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표제지

목차

요약문 4

제1장 사업 추진배경 및 방향 14

1절 사업 추진배경 15

1. 사업 추진 필요성 15

2. 사업 추진근거 및 경위 16

2절 수학ㆍ과학 가상실험 관련 교육 동향 17

1. 가상실험을 활용한 교육 동향 및 효과성 17

2. 국내외 가상실험 플랫폼 및 콘텐츠 21

3절 사업 추진체계 및 방향 25

1. 사업개요 및 추진체계 25

2. '22년 추진방향 26

3/2. '23년 추진방향 27

제2장 수학ㆍ과학 가상실험 환경구축 및 서비스 32

1절 수학ㆍ과학 가상실험 플랫폼 개발 및 운영 33

1. 추진 배경 및 플랫폼 구축 현황 33

2. 반응형 웹 환경구축 및 웹접근성 인증 38

3. 플랫폼 기능 고도화 43

4. 디지털 트윈 실험 구동 환경 구축 62

5/4. 플랫폼 이용자 분석 72

2절 수학ㆍ과학 가상실험 콘텐츠 개발 및 운영 80

1. 가상실험 콘텐츠 수요조사 80

2. 가상실험 콘텐츠 기획 공모전 83

3. 가상실험 콘텐츠 개발 전략 수립 86

4. 가상실험 콘텐츠 개발 및 운영 89

5. 가상실험 콘텐츠 검수 및 자문 122

3절 수학ㆍ과학 가상실험 환경 활용ㆍ확산 134

1. 콘텐츠 활용 실습 및 홍보 부스 운영 134

2. 유관사업ㆍ기관 연계ㆍ확산 149

3. 가상실험 플랫폼 홍보 이벤트 개최 155

4. 언론을 통한 성과 소개 사례 159

제3장 선도과제 운영을 통한 사회적 가치 실현 162

1절 협력기관 플랫폼 연동을 통한 가상실험 진입 장벽 완화 163

1. VlabON 홈페이지 연동 163

2. 선도과제 활용처별 홈페이지 연동 164

2절 교육 소외 청소년 지도 강사 연수를 통한 교육 기회 확대 167

1. 학교밖 청소년 지원센터 활동가 연수 167

2. 초중고등 특수학교(급) 교사의 학급 경영 역량 강화 연수 169

3. 중ㆍ고등 스쿨포유 수학ㆍ과학 교사 VlabON 콘텐츠 활용 연수 171

4. 2023년 전국병원학교 담당자 2차 협의회 병원학교 담당자 대상 연수 173

3절 교육 소외 청소년 실습을 통한 수학ㆍ과학 탐구 역량 강화 175

1. 학교 밖 청소년 대상 실습 프로그램 175

2. 건강장애학생 대상 실습 모니터링 179

제4장 사업 성과 요약 및 활성화 방안 제안 182

1절 사업 성과 요약 183

1. 수학ㆍ과학 가상실험 환경구축 및 서비스 183

2. 선도과제 운영을 통한 사회적 가치 창출 191

2절 가상실험 교육 활성화 방안 제안 193

1. 가상실험에 지능화 기술 도입 193

2. 가상실험 콘텐츠 질 제고 195

3. 가상실험 활용ㆍ확산처 발굴 197

4. 가상실험 교육 효과성 분석 방안 마련 198

제5장 참고문헌 201

연구협력진 204

[부록] 수학ㆍ과학 가상실험 콘텐츠 세부내용 206

표목차

〈표 1〉 가상실험을 활용한 교육 동향 및 효과성 19

〈표 2〉 국내 가상실험 사례(자바실험실) 21

〈표 3〉 국내 가상실험 사례(김정식 허명성의 과학사랑) 22

〈표 4〉 국외 가상실험 사례(PhET) 22

〈표 5〉 국외 가상실험 사례(LabXChange) 23

〈표 6〉 국외 가상실험 사례(New Mexico State University Virtual Labs) 23

〈표 7〉 국외 가상실험 사례(Physics Simulations) 24

〈표 8〉 전문가 자문위원회 구성체계 27

〈표 9〉 주요 업무 기능 및 보고서 목차 35

〈표 10〉 시스템 구성 세부 사양 37

〈표 11〉 시스템 관리 권한 세분화 48

〈표 12〉 콘텐츠 실행 단계별 결과 조회 기능 49

〈표 13〉 디지털 트윈의 구성 세부 기술(남상엽 외, 2021) 63

