고등학교 데이터 과학 · 데이터 준비와 분석 · 2022 개정 교육과정
[12데과02-02] 성취기준 해설과 수업·평가 예시
성취기준 원문
[12데과02-02] 이상치와 결측치 탐색 및 정규화를 통해 전처리하여 오류 가능성을 최소화하고, 데이터 분석을 위해 시각화한다.
쉽게 풀어 보면
이상치와 결측치를 찾아 처리하고, 단위와 범위가 다른 속성을 정규화해 분석 오류를 줄인 뒤, 목적에 맞는 그래프로 데이터를 시각화하는 성취기준이에요. 값을 지우거나 바꾸는 결정마다 이유를 남기게 하는 것이 전처리 수업의 핵심이에요.
학습지 문항 예시 예시
이상치, 결측치, 정규화, 시각화
- 어떤 속성의 제1사분위수(Q1)가 20, 제3사분위수(Q3)가 30일 때 이상치 기준 Q1 − 1.5×IQR과 Q3 + 1.5×IQR을 구하고, 값 52가 이상치인지 판단하세요.
- 최솟값이 50, 최댓값이 100인 속성에서 값 70을 최소-최대 정규화하면 얼마인지 구하세요.
- 키 데이터에 빈칸이 몇 개 있을 때, 그 행을 지우는 방법과 평균으로 채우는 방법의 장단점을 각각 쓰세요.
- 학년별 하루 수면 시간 분포를 비교하려면 막대그래프, 상자 그림, 원그래프 가운데 무엇이 알맞은지 고르고 이유를 쓰세요.
수업 흐름 예시 예시
- 도입: 키 데이터에 1700cm와 빈칸이 섞여 있는 표를 보여 주고 이대로 평균을 내면 어떻게 될지 예상해 봐요.
- 전개 1: 상자 그림과 사분위수 범위로 이상치를 찾는 방법, 결측치를 삭제하거나 대체하는 방법을 예제로 익혀요.
- 전개 2: 단위가 다른 두 속성인 용돈(원)과 공부 시간(분)을 최소-최대 정규화와 표준화로 바꿔 보고 결과를 비교해요.
- 정리: 전처리 전후 데이터를 히스토그램과 상자 그림으로 그려 달라진 점을 정리하고 처리 이유를 기록해요.
서술형 평가 문항과 채점 기준 예시
학생 50명의 '키, 몸무게, 하루 운동 시간' 데이터에 이상치와 결측치가 섞여 있다. 이상치와 결측치를 찾는 방법과 처리 방법을 근거와 함께 제시하고, 여러 속성을 함께 분석하기 위해 정규화가 필요한 이유를 설명한 뒤, 분석 목적에 맞는 시각화 방법을 골라 서술하시오.
| 수준 | 채점 기준 |
|---|---|
| 상 | 사분위수 범위나 상자 그림 등 근거 있는 기준으로 이상치를 판별하고, 결측치 처리 방법의 장단점을 비교해 선택하며, 단위 차이에 따른 정규화의 필요성과 목적에 맞는 그래프를 정확히 제시함 |
| 중 | 이상치와 결측치 처리 방법은 제시했으나 판별 기준이 모호하거나 정규화와 시각화 중 하나의 설명이 부족함 |
| 하 | 이상치와 결측치를 무조건 지운다고만 서술하고 정규화나 시각화 방법을 제시하지 못함 |
세특 기재 예시 예시
데이터 전처리 실습에서 학생 신체 데이터의 1700cm 값을 입력 오류로 판단하고 사분위수 범위 기준으로 이상치를 찾아 처리 이유를 기록함. 결측치를 삭제할 때와 평균으로 대체할 때 분포가 달라지는 것을 히스토그램으로 비교하여 중앙값 대체가 더 알맞은 상황을 설명함. 단위가 다른 운동 시간과 몸무게를 최소-최대 정규화로 변환하여 함께 비교함.
이 예시는 192자, 나이스 기준 466Byte예요. 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
이상치는 무조건 틀린 값이니 지워야 한다고 생각하기 쉬워요. 입력 오류인지 실제로 드문 값인지 먼저 확인해야 하고, 결측치를 평균으로 채우면 분포가 가운데로 몰린다는 점도 처리 전후 그래프로 비교해 보여 주세요.
이 영역의 적용 시 고려 사항 (고시 원문)
- 데이터를 수집할 때 다양한 경로로 접근할 수 있는 공공 데이터 포털, 출처가 명확한 민간 데이터 포털을 통해 정확하고 신뢰할 수 있는 데이터를 수집하도록 활동을 구성하여 데이터 문해력을 기를 수 있도록 한다.
- 일상 속 데이터를 수집, 전처리, 분석하는 모든 과정에서 데이터 편향, 오류 가능성을 최소화 하기 위한 방법을 탐색하고, 관련 내용을 검증하는 과정을 교수·학습에 포함하도록 한다.
- 데이터 전처리에 어려움을 겪는 학습자의 경우, 전처리가 비교적 간단한 데이터를 제시하여 이상치와 결측치를 탐색하고, 데이터 특성에 적합한 분석 방법을 제시할 수 있는지 평가하도록 한다.
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.