본 연구의 목적은 실제 학교 현장에서 AI 교육과 관련된 수업들의 사례를 분석하여, 초등학교 AI 교육의 방향을 제시하는 것이다. 이를 위해 AI 교육 기반의 초등학교 수업 사례로 19개의 수업을 수집하였다. 수업 사례를 분석한 결과에 따르면, AI를 학습내용과 방법의 혼합적 측면에서 수업을 설계하였음을 확인하였다. 성취기준과 학습목표를 분석한 결과, AI를 도구적 관점에서 활용한 8개 수업에서 기억, 이해, 적용에 관한 행동 동사가 발견되였다. 수업을 도입, 전개, 정리단계로 나누었을 때, AI 교육 요소는 전개 단계에서 가장 많이 나타났다. 한편 전개 단계에서 AI 교육 요소의 학습내용과 학습방법의 비율을 살펴보았을 때 학습방법으로서 AI 교육을 접근하는 학습시간이 압도적으로 높았다. 이를 토대로 다음과 같은 시사점을 도출하였다. 첫째, 학교, 학년 교육과정을 설계할 때, 학습 내용과 방법으로서의 AI를 포괄적으로 다룰 수 있도록 설계해야 한다. 둘째, AI에 대한 이해를 보완하기 위해 단기적으로는 실과 교과나 창의적 체험활동에서의 시수 확보가 요구되며, 장기적으로는 정보 교과의 확보가 필요하다.
본 원고는 대학에서 배우는 수학적 지식이 사회가 필요로 하는 인력이 갖추어야 할 지식 및 능력과 어떤 관계가 있는지를 구체적으로 확인해 주는 대학 수학교육 논문이다. 최근 3D 프린팅의 상용화가 가속화되면서, 각 분야에 적용할 수 있는 3D 프린팅의 고급 기술개발이 중요한 과제로 떠오르고 있다. 이 과정에서, 수학적 지식의 적절한 활용은 필수적이다. 따라서 본 연구는 대학에서 배우는 수학적 지식을 바탕으로, 시간과 장소에 구애받지 않고 누구나 무료로 3D 프린팅 기술을 활용할 수 있도록 하는 클라우드 컴퓨팅 환경을 제공하고, 그를 활용하여 얻은 성과를 공유하는데 그 목적이 있다. 이러한 목적을 달성하기 위하여 한국에 맞게 자체적으로 개선한 오픈소스 소프트웨어 "Sage" 기반의 서버를 이용하여, 3D 프린팅에 필요한 STL 도면 파일을 생성하는 프로그램과 웹(Web) 도구를 개발하였다. 본 논문에서는 새롭고 혁신적인 3D 프린팅 환경을 바탕으로, 수학적 모델링의 기초지식인 미적분학과 선형대수학을 중심으로 우리가 형상화한 다양한 3D 객체(Object)들의 개발 과정을 공유하며, 이 과정을 같이 경험하는 수학전공자들이 대학에서 배운 전문 지식을 활용하여 3D 프린팅의 다양한 관련 분야로 진출하여 그 역량을 발휘 할 수 있는 비전을 제시한다. 특히 수학을 전공한 인력이 3D프린터를 보다 창의적이고 혁신적으로 활용할 수 있는 인력, 그리고 이들을 교육하는 인력으로 성장할 수 있다는 것을 확인한다.
많은 나라들에서 최근 초중고생에게 컴퓨터 프로그래밍 교육을 의무적으로 실시하고 있다. 일반적으로 컴퓨터 프로그래밍이 초중고생이 배우기 어렵기에, 게임 프로그래밍을 프로그래밍 수업에 적용해 학생들의 수업 동기와 만족도가 높아졌다는 기존 연구들이 다수 발표되었다. 우리는 중학생의 컴퓨터 프로그래밍 수업에 앱 인벤터 게임 작성을 활용하고 그 학습 효과를 분석하는 연구를 진행했다. 본 논문에서는 우리가 수업 시간에 활용했던 앱 인벤터 게임들의 명세 및 우리의 수업 모델을 기술한다. 또한 게임 프로그래밍을 활용한 프로그래밍 수업이 컴퓨팅 사고력, 창의적 사고력 및 프로그래밍에 대한 인식에 미치는 변화를 분석했다. 분석 결과, 중학생들의 이들 능력 및 긍정적 인식이 크게 개선됨을 알 수 있었다. 또한 짝 학습인 하브루타(Havruta) 학습을 프로그래밍 수업에 적용해 이것이 일반 빙식에 비해 학습 성과를 높임을 알 수 있었다.
