스마트 그리드에서 스타클버그 게임 이론을 이용한 수요반응

우맹맹 한양대학교 대학원 2015 국내박사

건물 내 스마트 그리드를 위한 수요 반응 알고리즘의 실험적 평가

김세환 한양대학교 대학원 2014 국내박사

오늘날 세계는 비약적인 성장에 따른 에너지 사용률 증가와 이에 따른 화석 에너지 고갈 그리고 화석 에너지 사용으로 인한 기후 변화에 대응하기 위해 풍력, 조력, 태양열 발전 등의 다양한 친환경적인 대체 에너지를 개발을 하고 있다. 이러한 상황들을 개선하기 위해 한정된 에너지를 효율적으로 사용하기 위한 방법으로 스마트 그리드가 주목 받고 있다. 스마트 그리드는 기존의 전력망에 정보기술과 양방향 전력 등을 융합한 지능형 전력망이다. 스마트 그리드는 정보기술을 이용하여 소비자가 전기요금과 전력소비량 등의 정보를 실시간으로 확인할 수 있도록 하여 소비자가 전기 사용량을 조절하도록 유도하여 기존의 비효율적인 전력 소비 환경을 개선할 수 있다. 그리고 양방향 전력 시스템을 채용하여 대체 에너지에서 발생되는 분산 전력을 수용할 수 있도록 하였다. 이러한 스마트 그리드를 구축하기 위해서는 주택, 건물, 산업 시설 내에서 전력을 사용하는 다양한 시스템과 장비들이 연동되어야 한다. 이를 위해서는 각 시설에 맞는 연구가 진행되어야 할 것이다. 본 논문에서는 이러한 스마트 그리드의 기술 구축을 촉진하기 위해서 건물을 대상으로 연구를 진행한다. 건물을 대상으로 연구를 진행하는 이유는 사무환경과 같이 일정한 규칙이 있다는 점과 인텔리전트 빌딩 또는 스마트 빌딩과 같이 많은 자동화가 진행되어 있다는 점, 그리고 에너지 사용률이 산업 시설 다음으로 많이 사용되기 때문이다. 본 논문에서는 스마트 그리드에서 전송되는 실시간 전력 수요 정보를 활용하여 건물에서 사용되는 에너지를 효율적으로 관리할 수 있는 방법으로 전략을 기반으로 하는 알고리즘을 제시하고, 이를 건물을 대상으로 구축한 실험 시설에 운용하여 연구를 진행하였다. 연구 방법은 제시된 알고리즘을 바탕으로 개발한 알고리즘 운용을 위해 개발된 프로그램과 알고리즘 운용을 통해 나온 제어명령이 국제 표준 통신 규격을 이용하여 개발된 장비들간에 제어명령을 전달하여 동작하는 방식에 대해서 설명한다. 이후 개발된 프로그램과 장비들을 건물을 대상으로 구축한 실험 시설에 설치하고, 실험 시설을 기반으로 건물에서도 알고리즘을 이용하여 건물을 운영 할 수 있는지를 확인하기 위한 동작 실험과 알고리즘을 효율적으로 운용할 수 있도록 알고리즘 주요 속성에 대한 실험을 진행하였다. 또한, 진행된 실험 결과를 분석하여 관리자가 알고리즘을 효율적으로 운용하기 위해서는 어떠한 것을 고려해야 하는지에 대한 도움을 줄 수 있는 정보를 제시하였다.

