융합 사고와 화학문제풀이 과정에서의 두뇌 활성 양상과 기능적 연결성

권승혁,오재영,이영지,엄증태,권용주,Kwon, Seung-Hyuk,Oh, Jae-Young,Lee, Young-Ji,Eom, Jeung-Tae,Kwon, Yong-Ju 대한화학회 2016 대한화학회지 Vol.60 No.3

The purpose of this study was to investigate brain activation pattern and functional connectivity during convergence thinking based creative problem solving and chemistry problem solving to identify characteristic convergence thinking that is backbone of creative problem solving using functional magnetic resonance imaging(fMRI). A fMRI paradaigm inducing convergence thinking and chemistry problem solving was developed and adjusted on 17 highschool students, and brain activation image during task was analyzed. According to the results, superior frontal gyrus, middle frontal gyrus, inferior frontal gyrus, medial frontal gyrus, cingulate gyrus, precuneus and caudate nucleus body in left hemisphere and cuneus and caudate nucleus body in right hemisphere were significantly activated during convergence thinking. The other hand, middle frontal gyrus, medial frontal gyrus and caudate nucleus in left hemisphere and middle frontal gyrus, lingual gyrus, caudate nucleus, thalamus and culmen of cerebellum in right hemisphere were significantly activated during chemistry problem solving. As results of analysis functional connectivity, all of areas activated during convergence thinking were functionaly connected, whereas scanty connectivity of chemistry problem solving between right middle frontal gyrus, bilateral nucleus caudate tail and culmen. The results show that logical thinking, working memory, planning, imaging, languge based thinking and learning motivation were induced during convergence thinking and these functions and regions were synchronized intimately. Whereas, logical thinking and inducing learning motivation functioning during chemistry problem solving were not synchronized. These results provide concrete information about convergence thinking. 본 연구는 창의적 문제해결능력의 향상에 필수적인 융합 사고의 특성을 알아보기 위해 기능적 자기공명영상을 이용하여 창의적 문제해결에 기반한 융합 사고와 화학문제풀이를 하는 동안의 두뇌 활성 영역과 기능적 연결성을 알아보았다. 이를 위하여 시각 기반의 융합 사고 유발 과제와 화학문제풀이 과제를 개발하고 고등학생 17명을 대상으로 적용하여 과제 수행 동안의 두뇌활성영상을 분석하였다. 연구 결과, 융합 사고 시에는 두뇌 좌측의 상전두이랑, 중전두이랑, 하전두이랑, 내측전두이랑, 전대상이랑, 쐐기전소엽, 미상핵체에서 두뇌 우측의 쐐기소엽, 미상핵체에서 활성이 나타났다. 화학 문제풀이에서는 두뇌 좌측의 중전두이랑, 내측전두이랑, 미상핵체, 미상핵꼬리에서 두뇌 우측의 중전두이랑, 혀이랑, 미상핵체, 미상핵꼬리, 시상, 소뇌정상에서 활성이 나타났다. 기능적 연결성분석 결과 융합 사고 시에는 각 활성 영역들이 모두 기능적 연결망을 형성하고 있는 것으로 나타났으며 이와 대조적으로 화학문제풀이 시에는 우측 중전두이랑, 좌우측미상핵꼬리, 소뇌정상만이 기능적 연결망을 형성한 것으로 나타났다. 이러한 결과는 고등학생들이 융합 사고 시에 논리적 사고, 작업기억활성, 계획, 상상, 언어화, 학습동기 유발이 일어나며 이러한 기능들이 과제를 수행하는 동안 서로 밀접하게 동조하고 있음을 보여준다. 반면 화학문제풀이 시에는 논리적 사고와 계획, 비교, 학습동기유발의 기능들을 수행하지만 각영역들이 동시에 활발히 작용하지 못하는 것을 보여준다. 이러한 결과는 융합 사고에 대한 구체적인 정보를 제공할 수 있을 것이다.

