수학은 계통성이 강한 학문으로 이전 단계에서의 학습 결손이 다음 학습에 큰 영향을 주기 때문에 학생들의 학습이 잘 이루어졌는지 수시로 확인하고, 즉각적으로 피드백을 제공해 주는 것이 필요하며, 이를 위해 수학교육에서 인공지능 교육시스템(ITS)을 활용할 수 있다. 이에 본 연구에서는 개인 맞춤형 수학 학습을 실행하기 위해 적용될 수 있는 인공지능 교육시스템의 기능이 무엇인지 살펴보고, 이를 실제로 적용해 본 결과를 분석하여 인공지능 교육시스템을 활용한 개인 맞춤형 수학 학습의 효과성을 구체적으로 살펴보는 것을 목적으로 하였다. 이를 위해 개인 맞춤형 학습과 수학교육에서 인공지능이 활용된 선행연구 내용을 분석하여 개인 맞춤형 수학 학습을 위한 인공지능 교육시스템의 기능을 추출하고, 이것을 반영한 학습 및 수업을 설계하여 초등학교 5학년 학생들에게 약 3개월 간 적용해 본 결과를 분석하였다. 그 결과, 개인 맞춤형 수학 학습을 위해 활용될 수 있는 인공지능 교육시스템의 기능은 크게 진단 및 평가, 분석 및 예측, 피드백 및 콘텐츠 제공으로 나눌 수 있었다. 또한 이러한 기능을 반영한 학습 설계를 초등학생들에게 적용한 결과, 개인 맞춤형 수학 학습에 인공지능 교육시스템이 어떻게 효과적으로 활용될 수 있는지에 대한 시사점을 얻었다. 그리고 앞으로 인공지능 교육시스템을 활용한 개인 맞춤형 수학 학습이 더욱 효과적으로 이루어질 수 있기 위해 더 정교한 기술과 자료 개발이 필요하다는 점을 제언하였다.
보통 학습에서의 실패는 누적된 학습 결손과 함께 학습동기와, 자신감, 태도, 습관 등의 정의적인 영역에서도 문제가 발생한다. 이 문제는 다음 학습에 더 큰 실패를 초래하고 계속되는 학습결손과 좌절감, 의욕 및 흥미상실을 가져오는 악순환을 이루게 된다. 본 연구에서는 학습부진아를 구제하기 위한 방안으로 학습결손을 보충하기 위한 활동중심수업을 시도하여, 이 활동중심 수업이 학생들의 정의적 영역에서 학습 부진학생들에게 어떤 영향을 주는가를 조사하였다. 활동수업에 참여한 학생들은 수학시간이 많이 기다려지고 수학 공부하는 것을 즐겁게 생각하는 것으로 나타났다. 학습동기에서는 타인에게 수학을 잘한다는 인정을 받고 싶어 하는 것으로 나타났다. 자신감에서는 학생 스스로 수학공부를 쉽게 생각하고 잘할 수 있을 꺼라 생각하며 수학시간에 배운 내용을 스스로 응용해 보고 싶어 하는 것으로 나타났다. 그 결과로 학습 부진아의 지도는 획일적인 수업이 아니라 다양하고 풍부한 수업환경을 제공하는 교실 내 수업변화가 중요한 방법 중의 하나임을 제안하였다. 그리고 현재의 학습결손의 보충의 의미만 있는 프로그램이 아니라 학습하는 방법 및 태도를 평소에 습득하게 할 수 있게 하는 적절한 프로그램의 개발이 필요함을 발견하였다.
진통 인지심리학과 달리 상황인지이론은 학습의 구성주의 본성을 강하게 반영하는 교육학 이론으로 이해된다. 학교에서 상황학습을 하기 위해서는 교실상황은 교수와 학습이 진정으로 일어나는 장소로 매우 중요하다. 인간의 정신활동인 학습은 그것이 일어나는 상황과 맥락에 의존하면서 학습 결과보다는 과정에, 그리고 실제 상황에서의 학습의 경험을 강조하고 있다. 수학교육에서는 주어진 정형화된 수학문제를 해결하는 것을 넘어서는 능력을 요구하고 있다. 본 논문의 목적은, 수학함이 잘 일어나도록 하기 위해 상황인지이론과 그에 토대한 상황학습이 수학 교실수업에 어떤 시사점을 주고, 어떤 방향으로 나아가야 하는지를 밝히고자 한다. 이를 위하여 상황인지와 상황학습을 간단하게 설명하고, 수학자들이 행하는 수학과 교실에서의 수학을 비교하여 보고, 상황인지론의 3가지 관점에 따른 수학교육과 관련성을 검토하고, 수학교육에서의 적용할 방안을 검토, 제시하고자 한다.
