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스토리텔링 수학 교과서에서 공학적 도구의 활용과 미분적분학 단원에 관한 개발 사례
A Case Study of Perceptions on Storytelling Mathematics Textbooks with Computer Algebra System 원문보기

Journal of the Korean Society of Mathematical Education. Series E: Communications of Mathematical Education, v.28 no.1, 2014년, pp.65 - 79  

이상구 (성균관대학교) ,  신준국 (충남대학교) ,  김경원 (성균관대학교)

초록
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스토리텔링 기법을 수학 교과서에 적용할 때, 스토리를 전개하는 방법에 따라 늘어나는 학습시간을 효율적으로 조절하는 것은 중요한 문제이다. 특히 고교과정의 수학은 중학교 과정과 비교하여 소화하여야 할 수학적 지식의 양과 질이 차별화 되므로, 각 단원에 적절한 스토리텔링 기법을 개발할 필요가 있다. 본 연구에서는 고등학교 미분적분학 단원을 중심으로, 공학적 도구를 활용하여 수학 문제 풀이에 요구되는 계산 시간을 줄여 개념학습 시간을 충분하게 확보하는 스토리텔링 교과서 개발 사례를 제시한다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

The present study seeks to provide an easy path to differential perceptions of students at the upper high school level by applying a story telling method and also, characteristically, to earn some time for class discussion by reducing learning time for simple calculational procedure through Computer...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 연구는 스토리텔링 기법을 적용하여 미분적분학의 개념을 이해하도록 하는 과정에서 공학적 도구를 활용하여 미적분에 대한 복잡한 계산과 그래프를 그리는 것이 가능하도록 전개하였다. 더 나아가 주위에서 제기되는 다양한 문제를 실제로 해결할 수 있는 사회가 필요로 하는 인재 양성을 목표로 하였다.
  • 이어서 점점 복잡한 문제들을 학생들이 자기주도적으로 함수를 바꾸어 가면서 같은 방법으로 해보는 과제를 주어 그 과정에서 생기는 질문들은 QnA에서 토론하고, 얻어진 새롭고 창의적인 예들은 공유하면서 그 결과를 과제로 제출하도록 한다. 마지막으로 제출된 과제를 평가하여 좋은 학생의 답안을 소개하여 학생들의 학습내용에 대한 이해 수준의 기준을 높이고, 다수가 개념을 잘못 이해하여 실수하는 문제에 대하여 대화체를 사용하여 완전학습을 유도하는 모델을 제공하고자 하였다.
  • 본 연구는 스토리텔링 기법을 적용하여 미분적분학의 개념을 이해하도록 하는 과정에서 공학적 도구를 활용하여 미적분에 대한 복잡한 계산과 그래프를 그리는 것이 가능하도록 전개하였다. 더 나아가 주위에서 제기되는 다양한 문제를 실제로 해결할 수 있는 사회가 필요로 하는 인재 양성을 목표로 하였다.
  • 본 연구는 적절한 과학 기술을 활용하여 문제해결 전략을 세우고 문제를 해결하는 과정에서 수학적 원리 및 개념을 탐구할 수 있도록 하는 목표를 가지고 있다. 이에 수학 및 공학의 국제적 역량을 단기간에 획기적으로 개선할 수 있는 방안으로 인터넷, Cloud Computing과 스마트폰을 활용하여 문제를 해결 할 수 있는 구체적인 예를 소개한다(김경원·이상구, 2013).
  • 본 연구에서는 고교 수학의 미분적분학 내용을 중심으로 공학도구 활용형 스토리텔링 기법을 적용하는 모델을 소개하고자 한다.
  • 본 연구에서는 스토리텔링에 공학적 도구를 활용하여 수학 문제풀이에 요구되는 계산시간을 줄이고 각종 시뮬레이션 도구들을 활용하여 학습자들의 이해를 도와, 스토리텔링에 요구되는 개념학습 시간을 충분히 확보하고자 한다. 고교과정, 특히 선택교육과정의 수학은 중학교 과정과 비교하여 소화하여야 할 수학적 지식의 양과 질이 차별화 되므로, 그에 맞는 스토리텔링 기법이 적용되어져야 한다.
  • 이 부분이 이번 스토리텔링 교과서를 만드는 과제에서 가장 주목한 부분이다. 수업시간에 다루어야 할 설명과 토론이 늘어난 만큼 단순계산에 소요되는 교수학습 시간을 줄여서 이 문제를 해결하고자 시도하였다. 이에 20여년의 벤치마킹과 10년에 걸친 개발, 5년에 걸친 적용을 거쳐 선정하고 개발하여 활용에 성공한 공학적 도구를 활용하여 위에 제기된 문제인 단순계산에 소요되는 시간과 노력을 경감시키는 문제에 대한 구체적 방안을 제시한다(Ham & Lee, 2005; 김덕선 외, 2008; 고래영 외, 2009).
  • 공학적 도구의 활용은 단순하고 표준적인 예들을 설명과 논의를 통해 완전히 이해시키고 지필로 정답을 구할 수 있는 능력을 갖추게 하는 이론교육이 이루어 진 바탕 위에 이루어진다는 것을 분명히 한다. 정규수업을 통하여 학습을 마친 학생들이 같은 또는 유사한 문제를 언제 어디서나 쉽게 사용할 수 있는 무료의 우리말 수학연산용 공학도구나 스마트폰을 사용하여 계산하는 과정을 학습하는 환경과 학습방법을 본 연구에서 제시하였다. 구체적으로는 수업시간에 이해한 단순하고 표준적인 예들을 구하는 알고리즘을 따라 읽고 실제 실행하여 같은 답과 그림을 구하는 경험을 제공한다.
  • 공학적 도구의 활용은 먼저 단순하고 표준적인 예들을 설명과 논의를 통해 완전히 이해시키고 지필로 정답을 구할 수 있는 능력을 갖추게 하는 이론교육이 이루어 진 바탕 위에 이루어져야 한다. 정규수업을 통하여 학습을 마친 학생들이 유사한 문제를 다룰 때, 언제 어디서나 쉽게 사용할 수 있는 무료의 우리말 수학연산용 공학도구나 스마트폰을 사용하여 해를 구할 수 있는 환경과 학습방법을 본 연구에서 제시한다. 즉, 스토리텔링 기법을 이용하여 수학적 개념을 정립하고 간단한 지필 계산능력을 확인한 후, 사용하기 편리한 공학적 도구를 활용하여 유사한 문제를 해결하고 과제를 제출하는 과정을 점검하여 복잡하고 일반적이며 실생활에 관련된 문제들에도 적용할 수 있는 능력의 습득을 목표로 한다(Kim, Lee & Markowsky, 2010; Lee, 2012).

