Earticle

본 연구는 Newton의 <Principia>의 핵심으로 일컬어지는 역제곱 법칙의 증명을 기하학적 극한과 관련하여 분석하고, 이를 수학교육에 활용하는 방안과 관련한 교육적 시사점을 제공하고자 하였다. Newton은 무한소에 대한 논쟁을 의식하여 전통적인 Euclid의 기하 방식으로 역학 문제를 해결하였다. Newton은 힘, 시간, 관성 궤도 이탈 정도 등을 기하 선분으로 표현함으로써 역학을 기하의 차원에 포함시키는 결과를 이뤄냈다. Newton은 특히 포물선 근사, 다각형 근사, 선분의 비의 극한이라는 기하학적 극한을 도입함으로써 Euclid 기하를 역학을 아우르는 새로운 차원으로 발전시킬 수 있었다. 이러한 분석을 바탕으로 Newton의 기하학적 극한을 수학의 유용성을 보여주는 도구로 활용, 곡선 면적은 정적분이라는 통념을 깨는 수단으로 활용할 것을 제안하였다. 더불어 학교수학에서 기하학적 극한의 바람직한 활용을 돕기 위해서는 미시 세계에서의 동등성 확대 강조, 발견술로서 활용하게끔 유도하는 질문 활용, 미시 세계에서 선분의 동등성 파악에는 비의 접근이 유용하다는 인식을 돕는 과정이 필요할 것이라는 교육적 시사점을 제안하였다.

This study analyzed the proof of the inverse square law, which is said to be the core of Newton's <Principia>, in relation to the geometric limit. Newton, conscious of the debate over infinitely small, solved the dynamics problem with the traditional Euclid geometry. Newton reduced mechanics to a problem of geometry by expressing force, time, and the degree of inertia orbital deviation as a geometric line segment. Newton was able to take Euclid's geometry to a new level encompassing dynamics, especially by introducing geometric limits such as parabolic approximation, polygon approximation, and the limit of the ratio of the line segments. Based on this analysis, we proposed to use Newton's geometric limit as a tool to show the usefulness of mathematics, and to use it as a means to break the conventional notion that the area of the curve can only be obtained using the definite integral. In addition, to help the desirable use of geometric limits in school mathematics, we suggested the following efforts are required. It is necessary to emphasize the expansion of equivalence in the micro-world, use some questions that lead to use as heuristics, and help to recognize that the approach of ratio is useful for grasping the equivalence of line segments in the micro-world.

본 연구는 2015 개정 수학과 교육과정에 따른 <확률과 통계> 교과서의 통계적 추정 단원에서, 통계적 문제해결과정과 함께 통계적 소양이 어떻게 구현되는가를 분석하였다. 문헌 연구를 통해 통계적 소양의 성장에 기여하는 요소로서 ‘맥락’, ‘변이성’, ‘수학적·통계적 지식’, ‘공학 도구의 활용’, ‘비판적 태도’, ‘의사소통’을 도출하여 통계적 문제해결과정에 따른 분석 관점을 설정하고, 이를 코드화하여 개발한 분석틀을 토대로 교과서 분석을 실시하였다. 통계적 문제해결과정의 관점에서 분석 결과 ‘자료 분석’에 해당하는 과제가 많이 제시되어 있었고 ‘결과 해석’, ‘문제 설정’과 관련한 과제가 부족하였다. 통계적 소양의 요소별 반영에 관한 분석 결과 ‘수학적·통계적 지식’을 요구하는 과제가 가장 많았으며, ‘비판적 태도’, ‘공학 도구 활용’은 거의 다루어지지 않고 있었다. 이러한 교과서 분석 결과를 바탕으로 통계적 소양의 함양 교육을 위한 교육과정 개선 및 교과서 개발에 대한 시사점을 제시하였다.

This study analyzes how statistical literacy is implemented along with the statistical problem-solving process as described in the Statistical Estimation Unit of the <Probability and Statistics> textbook by the 2015 revised mathematics curriculum. The analytical framework was developed from the literature, and consists of ‘context’, ‘variability’, ‘mathematical and statistical knowledge’, ‘using of technological instruments’, ‘critical attitude’, and ‘communication’. From the perspective of the statistical problem-solving process, the analysis revealed that many tasks equivalent to ‘Analyzing Data’ but lacked tasks related to ‘Interpreting Results’ and ‘Formulating Questions’. As a result of analyzing the reflection of each element of statistical literacy, ‘mathematical and statistical knowledge’ was the most common task, but ‘critical attitude’ and ‘using of technological instruments’ were rarely dealt with. Based on the results of this textbook analysis, it was intended to provide implications for improving the curriculum and the development of textbooks for the growth of statistical literacy.

본 연구에서는 삼각함수의 모델링을 통한 그래픽 과정의 효과를 알아보기 위한 실험연구로 실험과정의 분석을 질적연구 방법으로 처리했다. 이를 위해 수학적 모델링의 절차를 세분하여 기존의 모델에 두 단계, 즉, 질문의 생성과 아이디어 교환을 강조하는 놀이실험단계와 컴퓨터 그래픽 과정의 단계를 추가했다. 실험은 고등학교 2학년을 대상으로 실험반(TMG) 26명이 참여했고, 데이터의 질적 분석을 위해 활동지, 면담 및 실험과정의 관찰자료를 분석하였다. 국내외 대부분의 연구가 통계적 방법을 이용한 양적 분석 방법이기 때문에 교사들에게는 모델링 수업에 큰 도움을 주지 못한다. 연구결과로 (1) 기존의 수학적 모델링의 절차에 두 개의 단계를 추가하여 보다 세분화한 모델링의 과정은 질문생성, 아이디어교환, 동료들과 소통 등에서 긍정적인 결과를 볼 수 있었다. (2) 실험학교의 수학과 수업에 컴퓨터 그래픽을 포함한 테크놀로지의 도입은 양과 수(Quantity) 교육에 매우 적절함을 보여주었다.

The purpose of this study is to qualitatively examine the effects of graphics representation of trigonometry modelling concerning question generating and idea sharing. The experimental setting(Experiment Group) was one class (N=26) at a public high school. The modelling process was designed as a process-oriented conceptualization divided into three steps i.e., (1) game with idea sharing and question generating, (2) graphic representation, and (3) symbolization in the mathematical applied tasks related to trigonometry function. The result indicates that Graphic Representation with Game Activity increases the opportunity of question generating and idea sharing during experimental work. Also, the results show that the introduction of computer graphics enhances the teaching of mathematical quantity in highschool classrooms.