중학교 학생들의 실험 기구 명칭 및 용도에 대한 이해도와 과학에 대한 태도와의 상관관계 연구

천세경 숙명여자대학교 교육대학원 2009 국내석사

중학교 5종 과학 교과서의 화학 영역의 실험 부분에서 사용되는 실험 기구를 조사?분석한 뒤, 실험 기구의 교과서 언급횟수에 따라 분석 대상 학생들의 실험 기구 명칭 및 용도에 대한 이해도가 어떤 변화를 나타내는지 분석하고 실험 기구 명칭 및 용도에 대한 이해도 조사 결과가 학생들의 과학에 대한 태도와 어떠한 상관 관계를 나타나는지에 대한 연구를 진행하였다. 이를 위해 다른 교과서를 사용하는 부산 광역시, 대구 광역시 각각 1개 학교의 1,3학년 학생 360명을 대상으로 실험 기구 명칭 및 용도에 대한 이해도 조사를 수행하였으며, 이와 함께 설문지를 통한 과학에 대한 태도 조사도 병행하였다. 연구 결과, 교과서 별 비교를 통해 교과서의 언급 횟수가 많을수록 학생들의 실험 기구 명칭 및 용도에 대한 이해도가 높음을 알 수 있었다. 또한, 1학년 3학년 학년간의 비교 결과를 보면, 학생들의 실험 기구 명칭 및 용도에 대한 이해도 조사에서도 같은 결과를 나타내고 있었다. 실험 기구 명칭 및 용도에 대한 이해도 조사에서 얻은 합계 평균 점수와 학생들의 과학에 대한 태도와의 상관관계를 살펴보면, 실험 기구의 명칭 및 용도에 대한 이해도 합계 점수가 높은 학생일수록 선호도, 관심도, 흥미도가 증가하는 것으로 분석되었다. 이는 과학에 대한 태도가 긍정적인 학생일수록 실험 기구에 대한 관심을 가지고 있으며, 정확한 명칭과 용도도 잘 알고 있다는 것을 의미한다. 따라서, 학생들의 정확한 실험 기구 명칭 및 용도에 대한 이해도는 학생들이 사용하는 교과서의 노출 빈도수와 상관관계가 있을 뿐만 아니라, 학생들의 과학에 대한 태도와도 밀접한 상관 관계가 있음을 알 수 있다. The goal of this study is to understand how the knowledge of experimental tools is related to the degree of exposure in the textbook, and to correlate the extent of the knowledge with the attitude toward science for middle school students. The study was carried out for total of 360 students from H middle school in Busan and G middle school in Daegu. A survey and observation assessment were carried out with 10 experimental tools that are being introduced in textbook and 15 questions for assessing the attitude towards science such as preference, experience and interest for science. It was shown, through the comparison among the textbooks that the more often it is mentioned in the textbooks, the higher the students’ understanding on the terminology and usage of experiment tool was. This result was same for first graders and third graders. When we looked at the correlation between the total average score of the level of understanding on the terminology and usage of experiment tools, and the students’ attitude towards science, it was shown that the higher the average, the higher the level of favorability and interest towards science. This means that the more positive the student’s attitude towards science is, the more interested he is in experiment tools, and thus knows the precise terminology and usages. Therefore, not only does the students’ level of understanding on the terminology and usage of the experiment tool have a correlation with the exposure forward frequency of textbooks, but also it has a close correlation with the students’ attitude towards science.

