Development and Formative Evaluation of Web-based Contents for Engineering Mathematics Based on a Computer Algebra System

컴퓨터 대수 시스템 기반의 이공계 수학용 웹 콘텐츠 개발과 형성 평가

The aim of this paper is to develop a web-based learning system in order to motivate college students in the area of science and engineering to study college calculus. We designed and developed web-based contents, named MathBooster, using Mathematica, webMathematica and phpMath taking advantages of rapid computation and symbolic computation. The features of MathBooster consists of four parts: graphical representation of calculus concepts, textual illustrations of conceptual understanding, example-based step-by-step learning with phpMath, and quizzes with diagnostic feedback. After the MathBooster was practiced with engineering students, the formative evaluation was conducted with survey items composed in four categories: user responses, screen layout, practicing examples and diagnostic feedback in solving quizzes. The overall level of user satisfaction was statistically measured using SPSS. Those results indicate which parts of MathBooster are needed for future enhancement.

본 연구의 목적은 이공계 대학생들에게 수학에 대한 동기유발과 수학학습에 도움을 주기 위하여 기반 학습 시스템을 개발하는 것이다. 이를 위하여 Mathematica와 웹 연동을 가능하게 해주는 webMathematica를 사용하여 이공계 대학생을 위한 미적분학습용 웹 콘텐츠 시스템인 MathBooster를 제작하였다. 이공계 대학생을 위한 웹 콘텐츠의 구성은 먼저 미적분의 개념을 그래프와 같은 시각화한 그림을 사용함으로써 흥미와 동기의 유발, 그리고 개념 형성을 위해 요소 지식에 관련된 내용을 수식과 텍스트로 제시하였다. 또한 단계별 풀이과정이 제시되는 예제를 제공하여 개념의 이해를 통한 응용력을 배양하도록 콘텐츠를 제공하였다. 학습자의 이해력을 확인하기 위하여 퀴즈를 제공하였으며 베이지언 네트워크를 이용하여 학습자의 퀴즈 풀이 결과에 따라 해당 콘텐츠에 대한 학습의 이해 정도를 진단하는 기능을 개발하였다. 이공계 수학용 웹 콘텐츠의 형성평가를 위하여 MathBooster에 대한 사용자의 반응, 화면구성의 적절성, 실습하기 모드의 만족도, 퀴즈, 진단결과, 피드백 만족도 등의 네 영역으로 구분하여 설문지를 작성하였다. MathBooster의 실습을 마친 이공계 학생을 대상으로 설문지를 배포하였으며 영역별로 통계 처리한 결과 MathBooster 사용에 대한 높은 만족도를 보여 주었다. 이 결과에 따라 향후 시스템을 수정보완 할 과제를 제시하였다.