A Case Study on Learning of Fundamental Idea of Calculus in Constant Acceleration Movement

등가속도 운동에서 미적분의 기본 아이디어 학습 과정에 관한 사례연구

As a theoretical background for this research, the literatures which focus on the rationale of teaching and learning of connecting with mathematics and science in calculus were investigated. And teaching and learning material of connecting with mathematics and science in calculus was developed. And then, based on the case study using this material, the research questions were analyzed in depth. Students could understand mean-velocity, instant-velocity, and acceleration in the experimenting process of constant acceleration movement. Also Students could understand fundamental ideas that instant-velocity means slope of the tangent line at one point on the time-displacement graph and rate of distance change means rate of area change under a time-velocity graph.

본 연구에서는 먼저, 미적분에서 수학과 물리를 연결한 학습-지도의 필요성을 논의하고, 이를 위한 교수-학습 자료를 개발하여 제시한다. 그 후, 교수-학습 자료 중 하나를 활용하여 질적 사례연구를 하여 등가속도 운동을 탐구하는 활동에서 평균속도와 순간속도 개념이 발달되는 과정을 분석하였다. 연구대상자들은 등가속도 운동을 탐구하는 물리적 실험 상황에서 평균속도, 순간속도, 가속도 개념을 배웠다. 이 과정에서 학생들은 순간속도가 시간과 이동거리의 이차함수 그래프 위의 한 점에서 접선의 기울기를 의미한다는 점과 시간과 속도의 관계그래프 아래의 넓이 변화율이 이동거리의 변화율을 의미한다는 점을 이해할 수 있었다.