(나) 핵심 아이디어를 중심으로 수학의 지식⋅이해, 과정⋅기능, 가치⋅태도를 통합적으로 교수⋅학습하여수학 교과 역량을 함양하고 수리 소양을 갖추게 한다.
㉠ 수학의 개념, 원리, 법칙을 이용하여 해결 가능한 문제를 학생에게 제시한다.이때 다양한 방법으로 해결 가능한 문제, 여러 가지 해답이 나올 수 있는 문제 등을 활용할 수 있다.
㉡ 문제에 주어진 조건과 정보를 분석하고 적절한 문제해결 계획을 수립하고 실행하며 문제해결 과정을 반성하도록 구체적인 발문과 권고를 제시한다.
㉢ 문제해결 과정 및 결과의 의미를 재해석하여 주어진 문제를 변형하거나 새로운 문제를 만들어 해결하게 한다.
㉣ 성공적인 문제해결 경험을 바탕으로 적극적이고 자신감 있게 문제해결에 참여하게 하고,단번에 답이 나오지 않는 문제라도 끈기 있게 도전하여 성취감을 느끼게 한다.
㉠관찰, 실험, 측정 등 구체적 조작 활동을 통해 수학의 개념, 원리, 법칙에 흥미와 관심을 갖고 다양한 방법으로 탐구하고 이해하게 한다.
㉡ 귀납, 유추 등의 개연적 추론을 통해 수학적 추측을 제기하고 정당화하며,수학적 증거와 논리적 근거를 바탕으로 비판적으로 사고하는 태도를 갖게 한다.
㉢ 수학의 개념, 원리, 법칙을 도출하는 과정과 수학적 절차를 논리적이고 체계적으로 수행하고 반성하게 한다.
㉠ 수학 용어, 기호, 표, 그래프 등의 수학적 표현을 정확하게 사용하고 표현끼리 변환하게 한다.
㉡ 학생이 자신의 사고와 전략을 수학적 표현으로 나타내고 설명하면서 수학적 표현의 편리함을 인식하게 한다.
㉢ 학생 간 상호 작용과 질문이 활발한 교실 문화를 조성하고 수학적으로 의미 있는 의사소통이 이루어지도록 적절한 과제를 제시하고 안내한다.
㉣ 수학적 아이디어에 대해 상호 작용하는 과정에서 타인을 배려하고 의견을 존중하는 태도를 기르게 한다.
㉠ 영역이나 학년(군) 내용 간에 관련된 수학의 개념, 원리, 법칙 등을 유기적으로 연계하여 새로운 지식을 생성하면서 창의성을 기르게 한다.
㉡ 수학과 실생활, 사회 및 자연 현상, 타 교과의 내용을 연계하는 과제를 활용하여 수학의 유용성을 인식하게 한다.
㉠ 실생활 및 수학적 문제 상황에서 자료를 탐색하고 수집하며 수학적으로 처리하여 합리적인 의사 결정을 하는 태도를 기르게 한다.
㉡ 교구나 공학 도구를 활용하여 추상적인 수학 내용을 시각화하고 수학의 개념, 원리, 법칙에 대한 직관적 이해와 논리적 사고를 돕는다.
㉢ 학생이 주도적으로 교구나 공학 도구를 활용하여 탐구하게 한다.
㉣ 계산 기능 함양을 목표로 하지 않는 교수⋅학습 상황에서는 복잡한 계산을 할 때 공학 도구를 이용할 수 있게 한다.
방안
① 설명식 교수는 교사가 설명과 시연을 통해 수업을 주도하는 교수⋅학습 방안으로, 수업 내용을 구조화하여 체계적으로 지도하는 데 효과적이다.이때, 교사는 학생의 적극적인 수업 참여를 유도하고, 사고를 촉진하는 발문을 적절히 활용한다.
② 토의⋅토론 학습은 특정 주제에 대해 협의하거나 논의하는 교수⋅학습 방안으로,학생들이 수학 내용을 폭넓게 이해하고 자신의 주장을 효과적으로 표현하고다른 사람의 의견을 비판적 사고를 통해 수용하여 합리적으로 의사 결정하는 태도를 기를 수 있게 한다.
③ 협력 학습은 모둠 내의 상호 작용, 의사소통, 참여를 통해 공동의 학습 목표에 도달하도록 하는 교수⋅학습 방안으로,다른 사람을 존중하고 배려하며 모둠 내의 역할을 수행하고 책임감을 기를 수 있게 한다.
④ 탐구 학습은 학생이 중심이 되어 수학의 개념, 원리, 법칙을 발견하고 구성하는 교수⋅학습 방안으로,학생 스스로 자료와 정보로부터 지식을 도출하거나 지식의 타당성을 확인하는 것이 중요함을 알게 할 수 있다.
⑤ 프로젝트 학습은 학생 스스로 특정 주제나 과제를 탐구하고 해결하기 위해 계획을 수립하고 수행하여 결과물을 산출하고 공유하는 교수⋅학습 방안으로,자기주도적으로 수학 지식과 경험을 통합하게 할 수 있다.
⑥ 수학적 모델링은 학생의 삶과 연계된 현상을 다양한 수학적 표현 방식을 이용하여 수학적 모델로 만들고수학적 모델을 다시 실생활이나 사회 및 자연 현상에 적용하는 교수⋅학습 방안으로, 수학의 응용에 대한 넓은 안목을 갖게 할 수 있다.
⑦ 놀이 및 게임 학습은 호기심과 흥미를 유발하는 놀이 및 게임 활동을 활용하는 교수⋅학습 방안으로,활동 속에서 수학 개념이나 원리를 탐구하고 동료와 경쟁 또는 협력하면서 자연스럽게 수학에 접근하고수학 학습에 대한 자신감 및 의사소통 역량을 기르게 할 수 있다.
③ 수학적 모델링을 활용하여 타 교과의 내용을 맥락으로 수학의 개념, 원리, 법칙 등을 다루는 연계 수업을 할 수 있다.
평가
(가) 학생의 수학 학습에 대한 정보를 수집⋅활용하여 학생의 주도적 학습과 성장을 지원하고 교사의 수업 개선을 돕도록 지속적으로 평가를 실시한다.
① 지필평가는 수학 내용 체계의 지식⋅이해, 과정⋅기능을 평가하는 데 활용할 수 있고,선택형, 단답형, 서⋅논술형 등의 다양한 문항 유형을 사용할 수 있다.
② 프로젝트 평가는 학생 스스로 특정 주제나 과제를 탐구하고 해결하기 위해 계획을 수립하고 수행하는 과정과 그 결과물을 평가하는 방안으로,수학 내용 체계의 세 범주를 종합적으로 평가할 때 활용할 수 있다.
③ 포트폴리오 평가는 학생의 성장에 대한 정보를 얻기 위해 수학 학습 수행과 그 결과물을 일정 기간 수집하여 평가하는 방안으로,수학 교과 역량의 발달을 종합적으로 평가할 때 활용할 수 있다.
④ 관찰 평가, 면담 평가, 구술 평가는 학생 개인 및 소집단을 관찰, 학생과의 질의응답, 학생의 발표를 통해 평가하는 방안으로,학생의 사고 방법, 수행 과정, 수학 내용 체계의 가치⋅태도 등을 평가할 때 활용할 수 있다.
⑤ 자기평가는 학생 스스로 자신의 학습 과정과 결과를 평가하는 방안으로,수학 내용의 이해와 수행 과정, 문제해결과 추론 과정의 반성, 자신의 생각 표현, 수학 내용 체계의 가치⋅태도 등을 평가할 때 활용할 수 있다.
⑥ 동료평가는 동료 학생들이 상대방을 서로 평가하는 방안으로,협력 학습 상황에서 학생 개개인의 역할 수행이나 집단 활동의 기여를 평가할 때 활용할 수 있다.
고등
[행렬] 행렬의 연산에서는 행렬의 덧셈, 뺄셈, 실수배 및 곱셈을 다루고,이때, 행과 열의 수가 각각 2를 넘지 않는 범위에서 행렬의 곱셈을 할 수 있게 한다.
① 실생활 자료를 직사각형 모양으로 나타낼 수 있는 경우를 찾아보는 활동을 통해 행렬의 유용성을 인식하게 한다.
② 행렬의 표현과 관련하여 기후변화, 환경 재난 등의 사례를 단순화하여 다룰 수 있으며, 자료의 표현, 이해 및 처리 과정을 경험하게 할 수 있다.
③ 행렬의 연산에 관한 대수적 구조의 성질을 일반화하여 법칙으로 다루지 않으며, 지나치게 복잡한 행렬의 연산 문제는 다루지 않는다.
[미적] 닫힌구간 [a, b]에서 연속함수 f(x)의 함숫값이 음이 아닌 경우함수 f(x)의 그래프와 x축으로 둘러싸인 도형의 넓이를 f(x)의 a에서 b까지의 정적분이라 하고,이를 일반적인 연속함수에 대한 정적분의 정의로 확장한다.
