Development and Application of Teaching-Learning Materials for Mathematically-Gifted Students by Using Mathematical Modeling -Focus on Tsunami-

중학교 3학년 수학 영재 학생들을 위한 수학적 모델링 교수.학습 자료의 개발 및 적용: 쓰나미를 소재로

The researchers developed the teaching-learning materials for 9th grade mathematically gifted students in terms of the hypothesis that the students would have opportunity for problem solving and develop various mathematical thinking through the mathematical modeling lessons. The researchers analyzed what mathematical thinking abilities were shown on each stage of modeling process through the application of the materials. Organization of information ability appears in the real-world exploratory stage. Intuition insight ability, spatialization/visualization ability, mathematical reasoning ability and reflective thinking ability appears in the pre-mathematical model development stage. Mathematical abstraction ability, spatialization/visualization ability, mathematical reasoning ability and reflective thinking ability appears in the mathematical model development stage. Generalization and application ability and reflective thinking ability appears in the model application stage. The developed modeling assignments have provided the opportunities for mathematically-gifted students' mathematical thinking ability to develop and expand.

본 연구는 수학적 모델링 수업이 수학 영재 학생들에게 문제해결의 기회를 제공하고 수학적 모델링 활동을 통해 다양한 수학적 사고력을 발전시킬 수 있다는 가정 하에 중학교 3학년 수학 영재 학생들을 위한 수학적 모델링 교수 학습 자료를 개발하였다. 개발된 교수 학습 자료를 적용하여 사례연구를 통해 수학적 모델링의 단계별 활동과정을 살펴보고 각 단계에서 어떠한 수학적 사고능력이 나타나는지 분석하였다. 수학적 모델링 과정에서 다양한 수학적 사고능력이 나타났는데 문제를 이해하는 실세계 탐구과정에서는 정보의 조직화 능력이, 상황모델을 개발하는 과정에서는 직관적 통찰능력, 공간화/시각화 능력, 수학적 추론 능력, 반성적 사고 능력이 나타났다. 수학모델 개발과정에서는 수학적 추상화 능력, 공간화/시각화 능력, 수학적 추론 능력, 반성적 사고가 나타났으며 모델적용 과정에서는 일반화 및 적용 능력과 반성적 사고가 나타났다. 모델링 수업이 진행됨에 따라 반성적 사고능력이 더 많이 나타나는 것을 확인할 수 있었다.