고등학교 인공지능 수학 · 인공지능과 빅데이터 · 2022 개정 교육과정
[12인수01-01] 성취기준 해설과 수업·평가 예시
성취기준 원문
[12인수01-01] 인공지능의 개념을 이해하고 학습 방식을 수학적으로 해석할 수 있다.
성취기준 해설
기계학습에서 지도학습, 비지도학습, 강화학습의 특성을 소개하고, 딥러닝에서 퍼셉트론의 가중치와 활성화함수의 의미를 이해하게 한다.
쉽게 풀어 보면
기계학습의 세 방식을 수학의 눈으로 다시 읽는 성취기준이에요. 지도학습은 입력과 정답 쌍에 맞는 함수를 찾는 일, 비지도학습은 데이터 사이의 거리로 묶음을 찾는 일, 강화학습은 받은 보상의 합을 키우는 행동을 찾는 일로 해석하고, 퍼셉트론의 가중치는 입력의 영향력을, 활성화함수는 출력을 정하는 규칙을 뜻한다는 점을 계산으로 확인해요.
학습지 문항 예시 예시
퍼셉트론 계산으로 보는 학습
- 친구와 함께 가면 x₁=1, 비가 오면 x₂=1인 영화 관람 퍼셉트론에서 w₁=3, w₂=-2, b=-2이고 가중합이 0 이상이면 관람(1)한다고 할 때, 네 가지 입력에 대한 출력을 모두 구하세요.
- 위 퍼셉트론에서 w₂가 음수라는 것이 관람 결정에 어떤 의미인지 설명하세요.
- 시그모이드 함수 σ(z)=1/(1+e⁻ᶻ)에서 z=0일 때의 값을 구하고, 계단 함수 대신 이 함수를 쓰면 출력이 어떻게 달라지는지 쓰세요.
- 지도학습, 비지도학습, 강화학습이 각각 무엇을 줄이거나 키우려 하는지 한 문장씩 쓰세요.
수업 흐름 예시 예시
- 도입: 영화를 볼지 말지 정할 때 따지는 조건을 적고 조건마다 중요도 점수를 매겨 보며 가중치의 뜻을 떠올려요.
- 전개 1: 지도·비지도·강화학습 사례를 보고 각각 정답 데이터, 데이터 사이 거리, 보상이라는 수학적 대상으로 다시 표현해요.
- 전개 2: 퍼셉트론의 가중합 w₁x₁+w₂x₂+b를 계산해 네 가지 입력의 출력을 표로 만들고, 가중치를 바꾸면 결정이 어떻게 달라지는지 확인해요.
- 정리: 계단 함수와 시그모이드 함수의 그래프를 비교하며 활성화함수가 출력의 형태와 범위를 정하는 역할을 정리해요.
서술형 평가 문항과 채점 기준 예시
두 입력을 받는 퍼셉트론을 생활 속 의사 결정 상황으로 설계하여 가중치와 편향을 정하고, 네 가지 입력에 대한 출력을 계산한 뒤, 가중치의 부호와 크기가 지닌 의미와 활성화함수의 역할을 지도학습의 관점에서 서술하시오.
| 수준 | 채점 기준 |
|---|---|
| 상 | 상황에 맞게 가중치와 편향을 정해 네 출력을 정확히 계산하고, 가중치의 부호·크기 의미와 활성화함수의 역할, 정답 데이터로 가중치를 조정하는 지도학습의 원리를 연결해 설명함 |
| 중 | 출력을 정확히 계산했으나 가중치의 의미나 지도학습과의 연결 설명이 부족함 |
| 하 | 가중합 계산에 오류가 있거나 가중치와 활성화함수의 의미를 설명하지 못함 |
세특 기재 예시 예시
인공지능의 학습 방식을 수학적으로 해석하는 활동에서 등교 수단 선택을 두 입력 퍼셉트론으로 설계하고 날씨와 거리 조건에 가중치와 편향을 부여해 네 가지 입력의 출력을 계산함. 가중치의 부호를 바꾸었을 때 결정이 뒤집히는 경우를 찾아 가중치가 입력의 영향력을 나타낸다고 설명함. 계단 함수와 시그모이드 함수의 그래프를 비교해 활성화함수가 출력 범위를 결정한다는 점을 정리함.
이 예시는 208자, 나이스 기준 522Byte예요. 과목별 세특은 1,500Byte(500자)까지 써요. 내 문장은 나이스 글자수·바이트 계산기로 세어 볼 수 있어요.
세특에는 학생이 실제로 한 활동과 교사가 관찰한 내용만 써요. 대회명·기관명처럼 쓰면 안 되는 내용은 생기부 기재 금지 사전에서 확인할 수 있어요.
학생들이 자주 헷갈리는 점
학생들은 가중치를 확률로 착각하거나 모든 가중치가 양수여야 한다고 생각하기 쉬워요. 가중치는 입력이 결과를 얼마나, 어느 방향으로 움직이는지 나타내는 수라서 음수도 될 수 있어요. 또 편향을 빼먹고 가중합만 계산하는 실수가 잦으니 식을 끝까지 쓰게 해 주세요.
이 영역의 적용 시 고려 사항 (고시 원문)
- ‘인공지능과 빅데이터’ 영역에서는 용어와 기호로 ‘활성화함수, 진리표, 순서도, 빅데이터’를 다룬다.
- 인공지능의 학습 방식 및 빅데이터의 활용 사례를 다룰 때 공학 도구를 이용할 수 있다.
같은 영역의 다른 성취기준
왓퀴즈는 이런 AI예요
왓퀴즈는 한국 학교의 수업과 기록 업무에 맞춘 교사용 AI예요. 이 사전과 같은 2022 개정 교육과정 성취기준 데이터로 학습지, 수업 PPT, 평가계획서 초안을 만들고, 2026학년도 학교생활기록부 기재요령 원문을 바탕으로 세특 초안을 쓰고 기재 금지 표현을 검사해요.