초등과학 '바닷가식물'에 대한 STEAM 체험학습 프로그램 개발 및 적용

고영준 제주대학교 교육대학원 2013 국내석사

초등학생의 ‘작은 생물’ 개념 및 인식을 향상시키기 위한 STEAM 프로그램의 개발 및 적용

최영미 제주대학교 교육대학원 2015 국내박사

본 연구는 초등과학 ‘작은 생물’과 관련된 개념 및 인식 조사를 통해 나타난 결과를 토대로 하여 이를 향상시키기 위한 방안으로 융합인재교육(STEAM) 프로그램을 개발하여 적용 효과를 알아보고자 하였다. 작은 생물에 대한 초등학생의 개념 이해 정도는 ‘작은 생물의 생김새와 사는 환경’과 ‘작은 생물의 특징’ 영역에서 낮았다. 도시와 농어촌 학생 간에 작은 생물에 대한 개념은 유의미한 차이가 있었으며(p<.001), 성별 간에도 여학생이 남학생보다 유의미하게 높았다(p<.001). 학년 간에는 6학년 학생이 5학년 학생보다 유의미하게 높은 이해 정도를 나타냈다(p<.05). 작은 생물에 대한 인식에 관해서는 미생물의 긍정적인 측면과 부정적인 측면을 모두 인식하고 있었고 작은 동식물에 대해서도 이로움과 해로움을 비슷한 비율로 인식하고 있는 것으로 나타났다. 또한 작은 생물의 서식 환경에 대해서는 작은 생물을 동식물에 국한하기보다 미생물까지 연상하는 경우에 서식 환경도 다양한 사례로 인식하고 있었다. 작은 생물을 연구하는 과학자에 대한 이미지는 과학자의 외형적 특징, 과학 도구, 과학자의 성별, 작업 환경, 과학자의 나이 등에 대해서 학생들 간에 차이를 보였다. 위의 작은 생물에 대한 개념 및 인식 연구 결과에서와 같이 초등학생들은 작은 생물에 대하여 적지 않은 오개념과 잘못된 인식을 갖고 있는 것으로 나타나, 이를 향상시키기 위한 전략으로서 작은 생물을 주제로 한 STEAM 프로그램을 개발하고 적용하여 그 효과를 알아보았다. STEAM 프로그램은 교과와 연계하여 차시별로 융합 요소를 포함하며, 다양한 활동을 경험하게 하고 동료와 협동함으로서 학생들의 성취감과 작은 생물에 대한 긍정적인 인식을 심어주도록 개발하였다. 개발한 STEAM 프로그램을 초등학교 일반학생과 과학영재 학생들에게 적용하여 그 효과를 알아보았다. 먼저 일반학생에게 STEAM 프로그램을 적용한 결과, 작은 생물에 대한 학업성취도(p<.05) 및 정의적 영역(p<.001)의 향상에는 효과적이었다. 그러나 탐구 능력에 있어서는 실험 집단이 비교 집단보다 사후 검사의 점수가 다소 높았으나 유의한 수준은 아니었다. 이를 보완하기 위해서는 과학 탐구 능력을 고려하여 프로그램을 개발할 필요가 있으며, 과학의 지식과 과정을 통합하여 지도하고 학생들이 과학적 사실을 수집할 기회를 충분히 주어야 할 것이다. 그리고 STEAM 프로그램을 투입한 실험 집단에 대한 만족도 조사 결과에서 학생들은 STEAM 수업에 대하여 매우 긍정적이었다. 한편 영재학생과 일반학생에 미치는 영향을 비교하기 위해 STEAM 프로그램을 적용한 결과는 다음과 같다. 집단 간의 학업성취도의 향상 비교에서 영재 집단은 일반 집단보다 유의미한 수준에서 높게 나타났다(p<.05). 그리고 과학 탐구 능력에서도 영재 집단이 일반 집단보다 STEAM 수업 후에 유의미하게 향상되었다(p<.05). 정의적 영역에서는 각 집단별로 영재 집단(p<.001)과 일반 집단(p<.01)에서 STEAM 수업이 매우 높은 효과를 보였고, 특히 영재 집단은 정의적 영역의 모든 하위 요소인 자신감, 즐거움, 가치에서 효과가 있었다. 그러나 집단 간 정의적 영역 향상도의 차이는 없는 것으로 나타났다. 영재 집단과 일반 집단 모두 STEAM 수업에 대한 만족도가 높았으며 모둠원과의 협동을 통해서 창의적인 산출물을 제작하였다. 한편, STEAM 수업 과정에서 영재 집단은 일반 집단보다 문제를 해결하기 위한 전략을 잘 활용하며 산출물의 유형도 일반 집단보다 영재 집단이 더 다양하게 나타났다. 본 연구의 결과를 토대로 작은 생물에 대한 오개념을 감소시키고 과학적 개념을 형성할 수 있는 적절한 탐구 활동이나 수업을 모색할 필요가 있다. 또한 작은 생물에 관한 인식을 탐색한 결과를 통해 앞으로 초등학교의 작은 생물 교육 및 환경 교육을 어떻게 접근해야 하는지에 대한 시사점을 제공할 수 있을 것이다. 아울러 앞으로 초등학생들이 과학 개념 및 탐구 능력을 습득하면서도 학습에 자신감과 즐거움, 흥미를 갖도록 하는 다양한 STEAM 프로그램의 자료 개발 및 보급이 꾸준히 이루어질 필요가 있다. The purpose of this study was to research effective teaching and learning approach regarding small organisms by developing and applying STEAM program based on elementary school students' scientific understanding and conception on small organisms. First, the study on conception of elementary students regarding small organisms was engaged to provide the basic data for effective teaching strategy by analyzing the inclination of their conceptions. Twenty three questions were developed to examine the conceptions of fifth and sixth grade 642 elementary school students. They had the comparatively low scientific knowledge on the level of understanding the concepts of small organisms of their own. In particular, the wrong answer rates of ‘appearance and environment’and‘characteristics’ sections were high. Furthermore, the significant differences were shown between urban and rural areas(p<.001), male and female students(p<.001), also fifth and sixth grades(p<.05). Next, the purpose of this study was to investigate elementary students' perceptions concerning inhabiting environments of small organisms through analysis of drawings and associated words. The participants were 449 elementary students from grades 5th and 6th living in J province. The results showed that the largest proportion of the students answered small-sized animals and/or plants as associated words about small organisms. The students had beneficial and detrimental perceptions about the influence of small sized organisms without a one-sided inclination. Students' conceptions of the habitats in which small organisms live were related to four categories, the ground, the hydrosphere, the living environment, and 'everywhere'. The study of image analysis on scientists studying small organisms