Covid 19 환경에서 초등 영재 학생들의 온라인 교육 효과 분석

김갑수 ( Kim¸ Kapsu ),민미경 ( Min¸ Meekyung ) 서울교육대학교 초등교육연구원 2020 한국초등교육 Vol.31 No.4

과학영재 교육을 100% 비대면으로 진행할 수밖에 없는 Covid 19 환경에서 영재 학생들의 교육 성과를 분석하는 것이 필요하다. 본 연구의 목적은 초등과학영재 학생들을 선발할 때의 입학성적과 온라인 교육 후에 온라인 교육 참여도 및 성취도를 분석하는 것이다. 연구대상은 온라인 교육과정을 이수한 학생 118명이다. 연구 결과는 다음과 같다. 첫 번째, 온라인 교육의 성취도와 온라인 교육의 참여도와의 상관관계는 0.478로 유의수준 5%에서 매우 의미 있다. 수학, 과학, 정보 분야별로도 유의수준 5%로 의미 있게 나타나고, 5학년 및 6학년에서도 유의수준 5%로 의미 있게 나타난다. 다만 4학년의 경우에는 인원수가 11명이라서 유의미한 결과를 얻지 못했다. 두 번째, 온라인 교육의 성취도와 입학할 때의 창의성 점수와의 상관관계는 0.271로 유의수준 5%로 의미 있다. 즉, 온라인 교육의 성취도는 입학할 때의 창의성에 영향을 받고 있다는 것을 알 수 있다. 세부 그룹으로 6학년의 경우에 성취도와 창의성의 상관관계가 0.399로 유의수준 5%로 의미 있고, 수학 분야에서 창의성과 성취도 간의 상관관계가 0.308로 유의수준 5%로는 약간 의미가 있다. 세 번째는 과학영재교육원 학생의 온라인 교육 결과 4학년, 5학년, 6학년의 학년별로 성취도와 온라인 수업 참여도에는 서로 차이가 없다는 것을 알 수 있다. 저학년의 경우에도 온라인 교육에서 고학년과의 차이가 없다는 것을 알 수 있다. 네 번째는 수학, 과학, 정보 분야별로 온라인 수업의 성취도와 참여도에 대한 ANOVA 분석을 통하여 분야별 차이가 없다는 것을 알 수 있다. 결론으로 Covid 19 상황에서 온라인 교육으로 과학영재 교육을 수행한 결과, 참여도가 매우 중요하고, 또한 학년별 또는 분야별로는 성취도와 참여도의 차이가 없었다. It is necessary to analyze the educational performance of gifted students in the Covid environment. In this study, we analyze the entrance exams and online education participation and achievement after online education when selecting students for elementary science gifted. The research targets 118 students who completed 100% online courses. The results of the study are as follows: First, the correlation between the achievement of online education and the participation of online education is very meaningful at a significant level of 5 percent at 0.478. It also appears to be meaningful in mathematics, Science, and Computer Science subjects with a significant level of 5% in the fifth and sixth grades. However, in the case of fourth graders, the number of students was 11 and there were no significant results. Second, the correlation between the achievement of online education and the scores of creativity at admission is 0.271 and meaningful at a significant level of 5%. In other words, the achievement of online education is influenced by the creativity of admission. As a detailed group, for sixth graders, the correlation between achievement and creativity is significant at .399 with a significant level of 5%, and the correlation between creativity and achievement in mathematics is slightly meaningful at a significant level of 5%, with a significant level of 0.308. Third, it can be seen that the results of online education of students at the Academy of Science and Gifted are not different in achievement and participation in online classes, even by grades 4, 5 and 6. Even in lower grades, online education does not show any difference between higher grades. Fourth, we can see that there is no difference through ANOVA analysis of the achievement and participation of online classes by mathematics, science, and Computer science subjects. In conclusion, as a result of conducting science gifted education through online education in the situation of Covid 19, I found that participation was very important, and I also could not feel the difference between achievement and participation by grades or subjects.

