이 연구의 목적은 공학기반 파력발전소 주제의 STEAM 수업을 통해서 지구과학전공 예비교사들의 컴퓨팅 사고 에 대한 인식형성 및 개선이 있는지를 탐색하는 것이다. STEAM 수업은 가장 효율적인 파력발전소 모형을 제작해보는 내용으로 구성되었다. 컴퓨팅 사고 실천 인식을 알아보는 설문지는 연구자가 기존의 연구를 중심으로 설문 문항을 개발 하여 15명의 예비교사들에게 투입하였다. STEAM 수업은 파도를 이용해서 터빈이 돌아가는 과학적 원리 이해를 바탕 으로 모둠별로 효율적인 파력발전소 모형을 개발하도록 하였으며 수업 중에 문제를 인식하고(문제해결), 코딩작업을 해 서(코딩 및 프로그래밍) 3D 프린터로 파력발전소를 제작하였으며(모델 설계 및 구축), 제작된 산출물을 평가하여 오류를 수정하는(문제 오류 수정) 동안에 ‘논리적 사고’를 통한 높은 수준의 컴퓨팅 사고 실천 인식이 파악되었다(14개 중 에 앞의 5개 실천은 평균 5점). 하지만 용어에 대한 정확한 정의를 알지 못하고 실시한 수업에서 ‘추상화’. ‘문제분해’, 및 ‘빅 데이터 활용’에 대한 인식은 오히려 수업 후의 인식은 더 낮아졌다(3개의 실천). STEAM 수업 후에는 컴퓨팅 사고 실천은 ‘온라인 게임하기’는 아니라는 것에 인식개선이 있었지만(4.06→0.86; 역문항) 아직도 컴퓨터를 이용해서 해야 하는 컴퓨팅 사고 실천으로 인식하고 있어 개선되지 않음이 확인되었다(컴퓨터처럼 생각하기, 컴퓨터를 사용하여 통계하기). 문제 인식에 해당하는 ‘문제해결’(3.73→4.33), ‘패턴 인식’(3.53→3.66), 그리고 ‘최상의 도구 선택’(4.26→ 4.66)의 3개 실천은 인식이 약하게 개선되었다. 컴퓨팅 사고 실천과 같은 역량 함양을 위해서는 실습위주의 교육양성과 정이 개설되어야 하며, 특히 본 연구에서는 다른 주제의 추가적인 STEAM 수업을 했다면 개선이 일어나지 않거나 약 하게 인식되었던 컴퓨팅 사고 실천에 대해서는 확실한 개선이 있을 수 있다는 결론을 내릴 수 있다. 다회적인 상황학 습의 교육실습 교육과정이 개설되어야 한다.

사출성형공정은 열가소성 수지를 가열하여 유동상태로 만들어 금형의 공동부에 가압 주입한 후에 금형 내에서 냉각시키는 공정으로, 금형의 공동모양과 동일한 제품을 만드는 방법이다. 대량생산이 가능하고, 복잡한 모양이 가능한 공정으로, 수지온도, 금형온도, 사출속도, 압력 등 다양한 요소들이 제품의 품질에 영향을 미친다. 제조현장에서 수집되는 데이터는 양품과 관련된 데이터는 많은 반면, 불량품과 관련된 데이터는 적어서 데이터불균형이 심각하다. 이러한 데이터불균형을 효율적으로 해결하기 위하여 언더샘플링, 오버샘플링, 복합샘플링 등이 적용되고 있다. 본 연구에서는 랜덤오버샘플링(ROS), 소수 클래스 오버 샘플링(SMOTE), ADASTN 등의 소수클래스의 데이터를 다수클래스만큼 증폭시키는 오버샘플링 기법을 활용하고, 데이터마이닝 기법을 활용하여 품질예측을 하고자 한다.

The demand for chiller equipment that keeps each machine at a constant temperature to maintain the best possible condition is growing rapidly. PID (Proportional Integral Derivation) control is a popular temperature control method. The error, which is the difference between the desired target value and the current system output value, is calculated and used as an input to the system using a proportional, integrator, and differentiator. Through such a closed-loop configuration, a desired final output value of the system can be reached using only the target value and the feedback signal. Furthermore, various temperature control methods have been devised as the control performance of various high-performance equipment becomes important. Therefore, it is necessary to design for accurate data-driven temperature control for chiller equipment. In this research, support vector regression is applied to the classic PID control for accurate temperature control. Simulated annealing is applied to find optimal PID parameters. The results of the proposed control method show fast and effective control performance for chiller equipment.