수와 연산
[9수01-02] 초등학교에서 학습한 최대공약수와 최소공배수의 개념을 바탕으로 소인수분해를 이용하여 최대공약수와 최소공배수를 구하게 한다.최대공약수와 최소공배수는 자연수의 소인수분해를 이용하는 범위에서 다루고, 최대공약수와 최소공배수의 활용 문제는 다루지 않는다.
[9수01-05] 정수의 사칙계산의 원리는 여러 가지 모델을 이용하여 직관적으로 이해하게 하고, 실생활에서 사칙계산의 유용성을 인식하게 한다.
[9수01-06] 순환소수를 분수로 고치는 것은 순환소수가 유리수임을 이해할 수 있는 정도로 다룬다.유한소수를 순환소수로 나타내는 것은 다루지 않는다.
[9수01-08] 실생활에서 사용되는 무리수의 예를 찾아보는 활동을 통해 무리수의 필요성과 유용성을 인식하게 한다.실수는 유리수와 무리수로 이루어짐을 이해하게 하고, 수 체계의 논리적인 아름다움에 관심을 갖게 한다.
② 정수와 유리수의 사칙계산의 원리를 이용하는 문제를 해결하기 위해 더 나은 계산 방법을 끈기 있게 찾아보게 하고,풀이 과정과 결과를 반성하는 태도를 갖게 한다.
③ 제곱근과 무리수는 피타고라스 정리를 이용하여 도입할 수 있다.
④ 한 변의 길이가 1인 정사각형의 대각선의 길이 등을 이용하여 무리수의 존재를 직관적으로 이해하게 한다.
⑤ 제곱근의 값은 계산기 등을 이용하여 구할 수 있음을 알게 한다.
⑥ 정수, 유리수와 관련하여 지나치게 복잡한 계산을 포함하는 문제는 다루지 않는다.
⑦ 사칙계산 이외의 이항연산 문제는 다루지 않는다.
변화와 관계
[9수02-05] 실생활에서 좌표가 사용되는 예를 찾아보고 이를 수직선과 좌표평면 위에 표현해 보며, 그 유용성과 편리함을 인식하게 한다.
[9수02-06] 다양한 상황을 그래프로 나타내어 증가와 감소, 주기적 변화 등 변화 상태를 쉽게 파악할 수 있게 한다.주어진 그래프를 해석하여 그래프가 나타내는 상황을 설명하게 함으로써 그래프의 유용성을 인식하게 한다.
[9수02-07] 속력과 거리, 속력과 시간과 같은 실생활의 예를 통해 정비례와 반비례 관계를 직관적으로 이해하게 하고,정비례와 반비례 관계가 성립하는 실생활의 예를 찾아 설명하게 한다.
[9수02-08] 지수법칙은 지수가 자연수인 범위에서 단항식의 곱셈과 나눗셈을 하는 데 필요한 정도로 다룬다.
[9수02-10] 다항식의 나눗셈에서는 다항식을 단항식으로 나누어 그 몫이 다항식이 되는 경우만 다룬다.
[9수02-19] 다항식의 곱셈과 다항식의 인수분해의 역관계를 이해하고, 이와 유사한 관계를 찾아보는 활동을 하게 한다.다항식의 곱셈과 인수분해는 다음의 경우를 다룬다.
[9수02-22] 이차함수 y=f(x)에서 최댓값과 최솟값은 x의 범위가 실수 전체인 경우만 다룬다.
② 문자와 수, 문자와 일상 언어의 공통점과 차이점에 대한 탐색을 통해 문자의 특징을 이해하고,자신의 삶 속에서 문자의 유용성을 인식하게 한다.
③ 수에 대한 사칙연산과 소인수분해가 다항식으로 확장될 수 있음을 인식하게 한다.
④ 방정식과 부등식, 함수는 다양한 상황을 통해 도입하고, 그 필요성을 인식하게 한다.
⑤ 방정식과 부등식은 여러 가지 방법으로 풀어 보면서 더 나은 풀이 방법으로 해를 찾게 한다.구한 해가 문제 상황에 적합한지 확인하는 과정을 통해 타당한 근거에 따라 자신의 의견을 논리적으로 설명하는 태도를 갖게 한다.
⑥ 다양한 상황을 일상 언어, 표, 그래프, 식으로 나타내고 이들 사이의 상호 변환 활동을 하게 한다.
⑦ 함수의 개념은 다양한 상황에서 한 양이 변함에 따라 다른 양이 하나씩 정해지는 두 양 사이의 대응 관계를 이용하여 도입한다.
⑧ 다양한 상황을 이용하여 일차함수와 이차함수의 의미를 다룬다.
⑨ 공학 도구를 이용하여 함수의 그래프를 그리거나 함수의 그래프의 성질을 탐구하게 한다.
⑩ 이차방정식은 해가 실수인 경우만 다룬다.
⑪ 이차방정식의 근과 계수와의 관계는 다루지 않는다.
⑫ 실생활이나 사회 및 자연 현상과 관련된 문제를 해결할 때 수학적 모델링을 적용하고 도전적으로 문제를 해결할 수 있게 한다.이때, 환경 및 기후변화 등과 관련된 다양한 문제 상황을 통해 생태전환에 관심을 갖게 한다.
⑬ 방정식, 부등식, 함수에 대한 지나치게 복잡한 활용 문제는 다루지 않는다.
도형과 측정
[9수03-01] 점, 선, 면, 각과 관련된 용어는 다양한 상황에서 직관적으로 이해하게 한다.
[9수03-03] 주어진 삼각형과 합동인 삼각형을 작도하는 활동을 하고, 자신의 방법을 설명하게 한다.
[9수03-05] 삼각형의 내각과 외각의 크기, 다각형의 내각과 외각의 크기의 합,다각형의 대각선의 개수를 구하는 과정을 탐구하여 다각형의 성질을 추측하고 일반화할 수 있게 한다.
[9수03-07] 구체적인 사물, 전개도, 교구, 컴퓨터 프로그램 등을 이용하여 다면체와 회전체를 관찰하고 그 성질을 탐구하게 한다.회전체 단면의 모양은 회전체의 성질을 이해하는 데 필요한 정도로 다룬다.
[9수03-09] 종이접기, 작도, 공학 도구 등을 이용하여 이등변삼각형의 성질을 추측하게 하고, 그 성질을 삼각형의 합동 조건을 이용하여 정당화할 수 있게 한다.이때, 증명이라는 용어를 도입하고, 그 필요성을 인식하게 한다.
[9수03-11] 사각형의 성질은 대각선에 관한 성질을 위주로 다룬다. 여러 가지 사각형의 성질을 통해 사각형 사이의 관계를 설명하게 한다.
[9수03-15] 피타고라스 정리는 다양한 활동을 통하여 추측하고 정당화할 수 있게 한다.피타고라스 정리의 역은 직관적으로 이해하게 하고, 이를 이용하여 세 변의 길이가 주어진 삼각형이 직각삼각형인지 판별하게 한다.
[9수03-17] 삼각비를 활용하여 직접 측정하기 어려운 거리나 높이 등을 구해 보는 활동을 통해 유용성을 인식하고 흥미를 느낄 수 있게 한다.
② 다양한 교구나 공학 도구를 이용하여 합동과 닮음의 의미를 이해하게 한다.
③ 다각형과 다면체는 그 모양이 볼록인 경우만 다룬다.
④ 간단한 입체도형의 단면을 관찰하는 활동과 전개도를 접어 간단한 입체도형을 만드는 활동을 통해 평면도형과 입체도형의 관계를 직관적으로 이해하게 한다.
⑤ 다양한 교구나 공학 도구를 이용하여 도형을 그리거나 만들어 보는 활동을 통해 도형의 성질을 추론하고 토론할 수 있게 한다.
⑥ 도형의 성질을 이해하고 정당화하는 방법은 관찰이나 실험을 통한 확인, 사례나 근거 제시를 통한 설명,유사성에 근거한 추론, 증명 등이 있으며, 이를 학생 수준에 맞게 활용할 수 있다.
⑦ 도형의 성질을 정당화하는 다양한 방법을 통해 체계적으로 사고하고 타인을 논리적으로 설득하는 태도를 갖게 한다.
⑧ 증명을 할 때, ‘가정’, ‘결론’ 용어는 다루지 않는다.
⑨ 수학사를 통하여 피타고라스 정리, 삼각비에 관심을 가지고 그 유용성을 인식하게 한다.
⑩ 삼각비 사이의 관계는 다루지 않는다.
⑪ 삼각비의 값은 0도에서 90도까지의 각도에 대한 것만 다룬다.
⑫ 주변의 건축물, 문화유산, 예술 작품 등에서 도형의 성질을 찾게 하여 수학에 대한 흥미와 관심을 가질 수 있게 한다.
⑬ 복잡하게 변형된 평면도형의 넓이와 둘레의 길이, 입체도형의 겉넓이와 부피를 구하는 문제는 다루지 않는다.
