광촉매 기반 가시광선 경화형 모바일 디스플레이용 아크릴 점착소재 연구

학위논문(박사) -- 서울대학교대학원 : 농업생명과학대학 산림과학부(환경재료과학전공), 2023. 2. 김현중.점착제는 가벼운 압력으로 다양한 기판에 접착하는데 사용되는 고분자 재료이고, 화학 조성에 따라 고무계, 아크릴계, 실리콘계 점착제로 분류된다. 아크릴계 점착제는 우수한 물성 (내산화성, 투명성, 황변저항성, 접착강도 등)을 바탕으로 모바일 디스플레이 조립에 필수적인 소재가 되었으며, 디스플레이 적용 부위마다 다른 물성이 요구된다. 예를 들어, 발광층 위쪽에 위치하는 점착제는 일반적으로 우수한 투명도가 요구된다 (투명 점착필름). 반면에 이형 필름용 점착제와 후면 필름/플레이트용 점착제는 각각 낮은 점착력과 높은 점착력이 요구된다. 아크릴계 점착제의 가장 중요한 장점 중 하나는 광중합이 가능하다는 것인데, 주로 자외선 활성 광개시제를 통해 제조되었다. 하지만 가시광선 경화는 자외선 경화와는 다르게 자외선이 차단된 환경에서도 경화가 가능하다는 큰 장점이 있다. 따라서 본 연구에서는 모바일 디스플레이용 광경화형 아크릴 점착제를 새롭게 개발하였으며, 가시광선 조건에서 중합을 개시하기 위해 가시광 활성 광촉매를 사용했다. 중합에 필요한 광촉매 양은 광개시제보다 훨씬 적지만, 모바일 디스플레이용 투명 점착필름을 제조하기 위해서는 가시광 활성 광촉매 사이클의 구동을 촉진시켜 광촉매 함량을 더 줄여야 한다. 본 연구에서는 광촉매의 효율을 향상시키기 위해 세 가지 전략을 사용했고 그 후에는 여러 요인 (유리전이온도, 점탄성, 가교도, 접착강도, 첨가물양 등)을 고려하여 모바일 디스플레이용 아크릴 점착제를 체계적으로 설계했다. 첫 번째, 아크릴 점착제에 일반적으로 사용되는 단량체를 광촉매 촉매 사이클 구동에 사용해보았다. 질소-비닐계 단량체는 아크릴계 점착제의 응집력을 향상시킬 때 사용되는 단량체이고, 환원제로도 작용할 수 있어서 촉매의 환원성 소광 사이클을 촉진할 수 있었다. 가시광선 경화형 점착제는 두 단계 (벌크 중합 및 필름 경화)로 제조되었고 광촉매로는 4DP-IPN을 사용했다. 실험 결과, 질소-비닐계 단량체 (1-Vinyl-2-pyrrolidinone) 투입은 개시를 촉진시켜 중합 속도를 크게 향상시켰다. 이 과정에서 다른 단량체 조성을 달리하여 다양한 점착제를 제조할 수 있고, 이들의 특성 (점탄성, 물리적 물성 및 접착 성능)을 광범위하게 조절할 수 있었다. 제조된 가시광선 경화형 점착제는 많은 촉매 양 (50 ppm)이 요구되어 투명 점착필름으로는 사용 불가능했지만, 낮은 점착력을 요구하는 이형 필름이나 높은 점착력을 요구하는 후면 필름/플레이트 등에는 활용 가능할 것으로 기대되었다. 두 번째, 촉매 사이클 구동을 더욱 활성화시키고자 할로에스터 계열의 첨가제를 사용했다. 할로에스터는 4DP-IPN의 산화성 소광 사이클을 촉진하는 것으로 알려진 산화제이고, 본 실험에서는 3 가지의 할로에스터를 평가해보았다. 실험을 통해 도출된 최적의 조성 (4DP-IPN: 10 ppm, 디에틸 2-브로모-2-메틸말로네이트; DBM: 0.1 mol%)을 가시광선 경화형 투명 점착필름 제조에 사용했을 때, 제조된 점착제는 우수한 접착 성능과 빠른 중합 속도를 나타냈다. 특히 제조된 점착제는 낮은 4DP-IPN 함량 (10 ppm) 에서도 우수한 중합 거동을 나타내 이전 연구대비 투명도를 대폭 개선할 수 있었다. 따라서 해당 시스템은 모바일 디스플레이용 투명 점착필름에 활용 가능할 것으로 기대되었다. 세 번째, 광촉매 사이클을 최적화하고 이를 통해 가시광선 경화형 자외선 차단 투명 점착필름을 제조해보았다. 에너지 준위가 다른 다양한 광촉매와 환원제들을 평가했으며, 이들의 최적 조합을 도출했다 (4Cz-IPN: 10 ppm, 2-(디메틸아미노)에틸 아세테이트; DMAEAc: 0.5 mol%). 다음으로는 DMAEAc와 구조적으로는 유사하지만 가교결합을 유도하는 또 다른 환원제 (2-(디메틸아미노)에틸 아크릴레이트; DMAEA)를 추가적으로 사용했다. 폴더블 디스플레이용 투명 점착필름의 가교도 조절을 위해 이 두 가지 환원제 (DMAEAc 및 DMAEA)를 동시에 사용하는 하이브리드 환원제 시스템을 도입했으며, 그 조성을 최적화하였다. 그리고 도출된 최적 조성에 마지막으로 자외선 흡수제를 첨가함으로써 자외선 차단 투명 점착필름을 제조했다. 제조된 자외선 차단 투명 점착필름은 우수한 성능 (투명성, 자외선 차단, 박리강도 및 점탄성)을 보였고, 다양한 환경 (25 ℃, -20 ℃, 60 ℃/93%)에서도 높은 폴딩 안정성을 나타냈다. 따라서 본 연구를 통해 제조된 자외선 차단 투명 점착필름은 실제 폴더블 디스플레이에도 충분히 적용 가능할 것으로 기대되었다.Pressure sensitive adhesive (PSA) is a polymeric material used to adhere to various substrates by light pressure. PSAs are classified into rubber-based, polyacrylate-based, and silicon-based PSA according to their chemical compositions. Acrylic PSA has been widely used thanks to its excellent properties, including oxidant resistance, optical transparency, yellowing-free, and high adhesive strength. Based on its excellent properties, acrylic PSA has become an essential material for assembling mobile displays, and the requirements for the PSA are different for each layer. For instance, the PSA on the top of the emitting layer requires transparency (optically clear adhesive, OCA). In contrast, the PSA for release film and back film/plate