• 한국과학교육학회지
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• 제39권6호
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• pp.777-790
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• 2019

본 연구는 초등학교 STEAM 수업에서 스마트테크놀로지 적용해 본 교사들의 경험과 그 이유, 적용하면서 느끼는 어려움과 필요한 지원에 대해 조사하기 위하여, STEAM 수업 경험이 다수 있으며 STEAM 교육에 대한 전문적 소양을 갖춘 6명의 초등 교사를 대상으로 반 구조화된 심층면담을 실시하였다. 연구 결과는 다음과 같다. 첫째, 연구참여자들은 STEAM 수업에서 다양한 유형의 스마트테크놀로지를 활용하였는데, 특히 체험형과 상호작용지원형 스마트테크놀로지를 가장 많이 사용하였다. 또한 STEAM 학습 준거 중에서는 '창의적 설계'과정에서 스마트테크놀로지를 가장 많이 적용하였다. 둘째, 연구참여자들은 학생의 흥미 유발이나 적극적 참여, 간접체험의 기회 제공, 첨단 기술에 대한 학생의 관심 증대를 이유로 스마트테크놀로지를 STEAM 수업에서 사용하였으며, 미래사회 대비, 스마트테크놀로지 활용의 용이성, STEAM 학습 준거에 부합하는 수업을 구성하기 위하여 사용하기도 하였다. 셋째, STEAM 수업에서 스마트테크놀로지를 적용할 때 적합한 스마트테크놀로지를 찾고, 확보하고, 사용하는 것에 어려움을 겪었다. 또한 교과 융합을 위한 교육과정 재구성 과정에서 어려움을 겪었다. 수업을 하면서 스마트테크놀로지 활용으로 인한 수업시간 부족, 활동과제의 수준 상향으로 인한 어려움, 테크놀로지 기반 환경의 제한적 구축으로 인한 어려움을 겪었으며, 스마트테크놀로지가 갑자기 오작동하여 수업을 진행하지 못하는 어려움을 겪었다. 수업이 끝난 후에는 스마트테크놀로지의 사후 관리에 어려움을 겪었으며, 평가와 기록, 주변의 부정적 인식으로 인한 어려움을 겪었다. 넷째, 연구참여자들은 STEAM 수업에서 스마트테크놀로지 활용을 활성화하기 위해서는 스마트테크놀로지 적용이 가능한 STEAM 교육 가이드라인 제시, '창의적 설계'가 가능한 교육용자료 개발 및 보급, 교육과정 내용 축소, 연수, 스마트테크놀로지 기기확보 및 Wi-Fi 구축, STEAM 수업에 스마트테크놀로지를 활용하는 교사 동아리 및 커뮤니티 지원과 교사를 위한 정서적 지원 분위기 조성이 필요하다고 하였다.

• 한국과학교육학회지
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• 제38권2호
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• pp.147-160
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• 2018

본 연구의 목적은 융합인재교육(STEAM) 수업을 위해 같은 학교에 근무하는 동 학년 교사 3명이 교사학습공동체를 구성하여 공동지도안을 작성하고 수업하는 모습을 살펴 시사점을 도출하는데 있다. 본 연구를 통해 다음과 같은 결론에 도달하였다. 동 학년 교사학습공동체는 STEAM 수업을 실행하는데 도움을 준다. 교사들은 교사학습공동체를 통해 STEAM 수업의 어려움을 극복하고 수업을 실행하였다. 본 연구 참여 교사들이 생각한 STEAM 수업의 어려움은 연구시간 확보의 문제, STEAM 수업 진행이 어려운 문제, 그리고 STEAM 수업 연구가 어렵다는 문제이다. 교사들은 교사학습공동체에서 공동지도안을 작성하면서 수업에 대한 부담을 극복하였고 좋은 수업을 설계하기 위한 아이디어를 공유하고 교차 점검하는 등의 노력을 했다. 아울러 공동지도안으로 실행한 수업을 서로 참관하면 지도안을 작성할 때 미처 생각하지 못했던 수업 진행상의 어려움을 새롭게 발견하였다. 이를 개선하여 수정된 지도안으로 점점 더 좋은 수업을 하게 되었다. 즉, 학생들이 좀 더 학습 목표에 수월하게 도달하고, 수업 안에서 배움이 더 잘 일어나게 되었다. 이러한 과정을 통해 교사들은 스스로 성장하고 있음을 느꼈다.

