축소 화학반응 모델링에 의한 탄화수소 연료의 정화지연 특성

김형욱(Hyunguk Kim),배상수(Sangsoo Pae),민경덕(Kyoungdoug Min) 한국자동차공학회 2001 한국 자동차공학회논문집 Vol.9 No.4

학습자 활동 중심 과학 수업이 초등학생의 과학에 대한 태도, 학업성취도 및 개념 지속성에 미치는 영향

김형욱 ( Hyunguk Kim ),정소진 ( Sojean Jeong ),이효녕 ( Hyonyong Lee ) 경북대학교 과학교육연구소 2018 科學敎育硏究誌 Vol.42 No.2

이 연구의 목적은 학습자 활동 중심 과학수업 프로그램을 개발하고, 초등학교 4학년 학생들에게 적용하여 학생들의 과학에 대한 태도, 학업성취도 및 개념 지속성에 미치는 영향을 분석하는 것이다. 이를 위하여 ‘화산과 지진’에 관련한 초등학교 4학년 교과 내용을 12차시에 걸쳐 재구성을 진행하였으며, 두 집단으로 학급을 나눈 다음 비교집단에는 일반적인 과학수업을 적용하였고, 실험집단에는 글쓰기, 만들기, 표현하기 등 학습자중심활동이 포함된 프로그램을 수업에 적용하였다. 적용 전과 후 두 집단에 과학에 대한 태도, 학업 성취도, 개념 지속성을 알아보기 위한 마인드맵의 자료를 수집하고 마인드맵 채점기준을 적용하여 분석하였다. 연구 결과, 실험집단과 비교집단의 사후 검사 결과 과학에 대한 태도의 하위영역인 인식, 능력, 가치, 흥미지속성에서 모두 통계적으로 유의미한 차이를 나타냈는데, 특히 흥미지속성에서 가장 차이가 큰 것으로 분석되었다. 학업성취도와 관련해서는 사후성취도 검사 결과 실험집단이 비교집단보다 평균 점수가 높았으며, 사전 성취도 검사 결과와 비교할 때에도 실험집단은 평균 점수의 향상이 확인되었다. 또한 사후 성취도 검사 결과 두 집단은 통계적으로 유의미한 것으로 나타났다. 사후 성취도 검사 이후 실시한 개념 지속성 검사에서는 실험집단이 비교집단보다 마인드맵 분석의 평가 기준인 중심원, 가지, 표현 영역에서 모두 평균 점수가 높았으며, 가지 영역을 제외한 두 영역에서 모두 통계적으로 두 집단이 유의미한 차이를 보였다. 따라서 학습자 활동 중심 과학수업은 과학에 대한 태도, 학업성취도 및 학생들의 개념 지속성에 효과가 있었다. 학습자 활동 중심과학수업을 실제 교육 현장에서 적극적으로 도입하고 활용한다면 교실수업을 개선시키는 데에 효과가 있으리라 기대된다. The purposes of this study were to develop a learner activity-centered science class program, apply it to the fourth-grade elementary students, and analyze its effects on their attitude towards science, academic achievement, and concept sustainability. To this end, the content of the fourth-grade elementary subject related to ‘volcanoes and earthquakes’ was reorganized through 12 periods, and the class was divided into two groups. Then, general science class was applied to the comparative group, and the learner activity-centered science class program including writing, making, and expressing was applied to the experimental group. In order to compare the two groups regarding attitude towards science, academic achievement, and concept sustainability before and after the application, mind map data was collected and analyzed based on mind map grading criteria. As a result of the post-test, the two groups showed statistically significant differences in all the sub-factors of attitude towards science, that is, recognition, ability, value, and interest sustainability, especially in interest sustainability. As for academic achievement, as a result of the post-achievement test, the experimental group had higher average scores than the comparative group, and it also showed improved scores compared to the pre-achievement test results. In addition, as a result of the post-achievement test, both the two groups showed statistically significant results. In the concept sustainability test after the post-achievement test, the experimental group had higher average scores than the comparative group in the areas of center circle, branches, and expression, which were the evaluation criteria for the mind map analysis, and the two groups showed statistically significant differences in the areas of center circle and expression, except for branches. In conclusion, learner activity-centered science class turned out to be effective on students’ attitude towards science, academic achievement, and concept sustainability. If the learner activity-centered science class program is actively introduced and used in actual educational sites, it is expected to contribute to improving related classes.

