Middle School Students' Understanding and Development of Function Graphs

중학생들의 함수의 그래프에 대한 이해와 발달

  • Ma, Minyoung (Graduate School, Korea National University of Education) ;
  • Shin, Jaehong (Korea National University of Education) ;
  • Lee, SooJin (Korea National University of Education) ;
  • Park, JongHee (Graduate School, Korea National University of Education)
  • Received : 2016.07.27
  • Accepted : 2016.09.09
  • Published : 2016.09.30

Abstract

The purpose of this study is to investigate middle school students' understanding and development of function graphs. We collected the data from the teaching experiment with two middle school students who had not yet received instruction on linear function in school. The students participated in a 15-day teaching experiment(Steffe, & Thompson, 2000). Each teaching episode lasted one or two hours. The students initially focused on numerical values rather than the overall relationship between the variables in functional situations. This study described meaning, role of and students' responses for the given tasks, which revealed the students' understanding and development of function graphs. Especially we analyzed students' responses based on their methods to solve the tasks, reasoning that derived from those methods, and their solutions. The results indicate that their continuous reasoning played a significant role in their understanding of function graphs.

본 연구의 목적은 중학생들의 함수의 그래프 개념에 대한 이해와 발달을 탐색하는 것이다. 본 연구를 위해 일차함수를 학습한 경험이 없는 중학생 2명을 대상으로 약 7개월에 걸쳐 교수실험을 진행하였고, 수업을 진행하고 분석하는 과정에서 두 학생 모두 상황을 그래프로 표현하고 그래프를 상황에 적절하게 해석하는 초기 과제에서 두 변량 사이의 함수 관계보다 산술적인 값들에 주안점을 둔다는 것이 드러났다. 이에 본 연구에서는 함수의 그래프에 대한 이해와 발달, 학생간의 차이점이 드러나는 과제에 주목하여 교사가 학생들에게 제시한 과제의 의도 및 역할, 과제에 대한 학생의 반응을 기술하였다. 특히 학생의 반응은 Castillow-Garsow(2012)가 제안한 과제를 해결하는 방식, 그 방식을 이끌어내는 추론, 과제의 해결로 나누어 분석하였다. 그 결과, 함수의 그래프 표현 및 해석에서 양들의 변화와 연속성에 대한 인식의 중요성을 확인하였다.

Keywords

References

  1. 교육부(2015). 수학과 교육과정. 교육부 고시 제2015-74호 [별책 8].
  2. 마민영.신재홍(2016). 대수 문장제의 해결에서 드러나는 중등 영재 학생간의 공변추론 수준 비교 및 분석. 학교수학, 18(1), 43-59.
  3. 박선화.변희현.주미경(2011). 중학교 학생의 수학과 학습 특성 연구. 한국교육과정평가원연구보고 RRI 2011-5.
  4. 손홍찬.류희찬(2005). 함수 지도와 수학적 모델링 활동에서 스프레드시트의 활용. 수학교육학연구, 15(4), 505-522.
  5. 안가영.권오남(2002). 함수 그래프 과제에서의 오류분석 및 처치. 한국수학교육학회지 수학교육논문집, 13(1). 337-360.
  6. 이광상.조민식.류희찬(2006). 엑셀의 활용이 일차함수 문제해결에 미치는 효과. 학교수학, 8(3), 265-290.
  7. 이종희.김부미(2003). 교수학적 처방에 따른 중학생들의 일차함수 오개념의 변화와 그 효과 분석. 학교수학, 5(1), 115-133.
  8. 이화영.류현아.장경윤(2009). 함수의 그래프 표현 및 그래프 해석 지도 가능성 탐색. 학교수학, 11(1), 131-145.
  9. 황혜정.나귀수.최승현.박경미.임재훈(2016). 수학교육학신론. 서울: 문음사.
  10. Carlson, M., Jacobs, S., Coe, E., Larsen, S., & Hsu, E. (2002). Applying covariational reasoning while modeling dynamic events: A framework and a study. Journal for Research in Mathematics Education, 33(5), 352-378. https://doi.org/10.2307/4149958
  11. Castillo-Garsow, C. (2012). Continuous quantitative reasoning. In R. Mayes & L. L. Hatfield(Eds.), Quantitative reasoning and mathematical modeling: A driver for STEM integrated education and teaching in context (Vol. 2, pp. 55-73). Laramie, WY: University of Wyoming College of Education.
  12. Ellis, A. B. (2011). Algebra in the middle school: Developing functional relationship through quantitative reasoning. In J. Cai, & E. Knuth (Eds.), Early algebraization (pp.215-238). Springer-Verlag Berlin Heidelberg.
  13. Ellis, A. B., Ozgur, Z., Kulow, T., Williams, C., & Amidon, J. (2012). Quantifying exponential growth: The case of the jactus. In R. Mayes & L. L. Hatfield (Eds.), Quantitative Reasoning and Mathematical Modeling: A Driver for STEM Integrated Education and Teaching in Context (Vol. 2, pp. 93-112). Laramie: University of Wyoming.
  14. Hackenberg, A. J. (2009). Relationships between students' fraction knowledge and equation solving. Paper presentation at the Research Pre-session of the annual conference of the National Council of Teachers of Mathematics, Washington, D.C.
  15. Lobato, J. & Siebert, D. (2002). Quantitative reasoning in a reconceived view of transfer. Journal of Mathematical Behavior, 21(1), 87-116. https://doi.org/10.1016/S0732-3123(02)00105-0
  16. Monk, S. (1992). Students' understanding of a function given by a physical model. In G. Harel & E. Dubinsky (Eds.), The concept of function: Aspects of epistemology and pedagogy (pp. 175-193). Washington, DC: Mathematical Association of America.
  17. Moore, K. C., & Thompson, P. W. (2015). Shape thinking and students' graphing activity. In T. Fukawa-Connelly, N. E. Infante, K. Keene, & M. Zandieh (Eds.), Proceedings of the 18th Meeting of the MAA Special Interest Group on Research in Undergraduate Mathematics Education (pp. 782-789). Pittsburgh, PA: RUME.
  18. Norton, A., & D'Ambrosio, B. (2008). ZPC and ZPD: Zones of teaching and learning. Journal for Research in Mathematics Education, 39(3), 220-246.
  19. Oehrtman, M.C., Carlson, M.P., & Thompson, P.W., (2008). Foundational reasoning abilities that promote coherence in students' understandings of function. In M. P. Carlson & C. Rasmussem (Eds.), Making the connection: Research and practice in undergraduate mathematics (pp. 27-42). Washington, DC: Mathematical Association of America.
  20. Steffe, L. P. (1991). The constructivist teaching experiment: Illustrations and implications. In E. von Glasersfeld (Ed.), Radical constructivism in mathematics education (pp. 177-194). New York: Kluwer Academic Publishers.
  21. Steffe, L. P. & Thompson, P. W. (2000). Teaching experiment methodology: Underlying principles and essential elements. In A. E. Kelly & R. A. Lesh (Eds.), Handbook of research design in mathematics and science education (pp. 267-306). Mahwah, NJ: Lawrence Erlbaum Associates.