연합학습은 보안 및 프라이버시 측면에서 중앙 집중식 방법보다 안전하도록 설계되었음에도 불구하고 여전히 많은 취약점을 내재한다. 적대적 공격(adversarial attack)을 수행하는 공격자는 신중하게 제작된 입력 데이터, 즉 적대적 예제(adversarial examples)를 클라이언트의 학습 데이터에 주입하여 딥러닝 모델을 의도적으로 조작하여 오분류를 유도한다. 이에 대한 보편적인 방어 전략은 이른바 적대적 학습(adversarial training)으로 적대적 예제들의 특성을 선제적으로 모델에 학습시키는 것이다. 기존의 연구에서는 모든 클라이언트가 적대적 공격 하에 있는 상황을 가정하는데 연합학습의 클라이언트 수가 매우 많음을 고려하면 실제와는 거리가 있다. 본 논문에서는 클라이언트의 일부가 공격 하에 있는 시나리오에서 적대적 학습의 양상을 실험적으로 살핀다. 우리는 실험을 통해 적대적 예제에 대한 분류 정확도가 증가하면 정상 샘플에 대한 분류 정확도의 감소하는 트레이드오프 관계를 가짐을 밝혔다. 이러한 트레이드오프 관계를 효과적으로 활용하기 위해 클라이언트가 자신이 공격받는지 여부에 따라 손실함수를 적응적으로 선택하여 적대적 학습을 수행하는 방법을 제시한다.
최근 학교 현장에서는 전통적인 교수 학습 방법을 탈피한 정보통신기술을 활용한 교수 학습 방법은 거스를 수 없는 정보화 사회의 새로운 교수 학습 모형으로 보편화되어 가고 있다. 이에 본 연구에서는 현실 여건을 개선하고 교육과정이 요구하는 목표 달성을 위하여 학생들의 인터넷 사용의 대부분을 차지하는 커뮤니티 활동을 미니홈페이지라는 공간을 통해 교사와 학생 사이에 학습과 대화의 장으로 활용하기 위해 ICT 활용 교육 커뮤니티를 구축하였다. 이를 활용하여 학생들이 학습에 대한 관심과 흥미를 유발하고 시간과 장소에 구애를 받지 않으며 학생 자신이 주도적으로 학습 과제를 해결하는 학습과정으로 교수 학습 방법의 개선을 통하여 학생의 자기주도적 학습 능력이 신장되도록 ICT 활용 교육을 활성화하여 ICT 활용 교육이 우리 학교 현장에 튼튼히 뿌리를 내리는 데에 기여하고자 HTML학습을 위한 홈페이지를 블로그툴을 이용하여 구현하였다.
인터넷과 정보 통신 기술의 발달은 컴퓨터 응용 및 컴퓨팅 환경에 상당한 변화를 가져왔으며, 여러 분야에서 이들 기술이 응용되고 있다. 고도로 발전하고 있는 정보통신 기술이 교육분야에 적용 및 활용되어 기존의 교육 패러다임에 상당한 변화를 초래함으로써, 새로운 교육형태의 교육체계 구현을 통해 교육 현장에 커다란 기여를 하고 있다. 대표적인 것이 원격교육을 비롯한 e-learning, 가상교육시스템 등이 있다. 인터넷과 컴퓨터가 보편화된 현재, 많이 연구 제안되고 구현이 되어서, 실제로 온라인 상에서 실시간 혹은 비실시간으로 학습교육시스템들이 서비스되고 있다. 본 논문에서는 기존에 많이 제안된 e-Learning시스템에 협력학습의 개념을 도입하여 교수-학습자 뿐 아니라 학습자-학습자간에 상호작용을 극대화하고, 한발 더 나아가 웹을 통하여 교수의 강의 내용을 학습자가 언제, 어디서든지 멀티미디어 데이터를 제공받아서 학습 및 평가 받을 수 있는 LOD(Lecture on Demand :주문형 강의)을 도입하여 협력학습을 지원하는 e-Learning 시스템의 LOD 플랫폼의 설계를 제안한다.
