• 제목/요약/키워드: High school mathematics education

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Analysis of extended end plate connection equipped with SMA bolts using component method

  • Toghroli, Ali;Nasirianfar, Mohammad Sadegh;Shariati, Ali;Khorami, Majid;Paknahad, Masoud;Ahmadi, Masoud;Gharehaghaj, Behnam;Zandi, Yousef
    • Steel and Composite Structures
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    • 제36권2호
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    • pp.213-228
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    • 2020
  • Shape Memory Alloys (SMAs) are new materials used in various fields of science and engineering, one of which is civil engineering. Owing to their distinguished capabilities such as super elasticity, energy dissipation, and tolerating cyclic deformations, these materials have been of interest to engineers. On the other hand, the connections of a steel structure are of paramount importance because of their vulnerabilities during an earthquake. Therefore, it is indispensable to find approaches to augment the efficiency and safety of the connection. This research investigates the behavior of steel connections with extended end plates equipped hybridly with 8 rows of high strength bolts as well as Nitinol superelastic SMA bolts. The connections are studied using component method in dual form. In this method, the components affecting the connections behavior, such as beam flange, beam web, column web, extended end plate, and bolts are considered as parallel and series springs according to the Euro-Code3. Then, the nonlinear force- displacement response of the connection is presented in the form of moment-rotation curve. The results obtained from this survey demonstrate that the connection has ductility, in addition to its high strength, due to high ductility of SMA bolts.

수학 영재교육에 있어 웹 기반 협동학습의 적용 가능성 탐색 : 웹 기반 구조적 의사교류법을 중심으로 (A Exploration of Web-Based Collaborative Learning for the Gifted Education on Mathematics : Web-Based Structural Communication)

  • 박은영
    • 영재교육연구
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    • 제11권3호
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    • pp.45-68
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    • 2001
  • 영재들의 잠재 능력을 최대한으로 발현시키기 위해서는 영재들의 일반적인 인지적.정의적 특성 및 다양한 학습 요구를 반영할 수 있는 최적의 학습 환경, 즉 구성주의 학습 환경을 제공해줄 필요가 있다. 이를 위해 본 연구에서는 구성주의 원리에 바탕을 둔 협동학습 방안을 탐색하기 위해 ‘웹 기반 구조적 의사교류법 (Web-Based Structural Communication)’을 활용하여 고등학교 수학 영재들의 ‘2$\times$2행렬’학습 프로그램을 개발하고자 하였다. 최근 급속도로 발전하고 있는 컴퓨터 공학과 네트워크 및 인터넷의 보급으로 ‘구조적 의사교류법’의 활용 가능성 및 효율성이 그 어느 때 보다도 크게 기대된다. 특히 웹을 통한 상조적 협동학습은 학습자들로 하여금 지식 구성의 과정을 경험하게 하여, 결과적으로 객관적이고 다양한 관점을 지니게 되는 학습 활동을 구현할 수 있는 대표적인 학습도구로 활용될 수 있을 것이다. 그러나 본 연구에서는 ‘웹 기반 구조적 의사교류법’의 적용 가능성을 탐색하고자 프로그램을 개발하는데 목적이 있기에, 이 프로그램의 구체적 효과에 관해서는 앞으로 계속적인 연구가 필요하리라 여겨진다.

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거리함수와 속력함수의 관계에서 거리함수의 상수항에 대한 학생들의 인식과 표현 (A Study of Students' Perception and Expression on the Constant of Distance Function in the Relationship between Distance Function and Speed Function)

