기존의 웹 기반 자기 주도적 학습은 학습 능력을 평가할 수 없을 뿐만 아니라, 시험 능력에 대한 평가도 시험점수로만 제공되어 학습 능력 평가의 객관성, 평가 기준의 모호성 등의 문제가 야기되고 있다. 본 논문에서는 학습자 스스로가 학습 능력을 조절하고 학습과정을 평가할 수 있는 자기 주도적 학습 및 시험 능력 평가에 대한 방법을 제안하고, 이를 정보 처리 기사 시험의 필기 과목에 적용하여 구현하였다. 제안된 자기 주도적 학습 및 시험 능력 평가방법은 소속함수와 퍼지추론을 이용하여 학습 시간 및 횟수, 시험 시간 및 점수에 대한 각각의 소속도를 계산하여 학습과 시험 각각에 대한 퍼지 소속도를 계산하고 학습 및 시험에 대한 최종 퍼지 소속도를 계산한다. 제안한 시스템은 기존의 방법에 비해 학습자 스스로 성취도를 평가하기에 용이하며 이후의 학습 계획을 정하는데도 도움이 된다. 이는 구현된 시스템의 이용자들을 대상으로 한 설문에서도 확인할 수 있었다.
이 연구는 지능형학습시스템에서 학습활동을 분석하는 전략에 대한 것이다. 이를 위해 지능형학습시스템에 대한 개념정의와 지능형학습시스템을 이용하는 학습 유형을 분석하였다. 학습유형으로는 개인형, 적응형, 역량중심, 블랜디드 학습으로 제시하였으며 4가지는 약간의 차이가 있지만 대부분 유사한 성격을 가지고 있다. 또한 학습활동 분석은 시스템에서 생성되는 마우스 클릭, 키보딩, 업로드 등의 데이터가 기본이 된다. 이를 통해 시청시간, 업로드 횟수 등의 기초적인 분석을 수행할 수 있다. 하지만 개인화, 적응형을 위해서는 보다 다양한 학습 분석이 필요하다. 그것은 학습태도, 성취도 수준뿐만 아니라 메타인지 수준, 창의력 수준등을 판단할 수 있다. 그런데 메타인지 등의 수준은 복잡한 인간의 인지활동을 포함하고 있기 때문에 지능형학습시스템의 판단에 교사의 개입이 필요하다.
본 연구는 우수한 영어 수업을 관찰하고 활용된 학습 자료들을 분석하여 효과적인 수업 개선 자료를 제공하는데 목적이 있다. 학습 자료가 수업에서 어떤 양상으로 활용되는 지를 분석하기 위한 도구로는 학습 자료 활용 분석법을 사용하여 활용양상을 양화하였다. 분석 결과 수업 단계별 자료의 사용 정도는 전개 단계에서 가장 많이 활용되었고 그 다음은 도입, 정리 순이었다. 자료의 사용자 비율은 학생보다 교사가 높았으며 학생 개인이나 그룹별 사용 정도보다 학생 전체를 대상으로 학습 자료를 활용한 횟수가 많았다. 학습자료 활용 주체의 비율이 교사가 학생보다 4배 이상 높다는 것은 학습자 중심의 학습 자료 개발이 더 필요한 것으로 보인다. 또한 언어 자료보다 비언어 자료를, 한국어 자료보다 영어 자료를 많이 활용하였으며 문제를 제시하거나 설명을 할 때 학습 자료를 많이 활용한 것으로 나타났다. 본 연구를 통해 우수한 영어수업에서 활용되는 학습 자료의 특징들을 살펴보고 초등 영어 교사들에게 학습 자료의 적절한 활용 방법을 제공할 수 있을 것으로 본다.
본 논문에서 제안한 예측형 RBFN(Radial Basis Function Network)은 HMM과 신경망을 결합한 하이브리드 구조이다. 이 신경망은 HMM으로 추정한 확률분포 파라미터를 사용하여 중간층의 활성화 함수의 출력을 결정하고, 중간층과 출력층의 연결강도만 네트워크 내에서 학습한다. 그리고 HMM으로 추정한 확률분포 파라미터는 두 가지 방법으로 예측형 RBFN에 이용하였다. 첫 번째는 HMM의 각 상태의 혼합수 만큼의 중간층 유니트를 주는 방법이고, 두 번째는 HMM의 혼합수$\times$출력분포수 만큼의 중간층 유니트를 주는 방법이다. 실험결과, 예측형 RBFN은 다른 방법들의 결과보다 $4.5\~6.5\%$ 저하된 결과를 보였지만 다른 신경망에 비해서 학습 반복 횟수를 작게할 수 있었으며 전체 학습시간을 대폭 단축할 수 있었다.
본 논문에서는 OpenAI Gym 환경에서 프로그램으로 간단한 제어가 가능한 Mountain-Car-v0 게임에 대해 DQN(Deep Q-Networks) 강화학습을 진행하였다. 본 논문에서 적용한 DQN 네트워크는 입력층 1개, 은닉층 3개, 출력층 1개로 구성하였고, 입력층과 은닉층에서의 활성화함수는 ReLU를, 출력층에서는 Linear함수를 활성화함수로 적용하였다. 실험은 Mountain-Car-v0에 대해 DQN 강화학습을 진행했을 때 각 에피소드별로 획득한 보상 결과를 살펴보고, 보상구간에 포함된 횟수를 분석하였다. 실험결과 전체 100회의 에피소드 중 보상을 50 이상 획득한 에피소드가 85개로 나타났다.
