This study is tried in order to link informal arithmetic reasoning to formal algebraic reasoning. In this study, we investigated elementary school student's non-formal algebraic reasoning used in algebraic problem solving. The result of we investigated algebraic reasoning of 839 students from grade 1 to 6 in two schools, Korea, we could recognize that they used various arithmetic reasoning and pre-formal algebraic reasoning which is the other than that is proposed in the text book in word problem solving related to the linear systems of equation. Reasoning strategies were diverse depending on structure of meaning and operational of problems. And we analyzed the cause of failure of reasoning in algebraic problem solving. Especially, 'quantitative reasoning', 'proportional reasoning' are turned into 'non-formal method of substitution' and 'non-formal method of addition and subtraction'. We discussed possibilities that we are able to connect these pre-formal algebraic reasoning to formal algebraic reasoning.
Journal of Elementary Mathematics Education in Korea
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v.20
no.4
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pp.655-676
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2016
The purpose of this study is to examine the effects of teaching on functional thinking, one of the algebraic thinking in sixth grade students level. For this study, we developed functional thinking based-teaching through analyzing mathematical curriculum and preceding research, which consisted of 12 classes, and we investigated the effects of teaching through quantitative and qualitative analysis. In the results of this study, functional thinking based-teaching was statistically proven to be more effective in improving algebraic reasoning skills and lower elements which is an algebraic reasoning as generalized arithmetic and functional thinking, compared to traditional textbook-centered lessons. In addition, the functional thinking based-teaching gave a positive impact on the functional thinking level. Thus functional thinking based-teaching provides guidance on the implications for teaching and learning methods and study of the functional thinking in the future, because of the significant impact on the mathematics learning in six grade students.
Given the growing agreement that algebra should be taught in the early stage of the curriculum, considerable studies have been conducted with regard to early algebra in the elementary school. However, there has been lack of research on how to organize mathematic lessons to develop of algebraic reasoning ability of the elementary school students. This research attempted to gain specific and practical information on effective algebraic teaching and learning in the elementary school. An exploratory qualitative case study was conducted to the fourth graders. This paper focused on the associative law of the multiplication. This paper showed what kinds of activities a teacher may organize following three steps: (a) focus on the properties of numbers and operations in specific situations, (b) discovery of the properties of numbers and operations with many examples, and (c) generalization of the properties of numbers and operations in arbitrary situations. Given the steps, this paper included an analysis on how the students developed their algebraic reasoning. This study provides implications on the important factors that lead to the development of algebraic reasoning ability for elementary students.
This study analyzed the types of quantitative reasoning and the characteristics of representation in order to figure out the characteristics of quantitative reasoning of the sixth graders. Three students who used quantitative reasoning in solving problems were interviewed in depth. Results showed that the three students used two types of quantitative reasoning, that is difference reasoning and multiplicative reasoning. They used qualitatively different quantitative reasoning, which had a great impact on their problem-solving strategy. Students used symbolic, linguistic and visual representations. Particularly, they used visual representations to represent quantities and relations between quantities included in the problem situation, and to deduce a new relation between quantities. This result implies that visual representation plays a prominent role in quantitative reasoning. This paper included several implications on quantitative reasoning and quantitative approach related to early algebra education.
The purpose of this qualitative case study is to investigate differences among two gifted middle school students emerging through the process of algebra word problem solving from the covariational perspective. We collected the data from four middle school students participating in the mentorship program for gifted students of mathematics and found out differences between Junghee and Donghee in solving problems involving varying rates of change. This study focuses on their actions to solve and to generalize the problems situations involving constant and varying rates of change. The results indicate that their covariational reasoning played a significant role in their algebra word problem solving.
In this study, we discussed the way to teach algebra earlier through investigating to research trends of Early Algebra and researching about nature of subject involving algebra. There is a strong view that arithmetic and algebra have analogous forms and that algebra is on extension to arithmetic. Nevertheless, it is also possible to present a perspective that the fundamental goal and role of symbols and letters are difference between arithmetic and algebra. And, we could recognize that geometry was starting point of algebra trough historical perspectives. To consider these, we extracted some of possible directions to approaches to teach algebra earlier. To access to teaching algebra earlier, following ways are possible. (1) To consider informal strategy of young children. (2) Arithmetic reasoning considered of the algebraic relation. (3) Starting to algebraic reasoning in the context of geometrical problem situation. (4) To present young students to tool of letters and formular.
