• 한국산업정보학회논문지
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• 제20권1호
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• pp.9-18
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• 2015

로봇을 이용한 교육은 학생들에게 고차원의 사고, 창의적 표현, 발견 학습의 기회를 제공하고 있다. 또한 로봇을 통해 다양한 교과 영역을 가르칠 수 있으므로 STEAM 교육에도 적합한 도구라 볼 수 있다. 따라서 본 연구에서는 로봇을 이용한 STEAM 교육 콘텐츠를 설계하고 개발하였다. 초등학교 교과서를 분석하여 과학, 기술, 공학, 예술, 수학에서 로봇을 통해 효과적으로 전달 가능한 내용들을 추출하여 융합 콘텐츠를 설계하였다. 설계한 내용을 바탕으로 로봇을 조립하고, 프로그램하여 콘텐츠를 개발하였다. 개발된 콘텐츠를 초등학교 방과 후 수업에 직접 적용하였고, 수업 후 설문조사를 통해 교과목의 이해도와 흥미도, 참여도를 평가하였다. 연구결과 로봇을 활용한 STEAM 콘텐츠 수업에서 교과내용의 이해도와 흥미도, 참여도가 높게 나타났다. 이를 통해 STEAM 교육에 로봇의 활용이 교육적 효과가 있다는 점과 개별 교과지식보다 STEAM기반의 융합형 콘텐츠를 이용한 교육의 효과가 높다는 점을 확인할 수 있었다.

• 한국초등수학교육학회지
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• 제13권1호
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• pp.97-114
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• 2009

본 연구는 초등학교 6학년 수학 쌓기나무 단원의 디지털교과서 활용 수업이 공간능력, 수학학업성취도, 수학 교과에 대한 흥미도 등에 미치는 영향을 분석함으로써 수학 수업에 있어서 학습효과를 향상시킬 수 있는 방안을 모색하고자 하는데 그 목적이 있다. 위의 연구를 위하여 실험반은 디지털교과서, 비교반은 서책교과서로 수업을 진행하였다. 그 결과 실험처치 후 실험반과 비교반의 공간 감각 능력 및 수학 교과에 대한 흥미도에 있어서 통계적으로 유의미한 차이는 발견할 수 없었다. 그러나 공간능력 성적의 중위 그룹에서 실험반이 통계적으로 유의미하게 높게 나타났는데, 이는 디지털교과서가 다수의 중위권 학생들에게 학습에 대한 관심을 유도하고 흥미를 유지시키는 역할을 할 수 있다는 점을 시사한다. 또한 공간 능력 검사지의 대부분의 문항에서 실험반이 더 높은 정답률을 보인 점은 구체물과 멀티미디어를 병행 활용한 학습 형태가 공간 능력에 긍정적인 영향을 주었을 가능성이 있음을 보여준다.

• 한국수학교육학회지시리즈E:수학교육논문집
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• 제37권4호
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• pp.635-652
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• 2023

이 연구는 초등학교 수준에서 '선'의 학습 내용 즉, 선분, 직선, 반직선 등의 학습 내용과 학습 계열을 분석하였다. 수학과 교육과정 및 수학 교과서에서 1차부터 7차까지, 그 이후 2007 개정, 2009 개정, 2015 개정, 2022 개정에 이르기까지 각 시기에 선분, 직선, 반직선을 도입하는 시기와 그 표현을 통하여 학습 내용을 분석하였고, 그 학습 순서 및 활동 중점을 통하여 학습 계열을 분석하였다. 학습 내용의 도입 시기와 정의 방식의 변화 분석에서 본다면, 선분, 직선, 반직선을 주로 2차원 평면도형의 그 구성 요소로서 즉, 다각형의 변이나 각의 변으로서 다루어왔지만, 수학과 교과서에 비추어 볼 때 기초 도형으로서 선분, 직선, 반직선이라는 다양한 선을 탐색할 기회가 부족하였다. 둘째, 선분, 직선, 반직선의 정의에서 점과 선의 관계 설정 및 선들 사이의 관계 설정에 따라 개념 형성에 영향을 주며 이들을 비교하여 그 장단점을 교수학습 관련 연구 및 근거들이 요구된다. 셋째, 선분에서 곧은 선(최단거리)의 아이디어와 직선과 반직선에서 끝없이 나아가는 선(무한성)의 아이디어는 수학의 핵심적인 아이디어로서, 생활 주변의 여러 사물에서 선의 개념을 형성하고 점차 구체적인 선을 이상화하여 유클리드 기하의 도형으로 나아가도록 상상하고 경험하는 활동이 필요하다.

