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디지털 시대의 대학수학교육: 선형대수학을 중심으로
Linear Algebra Teaching in the Digital Age 원문보기

Journal of the Korean Society of Mathematical Education. Series E: Communications of Mathematical Education, v.31 no.4, 2017년, pp.367 - 387  

이상구 (성균관대학교) ,  이재화 (성균관대학교) ,  박경은 (성균관대학교)

초록
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본 연구는 디지털 시대의 대학수학교육이라는 주제로, 21세기 디지털 교육환경에서 한국에 적합한 대학수학교육 강좌를 어떻게 구성하고 운영할 수 있는지에 대한 것이다. 21세기 디지털 시대의 교육 환경은 수학 교수 학습 방법의 변화 뿐 아니라 수학교육에 대한 인식과 철학의 변화에도 지대한 영향을 주고 있다. 본 연구진은 디지털 환경에 적합한 대학수학교육이란 디지털과 첨단 모바일/인터넷 환경을 강의에 적절히 반영하고 이 과정에서 학생이 스스로 학습과정에 참여하도록 안내하는 교육이라고 판단하였다. 따라서 본 연구진은 디지털 시대의 대학수학교육을 위하여 첫째, 다양한 웹 링크와 시뮬레이션 및 계산이 가능한 코드를 갖춘 실습실을 개발하여 강의에 활용함으로써 학생들이 언제 어디서든 실시간으로 실습이 가능하고 둘째, 계산된 결과를 LMS를 통해 동료 및 교수자와 함께 질의 응답 토론하여 개념에 대해 깊게 이해하고 설명할 수 있으며 마지막으로 LMS에서 이루어지는 모든 과정을 평가에 지속적으로 반영하여 학생들이 자신의 학습과정과 문제해결과정을 서술하고 발표하면서 비판적 사고 능력을 자연스럽게 갖추어야 한다는 교수 학습 방향을 제안하였다. 더불어 디지털 교육환경에 가장 적합한 수학강좌 중 하나인 '선형대수학' 강좌에 무료 디지털 전자 교과서와 콘텐츠를 갖추고 연구진이 제안한 방향에 따른 교수 학습 모형과 대학 선형대수학강좌 운영에 대한 구체적인 방법을 제시하였다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

The educational environment in the digital age of the 21st century definitely affects teaching and learning methods to be changed. In addition, the perceptions and methods of mathematics education in the digital age have also been changing. This study proposes a university mathematics education mode...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 많은 교수자들은 교수 방법의 개선에 관심은 크지만 연구 업적에 더욱 큰 가중치를 주는 현재 대학의 환경때문에, 교수자가 강의/교육에 많은 신경을 쓸 수 없고 새로운 교육모델을 적용하기가 쉽지 않다고 얘기한다. 그러나 본 저자가 경험한 바에 따르면, 교수자가 강의/교육에 신경을 많이 쓸수록 학생들의 전반적인 수학실력이 향상되었고 학생들은 이를 통해 자신감을 갖게 되어 미래를 설계하는 데 적극적이었으며, 많은 학생은 자신감을 가지고 사회에 기여하는 인재가 되었을 뿐 아니라 일부는 세계 최고 수준의 대학원에 진학하여 유의미한 연구를 시작하는 것을 목격하였다. 이 과정에서 교수자도 최신의 교육환경에 노출되고 새로운 디지털 환경의 활용에 능숙하게 되어 자신의 연구에도 이를 적용하면서 연구 능력이 동시에 향상되는 경험도 하였다.
  • 이에 본 논문에서는 먼저 디지털 시대의 수학교육 환경 변화에 따른 교수 · 학습 방향의 변화를 살펴보고, 디지털 교육환경에 가장 적합한 강좌 중 하나인 ‘선형대수학’을 중심으로 디지털 시대의 대학수학교육을 위한 한 가지 모델을 제시한다. 그리고 디지털 교육에서 가장 취약할 수 있는 평가 부분에 대한 의견도 함께 제시한다.
  • 따라서 본 연구에서는 이러한 현실적인 측면을 고려하여 누구라도 시도할 수 있는 디지털 시대의 효과적인 대학수학교육 모델을 제시하려 한다. 그리고 현재 S대학교에서 활용되고 있는 선형대수학 강의12)를 구체적인 모델로 선정하여 무료 전자교재와 강의록뿐만 아니라 선형대수학 교수 학습 전 과정(whole process)과 평가과정 그리고 평가결과에 대한 활용 등의 경험을 공유하고자 한다. 본 연구진에 의해 개발되고 진행된 모든 결과물은 학생중심교수법의 수업포트폴리오에 정리되어 공유되고 있으며, 포트폴리오의 자세한 사항은 각주의 웹 사이트13)에서 확인할 수 있다.
  • 그러나 여전히 많은 대학에서 기존의 수학교육 방식을 따르는 이유는 디지털 환경을 적절히 활용한 강의를 위해 준비해야 할 내용들을 선별하고 개발하는 데 시간이 많이 걸리고, 특히 학생들을 학습에 참여하도록 유도하는 것과 이것을 평가에 어떻게 반영할 지 명료한 방향을 잡는 데 어려움을 겪고 있기 때문이다. 따라서 본 연구에서는 이러한 현실적인 측면을 고려하여 누구라도 시도할 수 있는 디지털 시대의 효과적인 대학수학교육 모델을 제시하려 한다. 그리고 현재 S대학교에서 활용되고 있는 선형대수학 강의12)를 구체적인 모델로 선정하여 무료 전자교재와 강의록뿐만 아니라 선형대수학 교수 학습 전 과정(whole process)과 평가과정 그리고 평가결과에 대한 활용 등의 경험을 공유하고자 한다.
  • 이러한 변화와 함께 디지털 시대의 수학교육에 대한 인식과 방법 또한 동시에 바뀌어 왔다. 본 연구에서는 디지털 환경에 적합한 대학수학교육에 대한 고민과 함께 구체적인 대학수학교육 모델을 만드는 시도를 하였다.
  • 이렇듯 21세기 디지털 교육환경은 교수자와 학생들이 이전과 완전히 다른 교수 학습을 시도하도록 요구하고 있다. 그러면 디지털 시대의 대학수학교육은 구체적으로 어떻게 변해야 할까? 이 질문과 관련하여 본 연구진은 다음을 주목하면서, 21세기 디지털 교육환경에 적합한 수학교육에 대하여 고려해야 하는 몇 가지 방향성을 제시하였다.