[디젤엔진부문] 축소 화학반응 모델링에 의한 탄화수소 연료의 점화지연 특성

김형욱(Hyunguk Kim),배상수(Sangsoo Pae),민경덕(Kyoungdong Min) 한국자동차공학회 2000 한국자동차공학회 춘 추계 학술대회 논문집 Vol.- No.-

Reduced chemical kinetics model has been derived, which can be applicable for ignition model of hydrocarbon fuels, and contains 23 reactions and 18 species. The present model is validated with the experimental data, where the ignition delays of several hydrocarbon fuels, such as n-heptane, i-octane, n-decane and DME(dimethylether), are measured as equivalence ratios are varied. Especially, the effects of different fuels on ignition delays can be explained by changing the rate constants of three reactions among the present model. As a result, the proposed model can be applicable to two stage ignition model of Diesel combustion

SAR Image 복구를 위한 Windowing 적용 효과 연구

김형욱(Hyunguk Kim),고진환(Jinhwan Koh),강경목(Kyeongmok Kang),김진혁(Jinhyuk Kim) 대한전자공학회 2015 대한전자공학회 학술대회 Vol.2015 No.6

SAR(Synthetic Aperture Radar)는 Microwave를 이용하는 Radar 이다. Platform 이 Microwave 를 쏘고, 대상 물체 (Target)에서 되돌아오는 후방 산란파 (Back-scattering) 신호를 2차원 영상(SAR Image)으로 기록하는 기법이다. 본 논문에서는 SAR Image 복구를 위해 SAR Image Processing에 Window를 적용하는 Simulation을 통하여 Windowing의 적용 효과를 연구 하였으며, 그 결과 Blackman Window가 가장 좋은 성능 향상을 보였다.

SAR image 복구를 위한 Window 적용 효과 연구

김형욱(Hyunguk Kim),고진환(Jinhwan Koh) 대한전자공학회 2015 전자공학회논문지 Vol.52 No.12

SAR(Synthetic Aperture Radar)는 radio wave를 이용하여 영상 정보를 얻는 Radar이다. Platform이 radio wave를 방사하여, 대상 물체에서 되돌아오는 후방 산란파 (Back-scattering) 신호를 거리에 따라 2차원 영상(SAR image)으로 기록하여 지형도를 작성한다. 본 논문에서는 SAR image 복구를 위해 SAR image processing에서 다양한 window를 적용하는 시뮬레이션을 통하여 window의 적용 효과를 연구하였으며, 그 결과 신호의 SNR 측면에서는 Flattop window가 가장 좋은 성능 향상을 보여 주는 것을 확인하였다. SAR is a Radar to obtain the video information using a radio wave. Platform emit the radio wave, depending backscattered waves returned from the target object the signal to the distance, to create a topographical map is recorded in two-dimensional image. In this paper, through a simulation to apply a variety of window in the SAR image processing for SAR image recovery is to study the application effect of the window, as a result, at the side of the signal of the SNR, Flattop window to improve the best performance it was confirmed to show.

아두이노의 여러 센서를 이용한 ‘중력 가속도 측정장치’ 만들기 발명 교육 프로그램이 초등과학영재 학생들의 창의적 문제해결력 및 과학 태도에 미치는 영향

김형욱(Kim Hyunguk) 학습자중심교과교육학회 2020 학습자중심교과교육연구 Vol.20 No.17

The purpose of this study is to develop gravitational acceleration measuring device inventing educational program that uses Arduino s various sensors and apply it to science-gifted elementary school students, to examine its effects on creative problem solving and attitude towards science. For this purpose, ten invention educational programs which include Arduino s theories on manipulatory abilities and gravitational acceleration, as well as various invention techniques, were developed then applied to forty science-gifted elementary school students. When comparing the before and after results of applying the invention education program, significant improvements were shown in all sub-domains of creative problem solving. Also, the students utilized Arduino s various sensors, diversified falling objects and Arduino s controls in a self-directed manner. As for the attitude towards science, all sub-domains of recognition , ability , value and continued interests showed significant improvements after applying the program. Findings of this study will be able to suggest new educational methods in regard to coding and physical computing, which are becoming important due to the fourth industrial evolution, and also provide a new model in regard to invention education programs. 이 연구는 아두이노의 여러 센서를 이용한 ‘중력 가속도 측정장치’ 만들기 발명 교육 프로그램을 개발하고 초등과학영재 학생들에게 적용하여 창의적 문제해결력 및 과학 태도에 미치는 영향을 알아보는 데 목적이 있다. 이를 위하여 아두이노의 조작능력 및 중력 가속도에 대한 이론과 여러 가지 발명 기법에 관한 내용이 포함된 10 차시의 발명 교육 프로그램을 초등과학영재 학생 40명에게 적용하였다. 적용 결과, 학생들은 발명 교육 프로그램의 투입 전과 투입 후를 비교하였을 때, 창의적 문제해결력의 하위영역 모두에서 유의미한 향상을 보였다. 또한, 학생들은 아두이노의 여러 가지 센서를 자기주도적으로 활용하고 있었으며, 낙하 물체를 다양화하고, 아두이노의 컨트롤을 다양화 하였다. 과학 태도에서도 역시 프로그램 적용 전과 비교하여 하위영역인 ‘인식’, ‘능력’, ‘가치’, ‘흥미지속성’ 모두에서 유의미한 향상을 보였다. 이 연구의 결과는 4차 산업 혁명을 통해 중요해지고 있는 코딩과 피지컬 컴퓨팅에 관한 새로운 교육 방법을 제시해줄 수 있을 것이며, 아울러 발명 교육 프로그램에도 새로운 모델을 제공해줄 수 있을 것으로 기대된다.

