표제지
목차
Ⅰ. 서론 14
1. 연구의 필요성 및 목적 14
2. 연구의 내용 15
3. 연구의 방법 16
4. 연구의 절차와 추진 17
Ⅱ. 이론적 고찰 21
1. 빅데이터(Big data) 21
가. 빅데이터의 의미 21
나. 빅데이터의 분석 방법 22
다. 데이터 과학 23
2. 인공지능의 이해 27
가. 인공지능의 개요 27
나. 인공지능의 산업별 활용 30
3. 인공지능과 인력 양성 관련 국가 정책 34
가. 국외 사례 34
나. 국내 사례 36
4. 인공지능과 빅데이터의 관련 문헌 분석 37
가. 국내 연구 자료 37
나. 국외 연구 자료 41
5. 인공지능과 빅데이터의 교육적 활용 사례 분석 42
가. 국내 교육에서 활용 사례 42
나. 국외 교육에서 활용 사례 46
6. 인공지능과 빅데이터의 교육적 활용 모형 선행연구 52
가. 교육 빅데이터 분석 모형 52
나. AI 및 에듀테크 도입과 활용을 위한 절차 모형 53
Ⅲ. AI와 빅데이터의 교육적 활용 모형 개발 55
1. AI와 빅데이터의 교육적 활용의 개요 55
가. 모형 개발의 절차 55
나. AI와 빅데이터의 활용 모형 설계의 고려 사항 56
다. 컴퓨터와 AI를 활용한 문제해결의 처리 과정 57
2. AI와 빅데이터의 교육적 활용 모형의 설계 60
가. AI와 빅데이터의 교육적 활용 모형 60
나. AI와 빅데이터의 교육적 활용 모형의 세부 단계 62
다. 교육적 문제해결 과정에서 AI/빅데이터의 도입(활용) 판단 기준 66
라. 교육적 문제해결에서 AI/빅데이터 활용과 결과 적용시 고려사항 69
3. AI와 빅데이터의 교육적 활용을 위한 계층형 구조 72
가. AI빅데이터 처리의 계층 구조 개요 72
나. AI 인프라 레이어 77
다. AI 핵심모듈 레이어 80
라. 교육 AI서비스 레이어 83
마. 교육 활용 레이어 84
Ⅳ. AI와 빅데이터의 교육적 활용 모형의 세부 모형 85
1. 교육적 활용을 위한 세부 모형의 개요 85
2. 교육정책 결정 지원 모형(P-AIPOS Model) 86
3. 교육행정 지원 모형(A-AIPOS Model) 90
4. 교수학습 지원 활용 모형(T-AIPOS Model) 95
5. 교육 서비스 지원 모형(S-AIPOS Model) 100
6. AI 및 빅데이터의 교육적 활용 모형의 타당성 분석 104
가. 교육적 활용 모형의 내용 타당도 검사 개요 104
나. 내용 타당도 검사 결과의 분석 106
Ⅴ. AI 및 빅데이터의 교육적 활용 사례 제안 108
1. AI와 빅데이터의 교육적 활용 사례의 개요 108
2. AI와 빅데이터의 교육적 활용 사례 108
가. [정책 결정] 학교 중장기 교육 계획 수립에 필요한 교육 요소 추출 109
나. [교육 행정] 교직원 채용, 인사, 승진, 평가에 있어서의 투명성 확보 110
다. [교수학습] 맞춤형 개인 독서 추천시스템 112
라. [교수학습] 학생들의 학업 중단 예측 114
마. [교수 학습 지원] 학생들의 진로 탐색 지원 116
바. [민원 서비스] 민원 처리를 자동으로 도와주는 챗봇 117
3. AI와 빅데이터의 교육적 활용 사례 수집 내용 120
Ⅵ. 결론 및 제언 131
1. 결론 131
2. 제언 132
참고문헌 135
[부록] 142
1. 관련 선행 연구 문헌 분석 자료 143
2. 인공지능과 빅데이터의 교육적 활용 사례 조사지 192
3. 인공지능과 빅데이터의 교육적 활용 모형 검사지 198
판권기 213
〈표 Ⅱ-1〉 데이터의 유형(김진호 외, 2017) 24
〈표 Ⅱ-2〉 데이터 처리의 영역과 방법(이상민, 2015) 26