• 대한공업교육학회지
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• 제38권2호
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• pp.195-217
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• 2013

이 연구의 목적은 창의적 체험활동의 동아리활동을 위한 '지구사진 촬영'을 주제로 개발된 STEAM 기반 프로젝트 교육 프로그램을 개발하고, 적용하여 과학 및 기술교과 자기효능감과 공학 태도의 변화를 확인하는 것이다. 연구 목적을 달성하기 위해, 충청남도 천안 소재의 C중학교 STEAM 동아리 학생 21명에게 9차시 수업을 적용하였다. 연구 결과는 다음과 같다. 첫째, 동아리활동을 위한 STEAM 프로그램은 준비, 설계, 개발, 실행, 평가의 5단계의 설계 모형을 통해 교육과정을 분석하여 내용을 선정하고, 차시별 계획과 교수학습지도안, STEAM-Story, 학생 활동지 등을 융합적 관점에서 개발하고 4개월에 걸쳐 창의적 체험활동의 동아리활동에 적용하였다. 둘째, 개발된 STEAM 프로그램은 과학 및 기술교과 자기효능감 측정 도구와 공학 태도측정 도구를 활용하여 사전, 사후 검사한 결과, 과학 및 기술 교과 자기효능감과 공학 태도 모두 통계적으로 유의한 차이가 있음을 확인할 수 있었다. 따라서 동아리 활동을 위한 '지구사진 촬영'을 주제로 개발된 STEAM 기반 프로젝트가 중학생의 과학 및 기술교과 자기 효능감과 공학에 대한 태도에 미치는 영향이 효과적임을 검증하였다.

• 과학교육연구지
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• 제42권2호
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• pp.214-229
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• 2018

본 연구는 초등학교 4학년 과학 '지구와 달' 단원에서 다양한 교과를 과학 교과를 중심으로 재구성한 과학 중심 STEAM(융합인재교육) 프로그램을 개발하여 이 프로그램이 초등학생의 과학긍정 경험(과학관련 태도, 학습정서, 과학 학습 동기, 과학관련 자아개념 및 진로포부)에 어떠한 영향을 미치는지 알아보기 위한 것이다. 연구 대상은 경기도 H시에 위치한 S초등학교 4학년 2개 학급이고, 연구반(30명)과 비교반(34명)으로 나누어 교육적 효과를 분석하였다. 과학중심 STEAM 프로그램을 개발하여 연구반에 적용하였고, 비교반은 교사용 지도서 지침에 근거한 일반 수업모형을 적용하여 비교하였다. 주요 연구 결과는 다음과 같다. 과학중심 STEAM 프로그램은 초등학생의 과학긍정 경험에 긍정적인 영향을 준 것으로 나타났다. 과학긍정 경험의 하위영역인 과학 학습정서, 과학 관련 자아개념, 과학 학습 동기, 과학 진로 포부, 과학 관련 태도 능력의 신장 등에 효과가 있음을 볼 수 있다. 과학중심 STEAM 프로그램이 학생들의 상호작용을 활발하게 하였고, 학습자의 자기 주도적 학습을 유도하였으며, 즐겁게 몰입하게 하여서 과학학습에 대한 어려움이나 불안감에 부딪혀도 포기하지 않는 원동력을 주어서 과학긍정 경험을 이끌어 내는데 유용한 수단임을 알 수 있었다. 과학중심 STEAM 프로그램은 학생들과의 적극적인 의사소통으로 학생이 적극적으로 수업에 임하는 참여형 수업을 가능하게 하였음을 알 수 있다. 이러한 결과를 바탕으로 과학중심 STEAM 프로그램을 적용한 수업은 학생의 과학긍정 경험의 향상에 긍정적인 영향을 준다는 것을 확인할 수 있었다.

