This study aimed to verify the validity of a measurement tool for Vietnamese high school students’ systems thinking abilities. Two quantitative assessment tools, the Systems Thinking Measuring Instrument (Lee et al., 2013) and the Systems Thinking Scale (Dolansky et al., 2020), were used to measure students’ systems thinking after translation into Vietnamese. As a result, it was revealed that Cronbach-α for each tool (i.e., STMI and STS) was .917 and .950, respectively, indicating high reliability for both. To validate the construct validity of the translated questionnaire, exploratory factor analysis was performed using SPSS 26.0, and confirmatory factor analysis was performed using AMOS 21.0. For concurrent validity, correlation analysis using structural equation modeling was performed to validate the translated questionnaire. Exploratory factor analysis revealed that 10 items from the STMI and 12 items from the STS loaded on the intended factors and appropriate factor loading values were obtained. For confirmatory factor analysis, a structural equation model organized with 10 items from the STMI and 12 items from the STS was used. The result of this showed that the convergent validity values of the model were all appropriate, and the model fit indices were analyzed to be χ 2 /df of 1.892, CFI of .928, TLI of .919, SRMR of .047, and RMSEA of .063, indicating that the model consisting of the 22 items of the two questionnaires was appropriate. Analysis of the concurrent validity of the two tools indicated a high correlation coefficient (.903) and high correlation (.571-.846) among the subfactors. In conclusion, both the STMI and STS are valid quantitative measures of systems thinking, and it can be inferred that the systems thinking of Vietnamese high-school students can be quantitatively measured using the 22 items identified in our analysis. Using the tool validated in this study with other tools (e.g., qualitative assessment) can help accurately measure Vietnamese high school students’ systems thinking abilities. Furthermore, these tools can be used to collect evidence and support effective education in ODA projects and volunteer programs.

A real scale leakage test facility was developed to study the leak signal characteristics of water supply pipelines, and then leak tests were carried out. The facility was designed to overcome the limited experimental circumstances of domestic water supply pipeline experimental facilities. The length of the pipeline, which was installed as a straight line, is 280m. Six pipes were installed on a 70m interval with different pipe material and diameters that are DCIP(D200, D150, D100, D80), PE(D75) and PVC(D75).The intensity of the leakage is adjusted by changing the size of the leak hole and the opening rate of ball valve. Various pressure conditions were simulated using a pressure reducing valve.To minimize external noise sources which, deteriorate the quality of measured leak signal, the facility was built at a quiet area, where traffic and water consumption by customers is relatively rare. In addition, the usage of electric equipment was minimized to block out noise and the facility was operated using manual mode. From the experimental results of measured leakage signal at the facility, it was found that the signal intensity weakened and the signal of high frequency band attenuated as the distance from the water leakage point increased.

이 연구의 목적은 과학 글쓰기를 통해 고등학생의 지구 시스템에 대한 이해와 시스템 사고 과정을 분석하는 것 이다. 글쓰기 활동에 활용한 자료는 지구과학 I 교과 내용 중 지구환경 변화에 관련된 3가지 주제(지구 온난화, 화산 분출, 사막화)이며 이와 관련된 과제를 개발하였다. 개발한 자료는 고등학교 2학년 학생 8명을 대상으로 투입하였으며 작성한 과학 글쓰기 내용을 바탕으로 DAET-C 체크리스트와 지구 시스템에 관련된 개념을 구성요소로 하여 인과지도 를 작성한 후, 이를 근거로 하여 시스템 사고의 관점에서 분석하였다. 그 결과로 첫째, 학생들은 지구 시스템의 구성, 지구 시스템의 상호작용, 지구과학적 소양, 시스템 순으로 지구 시스템을 이해하는 것으로 조사되었다. 둘째, 학생들의 과학 글쓰기 내용을 바탕으로 각각의 주제별로 인과지도를 작성한 결과 피드백 순환 고리가 나타난 학생은 연구에 참 여한 8명 중 지구 온난화 관련 주제에서는 4명, 화산 분출 관련 주제에서는 1명, 사막화 관련 주제에서는 4명의 학생 이 지구 시스템에서 하위 요소 간의 상호작용을 고려하는 시스템 사고를 하고 있는 것으로 조사되었다. 결론적으로 연 구에 참여한 학생들은 지구환경 변화가 지구계 하위 요소 사이의 상호작용을 통해 복잡한 과정 속에서 복합적으로 이 루어지고 있다는 사고를 하고 있었으나, 지구 시스템의 순환에 대한 과정에서 시스템 사고는 미흡한 것으로 나타났다. 과학 글쓰기 활동을 활용하여 지구 시스템 교육과 시스템 사고를 향상 시킬 수 있는 다양한 연구가 필요할 것이다.

