이차방정식 활용 수업에 대한 교사의 가르친 지식

교사A, B, C 모두 이차방정식 활용 첫 시간에 이차방정식의 활용문제 푸 는 단계를 먼저 설명하였다. 이때, 교사A는 활용문제 푸는 단계만 함께 살 펴보고 예제를 보여주지 않고, 학생들이 직접 풀어보도록 하였다. 반면, 교 사B는 이전에 학습했던 활동으로부터 활용 문제 푸는 단계를 정리하고, 교 사C는 활용 문제 푸는 단계를 제시하고, 예제의 문제로부터 그 단계에 맞 는 풀이를 보여주었다. 이때, 교사B는 활용 문제 푸는 단계를 설명하기 전 에 이차방정식 풀이 방법을 정리해주고, 교사C는 활용문제를 푸는 단계인 방정식 풀이 단계에서 풀이 방법을 정리하여 설명해주었다.

(1) Poly의 문제해결 단계로 가르친 교사A

교사A는 Polya가 제시한 문제 해결 단계인 이해, 계획, 실행, 반성으로 설명하며, 모든 방정식 단원에서 이와 같은 단계로 가르치고 있었다. 교사 A와 함께 수업한 학생들은 활용 문제 푸는 단계를 하나의 흐름으로 배우 고 있었으므로, [그림 Ⅴ-11]과 같이 교사의 질문에 답하면서 활용 문제 푸 는 단계를 상기하였다. 교사A가 가르친 활용 문제 푸는 단계와 교과서에서 제시된 단계는 용어의 표현도 달랐지만, 미지수를 놓는 단계에 있어서도 차이가 있었다. 교과서에서는 미지수를 로 놓는 것을 1단계로 놓은 반면, 교사A는 Polya가 제시한 것처럼 2단계인 계획 단계에서 미지수를 무엇으로 놓을지, 식은 어떻게 세울 것인지를 한다고 설명하였다. 게다가 교과서에서 는 마지막 단계에서 구한 해가 문제의 뜻에 맞는지 확인하기 위해 대입해 서 참인지 살펴보는 과정이 있는 반면, 교사A가 제시한 마지막 단계는 문 제의 뜻에 맞는 의 값을 찾는 것만 제시하였다.

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[그림 Ⅴ-11] 교사A의 활용문제 푸는 단계

교사A는 각 단계에 대하여 Polya가 언급했던 내용의 일부를 중학생 수준 에 맞게 설명하거나 변형하여 제시하고 있었다. 문제를 이해할 때는 무엇 을 구하라는 것인지, 즉 미지인 것이 무엇인지, 주어진 조건이 무엇인지에 대한 질문을 해야 한다고 하였다. Polya가 설명한 문제이해 단계에서는 문 제에서 주어진 조건이 부족하거나 넘칠 수 있다고 설명하고 있지만, 교사A 는 교과서에서 주어진 문제들은 조건이 모두 충분하게 주어진다고 설명하 고 있다. 따라서 계획단계에서 교과서에 주어진 조건을 모두 사용하여 풀 도록 가르치고 있었다. 계획 단계에서는 식 세우기 전략으로 미지수 정하 기와 식 세우기를 해야 하며, 반성 단계에서는 구한 값이 문제의 뜻에 맞 는지 살펴보는 것으로서, 문제에 맞는 답을 찾는 마지막의 반성단계를 꼭 짚어줘야 한다고 말하고 있다.

따라서 교사A는 실제 가르칠 지식과 학문적 지식 사이의 연결점을 찾아 학생들의 수준에 맞게 가르치고 있으며, 이에 따라 학생들이 모든 활용 문 제 푸는 단계를 하나의 용어와 개념으로 학습하고 있음을 살펴볼 수 있다.

(2) ‘해 판별하여 답 표현하기’를 강조한 교사B

교사B는 먼저 이차방정식 풀이 방법에 대해 정리한 후, 이차방정식 풀이 에서 살펴보았던 문제 상황으로부터 이차방정식 활용 문제 푸는 단계를 설 명하였다. 그리고 단계에 따른 예제 풀이 없이 모둠별로 학습지에 있는 문 제를 풀어보도록 하였다.

