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역동적 기하 환경에서 곡선 탐구를 통한 수학영재들의 불변량 활용에 관한 사례 연구
A Case Study on Utilizing Invariants for Mathematically Gifted Students by Exploring Algebraic Curves in Dynamic Geometry Environments 원문보기

數學敎育學硏究 = Journal of educational research in mathematics, v.25 no.4, 2015년, pp.473 - 498  

최남광 (대전과학고등학교) ,  류희찬 (한국교원대학교)

초록
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본 연구의 목적은 고대 그리스 시대부터 수학자들이 복잡한 기구를 손수 제작하는 수고를 감내하면서 탐구하였던 대수곡선을 기구가 아닌 공학을 사용해 재현하고 생성하는 활동을 수행할 때, 수학영재들은 곡선의 자취를 어떻게 작도하며 불변량(Invariants)은 곡선의 작도와 생성에 어떤 영향을 주는지를 구체적으로 살펴보는데 있다. 특히, 역동적 기하 환경에서 불변량(Invariants)의 역할과 의미에 관한 실증적인 자료를 확보해보는 연구와 수학영재들이 새로운 곡선을 창출하는 과정에서 나타나는 불변량의 활용 유형을 세분해보는 연구를 시도해 봄으로써, 불변량에 대한 교육적 활용 방안을 제시하고 그 활용 범위의 확대 가능성을 확인하고자 하였다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

The purpose of this study is to examine thinking process of the mathematically gifted students and how invariants affect the construction and discovery of curve when carry out activities that produce and reproduce the algebraic curves, mathematician explored from the ancient Greek era enduring the t...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 구체적으로, 제시된 곡선을 작도할 때 불변량을 인식하고 사용하는 수준의 차이를 확인함으로써, ‘1-수준 불변량’과 ‘2-수준 불변량’으로 구분한 Leung(2012; Leung et al, 2013)의 이론을 검증해보고, 학생(전략)과 DGS(활동), DGS(활동)와 과제(목표) 간의 상호 작용의 결과에 따라 이중 불일치(Double discrepancy), 단일 불일치(Single discrepancy), 조화(Harmony), 반성적 일반화 (Reflective Generalization)의 네 가지 범주로 구분한 윤옥교(2013)의 다중적 상호작용 이론의 타당성을 실험을 통해 확인해 보고자 한다.
  • 후)작도 에">작도에 어떤 영향을 미치며, 학생들은 ‘1-수준 불변량’과 ‘2-수준 불변량’을 모두 사용할 수 있는지, 또는 어디까지 활용할 수 있는지와 같은 불변량에 관한 구체적인 자료나 실험을 통한 실증적인 연구가 요구된다. 그러므로 본 연구에서는 DGE에서 불변량의 역할과 의미에 관한 실증적인 자료를 확보해보는 연구를 통해 불변량의 교육적 활용 가능성을 제시해보고자 한다.
  • 그러므로 본 연구에서는 다양한 곡선의 자취를 DGE에서 탐구해보는 활동을 수행할  때, 수학 영재들은 어떤 과정을 거쳐 곡선을 작도하고, 불변량을 어떻게 활용하는지를 살펴보고자 한다.
  • 후)상호작용의">상호 작용의 결과에 따라 이중 불일치(Double discrepancy), 단일 불일치(Single discrepancy), 조화(Harmony), 반성적 일반화 (Reflective Generalization)의 네 가지 범주로 구분한 윤옥교(2013)의 다중적 상호작용 이론의 타당성을 실험을 통해 확인해 보고자 한다. 또한, 고대 수학자들이 기구를 이용해 새로운 곡선을 생성2)했던 것처럼 DGE에서 불변량을 이용해 새로운 곡선을 생성해 보는 창의적인 활동을 수행해 봄으로써 곡선 탐구와 발견을 위한 공학의 구체적인 활용 방안을 제시하는 한편, 불변량에 대한 교육적 활용 범위의 확대 가능성을 확인하고자 한다. 본 연구는 고대 그리스 시대부터 수학자들이 기구를 이용해 대수곡선을 작도하고 생성했던 것처럼 수학영재들로 하여금 기구를 대신해 공학을 이용해 곡선의 자취를 작도하고 탐구하게 할 때 나타나는 사고과정과 학생 스스로 새로운 곡선을 생성해보는 창의적인 활동 과정을 분석하기 위해 질적 사례연구 방법을 선택하였다. 연구 대상은 본 연구에서는 고대 수학자들이 기구를 제작 하여 탐구했던 곡선을 기구 대신 공학을 이용하여 탐구하는 활동을 통해 곡선의 자취를 예측하고 해석하는 능력을 향상시키는 한편, 학생들도 고대 수학자들처럼 새로운 곡선을 생성해보는 창의적인 활동을 수행해 봄으로써 곡선 탐구를 위해 공학의 구체적인 활용 방안의 가능성을 확인하였다. 본 연구의 결과로부터 다음과 같은 결론을 얻을 수 있다.
  • 이들 중 M4학생의 작도과정을 분석하여 ‘불변량 활용유형-3’ 반응을 설명하고자 한다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
이중 불일치란? 이중 불일치(Double discrepancy)란 학습자가 DGE에서 주어진 과제를 해결하기 위해 전략을 세우고 DGS를 조작하지만 마음속에 형성된 전략과 DGS를 조작하는 활동 간의 불일치를 경험하고 따라서 과제 해결이라는 목표와 DGS활동도 일치하지 않게 되어 ①과 ②에서 모두 불일치를 경험하게 되는 상호작용 단계를 의미하고, 단일 불일치(Single discrepancy)란 학습자가 자신의 의도나 전략대로 DGS를 이용해서 구현할 수 있게 되었지만 여전히 과제의 목표와 DGS 활동 간의 불일치를 경험하게 되는 상황을 의미한다.
DGS에서 조화가 의미하는 것은? 조화(Harmony)는 DGS와의 상호작용을 통해 DGS의 특성을 이해하고 그 특성을 바탕으로 새로운 전략을 세우거나 DGS 활동을 통해 기존의 전략을 의도대로 구현하여 과제의 목표를 달성 하는 것을 의미한다. 즉, ①과 ②에서 모두 일치되는 경험을 하여 ③의 과정이 이루어지는 단계를 의미하고, 반성적 일반화(Reflective Generalization)는 도구의 특성을 활용해서 주어진 과제의 의미를 전체적으로 돌아보거나(③′ ) 새로운 과제를 통한 일반화 가능성을 탐색하는 단계를 의미한다.
이중 불일치 반응이 발생하는 이유는? ‘이중 불일치’ 반응이 발생하는 이유는 분명하다. 즉, (공학)도구를 능숙하게 다룰 수 없어 자신이 의도한 바를 구현할 수 없기 때문에 과제 해결이라는 목표도 달성하지 못하는 것이다. 그러나 ‘단일 불일치’ 반응은 자신이 의도하는 대로 능숙하게 도구를 조작할 수 있는데도 불구하고 과제의 목표를 달성하지 못하는 상황을 의미하는데, 이러한 상황이 발생하는 원인이나 이유에 대한 보다 구체적인 설명이 필요하다.
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참고문헌 (26)

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  26. Weisberg, R. W. (2006). Creativity: Understanding Innovation in Problem Solving, Science, Invention, and the Arts. NJ: John Wiley & Sons. (김미선 역). 서울: 시그마프레스. 

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