OECD 국가들과 한국 학생들 간 ICT 접근성과 활용성 연구-2015년 데이터를 중심으로

김갑수,Kim, Kapsu 한국정보교육학회 2017 정보교육학회논문지 Vol.21 No.3

우리사회의 모든 분야에서 4차 산업혁명의 소용돌이 속에 있다. 교육도 예외가 아니다. 4차산업의 교육에 소프트웨어가 그 중심에 있다는 것을 모두 다 알 고 있다. 소프트웨어 교육을 잘 하기 위해서 ICT에 대한 학생들의 배경 조사가 중요하다. OECD PISA에서 학생들의 ICT 능력에 대한 배경조사를 2003년부터 3년 주기로 조사하고 있다. 본 연구에서는 2017년 4월에 발표한 자료를 기반으로 PISA ICT 통계자료를 분석한다. 학생들의 배경 조사 항목인 81개의 항목들 중에 접근성, 활용성 항목들을 비교 분석한다. 활용성과 접근성을 선형 회귀 분석으로 분석한 결과 우리나라는 OECD 국가 중 최하위였다. ICT 접근성은 30개국 중에 28위이고, ICT 활용성은 31개국 중에 31위이다. 이는 2008년부터 우리나라에서 ICT 교육을 체계적으로 실시하지 않는 점이 그대 반영되었다. 앞으로 미래 사회의 주역이 될 학생들을 위해서 2000년도에 실시한 ICT 교육을 빨리 실시해야 한다. It is in the vortex of the Fourth Industrial Revolution in all areas of our society. Education is no exception. We all know that software is at the center of the education in the 4th industry revolution. It is very important for students to survey the ICT background in order to be good at software education. The OECD PISA has surveyed ICT background of students in a three-year cycle from 2003. This study analyzes PISA ICT statistical data based on the data released in April 2017. We compare and analyze the availability and usability items among the 81 items of the ICT background of the students. The results of linear regression analysis showed that Korea was the lowest among OECD countries. ICT availability is ranked 28 out of 30 countries and ICT usability is ranked 31 out of 31 countries. This reflects the fact that ICT education is not implemented in the country since 2008. For the students who will be the leaders of the future society, ICT education that had implemented in 2000 should be carried out quickly.

정보영재의 특성이 영재학생 선발에 미치는 영향 분석

김갑수,민미경,Kim, Kapsu,Min, Meekyung 한국정보교육학회 2018 정보교육학회논문지 Vol.22 No.3

4차 산업혁명시대에 필요한 인재를 양성하기 위해서는 영재를 선발하여 체계적으로 교육하는 것이 필요하다. 특정 분야에 뛰어난 영재도 중요하지만 이보다는 수학, 과학, 정보 분야의 융합 인재가 요구된다. 본 연구에서는 대학영재교육원의 영재 교육 대상자들을 선발할 때에 정보영재의 특성이 반영된 평가 요소가 과학영재 선발에 어떠한 영향을 미치는지에 대해 알아본다. 정보영재의 특성에서 인지적인 요소들인 규칙화 능력, 추론화 능력, 효율화 능력, 일반화 능력, 구조화 능력, 추상화 능력이 과학영재를 선발하는데 있어 상관 관계가 매우 높게 나타났다. 과학영재교육원 지원자들 그룹에서의 상관 관계가 1차 합격자 그룹보다 더 높고, 최종 합격자들 그룹보다 더욱 높다. 이것은 정보영재의 특성을 나타나는 문항들이 과학영재 선발에 많은 영향을 미친다는 것을 의미한다. In order to cultivate the human resources needed in the 4th industrial revolution era, it is necessary to select the gifted students and educate them systematically. Although excellent gifted students are important in a specific field, more convergent talents in the fields of mathematics, science, and information are required. The purpose of this study is to investigate how evaluation factors reflecting the characteristics of information gifted students affect the selection of science gifted students of a university gifted education center. In the characteristics of information gifted students, the cognitive factors such as Rule creation ability, Reasoning ability, Efficiency ability, Generalization ability, Structuring ability and Abstraction ability were highly correlated in selecting the science gifted students. Correlations in the applicants group of students for science gifted education center are higher than those in the first passers group and higher than those in the final successful candidates group. This means that the factors that shows the characteristics of the information gifted have a great influence on the selection of the science gifted.

