Visualization have strong driving force that enables us to recognize abstract mathematics by direct and specific method in school mathematics. Specially, visual thinking helps in effective problem solution via intuition in mathematics education. So, this paper examines the meaning of visualization, the role of visualization in intuitive problem solving process and the methods for enhancement of intuition using visualization in mathematics education. Visualization is an useful tool for illuminating of intuition in mathematics problem solving. It means that visualization makes us understand easily mathematical concepts, principles and rules in students' cognitive structure. And it makes us experience revelation of anticipatory intuition which finds clues and strategy in problem solving. But, we must know that visualization can have side effect in mathematics learning. So, we have to search for the methods of teaching and learning which can increase students' comprehension about mathematics through visualization and minimize side aspect through visualization.
Geometric education emphasize reasoning ability and spatial sense through development of logical thinking and intuitions in space. Researches about space understanding go along with investigations of space perception ability which is composed of space relationship, space visualization, space direction etc. Especially space visualization is one of the factors which try conclusion with geometric problem solving. But studies about space visualization are limited to middle school geometric education, studies in elementary level haven't been done until now. Namely, discussions about elementary students' space visualization process and ability in plane or space figures is deficient in relation to geometric problem solving. This paper examines these aspects, especially in relation to plane and space problem solving in elementary levels. Firstly we propose the analysis frame to investigate a visualization process for plane problem solving and a visualization ability for space problem solving. Nextly we select 13 elementary students, and observe closely how a visualization process is progress and how a visualization ability is played role in geometric problem solving. Together with these analyses, we propose concrete examples of visualization ability which make a road to geometric problem solving. Through these analysis, this paper aims at deriving various discussions about visualization in geometric problem solving of the elementary mathematics.
초등수학에서 기하교육은 공간에 대한 직관의 계발을 통해 도형에 대한 이해와 공간 감각을 이끌어내는데 초점을 맞추어야 한다. 이와 함께 시각화는 기하에서의 문제해결 을 결정짓는 중요한 요소 가운데 하나이다. 지금까지 시각화에 대한 분석은 주로 중등 기하교육에서 다루어진 반면, 초등수학에서 평면도형과 공간도형에서의 문제해결과 관련해서 학생들의 시각화에 대한 논의는 부족했다. 본 연구는 초등수학에서 시각화가 기하문제해결에 미치는 영향을 분석한 것으로, 기하문제해결에서 나타나는 시각화 방법과 시각화에 영향을 미치는 요소, 그리고 이 과정에서 나타나는 어려움을 살펴본 것이다. 먼저 평면도형과 입체도형의 문제해결에서 시각화 방법을 구분하여 살펴보고, 이러한 방법에 따라 도형에 대한 이해와 시각화 과정이 어떻게 진행되는지를 도식화하여 살펴본다. 또한 시각화에 영향을 미치는 요소를 구분하고, 시각화 과정의 어려움으로 인해 어떤 오류가 나타나는가를 살펴보고, 이를 통해 초등기하문제해결에서 시각화에 대한 논의를 이끌어낸다.
This study investigated elementary students' spatial thinking and visualization when they learned the shape of volcanoes. For this purpose we used GeoMapApp to design instruction program and assessment items. In the instruction, students were asked to connect the floor plan view of Jeju island with the cross-sectional view of the same figure producted by GeoMapApp. Then they were asked to classify four sets of pictures of volcanoes based on the similarities of figures, that is, dome-shaped and shield volcanoes. In the assessment students solved three questions which examined how they connected the plan view and cross-sectional profile of Kilauea, draw cross-sectional profile of Mt. Fuji, and distinguished a shield volcano and dome-shaped one. Students' discourse data during the class were analyzed according to the amount to showing their spatial thinking and visualization. The instruction program using GeoMapApp assisted students to facilitate their spatial thinking for understanding of volcanoes. The outcomes of assessment showed even elementary students had good spatial thinking and visualization. Therefore, we argued spatial thinking and visualization for geoscientific understanding need to be included in the national science curriculum for elementary students.
In spite that spatial ability has been recognized as an important element of academic achievement in engineering studies, researches on the topic are rather limited in Korea. In this study, the relationship between spatial visualization skill and academic achievement of engineering students was investigated based on the several variables such as gender, high school education background and college course achievement. The result showed that there were significant relevance between spatial visualization skill and gender, high school type, achievement of high school level math & physics, and college course work grade of computer graphic and capstone design. According the case study, from the entry time of engineering college, support programs to reinforce spatial visualization skill are required for lower skill groups such as female and graduate from art course in high school. Also, college curriculum such as Engineering graphics, Capstone design are substantial to improve spatial visualization skill. However, more diversified sample groups and research methods are required in order to draw in depth results.
This study was conducted to investigate the gender-related effects of two instructional programs on spatial visualization skills of ninth grade students. Two instructional programs were developed for this study: a web-based virtual reality program and a paper-based program. 194 ninth graders from two middle schools in Seoul participated in this study. Six classes were divided into experimental groups and control groups. The Middle Grades Mathematics Projects (MGMP) Spatial Visualization Test was used to measure spatial visualization skills. The data analysis indicated that both the web-based and paper-based programs were effective to improve spatial visualization skills to treatment groups. Although boys'test mean scores were higher than girls' in the pretest, when deleting the effect of covariance of pretest, there were no statistical significance in the post-test. Girls in the treatment groups favored the paper-based spatial visualization program. These results imply that spatial training may benefit girls' performance more than that of boys and mode of instructional programs can create gender-related differences regarding spatial visualization skills.
컴퓨팅 기술의 발전으로 빅 데이터 시대가 도래하게 되어 우리는 주변의 수많은 데이터와 생활하고 있다. 초등학생들도 예외는 아니다. 따라서 초등학교부터 데이터 처리하는 것을 학습하는 것이 매우 중요하다. 초등학생들은직관적인 사고를 하기 때문에 데이터를 바로 그림으로 표현하는 데이터 시각화가 중요한 학습 요소이다. 본 연구에서는 초등학생들이 생활 속의 데이터를 시각화해 봄으로써 이것이 정보 처리 역량에 얼마나 효과적인지를 연구한다. 초등학교 3학년 학생들에게 데이터 시각화 도구를 이용하여 8차시의 데이터를 조직화하고, 시각화한 후에, 상호작용의 절차를 체험하는 것으로 데이터 시각화 프로그램을 개발하였다. 개발한 프로그램을 7개 학급에 186명의 학생들에게 적용하고 수업 전과 수업 후 지식정보처리 역량 요소를 평가하였다. 사전·사후 검사를 실시한 결과 지식정보처리 역량에 유의미한 차이가 있었다. 따라서 본 연구에서 개발한 데이터 시각화 프로그램은 효과가 있다.
Minard의 정보맵은 1812년 나폴레옹의 러시아침공을 묘사한 정보그래픽스로서 Tufte (1983)가 극찬하였던 그림이다. 이 정보그래픽스를 데이터시각화교육에서 스토리텔링 소재로서 활용할 수 있다. 본 논문에서 Minard의 정보맵을 시작점으로 하여 스토리텔링을 이용한 데이터시각화 교육에 대하여 4개의 주제(정보그래픽스, 정보디자인, Minard, 나폴레옹의 러시아침공)별로 언급하였다.
In linear algebra course, the theory of vector space is usually presented in a very formal setting, which causes severe difficulties to many students. In this study, the effect of teaching the theory of vector space in linear algebra from the geometrical point of view on students' learning was investigated. It was found that the teaching of the theory of vector space in linear algebra from the geometrical point of view increases the meaningful loaming since it increases the visualization.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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