〈표 Ⅱ-3〉 인공지능의 정의(Russell & Norvig, 2016) 28
〈표 Ⅱ-4〉 국내 인공지능 제품ㆍ서비스 현황 32
〈표 Ⅱ-5〉 한국교육개발원의 빅데이터와 인공지능 관련 연구 38
〈표 Ⅱ-6〉 한국교육과정평가원 38
〈표 Ⅱ-7〉 한국교육학술정보원의 빅데이터와 인공지능 관련 연구 38
〈표 Ⅱ-8〉 한국과학창의재단의 빅데이터와 인공지능 관련 연구 39
〈표 Ⅱ-9〉 교육기관 및 교육관련 연구소의 빅데이터와 인공지능 관련 연구 39
〈표 Ⅱ-10〉 국외 인공지능 관련 연구 41
〈표 Ⅱ-11〉 국내 교육에서 활용 사례 42
〈표 Ⅱ-12〉 사교육 기관에서의 인공지능 교육 프로그램 개발 사례 44
〈표 Ⅱ-13〉 국외 교육에서의 활용 사례 47
〈표 Ⅳ-1〉 인공지능 활용을 위한 교육 업무의 영역 85
〈표 Ⅳ-2〉 교육정책 결정 단계와 AI 활용 여부(한선관 외, 2020) 87
〈표 Ⅳ-3〉 행정 업무에의 인공지능 활용 프로젝트 사이클 92
〈표 Ⅳ-4〉 AI활용 적응형 교육 시스템의 유형(홍선주 외, 2020) 95
〈표 Ⅳ-5〉 모형 타당도 검사에 참여한 전문가 구성 104
〈표 Ⅳ-6〉 타당성을 갖기 위한 CVR 최솟값(유의확률 p=.05) 106
〈표 Ⅳ-7〉 타당도 검사 결과 107
〈표 Ⅴ-1〉 정책 결정에서의 교육적 활용 사례 수집 내용 120
〈표 Ⅴ-2〉 교육행정에서의 교육적 활용 사례 수집 내용 122
〈표 Ⅴ-3〉 교수학습에서의 활용 사례 수집 내용 125
〈표 Ⅴ-4〉 민원 서비스에서의 활용 사례 수집 내용 129
[그림 Ⅰ-1] 연구 절차 17
[그림 Ⅰ-2] 연구 협력 추진 체계도 18
[그림 Ⅰ-3] 추진 자문 협력기관의 특징과 역할 20
[그림 Ⅱ-1] 빅데이터의 정의(3V) 21
[그림 Ⅱ-2] 데이터 과학의 처리 절차 25
[그림 Ⅱ-3] 인공지능의 학문적 체계 28
[그림 Ⅱ-4] 인공지능의 역사적 발달 과정(강병호, 2017) 30
[그림 Ⅱ-5] 인공지능 응용 사례(LGCNS, 2016) 31
[그림 Ⅱ-6] 웅진 빅박스가 고객 맞춤형 동영상을 추천하는 화면(웅진빅박스) 34
[그림 Ⅱ-7] 클래스 카드 교실 사용 장면(클래스카드) 34
[그림 Ⅱ-8] 세계의 인공지능 동향(Tim Dutton, 2018) 35
[그림 Ⅱ-9] 인재통합관리시스템(고려대) 43
[그림 Ⅱ-10] CodeB AI 개발도구(CodeB) 44
[그림 Ⅱ-11] 산타토익, 콴다의 화면 (초초씨, 유크라테스) 45
[그림 Ⅱ-12] 노리, 엔트리의 화면 (법무법인 세움, 엔트리) 46
[그림 Ⅱ-13] AltSchool(AltSchool) 47
[그림 Ⅱ-14] University Innovation Alliance 활용 사례(이은호, 2017) 47
[그림 Ⅱ-15] 개인학습을 지원하는 MOOC시스템(deX, Coursera, Udacity) 48
[그림 Ⅱ-16] Teach to One(newclassrooms) 48
[그림 Ⅱ-17] AI 조교시스템(Deakin university) 49
[그림 Ⅱ-18] 자연어 처리를 하는 인공지능 휴버트(Hubert.systems) 50
[그림 Ⅱ-19] AI 교사의 학생 학습진도 확인(Third space learning) 50
[그림 Ⅱ-20] 수학학습 플랫폼 MathmaTIC(Mathematic) 50
[그림 Ⅱ-21] 마이스킬캠프(Myskillcamp) 51
[그림 Ⅱ-22] AI 로봇뮤지오, Classi(Musio, Classi) 51
[그림 Ⅱ-23] 교육 분야의 빅데이터 분석 모형(김진호 외, 2017) 52
[그림 Ⅱ-24] AI 및 에듀테크 도입과 활용을 위한 절차 모형(홍선주 외, 2020) 53
