• 한국수학교육학회지시리즈E:수학교육논문집
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• 제38권2호
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• pp.263-286
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• 2024

인공지능 디지털 교과서 도입에 따라 수학 교육에서 공학 도구의 활용에 대한 관심이 높아지고 있다. 공학 도구는 수학적 개념을 시각화하고, 실험과 탐구를 통해 수학적 원리를 발견할 수 있는 장점이 있다. 이미 우리나라 2015 개정 수학과 교육과정에서도 공학 도구의 활용을 언급하고 있으며, 이에 따라 수학 교과서에는 다양한 공학 도구를 활용한 교수·학습 활동이 제시되고 있다. 그러나 고등학교 교과서에 제시된 공학 도구의 유형과 활용 방식에 대한 체계적인 분석은 아직 부족한 실정이다. 이에 본 연구에서는 2015 개정 교육과정에 따른 고등학교 수학 교과서에 제시된 공학 도구의 활용 현황을 분석하였다. 이를 위해 수학 교과서에 제시된 공학 도구의 유형을 범주화하고, 각 범주별 활용 비율을 조사하였다. 또한 교과목별, 내용 영역별로 공학 도구의 활용 양상을 분석하고, 교수·학습 활동 형태에 따른 공학 도구의 활용 비율을 살펴보았다. 연구 결과, 공학 도구는 교과목과 내용 영역에 따라 다양한 유형과 비율로 활용되고 있었다. 특히, 기호-조작 그래프 작성 소프트웨어 범주의 공학 도구가 전체 활용 사례의 58%를 차지하여 가장 높은 비중을 나타냈다. 교과목별로는 해석 영역을 다루는 과목에서 기호-조작 그래프 작성 소프트웨어의 활용이 두드러졌으며, 기하 영역에서는 동적 기하 소프트웨어의 활용이 상대적으로 높게 나타났다. 교수·학습 활동 형태 측면에서는 보조도구형(49%)과 의도된 탐구유도형(37%)의 활용 비율이 높았다. 본 연구의 결과는 수학 교과서에서 공학 도구가 다양한 역할을 하고 있음을 보여주며, 향후 공학 도구를 활용한 수학 교수·학습 방법을 개선하는 데 유용한 시사점을 제공할 수 있을 것이다.

• 한국학교수학회논문집
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• 제7권2호
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• pp.67-79
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• 2004

교육/학습의 질이 실질적으로 향상되려면 연구가 교육 현장과 밀접하게 연계되어 실천 가능한 지식, 도구, 기술 등을 제공하여 주어야 한다. 실천적인 활용을 최우선으로 하는 설계-실험 연구의 다양한 연구 방법, 원칙, 주제 , 활동 내용 그리고 주요한 특징, 연구 사례 등을 소개한다.

• 대한수학교육학회지:학교수학
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• 제17권2호
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• pp.157-178
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• 2015

이 논문에서는 계산기에 대하여 복잡한 계산 수행 뿐 아니라 수학적 개념, 원리, 법칙을 탐구할 수 있는 인지적 학습 도구로서의 가능성을 탐구하였다. 계산기가 인지적 공학 도구이며 교수-학습 도구임을 밝혔으며, 국내외의 수학교육과정에서의 계산기 활용 실태를 살펴보았다. 실제적으로 인지적 학습 도구로서의 계산기의 역할을 관찰하기 위하여, 초등학교 수학에서 계산기 활동 자료를 개발하고 이를 3학년, 5학년 학생들에게 적용한 실험 활동을 실시하였다. 활동 결과, 사칙계산기가 지필환경에서는 가능하지 않은 패턴 인식을 통한 귀납, 추론, 원리 탐구를 용이하게 한다는 것을 확인하였다. 이에 비추어 지필환경에서 이루어지는 기존 교과서의 제시 방식에 대안이 될 수 있는 발견적 방식을 대비하여 논의하였다.

• 한국초등수학교육학회지
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• 제20권4호
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• pp.737-760
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• 2016

