미적분학의 기본정리는 미분과 적분을 연결하는 중요한 정리로서 다양한 개념적 요소들을 포함하고 있고 그 가운데 학생들이 이해하기에 쉽지 않은 것들이 있어 교수학적 연구 대상으로 관심을 끌어 왔다. 본 연구에서는 미적분학의 기본정리의 이해의 요소와 인지과정에 바탕을 둔 교수학적 대안을 제시하기 위해 미적분학의 기본정리의 역사적 발달과정과 선행연구를 통하여 미적분학의 기본정리의 이해의 요소를 알아보고, 미적분학의 기본정리의 증명과정에서 누적함수와 변화율 개념을 분석하였다. 이를 바탕으로 미적분학의 기본정리의 지도방법에 대한 교수학적 대안과 교육적 시사점을 제안하였다.
본 연구는 '미적 과학교육 연구'를 서지분석을 통해 그 동향을 파악한 후, 앞으로 이 분야의 연구에 대한 시사점을 제공하는 것을 목표로 한다. 이를 위해 Clarivate Analytics에서 제공하는 Web of Science 웹데이터베이스의 검색기능을 활용하여 미적 과학교육 연구 100편을 추출하였으며, 이를 R 프로그램의 Bibliometrix 패키지를 이용하여 상세 서지분석을 실시하였다. 분석 결과, 1993년부터 2022년까지 평균적으로 논문의 수가 증가하는 추세였으며, 관련 논문이 출판되는 학술지는 지역적으로 균등히 분포되어 있는 양상을 보였다. 키워드 분석, 상위 인용수를 가지고 있는 논문, 저자 협력 네트워크, 문헌 공동 인용 네트워크 등을 통해 살펴본 결과, 과학교육에서 미적 측면은 과학교육에서 예술을 통합하여 미적 경험을 유도하는 범주, 과학의 미적 측면에서 '형태의 미'와 '정서적 반응'을 활용한 범주로 구분 지을 수 있었다. 본 연구를 통해 도출한 시사점은 다음과 같다. 첫째, 미래 과학교육에서 강조하는 행위주체성과 능동적 학습을 실현하기 위해 미적 과학교육 연구가 활발히 수행되어야 한다. 둘째, 과학의 '형태의 미'를 과학교육에 좀 더 활용하여 과학교육에 대한 새로운 접근법을 개발할 필요가 있다. 셋째, 과학의 미적 측면은 교사, 예비교사, 학생의 과학의 본성에 대한 인식을 변화시킬 수 있다. 넷째, 과학의 미적 측면에 대한 교사, 학생, 예비교사 등을 대상으로 한 광범위한 인식조사를 통해 과학교육에서 미적 측면을 활용하는데 있어 시사점을 도출하여야 한다. 본 연구는 미적 과학교육 연구의 전체적인 분석 자료를 제공했다는 점에서 의미가 있다.
본 연구에서는 미적분학 관련 대학교의 교과과정, 시도 교육청의 AP 시범운영의 내용, 해외 유사제도의 분석을 통해, 2학기 분량의 대학과목선이수제의 미적분학 교과목인 미적분학 I, 미적분학 II의 교과내용을 개발하고, 이에 따르는 학습목표, 지도상의 유의점을 제시하였다.
우리는 "미학편지"에 사실상 다른 맥락에서 제기되고 다른 강조점을 갖는 두 개의 미적 교육론이 존재한다는 데에서 출발한다. 현재 전해오는 "미학편지"의 초고에 해당하는 1793년 아우구스텐부르크 공작에게 보낸 편지에서 실러는 미적 교육을 통해 미적 취향을 형성하는 것이 도덕에 직접적으로 유익한 결과를 낳는다는 것을 보여주고 싶어 했으며, 미를 통한 형식충동의 계발 및 이성능력의 함양을 강조했다. 실러는 1793년의 편지를 수정하고 보완하여 1795년 "미학편지"를 출판하는데 여기에는 인간의 조건이자 이념으로서의 미를 규정하는 부분과 그에 뒤따르는 미의 작용에 대한 부분이 중요하게 추가되어 있다. 이 부분은 미에서 이성과 감성의 통일을 강조하며, 미적 교육을 통한 인간의 총체성 회복을 강조한다. 이 글에서 우리는 현재 남아 있는 1793년 편지와 비교할 때 1795년의 "미학편지"가 새롭게 제시하는 미적 교육의 필요성과 의의 및 역할에 대한 생각을 검토할 것이다.
2015 개정 교육과정은 창의융합형 인재를 양성하기 위해 국가 사회적 요구를 학교교육과정에 반영한 문 이과 통합형 교육과정이다. 이러한 변화와 더불어 교육부에서는 2017년부터 대학교 4학년 때까지 전공을 변경할 수 있는 제도를 도입하였다. 따라서 각 대학에서는 2015 개정 교육과정을 이수한 학생들을 맞이하기 전에, 교육과정 및 제도 변화를 반영할 준비를 해야 한다. 대학은 신입생들이 수강하는 미적분학 교과목 운영과 교육내용을 준비할 때 2015 개정 교육과정 시행과 전공변경 시기 확대에 대한 대응방안을 연구할 필요가 있다. 한동대학교는 무전공무학부제로 1학년 때 전공을 결정하려는 신입생을 대상으로 수준별 미적분학 교과목은 운영하고 사전시험을 실시하여 신입생들에게 적합한 미적분학 분반을 배정하는 등 다양한 운영 방안을 모색해왔다. 이 사례는 2015 개정 교육과정의 기본 취지와 유사하므로 교육과정 개정 후 대학 미적분학 수업 운영 방안에 대한 시사점을 제시해줄 수 있다. 본 논문에서는, 최근 5년간 한동대학교 신입생 수학시험 결과와 학생들의 미적분학 교과 성적을 분석하여 상관관계를 도출하고, 한동대학교에서 운영하고 있는 미적분학 교과목 내용과 2015 개정 고등수학 교육과정을 비교하였다. 그 결과, 대학 전공계열에 적합한 미적분학 교과목을 5개 수준으로 구성하여 제안하였으며, 대학 미적분학 교과과정에 2015 개정 교육과정에서 부족한 구분구적법을 포함하여야 함을 찾을 수 있었다.