  • 이동근
    • 한국수학교육학회지시리즈A:수학교육
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    • 제56권4호
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    • pp.387-405
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    • 2017
  • The purpose of this study is to investigate the change of students 'perception and expression about the motion of object following distance function $={x \atop 3}$ and distance function $y=\frac{x^3}{3}+3$ according to the necessity of research on students' perception and expression about integral constant. In this paper, we present the recognition and the expression of the difference of the constant in the relationship between the distance function and the speed function of the students, while examining the process of constructing the speed function and the inverse process of the distance function. This provides implications for the relationship between the derivative and the indefinite integral corresponding to the inverse process. In particular, in a teaching experiment, a constructive activity was performed to analyze the motion of two distance functions, where the student had a difference of the constant term. At this time, the students used the expression 'starting point' for the constants in the distance function, and the motion was interpreted by using the meaning. This can be seen as a unique 'students' mathematics' in the process of analyzing the motion of objects. These scenes, in introducing the notion of the relation between differential and indefinite integral, it is beyond the comprehension of the integral constant as a computational procedure, so that the learner can understand the meaning of the integral constant in relation to the motion of the object. It is expected that it will be a meaningful basic research on the relationship between differential and integral.

수학 영재들을 4차원 도형에 대한 탐구로 안내하는 사례 연구 (A Case Study on Guiding the Mathematically Gifted Students to Investigating on the 4-Dimensional Figures)

  • 송상헌
    • 영재교육연구
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    • 제15권1호
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    • pp.85-102
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    • 2005
  • 이 연구는 경기과학고등학교 1학년 학생 5명을 대상으로 사사연구를 진행하면서 학생들이 탐구한 수학적인 내용에 대한 분석과 그 결과가 나오기까지 멘토링을 하는 지도교수의 역할을 설명하고 있다. 학생들이 탐구한 수학적인 내용은 4차원 도형의 모양과 그 도형들에 나타나는 수학적인 성질이다. 지도교수는 연구에 익숙하지 않은 학생들을 위하여 수학자 피코크가 제안했던 '형식불역의 원리'를 모델로 삼도록 했고, 지도교수는 학생들의 창조적인 산출물 생산을 격려하기 위해 수학교육학자 프로이덴탈의 '안내된 재발명의 방법'을 사용하였다. 학생들은 지도교수의 안내에 의한 (재)발명의 원리에 따라 기존에 이미 알고 있던 수학적 성질을 고차원 도형에 적용시키면서 확장, 일반화시켜나갔는데, 여기에는 '형식불역의 원리'라는 틀이 매우 유용하게 작용하였다. 지도교사는 학생들에게 3차원 도형을 2차원에 표현하는 겨냥도, 전개도, 평면그래프를 응용하여 4차원을 3차원과 2차원에 표현하는 방식을 탐구하도록 하였다. 이 과정에서 학생들은 이미 알려진 파스칼의 삼각형과 이항정리, 오일러 정리, 하세의 다이어그램 등을 4차원 이상의 도형을 탐구할 때에도 적용할 수 있음을 확인하였다. 그리고 몇 가지의 추측과 후속 연구 과제를 제안하였다. 학생들의 산출물들은 형식불역의 원리와 안내된 재발명의 방법의 결과물인 것이다. 이 연구는 사사연구의 과정에 도움이 될 수 있는 3가지의 제안과 그 실 예를 담고 있다.

문제맥락에 대한 이미지가 문제해결에 미치는 영향 (Students' Problem Solving Based on their Construction of Image about Problem Contexts)

  • 구대환;신재홍
    • 한국학교수학회논문집
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    • 제23권1호
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    • pp.129-158
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    • 2020
  • 본 연구에서는 고등학교 2학년 학생 3명을 대상으로 기하 영역의 두 가지 과제를 제시하여 학생들이 문제 상황에서 문제해결 초기에 갖는 이미지의 특성을 파악하고 각 학생들의 이미지가 문제를 해결하는 동안 어떻게 변화하며 영향을 미치는지 밝히고자 하였다. 첫 번째 과제에서 학생 A는 문제해결 과정 초기에 정적인 이미지(유형1)를 가지고 있었지만, 후에 동적이면서도 문제 상황에서의 양들 사이의 불변의 관계를 인식한 유형3으로 발전하였고 학생 B와 학생 C는 문제해결 과정 전반에 걸쳐 유형3으로 관찰되었다. 첫 번째 과제에서 학생 B와 학생 C의 문제맥락에 대한 이미지에 차이점이 발견되지 않았지만 두 번째 과제에서는 분명한 차이를 드러내었다. 두 번째 과제에서 학생 B와 학생 C 모두 문제맥락에 대한 동적인 이미지를 가지고 있었지만 학생 B의 경우 양들 사이의 불변의 관계를 인식하지 못하였고 학생 C는 불변의 관계를 인식하는 잘 발달된 양적 구조를 가지고 있었다. 이에 따라 각 과제의 문제해결 성공 여부가 좌우되었는데, [과제1]에서는 문제 상황에서의 양들에 대한 동적인 이미지를 갖고 이론적 일반화 수준에 도달했는지의 여부에 의해서, [과제2]의 경우에는 문제 상황에서의 두 양에 대한 공변 추론 수준에 따라 학생들 간의 차이가 발생하였다.