가설 설정

  • 첫째, 협동을 통한 예습과 복습을 활용하여 실습실 운영하기이다. 공학적 도구를 이용한 실습실 사용을 통해 절약된 시간을 개념의 깊은 이해를 위해 활용할 수 있다는 장점을 유지하면서 학생들이 자칫 개념은 잘 모르는 채 계산기나 컴퓨터와 같은 공학적 도구의 기능에만 집중할 수도 있다는 사항을 고려하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
본 연구진이 생각하는 디지털 교육 환경이란 무엇인가? 보통 디지털 교육 환경이라 하면 앞서 언급했듯이 인터넷에 접속 가능한 전자교탁에서 이루어지는 전자 강의록, 터치스크린 모니터, 빔 프로젝터 등을 활용한 강의나 LMS 환경을 떠올리기 쉽다. 그러나 본 연구진이 생각하는 디지털 교육 환경이란, 이보다 한발 더 나아가, 가용한 자원을 충분히 활용하여 교수자와 학생들 모두 디지털 환경을 누릴 수 있도록 하는 것이다. 예를 들어, 교수자가 강의한 내용을 녹화하여 언제든지 다시 볼 수 있어야 하고, 전산실에서 이루어지던 실습을 PC 또는 모바일 기기에서 어떤 제약도 없이 할 수 있도록 사이버 실습실 등이 있어야 하며, 이를 적절히 반영한 디지털 교과서도 필요하다.
디지털과 첨단 모바일/인터넷 시대의 도래로 대학에서의 교육 방식이 어떻게 변화했는가? 21세기 디지털과 첨단 모바일/인터넷 시대의 도래로 교육환경이 이전보다 훨씬 빠르게 변화하고 있으며, 교육 방식도 그에 따라 점차 변화하고 있다. 예를 들어, 대학에서 이제껏 많은 부분을 차지하던 판서 강의는 인터넷에 접속 가능한 전자교탁에서 이루어지는 ppt, pdf, hwp, doc, html 형식의 전자 강의록, 터치스크린 모니터, 빔 프로젝터 등을 활용한 강의로 대체되고 있다. 그리고 우리나라 대부분의 대학은 이미 예습 질문・토론・과제 제출 등이 가능하며 녹화된 강의를 다시 볼 수 있는 학습관리 시스템(Learning Management System, LMS)을 갖추고 있다. 현재는 이보다 더 나아가 대학수준의 우수한 교재와 강좌를 인터넷을 통해 누구나 쉽게 접근할 수 있도록 점점 공개하고 있는 추세이다.
한국형 대규모 온라인 공개강좌는 어디에 기여하고 있는가? 예를 들어, 현대자동차 정몽구 재단1)은 ‘공유와 협력의 교과서 만들기 운동본부2)’와 함께 기초학문 분야 교양 전자책(e-book)인 <온드림 빅북> 시리즈를 제작하여 누구나 무료로 다운로드 받아 사용할 수 있게 하였다. 그리고 한국형 대규모 온라인 공개강좌(Korea Massive Open On-line Course, K-MOOC)3)는 대학의 우수한 강좌를 인터넷을 통해 일반 국민에게 무료로 공개하여 국민의 평생학습과 다양한 학습 요구에 부응하는 것은 물론 고등교육의 혁신에 기여하고 있다. 그 결과, 2015년 10월 서비스 개통 이후 사이트 방문자가 약 295만 명, 수강신청자가 약 26만 명(2017년 4월 30일 기준)으로 학습자의 관심이 지속적으로 증가하고 있다([그림Ⅰ-1] 참조).
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참고문헌 (13)

