현재 우리나라의 수학과 교육과정의 체제는 '가. 성격' '나. 목표', '다. 내용', '라. 교수 학습 방법', '라. 평가'로 구성되어 있다. 학교에서 구체적으로 학습해야 할 수학 성취기준은 '다. 내용'에 학년별로 제시되어 있다. '다. 내용'은 초등학교의 경우 수와 연산, 도형, 측정, 확률과 통계, 규칙성과 문제해결의 5개 하위 영역으로 구성되어 있으며, 중학교와 고등학교의 경우에는 수와 연산, 문자와 식, 함수, 확률과 통계, 기하의 5개 하위 영역으로 구성되어 있다. 이와 같은 하위 영역들은 초등학교의 규칙성과 문제해결 영역에서의 문제해결을 제외하고는 모두 수학적 주제들을 다루는 내용 영역이라고 할 수 있다. 이 글에서는 수학과 교육과정의 '다. 내용'에 5개의 내용 영역 이외에 '수학적 과정'이라는 하위 영역을 신설하여 추가하는 방안에 대해 살펴보고자 한다.
본 논문은 수학과 교육과정에서 지속적으로 강조되어 온 문제해결과 관련하여 제7차 교육과정 분석에서 논의되었던 계열성 측면에서 초등과 중등 수학에서 다루어지는 이원일차연립방정식 형태의 문장제 해결 과정에서 학생들이 보이는 특성을 면밀하게 탐색하였다. 분석 결과 초등학교 학생들은 이원일차연립방정식 형태의 문장제 해결 경험 및 학습의 차이가 있음에도 불구하고 성취도와 선호하는 전략에 있어서 학년 간 차이가 크게 나타나지 않았다. 또한, 초등학교 학생들은 이원일차연립방정식 형태의 문장제 해결에서 전략들 사이의 연결, 예상과 확인 전략의 효율적인 사용, 자연스러운 대수식 표현의 특징을 보였다. 본 연구는 초등학교 학생들의 이원일차연립방정식 형태의 문장제 해결 사례를 바탕으로 초등과 중등의 연계성을 찾을 수 있는 문제해결 지도에 대한 시사점을 제공한다.
수학교육에서 학생들이 학습을 통하여 습득하여할 중요한 주제는 수학 지식과 수학을 다루는 인지적 조작 기술일 것이다. 특히 수학지식과 지식의 활용은 문제해결을 통한 학습에서 의미 있게 학생에게 나타나며 이를 통하여 수학 학습 동기를 강화하고 수학의 가치를 느끼게 한다는 점에서 중요한 의의를 갖는다. 대학수준의 수학교육과정에서도 문제해결은 중요한 수학교육의 중심 수단으로서 목적으로서 선언되어 있지만 실제 수업에서 잘 다루고 있지 못하다. 문제해결 지도에 대한 접근 방식으로 1950년대의 문제해결전략을 다룬 Polya, 1990년대의 메타인지적 접근을 강조한 Schoenfeld 및 최근의 여러 연구자들의 활발한 연구가 이어지고 있다. 본 논문에서 대학 수준의 문제해결 수업의 접근 방법을 소개함으로 문제해결 수업을 구현할 수 있는 지식을 제공한다. 특히 Schoenfeld의 문제해결 수업 모델은 수학 교육의 교실 수업으로의 구현 측면에서 갖는 다양한 함의를 제시한다.
본 논문에서는 정보영재의 창의적 문제해결력 향상을 위한 STEAM 기반 쓰기 활용 전략을 제안한다. 창의적 문제해결(creative problem solving)을 위해서는 다양한 요소의 복합적이며 역동적인 상호작용이 필요하며, 이러한 상호작용을 유도하고 실세계의 복잡한 문제를 해결할 수 있는 능력을 함양하기 위해서는 융합교육을 통해 다양한 학문을 아우르는 학습 경험을 제공해야 한다. 또한, 다양한 교과에서 이미 교육적 효과가 검증된 쓰기는 비판적 사고를 유도하고 문제해결의 시작이라 할 수 있는 문제인식을 도와 창의적 문제해결에 긍정적 영향을 줄 뿐만 아니라, 문제 해결과정과의 유사성을 바탕으로 문제해결력 향상을 위한 효과적인 도구로 쓰일 수 있다. 학습자들은 일상생활에서 흔히 사용하는 자판기, 휴대전화 같은 첨단기술 제품을 사용한 경험을 쓰고 분석하는 과정을 통해 알고리즘을 찾고 실생활에 쓰이는 여러 학문의 원리를 자연스럽게 학습하면서 다양한 사고의 융합과 상호작용을 경험하고 창의적 문제해결력을 함양할 수 있다.
수학사는 수학적 사실이나 수학자에 대한 연대기적 나열만을 의미하는 것은 아니다. 수학사에서는 수학적 개념들, 정리들, 연구 방법의 발생, 축적, 그리고 발전에 대한 폭넓은 견해를 접할 수 있다. 특히, 수학사에서 접할 수 있는 수학 문제해결의 다양한 방법은 수학 교수-학습 과정에서 교사의 올바른 교수학적 선택을 위한 중요한 기초 자료가 될 수 있다. 본 연구에서는 그리스의 수학자 아르키메데스가 구의 부피를 구하기 위해 사용했던 공학적 문제해결 방법을 살펴보고, 공학적 방법의 활용에 관련된 수학적 기초를 살펴보고, 공학적 문제해결 방법을 중등학교 수학 영재교육에 활용할 수 있는 가능성을 모색할 것이다.