과학실험활동 중 발생한 문제 상황의 해결에서 나타나는 사고과정 분석

김성운 한국교원대학교 2017 국내박사

이 연구의 목적은 과학실험활동에서 발생한 문제 상황의 해결에서 나타나는 사고과정을 분석하여 학생들의 실험 매뉴얼 처리에 따른 사고과정을 이해할 수 있는 모형을 개발함으로써 효과적인 실험 매뉴얼의 처리방안과 과학실험활동의 효과성을 높이는 방안에 대한 시사점을 얻는데 있다. 이를 위해 대학생 22명을 대상으로 ‘전자석 만들기’ 실험 매뉴얼을 적용하여 과학실험활동 중 시선이동, CVP, RVP, 실험행동자료를 수집하였다. 수집된 자료는 구성주의 근거이론 방법으로 초기 코딩, 초점 코딩, 축 코딩, 이론적 코딩의 과정에 따라 분석되었다. 분석의 초기코딩 단계에서 ‘문제 상황’이 중심적인 개념적 범주로 도출되었으며 이후 초점코딩 단계부터는 이 ‘문제 상황’에 초점을 두어 모든 자료를 범주화 하여 이론화 과정을 거쳤다. 연구의 결과는 다음과 같다. 첫째, 과학 실험 활동 중 문제 상황은 ‘상충 상황’, ‘불충분 상황’, ‘불일치 상황’ 총 3가지가 도출되었고, 문제 상황 해결에서 나타나는 범주와 개념은 각 문제 상황의 해결과정인 ‘상황’, ‘전략’, ‘결과’의 범주와 문제 상황의 해결에 영향을 미치는 ‘원인조건’, ‘판단조건’, ‘평가조건’, ‘중재조건’의 범주로 도출되었으며 각 범주는 문제 상황별 해결의 특징이 드러나는 개념으로 구성되었다. 둘째, 과학 실험 활동 중 발생한 문제 상황의 해결에 영향을 미치는 ‘원인조건’, ‘판단조건’, ‘평가조건’, ‘중재조건’의 속성과 차원을 식별하였고, 각 문제 상황에서 나타나는 해결과정과 그 특징들이 밝혀졌다. 셋째, 이론적 코딩의 결과로 각 문제 상황사이의 관계가 파악되었고, 이론적 코드를 확신과 정교화로 구성하여 과학실험활동 모니터링 모형을 개발할 수 있었다. 학생들의 과학실험활동은 표상에 대한 확신과 정교화에 따라서 불충분 상황 해결과정인 ‘탐색적 모니터링’과 불일치 상황 해결과정인 ‘평가적 모니터링’간의 전환으로 설명된다. 이러한 결과를 바탕으로 효과적인 실험 매뉴얼의 처리방안과 과학실험활동의 효과성을 높이기 위한 방안에 대한 시사점을 도출할 수 있었다. 또한, 이러한 결과는 효과적인 과학실험활동이 되기 위해서는 ‘탐색적 모니터링’을 강화하는 실험활동 설계가 되어야 함을 시사한다.

초등교사들의 과학실험수업 유형 실행에 영향을 미친 PCK분석

유정임 한국교원대학교 교육대학원 2009 국내석사

