이 연구에서는 수렴하는 자연 수 수열의 사례를 구성하는 것을 목표로 특별한 패턴의 자연수 수열을 찾아 연구하였다. 자연수 수열의 수렴과 관련하여 다음 두 가지를 조사 분석하였다. 첫째, 극한에 대한 일상의 언어지만 수학적 의미를 내포한 고등학교 직관적 정의를 자연수 수열의 수렴성에 대한 이해의 토대가 되는 상수 수열을 포함한 기본적인 수열들에 어떻게 적용하는지를 수학교육전공의 대학생을 중심으로 살펴보았다. 둘째, 자명하지 않으며 특수한 패턴을 가진 수렴하는 자연수 수열의 사례로 전자항의 각 자릿수의 제곱의 합이 후자항을 결정하는 자연수 수열들에서 찾았다. 이 수열들의 탐구를 위해 꼬리의 개념을 사용하였고, 지필의 환경에서 이 수열들의 극한과 관련된 속성들이 쉽게 관찰되지 않아 원활한 탐색을 위해 스프레드시트를 활용하였다. 여기서 스프레드시트는 실험과 관찰을 도모하고 수학적 패턴의 발견을 도울 뿐 아니라 추론과 증명을 뒷받침하는 자료 추출의 도구가 될 수 있다는 시사점올 준다.
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.
본 연구는 수학 교실에서의 시·공간적 제약에서 벗어나 자유롭게 수학 문제를 해결하고 다양한 수학적 의사소통을 할 수 있는 환경을 조성하기 위하여 인터넷을 도입하였다. 인터넷을 활용한 수학 교육에서 나타나는 수학적 의사소통과 문제해결의 형태를 알아보았다. 본 연구를 통하여 인터넷 환경에서 수학적 아이디어를 표현하는 방법은 학생들마다 다양한 유형으로 나타났으며, 인터넷을 활용한 학습은 다른 학생들의 표현 방법을 통해 자신의 표현 방법을 보다 논리적으로 개선하는 데 도움을 줄 수 있는 것으로 보여진다. 학습자의 특성에 따라 수학적 의사소통 참여 도에 차이가 있었으며, 학업성취도가 낮은 학생들에게는 수학에 대한 흥미와 자신감을 갖게 하는데 도움이 되었다. 또한 인터넷을 활용한 패턴 학습이 수학 교실의 문제해결에 있어서 이유 및 검증의 습관화와 과제 집착력 증가에 영향을 미쳤다.
제 7차 교육과정의 초등수학에서 계산기 사용은 수학적 개념의 이해, 수학적 사고, 문제해결력, 창의적 사고력 기르기에 사용하도록 하였고, 실제 처음으로 교과서에 활용도하고 있다. 이런 변화에도 초등수학에서 계산기 활용에 대한 관심과 연구는 미흡한 편이다. 발표된 국내연구물은 정의적 영역에 관한 것이 많고, 인지적인 영역에 관련된 것은 적은 편이다. 이에 본 연구는 초등수학에서 계산기 활용에 대하여 국내 외 연구물에 제시된 장점 상황 중에서 수 감각과 수학적 개념, 문제해결, 패턴탐구와 추론능력의 3가지를 연구 대상으로 하였다. 또 문제 구성은 본 연구에서 활용한 연구물에 제시된 문제들 중 설문지 조사와 초등수학교육전문가의 자문을 통하여 더 효과적인 문제를 선택한 후, 실제 수업활동에서 어떤 효과가 있는지를 조사 분석하였다.
보행 로봇은 두발로 걷는 인간형 로봇으로 인간과 유사한 운동성을 가지는 로봇을 일컫는다. 그러나 다리로 걷는 기능을 구현하기에는 기술적으로 경제적으로 많은 시간이 걸리고, 수학적 모델로 풀 수 있는 문제가 아니기 때문에 보행 로봇의 보행 패턴을 구하는 것은 쉽지 않다. 따라서 본 논문에서는 2관절 보행 로봇의 최적의 보행 패턴을 찾기 위하여 진화 알고리즘을 연구하였다. 또한, 기존의 언덕 오르기법과 진화기법인 누적적 선택 및 유전자 알고리즘에 의해 보행 패턴 학습을 하는 시뮬레이터를 각각 구현하였으며, 세 가지 실험에 대한 결과를 비교 분석하였다.