본 연구에서는 2009 개정 수학과 교육과정에 따른 6학년 수학교과서의 도형 영역을 분석하여 RME에 기반한 가상조작도구 콘텐츠를 개발하고, 이를 초등학교 6학년 학생들을 대상으로 적용하여 공간감각 및 수학적 태도에 미치는 효과를 살펴보고자 하였다. 본 연구의 결과를 살펴보면 다음과 같다. 첫째, 초등학교 6학년 도형 영역에서 가상조작도구를 활용한 RME기반 수학 학습이 일반적인 수학 학습보다 공간감각 향상에 유의미한 효과를 보였다. 이는 평면적인 학습 환경에서 벗어나 RME 기반 3차원 가상조작 콘텐츠를 활용한 수업이 교육적으로 의미가 있으며 학생들의 공간감각을 기르는데 효과적인 방안임을 알 수 있었다. 둘째, 초등학교 6학년 도형 영역에서 가상조작도구를 활용한 RME기반 수학 학습을 적용한 실험집단이 비교집단보다 학생들의 수학적 태도에서 유의미한 효과를 보였다. 특히 수학적 태도의 3가지 하위 요소인 수학교과에 대한 자아개념과 교과에 대한 태도, 교과에 대한 학습습관에서 모두 실험집단이 비교집단에 비해 유의미한 차이를 보였다. 이는 가상조작도구를 활용한 RME기반 수학학습이 자기주도적인 학습 습관을 길러주고 수업에 임하는 학습 태도 개선에 효과가 있는 것으로 판단되며 모둠 내에서 서로 협력하고 의사소통하는 모습도 발견할 수 있었다.

• 한국수학교육학회지시리즈E:수학교육논문집
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• 제24권3호
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• pp.611-626
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• 2010

본 연구는 일차항수의 합성 성질에 관한 수학적 지식의 발견을 CAS 그래핑 계산기를 도구로 활용하여 조명하였다. 이를 위하여 먼저 CAS 그래핑 계산기와 같은 공학이 도구로 생성되는 의미와 과정을 살펴보았고, 실험수학의 견지에서 CAS를 활용한 관찰, 추측, 추론과 증명 등의 개념 기반형 수학적 활동에 기초한 수학적 지식 발견의 탐구 활동을 구상하였으며, 이 활동의 실제적 적용으로 일차함수의 반복 합성에 의해 얻어진 함수족들의 성질을 분석하였다. 이를 통하여 CAS 그래핑 계산기가 가지는 도구의 기능적 능력인 그래프 그리기, 표의 생성이나 기호 조작은 지필로는 힘든 반복 합성한 함수족의 탐구를 유의미하도록 함을 알 수 있었고, CAS가 수학적 활동에 매개되어 학교수학의 새로운 교수-학습 변화에 대한 주요한 역할을 담당할 수 있음을 확인할 수 있었다.

• 대한수학교육학회지:수학교육학연구
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• 제23권1호
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• pp.53-74
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• 2013

본 논문에서는, 주어진 컴퓨터 작도 도구와 측정 도구를 이용하여 원판의 내부에 물리적 실험을 통하여 비유클리드 기하학에서 주어진 쌍곡직선 밖의 점을 지나는 어떤 쌍곡직선이 주어진 직선과 평행이 될 필요충분조건을 탐구하는 과정에서 나타나는 중학교 수학 영재들의 사고 특성과 언어 표현 방식의 특성을 분석하였다. 중학교 수학 영재들이 실험과 귀납적 사고를 통하여 자신이 경험하지 않은 새로운 기하학적 사실을 획득하고 그를 언어로 표현하는 방식을 살펴봄으로써, 기하 개념의 형성과 발달 과정에 대한 시사점을 얻을 수 있을 것으로 생각된다.

• 한국학교수학회논문집
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• 제12권3호
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• pp.189-209
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• 2009

수학의 이론적 특성인 추상성은 학생들이 수학적 개념을 파악하는데 많은 어려움을 느끼게 하고 있다. 본 연구는 현실적 수학교육이론에 바탕을 둔 공학적 도구의 활용을 통한 수학적 모델링 학습이 수학적 개념을 파악하는데 유용한 수단이 되는가를 알아 보고자 한다. 이를 위해 중학교 1학년 함수 단원 중 함수의 뜻에 대하여 영재학생들을 대상으로 수학적 모델링 학습을 설계하고 실험 수업을 실시하였으며 사전 사후 수학적 태도 검사와 수학적 모델링의 유용성에 관한 설문조사 및 학습자 관찰기록을 실시하였다. 그 결과 학생들의 수학적 태도에 유의미한 차이가 있는 것으로 나타났으며 과학적 현상에 대한 지식이 수학의 개념을 이해하고 문제를 해결하는데 유용하다는 유의미한 인식의 변화가 있는 것으로 나타났다. 학생의 흥미를 자극하고 학습동기를 촉진하며 수학적 개념을 효과적이고 올바르게 형성하는데 유용하게 쓰여 질 수 있는 다양한 과학적 현상들에 대한 연구와 개발이 이뤄진다면 학생들의 개념학습에 좋은 효과가 있을 것으로 기대한다.