was considered of perception for them by investigating images on scientists reflected in elementary student's drawing using a modified version of the Drawing-A-Scientist-Test. The participants were 530 of fifth and sixth graders consisted of 449 ordinary students and 81 science gifted students. The results indicated that more stereotypes of scientists' appearance were exhibited at sixth graders and city region group. Most of the students depicted indicators such as lab coat, glasses, scientific instruments for observing, indoor, male and young, whereas only a few students depicted collaborative work. There was statistically significant difference between girls and boys, because boys perceived male scientists only, while half of girls depicted female. More frequent research instruments and scientific captions were used when science gifted students depicted scientists studying small organisms. Third, the study was on the development of STEAM program regarding small organisms to develop STEAM teaching materials about 'world of small organisms' unit on elementary science education. The STEAM teaching materials includes students' STEAM book, teachers' guide, story-telling book and multimedia teaching aids consisted of practical resources to manage STEAM lessons. The whole program was designed from multidisciplinary integration to extradisciplinary integration through activities making creative products, meanwhile each period had discretionary S, T, E, A, M factors specifically. Finally, on the application effects of STEAM program was to apply lesson using them for the 5th and 6th graders. To examine the effects of integrated lesson on scientific knowledge, process skills, and affective domain, the study subjects were divided into two groups. The experimental group was composed of 69 individuals participated in STEAM lesson, while students of the control group were 67 individuals learned through general learning methods. The developed STEAM teaching materials affected significantly on scientific achievements and affective domain of elementary school students, but process skills were not increased significantly. In the present study, therefore, the approach applying STEAM education could be suggested as alternative learning materials or supplementary teaching materials at the field of small organisms in elementary science sufficiently. On the other hand, developed STAEM program was applied for comparing with gifted group as well. The purpose of the present study was to examine relative effects of the STEAM program with regard to small organisms on science achievements, process skills and affective domain. It was also intended to compare how to carry it out when gifted students and general students learn through the STEAM lessons. The program was applied to 29 gifted students and 69 general students for 10 class hours. In intragroup, the STEAM lessons affected on science achievements to gifted group only (p<.01), but significantly on affective domain to both gifted (p<.001) and general groups (p<.01). In comparison of intergroup, there were significant differences on achievements (p<.05) and process skills (p<.05). Gifted group tended to make STEAM products more various than general group. With regards of the students' low conceptual understanding of small organisms, the development of teaching materials included STEAM activities is important to form the correct scientific concepts to the students. These results could contribute to developing a curriculum concerning small organisms and the environments in which they live within the ecosystem. The results of this study suggest that gifted students are more suitable to this STEAM program compared general students, but if general students be trained to have high self-learning abilities, it would be useful to adjust to STEAM lessons. Future studies will be required to design STEAM programs according to characteristics of learners.

