• 공학교육연구
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• 제24권6호
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• pp.79-85
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• 2021

In a future society where cutting-edge science technology such as artificial intelligence becomes commonplace, the demand for talented people with basic knowledge of mathematics and science is expected to increase continuously, and the educational infrastructure suitable for the characteristics of future generations is still insufficient. In particular, in the case of students taking convergence courses including practical training, there was a problem in communication with the instructor. In this study, we looked at the current status of distance learning at domestic universities that came suddenly due to the global pandemic of COVID-19. In addition, a case study of the use of technology was conducted to facilitate the interaction between instructors and learners through case analysis of distance classes in convergence subjects. Therefore, this study aims to introduce the case of developing lecture contents for smooth convergence education in a non-face-to-face educational environment targeting the developed AI convergence courses and applying them to the education of enrolled students.

• 한국정보처리학회:학술대회논문집
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• 한국정보처리학회 2023년도 추계학술발표대회
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• pp.380-381
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• 2023

최근 경제침체로 인해 지속되는 연체율 상승의 원인을 지역별 및 시차별로 분석하였다. 독립변수를 가계대출변수, 부동산지수변수, 경제지표변수로 나누었고 통계적 모델링을 통해 총 19 가지 변수로 연체율을 예측하였다. 각 지역마다 상이한 결과가 도출되었는데 이를 바탕으로 지역별 연체율 감소 정책을 제안한다.

• Korean Journal of Mathematics
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• 제31권4호
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• pp.419-431
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• 2023

In this paper, we propose an iterative method for a symmetric interior penalty Galerkin method for heterogeneous elliptic problems. The iterative method consists mainly of two parts based on a non-overlapping domain decomposition approach. One is an intermediate preconditioner constructed by understanding the properties of the discontinuous finite element functions and the other is a preconditioning related to the dual-primal finite element tearing and interconnecting (FETI-DP) methodology. Numerical results for the proposed method are presented, which demonstrate the performance of the iterative method in terms of various parameters associated with the elliptic model problem, the finite element discretization, and non-overlapping subdomain decomposition.

• 한국수학교육학회지시리즈C:초등수학교육
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• 제26권2호
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• pp.99-113
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• 2023

본 연구는 수학교육에서 ChatGPT의 활용 가능성을 탐색하기 위해 분수 문제에 대한 학생의 산출물과 예비교사와 학생과의 담화 자료를 사례로 선정하여 ChatGPT를 통해 분석하고 수학교육전문가의 분석 결과와 비교하였다. 학생 자료는 학생의 문제해결 전략과 수학적 사고를 분석했으며 예비교사 자료는 예비교사의 발문이 학생의 반응을 토대로 이루어지는지 그리고 발문이 수학적 사고를 이끌어내는지를 평가 기준으로 선정하고 ChatGPT에게 분석을 요청하였다. ChatGPT의 분석 결과, 학생 자료에 대한 분석 결과는 수학교육전문가의 분석 결과와 유사하게 나타났으며 예비교사 자료는 유사점과 차이점이 함께 나타났다. 이러한 결과를 바탕으로 수학교육에서 ChatGPT의 활용 가능성과 시사점을 도출하였다.

• 한국수학교육학회지시리즈E:수학교육논문집
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• 제35권3호
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• pp.213-231
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• 2021

본 연구는 학부모의 수학에 대한 인식이 자녀의 수학학습에 영향을 미치는 근원적 요소가 될 수 있다는 선행 연구들을 바탕으로 학부모의 수학 교과에 대한 가치인식과 만족도 등에 관한 내용을 조사하였으며, 그 결과를 바탕으로 학교 수학교육 및 자녀 교육과 학부모 교육에 대한 시사점을 도출하고자 하였다. 본 연구의 연구방법은 전국의 학부모를 대상으로 무작위 추출하였으며, 초등학생 학부모 133명, 중·고등학생 학부모 411명에 따른 학부모의 응답 결과를 비교 분석 하였다. 설문 결과 초등학생과 중·고등학생 모두 학부모가 수학 교과의 가치 인식이 긍정적일수록 자녀의 수학 교과에 대한 가치 인식도 긍정적이고, 학부모의 수학 관련 교육 참여도가 높은 것으로 나타났다. 교수학습 활동에 대한 인식 측면에서 교육 프로그램 참여 의지는 중·고등학생 학부모가 초등학생 학부모보다 낮은 것으로 나타났으며, 수학 교과 전반에 대한 만족도 또한 초등학생 학부모가 더 높은 것으로 나타났다. 또한 학부모들은 미래 신기술을 활용한 수업 및 인공지능이나 데이터 분석 능력을 함양하기 위한 수학교육의 필요성을 인식하고 있는 것으로 판단할 수 있었다. 이는 교육전문가들이 향후 진지하게 고민해보아야 할 과제로서 학부모가 참여하는 수학교육의 확대, 미래 수학학습을 위한 수학 학습 환경의 조성, 수학교육 관련하여 다양한 학부모 교육의 필요성을 제안하였다.

