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파이썬 케라스 라이브러리를 활용한 인공신경망 모델 학습 - Fashion MNIST 데이터를 활용하여 인공신경망을 활용하면 데이터를 예측하거나 분류할 수 있다.본 컨텐츠에서는 파이썬 케라스(Keras) 라이브러리를 활용하여 인공신경망 모델을 구현하고Fashion MNIST 이미지를 분류하는 모델을 학습시키는 과정을 소개한다.1. Fashion MNIST 데이터Fashion MNIST 데이터는 티셔츠, 코트, 운동화 등 10가지의 의류에 대한 이미지를 모아놓은 데이터이다.10가지 의류에 대한 7만개의 이미지가 28*28 크기로 구성되어 있다.인공신경망 모델을 활용하면 이미지가 10가지 종 어떤 클래스에 해당하는지를 분류하는 모델을 구현할 수 있다.2. 인공신경망 모델 구조아래는 인공신경망 모델 구조의 예시이다.28*28로 표현된 이미지 데이터를 1차원으로 펼쳐서 구성하고,각각 300개와 100개의 노드를 포함하는 은닉층(hidden layer)을 거친 뒤,10개의 클래스 중 어디에 포함되는지를 나타내는 확률을 의미하는 10개의 노드를 출력하도록 구성한 것이다.출력값이 확률에 해당하므로, 마지막에는 활성화 함수(activation function)로 소프트맥스(softmax) 함수를 사용하였다.3. 모델 학습Fashion-MNIST 데이터를 훈련 및 테스트 데이터로 구성하여 모델을 학습시킬 수 있다.옵티마이저로 확률적 경사 하강법(Stochastic Gradient Descent)을 적용하였고, 손실함수로는 교차 엔트로피(cross entropy) 함수를 사용하였다.성능 평가를 위한 척도로는 정확도(accuracy)를 사용하였다.4. 성능 평가모델에 대한 학습이 끝나면 성능을 평가할 수 있다.아래는 훈련 데이터와 테스트 데이터에 대한 손실값과 정확도를 표현한 것이다.학습이 진행됨에 따라 손실값은 작아지고 정확도는 올라가는 것을 확인할 수 있다.파일 링크 : https://github.com/iss98/AIEDNET_files >> 파일명(Neural Network.ipynb)
파이썬을 활용한 확률과 통계 수업 콘텐츠 제작 및 수업 설계 수학 교과 교육에서 공학적 도구는 계속해서 강조되고 있다.특히, 확률과 통계 영역에서 프로그래밍은 기존에 학생들이 형식적으로만 배운 내용을 시각화하여 직관적인 이해를 도울 수 있다.본 콘텐츠에서는 표본 추출(Sampling), 중심극한이론(Center Limit Theorem)을 파이썬(python) 프로그래밍을 통해 구현하는 과정을 담고자 한다.1. 표본 추출을 통한 분포 시각화코드의 2번째 ~ 4번째 줄을 통해 이항분포의 파라미터(n, p), 추출할 표본의 개수(size)를 설정할 수 있다.그러므로 학생들이 직접 코드를 수정하며 샘플링 과정을 경험할 수 있다.2. 중심극한이론 시각화코드의 3번째 ~ 7번째 줄을 통해 모집단의 크기(N), 실험 횟수(M), 표본의 크기(narr), 균등 분포의 파라미터(a,b)를 설정할 수 있다.그러므로 학생들이 직접 코드를 수정하며 중심극한이론을 시각화 할 수 있다.파일 링크 : https://github.com/iss98/AIEDNET_files >> 파일명(Probability Distributions.ipynb, Sampling Distributionis.ipynb)공학적 도구를 이용한 확률과 통계 단원에 콘텐츠들을 활용할 수 있습니다. 파일들은 위의 파일 링크를 통해 다운로드 받으시면 됩니다.
증강현실을 활용한 수업 콘텐츠 제작 및 수업 설계 - UNITY Image Tracking 기술을 활용하여 증강현실(Augmented Reality)이란 우리가 존재하는 현실 세계에 가상의 이미지가 더해진 세계를 의미한다. 기술이 발전함에 따라 증강현실 또는 가상현실을 교육에 활용하기가 비교적 쉬워졌다.이 글에서는 ‘교사가 직접 개발할 수 있는 증강현실 콘텐츠’와 더불어 ‘증강현실을 활용한 학습의 보편화’를 목적으로 두고 게임개발 엔진인 UNITY를 활용해 증강현실 애플리케이션을 개발하고 실제로 수업한 내용을 소개하고자 한다.1. 중학교 1학년 수학 입체도형 - 기둥과 뿔의 겉넓이 탐구2. 중학교 3학년 수학 이차함수 - y=ax^2+q의 그래프 탐구3. UNITY를 활용한 증강현실 애플리케이션 개발 가이드 및 증강현실 애플리케이션 체험가이드 문서 및 증강현실 애플리케이션을 다운로드 받을 수 있는 페이지로 이동첨부된 증강현실 애플리케이션은 모두 안드로이드 환경에서만 작동하며, 사용하려는 안드로이드 기기에서 Google Play AR 서비스를 사용할 수 있어야 합니다.*Google Play Store에서 Google Play AR 서비스를 검색했을 때 검색 결과에 나타나고 다운로드 할 수 있으면 해당 기기에서 Google Play AR 서비스를 활용할 수 있습니다. AR 애플리케이션을 제작 및 테스트 해보기 전에 이를 먼저 확인하시기 바랍니다.