이 연구의 목적은 과학 탐구 기반의 융합인재교육(STEAM) 프로그램을 개발하고 적용하여 중학생의 과학 자기 효능감, 진로 인식, STEM에 대한 태도 변화를 검증하는데 있다. 과학 탐구 기반의 STEAM 교육 프로그램은 ‘지진’을 주제로 ADBA 모형에 적용하여 총 6차시 분량으로 개발하였다. 중학생을 대상으로 예비적용을 거쳐 수정·보완하여 최 종적으로 개발된 프로그램은 광역시 소재의 H 중학교 3학년 학생 105명을 대상으로 효과성을 검증하였다. 자료 분석은 단일집단 사전·사후 대응표본 t-검증을 실시하여 수업 전·후의 과학 자기효능감, 진로 인식, 과학·기술·공학·수학 에 대한 태도의 변화에 대하여 효과성을 분석하였다. 결론적으로, ‘지진’을 주제로 한 과학 탐구 기반의 융합인재교육 프로그램은 학생들의 과학 자기효능감과 과학 관련 진로 인식의 향상에 효과가 있었다. 그리고 과학, 기술, 공학, 수학 에 대한 태도의 인식, 능력, 가치, 흥미의 지속 영역에서 고르게 유의미한 효과가 나타났다. 개발된 과학 탐구 기반의 융합인재교육 프로그램은 학교 현장에서 충분하게 적용될 수 있으며, 이를 통해 과학적 탐구 능력의 향상과 창의·융합 적 사고를 지닌 인재를 기르는데 도움이 될 것이다.

이 연구의 목적은 고등학생의 시스템 사고가 과학 자기 효능감을 구성하는 요인인 자기 조절 효능감과 과학에 대한 자신감에 어떤 영향을 미치는가를 분석하는 것이다. 고등학생의 과학 자기 효능감에 영향을 미치는 요인으로 시스 템 사고를 설정하고, 시스템 사고가 자기 조절 효능감을 매개로 과학에 대한 자신감에 영향을 미친다는 가설을 설정하 였다. 광역시 소재 일반계 고등학교 2학년 중 이공계열로 진학하고자 하는 학생 210명을 대상으로 시스템 사고 검사 도구 20문항과 과학 자기 효능감 검사 도구 중에서 자기 조절 효능감을 알아보는 11문항과 자신감을 알아보는 8문항, 총 39문항을 투입하였으며 성실하지 못한 응답지 22부를 제외한 188부를 분석하였다. 탐색적 요인 분석 결과 시스템 사고 검사 도구는 20문항이 모두 의도한 요인에 적합한 결과가 나왔으며, 자기 조절 효능감은 8문항이, 자신감은 4문항 이 적합한 결과가 나왔다. 구조 방정식 모델을 통한 모델 적합도를 살펴본 결과 시스템 사고 5개 요인 중 학생 개인의 사고과정을 살펴보는 시스템 분석, 개인숙련, 정신모델 3개 요인이 자기 조절 효능감 및 자신감에 영향을 주는 모델의 적합도가 가장 높은 적합도를 보여주었다(χ 2 =344.498, df=242, TLI= .921, RMSEA= .044). 또한 시스템 분석, 개인숙 련, 정신모델 중 시스템 분석과 정신모델이 직·간접적으로 과학에 대한 자신감에 영향을 미치고 있었으며, 정신모델의 경우 자기 조절 효능감을 매개로 하여 자신감에 영향을 미친다는 결과를 도출할 수 있었다. 연구에서 도출된 결과를 토대로 시스템 사고가 과학 학습의 정의적 영역에 미치는 영향을 알 수 있었으며, 또한 시스템 사고를 활용한 과학 학 습에 대하여 구체적인 이론적 근거를 제시할 수 있을 것이다.

Pipe Deterioration Prediction (PDP) and Pipe Failure Risk Prediction (PFRP) models were developed in an attempt to predict the deterioration and failure risk in water mains using fuzzy technique and the markov process. These two models were used to determine the priority in repair and replacement, by predicting the deterioration degree, deterioration rate, failure possibility and remaining life in a study sample comprising 32 water mains. From an analysis approach based on conservative risk with a medium policy risk, the remaining life for 30 of the 32 water mains was less than 5 years for 2 mains (7%), 5-10 years for 8 (27%), 10-15 years for 7 (23%), 15-20 years for 5 (17%), 20-25 years for 5 (17%), and 25 years or more for 2 (7%).

