학교수학에서 기하는 논증기하, 해석기하, 변화기하 등 다양한 접근이 가능한 영역이다. 현행 교육과정에서 중학교의 경우에서 논증기하를 주로 다루고, 고등학교 1학년에서는 해석기하를 주로 다루고 있다. 본 연구에서는 현재 고등학교 1학년 도형의 방정식 단원 분석과 이를 학습한 학생들의 문제해결 방법에 대한 분석을 기초로 하여 중학교에서 배우는 논증기하를 고등학교에서 어떻게 이용할 수 있는지에 대한 활용 가능성, 즉 어떻게 논증기하와 해석기하 내용을 서로 결합을 이룰 것인가에 대해 고찰한다. 이를 통해 학생들이 도형영역의 수학적 의미를 이해하는데 큰 도움을 주고 더불어 수정된 교육과정의 교과서 구성에 도움을 주리라 기대한다.
The purpose of the study was to investigate the effectiveness of dynamic software in solving high school analytic geometry problems compared with traditional algebraic approach. Three high school students who have revealed high performance in mathematics were involved in this study. It was considered that they mastered the basic concepts of equations of plane figure and curves of secondary degree. The research questions for the study were the followings: 1) In what degree students understand relationship between geometric approach and algebraic approach in solving geometry problems? 2) What are the difficulties students encounter in the process of using the dynamic software? 3) In what degree the constructions of geometric figures help students to understand the mathematical concepts? 4) What are the effects of dynamic software in constructing analytic geometry concepts? 5) In what degree students have developed the images of algebraic concepts? According to the results of the study, it was revealed that mathematical connections between geometric approach and algebraic approach was complementary. And the students revealed more rely on the algebraic expression over geometric figures in the process of solving geometry problems. The conceptual images of algebraic expression were not developed fully, and they blamed it upon the current college entrance examination system.
현 고등학교 1학년 기하교육 실제를 보면 도형의 방정식에 대한 개념 이해와 그와 관련된 문제를 대수적인 방법에 치중하여 해결하도록 지도하고 있는데, 이러한 접근방법은 좌표평면이 도입되는 해석기하의 특성을 고려하더라도 개념을 처음 다루는 학생들에게 자연스럽지 않으며 너무 추상적이다. 본 연구에서는 학생들이 중학교에서 경험한 논증기하 중심의 사고를 고등학교에서 자연스럽게 연결하여 사용할 수 있도록 문헌연구를 토대로 논증기하와의 연결성을 강조한 GeoGebra 기반 해석기하 수업자료를 개발하고 이를 실제 학교 수업 현장에 적용하여 그 안에서 나타나는 학생들의 특징을 관찰하였다. 분석 결과, 학생들은 자신들의 직관적인 이해를 기반으로 중학교에서 학습한 삼각형 닮음의 성질을 이용하여 직선의 기울기가 일정하다는 성질을 유도해 낼 수 있었으며, 학생 주도적인 정당화 활동을 하는 모습을 보였다. 물론 그 안에서 교사의 적절한 발문과 GeoGebra의 활용이 중요한 역할을 하였다. 본 연구결과를 토대로 향후 중 고등학교 기하 영역 수학교과서의 변화 방향을 제시하고 이를 통해 고등학교 1학년 학생들이 도형의 방정식 단원에서 배우게 될 해석기하의 수학적 의미를 좀 더 깊이 이해하고, 기하 영역 내 연결성을 인식하여 수학적 사고력을 길러주는데 도움을 줄 것으로 기대한다.
The geometry field in the current high school curriculum deals mainly with analytic geometry and the reference to logic geometry leaves much to be desired. This study investigated the construction on a heptagon by using conic sections as one of measures for achieving harmony between analytic geometry and logic geometry in the high school curriculum with the Geometer's Sketchpad(GSP), which is a specialized software prevalent in mathematics education field and is intended to draw an educational suggestion on it.
이 논문에서는 고대 그리스 시대부터 비롯되었던 논리 전개 방식 토는 발견술에서 출발하여 19세기 사영기하학의 방법론에 이르기까지 종합법과 해석법의 대립을 다룬다. 애초에 발견술로서 차이를 드러냈던 두 방법은 출발 자체가 주로 기하학영역에서 비롯되었듯이 18세기에 이르러 기하학의 양대 분야, 즉 해석기하학과 종합기하학으로까지 나뉘게 되는 토대를 제공한다. 19세기에 이르러서는 사영기하학 내부에서 수학의 본성에 대하여 다른 관점을 가지는 데서 야기된 대립 양상까지 보이게 된다 그렇지만 결국 양자의 변증법적 지양을 도모했던 고대에서와 마찬가지로 더 이상 대립의 근거가 없어지기에 이르는 과정을 밝힌다.
