• 한국수학교육학회지시리즈E:수학교육논문집
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• 제37권3호
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• pp.443-465
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• 2023

2015 개정 수학과 교육과정에서는 <인공지능 수학> 과목이 신설되었으며, 행렬과 공간벡터 내용은 2015 개정 수학과 교육과정에서 <고급 수학>을 제외하고는 <인공지능 수학>에만 등장하는 일시적이면서도 특별한 상황에 놓여있다. 본 연구는 2015 개정 수학과 교육과정에 따라 5종으로 출판된 <인공지능 수학> 교과서의 자료의 표현, 자료의 분류, 자료의 처리 단원에서 인공지능을 이해하는데 필수적인 수학 개념이자 관련 학습 요소인 행렬과 벡터에 대한 정의와 관련 하위 개념들이 어떻게 구현되고 있는지를 파악하고, 유사한 개념이 다루어지는 타 교과목과의 연결성을 분석하였다. 그 결과, 행렬의 경우 기본 개념 제시에는 큰 차이가 없었으나 교과서별로 이미지 자료를 처리하는 데 있어 활용한 행렬의 하부 개념 유형이나 이용한 행렬의 연산에는 다소 차이가 있음이 확인되었다. 벡터의 정의와 하부 개념과 관련된 내용은 교과서별로 상이하였고, 벡터의 활용을 전개하는 데에 있어 벡터의 크기, 두 벡터 사이의 거리나 벡터의 내적에 대한 맥락의 수준 및 수학적인 해석에는 차이가 있었다. 이를 통해 벡터와 관련된 개념을 수학 교과의 연계성에 치중하여 설명한 교과서와 수학적 개념과 원리보다는 인공지능과 관련한 지식 학습에 초점을 맞춘 교과서가 식별되었다. 결과를 바탕으로 교육과정과 교과서 개발을 위한 시사점을 제시하였다.

• 대한수학교육학회지:수학교육학연구
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• 제15권4호
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• pp.419-444
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• 2005

본 연구에서는 먼저 수학과 과학의 연결성을 고려한 수학학습에 관한 선행연구를 고찰한 후에, 중 고등학교 수학과 과학의 통합교육의 필요성을 제 7차 수학과 교육과정 개정의 배경과 수학과의 목표 측면에서 논의하였다. 또한 외국의 통합교육 사례를 살펴보고 이에 근간하여 수학과 과학의 통합교육 유형, 수학과 과학의 간교과형 통합교육 방법을 논의하였다. 문헌연구에 기반을 두고 수학과 과학에서 공통이 되는 개념, 원리, 기능을 중심으로 한 간교과형 통합교육 방법을 위한 교수-학습 자료를 개발하여 이를 수학 시간에 활용할 것을 권하였다. 그 후에 수학과 과학의 간교과형 통합교육을 위한 교수-학습 자료를 개발하고 이를 연구도구로 활용하여 사례연구를 하였다. 사례연구 결과, 학생들은 등속운동을 탐구하면서 일차함수가 발생되는 과정을 이해하고, 시간과 속도_. 시간과 이동거리의 관계식과 그래프를 개발하고, 이 식과 그래프를 연결하여 기울기의 실제적인 의미를 해석할 수 있었다.

• 대한수학교육학회지:학교수학
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• 제10권2호
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• pp.297-317
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• 2008