[특집 : 식초산업의 현황] 2단계 발효에 의한 과실식초 제조방법과 식초함유음료

권승혁(Seung-Hyek Kwon),정은재(Eun-Jae Jeong),이기동(Gee-Dong Lee),정용진(Yong-Jin Jeong) 한국식품영양과학회 2000 식품산업과 영양 Vol.5 No.1

Analysis of Korean Children’s Developmental Pattern on the Social Brain Related to Mentalization Ability: An fNIRS Study

권승혁(Seung-Hyuk Kwon),박진선(Jin-Sun Park),권용주(Yong-Ju Kwon) 한국교원대학교 뇌기반교육연구소 2021 Brain, Digital, & Learning Vol.11 No.4

This study investigated the Korean children’s developmental pattern of the social brain related to mentalization ability. For this study, a mentalization task and the prefrontal brain activity measurement using functional near-infrared spectroscopy (fNIRS) were administered to a total of 163 subjects in kindergarten, elementary school, and middle school. As the result, there was a significant difference in the mentalization ability score among preschoolers, lower elementary students, upper elementary students, and middle school students. However, there was no significant difference between the upper elementary and middle school students in the mentalization ability score. As a result of correlation analysis between the mentalization performance and brain activity, it was shown a significant correlation in the right hemisphere orbitofrontal cortex (OFC) and the left hemisphere dorsal lateral prefrontal cortex (DLPFC). Specifically, the correlation was analyzed as a positive correlation with the OFC and a negative correlation with the DLPFC. These results provide quantitative analysis information by taking a cross-sectional approach to the children’s developmental pattern on the social brain and mentalization ability in kindergarten, lower elementary, upper elementary, and middle school students. This study might be provide an alternative educational implication to children’s development on social brain and mentalization.

산수유 에탄올 추출물의 Sarcoma-180 세포에 대한 항암 효과

권승혁(Seong-Hyuk Kwon),권순재(Soon-Jae Kwon),김재용(Jae-Yong Kim),강갑석(Kap-Suk Kang),심기환(Ki-Hwan Shim),이미경(Mi-Kyung Lee),서권일(Kwon-Il Seo) 한국식품영양과학회 2010 한국식품영양과학회지 Vol.39 No.7

산수유를 항암 식품 소재로 활용하기 위하여 sarcoma-180 암세포에 대한 산수유 에탄올 추출물의 증식 억제 및 마우스에서의 수명 연장효과를 검토하였다. 산수유 에탄올 추출물을 10, 100, 300 및 500 ㎍/㎖ 농도로 24, 48 및 72시간 별로 sarcoma-180 암세포에 처리하여 암세포 증식억제 효과를 측정한 결과, 농도 및 시간 의존적으로 억제하였으며, 500 ㎍/㎖ 농도에서 48시간 배양 시 60% 이상의 높은 암세포 증식 억제 효과를 나타내었다. 산수유 에탄올 추출물을 100 ㎍/㎖ 농도 이상으로 처리한 암세포에서는 대조군의 증식이 감소되었으며, 형태학적 변화도 관찰되었다. 또한 산수유 에탄올 추출물은 농도 의존적으로 핵을 응축하고 apoptotic bodies를 생성하였으며, 300 및 500 ㎍/㎖의 농도 에서는 DNA fragmentation을 유도하였고 이러한 apoptosis 유도는 caspase-3 활성과 관련이 있었다. 산수유 에탄올 추출물을 sarcoma-180 암세포가 접종된 마우스 복강에 7일간 100 및 300 ㎎/㎏/day의 농도로 연속적으로 투여하였을 때, 산수유 투여군의 수명이 대조군에 비하여 증가되었다. 따라서 이 결과를 종합하여 볼 때 산수유는 암 예방 기능성 소재로서 활용이 가능하리라 생각된다. To develop Corni Fructus as a cancer preventive food material, the in vitro cytotoxicities and in vivo antitumor activities of various concentrations of 80% Corni Fructus ethanol extract (CFEE) were investigated using sarcoma-180 cancer cell. Viability was decreased and cell death rate was increased in both dose- and time-dependent manners in cells treated with CFEE at 10, 100, 300, and 500 ㎍/㎖ concentrations for 24, 48, and 72 hr. Proliferation was also inhibited more than 60% in cells treated with CFEE at the 100 ㎍/㎖ concentration for 48 hr. In addition, the morphology of cells treated with CFEE at the 100 and 500 ㎍/㎖ concentrations was distorted with shrunken cell masses and lower cell numbers compared to the control cells. In the cells treated with CFEE, the formation of apoptotic bodies and nuclear condensation were observed in dose dependent manners. CFEE also increased DNA fragmentation values at the 100 and 500 ㎍/㎖ concentrations. The apoptosis induced by CFEE was connected to the proteolytic activation of caspase-3. When CFEE was administered at 100 and 300 ㎎/㎏, ip, for 7 consecutive days in mice inoculated with sarcoma-180 cancer cell, the life span of the mice was found to be longer than that of the control mice that did not receive the extract. These results suggest that Corni Fructus may be used as a potential cancer preventive food material.