• 대한수학교육학회지:학교수학
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• 제14권3호
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• pp.297-313
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• 2012

학생들에게 증명을 보다 이해하기 쉽게 전개하는 대안으로, 내러티브의 잠재력과 그 효과를 함수의 평행 이동이라는 사례에서 논의한다. 내러티브의 구성 요소를 고려하여, 평행 이동한 함수의 식을 유도하는 증명을 내러티브로 구성하였다. 두 집단의 학생들에게 내러티브와 형식적 증명을 각각 제시하고, 내러티브가 증명을 제시하는 것보다 함수의 평행 이동에 대한 도구적 및 관계적 이해라는 측면에서 유의미한 효과가 있는지를 살펴보았다. 실험집단과 비교집단에서 사후 도구적 및 관계적 이해 검사 결과의 차이가 통계적으로 유의하지는 않았으므로, 내러티브로 제시하는 것이 증명을 제시하는 것보다 함수의 평행 이동에 대한 도구적 및 관계적 이해의 측면에서 더 효과적이라는 결론을 내릴 수는 없었다. 그러나 학생들의 관계적 이해 반응과 수업 평가에 대한 질적 분석에서는 비교집단과 실험 집단사이에서 몇 가지 다른 양상을 발견할 수 있었으며, 형식적 증명을 보완할 수 있는 내러티브의 가능성을 찾아볼 수 있었다.

• 한국수학교육학회지시리즈A:수학교육
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• 제52권2호
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• pp.231-245
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• 2013

MTEBI는 미국에서 초등 예비 교사들의 수학 교수 효능감을 측정하는데 자주 이용되는 척도이다. 이 연구의 목적은 MTEBI를 한국의 중등 예비 교사들에게 사용하는 것이 적합한지를 탐색하는 것이었다. 이를 위하여, 미국에 있는 대학원에 다니며 영어와 국어 둘 다 말할 수 있는 박사 학생 두 명이 MTEBI를 브리슬린의 이론대로 국문으로 번역하였고, 그 뒤에 한국에 있는 다수의 수학 교사 교육자들이 번역된 척도를 면밀하게 검토하였다. 한글판 척도를 먼저 작은 표본에서 초벌 실험하였는데, 두 개 문항이 도구의 신뢰도와 타당도를 현저하게 떨어뜨렸다. 본 연구에서는 이 두 개의 유용하지 못한 문항을 대신할 두 개 문항을 더한 23개 문항으로 구성된 척도에 대하여 정규성, 신뢰도, 요인 타당도 등을 658명의 표본에서 검사하였다. 초벌 연구에서 발견된 두 개의 유효하지 않는 문항은 본 연구에서도 역시 그와 같아서, 그 두 문항은 척도에서 제거되었다. 최종적으로 얻어진 21 문항 척도는 한국의 예비 수학 교사들의 수학 교수 효능감을 측정하는데 적합한 척도이다. 앞으로, MTEBI 한글판을 이용하여 한국에서 교사 효능감에 대한 연구가 활발하게 일어나기를 기대한다.

• 대한수학교육학회지:학교수학
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• 제15권2호
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• pp.481-501
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• 2013

본 연구는 역동기하 환경에서 "끌기"의 역할을 고찰하고자 한다. 끌기는 도형을 역동적으로 변화시키면서 기하 도형의 숨겨진 성질과 이들 사이의 관계를 나타내는 불변성을 탐색 가능하게 하는 중요한 역할을 한다. 따라서 본 연구는 선행 연구의 분석을 통해 역동기하 환경에서 끌기의 사용이 세 가지 관점으로, 즉 역동적 표상, 도구유발행위, 그리고 어포던스로 구분될 수 있다는 결론을 도출하였다. 본 연구에서는 끌기의 사용에 대한 이들 각각의 관점을 선행 연구를 중심으로 살펴보았다. 그리고 이로부터 (1) 연역적, 공리적, 형식적 지필기하를 실험수학으로 접근할 수 있게 하는 끌기의 가능성 탐구, (2) 추측과 증명 사이에서 끌기의 유형에 따른 작용 분석, (3) 학생과 DGS 사이의 도구발생 과정에 따른 기하 학습의 차이 분석, (4) 끌기에 의한 의사소통이나 담화 유형의 분석, (5) 어포던스로서 끌기에 의해 수반되는 측정 기능의 역할 분석, 그리고 (6) 끌기에 의한 기하 개념의 정의에 대한 학생들의 인식론적 변화를 기하의 교수-학습과 후속연구를 위한 제언으로 제시하고 있다.