작도 문제는 역사적으로 아주 오래된 문제 중의 하나일 뿐만 아니라, 현재 우리 나라 기하 교육에 있어 매우 중요한 역할을 하고 있다. 즉, 평면 기하의 중심 정리들 중의 하나인 삼각형의 합동 조건들을 도입하기 위한 기초로 주어진 조건들(세 선분, 두 선분과 이들 사이의 끼인각, 한 선분과 그 양 끝에 놓인 두 각)에 상응하는 삼각형의 작도가 행해진다. 그러나, 현행 수학 교과서나 수학 교수법을 살펴보면, 작도 문제 해결 방법 및 지도에 대한 연구가 미미한 실정이다. 본 연구에서는 작도 문제의 특성, 작도 문제의 해결 방법 및 지도에 관한 접근을 모색할 것이다. 이를 통해, 학습자들이 다양한 탐색 활동 속에서 작도 문제를 탐구할 수 있는 이론적, 실제적 근거를 제시하고, 수학 심화 학습에 작도 문제를 이용할 수 있는 가능성을 제시할 것이다.
본 연구는 중학교 학생들에게 닮은 삼각형의 대응변 사이에 성립하는 비례적 성질에 기초하여 함수를 작도할 수 있는 기회를 제공함으로써 대수적 함수와 그것의 기하학적 성질에 관한 학생들의 직관을 촉진시키기 위한 것이다. 또한, 학생들이 선택한 작도 방법에 관한 정당화의 과정을 강조함으로써 연역적 추론능력을 향상시키고자 하였다. 이 예비 연구의 결과로서 학생들이 함수를 작도하는 과정에서 나타나는 사고 과정의 특징과 교사의 역할에 관해 기술하였다.
본 연구에서는 GSP(Geometer's Sketchpad) 환경의 기하 문제 해결 과정에서 중학교 1학년 학생들이 각자의 작도 접근 방식을 통해 어떻게 기하학적 특성을 인식하고, 자신들의 작도에 대한 이유를 정당화하는지 살펴보았다. 다양한 드래깅 활동을 통해 학생들은 종속성 및 1수준 불변성을 파악하면서 자신의 작도 방식을 결정하였는데, 강건한 작도 방식을 택한 경우 기본 점의 경로를 바로 인식하여 1단계 정당화에 이른 반면, 유연한 작도 방식을 택한 경우에는 많은 시행착오를 거쳐 2수준 불변성과 경로를 인식한 뒤 2단계 정당화에 이르렀다.
본 연구는 최근 개발된 조생종 사료용 옥수수 품종에 대한 2기작(전기작 및 후기작)의 생육특성 및 생산성을 구명하고 조사료 생산 확대의 가능성을 검토하고자 수행하였다. 1. 파종기에서 출사기까지의 전기작 출사일수는 78일이 소요되었고 후기작은 52일이 소요되었다. 출사기에서 수확기까지의 전기작 소요일수는 26일이 소요되었고 후기작은 46일이 소요되었다. 2. 파종기에서 출사기까지의 전기작 적산온도는 1,512℃이였고 후기작은 1,246℃이었다. 전기작과 후기작 간의 적산온도는 266℃ 차이가 있었으며 후기작 적산온도가 전기작보다 적었다. 파종기에서 수확기까지의 전기작 적산온도는 2,198℃이였고 후기작은 1,951℃이었다. 전기작과 후기작 간의 적산온도는 247℃ 차이가 있었으며 후기작 적산온도가 전기작보다 적었다. 3. 건물수량은 전기작(1,637 kg/10a)과 후기작(1,565 kg/10a)이 비슷하였다. 전기작의 품종 간 건물수량은 신황옥2호(1,673 kg/10a), 신황옥(1,660 kg/10a), 광평옥(1,579 kg/10a)이 모두 비슷하였다. 후기작의 품종 간 건물수량은 신황옥(1,669 kg/10a)과 광평옥(1,651 kg/10a)이 비슷하였으며 신황옥2호(1,374 kg/10a)가 가장 적었다. TDN수량은 전기작(1,135 kg/10a)과 후기작(1,037 kg/10a)이 비슷하였다. 전기작의 품종 간 TDN수량은 신황옥2호(1,183 kg/10a), 신황옥(1,158 kg/10a), 광평옥(1,063 kg/10a)이 모두 비슷하였다. 후기작의 품종 간 TDN수량은 신황옥(1,150 kg/10a)과 광평옥(1,100 kg/10a)이 비슷하였으며 신황옥2호(970 kg/10a)가 가장 적었다. 4. 총 건물수량은 신황옥(3,329 kg/10a)과 광평옥(3,230 kg/10a)이 비슷하였으며 3품종 중에 신황옥2호(3,047 kg/10a)가 가장 적었다. 총 TDN수량은 신황옥(2,307 kg/10a), 광평옥(2,162 kg/10a), 신황옥2호(2,152 kg/10a) 모두 비슷하였다.