인체 전립선암세포에서 산수유 에탄올 추출물의 환경호르몬에 대한 방어효과

권승혁(Seong-Hyuk Kwon),권순재(Soon-Jae Kwon),김재용(Jae-Yong Kim),박경욱(Kyung-Wook Park),심기환(Ki-Hwan Shim),서권일(Kwon-Il Seo) 한국식품영양과학회 2009 한국식품영양과학회지 Vol.38 No.6

산수유 에탄올 추출물이 환경호르몬인 dioxin 및 bisphenol A(BPA)에 의해 유도된 인체 전립선 암세포인 RC58T/h/SA#4(prostate epithelial primary cancer cell lines)의 성장을 억제하는지를 조사하였다. 즉 산수유 에탄올 추출물을 10, 100, 300 및 500 ㎍/mL 농도로 RC58T/h/SA#4에 처리했을 시 500 ㎍/mL 농도 이상에서 높은 성장억제율을 나타내었으며, dioxin과 bisphenol A를 다양한 농도로 처리한 결과 각각 1 nM, 0.1 μM 농도에서 가장 높은 전립선암세포 증식을 유도하였다. 한편 환경호르몬(dioxin, BPA)에 의해 RC58T/h/SA#4의 증식을 유도시킨 후 산수유 에탄올 추출물을 10, 100, 300 및 500 ㎍/mL 농도로 처리한 결과 대조군에 비하여 산수유 에탄올 추출물 500 ㎍/mL 농도에서 그 억제율이 가장 높았다. Anti-proliferation effects of Corni fructus ethanol extracts were investigated in the RC58T/h/SA#4 cells treated with environmental hormones including dioxin and bisphenol A. The proliferation was decreased at the concentration over 500 ㎍/mL in the RC58T/h/SA#4 cells with ethanol extracts of various concentrations (1, 10, 100, 500, and 1000 ㎍/mL). The environmental hormones such as dioxin and bisphenol A increased the growth of RC58T/h/SA#4 cells in the charcoal-treated FBS (cFBS) medium. The proliferation was the highest at 1 nM and 0.1 μM for the tested dioxin and bisphenol A concentration, respectively. Ethanol extracts showed inhibition of the proliferation in a dose-dependent manner at the tested concentrations (10, 100, 300, and 500 ㎍/mL) in the RC58T/h/SA#4 cells treated with the environmental hormones. The anti-proliferation was the highest at 500 ㎍/mL concentration among the tested ethanol extracts.