해결자 청취자 활동에서의 소집단 문제해결 과정을 조사하였다. 고등학교 화학 수업 시간에 두 학급을 선정하여 문제해결 전략을 사용하여 해결자 청취자 활동을 하는 집단(St-SL)과 전략을 사용하지 않는 집단(SL)으로 무선 배치한 후, 소집단 활동 과정을 녹화/녹음하였다. 해결자와 청취자의 언어적 행동을 4단계 문제해결 단계에 따라 분석하고, 각 단계별 수행 수준을 조사하였다. 이해 단계에서는 St-SL 집단의 해결자가 문제의 조건이나 구해야 할 것을 파악하는 과정에 대해, 청취자가 단순히 동의하는 행동이 많이 나타났다. 계획 단계 중 관련된 법칙 회상에 대해서는 St-SL 집단의 청취자가 질문, 지적하고 이를 토대로 해결자가 수정하는 행동이 많이 나타났는데, 이러한 언어적 상호작용이 학생들이 올바른 법칙을 사용하여 물리량을 유도해내는 데에 긍정적인 영향을 준 것으로 파악된다. SL 집단과 St-SL 집단 모두 하위 목표를 설정하는 것에 관한 언어적 상호작용은 별로 나타나지 않았고, 이를 제대로 수행한 경우도 별로 없었다. 검토 단계에서 SL 집단의 경우 상호작용이 전혀 나타나지 않았고, St-SL 집단에서는 해결자가 청취자의 동의를 구하는 행동이 많이 나타났다. 그러나 이러한 상호작용을 통해서도 답의 의미를 분자 수준에서 설명하는 전략에 대해서 바르게 수행하는 경우는 거의 없었다. 인식 검사에서는 학생들이 문제해결에 가장 많은 도움을 준 단계는 이해 단계이고, 계획이나 검토 단계는 적용하기 어려운 것으로 응답하였다.
미래사회를 대비하기 위하여 7차 교육과정에서는 창의력과 문제해결력 신장을 그 목표로 하고 있다. 그러나 학교에서의 컴퓨터 교육과정은 지나치게 기능 위주의 내용이나, 단순 컴퓨터 활용교육만을 강조하고 있어 이러한 취지를 잘 살리지 못하고 있다. 이와 같은 문제를 해결하기 위해 컴퓨터 프로그래밍에 대한 관심이 점점 증대되고 있다. 컴퓨터 프로그래밍은 그 자체가 문제 해결 과정을 포항하고 있기 때문이다. 그러나 프로그래밍을 초등학생들이 배우면서 프로그래밍의 기초인 이진법과 이진연산을 쉽게 이해하지 못해 어려움을 많이 겪고 있다. 게다가 이진법은 디지털화의 중심기술로서, 향후 미래사회를 이해하는데 매우 중요한 부분으로 자리 잡아 그 자체로도 큰 중요성을 가지게 되었다. 이에 본 연구에서는 학생들 수준에 맞춰 프로래밍의 기초와 이진법, 이진연산을 학습할 수 있는 교육 방안을 개발하기 위해 'LED 소자를 이용한 프로그래밍의 기초교육 방안'을 설계하여, 고차원적인 문제해결력과 창의성을 기르는 컴퓨터 교육의 한 모델을 제시하였다.
선박설계는 그 과정이 매우 복잡하고 많은 양의 데이터를 다루고 있는 작업으로서 그 환경이 분산화, 이질화 됨에따라 최근들어 CSCW(Computer Supported Collaborative Work)의 요구가 증대되고 있다. 본 논문에서는 분산된 선박설계 환경에서의 협동작업을 지원하기 위한 에이전트 기반 선박설계 시스템을 개발하였다. 특히 여기서는 설계 에이전트간의 정보교환 및 지식공유를 통한 선박설계의 의사결정 과정에서 발생하는 의사충돌 문제를 해결하기 위하여 사례기반 추론 기법을 이용하여 이의 해결을 시도하였다. 설계 에이전트, 이들을 중재하는 퍼실리테이터, 충돌 처리기, 그리고 사례기반 시스템의 유기적인 도움을 받아 설계자는 설계과정에서 발생하는 설계 시스템간의 의사충돌 문제에 대한 의사결정을 과거의 유사한 문제해결 사례로부터 효과적으로 처리할 수 있다.
SCM은 시장의 변화를 신속하고 파악하고 IT 기술을 활용해 정보를 공유함으로써 변화에 보다 적극적으로 대처해 전체 Supply Chain의 이익을 높이고자 하는 전략적 사고라고 할 수 있다. SCM에서 파트너 선정은 장기적이고 전략적인 관점에서 이루어져야 하는 지식 집약적인 업무 Process이다. 본 연구는 SCM에서 파트너 선정의 절차를 Task Modeling을 통해 재사용 가능한 Knowledge-base를 개발하는 것이다. 이를 위해, 첫 번째로 전문가의 문제 해결 과정을 분석해 문제 해결 과정을 대상으로 한 Problem-Solving Ontology(Task Ontology)를 도출하고, 두 번째로 문제 해결 과정에 필요한 Domain Knowledge를 추출해 파트너 선정 문제 해결에 필요한 Domain Ontology를 개발한다. 끝으로 Problem-Solving Ontology와 Domain Ontology를 Protege를 통해 구현하고자 한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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