이 연구는 두 명의 초등교사가 컴퓨팅 사고를 어떻게 인식하고 이를 교육과정 재구성에 어떻게 반영하고 수업을 하게 되는지를 장기간의 걸친 교사연수과정을 통해 탐색한 것이다. 컴퓨팅 사고는 과학교육에 연계하는 새로운 교육 정책 방향이기에 초등부터 나타나는 교사의 인식을 조사하고자 하였다. 교사와의 9번의 교사회의를 가졌으며 이는 매회 2시간 정도의 시간이 소요되었고, 그 시기에 교수하게 될 한 단원을 각자 인식아래 재구성을 하여 11차시의 수업과정안을 개발하였다. 자료수집은 9개월간에 걸쳐서 인터뷰, 교사회의, 수업과정안에서 수행되었으며, 이 자료는 수업 전후의 교사회의를 통한 논의, 수업과정안 등을 통해 수집되었으며, 컴퓨팅 사고를 인식하면서 나타난 초등교사의 컴퓨팅 사고의 인식은 다음과 같이 나타났다. 첫 번째, 과학교육의 목적인 과학적 소양의 정의가 확장되었음을 볼 수 있다. 즉 문 제인식에서부터 창의적인 문제해결자를 양성하는 것이 과학적 소양이라고 인식하였다. 두 번째, 과학적 사고가 강조된 개념형성단계와 컴퓨팅 사고가 강조된 개념활용단계로 수업차시를 구분하였다. 세 번째, 컴퓨팅 사고는 인지적 사고과 정이며, ICT는 기능적 도구라고 인식하였다. 네 번째, 컴퓨팅 사고 요소는 중복되어 반복적으로 나타나며, 순차적이지 않을 수 있다는 것이다. 마지막으로 컴퓨팅 사고의 활용을 통해 STEAM 교육을 활성화할 수 있다고 인식하고 있음을 보여주었다. 이 연구를 바탕으로 컴퓨팅 사고의 실천은 STEAM 교육의 활성화를 위한 도구로 사용될 수 있고 이를 위해서는 일회성이 아닌 지속적이고 전문적인 교사연수를 통해 컴퓨팅 사고 전문역량 강화를 할 수 있도록 해야 할 것이다.

최근 이슬람 시장 진출을 위하여 식물성 단백질를 이용한 한국형 대체육 패티의 K-food 개발이 현저하게 늘어나고 있는 실정이다. 패티는 대표적인 HMR 식품으로, 간편하고 맛이 좋은 특성을 지니나, 패티는 쇠고기나 돼지고기 또는 닭고기 등 육류를 주재료로 하여 제조되므로 에너지와 지방 특히 포화 지방과 콜레스테롤 함량이 높다. 이와 같은 이유로, 품질 개선이나 저장성 향상뿐만 아니라 건강에 긍정적인 특성을 지닌 육가공 대체 패티를 개발하고자 하는 시도들이 이루어지고 있다. 우리나라 소비자들의 패티 제품의 구매 평가 기준은 패티의 맛과 가격, 크기, 영양가 및 원료육의 품질 등에 크게 영향을 받는다. 패티 패티는 주요 성분인 원료육과 지방, 향신료 및 첨가물의 종류에 따라 품질 및 맛의 차이가 나타난다. 패티의 원료육으로는 주로 우육과 돈육이 사용되고 있으며 지방은 대부분 우지방이나 돈지방을 사용하고 있는데, 지방을 사용하는 이유는 맛, 향, 조직감에 영향을 주며, 조리 후의 적당한 다즙성을 유지시켜주는 역할을 할 뿐만 아니라, 영양성분, 가공적성 등에 많은 영향을 주기 때문에 적정량의 지방 첨가는 중요하다. 패티는 대개 20% 내외의 지방을 원료육에 별도로 첨가시키거나, 지방이 붙어 있는 저급육을 사용하여 제조되나, 패티의 성분 중 순수한 정육부분을 제외하고는 지방이 가장 많은 부분을 차지하며, 중요한 풍미 증진 성분이기 때문에 패티 제조 시 지방의 종류나 구성은 매우 중요한 문제이다. 또한 패티나 육제품에 사용되는 지방은 기호적, 이화학적 특성을 향상시키지만 건강기능에 대한 선호도가 높아짐에 따라 이를 대체할 수 있는 방법이 요구되고 있다. 동물성 지방으로 제조된 육제품에 다량 함유되어 있는 포화지방산은 세포내 콜레스테롤을 증가시키며, 여러 심혈관계 질환을 야기시키기 때문에 콜레스테롤이 없고 불포화/포화 지방산의 비율이 높은 식물성 유지를 이용하여 동물성 지방을 대체하려는 연구가 활발히 진행되었다. 이에 본 연구에서는 패티 재료 중 육류를 Texturized Soy Protein(TSP)로 대체하여 저에너지, 저지방 및 저콜레스테롤 패티를 개발하여, 이들 패티의 품질 특성과 관능성 및 기호도를 평가하였다. 따라서 본 연구는 패티 패티 제조 시 첨가되는 동물성 지방인 돈지를 식물성 유지로 대체하여 이화학적 특성 및 관능적 특성을 분석하고자 실시하였다.