지수함수 그래프의 구성 맥락에 대한 예비교사들의 이해 (Pre-Service Teachers' Understanding of Contexts for Constructing Exponential Graph)

  • 허남구;강향임;최은아
    • 대한수학교육학회지:수학교육학연구
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    • 제27권3호
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    • pp.411-430
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    • 2017
  • 본 연구에서는 예비수학교사 24명을 대상으로 지수함수 맥락에서 지수함수의 그래프를 어떻게 구성하는지와 각 맥락의 교수학적 적절성에 대해서 어떻게 판단하는지를 살펴보았다. 제시된 지수함수 맥락은 무수히 많은 점을 이용하는 맥락과 무수히 많은 직선을 이용하는 맥락, 무한히 지급되는 이자 맥락이었다. 연구 결과, 예비교사들은 단계별로 그래프의 개형을 제시하는 과제에서 유한개의 점에 대한 그래프의 극한이라는 아이디어 A에서 가장 높은 이해도를 나타낸 반면에 한 점에서의 변화율과 함숫값이 비례한다는 아이디어 B와 연속 복리 개념이 내포된 아이디어 C를 사용한 그래프 구성에는 어려움을 나타내었다. 지수함수 그래프 구성 맥락이 적절한가에 대한 판단은 예비교사들의 내용교수지식에, 부적절하다는 판단은 수학의 내용지식 측면에 의존하는 경향이 나타났다. 예비교사들은 각 맥락에 따른 그래프를 구성하는 과정에서 나타나는 교수학적 조건과 상황을 언급하며 그래프 구성 맥락의 적절성을 주장한 반면에, 부적절성에 대해서는 각 맥락에 내포된 수학 개념의 본질과 논리적 관계들을 언급하였다.

척도개념의 이해: 수학적 구조 조사로 과학교과에 나오는 물질의 크기를 표현하는 학생들의 이해도 분석 (Student Understanding of Scale: From Additive to Multiplicative Reasoning in the Constriction of Scale Representation by Ordering Objects in a Number Line)

