고등학교 데이터 과학 · 데이터 모델링과 평가 · 2022 개정 교육과정
[12데과03-02] 성취기준 해설과 수업·평가 예시
성취기준 원문
[12데과03-02] 동일한 데이터를 통계적 회귀모델과 기계학습을 통한 회귀모델로 분석하여 결과 해석 내용을 비교한다.
쉽게 풀어 보면
같은 데이터를 최소 제곱법 기반의 통계적 회귀모델과 학습·검증 데이터를 나누어 쓰는 기계학습 회귀모델로 분석하고, 두 결과를 해석하는 방식의 차이를 비교하는 성취기준이에요. 통계적 회귀는 계수의 의미를 설명하는 데, 기계학습 회귀는 새 데이터 예측 성능을 확인하는 데 무게를 둔다는 점이 핵심이에요.
학습지 문항 예시 예시
통계적 회귀와 기계학습 회귀 비교
- 공부 시간 x(시간)와 점수 y(점)의 자료 (1, 2), (2, 4), (3, 5), (4, 4), (5, 6)에 대해 최소 제곱법으로 회귀 직선 ŷ = ax + b를 구하세요.
- 1번에서 구한 기울기 a가 뜻하는 바를 공부 시간과 점수의 관계로 해석해 보세요.
- 기계학습 회귀모델을 만들 때 데이터를 학습용과 검증용으로 나누는 이유를 쓰세요.
- 결정 계수 R²와 검증 데이터의 평균 제곱 오차(MSE)가 각각 무엇을 알려 주는지 비교해 설명해 보세요.
수업 흐름 예시 예시
- 도입: 공부 시간과 점수의 산점도를 보여 주고 점들을 가장 잘 대표하는 직선을 각자 자로 그어 본 뒤 결과를 비교해요.
- 전개 1: 최소 제곱법으로 회귀 직선 ŷ = 0.8x + 1.8을 함께 구하고 기울기, 절편, 결정 계수의 의미를 해석하는 방법을 익혀요.
- 전개 2: 같은 데이터를 학습용과 검증용으로 나누어 기계학습 회귀모델을 학습시키고 검증 데이터의 평균 제곱 오차를 구해요.
- 정리: 두 모델의 결과를 '무엇을 설명해 주는가'와 '얼마나 잘 예측하는가'의 기준으로 비교표에 정리해요.
서술형 평가 문항과 채점 기준 예시
같은 기온과 아이스크림 판매량 데이터를 통계적 회귀모델과 기계학습 회귀모델로 각각 분석하였다. 두 모델에서 얻을 수 있는 해석(계수의 의미, 예측 성능 지표)을 비교하고, 판매 계획을 세우는 목적이라면 어떤 결과를 더 중시해야 하는지 근거를 들어 서술하시오.
| 수준 | 채점 기준 |
|---|---|
| 상 | 통계적 회귀의 계수 해석과 결정 계수, 기계학습 회귀의 학습·검증 분리와 오차 지표를 정확히 구분하여 비교하고, 판매 계획 목적에 맞는 판단을 근거와 함께 제시함 |
| 중 | 두 모델의 차이는 제시했으나 해석 지표 중 하나를 부정확하게 설명하거나 목적과의 연결이 약함 |
| 하 | 두 모델을 구분하지 못하거나 결과가 같다고만 서술함 |
세특 기재 예시 예시
회귀 분석 비교 활동에서 공부 시간과 점수 자료로 최소 제곱법 회귀 직선을 직접 구하고 기울기를 공부 시간 한 시간당 평균 점수 변화로 해석함. 같은 자료를 학습용과 검증용으로 나눈 기계학습 회귀모델의 검증 오차를 계산하여 설명력과 예측력이 서로 다른 질문에 답한다는 점을 정리함. 데이터 수가 적을 때 검증 결과가 크게 흔들리는 문제를 발견하고 원인을 탐구함.
이 예시는 202자, 나이스 기준 496Byte예요. 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
결정 계수가 높으면 새로운 데이터도 잘 예측할 것이라고 단정하는 학생이 많아요. 학습에 쓴 데이터에서의 적합도와 처음 보는 데이터에서의 예측 오차는 다를 수 있으니, 같은 모델의 학습 오차와 검증 오차를 나란히 보여 주며 과적합을 설명해 주세요.
이 영역의 적용 시 고려 사항 (고시 원문)
- 데이터 모델링 과정에서 다양한 데이터 분석 방법을 비교하여 활용하고, 데이터 해석 과정에서 등장하는 여러 견해를 상호 존중하고 비판적 시각으로 바라봄으로써 합리적으로 문제를 해결할 수 있도록 교수·학습을 구성하도록 한다.
- 데이터 분석을 위한 도구는 학습자의 디지털 역량을 사전에 파악하여 학습자의 인지적인 부담이 적은 방향으로 선정하도록 한다. 학습에 사용하는 기기나 운영 체제에 비교적 독립적인 소프트웨어나 프로그래밍 언어를 활용하여 다양한 학습 환경에서 학습자의 접근성을 보장하도록 한다.
- 최소 성취수준을 보장하기 위하여 교수자가 제시한 데이터 분석 과정을 바탕으로 데이터 모델의 개념을 제시하고, 여러 가지 분석 방법을 구별하여 설명할 수 있는지 평가한다. 또한, 비교적 명확하게 해석 결과가 도출되는 데이터셋을 제공하여 학습자가 최소한의 데이터 분석 과정을 체험하고 의미를 인식할 수 있는 학습 과정을 제공하도록 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.