The relevance of secondary school algebra focused on paper and pencil manipulation has been reconsidered along with the expansion of universal education and the development of ICT such as computer or calculators. This study was designed to investigate the issues and trends of the recent algebra so as to provide implementations for algebra curriculum in Korea. The focus of algebra education has being shifted from paper pencil manipulation to algebraic thinking. The early algebra or informal algebra is one of the important traits of revolution, and the role of ICT is integrated in newly developed curricula. In Korea, algebra education has been retaining the traditional line even though the national curriculum documents allows ICT for instruction. The reasons of these discrepancies were analyzed and the tasks for the new curriculum in accordance with the current trends were suggested in this paper.
This study aims to examine pre- and in-service mathematics teachers' reasoning and how they justify their reasoning. For this purpose, we developed a set of mathematical tasks that are based on mathematical contents for middle grade students and conducted the survey to pre- and in-service teachers in Korea. Twenty-five pre-service teachers and 8 in-service teachers participated in the survey. The findings from the data analysis suggested as follows: a) the pre- and in-service mathematics teachers seemed to be very dependent of the manipulation of algebraic expressions so that they attempt to justify only by means of procedures such as known algorithms, rules, facts, etc., rather than trying to find out a mathematical structure in the first instance, b) the proof that teachers produced did not satisfy the generality when they attempted to justify using by other ways than the algebraic manipulation, c) the teachers appeared to rely on using formulas for finding patters and justifying their reasoning, d) a considerable number of the teachers seemed to stay at level 2 in terms of the proof production level, and e) more than 3/4 of the participating teachers appeared to have difficulty in mathematical reasoning and proof production particularly when faced completely new mathematical tasks.
School algebra starts with introducing algebraic expressions which have been one of the cognitive obstacles to the students in the transfer from arithmetic to algebra. In the recent studies on the teaching school algebra, algebraic thinking is getting much more attention together with algebraic expressions. In this paper, we examined the processes of the transfer from arithmetic to algebra and ways for teaching early algebra through algebraic thinking factors. Issues about algebraic thinking have continued since 1980's. But the theoretic foundations for algebraic thinking have not been founded in the previous studies. In this paper, we analyzed the algebraic thinking in school algebra from historico-genetic, epistemological, and symbolic-linguistic points of view, and identified algebraic thinking factors, i.e. the principle of permanence of formal laws, the concept of variable, quantitative reasoning, algebraic interpretation - constructing algebraic expressions, trans formational reasoning - changing algebraic expressions, operational senses - operating algebraic expressions, substitution, etc. We also identified these algebraic thinking factors through analyzing mathematics textbooks of elementary and middle school, and showed the middle school students' low achievement relating to these factors through the algebraic thinking ability test. Based upon these analyses, we argued that the readiness for algebra learning should be made through the processes including algebraic thinking factors in the elementary school and that the transfer from arithmetic to algebra should be accomplished naturally through the pre-algebra course. And we searched for alternative ways to improve algebra curriculums, emphasizing algebraic thinking factors. In summary, we identified the problems of school algebra relating to the transfer from arithmetic to algebra with the problem of teaching algebraic thinking and analyzed the algebraic thinking factors of school algebra, and searched for alternative ways for improving the transfer from arithmetic to algebra and the teaching of early algebra.
In this paper, we introduce an adaptive e-Learning system for engineering mathematics which is based on computer algebra system (Mathematica) and on-line authoring environment. The system provides an assessment tool for individual diagnosis using Bayesian inference network. Using this system, an instructor can easily develop mathematical web contents via web interface. Examples of such content development are illustrated in the area of linear algebra, differential equation and discrete mathematics. The diagnostic module traces a student's knowledge level based on statistical inference using the conditional probability and Bayesian updating algorithm via Netica. As part of formative evaluation, we brought this system into real university settings and analyzed students' feedback using survey.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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