최근 WBI가 발달하면서 학습자는 교수자와 의사소통을 위하여 웹이 제공하는 다양한 형태를 이용하여 상호작용을 한다. WBI에서 상호작용 수단으로 가장 보편적으로 사용되고 있는 예로 Q&A 게시판을 들 수가 있는데, 기존의 일반적인 게시판의 경우 중복 질문 등에 대한 효율적 관리 및 이용이 되지 못하고 있다. 본 논문에서는 이러한 문제점을 보완하기 위하여 반복되는 중복 질문에 자동응답처리가 가능한 게시판을 구현하였고, 또한 빈도수가 높은 중복 질문을 FAQ에 적응적으로 갱신함으로서 학습자와 교수자간에 상호작용의 효율성을 높일 수 있도록 하였다.
이 논문에서는 보다 풍부하고 정확한 정보를 제공하기 위한 구조화 된 데이터를 이용한 웹 온톨로지 확장(Population) 모델을 제안한다. 시맨틱 웹이 등장하면서 웹 온톨로지의 구축이 필수 요소가 되었으며, 더욱 정확하고 보다 풍부한 정보를 제공하기 위한 웹 온톨로지 생성 모텔에 관한 연구의 필요성이 증가하였다. 이러한 요구 사항을 충족시키기 위해서는 첫 번째로, 일관성 있고 보편적인 개념을 이용한 웹 온톨로지 스키마 생성과 이를 기반으로 한 온톨로지 간 상호운용성 향상이 요구된다. 두 번째로, 보다 풍부한 정보 제공을 위해 정의된 온톨로지를 확장할 수 있는 방법 개발이 요구된다. 이 논문에서는 메타데이터 레지스트리 (MDR, Metadata Registry)를 이용하여 생성된 구조화 된 데이터 기반의 온톨로지 학습 및 확장 모델을 제안한다. 된 데이터에 대한 개념과 이를 기반으로 한 학습 및 확장의 특징 등에 대하여 기술하고 제안 모델을 위한 시스템 구조에 대하여 기술한다.
모바일 기기의 화면 크기와 해상도의 발달로 모바일러닝은 시각장애인들의 이동성의 제한과 접근성의 문제를 해결해 줄 수 있는 학습방법이 되었다. 그러나 시각장애를 가진 학습자들은 메뉴 구조의 복잡성으로 인해 원하는 메뉴로 이동하는 것에 어려움을 겪고 있다. 본 논문에서는 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 4개의 시작메뉴를 제안한다. 4개의 시작메뉴는 모바일 기기의 화면에 4개의 코너에 시작화면을 불러오는 영역을 제공하여 시작메뉴의 선택이 쉽고, 메뉴선택을 위한 반복적인 이동횟수와 메뉴구조의 복잡도를 줄일 수 있다. 따라서 4개의 시작메뉴는 시각장애를 가진 학습자가 모바일러닝 환경에서 모바일러닝 콘텐츠를 통한 학습이 쉽게 이루어지도 도와주어 즐겁게 지식과 기술을 습득하여 정보격차를 줄일 수 있다.
컴퓨팅적 사고(Computational Thinking)는 실세계와 다양한 학문 분야에 적용될 수 있는 보편적 문제해결 능력으로 컴퓨터 과학 분야의 핵심역량이자 미래 인재가 필수적으로 갖추어야 할 소양이다. 컴퓨팅적 사고는 문제를 분석하고 문제 해결에 적합한 컴퓨팅 원리 및 전략들을 선택, 적용하는 경험을 통해 증진될 수 있다. 본 연구에서는 학습자에게 컴퓨팅적 사고를 기반으로 한 문제 해결 경험을 제공하기 위한 퍼즐기반 학습을 설계하고 초등정보영재 교육에서의 적용 가능성을 탐색하였다. 학습에 활용된 퍼즐 문항들은 학습자 수준에 맞게 구성된 서술형 퍼즐로 제약조건, 최적화, 확률, 통계, 패턴인식, 전략의 6가지 유형으로 분류된다. 퍼즐 기반 학습을 초등학교 6학년 영재학급에 적용한 결과, 학습자의 컴퓨팅적 사고 및 문제해결성향에 긍정적인 영향을 준 것을 확인하였다. 이는 컴퓨팅적 문제 해결 원리를 포함한 퍼즐 해결 경험이 흥미와 통찰을 유도하고, 실세계와 유사한 다양한 문제 해결 경험을 제공하기 때문인 것으로 판단된다.