공기청정기 내 시로코 팬과 모터의 상대적 위치에 따른 유동장 및 공력 성능 분석

김형욱(Hyunguk Kim),이정수(Jungsoo Lee),이지형(Jihyeong Lee),조진수(Jinsoo Cho) 한국항공우주학회 2020 한국항공우주학회 학술발표회 논문집 Vol.2020 No.11

유튜브 과학 채널에 대한 이용실태 분석 및 채널 판별 예측 모형 평가 - 소셜 빅데이터 분석 및 머신 러닝 활용을 중심으로 -

김형욱 ( Hyunguk Kim ),송진웅 ( Jinwoong Song ) 한국교육공학회 2020 교육공학연구 Vol.36 No.2

본 연구에서는 유튜브 과학 채널에 대한 대중들의 관심과 이용실태 및 특성을 알아보기 위하여 구독자 수와 동영상 수가 많은 두 개의 채널을 선정하고, 소셜 빅데이터 분석의 관점에서 연구를 수행하였다. 또한, 머신 러닝을 이용하여 유튜브 채널 판별에 대한 예측모형의 평가로 대중들의 반응에 대한 체계적인 탐색 가능성을 살펴보았다. 연구 결과, ‘1분과학’이 ‘과학쿠키’보다 조회수, 좋아요수, 싫어요수, 댓글수의 유튜브 지표에서 모두 평균이 높았다. 하지만, 조회수가 좋아요수로 귀결되는 추세선 분석 결과는 ‘과학쿠키’가 ‘1분과학’보다 높은 수준을 가지는 것으로 나타났다. 또한, 대중들이 많은 좋아요수를 통해 관심을 보인 동영상의 주제는 우주와 양자역학에 관련된 주제였다. 채널을 개설한 이후부터 분석한 댓글 추이도 위의 2가지 주제의 동영상이 주목을 받거나 업로드가 되었던 시기에 눈에 띄는 변화를 보였다. 머신 러닝을 이용한 유튜브 채널 판별의 예측 모형 분석결과는 SVM의 시그모이드형 커널 함수가 90.06%의 정확도를 보여 가장 성능이 우수한 모형이었다. 그리고 랜덤 포레스트 모형, 로지스틱 회귀분석도 각각 89.96%, 88.20%의 높은 정확도를 가진 것으로 나타났다. 의사결정 나무 모형과 knn 분석의 정확도는 앞선 모형들과 비교하였을 때 다소 낮은 편이었으나, 인공 신경망 모형은 다양한 조합의 활성 함수와 은닉 노드의 개수 변화에도 불구하고 모형의 성능이 개선되지 않았다. 본 연구의 결과를 토대로 빅데이터 분석과 머신 러닝을 활용하여 대중들의 관심사를 신속하게 파악하고 그 관심이 높아지고 있는 분야에 대한 교육이 이루어져야 할 것이다. In this study, we investigated the public interest in YouTube science channels, the condition of use and characteristics, and selected two channels with many subscribers and videos and conducted research from the perspective of social big data analysis. In addition, this study investigated the possibility of systematic exploration of the reaction of the public with the assessment of a model for predicting the classification of YouTube channels, using machine learning. As a result of the study, “One-Minute Science” had a higher average in YouTube Indices, such as the number of views, the number of likes, the number of dislikes, and the number of comments than “Science Cookie.” However, as a result of trend line analysis in which the number of views led to the number of likes, “Science Cookie” had higher levels than “One-Minute Science.” In addition, the topics of videos in which the public showed interests through the number of likes were topics related to space and quantum mechanics. As for the change of comments analyzed since the opening of the channels, when the videos with the above two topics drew attention or were uploaded, there was a noticeable change. As a result of analysis of the model for predicting the classification of YouTube channels, using machine learning, the sigmoid kernel function of SVM was the model with the best performance, showing the accuracy of 90.06%. In addition, it turned out that the random forest model and logistic regression analysis had a high accuracy of 89.96% and 88.20%, respectively. The accuracy of the decision tree model and KNN analysis was somewhat lower than the previous models; however, the performance of the artificial neural network model did not improve, in spite of active functions in various combinations and the change of the number of hidden nodes. Based on the results of this study, big data analysis and machine learning should be used to quickly understand the public's interests and provide education on areas where interest is increasing.