requires low and high adhesive strength, respectively. One of the essential advantages of acrylic PSA is its light-curable ability because light curing enables fast curing, cost reduction, and solvent exclusion. Although light-curable acrylic PSA has been manufactured mainly using a UV-active photoinitiator (PI), visible light-curing has significant advantages over UV-curing (light-curing ability under UV-blocking conditions). Herein, we newly developed light-curable acrylic PSAs for mobile displays, and a visible-light-active photocatalyst was employed to initiate polymerization under visible light conditions. Although the amount required for polymerization is much less for photocatalyst than PI, the content of photocatalyst absorbing visible light needs to be reduced further to produce transparent PSA for mobile displays. Thus, the efficiency of the photocatalyst should be improved to maintain the curing rate even at low photocatalyst loadings. This study used three strategies to improve photocatalysts efficiency; driving the catalytic cycle by 1) typical monomers used for acrylic PSAs or 2) additives. 3) Optimizing the catalytic cycle using various photocatalyst s and additives. After improving the photocatalysts efficiency, we designed the acrylic PSAs for mobile displays, considering many factors; glass transition temperature, viscoelastic properties, degree of crosslinking, adhesive performances, and minimized additives. First, we employed a typical monomer to drive the catalytic cycle of the photocatalyst. N-vinyl-based monomer is a typical monomer for acrylic PSAs, improving the cohesive strength. In addition, it acts as a reducing agent to drive the reductive quenching cycle of the excited photocatalyst. Next, we used 4DP-IPN as photocatalyst because of its excellent catalytic performance (triplet generation, strong visible light absorption, high photo/electrochemical stability, and proper redox potentials). Then, visible-light-curable PSAs were prepared in two steps (bulk polymerization and film curing). N-vinyl-based monomer greatly enhanced the polymerization rate, and the mechanism of the initiation by N-vinyl-based monomer was proposed. We next manufactured various visible-light-curable PSAs with different monomer compositions and confirmed that their properties (viscoelasticity, physical properties, and adhesive performances) could be adjusted in a wide range. Notably, despite the poor transparency of the prepared visible-light-curable PSA due to high photocatalyst loading (50 ppm), their adhesive performances were widely adjusted. Thus, the prepared PSAs were expected to be utilized for release film (requires low adhesive strength) or back film/plate (requires high adhesive strength) in mobile displays. Second, the catalytic cycle of 4DP-IPN was driven by additives (α-haloester) to prepare the OCA for mobile displays. α-haloester is an oxidant known to facilitate the oxidative quenching cycle of 4DP-IPN. Three α-haloesters were employed, and we confirmed the best oxidant (diethyl 2-bromo-2-methylmalonate, DBM) to