본 연구에서는 일반 중학교 3학년 학생들의 일상적인 수업에서 집단 창의성 발현을 통해 수학적 모델링 활동을 지원한 사례를 분석하였다. 이를 위해 첫째, 선행연구 분석을 통해 사회문화적 관점에 따른 집단 창의성의 의미와 수학적 모델링의 사회문화적 특성을 확인하였다. 둘째, 4명씩 5모둠으로 구성된 한 학급에서 실험을 수행한 뒤, 집단 창의성 발현이 잘 이루어진 한 모둠의 사례에 초점을 둔 사례 연구를 수행하였다. 그 결과, 첫째, 수학적 모델링의 각 단계별로 다양한 유형의 상호작용이 나타났으며, 수학적 모델링의 단계와 발생한 상호작용의 유형에 따라 다양한 창의적 시너지가 관찰되었다. 즉, 수학적 모델링 활동에서 집단 창의성 발현이 관찰되었다. 둘째, 발현된 집단 창의성은 수학적 모델링의 각 단계의 수행을 지원하였다. 이때, 수학적 모델링의 단계와 발생한 상호작용에 따라 각기 다른 방향으로 수학적 모델링 활동을 지원하였다.
본 연구는 초등교사를 대상으로 하여 수학적 모델링에 대한 인식을 조사 분석함으로써 초등교육과정에서 수학적 모델링의 현장 적용 가능성을 제시하고자 한다. 이를 위해 서울지역 582명 초등교사를 대상으로 한 설문과 4명의 교사면담을 실시, 분석하였다. 그 결과 수학적 모델링에 대한 교육적 잠재력이 있음에도 불구하고 초등교사들의 인식정도는 매우 저조하였지만, 대다수의 교사들은 수학적 모델링을 개념설명과 흥미유발 측면에서 활용 가능할 것이라고 응답하였다. 국내 외의 경우 중고등학교를 대상으로 하는 연구가 확산되고 있음을 볼 때 활용가치는 높다고 할 수 있지만 아직 초등을 대상으로 한 연구가 부족하기 때문에 앞으로 초등 사례연구를 통해 활용가치를 높일 필요가 있다고 본다.
We investigated the classification of learner groups for students' mathematical modeling competency and analyzed the characteristics in each profile group for each country and variable using PISA 2012 data from six countries. With a perspective on measuring sub-competency, we applied the latent profile analysis method to student achievement for mathematical modeling variables - Formulate, Employ, Interpret. The findings showed the presence of 4-6 profile groups, with the variables exhibiting high and low achievement within each profile group varying by country, and a hierarchical structure was observed in the profile group distribution in all countries, interestingly, the Formulate variable showed the largest difference between high-achieving and low-achieving profile groups. These results have significant implications. Comparison by country, variable, and profile group can provide valuable insights into understanding the various characteristics of students' mathematical modeling competency. The Formulate variable could serve as the most suitable predictor of a student's profile group and the score range of other variables. We suggest further studies to gain more detailed insights into mathematical modeling competency with different cultural contexts.
Mathematical modeling activities are gaining popularity in K-12 mathematics education curricula worldwide. These activities serve dual purposes by aiding students in making sense of real-world situations intertwined with social justice while acquiring mathematical knowledge. Despite efforts to prepare teacher candidates for instructing in mathematical modeling within a single country, little attention has been given to teacher candidates' approaches to mathematical modeling on a social justice issue from different countries. This article employs an in-depth, small-scale comparative study to examine the approaches of U.S. and Korean teacher candidates in solving a justice-oriented mathematics task. Our findings reveal that, although both U.S. and Korean teacher candidates identified certain variables as key when constructing a mathematical model, Korean teacher candidates formulated a more nuanced model than U.S. candidates by considering diverse variables. However, U.S. teacher candidates exhibited a heightened engagement in linking the task to social justice issues, whereas Korean teacher candidates barely perceived real-world problems in relation to social justice concerns. This study serves as a valuable tool to inform the roles and limitations of teacher education programs, shaped within specific educational contexts.