⑭ 도형의 성질을 이해하고 정당화하는 것을 평가할 때는 증명 과정에서 지나치게 엄밀한 형식 논리 규칙의 이용을 요구하는 문제는 다루지 않는다.
⑮ 원과 비례에 관한 성질은 다루지 않는다.
자료와 가능성
[9수04-01] 대푯값에는 초등학교에서 학습한 평균 이외에도 중앙값, 최빈값이 있음을 알고 그 필요성을 인식하게 한다.자료의 특성에 따라 적절한 대푯값을 선택하여 구해 보고, 각 대푯값이 어떤 상황에서 유용하게 사용될 수 있는지 토론하게 한다.
[9수04-03] 상대도수는 도수의 총합이 다른 두 집단의 분포를 비교하는 상황에서 간단히 다루고, 상대도수의 필요성과 유용성을 인식하게 한다.
[9수04-04] 다양한 맥락에서 해결하고자 하는 통계적 탐구 문제를 설정하고 적절한 계획을 세워 자료를 수집하게 한다.수집한 자료를 자료의 특성과 목적에 맞게 표, 그래프, 수치 등으로 나타내어 분석하고, 그 결과를 탐구 문제와 연결하여 해석하게 한다.자료를 수집하고 분석할 때는 인터넷 검색, 웹 기반 소프트웨어, 통계 프로그램 등을 활용하게 한다.수집한 자료나 분석 결과가 적절한지 판단하여 계획을 수정하고, 통계적 근거를 바탕으로 토론하는 등 통계적 문제해결 과정에 주도적으로 참여하게 한다.
[9수04-05] 경우의 수는 두 경우의 수를 합하거나 곱하는 경우 정도로만 다루고,순열과 조합을 이용하면 쉽게 해결되는 등의 복잡한 경우의 수를 구하는 문제는 다루지 않는다.
[9수04-06] 확률은 실험이나 관찰을 통해 구한 상대도수로서의 의미와 경우의 수의 비율로서의 의미를 연결하여 이해하게 한다.경우의 수의 비율로 확률을 다룰 때, 각 경우가 발생할 가능성이 동등하다는 것을 가정한다는 점에 유의하게 한다.
[9수04-08] 상자그림을 다룰 때는 두 집단의 분포를 비교하고 해석하는 활동에 중점을 두고, 이를 통해 상자그림의 유용성을 인식하게 한다.
[9수04-09] 상관관계는 양의 상관관계, 음의 상관관계, 상관관계가 없는 경우로 구분하여 다룬다.
② 눈금 등을 부적절하게 사용하여 자료를 부정확하게 나타낸 표나 그래프에서 오류를 찾는 활동을 통해 비판적으로 사고하는 태도를 갖게 한다.
③ 자료를 수집하고 정리하여 표나 그래프로 나타내거나 대푯값과 산포도를 구할 때 공학 도구를 이용할 수 있게 하고,공학 도구의 편리함과 유용성을 인식하게 한다.
④ ‘자료와 가능성’ 영역에서 환경, 지속가능한 발전 등 범교과 학습 주제를 소재로 다루고,이를 탐구하는 과정에서 체계적으로 사고하고 합리적으로 의사 결정을 할 수 있게 한다.
⑤ 진로연계교육을 실시할 때는 학생의 흥미, 관심, 진로에 맞는 탐구 문제를 설정하여 통계 프로젝트를 수행하게 할 수 있다.
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이론
문제2
노트1
라카토스 구성주의
- 직관주의 형식주의 C 직관주의: 유한 번의 단계로 구성 가능함, 배중률 배척 형식주의: 모순이 없고 완전한 공리체계 - 반례의 유형 A 전면적 반례: 원래의 추측을 반박하는 반례 국소적 반례: 부분 추측을 반박하는 반례
- 반례 대응 방식의 효과 A 괴물배제법: 추측은 이미 증명되었기 때문에 증명된 추측은 옳으며오히려 반례가 잘못되었다고 보고 반례를 배제하여 원래의 추측을 존속시키는 방법, 용어가 처음보다 정교하게 재정의 예외배제법: 새로운 반례가 나타날 때마다 예외에 대하여 언급한 조건절을 첨가하여 안전한 영역으로 철수하는 방법, 과대 또는 과소의 일반화를 초래할 여지가 있음 보조정리합체법: 반례가 출현하게 된 원인이 되는 부분 추측을 찾아 그것을 원래 추측에 합체시키고 증명을 고치는 방법, 새로운 추측을 발견하는 과정과 그 추측을 증명하는 과정이 동시에 이루어짐, 발견과 정당화의 맥락이 하나로 통합 - 수학적 지식의 성장 과정 A 1단계: 수학적 추측을 제기하는 단계 2단계: 추측을 부분 추측으로 분해하는 단계 3단계: 반례가 등장하고 추측과 증명을 반박하는 단계 4단계: 증명을 검토하여 증명과 추측을 개선하는 단계 - 소박한 추측 교사 역할 A 추측과 증명의 각 단계에 대한 적절한 반례를 준비해 두었다가 필요할 때에 제시 학생 수준에서 반박이 불가능한 증명을 단번에 제시하여서는 안됨, 반박을 하기 위하여 터무니 없는 증명을 제시하여서도 안됨 - 급진적 구성주의의 원리 B 지식의 자주적 구성의 원리: 지식은 인식 주체에 의해 능동적으로 구성되는 것이며, 환경으로부터 수동적으로 받아들여지는 것이 아니다. 지식의 생장지향성의 원리: 알게된다는 것은 자신의 경험 세계를 조직하는 조절과정이다. 즉, 그것은 인식 주체의 관념 밖에 독립적으로 이미 존재하는 세계를 발견하는 것이 아니다. 지식의 비객관성의 원리: 인식은 주체가 경험 세계를 조직하는데 도움을 주는 것이지, 객관적인 존재론적 실재를 발견하는 것을 돕는 것이 아니다. - 급진적 구성주의와 사회적 구성주의 차이점 B 급진적 구성주의 지식의 비객관성 원리 독립 주관적인 의미에서의 객관성 언어의 비공유성 강조
사회적 구성주의 지식의 사회적 구성 공통 주관적인 의미에서의 객관성(합의성) 언어의 사회적 공유성(사회성)
- 사회적 구성주의 지식 구성 의미 B 과정1: 개인의 주관적인 수학적 지식이 사회적 객관적인 수학적 지식이 되는 과정(창조의 과정) 과정2: 사회의 객관적인 수학적 지식이 개인의 주관적인 지식이 되는 과정(학습, 재구성, 수학적 문화화의 과정) 수학적 지식: 개인의 주관적 지식이 공표되어 사회 속에서 공적인 비평과 재형성 과정을 거쳐 객관적인 지식이 되는 것 - 구성주의 교수학습원리 학생 중심적 개별화의 원리, 발문 중심적 상호작용의 원리, 의미 지향적 활동의 원리, 반영적 추상화의 원리
피아제 브루너 비고츠키
- 동화와 조절 동화: 기존의 어떤 쉠을 고수하면서가능한 한 넓은 범위의 상황을 그에 종속시키려고 시도하는 보수적 기능으로서 기존의 인지 구조에 의한 대상의 해석 조절: 당면한 문제를 해결하기 위하여 자신의 쉠을 조절, 분화하는 적응 기능 - 인지 발달 환경에 적응하는 과정에서 끊임없이 일어나는 인지적 균형의 파괴와, 동화 및 조절에 의한 새로운 균형화가 반복되는 쉠의 끊임없는 재구성 과정 - 추상화 세 종류 경험적 추상화: 외부 대상이 갖는 성질들로부터 일반화된 지식을 끌어내는 것 반영적 추상화: 아동의 활동에 대한 일반적 조정으로부터 이루어지는 것 의사경험적 추상화: 아동의 활동으로부터 구성이 이루어지지만그 구성 결과의 확인은 외부 대상에 대해서 행해지는 것 - 반영적 추상화 B 반사: 전 단계에서 얻은 것을 보다 상위의 단계로 옮긴다는 의미 내면화: 행동과 관련된 어떤 내적 구성이 이루어져서이를 통해 행동을 의식하고 그 행동을 다른 행동과 결합할 수 있게 하는 것 주제화: 하위 단계에서 사고의 도구였던 것을 사고의 대상으로 변환시키는 것 반성: 동화와 조절 사이의 균형화 과정을 통해 새로운 것이 창조되는 과정 - 피아제 시사점 활동적 학습, 구체적 조작의 강조, 갈등 상황 제공, 반성적 사고의 촉진 - 지식의 구조 각 학문의 기저를 이루고 있는 핵심적인 개념과 원리 - EIS 이론 B 활동적 표현: 적절한 운동적 반응을 통하여 표현하는 것 영상적 표현: 도식을 이용하여 표현하는 것 상징적 표현: 기호나 문자식으로 지식을 이해하는 표현양식 - 비고츠키의 발달수준, 근접발달영역 A 실제적 발달 수준: 학생이 다른 사람의 도움 없이 독립적으로 문제를 해결할 수 있는 수준 잠재적 발달 수준: 좀 더 지식이 풍부한 교사, 성인 또는 유능한 또래의 도움을 얻어 문제를 해결할 수 있는 수준 근접발달영역: 이 두 수준의 차이 - 비계설정 A 학습자가 주어진 과제를 잘 수행할 수 있도록 유능한 또래나 교사의 도움을 제공하는 지원 - 근접발달영역 4단계 A 1단계: 유능한 타인의 도움을 받아 과제 수행 2단계: 학생 스스로 과제 수행 3단계: 과제 수행이 완전히 발달하여 내면화, 자동화가 이루어지는 단계 4단계: 새로운 능력의 발달을 위해 반복해서 근접발달영역이 순환되는 탈자동화 단계
