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    컴퓨터 개념학습을 위한 온톨로지 기반 선행조직자 활용 수업 연구 = A Study on the Class Using the Advance Organizer Based on the Ontology for Computer Concept Learning

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    https://www.riss.kr/link?id=T12893180

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    다국어 초록 (Multilingual Abstract) kakao i 다국어 번역

    The purposes of this study are to design an advanced organizer structure model with ontology and to confirm the model's educational effects so as to improve students' academic achievement and creative problem-solving ability. Both the ICT revised curriculum in 2007 which strengthened the contents reducing the weight of application software's simple functional education, improving the theory and understanding of information science and the contents for problem-solving method and procedure and the ICT revised curriculum in 2009 which rationalizes quantity and standard of subjects and strengthens the relations between the subjects and grades became an opportunity to renovate the identity of the ICT class.
    But, in the educational site where the revised curriculum is actually operated, all of contents in the subject cannot be understood because of the vagueness of information science's concept, confused teaching methods and insufficiency of large quantity and learner's standard as well as difficulties to achieve the goal. In addition, it is difficult to grasp generally the content and concept of information curriculum organized systematically and cumulatively or structuralize it for learner's awareness structure. Further, it is insufficient to suggest the part that learner's advance knowledge necessary to understand the concept can be applied, and therefore the new information curriculum lets learners lose interests and feel difficulty.
    This study intends to overcome restricts of several curriculum's operation in the concepts of information studying, consider them in relation to the whole context all the time in any grade and at any time. For this goal, we design an advance organizer structure model based on ontology which can apply advance organizer and supplements each concept creatively. In addition, an electronic textbook was developed and applied to educational site as the assistant tool for maximizing the model's effectiveness.
    The pre-to-post independent t-test was conducted for all of experimental group and controlled group on middle school students' academic achievement and creative problem-solving tendency so as to examine the effects of the class applying the advance organizer structure model.
    As the result of the test, the experimental group and controlled group who were considered as the same group in the pre-test showed significant difference of standard .037(p<.05) in academic achievement test. The result shows that it reduced the burden of class by provide the concepts related to information, which learners generally considered to be difficult and complicated. Further, the creative advance organizer developed by learner's actual pre-knowledge minimized learner's awareness load and reduced the burden of classes. In addition, they autonomously learned the main theory of information science accurately with interest by applying the electronic textbook that is an assistant tool of model.
    Also, in the test of creative problem-solving tendency, the experimental group and the controlled group showed significant differences such as the whole standard .021(p<.05) as well as awareness .009(p<.05) and knowledge organization .001(p<.05) in the post-test. However, it did not show significant difference with .629(p>.05) in affective domain. The results are analyzed as follows. Firstly, the advance organizer structure model prepared the base to apply strategy for solving problems because of the spread through the combination of learner's experience knowledge in the past and new concepts and restructuring knowledge structure from the aspect of awareness factor. Secondly, each existing concept suggested relationship and stratification of each concept with ontology getting out of individual studying of each existing concept from the aspect of knowledge structure factor. Therefore, it means that the learner can obtain an opportunity of thinking by structuring and connecting concepts. Finally, from the affective factor, teacher's asking and progressing method showed limitation for learner's significant studying attitude in recalling and vitalizing learner's related settlement meaning (awareness structure). It is because temporal limitation couldn't provide more free environment and problem situation.
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    The purposes of this study are to design an advanced organizer structure model with ontology and to confirm the model's educational effects so as to improve students' academic achievement and creative problem-solving ability. Both the ICT revised curr...

