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빛을 이용한 맥박신호 측정 실험 개발
정평강 ( Pyung Kang Jung ) , 진우 ( Yu Chen ) , 김중복 ( Jung Bog Kim )  한국현장과학교육학회, 현장과학교육 [2021] 제15권 제2호, 209~218페이지(총10페이지)
이 연구에서는 광혈량 측정기(PPG) 회로를 통한 맥박신호 측정 실험을 개발하였다. 오피 앰프를 제외한 모든 소자들은 아두이노 키트에서 저렴하게 구할 수 있는 포토다이오드와 포토레지스터를 감광센서로 이용하였으며, 축전기와 저항을 이용한 패시브 대역 통과 필터 회로와 오피앰프를 사용한 액티브 대역 통과 필터를 제작하여 증폭된 신호를 측정할 수 있었다. 광센서의 기능과 PPG 회로의 원리를 이해하며 생물과 물리를 융합하여 학습한 지식을 학교 실험 상황에서 적용할 수 있도록 개발하였다.
TAG 맥박신호, 포토다이오드, 포토레지스터, 광혈량 측정기, 대역통과필터, Heartbeat Signal, Photodiode, Photoresistor, Photoplethysmography, Band Pass Filter
TPOX 유전자 STR 서열 분석에 관한 분자생물학 실험 프로그램 개발 및 적용
노정욱 ( Jungwook Roh ) , 조재형 ( Jaehyoung Jo ) , 서단비 ( Danbi Seo ) , 김완연 ( Wanyeon Kim )  한국현장과학교육학회, 현장과학교육 [2021] 제15권 제2호, 193~208페이지(총16페이지)
일반 고등학교 현장에서 적용 가능한 분자생물학 실험 프로그램을 개발하고자 법의학에 주로 이용하는 유전자 지문을 소재로 선정하였다. 프로그램은 학생들이 자신의 구강상피 속 DNA를 추출하여 TPOX 유전자의 STR 서열을 증폭시키는 과정과 그 결과를 다른 학생들과 비교하는 과정으로 이루어졌다. 수업 프로그램에 대한 효과를 분석하기 위해 분자생물학 실험 프로그램을 수강 신청한 10명을 대상으로 사전·사후 검사가 이루어졌으며 추가적으로 면담조사도 이루어졌다. 연구 결과, 프로그램 만족도 측면에서 연구 집단 모두 만족해하고 있으며 수업 내용을 이해하는 데 어려움이 없는 것으로 나타났다. 또 유전자 검사에 대한 이해도와 신뢰도, DNA와 유전자의 관계에 대한 지식, 분자생물학 실험에 대한 흥미 및 진로에 대한 관심 모두 향상된 것으로 나타났으며 이에 대한 추가...
TAG 분자생물학 실험 프로그램, TPOX 유전자 STR 서열, STR 서열 분석, Molecular Biology Experimental Program, TPOX Gene STR Sequence, STR Sequence Analysis
과학사 교과서의 주관적 텍스트에 대한 분석: 평가어 체계(Appraisal)를 기반으로
홍석영 ( Seok Young Hong )  한국현장과학교육학회, 현장과학교육 [2021] 제15권 제2호, 177~192페이지(총16페이지)
본 연구에서는 2015 개정 교육과정 고등학교 과학사 교과서에서 감정이나 인물, 사물에 대한 주관적 어휘가 포함되어 있는 텍스트를 분석하고자 하였다. 이를 위해 체계기능언어학의 방법 중 하나인 Martin & White의 평가어 체계를 활용하여 2종의 교과서의 ‘과학과 현대 사회’ 단원의 텍스트를 대상으로 분석을 실시하였다. 단원에 따른 평가어 활용 빈도, 평가 주체와 평가 대상에 따른 세부 활용 양상을 확인하였다. 또한 평가어가 사용된 맥락을 활용하여 저자의 서술 의도를 파악하고자 하였다. 두 교과서는 단원에 따라 텍스트의 세부 주제, 어휘 수 등의 요소에서 차이가 있었기에 평가어 활용 양상이 상이한 측면을 보였다. 단, 인물의 감정을 드러내는 유형의 평가어는 두 교과서에서 모두 낮은 빈도를 보였다. 평가 주체 측면에서는 저자에 의한 평가...
TAG 평가어, 과학사, 교과서, 체계기능언어학, 태도, Appraisal, History of Science, Textbook, Systemic Functional Linguistics, Attitude
양팔저울의 민감도를 높이는 간단한 방법 제안
정용욱 ( Yong Wook Cheong )  한국현장과학교육학회, 현장과학교육 [2021] 제15권 제2호, 171~176페이지(총6페이지)
양팔저울은 수평잡기의 원리를 이용한 저울로 초등학교에서 널리 활용된다. 양팔저울로 무게를 잴 때, 클립 같은 가벼운 물체를 추로 활용하여 물체의 무게를 추의 개수로 나타내기도 한다. 통상적으로 사용되는 양팔저울은 클립 하나를 추가할 때 저울대의 움직임이 미미하여 수평잡기를 통해 정확한 무게를 파악하기 힘들다. 본 연구에서는 이러한 문제를 해결하고 클립 하나를 추가할 때 저울대가 보다 많이 회전하는 민감한 양팔저울을 만드는 방법을 소개하고자 한다. 양팔저울을 새로 구입할 필요 없이 기존의 양팔저울에 하중을 추가하는 간단한 방법으로 저울의 민감도를 높일 수 있다.
