물리지식 네트웍의 연결 특성

윤장노,한승기 한국물리학회 2006 새물리 Vol.53 No.5

In physics textbooks, much basic physics terminology is introduced, and by relationships with known physics terms, new terms are added to the list of physics terminology. In this paper, we intend to figure out the structure of more abstract physics knowledge by analyzing a more concrete network structure constructed from physics textbooks. For this, we construct physics-knowledge networks, where a node corresponds to a physics term and a link between two nodes is established when terms co-appear in a sentence of a textbook. We present three important properties of physics-knowledge networks constructed from three different kind of textbooks used for high school, grades 10-12: 1) the small-world property, the mean distance between any two nodes is very small; 2) the scale-free property, the link degree distribution follows a scale free power distribution; 3) the hierarchical modular structure, the mean clustering coefficient is very high and the local clustering coefficient decreases with the link degree. The knowledge-network structure can be used for efficient teaching and learning and for developing new educational and evaluation systems. 일반적으로 물리 교과서는 많은 물리 용어들로 구성되어 있으며, 용어와 용어 사이의 관계를 통하여 새로운 개념이 형성된다. 따라서 물리교과서에 표현된 추상적인 물리지식의 구조적인 특성을 물리교과서에 나타나는 용어들 사이의 연결 특성을 분석함으로써 이해할 수 있을 것이다. 이 점에 착안하여, 고등학교 물리 교과서인 고등학교 과학의 물리영역, 물리1, 물리2 교과서에 나타나는 물리 용어들로 구성된 물리지식 네트웍을 구성한다. 이 네트웍에서 노드들은 물리 용어를 나타내고, 두 물리 용어가 같은 문장에 나타나면 연결된 것으로 한다. 이렇게 구성한 물리지식 네트웍의 구조적 특성을 분석한 결과, 매우 복잡한 연결 특성을 가지는 복잡계 네트웍 구조를 가지는 것으로 밝혀졌다: 1)각 용어들 사이의 거리는 아주 짧은 거리를 유지하며, 2)각 용어로부터 연결된 연결도의 개수 분포가 거리없는 복잡계 네트웍 특성을 가지며, 3)각 용어의 연결도에 따라서 국부 연결도가 점차 감소하는 계층적 구조를 가지는 것으로 밝혀졌다. 물리지식 네트웍의 구조적 특성이 물리지식의 학습과 밀접한 연관 관계가 있으므로 물리지식 네트웍의 분석을 통해서 새로운 방식의 물리 교육, 평가 자료로 활용 가능할 것이다.

물리교과서에서 물리용어의 버스트 출현의 기억효과 연구

최설매,윤장노,정진수,한승기 한국물리학회 2014 새물리 Vol.64 No.6

The occurrence of events in various complex systems shows bursty behavior in which many short intervals are repeated until interrupted by a few long intervals. In this paper, the memory effect of bursty word occurrence in physics textbooks is compared with that of completely-shuffled random textbooks (CRTs) in which the word occurrence in the textbooks is completely shuffled. For each physics word, the memory effect is computed from the correlation between two consecutive intervals $\tau_{i} $and $\tau_{i+1} $. Statistically, the memory effect in physics textbooks is shown to be stronger than that in CRTs. In addition, the memory effect due to bursty word occurrence in physics textbooks is identified by a time correlation function with a long tail. We expect that bursty word occurrence quantified by the memory effect in a tetxbook could be utilized to organize the textbook,effectively. 여러 가지 복잡계에서 발생하는 사건들은 짧은 간격으로 수 많은 사건이 연달아 발생하다가 긴 간격으로 사건이 발생하는 버스트 특성을 보여준다. 본 연구에서는 물리교과서에서 나타나는 물리 용어의 버스트 출현 특성에 나타나는 기억효과를 물리용어 출현순서가 완전히 뒤섞여서 기억효과가 제거된 CRT와 비교하였다. 기억효과는 각각의 물리용어에 대하여 연속된 두 출현간격 $\tau_{i} $와 $\tau_{i+1}$ 사이의 상관관계로부터 구하였으며, 통계적으로 물리교과서의 기억효과가 CRT에서 관측되는 것보다 더 크다는 것을 알 수 있었다. 물리교과서에서 용어 출현의 기억효과는 긴 꼬리를 가지는 시간상관함수에서도 잘 나타남을 알 수 있었다. 기억효과로 측정되는 물리용어의 버스트 출현 특성은 물리교과서를 효율적으로 구성하는 데 활용할 수 있을 것이다.