과학 기술의 발전은 온라인 학습과 오프라인 학습을 조합한 플립 러닝(flipped-learning)이라는 새로운 형태의 수업 방법을 가져 왔다. 플립 러닝은 오늘날 교육 분야에서 보편적으로 활용되는 혼합 학습의 한 형태이다. 의학 교육과정에서 의료 인문학의 중요성을 강조하고 있음에도 불구하고 교육의 목적을 실현하기 위한 효과적인 교수 및 학습 모형이 없었다. 이 연구는 의료 인문학 수업에 플립 러닝을 적용하기 위해 수업을 설계하고 학습자의 인식을 분석하였다. 수업은 설계-개발-실행-평가의 5 단계 분석으로 구성된 ADDIE 모델을 기반으로 설계하였고, 의료인문학 도입의 목적과 의료인이 가져야 할 역량을 고려하여 수업을 재구성하고 학습자와 학습 환경을 분석했다. 교수자는 강의 영상을 제작하여 수업 전과 후에 LMS를 사용할 수 있도록 하였으며, 수업 중에 학습자와 학습자, 학습자와 교수자의 상호작용이 활발하게 이루어지도록 토론 수업을 실시하였다. 플립 러닝 의료 인문학 수업 결과는 다음과 같다. 첫째, 의학 인문 교육의 본질을 실현할 수 있다. 둘째, 의료인의 역량 강화에 기여한다. 셋째, 플립 러닝은 의학 인문학 교육의 새로운 교수 전략으로 활용할 수 있다. 이 연구의 결과는 향후 의료 인문학 수업에서 플립 러닝의 설계와 운영을 위하여 실천 방안을 제공하고 현재 이루어지는 전통적 방식의 의료인문학 수업에서 새로운 교수법 도입의 방향성을 제시하는 데 기여할 것으로 기대된다.
팬데믹으로 인해 초등교육 현장에서 온라인 수업은 보편적인 교수·학습 방법으로 자리매김하였고, 온라인 환경의 특성 및 교과 특수성을 반영해 온라인 수업을 설계하고 실행하는 것이 초등교사들에게 필수 역량이 되었다. 온라인 수학 수업의 질적 개선은 교사들이 온라인 수업에서 실제로 어떤 어려움을 겪고 있는지를 살펴보는 것으로부터 출발할 수 있고, 본 연구는 상호작용 측면에서 초등교사들이 인식하고 실행하는 정도를 조사하여 그들의 교육요구도를 확인하였다. 연구 결과, 초등학교에서 온라인 수학 수업의 설계를 위해 학습자-학습내용 상호작용과 학습자-학습자 상호작용에 관한 교육이 필요한 것으로 나타났고, 상호작용의 세부 항목별 교육요구도를 확인할 수 있었다. 더 나아가, 초등교사의 생애단계에 따라 상호작용 유형에 대한 교육요구도에 차이가 있음을 발견하였다. 이러한 결과를 바탕으로 초등교사들의 온라인 수학 수업에서 상호작용에 관한 설계 전략과 그들의 교육요구도를 반영한 교사교육의 시사점을 제안하였다.
소셜러닝의 대표적 학습인 협력학습에서의 에이전트란 학습자에게 현황이든, 환경이든, 과제이든 설명해 줄 수 있거나, 보편적이고 일반적인 방법으로 독립적인 기능을 수행할 수 있는 것이다, 이를 위해서는 에이전트 사이에서의 의사소통에 관한 정보기술 표준화 방법이 요구된다. 본 연구는 협력학습에서 사용되는 각종 에이전트들의 의사소통에 관한 데이터 모델에 관한 기술을 제시한다. 따라서 이러닝 협력학습 환경을 지원하는 많은 에이전트들의 유형을 파악하고, 이 에이전트들 간의 상호 의사소통에 관한 규칙을 갖는 데이터 모델을 설계하여 그 요소들을 정의하고자 한다. 이렇게 제시된 표준화된 데이터 모델을 기반으로 하는 다중 에이전트 시스템은 여러 응용 에이전트가 독립된 프로세스로 활동할 수 있도록 정의된 통신 데이터모델에 의해 메시지 상호 교환이 가능해진다. 본 연구는 소셜러닝에서 주를 이루는 학습방법인 협력학습 중에서 다양한 에이전트를 활용하는 경우 이를 지원하는 에이전트간의 통신에 관한 의사소통 모델 응용을 통해 원활한 협력학습이 구현되도록 기여할 것으로 기대한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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