• 한국과학교육학회지
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• 제42권4호
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• pp.417-428
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• 2022

이 연구는 다가오는 2022 개정 과학과 교육과정, 이를 바탕으로 하는 교과서 저술 및 새 교육과정 실행 관련 과학교사 연수에 기초자료를 제공하고자 2015 개정 과학과 교육과정에서 새로이 도입된 8가지 과학 교과의 '기능'의 바탕이 되는 과학실천이 얼마나 어떤 수준으로 교과서에 반영이 되고 있는지 분석하였다. 중학교 검정교과서 14종과 고등학교 통합과학 교과서 5종에 제시된 1,378개의 학생활동을 과학실천의 정의와 수준을 분석틀로 활용하여 분석하였다. 연구 결과 모든 학년의 교과서에서 대부분의 학생 활동이 3개의 실천에 집중된 것으로 밝혀졌고, 이전 교과서 분석 연구 결과와 달리 '정보를 얻고, 평가하고, 소통하기' 실천이 더 많이 강조된 것으로 정보화 사회에 따른 변화를 반영한 것으로 드러났다. 하지만 학생 주도형 과학학습의 중요 요소가 될 수 있는 '질문하기' 실천은 여전히 교과서에서는 거의 찾을 수 없고, 과학실천에 대한 최근의 이해를 반영하는 '모형 개발하고 사용하기', '수학 및 컴퓨팅 사고 사용하기', '증거에 기초하여 논의하기'는 많이 다루어지지 않는 것으로 드러났다. 한편, 교과서에 제시된 실천의 수준은 '설명 구성하기' 실천을 제외하고는 대부분이 초등학교 수준으로 드러났다. 다수의 학생이 중학교 과학과 통합과학 이후 과학을 거의 이수하지 않는다는 점을 고려할 때, 이러한 낮은 수준의 일부 실천에 반복적으로 노출된다는 것은 다수의 미래 시민이 이해하는 과학실천이 일부 활동으로 인식되고, 중학교 이하의 수준에 머무를 수 있음을 암시한다. 이러한 연구 결과로부터 학생 수준에 맞춘 다양한 실천의 강조가 필요하다는 시사점을 도출할 수 있다. 새 교육과정에서는 현재 교육과정 문서에 명시되지 않은 과학적 기능의 정의, 과학적 기능별 학생들에게 기대되는 수준을 제시하여 교육과정이 교과서 저술에 충분한 안내가 될 수 있도록 하는 것이 필요하다. 이러한 노력에는 해외 교육과정에 대한 벤치마킹, 학생들의 실천 능력과 수준을 탐색하는 연구, 교실 수업에서 이루어지는 과학실천에 관한 연구가 뒷받침되어야 할 것이다.

• 대한수학교육학회지:수학교육학연구
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• 제13권3호
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• pp.247-265
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• 2003

본 연구에서는 비례적 추론의 바탕이 되는 비 개념을 우리나라의 초등학교에서 어떻게 지도하여 왔는지를 분석하였다. 먼저 비 개념과 관련된 용어에 대하여 논의하고, 비 관련 개념을 그동안 어떻게 지도해왔는지를 알아보기 위해 교수 요목기부터 제7차 교육과정까지의 교과서에서 비 개념을 어떻게 기술했는지를 비판적으로 검토하였다. 이에 대한 대안으로서 오랫동안 현실주의 수학교육에 바탕을 두어 개발한 네델란드의 Wiskobas 프로그램을 통해 우리나라 비에 대한 지도의 방향이 어떠해야하는지에 대한 교육적 시사점을 찾아보았다. 그 시사점으로 비례적 추론을 개발하기 위한 프로그램의 조기 도입, 직관적이고 개념적인 비 개념 도입, 문맥 문제와 실생활 관련 문제 개발, 시각적 모델 사용의 필요성이 제기되었다.

