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The Improvement of Convergence Characteristic using the New RLS Algorithm in Recycling Buffer Structures

  • Kim, Gwang-Jun;Kim, Chun-Suck
    • 한국정보통신학회논문지
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    • 제7권4호
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    • pp.691-698
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    • 2003
  • 적응 횡단선 필터에서 수렴 속도의 개선을 위해 기존의 최소 평균 자승 알고리즘을 확장한 반복적 최소 자승 알고리즘의 탭 가중치 갱신 메커니즘에 재순환 데이터 버퍼를 이용함으로서 수렴특성을 개선시키는 효율적인 기법을 제시하였다. 본 논문은 기존의 적응 횡단선 필터에 데이터 재순환 버퍼 구조를 제안하여 새로운 RLS 탭 가중치 갱신 알고리즘을 유도하여 조화 평균 학습 곡선의 평균 자승 에러 값에 대한 반복수에 대해서 데이터 재순환 버퍼를 사용한 학습 곡선의 수렴 속도가 버퍼가 없는 경우의 재순환 버퍼 RLS 알고리즘의 수렴 속도보다 비례하여 빠르게 수렴한다는 것을 수학적인 연산을 통해 증명하였다. 채널 진폭의 왜곡의 정도와 재순환 데이터 버퍼 수에 따른 평균 자승 에러에 대한 삼차원 시뮬레이션 결과로부터 고유치 확산이 증가함에 따라 특정 값에 수렴하기 위한 요구된 샘플의 반복수가 비례하여 증가하였으며, 재순환 데이터 버퍼 수 B가 증가함에 따라 요구된 샘플의 반복수가 B배만큼 감소함으로서 제안된 구조에서 RLS 가중치 갱신 알고리즘의 수렴특성이 개선됨을 입증하였다.

토픽모델링을 활용한 SIAM Journal on Applied Mathematics의 연구 동향 분석 (Analysis of Research Trends in SIAM Journal on Applied Mathematics Using Topic Modeling)

  • 김성연
    • 한국산학기술학회논문지
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    • 제21권7호
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    • pp.607-615
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    • 2020
  • 본 연구는 텍스트 마이닝 기법을 이용하여 산업수학과 관련한 논문들의 연구 현황 및 동향을 파악하는데 목적이 있다. 이를 위해 R로 1970년부터 2019년까지 SIAM Journal on Applied Mathematics 총 4910편 논문의 제목, 초록, 주제어를 수집하였으며, LDA 알고리즘 기반의 토픽모델링 분석을 수행하였다. 수집된 자료에 대한 coherence score 분석 결과, 토픽의 최적 개수는 20개로 결정하였으며, 핵심 연구 주제들은 Gibbs 샘플링 방법을 기반으로 추출하였다. 주요 분석 결과는 다음과 같다. 첫째, 해석학과 대수학을 중심으로 계산수학, 기하학, 수학적 모델링, 위상수학, 이산수학, 확률 및 통계학 등 다양한 수학 분야에서 산업수학 관련 연구가 진행되었다. 둘째, 연대별 연구 주제의 동향을 분석한 결과, 상승하는 연구 주제는 수리생물학, 비선형편미분방정식, 이산수학, 통계학, 위상수학으로, 하강하는 연구 주제는 확률론만 나타났다. 셋째, 2015개정 수학교육과정에서 반영되지 않은 분야 중 고등학교 수학교육과정에서 다루어야 할 내용으로 기수법, 행렬, 공간벡터, 복소수가 도출되었다. 마지막으로 분석 결과를 바탕으로 우리나라의 산업수학 활성화 방안과 본 연구의 제한점 및 후속 연구를 제시하였다.

MiC 교과서의 수학적 과제의 인지적 요구 정도 분석 -함수 내용을 중심으로- (Exploration on Mathematical Tasks on Function Content in MiC 3 level Textbook)

  • 황혜정;박현파
    • 한국수학교육학회지시리즈E:수학교육논문집
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    • 제27권4호
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    • pp.449-472
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    • 2013
  • 본 연구에서는 2006년에 새롭게 출판된 MiC 교과서를 대상으로, Stein 외(2009)가 제안한 바 있는 인지적 요구 정도(cognitive demand level)에 따라 구체적이고 체계적인 분석 기준과 분석틀을 이용하여 MiC 교과서에서 다루고 있는 수학적 과제들의 유형을 분석하고자 하였다. MiC 교과서에서 다뤄지는 내용은 크게 수, 대수, 기하와 측정, 자료 분석과 통계인데, 본 연구에서는 모든 영역의 내용을 다루기에는 너무나 양이 방대하여, 본 연구에서는 학교 안팎의 실생활 소재나 문제 상황이 보다 풍부한 함수 영역을 선정하여 이에 한정하여 다루었다. 다만, MiC 교과서는 level 1, 2, 3의 세 권으로 구분되어 있는데, 함수 내용은 Level 3에만 제시되어 있으므로 본 연구에서는 level 3만을 대상으로 한다. 이 연구를 통하여 궁극적으로 MiC 교과서의 수학적 과제가 얼마만큼 융통성 있게 풍부하게 다뤄지는가를 분석을 통하여 파악해 봄과 동시에, 이로부터 도출된 양질의 결과를 토대로 우리나라 교과서 개발 및 구현을 위한 시사점을 도출하고자 한다.

