본 연구에서는 성별에 따라 소집단 구성 방법을 달리한 두 가지 협동학습의 교수방법이 학생의 학업 성취도와 과학 학습 태도에 미치는 효과를 조사하였다. 중학교 2학년의 3개 학급 144명을 대상으로 지구과학 분야의 수업을 처치하여 전체 및 남녀 학생별로 이들 효과를 공변량 분석하였다. 통제 집단에 대하여는 전통적인 수업을 실시하였다. 처치 수업 전에 과학 학습 태도에 관한 질문지가 학생에게 배포되었고, 이 점수를 공변인으로 사용하였다. 처치 후에는 본 연구에서 개발된 과학 학업성취도와 관련된 문항과 함께 같은 질문지가 사용되었다. 학업성취도, 그리고 학습태도의 하위영역인 과학교과에 대한 인식의 성차에서 수업처치의 주효과 그리고 수업처치와 성별 사이의 상호작용 효과는 나타나지 않았다. 그러나 과학 수업에 대한 태도에서는 전체 학생에서 동성끼리 소집단을 구성한 협동학습 집단의 점수가 이성의 경우보다 유의미하게 높았다. 수업환경의 인식에 대한 전체 학생의 점수는 전통적 수업집단보다 두 협동학습 집단에서 유의미하게 높았으며, 이러한 경향은 여학생에서 동성끼리 소집단을 구성한 협동학습 집단에서 더욱 현저하였다.

이 연구의 목적은 열린교육과 탐구학습을 위한 야외 지질학습장을 개발하고, 야외학습이 과학의 정의적 영역과 학업성취도에 미치는 영향 등을 알아보았다. 야외지질 학습장은 전북 부안군 격포 채석강 일대와 정읍시 내장동에서 순창군 쌍치면에 이르는 방산재 일대를 개발 하였다. 정의적 영역은 과학에 관한 인식, 과학에 대한 흥미, 과학적 태도로 세분해 조사하였고 학업성취도 평가는 25문항을 만들어 사용하였다. 정의적 영역의 세 가지 항목에서 모두 통제 집단이 비교적 변화가 없는데 반해 실험집단은 리커트 척도 2.44에서 2.37(과학에 관한 인식), 3.15에서 3.08(과학에 대한 흥미), 2.91에서 2.74(과학적 태도)로 긍정적인 변화가 있었다. 또한 공변량 분석으로 조정된 점수에서 실험집단이 통제집단에 비해 과학에 관한 인식은 0.12 포인트, 과학에 대한 흥미는 0.15포인트, 과학적 태도에서 0.23 포인트 차를 보이며 더 긍정적이었다. 학업성취도는 공변량 분석으로 조정된 점수가 100점 만점 척도로 실험집단이 통제집단보다 7.68점 높았다.

본 연구의 목적은 천문영역에서 STAD 모형의 협동학습이 고등학생들의 학업 성취도와 과학적 태도에 미치는 영향을 밝히는데 있다. 본 연구의 또 다른 목적은 천문영역에 있어서 향상 점수에 근거한 협동 학습과 교사 주도로 수업이 이루어지는 전통적 학습 사이의 영향을 비교해 보는 것이다. 본 연구는 인천시 소재 일반계 고등학교 1학년 남학생 2개 반을 대상으로 하였다. 협동학습 집단의 학생들은 협동학습 방법으로 주당 4시간씩 4주 동안 수업을 받았다. 협동학습을 받는 동안에 학생들은 매주 ‘태양계 탐사와 별’ 단원에 대한 형성 평가를 받았다. 그 결과, 위의 두 가지 접근 방법은 학생들의 천문학적 지식에 있어서 상당히 다른 영향을 주었으며, 학생들이 전통적인 학습방법보다는 협동적인 학습방법에 보다 긍정적인 과학적 태도를 취하는 것을 보여주고 있다. 결론적으로 협동 학습은 천문학적 지식의 학습과 과학적 태도에 있어서 전통적인 학습보다 보다 효과적이고 긍정적인 것으로 나타났다.