물리교과서에서 용어 출현 간격의 분포 특성 연구

최설매,윤장노,정진수,한승기 한국물리학회 2013 New Physics: Sae Mulli Vol.63 No.6

The occurrence of events in various complex systems shows bursty behavior where many short intervals are repeated until interrupted by a few long intervals. In this paper, bursty word occurrence in three physics textbooks is compared with those in one physics dictionary and completely-shuffled random textbooks (CRTs) in which the word occurrence in the textbooks is completely shuffled. For each word, the interval distribution is fitted using the distribution function P(x) / x−ae−x, and the burstiness of each word is characterized by the exponent and the length scale 1/. For most words in the three textbooks, the exponent is bigger than 1, with very large 1/, and the interval distribution is more like a power distribution. On the other hand, the distributions of the word occurrence in the dictionary and the CRT are close to an exponential function with smaller than 1 and small 1/. This implies that the burstiness of word occurrence in physics textbooks is much prominent. The characterization of the word occurrence by the exponent and the length scale 1/ can be utilized for the classification of words and for the identification of the functional role of each word. 여러 가지 복잡계에서 발생하는 사건들은 짧은 간격으로 수 많은 사건이반복적으로 일어나고 이어서 긴 간격이 이어지는 버스트한 특성을 가지고있는 것으로 나타나고 있다. 본 연구에서는 세 가지 물리교과서에나타나는 물리 용어의 버스트한 출현 특성을 물리용어 사전과물리교과서에서 용어 순서를 완전히 섞은 CRT와 비교한다. 이를 위하여,각 용어에 대한 간격 분포를 분포 함수 P(x) / x−ae−x–Ð로 피팅하여, 각 용어에 대한 버스트 정도를 지수α 와 β를 통해서 분석하였다. 세 가지 물리 교과서에서는대부분의 용어에 대해서 지수 α가 1 보다 더 크며 1/β은아주 크다. 따라서 간격 분포는 멱함수에 더 가깝다. 한편, 물리용어사전과 CRT에서는 a는 1보다 작고 1/β도 아주 작으므로분포 함수는 지수 함수에 더 가깝다. 이것은 물리교과서에서의 물리용어출현이 더 버스트한 특성을 보여준다고 할 수 있다. 각각의 물리용어들에대해서 버스트 정도를 지수 α와 β를 통해서 분석함으로써,물리 용어의 분류와 각 용어의 역할을 이해하는 데 유용하게 이용될 수있을 것으로 기대한다.

두 가지 종류의 공통과학 교과서의 네트워크 분석: 모듈형과 융합형

최설매,문정희,윤장노,정진수,한승기 한국물리학회 2012 새물리 Vol.62 No.4

In the 2009 revised science curriculum, the goal of science education was focused on providing an integrative picture of science, instead of a conventional presenting of the sub-fields of science separately. In order to determine how this idea is reflected in the common science textbooks, we compare the network organization of two different types of common science textbooks: the modular type of the 7th curriculum and the integrative type of the revised 2009curriculum. According to the binary network analysis, where two word nodes are assumed to be linked if the corresponding word-pair appearance in the same sentence is at least one, both types have a scale-free degree distribution and a hierarchical organization, but the mean node degree in the integrative type is much bigger than it is in the modular type. As a consequence, the mean distance between any two nodes becomes much shorter in the integrative type. We also show that the organizations of the skeleton networks constructed from the weighted networks are much different in the two types: The modular type has a linear structure with multiple cores while the integrative one has a concentric organization developing around a common core. 2009년 개정 과학 교육과정에서는 기존의 분과적으로 나눠져 있던 과학교육의 틀을 벗어나 융합적 시각을 제시하여 학생들이 과학을 총체적으로이해하는 것에 초점을 맞추고 있다. 본 연구에서는 이러한 시도가공통과학 교과서에 제대로 반영 되었는지를 보기 위해 7차 교육과정에의한 모듈형 공통과학 교과서와 2009년 개정 교육과정에 의한 융합형공통과학 교과서의 과학 용어로 구성된 지식 네트워크를 비교하였다. 먼저 물리용어를 노드로 하고 두 물리용어가 같은 문장에서 나타나면연결되었다고 가정하고 구축한 이산 네트워크(binary network) 분석을통하여 이 두 가지 공통과학 교과서는 모두 복잡계 네트워크 특성과계층적 집단구조를 가지지만 융합형 공통과학 교과서의 노드의 평균도수는 모듈형 공통과학 교과서보다 더 크고 노드 사이의 평균 거리는 더짧다는 것을 보여주었다. 한편 두 물리용어가 같은 문장에 나타나는횟수를 가중치로 하여 구축한 가중치 네트워크(weighted network)를기반으로 하여 구축한 뼈대구조 네트워크(skeleton network) 분석에서는모듈형 공통과학 교과서에서는 다중 핵이 선형으로 이어지는 특성을가지고 있으나 융합형 공통과학 교과서에서는 단일 중심 핵 주위로네트워크가 동심원 형태로 뻗어 나가는 특성을 보이는 것으로 밝혀졌다.

