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FOCUS 문제해결과정이 수학 문제해결력 및 수학적 태도에 미치는 영향
The Effects of the FOCUS Problem Solving Steps on Mathematical Problem Solving Ability and Mathematical Attitudes 원문보기

한국초등수학교육학회지 = Journal of elementary mathematics education in Korea, v.21 no.1, 2017년, pp.243 - 262  

이연주 (대구황금초등학교) ,  류성림 (대구교육대학교 수학교육과)

초록
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본 연구에서는 FOCUS 문제해결과정을 적용한 교수.학습 방법이 학생들의 수학 문제해결력과 수학적 태도에 미치는 효과를 분석함으로써 앞으로의 수학학습을 개선하고자 하는데 목적이 있다. 본 연구에서는 4학년 1학기 수학의 2개 단원에 걸쳐 총 13차시에 대하여 FOCUS 문제해결과정을 적용하였고, 수학 문제해결력 검사와 수학적 태도 검사를 사전과 사후 모두 사용한 후 t-검정을 실시한 결과를 토대로 학생들의 변화를 분석하였다. 연구를 통하여 얻은 결론은 다음과 같다. 첫째, FOCUS 문제해결과정에 따른 학습활동이 학생들의 수학 문제해결력 향상에 긍정적인 효과를 보였다. 둘째, 수학적 태도 가운데 수학적 호기심, 수학적 반성, 수학적 가치의 3가지 요인에 있어서는 통계적으로도 유의미한 효과가 있는 것으로 나타났으며, 실험집단의 학생들의 변화를 분석한 결과에서는 수학적 태도에 속하는 6가지 요인 모두에 대하여 긍정적인 태도 형성에 영향을 주었다고 볼 수 있다. 셋째, FOCUS 단계에 따라 문제를 풀어봄으로써 학생 스스로 성공했을 때의 만족감을 느꼈으며 검토와 반성을 통하여 자신의 오류를 직접 찾고 해결해나갈 때의 기쁨으로 인하여 FOCUS 문제해결과정을 적용한 활동이 보다 지속적으로 이루어진다면 학생들의 문제해결력에 있어서도 크게 의미 있는 효과를 기대할 수 있을 것이다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

