본 연구의 목적은 초등학교 5학년 학생들이 가장 어려워하는 연산 중 하나인 분수 연산관련 서술형 평가 문항에서 나타내는 연산 능력과 오류 유형을 살펴봄으로써 초등학교 현장에서의 분수 연산에 대한 시사점을 제공하고자 한다. 연구 결과, 연구참여자들은 분수의 덧셈과 뺄셈 연산 보다 분수의 곱셈 연산 능력이 낮게 나타났다. 또한 서술형 평가 문항에 다양한 오류 유형이 나타났는데, 연산 능력별 차이에서는 상 집단 학생들은 '풀이 과정의 비약', 중 집단과 하 집단에서는 모두 '문항 이해의 오류'로 나타났다. 분수의 덧셈과 뺄셈에 대한 연산 능력은 분수의 곱셈 연산 능력에 영향을 주는 것으로 나타났는데, '문항에 대한 이해'와 '풀이 과정에 대한 이해'에서 나타난 오류가 곱셈 연산 능력에 가장 큰 영향을 주는 것으로 나타났다.
초등학교 수학에서 최근 대수적 사고의 중요성과 함께 수와 연산의 성질을 암묵적으로 다루기보다 그 자체로 의미 있게 탐구해야 한다는 필요성이 부각되어 왔다. 이러한 필요성을 바탕으로, 본 연구는 초등학교 3학년 학생들을 대상으로 곱셈 단원을 재구성하여 연산의 성질을 지도한 후, 이에 대한 학생들의 이해가 어떻게 신장되었는지 분석하는 데 초점을 두었다. 이를 위하여 3개의 학급 학생들이 본 연구에 참여하였으며, 곱셈의 연산 성질에 대한 사전·사후 검사를 실시하여 그 결과를 분석하였다. 연구 결과, 학생들은 대체로 곱셈의 결합법칙, 교환법칙, 분배법칙을 (두 자리 수)×(한 자리 수)의 맥락에서 적용하는 문항, (두 자리 수)×(두 자리 수)의 맥락에서도 연산 성질이 적용되는지 추론하는 문항에서 정답률이 향상되었으며, 일부 학생들은 연산 성질에 대해 일반화해서 설명하는 능력이 신장되었다. 이러한 결과를 토대로 초등학교 수학에서 연산 성질을 지도하는 방안과 관련한 시사점을 논의하였다.
예상보다 길어진 코로나19 사태는 학생들의 수학 교과 기초학력에 적지 않은 손상을 끼쳤다. 본 논문에서는 학생들의 기초 곱셈 연산 능력 개선에 도움을 줄 수 있는 곱셈구구 연습 애플리케이션을 클라우드에 기반하여 개발하였으며, 학생 개별 맞춤형 지도를 위해 데이터 시각화 기술을 접목시켜 교사의 피드백을 돕고자 하였다. 구글에서 개발한 Flutter framework, Google Cloud, Google Sheets를 통합적으로 활용하여 애플리케이션의 성능을 높였다. K광역시 소재 초등학교 6학년 72명의 학생들이 본 애플리케이션을 일주일간 곱셈구구 활동에 활용한 결과, 학생들의 곱셈구구 소요 시간이 초기에 비해 28%이상 감소한 가운데, 학생들의 학습 데이터가 오류없이 정교하게 수집된 것을 확인할 수 있었다. 본 연구에서 Flutter framework를 통해 진행한 개발 사례가 다른 교육용 학습 애플리케이션 개발로 이어질 수 있기를 희망한다.
스마트카드와 같이 계산 능력이나 메모리가 제한된 장치에 암호 시스템을 구현할 때, 장치 내에 내장되어 있는 부채널 공격을 고려한 암호학적인 알고리즘은 적은 메모리를 이용하여 효율적으로 수행되어야 한다. 스칼라 곱셈 연산은 타원곡선 암호시스템에서 중요하게 다뤄지는 연산이기 때문에 부채널 공격에 안전하게 구성되어야만 한다. 하지만 부채널 공격에 안전하다고 제시된 여러 대응방법조차도 때로는 고려되지 않은 분석법에 의해 그 취약점이 드러나곤 한다. SPA에 취약하지 않다고 알려진 더미 연산을 추가한 스칼라 곱셈 연산 알고리즘은 Doubling Attack에 의해 그 취약점이 드러났다. 그러나 스칼라 곱셈의 부채널 공격 대응 방법 중 하나인 Hedabou에 의해 제안된 sABS 방법은 Doubling attack이 적용되지 않는다. 본 논문에서는 기존의 Doubling attack을 활용하여 sABS 방법을 분석할 수 있는 새로운 강화된 Doubling attack을 제안하고, 실험적인 결과를 통해 자세한 공격 방법을 소개한다.
공개키 기반 암호화 상에서의 다중 곱셈 연산은 높은 복잡도로 인해 성능 개선을 위해서는 우선적으로 고려되어야 한다. 특히 임베디드 장비는 기존의 환경과는 달리 한정적인 계산 능력과 저장 공간으로 인해 높은 복잡도를 나타내는 공개키 기반의 암호화를 수행하기에는 부적합한 특성을 가진다. 이를 극복하기 위해 다중 곱셈 연산을 빠르게 연산하고 적은 저장공간을 요구하는 기법이 활발히 연구되고 있다. 본 논문에서는 자원 한정적인 센서 네트워크 상에서의 효율적인 공개키 기반 암호화 구현을 위한 다중 곱셈기의 최신 연구 동향을 살펴본다. 이는 앞으로의 센서 네트워크상에서의 공개키 기반 암호화 구현을 위한 참고자료로서 활용이 가능하다.
