3D Visualization SW를 활용한 초등학교 쌓기나무 도형교육에 관한 연구

국문 초록 (Abstract)

초등학교 5-6학년 수학과 입체도형 교과과정의 중요한 성취기준 중 하나는 쌓기나무를 구성하는 정육면체의 개수 및 여러 방향에서 관찰한 쌓기나무의 형태를 정확히 기술하는 것으로 초등학교 학생들의 공간지각능력을 키우는데 그 목적이 있다. 그럼에도 불구하고 현행 교과서의 쌓기나무 관련 내용에서는 한 방향에서만 관찰된 모습만을 보여주고 있어 원래 목적을 달성하는 데 어려움이 따를 것으로 사료된다. 특히 교과서의 일부 내용은 바닥에서 위쪽을 관찰한 것으로, 이러한 결과는 사실상 관찰이 불가능한 경우에 해당하기도 했다.
이에 반해 Wings3D와 같은 3D Visualization SW를 사용하여 쌓기나무를 관찰하면 관찰방향은 물론이고, 원근에 따라 쌓기나무의 형태 그리고 쌓기나무를 구성하는 정육면체의 크기까지도 크게 다르게 나타난다는 것을 알 수 있다. 뿐만 아니라 가상공간이므로 관찰 방법을 자유롭게 선택할 수 있고 난이도를 달리한 다양한 형태의 쌓기나무 구성이 쉽게 가능한 장점들도 있다.
이러 결과를 토대로, 본 논문에서는 쌓기나무와 같은 도형교과 수업에 Wings3D와 같은 3D Visualization SW를 활용하는 방안을 제안하였다. 선행 연구 결과에 따르면, Wings3D는 초등학교의 도형과 관련한 대부분에 교과내용에도 적용이 가능한 것으로 나타났으며 초등학교에서 보유중인 저사양 컴퓨터에서도 사용이 가능한 open-source SW라는 경제적인 장점도 있다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

The standards for achievement levels for building blocks in elementary geometry class is to enhance spatial cognitive ability through practices describing shape patterns of building blocks observed from different directions. However, most of building block in the textbook is described from only one perspective. Even worse, some examples in the textbook are almost impossible to observe in the real world.
Contrary to this, simulated views by Wings3D has shown that each box may look quite differently from different angles let alone the size of each box. Using Wings3D, it is also very easy to build different types of building blocks with various levels of difficulty in the virtual space.
Based on these results, in this study, 3D visualization SW is suggested as a potential pedagogical tool for the elementary geometry class to help kids perceive objects in space more precisely. We have shown that 3D visualization SW such as Wings3D could be a powerful, compact 3D SW for most of subjects which are covered in elementary geometry education. Wings3D has another advantage of economic open source SW fully compatible with school PCs.

목차 (Table of Contents)

• 요약
• Abstract
• 1. 연구의 목적 및 필요성
• 2. 연구방법
• 3. 연구결과
• 4. 결론
• 참고문헌

참고문헌 (Reference)

1 배헌중, "초등학교 6학년 수학과 교육과정의 도형교육에 있어 3D SW의 활용에 관한 연구" 2015

2 "초등학교 5-6학년 수학과 교과과정 도형 성취기준수준" 교육과학기술부 중앙교육연수원

3 박아름, "자바를 이용한 웹기반 쌓기 나무 학습프로그램의 개발" 한국외국어대학교 교육대학원 2009

4 권오남, "웹 기반 가상현실 프로그램과 지필 학습 프로그램이 공간시각화 능력에 미치는 영향 : 성별을 중심으로" 한국수학교육학회 41 (41): 4-58, 2002

5 문은식, "교육심리학" 공동체 2007

6 이중석, "공개 3D소프트웨어 Wings 3D를 활용한 초등학교 수학교과 입체도형에 대한 교육방안" 안동대학교 교육대학원 2009

7 반재경, "공간지각 능력 향상을 위한 조작도구로서의 3차원 영상기반 탱그램의 가능성" 안동대학교 교육대학원 2011

8 "official website"

9 "[별책8]수학과+교육과정(교육과학기술부+고시+제2011-361호)(최종수정)"

10 NCTM, "Principles and Standards for school mathematics"

11 이혜미, "3D 탐구형 소프트웨어 활용을 통한 수학적 사고력 및 수학 성취도 향상에 관한 연구 : 초등학교 6학년 「도형」 영역을 중심으로" 전주교육대학교 교육대학원 2008

12 신수범, "3D 그래픽 소프트웨어를 활용한 도형 학습 효과" 한국컴퓨터정보학회 18 (18): 185-192, 2013