고등학교 인공지능 수학 · 이미지 데이터 처리 · 2022 개정 교육과정
[12인수03-01] 성취기준 해설과 수업·평가 예시
성취기준 원문
[12인수03-01] 행렬을 이용하여 이미지 데이터를 목적에 맞게 표현할 수 있다.
성취기준 해설
이미지 데이터의 각 픽셀 위치와 색상 정보(RGB)를 행렬을 이용하여 표현하게 한다.
쉽게 풀어 보면
디지털 이미지를 픽셀의 격자로 보고, 각 픽셀의 위치를 행과 열 번호로, 밝기나 색을 성분 값으로 적어 행렬로 표현하는 성취기준이에요. 흑백 이미지는 행렬 하나로, 컬러 이미지는 빨강·초록·파랑(RGB) 세 행렬로 나타낸다는 점을 직접 그림을 행렬로 옮겨 보며 익히는 것이 핵심이에요.
학습지 문항 예시 예시
픽셀과 RGB를 행렬로 나타내기
- 5×5 격자에 숫자 1 모양을 검은색(1)과 흰색(0)으로 그리고, 이를 5×5 행렬로 나타내세요.
- 이미지를 나타낸 행렬 A의 (2, 3) 성분이 이미지의 어느 픽셀을 뜻하는지 위치를 설명하세요.
- RGB 값이 (255, 0, 0), (255, 255, 0), (0, 0, 0)인 픽셀의 색을 각각 쓰세요.
- 가로 4픽셀, 세로 3픽셀인 컬러 이미지를 RGB 행렬로 나타내려면 어떤 크기의 행렬이 몇 개 필요한지 쓰세요.
수업 흐름 예시 예시
- 도입: 사진을 크게 확대해 작은 사각형 점이 모여 있는 모습을 보여 주고, 이 점들을 수로 적는 방법을 질문해요.
- 전개 1: 모눈종이에 간단한 글자 모양을 칠하고 칠한 칸은 1, 빈칸은 0으로 적어 행렬로 옮긴 뒤 (i, j) 성분과 픽셀 위치를 대응시켜요.
- 전개 2: 색 고르기 도구에서 RGB 값을 바꿔 가며 색을 확인하고, 작은 컬러 이미지를 R, G, B 세 행렬로 나누어 적어요.
- 정리: 이미지 크기와 행렬 크기의 관계를 정리하고, 0부터 255까지의 밝기 값을 쓰는 흑백 이미지와 0과 1만 쓰는 이진 이미지를 비교해요.
서술형 평가 문항과 채점 기준 예시
가로 4픽셀, 세로 3픽셀인 간단한 그림을 직접 설계하여 흑백 버전은 밝기 행렬 하나로, 컬러 버전은 R, G, B 세 행렬로 나타내고, 행렬의 행·열 번호와 픽셀 위치의 대응, 성분 값과 색의 관계를 서술하시오.
| 수준 | 채점 기준 |
|---|---|
| 상 | 흑백과 컬러 이미지를 알맞은 크기의 행렬로 정확히 표현하고, 행·열 번호와 픽셀 위치, 성분 값과 밝기·색의 대응을 예를 들어 설명함 |
| 중 | 행렬 표현은 대체로 맞았으나 행렬 크기나 일부 RGB 값에 오류가 있거나 대응 관계 설명이 부족함 |
| 하 | 이미지를 행렬로 옮기지 못하거나 행과 열을 혼동함 |
세특 기재 예시 예시
행렬로 이미지 데이터를 표현하는 활동에서 모눈종이에 그린 하트 모양을 0과 1의 행렬로 옮기고 (i, j) 성분과 픽셀 위치의 대응을 설명함. 색 고르기 도구로 RGB 값을 바꿔 보며 빨강과 초록 성분을 함께 높이면 노랑이 된다는 점을 확인하고 작은 컬러 그림을 세 개의 행렬로 나누어 표현함. 세로와 가로 픽셀 수가 각각 행렬의 행과 열의 수가 된다는 점을 정리함.
이 예시는 205자, 나이스 기준 479Byte예요. 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 이미지의 가로 픽셀 수를 행의 수로 적는 실수를 자주 해요. 행은 위에서 아래로 세는 가로줄이라서 세로 픽셀 수가 행의 수가 돼요. 또 RGB를 물감처럼 섞는다고 생각해 세 값을 모두 높이면 검정이 된다고 오해하기 쉬우니 빛의 혼합이라 흰색이 된다는 점을 확인시켜 주세요.
이 영역의 적용 시 고려 사항 (고시 원문)
- ‘이미지 데이터 처리’ 영역에서는 용어와 기호로 ‘행렬, 전치행렬’을 다룬다.
- 행렬은 이미지 데이터를 효과적으로 표현할 수 있는 유용한 도구임을 인식하게 한다.
- 이미지 데이터를 행렬로 표현하고 분석할 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.