학생들이 자신의 문제 상황을 해결하기 위하여 수학을 이용하고, 그를 통해 수학적 지식을 학습할 수 있다면, 이것은 학생들이 수학의 유용성과 가치를 깨닫게 하는 수학교육이 될 것이다. 본 연구는 학생들이 문제해결을 통하여 수학을 학습할 수 있도록 지도하기 위해, 여러 교과에서 관심을 두고 있는 문제 중심 학습을 고찰하고 그것을 수학 교과에서 수학적 모델링으로 적용하려 시도했다. 수학적 모델링을 적용한 수업 모형을 제안하고, 학생들을 실제로 지도한 예시를 들어, 형식적이고 위계적인 학문으로서의 수학에 모델링을 도입하여 문제 중심 학습을 실현할 수 있음을 보이려 했다.
최근 교육의 패러다임이 교수자 중심에서 학습자 중심으로 변화함에 따라 학습자의 능동적인 지식의 구성이 중요시되고 있으며, 이에 따라 수학적 모델링을 활용한 수업이 주목을 받고 있다. 하지만 기존의 연구는 교사 또는 중·고등학교 학생들에게 초점이 맞춰져 있어 연구의 내용과 결과들을 예비교사들에게 그대로 적용하는 것은 어려움이 따른다. 따라서 본 연구에서는 초등학교 예비교사들을 대상으로 학창시절 수학적 모델링에 대한 경험을 살펴보고 수학적 모델링에 대한 긍정적인 경험이 그들의 인식에 어떠한 변화를 주는지 살펴보았다. 연구결과 초등학교 예비교사들은 학창시절 수학적 모델링에 대한 경험이 매우 적었으며, 수학적 모델링에 대한 이론적인 수업을 진행했을 경우보다 실제로 수학적 모델링에 대한 경험을 같이 했을 때 보다 더 긍정적인 인식으로 변화하는 것으로 나타났다. 본 연구의 결과를 바탕으로 예비교사 양성과정에서의 시사점을 제언하였다.
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.
본 연구의 주된 목적은 크게 두 가지로 나눌 수 있다. 첫째, 최근 수학적 모델링이 강조되는 상황에서 보로노이 다이어그램과 들로네 삼각분할을 주제로 영재교육을 위한 수학적 모델링 프로그램을 개발하는 것이다. 둘째, 본 연구에서 개발한 수학적 모델링 프로그램을 실제 영재교육 수업에 적용한 결과를 분석하여 수학적 모델링 수업을 설계하는 현직교사와 융합형 영재프로그램을 개발하는 영재교사에게 도움을 주고자 한다.
수학적 모델링은 일반적으로 수학적인 방법으로 해석되고 이해되어야 하는 실제적인 문제 상황을 해결하기 위해 상황에 대한 적절한 수학적 모델을 구성하여 문제를 해결하는 일련의 과정이라고 할 수 있다. 문장제는 실제적인 측면과 형식적인 측면, 모두를 포함하고 있으므로 수학적 모델링 활동에 이상적인 도구가 될 수 있다. 이에 본 연구는 실세계의 맥락을 고려해야 하는 진정성있는 문장제를 바탕으로 한 수학적 모델링 학습이 문장제 해결 행동, 문장제 해결에서 실생활 경험을 활용하는 능력, 문장제에 대한 신념 등에 미치는 영향을 조사하였다. 연구 결과 문장제에 대한 수학적 모델링 학습은 직접번역 접근(DTA) 대신에 의미기반 접근(MBA)으로 문장제 해결 행동을 이끄는데 효과적이었으며, 문장제를 해결하는데 있어서 실생활 맥락을 고려하는 태도에 긍정적인 영향을 미쳤다. 또한 수학적 모델링 학습은 문장제에 대한 긍정적인 신념을 형성하는데 중요한 역할을 했음을 알 수 있었다. 이와 같은 연구 결과를 바탕으로 초등학교에서 문장제를 어떻게 다루어야 하는지에 대한 시사점을 살펴보았다.
The purpose of this study is to detect the possibility of the development of conception of a graph and the formula with the absolute value through context questions, and also to investigate the effectiveness of the each step of the mathematical modeling activities in helping students to have the conception. The research was conducted to analyze the process of development of the mathematical conception by applying the mathematical modeling activities two times to subjects of two academic high school students in the first grade. The results of the study are as follows: Firstly, the subjects were able to comprehend the geometric conception of the absolute value and to make the graph and the formula with the sign of the absolute value by utilizing the condition of the question. Secondly, the researcher set five steps of the intentional mathematical model in order to arouse the effective mathematical notion and each step performed a role in guiding the subjects through the mathematical thinking process in consecutive order; consequently, it was efficacious in developing the conception.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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