본 연구는 어린이를 대상으로 한 과학전시관의 현황을 파악하고 어린이 과학관에서의 교육효과를 높이기 위한 전시 공간연출의 개선방향을 제안하기 위한 연구이다. 이를 위하여 어린이과학관 전시물과 전시공간을 전시내용에 따라 크게 3가지 주제로 분류하고, 전시매체와 전시공간을 분석하는 분석틀을 개발하였다. 연구 대상은 국내 어린이를 대상 으로 한 전시관 총 7곳을 목적 표집하여 선정하고, 촬영을 통해 자료를 수집하여 분석틀에 따라 분석하였다. 연구 결과, ‘신 체’와 ‘주변 사물’, ‘자연 현상’을 전시 내용으로 한 전시현황을 분석했을 때, 어린이의 발달수준에 맞지 않는 어려운 내용으로 구성되어 있으며, 전시매체 측면에서는 설명적 매체와 관찰형 매체가 주를 이루고 있는 것으로 나타났다. 또 한 전시공간 측면에서는 설치물요소와 색상요소에 의존하는 경향이 높으며, 전시 주제에 따른 동선의 흐름이 대체적으 로 전시 내용 전체 스토리를 유추하기 어렵다고 할 수 있겠다. 이를 개선하고 어린이 과학관에서의 교육효과를 높이기 위해 전시 연출의 기획단계에서부터 관련 전문가들의 협업을 통해 전반적인 진행이 이루어져야 할 것이다.

본 연구는 국내 원자력방사선 관련 전시 및 교육 발전 방향을 모색하기 위하여 국내 원자력 홍보관의 전시물 및 전시패널을 내용에 따라 크게 4가지 범주로 분류하고, 과학커뮤니케이션의 6가지 요소로 분석하여 비율을 파악하였 다. 연구 대상은 국내 원자력 홍보관 총 4곳을 목적 표집하였으며, 일본의 원자력 과학관 1곳을 선정하였다. 연구 결과, 국내 모든 기관에서는 4가지 범주 중에서 개념에 해당하는 내용이 높은 비율로 나타났다. 그리고 전시물에 포함되어 있는 과학커뮤니케이션 요소는 개념(CON)과 흥미(INT)가 주를 이루었으며, 반면에 과학의 본성(NOS), 인식(AW), 즐거 움(ENJ), 의견(OP)은 제한적으로 나타났다. 본 연구결과를 통하여 다음과 같은 결론을 내릴 수 있다. 원자력 홍보관은 관람객에게 원자력방사능에 대한 다양한 측면의 정보를 제공하여 관람객 스스로 올바른 판단을 하고 과학적 태도를 향상시키며 과학커뮤니케이션 요소의 이해를 높일 수 있도록 과학적 소양인 양성을 위한 전문 비형식 교육기관으로써의 역할을 수행할 수 있어야 한다. 그리고 전시물에 반영하기 어려운 과학커뮤니케이션을 충족시킬 수 있도록 전문 도슨트 또는 해설사 양성을 위한 전문 프로그램 개발과 적용에 대한 지속적인 연구가 필요하다.