제주도 지질 자료를 활용한 STEAM 프로그램 개발 및 적용 효과

김덕호 제주대학교 교육대학원 2015 국내박사

The main learning contents of ‘geology’ domain in 2007 revised elementary science curriculum have been targeted for a natural phenomenon. But, it is difficult to directly observe or reproduce in science class, because curriculum deal with wide range of time and space. Also, because most of the textbook contents are abstract, it is difficult for students to understand the concept. Thus, the purposes of this study are as follows; it is to develop the field experience and indoor learning based STEAM program that can be associated with them by utilizing learning materials for regional geology of Jeju-do province. Through two STEAM programs, it was to find the influences on academic achievement, creative problem solving abilities, and scientific attitude of elementary school students. Also, it is develop the conception questions about the stratum, sedimentary rock, and fossil. Using the questions, it is to evaluate how much they know about the concept of geological to elementary students, and academic achievement test questions were used in STEAM program. The results and proposal of the study works as follows. First, it is to investigate the 14 places that can be observed the stratum, sedimentary rock, and fossil in Jeju-do province based on 2007 revised elementary science curriculum. Based on the research content, Seongsan Ilchulbong~Sinyang-ri Formation, Seogwipo Formation, Songaksan~Yongmeori Cliffs, and Suwolbong were selected as a suitable place for field experience learning in ‘Stratum and fossil’ unit of elementary science. And, it is to develop learning materials for regional geology related to STEAM that can be observed the geological phenomenon, after it was compared and analyzed to pictures and learning contents of textbooks in four places. Based on development of learning materials for regional geology in Jeju-do province, it has to be developed the systematic and integrated programs that can maximize the effectiveness of field experience learning. Second, questions on the stratum, sedimentary rock, and fossil conceptions were developed, and conceptions survey was conducted. As a result, the rate of scientific conceptions was relatively low. So, it must find an effective way to correct scientific concepts. Third, considering ‘Stratum and fossil’ unit of elementary science, the field experience and indoor learning based STEAM programs were developed. Foward, it can be provided as a reference data to develop a similar program. Fourth, by applying STEAM program, we found the impact on academic achievement, creative problem solving abilities, and scientific attitude of elementary school students. As application results for two STEAM programs, the experimental group increased significantly compared to the control group. Therefore, it is required that systematic and continuous development of STEAM program in various units of geologic section, and it requires effort to effectively utilize the program in school. 2007 개정교육과정 초등과학의 ‘지질’ 영역은 자연 현상을 학습 대상으로 하고 있지만 시간과 공간 규모가 광범위하여 과학 수업에서 직접 관찰하거나 재현해보기가 어렵고, 내용의 대부분이 추상적이기 때문에 학생들이 개념을 이해하기가 쉽지 않다. 이에 본 연구에서는 제주도 지질 자료를 활용하여 이 내용과 연계할 수 있는 현장체험 및 실내학습 STEAM 프로그램을 개발하고 적용하여 초등학생들의 학업성취도, 창의적 문제해결력 및 과학적 태도의 변화를 알아보았다. 또한 지층, 퇴적암 및 화석에 대한 개념 문항을 개발하여 초등학생들의 인식 정도와 STEAM 수업에 학업성취도 검사 문항으로 이용하였다. 본 연구의 결과와 제언은 다음과 같다. 첫째, 2007 개정교육과정 초등과학을 바탕으로 제주도에서 지층, 퇴적암 및 화석을 관찰할 수 있는 14곳을 조사한 결과, 현장체험학습 장소로 적합한 곳은 성산일출봉~신양리층 구간, 서귀포층, 송악산~용머리해안 구간 그리고 수월봉을 선정하였고, 이곳에서 관찰할 수 있는 지질 현상을 교과서 삽화 및 학습 내용과 비교ㆍ분석하여 지역 자료를 제시하였다. 이러한 지역 자료를 기초로 지질 영역에 대한 학습 효과를 극대화 시킬 수 있는 체계적이고 통합적인 프로그램들이 개발되어야 한다. 둘째, 초등과학의 지층, 퇴적암 및 화석 관련 개념 검사를 실시한 결과, 전반적으로 개념 이해 정도가 낮아 이를 과학 개념으로 교정하는 효과적인 방안을 모색해야 한다. 셋째, 초등과학 ‘지층과 화석’ 단원을 바탕으로 현장체험 및 실내학습 STEAM 프로그램을 개발하였다. 앞으로 유사한 프로그램을 개발하고자 할 때 참고 자료로 제공될 수 있다. 넷째, STEAM 프로그램이 학생들의 학업성취도, 창의적 문제해결력 및 과학적 태도에 미치는 영향을 알아본 결과, 유의미한 수준의 결과를 나타냈다. 따라서 지질 영역의 다양한 단원에서 체계적이고 지속적인 STEAM 프로그램의 개발이 요구되며, 교육현장에서 STEAM 프로그램을 효율적으로 활용하려는 노력이 이루어져야 할 것이다.