    The purposes of this study are to design an advanced organizer structure model with ontology and to confirm the model's educational effects so as to improve students' academic achievement and creative problem-solving ability. Both the ICT revised curriculum in 2007 which strengthened the contents reducing the weight of application software's simple functional education, improving the theory and understanding of information science and the contents for problem-solving method and procedure and the ICT revised curriculum in 2009 which rationalizes quantity and standard of subjects and strengthens the relations between the subjects and grades became an opportunity to renovate the identity of the ICT class.
    But, in the educational site where the revised curriculum is actually operated, all of contents in the subject cannot be understood because of the vagueness of information science's concept, confused teaching methods and insufficiency of large quantity and learner's standard as well as difficulties to achieve the goal. In addition, it is difficult to grasp generally the content and concept of information curriculum organized systematically and cumulatively or structuralize it for learner's awareness structure. Further, it is insufficient to suggest the part that learner's advance knowledge necessary to understand the concept can be applied, and therefore the new information curriculum lets learners lose interests and feel difficulty.
    This study intends to overcome restricts of several curriculum's operation in the concepts of information studying, consider them in relation to the whole context all the time in any grade and at any time. For this goal, we design an advance organizer structure model based on ontology which can apply advance organizer and supplements each concept creatively. In addition, an electronic textbook was developed and applied to educational site as the assistant tool for maximizing the model's effectiveness.
    The pre-to-post independent t-test was conducted for all of experimental group and controlled group on middle school students' academic achievement and creative problem-solving tendency so as to examine the effects of the class applying the advance organizer structure model.
    As the result of the test, the experimental group and controlled group who were considered as the same group in the pre-test showed significant difference of standard .037(p<.05) in academic achievement test. The result shows that it reduced the burden of class by provide the concepts related to information, which learners generally considered to be difficult and complicated. Further, the creative advance organizer developed by learner's actual pre-knowledge minimized learner's awareness load and reduced the burden of classes. In addition, they autonomously learned the main theory of information science accurately with interest by applying the electronic textbook that is an assistant tool of model.
    Also, in the test of creative problem-solving tendency, the experimental group and the controlled group showed significant differences such as the whole standard .021(p<.05) as well as awareness .009(p<.05) and knowledge organization .001(p<.05) in the post-test. However, it did not show significant difference with .629(p>.05) in affective domain. The results are analyzed as follows. Firstly, the advance organizer structure model prepared the base to apply strategy for solving problems because of the spread through the combination of learner's experience knowledge in the past and new concepts and restructuring knowledge structure from the aspect of awareness factor. Secondly, each existing concept suggested relationship and stratification of each concept with ontology getting out of individual studying of each existing concept from the aspect of knowledge structure factor. Therefore, it means that the learner can obtain an opportunity of thinking by structuring and connecting concepts. Finally, from the affective factor, teacher's asking and progressing method showed limitation for learner's significant studying attitude in recalling and vitalizing learner's related settlement meaning (awareness structure). It is because temporal limitation couldn't provide more free environment and problem situation.

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    국문 초록 (Abstract) kakao i 다국어 번역

    본 연구의 목적은 학업성취도와 창의적 문제해결력 향상을 위하여 ‘온톨로지 기반의 선행조직자 구조화 모형’을 설계하고 해당 모형의 교육적 효과를 확인하기 위한 것이다. 응용 소프트웨어의 단순 기능 교육 비중을 축소하고, 정보과학의 원리와 이해를 증진시킬 수 있는 내용, 문제해결 방법과 절차에 대한 내용을 강화한 2007 개정 교육과정과 교과의 양과 수준을 적정화하고 교과 간&#8228;학년 간 연계성을 강화한 2009 개정 교육과정은 정보 교과의 정체성을 새롭게 하는 계기가 되었다. 그러나 실제로 개정된 교육과정을 운영하고 있는 교육현장에서는 정보과학에 대한 개념의 모호성, 교수방법에 대한 혼란, 많은 분량 및 학습자 수준에 대한 고려가 미흡하여 교과서의 내용을 모두 소화하기 어렵고, 목표를 달성하는데 따른 어려움을 토로하고 있는 실정이다. 또한, 단계적&#8228;누가적으로 구성되어 있는 정보 교육과정의 내용 및 개념을 전반적으로 파악하거나 관련지어 학습자의 인지구조에 적합하게 구조화시키기 어렵고, 개념 이해에 필요한 학습자의 선행지식을 활용할 수 있는 부분에 대한 제시가 부족하여 흥미를 잃게 하고 어렵게 느껴지게 하는 요인으로 작용하고 있다.
    따라서 본 연구에서는 정보과학 학습에서 여러 교육과정 운영상의 제약을 극복하여 어느 학년 및 시점에서 학습이 이루어지더라도 항상 전체적인 맥락에서 관련지어 사고할 수 있도록 하고, 각 개념들마다 선행조직자 및 보충 자료를 창의적으로 활용할 수 있는 ‘온톨로지 기반 선행조직자 구조화 모형’을 설계하였다. 또한, 모형의 효과성을 극대화하기 위한 보조도구로 전자교과서를 개발하였다. 그리고 온톨로지 기반 선행조직자 구조화 모형 적용 수업이 중학생의 학업성취도와 창의적 문제해결성향에 미치는 영향을 알아보기 위해 실험집단과 통제집단 모두 사전 사후 독립표본 t-검증을 실시하였다.
    검증 결과, 학업성취도 검사에서는 사전검사에서 동질집단임이 입증되었던 실험집단과 통제집단이 사후검사에서는 유의미한 차이를 나타내었다(t=-2.124, p<.05). 이러한 결과는 일반적으로 학습자들에게 어렵고 복잡하게 여겨지는 정보 관련 개념들을 학습자의 실제 사전 지식을 바탕으로 개발된 창의적인 선행조직자를 제공함으로써 학습자의 인지부하를 최소화시켜서 수업의 부담감을 감소시켰음을 알 수 있다. 또한, 모형의 보조도구인 전자교과서를 활용함으로써 자기주도적으로 흥미를 가지고 주요 정보과학의 원리를 정확하게 학습하였음을 알 수 있다.
    또한, 창의적 문제해결 성향 검사에서는 사전에서 동질집단임이 입증되었던 실험집단과 통제집단이 사후검사에서는 유의수준 전체(t=-2.356, p<.05), 하위요인에서 인지적(t=2.678 p<.05), 지식구성(t=3.403, p<.05)은 유의미한 차이를 보였다. 그러나 정의적 영역에서는 유의미한 차이를 보이지 않았다(t=.485, p>.05). 이러한 결과는 첫째, 인지적 요인 측면에서 선행조직자 구조화 모형을 통해서 학습자의 과거 경험지식과 새로운 개념과의 연합, 지식구조의 재구조화를 통한 확산적 사고가 일어나 문제를 해결하는 데 있어 전략을 활용할 수 있는 기반을 마련해 주었다고 볼 수 있다. 둘째, 지식 구성적 요인 측면에서 각각의 개념들을 개별적으로 학습하는 기존의 방식에서 벗어나 온톨로지를 활용하여 각 개념들을 연관화 및 계층화시켜 제시함으로써 학습자로 하여금 개념들을 조직화하고 연관 지어 사고할 수 있는 기회를 제공하였다고 할 수 있다. 마지막으로 정의적 요인 측면에서는 학습자의 관련정착 의미(인지구조)를 회상 및 활성화 시키는데 교수자의 발문 및 수업 진행 기법이 학습자의 유의미학습 태세를 갖추도록 하는데 한계를 보였고, 시간의 제약으로 말미암아 좀 더 자유로운 환경과 문제 상황을 제공해 주지 못한 면이 작용한 것이라고 할 수 있다.
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    본 연구의 목적은 학업성취도와 창의적 문제해결력 향상을 위하여 ‘온톨로지 기반의 선행조직자 구조화 모형’을 설계하고 해당 모형의 교육적 효과를 확인하기 위한 것이다. 응용 소프트...