생명과학 VR 콘텐츠 활용에서 학습자에게 영향을 미치는 구성 요소 분석

권승혁(Kwon, Seung-Hyuk),이영지(Lee, Young-Ji),최수연(Choi, Soo-Yeoun),권용주(Kwon, Yong-Ju) 학습자중심교과교육학회 2018 학습자중심교과교육연구 Vol.18 No.6

몰입과 새로운 경험을 제공해주는 가상현실(Virtual Reality, VR) 기술은 꾸준히 교육 현장에 맞춰 개발되고 적용되어왔으나, 본격적인 적용에 대해 기대와 우려가 공존하고 있다. 이에 본 연구는 학습자에게 생명과학 VR 콘텐츠의 활용이 미치는 영향 을 조사하는 것을 목적으로 6개월에 걸쳐 진행되었다. 먼저 문헌 분석을 통해 VR 콘텐츠의 활용이 학습자에게 미칠 수 있는 가설적인 효과와 주요 요소들을 제시하였다. 현직 생물 교사를 대상으로 현재까지 개발된 생명과학 VR 콘텐츠를 2시간 동안 직접체험시킨 후, 설문을 수행하여, VR의 긍정적 · 부정적 영향 요소를 도출하였다. 연구결과, 생명과학 VR을 사용하는 학습자는 현존감의 특성에 의해 몰입 또는 멀미를 느낄 수 있다. 또한 VR이 제공해주는 즐거움의 방식에 의해 동기가 높아질 수 있지만, VR 콘텐츠에 대한 중독의 가능성 또한 제안되었다. 그리고 콘텐츠 내의 사회적 상호작용 콘텐츠에 따라 친사회적이거나 반사회적인 변화를 이끌 수 있는 것으로 밝혀졌다. 이 연구 결과를 바탕으로 생명과학 VR 콘텐츠 개발 시 효과적이며 안전한 학습전략 수립이 가능할 것이다. Virtual reality(VR) technology providing immersive experience and new experience has been developed and applied to education field. Although VR contents that can be used in biology education have been developed, expectation and concern about application of VR in biology education coexist. The purpose of this study was to investigate some components affecting learners in utilization of life science VR contents. We first investigated the systematically studied literature on the effects of VR, and presented the hypothesized effects and the major factors that the use of VR contents might have on learners. In addition, the positive and negative effects of biology VR were derived by analyzing opinions of biology teachers who experienced actual biology VR contents. As a result, it is possible to feel immersion and simulation sickness due to the sense of presence experienced by learners when using biology VR contents. In addition, learners motivation may be triggered by the enjoyment they experience, or they may become addicted to the use of VR content. It can affect prosociality or antisociality by changing sociality by social interaction in contents. Based on the results of this study, it is possible to establish an effective and safe learning strategy when using biology VR contents.

생물 분류 탐구에서 과제 집착의 인지적 모형 규명

권승혁 ( Seung Hyuk Kwon ),권용주 ( Yong Ju Kwon ) 경북대학교 과학교육연구소 2013 科學敎育硏究誌 Vol.37 No.1