농지법상 농업진흥지역의 농지전용에 관한 고찰

정경모(Gyeong-Mo Jeong),윤장노(Jang-No Yoon) 한국토지공법학회 2023 土地公法硏究 Vol.102 No.-

헌법 제121조 제1항에 농지에 관하여 경자유전 원칙을 규정하고 있다. 농지의 소유는 농지를 이용하여 농사를 짓는 사람이 소유하도록 하고 있다. 반면에, 헌법 제122조에는 국토의 효율적이고 균형 있는 이용·개발과 보전을 위하여 법률이 정하는 바에 의하여 그에 관한 필요한 제한과 의무를 과할 수 있다고 규정하여 개발을 허용하고 있다. 대표적인 개발법으로는 “도시와 농어촌 간의 교류 촉진에 관한 법률”과 “농업·농촌 및 식품산업 기본법”이라고 볼 수 있다. 농어촌 사람들의 삶의 질을 높이고, 농어촌의 경제적 활력을 증진 시켜 주기 위해서다. 이러한 목적을 이루기 위해서는 농지전용을 하여 개발하게 된다. 국민에게 안전한 농산물과 품질 좋은 식품을 안정적으로 공급하기 위하여 창고나 공장설립을 하게 된다. 이때 토지의 가격이 상대적으로 낮은 농림지역인 농업진흥지역안의 농지를 선호하고 있다. 이때, 농지개발이 소규모 사업으로 대부분 이루어지게 된다. 소규모 농지가 개발되면 농지의 연접성이 떨어지게 되어 농사의 자동화 농사법에 방해가 되어 농업 생산성이 떨어지게 된다. 그리고 농지의 난개발을 초래하고 있다. 농지개발 때문에 토지가격의 상승으로 농지가 필요한 농민들이 농지를 구입 하지 못해 농민들의 소득 향상의 방해가 되는 문제가 있다. 본 연구는 농지의 기본개념을 알아보고, 농업진흥지역의 지정목적과 농지전용허가(협의)내용을 알아본다. 전용허가(협의)에 따르는 농지 보전에 대한 관점에서 문제점을 도출하고, 개선할 내용을 제시하여 농지의 보전에 조금이나마 도움이 되었으면 하는 목적이 있다. Article 121, Paragraph 1 of the Constitution stipulates the principle of tillage in relation to farmland. Ownership of farmland is owned by the person who uses the farmland to farm. On the other hand, Article 122 of the Constitution permits development by stipulating that necessary restrictions and obligations may be imposed in accordance with the law for the efficient and balanced use, development, and preservation of the national land. Representative development laws include the “Act on the Promotion of Exchanges between Cities and Rural Communities” and the “Basic Act on Agriculture, Rural Communities and Food Industry”. It is to improve the quality of life of rural residents and to enhance the economic vitality of rural areas. In order to achieve this goal, agricultural land is converted and developed. In order to stably supply safe agricultural products and high-quality food to the people, warehouses or factories are established. At this time, farmland in the agricultural promotion area, which is an agricultural and forestry area where the price of land is relatively low, is preferred. At this time, farmland development is mostly carried out as a small-scale project. When small-scale farmland is developed, the connectivity of farmland deteriorates, which interferes with the automated farming method of farming, resulting in a decrease in agricultural productivity. And it is causing the reckless development of agricultural land. There is a problem that farmers who need farmland cannot purchase farmland due to the increase in land price due to farmland development, which hinders the improvement of farmers' income. This study examines the basic concept of farmland, the purpose of designation of agricultural promotion areas, and the details of permission (consultation) for farmland conversion. The purpose is to derive problems from the perspective of farmland conservation following conversion permission (consultation), and to present the contents to be improved to help preserve farmland even a little.