체화된 인지 관점에서의 증강된 종이 기반 수학 학습 환경 설계 원리 개발 연구: 구의 부피 개념 탐구를 중심으로

• 영문명: Developing Design Principles for an Augmented Paper-Based Mathematics Learning Environment from an Embodied Cognition Perspective: Focusing on the Exploration of the Volume of a Sphere
• 발행기관: 대한수학교육학회
• 저자명: 왕효원(Hyowon Wang) 유연주(Yun Joo Yoo)
• 간행물 정보: 『학교수학』제27권 제2호, 301~335쪽, 전체 35쪽
• 주제분류: 사회과학 > 교육학
• 파일형태: PDF
• 발행일자: 2025.06.30

국문 초록

본 연구는 체화된 인지 관점에서 증강된 종이 기반 수학 학습 환경을 체계적으로 설계하기 위한 설계 원리를 개발하고, 이를 구의 부피 개념 탐구 수업에 적용하였다. 증강현실 수학 학습지는 종이 학습지를 배경으로 디지털 정보를 오버레이하여 직관적이고 몰입감 있는 학습을 유도할 수 있는 도구이며, 본 연구는 증강된 종이 기반 수학 학습 환경이 수학 개념 형성에 미치는 영향을 탐색하였다. 선행연구 분석을 통해 7가지 개념적 요소를 도출하고 초기 설계 원리를 구성한 후, 전문가 타당화와 사용성 평가를 통해 내적 타당성을 확보하였다. 이후 수업에 적용하고 회고 분석을 통해 외적 타당성을 검토하였다. 최종적으로 7가지 설계 원리(수학적 개념 기반의 원리, 자율성의 원리, 연결의 원리, 행동 유도의 원리, 지각 구조 형성의 원리, 다중양식을 활용한 반성 및 형식화 원리, 증강현실 도구의 내재화 원리)를 도출하였다. 실제 수업에서 학생들은 증강현실 도구와 종이 학습지를 연계하여 개념을 신체적으로 탐색하고, 시각적·언어적 표현을 통해 수학적 의미를 구성하였다. 연구 결과는 증강된 종이 기반 수학 학습 환경에서 증강현실 도구가 단순한 시각적 보조 수단을 넘어 체화된 학습을 지원하는 핵심 매개체가 될 수 있음을 보여주며, 교육 현장에서의 실질적 적용 가능성과 학문적 의의를 함께 제시한다.

영문 초록

This study developed design principles for an augmented paper-based mathematics learning environment (APMLE) from an embodied cognition perspective and applied them to a lesson on exploring the volume of a sphere. The AR mathematics worksheet (ARMW), which overlays digital content onto static, physical paper-based worksheets, supports intuitive and immersive learning by integrating the advantages of paper media with handheld AR-based digital tools. This study investigates how such environments affect students' conceptual understanding in mathematics. Through a literature review, seven conceptual components were identified to form initial design principles. These principles were refined through expert validation and usability testing to ensure internal validity. The revised principles were then implemented in a classroom lesson and evaluated through retrospective analysis to examine their external validity. As a result, seven final design principles were developed: (1) the Principle of Mathematical Concept Orientation, (2) the Principle of Autonomy, (3) the Principle of Connection, (4) the Principle of Action Affordance, (5) the Principle of Perceptual Structure Formation, (6) the Principle of Reflection through Multiple Modalities and Formalization, and (7) the Principle of AR Tool Incorporation. In actual classroom settings, students engaged in embodied exploration by interacting with both the AR tool and the paper worksheet, using visual and verbal representations to construct mathematical meaning. The results demonstrate that APMLE can serve not only as a visual aid but also as a central medium for supporting embodied learning and conceptual development in mathematics. This study presents both theoretical and practical implications for the design and application of AR-based tools in educational contexts.

목차

Ⅰ. 서론

Ⅱ. 이론적 배경

Ⅲ. 연구 방법

Ⅳ. 연구 결과

Ⅴ. 결론 및 논의

REFERENCES

키워드

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