가설 설정

  • 3) 교육과정이 요구하는 학습목표를 기존과 동일한 교과시간 내에 스토리에 관련된 충분한 설명과 질문, 응답을 다 포함하려면 기존과 같은 방법으로 다룰 수는 없을 것이다. 이 부분이 이번 스토리텔링 교과서를 만드는 과제에서 가장 주목한 부분이다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
스토리텔링이란? 스토리텔링이란 ‘스토리(story)’와 ‘텔링(telling)’이라는 두 명사의 합성어로서 스토리를 남들에게 표현하거나 전달하는 과정을 말한다(송정란, 2007; 류수열 외, 2011). 실제 교육에 스토리텔링의 기법을 활용하면 탈맥락화된 형식보다 스토리 맥락에서 학습할 때 더 효과적으로 정보가 학습되고 기억될 수 있으며(Casey et al.
스토리텔링 교과서에서 스토리 도입의 수준은 어떻게 설정하였나? 1) 스토리는 단원의 도입을 부드럽고 자연스럽게 하면서 학습의 동기를 부여하는 수준에서 사용한다. 2) 주제에 맞는 문제 상황을 설정하여 수업시간에 충분한 토의와 문제해결방법에 대한 논의가 이루어지도록 유도한다. 3) 교육과정이 요구하는 학습목표를 기존과 동일한 교과시간 내에 스토리에 관련된 충분한 설명과 질문, 응답을 다 포함하려면 기존과 같은 방법으로 다룰 수는 없을 것이다. 이 부분이 이번 스토리텔링 교과서를 만드는 과제에서 가장 주목한 부분이다.
우리나라 학생들의 2011년 국가수준 학업성취도 평가 결과는 어떻게 나타났는가? 2011년 국가수준 학업성취도 평가 결과에 따르면 우리나라 학생들의 학업성취도는 상위 수준이지만 정의적 측면에서의 성취는 하위를 차지하고 있고, 암기력을 바탕으로 문제를 해결하는 문항에 대해서는 높은 성취 수준을 보이지만, 연결적 사고를 요구하는 문항에 대해서는 상대적으로 낮은 수준을 보이는 것으로 나타났다(김미경 외, 2012). 해당 문제를 극복하기 위해 최근 들어 수학사적 맥락 및 실생활 사례들을 포함한 다양한 교과서들이 제시되고 있지만, 실제 사례들의 교과서 내 비중이 낮고, 공식위주의 문제풀이형 교과서들이 대부분을 차지하고 있다.
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참고문헌 (19)