[그림 Ⅲ-1] AI와 빅데이터의 교육적 활용 모형 개발 절차 56
[그림 Ⅲ-2] 문제해결을 위한 인간의 정보처리 과정(rj-keller) 57
[그림 Ⅲ-3] 인간과 컴퓨터의 정보처리 패러다임 58
[그림 Ⅲ-4] 문제해결을 위하여 컴퓨팅을 통한 정보처리 과정 58
[그림 Ⅲ-5] 빅데이터의 처리 과정 59
[그림 Ⅲ-6] AI 처리 과정 59
[그림 Ⅲ-7] 문제해결을 위한 인공지능의 활용 과정 60
[그림 Ⅲ-8] AI와 빅데이터를 활용한 문제해결 절차 61
[그림 Ⅲ-9] AI와 빅데이터를 활용한 문제해결 절차의 세부 내용 61
[그림 Ⅲ-10] AI와 빅데이터의 교육 활용 모형(Edu-AIPOS Model) 62
[그림 Ⅲ-11] 문제해결로서 AI와 빅데이터의 교육적 활용 모형의 세부 단계 63
[그림 Ⅲ-12] 일반적인 빅데이터/인공지능 플랫폼의 프레임워크(한국정보화진흥원, 2018) 73
[그림 Ⅲ-13] 기초 빅데이터 플랫폼 73
[그림 Ⅲ-14] 프레임워크 레이어 & 데이터 통합 레이어 74
[그림 Ⅲ-15] AI 핵심서비스 레이어 74
[그림 Ⅲ-16] 엔진 레이어 74
[그림 Ⅲ-17] 애플리케이션 UI 레이어 & API 레이어 75
[그림 Ⅲ-18] 인공지능 서비스 레이어 75
[그림 Ⅲ-19] 다양한 인공지능 플랫폼 활용 교육 서비스 76
[그림 Ⅲ-20] 교육적 활용 모형의 이해를 위한 계층형 구조 77
[그림 Ⅲ-21] AI 인프라 레이어 78
[그림 Ⅲ-22] AI교육 플랫폼 시스템 구성 78
[그림 Ⅲ-23] AI 핵심모듈 레이어 80
[그림 Ⅲ-24] 인공지능 분야별 알고리즘 종류(Dejoux & Leon, 2018, p. 188) 81
[그림 Ⅲ-25] 기계학습의 다양한 기법과 적용 방향(Ashish P., 2018) 82
[그림 Ⅲ-26] 교육 AI서비스 레이어 83
[그림 Ⅲ-27] 빅데이터/AI 교육적 활용을 위한 계층형 통합 구조 84
[그림 Ⅳ-1] AI와 빅데이터의 교육정책 지원 활용 모형(P-AIPOS Model) 88
[그림 Ⅳ-2] AI와 빅데이터를 활용한 교육 정책 지원 절차 89
[그림 Ⅳ-3] 교육행정 업무의 구성 90
[그림 Ⅳ-4] 교육 행정 체제의 개념 모형 91
[그림 Ⅳ-5] AI와 빅데이터의 교육행정 지원 활용 모형(A-AIPOS Model) 92
[그림 Ⅳ-6] AI와 빅데이터를 활용한 교육 행정 지원 과정 94
[그림 Ⅳ-7] 전통적인 지능형교수시스템의 구성 96
[그림 Ⅳ-8] AI 활용 교수학습 지원 시스템의 기능(한선관 외, 2020) 97
[그림 Ⅳ-9] AI와 빅데이터의 교수학습 지원 활용 모형(T-AIPOS model) 98
[그림 Ⅳ-10] 인공지능기반 교육의 다양한 서비스 99
[그림 Ⅳ-11] AI와 빅데이터를 활용한 교수학습 지원 과정 100
[그림 Ⅳ-12] AI와 빅데이터의 교수학습 지원 활용 모형(S-AIPOS model) 101
[그림 Ⅳ-13] 인공지능 통합 플랫폼 활용 교육서비스 사례 102
[그림 Ⅳ-14] AI와 빅데이터를 활용한 교육서비스 지원 과정 103
[그림 Ⅴ-1] 지능형 학교의 인공지능 활용 결정 유형(황종성, 2017) 110
[그림 Ⅴ-2] 교육인재 평가 시스템 예시(midashri) 112
[그림 Ⅴ-3] 맞춤형 개인 독서 추천시스템 예시(광양공공도서관) 113
[그림 Ⅴ-4] 학업 중단 시스템 구조 예시(정제영 외, 2018) 115
[그림 Ⅴ-5] 진로 탐색 플랫폼 예시(스퀘어네트) 117
[그림 Ⅴ-6] 자연스러운 대화가 가능한 챗봇 예시 119