본 연구는 중등학교에서 CAS도입을 대비한 기초연구로 CAS 환경에서 모델링 문제해결 과정과 CAS 활용방식을 조사하였다. 수학교육과정 배경과 CAS 장착 정도가 문제해결과정과 CAS 사용전략에 변인이 될 가능성을 고려하여 비교연구로 수행하였으며 한 미 고등학교 2학년생 각 8명과 26명이 연구에 참여하였다. 연구결과 고전적 상자문제에서 CAS는 기호조작명령어와 그래프로 문제해결에 도움이 되었으나 수학적 개념이나 통찰을 대신하지 않았으며, 수학적 모델의 분석과 풀이, 결과 적용과 해석, CAS사용에 있어서 집단간 질적인 차이를 보였다. 수업을 통해 CAS 장착이 비교적 안정된 미국학생들 다수가, 한국 학생들과 대조적으로, 중간값 정리를 적용하여 해의 범위를 추정하는데 CAS를 사용하였으며 여러 표상의 연결을 시도하였다. CAS는 지필기법을 대신하는 데 그치지 않고, 실수의 소수표현과 대수적 표현, 수감각과 함수의 성질, 여러 표상의 연결성 등 대수통찰에 주목하게 하는 등 CAS의 가능성과 억제력은 대수교육에서 인식론적 변화와 교육과정 변화를 초래하는 것으로 나타났다.

• 대한수학교육학회지:학교수학
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• 제16권4호
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• pp.827-845
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• 2014

본 연구의 목적은 이차곡선에 관한 대학교 사범대학 수학교육과의 교육이 고등학교 교육과정과 관련하여 어떻게 이루어지고 있는지, 이에 대한 교수, 교사, 예비교사의 인식은 어떠한지에 대하여 알아보는 것이다. 이를 위해 3개 대학의 수학교육과와 1개 고등학교를 선정하여, 이차곡선이 강의되는 강좌의 강의담당 교수와 그 강좌를 수강했던 예비교사, 그리고 경기도 소재 1개 고등학교의 수학교사를 대상으로 교육내용과 이에 대한 인식에 관한 연구를 수행하였다. 본 연구의 결과는 다음과 같다. 첫째, 이차곡선에 관한 사범대학 교육과정은 고등학교 교육과정과 관련하여 적절하게 운영되고 있는 것으로 판단된다. 사범대학 교육과정에는 이차곡선에 관한 내용이 강의되는 강좌가 포함되어 있으며, 그 강좌에서 이차곡선에 관한 학교수학과 연결된 학문적 수학 내용이 충분히 강의되고 있으며, 그 강의를 수강한 학생들의 66.1%가 이차곡선에 관한 이해도가 좋아졌다고 인식했으며, 현직교사들 또한 대부분의 내용에 대하여 필요한 것으로 인식하고 있다. 둘째, 사범대학 교육과정에서 실제 고등학교 교육 현장과의 연결성 강화가 요구된다. 사범대학 교육과정에서 배우는 이차곡선에 관한 내용은 고등학교 교육과정과의 관련성이 크고, 사범대학에서 이에 대하여 배울 필요성 또한 큰 것으로 인식하고 있지만, 사범대학에서 학습하는 내용들이 현장에서의 활용과는 유리되어 배우고 있다는 인식과 함께 이에 대한 개선의 필요성을 느끼고 있다. 셋째, 이차곡선에 관한 내용지식의 범위를 학교수학과 연결된 학문적 수학의 범위로 확대하려는 자발적 노력을 촉진, 장려하는 제도적 장치의 마련과 지원이 요구된다.

• 한국학교수학회논문집
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• 제12권2호
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• pp.309-325
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• 2009