drive the catalytic cycle of 4DP-IPN. The prepared visible-light-curable acrylic PSA with the optimal composition (10 ppm of 4DP-IPN and 0.1 mol% of DBM) exhibited excellent adhesive performances and a fast polymerization rate. In particular, the prepared PSAs showed excellent transparency (approximately 100% at 400 nm) with decreasing 4DP-IPN content to 10 ppm. Therefore, the prepared visible-light-curable PSAs were expected to be utilized for OCA in mobile displays. Third, the catalytic cycle was optimized to produce UV-blocking OCA by visible light-curing. Various photocatalysts and reductants with different the highest occupied molecular orbital levels were used, and we found the optimal combination of them (10 ppm of 4Cz-IPN and 0.5 mo% of 2-(dimethylamino)ethyl acetate; DMAEAc). Next, we used another reductant (2-(dimethylamino)ethyl acrylate; DMAEA) structurally similar to DMAEAc but induced crosslinking. Two reductants (DMAEAc and DMAEA) were used simultaneously as the hybrid reductant to fine-tune the crosslinking degree of OCAs for foldable displays. We found the optimal ratio of the hybrid reductant (40% or 60% of DMAEA) exhibiting suitable properties (gel content, peel strength, strain recovery, and stress relaxation) for foldable displays. At last, we manufactured the UV-blocking OCAs by incorporating the optimal content of UV absorbers. It was demonstrated that visible light-curing was considerably more efficient than traditional UV-curing for fabricating UV-blocking OCAs. Furthermore, the produced UV-blocking OCAs exhibited excellent performances (transparency, UV protection, adhesive performances, and viscoelastic properties) that could be used for foldable displays. In addition, it is important to note that the folding stability of the prepared UV-blocking OCA was excellent under various testing conditions (25 ℃, –20 ℃, and 60 ℃/93%). Conclusively, the produced visible-light-curable UV-blocking OCA showed high potential to be utilized in foldable displays.Chapter 1 Introduction 1 1. Introduction 2 1.1. Acrylic Pressure Sensitive Adhesives 2 1.1.1. Basic Properties 2 1.1.2. Preparation of Acrylic Pressure Sensitive Adhesive 5 1.1.3. Pressure Sensitive Adhesive for Mobile Displays 7 1.2. Photopolymerization 9 1.2.1. Photopolymerization by Photoinitiator 9 1.2.2. Photopolymerization by Photocatalyst 15 1.3. Application of Photocatalyst-mediated Photopolymerization 24 1.3.1. Hydrogel 24 1.3.2. Light-Driven 3D printing 26 1.3.3. Visible-Light-Curable Adhesive 32 2. Objectives 36 2.1. Driving the Catalytic Cycle by Typical Monomers for General PSA 39 2.2. Driving the Catalytic Cycle by Additives for OCA 40 2.3. Optimization of the Catalytic Cycle with Various Photocatalysts and Additives for UV-blocking OCA 41 Chapter 2 Experimental Section 43 1. Materials 44 1.1. Photocatalysts 44 1.2. Acrylic Monomers 45 1.3. Others 46 2. Preparation of Acrylic PSAs 48 2.1. Bulk Polymerization 48 2.2. Film Curing 53 3. Characterization of Acrylic PSAs 55 3.1. Gel Content 55 3.2. UV/Vis Spectroscopy 55 3.3. Adhesive Performances 56 3.3.1. 