본 연구의 목적은 생물 분류 탐구에서 과제 집착의 인지적인 모형을 규명하는 것이다. 이를 위해 생명 과학 탐구에서 과제 집착에 대한 다양한 문헌들을 분석하여 과제 집착에 대한 가설적인 인지적 모형을 고안하였다. 이 후, 고안한 모형의 규명을 위해 과제 집착의 분석을 위한 과제를 개발하고 사고 발성법과 회상적 면접법을 이용하여 연구 참여자의 프로토콜을 수집, 분석함으로써 생물 분류 탐구에서 과제 집착의 인지적 모형을 규명하였다. 연구 결과, 문헌 기반의 모형을 고안하고 프로토콜 분석을 통하여 규명한 과제 집착의 인지적 모형을 크게 과제 집착 유발, 과제 집착 강화, 과제 집착 유지의 세 단계의 과정으로 구성하였다. 과제 집착 유발 단계에서는 과제에 대한 관찰, 과제 관련 경험 표상, 탐구 예비 수행, 목표 평가의 하위 과정으로 구성하였다. 과제 집착 강화 단계는 경험 기반 탐구 계획 설정 또는 경험 미기반 탐구 계획 설정, 적극적인 수행 및 소극적인 수행, 탐구 수행 중 자기 평가, 가설 검증까지 반복적인 수행의 하위 과정으로 구성하였다. 과제 집착 유지 단계에서는 완료 후 피드백 수행, 자발적인 후속 탐구 수행의 하위 과정으로 구성하였다. 각 단계마다 과제 집착 구성 요소인 자신감, 목표설정, 주의집중이 변화하는 것으로 구성하였다. 위 연구 결과에 의해 생물 분류 탐구에서 과제 집착의 인지적 모형을 통해 생물 분류 탐구에서 과제 집착 향상을 위한 구체적인 교수-학습 전략을 구성하기 위한 기초 정보를 제공할 수 있으며 탐구 과정에서 과제 집착의 단계적인 평가와 피드백 제시에 도움이 될 것이다. The purpose of this study is to investigate a cognitive model of task commitment on biology classification inquiry. To achieve this goal, first, this study analyzed several literatures on task commitment in biology inquiry, and invented the tentative model of the task commitment. To investigate a tentative model invented, 2 main tasks were developed. These tasks were administered to 8 high-school students, first grade. Raw protocols were collected by thinking aloud method and a retrospective interview method. Collected protocols were converted to segmented protocols and coded by analyzing frame based invented model. The codes were analyzed. As a result, some problems were discovered, tentative model were revised. New analyzing frame based on Improved model were composed, and raw protocols were re-analyzed. Finally, a cognitive model of task commitment on biology classification inquiry was investigated. The investigated cognitive model of task commitment on biology classification inquiry was constructed 3 steps, ``Task commitment Induction``, ``Task commitment Reinforcement``, ``Task commitment Maintenance``. And each steps were consisted of several sub-factor. And commitment component were changed in each steps. Through this results, base information for strategy that improvement task commitment on biology classification inquiry is provided. Furthermore, the cognitive model of task commitment on biology classification inquiry will assist on evaluation and feedback by stage on task commitment.

산수유 에탄올 추출물의 생리활성

권승혁(Seong-Hyuk Kwon),양희선(Hee-Sun Yang),김재용(Jae-Yong Kim),박경욱(Kyoung-Wuk Park),손미예(Mi-Yae Shon),강갑석(Kap-Suk Kang),심기환(Ki-Hwan Shim),서권일(Kwon-Il Seo) 한국식품영양과학회 2009 한국식품영양과학회지 Vol.38 No.3

산수유를 기능성식품 소재로서 이용하기 위하여 산수유 에탄올추출물의 생리활성을 조사하였다. 산수유 에탄올추출물의 수소공여능은 농도 의존적으로 증가되었으며, 300 및 500 ㎍/mL 농도에서 각각 64, 73%의 활성을 나타내었다. 대식세포 RAW264.7에 산수유 에탄올추출물을 100, 300 및 500 ㎍/mL의 농도로 처리하였을 때 산수유추출물은 농도 의존적으로 NO(nitric oxide)의 생성을 유도하였다. 또한 산수유 에탄올추출물을 유방암세포에 다양한 농도로 처리하여 24, 48, 72시간 반응시킨 결과 농도 및 시간에 의존적으로 유방암세포의 증식을 억제하였으며, 500 ㎍/mL 농도로 72시간 처리 시 60% 이상의 높은 증식억제율을 보여주었다. 또한, MCF-7 유방암 세포에 bisphenol과 17β-estradiol과 같은 환경호르몬을 0.1 μM의 농도로 처리하였을 때 세포의 증식이 유도되었으며, 이 세포에 산수유 에탄올추출물을 농도별로 72시간 처리하였을 때 유방암 세포의 증식이 억제되었다. 따라서 본 연구결과는 산수유의 기능성식품 소재로서의 활용 가능성을 시사한다. In order to use Corni fructus as functional food materials, we investigated the biological activities of ethanol extracts from Corni fructus (EECF). The hydrogen-donating activity of EECF was increased in a dose dependent manner compared with untreated control, and the activities by EECF were 64 and 74% at 300 and 500 ㎍/mL concentration, respectively. The NO productions in the RAW264.7 marcrophage cells treated with EECF were increased in dose dependent manners. EECF significantly inhibited the growth of MCF-7 human breast cancer cells in dose and time dependent manners. EECF of 500 ㎍/mL concentration inhibited the proliferation by over 60% in the MCF-7 cells when treated for 72 hr. Also, the proliferations were increased in the MCF-7 cells cultured in the charcoal-treated FBS (cFBS) medium with environmental hormones such as bisphenol or 17β-estradiol of 0.1 ㎛ whereas the proliferations were decreased in the MCF-7 cells treated with the environmental hormones after treatment of EEFC for 72 hr. The results suggest that Corni fructus would be used as functional food materials.