산업용 무선 네트워크의 coexistence 관리를 위한 central coordination point 스케줄링

김종범 한양대학교 대학원 2018 국내박사

제 4차 산업 혁명 및 스마트 공장이 산업계의 화두로 부상함이 따라 생산 시스템의 정보화 및 지능화에 대한 관심이 집중되고 있다. 또한 빅데이터, 사이버 물리 시스템과 같은 새로운 기술이 연구되면서 각 장비 및 생산 환경 전반에 대한 폭넓은 정보가 요구되고 있다. 생산 현장 전반의 다양한 정보와 신기술이 접목됨으로써 기기/공정의 고장 예측, 생산성 향상 등을 기대할 수 있다. 무선 네트워크는 넓은 산업 현장을 적은 설치 및 유지 보수비용으로 통신이 가능하다는 장점과 유선 네트워크가 도달 할 수 없는 회전체, 이동 물체 혹은 유선 통신이 불가능한 환경(화학, 철강 공정 등)에서도 통신이 가능한 장점을 가지고 있다. 이와 더불어 고효율 · 저전력의 소형 무선 모듈이 보급되고 다양한 무선 네트워크 인프라가 확산되며 산업 현장의 무선 네트워크 도입이 급속히 늘어나고 있다. 하지만 대부분의 무선 네트워크 장비들이 2.4GHz ISM 대역폭을 공동으로 사용하기 때문에 데이터 간의 간섭이 발생하게 되어 네트워크에서 요구하는 실시간성, 신뢰성 등의 요구사항을 충족시키지 못하는 문제가 발생하게 되었다. 이와 같이 동일한 주파수 대역을 사용하는 서로 다른 기술의 무선 데이터로 인해 발생되는 상호 간섭 현상을 효과적으로 제어하는 기법을 Coexistence 관리라고 정의한다. 국제 전기기술위원회 IEC에서는 이러한 산업 현장의 무선 네트워크 Coexistence 관리를 위하여 IEC 62657-2 표준으로 제정하였다. IEC 62657-2에서는 Coexistence를 효과적으로 관리하기 위하여 CCP(Central Coordination Point)라는 스테이션을 정의하고, CCP를 통하여 이기종 무선 네트워크 간의 Coexistence를 관리하는 개념을 정의하고 있다. 하지만 IEC 62657-2 표준에서는 Coexistence 관리나 CCP 구현을 위한 구체적인 방법을 제시하고 있지는 않다. 본 논문에서는 동일한 2.4GHz ISM 대역을 사용하는 다수의 무선 네트워크 프로토콜을 관리하기 위한 방법으로 스케줄링 알고리즘을 적용한 CCP 구현 방안을 제안한다. 