수학 교수-학습에서 ICT 활용에 관한 연구

Abstract

정보화 시대로 일컬어지는 현재는 사회의 전분야에서 정보통신기술(ICT)를 활용 하려는 많은 노력들이 있고 이는 교육의 전분야 그리고 수학교육에서도 예외는 아니다. 2000년도부터 실시되고 있는 제7차 교육과정에서 수학과 교육과정의 주된 목표 는 "수학적 힘"을 기르는 것이고 이는 제 6 차 교육과정에서부터 계속 강조되어온 "문제해결력 신장"의 지속이라고 볼 수 있다. 수학적 힘을 기른다는 것은 학생들이 수학에 대한 흥미와 관심을 갖고, 수학적 지식과 기능을 활용하여 여러 가지 문제를 해결하는 태도를 기르는 것을 의미한다(교육부, 1998). 이러한 수학과 교육과정의 목표를 달성하고자 학생들이 보다 많고 깊은 지식을 획득하게 할 효과적인 교습학습 방법에 대한 교사들의 관심이 높다. 관련하여 정보화 및 지식기반사회 환경에서의 ICT 활용이 이와 같은 수학교육 목표 달성을 위해 유용하게 학교교육에 적용될 수 있을 것이라는 기대와 관심이 증가되고 있으나, 수학교육에서 ICT를 활용한다는 기대와 관심에 비해 실제 학교현장에서의 활용은 부진한 편이다. 따라서 본 연구에서는 학생들의 수학적 능력의 향상을 도울 수 있는 실제 현장에 적용할 효과적인 ICT활용 수업 방안을 모색하기 위하여 다음과 같은 연구문제를 설정하였다. 첫째, 수학교육에서 활용 가능한 ICT도구는 어떤 것이 있으며, 어떠한 특징을 갖는가? 둘째, 수학교육에서 ICT의 활용 유형은 어떻게 분류되는가? 셋째, 7차 수학교과서와 교사용 지도서에 나타난 ICT활용 정도는? 넷째, ICT 활용 수학수업의 실제와 이에 대한 학생들의 인식과 반응은 어떠한가? 이러한 목적을 달성하기 위하여 수학교육에서의 활용할 수 있는 기존의 ICT구들의 특징을 살펴보고 도구 유형을 분류해 보았으며, ICT도구가 수학 교수-학습에서 활용되는 유형을 분류해 보았다. 또한, 제 7차 교육과정의 8학년 가, 나 단계의 교과서와 교사용 지도서를 분석하여 교육과정 관련 문서에 제시된 ICT 활용 정도 및 제시 방안을 분석하였다. 이러한 고찰을 통하여 적절한 단원 및 ICT도구 및 활용 유형을 결정하고, 이들 ICT 도구를 활용한 수학수업지도안을 구성하여 현장에 적용해 보았다. 함수단원과 도형단원과 ICT 활용 유형을 선정하여, 3 차시분의 수학수업을 계획하고 학교현장에 적용하였는데, 서울시 소재 Y 남자중학교 2학년 세 학급을 대상으로 예비실험을 실시하고 예비실험에서 얻어진 문제점을 보완하여 수업계획안을 새롭게 구성하여 인천시 소재인 H 남자중학교 2 학년 세 학급을 대상으로 2 차시의 ICT 활용 본실험을 실시하였다. 연구자의 수업관찰과 설문지, 면담, 비디오 분석을 통하여 ICT 활용 수학수업에 대한 학생들의 인식과 반응을 알아보고 학생·교사·ICT측면에서의 실제 상황, 문제점, 그리고 제안점을 찾아보았다. 위와 같은 연구과정을 통하여 다음과 같은 결론을 얻을 수 있었다. 첫째, 수학교육에서 활용 가능한 ICT도구를 하드웨어, 소프트웨어, 인터넷, CD-ROM으로 분류하고 그 종류와 특성을 알아보았다. 정보화 기기들이 수학교육에서 ICT 도구로 활용되어 교수-학습에 효과를 나타내고 인터넷과 수학교육용 소프트웨어를 적절히 활용함으로써 학생들의 수학적 능력의 신장을 도울 수 있는 각각의 특성을 가짐을 알 수 있었다. 그 특성은 수학적 능력과 문제해결력을 기르기 위한 보조 수단으로 교육적인 측면에서는 개념이해와 계산훈련과 강화에 유용성을 가지며, 수리적인 측면에서는 그래프 표 통계, 도형의 시각화에 유용성을 갖고 구조적인 측면에서는 학생↔ICT도구↔교사 간의 의사소통에 유용성을 갖는다고 할 수 있다. 둘째, 수학교육에서의 ICT 의 활용 유형은 피드백, 규칙성 찾기, 이미지 표현, 연결성 찾기, 자료탐색, 결과도출, 의사소통, 프리젠테이션형 등 8 가지로 분류하였다. 각 활용 유형은 수업주제, 교사의 수업계획 및 전략, 수업장수 ICT 도구에 따라 교수-학습과정에서 복합적으로 나타날 수도 있고 일부만 나타날 수도 있다. 셋째, 제 7 차 8 학년 가, 나 단계에 교과서와 교사용 지도서에 나타나 있는 ICT 의 활용 정도를 단원별, 영역별로 영역을 나누고 ICT 도구는 소프트웨어, 웹사이트 계산기로 분류하였다. 교과서에서는 추와 연신 및 측정 영역에서의 계산기 활용이, 교과서에서는 확률 단원에서의 웹사이트 활용을 제시한 비율이 가장 높았다. 교사용 지도서에는 언급된 소프트웨어의 출처와 사용법에 대한 정보가 미흡한 것으로 나타났으며, 계산기의 사용은 교과서에 계시된 빈도수가 높기는 하지만 한정적으로 활용되고 있다. 그러므로 교과서와 교사용지도서에 ICT 활용 제시는 다양하지 않고 구체적이지 못하므로 교사들이 교과서나 교사용지도서 만으로 ICT를 수업에 활용하기 는 미흡한 제시하고 생각된다. 넷째, ICT 활용 수학수업에서 관찰된 학생들의 인식과 반응은 학습에 대한 흥미와 동기부여에는 효과가 있었으나 너무 산만한 수업분위기에서 수업하게 되는 상황을 우려하기도 하였다 ICT를 활용한 수업에서는 교사가 교실에서 하는 설명식 수업의 상황보다 수업과 관련 없는 학생과 ICT를 통제하는 발언을 자연스럽게 많이 하게 된다. 수업에 활용되는 ICT도구에 교사는 좀더 숙련된 필요가 있었으며, 예측할 수 없는 ICT문제상황에 대처할 준비가 필요했다. 수업에 사용되는 기기들이 잘 갖추어 지지 않았을 때, 한 시간의 수업을 망치게 될 수도 있기 때문이다. 학생들이 수학교육에서 ICT를 활용하는데 적용이 되지 않았기 때문에 낯설게 느끼고 있었으며, 호기심이 유발하여 교실에서의 칠판식 수업보다는 부담을 덜 느끼고, 텍스트가 아닌 시각화에 흥미를 느끼면서 이해력도 깊게 나타났지만, 효과적인 학습으로 까지 연결은 잘 되지 않은 것으로 나타났다. 다섯째, 수학 교수-학습에서 ICT를 활용할 때, 학생들의 개념이해에는 도움이 되었다. 함수그래프를 함수식에서 부호와 값을 변화해 가면 그래프가 표현되는 것을 실험에서 사용된 자바에플릿으로 구현된 웹사이트의 그래핑 도구를 이용하여 시각화된 그래프의 변화를 관찰하면서 더 자세하고 쉽게 이해할 수 있었다. 