한전 빅데이터 활용 고객 맞춤형 EMS 플랫폼 개발에 대한 고찰

권승혁(Seung-Hyuk Kwon) 대한전기학회 2019 대한전기학회 학술대회 논문집 Vol.2019 No.7

새의 비행에 대한 생체모방 기반 날틀 발명의 융합적 사고 과정:

권승혁(Kwon Seung Hyuk),엄증태(Eom Jeung Tae),이영지(Lee Young Ji),권용주(Kwon Yong Ju) 학습자중심교과교육학회 2015 학습자중심교과교육연구 Vol.15 No.10

융합적 사고는 생명과학교육에서 창의적 문제 해결의 가장 핵심이다. 융합적 사 고에 대한 다양한 연구에도 불구하고, 융합적 사고의 실제 과정에 대해서는 알려진 바가 거의 없다. 이에 본 연구에서는 새의 비행을 생체모방하여 비행기구를 발명하 는 과정을 작성한 레오나르도 다 빈치의 노트를 분석하여 융합적 사고의 과정을 제 안하였다. 이를 위해서 융합과 이와 관련된 사고에 대한 문헌 분석을 통해 분석틀을 구성하고 이를 기반으로 노트를 분석하였다. 이 후, 사고 과정을 구성하는 요소와 논리적 순서를 기반으로 융합적 사고의 과정을 구성하였다. 융합적 사고는 크게 ‘탐 색’, ‘설계’, ‘구현’의 세 단계이다. ‘탐색’단계는 문제 상황을 확인하고 목표와 관련된 지식을 조사하는 단계이다. ‘설계’단계는 목표에 도달할 수 있는 창의적인 산출물을 고안하고, 이를 대상으로 목표 달성을 평가하는 기준을 고안하는 단계이다. ‘구현’ 단계는 창의적 산출물을 직접 제작하고, 이를 활용해서 문제를 해결하면서 평가하는 단계이다. 본 연구 결과는 융합적 사고에 대한 기초적인 틀을 제공할 수 있으며 실 제 융합적 사고의 증진에 효과적인 학습 프로그램의 개발을 촉진할 수 있을 것이다. Convergence thinking is a real root of creative problem solving in science education. Despite of numerous study on convergence thinking, little is understood about actual process of convergence thinking. Therefore, in this study, we proposed process of convergence thinking, analyzing Leonardo Da Vinci Note composed with study flight machine based on bio-mimicking flight of bird. In progress, the note was analyzed by analysis framework developed via literature review on convergence and –likewise thinking. Afterwards, we composed process of convergence thinking, considering constituent and its logical sequence. The results show three stages largely. ‘Exploration’ is stage investigating problem, and related knowledge to achieve the goal. ‘Design’ is stage composing the creative work and evaluation criteria. ‘Implementation’ is stage to make creative work and evaluate adjustment result. This results can provide basic frame on convergence thinking, and promote development learning program with actual effect.