이 연구의 목적은 중학교 천문 수업에 대한 과학 교사의 교수 실행에서 나타나는 시스템 사고를 분석하는 것이 다. 이를 위해 4명의 중학교 8학년 과학 교사의 천문 단원 수업을 녹화하였고 녹화된 수업은 모두 전사하였으며, 선행 연구의 시스템 사고 위계 구조를 수정하여 개발한 시스템 사고 분석틀을 적용하여 이들을 분석하였다. 또한, 수업 분석 후 참여 교사의 과학 수업에 대한 지향과 교수학적 생각을 심층적으로 분석하기 위해 비디오 자극 회상 면담을 실시하 였다. 연구 결과는 다음과 같다: 모든 참여 교사들은 천문 수업에서 시스템 사고의 위계를 제대로 반영하지 못하였으며, 낮은 수준의 시스템 사고만을 활용하는 것으로 나타났다. 또한, 교사가 학생 중심의 교수 지향을 지녔다 하더라도 시스 템 사고의 교수 실행은 교사 중심으로 진행되는 것으로 나타났다. 천문 수업의 교수 실행에서 시스템 사고가 부족하게 나타나는 것은 공간적 사고에 보다 집중하는 것과 지구과학 비전공 교사로서의 천문 내용 및 형성 평가 지식 부족 때 문인 것으로 판단된다. 이러한 연구 결과를 바탕으로 천문 수업에서 효과적인 시스템 사고의 도입 방안을 논의하였다.

본 연구는 과학관 도슨트의 활동에 대한 전문화 방안을 모색하는데 목적을 두고 8년간 도슨트 활동을 지속한 박 도슨트를 연구 참여자로 선정하여 생애사적 접근방법으로 연구하였다. 박 도슨트 선정과정은 다음과 같다. 1단계 목적표집, 편의표집을 통해 56명의 도슨트를 선정, 2단계 심화연구 수락자를 기준으로 목적표집을 통해 11명의 도스트를 선정했다. 11명을 대상으로 설문지 분석과 심층면담을 거쳐 본 연구에 적극적인 1인을 3단계 목적표집을 통해 선정하였다. 주로 면담을 실시하고 참여관찰과 문서 등의 수집 분석을 통해 박 도슨트가 어떻게 도슨트 활동을 하게 되었는지, 그리고 현재의 도슨트 활동은 어떠한지, 도슨트 전문성을 위해 어떠한 노력을 하는지 등을 생애사적으로 기술하였다. 연구의 결과는 다음과 같다. 첫째, 박 도슨트는 교육적 신념이 투철하며 이는 생애사적 경험을 통해 형성된 신념이 무엇보다도 도슨트 활동에 큰 영향을 미치고 있음을 알 수 있다. 둘째, 박 도슨트는 활동을 통해서 전시해설에 관한 실천적 지식이 형성 및 체계화 되고 있었다. 셋째, 박 도슨트는 전문가로 활동하기 위해서 전시해설을 위한 전문성을 기르고 이를 좀 더 효과적으로 획득할 수 있는 방법으로 주변 환경을 충분히 활용하고 있었다. 연구 결과를 바탕으로 체계적인 도슨트 제도의 구축 및 운영과 도슨트 활동에 따른 지원 및 구축은 과학관에서의 도슨트 교육의 활성화를 위해서는 중요한 부분임을 인식할 수 있다.

과학교육의 목적은 과학적 소양의 함양이며 이를 달성하기 위해서는 학교현장에서는 과학탐구의 실행을 중요한 목표로 삼고 있다. 이때 과학탐구의 단계는 문제제기, 가설설정, 자료수집 및 변환, 자료해석 및 결론도출로 이루어져 있다. 하지만 학교에서 학생들의 과학탐구단계는 자료수집 및 변환에 해당하는 단계에 치중되어 있으며, 문제제기는 나머지 단계를 결정하는 가장 중요한 시작의 단계임에도 불구하고 학교현장에서는 학생들에게 문제제기 기회가 거의 주어지지 않고 있다. 이 연구에서는 지구과학을 가르치는 예비교사들의 탐구문제 개발 능력 실태를 파악하고, 연구팀에서 개발한 과학탐구 문제 개발 가이드(IQDG)를 경험 후에는 탐구문제 개발 능력이 향상되었는지, 그리고 이러한 탐구문제개발 능력은 탐구설계 능력과는 어떤 관계가 있는지를 알아보았다. 연구결과는 다음과 같다. 첫째, 지구과학 예비교사들에 의해 제안된 탐구문제의 수준과 정교성은 IQDG를 통해서 향상되었다. 둘째, 가장 높은 빈도수를 보인 탐구문제의 유형은 실험상황에서 나타난 결과들 사이에 무슨 관계가 있는지를 파악하는 '관계-탐구문제'와, 두 번째의 빈도수를 보인 유형은 결과에 대해서 원인을 찾는 '왜-어떻게 탐구문제'인 것으로 파악되었다. 마지막으로, 수준 및 정교성이 높은 탐구문제는 역시 높은 수준의 탐구설계 능력을 보여줌에 따라 탐구문제 개발 능력은 곧 전체적인 탐구과정의 성공에 영향을 미치는 중요한 요소임을 결론 내릴 수 있다.

