• 공학교육연구
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• 제23권3호
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• pp.20-31
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• 2020

The purpose of this study is to suggest a meaningful way of implementing science and engineering integrated lessons in school science settings. To this end, two types of science and engineering integrated lesson units (focusing on the physic concepts of light and wave) were developed based on the core elements of science and engineering integrated lesson; object, context, engineering design, and connection with science. These two units were implemented in free semester program in a middle school in a metropolitan city. Throughout the process of program implementation, instructor's reflection and focus group interview with participant students were collected to reveal problems arising from the field implementation. In addition, engineering education experts were interviewed to discuss the potential problems and possible solutions for the problems. As results of the study, five main problems of implementing escience and engineering integrated lessons in a school science setting were revealed and practical solutions for the problems were suggested by the experts.

• 대한지구과학교육학회지
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• 제13권1호
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• pp.121-133
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• 2020

본 연구는 융합(STEM)교육의 핵심인 공학 설계를 기반으로 과학 수업에서 공학을 의미있고 쉽게 융함하여 수업을 설계할 수 있도록 수업 준거틀을 제안 한 것이다. 본 연구에서 개발된 과학·공학 융합 수업 준거틀은 과학과 공학 융합 교육에 대한 국내외 이론적, 실제적 선행 연구 분석과 전문가 토의, 그리고 현장교사들의 피드백에 근거하여 개발되었다. 과학·공학 융합 수업 준거틀은 과학 수업에서 공학 설계를 주요 교수법 및 문제해결 방법으로 사용하며, 선행 연구에서 제시된 공학 융합 수업의 핵심요소와 학년군별 성취수준을 고려하여 공학 설계에 대한 이해가 부족한 현장 교사들이 쉽게 공학 설계를 과학 수업에 도입할 수 있는 방법을 제공한다. 또한 본 연구에서 개발된 과학·공학 융합 수업 준거틀은 복잡하게 제시된 한국 STEAM 교육 준거틀의 단점을 보완하여 현장교사뿐 아니라 예비교사들이 쉽게 공학적 설계와 문제해결과정에 대해 이해하고 이를 적용하여 과학 융합 수업을 설계하는데 구체적인 지침을 제공할 수 있다.

• 과학교육연구지
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• 제45권3호
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• pp.364-378
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• 2021

본 연구는 융합 인재 교육 경험을 오랫동안 해 온 교사들의 공학적 설계에 대한 인식을 탐색한 것이다. 본 연구에 참여한 교사들은 융합 인재 교육 경험을 5년 이상 해 온 초·중등 교사 12명으로 진행하였으며, 반구조화된 인터뷰를 통해서 진행되었으며, 면담은 1~2회에 걸쳐 60~90분 정도로 진행되었다. 면담 질문은 융합 인재 교육 경험과 공학적 설계에 대한 인식, 공학적 설계의 교육과정 반영 여부, 공학적 설계를 도입한 융합 인재 교육의 실제사례 등을 중심으로 진행하였다. 본 연구의 결과로는 과학, 기술, 공학에 대한 개념의 동일시 그리고 혼재, 공학적 설계는 창의적 설계를 위해 필요한 요소들의 적절한 조합, 공학적 설계는 창의적 설계에 유용성과 경제성을 추구했을 때 가능, 공학적 설계는 이공계 진로를 선택한 학생들만을 위한 것으로 인식하고 있었다. 본 연구를 토대로 과학, 기술, 공학에 대한 올바른 개념을 정립하여 제시하고 과학적 문제 해결을 위한 공학적 설계에 대한 내용을 교육과정에 포함시키는 노력이 필요하다. 또한, 공학적 설계가 포함된 융합 인재 교육 프로그램을 개발하고 확산하여 현장에 적용해야 할 것이다. 이를 통해 교사와 예비 교사들의 과학, 공학 융합 프로그램과 공학적 설계에 대한 인식을 개선시킬 수 있는 구체적인 실행 방안을 모색해야 할 것이다.