• KIEE International Transaction on Systems and Control
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• 제2D권2호
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• pp.78-91
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• 2002

In the thermal power plant, there are six manipulated variables: main steam flow, feedwater flow, fuel flow, air flow, spray flow, and gas recirculation flow. There are five controlled variables: generator output, main steam pressure, main steam temperature, exhaust gas density, and reheater steam temperature. Therefore, the thermal power plant control system is a multinput and output system. In the control system, the main steam temperature is typically regulated by the fuel flow rate and the spray flow rate, and the reheater steam temperature is regulated by the gas recirculation flow rate. However, strict control of the steam temperature must be maintained to avoid thermal stress. Maintaining the steam temperature can be difficult due to heating value variation to the fuel source, time delay changes in the main steam temperature versus changes in fuel flow rate, difficulty of control of the main steam temperature control and the reheater steam temperature control system owing to the dynamic response characteristics of changes in steam temperature and the reheater steam temperature, and the fluctuation of inner fluid water and steam flow rates during the load-following operation. Up to the present time, the Proportional-Integral-Derivative Controller has been used to operate this system. However, it is very difficult to achieve an optimal PID gain with no experience, since the gain of the PID controller has to be manually tuned by trial and error. This paper focuses on the characteristic comparison of the PID controller and the modified 2-DOF PID Controller (Two-Degrees-Freedom Proportional-Integral-Derivative) on the DCS (Distributed Control System). The method is to design an optimal controller that can be operated on the thermal generating plant in Seoul, Korea. The modified 2-DOF PID controller is designed to enable parameters to fit into the thermal plant during disturbances. To attain an optimal control method, transfer function and operating data from start-up, running, and stop procedures of the thermal plant have been acquired. Through this research, the stable range of a 2-DOF parameter for only this system could be found for the start-up procedure and this parameter could be used for the tuning problem. Also, this paper addressed whether an intelligent tuning method based on immune network algorithms can be used effectively in tuning these controllers.

• 한국초등수학교육학회지
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• 제21권4호
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• pp.663-686
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• 2017

본 연구는 초등학교 3학년 학생을 대상으로 STEAM을 적용한 수학 교과 중심의 프로그램을 설계하고 현장에 적용하여 수학 교육의 융합적 접근이 학생들의 문제해결력과 자기효능감에 미치는 영향을 밝히고자 하였다. 본 연구를 위하여 D광역시 소재 C초등학교 3학년 2개 학급을 사전 검사를 통하여 실험집단과 비교집단으로 선정하여 문제해결력과 자기효능감 검사를 실시하고 결과를 분석하였다. 또한 수업결과물과 사후설문지를 분석하여 학생들의 문제해결과정에서 나타나는 융합적 사고력과 학습에 대한 긍정적인 변화정도를 파악하고자 하였다. 본 연구의 결과를 살펴보면, 문제해결력과 관련하여 두 집단 간의 검사 결과는 통계적으로 유의미한 차이를 나타내지는 않았으나 실험집단은 비교집단에 비해 수준별 고른 성취수준과 높은 평균점수를 보였다. 또한 STEAM 기반 수학 수업을 진행한 실험 집단의 자기효능감 t-검정을 실시한 결과 5% 유의수준에서 통계적으로 유의미한 결과를 보여 자기효능감에 긍정적인 영향을 미치는 것으로 나타났으며, 수업 결과물 및 소감문을 통하여 표현력의 향상과 수학적 태도의 긍정적인 변화를 확인할 수 있었다. 이를 통해 수학 교과를 중심으로 한 STEAM 프로그램 적용은 학생들의 정의적 영역에 긍정적인 영향을 주며 수학교과 수업 개선 전략으로 활용될 수 있을 것이다.

• 과학교육연구지
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• 제45권2호
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• pp.231-246
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• 2021

미래의 과학기술 발전을 주도할 인재를 육성하기 위해 우리나라 교육부는 융합적 역량을 강조하고 있다. 융합인재교육(STEAM)은 과학기술에 대한 학생들의 흥미와 이해를 높이고 융합적 사고력과 문제해결력을 배양하는 데에 목적이 있다. 한편 영재학생 대상으로 진행되는 캠프는 생활 속에서 발견되는 문제를 해결하기 위한 산출물을 학생 스스로 계획하여 고안함으로써 미래 인재 역량을 함양하고 있다. 이 연구에서는 STEAM 기반의 캠프를 수행한 뒤 영재학급 고등학생의 융합인재소양과 창의적 인재 역량이 변화하였는지를 탐색하였다. 캠프는 프로젝트형 학생 중심의 산출물을 개발하는 과정으로 1박 2일간 광역시 소재 52개교 고등학교 영재학급 학생 517명에게 실시하였다. 캠프 실시 전과 후에 융합인재소양과 창의적 인재 역량 변화를 조사하였다. 연구 결과, STEAM 캠프를 통해 영재학급 고등학생의 융합인재소양과 창의적 인재 역량이 유의미하게 향상하였음을 알 수 있었다. 특히 융합인재소양의 창의, 존중, 소통 영역과 창의적 인재 역량의 사회적 특성 영역의 사회 가치 추구 요인을 제외한 모든 하위 요인이 높아졌다. 교육학적 함의를 논의하고자 한다.