수와 연산
- 수 개념의 추상 D 경험론 - 사물에 대한 방법 수 개념이 사물 자체가 가지고 있는 본질적인 특성이므로 인간의 의식이 그것을 포착하기만 하면 추상화될 수 있는 것이라고 생각, 수가 사물 자체의 속성이며 그것을 직관함으로써 수 개념이 형성 관념론 - 기호에 의한 방법 수를 이루는 기초적인 개념이 구체적인 사물에 대한 경험과는 무관하게 선천적으로 타고나는 것이기 때문에 이를 출발점으로 하는 추상적인 추론 과정만 있으면 수 개념을 형성할 수 있을 것이라 생각 수 개념이 구체적인 사물에 대한 경험과는 독립적으로 형성될 수 있다는 관점 - 수 개념의 통합 D 사물에 대한 인간의 활동 - 듀이 산술 지도 과정 D 모호한 전체: 그 양이 명확하게 규정되어 있지 않은 상태 전체를 구성하는 데 도움이 되는 부분(단위): 측정을 위한 단위를 파악 명확한 전체를 구성하는 측정의 과정: 모호한 전체를 단위의 반복을 통하여 표현함으로써 명확한 전체로 나타냄 변별(분석)과 관계짓기(종합) - 고정단위방법 D 듀이 비판, 개개의 사물이 질적으로 구별된다는 것을 전제로 하여 개별 사물을 단위로 고정하는 것 - 음수체계확립 C 방정식의 풀이의 일반성을 확보하려는 필요성, 일차방정식 ax+b=0 의 일반적인 해법을 형식적으로 완성하고자 하는 요구, 방정식과 그 해집합의 구조를 완전하게 하려는 형식적인 요구 한켈(Hankel) : 양수 체계를 구성하는 여러 원리들이 그대로 유지되도록 하면서 음수 체계를 확장하였고, 이렇게 얻은 음수의 구조가 대수적으로 모순이 없다는 것을 보임 - 셈돌 모델 B 검은 돌 하나와 흰 돌 하나는 같이 없앨 수 있다는 소멸법칙 덧셈 뺄셈 자연스러움, 곱셈과 나눗셈 설명하는데 한계 - 수직선 모델 B 크기 외에도 방향이라는 요소가 음수 개념에 포함 정수가 배열되는 방식은 순서구조 그대로 유지, 대소 관계 명확 음의 부호가 다중적인 의미 - 우체부 모델 B 어음은 양수, 고지서는 음수, 가져오는 것 덧셈, 가져가는 것 뺄셈/실용적인 맥락 곱셈 설명 가능, 나눗셈 자연스럽지 않음 - 프로이덴탈 주장 B 음수의 형식적인 본질에 입각, 자연수 체계의 확장으로 음수와 그 연산을 지도 자연수 a에 대하여 방정식 x+a=0의 해로 음수 -a를 정의하고, 자연수에서 성립하는 계산 법칙이 음수에서도 성립하도록 음수의 연산을 정의하는 방식(역사 발생적 측면에서 도입하는 방식) - 귀납적 외삽법 B 연산의 구조가 유지되도록 수 체계를 확장해야 한다는 아이디어는 학생들에게 귀납적으로 도입될 수도 있다. - 형식불역의 원리 B 어떤 대수적 구조나 기하적 구조를 확장할 때에는 기존의 체계에서 인정된 성질이 유지되도록 해야 한다. - 기하적대수적 형식불역의 원리 B 반직선이 직선이 되도록 확장, 대수적 구조를 유지하는 방식의 확장 대수적으로 이루어지는 조작의 타당성이 기하적으로 확인되면 그 구조에 대한 확신은 배가될 것 - 무한 실무한: 무한을 존재하는 실체로 여기는 입장 가능적 무한: 어떤 것을 향해가는 것만을 고려하여 무한을 가능성으로만 생각
노트2
스켐프 딘즈 오스벨
- 스켐프 지능 직관적 지능: 중재 사고 활동을 거치지 않고수용기를 통하여이루어지는 지능 반영적 지능: 중재 사고 활동이 자기 반성적 인식의 대상이 되는 것 - 지휘체계 감지기: 아동의 현재 상태에 대한 정보를 얻고, 그것을 내적으로 표현 목표 상태에 대한 내적 표현이 필요하며, 현재 상태와 목표 상태를 비교하는 비교자가 필요 현재 상태에서 목표 상태로 아동의 상태를 바꾸기 위하여 실제로 할 수 있는 행동 계획이 필요 - 스켐프 이해 B 도구적 이해: 이유는 모르는 채 암기한 규칙을 문제해결에 적용하는 것 관계적 이해: 무엇을 해야 할지 그리고 왜 그런지를 모두 알고 있으면서일반적인 수학적인 관계로부터 특수한 규칙이나 절차를 연역할 수 있는 상태 - 관계적 이해 장점 B 새로운 과제에 적응하기 쉽고 기억하기 쉬움, 그 자체로 목적, 스키마 질적 유기적 - 개폐연속체 A 개념 형성의 단계를 거쳐 일단 형성된 수학적 개념은 닫힌 상태로 되지만, 분석과 적용 과정에서 열린 상태로 변하여 보다 객관적이고 보다 높은 수준의 재구성이 이루어진다. - 수학개념학습 과정 A 자유놀이: 구조화되어 있지 않은 조작이나 실험 활동 등 많은 구체적인 자료를 자유롭게 대하는 시기 게임: 자유롭게 놀이를 하는 가운데 점차로 어떤 규칙성이 있다는 느낌을 갖게 되는 시기 공통성 탐구: 놀이의 소재가 되는 여러 구체물 속에 공통적으로 들어 있는 특정 개념의 수학적인 구조를 파악하기 시작 표현: 추상화 과정을 통하여 파악한 개념의 공통성을 적절한 방법으로 표현하는 시기 기호화: 자신만의 적절한 수단으로 표현한 개념을 수학적인 기호를 이용하여 표현 형식화: 추상한 개념의 수학적인 구조를 파악하고, 개념이 갖고 있는 여러 성질을 체계화 - 수학학습원리 A 역동적 원리: 세 단계를 순차적으로 적절한 시기에 필수적인 경험으로서 제공해야 한다. - 수학적 개념 형성을 위하여, 목표가 불분명하며 그 자체로 즐기는 예비놀이 단계 - 좀 더 방향이 정해지고 목적을 지향하지만 추구하고 있는 것에 대한 명확한 인식은 없는 구조화된 놀이 단계 - 형성된 개념을 고정시키고 적용하기 위한 실습 놀이 단계 구성의 원리: 아동은 분석적 사고를 하기 훨씬 이전에 구성적 사고를 발달시키므로, 아동에게 제시하는 수학적 상황은 분석보다는 구성을 요구하는 것이 우선되어야 한다. 수학적 다양성의 원리: 개념의 성장을 돕기 위해구조화된 경험을 제공하려면, 개념은 변하지 않게 유지하면서 가능한 한 많은 변인을 변화시켜야 한다는 것이다. 지각적 다양성의 원리: 동일한 개념을 형성하는 데 존재하는 가능한 모든 개인차를 고려하는 방법으로서, 동일한 개념적 주제에 대한 다양한 수단을 사용하여 가능한 한 많은 변화를 주자는 것이다. - 유의미 수용학습 조건 학습 과제는 학습자의 인지 구조에 실사적이고 구속적으로 관련지어질 수 있다. 학습자는 학습 과제에 관련이 있는 자신만의 지식을 소유해야 한다. 즉, 학습자는 유의미한 학습 과제를 받아들일 관련정착 아이디어를 소유하고 있어야 한다. 학습자는 위의 첫 번째 지식들을 실사적이고 구속적인 방식으로 자신의 인지 구조와 연결하려는 학습 자세를 가져야 한다. - 잠재적 거리 관련 정착 아이디어와 새로운 지식 사이의 거리 잠재적 거리가 짧으면 학생들이 새로운 지식을 이해하고 습득하는데 도움이 되며, 잠재적 거리가 길면 학생들의 탐구 능력이 발달하는 데 유용 - 선행조직자 C 활용) 학습자가 이미 알고 있는 것과 알 필요가 있는 것 사이의 갭을 연결함으로써 점진적 분화의 원리와 통합적 조정의 원리를 수행하도록 돕는 교수학적 전략으로 활용 제시) 새로운 학습 과제보다 높은 추상성, 일반성, 포괄성의 수준에서 제시 역할) 구체적인 학습 과제 내용과 잘 연계되도록 도우면서 동시에 잠재적으로 내재한 정착 아이디어의 일반적인 내용과도 관련 가능하도록 돕는 역할 - 점진적 분화의 원리 C 특정 수학 내용의 가장 일반적이고 포괄적인 아이디어들을 우선 제시하고 점차 특수화되고 세분화된 방향으로 학습 지도를 조직해야 한다.