• 한국과학교육학회지
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• 제32권1호
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• pp.30-45
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• 2012

전세계의 교육공동체들은 STEM (Science, Technology, Engineering, and Mathematics) 과목들을 통합하려는 노력에 주목해오고 있다. 우리나라에서도 또한 과학기술 인재 양성을 위해 초 중등학교에서 과학기술학, 예술, 수학교육(STEAM)을 융합형으로 가르치는 교육을 강조하고 있다. 이 연구의 목적은 과학, 기술, 수학교사를 대상으로 하여 중등학교에서 이루어지고 있는 통합교육의 현황과 통합 STEM 교육(Integrative STEM Education)에 대한 교사들의 인식과 요구를 분석하는 것이다. 전국 중등교사 중 과학, 수학, 기술 교과를 담당하는 251명을 대상으로 설문조사를 하였으며, 연구 결과는 다음과 같다. 첫째, 교사들은 통합 교육의 필요성에 대하여 긍정적인 생각을 가지고 있는 반면 실제 교육현장에서는 통합 교육 준비에 대한 불충분한 시간과 통합 교육에 대한 전문성, 교수경험 그리고 교수-학습 자료의 부족으로 통합 교육을 실시해 본 횟수는 적었다. 둘째, 그들은 통합 교육을 활성화하기 위하여 다양한 프로그램 개발, 통합 교육 준비를 위한 학교의 행 재정적 지원, 그리고 교사들을 위한 연수 실시 등을 요구하였다. 셋째, 통합 STEM 교육에 대한 인식은 전반적으로 불충분하지만 교사들은 학생들의 창의력, 사고력과 실생활에서의 적용 및 응용력을 기르기 위해 통합 STEM 교육이 필요하다고 인식하였다. 넷째, 교사들은 통합 STEM 교육 프로그램 개발, 교수-학습 자료의 보급을 시급한 과제로 생각하고 있다. 다섯째, 교사들은 통합 STEM 교육 프로그램에 적합한 통합 방식은 문제해결중심의 통합 방식으로 나타났다. 아울러, 통합 STEM 교육이 통합적 문제 해결과 담당 교과의 소양 함양에 효과적이라고 생각하며, 과학기술 인재 양성에 영향을 많이 줄 것이라고 생각하고 있었다. STEM 관련 중등교사들의 통합 STEM 교육에 대한 인식을 높이고, 통합 STEM 교육을 활성화하기 위해서 학교 현장을 중심으로 교사의 요구가 반영된 프로그램, 다양한 교수 학습 자료의 보급, 그리고 관련 연수들이 필요하다.

• 한국지구과학회지
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• 제40권4호
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• pp.436-445
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• 2019

This study presents how two types of integrated science and engineering lessons affect students' engineering problem solving skills and their perceptions of engineering. In total, 146 middle school students participated in this study. Eighty-six students participated in the Type I lesson (complete engineering design lesson with a science knowledge application) and 60 students participated in the Type II lesson (engineering design without a science knowledge application). Two main datasets, (1) students' Creative Engineering Problem Solving Propensity (CEPSP) measurement scores and (2) open-ended survey questions about students' perceptions of engineering, were collected before and after the lessons. The results of this study show that after participating in the Type I lesson, students' CEPSP scores significantly increased, whereas the CEPSP scores of the students who participated in the Type II lesson did not increase significantly. In addition, students who participated in the Type I lesson perceived engineering and the engineering integrated science lesson differently compared to the students who participated in the Type II lesson. The results of this study show that engineering integrated science, technology, engineering & mathematics (STEM) lessons should include a complete engineering design and a science knowledge application to improve students' engineering problem solving skills.