인공지능(Artificial Intelligence)과 대학수학교육 (Artificial Intelligence and College Mathematics Education)

  • 이상구;이재화;함윤미
    • 한국수학교육학회지시리즈E:수학교육논문집
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    • 제34권1호
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    • pp.1-15
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    • 2020
  • 첨단 정보통신기술(ICT)인 인공지능(AI), 사물인터넷(IoT), 빅데이터(Big Data) 등이 사회와 경제 전반에 융합돼 혁신적인 변화가 일어나는 요즘, 헬스케어, 지능형 로봇, 가정용 인공지능 시스템(스마트홈), 공유자동차 등은 이미 우리 생활에 깊이 영향을 미치고 있다. 이미 오래전부터 공장에서는 로봇이 사람 대신 일을 하고 있으며(FA, OA), 인공지능 의사도 병원에서 활동을 하고 있고(Dr. Watson), 인공지능 스피커(기가지니)와 인공지능 비서인 구글 어시스턴트가 자연어생성을 하며 우리를 돕고 있다. 이제 인공지능을 이해하는 것은 필수가 되었으며, 인공지능을 이해하기 위해서 수학의 지식은 선택이 아니라 필수가 되었다. 따라서 이런 일들을 가능하게 해주는 수학지식을 설명하는 역할이 수학자들에게 주어졌다. 이에 본 연구진은 인공지능과 머신러닝(Machine Learning, 기계학습)을 이해하기 위해 필요한 수학 개념을 우리의 실정에 맞게 한 학기(또는 두 학기) 분량으로 정리하여, 무료 전자교과서 "인공지능을 위한 기초수학"을 집필하고, 인공지능 분야에 관심이 있는 다양한 전공의 대학생과 대학원생을 대상으로 하는 강좌를 개설하였다. 본 논문에서는 그 개발과정과 운영사례를 공유한다. http://matrix.skku.ac.kr/math4ai/

특별보충과정 학생들의 문제해결수행에 대한 사례연구 (A case study on the mathematical problem solving performance of simultaneous equations for the students from a remedial course)

  • 고상숙;이상희
    • 한국학교수학회논문집
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    • 제9권1호
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    • pp.105-120
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    • 2006
  • 제 7차 교육과정은 각 단계의 내용을 제대로 이해하지 못하는 학생들에게 특별보충과정을 이수하게 하고 있으나 체계적인 교육이 뒷받침이 되지 않아 수학부진아는 갈수록 증가하고 있는 추세이다. 특히 연립방정식의 경우는 실생활과 관련이 없이 단순한 문제풀이로만 배우고 있어 학생들의 문제해결력에 부정적인 영향을 미치고 있다. Schoenfeld는 Polya의 문제해결과정을 좀 더 세부적으로 분류 조사하여 문제해결에 필요한 주요 지식과 행동을 묘사하였다. 본 연구는 Schoenfeld의 주장을 바탕으로 문제해결 수행과정을 조사하기위해 2명의 학생을 대상으로 17차시로 단계별로 구성한 연구지도안을 중심으로 학생의 자원, 발견술, 통제, 신념체제를 조사하였다. 자원에서 학생은 정의에 의한 지식과 기초지식이 부족하거나 어려움에 부딪힐 때는 직관적인 지식의 활용비율이 높은 성향을 보였으나 연구가 진행됨에 따라 알고리즘 절차를 실행하기 위한 능력, 발전적이 형태인 일상적인 절차에 대한 사용비율이 높아졌고 발견술, 통제, 신념체계 영역에서도 급진적인 변화를 나타내었다.