Pattern Recognition measures the ability of learners to distinguish between two sets of shapes or figures. Locating similar patterns on either side of the presented problem determines a learner's capacity or aptitude for science over general studies. At Ajou University's Institute for Scientifically Enabled Youth, we conducted research using a sample composed of middle school students with general and scientific backgrounds. The result proved that Pattern Recognition measures a different creative talent other than problem solving. In our opinion, Pattern Recognition would be a method better suited to elementary learners over those in middle or high school.
단일 문자 인식과 달리 연속 필기 패턴의 인식은 근본적인 필기 패턴의 형태적 특성을 충분히 고려할 필요가 있으며 다양한 형태의 패턴에 대한 특징이나 정보를 사용하여 종합적으로 판단 할 수 있는 모델의 유연성이 요구된다. 신경망의 학습 기능은 패턴의 왜곡과 잡음 등에 크게 영향을 받지 않으면서 인식에 필요한 특징의 추출이나 패턴 부류에 해당하는 노드의 반응을 스스로 학습시킬 수 있고, 다양한 형태의 정보를 쉽게 통합할 수 있는 유연한 구조를 제공한다. 퍼지 이론(Fuzzy theory)은 일정한 규칙이나 수학적 모델로 표현하기 어려운 패턴의 애매한 특징을 모델링할 수 있기 때문에 인식 대상의 총체적 특징을 추출해 신경망에 효과적으로 적용할 수 있다. 본 논문에서는 연속 필기 숫자 패턴을 인식을 위한 신경망과 퍼지 이론을 이용한 통합 신경망 모델을 제안한다.
우리는 공간적인 패턴, 모양, 그리고 움직임의 세계-즉, 기하의 세계-에 살고 있다. 아동들은 그들의 환경에 자연스럽게 매혹되고, 보고, 듣고, 움직임으로써 계속해서 정보를 받아들이므로, 그들의 공간적인 능력은 일반적으로 수(數)기능을 능가하기도 한다. 이러한 차원에서 볼 때, 우리나라의 수학과 7차 교육과정에 공간 감각을 기르기 위한 내용이 새로이 추가되었다는 것은 아주 고무적인 일이라고 생각하며, 이와 관련하여 문헌 연구를 통해서 공간감각에 대한 개념을 살펴보고, 교육과정 및 교과서를 분석하여 공간감각을 길러줄 수 있는 내용을 체계화하며, 공간감각을 증진시킬 수 있는 교구 활용 방안을 제시하고자한다.
본 연구에서는 한국청소년패널조사(Korea Youth Panel Survey) 1차년도(2003년)-4차년(2006년)도의 방대한 종단적 자료를 활용하여 학업성취 영향을 주는 다양한 변인들을 투입하여 한국청소년들의 수학 과학 학업성취도의 종단적 변화의 패턴을 탐색하고, 수학 과학 학업성취도 초기 형성과 변화에 영향을 주는 요인들을 분석하고자 한다. 이를 통해 영재성 판별의 주요한 측면을 담당하고 있는 수학 과학 학업성취도의 개선을 위한 기초자료를 제공하고자 하였다. 연구결과를 통해 수학 과학 학업성취도 변화 패턴은 이차곡선적인 패턴을 보여주고 있었으며, 수학은 감소하는 성장모형을, 과학은 증가하는 성장모형으로 확인되었다. 또한 수학 과학 학업성취에 영향을 주는 요인을 분석함으로써 수학 과학 학업성취 초기치와 변화율 그리고 이차곡선요인에 부모관계, 교사관계, 자아관, 월평균소득, 진학계열이 주요하게 영향력 주고 있다. 그러나 아버지 직업의 경우 통계적으로 무의미하였다. 이를 통해 영재성 판별의 주요한 측면을 담당하고 있는 수학 과학 학업성취도의 개선을 위해서는 부모관계, 교사관계의 건강한 개선과 학생들의 올바른 자아관 확립 그리고 소외계층을 향한 우리 사회의 다양한 정책 및 학교 내 프로그램들이 다양한 수준에서 개발될 필요가 있음을 시사하고 있다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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