TAG 양팔저울, 수평잡기, Equal-arm Balance, Balancing
물속에서 미세플라스틱을 제거할 수 있는 탐구 활동의 탐색
이혁진 ( Hyuck Jin Lee ) , 김응찬 ( Eungchan Kim ) , 최항 ( Hang Choi ) , 장낙한 ( Nak Han Jang ) , 김현정 ( Hyun Jung Kim )  한국현장과학교육학회, 현장과학교육 [2021] 제15권 제2호, 163~170페이지(총8페이지)
본 연구는 대학부설 영재원에 재학 중인 중학교 2학년 학생들이 중학교 교육과정에서 접하는 과학 원리를 활용하여 물속의 미세플라스틱을 제거하기 위한 방안을 탐색해보았다. 학생들은 쉽게 접할 수 있는 물질을 활용한 거름 방법을 선택하여, 필터에 따른 미세플라스틱의 제거 효과를 탐색해보았다. 필터로는 거름종이, 커피 필터, 숯을 선택하여 물속의 미세플라스틱을 거르고, 조도계의 광도를 이용한 방법과 여과액을 증발시켜 남은 미세플라스틱의 질량을 측정하여 미세플라스틱의 제거 효과를 분석하였다. 연구결과, 학교실험에서 쉽게 접하는 거름종이가 미세플라스틱을 효과적으로 제거할 수 있었다.
TAG 미세플라스틱, 필터, 혼합물 분리, Microplastics, Filters, Separation of mixtures
지오지브라(GeoGebra)를 활용한 화성의 공전궤도 작도 교육 프로그램 개발
엄흥진 ( Heungjin Eom ) , 공민규 ( Minkyu Gong ) , 심현진 ( Hyunjin Shim )  한국현장과학교육학회, 현장과학교육 [2021] 제15권 제2호, 149~163페이지(총15페이지)
본 연구에서는 지오지브라를 활용하여 화성의 공전궤도를 작도하는 수학-과학 융합 교육 프로그램을 개발하고, 학년과 학습 수준이 다른 3개 집단에 적용한 사례를 소개한다. 교과서에 수록된 화성의 공전궤도 작도 탐구활동은 행성의 공전궤도가 타원임을 확인한 과학사의 중요한 발견이었으며, 학생들이 과학의 본성을 이해할 수 있는 소재이기도 하다. 개발된 교육 프로그램은 교육과정 이수와 학생들의 수준을 고려하여 투입하였고, 탐구활동을 진행하기에 부족한 부분은 추가적인 내용 요소를 첨가하여 진행하였다. 케플러는 화성궤도면에 대해 보정된 경도를 이용하였으나, 본 프로그램에서는 행성의 상대적인 운동을 이해하는 데에 어려움이 있는 두 집단(영재교육원 중2, 영재학급 고1)에 적경을 이용하여 탐구를 수행하도록 하였다. 과학고 2학년 학생의 경우 1~2차시에서 과학사적인 의의를 설...
TAG 지오지브라, 화성, 행성 공전궤도, 작도, 케플러, GeoGebra, Mars, Planet's orbit, Construct, Johannes Kepler
클라우드 앱을 활용한 과학 수업에서 나타난 교사의 발문과 피드백 분석
신은혜 ( Eun Hye Shin )  한국현장과학교육학회, 현장과학교육 [2021] 제15권 제2호, 135~148페이지(총14페이지)
본 연구의 목적은 클라우드 앱을 활용한 과학 수업과 일반 과학 수업에서 나타난 교사의 발문과 피드백을 관찰·분석하여 각각의 특징을 알아보고, 과학 수업에서 클라우드 앱 활용의 효과를 알아보는 것이다. 연구를 위해 과학 교사인 연구자 본인이 경기도의 한 중학교 1, 2학년 5학급 학생을 대상으로 실시한 4차시 수업을 녹화·녹음 하였다. 또한 클라우드 앱을 활용하여 학생의 소집단 토론 결과를 바탕으로 작성한 답변과 사진이나 동영상으로 업로드 된 실험 수행 결과를 실시간으로 확인하였다. 문헌을 참고하여 개발한 분석틀을 바탕으로 교사의 발문과 피드백을 분석한 결과, 클라우드 앱 활용 수업에서는 확인적 피드백의 비율이 높았고, 일반 수업에서는 수렴적 발문의 비율이 높았다. 또한 교사는 클라우드 앱 활용 수업에서 학생의 학습을 실시간으로 진단하고 오개념과 실험...