본 논문에서 제안하는 CCP 구현 방안에서는 다수 프로토콜을 포괄할 수 있는 슈퍼프레임 구조 ISD(Integrated Superframe Duration)를 제안하였으며, 개별 노드에서 발생되는 주기적 메시지의 최대 허용 지연시간 이내에 주기적 데이터가 반드시 전송될 수 있도록 하면서도 비주기적으로 발생되는 데이터를 효율적으로 처리할 수 있도록 대역폭을 활용할 수 있는 대역폭 할당 알고리즘을 설계하였다. 이를 통하여 주기적 데이터의 실시간성 및 신뢰성을 보장하였으며, 시뮬레이션 모델과 실험 모델을 구축하여 그 유효성을 검증하였다. 본 논문에서 제안하는 Coexistence 관리 기법의 유효성을 검증하기 위한 실험 모델의 경우 서로 다른 통신 프로토콜을 사용하는 디바이스들로 구성되므로, 이기종 프로토콜을 사용하는 디바이스들이 모두 이해할 수 있고 서로 데이터를 교환할 수 있는 공통 데이터 모델이 필요하다. 본 논문에서는 서로 다른 무선기술을 사용하는 장비들 사이의 데이터 교환을 위하여, 관련 표준 규격 중 최근 주목받고 있는 AutomationML을 정보교환 모델로 선정하였다. 시뮬레이션과 실험 모델을 활용한 성능 시험에서는 주기적으로 발생되는 실시간 데이터의 전송 지연시간 및 네트워크 QoS가 본 논문에서 제시하는 Coexistence 관리기법을 적용하였을 때 어떻게 향상될 수 있는지 실험적으로 검증하였다.

모래해안에서 발견되는 미소종 패류의 탐구학습 자료 개발

최영미 제주대학교 2012 국내석사

모래해안에서 발견되는 작은 생물 중 미소종 패류의 탐구학습 자료를 개발하기 위하여 제주도 해안지역의 모래를 채취하고 실체현미경으로 미소종 패류를 골라내어 수집하였다. 미소종 패류의 종류와 특징은 조사한 해안지역마다 다양하였으며, 모래에서 찾아낸 미소종 패류를 바탕으로 과학 탐구 활동에 활용할 수 있도록 기초 탐구 기능인 관찰과 분류를 중심으로 학습 자료를 개발하였다. 초등과학 교육과정에서 작은 생물과 관련된 학습 내용과 연계하여 지도할 수 있는 방안으로 현 교과서를 활용하면서 모래에서 발견되는 작은 생물을 학습 소재의 대체 자료로 이용하는 것과 미소종 패류를 중점적으로 지도할 수 있는 탐구학습 자료를 제시하였다. 본 연구를 통해 개발된 바다에 사는 작은 생물인 미소종 패류에 대한 학습 자료는 작은 생물에 대한 이해와 관련된 탐구 학습에도 유용하게 활용될 수 있을 것이다.