초등학교 수학의 컴퍼스 관련 내용은 중학교 작도 교육과 연계될 수 있다. 활동주의 교육의 소재가 될 수 있는 작도를 지원할 수 있도록 초등학교 내용에서 수정 보완할 점과 그 개선 방향을 찾고자 하였다. 이를 위해 우리나라 교육과정과 교과서 분석을 통해 초등학교 컴퍼스 관련 내용의 주요 특징을 추출하였고, 작도가 기하 교육의 핵심을 이루는 발도르프교육에서 작도 지도의 계열과 주요 특징을 살펴 보았다. 우리나라와 발도르프교육을 비교한 결과로, 컴퍼스 도입을 고학년으로 늦추기, 논증기하 이전에 형태 체험과정과 심미적 체험을 할 수 있는 과정을 추가하는 것 등을 제안하였다.
수학사를 통해 볼 때 눈금 없는 자와 컴퍼스를 이용한 작도 가능성의 문제는 여러 면에서 의미가 있었다. 종이 접기는 수학과는 무관하게 나름대로 많은 흥미를 끌어 왔다. 그러나 종이 접기가 기하학적 작도와 흥미 있는 관련이 있음이 알려지면서 수학적으로도 연구되었고 더 나아가 수학 학습에의 유의미한 활용 가능성이 제안되었다. 본 글에서는 종이 접기에서 괄목할 만한 수학적 성질을 고전적인 작도 가능성의 문제와 다항식의 거듭 제곱근에 의한 가해성 등과 관련하여 고찰한다. 또, 초 ${\cdot}$ 중등 학교에서 활용 가능한 가상의 수업 프로토콜도 제시한다.
본 논문의 연구자는 중등과정 <7-나 단계> 작도 단원의 의미 있는 학습을 위하여, 자연스러운 발생을 강조하는 Clairaut의 <기하학 원론>을 기반으로 한 5차시 학습 자료를 개발하였다. 중학교 1학년 학생 6명을 대상으로 이를 적용한 수업을 실시하였고, 작도문제 해결을 분석에서 시작하여 작도, 확인 및 탐구로 이어지는 학습 과정의 특징을 분석하였다.
GSP는 The Geometer's Sketchapd의 약자로 1994년 미국에서 연구 개발된 기하 프로그램이다. 기존의 정적인 평면 기하를 동적인 기하로 변환 할 수 있으므로 visual 세대인 현재의 학생들에게 학습에 대한 흥미를 유발시킬 수 있다. 본 논문에서는 특히 3차원 입체를 2차원 평면에 투영시키는 투시화법을 GSP를 도구로 구현해 보았다.
본 논문에서는 변화하는 루프필터 전압을 시정수 비교기를 사용하여 감지하고, 이의 출력에 따라 루프필터 전압변화를 보상하여 단일 칩으로 구현이 가능한 작은 크기의 위상고정루프를 제안하였다. 제안된 위상고정루프는 기존 구조에서는 안전한 동작이 불가능한 크기인 작은 용량을 가지는 커패시터를 사용하여 칩의 크기를 최소화 하였다. 시정수 비교기는 작은 시정수 값을 가지는 저항, 커패시터와 높은 시정수 값을 가지는 저항, 커패시터를 통과한 신호들을 입력으로 받아 루프필터 출력 전압의 변화를 감지한다. 시정수가 큰 노드의 출력은 루프필터 출력전압의 평균 값을 가지고, 시정수가 작은 노드의 출력은 루프필터 출력전압과 거의 같은 값을 가진다. 각 노드의 차이를 비교하여 나온 출력은 전류 보상기를 제어하여 작은 크기의 루프필터 커패시터를 충 방전 시킨다. 이는 제안된 위상고정루프를 안정하게 동작하도록 한다. 제안된 위상고정루프는 1.8V $0.18{\mu}m$ CMOS 공정을 사용하여 설계하였고, Hspice 시뮬레이션을 통해 회로의 동작을 검증하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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