• 대한수학교육학회지:학교수학
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• 제9권2호
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• pp.291-312
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• 2007

복소수의 취급이 처음으로 시작되는 제 10-단계 교과서들을 살펴본 결과 그 도입 방법은 모두 이차방정식 $x^2+1=0$을 만족하는 해를 생각하는 과정에서 새로운 수 i를 도입하여 사용하고 있다. 이 방법은 우선 새로운 수 i의 도입이 인위적이기 때문에 학생들이 도입과정에서 혼란스러워하며, 이차방정식을 잘 이해하지 못하는 학생들이 이해하도록 하게 하는 것이 어렵다. 이에 비하여 복소수 도입을 좌표평면 위의 점인 순서쌍과 화살표를 사용하여 도입하면 이차방정식을 이해하지 못한 학생들까지도 흥미를 갖고 학습에 임하게 할 수 있고, 또 수체계를 체계적인 확장으로 다룰 수 있어 학습 효과도 높일 수 있다. 그러나 고등학교 과정에 적합한 지도 내용의 개발이 없어서인지 고등학교에서 순서쌍을 사용한 복소수 도입은 시도되고 있지 않다. 여기서는 수체계의 확장 과정을 초등학교 과정부터 중학교과정을 거쳐 복소수 도입까지 연계되는 체계적이고 가시적인 표현을 통하여 학습할 수 있도록 지도 내용을 개발하였다. 그리고 이 내용으로 지도를 하여본 결과 개발된 학습내용으로 학습지도가 가능함을 알았고, 이 학습이 바람직한 학습임도 알 수 있었다.

• 한국수학교육학회지시리즈C:초등수학교육
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• 제25권2호
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• pp.161-178
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• 2022

우리나라는 고유어 수사와 한자어 수사로 구성된 이중 수사 체계를 사용하고 있다. 이러한 이중 수사 체계는 실생활에서 관습적으로 특정 방식이 선택되거나, 두 가지 방식이 혼용되기도 하고, 불규칙하게 변형되기에 수사 학습지도 과정에서 학생과 교사 양측의 부담이 가중된다. 이에 본 연구는 이중 수사 체계로 인한 학습 지도 난점 개선의 필요성을 인지하였다. 이를 위하여 수사 체계 방식이 선택되는 맥락과 다양한 변형 사례, 현행 교육과정과 교과서의 관련 지도 내용을 분석·정리하였다. 분석 결과, 수사를 사용하는 실제 상황에 따라 나타나는 수사 체계 방식의 선택 및 변형의 특징이 존재하였으나 그러한 특징의 기준이 모호하고 교육과정 및 교과서 내 구체적인 지도 지침 또한 부재하였다. 이 경우 현장 교사의 역할이 더욱 중시되기 때문에 교사는 이중 수사 체계 관련 실제 상황의 세부 특징을 인지하고 학생에게는 이중 수사 체계 사용의 다양한 측면에 대한 경험과 연습을 통하여 이해하게 만듦으로써 수사 체계 교수·학습 개선을 위한 방향을 논의하였다.

• 한국학교수학회논문집
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• 제15권2호
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• pp.317-330
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• 2012

수학과 교육과정에 대한 연구 논문을 분석하여 한국의 교육과정 연구에 대한 현재의 모습을 살펴보는 것이 이 연구의 목적이다. 특히, 교육과정연구 논문의 주요한 주제 및 동향, 그리고 교육과정연구를 수행하는 데 있어서 사용된 연구방법에 대한 분석하고 고찰하였다. 검토 및 분석을 위해 학술진흥재단에 등록된 학술지에 출간된 교육과정 관련 연구 논문을 검색하였고 그 결과 총 124편의 연구 논문을 분석하였다. 분석 결과, 교육과정 연구 논문의 주제는문서화된 교육과정 및 의도된 교육과정에 집중되어 있는 것으로 나타났다. 특히, 의도된 교육과정에 편중되었으며 초등 수준에 관련한 연구 논문들이 주로 이루고 있었다. 이러한 주제들은 교육과정 관련 문서나 교과서 분석을 통해 탐색된 것으로 나타났다. 다양한 연구 방법을 활용하거나 심도 있고 체계적인 연구 방법이 활용된 연구 논문의 편수는 많지 않은 것으로 나타났다.