- 통합적 조정의 원리 C 새로운 학습 내용과 이미 학습된 내용의 유사성과 차이점을 분명하게 하여 새로운 학습 내용이 인지 구조 내에서 의식적으로 조정되고 통합되도록 해야 한다는 원리 낯선 새로운 아이디어의 학습이 가능하려면 새로운 아이디어는 반드시 기존의 낯익은 아이디어와 충분하게 식별 가능해야 한다. - 관계적 결정의 원리 C 전체는 요소의 단순한 모자이크적인 집합이 아니며 그 자체를 구조화하여 게슈탈트를 형성하고 내적 관련성을 보유하며 부분은 그 전체에 의해서 규정되어 있다는 이론 - 생산적 사고 C 부분의 전체와의 내적인 구조적 관련성이 파악되고, 부분의 재조직화로 구조의 개선적 변화가 일어나 구조적 혼란이 해소되고 간격이 메워짐으로써, 전체가 의미 있는 간단 명료한 형태로 바뀌는 순간에 일어나는 통찰에 의한 과정 - 효과의 법칙 D 어떤 자극과 반응 사이의 결합이 형성되고 만족스러운 결과가 수반되면 자극-반응의 결합의 강도는 증대되고, 불만족스러운 결과가 수반되면 자극-반응의 결합이 약화된다.
대수
- 대수의 발달 단계 B 언어적 대수 단계: 풀이의 전체적인 과정이 일상 언어로 기술 생략적 대수 단계: 축약된 용어, 머리글자 미지수를 표현하기 위해 문자를 사용하기 시작 기호적 대수 단계: 미지의 양 뿐만 아니라 주어진 양을 나타내는 데에 사용, 해법을 공식화, 일반해를 나타내는 도구 - 대수 관점 B 절차적인 면: 수치를 얻기 위해, 수를 가지고 행하는 산술의 연산 구조적인 면: 수에 대해서가 아니라, 대수식 자체에 행해지는 여러 연산 - 피셔 닫힌 수학: 이론이 실재와 주체로부터 완전히 분리되어 있는 상태 열린 수학: 새로운 수학 내용(이론)을 학습하는 과정에서 주체의 참여와 수학적 개념의 토대가 되는 실재를 고려하는 것 - 변수 측면 B 동적 측면: 변하는 대상, 실제로 변하거나 변하는 것으로 가정되는 대상의 운동학적 상태를 나타내는 것 정적 측면: 다가이름, 동치인 여러 대상을 동시에 나타내는 것 - 유시스킨의 대수 학습 B 문제 해결 과정의 학습: 자리지기로서의 미지수 산술의 일반화 학습: 다가이름으로서의 부정소 양 사이의 관계 학습: 독립변수, 종속변수, 매개변수 구조의 학습 : 임의의 대상, 임의의 기호 - 변수 인지 장애 B 변수 기호를 임의로 선택할 수 있다는 것을 잘 이해하지 못함: 기호가 변하면 대상이 변한다고 생각 변수가 나타내는 대상을 (수로)제한하여 생각하는 경향 변수를 포함한 대수식을 완결되지 않은 식으로 인식 변수는 특정한 대상을 대신하는 것으로 이해 (자리지기만으로 이해) 독립변수, 종속변수 개념을 불완전하게 이해 - 대수적 원리 조지 피콕의 형식불역의 원리: 산술대수 법칙이 기호대수로 확장되는 것 산술대수: 일상적인 양의 수, 뺄셈은 큰 수에서 작은 수를 빼는 것이어야 함 기호대수: 연산의 적용 범위에 제한을 두지 않는 것 - 분석적 사고 주어진 방정식이 이미 풀린 것으로 가정하고 등식의 성질을 이용하여 방정식을 변형하여 해를 구하는 과정 분석의 과정: 이 식이 풀렸다고 가정하고 등식의 성질을 이용하여 방정식을 변형하면서 방정식이 참이 되기 위한 필요조건을 찾는 것 종합의 과정: 필요조건으로 발견한 해가 방정식을 참이 되게 하는 충분조건이 되는지 알아보면서, 궁극적으로 필요충분조건이 되는 해를 찾아 나가는 것
함수
- 함수의 역사적 발달 C 전함수 개념: 함수가 무엇인가에 대한 논의 없음 기하적 함수개념: 함수가 의식화되어 사용되고 정의되고 발달하기 시작 대수적 함수개념: 변수 정의, 함수를 일가 대응으로 정의 논리적 함수개념: 대응, 일가성과 임의성 강조 집합적 함수개념: 공리론적 집합론을 기초로 함수를 정의 - 일가성 C 정의역의 각 원소에 대해 치역의 단 하나의 원소가 대응된다는 조건으로 함수와 함수가 아닌 것을 구분하는 기준이 된다. - 임의성 C 함수는 어떤 특별한 표현에 의해 기술되거나 어떤 규칙성을 따르거나특별한 형태를 가진 그래프에 의해 묘사된 필요가 없고, 임의의 대응의 개념으로 정의되어야 한다. - 함수의 여러 측면 행동: 대상에 대한 반복 가능한 조작, 대수식에 수나 식을 대입해서 계산할 수 있는 능력 과정: 컴퓨터 프로그램이 자료를 처리하듯이 함수를 입력, 변환, 출력의 처리 과정으로 보는 것 대상: 함수 자체를 하나의 실체로 파악하는 것 - 교수학적 현상학 함수 지도 다양한 현상에 대한 직관적 경험을 제공 학생들에게 그러한 현상에서 나타나는 종속성의 특징을 인식하게 함 이를 더 구체적으로 다루기 위해 표 그래프 식과 연결하여 특성을 명확히 함 구체적인 함수 이름에 해당되는 정비례와 반비례, 일차함수 등을 알게 하고 특성을 파악하게 한 후 적절한 함수 개념 도입(현상->본질) - 구조주의적 관점 함수 지도 대응을 통해 함수를 정의하고 이와 관련하여 정의역 치역 등을 지도 함수의 예로 특정한 함수들을 다루면서 응용문제로 몇 가지 함수 현상 다루기 - 그래프 지도 방식 B 점별 접근: 그래프를 해석할 때 한 점에만 초점을 맞추는 것 국소적 접근: 한 점의 근방에서 그래프의 변화를 보는 것 전체적 접근: 어떤 구간이나 전체 구간에 걸쳐 그래프를 해석하는 것 질적 접근: 어떤 상황을 수량화되지 않은 상태로 개략적으로 표현하고 설명하는 것 양적 접근: 정확한 수치적 자료를 이용해서 좌표평면이나 좌표공간에 이를 정확하게 그림으로써 변화의 특징을 설명하고 예측하는 것 - 잔비에르 번역활동 C 상황언어적표현 표 그래프 공식 읽기, 해석하기, 매개변수 인식하기 측정하기, 점의 좌표 읽기, 계산하기 그래프 개형 그리기, 점 찍기, 그래프 개형 그리기 모델링, 공식 알아내기, 곡선 알아내기
- 함수 인식론적 장애 C 개념 이미지와 개념 정의의 불일치 변화 현상에서 변하는 대상이 무엇인지, 변하게 하는 게 무엇인지 명확히 파악하지 못하는 경향 함숫값이 독립변수에 따라서 변화되어야 한다는 선입관: 상수함수는 함수가 아니라 생각 함수는 모든 정의역에서 한 가지 규칙이나 대수식으로 표현되어야 한다고 생각하는 경향 일가성, 일대일 함수, 일대일 대응의 의미를 혼동
노트3
프로이덴탈 반힐레