  1. 고래영 외 (2009). 모바일 환경에서의 Sage-Math의 개발과 선형대수학에서의 활용. 한국수학교육학회지 시리즈 E , 23(4), 1023-1041. 

  2. 교육과학기술부 (2011). 수학과 교육과정. 교육과학기술부 고시 제 2011-361호[별책 8]. 

  3. 교육과학기술부 (2012). 수학교육 선진화 방안. 2012.1.10 홍보담당관실 보도자료. 

  4. 권오남 외 (2013). 고등학교 스토리텔링 모델 교과서 개발. 한국과학창의재단 연구보고서 2013-8. 

  5. 김경원?이상구 (2013). 모바일 선형대수학 스마트폰 콘텐츠 개발과 활용. 한국수학교육학회지 시리즈 E , 27(2), 121-134. 

  6. 김경원?이상구?이재화 (2011). Excel Grapher: 역동적 함수 그래프 도구. 한국수학교육학회지 시리즈 E , 25(2), 309-321. 

  7. 김덕선 외 (2008). 선형대수학 교육에 적용되는 양방향 콘텐츠 기반의 MathML 과 JAVA 도구에 관한 연구. 한국수학교육학회지 시리즈 A , 47(1), 76-90. 

  8. 김미경 외 (2012). 2011년 국가수준 학업성취도 평가 결과 분석: 수학. 한국교육과정평가원 연구보고서 RRE 2012-2-3. 

  9. 류수열 외 (2011). 스토리텔링과 교과서 편찬 연구. 서울: 금성출판사. 

  10. 송정란 (2007). 스토리텔링의 이해와 실제. 서울: 문학아카데미. 

  11. 이상구?장지은?김경원 (2013). Sage와 GeoGebra를 이용한 선형대수학 개념의 Visual-Dynamic 자료 개발과 활용. 한국수학교육학회지 시리즈 E , 27(1), 1-17. 

  12. 이재학 외 (2013). 중학교 스토리텔링 모델교과서 개발자료. 교육과학기술부. 

  13. Casey, B. et al. (2008). Use of a storytelling context to improve girls' and boys' geometry skills in kindergarten. Journal of Applied Developmental Psychology, 29, 29-48. 

  14. Ham, Y. & Lee, S.-G. (2005). New Learning Environment of Linear Algebra in Korea. J . KSME Ser. D, 9(1), 57-66. 

  15. Hauscarriague, A. (2008). Teaching Mathematics Through Stories in High School and Community College, Unpublished doctoral dissertation. California(USA): Claremont Graduate University. 

  16. Kim, D.-S. & Lee, S.-G. & Markowsky, Greg (2010). Mobile Sage-Math for Linear Algebra and its Application. The Electronic Journal of Mathematics and Technology, 4(3), 1-13. 

  17. Lee, S.-G, Kim, K.-W & Lee, J. H. (2013). Sage matrix calculator and full Sage contents for linear algebra. The Korean Journal of Mathematics, 21(4), 503-521. 

  18. Lee, S.-G et al. (2012). Laboratory Manual for Calculus with Sage. Seoul(Korea): KyungMoon Pub. 

  19. Roberts, N., & Stylianides, A. J. (2013). Telling and illustrating stories of parity: a classroom-based design experiment on young children's use of narrative in mathematics. ZDM the International Journal on Mathematics Education, 45(3), 453-467. 

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