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고등학교 생명과학 교과 내용과 대학교 일반 생물학 교과 내용의 연계성에 관한 연구 : 진화, 동물의 다양성 단원을 중심으로
백관현 인하대학교 교육대학원 2017 국내석사
본 연구는 고등학교 생명과학 교과 내용과 대학교 일반 생물학 교과 내용 중에서 진화, 동물의 다양성 단원을 중심으로 한 연계성 정도를 알아보기 위한 것이다. 생명 과학 교과목은 학습위계가 뚜렷하여 학년별 교과 내용에 있어서 수직적 연계성 부족이 발생한다면 학생들의 학습 효율 감소와 학습 의욕저하를 불러일으킬 수 있다. 또한 이전의 연구에서는 진화, 동물의 다양성 단원을 중심으로 한 고등학교와 대학교 일반생물학 교과 과정의 연계성을 분석하는 연구는 매우 드물었다. 따라서 본 연구의 필요성을 느꼈고 진화, 동물의 다양성 단원의 고등학교와 대학교 교과과정의 연계성을 알아보고자 본 연구를 실시하였다. 본 연구는 학습위계를 기본 바탕으로 한 생명과학 교과 내용의 수직적 연계성을 중심으로 본 연구를 실시해 보았다. 진화와 동물의 다양성 관련 단원을 중심으로 고등학교 과학 교과서와 생명과학Ⅱ 교과서의 연계성을 분석하고, 고등학교 생명과학Ⅱ와 대학교 일반 생물학 교과 내용의 연계성을 분석하였다. 이때 연계성 조사 결과의 객관성을 높이기 위해서 연계성 준거 모형을 도입하여 조사에 이용하였다. 이렇게 최종적으로 조사된 연계성 분석 자료를 근거하여 좀 더 효율적인 교과 내용 구성 방법과 개선 방향에 대한 논의를 해보았다. 연구는 크게 세 가지로 나누어 볼 수 있는데 첫 번째는 고등학교 과학 교과내용과 생명과학Ⅱ 교과 내용의 연계성 분석(진화, 동물의 다양성 단원)이고, 두 번째는 생명과학Ⅱ의 교과내용과 대학교 일반 생물학 교과내용간의 연계성 분석(진화의 방식 단원)이다. 마지막 세 번째 연계성 연구는 생명과학Ⅱ의 교과내용과 대학교 일반 생물학 교과내용간의 연계성 분석(동물의 다양성 단원)이다. 첫 번째 연구에 대한 결과를 살펴보면, 대단원인 생명의 진화 단원에서의 고등학교 과학과 생명과학Ⅱ 연계성 분석 결과는 반복 9.1%, 발전 77.3%, 격차 13.3% 로 조사되었다. 전체적으로 볼 때 적당한 수준의 연계성을 갖는다고 판단했다. 하지만 이를 좀 더 자세히 분석한 중단원인 생명의 기원과 다양성 단원에서는 반복 13%, 발전 86.7%, 격차 0%로 조사되었다. 또 다른 중단원인 진화의 원리 단원에서는 반복 0%, 발전 57.1%, 격차 42.9%의 결과가 도출되었다. 격차가 42.9%을 보이는 것으로 볼 때 해당 중단원의 연계성은 상당히 부족함을 확인 할 수 있었다. 이에 대한 원인은 고등학교 과학에서 배우지 않았던 생소한 개념이 생명과학Ⅱ에서 다량으로 등장한 결과로 분석할 수 있다. 따라서 생명과학Ⅱ의 원활한 학습을 위해 고등학교 과학 교과서에서 진화의 원리 관련 개념을 보충 할 필요성을 제안한다. 두 번째 연계성 연구에 대한 결과를 살펴보면, 진화 관련 대단원인 진화의 방식에서의 고등학교 생명과학Ⅱ와 대학교 일반 생물학 교과 내용 연계성 분석에서 반복 53.3%, 발전 33.3%, 격차 13.3%의 결과가 나왔다. 반복이 53.3% 라는 점에 주목해 본다면, 진화단원의 고등학교와 대학교 교과 내용사이에서 반복의 차원인 단순 복습의 의미를 지닌다고 할 수 있다. 따라서 진화 관련 단원에 있어서 고등학교 과학과 생명과학Ⅱ의 격차가 상당히 큰 것에 비추어 볼 때 생명과학Ⅱ와 대학교 일반 생물학의 교과내용은 별다른 차이점을 못 느끼는 수준으로 구성이 되어있다. 학습위계에 따른 균형성을 유지하기 위한 조정이 필요해 보인다. 세 번째 연계성 연구의 결과를 보면, 동물의 다양성 관련 대단원인 동물의 다양성 단원에서 반복 3%, 발전 87.9%, 격차 9.1%로 조사되었다. 결과적으로 동물의 다양성 단원은 학습 위계상 높은 연계성을 보이며 상당히 체계적인 구성을 보이는 것으로 조사되었다. 새로운 개념의 등장보다는 이전 개념의 심화, 확장의 차원에서 교과 내용이 구성된다는 점에서 진화 단원보다 효율적인 구성이라고 생각한다. 이러한 연계성에 관한 다양한 연구 자료의 축적은 연계성을 강화하고 교과 단원간의 긴밀성을 높이도록 할 수 있고, 교과 내용 구성의 개선 방향을 알려주는 좋은 이정표로서 역할을 충분히 할 수 있을 것이다. 뿐만 아니라 연계성 연구 자료는 학교 현장에서 선생님들의 학습지도 방향설정에도 큰 도움을 줄 것이라고 생각한다. 그리고 연계성 높은 교과내용 구성과 학습지도 설계는 학생으로 하여금 학습의 흥미와 의욕을 높일 수 있도록 하므로 효과적인 학습 동기 유발 효과를 볼 수 있을 것이라고 생각한다.
