Comparative Study in Algebra Education with CAS: Korea and US cases

컴퓨터 대수체계(CAS) 대비 중등대수교육 기초 연구

This study was designed to gain insight to adopt CAS into secondary level algebra education in Korea. Most inactive usage of calculators in math and most negative effects of calculators on their achievements of Korean students were shown in International studies such as TIMSS-R. A comparative study was carried out with consideration of mathematical backgrounds and technological environments. 8 Korean students and 26 US students in Grade 11 were participated in this study. Subjects' Problem solving process and their strategies of CAS usage in classical Box-problem with CAS were analyzed. CAS helped modeling by providing symbolic manipulation commands and graphs with students' mathematical knowledge. Results indicates that CAS requires shifts focus in algebraic contents: recognition of decimal & algebraic presentations of numbers; linking various presentations, etc. The extent of instrumentation effects on the selection of problem solving strategies among Korea and US students. Instrumentation

본 연구는 중등학교에서 CAS도입을 대비한 기초연구로 CAS 환경에서 모델링 문제해결 과정과 CAS 활용방식을 조사하였다. 수학교육과정 배경과 CAS 장착 정도가 문제해결과정과 CAS 사용전략에 변인이 될 가능성을 고려하여 비교연구로 수행하였으며 한 미 고등학교 2학년생 각 8명과 26명이 연구에 참여하였다. 연구결과 고전적 상자문제에서 CAS는 기호조작명령어와 그래프로 문제해결에 도움이 되었으나 수학적 개념이나 통찰을 대신하지 않았으며, 수학적 모델의 분석과 풀이, 결과 적용과 해석, CAS사용에 있어서 집단간 질적인 차이를 보였다. 수업을 통해 CAS 장착이 비교적 안정된 미국학생들 다수가, 한국 학생들과 대조적으로, 중간값 정리를 적용하여 해의 범위를 추정하는데 CAS를 사용하였으며 여러 표상의 연결을 시도하였다. CAS는 지필기법을 대신하는 데 그치지 않고, 실수의 소수표현과 대수적 표현, 수감각과 함수의 성질, 여러 표상의 연결성 등 대수통찰에 주목하게 하는 등 CAS의 가능성과 억제력은 대수교육에서 인식론적 변화와 교육과정 변화를 초래하는 것으로 나타났다.