180 Peel Test 56 3.3.2. Loop Tack Test 57 3.3.3. Lap Shear Test 58 3.3.4. Holding Test 59 3.4. Viscoelasticity 60 3.4.1. Viscoelastic Window (Frequency-Sweep) 60 3.4.2. Temperature Sweep 62 3.4.3. Strain Recovery and Stress Relaxation 62 3.5. Folding Stability 63 3.5.1. Preparation of the Test Specimens 63 3.5.2. Dynamic Folding Test 63 3.5.3. Evaluation of the Folding Stability 66 Chapter 3 Results and discussion 67 1. Driving the Catalytic Cycle by Typical Monomer for General PSA 68 1.1. Strategy 68 1.2. Preparation of Visible-Light-Curable Acrylic PSAs 69 1.2.1. Bulk Polymerization 69 1.2.2. Film Curing 78 1.3. Characterization of Visible-Light-Curable Acrylic PSAs 81 1.3.1. Viscoelasticity 81 1.3.2. Physical Properties and Adhesive Performances 87 1.4. Conclusions 94 2. Driving the Catalytic Cycle by Additives for OCA 95 2.1. Strategy 95 2.2. Preparation of Visible-Light-Curable Acrylic OCAs 99 2.2.1. Bulk Polymerization 99 2.2.2. Film Curing 108 2.3. Characterization of Visible-Light-Curable Acrylic OCAs 110 2.3.1. Gel Content 110 2.3.2. Transparency 113 2.3.2. Physical Properties and Adhesive Performances 116 2.4. Conclusions 120 3. Optimization of the Catalytic Cycle with Various Photocatalysts and Additives for UV-blocking OCA 121 3.1. Strategy 121 3.1.1. Designing photocatalysts and Reductants 121 3.1.2. Hybrid Reductant 124 3.1.3. Monomer Composition 128 3.2. Preparation of Visible-Light-Curable Acrylic OCAs 129 3.2.1. Bulk Polymerization 129 3.2.2. Film Curing 140 3.3. Characterization of Visible-Light-Curable Acrylic OCAs 143 3.3.1. Physical Properties and Adhesive Performances 143 3.3.2. Viscoelasticity 153 3.3.3. Folding Stability 158 3.4. Preparation and Characterization of UV-blocking OCAs 164 3.4.1. UV-Protection 164 3.4.2. Physical Properties and Adhesive Performances 168 3.4.3. Viscoelasticity 169 3.4.4. Folding Stability 171 3.5. Conclusions 174 Chapter 4 Conclusions 175 1. Conclusions 176 1.1. Driving the Catalytic Cycle by Typical Monomer for General PSA 176 1.2. Driving the Catalytic Cycle by Additives for OCA 177 1.3. Optimization of the Catalytic Cycle with Various Photocatalysts and Additives for UV-blocking OCA 178 References 179 초록 194박

Understanding Problem Solving Process Based on Argumentation in Scientific Inquiry of Authentic and Ill-structured Problem

학위논문 (박사)-- 서울대학교 대학원 : 과학교육과, 2014. 8. 정대홍.과학 교과의 핵심적인 목표는 우리 주변의 문제들에 대해 비판적이고 합리적으로 사고하여 해결할 수 있고, 과학적 소양을 갖춘 시민을 양성하는 것이다. 과학적으로 문제 상황을 해석하고 현상을 설명할 수 있는 학습의 한 방법으로, 과학 탐구는 오랜 기간 동안 연구되고 사용되었다. 과학자들이 수행하는 활동은 현상에 대해 조사하고 타당한 설명을 구성하는 과정과 다른 과학자들에게 자신의 주장을 설득하고 정당성을 획득해 합의에 이르는 과정을 포함한다. 본 연구에서는 과학자들이 수행하는 탐구의 특성을 학습자들을 위한 탐구로 적용할 수 있는 방안을 탐색하였다. 이를 위해 이론과 증거가 일치하지 않는 상황의 문제를 강조한 탐구활동을 개발하고 적용 사례를 통해 드러난 쟁점들을 확인하였다. 쟁점들을 토대로 실질적인 사고를 촉진하여 문제를 해결할 수 있는 탐구를 제안하였다. 첫 번째 연구는 총 21명의 대학생이 과학적 맥락의 문제를 해결하기 위해 탐구를 수행한 결과를 분석하여 문제 해결을 위한 전략을 확인하였다. 참여자들은 닫힌 공간 안에 물과 소금물이 충분한 시간 동안 유지된 상태에서 어떤 결과가 나타날 것인가에 대한 문제를 6주에 걸쳐 해결하였다. 이 문제에 대한 탐구 과정, 예상과 결과가 다를 때의 이론과 증거의 조정과정을 분석한 결과에 의하면, 10개 집단 중, 9개의 집단은 실험 최적화 전략을 활용하였다. 