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교사B는 이차방정식을 공부하는 이유로부터 이차방정식 풀이 방법에 대 한 필요성을 제시하면서 [그림 Ⅴ-12]와 같이 정리를 하였다. 이차방정식을 공부하는 이유에 대해 어떠한 궁금한 상황으로부터 출발해서 방정식이 나 오게 됨을 강조해주었다. 이차방정식의 풀이는 크게 인수분해가 되는 것과 되지 않는 것으로 나누어 2가지 방법으로 풀 수 있다고 정리하고 있다. 인 수분해는 이차식을 일차식과 일차식의 곱으로 나누어 차원을 낮춰서 푼다 고 설명하고 있다. 즉, 이차방정식도 결국 우리가 알고 있는 일차방정식의 형태로 바꾸어서 풀 수 있음을 설명하는 것이다. 인수분해가 되지 않는 경 우는 제곱근의 원리를 이용하여 ‘(완전제곱식)=수’의 꼴로 바꾸어 풀 수 있고, 이러한 일이 반복되다보니 편리한 방법으로 근의 공식을 사용한다고 하면서 이차방정식의 풀이에 대하여 테크닉적인 측면과 이론적인 측면 모 두를 제시하며 전체적인 개관을 다시 짚어주었다.

[그림 Ⅴ-12] 교사B의 이차방정식 풀이 정리 [교사B의 1차시 수업 중]

교사B: (칠판에 이차방정식을 적으며) 자, 이차방정식을 공부하는 이유가 뭘까요?

재원: 해나 근을 구하기 위하여.

교사B: 어, 맞아요. 해나 근을 구하기 위해서 하는 거지? (...) 궁금한 상황에서부터 우 리가 방정식을 세웠을 거야. 자, 해를 구하기 위해서 우리가 공부를 지금 하고 있 습니다. 해는 어떤 방법으로 구할 수 있었죠? 두 가지 경우가 있었죠?

가일: 인수분해와 근의 공식 학생들: 인수분해

교사B: 맞아요. (칠판에 ①옆에 인수분해를 적으며) 인수분해를 이용해서 차원을 좀 낮 춰서 푸는 방법이었지? 원래는 (이차식)=0으로 되어 있는 식인데, 어떤 꼴로 바꾸 는 거야? (칠판에 괄호 괄호를 적으며) 이차식을 뭘로 바꿔요 우리가?

학생들: 일차식.

교사B: 일차식과 일차식의 곱으로 바꾸는 거죠? 그러면 각각을 무엇으로 만드는?

- 166 - 학생들: 영

교사B: 0으로 만드는 값들을 찾아냄으로서 우리가 사실은 일차방정식 때의 원리를 활 용할 수 있는 상태로 우리가 바꾸어서 해를 구하는 거죠? 맞나요?

(중략)

교사B: AB=0. 우변이 0인 상태에서 좌변을 인수분해 해야 된다. (...) 그런데 인수분해 하는 방법은 뭐? 치명적인 약점이 있었죠? 뭐?

나일: 인수분해가 안 되는 경우가…

교사B: 그래. 인수분해가 안 되는 경우도 있어요. 그럴 때 쓰는 방법이 어떤 걸 이용한 다?

학생들: 근의 공식/ 제곱근

교사B: 맞아요. 제곱근의 원리를 이용한다. 제곱근의 개념을 사용하려면 형태가 어떤 형태가 되면 우리가 사용할 수 있었죠?

(중략)

교사B: (...) 이러한 일이 너무 자주 일어나니까 우리가 뭐까지 만들어냈죠?

다일: 공식

교사B: 그렇지. 공식. 무슨 공식이야? 뭘 만들어내는 공식이었어?

라일: 근의 공식

교사B는 텃밭의 상황을 예로 들면서 활용 문제 푸는 단계를 [그림 Ⅴ -13]과 같이 학생들과 함께 정리했다. 학생들은 문제 상황이 주어지면 가 장 먼저 할 일로 식을 세우는 것을 생각하였다. 이에 대해 교사B는 식을 세우기 위해 미지수 설정이 필요함을 이야기하며 그것을 첫 번째 단계로 언급해주었다. 그리고 미지수를 무엇으로 정하느냐에 따라 식 자체가 달라 질 수 있음을 설명하였다. 그리고 교과서에서 마지막 단계로 주어진‘구한 해가 문제의 뜻에 맞는지 확인한다’대신에‘해 판별하여 답 표현하기’라 는 표현을 사용하였다. 이때, 교사B는 교과서에 제시된 확인하기 단계를 명확하게 나타내도록 하기 위해‘판별’,‘표현’이라는 용어를 사용하면 서, 이차방정식을 풀어서 나온 답 중에 맞는 것만을 판별해서 답으로 표현 하도록 하고 있다. 그러나 교사의 이러한 표현에는 교과서에 제시된 것과 다르게 검산의 개념이 들어있지 않다.

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[그림 Ⅴ-13] 교사B의 활용문제 푸는 단계 [교사B의 1차시 수업 중]

교사B: 5m로 했을 때 이 텃밭을 같은 길이만큼 늘릴 거예요. 늘려서. 같은 길이로 늘 리는데 이 길이가 얼마나 늘어났는지에 대해서 궁금한 거야. (...) 그러면 얼마나 늘어났는가 라는 것을 우리가 생각을 할 때 맨 처음에 무슨 일부터 하게 될까?