초등학생의 인공지능 교육을 위한 교수 학습 모델 개발 및 적용

김갑수,박영기,Kim, Kapsu,Park, Youngki 한국정보교육학회 2017 정보교육학회논문지 Vol.21 No.1

21세기 지식 정보 사회에 인공지능 교육이 매우 중요하다. 4차 산업혁명 시대에 컴퓨터 교육에서 인공지능을 이해하고 컴퓨터 프로그래밍 교육을 해 보는 것이 매우 중요하지만 인공지능에 대해서 이해하고, 컴퓨터 프로그래밍 교육을 하는 교수 학습 모델이 없다. 본 연구에서는 제안하는 모델은 문제 이해 단계, 데이터 정리하기 단계, 인공지능 모델 정하기 단계, 프로그래밍하기 단계, 보고서 작성하기 단계로 구성된다. 프로그래밍하기 단계에서는 학생들의 수준에 적합하게 복사하기, 변형하기, 창조하기, 도전하기로 나눌 수 있다. 본 연구에서는 초등학교 교사들의 델파이 평가로 모델의 타당도를 입증하였고, 그에 따라 초등학생들이 쉽게 이해할 수 있는 사례를 만들었다. 본 연구의 결과는 초등학생들에서 인공지능 프로그램을 실습해 볼 수 있는 좋은 기회를 제공한다. Artificial intelligence education is very important in the 21st century knowledge information society. Even if it is very important to understand artificial intelligence and practice computer programming in computer education in the fourth industrial revolution, but there is no teaching and learning model to understand artificial intelligence and computer programming education. In this paper, the proposed model consists of problem understanding step, data organizing step, artificial intelligence model setting step, programming step, and report writing step. At the program step, students can choose to copy, transform, create, and challenge steps to their level. In this study, the validity of the model was proved by the Delphi evaluation of elementary school teachers. The results of this study provide a good opportunity for elementary school students to practice artificial intelligence programs.

인공지능 교육 플랫폼 개발을 위한 기능 및 서비스 분석

김수환(Soohwan Kim),김갑수(Kapsu Kim),김성훈(Seonghun Kim),김영식(Yungsik Kim),김재현(Jaehyoun Kim),김종범(Jongbeom Kim),김한일(Hanil Kim),김현배(Hyunbae Kim),김현철(Hyeoncheol Kim),김홍래(Hongrae Kim),박다솜(Dasom Park),박선주(SunJu Pa 한국컴퓨터교육학회 2021 컴퓨터교육학회 논문지 Vol.24 No.2

본 연구는 K-12 대상의 AI 교육 플랫폼 개발을 위한 기능 및 서비스를 제안하는 연구이다. AI 교육 플랫폼 개발을 위한 로드맵을 마련하기 위해 AI 교육의 개념, 교육과정, 온라인 플랫폼 등을 분석하였고, 전문가 검토를 통해 적절성을 판단하였다. 연구결과, AI 교육 플랫폼의 활용 대상은 유아에서 성인까지 전국민을 포괄할 필요가 있으며, 제공 콘텐츠는 인공지능, 데이터과학, 윤리 등 폭넓은 내용을 다양한 학습자의 수준을 고려하여 제공할 필요가 있는 것으로 분석되었다. 기능면에서는 웹에서 실습이 가능하고 학습자의 관심과 흥미를 반영한 다양한 데이터 셋을 제공할 필요가 있는 것으로 분석되었다. 구조면에서는 학습 및 콘텐츠 관리 시스템, 체험 및 실습지원 시스템, 데이터 관리 시스템을 구축할 필요가 있는 것으로 분석되었다. This research is a study proposing functions and services for the development of an AI education platform for K-12. In order to prepare a roadmap for AI education platform development, the concept of AI education, curriculum, and online platform were analyzed, and appropriateness was determined through expert review. As a result of this study, the target of the AI education platform needs to cover the whole country from infants to adults. In addition, it was analyzed that the provided contents need to provide a wide range of contents such as artificial intelligence, data science, and ethics in consideration of the level of various learners. In terms of function, it was analyzed that it is necessary to provide various data sets that can be practiced on the web and reflect learners" interests and interests. In terms of structure, it was analyzed that it is necessary to establish a learning and content management system, an experience and practice support system, and a data management system.