• 한국수학교육학회지시리즈E:수학교육논문집
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• 제37권1호
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• pp.65-84
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• 2023

라그랑주 승수법(Method of Lagrange Multipliers)은 등식 제약조건하에서 미분가능한 함수의 최대, 최소를 구하는 대표적인 방법이다. 선형대수학, 최적화 이론, 제어 이론을 포함하여 최근에는 인공지능 기초수학에서도 널리 활용되고 있다. 특히 라그랑주 승수법은 미분적분학과 선형대수학을 연결하는 중요한 도구이며, 주성분 분석(Principal Component Analysis, PCA)을 포함한 인공지능 알고리즘에 많이 활용되고 있다. 따라서 교수자는 대학 미분적분학에서 처음 라그랑주 승수법을 접하는 학생들에게 구체적인 학습 동기를 제공할 필요가 생겼다. 이에 본 논문에서는 교수자가 학생들에게 라그랑주 승수법을 효과적으로 교육하는데 필요한 통합적인 시야를 제공한다. 먼저 다양한 전공의 학생들이 계산에 대한 부담을 덜고 원리를 쉽게 이해할 수 있도록 개발한 시각화 자료 및 파이썬(Python) 기반의 SageMath 코드를 제공한다. 또한 라그랑주 승수법으로 행렬의 고윳값과 고유벡터를 유도하는 과정을 상세히 소개한다. 그리고 라그랑주 승수법을 간단한 경우에 대한 증명에서 시작하여 일반화된 최적화 문제로 확장하고, 수업에서 학생들이 라그랑주 승수와 PCA를 활용하여 실제 데이터를 분석한 결과를 추가하였다. 본 연구는 대학수학을 지도하는 다양한 전공의 교수자들에게 도움이 될 기초자료가 될 것이다.

• 실천공학교육논문지
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• 제15권3호
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• pp.605-614
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• 2023

디지털 대전환 시대를 맞아 개인 맞춤형 교육을 실현하기 위해 교육 분야에서 인공지능 기반 학습 서비스들이 등장하고 있다. 본 연구에서는 인공지능 기반 학습 서비스를 학교 현장에 적용하기 위한 개발 방향을 살펴보고자 하였다. 인공지능 기반 수학학습 서비스로 아이스크림에듀에서 개발한 '수학의 세포들'을 선택하여 교수자 관점에서 기능별 요구를 조사하였다. 그 결과를 IPA를 활용하여 중요도와 적합도로 분석하면서 전문가 의견을 조사하여 서비스의 구체적인 개발 방향을 탐색하였다. 연구결과, 진단, 학습, 평가, 관리 등 모든 영역에서의 중요도는 평균 4.82, 적합도는 평균 4.56로 대부분의 문항에서 우수한 결과가 나타났으며, 특히 중요도가 적합도보다 높게 나타났다. 세부적인 일부 기능 중 개념 학습, 맞춤형 과제 제시, 평가 결과 분석 기능, 대시보드 관련 기능과 대시보드 내 학습 자료가 학생들이 이해하기에 직관적이지 않아 보완이 필요하다는 의견을 확인하였다. 본 연구는 교수자의 관점에서 인공지능 기반 수학학습 서비스에 대한 요구 및 전문가 의견을 정리하여 '수학의 세포들'의 방향을 탐색하는데 유의미한 정보를 제공하였다는 의의가 있다.

• Smart Structures and Systems
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• 제26권4호
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• pp.403-418
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• 2020

In recent years, the use of Fiber Reinforced Polymers (FRPs) as one of the most common ways to increase the strength of concrete samples, has been introduced. Evaluation of the final strength of these specimens is performed with different experimental methods. In this research, due to the variety of models, the low accuracy and impact of different parameters, the use of new intelligence methods is considered. Therefore, using artificial intelligent-based models, a new solution for evaluating the bond strength of FRP is presented in this paper. 150 experimental samples were collected from previous studies, and then two new hybrid models of Imperialist Competitive Algorithm (ICA)-Artificial Neural Network (ANN) and Artificial Bee Colony (ABC)-ANN were developed. These models were evaluated using different performance indices and then, a comparison was made between the developed models. The results showed that the ICA-ANN model's ability to predict the bond strength of FRP is higher than the ABC-ANN model. Finally, to demonstrate the capabilities of this new model, a comparison was made between the five experimental models and the results were presented for all data. This comparison showed that the new model could offer better performance. It is concluded that the proposed hybrid models can be utilized in the field of this study as a suitable substitute for empirical models.