마일: 식을 세워요.

(중략)

교사B: 그렇죠. 늘어난 길이를 로 정한다라는 것을 우리가 명시를 해야 되겠지? 그래 서 사실은 우리가 방정식을 세우기 전에 제일 첫 번째 단계로 의 또는 라고 할 필요가 없다면 미지수 정하기가 가장 첫 번째 단계다 라고 볼 수 있어요. 왜냐 면 미지수를 뭘로 정하냐에 따라서 식 자체가 조금씩 달라질 수 있어요. (,,,) 두 번째는 여러분이 말한 대로 방정식을 세우겠죠? 그럼 세 번째는 뭘 하게 될까?

바일: 해를 구해요.

교사B: 응. 해를 구하겠지? 조금 전에 본 것처럼. 식을 세웠으면 방정식을 풀 겁니다.

그쵸? 자 푼 다음에 맨 마지막에는 어디로 다시 가야될까?

사일: 검토 (중략)

교사B: 2개정도씩 나오겠죠? 중근일 때는 1개 나올 수도 있겠지만. 그럼 그 두 개를 모두다 이 문제에 적합한 답으로 택할 것인지 안택할 것인지를 판단해야 되겠지?

그치? 그래서 해를 판단하여 답을 표현하는 과정이 필요합니다.

교사B는 이차방정식 활용 문제 푸는 단계에서 가장 중요한 것으로 해가 주어진 상황에 맞는지 해 판별하여 답을 표현하기, 그 다음으로 미지수 정 하는 것을 들었다. 따라서 활용 문제를 푸는 마지막 단계인‘해를 판별하 여 답 표현하기’에서 답을 찾아냈다고 하더라도 왜 그것을 선택했는지에 대해 이유를 적어보도록 하였다. 또한, 미지수를 무엇으로 정하면 좋을지, 그것을 미지수 무엇으로 놓을 것인지 정확하게 표현해보도록 지속적으로

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강조하고 있었다. 이때, 미지수를 무엇으로 잡는 가에 대해서는 본인의 의 지가 들어가는 부분이라고 생각해서, 구하고자 하는 것을 로 놓으라는 말 을 하지는 않는다고 하였다. 만일 미지수 정하는 것을 문제에서 구하고자 하는 값으로 놓도록 기계적으로 가르칠 경우, 어떠한 상황에 부딪혔을 때 문제를 해결할 수 있는 능력을 상실한다고 보고 있었다. 따라서 학생마다 관계를 파악하기 편한 것으로 미지수를 잡을 수 있도록 하고, 식을 세운 후부터는 알고리즘적인 것이기 때문에 기계의 도움으로도 풀 수 있다고 생 각하였다. 교사B는 앞으로 기계가 할 수 있는 것을 빼고, 인간이 할 수 있 는 부분이 무엇인가를 생각했을 때, 사람의 의지가 들어갈 수 있는 부분은 미지수 잡는 것과, 확인하기 단계이기 때문에 이 두 가지를 강조한 것이다.

[교사B와의 인터뷰 중]

교사B: 그 해의 의미를 곱씹어 보는 거. 얘가 이 상황에서 맞는 해인지 아닌지를 곱씹 어보는 거에 대해서 얘기 했던 거 같고. 두 번째는 미지수를 무엇으로 설정하는 지에 대해서도 얘기했던 것 같아요. 왜냐면 그거는 바뀔 수 있는 거고. 이게 어떻 게 보면, 그 과정에서 유일하게 내 의지가 들어가는 부분이잖아요. (...)그 다음부 터는 알고리즘이잖아요. 그럼 사고가 필요 없어도 가는 거고. 그런데 답이 나왔을 때 그 답에 대해서 선별하는 것은 내가 필요한 거고. 기계가 할 수 있는 일은 빼 고 인간이 할 수 있는 부분에 대해서 많이 강조하는 편이예요.

교사B가 강조하는 단계인 미지수 잡는 것을 학생들이 어려워하면, 무엇 을 구하고 싶은지에 대한 발문으로부터 질문을 좀 더 해서 이끌어내 준다 고 하였다. 그리고 구하고자 하는 것을 로 잡았는데 관계를 파악하지 못 하여 식을 잘 세우지 못한 경우에는 무엇이 같은지를 먼저 살펴볼 수 있도 록 한 단계를 더 짚어준다고 하였다.

(3) 교과서의 가르칠 지식의 단계의 설명을 변형한 교사C

교사C는 교과서에서 제시된 활용 문제 푸는 단계는 어느 단원에서나 똑 같이 제시하고 있다고 보기 때문에, 모든 활용 문제 푸는 단계를 같은 방 식으로 설명한다고 하였다.