신뢰도 패트리 네트를 이용한 객체 지향 설계 명세서의 신뢰성 분석 기법

김갑수(Kapsu Kim),우치수(Chisu Wu) 한국정보과학회 1996 정보과학회논문지(B) Vol.23 No.10

본 연구에서는 CRC(Class/Responsibilities/Collaborations) 개발 방법론으로 만든 설계 사양서의 신뢰성 분석 방법을 제안한다. 시스템 신뢰성 분석 방법은 신뢰도 패트리 네트를 이용하여 시스템의 신뢰성에 가장 영향을 미치는 요소를 예측하는 것이다. 시스템 신뢰성 분석 절차 다음과 같다. 먼저, CRC 개발 방법론의 설계 사양서인 협력 그래프와 메세지 흐름도를 시스템의 신뢰도 패트리 네트로 변환한다. 신뢰도 패트리 네트를 이용하여 도달성 트리로 만들고, 이 도달성 트리에 의해서 트랜지션들의 실행 경로들을 만든다. 이 실행 경로들이 테스트 데이타가 된다. 신뢰도 패트리 네트의 각 트랜지션마다 신뢰도에 영향을 미치는 신뢰도 영향도를 계산한다. 신뢰도에 영향을 가장 많이 미치는 트랜지션을 찾아내고, 이 트랜지션들에 관련 있는 클래스와 메세지들을 찾는다. 이 클래스와 서비스가 시스템을 설계할 때에 신뢰성에 가장 영향을 많이 미친다. 제안한 신뢰성 분석 방법은 시스템의 신뢰성에 가장 영향을 많이 미치는 클래스와 메세지를 찾을 수 있기 때문에 신뢰성 있는 시스템을 설계하는 데 도움을 준다. We propose a reliability analysis technique for the design specification which is made by the CRC(Class/Responsibilities/Collaborations) methodology. The method of analyzing the system reliability predicts the elements that have most effect on the reliability of the system to use the reliability petri net. The procedure of analyzing the system reliability is as follows. At first, the collaboration graphs and message flow diagrams are transformed into the equivalent reliability petri nets. At second, we construct tree using a reliability petri net, and establish the paths for all transitions by this tree. These paths are test data. At last, we calculate the values of reliability effect for all transitions of reliability petri net, select the transitions that have most effect on the reliability, and search the messages and classes related with these transitions. The proposed reliability analysis technique gives a help of designing a reliable system, because we can search the messages and classes which have most effect on the system reliability.

정보영재 선발을 위한 정보영재성 분석

김갑수(Kim, Kapsu) 한국과학영재교육학회 2021 과학영재교육 Vol.13 No.3

4차 산업혁명의 유능한 인재를 양성하고 국가경쟁력 확보를 위해 정보영재는 꼭 필요하다. 정보영재의 기본 소양은 수학적인 사고력뿐만 아니라 소프트웨어 능력이다. 현재 교육과정상 초등학교에서는 6학년부터 소프트웨어를 학습할 수 있기 때문에 3학년, 4학년, 5학년을 대상으로 선발하는 정보영재교육 대상자들에게 소프트웨어 개발에 필요한 선 교육이 필요하다. 128명이 참여한 6주간의 교육한 결과를 기반으로 95명을 대상자로 선발하여 85명을 대상으로 정보영재성 평가를 실시하였고, 합격자들과 그렇지 않은 학생들 간의 정교성, 정보 구조화 및 규칙성, 효율성, 창의성, 수학적 사고력이 매우 유의미한 차이가 있다는 것을 알 수 있다. 정교성, 정보 구조화 및 규칙성에는 더 많은 차이가 있다는 것을 알 수 있었다. 상관관계 분석에도 총점에 가장 영향을 많이 미친 것은 정교성과 규칙성이고, 그 상관관계는 0.916으로 매우 높다는 것을 알 수 있다. In order to learn gifted students in the fourth industrial revolution, information gifted education is essential for securing national competitiveness. The giftedness for information is software skill as well as mathematical thinking. Since elementary school students can learn software in the sixth grade, those who are selected for the third, fourth, and fifth graders of elementary schools need a prior education. Based on the six-week training results involving 128 students, 95 were selected as subjects and 85 were evaluated for information giftedness, and there were significant differences in refinement, information structure and regularity, efficiency, creativity and mathematical thinking between successful applicants and those who did not. It could be seen that there were more differences in refinement, information structure and regularity. It can be seen that the most influential thing in the correlation analysis is the refinement and regularity, and the correlation is very high at 0.916.

기상 및 전력 사용량 데이터를 이용한 인공지능 교육 모델 개발

김갑수(Kim, Kapsu) 에너지기후변화교육학회 2020 에너지기후변화교육 Vol.10 No.3

현재 인공지능 교육에 대한 화두가 떠오르고 있다. 초등학교부터 인공지능 교육을 체계적으로 하는 것을 우리나라뿐만 아니라, 다른 나라에서도 추진 중에 있다. 인공지능 교육에서는 데이터의 중요성이 무엇보다도 중요하다. 본 연구에서는 기상 변화에 따른 최대 전력 사용량 간의 관계를 인공지능 학습 모델에 적용하여 예측해 본다. 본 연구의 결과, 회귀 모형은 결정계수가 적어서 적합하지 않다는 것을 알았고, 앙상블 모델인 램덤 포레스트 학습 모형이 적합한 것을 알았다. 2019년 기상 및 최대 전력 사용량에 대한 365 데이터를 기반으로 학습할 때에는 램덤 포레스트 학습 모델에서의 인자인 트리의 개수가 175개로 결정계수가 가장 크다는 것을 알았다. The topic of artificial intelligence education is now emerging. It is being promoted not only in our country but also in other countries to systematically educate artificial intelligence from elementary school. In artificial intelligence education, the importance of data is paramount. In this study, we predict the relationship between maximum power usage due to climate change by applying it to AI learning models. As a result of this study, we found that the regression model was unsuitable because of its small determinant, and that the ensemble model, the Random Forest learning model, was suitable. When learning based on 365 data on weather and maximum power usage in 2019, we found that 175 trees, the factor in the Random Forest learning model, had the largest coefficient of determination.