본 연구는 체화된 인지의 관점에서 과학관 방문객들이 다양한 유형의 체감형 인터랙티브 전시물과 상호작용하는 패턴의 분석을 통해 제스처 기반 전시물의 효과성 및 향후 전시물 설계에 주는 시사점을 모색하고자 하였다. 본 연구는 과학관에 설치된 네 개의 제스처 기반 전시물과 관람객이 상호작용하는 패턴을 측정하였다. 더불어 관람객이 제스처 기반 전시물에 대해 느끼는 관점을 알아보기 위해 총 14 그룹의 관람객과 반 구조화된 형식의 인터뷰를 실시하였다. 마지막으로 제스처 기반 전시물 설계의 실제 및 장단점을 분석하기 위해 네 명의 전문가와 인터뷰를 실시하였다. 연구결과 관람객이 제스처 기반 전시물과 상호 작용함에 있어 평균적으로 총 관람 시간이 짧고, 몰입도가 높은 관람자 수가 많지 않음을 확인할 수 있었다. 전문가와 관람객 모두 현재 과학관의 제스처 기반 전시물은 신기함에 집중된 경향이 있으며, 체험과 학습사이의 연계성에 대해서는 명확한 인식이 발견되지 않았다. 본 연구 결과를 종합하여 제시하는 제스처 기반 전시물 설계 시 고려점은 다음과 같다. 첫째, 관람객의 초기 참여를 유도하기 위해서는 전시물의 사용성과 목적성이 설계 초기 단계에서부터 고려되어야 한다. 둘째, 의미 있는 상호작용을 위해서는 초기 참여를 유지하는 것이 중요하며, 제스처 기반 전시물이 흥미를 위한 단순한 상호작용이 아닌 지적인 호기심을 자극하는 형태로 변모해야 한다. 셋째, 체화인지 관점에서 특정 제스처가 의미하는 메타포가 학습에 어떠한 연관성을 가지는지를 고려하여 설계에 반영해야 한다. 마지막으로 본 연구는 향후 제스처 기반 전시물이 관람객간의 대화와 탐구를 통한 상호작용을 유도하고 적응성을 가진 설계를 지향해야 함을 제시한다.
하드웨어 자체적으로 가상화를 지원하는 기능들이 추가됨에 따라 다양한 작업 유형을 가진 사용자 어플리케이션들이 가상화 시스템에서 효율적으로 운용되고 있다. 가상화 지원 기능 중 SR-IOV는 PCI 장치에 대한 직접 접근을 통해 하이퍼바이저 또는 운영체제 개입을 최소화하여 시스템 성능을 높이는 기술로 베어-메탈 시스템 대비 비교적 긴 I/O 경로 및 사용자 영역과 커널 영역에 대한 빈번한 컨텍스트 스위칭 등 가상화 계층의 추가로 낮은 네트워크 성능을 가진 가상화 시스템에서 네트워크 I/O 가속화를 실현하게 해준다. 이러한 성능적 이점을 이용하기 위해 가상머신 또는 컨테이너와 같은 인스턴스에 SR-IOV를 접목할 시 최적의 네트워크 I/O 성능을 도출할 수 있는 네트워크 자원 관리 정책이 활발히 연구되고 있다. 본 논문은 I/O 가속화를 실현하는 SR-IOV의 네트워크 성능을 1) 네트워크 지연 시간, 2) 네트워크 처리량, 3) 네트워크 공정성, 4) 성능간섭, 5) 다중 네트워크와 같은 측면으로 세밀한 성능 평가 및 분석을 Virtio와 비교하여 진행한다. 본 논문의 기여점은 다음과 같다. 첫째, 가상화 시스템에서 Virtio와 SR-IOV의 네트워크 I/O 과정을 명확히 설명했으며, 둘째, Virtio와 SR-IOV의 네트워크 성능을 다양한 성능 메트릭을 기반으로 분석하였다. 셋째, 가상머신 밀집도가 높은 환경에서 SR-IOV 네트워크에 대한 시스템 오버헤드 및 이에 대한 최적화 가능성을 실험으로 확인하였다. 본 논문의 실험 결과 및 분석들은 스마트 팩토리, 커넥티드-카, 딥러닝 추론 모델, 크라우드 소싱과 같은 네트워크 집약적인 서비스들을 운용하는 가상화 시스템에 대한 네트워크 자원 관리 정책에 활용될 것으로 기대된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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