An analysis of algebraic thinking of fourth-grade elementary school students

초등학교 4학년 학생들의 대수적 사고 분석

Given the importance of early experience in algebraic thinking, we designed six consecutive lessons in which $4^{th}$ graders were encouraged to recognize patterns in the process of finding the relationships between two quantities and to represent a given problem with various mathematical models. The results showed that students were able to recognize patterns through concrete activities with manipulative materials and employ various mathematical models to represent a given problem situation. While students were able to represent a problem situation with algebraic expressions, they had difficulties in using the equal sign and letters for the unknown value while they attempted to generalize a pattern. This paper concludes with some implications on how to connect algebraic thinking with students' arithmetic or informal thinking in a meaningful way, and how to approach algebra at the elementary school level.

대수 교육은 전통적으로 중등 교육과정 중심의 기호의 조작 및 방정식의 풀이에 초점이 맞추어져 왔다. 그러나 초등 교육과정 전반에 걸친 수에 관한 광범위한 경험은 대수에서 강조되는 기호 및 구조에 기초가 될 수 있다. 본 연구는 초등학교 4학년을 대상으로 실시한 수업 사례를 바탕으로 학생들이 실제로 대수적 사고를 어떻게 구성해나가는지를 면밀하게 탐색하였다. 분석 결과 학생들은 구체물의 조작이나 그림그리기 등의 활동을 통해 규칙성을 인식하기 시작했고, 주어진 문제 상황을 표현하기 위해 다양한 산술적이고 비형식적인 전략을 사용하였으며, 외형이 다른 두 식의 동치관계를 식의 변형과정이 아닌 주어진 문제 상황과의 관계를 이용하여 이해하는 특징을 보였다. 또한, 문제 상황을 대수식으로 표현하는 과정에서 몇 가지 오류를 범했다. 본 연구는 구체적인 수업 사례를 바탕으로 초등학생들의 대수적 사고를 산술적 사고 및 비형식적 사고와 의미 있게 연결하는 대수 지도 방안에 대한 시사점을 제공한다.