본 논문에서는 효율적인 암묵적 지식을 표현하기위한 도구로써 개념매핑기법에 대해 기술을 하고 있다. 개념매핑기법은 비형식적인 것에서부터 형식적인기법까지 다양하다. 형식적개념매핑은 사용이 용이하지만 컴퓨터 처리능력이 없다. 반면에 비형식적 개념매핑은 추론능력은 있으나 사용이 어렵다는 단점이 있다. 따라서 미래의 지식매핑시스템은 형식적ㆍ비형식적 개념기법의 장점을 모두 고려해야 할 것으로 보인다.
형식개념(Formal Concept)은 외연(extent)과 내포(intent)를 이용하여 어떤 대상에 대한 정의를 내리거나, 그 대상들을 분류하여 군집화하기 위한 논리적 도구로 사용되어왔다. 여기에서 외연이란 객체(Object)들의 집합이고, 내포는 그 객체들이 지니고 있는 속성(Attribute)들의 집합이다. 이러한 형식개념은 어떤 문제에 나타나는 다양한 데이터로부터 객체와 속성들을 추출하고 이로부터 개념(Concept)들의 계층구조(hierarchy)를 형성하여 데이터를 분석하는데 적용될 수 있다. 본 논문에서는 형식개념의 정의와 성질을 소개하고, 이를 일반화한 완비격자에서의 형식개념을 정의한다. 또한 이 형식개념에서의 외연과 내포격자에 대한 성질을 알아본다.
본 논문에서는 수학적 개념을 어떻게 가르쳐야 할 것인가를 고려한다. 특히 개념학습에 있어서 수학적 직관에 의해 개념이해, 계산기능, 응용의 3가지 요소를 균형적이고 통합적으로 달성하는 것을 목표로 삼는다. 이를 치한 방안으로 수학적 개념을 3종류의 수리철학인 직관주의, 논리주의, 형식주의에 의거하여 직관적 개념, 논리적 개념, 형식적 개념의 3가지 유형으로 분류한다. 또한 벡터이론의 중요한 9가지 개념을 통하여 유형의 차이에 대해 실제적인 고찰을 한다. 이로부터 벡터이론의 효과적인 개념학습을 위해서 요구되는 학습의 순서와 강조점을 제안한다.
분수의 개념에 대해 아직 배우지 않은 학생들이 가지고 있는 비형식적 지식을 조사하고 분석하여, 이러한 비형식적 지식이 분수 개념 지도에 어떻게 활용될 수 있는지를 살펴보기 위해 등분할, 동치분수, 단위 분수의 크기 비교에 대한 면담 문항을 제시하여 분석한 결과, 첫째, 분수를 배우지 않은 학생들은 분수와 관련된 활동을 할 때 비형식적 지식을 가지고 문제를 해결하며, 그 형태는 매우 다양하다는 것과 둘째, 분수의 기초 개념에 대한 학생들의 비형식적 지식 중에는 올바른 지도를 통하지 않을 경우 오개념을 유도할 수 있는 것도 존재한다는 것, 그리고 셋째, 분수의 개념에 대한 확고한 이해를 위해 학생들의 다양한 비형식적 지식을 분수 개념 지도에 활용해야 한다는 것을 알 수 있었다.
학생들은 개념과 관련된 여러 가지 기하적 표현 중에서 특정한 표현을 해당 개념의 형식적인 정의에 우선하는 기하적 심상으로 받아들이곤 한다. 학생이 지닌 기하적 심상과 개념의 형식적인 정의가 항상 조화를 이루지는 않으며, 이로 인해 문제해결과정에서 오류가 유발될 수 있다. 기하적 표현을 통한 학습이 중요한 비중을 차지하는 기하 영역에서는 이러한 학생들의 오류 및 오류의 원인을 체계적으로 분석할 필요가 있다. 본 연구에서는 학생이 지닌 특정한 기하적 심상으로 인해 발생하는 오류 사례의 분석을 통해 보다 일반적으로 학생들이 수학적 개념에 대하여 지니는 심상 및 심상과 관련한 오류의 유형을 개념적으로 분류하여 이론적 분석의 틀을 제안하고자 한다.
본 연구는 교사지식 중에서 예비교사의 학생에 대한 지식을 Shulman-Fischbein 개념틀을 이용하여 해석함으로써 우리의 교사교육의 현실에 시사점을 제공하고자 하였다. Shulman-Fischbein 개념틀은 수학의 알고리즘적 SMK, 수학의 형식적 SMK, 수학의 직관적 SMK, 수학의 알고리즘적 PCK, 수학의 형식적 PCK, 그리고 수학의 직관적 PCK의 여섯 가지 요소로 구성되어 있다. 이를 위해 일련의 평면도형 영역의 문제를 다루고 학생의 오개념을 포함한 지필과제를 5명의 예비교사에게 제시하고 그들이 제출한 답변을 분석하였다. 분석 결과 예비교사들은 상당히 강한 SMK를 지니고 있음을 보여주었고, 수학의 형식적 측면을 강조하는 경향을 보였다. 또한 학생들의 오개념 분석 시 학생들의 수준을 깊게 고려하지 않았고, 오개념을 고치기 위한 교수학적 방법을 제안할 때에 구체적이지 못하고 피상적인 답변만을 제시하는 특징을 보여주었다.
