초등 과학 영재 학생들의 자연선택 개념 이해를 위한 논변 활동에서 나타난 인식적 이해와 논변활동 수준 분석

박철진,차희영,Park, Chuljin,Cha, Heeyoung 한국과학교육학회 2017 한국과학교육학회지 Vol.37 No.4

이 연구에서는 초등 과학 영재 학생들을 대상으로 자연선택 핵심개념 논변 활동 담화에서 드러난 인식적 이해와 논변활동 수준을 분석하였다. 논변활동에 참여한 학생들은 광역시 소재 영재교육원 6학년 학생 20명이었는데, 그 중 적극적으로 논변활동에 참여한 소집단 중 담화에서 인식적 이해가 드러나며, 개념에 따라 소집단 구성원의 인식적 이해 수준이 서로 달랐던 세 명으로 구성된 소집단을 목적표집하여 그들의 담화를 분석하였다. 담화에서 드러난 인식적 이해의 요소는 본성, 일반성, 정당화, 청중의 범주로 나누어 분석하였으며 논변활동 수준은 논변의 구성과 비평을 중심으로 내재적 인지 부하에 따라 만들어진 논변활동 학습발달과정을 사용하였다. 연구 결과, 학생들의 논변활동에서 드러난 인식적 이해는 자연선택 하위 개념별로 다르게 나타났다. 자연 선택 하위 개념 모두 실천적 인식적 이해의 본성 측면에서는 모두 높게 나타났으나 일반성, 정당화, 청중 범주에서는 높거나 낮았으며, 그 수준이 담화에서 드러나지 않는 경우도 있었다. 지식의 일반성 측면에서 높게 드러난 변이의 유전개념에서 획득형질의 유전에 반대하는 다양한 현상과의 연결은 다양한 아이디어를 생성하여 논변활동 참여를 촉진하는 요소로 활용되어 세 학생 모두 논변활동 수준은 비판 제시 수준으로 나타났다. 하지만, 정당화와 청중 범주에서 실천적 인식적 이해 수준이 낮게 드러난 개념들의 학생의 논변 활동 수준은 그 보다 낮았다. 학생들이 최종 자연선택 핵심 개념인 종분화 개념 논변 시 모두 인식적 이해 수준이 높았던 개념들을 이용하여 종분화 과정을 설명하려 하였으며, 반대로 인식적 이해 수준이 낮았던 개념은 설명 요소로 포함시키지 않았다. 이 연구결과 학생들은 다양한 인식론적 자원을 통해 맥락에 따라 활용되는 인식론적 자원은 다르며 학생들이 왜, 어떻게 인식론적 결정을 하는지에 대한 구체적인 요인들을 분석할 필요성을 제안한다. 인식론적 결정에 영향을 미치는 다양한 요인 분석은 논변 활동의 질과 수준을 높일 수 있는 교수자의 중재 요소가 될 수 있다. This study analyzes the epistemic considerations and the argumentation level revealed in the discourse of the key concept of natural selection for science-gifted elementary students. The paper analyzes and discusses the results of a three-student focus group, drawn from a cohort of twenty gifted sixth-grade elementary students. Nature, generality, justification, and audience were used to analyze epistemic consideration. Learning progression in scientific argumentation including argument construction and critique was used to analyze students' scientific argumentation level. The findings are as follows: First, Epistemic considerations in discourse varied between key concepts of natural selection discussed. The nature aspect of epistemic considerations is highly expressed in the discourse for all natural selection key concepts. But the level of generality, justification and audience was high or low, and the level was not revealed in the discourse. In the heredity of variation, which is highly expressed in terms of generality of knowledge, the linkage with various phenomena against the acquired character generated a variety of ideas. These ideas were used to facilitate engagement in argumentation, so that all three students showed the level of argumentation of suggestions of counter-critique. Second, students tried to explain the process of speciation by using concepts that were high in practical epistemic considerations level when explaining the concept of speciation, which is the final natural selection key concept. Conversely, the concept of low level of epistemic considerations was not included as an explanation factor. The results of this study suggest that students need to analyze specific factors to understand why epistemological decisions are made by students and how epistemological resources are used according to context through various epistemological resources. Analysis of various factors influencing epistemological decisions can be a mediator of the instructor who can improve the quality and level of the argumentation.