본 연구의 목적은 미국의 개정 교과서(reform curriculum) 중 하나인 CPMP 교과서 (코스1-코스3)와 한국의 교과서(중3-고2)를 사전에 설정한 비교 준거를 토대로 비교분석하여 두 교과서 및 교수 학습 환경에서의 차이점을 토대로 한국의 수학과 교육과정 및 수학 교과서의 질적 수준을 향상시킬 수 있는 요인을 찾아보는 데 있다. 비교 준거는 두 교과서의 구성상의 특징인 내용의 위계 및 지도계열의 설정, 수업의 방법적 접근 방법, 교수 학습 환경으로 설정하였다. 연구 결과, 한국의 교과서는 수학의 구조 또는 계통성, 수학 내적 연결망을 강조하여 수학의 구조를 효율적으로 전달할 수 있는 교수 방법에 맞게 구성되어 있고, CPMP 교과서는 수학의 계통성과 더불어 수학외적 연결망과 통합 연결망을 강조하여 학생들이 수학적 개념을 보다 다양한 맥락 속에서 탐구 활동을 통하여 학습할 수 있도록 구성되었다. 또, 한국 교과서의 경우 엄격한 개념의 일반화를 중요하게 여겨 논리적이고 형식적인 내용 전개 과정을 강조한 반면, CPMP 교과서는 비형식적 사고 과정 또는 직관을 중요하게 여겨 실생활 소재를 포함한 다양한 맥락 속에서 수학적 개념의 탐구와 문제 해결을 보다 강조하였다. 각 교과서가 사용되는 교수 학습 환경은 한국의 경우 주로 유의미 설명 방법으로 수업이 진행되었고 보조 학습 도구로 교구 및 학습지가 활용되었다. 반면, CPMP 교과서를 사용하는 교실에서는 학생들의 의사소통 활동을 강조한 모둠 활동과 그래픽 계산기의 사용이 강조되었다.

• 대한수학교육학회지:수학교육학연구
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• 제20권2호
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• pp.163-183
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• 2010

본 연구는 6차 교육과정이래 현재까지 사용 중인 중학교 2학년(8단계) 교육과정중에 확률단원의 개선 방안에 관한 것이다. 이들 교육과정에 따르면 확률단원은 경우의 수와 합사건, 곱사건 등의 확률 계산법을 포함하고 있으며, 확률의 의미는 수학적 확률 또는 통계적 확률의 의미를 사용하도록 되어있다. 그러나 확률의 의미를 통계적 확률의 의미로 사용하려면, 모든 확률에 대한 논의에 있어서 상대도수가 중심이 되어야 하는데, 경우의 수가 들어 있으므로 경우의 수에 관한 논의가 확률논의와 연결성이 없거나, 연결성을 살리기 위해 수학적 확률을 사용하게 된다. 이런 현상은 결국 많은 교과서들이 확률의 정의에서는 통계적 확률로 정의하고, 확률의 계산에 관한 논의는 수학적 확률로 하게 되는 결과를 초래하고 있다. 그 결과 학생들의 입장에서는 매우 혼란스러운 상태가 초래된다고 여겨진다. 본 연구는 확률의 계산 역시 상대도수 중심으로 논의하는 방안을 제시하고, 아울러 그런 교육과정의 변화가 단순히 확률의 정의의 변화만이 아닌, 단원 전체의 유기적 관계를 고려한 변화를 얻는 방안을 제안하려는 것이다.

• 대한수학교육학회지:수학교육학연구
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• 제20권2호
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• pp.145-161
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• 2010

본 연구에서는 수학적 지식이 구명되고 형식화되는 과정을 '수학화(mathematization)'와 '곁가지의 수학화(byproduct mathematization)'란 개념으로 정의하고 분석하였다. 수학화는 수학적 개념들 간의 내적연결성 및 당위성을 경험하도록 교수 학습 활동을 구성하는데 있어 하나의 모델이 된다. 그리고 구체적 예로 '삼각함수의 연속성에 대한 수학화'와 '삼각함수의 덧셈정리의 곁가지의 수학화'를 구성하였다. 이러한 수학화는 교사의 전문성 신장을 위한 학문적 배경 지식을 주며, 가르칠 지식에 대한 다양한 지도 관점을 제공한다.

• 한국수학사학회지
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• 제21권1호
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• pp.139-156
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• 2008

본고에서는 무리수 개념 발생을 대수적인 측면과 기하적인 측면에서 고찰하고, 제7차 교육과정과 교과서에서 무리수를 어떻게 다루고 있는지를 살펴본다. 그 결과로 무리수 개념 발생의 본질적 요소인 통약불가능성이 드러나지 않고 있음은 물론, 유리수 개념과의 내적 연결성도 미약함을 알 수 있었다. 따라서 유리수의 본질적 개념과 연결 지어 중학교 단계에서 작도 등을 활용하여 무리수의 본질적인 개념을 관계적으로 이해시킬 수 있는 지도 방안을 제안한다.