과학실험수업에서 교사의 실천적 지식에 해당되는Pedagogical Contents Knowledge(PCK)는 과학내용 지식과 과학교수방법 지식의 합성체인 과학교사 전문성의 요체로서 개개인의 수업을 통해 발현되고 있어 교수학습과정에서의 교사 PCK 연구는 매우 중요하다. 따라서 이 연구의 목적은 초등교사들의 과학실험수업 유형 실행에 영향을 미친 PCK를 분석하는 것이다. 이 연구의 목적을 위해 먼저 제7차 4, 5, 6학년 과학과 교과서 및 지도서를 실험수업 유형별로 분류하였다. 분류된 실험수업 유형 중 가장 많이 나타난 발견실험수업 유형과 연구실험수업 유형의 특징을 가장 잘 드러내는 각 차시를 선정하여 초등교사 5인의 실제 실험수업을 촬영하고 그 내용을 전사하였다. 이를 통해 과학과 교과서 및 지도서에 제시된 실험수업 유형과 초등교사들이 전개하는 실제 실험수업 유형을 비교분석하였다. 또한 실제 실험수업을 전개한 초등교사들에게 개별 설문과 면담을 실시하여, 한국교육과정평가원이 제시한 과학과 PCK 연구 분석틀을 근거로 초등교사들의 과학실험수업 유형 실행에 영향을 미친 PCK가 무엇인지 알아보았다. 이 연구에서 밝혀진 결과는 다음과 같다. 첫째, 제7차 초등학교 과학과 교과서 및 지도서를 실험수업 유형으로 분류한 결과 초등학교 교과서 및 지도서에 제시된 실험수업 유형에는 발견, 확인, 탐색, 연구실험수업 유형이 모두 포함되어 있었으며, 그 중 발견실험수업 유형과 연구실험수업 유형이 가장 많이 제시되어 있었다. 둘째, 발견, 연구실험수업 유형에서 초등교사들이 전개하는 실제 실험수업 유형을 비교분석한 결과, 초등교사들은 과학과 교과서 및 지도서에 제시된 실험수업 유형과 서로 다른 실험수업 유형으로 실제 수업을 전개해 나갔다. 셋째, 초등교사들의 과학실험수업 유형 실행에 영향을 미친 PCK를 분석해 본 결과, 교사들은 자신이 갖고 있는 PCK에 따라 서로 다르게 실제 수업을 전개해 나갔다. 그 중 발견실험수업 유형 실행에는 과학내용, 학생, 교수환경 및 전략, 자원 및 관계 측면의 네 가지 영역의 PCK가 모두 영향을 미쳤으며, 연구실험수업 유형 실행에는 학생 측면에서 학생이해에 관련된 PCK, 교수환경 및 전략에 관련된 PCK, 자원 및 관계에서 수업자원에 관련된 PCK가 많은 영향을 미쳤다. 학생 측면, 교수환경 및 전략 측면의 PCK분석 결과, 교사들은 과학과 교과서 및 지도서에 제시된 실험수업 유형과 서로 다르게 실제 실험수업을 전개해 나가는 이유를 과학 전담교사와 보조교사의 부족, 과학실 사용 시간의 제약, 정확치 못한 실험도구 등 학교 및 교육환경의 여러 가지 어려운 여건과 문제들 때문이라고 하였다. 따라서, 교사들이 지닌 이러한 문제점을 해결해 주고 교사들의 PCK를 더욱 발전시킬 수 있는 교사연수나 수업컨설팅 등 다양한 교사교육 프로그램을 실시하여야 한다. 또한, 자원 및 관계 측면에서 교사들은 동료교사와의 나눔의 시간의 필요성에 대해 언급하였으므로 학교 현장에서는 교사들에게 동료교사와의 나눔의 시간을 충분히 확보해주어 상호보완의 시간을 통해 과학실험수업의 질을 향상시킬 수 있도록 해야 한다. 본 연구를 바탕으로 초등 및 중등 과학실험수업에서의 더욱 구체적인 PCK 연구, 그리고 탐색 및 연구실험수업 유형에서의 다양한 PCK 연구도 더욱 활발히 이루어져야겠다.