이 연구에서 초등학교 3학년을 대상으로 재구성할 Skemp 놀이활동이 학생들의 연산능력 신장과 정의적 영역에 어떠한 영향을 미치는지를 알아보았다. 덧셈ㆍ뺄셈 영역의 학업은 상대적으로 향상되었으나 실험집단과 비교집단의 평균간에 통계적으로 유의미한 차가 없었고 곱셈ㆍ나눗셈의 경우는 유의미한 차가 있었다. 우리는 Skemp 놀이활동 학습이 놀이수행에 필요한 암산 기회의 증가로 연산에 소요되는 시간이 짧아지고, 곱셈과 나눗셈의 연산능력도 상당히 향상된다는 것을 알 수 있었다. 또한 놀이활동에 끈기 있게 임하는 태도와 자신감이 크게 증가되었으며, 수학에 대한 태도가 긍정적으로 변화되었다.
학교 교육과정의 초기 단계에서부터 대수를 가르쳐야 한다는 주장이 국제적인 공감을 얻으면서, 초등학교에서 적절한 대수 지도 방안을 찾는데 관심이 높아지고 있다. 그러나 초등학교에서 대수적 추론 능력을 향상시키기 위해 수학 수업이 어떻게 이루어져야 하는가에 관한 실제적인 연구는 여전히 부족한 상황이다. 본 연구는 초등학교에서의 효과적인 대수 교수-학습에 대한 구체적이고 실질적인 정보를 얻기 위해, 곱셈의 결합법칙 탐구를 강조한 4학년 수업 사례를 중심으로 탐구적 질적 사례 연구를 실시하였다. 체계적인 수업 분석을 통해 본 연구는, 구체적인 상황에서 수와 연산의 성질에 초점 맞추기, 충분한 사례 탐구를 통해 수와 연산의 성질 발견하기, 임의의 수 상황에서 연산의 성질 일반화하기의 세 단계에 따라 교사가 어떤 활동들을 구성할 수 있으며 학생들은 어느 정도의 대수적 추론을 발현할 수 있는지를 구체적인 사례를 통해 밝히고자 하였다.
본 논문에서는 소프트웨어 라디오 수신기의 programmable down converter(PDC) 구현을 위한 효율적인 데시메이션 필터 구조를 제안한다. 제안된 데시메이션 필터는 개선된 cascaded integrator-comb(CIC)필터, cascaded comb, modified halfband 필터 및 halfband 필터, 프로그램 가능한 FIR 필터로 이루어져 있다. 새롭게 제안된 구조는 보상필터를 사용하여 CIC 필터의 통과대역 주파수 감쇠를 보완하고 aliasing억제 능력을 높여, CIC 필터에서 더욱 많은 데시메이션을 담당하도록 설계되었다. 또한 CIC의 보상필터로 인해 cascaded comb 및 modified halfband 필터를 사용 가능토록 하였다. 이러한 구조는 곱셈기가 필요 없기 때문에 연산량을 줄일 수 있고, FIR 필터의 계수를 줄일 수 있다. 실제 구현에서는 기존의 해리스사의 하드웨어에 비해, 곱셈 연산시 연산자 개수는 약 20%, 연산량은 약 50%의 복잡도를 줄일 수 있었다.
옛날부터 계산을 잘하는 것이 수학적으로 우수하다고 생각해왔으며, 거의 1900년까지도 교육을 받았다는 것은 계산할 수 있다는 것을 의미하였다. 초등학교의 대부분의 시간은 덧셈, 뺄셈, 곱셈, 나눗셈을 배우는 데 투입되었다. 현재에도 초등학교의 교육과정은 기본 교육에 중점을 두어 3R's(reading, writing, arithmetic)을 강조하고 있으며, 많은 교사나 학부모들은 계산능력에 대해 지대한 관심을 가지고 있다. 1970년대의 '새 수학' 운동으로 계산력이 약화되었다는 비난이 쏟아지자 '기본에 충실하자(Back to basic)'는 운동으로 계산이 강화되기도 하였다.(중략)
기존의 Skemp 이론을 기반으로 한 놀이 학습은 오프라인 상에서만 이루어져서 학습지 제작의 번거로움, 학업 성취수준 파악 및 피드백과 보상의 어려움 등이 그동안 문제점으로 지적되어 왔다. 이에 본 연구에서는 Skemp의 놀이 학습을 기반으로 하는 웹기반 학습도구를 개발하여 초등학생들이 웹 환경에서 쉽게 곱셈 및 나눗셈 연산을 학습할 수 있도록 하였다. 개발한 웹 학습도구의 효과성을 알아보기 위해 초등학교 3학년 학생들을 대상으로 학업 성취도 조사를 한 후 그 결과를 분석하였다. 분석 결과는 개발된 도구를 활용한 웹 기반 학습이 기존 교육과정 기반의 학습보다 곱셈과 나눗셈 연산 능력 향상에 효과적이며 통계적으로도 유의함을 보여주었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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