도형의 닮음관계를 컴퓨터 상의 '그림판' 도구를 활용하고, 인터넷 검색을 통하여 닮음관계에 있는 실제 그립과 사진을 통해 실생활과 연계 동기와 흥미 유발에 도움이 되었으며, 닮음비의 관계로 쉽게 이해할 수 있었다.;The expectation and concern that ICT application in the environment of knowledge-based society and internationalization can be usefully practiced to achieve the goal of Mathematics Education is increasing. But the practical ICT application is not packed in practical school fields. So, in this study I am suggesting the following study issues to make the practical ICT study plan that can help students' mathematical ability be improved. First, what is the applicable ICT tool in mathematics Education? And what kind of characters does it have? Second, how can we classify the types of ICT application in mathematics Education? Third, until what degree can be ICT application practiced in 7th mathematics textbook and teachers' guidebook. Forth, how about students' response and understanding about ICT applicable mathematics Classes? To achieve these goals I observe the characters of applicable ICT tools that can be useful in mathematics Education, and also I classify the types of ICT that can be applied in mathematics teaching-learning. I analysis the ICT application's degree that is suggested in the document related with education course, analogizing the 8th grade of the 7th education come, the text book of A, B level, and teacher's guidebook. Through this observation, I decide the type of application, ICT tool, and proper unit. And I construct mathematics lesson plan applied by ICT tools and put it to practical use. Choosing Function chapter, Geometry chapter, and ICT application type, I make the plan for tree times lesson mathematics teaching and apply it in school field Through class observer, survey, interview, and video recording, I have tried to know students' response and understanding about ICT applicable mathematics class and tried to find out the problems and suggestions in the view point of ICT application. Through this study, we can get these conclusions. First, Information Tools can be used as ICT tools in mathematics Education and can be considered as effective ways for teaching and learning. Using Internet and software mathematics for mathematics Education can help students enlarge their mathematical ability. As assistant method for developing mathematical ability and the ability that solves problems, the Information Tools are very valuable in the view of education in order to empower on understanding concepts and drill and practice. In the view of mathematics the Information Tools are also very beneficial for drawing graph, table, statistics, and figure. In the view of structure, the Information Tools are helped for Communication between students and ICT tools and between ICT tools and teachers. Second, the types of ICP application m mathematics Education are like these: feedback, observing patterns, seeing connections, working with dynamic images, exploring data, induce result, communication, presentation. Third, according to units and sections, I divide ICT application's degree that is on teacher's guide and 7th class course text-book and I divide ICT tool^ into hardware, software, internet, and CD-ROM.