실험실에서의 활용적 연구와 탐험적 연구 : 국립암센터 뇌종양 실험실을 중심으로

오상택 연세대학교 대학원 2015 국내석사

모형실험을 통한 soil nail로 보강된 현장타설말뚝의 보강효과에 관한 연구

윤경식 연세대학교 대학원 2003 국내석사

현재 국내에서 시공되는 대형송전용 철탑 기초는 현장타설말뚝이 주류를 이루고 있으나 인발하중이 다른 기초구조물에 비해 매우 커 기초가 과다하게 커지는 경향이 있다. 이와 같은 이유로 기초체 주변에 보강재(Soil Nail)를 타설·정착시킴으로서 주변지반의 강도와 강성을 증가시키고 동시에 보강재 자체의 저항에 의한 기초의 지지력증가 및 기초체의 변형 감소를 가져올 수 있는 보강형 현장타설말뚝의 설계가 연구되어지고 있다. 이에 본 연구에서는 보강효과에 영향을 미치는 보강재(Soil Nail)의 위치, 단수, 경사, 배열등에 대한 일련의 모형실험을 통하여 보강효과의 확인과 보강재의 최적보강형태를 파악하는데 그 목적이 있다. 본 연구에서는 하중을 인발, 압축, <인발+수평>, <압축+수평>의 4가지 경우에 대하여 실험을 수행하였으며 특히 철탑기초는 인발하중이 매우 크므로 실험은 인발하중을 중점적으로 수행하였다. 모형지반은 주문진 표준사를 이용해 상대밀도 약 80%를 갖는 조밀한 사질토지반으로 조성하였으며 모형기초체 두부에 LVDT를 설치하여 하중단계별 변위량을 측정, 보강효과를 산정하였다. 보강효과는 보강재의 설치에 따라 변화가 예상되므로 보강재의 단수를 1, 2, 3단의 세 종류에 대하여 실험을 실시하였으며 보강재의 개수는 단 당 4개와 8개로 변화시켜가며 실험을 수행하였다. 인발실험결과 보강재 단수를 2, 3단으로 보강시 보강효과가 무보강에 비하여 약 40%이상 증가하였으나 2, 3단 보강시 보강효과에는 서로 큰 차이가 없는 것으로 나타났다. 이는 3단 보강시 상부의 보강재가 지지력 증가에 미치는 영향이 적기 때문인 것으로 판단된다. 또한 보강재의 경사를 250와 400로 변화시킨 결과 경사변화에 따른 보강효과는 큰 차이가 없음을 알 수 있었다. 수평하중이 작용할 때는 하중방향과 일치하는 00에서 보강효과가 전반적으로 좋게 나타났다. 보강재의 배열은 인발, <인발+수평> 실험시 수평배열보다 교차배열이 보강효과가 좋은 것으로 나타났다. 인발실험시 보강재의 휨모멘트와 축력을 비교해 보면 중·하단부 보강재에서 크게 나타나는 것으로 보아 인발하중이 크게 작용하는 철탑기초에서는 상단부보다 하단부에 보강재를 설치하는 것이 더 큰 보강효과를 볼 수 있음을 알 수 있었다. This paper describes the load distribution and settlement of soil nailed-drilled shafts subjected to axial and lateral loads with the view to shortening the embedded depth of the pile shaft. The emphasis was on quantifying the reinforcing effects of soil nails placed from the shafts to surrounding weathered rocks based on 1/40 scale model tests performed on instrumented piles. The piles with and without soil nails were instrumented with strain gauge, load cell and LVDT and pile load tests were performed on model piles : tension, compression and horizontal load. The major influencing parameters on reinforcing drilled shaft behavior are the number, the positions on the shaft, the grade, and the inclination angle at which the soil nails are placed. The model tests was 1/40 scaled simulations of the behavior of the drilled shafts with varying combinations of the major influencing parameters. The incremental effects of reinforcement based on the various parameters have been weighed against load transfer characteristics before and after soil nails installations. Based on the results obtained experimentally, it was found that as the number of reinforcing level increases, the incremental effect of reinforcement tends to increase. In addition there is a reinforcing effect as the inclination angle increases up to 40 degree. However for larger than 40 degree, the load does not increase any further and the incremental effect of reinforcement is almost constant.