• 대한지구과학교육학회지
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• 제15권1호
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• pp.62-75
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• 2022

이 연구에서는 2015 개정 과학과 교육과정 중 '태양'에 관한 내용 요소를 중심으로, 3D 프린터를 활용한 체험형 STEAM(Science, Technology, Engineering, Arts & Mathematics) 프로그램을 개발하고, 이에 대한 효과성을 알아보고자 무선 표집된 2개의 중학교 77명의 학생들에게 이를 적용하여 창의적 문제해결력, STEAM 태도 및 수업만족도를 분석하였다. 이 연구의 결과는 다음과 같다. 첫째, 3D프린터를 활용하여 태양촉각모델을 제작하고 시각장애 체험을 통해 학생들이 체험 위주의 적극적인 학습이 가능하도록 프로그램을 개발하였다. 둘째, STEAM 태도 검사의 사전·사후 점수 차에 의한 대응표본 t 검정에서는 '소통', '유용성·가치 인식' 구인을 제외한 '흥미', '배려', '자아 개념', '자아 효능감', '이공계 진로선택' 구인에서 유의미한 통계적 검정 결과(p< .05)를 얻었다. 셋째, 3D프린터 활용 시각장애 중심의 체험형 STEAM 프로그램 적용 후에 실시한 만족도 검사에서는 하위구인들의 평균값의 범위가 3.66 ~ 3.97로, 전반적으로 수업에 대한 긍정적인 반응을 나타내었다.

• 대한지구과학교육학회지
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• 제7권1호
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• pp.75-90
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• 2014

The purpose of this study was to explore the characteristics of STEAM program developed and implemented by two docents and its educational impact for the use of natural history museum. Two docents developed this program with the help of science educators who ran five times of workshop during five months. The STEAM program implemented in the natural history museum demonstrated the following characteristics. The exhibitions in museum were reached by visitors only for learning science concepts (S) out of five components in STEAM. The other components, T (technology) and E (engineering), were delivered through lectures in the room, not exhibition hall. M (Mathematics)was achieved by guessing the animal's size, or calculating the walking or running speed with the clue of foot prints. The three phases of STEAM program (presentation of context, creatively design the investigation, and emotional touch) were explicitly implemented but partially successful. Two docents participating in this study responded that they formed new or extended the understandings about STEAM education, but they had the difficulties in implementing STEAM program for various type of visitors. All visitors who participated in this study displayed the favorable responses in educational impact by STEAM program in natural history museum. The heavier emphasis on E and T of STEAM program is recommended through community-based learning. In addition, educator professional program through which docents can bridge theory into practice is suggested for revitalization of STEAM education.

• 한국지구과학회지
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• 제36권4호
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• pp.360-366
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• 2015

이 연구의 목적은 STEAM 프로그램이 고등학생의 정의적 영역에 미치는 효과를 알아보는 것이다. 이를 위해 '산사태와 우리생활'을 주제로 한 STEAM 프로그램을 개발하여 고등학교 과학 동아리 학생 16명에게 7주 동안 적용하였다. 정의적 영역에 관한 과학적 태도 검사를 사전과 사후에 실시하였으며, 프로그램 적용이 끝난 후 STEAM 프로그램에 관한 설문조사 및 심층인터뷰를 실시하였다. 과학적 태도의 관점에서 STEAM 프로그램은 즐거움, 가치, 자신감, 그리고 일반적인 과학적 태도에서 긍정적 효과를 가져 온다는 것이 나타났다. 프로그램 평가 설문지 결과를 살펴보면 정의적 영역에 도움이 되었다고 응답한 학생이 가장 많았으며 인지적 영역에서도 긍정적 변화가 있음이 확인되었다.