현재 과학관은 관람객의 교육적 욕구를 충족시키기 위해 '도슨트 제도'를 점차 확대하고 있으나 그 교육 및 관리체제는 미흡하다. 따라서 본 연구에서는 국내의 과학관 도슨트 46명을 대상으로 이들이 이수한 양성교육, 현재의 활동 조건 및 보충 연수교육의 특징을 파악하여 도슨트 전문성을 기르기 위한 체계적인 도슨트 제도의 방향을 제시하고자 한다. 이를 위해서 설문지, 2명의 경력 도슨트와의 인터뷰, 과학관 및 도슨트 양성 관련 문서를 수집 분석하였다. 설문지는 인적사항, 도슨트에 대한 인식, 양성교육, 도슨트 활동, 보충 연수교육, 만족도를 조사하는 총 47문항으로 구성되어 있다. 연구결과에 따른 결론은 첫째, 과학관 관계자들의 도슨트에 대한 인식이 향상되면서 일반 자원봉사자와는 차별화된 방법으로 모집.양성되어 과학관의 교육자로서의 역할을 할 수 있도록 해야 한다. 둘째, 교육적인 측면에서 참관과 실습 위주의 도슨트 양성 및 보충 연수교육이 개발되어 강의를 통한 형식학습과 상황학습의 비형식학습이 균형을 이루면서 도슨트의 전문화를 이루어야 할 것이다. 셋째, 운영적인 측면에서 체계적인 평가제도를 도입한 도슨트에 대한 관리가 필요하다. 결국, 이러한 체계적인 도슨트 제도는 과학관의 위상을 향상시키는 것과 동시에 과학관교육의 입장에서 관람객에 대한 질 좋은 교육 서비스를 제공하게 되는 과학대중화를 불러일으키게 될 것이다.

과거 과학관은 단순히 수집품 전시와 관람객들이 직접 조작할 수 있는 체험에 그쳤지만 근래 과학관은 과학관에 대한 일반인 및 학생들의 높아지고 있는 교육적 기대를 충족시키기 위한 교육을 시도하고 있다. 즉, 도슨트를 양성하고 이를 활용함으로서 관람객들의 교육적 만족도를 높이는데 노력하고 있다. 도슨트는 다양한 관람객들에게 전시품 등을 설명하고 안내하는 사람으로 관람객들의 과학에 대한 이해도를 높이는데 중요한 역할을 하고 있다. 본 연구에서는 국내외 과학관을 대상으로 도슨트 양성프로그램의 장단점을 파악하여 도슨트의 전문성을 위한 국내 도슨트 양성 방향을 모색하였다. 이 연구 목적을 위해 연구 대상으로 도슨트 활동과 도슨트 양성 프로그램이 진행되고 있는 국내 4곳과 국외 4곳을 선정하고, 이 연구대상으로부터 수집한 자료(도슨트 양성프로그램, 도슨트 양성 및 관리 책임자와 활동 중인 도슨트의 현장 인터뷰, 전자메일, 그 외 문서자료)를 분석하여 비형식교육기관인 과학관의 교육적 역할에 있어서 도슨트 양성과 운영이 국내 과학교육에서 얼마나 결정적인 의미를 갖는지 알아보았다. 결과는 다음과 같다. 첫째, 과학의 대중화 목적을 위한 과학관교육의 활성화를 위해서는 관람객과 직접적으로 상호작용하는 도슨트를 일반적 자원봉사자와 차별화하여 모집 양성해야 한다. 둘째, 도슨트 전문성을 위해서 이론적인 전시내용을 벗어난 현장에서의 실질적인 전시해설 전략을 습득할 수 있는 경력 도슨트와의 멘토링을 통해 양성 및 전문 프로그램을 개발 및 운영해야 한다. 셋째, 도슨트 교육을 위한 교재가 개발되어 학교교육에서 실행하지 못하는 과학적 소양의 요소-전시물을 이용한 과학탐구 경험을 통한 과학윤리의 습득-을 과학관에서 경험할 수 있도록 도슨트의 전문화를 실천해야 한다는 것이다.

