이 논문은 스프레드시트를 활용한 수학적 모델링에서 스프레드시트 환경이 수학적 모델의 정교화과정에 어떤 영향을 미치는 지를 고찰한 것이다. 좀 더 자세히 살피면 수학적 모델링에서 스프레드시트 모델의 활용은 학생이 분석 불가능한 수학적모델도 분석할 수 있도록 해줌으로써 모델을 단순화하지 않고, 대신 모델을 정교화 할 수 있는 기회를 제공하고 수학적 개념을 확장해 나갈 수 있음을 보였다. 또한 수학적 모델을 스프레드시트 모델로 변환하여, 수학적 모델로부터 수학적 결론을 얻는 단계를 거치지 않고도 실세계 상황을 해석하고 설명할 수 있는 기회를 제공할 수 있음을 보였다.
본 연구의 목적은 수학교육에서 스토티텔링의 의미와 스토리텔링 수학 모델 교과서의 개발 원리를 문헌을 통해 도출하고, 개발된 교과서의 현장적용 결과를 보고함으로써 스토리텔링 수학 모델 교과서의 적용가능성을 탐색하려는 것이다. 스토리텔링 수학 모델 교과서는 학생들이 수학을 흥미 있고 의미 있게 학습할 수 있도록 개발한 교과서이다. 교과서의 학습 효과를 극대화할 수 있도록 개발 원리로 맥락성의 원리, 과정지향성의 원리, 소통의 원리, 다양성의 원리를 제안하였다. 또한 수학 모델 교과서의 적용 가능성을 판단하기 위해 현장적용을 실시하였다. 설문지 분석과 면담분석을 통해 스토리텔링 수학 모델 교과서가 교수 학습 방법에서 의미 있는 시도이며 수학을 흥미 있게 학습할 수 있는 대안이 될 수 있음을 알 수 있었다. 마지막으로 스토리텔링 수학 모델 교과서를 개발할 때 고려해야 할 부분에 대한 함의점을 제안하였다.
학생들이 실제 문제 상황에서 수학을 이용하고 문제를 해결하는 것은 수학교육의 중요한 목표이다. 이 연구는 수학적 모델링이 그러한 수학 학습의 목표에 적합하다고 보고 수학적 모델링을 통해서 학생들이 어떤 수학내용을 학습하고 어떤 추론을 경험하고 사용하는지 살펴보았다. 학생들은 수학적 모델링 과정에서 학교수학에서 강조되어 왔던 연역과, 규칙성을 찾는데 기여했던 귀납 뿐 아니라 여러 유형의 가추를 사용하였다. 하나의 사례 연구를 통해 일반화할 수는 없지만, 수학적 모델링에서 연역은 수학적 모델이 옳은지 현실에 비추어 확인하는 과정에서 그리고 수학적 결과를 유도하여 해를 구할 때, 귀납은 수학적 모델이 옳은지를 실험적으로 검증해 보고자 할 때 사용되었다. 가추는 현실 모델로부터 수학적 모델을 추상화하고, 수학적 결과에 대한 현실적 근거를 제시하는 해석을 하고, 현재의 수학적 모델을 수정하여 새로운 수학적 모델을 도출하는데 사용되었다.
학교수학에서 다루는 수학적 모델링의 일반적인 특성은 하나의 실제적인 문제를 해결하기 위하여 수학적 모델을 도입하고 이를 풀어서 실제적인 문제에 답을 제시하는 일회적인 경우가 많다. 그러나 실제적인 문제는 일회적인 모델링으로는 해결되지 않거나 그 해가 충분히 정밀하지 못한 경우가 있다. 본 연구는 여러 가지 변인을 가진 실제적인 문제를 해결하기 위해 수학적 모델을 구성할 경우, 구성한 수학적 모델의 해의 의미성을 분석해 보고 필요하면 더욱 정교한 해를 구할 수 있는 모델로 나아가는 수학적 모델링의 정교화 과정 모형을 구안하였다. 또한 그것을 수학교실에서 활용할 수 있는 수학적 모델링의 예를 제시함으로써 학교수학에서 수학적 모델링의 정교화를 다룰 수 있게 하였다.