- 교수학적 현상학 A 수학적 개념과 구조라는 본질을 그 본질이 조직의 수단으로 작용하는 어떤 현상과 관련하여 기술하고 교수학적으로 적용하는 것 본질과 현상의 관계에서 교수학적 요소를 강조하는 것 - 수학화 A 현상이 본질로 조직되고, 그 본질은 다시 현상이 되어 새로운 본질로 조직되는 끊임없는 재조직화 과정 - 트레퍼스 수학화 A 수평적: 현실 내의 문제 장면을 형식적인 수학적 처리가 가능하도록 변환하는 것 수직적: 세련된 좀 더 높은 수학적 처리가 가능하도록 하는 것 - 프로이덴탈 수학화 A 수평적: 현실적인 것으로 체험된 세계에서 좀 더 추상화된 기호의 세계로 이행되는 것 수직적: 추상화된 기호의 세계에서 기호들이 계속 형성되고 이해되고 반성되는 것 - 반교수학적 전도 A 본질을 단지 학습자에게 부과하는 방식 수학의 연역적인 체계만을 중시하고 그것을 초등화하여 지도하는 것 - 발전적 조작 가능성 A 수학은 관계가 풍부한 현실에서 발생해야 개인적으로나 역사적으로나 그것들이 창조된 후에 적용 가능하고 다음의 재창조를 위한 기반이 됨, 수학의 재창조 가능성과 적용 가능성 - 안내된 재발명 A 학생들은 교사의 안내 하에 감정이 이입될 수 있는 현실로부터 수학화 활동에 의해 주관적 의미를 갖는 수학적 내용을 재발명해 나가는 과정을 학습 과정에서 반드시 경험해야 한다. 학습자는 인류의 학습 과정을 수정된 방식으로 재현한다. 아동의 정신적 발달은 역사를 그대로 재현하는 것이 아니라 아동의 현실을 출발점으로 해서 이미 발명된 수학을 학생 스스로 개선된 방법에 의해서 재창조해 나간다는 것이다. - 역사발생적 원리 A 역사적 방법은 여러 가지 내용 사이의 지도 순서를 인류에 의해 처음 발견되었던 순서대로 정해야 한다는 것 발생적 원리는 수학적 개념을 발생되는 것으로 보고 그 발생을 수업 과정에 재실행하는 것 - 형식불역의 원리 A 어떤 대수적 또는 기하적 구조를 확장할 때에는 기존의 체계에서 인정된 성질이 유지되도록 해야 한다는 것 - 사고실험 A 교사의 입장에서 학생들의 재발명을 돕기 위해서, 학생의 입장과 반응을 고려함과 동시에 자신의 입장에서 개인 수학자의 마음에 대해 추측하는 것 수업 장면: 교사나 교과서 저자가 한 학생 또는 한 그룹의 가상적인 학생들과 그들의 반응을 생각하면서 그에 따라 가르치거나 저술하는 태도 수업 내용: 어떤 수학적 개념을 발명했거나 수학적 방법을 개선한 개인 수학자의 마음 속에 어떤 일이 일어났는지에 대해서 추측하는 것 - 수학적 사고 수준 A 바닥 수준으로부터 점진적인 수학화 바닥 수준에서의 활동을 비수학적인 활동으로 보아서는 안되며, 실제 수학을 하는 것은 아니지만 탐구 수준에서의 수학적 활동을 준비하는 예비 수학적 활동으로 파악해야 한다 바닥 수준의 활동이 탐구 수준에서 반성 - 수학화 과정 A 현실 문맥을 직관적으로 탐구하는 단계 현실 상황으로부터 수학적 개념을 추출해내는 수평적 수학화의 단계 형식화와 추상화가 중심인 수직적 수학화의 단계 개념을 새로운 문제에 적용함으로써 개념을 강화하고 일반화하는 응용적 수학화의 단계 - 국소적 조직화 A 공리에서 출발하는 것이 아니라 학습자가 접하고 있는 영역에서 참이라고 인정되는 사실, 즉 학습자의 실제로부터 시작해서 부분적으로 조직화하는 것 - 기하 학습 수준 B 시각적 인식 수준: 전체적인 모양새로 도형을 인식하며 도형의 성질에 주목하지 않는다. 기술분석적 인식 수준: 도형의 성질에 주목하며 도형의 성질을 분석 관계적추상적 인식 수준: 여러 도형 사이의 관계와 한 도형의 여러 성질 사이의 관계 이해 형식적 연역 수준: 연역적 추론을 이해하며 형식적 증명을 구성 엄밀한 수학적 수준: 여러 수학 체계에 대하여 형식적으로 추론 - 기하 학습 수준 특징 B 수학적 사고는 모든 수준을 순차적으로 거쳐서 발달 신체의 성숙보다 교육의 내용이나 방법에 더 많이 의존 전 단계에서 사고의 수단이었던 것이 사고의 대상이 됨 / 주변사물-도형-성질-명제-논리 수준의 상승은 언어의 확장과 관련 서로 다른 수준에서 추론하는 두 사람은 서로를 이해할 수 없음 - 교수 학습 단계 B 탐색(질의/안내): 교사와 학생 사이의 대화를 통해서 새로운 학습 주제 소개 안내된 탐구: 학생은 신중하게 계열화된 활동을 통해 새로운 학습 주제의 특징에 익숙 발전/명료화: 안내된 탐구 단계에서 익숙해진 새로운 과제를 표현 자유 탐구: 문제해결적 성격을 갖는 보다 복잡한 과제에 도전 통합: 자신의 관찰을 재검토하고 요약하며, 대상과 관계의 새로운 그물망을 형성하기 위해 그동안 배운 새로운 개념과 관련성을 통합
기하와 증명
- 기하 역사적 발달 유클리드, 데카르트 해석기하학, 사영기하학, 비유클리드 기하학, 힐베르트 - 공리적 방법 인간이 직관적으로 자명하게 참으로 인정하는 사실을 공리와 공준으로 상정한 다음, 공리와 공준으로부터 다른 모든 수학적 명제를 이끌어내는 방법 - 연역적 추론 정의, 공리, 공준, 이미 참이라고 알려진 성질을 이용하여 새로운 참인 명제를 이끌어내는 것 - 종합적 방법과 분석적 방법 분석적 방식: 결론에서 시작하여, 그 결론이 참이기 위해서 성립되어야 할 선행조건들을 거꾸로 올라가면서 가정과 연결시키는 방식 종합적 방식: 공준이나 공리, 정의에 근거해서 가정으로부터 결론을 이끌어내는 선형적 방식 - 파푸스의 분석법 결론이 참인 것으로 인정하고, 참으로 인정한 결론의 충분조건이 되는 명제들을 계속 찾아감으로써 이미 알려져 있는 것에 도달하는 것 - 해석기하와 종합기하 해석 기하: 데카르트는 직선이나 원 위에 있는 점의 좌표 (x,y)에서 x와 y사이에 성립하는 방정식의 관점에서 도형을 연구 종합 기하: 유클리드는 직선, 원 등의 도형을 전체적이고 종합적으로 파악 - 비유클리드 기하 쌍곡 기하학: 직선 여러개 존재, 내각의 합<180 타원 기하학: 직선 존재하지 않는다, 내각의 합>180 - 관련성 수직적 관련성: 개념들 간의 위계구조, 계통성, 논리적인 종속 관계 학습의 준비성: 추상화된 상위 개념의 학습은 하위 개념의 형성을 토대로 함 수평적 관련성: 어떤 대상이나 현상을 여러 개념을 통해 동시에 파악하는 것, 독립적이면서도 상호보완적 관계 - 장애의 원인 개념의 개별화: 각각의 개념을 분리된 것으로 파악한다는 것, 개념들 사이에 칸막이 설치 개념의 고착화: 개념을 특정 맥락에만 고착, 개념 사례를 그 개념과 강하게 결부시켜 개념을 개념 사례에 고착, 본질적 요소와 비본질적 요소 구분하지 못함 선행 개념의 방해: 어떤 대상에서 두드러지는 개념은 그 대상을 다른 개념으로 해석하는 것을 방해하기도 한다. 문제에 분명하게 제시되어 있어서 기하 그림을 해석하는 데에 먼저 이용된 선행개념은 그 그림을 다른 개념의 관점에서 재해석하는 것을 방해한다. 듀발 중복 장애: 기하 문제를 해결할 때, 변, 각, 꼭짓점 요소를 여러 번 존재하는 것처럼 고려하지 못한다. - 기하 영역에서의 수학화 A 주변 현상을 도형이라는 본질로 조직 도형의 성질 발견 국소적 조직화: 정의하기, 증명하기 전체적 조직화: 공리화 존재론적 결합끊기 - 정의하기 A 여러 성질들 중에서 어느 하나를 다른 것으로 이끌어내는기본 성질로 설정하는 과정 성질들을 조직하는 수단으로서 정의를 도입하고 그 성질들을 증명을 통해 국소적으로 조직화함으로써 학생들 스스로 명제를 만드는 경험을 할 수 있다 - 증명하기 A 기본성질들로부터 시작해서 새로운 내용을 국소적으로 조직 정의 정리 증명 순서로 이루어지는 증명 교육은 지식의 자연스러운 발생의 순서를 거꾸로 뒤집는 오류를 범한다 - 증명의 두 가지 의미 A 증명의 본질은 사고실험: 사고실험을 통한 증명의 재검토 과정에서 반례에 의해 증명과 추측을 반박하고 개선함으로써 새로운 개념을 발견할 수 있다 증명 절차는 추측을 부분추측으로 분해하여 그것을 이미 알고 있는 것과 연결시키는 과정 - 수리철학적 관점에서 증명 C 절대주의: 정당화의 수단, 종합적 측면 준경험주의: 발견의 수단, 분석적 측면 사회적 구성주의: 설명과 확신의 수단 - 증명 학습 실태 증명 방법 어려움 명제 해석 어려움 정당화 수단으로서 증명의 한계 기호 사용 어려움 증명 방법 탐색 시간 부족 - 증명 교수학습 개선 방향 분석적 방식과 종합적 방식의 통합 발견의 맥락과 정당화의 맥락 통합 조직화 수단으로서의 증명 도입-정의하기, 증명하기 사회적 구성주의 관점 도입 명제 이해