내장 소프트웨어에서의 신뢰도와 고장율 예측

김갑수(Kapsu Kim),우치수(Chisu Wu) 한국정보과학회 1994 정보과학회논문지 Vol.21 No.1

We propose a method which determine the fault rate of a module by software structure. We apply tins method to embedded system and conventional system. The fault rate is determined by analyzing the control flow and data flow of module or system and reduction algorithm suggested in this paper. We develop a software reliabillty model for an embedded system. Many software reliability models have been developed, but no model considered the embedded system. When a fault occurs in an embedded system, the fault is fixed by specfic time which changes the ROM instead of the immediate time which fault is occurred. We assume in this model that errors are not inserted to the system while fixing the faults. A software reliability model that we proposes, does not need above mentioned assumption and is suitable to an embedded system. We propose a method which determines the testing time based on the user's reliability requirement. 소프트웨어 구조를 분석하여 모듈 및 시스템의 고장율을 결정하는 방법을 제안한다. 이 방법은 Embedded 시스템 뿐만 아니라 모든 시스템에도 적용된다. 고장율을 결정하는 방법은 모듈 또는 시스템의 제에나 자료의 흐름을 분석하여 프로그램 흐름도를 작성하여 본 연구에서 제안한 축약 알고리즘에 적용한다. 또한 Embedded 시스템에 적용하는 소프트웨어 신뢰성 모델을 개발한다. 지금까지 많은 소프트웨어 신뢰성 모델이 개발되었지만, Embedded 시스템의 특징에 적합한 모델은 없었다. Embedded 시스템은 고장이 일어나면 즉시 고장을 수정하는 것이 아니라 ROM을 교체하는 시간 단위로 수정한다. 또한 대부분 소프트웨어 신뢰성 모델들은 고장을 수정하는 동안에 에러를 삽입하는 것이 없다고 가정한다. 본 모델은 위의 가정이 필요없고, Embedded 시스템의 특징을 만족하는 소프트웨어 신뢰성 모델을 제안한다. 이를 바탕으로 사용자가 요구하는 신뢰성을 만족할 때까지 테스트 시간을 결정하는 방법을 제안한다.

엔트로피를 이용한 객체 지향 프로그램의 복잡도 척도

김갑수(Kim Kapsu),신영길(Shin YeonggiI),우치수(Wu Chisu) 한국정보과학회 1995 정보과학회논문지(B) Vol.22 No.12

본 논문은 객체지향 프로그램의 유지보수 및 재사용에 적용할 수 있는 중요한 복잡도 척도인 이해도를 측정하는 척도를 제안한다. 제안한 복잡도는 한 클래스 내에서 정보 흐름의 정도와 객체들 간의 정보 흐름의 정도를 표현하기 위하여 엔트로피의 개념을 이용한다. 클래스 복잡도는 클래스의 멤버 데이타와 멤버 함수간의 정보 이동 관계에 의해서 클래스내의 정보 흐름을 측정한다. 객체간 복잡도는 객체들 간의 주고받는 정보 흐름을 측정한다. Weyuker의 복잡도 평가 방법을 이용하여 평가하였고, C++ 클래스들에 대한 클래스 복잡도와 객체간 복잡도를 측정하였고, 이 복잡도들과 다른 복잡도 척도 및 노력도 간의 상관 관계 분석을 통하여 제안한 복잡도의 유용성을 입증하였다. In this paper, we propose software complexity metrics for measuring understandability which is an important metric in maintenance and reusing of object- oriented programs. The proposed metrics use the entropy to represent the degree of information flows of intra-class and inter-objects. The class complexity measures the information flows in a class based on the information passing relationship between member data and functions. The other metric, inter-object complexity, measures the information flows among objects. We evaluate the proposed metrics by using the complexity properties proposed by Weyuker, and measure the class complexity and the inter-object complexity, show effectiveness of analyzing the corelation the proposed metric between other metrics and effort.