본 연구는 수학영재의 집단창의성 발현 모델을 이론적으로 구안하고, 이를 실제 수업에 적용한 결과를 분석하여 모델을 확인하고 정교화하는 것을 목적으로 한다. 영역 일반적인 집단창의성에 대한 선행연구와 수학영재의 창의성에 대한 선행연구를 고찰하여 집단창의성 발현 모델을 구안하였다. 또한 이 모델을 수학영재학급 수업에 적용하여 학생들이 보인 반응을 분석하였다. 분석 결과, 집단창의성 발현 모델의 각 단계에 따른 수학영재의 반응과 집단창의성에 작용하는 주요 요인을 확인하였으며, 수학적 정당화를 위해 추측 또는 문제해결 아이디어 공유 단계로 되돌아가는 과정과 집단 수준의 창의적 시너지가 일어날 수 있는 발생 및 긴장 상태에서 추측 또는 문제해결 아이디어 공유단계로 되돌아가는 과정을 추가적으로 발견하였다.
본 연구는 학생들의 자기 주도적 학습을 지지하는 CARE 학습 코칭 모델에 수학 교과의 특징 및 수학 교수·학습 과정을 반영함으로써 수학 교과에 적합한 학습 코칭 모델을 개발하고자 하였다. 본 연구에서 개발한 수학 학습 코칭 모델은 코칭을 적용해 나가는 '단계'와 '요소' 그리고 이를 수행하기 위한 '전략'이다. 수학 학습 코칭 모델은 '편안한 분위기 조성' 단계의 요소로써 라포, 신뢰, 상태관리, 수학 사전검사를, '인식의 개선' 단계의 요소로써 문제점 인식, 초인지, 재구조화, 주도성, 수학 학습역량을, '학습 몰입의 재각성' 단계의 요소로써 자기효능감, 학습 준비성, 확인(피드백)을, '임파워먼트' 단계의 요소로써 자발적 동기와 성공 경험을 배치하고 각각의 요소를 수행하기 위한 다양한 수학학습 전략을 제시하였다. 수학학습 코칭 모델은 수학 교사들이 학생들의 학습 동기를 유발하고 학생들이 학생 스스로 자신의 문제를 해결해 나갈 수 있도록 돕는데 활용될 수 있다.
최근 인터넷 및 컴퓨터의 사용이 활발해짐에 따라 문서의 디지털화가 빠르게 진행되고 있다. 이런 변화에 따라 수학식이 많이 사용되는 과학, 공학, 수학 등의 분야와 관련된 문서들을 검색해야할 필요성이 늘어가고 있다. 그러나 현재 일반 검색엔진은 텍스트 검색만을 제공하며 별도의 수학식 검색은 제공하지 않는다. 따라서 본 논문에서는 수학식 검색이 가능하도록 수학식의 색인 방법 및 랭킹 방법을 제안한다. 제안하는 색인 방법은 MathML로 입력되는 수학식을 후위 표기법과 일반 색인 방법의 두 가지로 색인하며, 언어모델을 사용하여 질의에 적합한 수학식을 랭킹한다. 일반 검색 엔진의 성능과 비교하기 위하여 2-포아송 모델과 제안 모델을 비교하였으며, 그 결과 제안 모델의 성능이 더 우수함을 보였다.