• 디지털융복합연구
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• 제19권10호
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• pp.253-263
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• 2021

기계학습은 학습에 이용되는 학습 데이터와 데이터를 예측할 인공신경망을 이용하여 비용함수를 만들고, 비용함수를 최소화시키는 파라미터들을 찾는 과정이다. 파라미터들은 비용함수의 그래디언트 기반 방법들을 이용하여 변화하게 된다. 디지털 신호가 복잡할수록, 학습하고자 하는 문제가 복잡할수록, 인공신경망의 구조는 더욱 복잡해지고 깊어진다. 복잡하고, 깊어지는 인공신경망 구조는 과적합(Over-fitting) 문제를 발생시킨다. 과적합 문제를 해결하기 위하여 파라미터의 가중치 감소 정규화 방법이 사용되고 있다. 우리는 이러한 방법에서 추가로 비용함수의 값을 이용한다. 이러한 방법으로 기계학습의 정확도가 향상되는 결과를 얻었으며 이는 수치 실험을 통하여 우수성이 확인된다. 이러한 결과는 기계학습을 통한 인공지능의 폭넓은 데이터에 대한 정확한 값을 도출한다.

• 한국수학교육학회지시리즈A:수학교육
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• 제63권2호
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• pp.123-138
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• 2024

본 연구는 S대학 <인공지능을 위한 기초수학[Math4AI]> 강좌의 교수·학습과정에서 맞춤형 챗GPT를 개발하여 활용한 경험을 공유한다. 연구진은 ① 먼저 강좌 맞춤형 챗GPT (https://math4ai.solgitmath.com/)를 개발하였다. 이때 챗GPT가 부정확한 정보를 주지 않도록 수년간의 해당 강좌 주요 데이터(교재, 실습실, 토론 기록, 코드 등)를 우선적으로 학습하는 챗GPT의 기능을 적용하였다. ② 학생들이 교재를 스스로 학습하다 궁금한 부분이 생기면, 맞춤형 챗GPT 인터페이스를 통해 자연어로 수학 용어, 정리, 예제, 열린 문제 번호, 핵심어 등을 질문하여 도움을 얻을 수 있도록 하였다. 그러면 챗GPT는 관련된 주요 문제나 용어, 그리고 이전 학생들의 토론에 기반한 몇 가지 샘플 답안 또는 토론 내용과 함께 사용되었던 코드 샘플을 제공한다. ③ 학생들이 챗GPT를 통해 얻은 내용을 스스로 윤문하여 공유하고, 상호 토론하면서, 교재에서 제시하는 주요 개념과 열린 문제의 대부분을 이해하도록 하였다. ④ 학기 말에는 그간 본인이 얻은 열린 문제들에 대한 학습기록을 모아 PBL (Problem-Based Learning) 보고서로 제출하고, 발표하여 강좌를 수료하도록 하였다. 이러한 방식은 학생들이 학습을 포기하지 않고 한 단계 앞으로 더 나아갈 추진력과 동기를 주며, 궁극적으로 각각의 문제를 스스로 해결하는 자기 주도적 학습을 도울 수 있다. 또한 학생들 각자의 수준에 맞추어 실시간으로 최적화된 조언을 제시하므로 강좌뿐만 아니라 대학수학교육 전반에 대한 학생별 맞춤형 교육(personalized education)을 제공할 수 있다. 즉, 학생들이 담당교수(또는 조교)와 AI 조교의 도움으로 실시간 답변과 효과적인 조언을 받을 수 있게 됨을 의미한다. 이는 양질의 조교 부족에 대한 고민을 추가 비용 없이 획기적으로 해결할 수 있다. 본 연구는 강좌의 교수·학습과정에 교재 맞춤형 챗GPT를 접목한 것으로, 인공지능(AI) 기술을 기타 대학수학 과목들(미적분학, 선형대수학, 이산수학, 공학수학, 기초통계학 등)과 초·중·고 수학교육에 적용할 수 있는 새로운 방법을 제시한다. 특히 AI 기술을 적용하여 이전 수강생들의 학습기록(열린 문제 풀이, 토론 자료, 코드 등)을 참고하며, 각자 실습한 결과를 공유 및 상호 토론하여 문제를 해결하는 방식은, 다양한 전공의 학생들이 내용을 더 효과적으로 이해하고, 본인 전공 관련 문제 해결 능력을 향상시키는 데 획기적인 도움을 줄 것으로 예상된다. 또한 교재 맞춤형 챗GPT와 함께 자기주도적인 학습을 경험토록 하는 교수학습 방법은 평생 교육(lifelong learning, extension school, extension college, extended college) 또는 평생학습의 관점에서 중요하다.