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학교수학 교과서에서 사용하는 정의에 관한 연구 (A Study on the Definitions Presented in School Mathematics)

  • 우정호;조영미
    • 대한수학교육학회지:수학교육학연구
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    • 제11권2호
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    • pp.363-384
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    • 2001
  • The purpose of this thesis is, through analysing the characteristics of the definitions in Korean school mathematics textbooks, to explore the levels of them and to make suggestions for definition - teaching as a mathematising activity, Definitions used in academic mathematics are rigorous. But they should be transformed into various types, which are presented in school mathematics textbooks, with didactical purposes. In this thesis we investigated such types of transformation. With the result of this investigation we tried to identify the levels of the definitions in school mathematics textbooks. And in school mathematics textbooks there are definitions which carry out special functions in mathematical contexts or situations. We can say that we understand those definitions, only if we also understand the functions of definitions in those contexts or situations. In this thesis we investigated the cases in school mathematics textbooks, when such functions of definition are accompanied. With the result of this investigation we tried to make suggestions for definition-teaching as an intellectual activity. To begin with we considered definition from two aspects, methods of definition and functions of definition. We tried to construct, with consideration about methods of definition, frame for analysing the types of the definitions in school mathematics and search for a method for definition-teaching through mathematization. Methods of definition are classified as connotative method, denotative method, and synonymous method. Especially we identified that connotative method contains logical definition, genetic definition, relational definition, operational definition, and axiomatic definition. Functions of definition are classified as, description-function, stipulation-function, discrimination-function, analysis-function, demonstration-function, improvement-function. With these analyses we made a frame for investigating the characteristics of the definitions in school mathematics textbooks. With this frame we identified concrete types of transformations of methods of definition. We tried to analyse this result with van Hieles' theory about levels of geometry learning and the mathematical language levels described by Freudenthal, and identify the levels of definitions in school mathematics. We showed the levels of definitions in the geometry area of the Korean school mathematics. And as a result of analysing functions of definition we found that functions of definition appear more often in geometry than in algebra or analysis and that improvement-function, demonstration-function appear regularly after demonstrative geometry while other functions appear before demonstrative geometry. Also, we found that generally speaking, the functions of definition are not explained adequately in school mathematics textbooks. So it is required that the textbook authors should be careful not to miss an opportunity for the functional understanding. And the mathematics teachers should be aware of the functions of definitions. As mentioned above, in this thesis we analysed definitions in school mathematics, identified various types of didactical transformations of definitions, and presented a basis for future researches on definition teaching in school mathematics.

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남북한 중등학교 수학교육의 통합방안 모색 (A Comparative Study on the Secondary School Mathematics Education of South and North Korea)

  • 우정호;박문환
    • 대한수학교육학회지:수학교육학연구
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    • 제12권1호
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    • pp.49-70
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    • 2002
  • There have recently been increasing exchanges between South and North Korea in many areas of society, involving politics, economics, culture, education. In response to these developments, research activities are more strongly demanded in each of these areas to help prepare for the final unification of the two parts of the nation. In the area of mathematics education, scholars have started to conduct comparative studies of mathematics education in South and North Korea. As a response to the growing demand of the time, in this thesis we compared the secondary mathematics education in South Korea with that in North Korea. To begin with, we examined the background of education, in North Korea, particularly predominant ideological, epistemological and teaching theoretical aspects of education in North Korea. Thereafter, we compared the mathematics curriculum of South Korea with that of North Korea. On the basis of these examinations, we compared the secondary school mathematics textbooks of South and North Korea, and we attempted to suggest a guideline for researches preparing for the unification of the mathematics curriculum of South and North Korea. As a communist society, North Korea awards the socialist ideology the supreme rank and treats all school subjects as instrumental tools that are subordinated to the dominant communist ideology. On the other hand, under the socialist ideology North Korea also emphasizes the achievement of the objective of socialist economic development by expanding the production of material wealth. As such, mathematics in North Korea is seen as a tool subject for training skilled technical hands and fostering science and technology, hence promoting the socialist material production and economic development. Hence, the mathematics education of North Korea adopts a so-called "awakening teaching method," and emphasizes the approaches that combine intuition with logical explanation using materials related with the ideology or actual life. These basic viewpoints of North Korea on mathematics education are different from those of South Korea, which emphasize the problem-solving ability and acquisition of academic mathematical knowledge, and which focus on organizing as well as discovering knowledge of learners' own accord. In comparison of the secondary school mathematics textbooks used in South and North Korea, we looked through external forms, contents, quantity of each area of school mathematics, viewpoints of teaching, and term. We have identified similarities in algebra area and differences in geometry area especially in teaching sequence and approaching method. Many differences are also found in mathematical terms. Especially, it is found that North Korea uses mathematical terms in Hangul more actively than South Korea. We examined the specific topics that are treated in both South and North Korea, "outer-center & inner-center of triangle" and "mathematical induction", and identified such differences more concretely. Through this comparison, it was found that the concrete heterogeneity in the textbooks largely derive from the differences in the basic ideological viewpoints between South and North Korea. On the basis of the above findings, we attempted to make some suggestions for the researches preparing for the unification in the area of secondary mathematics education.