  • 박은정
    • 한국과학교육학회지
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    • 제34권4호
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    • pp.335-347
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    • 2014
  • 관찰과 측정을 기본으로 하는 과학의 교과에서 "크기(size)"와 그를 나타내는 "척도(scale)"는 물질의 물리적 속성과 과학적 현상을 이해하도록 돕는 중요한 개념이다. 또한, 사물의 수, 크기나 양을 어림잡거나 그것을 정확하게 표현하는 것은 수학에서 수의 개념 형성과 발달, 표현법의 습득, 나아가서는 연산에 관한 사고로의 발전과 관련되어있는 문제라고 볼 수 있어 "크기와 척도" 개념은 수학과 과학의 기본이며 동시에 두 교과를 연결하는 개념이다. 일반적으로 "크기와 척도"는 쉬운 개념이라 생각되지만, 실제 학생들은 물질의 크기를 제대로 이해하지 못하거나 척도로 나타내는 것을 어려워하는 것을 알 수 있다. 이는 단지 물질의 크기를 정확히 알지 못하는 정확성에 관한 오류로만 그치는 것이 아니라 종종 연관된 개념을 추론하거나 개념을 확장해 과학의 현상을 이해하는 과정에서의 어려움으로 이어진다. 이와 관련해 수와 연산에 관한 개념이해와 학습의 어려움에 관한 수학교육분야의 연구는 다양하게 진행되었지만, 과학교육분야에서의 연구는 많지 않았다. 본 연구에서는 "크기와 척도"에 관한 학생들의 사고를 더 잘 이해하고 과학 학습의 어려움에 관한 원인을 분석하기 위해 수학적 구조분석을 적용하였다. 수학교육에서 설명한 수 개념의 발달에 따른 사고유형(덧셈이전의 사고, 덧셈적 사고-additive reasoning, 곱셈적 사고-multiplicative reasoning)을 적용하여 7단계의 수학적 구조를 만들고 이를 이용하여 "크기와 척도"와 관련된 과제를 수행한 학생들의 인터뷰 데이터를 체계적으로 분석하였다. 수학적 구조를 바탕으로 한 개념 틀은 다양한 학생들의 사고를 분석하는 기준이 되었고, 또한 학생들이 겪는 개념이해의 어려움을 해석하는 도구가 되었다. 수 개념의 발달에 맞춘 수학적 사고구조를 적용한 분석은 학생들의 개념 유형의 구분을 명확히 하였고 설명이 모호했던 전환 단계(transition stage) 유형을 밝혀내어 수업에서 고려되어야 할 점들을 구체적으로 드러내었다. 이는 수학과 과학, 두 교과 간의 틈을 줄일 뿐 아니라 연결점을 찾아 학생들의 개념이해와 어려움의 원인을 분석하는데 폭넓은 시각을 제공한다는 점에서 최근 많은 관심을 받고 있는 STEM 혹은 수학과 과학의 융합 수업을 위한 소재로의 가능성을 제시해준다.

수업 설계안 구조 변화에 따른 예비교사들의 수업 설계 특징 분석 (The characteristics of lesson design prepared by pre-service teachers according to the structural changes of lesson design template)

  • 이선영;한선영
    • 한국수학교육학회지시리즈A:수학교육
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    • 제60권1호
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    • pp.77-110
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    • 2021
  • 본 연구는 학생의 수학적 사고를 주제로 한 참여형 수업을 학생 사고기반 수학 수업이라 명하고, 이러한 수업을 지원하는 방법으로 수업 설계에 주목했다. 교사가 학생 사고기반 수학 수업을 실천하기 위해서는 학생들의 사고와 그에 대한 교육적 피드백을 여러 측면에서 예상할 뿐 아니라, 예상한 학생 답변을 의도적으로 배열하고 그것들을 목표와 연결하는 방법을 미리 계획할 필요가 있다. 학교에서 일반적으로 사용되는 3단계 수업 설계안은 교사가 수업의 도입, 전개, 그리고 정리에 따라 일련의 수업 계획을 기록해볼 수 있는 틀을 제공하지만, 외현적 수업 활동에만 초점을 두게 한다는 제한점이 있다. 이에 본 연구는 3단계 수업 설계안을 보완한 학생 사고기반 수업 설계안을 제시했다. 그리고 학생 사고기반 수학 수업을 위한 과제, 학생 참여, 그리고 교사 역할에 관련된 문헌 검토 결과를 종합한 개념적 틀을 렌즈로 하여 예비교사들이 작성한 3단계 수업 설계안과 학생 사고기반 수업 설계안의 차이를 분석했다.

비대면 원격수업 형태 중 실시간 쌍방향 수업 자료 개발 사례 연구: 고등학교 기하 과목 공간도형 단원의 평면의 결정 요건을 중심으로 (A Case Study on the Development of Real-Time Interactive Class Data among Non-face-to-Face Remote Class Types)