초등과학영재들의 자연선택 개념 형성을 위한 논변활동 효과 분석

박철진 ( Chuljin Park ),차희영 ( Heeyoung Cha ) 한국과학교육학회 2016 한국과학교육학회지 Vol.36 No.4

이 연구는 초등 과학영재 학생들이 자연선택 개념에 대하여 과학적 개념을 형성하기 위한 논변활동 프로그램을 개발하고 그 효과를 알아보고자 수행했다. 이를 위해 자연선택 핵심 개념을 과잉생산, 제한된 자원, 개체군 안정, 경쟁, 변이, 변이의 유전, 차등적 생존, 개체군 변화, 종 분화의 9가지 개념을 선정하여 각각의 개념을 형성할 수있는 프로그램을 개발하였다. 초등학교 6학년 학생이 이해할 수 있는 용어로 변경한 선다형 자연선택 검사지와 개방형 검사지를 활용하여 프로그램 투입 전·후 개념 변화를 확인하였다. 개발된 프로그램은 초등 과학영재 6학년 19명 학생에게 투입하였다. 소집단 논변활동 전·후 논변 글쓰기는 설명의 충분성과 설명의 개념적인 질 범주로 구분하여 채점하였다. 논변 글쓰기 점수 향상이 큰 소집단과 적은 소집단의 시각적 모델 및 담화를 분석하였다. 연구 결과 선다형 자연 선택 검사지에서 19명 학생 모두 점수가 유의미하게 향상되었고 개방형 검사지에서도 자연 선택 핵심 개념은 증가하고 대안 개념은 줄어들어 개발된 논변활동 프로그램은 초등 과학영재 학생들의 자연선택 개념 향상에 효과적이었음을 알았다. 논변 글쓰기 점수 향상이 큰 소집단에서는 반대 담화 및 엄격한 기준이 활용되어 논변에 대한 평가 및 수정이 이루어져 논변의 질을 향상 시킨 반면 논변 글쓰기 점수 향상이 적은 소집단에서는 반대 담화 비율이 낮고 엄격한 기준 보다 비형식적 기준이 더 많이 활용되었다. 또한 논변 글쓰기 점수 향상이 큰 소집단에서는 자료 분석에 많은 담화가 이루어 졌고 소집단 시각적 모델이 소집단 구성원들에 의해 공동 구성되어 소집단 간 토론에 활용되었고 다른 소집단에 의해 평가 및 수정이 이루어졌다. 반면, 논변 글쓰기 점수 향상이 적은 소집단에서는 특정 소집단 구성원의 시각적 모델이 소집단의 시각적 모델로 선택되었고 모델을 평가하고 선택하는 과정에 대한 담화가 이루어지지 않았다. 이러한 소집단에서는 소집단 구성원들의 시각적 모델에 대한 이해가 낮았고 소집단 간 토론에 활용이 되지 못하여 평가 및 수정이 이루어지지 않았다. 이 연구를 통해 초등 과학영재 학생들이 생명 현상에 대해 자연선택 핵심 개념을 활용한 진화적 설명이 가능한 것을 확인하였으므로 초등학교 교육과정내 진화적 관점을 반영시킬 수 있는 가능성을 엿보았다. The purpose of this study is to develop the argumentation program to build scientific concepts on natural selection for science-gifted elementary students and to know how to implement this program. For this study, nine key concepts about natural selection such as the overproduction of offspring, limited resources, population stability, competition, variation, heredity of variation, differential survival, change of the population and speciation were selected through the literature study. The programs were developed by learning cycle instructional model. Argument writings and discourses have been collected, analyzed and compared before and after the program. Two questionnaires to compare pre and post concept change consist of multiple choice questionnaire and open-ended response question were developed and applied to 19 science-gifted elementary students. Sufficiency of the explanation and conceptual quality of the explanation were used to assess the quality of their arguments before and after the program. Discourse and visual models collected from the highest and lowest group about score improvement were compared. The scores of the gifted statistically improved significantly in multiple choice questionnaire. Students’ alternative conceptions about natural selection at the beginning of the program decreased and changed scientifically after the program. Visual models drawn by the students supported the results as well. This study asserts that elementary science-gifted students are able to explain evolutionary perspectives about organism change and use the key concepts of natural selection. The study means that evolutionary perspective is possible to be reflected in elementary science curriculum for the gifted.