4학년 ‘식물이 사는 곳’에 대한 지역 학습자료 개발 : 바닷가식물을 중심으로

김태훈 제주대학교 교육대학원 2011 국내석사

본 연구는 초등학교 과학과 4학년 교과서의 단원 ‘식물이 사는 곳’에 대한 지역 학습자료 개발에 관한 것으로, 제주도 바닷가식물을 중심으로 조사하고, 서식지를 기준으로 분류하고 정리한 것이다. 본 연구에서는 제주도 전 지역의 바닷가에 서식하는 바닷가식물에 대하여 현장답사를 통하여 조사되었으며 조사된 바닷가식물들을 뿌리를 내린 곳을 서식지로 하고, 이를 기준으로 자갈이 섞인 흙, 모래, 바위, 염습지 등으로 나누어 분류하고 그 특징을 조사하였다. 조사된 바닷가식물들은 총 71종으로, 자갈이 섞인 흙에 서식하는 바닷가식물이 52종으로 가장 많았다. 이들은 한 곳에서만 자라는 것이 아니라 2∼3곳에서 중복해서 자라는 경우가 있었으며, 대부분의 식물들의 높이는 크기가 1m를 넘지 않은 특징을 가지고 있다. 조사된 바위에 사는 식물들은 18종으로, 잎이 질기고 단단한 혁질성인 것들이 많은 것을 특징으로 한다(갯까치수영, 낚시돌풀 등). 모래에 사는 식물들은 24종으로 조사되었으며, 이들은 대부분 모래 위를 기는 줄기들이 많았다(좀보리사초, 수송나물 등). 그리고 이들의 잎은 내륙지방의 식물에 비해 강한 햇빛으로부터 보호하기 위해 두껍고 윤기가 있는 식물들이 있었다(갯장구채, 돈나무 등). 바닷물에 잠기는 식물들은 16종으로 가장 적었으며, 이들는 가장 적은 면적을 차지하고 있었다(갯질경, 천일사초 등). 4학년 과학교과서에 제시된 대부분의 바닷가식물들이 서해안에 서식하는 식물임을 감안할 때, 제주도 지역에서 활용할 수 있는 학습자료의 개발은 매우 필요하다 하겠으며, 지역 환경을 이용하여 수업을 할 수 있게 많은 지역 학습자료를 개발함으로써 학생들의 탐구능력 신장 및 실생활과 연계된 살아있는 교육을 전개할 수 있을 것이다. 또한 제주도는 본토와 다른 기후적, 지질적인 환경에 속해 있어 제주도 이외의 다른 지역의 학생들에게 색다른 학습자료를 제공할 수 있을 것이다. The aim of this research is to develop the regional learning materials on the unit of 'places where plants live' for 4th grade, especially focusing on seashore plants. After field work is performed for the whole Jeju island, the places where plants live were classified according to the them where plants put down their roots and the the characteristics of the places were explained. The results are as follows; the places where plants live are classified as soil mixed with gravels, sands, rocks, and salt marches. Where the highest number of seashore plants grow was soil mixed with gravels. In addition, they were not growing only one place but it appeared that they are growing in two or three duplicated places. Their heights were no more than 1 m in order to adopt to the strong wind from seashore. Many plants growing on rocks had tough leaves and hard like leather in order to adopt to the little amount of water and soil (Lysimachia mauritiana, Hedyotis biflova var. parvifolia and so on). Plants growing in sands mostly had stolon on sands (Carex pumila, Salsola komarovii iljin and so on). There were also plants with leaves that are thick and glossy to protect from strong sunlight compared to plants in the land (Hamahushiguro, jade tree and so on). Plants that are submerged into sea water occupies the least area and the number of the kinds of plants was also the least (Limonium tetragonum, Carex scabrifolia and so on). In order for primary school teachers to apply surrounding local environment to classes, the further studies should focus more on local learning materials so that vivid education which improves students' research capacity and connection to real life