This study takes a look at Polya's analysis on Archimedes' "The Method" from a math-historical perspective. We, based on the elaboration of Polya's analysis, investigate the analytic geometric characteristics of Archimedes' "The Method" and discuss the way of using the characteristics in education of school calculus. So this study brings up the educational need of approach of teaching the definite integral by clearly disclosing the transition from length, area, volume etc into the length as an area function under a curve. And this study suggests the approach of teaching both merit and deficiency of the indivisibles method, and the educational necessity of making students realizing that the strength of analytic geometry lies in overcoming deficiency of the indivisibles method by dealing with the relation of variation and rate of change by means of algebraic expression and graph.
본 연구는 대수와 기하의 영역을 연결하여 기존의 틀을 새로운 관점에서 이해하고 선대의 수학자들이 해결하지 못한 문제를 다룰 수 있었던 Descartes의 관점을 분석하고 적용 가능한 교수학적 시사점을 찾는 것을 목적으로 하고 있다. 연구의 목적을 달성하기 위하여 대수와 기하의 수학적 연결성을 기반으로 하고 있는 해석기하학의 기본 원리와 전개 방식의 특징을 조명하였으며, 국내 외 교육과정 문서 및 선행 연구를 분석하여 해석기하학의 관점에서 방정식의 기하학적 해법이 갖는 의미를 고찰하였다. 이를 바탕으로 좌표평면에 표현된 도형들의 교점으로 방정식의 기하학적 해를 제시하면서 대수와 기하의 수학적 연결성에 관한 통찰의 기회를 제공할 수 있는 가능성에 대하여 논의하였으며, 두 원뿔곡선의 교점을 활용한 삼차방정식의 기하학적 해법을 탐색 단계, 해결 단계, 반성 단계의 일련의 과정으로 해석하고 이를 교수학적으로 활용할 수 있는 방법을 제시하였다.
The purpose of this paper is to reinterpret and visualize the trisection line construction of general angle in the Medieval Islam using conic sections. The geometry field in the current 2015 revised Mathematics curriculum deals mainly with the more contents of analytic geometry than logic geometry. This study investigated four trisecting problems shown by al-Haytham, Abu'l Jud, Al-Sijzī and Abū Sahl al-Kūhī in Medieval Islam as one of methods to achieve the harmony of analytic and logic geometry. In particular, we studied the above results by 3 steps(analysis, construction and proof) in order to reinterpret and visualize.
We confirm the validity of the analytic expression for the temperature of the Joule heated nano-wire [C.-Y. You et al. Appl. Phys. Lett. 89, 222513 (2006)] with finite element method. The temperature of the Joule heated nano-wire is essential information for the research of the current induced domain wall movement. The analytic expression includes an adjustable parameter which must be determined. Since the physical origin of the adjustable parameter is simplification of the heat source profile, the validity of the analytic expression must be examined for wide range of the nano-wire structure. By comparison with this analytic expression with the results of full numerical finite element method, the adjustable parameter has been determined. The numerically confirmed adjustable parameter values are in the range of 0.60$\sim$0.69, which is well matched with the theoretically expected one. Furthermore, it is found that the adjustable parameter is a slow varying function of the nano-wire geometry. Based on this numerical confirmation, we can apply the analytic expression for the wide range of the nano-wire geometry with proper adjustable parameters.
본 연구는 학습부진학생들을 대상으로 탐구형 소프트웨어인 Excel과 GSP의 활용한 탐구활동을 통해 해석기하의 개념을 형성해가는 과정을 이해하고자 하였다. 본 연구를 위해 중학교의 논증기하에 대한 개념과 고등학교에서 배우는 해석기하의 개념을 관계적으로 이해할 수 있도록 Skemp의 목표 지향적 학습을 위한 지능 모델이 7차시로 구성되었고 2011년 7월~9월에 5명의 학습부진학생을 대상으로 연구가 수행되었다. 연구결과로는 탐구형 소프트웨어를 통해 관계적 이해($R_2$유형의 목표를 성취하기 위한)에 비길 수 있는 두 가지는 $R_1$유형, 즉 직관적 사고 활동을 통한 관계적 이해가 된 경우로 이 과정에 탐구형 소프트웨어를 통하여 반영적 사고가 일어날 수 있다는 것과 $I_2$유형, 즉 반영적 사고 활동을 통한 도구적 이해가 일어난 경우로 스키마 학습과 같은 장점을 얻게 함으로써 관계적 이해와 같은 효과를 얻을 수 있었다. 더욱이 이러한 관계적 이해가 성취되었을 때 아주 초보적인 단계에서 논리적 이해를 할 수 있는 여지와 양식 2의 기호를 통한 의사소통의 능력에 해당하는 수준까지 가능함을 보여주었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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