염화칼륨 농도에 따른 사파이어 기판 CMP에 관한 연구

박철진(Chuljin Park),김형재(Hyoungjae Kim),정해도(Haedo Jeong) 한국트라이볼로지학회 2017 한국윤활학회지(윤활학회지) Vol.33 No.5

Chemical Mechanical Polishing of chemically stable sapphire substrates is dominantly affected by the mechanical processing of abrasives, in terms of the material removal rate. In this study, we investigated the effect of electrostatic force between the abrasives and substrate, on the polishing. If potassium chloride (KCl) is added to slurry, water molecules are decomposed into H+ and OH− ions, and the amount of ions in the slurry changes. The zeta potential of the abrasives decreases with an increase in the amount of H+ ions in the stern layer; consequently, the electrostatic force between the abrasives and substrate decreases. The change in zeta potential of abrasives in the slurry is affected by the slurry pH. In acidic zones, the amount of ions bound to the abrasives increases if the amount of H+ ions is increased by adding KCl. However, in basic zones, there is no change in the corresponding amount. In acidic zones, zeta potential decreases as molar concentration of potassium increases; however, it does not change significantly in basic zones. The removal rate tends to decrease with increase in molar amount of potassium in acidic zones, where zeta potential changes significantly. However, in basic zones, the removal rate does not change with zeta potential. The tendencies of zeta potential and that of the frictional force generated during polishing show strong correlation. Through experiments, it is confirmed that the contact probability of abrasives changes according to the electrostatic force generated between the abrasives and substrate, and variation in removal rate.

스마트 팩토리 요소기술 3

박철진(Chuljin Park) 한국산업경영시스템학회 2017 한국산업경영시스템학회 학술대회 Vol.2017 No.추계

Selective disassembly sequencing with uncertain disassembly operation times under parallel disassembly environment

Hyung-Won Kim(김형원),Chuljin Park(박철진),Dong-Ho Lee(이동호) 한국경영과학회 2017 한국경영과학회 학술대회논문집 Vol.2017 No.4

Selective disassembly sequencing with uncertain disassembly operation times under parallel disassembly environment

Hyung-Won Kim(김형원),Chuljin Park(박철진),Dong-Ho Lee(이동호) 대한산업공학회 2017 대한산업공학회 춘계학술대회논문집 Vol.2017 No.4

SSI 토론 수업에서 SNS 활용이 성격특성별 의사결정능력에 미치는 효과

장서윤 ( Seoyoon Jang ),차희영 ( Heeyoung Cha ),박혜민 ( Hyemin Park ),박철진 ( Chuljin Park ) 한국과학교육학회 2016 한국과학교육학회지 Vol.36 No.5