본 연구는 비교사학습의 대표적인 방법 중 하나인 코호넨의 자기조직화 방법을 기반으로 BCI(Brain-Computer Interface)에 적용 가능한 자율적 기계학습방법을 제안한다. 이를 위해 상호작용 함수를 이용한 학습영역조정방법과 자율적 기계학습규칙을 제안하였다. 학습영역조정과 기계학습은 코호넨의 자기조직화 방법을 기반으로 한 상호작용 함수에 의한 측면제어효과를 이용하였다. 승자 뉴런을 결정하고 난 후 학습 규칙에 따라 뉴런의 연결강도를 조정하고 학습 횟수가 증가함에 따라 학습영역이 점차 감소하여 출력층 뉴런 가중치들의 입력을 향한 유동을 완화시켜 네트워크가 평형 상태(equilibrium state)에 도달하여 학습을 마칠 수 있는 자율적 기계학습을 제안하였다.
본 논문에서는 퍼지 이론을 이용한 학습 평가 방법을 제안하였다. 제안된 학습 평가 방법은 정보처리 데이터베이스 과목에 대한 기출문제의 출제 빈도수를 3등급으로 분류하고 이것을 중요도라 정의하였다. 학습 중요도에 따른 학습 횟수에 대한 퍼지 소속도와 형성평가 점수에 대한 퍼지 소속도를 각각 9개의 퍼지 추론 규칙에 적용하여 학습 이해도를 평가하였다. 최종적인 학습 평가는 각 장별 학습 이해도에 대한 퍼지 등급과 총괄평가 점수에 대한 소속도를 이용하여 퍼지 추론규칙에 적용하고 비퍼지화하여 평가하였다. 제시된 퍼지 이론을 이용한 학습 평가 방법은 학습자가 스스로 학습한 내용을 진단 할 수 있도록 도와주며, 학습목표의 성취여부를 종합적이고 객관적으로 판단할 수 있는 방법을 제공한다.
본 연구에서는 대학생의 자기주도학습 능력 향상을 위한 프로그램 참여가 자기주도학습능력의 동기, 인지, 행동 영역에 미치는 효과를 분석하였다. 연구 대상은 D지역 소재, 대학교 재학생 2,302명으로, 데이터 수집은 2022년 3월 2일부터 12월 31일까지 이루어졌다. 자기주도학습능력 향상을 위한 프로그램에 참여한 실험군(751명)과 참여하지 않은 대조군(1551명)을 비교한 결과, 실험군은 0.24점 증가하였고, 대조군은 0.08점 증가하여 두 그룹 간에 유의한 차이(t=34.89, p<.001)를 나타냈다. 프로그램 참여 횟수에 따른 자기주도학습 능력 점수의 사후 비교분석에서, 프로그램 참가 1회~3회와 4회~6회는 0.067점 차이(p<.001), 4회~6회와 7회 이상은 -0.135점 차이(p<.001), 1회~3회와 7회 이상은 0.067점 차이(p<.001)로 유의하게 나타났다. 이러한 결과를 통해 자기주도학습능력은 대학 교육에서 중요한 역량으로 인식되며, 프로그램참여를 촉진하고 참여 횟수를 높이는 노력이 중요하다.
본 연구에서는 학생들의 과학적 흥미와 호기심을 유발하기 위해 영산강 유역에서 발굴된 구석기시대 유물 유적을 활용하여 지구과학 학습 자료를 개발하였다. 구석기 유물 유적을 활용한 학습 자료는 예비 활동 자료, 박물관에서의 활동 자료, 유적지 답사를 위한 활동 자료, 구석기 유물을 제작하는 활동 자료로 구성되었다. 개발된 학습 자료에 대해 과학교사와 학생의 반응을 살펴보았다. 설문에 응답한 과학 교사들 10명 중 6명은 유물 유적을 활용한 교수 학습 자료가 탐구력 향상에 효과가 있을 것으로 예상하였다. 본 연구에서 개발된 학습 자료는 대부분의 교사들이 정규 수업이 아닌 동아리 활동, 현장학습, 과제부여 등에 적용하는 것이 타당하다고 반응하였다. 구석기 유물 유적을 활용한 학습자료를 적용하는 과정에서, 학생들의 질문 방향이 다양해졌으며 질문하는 횟수도 증가하였다. 유물 유적을 활용한 학습자료는 학생들이 광물과 암석의 성질을 이해하는데 도움이 되었다. 본 학습 자료는 교사들의 학습 주제 선택의 폭을 넓혀줄 것이라 기대된다.
지식정보사회 흐름에 따라 우리나라에서도 '교사 정보화 사업'을 기반으로 초 중 고 학교 현장의 정보화가 활성화되도록 다양하게 지원하고 있다. 하지만, 교사의 ICT 활용 능력 향상이나 ICT 교수.학습에의 이용, 교사의 정보화 연수 참여 등의 정보화 사업의 실효성은 크지 않은 실정이다. 본 논문에서는 교육 정보화 사업과 관련된 현장의 실질적인 효과를 살펴보기 위해서 초등 교사를 대상으로, 교사의 경력과 ICT 연수 참여 횟수가 교사의 ICT 활용 수준과 ICT 활용 빈도에 미치는 영향을 살펴보았다. 또한 교사의 ICT 활용 수준과 ICT 활용 빈도의 관계를 분석하였다. 이를 통해 교사의 ICT 활용 수준에 영향을 미치는 변인과 ICT 활용 빈도를 알아봄으로써 향후 교사 정보화 연수 프로그램 개선점을 제공해 보았다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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