〈표 14〉 스마트 온실 주요 구성 요소 65

〈표 15〉 VlabON 운영현황 총괄표 74

〈표 16〉 지역 그룹별 회원 현황(2023,12.01. 오전 11시 기준) 77

〈표 17〉 지역별 회원그룹별 콘텐츠 이용현황(2023.1.1~11.30) 79

〈표 18〉 가상실험 콘텐츠 수요가 높은 실험 주제 82

〈표 19〉 가상실험 콘텐츠 기획 공모전 선정 내용 83

〈표 20〉 가상실험 콘텐츠 공모전 심사 및 선정 절차 84

〈표 21〉 2023년 가상실험 콘텐츠 기획 공모전 접수 결과 84

〈표 22〉 2023년 가상실험 콘텐츠 기획 공모전 평가항목 85

〈표 23〉 2023년 가상실험 콘텐츠 기획 공모전 선정 결과 85

〈표 24〉 2022년 가상실험 콘텐츠 개발 및 탑재 일정 88

〈표 25〉 2023년 가상실험 콘텐츠 개발 및 탑재 일정 88

〈표 26〉 콘텐츠 검수방법 상세내용 123

〈표 27〉 콘텐츠별 검수 일정 125

〈표 28〉 온라인 수학ㆍ과학 가상실험 콘텐츠 활용 초ㆍ중등 교사 연수일정 134

〈표 29〉 수학ㆍ과학교원 단체 및 기관 네트워크 대상 연수 홍보 135

〈표 30〉 '22년 온라인 수학ㆍ과학 가상실험 콘텐츠 활용 초ㆍ중등 교사 연수 참여 인원 135

〈표 31〉 '23년 온라인 수학ㆍ과학 가상실험 콘텐츠 활용 초ㆍ중등 교사 연수 참여 인원 135

〈표 32〉 '23년 온라인 수학ㆍ과학 가상실험 콘텐츠 활용 초ㆍ중등 교사 연수 참여 인원 136

〈표 33〉 온라인 수ㆍ과학 가상실험 이야기학교 실습 프로그램 내용 139

〈표 34〉 경남수학축전 부스 참여자 대상 설문 조사 결과(응답 수: 121명) 146

〈표 35〉 교육기부 박람회 부스 참여자 대상 설문 조사 결과 148

〈표 36〉 사업 홍보성과(스마트 수ㆍ과학실 사업 연계) 152

〈표 37〉 N,000번째 회원가입 이벤트 실시 결과 158

〈표 38〉 교육 기회를 확대하기 위한 교육 소외 청소년 지도 강사 대상 연수 운영 167

〈표 39〉 학교 밖 청소년 지원센터 활동가 연수 프로그램 일정 168

〈표 40〉 학교 밖 청소년 지원센터 활동가 연수 만족도 조사 결과 168

〈표 41〉 특수학교(급) 교사의 학급 경영 역량 강화 연수 운영 개요 169

〈표 42〉 초중고등 특수학교(급) 교사의 학급 경영 역량 강화 연수 프로그램 만족도 조사 결과 170

〈표 43〉 중ㆍ고등 스쿨포유 수학ㆍ과학 교사 VlabON 콘텐츠 활용 연수 프로그램 171

〈표 44〉 중ㆍ고등 스쿨포유 수학ㆍ과학 교사 VlabON 콘텐츠 활용 연수 프로그램 만족도 조사 결과 172

〈표 45〉 2023년 전국병원학교 담당자 2차 협의회 운영 일정 173

〈표 46〉 교육 소외 청소년의 수학ㆍ과학 탐구 역량을 강화하기 위한 실습 운영 및 모니터링 175

〈표 47〉 학교 밖 청소년 대상 1차 실습 프로그램 운영 일정 176

〈표 48〉 학교 밖 청소년 대상 실습 프로그램 2차 운영 일정 176

〈표 49〉 스쿨포유 지도교사의 VlabON 활용 수업을 수강한 건강장애학생 인원 수 179

〈표 50〉 수학ㆍ과학 가상실험 콘텐츠 목록(21종) 184

〈표 51〉 가상실험 콘텐츠를 제공하는 국내외 플랫폼 196

〈표 52〉 교원 연수 및 연구교사 활동 지원 사례 197

〈표 53〉 가상실험 활용ㆍ확산을 위한 행사 관련 정보 197

〈표 54〉 학습 효과 분석 기능 예시 199

그림목차

〈그림 1〉 사업 추진체계 25

〈그림 2〉 가상실험 플랫폼 주요 설계 개념 34

〈그림 3〉 콘텐츠 이용자 및 개발자 관점에서의 업무 흐름도 34

〈그림 4〉 주요 업무 기능 그룹 목록 35

〈그림 5〉 업무 기능 상세 분해도 36

〈그림 6〉 클라우드 서비스 유형 및 관리 서비스 37