實驗動物施設 造成에 관한 建築 ‧ 設備 基準 硏究

장혁 인천대학교 산업대학원 2009 국내석사

철도차량 대차프레임의 피로성능평가에 관한연구 : 피로실험

이성형 한국산업기술대학교 산업기술대학원 2009 국내석사

철도차량용 주행 장치는 차체의 하중을 지지하고 승객하중의 지지 주행성능 및 승차감에 중요한 영향을 미치는 핵심 구조 부품이다. 일반적인 주행 장치는 크게 대차 틀 차륜 및 차축 현수장치 제동장치 전동기 및 동력전달장치 등으로 구성되며 그중 일부분인 대차프레임은 사이드프레임 트랜섬 각종 구성품 지지를 위한 브래킷으로 구성되어 있다. 도시철도차량 성능 실험에 관한 기준에 의거 구조해석 및 하중실험을 통하여 대차의 피로 강도를 평가 하고, 수치 해석의 결과 값과의 차이점을 검증 하고자 한다. 정적실험은 대차가 받을 수 있는 최대하중을 산출하여 재하 한다. 피로실험은UIC Code 615-4 하중재하 기준에 따라 아래와 같이 3단계로 나눠 총1,000만회의 반복하중을 재하 하고자 한다. 1단계0~600만회 100%, 2단계601~800만회120%, 3단계801~1000만회140%, 반복 재하 하여 각 단계 완료 후 육안 조사 및 자분탐상 방법에 의한 비파괴검사를 실하여 반복하중에 의한 피로 균열의 발생 여부를 조사하여 기준 및 절차에 의해 평가하여야 한다. 구동대차 실험체에 피로하중을 재하하기 위하여 실험체에는 격자형의 로딩 프레임2조에 장착된 유압 액추에이터 및 수직 강봉이 차축을 통해 연결되어 수직방향의 동적하중이 재하되고 수평방향의 유압엑츄에이터를 통해 횡방향 동적하중이 재하 되도록 구성하며 전후 방향 두 개의 차축과 차축을 연결 하였고 이 차축 연결 장치는 서스펜션의 경계조건을 모사하기 위한 것으로 유니버셜 조인트의 연결 방식을 갖는다. 대차 실험체는 차축 연결 장치를 통해 강봉과 연결되어 로딩 프레임에 매달려 지지된다. 한편 유압 액츄에이터의 스위벌 헤드는 기본적으로 유니버셜 조인트이기 때문에 간단히 연결 장치를 통해 대차 실험체를 로딩 프레임에 연결하였다. 유압 액추에이터와 강봉은 실험체에 대해 대각 방향으로 한 쌍으로 구성하여 피로 하중 재하 시에 비틀림 효과를 구현하기 위해 사용한다. 유압 액츄에이터의 하중 및 변위의 피드백 신호는 Flex Test llm Control System의 자체 데이터 취득 모듈을 통해 측정하였으며 입력파와의 비교를 통해 하중 재하의 적정성을 확인 하였다. 한편 대차 실험체의 변형률 거동을 측정하기 위하여 고응력 부위에는 변형률게이지를 취부 하여 관찰하였으며 수직 및 비틀림 유압 액츄에이터에 의한 수직 강봉의 반력을 측정하기 위하여 하중계를 설치하고 매 단계 종료 후 수행한 비파괴 검사를 통해 피로 실험 평가의 대상인 구동대차 실험체의 결함 여부를 확인하고 해석 및 실험결과 모든 조합응력이 피로내구선도상의 안전영역에 위치하고 있으며, 이는 충분한 강도를 가지고 있다고 말할 수 있다. Nowadays static and domestic demands for urban EMUs are gradually increased due to traffic jams and environmental problems. Therefore it has been required to make sure of manufacturing quality and to acquire cost effective bogie frames through mass production. One of the major functions of bogie frames is to guarantee the static strength and durability. In this research, the comparison between FE analyisi and actual load test results is performed for the bogie frame. The results show that the standardized bogie frame meets the strength requirements of domestic regulations.