인공지능 시대와 과학교육 : 인공지능의 자율성과 관계성을 중심으로

김형욱(Kim, Hyunguk) 한국열린교육학회 2021 열린교육연구 Vol.29 No.6

4차 산업혁명 시대는 세상을 급속도로 변화시키고 그 속도도 한층 빨라지게 만들었다. 이러한 변화는 우리 생활을 편리하게 만들었지만 인공지능이라는 새로운 존재와 함께 공존하게 됨을 의미한다. 그간 과학교육은 시대의 요구를 반영하며 다양한 방식으로 변모해 왔다. 하지만 네트워크의 폭발적 성장과 비인간적 존재와의 역동적인 연결 상황이 주는 과학교육의 전체적인 지향점을 제시한 연구는 없었다. 따라서 본 연구는 인공지능 시대의 과학교육이 나아가야 할 방향과 시사점을 인공지능의 자율성과 관계성을 중심으로 조명하고자 한 연구이다. 연구 결과, 인공지능의 자율성의 수준은 인간과 비교할 때 준자율적 수준인 것으로 나타났다. 이는 빅데이터에 대한 처리 속도가 매우 빨라져 과학교육적인 측면에서 이용할 수 있는 정보의 양은 많아지고 질은 높아지지만, 데이터 이용상에 발생할 수 있는 오류 문제와 유연한 문제해결을 위한 통찰력에는 한계점이 있음을 의미한다. 따라서 교사의 역할은 단지 데이터만을 위한 인공지능의 도구적 활용을 넘어선 빅데이터 기반의 지식의 상생적 매개자 역할이 되어야 한다. 또한, 현재 과학교육에서 강조하고 있는 문제해결 역량에 인간의 감성적 가치 요소가 포함된 새로운 개념의 핵심역량을 제시해야 할 것이다. 인공지능과의 관계성 측면에서는 근대적인 이분법적 사고를 지양하고 상호작용 중심의 현대적인 관점을 초월하여 좀 더 유기적인 관계 개념인 시스템적 관점을 지향해야 한다. 또한, 인공지능이 가지고 있는 표현의 편리성과 유연성은 창의성의 다원주의적 해석이 가능하게 하며, 집단 창의성 발현에 다양성을 추구할 수 있다. 그리고 인공지능과의 학습공동체 조직으로 인한 적응적 교수환경 조성 및 인지적 자원의 공유가 새로운 과학 학습의 개념을 보여줄 것이다. 본 연구를 토대로 짧아진 기술 발전 주기와 인공지능 시대에 필요한 과학교육의 방향을 제시하고 올바른 인재상을 도출하여 다가오는 새로운 시대를 현명하게 준비하는 척도가 되기를 기대하는 바이다. The era of the 4th Industrial Revolution has rapidly changed the world and further accelerated the pace at which this has taken place. Such a change has made our lives more convenient, but it means coexistence with new beings. Science education has hitherto transformed in a variety of ways by reflecting the demands of this new era. However, no studies have offered an overall point of direction for science education provided by a dynamic situation of connection between the explosive growth of networks and nonhuman beings. Therefore, the present study attempted to shed light on the direction and implications of science education in the era of artificial intelligence with a focus on the autonomy and relatedness of artificial intelligence. The results of the study indicated a semi-autonomous level of autonomy for artificial intelligence when compared to humans. This means there are limitations with regard to insights into error issues that can occur in data use and their resolution. With that said the huge increase in processing speed for big data has improved the quality and the amount of information available from an aspect of science education. Therefore, Transcending the instrumental use of artificial intelligence simply for data collection, the role of the teacher is to serve as a mediator for coexistence with regard to big data-based knowledge. Furthermore, it must offer a new concept of core competencies, which adds human emotional value elements to a problem-solving competency emphasized by science education. From an aspect of relatedness with artificial intelligence, it must avoid modern binary thinking and transcend the interaction-based contemporary perspective, with an aim at a more organic relationship concept―a systematic perspective. Furthermore, the convenience and flexibility of expression possessed by artificial intelligence enables a pluralistic interpretation of creativity and the pursuit of diversity in manifestations of group creativity. In addition, the building of an adaptive teaching environment and the sharing of cognitive resources, as a result of organizing learning communities with artificial intelligence, will show a new concept of science learning. The present study is expected to serve as a scale for wisely preparing for the approaching new era by presenting a direction for a science education necessary to a shortened cycle of technological advancement and the era of artificial intelligence and subsequently by producing the right model of talent.