지진 발생시 건축물의 내부상태를 탐사하는데 있어 콘크리트 구조물의 두께, 철근의 피복깊이, 공동의 유무를 탐사하게 되고, 이것을 통해 건축물의 손상을 추정할 수 있다. 이때 콘크리트 내부를 탐사하는 방법으로 지중 탐사 레이더(ground penetrating radar)가 효과적으로 이용될 수 있다. 기존의 레이더 측정 방법에서는 콘크리트 내부를 탐사하기 위해 시간영역에 있는 데이터로 콘크리트의 유전상수를 구하고 시간을 거리로 환산하여 육안 식별에 의해서 결과를 분석하였다. 본 연구에서는 콘크리트 시편을 측정한 후 측정된 데이터를 주파수 영역으로 변환하여 스펙트럼 분석과 필터링을 통한 방법으로 신호 처리하여 시간영역에서의 데이터 분석능력을 향상 시켰다. 데이터 획득을 위해 주로 사용되는 900MHz, 1GHz, 그리고 1.5㎓ 중심 주파수를 갖는 세 개의 안테나를 사용하여 철근시편을 탐사하였다. 주파수 영역에서 차단 주파수(cutoff frequency)를 1/3 옥타브에 의하여 변화시키면서 저역 통과, 고역 통과, 그리고, 대역 통과 등의 필터링을 하였고, 각각의 중심 주파수에 대한 가장 효과적인 차단 주파수를 찾으려고 했다. 차단 주파수의 범위는 최대 하위 2옥타브에서 상위 1옥타브와 최소 하위 2옥타브에서 하위 1옥타브가 적합하였고, 주파수 영역에서 필터링을 통해 콘크리트 내부 정보 분석력 향상을 위한 토대를 마련하였다.

레이더법은 건축구조물에 대한 비파괴 검사의 대표적인 방법의 하나이다. 레이더로 측정된 결과들을 분석하기 위해서는 전자기파의 전파에 대한 수치적인 모델링을 통한 이론적인 접근이 필요하다. 콘크리트 시편에 전파되는 전자기파를 모델링하기 위해 유한차분 시간영역법을 적용하고자 한다. 유한차분 시간영역법은 전자파 해석과 모델링을 통한 시뮬레이션에 매우 유용한 방법이다. 본 연구에서는 유한차분 시간영역법을 이용하여 두께가 다른 5개의 시편을 3차원으로 모델링하였다. 모델링 결과와 실험 결과를 비교하여 실험에서 시편 뒷 표면을 찾으며 시편두께를 측정한다.

본 연구의 목적은 패널영역을 고려한 2차 탄소성힌지해석을 이용한 평면 강뼈대구조물의 이산화 최적설계알고리즘을 개발하는데 있다. 강뼈대구조물의 일반적인 해석은 구조물의 거동에서 패널영역 변형의 효과를 고려하지 않는다. 최적설계의 목적함수는 강뼈대구조물의 중량을 함수로 취하였으며, 제약조건식은 하중저항계수법(AISC-LRFD1994)시방규정을 근거로 하였다. 강뼈대구조물의 해석에서 현실적인 모델 사용의 중요성을 입증하기 위해 접합부 모델에서 패널영역을 고려하지 않은 수치해석과의 비교로부터 이 모델의 타당성이 판명되어진다. 개발된 알고리즘은 범용 프로그램인 SAP2000의 치적설계결과와 비교하여 본 연구에서 개발된 최적화 알고리즘의 타당성을 입증하였다. 이 연구의 결과는 일반적인 강뼈대구조물의 설계방법보다 패널영역의 거동을 고려한 최적설계 알고리즘이 더 경제적인 설계라는 것을 나타내었다.

