수학 학습 촉진을 위한 애니메이션 자료 제작 연구: 파이썬 라이브러리 Manim을 기반으로 (Research on creating animated materials to promote math learning: Based on the Python library Manim)

목적 본 연구는 수학껓과의 특성과 수학 개념 및 원리에 대한 학생들의 이해를 돕기 위한 하나의 방안으로 애니메이션 자료 제작의 가이드라인을 제안하고, 효과적인 수학 애니메이션 자료 제작 도구인 Manim을 소개하는 데 있다.
방법 수학 애니메이션 제작 과정에 도움이 될 수 있는 애니메이션 제작 원리를 조사하고, 이를 기 제작된 수학 애니메이션 자료에 적용하여 수학 애니메이션 제작 원리로의 적합성을 알아보았다. 또한 수학 자료 제작에 활용되고 있는 지오지브라의 애니메이션 구현 기능 범위를 확인하고, 여기서 드러난 여러 기능의 한계를 Manim을 통해 그 보완 가능성을 탐색하였다. 그리고 Manim을 활용한 애니메이션 자료 제작 과정과 그 결과를 살펴보았다.
결과 채택하여 적용한 애니메이션 제작 원리가 수학 애니메이션 자료 제작 원리로 타당한지 분석 한 결과 수학껓육의 관점에서 수정⋅보완하면 좋을 것으로 판단되는 몇 가지 요건이 발견되었고, 이를 반영하여 개선한 수학 애니메이션 자료 제작 가이드라인을 도출하였다. 제작 도구의 하나인 지오지브라는 애니메이션 구성 기능을 갖추고 있으나 텍스트 조건 입력 설정, 대상 숨기기 작업 반복 등 그 구현 기능의 한계가 있었다. 이에 비해 Manim은 파이썬 기초 문법 이해가 필요하기는 하나 직관적인 명령어, 편리한 속성 변경 기능, 자유로운 표현 순서 지정, 다양한 애니메이션 효과 등 수학 애니메이션 자료 제작 면에서 큰 장점을 지닌 것으로 파악되었다.
결론 이전의 애니메이션 제작 연구에서는 수학 개념의 추상적인 특성을 충분히 고려하지 않고 있었다. 이에 수학 개념 표현과 애니메이션의 주요 대상으로의 수식 활용을 담은 개선된 가이드라인의 필요성이 대두되었다. 지오지브라는 애니메이션 구성 기능에 제한이 있어 그 기능을 넘어서는 새로운 수학 애니메이션 자료 제작 도구의 확대왿� 함께 그 필요성이 증가하고 있다. 이에 하나의 대안 제작 도구로, 간단한 명령어를 사용하는 Manim이 수학 애니메이션 제작에 매우 특화된 도구라는 것을 확인할 수 있었다.

Objectives The purpose of this study is to propose guidelines for producing animation materials as a way to help students understand the characteristics of mathematics and mathematical concepts and principles, and to introduce Manim, an effective mathematics animation material production tool.
Methods We investigated animation production principles that can be helpful in the math animation production process, and applied them to already produced math animation materials to find out their suitability as math animation production principles. In addition, the scope of GeoGebra's animation implementation functions, which are used in the production of mathematical materials, was confirmed, and the possibilities of supplementing the limitations of various functions revealed here were explored through Manim. and we looked at the process of producing animation materials using Manim and the results.
Results As a result of analyzing whether the animation production principles adopted and applied are valid for the production of mathematics animation materials, we found some requirements that should be modified and supplemented from the perspective of mathematics education, and derived improved guidelines for the production of mathematics animation materials. GeoGebra, one of the production tools, has an animation composition function, but there were limitations in its implementation functions, such as setting text condition input and repeating the target hiding operation. In comparison, although Manim requires an understanding of basic Python grammar, it was found to have great advantages in producing mathematical animation materials, such as intuitive commands, convenient property change function, free expression ordering, and various animation effects.
Conclusions Previous animation production research has not sufficiently considered the abstract nature of math concepts. accordingly, the need for improved guidelines that cover the expression of mathematical concepts, and the use of formulas as the main object of animation has emerged. GeoGebra has limitations in its animation composition function, so the need for it is increasing along with the expansion of new mathematical animation material creation tools that go beyond that function. accordingly, it was confirmed that Manim, which uses simple commands as an alternative production tool, is a very specialized tool for creating mathematical animations.