Analysis of the Mathematically Gifted 6th and 7th Graders' Spatial Visualization Ability of Solid Figures

입체도형에 대한 $6{\sim}7$학년 수학영재들의 공간시각화 능력 분석

This research aims to look into the mathematically gifted 6th and 7th graders spatial visualization ability of solid figures. The subjects of the research was six male elementary school students in the 6th grade and one male middle school student in the 1th grade receiving special education for the mathematically gifted students supported by the government. The task used in this research was the problems that compares the side lengths and the angle sizes in 4 pictures of its two dimensional representation of a regular icosahedron. The data collected included the activity sheets of the students and in-depth interviews on the problem solving. Data analysis was made based on McGee's theory about spatial visualization ability with referring to Duval's and Del Grande's. According to the results of analysis of subjects' spatial visualization ability, the spatial visualization abilities mainly found in the students' problem-solving process were the ability to visualize a partial configuration of the whole object, the ability to manipulate an object in imagination, the ability to imagine the rotation of a depicted object and the ability to transform a depicted object into a different form. Though most subjects displayed excellent spatial visualization abilities carrying out the tasks in this research, but some of them had a little difficulty in mentally imagining three dimensional objects from its two dimensional representation of a solid figure.

본 연구는 수학영재들의 공간 시각화 능력을 살펴보는데 그 목적이 있다. 연구 대상은 국가가 지원하는 대학부설 과학영재교육원에서 교육을 받고 있는 초등학교 6학년 6명과 중학교 1학년 1명으로, 각 학생들에게 정이십면체의 겨냥도에서 각 변과 모서리들의 길이, 변과 모서리들이 이루는 각도들을 비교하는 과제를 제시하여 그들이 해결하는 과정에서 드러나는 공간 시각화 능력을 질적인 방법으로 분석하였다. 이 때 자료 분석은 McGee의 공간 시각화 능력을 중심으로 Duval과 Del Grand의 이론을 참조하였다. 분석 결과, 수학영재학생들은 윤곽을 시각화하는 능력, 상상 속에서 대상을 조작하는 능력, 묘사된 대상의 회전을 상상하는 능력, 묘사된 대상을 다른 형태로 변형하는 능력을 보이는 보였으며, 일부 수학영재학생들은 평면에 묘사된 대상을 다시 입체로 상상해 내고 이를 표현해내는 데 다소 어려움을 겪고 있다는 것을 알 수 있었다.