〈그림 7〉 내 드라이브 기능 버튼 조작 개선(변경 전후 비교) 38

〈그림 8〉 콘텐츠 실행화면 개선(변경 전후 비교) 39

〈그림 9〉 실험노트 검색 폼 오류 개선(변경 전후 비교) 39

〈그림 10〉 내 콘텐츠 수정시 미리보기 이미지 배치 개선(변경 전후 비교) 40

〈그림 11〉 마이페이지 - 내 콘텐츠화면 개선(변경 전후 비교) 40

〈그림 12〉 마이페이지: 기본정보 수정 화면 개선(변경 전후 비교) 41

〈그림 13〉 웹 접근성 공인인증 심의 결과 41

〈그림 14〉 웹 에디터를 이용한 링크 생성시 주의사항 42

〈그림 15〉 웹 에디터를 이용한 이미지 편집시 주의사항 42

〈그림 16〉 휴면계정 관리 프로세스 43

〈그림 17〉 중복 로그인 방지 기능 44

〈그림 18〉 멤버 학습자 계정 등록 및 목록 조회 45

〈그림 19〉 맴버 학습자 생성 화면 46

〈그림 20〉 콘텐츠 학습 이력 조회 46

〈그림 21〉 동일 그룹내 멤버 학습자 목록 확인 46

〈그림 22〉 멤버학습자 아이디/비밀번호 찾기 47

〈그림 23〉 멤버 학습자의 이메일 변경/등록 47

〈그림 24〉 관리자 권한 설정 48

〈그림 25〉 학습 완료 콘텐츠 수료증 보기 및 출력 50

〈그림 26〉 실험노트 작성 화면 51

〈그림 27〉 실험노트 목록 보기 51

〈그림 28〉 콘텐츠 추천 목록 관리 화면 52

〈그림 29〉 사용자 등록 통계 현황 53

〈그림 30〉 콘텐츠 등록 통계 현황 54

〈그림 31〉 콘텐츠 이용 통계 현황 54

〈그림 32〉 팝업 알림 기능 개선 55

〈그림 33〉 이미지 팝업 화면(자동 슬라이드방식) 55

〈그림 34〉 사용자 알림 서비스 화면 56

〈그림 35〉 알림 메시지 작성 및 수신자 선택 화면 56

〈그림 36〉 알림 이력 관리 화면 57

〈그림 37〉 미확인 알림 표시 화면 57

〈그림 38〉 과거 알림 메시지 수신 내역 확인 화면 57

〈그림 39〉 대량 이메일 발송 화면 58

〈그림 40〉 가상실험 플랫폼 3D 인트로 및 주제별 실험실 그래픽 제작 59

〈그림 41〉 VR 인트로(지구과학 실험실) 59

〈그림 42〉 지구과학 실험실 구동 화면 60

〈그림 43〉 회원정보 등록 및 수정시 소속학교 선택 기능 추가 60

〈그림 44〉 회원등록 그룹에 학교밖 청소년 추가 61

〈그림 45〉 회원 등록시 이메일 입력방식 개선 61

〈그림 46〉 현실세계와 가상세계의 융합 개념도(남상엽 외, 2021) 62

〈그림 47〉 디지털 트윈의 구성(남상엽 외, 2021) 63

〈그림 48〉 공개 실험 데이터 채널 목록 조회 화면 66

〈그림 49〉 공개 실험 데이터 채널 조회 67

〈그림 50〉 내 실험 데이터 채널 조회 화면 68

〈그림 51〉 신규 채널 등록 화면 68

〈그림 52〉 채널 설정 및 공개 여부 선정 68

〈그림 53〉 채널 데이터 보기 설정 69

〈그림 54〉 데이터 기록 및 조회를 위한 API Key 관리 70

〈그림 55〉 채널 데이터 관리(가져오기/내보내기) 71

〈그림 56〉 VlabON 월별 회원가입 현황(2023년 11월 30일 24시 기준) 72

〈그림 57〉 VlabON 월별 접속자수 현황(2023년 11월 30일 24시 기준) 73

〈그림 58〉 VlabON 월별 콘텐츠 이용현황(2023년 11월 30일 24시 기준) 74

〈그림 59〉 그룹별 회원현황 75

〈그림 60〉 상태별 회원현황 75

〈그림 61〉 지역별 회원현황 76

〈그림 62〉 회원 그룹별 콘텐츠 이용현황(2023.1.1~11.30) 77

〈그림 63〉 회원 연령대별 콘텐츠 이용현황(2023.1.1~11.30) 78

〈그림 64〉 지역별 콘텐츠 이용현황(2023.1.1~11.30) 78