본 연구에서는 morphogenesis 기법의 L-system 모델을 사용하여 대공간 구조물의 형태 생성 방안을 제공하고자 한다. 이와 같은 L-system 모델은 일반적으로 식물의 성장 과정을 시각화하기 위해 적용되어 왔으나 본 연구는 이를 건축 분야에 적용하기 위한 프로세스가 제안된다. L-system 모텔은 크게 문자열 생성 단계와 문자열 분석 단계로 구성되어 있다. 문자열 생성 단계에서는 초기문자열로부터 최종 문자열을 생생하며, 문자열을 생성하기 위해서는 alphabet, axiom 및 rule에 대한 정의가 필요하다. 또한 문자열 해석 단계에서는 문자열의 의미 부여에 따라 다양하게 해석될 수 있다. 특히 다양한 적용 예제를 통해 대공간 구조물의 형태 생성 모델을 구현한다.

이 연구는 교실상황에서 실현되는 성공적인 탐구활동을 위한 중요한 변수에는 무엇이 있으며 또한 학생들이 실시하는 과학탐구의 실행능력은 그 수준 정도가 어떻게 되는지를 조사하였다. 이 연구를 위해서 7학년 및 8학년의 과학 영재학생들이 설문지를 작성하고 과학탐구의 실행능력 평가를 위해 탐구문제제기 및 탐구설계를 직접적으로 할 수 있도록 하였다. 설문지는 성공적인 과학탐구 활동에 영향을 주는 요소를 개인적 및 상호적 변수로 나눠 파악하였으며, 240명의 과학영재학생들이 설문에 응답하였다. 이 외에 두 개의 다른 질문지에는 탐구문제를 제기할 수 있는 능력과 탐구설계과정 능력을 측정할 수 있는 문항이 포함되어 있었다. 결과는 다음과 같다. 개인적 변수로는 그룹활동 및 탐구 활동을 잘 할 수 있다는 확신과 과학탐구 가치를 높이 평가하고 있는 학습동기가 중요한 변수로 파악되었다. 또한 학생들의 성공적인 탐구활동에는 상호성 변수에는 그룹 편성, 과제종류, 물리적 환경, 그리고 교사의 역할이 중요한 성공 변수로 파악되었으며, 특히 그룹 편성은 학생들이 그룹탐구활동을 하는데 있어서 가장 중요하게 생각하는 변수로 파악되었다. 하지만 학생들의 탐구문제를 개발하는 능력이나 탐구설계를 하는 능력은 제한적으로 나타났다.

과학교육의 목표인 과학탐구에 대해서 초임과학교사들은 어떻게 인식하고 있는지를 조사하였다. 교사의 과학탐구에 대한 인식은 학생들의 과학탐구에 대한 인식에 영향을 미치는 것을 고려할 때 연구의 의미가 있다고 할 수 있겠다. 126명의 초임교사들을 대상으로 일반적인 과학탐구에 대한 인식과, 과학의 본성, 그리고 과학-기술-사회의 관계에 대한 인식을 파악할 수 있는 설문지를 개발하였다. 초임과학교사에 의한 과학의 본성과 과학-기술-사회 관계에 대한 인식을 포함하여 전반적인 과학탐구에 대한 인식은 코딩작업을 통해 파악되었으며 이 과정을 통한 자료수집 및 분석의 타당성 및 신뢰성은 과학교육전문가와의 토론을 통해 구축되었다. 이 연구의 결과는 다음과 같다. 초임교사들은 과학탐구를 실험적인 절차적 기술과 과학적 사고를 함양하는 기회로 정의하고는 있지만 과학탐구를 하는 이유와 과학탐구를 실행하는 데 있어 교사의 역할은 실험적인 절차적 기술을 함양하는 기회로 파악하고 있었다. 과학탐구에 대한 정의나 목적 또는 교사의 역할에 대해서는 정의적 영역에 해당하는 요소는 거의 파악되지 않았다. 과학의 본성에 대해서는 과학적 관점보다는 순수한 관점으로 인식하고 있었으며 과학-기술-사회의 관계에 대한 인식은 긍정적인 태도를 보여 주었었다. 초임교사를 위한 조직적인 교사교육을 개발할 필요가 있다.

