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미적분학의 기본정리에 대한 교사의 Folding Back 사고 모형 제안
Design of Teacher's Folding Back Model for Fundamental Theorem of Calculus 원문보기

학교수학 = School Mathematics, v.13 no.1, 2011년, pp.65 - 88  

김부미 (한국교육과정평가원) ,  박지현 (이화여자대학교 대학원)

초록
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본 연구에서는 먼저 수학사에서 미적분학의 기본정리의 발달 과정을 고찰하고 기하적, 대수적, 형식적 관점에서 그 발생과정을 구분하여 배열한 다음, 이를 바탕으로 학생들이 겪을 수 있는 인식론적 장애와 교과서의 관련 내용을 분석하였다. 그리고 미적분학의 기본정리와 관련된 수학사, 학생들의 오류, 교과서 분석 내용을 바탕으로 미적분학의 기본정리를 학생들에게 의미충실하게 지도할 수 있도록 교사의 'folding back 사고 모형'을 개발하였다([그림 V-1] 참조). 'folding back 사고 모형'은 미적분학의 기본정리와 관련된 수학사, 학생들의 오류, 교과서 분석 내용을 바탕으로 교사가 어떤 교수학적 중재를 활용하는지를 결정하는 단계와 미적분학의 기본정리 개념의 역사발생적 배열 및 학생의 개념 이해 수준을 고려하여 재구성한 '발생적 이해 수준에 따른 개념 모형'([그림 V-2])을 중심으로 제작되었다. 'folding back 사고 모형'의 교수학적 중재 단계에서는 교사가 실제 수업을 설계할 때 활용할 수 있는 자기질문 형식의 'folding back 사고의 적용 요령'(<표 V-1>)을 개발하여 제시하였다. 본 연구에서 제안한 'folding back 사고 모형'은 Pirie-Kieren(1991)의 이론에서 제시된 folding back 개념을 활용하여 교사가 실제로 수학 수업을 설계할 때 수학사와 학생의 오류를 고려할 수 있도록 개발된 사고 모형이다. 이는 수학 교사의 전문성 신장을 이끌고 학생에게는 교과 내용을 배우면서 사고력을 향상 시킬 수 있는 수업을 제공하는데 기여할 수 있을 것이다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Epistemological development process of the Fundamental Theorem of Calculus is considered in a history of mathematical notions and the genetic process of the Fundamental Theorem is arranged by the order of geometric, algebraic and formalization steps. Based on this, we studied students' episte- molog...

주제어

질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
인식론적 장애란? Brousseau는 어떤 특정한 맥락에서는 성공적이고 유용했던 지식으로서 학생의 인지 구조의 일부가 되었지만 새로운 문제 상황이나 더 넓어진 문맥에서는 부적합해진 지식을 인식론적 장애라고 하였다. 장애를 만나면 그것을 극복하기 위한 정당화의 상황이 필연적으로 나타나게 된다.
학교 수학에서 다루는 미적분의 여러 가지 개념 중 미적분학의 기본정리는 어떤 특징이 있는 정리인가? 학교수학에서 다루는 미적분의 여러 가지 개념들 중 미적분학의 기본정리는 수학사에서 독립적으로 발달해 온 미분과 적분을 서로 역의 과정이라는 관계로 통합하여 학생들이 미적분을 수학적으로 이해할 수 있게 하는 기초적이고 핵심적인 정리이다. 그러나 정연준(2010)에 의하면, 학교수학에서는 미적분학의 기본정리가 직관적으로 다루어지면서 ‘변화량-변화율’ 관계가 명시적으로 다루어지지 않고 역연산 관계만을 강조하고 있으며, 학생들은 부정적분을 이용한 정적분 계산법의 숙달에 치중한다.
학생들의 미분과 적분에 대한 이해를 분석한 연구에서 미적분학의 기본정리를 명확히 이해하지 못하고 있으며 문제해결 과정에서도 여러 장애가 발생하는 이유는? 이러한 현상이 발생하는 이유는 첫째, 미적분학의 기본정리를 표현하는 기호가 나타내고자 하는 기본 아이디어는 간단하다고 하더라도 그에 압축된 개념이 복잡하기 때문이다. 따라서 추상과 기호를 지나치게 사용하는 지적 과정으로 인하여 미분과 적분의 관계가 그 의미를 상실한 채 학생들에게 이해되지 않도록 하기 위해 ‘미적분학의 기본정리’를 중심으로 수학사에서 미적분의 발생 과정을 살펴볼 필요가 있다. 둘째, 교사들이 미적분학의 기본정리에서 다루는 미분과 적분의 함축적인 주제를 이미 내면화하여 숙달하고 있으므로 은연중에 자신의 학생도 그렇게 하기를 기대하기 때문이다. 박희진(2007)에 의하면, 미분계수의 개념과 의미, 접선 개념, 변곡점에서의 접선, 극값의 개념, 위치와 속력의 이해에 대한 학생들의 오류비율과 교사들이 그러한 학생들의 오류를 인식하는 비율은 서로 상당한 차이가 있는 것으로 나타났다. 셋째, 미적분학의 발달사에서 나타났던 장애들을 학생들이 미적분을 학습할 때 필연적으로 만나기 때문일 수도 있다. 그러나 현실적으로 교사가 인식론적 장애를 적절히 취급할 수 있는지를 확인하기 어렵고 이에 대한 연구도 거의 없는 실정이다.
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