본 논문은 CAS 계산기를 사용한 학습을 하고난 후의 고등학교 수학학습부진아 중 남녀 학생의 수학학업성취도에 차이가 있는지를 살펴보았다. 이를 위해 수학학습부진아를 선정하여 두 집단으로 나누었다. 한 집단은 처치집단으로 지필과 CAS 계산기를 사용하여 활동지를 학습하고, 다른 집단은 통제집단으로 지필만을 사용하여 활동지를 학습하였다. 이러한 학습의 전과 후에 지필평가를 실시하였다. 각 집단 학생들의 수학학업성취도를 살펴본 결과, 통제집단의 남학생과 여학생의 수학학업성취도가 유의미한 차이가 없는 것처럼, 처치집단의 남학생과 여학생의 수학학업성취도에서도 차이가 없었다. 처치집단의 남학생과 통제집단의 남학생의 수학학업성취도 비교와 처치집단의 여학생과 통제집단의 여학생의 수학학업성취도 비교에서는 모두 처치집단의 학생들이 더 높은 성취를 이루었다.
이 연구에서는 중학교 1학년 수학교실에 도입한 배움공동체 교수 학습 방법의 효과를 수학성취도와 수학에 대한 태도의 두 측면에서 조사하고자 하였다. 이를 위하여 서로 다른 중학교 1학년 각각 1개 학급을 선정한 후에 한 학기 동안 각각 배움공동체 교수 학습 방법과 교과서 기반 설명식 교수 학습 방법을 적용하였다. 연구 결과, 중학교 1학년 학생의 수학 성취도는 두 교수 학습 방법 사이에 유의미한 차이가 없는 것으로 나타났다. 반면에, 수학에 대한 태도는 배움공동체 교수 학습 방법으로 학습한 학생이 교과서 기반 설명식 교수 학습 방법으로 학습한 학생보다 유의미하게 더 긍정적인 것으로 나타났다. 특히, 수학에 대한 태도의 7가지 하위 영역 중에서 수학에 대한 호기심, 과제집착력과 의지, 창의적 사고, 수학 수업 참여 등의 4개 영역에서 유의미한 차이가 있었다.
본고에서는 영재교육에서 실제 학습자료의 부족과 이산수학의 중요성이 부각되고 있는 최근의 동향을 감안하여, 초등학교 영재교육에 적용 가능한 이산수학 프로그램을 개발하고자 한다. 우선 프로그램의 개발에 선행하여 관련 이론에 대한 고찰을 하였으며 제 7차 초등학교 수학과 교육과정의 이산수학 관련 내용을 분석하석 교육과정의 내용을 심화 ${\cdot}$ 발전할 수 있는 방안에 초점을 두었다. 특히 이산수학과 관련된 기존의 수학학습 프로그램들은 대부분 순수 수학적 이론을 제시하고 그에 따른 문제를 풀어보는 형식으로 구성되어 있는데, 본고에서는 이산수학의 이론을 중심으로, 문제해결에서 알고리즘적으로 사고하는 능력을 키울 수 있도록 하는 것에 초점을 두어 프로그램을 개발하고자 한다. 즉, 프로그램 자체가 하나의 수학적 원리를 탐구해 가는 과정이 되는 것이다. 또한 이산수학이 수학적 문제해결 학습과 연관됨에 착안하여 프로그램은 Polya의 문제해결학습을 바탕으로 구성하고자 한다.