• 대한지구과학교육학회지
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• 제4권2호
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• pp.89-101
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• 2011

Science, Mathematics, Engineering, and Technology (STEM) integrated education has been spotlighted as a new approach for promoting students' conceptual understanding and supporting their future career in STEM field. There is increasing evidence of the positive impact of using a whole design process that can be an example of STEM integrated activities to improve students' conceptual understanding and problem solving skills. However, there is a lack of information on how teachers should accomplish science and engineering integration activities in their classroom and what process they should pay attention. To answer this question, we research the relationship between an design process and students' conceptual understanding using an engineering design activity, called 'Save the Penguins', and study on how each step in an engineering design process in this activity enhance students' conceptual knowledge in science. We found that testing their prototypes and discussing with their peers were the most important process for students to understand and apply science concept for their design, even though the whole engineering design process (demonstration about radiation, discussion about examples in our lives, and testing and reviewing their prototypes, and making final design) helps the students understand the scientific concepts.

• 한국수학사학회지
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• 제29권1호
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• pp.45-69
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• 2016

In this study, we investigate integrated educations as an alternative educational method. I look around the developments of the integrated educations from MST education through STEAM education, especially in mathematics education. I analyzed integrated educations such as MST, STS, STEM, STEAM educations and compare them to each other, in mathematics education. And I discuss how to apply STEAM education to Korean mathematics education. I suggest a proper integrated education, in particular, STEAM education, as one that is suitable for Korean mathematics education.

• 컴퓨터교육학회논문지
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• 제15권2호
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• pp.67-73
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• 2012

유동 수치 해석 분야의 실험들은 복잡한 수학 방정식의 계산 과정으로 이루어져 있고, 이러한 실험을 수행할 수 있는 거대한 계산 자원과 그 자원을 효율적으로 관리할 수 있는 환경을 요구한다. 현재 수치해석을 위한 특정 목적의 실험을 수행할 수 있는 e-사이언스 환경에 대한 연구는 많이 진행되고 있으나 다양한 공학 교육 분야의 유동 해석을 위한 통합 수치해석 연구 프레임워크를 개발한 사례는 거의 없는 실정이다. 따라서 본 논문에서는 그리드 자원을 효율적으로 이용할 수 있는 UNICORE를 기반으로 다양한 유동 해석을 위한 기본 프레임워크를 설계하고, 이에 대한 프로토타입으로 세 가지 유동 응용들에 대한 수치해석 연구를 통합 환경에서 수행할 수 있는 e-사이언스 프레임워크를 개발하였다.

• Current Optics and Photonics
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• 제4권3호
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• pp.229-237
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• 2020

In this study, a beam-coupling system is designed to improve the coupling efficiency of achip-integrated spectrometer when the waveguide is arranged in a linear and discrete manner. In the proposed system the beam is shaped to be anti-Gaussian, to deposit adequate energy in the edge waveguides. The beam is discretely coupled to the corresponding waveguide by a microlens array, to improve the coupling efficiency, and is compressed by a toroidal lens to match the linear discrete waveguides. Based on the findings of this study, the coupling efficiency of the spectrometer is shown to increase by a factor of 2.57. Accordingly, this study provides a reference basis for the improvement of the coupling efficiency of other similar spectrometers.

• 한국지구과학회지
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• 제36권5호
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• pp.484-499
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• 2015

This study explores the impact of a STEM integration teacher professional development program focusing on teachers' perception of engineering and their attitudes toward integrating engineering into teaching. A total of sixty-eight teachers from ten schools participated in the program for five days. Data are collected from three main sources including (1) pre and post concept maps probing teachers' perceptions about the engineering discipline, (2) a pre and post survey measuring teachers' self-efficacy of teaching science/mathematics within the engineering context, and (3) engineering integrated science and (or) mathematics lesson plans and teaching reflections. This study utilizes both qualitative and quantitative research methods depending on the data we have collected. The results show that both science and math teachers thought that integrating engineering into teaching provided valuable outcomes, i.e., promoting students' learning about engineering and improving their interest in science or math through real-world problem solving exercises. Participants also felt more comfortable about integrating engineering in their teaching after the program. The results also imply that the teachers' understandings of engineering become more concrete after the program. This study also provides an overview of the challenges and advantages of teaching engineering in K-12 science and mathematics classrooms.