Development and application of the Pop-up Book manufacture program for a middle school biology lesson

본 연구에서는 학생들이 순환-호흡-배설의 내용을 연계하여 인체의 구조와 기능을 통합적으로 이해할 수 있도록 하기 위해, 인체 모형 Pop-up Book 제작을 활용한 학습 자료를 개발하여 이를 수업에 적용하였다. 그리하여 Pop-up Book 제작 수업이 전통적인 강의식 수업에 비해 학생들의 성별, 인지수준별로 학업성취도와 통합적인 개념 이해에 어떠한 영향을 주는지 알아보았다. 본 연구에서는 중학교 1학년 135명을 대상으로 사전-사후 검사 통제집단 설계방법을 사용하였으며 통제집단은 전통적인 강의식 수업을, 실험집단은 Pop-up Book 제작을 이용한 수업을 실시하였다. 연구 단원은 「소화와 순환」,「호흡과 배설」단원으로 8차시에 걸쳐 수업처치를 하였다. 학생들의 인지수준을 파악하기 위하여 GALT 완본 검사지를 사용하였고, 학업성취도와 통합적 이해를 측정하기 위해 통합 개념을 묻는 문항을 포함시킨 학업성취도 검사를 개발하여 사용하였다. 검사 결과 처리는 SPSS 11.0을 이용하여 공변량분석(ANCOVA)을 하였다. 본 연구를 통해 얻어진 결론은 다음과 같다. 첫째, Pop-up Book 제작 수업은 학업성취도를 높이는데 남·여학생 모두에게 있어서 전통적 수업보다 효과적이었다(p< .01). 인지수준별로는 구체적 조작기와 과도기의 학생들에게 효과적이었으나(p< .01), 형식적 조작기 학생들에게는 수업방법에 따라 유의미한 차이가 없었다. 둘째, 순환, 호흡, 배설의 통합적 이해 면에서는 Pop-up Book 제작 수업이 효과가 있는 것으로 나타나(p<.01), 해당 단원의 단일한 개념들을 유기적으로 연계시키고 통합적으로 이해하는데 Pop-up Book 제작 수업이 효과적임을 확인할 수 있었다.;In this study, in order that students can understand structure and function of human body configurationally connecting contents of 'circulation-respiratory- excretion', develops studying data that utilize anatomical model of the human body Pop-up Book manufacture and applied this to class. So, I investigate what kind of influence a Pop-up Book manufacture lesson has on academic achievement and integrative understanding according to students' sex and cognitive level compared with a traditional lecture type lesson. Also, wished to execute realization investigation about artificial organs, organs reproduction, living body internal organ transplant and recognize middle school student's realization for human body. In this study, I used Pretest-Posttest Control Group Design method to 135 students of the 1st grade in middle school and controls group executes way class of the traditional lecture, and experiment group executed class that use Pop-up Book manufacture. Study unit "digestion and circulation" and "breath and excretion" to unit decide and taught over 8 hours. I used GALT unabridged edition examination to grasp students' cognitive level, and used academic achievement examination and realization examination for human body that investigator developed. The data of this study was analyzed with covariant analysis (ANCOVA) and frequency analysis by using the spss 11.0 program. The conclusion of this study are summarized as follows. First, The Pop-up Book manufacture lesson was effective than traditional lesson in improvement of academic achievement for both male and female students(p<.01). By cognitive level, Pop-up Book manufacture lesson was effective to students of concrete operational period and