노트4
문제해결 교육론
- 문제의 분류 정형 문제: 이미 제시된 알고리즘을 사용하여 해결 가능, 전형적인 예제의 풀이 방법 적용하여 해결 비정형 문제: 문제해결 방법을 구안하여 풀어야 하는 문제 - 문제해결 행동 관련 요인 D 자원: 문제를 해결하기 위해 개인이 사용할 수 있는 도구와 기법 발견술: 생소하고 비정형적인 문제를 해결하기 위한 전략과 기술 통제: 자원과 전략을 선택과 수행에 관한 전반적인 결정능력 신념체계: 학습자가 수학에 대해 가지고 있는 가치관이나 선입견 - 지식 구분 폴리아, 정보, 방법적 지식 쉐플러, 명제적 지식, 절차적 지식
- 발견술 문제해결에서 전형적으로 유용한 발견과 발명의 방법과 규칙 실제적인 발견과 발명의 전략과 전술 - 분석법과 종합법 A 분석법: 구하거나 증명하고자 하는 것을 이미 구하거나 증명한 것처럼 가정하고 그로부터 유도될 수 있는 명제를 도출하고, 다시 그로부터 유도될 수 있는 명제를 도출하기를 계속하여, 이미 알고 있는 명제에 도달하는 과정 - 풀이 계획을 발견하는 과정 종합법: 분석의 과정을 거꾸로 하여 분석에서 마지막에 도달한 지점, 곧 이미 알려져 있거나 참인 것으로 가정한 명제로부터 출발하여 분석 과정을 거꾸로 되밟아 감으로써, 마지막에 요구하는 명제에 도달하는 과정 - 그 계획을 실행하는 과정 - 종합적 방식으로만 지도하는 것의 문제점 증명이 어떻게 해서그런 모습으로 나타나게 되었는가를 학생들에게 이해시킬 수 없다. 증명 방법은 분석적 사고 방식을 통해 찾을 수 있다. - 폴리아 문제해결 과정 A 문제이해: 문제에서 구하려는 것과 주어진 것을 알고, 용어의 뜻을 파악하며, 문제를 분석하는 단계 미지의 것은 무엇인가? 주어진 것은 무엇인가? 해결계획: 문제에서 주어진 것과 구하려는 것 사이의 관계를 파악하는 단계, 보조문제 고려 전에 이와 유사한 문제를 본 적이 있는가? 관련된 문제를 알고 있는가? 계획실행: 해결계획에 따라 실행하는 단계 반성: 결과를 점검할 수 있는가? 풀이 과정을 점검할 수 있는가? 결과를 다른 방법으로 이끌어 낼 수 있는가? 결과나 방법을 어떤 다른 문제에 활용할 수 있는가? - 폴리아, 숀펠드, 버튼 폴리아 이해 계획 실행 반성 숀펠드 이해 계획 탐구 실행 검증 버튼 도입 공략 검토 확장
- 수학적 모델링 A 1. 현상을 관찰하여 그 현상 속에 내재되어 있는 문제 상황을 명료히 밝히고 문제에 영향을 미치는 중요한 요인들을 찾는다. 2. 요인들의 관계를 추측하고 그 요인들을 수학적으로 해석하여 현상에 적합한 모델을 구축한다. 3. 적절한 수학적 분석을 그 모델에 적용한다. 4. 결과를 얻고 현상에 맞도록그 결과를 재해석하여 결론을 도출한다.
- 수학적 모델링 목적 실생활 또는 다른 교과에서의 수학의 응용과 모델링의 실제를 이해 창의적 사고와 문제해결 태도, 활동, 능력을 기름 수학이 이미 완성된 산물이 아니라, 인간 활동의 결과로 만들어진 것임을 이해 - 문제제기 구분 계획) 문제를 해결하기 위한 수단으로써 유사한 문제를 생각해 보는 것 반성) 결과를 이용하여 새로운 문제를 제기하는 것 - 문제제기 의미 문제를 해결하는 과정에서 새로운 문제를 제기함으로써 원래의 문제를 재해석하게 되고 원래의 문제를 해결할 수 있는 단서가 생김 새로운 문제를 만들어 봄으로써 원래의 문제를 이전과는 전혀 다른 새로운 관점에서 볼 수 있게 하고 그 의미를 보다 명확히 이해할 수 있게 할 뿐만 아니라 그로부터 새로운 생각을 하게 하기도 함 - 문제제기의 중요성 탐구 지향적인 학습 태도를 길러줌 학생들에게 이미 배운 지식을 종합적으로 이용할 수 있는 기회를 제공 수학에 대한 긍정적인 성향을 함양시키는 수단 - What if not C 1. 출발점 선택하기 2. 속성 열거하기: 문제를 구성하고 있는 요소나 속성을 모두 열거해 본다. 3. What if not 수행하기(속성 부정하기)- 전 단계에서 열거한 속성이 만약 그렇지 않다면어떻게 될 것인지 의문을 가져본다. 4. 문제 제기하기: 전 단계에서 생각한 의문을 기초로 새로운 문제를 만든다. 5. 설정된 문제 분석하기: 새로 만든 문제를 분석하거나 해를 구한다.
- 귀납추론 A 관찰, 실험, 측정, 구체적 조작 등을 통하여 몇 가지 사례에 대해 어떤 명제가 참임을 보인 다음에, 이 사례가 속한 전체 범주의 대상에 대해 그 명제가 참임을 주장하는 것 - 유추 A A라는 대상과 B라는 대상이 서로 유사할 때, A에서 성립하는 성질 P(A)와 유사한 성질 P(B)가 대상 B에서 성립할 것이라고 주장하는 것 - 문제해결 전략 예상과 확인, 거꾸로 풀기, 단순화하기, 특수화하기, 귀류법 예상과 확인: 문제의 답을 미리 예상해 보고 그 답이 문제의 조건에 맞는지 확인해 보는 과정을 반복하여 문제를 해결해 나아가는 전략 귀류법: 결론을 부정하였을 때 부정된 결론으로부터 가정과 모순되는 사실을 유도함으로써 결론이 참이어야 함을 보이는 방법
미분과 적분
- 미적분의 역사 고대 그리스 구적법, 케플러 미분, 뉴턴 역학, 코시 극한, 바이어슈트라스 - 개념 정의와 개념 이미지 개념 정의: 개념을 정확히 설명하는 언어적 정의 개념 이미지: 개념과 정신적으로 관련된 모든 성질과 가정 및 심상들로 이루어진 인지 구조 정의와 이미지의 상호작용, 완전 형식적 연역, 직관적 사고를 따른 연역, 직관적 반응 - APOS 이론 행동: 어떤 개념을 익히기 위해서는 우선 대상에 대한 변환을 적용해보게 되는데, 이러한 낱낱의 변환 과정: 대상에 대한 행동을 반복하면서 반성하는 가운데그 행동이 내면화되어 하나의 정신적인 과정이 됨, 행동이 내면화되면서 동일한 조작을 할 수 있는 정신적 구조가 생긴 상태 대상: 과정을 전체적으로 인식하기 시작하면서 과정은 대상화되어 하나의 대상이 됨 스키마: 행동, 과정, 대상이 조직화되고 연결됨으로써 하나의 일관성 있는 구조가 되면 스키마가 됨 - 스파드 대상으로서의 구조적 방법, 과정으로서의 조작적 방법형태가 교대 내면화: 실제로 수행한 행동을 통해 조작이 구성되도록 한다. 압축: 더 일반화된 경우를 생각한다. 실재화: 이제까지 다루어오던 것을 새로운 시각에서 조망하여 이해한다. - 역사발생적 원리 수학을 발생한 것으로 파악하고 학습자가 학습 과정에서 수학의 발생을 경험하게 하려는 원리 고전적: 재현의 법칙에 충실하게 수학의 역사적 발달과 개인의 수학 학습 사이의 평행성을 어느정도 인정하는 것 현대적: 역사발생을 중요시하지만, 역사적 발달 과정그대로를 재현하는 것이 아니라 그것을 학습자의 현실적 문맥을 통해 재구성해야 한다 의의) 처음부터 개념에 대한 연역적인 정의가 아니라 직관적이고 자연스러운 개념의 발생 과정을 제시할 필요 - 퇴플리츠 발생적 접근 무한소 - 정적분 – 미분 – 미적분학의 기본정리 – 부정적분 – 미적분의 응용 - 미적분 지도 적분을 먼저 다루고 미분을 이후에 도입한 후 미적분학의 기본정리에 의해 두 가지 개념을 연결 그러나, 미분의 역과정으로 적분을 도입하지 않을 경우 구분구적법으로 적분을 구해야 하는데, 어려움 - 접선 개념 지도 기하적 접선 개념: 곡선과 한 점에서 만나는 직선 - 곡선과 스치며 만나는 직선 - 할선의 극한 함수적 접선 개념: 직선의 방정식과 곡선의 방정식을 연립하여 얻은 x에 대한 방정식이 중근을 갖는 직선 - 곡선 위의 한 점을 지나며 기울기가 그 점에서의 미분계수와 같은 직선 - 수열의 극한 정의 고등학교: 함수의 종속적 관점, 동적인 특성, 가능적 무한, 과정에 초점/계산, 원인->결과 대학교: 함수의 대응적 관점, 정적인 특성, 실무한, 결과에 초점/정당화, 결과->원인