Fabrication of iron oxide/carbon nanotube composite structures for detection of ammonia gas at room temperature is reported. The iron oxide/carbon nanotube composite structures are fabricated by in situ co-arc-discharge method using a graphite source with varying numbers of iron wires inserted. The composite structures reveal higher response signals at room temperature than at high temperatures. As the number of iron wires inserted increased, the volume of carbon nanotubes and iron nanoparticles produced increased. The oxidation condition of the composite structures varied the carbon nanotube/iron oxide ratio in the structure and, consequently, the resistance of the structures and, finally, the ammonia gas sensing performance. The highest sensor performance was realized with 500 oC/2 h oxidation heat-treatment condition, in which most of the carbon nanotubes were removed from the composite and iron oxide played the main role of ammonia sensing. The response signal level was 62% at room temperature. We also found that UV irradiation enhances the sensing response with reduced recovery time.

이 연구는 과학 영재 학생들의 지구계에 대한 지식, 중요성, 과학 동기 사이에 상관 관계를 분석하고 시사점을 얻는데 그 목적을 두고 있으며, 기존에 수행되지 않았던 내용을 다루는 탐색적 연구이다. 연구는 K 대학 부설 과학영 재교육원 소속 중등 융합과학반 학생 93명을 대상으로 지구계에 대한 지식과 중요성, 과학 동기를 분석할 수 있는 설 문지를 투입하고 지구계에 대한 지식과 중요성이 과학 동기에 미치는 영향을 상관분석과 회귀분석을 통해 결과를 도출 하였다. 그 결과, 지구계에 대한 지식은 과학 동기에 상관계수 .656으로 높은 상관을 보여주었다. 반면 지구계에 대한 중요성은 과학 동기와 .387로 다소 낮은 상관이 나왔다. 높은 상관을 보여준 지구계에 대한 지식과 과학 동기의 회귀분석을 통해 그 설명력을 분석한 결과, 과학 동기의 총 변화량의 43%를 지구계에 대한 지식이 설명함을 나타내었다. 분 석 결과를 토대로 지구계에 대한 체계적인 교육 프로그램을 개발하여 과학 영재 학생들의 수업에 적극적으로 활용한다 면 과학 동기의 유발과 함께 학습 동기와 관련된 다양한 시사점을 얻을 수 있을 것이다.

3D-based BIM(Building Information Modeling) technologies can be utilized effectively as a means of systematic management of facility information for safety assurance and effective maintenance of waterworks facilities. In this study, BIM models of water treatment facilities that can be used as basic data for BIM-based maintenance of waterworks facilities were developed. Information exchange and generality of the developed BIM models were evaluated by conducting interoperability analysis of IFC(Industry Foundation Classes) conversion models. In addition, the application of COBie(Construction Operations Building information exchange) was recommended as an effective countermeasure to deal with technical limitation regarding exchange and utilization of facilities-related information through current IFC models. The results of this study can contribute to the development of BIM-based maintenance system for waterworks facilities.

The aim of this study was to determine the effects of different compositions of environmental substrates on hydroponic tomato cultivation. Three different substrates were used in coir chip:dust (v/v=50:50; CP1), coir chip:dust (v/v=80:20; CP2), and rock wool cube with CP2 (CPR). The amount of irrigation during the cultivation period was 190 mL/(plant·time) in all substrates. The pH and EC were 5.8-6.2 and 2.6-2.9 dS/m, respectively. The drainage rate in CP1 was 31%, in CP2 was 36%, and in CPR was 29%. The growth of tomato plants in terms of height was higher in CP1 and CPR. The leaf area was greater in CP2. The fresh and dry weights were greater in CP2 and CPR treatments. The net photosynthesis in CP2 (19.31 μmol CO2/m2s) and root activity in CP2 were higher among all three treatments. The soluble solid content of fruit was not significantly different among treatments. The yield per plant in CP2 and CPR treatments was 17% greater than the yield per plant in CP1. Therefore, the most suitable substrate for hydroponic tomato cultivation is the substrate mixed with coir chip:dust (v:v=80:20; CP2), i.e., CPR.

In this study, a solar light collector that collects and transmits solar light required for crop production in a closed plant production system was developed. The solar light collector consisted of a Fresnel lens for collecting solar light, and a tracking actuator for tracking solar light from sunrise to sunset to increase the light collection efficiency. The optical fiber that transmitted solar light was made of Glass Optical Fiber (GOF), and it had an excellent optical transmission rate. After collecting the solar light, the amount of light was measured at 5, 10, 15, 20, 25, and 30 cm distances from the GOF through the darkroom by using a light sensor logger connected to a quantum and pyranometer sensor. Compared with solar light, the light intensity of pyranometer sensor measured at 5 cm was 114% higher than solar light, and 61% at 10 cm. In addition, it was observed that it is possible to transmit the necessary amount of light for growing crops up to about 15 cm (as over 22%) through GOF. Therefore, adding diffusers to the solar light collector should be expected to replace artificial light in plant factories or plug seedlings nurseries for leafy vegetables. More studies on the solar light collection devices and the light transmission devices that have high light collection efficiency should be conducted.