이론에 부합하는 실험증거를 획득하기 위한 실험 최적화 전략은, 이론을 기반으로 수집한 자료를 평가하여 증거를 수정하는 인식적 활동에 해당했다. 한 소집단은 현상에 대해 차별화된 설명 모형을 검증하기 위한 확장된 문제 형성 전략을 이용했다. 이를 기반으로 문제 현상에 대해 다른 소집단과 차별화된 결과를 제시하여 실세계를 반영한 이해에 도달했다. 확장된 문제 형성 전략은 증거를 패턴으로 일반화하는 과정을 거쳐, 증거 기반의 평가를 통해 문제를 정의함으로써 이루어졌다. 실험 최적화 전략 집단은 개선된 실험 결과 획득을 돕는 실험 방법과 과정을 공유하기 위하여 실험실 내 담화를 이용한 반면, 확장된 문제 형성 전략 집단은 자료나 증거를 수집하고 평가하기 위하여 담화를 이용하는 차이점을 드러냈다. 연구 결과를 통해 자료, 증거, 이론과 같은 요소를 평가하고 분석하기 위한 목적으로 의사소통 할 수 있는 교수학습 전략이 필요함을 확인하였다. 두 번째는 논변활동을 촉진하기 위한 쟁점 사안들을 기반으로 탐구 기반의 논변 프로그램을 개발한 연구이다. 논변활동의 촉진을 위하여 기체의 온도와 부피의 관계 프로그램을 개발하여 현직 교사들에게 적용하고 결과를 기반으로 논변 과제를 수정하였다. 이를 위해 참여자들의 논변 양상을 TAP과 주장의 논리적 측면을 기반으로 분석하였다. 연구 결과에 의하면 열린 탐구 형태보다 명시적으로 논의의 주제를 실험 변인으로 제한하고 의견합의를 유도할 때, 과학적 논의와 평가가 활발했다. POE 학습 모형의 형태로 적용한 결과에 의하면, 실험 결과는 맥락에 따라 의견 합의의 결정적인 근거로서 사용될 수 있음을 확인하였다. 앞선 두 연구를 통해 실질적인 사고와 논의를 촉진할 수 있는 연구의 시사점을 확인하였고, 실질적인 사고를 촉진하기 위하여, 논변기반의 실질적 사고 촉진 모형(Authentic Thinking with Argumentation, ATA) 을 구성하였다. ATA 모형은 일상적 맥락의 문제에 대하여 증거를 평가하고 초기 예상이나 이론과 비교함으로써 문제 해결을 달성하는 것을 목표로 하였다. 이를 구현하기 위해 디자인과 과학의 융합 형태로 ATA 모형에 기반한 프로그램을 구성하였다. ATA 모형을 이용한 문제 해결 과정을 알아보기 위하여, 중학생을 대상으로 부력과 장애인 보조 수영복 제작을 융합한 문제를 소집단 활동으로 제시하였다. 연구 결과에 의하면, 참여자들은 수영복 제작을 위해 과학 개념을 중요한 전제로 선정하고, 이에 기반하여 논의하고 합의하여 타당성을 확보한 결과를 도출하였다. 한편 참여자들은 본인들이 가지고 있는 개념인 이론과 증거의 불일치 상황에서 과학적 모형을 확장하여 부력의 개념을 이해하였다. 또한 참여자들은 비구조화된 문제를 해결하기 위하여, 문제 해결의 핵심으로 전제를 설정하고 디자인 최적화를 위한 전략적인 과정을 수립하였다. 전략적 과정을 달성하기 위해서는 직관적 사고와 더불어 분석적 사고가 필요함을 확인하였다. 세 연구의 사례를 통해 학습자들이 이론과 증거의 조정과 과학적 담화를 통해, 어떻게 문제를 해결하는지 확인하였다. 또한 비구조화된 문제를 이용한 학습 모형을 구성하여, 과학적 능력을 신장하기 위한 탐구의 방향을 제안하였다. 추후로는 다양한 학습자와 학습의 맥락, 다양한 주제를 기반으로 본 연구의 결과를 확장하고, 학습자들의 문제 해결 전략과 과정을 탐색하는 연구가 필요할 것이다.The goal of science education is to foster the scientifically literate individuals who could solve the problems of daily life with critical and rational thinking. Scientific inquiry is used and studied as the methods and strategies of learning which enable learners to scientifically interpret the problems and explain the phenomenon in the long time. Generally, scientists activities include the process to investigate phenomena, to organize valid explanation, and to persuade the other scientists for reaching the consensus which acquired justification. This study explored the ways to apply authentic scientific inquiry which is conducted by scientists in school science. To achieve this investigation, the study developed the inquiry which is emphasized to use the problems which are inconsistent between evidence and theory problem, and identified the issues that were revealed throughout the results. Based on the results, this study suggested the inquiry program which could support learners to solve the problem with authentic thinking. In the first study, the results of scientific inquiry performed by 21 undergraduates was analyzed to explore the strategies of defining problems. They conducted inquiry to explain about what if water and salt water were leaved in closed system until there was no change? during 6 weeks. According to results which were analyzed through inquiry process and coordination of theory and evidence when