〈그림 65〉 가상실험 콘텐츠 수요조사 안내문 80

〈그림 66〉 가상실험 콘텐츠 수요조사 응답자 분석 81

〈그림 67〉 이론 학습 화면(농구로 알아보는 포물선 운동) 90

〈그림 68〉 실험 학습 화면(농구로 알아보는 포물선 운동) 91

〈그림 69〉 이론 학습 화면(교통신호체계) 92

〈그림 70〉 실험 학습 화면(교통신호체계) 92

〈그림 71〉 이론 학습 화면(로켓발사) 93

〈그림 72〉 실험 학습 화면(로켓발사) 93

〈그림 73〉 이론 학습 화면(방파제와 파도) 94

〈그림 74〉 실험 학습 화면(방파제와 파도) 95

〈그림 75〉 이론 학습 화면(운동량 보존 실험) 96

〈그림 76〉 실험 학습 화면(운동량 보존 실험) 96

〈그림 77〉 이론 학습 화면(스마트팜 온ㆍ습도 센서 실험) 97

〈그림 78〉 실험 학습 화면(스마트팜 온ㆍ습도 센서 실험) 97

〈그림 79〉 이론 학습 화면(산ㆍ염기 중화적정 실험) 98

〈그림 80〉 실험 학습 화면(산ㆍ염기 중화적정 실험) 99

〈그림 81〉 이론 학습 화면(화합물 3D 분자구조 모형 만들기) 100

〈그림 82〉 실험 학습 화면(화합물 3D 분자구조 모형 만들기) 100

〈그림 83〉 이론 학습 화면(화학전지 만들기 실험) 101

〈그림 84〉 실험 학습 화면(화학전지 만들기 실험) 102

〈그림 85〉 이론 학습 화면(단백질 화합물 상호작용 실험) 103

〈그림 86〉 실험 학습 화면(단백질 화합물 상호작용 실험) 103

〈그림 87〉 모바일 환경 디바이스 지원 104

〈그림 88〉 이론 학습 화면(나랑 별 보러 갈래?) 105

〈그림 89〉 실험 학습 화면(나랑 별 보러 갈래?) 106

〈그림 90〉 이론 학습 화면(번개! 그것이 알고 싶다) 107

〈그림 91〉 실험 학습 화면(번개! 그것이 알고 싶다) 107

〈그림 92〉 이론 학습 화면(해수 온도 연구 일지) 108

〈그림 93〉 실험 학습 화면(해수 온도 연구 일지) 109

〈그림 94〉 이론 학습 화면(눈으로 보는 소리 실험실) 110

〈그림 95〉 실험 학습 화면(눈으로 보는 소리 실험실) 110

〈그림 96〉 이론 학습 화면(라비의 식물연구소) 111

〈그림 97〉 실험 학습 화면(라비의 식물연구소) 112

〈그림 98〉 이론 학습 화면(도전! 체세포 분열 관찰) 113

〈그림 99〉 실험 학습 화면(도전! 체세포 분열 관찰) 113

〈그림 100〉 이론 학습 화면(핵심 콕!콕! DNA 재조합) 114

〈그림 101〉 실험 학습 화면(핵심 콕!콕! DNA 재조합) 115

〈그림 102〉 이론 학습 화면(생생 주기율표 탐구!) 116

〈그림 103〉 실험 학습 화면(생생 주기율표 탐구!) 116

〈그림 104〉 이론 학습 화면(위기탈출! 소방 실험실) 117

〈그림 105〉 실험 학습 화면(위기탈출! 소방 실험실) 118

〈그림 106〉 이론 학습 화면(수학으로 이해하는 암호) 119

〈그림 107〉 실험 학습 화면(수학으로 이해하는 암호) 119

〈그림 108〉 이론 학습 화면(탐험! 슈퍼컴퓨터의 모든 것!) 120

〈그림 109〉 실험 학습 화면(탐험! 슈퍼컴퓨터의 모든 것!) 121

〈그림 110〉 온라인 수학ㆍ과학 가상실험 콘텐츠 활용 초ㆍ중등 교사 연수 현장 사진 136

〈그림 111〉 제주미래교육연구원 방문 및 제주청소년과학탐구연구회 교사 연수 136

〈그림 112〉 주니어닥터 VlabON 가상실험 강의 및 실습 137

〈그림 113〉 금산중학교 체험실습 운영 사진 138

〈그림 114〉 대전 송촌중학교 찾아가는 실험실 현장 사진 138

〈그림 115〉 쿠웨이트 고등학생 대상 VlabON 실험 실습 사진 139

〈그림 116〉 온라인 수ㆍ과학 가상실험 이야기학교 실습 현장 사진 139

