수학 교육에서 새로운 정보기술의 교육적 사용의 범위는 커지고 교육 모형은 다양해지고 있다. 특히 중등 수학교육에서의 변화에 대한 기대도 커지고 있다. 본 논문은 미국 및 한국의 수학 교육계의 폭넓은 지지를 받는 NCTM의 컴퓨터 및 정보기술 활용에 관한 규준들의 교육적 의미, 방법, 효용 등을 정리하였다. 이어서 컴퓨터과학 교과과정에 포함된 수학 분야에 대한 컴퓨터과학자 Hamming의 견해를 소개하였다. 본 논문은 한국의 중등 교육에도 컴퓨터과학 교과가 시행될 것을 예정하면서 수학 교사들이 미리 컴퓨터과학을 교과과정을 이해함으로 통합 교과적 요소, 특성 그리고 역할 관계를 알아보았다.
본 연구에서는 LOGO를 개발한 Papert의 철학에 따라 아동이 자유롭게 학습할 수 있는 Microworld를 통해 수학을 새로운 관점에서 접근하고, 아동에 맞게 수학을 재구성하여 제공한다는 적극적인 교육적 배려에서 정규교육과정(교실), 특기적성, 자기 주도 학습 등 다양한 학습 환경에 가능한 컴퓨터 창의력수학 프로그램을 개발하고자 한다. 많은 관심에 비해 창의력 교육이 구체적으로 학습과 관련되어 있지 않고, 체계적인 교육과정을 따라 이루어지지 않고 있으며, 컴퓨터 교육 역시 한글 워드나 Excel과 같은 기능 위주의 학습으로 컴퓨터 학습에서 기대하는 알고리즘 학습은 소홀히 다루는 문제점이 있다. 이러한 창의력 교육과 컴퓨터 교육에 대한 문제점에 주목하여 학교 교과과정과 연계된 컴퓨터 알고리즘 학습과 수학 학습이 함께 가능한 컴퓨터를 통한 수학적 창의력 향상 프로그램을 개발하고자 한다. 이에 학교 교과과정에 연계하여 컴퓨터 알고리즘 학습과 수학적 창의력 향상에 적합한 매체로 LOGO 마이크로월드를 택하고, 이를 이용한 컴퓨터 창의력 수학 프로그램이 가지는 특징을 살펴본다. 이렇게 개발된 프로그램은 검증을 위해 봄학기 초등학교에서 실험연구가 계획되어 있다.
오늘날 사회 전반에 걸쳐 컴퓨터가 활용되고 있으며, 이로 인하여 각 분야의 생산성이 향상되고 서비스가 더욱 편리하고 신속해졌다. 이러한 정보화 사회를 맞이하여 교육에 있어서도 컴퓨터를 이용한 수학교육이 많은 기대와 관심을 받고 있으나, 아직까지도 수학교육에 있어서 컴퓨터의 활용은 빈약한 수준이다. 이는 수학교육에 있어서 학생들의 컴퓨터와 상호작용을 통한 능동적인 수업참여를 지원해줄 다양하고 효과적인 수학교육 프로그램과 콘텐트들이 부족하기 때문이다. 다양하고 효과적인 수학교육 콘텐트를 작성하기 위해서는 각 교육내용에 적합한 형태의 콘텐트를 제작할 수 있도록 특화된 교육 프로그램들을 개발하는 것이 필요하며, 이를 지원하기 위한 전문기능의 개발 라이브러리가 요구된다. 본 논문에서는 대수계산 기능을 포함한 그래프 컴포넌트를 설계하고 구현한다 본 컴포넌트를 활용함으로써, 다양한 함수와 기하 도형을 화면에 표현하는 기능이 필요한 수학교육 프로그램과 교육 콘텐트를 손쉽게 제작할 수 있다.
본 논문에서는 구성주의 교육관의 관점에서 컴퓨터와 수학교육의 관계를 바라보는 '컴퓨터와 수학교육'에 대해 다룬다. '컴퓨터와 수학교육'은 그 필요성에 비해 최근까지 원활히 이루어지지 못했다. 그 이유는 먼저 그 구성요소들 사이의 관계가 명확하게 이해되지 못하였고, 이에 따라 구성주의에 대한 명확한 실천적 전략이 부족하였고, 서로 다른 컴퓨터 하드웨어-소프트웨어 환경들이 유기적으로 연결되지 못했기 때문이다. 이에 바람직한 '컴퓨터와 수학교육'을 위해서는 먼저 구성요소들 사이의 관계를 이해하고, 이를 바탕으로 '컴퓨터와 수학교육'의 실천적 설계 전략을 모색하며, 개별적인 소프트웨어 환경을 마이크로월드의 관점에서 통합적으로 연계시켜야 할 필요가 있다. 본 논문에서는 이러한 문제의식을 가지고 '컴퓨터와 수학교육'의 구성요소인 학생, 수학, 컴퓨터를 중심으로 관계된 이론을 고찰하여 각각에 대한 구체적 실천적 전략으로 구성주의. 함수화, 인터넷 상호작용의 원리를 도출한다. 또한 역사적으로 가장 성공적이고 대표적인 '컴퓨터와 수학교육' 환경인 Logo와 동적 기하 환경(DGS)을 이러한 관점으로 분석 고찰하여, Logo를 행동 문자 명령과 대수적 문자조작을 통해 재귀적 패턴의 탐구가 가능한 환경으로 발전시키고, 점들 사이의 기하적 관계를 다루던 DGS를 관계식과 대수기하적 탐구가 가능한 환경으로 설계, 구현한다. 나아가 Logo와 DGS의 이러한 수준 상승이 가지는 수학교육적 의미를 고찰하고, 타일 및 전개도 등의 새로운 대상을 도입하여 통합 마이크로월드를 구현한다. 본 논문에서는 Logo와 DGS, 그리고 통합 환경을 하나의 JavaMAL 인터넷 환경 속에서 통합 설계하고 이를 구현하며 나아가 그 의미를 논의한다.