지진경보시스템 제작을 통한 지진대비 안전교육 STEAM 프로그램 개발 및 적용 효과

강동균 제주대학교 교육대학원 2022 국내석사

This study is to develop and implement safety-focused STEAM classes for teaching ‘volcanic and earthquake' unit of the curriculum science. The STEAM program includes fourth graders’ hands-on activities to make their earthquake warning system using Arduino vibration sensor. The STEAM program was developed based on the STEAM education criteria consisting of situation presentation, creative design, and emotional experience so that the earthquake-related education can be learned in a convergent manner. The program was applied to 28 students in the fourth grade as an experimental group of elementary school in J city, Jeju province. A program of the same theme developed mainly from textbooks was applied to 28 students in the fourth grade of a comparison group. For the purpose of finding the effects of the intervention, pre and post-tests were performed for academic achievement, creative problem-solving ability, science process skills, and STEAM attitude. As a result of the application of the program, the experimental group showed significant improvement in creative problem-solving ability and academic achievement compared to the comparison group, and the class satisfaction with the STEAM program was also high. However, there was no significant difference in science process skills and STEAM attitude. Therefore, in the process of developing STEAM program, it is necessary to systematize and provide steps to integrate various subjects so that academic areas between subjects can be effectively fused. Furthermore, it is required of overcome the ambiguity of STEAM education and to secure realistic and clear guidelines so that it can be used to reconstruct STEAM classes. However, it should be recognized that various educational techniques and variables can affect students' learning. 본 연구에서는 초등학교 4학년 과학 ‘화산과 지진’ 단원에서 아두이노 진동감지센서를 활용하여 지진경보시스템을 제작하는 활동으로 지진대비 안전교육 STEAM 프로그램을 개발하고 적용하여 그 효과를 알아보는데 있다. 지진경보시스템을 제작하는 활동을 통해 지진대비 안전교육을 융합적으로 학습할 수 있도록 상황 제시, 창의적 설계, 감성적 체험으로 구성된 STEAM 교육 준거를 기반으로 STEAM 프로그램을 구성하였다. 개발된 프로그램은 J도 J시 D초등학교 4학년 1개 반 28명의 실험 집단에 적용하였고, 같은 학교의 또 다른 4학년 1개 반 28명의 비교 집단에는 현행 국가수준 교육과정의 교과서 중심 수업을 하였다. STEAM 프로그램의 효과를 알아보기 위해 실험 집단과 비교 집단을 대상으로 사전, 사후에 학업성취도, 창의적 문제해결력, 과학 탐구 능력 및 STEAM 태도 검사를 실시하였다. 그리고 실험 집단에 한하여 만족도 검사를 실시하였다. 지진대비 STEAM 프로그램을 적용한 결과는 다음과 같다. 첫째, 본 STEAM 프로그램은 초등학교 4학년 학생들의 학업성취도와 창의력 문제해결력의 동기 영역 향상에 유의미한 효과가 있었다. 둘째, 개발된 STEAM 프로그램은 학생들의 과학 탐구 능력 및 STEAM 태도 향상에 긍정적인 영향을 주지 못하였다. 셋째, 본 STEAM 프로그램에 대한 수업 만족도 조사 결과는 비교적 만족도가 높게 나왔다. 그러므로 STEAM 프로그램을 개발하는 과정에서 교과 간 학문적 영역이 효과적으로 융합될 수 있도록 여러 교과를 통합하기 위한 단계가 체계화되어 제공될 필요가 있다. 또한 STEAM 교육의 모호성을 극복하고, 현실적이고 명료한 지침을 확보하여 STEAM 수업을 재구성 하는데 활용될 수 있도록 지원해야 한다. 그러나 다양한 교육 기법과 변인들이 학생의 학습에 영향을 줄 수 있음을 인식할 필요가 있다.

친환경미생물(EM)을 주제로 한 STEAM 기반 환경교육 프로그램이 환경소양에 미치는 영향

양정순 제주대학교 교육대학원 2013 국내석사