중등학교 과학실험수업에서 실험보조원의 교사 지원 실태 및 지원 항목에 대한 연구

고경임 한국교원대학교 교육대학원 2009 국내석사

이 연구의 목적은 중등학교 실험수업에서 실험보조원의 교사 지원 실태를 조사하여 안전하고 효율적인 학생 중심의 실험수업을 위해 실험보조원이 교사를 지원해야 되는 항목과 그 효과를 찾고자 한다. 연구 방법은 과학교사 211명을 대상으로 학교 현장에서 실험보조원의 교사 지원 실태, 실험수업에서 실험보조원이 교사를 지원해야 할 항목, 실험보조원의 교사 지원에 따라 학생과 교사들이 얻는 효과 등을 설문지로 조사하여 SPSS 12 프로그램을 이용하여 분석하였다. 분석 내용을 토대로 더 자세한 자료를 얻기 위해 실험보조원의 교사 지원에 대해 만족한 경험이 있는 교사 7명을 선정하여 면담을 실시하였고 그 결과는 다음과 같았다. 첫째, 학교 현장에서 실험보조원의 교사 지원 실태는 45% 정도의 과학교사가 실험수업 준비와 뒤처리 과정에 실험보조원의 지원을 받고 있고, 3년 이상의 경력을 지닌 실험지식이 풍부한 실험보조원은 실험수업 진행에도 부분적으로 지원하고 있다. 그러나 소수의 실험보조원들은 학교와의 계약에 의해 다른 부서의 업무를 겸하기도 한다. 둘째, 연구대상자의 특성에 따른 실험보조원의 필요성은 실험수업 전에는 성별에 따라 여교사가, 실험수업 중에는 학교급에 따라 중학교가, 실험수업 후에는 경력에 따라 3년 미만인 교사가 통계적으로 유의미한 차이를 보였다. 실험보조원이 지원해야 하는 항목에서는 실험수업 전에 필요한 10개의 항목 중 8개의 항목을 희망하였으나, 실제로 실험보조원의 지원에 대해 만족한 교사들은 실험안내서 및 보고서의 인쇄, 실험기구와 재료 품의·기안을 제외한 5개의 항목을 지원받고 있었다. 실험수업 중에는 실험보조원의 교사 지원을 요구하고 있지 않으나 실험보조원의 배치가 안 된 교사보다 배치가 된 교사가 더 많은 지원을 요구하였다. 또 면담자료에 의하면 실험수업 중에 재료 보충이나 실험 기구 파손 처리에 신속히 대응하여 안전사고 예방에 큰 역할을 하는 것으로 나타났다. 실험수업 후에는 10개의 항목 중 실험 재료 처리와 기구 정리에 해당하는 5개의 항목이 매우 높은 점수를 보였고 면담 결과에서도 이와 일치했다. 셋째, 실험보조원의 교사 지원에 따라 학생들이 얻는 효과는 학생들의 실험 방법과 실수를 바로 잡아 주어 안전사고 예방에 효과적이고, 교사에게는 실험준비와 뒤처리에 대한 부담이 감소되어 실험수업 계획과 수행 횟수를 높여 주는 것으로 나타났다. 실험보조원은 실험수업에 필요한 30개의 수행 항목 중 최소한 10개 항목 이상, 즉 삼분의 일은 반드시 과학교사를 지원해야 하며 이외에도 안전사고에 유의해야 하거나 실험 기구 조작이 어려운 학생을 도와 실험학습에 흥미와 탐구 기회를 제공할 수 있어야 한다. 그러므로 실험보조원에게 실험 지식을 갖출 수 있는 연수 기회를 주거나 근속하여 전문지식을 갖출 수 있는 여건을 제공하여야 한다. It is the objective of this analysis to determine the categories and effects of the support laboratory assistants provide to level of support a laboratory assistant should provide the instructor in order to minimize the burden in dealing with a large number of students and to aid in creating a lesson plan in which the students self-create experiments that are efficient and safe. In order to achieve the previously stated objectives, 211 science teachers were selected to examine the supporting of the instructors, the accident occurrence and its causes during laboratory instruction, the items the lab assistant need to aid the instructor with, and the effects the laboratory assistants have on the students and instructors. The data gathered was analyzed through the utilization of the program SPSS 12. Seven instructors who had a satisfactory experience with laboratory assistants were interviewed and after gathering detailed information, the following results were attained. The findings of the study are as follows: First, the current situation of the laboratory assistants' supporting of the instructors in schools is that 45% of the science teachers are on the receiving end of support and those knowledgeable assistants with 3 years of experience or more are aiding in the actual laboratory instruction sessions. However, a small number of assistants have a contractual agreement to provide their services to other departments as well. Second, according to the needs analysis of the laboratory assistants based on the characteristics of the research subjects, based on the gender, the female instructors before the lessons, based on the schools, the middle schools during the lessons, and depending on the experiences, the instructors with 3 years of experience or less showed statistical differences. The instructors wished the assistant to aid with 8 preparatory items out of 10 that were asked in the survey. However, the teachers that were satisfied with the support of the assistants were receiving support with only five items not including the publishing of the laboratory instruction manuals and reports, and the proposal for approval regarding experiment equipments and materials. All 10 items fell into the middle score range. During the laboratory lessons, the support of the laboratory assistants are not being requested, but those instructors that has an assistant tend to ask for more support that those without one. According to the information collected from the interviews, during the laboratory instruction sessions, the assistants played an important role of preventing accidents by promptly handling the damaged equipments and were also efficient with replacing used materials. After the laboratory instruction sessions, 5 out of 10 items that related to disposing and organizing of the experiment materials received high scores during the survey and the interviews showed similar results. Third, the effect the support of laboratory assistants to the instructors has on students is preventing safety accidents by correcting the mistakes of the students and providing instructions for the experiments. The assistants lessen the burden on the teachers by cleaning up after the laboratory sessions and experiment preparation, hence increasing the frequency of the laboratory instruction and lesson plans. The laboratory assistants must be able to aid the instructors in at least 10 items out of 30, meaning one third of the items required for the laboratory instructions. Also, draw out the students' interest in science and provide the students with the opportunities to explore by aiding them to operate the experiment equipments properly. In conclusion, the laboratory assistants should be provided with the opportunity or to continue their employment, creating an environment to attain specialty.