컴퓨터와 다양한 매체의 발달에 따라다양한 학습 방법이 제시되고 있다. 그중 e-learning등의 방법에 의해 다양한 분야에서 많은 강의가 이루어지고 있다. 수학 교육에서도 컴퓨터 대수 시스템인 Mathematica와 Maple, Matlab등 많은 응용 소프트웨어를 이용한 강의가 이루어지고 있다. 컴퓨터를 이용한 수학 교육 시 나타나는 문제에 대해서 많은 수학 교육학자 사이에 논쟁이 되고 있다. 이 논문에서는 컴퓨터를 이용한 학습자와 기존 판서 학습자 사이의 수학 이론의 이해도와 이론의 응용력에 대한 차이가 있는지 임의의 학생을 표본 추출 후 각각의 방법에 의한 수학의 정적분 분야에 대한 교육 후 시험을 실시 후 통계 분석을 통하여 컴퓨터에 의한 수학 교육시의 문제점을 알아보고, 적절한 컴퓨터 교육의 방향을 제시 하고자 한다.
컴퓨터를 이용한 수학교육에 있어서 컴퓨터의 활용은 아직 빈약한 수준이다. 이는 수학교육에 있어서 학생들의 컴퓨터와 상호작용을 통한 능동적인 수업참여를 지원해줄 다양하고 효과적인 수학교육 프로그램과 콘텐트들이 부족하기 때문이다. 이를 해결하기 위해서 수학과의 함수 학습을 위한 그래픽 컴포넌트를 설계하고 구현한다. 중고교 수학교육과정을 분석하여 그래픽 컴포넌트에서 지원할 그래픽 개체와 함수를 식별하였으며, 식별된 개체와 함수를 2차원 3차원 형식으로 화면에 그려주는 기능을 설계 및 구현하였다. 또한 간단한 스크립트 언어를 이용하여 컴포넌트의 기능을 호출하기 때문에 재사용성과 확장성이 높다. 본 컴포넌트를 활용함으로써, 다양한 함수들을 화면에 표현하는 기능이 필요한 수학교육 프로그램과 교육 콘텐트를 손쉽게 제작할 수 있다.
최근 들어 첨단산업 기술의 발전으로 컴퓨터의 대중화가 가속화되고 있으며, 이에 현대사회의 거의 모든 분야에서 컴퓨터가 활용되고 있다. 컴퓨터의 보급이 보편화되면서 수학의 교수-학습에 이를 활용하려는 사회적인 요구와 필요성 때문에 학교수학에 컴퓨터를 도입하자는 구체적인 논의가 이루어지고 있다.(중략)
컴퓨터가 우리 생활에 일반적인 것이 된 시기는 그리 오래되지 않았다. 80년대 초 8bit 컴퓨터가 16bit로 대치되기 시작하면서 많은 분야에 걸쳐 다양하게 사용되어 오고 있다. 이러한 컴퓨터의 보급은 교육계에서도 마찬가지로 어떻게 하면 컴퓨터를 교수 학습에 효과적으로 사용할 수 있는가에 대한 여러 가지 방법이 논의되어 왔다.(중략)
이 논문에서는 컴퓨터와 수학교육을 바라보는 두 가지 서로 다른 입장에 대하여 알아보고, 그 중 구성주의적(constructivist) 입장에서 컴퓨터 환경의 설계를 논의한다. 이를 위하여 컴퓨터와 수학교육을 위한 바람직한 기본 원리를 구성주의(constructionism) 시각으로 살펴본다. 나아가 이러한 바람직한 기본 원리를 '함수화'라는 용어를 사용하여 규정하고, 이를 통해 컴퓨터 환경 설계 방법을 모색해 본다. 이 연구를 통하여 우리는 설계 과정에 대한 논의가 부족한 상태로 학교 현장에 도입되는 기존 컴퓨터용 소프트웨어들에 대한 문제점을 인식하고, 새로운 환경의 설계 원칙과 과정에 대해 논의하고, 실제 구현한다. 그 예로 LOGO와 DGS를 새로운 대상의 도입을 통하여 통합하는 방안에 대하여 논의한다. 이 논문에서 구현한 새로운 대상은 LOGO와 DGS의 함수화 명령 체계를 모두 이용하여 만들 수 있고, 동시에 LOGO와 DGS의 함수화 명령 체계으로 변화하고 조작할 수 있는 대상이다.
컴퓨터를 이용한 수학교육의 개선을 위한 여러 가지 집중적인 노력에도 불구하고 아직까지 컴퓨터가 수학 교육과정에서 차지하는 위상에 대한 구체적이고 체계적인 연구가 이루어지지 못하고 있다. 따라서 본 연구를 통하여 최근의 관심이 되고 있는 교육 프로그램인 LOGO 프로그램을 수학 영재 교육에 어떻게 도입하여야 하는지 그 방법적인 측면의 구체적인 자료를 제공하고자 한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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