노트5
- 교수학적 변환론 B 교수학적 변환: 학문적 지식을 교수학적 지식으로 변환하는 것 학문적 지식: 전문 수학자가 연구 대상으로 삼는 학문 수학 교수학적 지식: 학교에서 교사와 학생이 교수학습의 대상으로 삼는 학교 수학 - 핵심적인 문제 교수 체계는 교사, 학생, 지식의 삼원적 관계 지식의 파손성: 지식은 주의 깊게 다루지 않으면본래의 의미가 손상되기 쉬움 - 지식의 변형 과정 개인화/배경화: 개개인 나름대로의 지식 이해 과정 탈개인화/탈배경화: 정돈된 지식의 표현 과정 - 극단적인 교수현상 A 메타-인지 이동: 개인화/배경화 용이하게 하기 위해 도입된 교수학적 보조 수단에 학생들의 사고가 집중되는 현상 형식적 고착: 개인화/배경화 측면 간과하고 수학적 지식의 형식적 형식만을 연습시키는 것 토파즈식 외면치레: 탈개인화/탈배경화 측면 강조, 학생이 학습할 수 있는 환경을 교사가 제거하는 것 조르단식 외면치레: 탈개인화/탈배경화 간과, 학생의 사소한 행동을 보고 학생이 특정한 수학 지식을 형성했다고 과대평가하여 잘못 판단하는 경우 - 인식론적 장애 어떤 특정한 맥락에서는 성공적이고 유용한 지식으로 학생의 인지 구조의 일부가 되어 있지만, 새로운 문제 해결이나 개념 이해의 상황이나 더 넓어진 문맥 등에서는 부적합해진 지식 - 인식론적 장애 요인 일상어, 직관, 과도한 일반화, 은유 - 공학적 도구 방법론적 측면 수학과 학생들의 실제 경험 연결, 수학적 대상과 수학적 관계의 구체화, 다양한 표현 체계의 연결, 사고력 중심의 수학교육 추구 - 컴퓨터를 활용한 교수학습의 양식 개인 교사형, 학생 주도형, 보조 도구형, 탐구 학습형
평가
- 채점 절차 모범 답안 및 채점 기준 작성 평가 실시 가채점 실시 채점 기준 검토 및 수정 - 가채점의 중요성 채점 기준의 요소 중에서 채점자가 생각하지 못하였던 채점 요소나 또는 부적절하게 배당된 요소별 점수가 있는지를 검토하고 미비한 부분을 보완하고 수정하기 위함이다. - 평가의 기본 절차 D 평가 목적 설정(진단평가, 형성평가, 총괄평가) 평가 영역 및 목표 선정 평가틀 개발(평가 방법 선정) 평가도구 개발 평가 실시 채점 및 결과 보고 - 분석적 점수화 방법 B 주어진 문제를 해결하는데 있어서 필요한 단계(과정)을 구체화하여 각 단계별로 채점 요소를 세우고 점수를 배당하는 방법 - 총제적 점수화 방법 B 주어진 문제를 해결하는데 필요한 특정 내용이나 과정에 대하여 각각 점수를 부여하지 않고, 풀이 전반에 걸쳐 하나의 점수를 부여하는 방법 - 분석적 점수화 방법으로 채점할 때 주의할 점 B 어떤 특정 요소에 대한 채점 결과가 다른 요소에 대한 채점 결과에 가급적 영향을 주어서는 안된다. 문항마다 채점 기준을 너무 세분화하지 않도록 한다. - 분석적 점수화 방법의 장단점 B 주어진 문제의 해결 과정에 따라 단계별로 수치화된 점수를 부여함으로써 채점자 간의 평점 차를 줄이고 동일한 채점자 내에서도 일관성 및 객관성을 유지할 수 있다. 학생 개개인의 답안지를 면밀하게 분석해야 하므로 채점하는 데 많은 시간을 필요로 한다. - 개방형 문제 해답이 정해져 있지 않고 문제 해결자의 관점에 따라 여러 가지 답이 나올 수 있는 문제 - 포트폴리오 평가 장점 학생은 자기 자신의 변화 과정을 알 수 있고 자신의 장점이나 약점, 성실성 여부, 잠재 가능성을 스스로 인식 교사는 학생들의 과거와 현재 상태를 쉽게 파악, 앞으로의 발전 방향에 대한 조언 - 관찰 및 면담 방법 D - 일화기록법 한 개인을 대상으로 구체적인 행동 사례를 간략하게 기술 관찰하고자 하는 행동 메모, 예기치 않은 행동이 발생하면 포착 기록 내용을 해석하고 분석하는 데 별도의 시간과 노력 요구 - 체크리스트/평정척도법 체크리스트: 관찰하려는 행동 단위를 미리 분류하고, 그러한 행동이 나타났을 때 체크 평정척도법: 관찰 또는 면담하려는 대상을 일정한 척도에 따라 분류하고 측정 재분석하지 않고도 평가 자료로 수월하게 활용 행동 요목을 제작하는 과정에서 많은 시간과 노력, 예측하지 못하는 행동 발생 시 적절한 기록을 수행하기가 곤란 - 관찰 및 면담 장점 D 인지적 영역 뿐만 아니라 정의적 영역까지 평가 양적으로 확인할 수 있는 학생의 수학적 능력이나 사고에 대하여 보다 심화된 자료를 얻을 수 있다.
확률과 통계
- 확률 직관 피시바인 학교에서 확률 교육을 받기 이전에 이미 가지고 있는 확률 직관은 확률 개념을 이해하는 데 방해 확률 개념을 이해하기 위해서는 확률에 대한 자연스러운 직관을 거부하는 태도 필요 인간의 행동 자체가 확률적이므로, 확률 교육에서는 인간의 행동을 탐구하는 것에 강조점을 두어야 함 확률 교육을 통해서 귀납적 사고의 가치와 역할을 가르치고, 이미 발달시킨 직관의 한계를 이해하고 수정하여 균형 추구 - 판단전략 대표성 전략: 크기와 무관하게 표본은 모집단과 유사하다고 기대, 표본을 추출하는 과정이 무작위성을 반영하기를 기대 정보의 이용가능성 전략: 판단을 내릴 때 개인적으로 이용할 수 있는 정보에 영향을 받는 경향 조정과 고정 전략: 초깃값을 어떻게 정했는가에 따라 상당히 다른 결과에 도달하는 현상 결과 중심 전략: 가능성의 추정보다는 결과가 어떻게 될 것인가를 판단하여 결정하는 경향 인과적 정보에 주목하여 판단하는 현상: 도수에 관한 정보보다는 인과적 정보에 주목하여 판단하는 현상 판단 전략을 거부하거나 배제할 것이 아니라, 드러내고 적극적으로 교정할 기회를 주어야 한다 - 확률적 사고의 발달 수준 주관적 사고: 나름의 주관적인 판단에 의존하여 가능성을 판단 이행기: 주관적인 판단에서 벗어나 제한되긴 해도 확률 개념과 계산 절차를 시도하는 단계 비형식적 양적 사고: 확률 개념과 계산 절차가 되는 아이디어를 토대로 가능성을 판단하는 단계 수치적 사고 : 적절하고 체계화된 형식으로 수치화된 확률 구사 가능 - 탐색적 자료 분석 저항성: 일부 자료가 파손되어도 자료 전체에 대하여 비교적 합리적인 해석을 내릴 수 있어야 함(중앙값) 그래프의 현시성: 자료에 담긴 다양한 의미를 그래프가 적절히 담고 있어서그것을 해석하여 자료의 특징을 파악할 수 있어야 함(상자그림) - 통계적 소양 지식요소: 기본 소양, 통계적 지식, 수학적 지식, 비판적 질문, 맥락적 지식 성향요소: 신념과 태도, 비판적 자세 - 스파드 대상수준: 구체적인 수학적 대상들에 직접적으로 관여하는 수준 메타수준: 대상수준보다 상위에 있는 것으로, 수학적 대상들을 파악하고 조절하는 포괄적인 활동에 관련되는 수준