[논문 리뷰] The Systems of Computer Mathematics in the Cloud-Based Learning Environment of Educational Institutions

Mariya P. Shyshkina, Uliana Kohut외 1명|arXiv (Cornell University)|2018. 07. 03.

Information Systems and Technology Applications참고 문헌 12인용 수 5

한 줄 요약

이 논문은 고등교육 분야에서 컴퓨터 대수 시스템(CAS)인 Maxima와 같은 도구를 클라우드 기반 학습 환경에 통합하는 것을 제안하며, 클라우드 컴퓨팅을 활용해 수학 소프트웨어에 대한 접근성을 향상시킵니다. 다양한 클라우드 서비스 모델을 평가하고, 방법론적 지침을 제시하며, Maxima 기반 구성 요소에 대한 실증적 평가를 통해 접근성과 사용성 향상을 입증합니다.

ABSTRACT

The article highlights the promising ways of providing access to the mathematical software in higher educational institutions. It is emphasized that the cloud computing services implementation is the actual trend of modern ICT pedagogical systems development. The analysis and evaluation of existing ex-perience and educational research of different types of mathematical software packages use are proposed. The methodological guidance on the organization of the cloud-based learning environment in higher educational institutions using the systems of computer mathematics (SCM) is outlined. The advantages and disadvantages of different cloud service models of access to SCM are de-scribed. The cloud-based learning component with the use of Maxima system is described and evaluated.

연구 동기 및 목표

• 고등교육 기관에서 고급 수학 소프트웨어에 대한 접근성 부족 문제를 해결하기 위해.
• 컴퓨터 수학 시스템(SCM)을 위한 클라우드 기반 배포 모델의 타당성과 효과성을 평가하기 위해.
• SCM 도구를 활용한 클라우드 기반 학습 환경을 구현하기 위한 방법론적 지침을 개발하기 위해.
• Maxima 기반 클라우드 학습 구성 요소의 성능 및 사용성 평가하기 위해.
• SCM 배포를 위한 다양한 클라우드 서비스 모델(IaaS, PaaS, SaaS)의 장단점 비교하기 위해.

제안 방법

• 연구는 다양한 수학 소프트웨어 패키지에 대한 기존 교육 연구와 실무 경험을 분석합니다.
• SCM 접근을 위한 세 가지 주요 클라우드 서비스 모델—인프라로서의 서비스(IaaS), 플랫폼으로서의 서비스(PaaS), 소프트웨어로서의 서비스(SaaS)—를 평가합니다.
• 교육적 목적을 위해 오픈소스 Maxima 시스템을 활용한 클라우드 기반 학습 구성 요소를 설계하고 구현합니다.
• 웹 기반 인터페이스를 활용해 Maxima의 계산 기능에 원격으로 액세스할 수 있도록 합니다.
• 교육적 맥락에서 사용성, 접근성, 성능을 정성적 및 정량적으로 평가하여 시스템을 평가합니다.
• 기관 배포를 위한 분석 및 구현 경험에서 유래한 방법론적 지침을 도출합니다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 클라우드 컴퓨팅은 고등교육 분야에서 컴퓨터 수학 시스템에 대한 접근성을 어떻게 향상시킬 수 있는가?
• RQ2 IaaS, PaaS, SaaS 모델 간의 상대적 장단점은 교육 현장에서 SCM을 배포할 때 어떻게 나타나는가?
• RQ3 Maxima 기반 클라우드 학습 구성 요소는 수학 교육을 지원하는 데 얼마나 효과적인가?
• RQ4 클라우드 기반 교육 환경에 SCM을 통합하기 위한 방법론적 프레임워크는 무엇인가?
• RQ5 클라우드를 통한 확장 가능하고 접근 가능한 수학 소프트웨어 배포 시 주요 과제와 해결 방법은 무엇인가?

주요 결과

• SaaS 모델은 학생과 교사에게 컴퓨터 수학 시스템을 제공하는 데 가장 간편하고 확장 가능한 솔루션을 제공한다.
• Maxima 기반 클라우드 구성 요소는 뛰어난 사용성과 접근성을 입증하여 웹 환경에서 상호작용 가능한 수학 학습을 지원한다.
• PaaS 및 IaaS 모델은 더 높은 커스터마이제이션 가능성을 제공하지만, 더 높은 관리 부담과 기술 전문성 요구가 수반된다.
• 클라우드 기반 배포 방식은 소프트웨어 설치 장벽을 크게 감소시키고 다양한 기기 간 접근성을 향상시킨다.
• 이 연구는 클라우드 통합이 고등교육 기관에서 수학 소프트웨어의 가용성과 유지보수성 향상에 기여함을 확인한다.
• 실제 구현을 통해 검증된 바, 클라우드 기반 SCM 통합을 위한 방법론적 지침이 성공적으로 도출되었다.