Cognitive Psychological Approaches on Analysing Students' Mathematical Errors

인지심리학의 관점에서 수학적 오류의 분석가능성 탐색

This article presents new perspectives for analysing and diagnosing students' mathematical errors on the basis of Pascaul-Leone's neo-Piagetian theory. Although Pascaul-Leone's theory is a cognitive developmental theory, its psychological mechanism gives us new insights on mathematical errors. We analyze mathematical errors in the domain of proof problem solving comparing Pascaul-Leone's psychological mechanism with mathematical errors and diagnose misleading factors using Schoenfeld's levels of analysis and structure and fuzzy cognitive map(FCM). FCM can present with cause and effect among preconceptions or misconceptions that students have about prerequisite proof knowledge and problem solving. Conclusions could be summarized as follows: 1) Students' mathematical errors on proof problem solving and LC learning structures have the same nature. 2) Structures in items of students' mathematical errors and misleading factor structures in cognitive tasks affect mental processes with the same activation mechanism. 3) LC learning structures were activated preferentially in knowledge structures by F operator. With the same activation mechanism, the process students' mathematical errors were activated firstly among conceptions could be explained.

본 연구는 기존의 수학적 오류에 대한 연구들이 취했던 학생들의 현재 상태를 바탕으로 다양한 오류를 분석하는 방식이 아니라, 학생들의 문제해결과정에서 나타나는 수학적 오류를 인지심리학의 관점에서 분석가능한지를 탐색하는 것을 목적으로 한다. 이에, 본 연구는 Pauscal-Leone의 신피아제 이론을 중심으로 Schoenfeld의 구조 분석 단계(levels of analysis and structure)모형과 개념적, 인과적 관계의 이해를 형식화하는 도구로서 퍼지 인지 맵(Fuzzy Cognitive Map)을 활용하여 학생들의 증명 문제해결 과정에서 나타나는 오류를 분석하고 오도요인을 진단하였다. 연구 결과, 주어진 명제에서 정보를 해석할 때 F조작자가 강하게 활성화되어 나타나는 오도 요인으로 인하여 학생들은 증명에 필요한 개념노드를 충분하게 인출하지 못하거나 인과관계가 없는 개념노드를 나름대로 논리적으로 연결하여 잘못된 증명을 하고 있었다. 오류와 관련된 인지구조는 학생 나름대로의 논리적 알고리듬에 의한 LC 학습의 결과로 형성된 LC 학습구조로 볼 수 있다.