This study has its purpose on improving mathematic education by analyzing the effects of the teaching and learning process which adopted 'FOCUS Problem Solving Steps' on student's mathematical problem solving ability and their mathematical attitude. The result is as follows. First, activities throug...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • FOCUS 문제해결과정을 적용한 활동이 학생들의 문제해결력과 수학적 태도에 미치는 영향을 알아보기 위하여 실험집단과 비교집단 간에 사전 및 사후 검사를 실시하고 연구 문제를 바탕으로 하여 나타난 연구결과를 개관하고 사실을 논의해 보고자 한다.
  • 따라서 본 연구에서는 2009 개정 교육과정에서 요구하는 목표를 기반으로 초등학교 수학 4학년 1학기의 수업과정에 FOCUS 문제해결과정을 적용하기 위한 교수·학습 활동지를 구안 및 적용한 후 초등학생들의 수학 문제해결력과 수학적 태도의 향상 정도를 분석하여 학생들이 새로운 문제에도 당황하지 않고 능동적으로 문제를 해결해 나갈 수 있도록 도움을 주고자 하는데 그 목적이 있다.
  • 결국 수학 문제를 해결하는 인지적인 능력도 중요하지만 이에 대한 흥미가 없다면 그 능력을 향상시키는데 어려움이 따른다. 따라서 본 연구에서는 FOCUS 문제해결과정을 적용한 활동이 학생들의 문제해결력에 미치는 영향과 더불어 수학적 태도에 어떤 효과가 있는지 함께 연구하고 분석하고자 한다. 또한 수학에 대한 다양한 정의적 영역 가운데 본 연구에서는 한국교육개발원(1992)에서 개발한 수학적 태도 검사지를 토대로 윤영옥(2011)의 연구에서 사용한 검사지를 이용하였는데, 수학적 태도 가운데 6가지 요인인 수학적 자신감, 수학적 융통성, 수학적 의지, 수학적 호기심, 수학적 반성, 수학적 가치의 각각에 대하여 4문항씩 모두 24문항으로 구성되어 있다.
  • 아울러 문제해결과정 중에서는 집중적으로 반성 단계에 관련된 연구들이 많이 진행되었음을 볼 수 있는데, 이보다는 수학 문제를 해결해가는 전 과정을 학생들에게 적용하면서 수업을 이끌어나가는 것이 더욱 의미가 있다고 생각된다. 따라서 본 연구에서는 앞서 고찰해 본 선행연구들을 바탕으로 FOCUS 문제해결과정을 적용하여 개발할 자료에서 학생들이 이해하여 스스로 각 과정들을 적용해나갈 수 있도록 직접 고안하여 적용하고자 하였다.
  • 초반에 FOCUS 문제해결과정 활동지를 실시할 때는 본 연구자가 학생 개별적으로 피드백을 따로 하였으며, 점차 연구가 진행됨에 따라 학생들이 짝과 함께 서로의 문제해결과정을 비교해보도록 지도하였다. 또한 각 모둠에서 잘 해결된 활동지를 선정하여 그 다음 수학 시간까지 교실에 게시하도록 하여 학생들이 내가 푼 방법뿐만 아니라 다른 친구들이 문제를 푼 방법을 함께 교환할 수 있는 장을 만들고자 노력하였다. 더불어 매 차시마다 학생 개인이 해결한 FOCUS 문제해결과정 활동지를 포트폴리오와 같은 형태로 모아서 스스로 보완해야할 사항들을 찾아 고쳐나갈 수 있도록 지도하였다.
  • 본 연구는 학생들이 수학에 대한 흥미와 자신감을 갖고 자기 주도적으로 학습하고자 하는 의지를 키우고 새로운 문제에도 당황하지 않고 문제를 스스로 이해하여 능동적으로 문제를 해결해 나갈 수 있도록 도움을 주어 앞으로의 수학학습을 개선하고자 하는데 그 목적이 있다. 본 연구를 통해 다음과 같은 연구결과를 얻을 수 있었다.
  • 본 연구에서 연구 문제를 해결하기 위하여 이질통제집단 전후 검사 설계(nonequivalent control group pretest-posttest)를 적용하고자 한다. 이에 대한 구체적인 설계모형은 <표 3>과 같다.
  • 본 연구에서는 Hale(2004)이 제안한 위의 5단계를 바탕으로 우리나라 초등학교 수학 4학년 1학기 교육과정에 맞게 적용하고자 하였다. 즉, 본 연구에서 FOCUS 문제해결과정이란 주어진 문제를 보고 FOCUS 5단계에 따라 문제를 해결하는 과정을 의미한다.
  • 해당 차시에서 선수 학습 내용 확인 또는 본 차시 내용을 정리하는 활동으로 진행하였다. 연속적으로 학생들이 접하도록 적용하여서 연구의 효율성을 높이고자 하였다.
  • 이러한 문제점들을 보완하기 위하여 본 연구에서 Hale(2004)의 FOCUS 문제해결과정을 도입하고자 한다. Hale의 FOCUS 문제해결과정은 Polya(1986)의 문제해결 4단계(문제 이해, 계획 수립, 계획의 실행, 반성)를 변형한 것으로 F(find what?), O(organize), C(choose a strategy and solve), U(understandable), S(summarize)의 5단계로 이루어져 있는데, 특히 Polya의 문제해결 단계 중에서 문제의 이해 부분과 마지막 반성 부분을 강조하였다고 볼수 있다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
문제해결력이란? 문제는 개인이나 집단이 해결하려고 하나 해결방법이 쉽게 떠오르지 않는 상황이고, 문제해결이란 문제에서 답을 찾는 행위이며, 그런 능력이 문제해결력이다(Schoenfeld, 1994). 즉, 문제해결력이란 학습자가 주어진 문제의 정보를 가지고는 즉각적인 해결 방법이 보이지 않는 상태에서 적절한 전략을 사용하여 해결 상태에 이르는 능력을 말한다(나철영, 2001; 최윤석, 배종수, 2004). 문제해결력에는 학습자가 문제를 해결하는 과정에서 작용하는 문제 이해 능력, 주어진 조건과 구하려는 것 사이의 관계를 파악하여 해결 계획을 수립하는 능력, 연산 능력, 검증 능력, 일반화 능력 및 수학의 개념과 원리․법칙을 발견하고 이를 이용하여 응용문제를 창의적으로 해결하는 능력 등의 포괄적인 의미가 포함된다(김경옥, 2009).
FOCUS 문제해결과정은 어떻게 이루어져 있는가? 이러한 문제점들을 보완하기 위하여 본 연구에서 Hale(2004)의 FOCUS 문제해결과정을 도입하고자 한다. Hale의 FOCUS 문제해결과정은 Polya(1986)의 문제해결 4단계(문제 이해, 계획 수립, 계획의 실행, 반성)를 변형한 것으로 F(find what?), O(organize), C(choose a strategy and solve), U(understandable), S(summarize)의 5단계로 이루어져 있는데, 특히 Polya의 문제해결 단계 중에서 문제의 이해 부분과 마지막 반성 부분을 강조하였다고 볼수 있다. 지금까지 Polya의 문제해결 단계를 적용한 연구들로는 길선희(2008), 소유미(2009), 윤영옥(2011), 이정혜․안병곤(2013) 등의 연구가 있었지만 FOCUS 문제해결과정을 적용한 연구는 없었다.
FOCUS 문제해결과정은 어떤 특징이 있는가? FOCUS 문제해결과정은 서론에서 밝혔듯이 Polya(1957)의 문제해결 4단계를 변형하여 F(문제 이해 및 구하는 정보 찾기), O(조건 및 정보 조직하기), C(전략 선택하여 계획하고 실행하기), U(C과정의 검토 및 확인하기), S(정확한 답 쓰기)의 5단계로 이루어져 있다. 특히 Polya의 문제해결 단계 중에서 문제의 이해 부분과 마지막 반성 부분을 강조한 것이 특징인데, 이해 단계를 F와 O로, 반성 단계를 U와 S로 나누어 생각하게 한 것이 특징적이다. 특히 마지막 단계인 S는 평소 학생들이 답을 옮겨 쓰는 과정에서 기호가 틀리거나 숫자를 잘못 기록하는 경우가 있다는 점에 착안한 것이라 볼 수 있다.
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참고문헌 (26)

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  23. NCTM (1989). Curriculum and evaluation standards for school mathematics. Reston, VA: The National Council of Teachers of Mathematics, Inc. 구광조, 오병승, 류희찬 공역(1992). 수학교교육과정과 평가의 새로운 방향. 서울: 경문사. 

  24. NCTM (2000). Principles and standards for school mathematics. Reston: VA. The National Council of Mathematics Education. 류희찬 외 5인 공역(2007). 학교수학을 위한 원리와 규준. 서울: 경문사. 

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  26. Schoenfeld, A. H. (Ed.) (1994). Mathematical thinking and problem. Hillsdale, NJ: Erlbaum. 

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