연구자들은 학생들에게 문제해결 전략을 지도하는 것이 학생들의 문제해결력을 신장시켜 준다는 보고하고 있다. 이와 같은 연구결과를 배경으로 수학 교과서를 통하여 문제해결 전략을 지도하려는 시도들이 미국을 비롯하여 한국에서도 있어 왔다. 본 논문은 문제해결 전략을 교과서에 제시할 수 있는 가능한 세 가지 모델들을 논의하고, 미국과 한국의 수학교과서에서 문제해결 전략을 제시하는 방법을 분석하였다. 한 가지 모델은 문제해결 전략에 한 단원을 할애하는 것이다. 두 번째 모델은 각 수학내용을 지도하는 단원에 문제해결 전략의 지도를 위한 하위단원을 할당하는 것이다. 마지막, 세 번째 모델은 문제해결 전략 지도를 위한 특정 단원이나 하위 단원을 설정하는 것이 아니라 가능한 많은 쪽에 전략을 제시하는 것이다. 위에 언급한 세 가지 가능한 모델을 바탕으로 미국과 한국의 초등학교 수학교과서에서 문제해결 전략을 제시하는 양상을 비교하였다. 이 비교를 위하여 각 학년별로 제시되는 모든 전략들을 교과서와 교사용 지도서를 토대로 추출하였다. 각 교과서에서 전략을 제시한 양식을 비교한 결과 다음과 같은 결론을 얻게 되었다. 한국의 수학교과서는 전형적으로 첫 번째 모델의 양식으로 문제해결전략을 제시하고 있었다. 각 단원마다 별개의 문제해결 전략이 제시되었다. 또한, 학년별 지도 전략을 살펴보면 학년별로 연계성이 있게 전략이 제시 되었다기 보다는 학년별로 다른 다양한 전자의 지도에 중점을 둔 듯하다. 미국의 수학교과서는 두 번째 모델과 세 번째 모델의 중간적인 양식으로 문제해결 전략을 제시하고 있다. 즉, 각 단원마다 문제해결 전략 지도를 위한 하위 단원을 지정하였으며 필요한 경우에는 본 단원의 주 학습요소와 관련된 문제해결 전략은 단원 중에도 제시되고 있었다. 따라서, 차기 수학교과서 개정시기에는 세 번째 모델을 그 모형으로 삼아 문제해결 전략들을 제시하는 방안을 강구해야 할 것으로 기대된다.
수학교육에서 논의되고 있는 모델의 의미와 역할에 대한 여러 관점들을 분명히 할 필요성이 제기되고 있음에도 불구하고, 여전히 이에 대한 합의는 찾아보기 어렵다. 이에 본 연구에서는 모델에 대한 선행 연구들을 검토하여 수학교육 연구 공동체에서 논의되고 있는 모델에 대한 여러 관점들을 분명히 하는 데 목적을 둔다. 연구 결과, 모델에 대한 세 가지 관점이 도출되었으며, 모델에 대한 각 관점은 수학적 지식에 대한 존재론적 관점과 모델의 인식론적 역할에 대한 해석과 밀접하게 관련된 것으로 확인되었다.
본 연구에서는 예비중등교사의 수학화 경험을 위해, 초보적인 상황의 문제를 기반으로 수를 분할하는 문제로 일반화하여, 수의 분할에 관한 일련의 문제 및 상황을 제공하는데 적절한 수 분할 모델을 고안하고, 그것을 탐구하는 교수단원 <분할 모델의 탐구>를 Wittmann의 교수단원 사상에 따라 설계한다. 이 연구에서 설계하는 <분할 모델의 탐구>는 (1) 실마리 문제 (2) 분할 관점에서의 통합 (3) 분할 모델의 정의 (4) 분할 모델을 활용한 탐구의 네 단계로 이루어진다. 이 교수단원이 예비중등수학 교사교육에 기여할 수 있는 바는 다음과 같다. 첫째, 예비교사들로 하여금 수학화를 경험할 수 있게 해준다. 둘째, 예비교사들로 하여금 학교수학과 학문수학의 연결을 볼 수 있게 한다. 셋째, 에비교사들의 수학적 창의력을 기르는데 도움이 될 수 있다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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