experimental evidence were not consistent with theory, 9 groups of 10 groups used the strategy of optimization. The purpose of this strategy was an acquirement the experimental results which are correspond with theory, and this strategy was interpreted the data by theory-based epistemological practice. Meanwhile, one group used the strategy of formulating extended problem, and presented the own result which was different with others. Through the process of a transformation from evidences to pattern, they defined the revised problem which was induced by evidence-based evaluation. The groups who used the strategy of optimization communicated with other learners for sharing the experimental methods or process that enable to improve results. Otherwise, the group who used the strategy of formulating extended problem used communication for collecting the evidences that was derived from other groups, and evaluating validity and reliability of the evidences. Based on the results, the researcher suggest that it is important to develop the teaching-learning strategy which promotes learners to engage in epistemic discourse, such as discussion about analyzing, and evaluating data, evidence, and theory. The aim of the second study was to develop an inquiry-based argumentation task, through identification of issues for the substantial experience of argumentation. In order to promote argumentation, the study developed an argumentation tasks by utilizing the experiment on the relation between temperature of gas and volume and revised the tasks by the results applied to science teachers. The researcher analyzed the argumentation of the teachers on the basis of Toulmins Argumentation Pattern (TAP), and rationality of claims. The results show that explicit task prompts which facilitated topic of argumentation into variations, and guided to make consensus were more efficient to induce active discussion rather than forms of open inquiry. According to argumentation patterns in POE, experimental results was used as the core evidence which finalized the discussion, especially explanation step. Based on the studys results, the researcher suggest practical implications for developing problems and tasks to induce active argumentation in more various contexts. Authentic Thinking with Argumentation(ATA) model is designed to promote authentic thinking, such as reasoning, and reflection through evidences, by utilizing an argumentation as the core epistemic practice. For this purpose, ATA model used complex problem in the real world, and aimed to solve problem through evaluating evidences and coordinating theory or prediction and evidences, the ATA model integrated the scientific inquiry and design. This study explored the problem solving process performed by middle school students in integrated between buoyancy and design swimsuit for paraplegic patients program. Participants specified the scientific concepts as the core premises for effective designing, engaged in discourse based on the premises, and generated a validated swimsuit which was evaluated from