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영재학교 수학과 교육과정 분석 -내용 영역과 교과 역량을 중심으로- (An Analysis on the Mathematics Curriculum of Gifted High School - Focusing on Content Area and Subject Competency-)

  • 이은경;전영주
    • 한국학교수학회논문집
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    • 제21권1호
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    • pp.1-18
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    • 2018
  • 본 연구의 목적은 국내 유일의 수학영재 전일제 교육기관인 영재학교의 수학과 교육과정 분석을 통해 우리나라 수학영재교육의 현황을 파악하고 영재 교육과정 개선을 위한 시사점을 제공하는데 있다. 이를 위해 정규 수학과 교육과정의 내용 체계와 2015 개정 교육과정이 제시하고 있는 수학교과 역량을 규준으로 분석기준을 추출하였으며, 이를 토대로 각 영재학교의 수학과 교육과정을 대상으로 분석하였다. 그 결과 첫째, 내용 영역은 해석학과 대수학 영역에 편중되어 있는 것으로 나타났다. 둘째, 교과 역량은 문제 해결 역량이 가장 강조되고 있는 반면 정보처리와 의사소통 역량은 상대적으로 적게 강조되고 있다. 셋째, 기하학 영역은 일반 고등학교 교육과정의 수준으로만 다루고 있다. 넷째, 강의교재의 경우, 대부분 대학교재를 사용하고 있으며 영재학교 자체 제작 교재는 극히 일부분 사용하고 있는 것으로 조사되었다. 다섯째, 교육과정 압축과 상급학년 내용 학습으로 이루어진 속진 위주의 교육과정을 운영하고 있다는 결론과 시사점을 얻었다.

함수적 상황에 대한 초등학생들의 공변추론 사례연구 (A Case Study on the Students' Covariational Reasoning in the Continuous Functional Situations)

  • 허준호;박만구
    • 한국수학교육학회지시리즈C:초등수학교육
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    • 제21권1호
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    • pp.55-73
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    • 2018
  • 본 연구의 목적은 초등학교 4학년 학생들이 그래프가 아닌 언어적 표현이나 대응표, 기하학적 패턴 등으로 표현된 함수 과제에서 연속적으로 변하고 있는 두 양의 변화에 대한 공변추론 수준을 파악하고 공변추론 수준 및 추론 과정에 나타나는 특징을 분석하는 것이다. 연구 참여자들은 검사지를 통해 선정된 초등학교 4학년 학생 7명이며, 선정된 학생들의 학습지 분석 및 면담을 실시하였다. 연구 결과 학생들의 공변추론 수준은 5가지로 파악되었으며, 공변추론 수준에 따라 양적 문제 상황에서 다른 추론과정을 보였다. 특히, 공변추론 수준이 낮은 학생들은 두 변수의 파악에 어려움을 가지고 있었고 대응표를 중심으로 문제를 해결한 반면, 연속공변 수준의 학생들은 시간 변수의 흐름을 생각할 수 있다는 차이가 있었다. 연구 결과로부터 공변추론 관련 다양한 과제의 제시와 각 과제의 의미에 대한 교사들의 탐구가 필요함 등을 시사점으로 제시하였다.

초등학교 6학년 수학 우수아들의 대수 기호 감각 실태 분석 (Symbol Sense Analysis on 6th Grade Elementary School Mathematically Able Students)

  • 조수경;송상헌
    • 한국초등수학교육학회지
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    • 제14권3호
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    • pp.937-957
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    • 2010
  • 본 연구는 우리나라 초등학교 6학년 수학 우수아들이 보여주는 대수 기호 감각에 대한 인식과 이해 정도를 바탕으로 그들이 실제로 문자 기호를 표현하는 과정을 분석하여 대수 학습을 위한 시사점을 제안하는 것이다. 이를 위하여 Arcavi(1994)와 Driscoll(1999)의 연구에서 제시한 문항을 초등 우수아의 수준에 맞게 수정 보완하여 기호 감각의 5가지 구성요소(기호 도입의 필요성 인식, 기호의 의미 읽기, 맥락에 적합한 기호 선택, 기호의 시각화를 통한 패턴 추측, 다른 맥락에서 기호의 역할)를 검사할 수 있는 문항을 선정하였고 그 결과를 집단의 수준별, 유형별로 분석 하였다. 초등학교 6학년 수학 우수아들의 대수 기호 감각에 관한 학습 실태를 분석한 결과 학생들은 자신이 소속한 집단별(대학부설 과학영재교육원_A수준; 교육청부설 영재교육원 및 영재학급_B수준; 그리고 일반학급 우수아_C수준)로 차이점이 나타났으며, 요소별로도 대수적 기호의 의미 이해를 중심으로 그 특성이 뚜렷하였다. 기호 감각의 5개 요소는 완전하게 구분되는 것이라기보다는 기호의 의미 읽기를 중심으로 내적으로 밀접하게 관련되어 몇 가지 요소의 조합에 의하여 드러남을 알 수 있었다.

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