  1. 고래영.김덕선.박진영.이상구 (2009). 모바일 환경에서의 Sage-Math의 개발과 선형대수학에서의 활용, 한국수학교육학회지 시리즈 E , 23(4), 1023-1041. (Ko, R.Y., Kim, D.S., Bak, J.Y. & Lee, S.G. (2009). Development of Mobile Sage-math and its use in Linear Algebra, J. Korea Soc. Math. Ed. Ser. E: Communications of Mathematical Education, 23(4), 1023-1041.) 

  2. 김경원.이상구(2013). 모바일 선형대수학 스마트폰 콘텐츠 개발과 활용, 한국수학교육학회지 시리즈 E , 27(2), 121-134. (Kim, K.W. & Lee, S.-G. (2013). Development of smart-phone contents for mobile linear algebra, J. Korea Soc. Math. Ed. Ser. E: Communications of Mathematical Education, 27(2), 121-134.) 

  3. 박경은.이상구 (2015). "컴퓨팅 사고력(Computational thinking)" 향상과 Sage 도구를 이용한 수학교육, 한국수학교육학회지 시리즈 E , 29(1), 19-33. (Park, K.E. & Lee, S.-G. (2015). Improving Computational Thinking Abilities Through the Teaching of Mathematics with Sage, J. Korea Soc. Math. Ed. Ser. E: Communications of Mathematical Education, 29(1), 19-33.) 

  4. 이상구.이긍희.최용석.이재화.이지영 (2015). R을 활용한 '대화형 통계학 입문 실습실' 개발과 활용, 한국수학교육학회지 시리즈 E , 29(4), 573-588. (Lee, S.-G., Lee, G.H., Choi, Y.S., Lee, J.H. & Lee, J.J. (2015). Interactive Statistics Laboratory using R and Sage, J. Korea Soc. Math. Ed. Ser. E: Communications of Mathematical Education, 29(4), 573-588.) 

  5. 이상구.이재화.김경원 (2013). Sage 행렬계산기와 선형대수학 Sage 콘텐츠, 한국수학논문집, 21(4), 503-521. (Lee, S.-G., Lee, J.H. & Kim, K.W. (2013). Sage Matrix Calculator and full Sage contents for Linear Algebra, The Korean Journal of Mathematics, 21(4). 503-521.) 

  6. 이상구.이재화.김경원 (2014). [빅북] 선형대수학, 교보출판사. (Lee, S.-G., Lee, J.H. & Kim, K.W. (2014). [BigBook] Linear Algebra, Kyobo Book. http://matrix.skku.ac.kr/2015-Album/BigBook-LinearAlgebra-SGLee-New-2015.pdf) 

  7. 이상구.이재화.박준현.김응기 (2016). SageMath를 활용한 '대화형 공학수학 실습실'의 개발과 활용, 한국수학교육학회지 시리즈 E , 30(3), 281-294. (Lee, S.-G., Lee, J.H., Part, J.H. & Kim, E.-K. (2016). Interactive Engineering Mathematics Laboratory, J. Korea Soc. Math. Ed. Ser. E: Communications of Mathematical Education, 30(3), 281-294.) 

  8. 이상구.장지은.김경원 (2013). Sage와 Geogebra를 이용한 선형대수학 개념의 Visual-Dynamic 자료 개발과 활용, 수학교육 학술지, 2013국제수학영재교육학술대회 프로시딩, 113-123. (Lee, S.-G., Jang, J.E. & Kim, K,W. (2013). Development and Application of Visual-Dynamic Data for Linear Algebra Using Sage and Geogebra, Studies in Mathematical Education, Proceedings of the 2013 International Conf. on Math. Edu. 113-123.) 

  9. Drijvers, P. (2013). Digital technology in mathematics education: why it works (or doesn't), PNA 8(1), 1-20. 

  10. Lawrence, S. (2014). The Epistemology of Mathematics in the Digital Age, SINTEZA 2014, 62-65. 

  11. Mitra, S. (2015) Meeting of the minds: Research collaborations. [Hole in the Wall]. Retrieved March 2015, from http://www.hole-in-the-wall.com/findings.html 

  12. NCSM (2015). Mathematics Education in the Digital Age. NCSM's newest initiative: Iris Project, 1-8. 

  13. Pink, D. H. (2011). Drive: The surprising truth about what motivates us. New York: Riverhead Books. 

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