argumentation. In the process of scientific problems solving, participants comprehended scientific concepts of buoyancy through modifying their own models to extended scientific models in the inconsistence of evidence and theory. To solve the ill-structured problem, they established premises, and strategic processes. For implementation of strategic processes, it was need to conduct intuitive thinking and analytic thinking. Based on the finding in three studies, it is possible to contribute to understand how learners solve the problems through coordinating evidence and theory, and scientific argumentation. The results of this study suggest the direction of inquiry to enhance the scientific thinking and ability, developing the learning models which involve ill- structured problem. Future studies are necessary to elaborate problem solving process and learning strategies, and to expand the results of this study within the various learners, contexts, and subjects.Ⅰ. 서론 1 1. 연구의 필요성 1 2. 연구 목적 및 연구 문제 7 3. 연구의 개요 9 4. 용어의 정의 11 5. 연구의 제한점 13 Ⅱ. 이론적 배경 14 1. 과학탐구 14 1.1 실질적 과학탐구 14 1.2 과학탐구와 과학적 모형 19 1.3 비구조화된 문제 21 2. 논변활동 23 2.1 논변의 정의와 역할 23 2.2 논변활동과 과학탐구 26 3. 문제 해결과 디자인 활동 29 3.1 문제 해결 과정의 융합적 성격 29 3.2 디자인 사고와 공학적 설계 31 Ⅲ. 실질적 과학탐구의 문제 해결 과정과 전략의 특징 35 1. 연구 방법 및 절차 35 1.1 프로그램 맥락 35 1.2 연구 참여자 38 1.3 자료 수집 및 분석 38 2. 연구 결과 및 논의 42 2.1 집단 내 문제 해결 과정의 전략과 특징 42 2.1.1 실험 최적화 전략 45 2.1.1.1 통제 변인의 조정 45 2.1.1.2 조작 변인의 조정 47 2.1.1.3 실험 도구 및 기타 요인의 조정 51 2.1.2 확장된 문제 형성 전략 53 2.1.2.1 이론의 검증 53 2.1.2.2 외부 증거의 수집과 활용 55 2.2 집단 간 문제 해결 과정의 의사소통과 특징 58 2.2.1 실험 최적화 전략 60 2.2.2 확장된 문제 형성 전략 65 2.3 과학적 의사소통으로서 논변의 중요성 69 3. 요약 70 Ⅳ. 과학적 논변활동 촉진을 위한 과제의 개발과 적용 73 1. 연구 방법 및 절차 73 1.1 프로그램 개발과 적용 73 1.1.1 개발 원리의 구성 73 1.1.2 개발 원리의 적용 76 1.2 연구의 맥락과 연구 참여자 81 1.3 자료 수집 및 분석 83 2. 연구 결과 및 논의 89 2.1 논변 양상 및 결과 89 2.1.1 논변 구조 프로파일 90 2.1.2 논변 구성의 논리적 측면 91 2.2 논변 과제 개발의 쟁점 93 2.2.1 과제 특성: 논변 주제의 구조화 93 2.2.2 과제 특성: 의견 합의의 유도 방안 99 2.2.3 실험 결과의 활용과 의견 합의의 특성 105 3. 요약 110 Ⅴ. 과학탐구와 디자인의 융합 프로그램 중의 문제 해결 과정과 논변활동 탐색 113 1. 연구 방법 및 절차 115 1.1 논변기반의 실질적 사고 촉진 모형(Authentic Thinking with Argumentation, ATA)의 구성 115 1.1.1 ATA 과정 117 1.1.2 문제와 과제 120 1.1.3 학습 자료 124 1.1.4 교수 지원 128 1.2 ATA의 수업 적용 130 1.3 연구 참여자 137 1.4 자료 수집 및 분석 141 2. 연구 결과 및 논의 146 2.1 ATA 과학 활동 영역의 문제 해결 특징 147 2.1.1 실험 증거와 이론과 불일치 148 2.1.1.1 이론 기반 평가 149 2.1.1.2 증거 기반 평가 156 2.1.2 실험 증거와 이론의 일치 162 2.1.3 실험 관찰의 단순 서술 164 2.2 ATA 디자인 활동 영역의 문제 해결 과정과 특징 167 2.2.1 디자인 문제 해결 과정 167 2.2.1.1 다양한 영역의 전제 사용 171 2.2.1.2 전제 구현을 위한 의사결정 174 2.2.1.3 전제 기반 평가 180 2.2.2 디자인 문제 해결 특징 185 2.2.2.1 디자인 문제 해결중의 과학적 사고와 활동 186 2.2.2.2 디자인 문제 해결중의 최적화 전략 191 3. 요약 197 Ⅵ. 결론 및 제언 203 1. 결론 203 2. 제언 212 참고문헌 217 부록 244 Abstract 272Docto

강유전체 Triglycine Sulfate와 Bi₀.₅(Na₁-xKx)₀.₅TiO₃에 대한 외부 스트레스 효과 연구

Thesis(doctors)--서울대학교 대학원 :물리학부,2008.2.Docto

Analysis of the unguided bomb tajectory using parameter optimization

학위논문(석사)--서울대학교 대학원 :기계항공공학부,2007.Maste

A coherent dual-channel QPSK moduration for quasi-synchronous CDMA system

학위논문(석사) - 한국과학기술원 : 전기및전자공학전공, 2001.2, [ vi, 50 p. ]한국과학기술원 : 전기및전자공학전공