Mathematical modeling has been emphasized because it offers important opportunities for students to both apply their learning of mathematics to a situation and to explore the mathematics involved in the context of the situation. However, unlike its importance, mathematical modeling has not been grounded in typical mathematics classes because teachers do not have enough understanding of mathematical modeling and they are skeptical to implement it in their lessons. The current study analyzed the data, such as video recordings, slides, and surveys for teachers, collected in four lessons of teacher education in terms of mathematical modeling. The study reported different kinds of tasks that are authentic with regards to mathematical modeling. Furthermore, in teacher education, teachers' identities have separated a mode as learners and a mode as teachers and conflicts and intentional transition were observed. Analysis of the surveys shows what teachers think about mathematical modeling with their understanding of it. In teacher education, teachers achieved different kinds of modeling tasks and experience them which are helpful to enact mathematical modeling in their lessons. However, teacher education also needs to specifically offer what to do and how to do it for their lessons.
Recently, mathematical modeling has been attractive in that it could be one of many efforts to improve students' thinking and problem solving in mathematics education. Mathematical modeling is a non-linear process that involves elements of both a treated-as-real world and a mathematics world and also requires the application of mathematics to unstructured problem situations in real-life situation. This study provides analysis of literature review about modeling perspectives, case studies about mathematical modeling, and textbooks from the United States and Korea with perspective which mathematical modeling could be potential and meaningful to students even in elementary school. Further, teaching method with mathematical modeling was investigated to see the possibility of application to elementary mathematics classroom.
본 연구는 예비 수학 교사들의 수학적 모델, 수학적 모델링 및 수학적 모델링의 교육적 활용에 대한 인식을 조사하고 그들 간의 관계에 대하여 탐색하였다. 210명의 예비 수학 교사들의 설문에 대한 응답을 구조방정식 모형을 이용하여 양적 분석하였다. 연구 결과에 따르면, 예비 수학 교사들의 수학적 모델 및 모델링에 대한 인식은 수학적 모델링의 교육적 활용에 대한 인식에 영향을 미치는 것으로 나타났으며, 이에 대한 연구 및 교육적 함의점을 논의하였다.
본 연구의 목적은 관점, 영역, 수준으로 구성된 삼차원 수학적 모델링 맵을 활용하여 수학적 모델링에 관한 국내 연구를 되돌아보고, 향후 수학적 모델링 연구에 대한 시사점을 주는 데 있다. 그 결과, 수학적 모델링에 관한 국내 연구는 응용 관점, 개념과 교실 영역, 중등학교 수준에 집중되어 있었고, 앞으로 개념 형성 관점, 시스템 영역, 대학교 및 교사(교육) 수준에서의 다양한 연구가 요구됨을 알 수 있었다.
본 연구는 수학적 모델링 활동을 수행할 수 있는 과제 개발과 이를 기반한 수업 설계의 중요성을 생각하여, 수학적 모델링에 대한 예비교사들의 내재된 인식을 바탕으로 그들이 설계한 수학적 모델링 기반 수업의 특징을 파악하는 데 목적이 있다. 그 결과 예비교사들이 개발한 수학적 모델링 과제는 주로 개념 활용 학습을 목적으로, 실생활 맥락의 소재를 활용한 적정량의 정보를 제시한 다소 구조화된 형태로, 이해, 의미, 개념과 연결이 있는 절차적 과정이 필요한 인지적 요구수준으로 개발된 경향을 보였다. 이를 바탕으로 설계한 수업은 대부분이 준비 활동, 모델 도출 활동, 모델 탐험 활동만을 유도한 경향이 있었다. 본 결과를 토대로 예비교사 교육에서의 시사점을 논의하였다.