TAG 클라우드 앱 활용 수업, 확인적 피드백, 수렴적 발문, 과정중심평가, Cloud Learning, Verifying Feedback, Convergent Questioning, Process-centered Assessment
인공지능 융합교육을 위한 데이터 기반 교육자료 개발: 감쇠진동을 중심으로
이준행 ( Jun Haeng Lee ) , 조정효 ( Junghyo Jo ) , 채승철 ( Seung Chul Chae )  한국현장과학교육학회, 현장과학교육 [2021] 제15권 제2호, 121~136페이지(총16페이지)
인공지능(AI)에 기반한 자동화 시대를 대비하여 과학·수학·정보 교육과정의 재구조화와 융합교육의 필요성이 대두되고 있다. 그러나 교사들이 학교 과학 수업에 접목할 수 있는 데이터 기반의 교육자료가 아직은 부족한 실정이다. 이 연구에서는 과학 수업에 접목할 수 있도록 감쇠진동을 중심으로 AI 융합교육을 위한 데이터 기반의 교육자료를 개발하였다. 개발된 교육자료는 최근 기계학습 분야에서 많이 사용되고 있는 딥러닝 지도 학습 방법을 이용하였으며, 온라인으로 배포 가능하도록 구글 Colaboratory를 사용하여 작성하였다. 교수학습과정에서 쉽게 사용할 수 있도록 학습 과정과 코드에 대해 자세히 설명하였으며, 직관적인 이해를 돕기 위해 결과를 시각화하였다.
TAG AI 융합교육, 과학교육, 딥러닝, 지도학습, AI Convergence Education, Science Education, Deep Learning, Supervised Learning
텍스톰을 활용한 2015 개정 생명과학Ⅱ 교과서의 네트워크 분석 - 유전자와 생명공학기술의 영역을 중심으로 -
정수연 ( Soo Yeon Jeong ) , 장정호 ( Jeong Ho Chang )  한국현장과학교육학회, 현장과학교육 [2021] 제15권 제2호, 99~120페이지(총22페이지)
본 연구에서는 텍스톰(TEXTOM)을 활용하여 2015 개정 과학과 교육과정에 따른 생명과학Ⅱ 교과서의 유전자와 생명공학기술에 관련한 본문 내용을 대상으로 핵심 개념 네트워크 분석을 하였다. 이 단원 본문 내용의 핵심 개념만을 텍스톰(TEXTOM) 프로그램으로 전사 후 전처리, 정제한 후 매트릭스를 생성하고, UciNet 프로그램으로 중심성과 CONCOR 분석을 하였다. 분석 결과는 다음과 같다. 첫째, 5종 교과서별로 전체 핵심 개념의 수에서는 차이를 보였다. 핵심 개념이 B 교과서가 가장 적었고, E 교과서가 가장 많았다. 이는 교과서별, 단원별 집필자가 다르고 기술하는 핵심 개념의 수와 교과서의 구성이 다르기 때문인 것으로 판단된다. 둘째, 5종 교과서별 단어빈도 5 이상 핵심 개념의 중심성과 네트워크 분석에서는 큰 차이를 보이...
TAG 핵심 개념, 교과서, 텍스톰, 네트워크 분석, 중심성, Core Concepts, Textbooks, TEXTOM, Network Analysis, Centrality
심층 신경망을 이용한 탄성파 속도 모델 구축 사례 분석
조준현 ( Jun Hyeon Jo ) , 하완수 ( Wansoo Ha )  한국지구물리·물리탐사학회, 지구물리와 물리탐사 [2021] 제24권 제2호, 53~66페이지(총14페이지)
속도 모델 구축은 탄성파 탐사 자료처리에서 필수적인 절차이다. 주시 토모그래피나 속도 분석과 같은 기존 기법들은 하나의 속도 모델을 예측하는 데 계산 시간이 오래 걸리며 역산 결과의 품질이 전문가의 판단에 크게 의존한다. 전파형 역산 또한 초기 속도 모델에 크게 의존한다는 문제가 있다. 최근 심층 신경망 기법이 복잡하고 비선형적인 문제를 푸는데 적용되는 사례가 많아지면서 널리 보급되고 있다. 이 논문에서는 심층 신경망 기법을 이용한 탄성파 속도 모델 구축 사례들을 각 연구에 사용한 신경망에 따라 분류하며 조사하였다. 또한 훈련용 인공 속도 모델 생성 사례도 포함하였다. 심층 신경망은 대량의 데이터로부터 신경망을 훈련함으로써 모델 매개변수를 자동으로 최적화한다. 따라서 기존 기법들에 비해 역산 결과에 사람의 판단이 개입될 여지가 적으며 훈련을 마친 후 ...
TAG 속도 모델 구축, 심층 신경망, 탄성파 탐사, velocity model building, deep neural networks, seismic exploration
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