운동학 맥락은 미적분 학습에서 미적분의 형식적인 내용의 직관적인 이해의 원천으로 간주된다. 속도 그래프 아래의 넓이와 이동 거리 관계는 적분 영역에서 다루는 운동학적 맥락의 토대이며, 미적분의 기본정리가 역사적으로 발달한 맥락이다. 본 연구는 속도 그래프 아래의 넓이와 거리 계산 사이의 관계를 통해서 미적분의 기본정리를 조명하고, 이를 통해서 교과서 및 학생들의 이해에서 나타나는 문제점을 분석하였다. 그리고 이상의 논의 결과를 종합하여 미적분의 기본정리에 대한 교육적 시사점을 제안하였다.
본 연구에서는 다양한 배경을 가진 대학 신입생들이 단기간에 미적분학의 주요 개념을 이해할 수 있도록 돕고, 현실에서 접하는 복잡한 문제들에 대한 문제해결력도 기르면서, 동시에 컴퓨팅 사고력도 신장시킬 수 있는 미적분학 교수 학습에 대하여 논한다. 구체적인 방안으로, 본 연구진은 '파이썬(Python) 기반의 코딩(coding)교육을 적용한 대학 미적분학의 교수 학습' 콘텐츠를 개발하고 실제 수업 현장에 적용하여 유의미한 성과를 거둔 사례를 보고한다. 즉, 파이썬 언어 기반의 코딩교육을 적용한 미적분학 I, II의 구체적인 교수 학습 설계, 실천 계획안 그리고 평가라는 전 과정이 실제로 진행된 사례와 그에 활용된 자료들을 정리하여 공유한다. 개발된 교안과 코드 및 사이버 실습실은 언제 어디서나 무료로 활용할 수 있으며, 교수자와 학생은 공유된 콘텐츠와 학생활동 기록을 참고하며, 자유롭게 미적분학을 교수 학습하고, 주어진 코드를 활용하여 실습하면서 미적분학의 직관적인 이해를 높임과 동시에 컴퓨팅 사고력도 신장시킬 수 있도록 하였다. 또한 교수자는 학생들의 질의 응답 참여, 보고서 발표, 팀워크 등이 포함된 플립드러닝(flipped learning)과 과정중심의 모든 데이터를 기반하여 평가함으로써 학생들의 미적분학 지식에 대한 상향평준화를 돕게 된다. 본 연구에서 제시한 대학 미적분학의 교수 학습 사례는 학생들이 미적분학 개념과 컴퓨팅 사고력을 동시에 신장시켜 사회가 필요로 하는 인재로 성장할 수 있도록 도울 수 있는 가능성을 보여주는 대학 수학 교육의 교수 학습 모델이 될 것으로 본다.
본 논문에서 미적분을 다루는 중등교과서가 미적분 역사를 어떻게 소개하고 있는지를 알아보았다. 문제점을 파악하기 위하여 우리는 기원전 350~기원전 50년에 목성의 위치를 계산하기 위하여 이루어진 바빌로니아인의 사다리꼴을 사용한 구분구적법 그리고 1000년경 이집트에서 이루어진 이븐 알 하이탐(ibn al-Haytham)의 원판을 이용한 구분구적법 등을 고찰하였다. 이를 바탕으로 미적분 역사에 대한 건설적인 서술 방안을 제시하였다. 결론적으로 우리나라 중등수학 교과서는 뉴턴과 라이프니츠가 미적분을 창안한 것으로 설명하고 그 뿌리를 고대 그리스에 둔다. 미적분의 창안은 바빌로니아와 파티마 왕조(Faṭimah Dynasty: 909-1171)(이집트)에 있으며 인도에서 멱급수의 발전이 이루어진 후 미적분이 유럽에서 발전된 것으로 교과서에 아시아 아프리카의 가치가 소개되는 것이 바람직하다.
본 논문에서는 학교 미적분학 교육에서 maple 패키지인 maplet의 활용 가능성에 대하여 연구하였다. 컴퓨터나 계산기를 수학교육에 사용하는 것에 대하여 많은 논란이 있었지만, 컴퓨터를 효과적으로 활용하고 수학적 이미지를 시각화하여, 학생들의 흥미를 유발할 수 있을 뿐만 아니라 수학적 개념을 귀납적, 직관적으로 전달할 수 있다. Maple은 현재 대학교육에서 많이 활용되고 있지만, maplet이라는 maple 패키지를 이용하여 maple application을 활용한다면 중등 교육에서도 좋은 멀티미디어 교구가 될 것이다. 본고에서는 Maplet의 사용법을 알아보고, 미적분학에서 활용할 수 있는 몇 가지 application을 제작$.$소개하였다.
국내 대학의 여러 분야에서 블렌디드러닝과 면대면 수업 방식에 의한 교육 효과를 비교한 연구 결과들이 나와 있으나 대학의 수학 분야 혹은 미적분학 과목에 관해서는 찾아보기 쉽지 않다. 여기서는 공학계열 전공을 선택하고자 하는 학생들을 대상으로 하는 대학 미적분학 과목에서 블렌디드러닝과 면대면 수업방식에 따른 교육 효과를 H대학의 사례를 분석하여 선행연구결과와 종합하여 고찰한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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