이미지 자료에 대한 고등학교 인공지능 수학 학습자료 개발과 적용에 관한 연구

목적 본 연구의 목적은 고등학교 인공지능과 행렬 수업을 위한 학습 자료를 개발하여 고등학생을 대상으로 한 학습 자료의 내용과 방법 및 이론과 실제의 연결성을 촉진하고 수학교육적 효과를 파악하는 것이다. 방법 이를 위하여 행렬을 이용한 이미지 자료의 표현과 처리에서 MNIST 데이터셋과 행렬의 곱셈을 활용하여 인공신경망의 이미지 데이터 분류 원리를 탐구할 수 있는 학습 자료를 개발하였고 고등학교 학생 20명을 대상으로 개발한 학습 자료를 적용·분석하여 학습 자료를 완성하였다. 결과 개발된 인공지능 수학 학습 자료는 학생들이 인공지능 원리와 행렬 개념을 직관적으로 이해하는데 유용했으며 실제 이미지 자료 처리에 적용하면서 수학적 유용성과 가치를 체감할 수 있었다. 또한 학습 과정에서 논리적 사고가 자극되고 발전적으로 수학을 학습할 수 있었다. 결론 본 연구의 과정과 결과는 향후 인공지능 수학 학습에 관한 접근과 자료 개발 등에 시사점을 줄 수 있을 것으로 기대된다.

Objectives The purpose of this study is to develop teaching and learning materials for math classes for matrix with artificial intelligence, to promote the content, methods, and connection between theory and practice of learning materials for high school students, and to understand educational effects as math education materials. Methods We developed teaching and learning materials that can explore the image data classification principle of artificial neural networks using matrix multiplication and the MNIST dataset in the representation and process-ing of image data using matrices, and applied and analyzed the developed learning materials for 20 high school students to complete the learning materials. Results The developed materials were useful for students to intuitively understand the principles of artificial in-telligence and matrix concepts, and to appreciate the mathematical usefulness and value while applying them to actual image data processing. In addition, logical thinking was stimulated and students could learn mathematics in a developmental way during the learning process. Conclusions The process and results of this study are expected to provide implications for future approaches and material development for artificial intelligence math learning.