대공간 스페이스 프레임 구조물은 구조물의 목적 및 설계자의 의도와 함께 다양한 형상으로 구성될 수 있으며, 다양한 구조물 형식에 적용될 수 있다. 그러나 이러한 대공간 스페이스 프레임 구조물의 최적의 부재크기나 형상은 구조 엔지니어의 경험과 반복적인 해석 그리고 시행착오적인 방법 때문에 그 결정이 쉽지 않다. 따라서 본 논문에서는 설계자가 구조물의 최적 형상을 선택할 수 있는 방안을 제시하기 위해 먼저 타원형 및 볼트복합형과 같은 다양한 유형의 스페이스 프레임 구조물이 선정되며, 절점, 좌표 및 부재 생성을 위한 형상생성방법이 고려된다. 또한 스페이스 프레임 구조의 최적설계 절차에서 각 절점 좌표는 높이 변화나 링의 개수에 따라 변하게 되므로 최적설계 과정에서 절점파 부재의 자동생성기법이 적용된다. 다음으로 형상생성방법을 기반으로 한 형상생성모듈은 구조물의 최적화 단계에 앞서 설계자가 원하는 형상을 생성해주는 모듈이며, 최적화 단계에서는 해석 모듈과 최적화모듈이 연계된다. 마지막으로 예제 모델을 통해 형상생성방안 및 최적설계 방안의 효율성을 검토한다.

본 연구는 스페이스 트러스 구조물의 초기 형상을 결정하기 위해 밀도법을 이용한 위상최적화 기술을 고려하고자 한다. 대부분의 초기 형상설계는 다양한 최적화 방법을 활용하지 않고 설계자의 경험이나 시행착오적인 방법을 바탕으로 수행되고 있다. 이런 이유로 합리적이고 경제적인 최적화기술이 초기 형상설계에 도입되어야 한다. 따라서 본 연구에서는 스페이스 트러스 구조물을 대상으로 설계영역을 설정하고 위상최적화를 수행하여 최적의 재료분포를 찾은 뒤 크기최적화를 이용하여 최적부재 크기를 찾고자 한다. 이와 같이 밀도법을 이용한 위상 및 크기최적화를 병행하여 수행할 경우 합리적인 스페이스 트러스 구조물의 초기 형상을 도출할 수 있다.

이 연구의 목적은 고등학생과 예비 교사의 지구과학 그래프 해석 능력과 인식을 알아보는 것이다. 이를 위해 지구과학 그래프 해석 능력을 알아보기 위한 9개 그래프 유형의 18문항으로 구성된 1개의 검사지를 개발하였으며, 지구과학 그래프에 대한 인식을 알아보기 위한 2개의 설문지를 각각 개발하였다. 연구 결과는 다음과 같다: 고등학생과 예비교사들은 선 그래프에 대한 해석 능력은 높은 반면, 중복 그래프와 방향성 변화 그래프에 대한 해석 능력은 낮은 것으로 나타나 그래프 해석 능력이 그래프의 유형의 영향을 받는 것으로 분석되었다; 고등학생과 예비교사 모두 학년에 따른 해석 능력에 차이가 있는 것으로 나타났다; 고등학생에 비해 예비교사가 동일한 주제의 서로 다른 표현 방법의 그래프 차이를 더 잘 인식하는 것으로 나타났다; 다수의 고등학생과 예비교사는 지구과학 그래프가 타 과학 교과와 상당한 차이가 있다고 인식하고 있었으며, 가장 많은 차이가 있는 그래프 유형은 방향성 변화 그래프, 분산 그래프, 등치선도, 영역 그래프인 것으로 나타났다. 이러한 연구 결과를 토대로 효과적인 그래프 지도 방략에 대한 함의를 논의하였다.