  • 이동근;안상진
    • 한국수학교육학회지시리즈E:수학교육논문집
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    • 제35권2호
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    • pp.173-191
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    • 2021
  • 본 연구는 국내 선행 연구에서 '팬데믹(pandemic)시기에 교사들을 대상으로 진행한 설문 조사 결과 원격수업 형식 중 '실시간 쌍방향 형' 수업이 차지하는 비중이 현저하게 적다는 점'을 지적한 것에 주목하여, 고등학교 수학 교과 기하 과목의 '평면의 결정 요건'을 중심으로 '실시간 쌍방향 형' 비대면 수업 자료를 개발하여 수업에 적용한 사례를 보고한 연구이다. 개발에 참여한 교사는 고등학교 교직 경력 28년차의 서울 소재 고등학교에 근무하는 수학 교사(수석교사) 1인이며, 2020년에 수학 교과의 기하 과목을 담당한 교사이다. 개발 교사는 실시간 쌍방향 형 비대면 수업을 개발하기로 한 이후, 수업 내용의 선정과 온라인 수업 도구를 선정하는 과정을 거친 다음 '만남 및 수업 안내', '동기 부여', '과제 제시', '개별 탐구 활동 및 교사 피드백', '성찰 및 평가'의 네 단계로 수업 지도안을 구성하여 자료를 개발하였다. 특히 '동기 부여' 과정에서는 개발 교사가 화이트보드 애니메이션 제작 프로그램인 Videoscribe를 이용해서 5분 정도의 영상 자료를 제작하여 제시하였으며, '과제제시'에서 과제 8번의 경우에는 학생들의 수업 종료 이후 자유로운 소감을 기록하는 것으로 구성하였는데, 이는 학생 스스로의 평가 장치임과 동시에 학생의 교사에 대한 피드백 제공 역할을 하였다. 본 연구는 현장 교사가 수업 자료를 개발하는 일련의 과정을 소개한 사례 연구로서, 수업에 바로 적용 가능한 수업 자료 제시와 더불어서 이후 수업 자료 개발에 대한 샘플 제시 역할에 목표를 두고 진행한 연구 결과물이다. 개발한 자료는 수업에 참여한 학생들의 의견 수렴 및 수학교사 3인에게 의뢰한 평가 결과를 바탕으로 수업 자료로서의 적합성 검증을 거쳤다.

담론적 관점(discursive approach)에서 중1 수학 교과서의 그래프 정의 분석 (A discursive approach to analysis of definition of graph in first year middle school textbooks)

  • 김원;최상호;김동중
    • 한국수학교육학회지시리즈E:수학교육논문집
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    • 제32권3호
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    • pp.407-433
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    • 2018
  • 본 연구의 목적은 담론적 관점에서 수학 교과서를 분석하기 위해 선행 연구를 바탕으로 분석틀을 재구성하고, 중1수학 교과서의 '그래프 정의'에서 단어와 시각적 매개체가 생성하는 의미와 그 통합 관계를 분석하는데 적용하는 것이다. 담론적 관점은 Sfard(2008)의 의사소통학적 관점과 Halliday(1985/2004)의 체계기능언어학을 바탕으로 발전된 사회기호학적 관점이 통합된 것으로 이를 바탕으로 본 연구에서는 단어와 시각적 매개체가 생성하는 의미는 교과서에 구현된 수학을 관념적 메타기능이 실현하는 의미 측면과 학생의 수학적 활동의 참여 유도성을 대인관계적 메타기능이 실현하는 의미 측면으로 구분하여 분석하였고, 단어와 시각적 매개체의 통합 관계는 텍스트적 메타기능 측면에서 분석하였다. 그 결과 첫째, 단어의 관념적 의미는 수학 담론의 밀도가 높았을 뿐 아니라 수학적 활동의 주체가 모호하였고 학생 참여를 요구하는 단어의 대인관계적 의미는 사고보다는 주로 행동 측면이 강조되었다. 시각적 매개체가 구성하는 관념적 의미에서는 내러티브 다이어그램이 결여되었고 대인관계적 의미에서는 정보 제공에 질적 차이가 있었다. 둘째, 단어와 시각적 매개체의 통합 관계는 구체화, 설명, 유사, 보완처럼 다양한 방식을 통한 풍부한 수학 의미 형성을 위해 통합 관계의 다양성을 지향할 필요가 있었다. 이러한 결과는 수학 교과서를 분석하는데 의미를 생성하는 도구로서 단어와 함께 시각적 매개체의 사용을 분석하고 단어와 시각적 매개체의 통합 관계를 분석하였기 때문에 담론적 관점에서 교과서 분석의 새로운 분석틀을 제공한 의미가 있다.