초등학생의 공간능력에서 남녀차에 관한 연구 = Study on gender differences in elementary school children's spatial ability

국문 초록 (Abstract)

대부분의 수학교육자들은 기하단원에 공간능력을 포함해야 한다고 생각한다. 그 이유는 공간능력이 기본적이고 기초적인 수학적 능력의 하나이며, 공간능력과 수학적성취와는 강한 상관관계를 가지고 있기 때문이라고 한다. 그러나 국내에는 공간능력과 수학성취와의 상관관계에 대한 연구가 이루어지지 않았다. 따라서 본 연구의 목적은 초등학생들의 공간능력에서 남녀차를 확인하고, 남녀학생의 공간능력이 도형단원 성취에 얼마나 관련이 있는지를 조사하는 것이며, 이를 바탕으로 공간능력에 대한 사회의 인식을 바르게 하고 도형단원 지도에 시사점을 얻고자 하는데 있다.
이를 위해 다음과 같은 연구문제를 설정하였다.
1. 공간능력에서 남녀차는 어떠한가?
1-1 공간능력의 각 하위 요소에서 남녀차는 어떠한가?
1-2 지역별로 공간능력의 남녀차는 어떠한가?
2. 남녀학생의 공간능력과 도형단원 성취와의 상관관계는 어떠한가?
이와 같은 연구문제를 해결하기 위해 공간능력과 도형단원 성취는 지필검사를 통한 기술적 연구를 실시하였다. 공간능력 검사는 2차원회전, 3차원회전, 반사, 블록의 수, 입체찾기, 패턴으로 도형유추의 6개 하위요소로 구성하였으며, 도형단원 성취는 해당학년 1학기 단원으로 공간능력과의 상관관계를 알아보기 위해 도형의 개념이나 성질에 관한 내용으로 구성하였다.
연구대상은 연구목적에 따라 농촌지역은 고흥군 소재의 G와 N초등학교를 선정하였고 중소도시는 순천시 소재의 B와 Y초등학교를 선정하였으며, 대도시는 광주광역시 소재의 S와 I초등학교를 선정하였다. 3학년 425명과 6학년 407명을 표본대상으로 하였다. 검사실시 방법은 공간능력 검사를 20분간 실시하고 도형단원 평가를 20분간 실시하였다. 실시 시간은 학교와 학급의 실정을 감안하여 오전 중에 실시하였다. 본 연구에 사용된 통계적 분석 방법은 점수의 평균, z-test, 일원분산분석, scheffe검정을 하였다.
본 연구의 결과를 통해 다음과 같은 결론을 얻을 수 있다.
첫째, 교육과정에 제시된 내용을 중심으로 공간능력 검사를 실시한 결과 초등학생의 공간능력은 남녀간에 차이가 없는 것으로 나타났다.
둘째, 공간능력의 하위요소는 초등학교의 여학생이 남학생에 비해 2차원회전과 3차원회전 능력에서 떨어진다고 할 수 있다.
셋째, 초등학생의 공간능력은 생활하는 지역에 따라 차이가 있음을 알 수 있었다. 이것은 공간능력이 전적으로 생물학적인 요인에 의해서만 결정되는 것이 아니라 다른 요인 특히 생활환경에 의해 영향을 받는다고 볼 수 있다.
넷째, 공간능력과 도형단원 성취와는 높지 않은 상관관계를 나타냈다. 이것은 공간능력이 초등학생의 도형단원 성취를 결정하는 주요 요인이 아니라고 할 수 있으며, 수학적 성취를 결정하는 것은 많은 다른 요인 즉, 개인적인 요인, 주변 환경적 요인, 사회 문화적 요인 등의 영향을 받는다고 볼 수 있을 것이다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Most mathematics educators claim that spatial ability needs to be included in geometry. The reason is because they believe that spatial ability is one of the most fundamental and basic mathematical skills, and spatial ability and performance in mathematics are closely knitted together in a direct relationship. However, Korea has not seen much progress on the study of the correlation between spatial ability and mathematical performance. Therefore, objectives of this study are to identify gender differences in spatial ability of elementary school students, to investigate the relationship between each gender's spatial ability and performance levels in geometry, and to use the findings to readdress for the proper social recognition of spatial ability and to lay a new foundation for spatial ability in teaching of geometry.
For this purpose, the research question were selected as follows:
1. Is there gender difference in spatial ability?
1-1. In six subtests of spatial ability, is there difference in spatial ability?
1-2. Is there any regional difference in gender difference in spatial ability?
2. Is there correlation of spatial ability and geometry achievement according to gender?
In order to solve the forementioned foundational questions, a descriptive research was conducted with written tests on spatial ability and geometry. The spatial ability test consisted of six subtests: two-dimensional rotation, three-dimensional rotation, flip, block counting, identifying solids, and recognizing shapes from patterns. Test for geometric performance was based on the first semester curriculum of the respective year. Having its primary objective in identifying correlation with spatial ability, the concept and characteristics of shapes were selected to be the main contents.
Three target research groups were chosen depending on the study objectives: School G and School N in Goheung-gun for rural areas, School B and School Y in Suncheon-si for small and medium cities, and School S and School I in Gwangju for metropolitan cities. Sample size was 425 Grade 3 students and 407 Grade 6 students. The test method employed was testing spatial ability for 20 minutes and testing geometry for 20 minutes. The tests were conducted during the morning to minimize their effect on the school schedules. The main analyses used in this study were mean of score, z-test, one-way ANOVA and scheffe test.
The conclusions drawn from the study are as follows.
Firstly, spatial ability tests conducted mainly on the contents taught in school revealed that there was no gender difference in spatial ability of elementary school students.
Secondly, in spatial ability subtests, it was found that female students had lower performance than male students in two-dimensional rotation and three-dimensional rotation.
Thirdly, it was learned that elementary school students living in different regions showed different levels of spatial ability. This implies that spatial ability is not entirely hereditary but is influenced by many other factors, especially the learning environment.
Lastly, spatial ability and geometric performance showed little correlation. This implies that spatial ability is not a determining factor in elementary students' geometric performance. It can be said that mathematical performance is influenced by many other factors such as personal factors, environmental factors, and sociocultural factors.

목차 (Table of Contents)

• 목차 = i
• 논문요약 = v
• Ⅰ. 서론 = 1
• A. 연구의 필요성 및 목적 = 1
• B. 연구 문제 = 4
• C. 용어 정의 = 4
• D. 기대되는 효과 = 6
• E. 연구의 제한점 =6
• Ⅱ. 문헌검토 = 8
• A. 공간능력과 관련된 개념 = 8
• B. 공간개념 발달에 대한 Piaget의 연구 = 16
• C. 기하 사고 수준에 대한 van Hiele의 연구 = 23
• D. 선행연구 고찰 = 27
• Ⅲ. 연구방법 및 절차 = 33
• A. 연구대상 = 33
• B. 연구방법 및 절차 = 34
• C. 검사도구 = 35
• D. 검사실시 및 자료수집 = 43
• E. 자료의 분석 = 45
• Ⅳ. 결과 및 논의 = 47
• A. 결과 = 47
• B. 논의 = 58
• Ⅴ. 요약 및 결론 = 62
• A. 요약 = 62
• B. 결론 = 63
• <참고문헌> = 65
• Abstract = 70
• 부록 1 3학년 공간능력 검사지 = 74
• 부록 2 6학년 공간능력 검사지 = 81
• 부록 3 3학년 도형단원 평가지 = 88
• 부록 4 6학년 도형단원 평가지 = 90