• 한국수학교육학회지시리즈C:초등수학교육
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• 제27권3호
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• pp.303-320
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• 2024

본 연구는 폴리아의 문제해결 단계에 따라 풀이를 제공하는 GPTs 기반 맞춤형 챗봇을 제작하여 수학적 성능을 검증하였다. 우선 맞춤형 챗봇 베타 버전을 제작하여 수학적 성능을 검증한 후 대표적인 오류를 수정하여 최종 맞춤형 챗봇을 완성하였다. 완성된 맞춤형 챗봇은 초등 수학 6학년 교과서에 제시된 이미지 형태의 65개 문제 중 평균 약 57.8개를 옳게 해결하여 약 89.0%의 정답률을 보였으며, 베타 버전에 비해 약 4%p 높은 정답률을 나타냈다. 또한 그림이 문제를 해결하는 데 핵심적인 역할을 하지 않는 50개 문제의 경우 평균 45.5개를 옳게 해결하여 약 91.0%의 정답률을 보였다. 완성된 맞춤형 챗봇의 답변 중 대표적인 오류는 문제 인식 오류이며, 문제에 인식하기 어려운 그림이 사용되었거나 문제 구성이 복잡한 경우에 해당 오류가 나타났다. 다음으로 개념 혼동 오류, 문제 이해 오류 등이 나타났다. 본 연구에서 개발한 문제해결 맞춤형 챗봇은 범용적인 챗봇인 ChatGPT보다 우수한 수학적 성능을 보였다. 또한 학년 수준에 적절하도록 풀이 과정의 조정이 가능하여 학생 개별화 맞춤형 지도에 활용할 수 있으며, 누구나 제작이 가능하여 교사 개인별 수업 보조 등 수학교육에서의 다양한 활용 가능성을 엿볼 수 있다.

• 대한수학교육학회지:수학교육학연구
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• 제21권4호
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• pp.327-344
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• 2011

본 연구는 고등학교 수학교과에서 배우는 모평균의 신뢰구간 구하기와 같은 통계적 추론 능력을 기르기 위한 방안의 첫 단계연구이다. 통계적 추론과정을 비판적으로 분석하여 신뢰할만한 추론방법으로 이를 인정할 수 있는 표본개념의 형성을 위해, 연구자들은 우연과 필연, 귀납과 연역, 가능성원리, 통계량의 변이성, 통계적 모형 등의 하위 개념들이 형성되어야 한다고 보았다. 그리고 초중등 통계단원의 전 과정에서 이들 개념의 체계적인 발달을 도모해야 한다는 전제 아래, 초 중 고등학교 통계단원을 분석해 본 결과는 아래와 같았다. 첫째, 문제해결 방법 선택의 지도와 관련하여, 통계적 방법을 선택할 문제 상황으로서, 우연적 상황을 필연적 상황과 구분하기위한 설명이 있는 교과서가 초등학교에는 없고, 중등 수준에서도 매우 드물었다. 둘째 표본의 모집단 관련 의미를 이해시키려는 단계적 준비가 미흡하다고 할 수 있다. 전체와 부분의 모집단과 표본 구분이 고등학교에서 비로소 공식화되고 있으며, 초 중학교에서 사용되는 표본자료는 그것으로부터 얻어지는 계산적 결과에만 초점이 맞추어짐으로서, 학년이 올라감에 따라 모집단을 향한 귀납적 추론의 신뢰성에 대한 비판적 사고의 깊이가 더해지는 모습을 찾아보기 어려웠다. 셋째, 무작위 추출이 갖는 대표성의 의미에 대한 설명보다는 무작위 활동 자체에 대한 설명이 중심이 됨으로서 무작위 추출의 확률적 의미, 즉 무작위 표본을 통해 구해질 통계량의 표집분포에서의 (상속된) 무작위성을 위한 담보로서의 목적에 대한 설명이 없다는 점이다. 넷째 통계적 추론을 수학(연역)적 추론과 구분해 주는 설명이 없을 뿐 아니라, 학습자의 논리성 발달 수준에 맞게 변화하는 가능성원리에 대한 설명, 적용 등을 전혀 찾기 어렵다는 점이다. 다섯째 통계량의 우연변이성과 그에 따른 표집분포의 존재에 대한 이해를 추구하는 설명을 찾기 어렵다는 점이다. 표집분포를 수학적으로 구하는 것은 매우 어려운 과정이지만, 그것의 존재를 인식하느냐 못하느냐는 통계적 추론 자체의 이해 가능성을 달리하는 중요한 문제이기 때문이다.