transition period(p< .01), but it was no difference between two lesson methods to formal operational period students. Second, Pop-up Book manufacture class was effective in the integrative understanding side of circulation, breathing, excretion (p<.01). Therefore, I could confirm that Pop-up Book manufacture lesson is effective to link simple concepts of units organically and to understand configurationally that. Third, I was expose that realization findings for human body, middle school students has realization which is positive about artificial organs, living body internal organ transplant but have realization which is contradictory for organs reproduction. This is the result of appearing by respect consciousness to students' human body organization and life when each contents of the question item classified by domain are compared.논문개요 = vii Ⅰ. 서 론 = 1 A. 연구의 필요성 = 1 B. 연구 내용 = 3 C. 용어의 정의 = 3 D. 연구의 제한점 = 4 Ⅱ. 이론적 배경 = 5 A. 교육과정과 인지수준 = 5 1. 순환, 호흡, 배설의 교육과정 분석 = 5 2. 인지수준과 교과 내용과의 관계 = 6 B. 피아제의 인지발달 이론과 모형 = 7 1. 피아제의 인지발달 이론 = 7 2. 모형(Model)을 이용한 학습 = 12 C. Pop-up Book = 16 1. Pop-up Book의 정의 = 16 2. Pop-up Book의 기대효과 = 17 3. 인체 학습에서 Pop-up Book의 활용 = 18 D. 과학교육과 연계된 윤리교육 = 19 1. 생물 윤리의 정의 = 19 2. 과학교육과 윤리교육의 관계 = 20 3. 생물교육과정에 윤리교육 도입의 필요성 = 21 E. 선행연구 = 23 1. 인체 관련 단원의 수업에 관한 연구 = 23 2. Pop-up Book에 관한 연구 = 24 3. 모형을 이용한 수업에 관한 연구 = 26 Ⅲ. 연구 방법 = 28 A. 연구 대상 = 28 B. 연구 설계 = 28 C. 연구 단원 = 29 D. 연구 절차 = 30 E. 인체 모형 Pop-up Book 제작 수업 프로그램의 개발 = 31 1. 인체 모형 Pop-up Book 제작 수업 프로그램의 개발 절차 = 31 가. 인체에 관한 과학교육과 윤리교육을 연계한 교육목표 설정 = 32 나. 인체에 관한 지식 및 인체 윤리 학습 요소 선정 = 33 다. 과학지식과 생명윤리를 연계한 성취기준 개발 = 34 라. 차시별 수업 내용 선정 = 35 2. 인체 모형 Pop-up Book 제작 수업의 지도안 구성 틀 개발 = 36 F. 검사 도구 = 39 1. 학업성취도 검사 = 39 2. 인지 수준 검사 = 42 G. 자료처리 및 분석 = 43 Ⅳ. 연구 결과 및 논의 = 44 A. 학업성취도에 미치는 효과 = 44 1. 수업집단별 학업성취도 분석 = 44 2. 성별 학업성취도 분석 = 46 가. 여학생의 학업성취도 = 46 나. 남학생의 학업성취도 = 47 3. 인지수준별 학업성취도 분석 = 49 가. 구체적 조작기 학생들의 학업성취도 = 49 나. 과도기 학생들의 학업성취도 = 50 다. 형식적 조작기 학생들의 학업성취도 = 52 B. 통합적 이해에 미치는 효과 = 54 1. 수업집단별 통합적 이해에 미치는 효과 = 54 2. 영역별 통합적 이해에 미치는 효과 = 55 가. 「순환-호흡」영역에 대한 효과 = 56 나. 「순환-호흡-배설」영역에 대한 효과 = 57 다. 「호흡-배설」영역에 대한 효과 = 58 Ⅴ. 결론 및 제언 = 60 참고 문헌 = 62 <부록 - 1> Pop-up Book 제작 수업 지도안 = 69 <부록 - 2> 학습활동지 = 77 <부록 - 3> Human Body-Pop-up Book 제작 계획서 = 78 <부록 - 4> 인체 모형 Pop-up Book의 예 = 79 <부록 - 5> Human Body-Pop-up Book 설명서 = 83 <부록 - 6> 내 몸 사랑 일지 = 84 <부록 - 7> 학업성취도 검사지 = 85 <부록 - 8> 학업성취도 문항의 내용타당도 검사 결과 = 96 ABSTRACT = 9

외형기반 기법의 합성에 의한 가변 얼굴 생체인식