    본 연구의 목적은 학업성취도와 창의적 문제해결력 향상을 위하여 ‘온톨로지 기반의 선행조직자 구조화 모형’을 설계하고 해당 모형의 교육적 효과를 확인하기 위한 것이다. 응용 소프트웨어의 단순 기능 교육 비중을 축소하고, 정보과학의 원리와 이해를 증진시킬 수 있는 내용, 문제해결 방법과 절차에 대한 내용을 강화한 2007 개정 교육과정과 교과의 양과 수준을 적정화하고 교과 간&#8228;학년 간 연계성을 강화한 2009 개정 교육과정은 정보 교과의 정체성을 새롭게 하는 계기가 되었다. 그러나 실제로 개정된 교육과정을 운영하고 있는 교육현장에서는 정보과학에 대한 개념의 모호성, 교수방법에 대한 혼란, 많은 분량 및 학습자 수준에 대한 고려가 미흡하여 교과서의 내용을 모두 소화하기 어렵고, 목표를 달성하는데 따른 어려움을 토로하고 있는 실정이다. 또한, 단계적&#8228;누가적으로 구성되어 있는 정보 교육과정의 내용 및 개념을 전반적으로 파악하거나 관련지어 학습자의 인지구조에 적합하게 구조화시키기 어렵고, 개념 이해에 필요한 학습자의 선행지식을 활용할 수 있는 부분에 대한 제시가 부족하여 흥미를 잃게 하고 어렵게 느껴지게 하는 요인으로 작용하고 있다.
    따라서 본 연구에서는 정보과학 학습에서 여러 교육과정 운영상의 제약을 극복하여 어느 학년 및 시점에서 학습이 이루어지더라도 항상 전체적인 맥락에서 관련지어 사고할 수 있도록 하고, 각 개념들마다 선행조직자 및 보충 자료를 창의적으로 활용할 수 있는 ‘온톨로지 기반 선행조직자 구조화 모형’을 설계하였다. 또한, 모형의 효과성을 극대화하기 위한 보조도구로 전자교과서를 개발하였다. 그리고 온톨로지 기반 선행조직자 구조화 모형 적용 수업이 중학생의 학업성취도와 창의적 문제해결성향에 미치는 영향을 알아보기 위해 실험집단과 통제집단 모두 사전 사후 독립표본 t-검증을 실시하였다.
    검증 결과, 학업성취도 검사에서는 사전검사에서 동질집단임이 입증되었던 실험집단과 통제집단이 사후검사에서는 유의미한 차이를 나타내었다(t=-2.124, p<.05). 이러한 결과는 일반적으로 학습자들에게 어렵고 복잡하게 여겨지는 정보 관련 개념들을 학습자의 실제 사전 지식을 바탕으로 개발된 창의적인 선행조직자를 제공함으로써 학습자의 인지부하를 최소화시켜서 수업의 부담감을 감소시켰음을 알 수 있다. 또한, 모형의 보조도구인 전자교과서를 활용함으로써 자기주도적으로 흥미를 가지고 주요 정보과학의 원리를 정확하게 학습하였음을 알 수 있다.
    또한, 창의적 문제해결 성향 검사에서는 사전에서 동질집단임이 입증되었던 실험집단과 통제집단이 사후검사에서는 유의수준 전체(t=-2.356, p<.05), 하위요인에서 인지적(t=2.678 p<.05), 지식구성(t=3.403, p<.05)은 유의미한 차이를 보였다. 그러나 정의적 영역에서는 유의미한 차이를 보이지 않았다(t=.485, p>.05). 이러한 결과는 첫째, 인지적 요인 측면에서 선행조직자 구조화 모형을 통해서 학습자의 과거 경험지식과 새로운 개념과의 연합, 지식구조의 재구조화를 통한 확산적 사고가 일어나 문제를 해결하는 데 있어 전략을 활용할 수 있는 기반을 마련해 주었다고 볼 수 있다. 둘째, 지식 구성적 요인 측면에서 각각의 개념들을 개별적으로 학습하는 기존의 방식에서 벗어나 온톨로지를 활용하여 각 개념들을 연관화 및 계층화시켜 제시함으로써 학습자로 하여금 개념들을 조직화하고 연관 지어 사고할 수 있는 기회를 제공하였다고 할 수 있다. 마지막으로 정의적 요인 측면에서는 학습자의 관련정착 의미(인지구조)를 회상 및 활성화 시키는데 교수자의 발문 및 수업 진행 기법이 학습자의 유의미학습 태세를 갖추도록 하는데 한계를 보였고, 시간의 제약으로 말미암아 좀 더 자유로운 환경과 문제 상황을 제공해 주지 못한 면이 작용한 것이라고 할 수 있다.