학교는 인적자원 계발, 일터는 인적자원의 활용이라는 틀에서 인적자원이 범국가적 과제로 다루어지고 있다. 수학교육은 인적자원 요소 중에서 언어 능력과 함께 중요한 수리 능력을 계발하는 사회적 교육적 책임을 맡고 있다. 일상생활에서 수학이 의미 있게 사용되어지도록 수학을 교육하는 것은 학교수학의 중요한 목표 중의 하나이다. 일터와 일상생활에서 사용하는 수학은 사회 문화적 컨텍스트(sociocultural contexts)의 영향 또는 상호작용에 크게 의존한다는 공통점을 가지고 있다. 일반적으로 사회문화적 컨텍스트는 수학의 실제 사용을 크게 제한하는 작용을 한다. 본 연구는 일터수학의 성격을 조망하고 일터수학을 수학교육에서 다루는 틀을 제안한다. 특히 교육기관에서 일터로의 일반적인 학습전이의 의미를 제시한다. 일반적 학습전이를 이해하는 틀에서 수학학습의 전이 문제를 다룬다.
수학과의 평가는 수학의 학습 내용에 대한 학생들의 성취도를 다양한 유형의 평가기법을 이용하여 파악하고, 이를 통해 수학교육의 질을 관리하는데 그 목적이 있다. 그러나 지금까지의 대부분의 평가는 수학교육의 본질이라 할 수 있는 학습자의 수학적 사고력을 제대로 측정하지 못하고 단편적인 수학적 지식을 결과 위주로 평가하는 데 만족해 왔다. 한편으로는 지극히 교과서적이고 인위적인, 단지 문제를 위한 수학 문제는 수학 무용론을 부추기기도 하였다(박경미, 1998). 이와 같은 수학과의 위기를 탈출하기 위해서는 결과만을 고려하는 선다형의 문제가 아닌 과정을 중시하는 서술형 주관식 문제, 기능 위주의 고립된 수학적 지식을 측정한 학업성취 결과보다는 수학 학습에 대한 태도나 노력, 관심, 탐구적 활동 그리고 성향 등 정의적 영역의 평가가 절실히 요구된다. 따라서 기존의 지필 검사를 뛰어넘는 다양한 평가의 틀이 요구된다 하겠다. 이런 점에서 1999학년도부터 시행되고 있는 고등학교에서의 수행평가는 변화하는 교육기조의 교수 ${\cdot}$ 학습에 대한 적절한 평가의 한 방법이라 생각된다. 이에 본 연구는 다양한 평가의 틀 가운데 수학과 수행평가에 관한 고찰을 통해서 현장에서의 수행평가활용 방법을 찾는데 있다.
수학 학습 부진아의 지도가 효율적으로 이루어지기 위해서는 먼저 원인의 진단이 선행되어야 하고, 이를 바탕으로 적절한 치료 대책이 이루어져야 하는 바, 교사는 수학 학습에서 부진을 야기하는 여러 가지 복합적인 요인에 대한 지식을 갖출 필요가 있다. 학생들이 수학적 이론의 구조 속에 싸여 있을 때, 수학적 개념과 원리를 잘 이해하는 것처럼, 교사는 수학 학습 부진의 요인에 대한 이론의 구조 속에서 학생들의 행동을 투사함으로써 그들의 행동을 이해하게 되고 진단과 치료가 잘 이루어질 것이다. 이와 같은 관점에서 본 연구는 수학 학습 부진의 요인을 크게 개인적 측면과 환경적 측면으로 나누고, 개인적 측면에서는 인지적 요인, 심동적 요인, 정서적 요인을, 환경적 측면에서는 사회적 요인, 교육적 요인에 대해 고찰한다. 그리고 이들 요인에 대한 정확한 처방을 하기에는 어려움이 많지만, 최선의 교육적 치료 방법을 논의해 보고자 한다.
본 연구는 초등학교 수학 수업 전문성 신장을 위하여 교육대학교의 교과전문가와 단위학교의 4학년 교사들로 구성된 수학 수업 학습공동체의 활동을 소개하고 그 의미를 제시함을 목적으로 한다. 수학 수업 학습공동체는 학습공동체의 방향 및 내용 설정하기, 우수수업동영상 보고 논평하기, 공동으로 수업 아이디어 도출하고 실천하며 반성하기의 활동을 하였다. 이를 분석하기 위하여 학습공동체 구성원의 수업관련 자료 및 모임 기록 등이 이용되었다. 그 결과로 수학 수업 학습공동체는 교사가 일상의 초용 수학 수업에 대하여 다양한 관점에서 개선점을 찾도록 유도하였으며 수학 수업을 매개로 교과 전문가와 교사, 교사들 간의 수평적 협력 관계가 가능하고 수업전문성 신장의 효과적인 방안임을 보여준다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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