〈그림 117〉 별무리학교 VlabON 가상실험 실습 사진 140

〈그림 118〉 2022 에듀테크 코리아 페어 VlabON 가상실험 강의 및 실습 141

〈그림 119〉 2023 대한민국 과학축제 KISTI 부스 현장 사진 142

〈그림 120〉 2023 에듀콘 컨퍼런스 현장 사진 142

〈그림 121〉 2023 한국콘텐츠학회 VlabON 콘텐츠 개발 발표 사진 143

〈그림 122〉 2023 부산국제기계대전 현장 사진 144

〈그림 123〉 2023 메타버스 엑스포 IGI KOREA 부스 사진 144

〈그림 124〉 2023 슈퍼컴퓨팅 컨퍼런스 KISTI 부스 현장 사진 145

〈그림 125〉 경남수학축전(창원) 현장 사진 145

〈그림 126〉 경남수학축전(양산) 현장 사진 146

〈그림 127〉 2023 늘봄학교 교육기부 박람회 VlabON 홍보 부스 운영 현장 사진 147

〈그림 128〉 울산과학관 전시물 구축사진 149

〈그림 129〉 경남수학문화관 방문 및 경남체험수학축전 부스 참여 사진 149

〈그림 130〉 인천교육과학정보원 교사연수 자료집에 게재된 VlabON 소개 150

〈그림 131〉 강원교육과학정보원 현장 및 관내 VlabON 홍보물 부착 사진 150

〈그림 132〉 제주융합과학연구원 현장 방문 사진 151

〈그림 133〉 제주융합과학연구원 내 VlabON 포스터 게재 151

〈그림 134〉 충북교육과학정보원 현장 방문 사진 151

〈그림 135〉 대학생 교육기부자 실연 사진 152

〈그림 136〉 지능형 과학실 수업 박람회 VlabON 리플릿 배포 153

〈그림 137〉 과학기술인재 진로지원센터 사업 연계 진로 컨설턴트 대상 홍보 153

〈그림 138〉 시도교육청 VlabON 활용 협조 공문 154

〈그림 139〉 회원정보 업데이트 이벤트 공지 배너 155

〈그림 140〉 VlabON 소문내기 이벤트 배너 156

〈그림 141〉 인증샷 업로드 결과 예시 157

〈그림 142〉 활용수기 공모전 배너 157

〈그림 143〉 N,000번째 회원가입 이벤트 배너 158

〈그림 144〉 복권기금 수혜사례 보도자료 159

〈그림 145〉 MBC 생방송 연금복권 720+ 방송자료('22.11.24.) 160

〈그림 146〉 MBC 생방송 연금복권 720+ 방송자료('23.10.26.) 161

〈그림 147〉 VlabON 홈페이지 내 MoU 기관 홈페이지 바로가기 배너 163

〈그림 148〉 VlabON 홈페이지 회원가입 시 '학교 밖 청소년' 그룹 선택 가능 163

〈그림 149〉 꿈드림 홈페이지 내 VlabON 홈페이지 바로가기 배너 추가 164

〈그림 150〉 꿈드림 홈페이지 공지사항의 가상실험 이용 안내 164

〈그림 151〉 에듀에이블 홈페이지 내 VlabON 소개 팝업 추가 165

〈그림 152〉 e-스쿨 홈페이지 공지사항의 가상실험 이용 안내 165

〈그림 153〉 스쿨포유 홈페이지 공지사항의 가상실험 이용 안내 166

〈그림 154〉 학교 밖 청소년 지원센터 활동가 연수 프로그램 운영 사진 168

〈그림 155〉 특수학교(급) 교사의 학급 경영 역량 강화 연수 장면 169

〈그림 156〉 중ㆍ고등 스쿨포유 수학ㆍ과학 교사 VlabON 콘텐츠 활용 연수 강의자료 171

〈그림 157〉 2023년 전국병원학교 담당자 2차 협의회 운영 사진 173

〈그림 158〉 계명동산ㆍ고대구로ㆍ여미사랑ㆍ인하대 병원학교 홍보물 부착 174

〈그림 159〉 학교 밖 청소년 대상 1차 실습 프로그램 운영 현장 176

〈그림 160〉 학교 밖 청소년 대상 2차 실습 프로그램 운영 현장 177

〈그림 161〉 특수학교 학생들이 가상실험을 활용하는 장면 179

〈그림 162〉 스쿨포유 수업 참여 건강장애학생들이 가상실험을 활용하는 장면 180