실내모형실험을 통한 영향인자별 지반함몰 특성 분석

정효진 전남대학교 2018 국내박사

최근 도심지에서 지하공간의 활용이 늘어나면서 인위적인 환경변화에 따라 상부지반이 무너지는 지반함몰(도로함몰)이 빈번히 발생하고 있으며, 재산 및 인명에 막대한 피해를 초래함으로 사전 예측 및 발생원인 조사가 매우 중요하다. 사고발생 후 2차사고 우려가 높기 때문에 긴급복구가 우선시되고 있어 상세한 원인규명에 대한 조사는 제한적으로 이루어지고 있는 실정이다. 지반함몰을 사전에 예측하기 위해서 시추 또는 물리탐사가 필요하지만 광범위한 지역에서는 비용이나 시간, 인력문제 등에 있어서 어려움이 있다. 따라서 지반함몰에 영향을 줄 수 있는 환경적 요인들을 정확하게 분석하여 지반함몰 위험도를 정량화할 수 있는 간접적인 평가방법이 요구된다. 도심지를 중심으로 자주 발생하고 있는 지반함몰에 대한 국내외 자료조사 및 분석결과를 이용하여 주요 영향인자를 도출한 결과, 노후화된 하수관의 파손형태와 주변부 토사의 물리적 특성, 지하수위 변화 조건에 따른 실내실험 결과를 분석하면 지반함몰 위험도의 개략적인 추정이 가능할 것으로 판단되었다. 이에 본 연구에서는 실내모형실험을 통해 상대다짐도, 세립분 함유량, 지하수위, 공동의 크기, 강우강도가 공동 및 지반함몰에 미치는 영향을 분석하였으며, 이로부터 각각의 영향인자에 대한 안전, 주의, 위험의 경계치를 바탕으로 지반함몰 위험도를 제시하고자 하였다. 따라서 자료조사 결과를 토대로 일반화된 대표성을 알아보기 위해 주문진 표준사 및 광양항 점토를 이용하여 지반함몰 특성을 분석하고자 하였으며, 모형토조는 (L)70cm × (B)25cm × (H)50cm의 2차원 평면변형 조건(가로방향 균열부 제작)에서의 중형으로 제작하였다. 또한 (L)50cm × (B)25cm × (H)50cm의 3차원 조건(토조 중앙부의 1.5cm의 균열부 제작)에서 소형크기의 모형토조를 제작하였다. 표준사를 이용한 실험결과, 상대밀도가 낮을수록 다짐도 저하에 따른 토립자간 마찰 저항의 감소로 1차 공동 및 지반함몰이 빠르게 진행되었으며, 지하수위가 상승함에 따라 공동이 빠르게 발생되었다. 현장토를 이용한 결과, 양질의 토사의 경우 상대다짐도 80% 이상이면 지반함몰이 발생하지 않는 것으로 나타났다. 또한 지하수위를 20cm로 고정한 상태에서 세립분 함유량의 영향을 분석한 결과, 15% 이상일 경우 모래와 점토 입자간의 겉보기 점착력의 발현으로 지반함몰이 발생하지 않는 것으로 나타났다. 표준사와 점토를 혼합한 상태에서 강우강도를 변화시킨 실험결과, 80mm/hr 이상에서 지반함몰이 빠르게 발생되는 것으로 나타났다. 실내실험 결과를 종합하면, 다짐도 80% 이상, 세립분 함유량 15% 이상, 지하수위 10cm 이하, 강우강도 40mm/hr 이하일 경우 안전한 것으로 판단되었다. 또한, 세립분 함유량 10~15% 이내, 지하수위 10~30cm 이내, 강우강도 40~60mm/hr 이내일 경우 주의가 필요한 것으로, 다짐도 80% 이하, 세립분 함유량 10% 이하, 지하수위 30cm 이상, 강우강도 60mm/hr 이상일 경우 위험한 것으로 분석되었다. 본 연구에서 제시한 지반함몰에 영향을 줄 수 있는 환경적 요인들에 대한 지반함몰위험도 경계 값은 지반함몰 위험지수의 개념정립에 유효한 기초자료로 활용될 수 있을 것이다. 더불어 각 영향인자별 상관성을 고려한 복합적인 위험도 평가기준이 제시된다면 대단히 유용한 지반함몰위험도 평가도 가능할 것으로 사료된다.