초등학교 복식학급 과학 수업을 진행하는 교사들의 경험: 현상학적 접근 방법을 중심으로

김형욱 ( Kim Hyunguk ),문성윤 ( Mun Sungyun ),이효녕 ( Lee Hyonyong ) 부산대학교 과학교육연구소 2021 교사교육연구 Vol.60 No.4

이 연구의 목적은 현상학적 연구 방법을 통하여 초등학교 복식학급 과학 수업을 진행한 교사들의 경험에 대하여 이야기를 듣고 교사들의 어려움과 교육적 성찰의 의미를 심층적으로 탐색하고 이해하는 것이다. 이를 위해 4명의 초등학교 복식학급 담당 교사에게 Seidman 이 제시한 3단계 면담법을 사용한 질문지를 제공하였고, 인터뷰 후 진술을 녹음, 전사 하였으며 이 중 유사한 패턴을 보이는 주제를 선정하여 분석하였다. 연구결과는 다음과 같다. 첫째 초등학교 복식학급 교사들은 과학 수업을 진행하면서 몇 가지 어려움을 겪는 것으로 나타났다. 교육과정을 재구성 할 때 어려움을 겪었으며, 학생들 수준에 맞는 개별화 교육에 부담을 느끼기도 하였다. 그리고 수업 시간 및 수업 준비 시간이 부족하다고 느끼고 있고, 과학과 교육에서 중요한 역할을 하는 수업 자료를 개발 또는 제작하는데 어려움을 겪었다. 또 과학과 수행평가 부분과 위험한 실험이 진행될 때 안전 문제를 어려움으로 꼽았다. 둘째, 초등학교 복식학급 교사들은 과학 수업을 하면서 다양한 교육적 성찰을 이끌어 내었다. 높아진 자기 효능감을 발견하였으며, 탐구 학습 중심의 교육으로 교사와 학생 간 상호작용 정도도 일반 학급에 비하여 활발한 모습을 찾을 수 있다고 하였다. 하지만 교사들은 복식학급 수업 지원의 부족을 아쉬운 점으로 생각하고 있었다. 이 연구를 통하여 초등학교 복식학급 교사들은 과학 수업을 진행하면서 일반학급과 다른 많은 경험을 하고 어려움을 겪기도 하지만 다른 교사들이 느낄 수 없는 큰 성취감과 교사로의 자신감을 인지하고 있음을 알 수 있었다. The purpose of this study was to explore the elementary school teachers’s experiences of teaching science in multiple classes and to understand the meaning of educational reflection and their difficulties in depth through phenomenological methods. The four elementary school teachers teaching multiple classes were interviewed according to Seidman’s 3-step interview questionnaires, the interviews were recorded and transcribed, and lastly topics were selected and analysed for similar patterns. The results were as follows. First, the teachers showed some difficulties in teaching science. They had difficulties in reconstructing the curriculum and felt some pressure in individualized education that matches each student’s level. Also they had some troubles due to insufficient class hours and class preparation time as well as in making teaching materials that play an important part in both science and education. In addition, they pointed out safety issues as difficulties when conducting performance evaluations and dangerous experiments. Second, the teachers led various educational reflections while teaching science in multiple classes. They responded that they found higher self-efficacy and more active teacher-student interaction than the general classes through inquiry learning-centered education. However, they pointed out the lack of support for multiple classes as unsatisfactory. Through the results, it was found that even though the teachers were teaching multiple classes had difficulties and different experiences than other general teachers while teaching science, they experienced a big sense of accomplishment and confidence as teachers that the general class teachers could not ever feel.