Graduate Program in Biometrics/석사[한글]이 논문에서는 생체인식을 이용한 개인 인증 시 나타날 수 있는 프라이버시 문제의 해결을 위하여 얼굴인식을 위한 가변 생체인식을 제안한다.생체인식은 개인의 독특한 생체정보를 사용하여 인증을 하는 방법 중 하나로 신체 정보를 사용하므로 쉽게 도난 당할 수 없다는 점, 휴대의 불편함이 없다는 점, 잊어버리지 않는 다는 점, 공유 할 수 없다는 점 등 많은 장점이 있다. 그러나 생체특성은 그 수가 한정되어 있기 때문에 도난 당하거나 손상을 당했을 경우 변경이 불가능하거나 그 횟수가 매우 제한된다. 가변 생체인식은 이런 생체인식 문제를 해결하기 위한 대안 중 하나이다. 가변 생체인식은 변경 가능한 생체인식 기법으로써 저장된 생체정보에 문제가 발생하면 등록 되어있던 생체정보를 취소하고 다른 생체정보로 변경하여 사용할 수 있음을 의미한다. 가변 생체인식을 위해서는 먼저 변환 함수를 선택하여 생체정보를 변형 시키고, 변형된 생체정보를 실제 시스템을 위한 생체 정보로 사용하게 된다. 이 변환 함수는 사람에 따라 또는 시스템에 따라 다르게 주어지며, 만약 생체정보가 도난을 당했을 경우 기존의 생체정보는 제거를 하고 새로운 변환 함수를 할당 받아 새로운 생체정보를 다시 생성하게 된다. 이때 변경된 함수로 만들어진 생체정보는 이전의 생체정보와 전혀 상관성이 없으며 원본 영상으로 복구하는 것도 불가능하다.우리는 기존에 알려진 얼굴인식의 방법 가운데 하나인 외형 기반 기법(appea-rance-based method)의 고유계수(eigencoefficient)를 이용하여 가변 생체인식을 구현하는 방법을 제안한다. 먼저 한 영상에서 서로 다른 외형 기반 기법을 이용하여 고유 계수를 추출한다. 추출된 각 고유계수 값의 범위를 평준화(normalization) 통하여 일치시킨다. 평준화 된 각각의 고유계수를 랜덤함수를 이용하여 불규칙하게 순서를 변경한다. 임의적으로 순서가 재배열된 고유계수를 서로 더한다. 이렇게 더해져 생성된 변형 고유계수를 인식에 사용한다. 제안된 얼굴 생체정보 생성 방법은 각각의 고유계수의 순서를 임의로 변경하여 무한한 가변 얼굴 정보를 생성할 수 있도록 하였고 고유계수를 더함으로써 비가역성(non-invertibility)을 만족시키려고 시도했다.제안된 방법을 이용한 실험 결과 가변 얼굴 생체정보를 사용해도 개인 인증의 성능이 유지됨을 확인 할 수 있었다. 변형된 고유계수들은 원 고유계수들의 값과 매우 다르므로 원 정보의 보호 기능을 가진다. 또한 이 방법은 평준화와 더하기 연산을 거쳤기 때문에 역변환이불가능하고, 순서 변경을 위한 랜덤함수가 무한하므로 재생산성을 충분히 만족시키며, 사칙 연산만을 이용하므로 계산이 간단하다. 게다가 복원된 영상은 원본과 매우 다르므로 개인 얼굴정보를 보호할 수 있다. 따라서 제안 방법은 가변 생체인식에 매우 적합하다. [영문]In this thesis, a changeable biometric system for appearance-based face recognition is proposed. In terms of user authentication, biometric systems offer many advantages in that information cannot be lost, forgotten or shared. However, they also suffer from disadvantages in some applications, for example, in the area of privacy protection. Changeable (cancelable) biometrics has been suggested as a solution to this problem of enhancing security and privacy. The idea is to transform a biometric signal or feature into a new one for the purposes of enrollment and matching. In this paper, we propose a changeable biometric system that can be applied to appearance based face recognition system. In the first technique, when using feature extraction, PCA, ICA and NMF coefficient vectors extracted from an input face image are normalized using their norm. The two normalized vectors are scrambled randomly and a new transformed face coefficient vector (transformed template) is generated by addition of the two normalized vectors. When this transformed template is compromised, it is replaced with a new scrambling rule. Because the transformed template is generated by the addition of two vectors, the original PCA, ICA and NMF coefficients could not be recovered from the transformed coefficients. In our experiments, we compared performance when the PCA, ICA and NMF coefficient vectors is used and when the transformed coefficient vectors are used for verification.ope