• 한국학교수학회논문집
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• 제11권4호
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• pp.677-694
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• 2008

본 연구에서는 도구 교과인 수학을 중심으로 과학 교과를 수학 교과와 체계적으로 연결하는 방안을 제시하기 위한 목적으로 연구를 진행하였다. 이를 위해 첫째, 수학 교과를 중심으로 수학 교과와 과학 교과의 상호연계성에 대해 고찰하였다. 둘째, 수학 학습이 과학 학습에 미치는 경향을 살펴보기 위해 설문 조사를 실시하여 그 결과를 분석하였다. 설문 조사 및 결과 분석은 수학을 과학보다 상당시간 일찍 학습하는 경우, 수학을 과학과 거의 동시에 학습하는 경우, 과학을 수학보다 일찍 학습하는 경우로 나누어 수학 학습이 과학 학습에 미치는 경향을 분석하였다. 셋째, 수학 교과와 과학 교과를 체계적으로 연결하기 위한 구체적인 방안을 개발하였다. 이러한 연구 결과를 통해 수학학습이 과학학습에 긍정적인 영향을 주어 학업성취 능력의 향상과 학생들이 수학의 가치를 깨닫는데 도움이 되리라 기대한다.

• 인지과학
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• 제27권2호
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• pp.159-219
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• 2016

수학적 사고력은 STEM(science, technology, engineering, mathematics) 분야에서의 학업적인 성취와 과학기술의 혁신에서 중요한 역할을 하고 있다. 본 연구에서는 학제 간 연구 분야인 수 인지(numerical cognition) 및 수학적 인지와 관련된 최근의 인지신경학적 연구 결과들을 종합하여 개관하였다. 첫째로 수학적 사고의 기초가 되는 뇌 기제의 위치와 정보처리 메커니즘을 확인하였다. 수학적 사고는 영역 특정적(domain specific)인 기능인 수 감각과 시공간적 능력뿐만 아니라 영역 일반적(domain general)인 기능인 언어, 장기기억, 작업 기억(working memory) 등을 기초로 하며 이를 토대로 추상화, 추론 등의 고차원적인 사고를 한다. 이 중에서 수 감각과 시공간적 능력은 두정엽(parietal lobe)을 기반으로 한다. 두 번째로는 수학적 사고 능력에서 관찰되는 개인 차이에 대하여 고찰하였다. 특히 수학 영재들의 신경학적인 특성을 신경망 효율성(neural efficiency)의 관점에서 고찰해 보았다. 그 결과 높은 지능이란 두뇌가 얼마나 많이 일하느냐가 아니라 얼마나 효율적으로 일하는가에 달렸다는 사실을 확인하였다. 수학 영재들의 또 다른 특성은 좌반구와 우반구 간의 연결과 반구 내에서 전두엽과 두정엽의 연결이 뛰어나다는 사실이다. 세 번째로는 학습과 훈련, 그리고 성장에 따른 변화 및 발전에 대한 분석이다. 개인이 성장하며, 수학 학습과 훈련을 하게 될 때 이에 따라 두뇌 피질에서도 변화가 반영되어 나타난다. 그 변화를 피질에서의 활성화 수준의 변화, 재분배, 구조적 변화라는 관점에서 해석하였다. 이 중에서 구조적 변화는 결국 신경 가소성(neural plasticity)을 의미한다. 마지막으로 수학적 창의성은 수학적 지식(개념)을 기초로 하여 수학적 개념들을 결합하는 단계가 요구되며, 그 후 결합된 개념들 중에서 심미적인 선택을 통해 수학적 발명(발견)으로 연결된다. 전문성이 높아질수록 결합과 선택이라는 두 단계가 더욱 중요해진다.