Utilizing the path analysis method, the study explores the relationships among the influential factors in mathematics modeling academic achievement. The following conclusions are drawn: 1. Achievement motivation, creative inclination, cognitive style, the mathematical cognitive structure and mathematics modeling self-monitoring ability, those have significant correlation with mathematics modeling academic achievement; 2. Mathematical cognitive structure and mathematics modeling self-monitoring ability have significant and regressive effect on mathematics modeling academic achievement, and two factors can explain 55.8% variations of mathematics modeling academic achievement; 3. Achievement motivation, creative inclination, cognitive style, mathematical cognitive structure have significant and regressive effect on mathematics modeling self-monitoring ability, and four factors can explain 70.1% variations of mathematics modeling self-monitoring ability; 4. Achievement motivation, creative inclination, and cognitive style have significant and regressive effect on mathematical cognitive structure, and three factors can explain 40.9% variations of mathematical cognitive structure.
This study aims to investigate the extent to which Korean high school textbooks incorporate opportunities for students to engage in the mathematical modeling process through tasks related to exponential and logarithmic functions. The tasks in three textbooks were analyzed based on the actions required for each stage in the mathematical modeling process, which includes identifying essential variables, formulating models, performing operations, interpreting results, and validating the outcomes. The study identified 324 units across the three textbooks, and the reliability coefficient was 0.869, indicating a high level of agreement in the coding process. The analysis revealed that the distribution of tasks requiring engagement in each of the five stages was similar in all three textbooks, reflecting the 2015 revised curriculum and national curriculum system. Among the 324 analyzed tasks, the highest proportion of the units required performing operations found in the mathematical modeling process. The findings suggest a need to include high-quality tasks that allow students to experience the entire process of mathematical modeling and to acknowledge the limitations of textbooks in providing appropriate opportunities for mathematical modeling with a heavy emphasis on performing operations. These results provide implications for the development of mathematical modeling activities and the reconstruction of textbook tasks in school mathematics, emphasizing the need to enhance opportunities for students to engage in mathematical modeling tasks and for teachers to provide support for students in the tasks.
The purpose of this study is to provide to understand correctly for teachers and pre-service teachers who have the wrong conception of mathematical modeling. We present the differences modeling problems and general application problems to identify between general application and modeling problems. We propose the entire process from modeling tasks development to solve the problems of mathematical modeling. Additionally, the entire process of the possible solutions was concluded for the presented modeling problems. We proposed what students and teachers should perform at each stage of each phase of the modeling cycle. The concrete tasks were suggested for teachers and students at each phase of modeling cycles, with the specific role of the teacher in the overall process for students' modeling activities.
본 연구는 수학적 모델링이 초등학생들의 수학적 문제해결력과 수학적 성향에 미치는 영향을 알아보는데 목적이 있다. 이를 위해서 초등학교 5학년 학생에게 8가지 주제로 총 16차시의 수학적 모델링 수업을 실시하였다. 그 결과, 수학적 모델링 중심의 수학 수업은 전통적인 교과서 중심의 수업에 비해서 수학적 문제해결력과 수학적 성향의 측면에서 통계적으로 유의미한 차이를 보여주었다. 또한, 수학적 모델링 활동은 학생들의 의사소통, 추론, 반성적 사고와 같이 다양한 수학적 사고를 촉진시키는 것으로 드러났으며, 학생들이 수업에 적극적으로 참여함으로써 수학에 대한 긍정적 성향을 갖게 되는 것으로 나타났다. 이와 같이 수학적 모델링 중심의 수학 수업이 초등학생들의 수학 학습에 양적 및 질적인 측면에서 유의미한 영향이 있는 것으로 나타남에 따라서 추후 초등학교에서 수학적 모델링의 적용 가능성 및 초등학교 수학과 교수 학습방법 연구에 대해 시사하는 바가 크다고 생각한다.
현재 수학교육에서 큰 흐름을 이루고 있는 수학적 모델링, 수학화, 문제해결을 살펴보았다. 먼저, 1990년대 이후 수학교육에서 활발히 연구되기 시작한 수학적 모델과 수학적 모델링을 살펴보았다. 그리고 1970년대 Freudenthal가 주장한 수학화를 분석하여 수학적 모델링과 비교분석하였다. 또한, 1980년대 이후 수학교육의 중심이 된 문제해결도 살펴보고, 이를 수학적 모델링과 비교분석하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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