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영상처리법을 이용한 전압변화에 따른 트리진전 양상에 관한 연구
본 논문에서는 트리의 진전길이와 트리열화면적을 측정할 수 있는 영상처리시스템을 제시하였다. 전통적으로 트리는 目測(가시측정)으로 이루어져 트리형상과 변화를 이해하는데 어려움이 많았다. 이런 어려움을 극복하기 위하여 영상처리방법으로 트리길이를 구하고 동시에 목측으로 트리길이를 구하였다. 목측방법과 영상처리 방법으로 측정된 결과가 비교되어,트리성장의 영상처리 자동계측 시스템을 이루었다. 또한 목측으로 측정하기 어려운 트리잉열화 면적을 영상처리방법으로 구하여 교류인가전압의 변화에 따른 트리형상의 변화를 잘 알 수 있게 되었다. 저밀도 폴리에틸렌(Low Density Polyethylene)의 전기트리 진전시 음향펄스가 발생하는데 이것들을 음향방출 측정방법으로 구하였다. 이 때에 부분방전의 음향방출 펄스 수와 진폭들을 각 위상각별, 각 시간대별로 측정하여 LDPE의 절연파괴 예지에 사용되었는데 왜도(Skweness)의 개념을 도입하여 LDPE 트리진전시 생기는 펄스수와 펄스진폭의 분포 파라미터를 통하여 LDPE의 절연파괴 예지가 S평면값에 S값 궤적으로 절연파괴 예지가 가능함으로 알았다. 즉, LDPE의 절연파괴 예지는 S궤적이 시간에 따라 S평면의 원점에서 멀어져 가다가 3상한에 이르러서는 절연파괴에 이르게 된다. 또한 이같은 실험을 보이드의 영향을 알기 위하여 인공보이드가 있는 시료와 보이드가 없는 시료를 사용하여 실험해서 같은 결과를 얻게 되었다. 앞으로의 연구분야로는 트리의 영상을 3차원으로 처리하는 것과 다른 고분자 절연재료에 음향방출측정을 통한 절연파괴 예지가능성을 보는 것이다. This paper presents an image processing system which measures the length of tree and the thermally degraded area caused by tree in low density polyethylene materials. Traditionally, tree has been measured by visual method which make it difficultto understand shape of tree and it's variation. To overcome these problem, the automatic measurement system is developed which consist of microscope, CCD camera, digital image conversion system and a main computer system. Therefore the behavior of tree according to the variation of applied AC voltage can be easily analyzed. The performance of proposed system is proved through a lot of comparative case study with conventional visual method. Another point ofthis paper is analysis of acoustic emission caused bytree, ivirhen the electrical tree grow it's length in LDPE, partial discharges of LDPE is made, which is measured by acoustic emission measurement device. Acoustic emission's phase and it's ampli’ones of partial discharge are measured each phase and each times, then they are used for LDPE's breakdown prediction. The skewness factor is adopted to the predict breakdown of LDPE. As the result, breakdown prediction of LDPE may be possible by close looking at the trajectory of skewness in S-plane, Atfirst stage, the skewness factor from origin and moves toward third phase plane gradually. Then it stays there, Atthat time the LDPE is broken down. So it is confirmed that the skewness is very closely related with breakdown characteristic of LDPE. Two kind of specimen of nowoid and of artificial void are tested, which shows same result. From now on, it is desired to utilizing the three dimensional image processing technique and the application of acoustic emission method to other dielectric polymer materials are left to further study.
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