본 연구는 증명을 성공적으로 구성하는 학생들은 수학적 개념을 어떻게 이해하고 있으며, 증명을 어떻게 구성하는 지를 살펴보고 이를 통해 증명을 구성하는 다양한 방식과 개념 이해의 관련성을 분석하는 데 목적이 있다. 증명 구성에 도움이 되는 수학 학습에 제언을 얻기 위해서는 증명을 구성하는 과정과 그 과정에서 개념이 어떻게 반영되고 이용되는 지를 살펴볼 필요가 있다. 이를 위하여 4명의 수학교육과 학생들을 대상으로 사례연구를 실시하였다. 그 결과 구문론적 증명을 하는 학생들은 형식적 개념의 내용을 정확하게 알고 있을 뿐만 아니라 그 개념이 담겨있는 명제는 어떠한 방식으로 증명하는 지 그 방법까지 알고 있었다. 실제 증명에서도 평소 증명 경험을 통하여 학습한 증명 전개 방법을 이용하여 증명하는 것을 볼 수 있었으며, 이로부터 증명 방법에 대한 절차적 지식이 구문론적 증명에는 중요한 요소라는 결론을 얻을 수 있었다. 의미론적 증명을 하는 학생들은 형식적 개념의 내용을 정확하게 알고 있고 그 내용과 의미를 본인만의 언어나 그림으로 표현한 개념 이미지를 가지고 있었다. 구문론적 증명을 하는 학생들의 개념 이미지와 비교해보았을 때, 의미론적 증명을 하는 학생들의 개념 이미지는 구문론적 증명을 하는 학생들의 개념 이미지보다 형식적 개념의 내용을 잘 반영하고 있었다. 이러한 개념 이미지는 개념 이미지를 활용하여 증명의 아이디어를 생각하고, 생각한 아이디어를 증명의 형식에 맞게 표현하는 데 사용된다는 점에서 의미론적 증명에 필요한 요소라는 것을 발견할 수 있었다.
과거 서술 연구 중심의 주구조와 부구조의 차이는 적절하고 형식적인 정의가 부족하다. 본 연구는 주구조, 하위 구조, 부구조를 구성하는 담화 단위사이에 계층구조가 존재함을 주장한다. 본 연구의 목적은 두 가지로 요약된다. 첫째, Kuppevelt가 제안한 주구조를 하위구조나 부구조와 구별하는 식별기준을 나타내는 형식적 정의를 제시한다. 둘째, 지식 표현 언어인 Sowa의 개념구조론의 체계 내에서 담화의 계층구조와 그 구조를 나타내는 언어적 표시인 담화표시의 예를 기술하는 방법을 제시한다. 개념관계로 일탈, 화제 전환, 틀의 관계를 설정하여 담화 내 계층구조와 담화부분과의 화용적인 관계를 규명하였다. 기존의 개념구조론은 선택적 제약, 조응 등의 의미론적인 개념들을 간결하고 정확하게 기술할 수 있었는데 화용론적인 측면의 기술도 가능함을 보여준다.
많은 사람들이 교수에서 교사의 지식이 중요다고 동의하고, 이에 대해 많은 연구들이 정량적인 접근 방식을 사용하여 잘 가르치기 위해 교사가 갖추어야 할 지식의 요소와 특징을 규명하려고 시도하였다. 이러한 기존의 연구들과는 달리 본 논문은 기하 영역에서 예비 교사의 지식을 정성적인 방법으로 Shulman-Fischbein 개념틀을 활용하여 해석하는 방법을 제안한다. 7명의 여 예비교사들이 본 연구에 자원하여 참여하였고, 각 예비교사는 지필 형식으로 된 일련의 과제를 수행하였다. 수집된 예비교사의 지식은 수학적 알고리즘적 SMK, 형식적 SMK, 직관적 SMK, 알고리즘적 PCK, 형식적 PCK, 직관적 PCK로 분석되었다. 해결결과 예비 교사들은 강한 SMK를 갖고 있고, 그들의 뿌리깊게 자리잡은 SMK는 변하지 않으며, 그들의 SMK와 PCK는 상당한 관련이 있고, 그들은 학생에 대한 지식과 관련하여 적절한 PCK를 갖고 있지만, 교수학적 전략을 제시함에 있어 직관적 PCK에 상대적으로 덜 고려하는 경향을 보였다. Shulman-Fischbein 개념틀을 활용하여 분석해 드러난 예비교사들의 지식은 향후 교사 양성 프로그램을 계획하는데 도움을 줄 수 있을 것이다.
본 논문은 교육과정에서 초등학교 1학년 학생들에게 제시하고 있는 덧셈의 내용을 살펴보고 질문지와 인터뷰를 통해 덧셈의 학습 이전에 실제로 어린이들이 덧셈에서 사용하며 선호하는 전략을 알아보고 바람직한 수학 교수 학습의 방향에 시사점을 제공하고자 한다. 현행의 교육과정은 학습 초기부터 표준 알고리즘을 중심으로 지도 하도록 되어 있고, 교사들은 이러한 지식을 학생들의 수학적 성향과 무관하게 표준 알고리즘을 학생들에게 암암리에 강요하고 있는 실정이다. 교사는 학생들이 어떤 수 세기와 수 개념 단계에 이르렀는지 파악하고 그들의 수개념과 표준 알고리즘간의 효과적인 결합을 위해서 학생들의 풀이 전략을 좀 더 심층적으로 관찰할 필요가 있으며, 학생들의 비형식적인 지식을 형식적인 수학에 유연하게 접목하는 시도를 끊임없이 해야할 것이다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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