이 연구는 육색사고모자라는 창의적 기법을 적용한 SSI 토론 프로그램을 개발하여 SNS 토론과 기존 면대면 토론 후 논증유형의 차이와 학생의 성격특성별 의사결정능력에 미치는 효과를 알아보았다. 맞춤아기, 배아줄기세포연구, 낙태의 합법성을 주제로 한 3가지 SSI 토론 수업을 SNS를 활용한 토론 집단과 면대면 토론 집단으로 각각 2 학급씩 나누어 학생별 성격특성 검사지를 통해 학생의 성격유형을 외향성, 수용성, 성실성으로 구분하였다. 그리고 두 집단 모두 창의적 사고 기법인 육색사고모자 기법을 이용한 창의적 토론방법을 사전 교육한 후 수업을 진행하였다. 토론 활동이 끝난 후 SNS를 활용한 토론을 한 학생들의 토론 내용은 텍스트로 저장하였고 면대면 토론을 한 학생들의 토론과정에 작성한 활동지와 수업 활동을 촬영한 동영상과 녹음파일을 전사 후 분석한 내용을 바탕으로 학생들이 주제에 대한 최종의견을 주장할 때 사용한 논증 유형과 성격특성별 의사결정능력결과의 차이를 비교하였다. SNS 토론과 면대면 토론에서 사용한 논증유형을 분석한 결과 가장 많이 사용한 논증유형은 인과 유형이었고, SNS 토론의 경우 인과 유형 다음으로 많이 사용한 논증유형은 징표, 유추, 권위, 동기 순이었다. 그에 비해 면대면 토론 결과 인과 유형이 전체 논증 유형의 76% 이상이었고, 나머지 논증 유형은 거의 사용하지 않았거나 주제에 따라 유추, 권위, 동기의 논증 유형을 1∼2회 정도 사용하였음을 알 수 있었다. 그리고 면대면 토론을 한 학생보다 SNS 토론을 한 학생들이 인과 이외에도 일반화, 분류화와 병렬적 사례 등의 다양한 논증유형을 사용하였다. 학생의 성격특성별 의사결정능력의 세 가지 요인인 쟁점의 복잡성, 관점의 다양성, 탐구의 객관성 결과를 분석해보면 의사결정능력의 `쟁점의 복잡성`요인에서는 수용성의 학생그룹에서만 SNS 토론집단과 면대면 토론집단 간에 유의미한 차이가 나타났고, `관점의 다양성`요인에서는 외향성, 수용성, 성실성 모두 SNS 토론집단과 면대면 토론집단 간에 유의미한 차이가 있었다. 마지막으로 `탐구의 객관성`요인에서는 외향성, 수용성, 성실성 모두 SNS 토론집단과 면대면 토론집단 간에 유의미한 차이가 없었다. 연구 결과 육색사고모를 이용한 SSI 주제의 토론수업이 기존의 면대면 토론보다 SNS 토론이 학생들이 다양한 논증유형을 사용해 주장하는데 효과적인 방법이고 의사결정능력 검사의 `관점의 다양성`의 요인에서 성격특성에 관계없이 SNS 토론이 더 효과적이라는 것을 알 수 있었다. 따라서 SSI 주제에 대해 육색사고모자를 활용한 SNS토론이 주제에 대한 다양한 관점을 고려해 보고 의사결정을 하는데 효과적인 방법의 하나로 될 수 있음을 알 수 있었다. This study developed an SSI (Socio-Scientific Issue) discussion program that applies a creative technique called six thinking hats, and then investigated the differences in argumentation patterns and effects on the decision-making abilities of each character feature of students between SNS debate and existing face to face debate. There were three SSI themes - Designer Babies, embryonic stem cell study, and legitimacy of abortion. Students were divided into two groups, the debate group using SNS and face to face debate group. The character patterns of students were divided to `extraversion,` `agreeableness,` and `conscientiousness` through test sheets for character features for each student. Both groups were educated for creative discussion methods using six thinking hats and then, the class progressed. As a result of analyzing argumentation patterns used in SNS debate and face to face debate, the most used argumentation pattern was the "cause pattern." But comparing to face to face debate, other patterns (mark, inference, authority, motive) were also used in SNS debate. The study analyzed three factors of decision-making ability for each character feature of students such as complexity, perspectives, and inquiry. As a result, for `complexity` factor, there was a significant difference between SNS debate group and face to face debate group only in the student group of Agreeableness. For `perspectives` factor, there were significant differences between SNS debate group and face to face debate group in all three characters. Finally, for inquiry, there were no significant differences between SNS debate group and face to face debate group in all three characters. Accordingly it would be necessary to apply SNS debate using the six thinking hats in SSI education to enhance perspectives.

사파이어 화학기계적 연마에서 결정 방향이 재료제거 특성에 미치는 영향

이상진(Sangjin Lee),이상직(Sangjik Lee),김형재(Hyoungjae Kim),박철진(Chuljin Park),손근용(Keunyong Sohn) 한국트라이볼로지학회 2017 한국윤활학회지(윤활학회지) Vol.33 No.3

Sapphire is an anisotropic material with excellent physical and chemical properties and is used as a substrate material in various fields such as LED (light emitting diode), power semiconductor, superconductor, sensor, and optical devices. Sapphire is processed into the final substrate through multi-wire saw, double-side lapping, heat treatment, diamond mechanical polishing, and chemical mechanical polishing. Among these, chemical mechanical polishing is the key process that determines the final surface quality of the substrate. Recent studies have reported that the material removal characteristics during chemical mechanical polishing changes according to the crystal orientations, however, detailed analysis of this phenomenon has not reported. In this work, we carried out chemical mechanical polishing of C(0001), R(1102), and A(1120) substrates with different sapphire crystal planes, and analyzed the effect of crystal orientation on the material removal characteristics and their correlations. We measured the material removal rate and frictional force to determine the material removal phenomenon, and performed nano-indentation to evaluate the material characteristics before and after the reaction. Our findings show that the material removal rate and frictional force depend on the crystal orientation, and the chemical reaction between the sapphire substrate and the slurry accelerates the material removal rate during chemical mechanical polishing.