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    목차 (Table of Contents)

    • Ⅰ 서론 1
    • 1. 연구의 필요성 및 목적 1
    • 2. 연구의 내용 및 방법 4
    • 3. 용어의 정의 5
    • 4. 연구의 제한점 7
    • Ⅰ 서론 1
    • 1. 연구의 필요성 및 목적 1
    • 2. 연구의 내용 및 방법 4
    • 3. 용어의 정의 5
    • 4. 연구의 제한점 7
    • Ⅱ 이론적 배경 9
    • 1. 개념 학습 9
    • 2. 개념의 위계적 처리 및 온톨로지 14
    • 3. 선행조직자 모형 27
    • 4. 교수체제설계 모형 49
    • 5. 전자교과서 58
    • Ⅲ 온톨로지를 활용한 선행조직자 구조화 모형 설계 70
    • 1. 설계 원리 및 절차 70
    • 2. 분석 74
    • 3. 설계 85
    • 4. 교수&#8228;학습 모형 개발 88
    • Ⅳ 수업 적용 및 분석 145
    • 1. 실험 가설 145
    • 2. 실험 대상 145
    • 3. 실험 설계 및 절차 146
    • 4. 검사 도구 148
    • 5. 실험 결과 150
    • 6. 결과 논의 154
    • Ⅴ 결론 및 제언 157
    • 1. 결론 157
    • 2. 제언 161
    • 참고문헌 163
    • ABSTRACT 175
    • 부록 179
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    참고문헌 (Reference)

    1. 온톨로지, 박진수, 노상규, , 2007

    2. 인지심리학, Matlin, Margaret W, 서울: 학지사, , 1974

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    4. Models of Teaching, Weil, M., , 1986

    5. 현대교수이론, 김호권, 교육문화사, , 1986

    6. A study of thinking, Austin,G.A., Goodnow,J.J., , 1956

    7. Flex 3 핵심노트, 노규남, 영진닷컴, , 2008

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