본 연구는 1999 ∼ 2001학년도의 대학수학능력시험에서 지구과학 II 선택 경향 및 선택과목간의 점수를 비교하고, 지구과학 관련 문항의 탐구과정 및 내용 요소별 분포와 각 문항에 대한 학생의 반응을 분석하여 정답률이 낮은 문항에 대한 오답 유형을 추출하였다. 대학수학능력시험의 자연계 응시자는 1995학년도에 43.14%이었으나 최근 2년 동안에 급격히 줄어들어, 2001학년도에는 29.51%이었고, 2002학년도에는 26.92%로 감소하고 있다. 자연계 응시자의 지구과학 II 선택 비율은 약 22%로 생물 II(약 38%), 화학 II(약 28%)에 이어 3번째이다. 탐구과정별로는 공통과학 및 지구과학 II 모두 자료 해석에 대해서 가장 많이 출제되고 다음으로 결론 도출 및 평가에 대해서 많이 출제되었다. 내용별로는 공통과학에서는 ‘지각의 물질과 지각변동’(20.83%)에서 가장 많이 출제되었고, ‘온실효과’와 ‘우주과학’에 대해서는 출제되지 않았으며, 다른 영역에서는 대체로 고루 출제되었다. 지구과학 II에서는 ‘지각의 물질과 변화’ (22.92%)영역에서 가장 많이 출제되었고, 전반적으로 고르게 출제되었으나 ‘환경과 자원’에서 출제되지 않았고, ‘태양계’에 대해서는 비교적 적게 출제되었다. 문항 난이도 분포를 보면 1999학년도는 예상정답률 40 ∼ 59%와 60 ∼ 79%의 문제를 각각 6, 10개 출제하였고, 2000학년도에는 40 ∼ 59% 1문항, 60 ∼ 79% 14문항, 80% 이상 1문항 출제하였으나 2001학년도는 16문항 모두를 60 ∼ 79%에 해당하는 것을 출제하였다. 정답률이 높은 문항은 문제 해결에 지구과학 개념이 요구되지 않고 탐구 과정만 요구되는 문항, 매년 출제되어 학생에게 익숙한 분야, 탐구 능력 없이도 특정 지식만 있으면 해결되는 문항이다. 반면에 정답률이 낮은 문항은 지구와 행성의 운동, 해파에 관한 문항이며, 특히 복합개념이 요구되는 문항의 정답률이 낮다. 학생의 오답 반응 분석 결과 기본 개념에 대한 이해가 미흡한 주요 내용은 공통과학에서는 변환단층 및 부정합에서 지질학적 현상, 혼합층과 수온 약층의 의미, 온대저기압 통과 전후의 날씨 변화이며, 지구과학 II 에서는 달의 위상과 위치변화, 화성암의 구성광물 · 화학조성 · 조직 변화와 마그마 분화 및 풍화와의 관계, 지진파 주시곡선, 대기순환의 종류와 규모, 해파, 혼합층과 수온 약층, 서안강화 현상, 행성의 위치와 운동, H-R도상에서의 별의 특성과 진화 등이다. 탐구 과정에 대한 학생의 성취도는 비교적 높으므로 이해도가 상대적으로 낮은 영역에 대해 학생의 오답 유형을 참고하여 기본 개념 지도에 보다 관심을 기울일 필요가 있다.

In the presence of incident waves with different frequencies, there are second order sum and difference frequency wane exciting forces due to the nonlinearty of the incident waves. Although the magnitudes of these nonlinear forces are small, they act at sum and difference frequencies away from those of the incident waves. So, the second order sum and difference frequency wane loads occurring close to the natural frequencies of TLPs often give greater contributions to high and low frequency resonant responses. The components of the second order forces which depend on first order quantities have been evaluated using the three dimensional source distribution method. The numerical results of time domain motion analysis for the nonlinear wave exciting forces in regular waves are compared with the numerical ones of frequency domain analysis. The results of comparison confirmed the validity of the proposed approach.