한 실천의 강조가 필요하다는 시사점을 도출할 수 있다. 새 교육과정에서는 현재 교육과정 문서에 명시되지 않은 과학적 기능의 정의, 과학적 기능별 학생들에게 기대되는 수준을 제시하여 교육과정이 교과서 저술에 충분한 안내가 될 수 있도록 하는 것이 필요하다. 이러한 노력에는 해외 교육과정에 대한 벤치마킹, 학생들의 실천 능력과 수준을 탐색하는 연구, 교실 수업에서 이루어지는 과학실천에 관한 연구가 뒷받침되어야 할 것이다.

중학생의 "과학자 되어보기" 멘토-멘티 프로그램 참여를 통한 과정으로서 과학의 본성 학습 경험 (The Learning Experience of 7th Graders on NOS (Nature of Science) as a Process in Research-Based "Becoming a Scientist" Mentor-mentee Program)

  • 정찬미;신동희
    • 한국과학교육학회지
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    • 제35권4호
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    • pp.629-648
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    • 2015
  • 본 연구는 연구 기반 '실제적' 과학 교육 프로그램이 맥락적으로 과정으로서 과학의 본성 학습을 촉진함을 밝히고자 한 사례 연구다. 이에 '과학자 되어보기' 멘토-멘티 프로그램을 개발하고 7학년 6명에게 8개월간 적용했다. 이 프로그램에서는 과학 교육 연구자인 멘토가 스캐폴딩과 코칭을 제공하며, 멘티 학생들은 연구 문제 선정, 연구설계, 자료 수집과 분석, 논문 작성 및 학회 발표에 이르기까지 과학연구의 전체 과정을 수행한다. 연구 문제는 1) 암묵적 과학 연구 프로그램의 참여자는 연구 단계별 학습 상황에서 무엇을 경험하는가? 2) 암묵적 과학 연구 프로그램에 참여한 학생은 각 학습 상황에서 '과정으로서 NOS'에 대해 어떤 관점을 구성하는가? 등이다. 수업 관찰, 사후 면담, 멘토의 성찰 보고서, 학생 산출물 등이 수집 및 분석되었다. 연구 결과, 참여 학생들은 1) 연구 문제 망각과 혼란, 2) 자료 오류의 처리와 파기, 3) 연구자 입장에 따른 자료 해석, 4) 전반적 연구 경험과 논문 작성, 5) 학술대회 발표장에서의 경험 등의 다양한 상황에서 연구문제의 역할, 측정값의 유효성, 자료 해석에서의 주관성, 과학 지식의 생성과 동료 심사, 학술 대회의 의의 등 과정으로서의 과학에 대한 각자의 관점을 학습했다. 참여 학생들이 공통적으로 학습한 NOS 관점은 현대적 인식론에 가까웠다. 본 연구는 과학 연구의 구체적 상황과 과정으로서 NOS 학습을 관련지어 보여줌으로써 NOS의 맥락적 학습이 가능함을 보였다. 본 연구에서는 과학자가 하는 일과의 유사성이 아닌 학습자의 주체성 및 의미와 관련지어 '실제성'을 정의했고, 이렇듯 상황학습론적 가정에 입각한 프로그램은 성공적인 NOS 학습을 촉진했다. 본 연구의 가정과 결과는 과학 교육에서 실제성의 의미와 실제적 과학 학습 환경의 구현 방식에 대한 재고의 필요성을 시사한다. 연구 기반 과학 교육 프로그램에서 성공적인 NOS 학습이 가능하도록 하기 위해서는 본 프로그램과 같이 1) 과학자가 하는 일의 주요 요소를 포함함으로써 풍부한 맥락을 제공하고, 2) 반구조화된 수업 설계를 바탕으로 학생이 연구의 주도권을 소유하도록 하며, 3) 과학 연구 내용이 연구자에게 관련되고 의미 있도록 해야 한다.