과학실험수업에 대한 초등과학영재들의 인식 분석

박선옥 한국교원대학교 교육대학원 2009 국내석사

본 연구는 학교에서 실시되는 과학실험수업에 대한 초등과학영재들의 인식을 알아보기 위한 것으로 과학에 대한 태도와 초등 과학실험 중 학습문제 인식, 실험 설계, 실험, 결과 정리 4단계로 나누어 초등과학영재들의 인식과 바람을 심층 면담을 통하여 알아보았다. 연구대상은 전라북도 J시 지역교육청 영재교육원에서 교육을 받고 있는 초등과학영재교육 대상자 20명을 선정하였으며 이들은 전라북도 J시에 소재한 초등학교 중 40학급 미만에서는 학교당 1명, 40학급 이상에서는 학교당 2명으로 추천인원을 제한해 1차 학교장 추천을 거쳐 2차 영재성 검사와 3차 학문적성검사 그리고 4차 심층면접을 통해 선발된 학생들이다. 면담 문항에 대해 예비면담을 한 후 과학교육전문가에게 타당도를 점검받았다. 면담 질문은 과학에 대한 태도 면과 과학실험수업 중 학습문제 인식, 실험설계, 실험, 결론 도출의 4단계로 나누어 학생들의 인식과 바람으로 구성하였다. 면담은 개별로 진행되었으며 모든 면담 내용은 녹음 및 기록하였다. 본 연구의 결과는 다음과 같다. 초등과학영재들은 과학수업에 긍정적으로 반응하였고 부정적인 반응을 보인 경우 과학자체에 대한 생각이기보다는 학교에서 실시되고 있는 과학수업에 대한 반응이었으며 과학 자체는 좋아한다고 하였다. 학습문제 인식과 실험 설계 단계에서 학생들은 교사 제시 및 교과서 따라하기 식의 수업보다는 예상 및 가설을 직접 세우고 토의를 통해 실험을 계획하기를 바라고 있었다. 실험 단계에서는 교사중심 및 교과서 위주의 실험 설계 경향이든 학생 위주의 실험 설계 경향이든 대부분 모둠원과 실험을 수행하는 것으로 나타나 모둠 구성원에 대한 선호도를 알아본 결과 모든 초등과학영재들은 이질집단을 희망하였다. 결론 도출 단계에서 이미 알고 있는 내용이고 자신들이 수행한 실험의 결과이기 때문에 실험 결과에 대해 확신하는 경향이 대부분이었고 다른 모둠과 실험 결과가 다를 경우는 다른 모둠과 비교 및 재실험을 통해 실험 결과를 확인하였다. 과학실험수업에서 전반적으로 힘든 점은 별로 없다는 반응이 많았으며, 실험 기구의 파손 및 결과에 대한 부담 등을 어려움으로 느끼고 있었다. 과학실험수업에서의 초등과학영재들의 바람은 과학실의 개방을 통해 과학을 좋아하는 사람들이 드나들 수 있도록 해 주기를 원했고 관심사가 같은 친구들끼리 주제를 정해 공부를 할 수 있기를 원했다. 또 처음부터 끝까지 자율적으로 실험하고 싶어 했으며 선생님의 대표실험 같은 것을 지양해달라고 하였다. 그리고 개별 실험을 할 수 있는 기회를 주었으면 좋겠다고 하였고 실험에 관련된 영상물을 실험 전에 보여주기를 원했다. 이와 같이 초등과학영재들은 자신들이 할 수 있는 실험을 하기를 바라면서, 교사의 설명이나 교과서의 따라하기 식 수업보다는 모둠원과의 토의를 통하여 실험을 직접 계획하고 실험을 수행하는 수업을 원한다는 것을 알 수 있다. The purpose of this study was to investigate the perceptions and expectations of science gifted elementary students on the science laboratory class, which is divided into 4 steps of understanding of lesson object, planning experiment, performing experiment and drawing conclusion in science laboratory class which are perceptions and expectations of science gifted elementary students' in science laboratory class with an deep interview. It selects 20 students for science gifted elementary students who they were picked up through the first, recommendation of the principal, the second, test of talent, the third, an academic aptitude test and the fourth, the depths interview to limit recommend personnel 1 per school if an elementary school has less than 40class and 2 per school if an elementary school has more than 40 class where is on J city in Jeollabukdo. The professional of science education inspected their feasibility after having an interview with question items. The question of interview is constructed with perception and expectation of science gifted elementary students in divided with 4steps of understanding of lesson object, planning experiment, performing experiment and drawing conclusion in science laboratory class and an attitude for science. The interview is progressed per individual and all the content of interview is recorded. The result of this research is as follows. The science gifted elementary students reacts positively, or otherwise in the case of students who reacts negatively is not for just as science but for a class of science in school, he answers that he likes just as science. The science gifted elementary students have a wish for building an assumption and expectation and planning an experiment with discussion more than following the textbook and teacher present on the step of recognition of study object and a plan of experiment. In the step of experiment, it expresses to do an experiment with most of the member of unit whether it tends to have an experiment plan of on aim at the textbook and core curriculum, or on a student-centered so then the result of researching about preference ratio for the member of unit presents that all of scientific talent in an elementary school wants different group. In the step of conclusion draw, most of them tend to convict the result of experiment because already they know the content and the result is what they did experiment. In the case of which result is different with other unit, it confirms the result of experiment to retest and to compare with other unit. There are a lot of reaction not difficult points generally on a class for science and they have a difficult of destroying tools and risk of a result. The science gifted elementary students wish to open a science lap which man who likes science can go and come freely and to study with friends who have a same interesting to make a theme. And from top to bottom they want to test autonomous and ask to sublate like a representative experiment of teacher. And they ask to have a chance to test individually and want to see a movie related with an experiment before doing an experiment. Like this, it presents that the science gifted elementary students want to do an experiment what they can, want to have a class which can plan and can do experiment by themselves through discussion with unit more than following explanation of teacher and a textbook without condition.