Day 1
AIㆍ디지털 역량과 사회 교과

이상일(서울대학교 지리교육과 교수)

2024-08-05

소개

소개

  • 실습 디자인 및 진행

    • 김우형(서울대학교 지리교육과 석사과정)

    • 김세창(서울대학교 지리교육과 석사)

  • 실습 보조

    • 전혜민(서울대학교 지리교육과 석사과정)

    • 김주연(서울대학교 지리교육과 박사과정)

AI 융합교육을 위한 인문사회 컨텐츠 설계


https://saarland-informatics-campus.de/en/studium-studies/data-science-and-artificial-intelligence-bachelor/

교사의 AIㆍ디지털 역량

  • 교수-학습 대시보드의 설계 및 제작 능력

    • 웹-기반, 인트렉티브

  • 도구

    • 쿼토 Quarto

      • 디지털 커뮤니케이션 도구

    • 오픈소스 프로그래밍 언어 R

      • 데이터사이언스 도구

프로그램 개요

차시 주제 강의 내용 실습 내용
사전 사회과 수업에서 활용 가능한 AIㆍ디지털 도구 소개
  • 세 가지 사이언스
  • 최신 지리공간기술로서의 구글 스튜디오 실습
  • R을 통한 데이터사이언스 실습
Day 1 AIㆍ디지털 역량과 사회 교과
  • AIㆍ디지털 사회의 도래와 사회 교과
  • AIㆍ디지털 커뮤니케이션 역량과 도구
  • AIㆍ디지털 커뮤니케이션 도구로서의 Quarto 입문
  • Quarto를 활용한 대시보드 만들기
Day 2 데이터의 수집과 정련화
  • 데이터의 수집 방법
  • 데이터 불러오기 및 정리하기의 개념과 기법
  • (인구)문제의 현황 파악
  • R을 활용한 오픈 API 기반 데이터 수집
  • R을 활용한 데이터 불러오기 및 정리하기
Day 3 탐색적 데이터 분석
  • 탐색적 데이터 분석의 원리와 절차
  • 데이터 변형 및 시각화의 개념과 기법
  • (인구)문제의 이해 및 수업 소재 선정
  • R을 활용한 데이터의 변형 및 시각화
  • R을 활용한 탐색적 데이터 분석
Day 4 고급 시각화와 교수-학습 대시보드의 설계
  • 인트렉티브 시각화의 개념과 기법
  • 지리공간적 시각화의 개념과 기법
  • 탐구 수업을 위한 교수-학습 대시보드의 설계
  • R을 활용한 인트렉티브 시각화
  • Quarto를 활용한 대시보드의 설계
Day 5 고급 인트렉티브 기능과 교수-학습 대시보드의 제작 및 공유
  • 고급 인트렉티브 기능
  • 탐구 수업을 위한 교수-학습 대시보드의 제작
  • 웹 배포를 통한 공유
  • Quarto를 활용한 대시보드의 제작
  • Quarto Pub을 통한 웹 배포

AIㆍ디지털 사회의 도래와
사회 교과

AIㆍ디지털 사회의 도래와 학교교육

AIㆍ디지털 관련 도구들

AIㆍ디지털 관련 도구들

https://dunoit.com/blogs/30-ai-64f7e9d81cb43

에듀테크

https://www.korea.kr/multi/visualNewsView.do?newsId=148900094#visualNews

교육부: “교사가 이끄는 교실 혁명”

교육부: “교실혁명을 위한 교원역량 체계”

AI-TPACK

https://www.mdpi.com/2071-1050/16/3/978

TPACK-UotI

https://www.nature.com/articles/s41599-023-01533-0

TDL-TPACK

https://www.frontiersin.org/journals/psychology/articles/10.3389/fpsyg.2022.966575/full

DPACK

https://www.mdpi.com/2227-7102/13/8/769

교육학적 혹은 교과교육학적 연구

AI·디지털 커뮤니케이션
역량과 도구

세 가지 과학

데이터사이언스의 네 개의 기둥

https://mokeya.tistory.com/76

https://www.geeksforgeeks.org/4-key-pillars-of-data-science/

데이터사이언스 랜드스케이프

https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Data-Science-Landscape.jpg

데이터사이언스 프로세스

https://juliescholler.gitlab.io/files/M2/M2-CM1-workflow1.html#1

교사의 AIㆍ디지털 커뮤니케이션 역량

  • 디지털 교수-학습 자료 설계 및 제작 능력

    • 디지털 학습지 + 탐구학습

    • 교과의 학습 내용을 효과적으로 교수하도록 도와주는 도구

    • 데이터 탐색을 통해 학습자 스스로 이해, 지식, 통찰을 얻도록 도와주는 도구

  • 웹-기반 교수-학습 대시보드

    • HTML 형식의 웹 다큐먼트: 일종의 웹애플리케이션

    • 데이터 대시보드(dashboard)

    • 텍스트, 표, 그래프, 지도, 동영상 등

    • 정적(static), 동적(animated), 인터렉티브(interactive)

대시보드: 사례

https://ivelasq.github.io/mortgage-dashboard/

대시보드의 개념과 기본 구조

  • 단일한 주제에 대한 상호연관된 다양한 정보를 그래픽의 형태로 일관성 있게 제시한 것

  • 5대 구성 요소: 메인 바디, 헤더, 내비게이터, 사이드바, 푸터

https://blog.zarathu.com/posts/2023-12-11-quarto-dashboard/#tabset

대시보드의 레이아웃 요소

  • 행(row)과 열(column)

    • 가장 기본이 되는 레이아웃 요소

  • 탭셋(tabset)

    • 행과 열을 다른 하위 행과 열이 아닌 탭의 설정을 통해 분할

  • 페이지(page)

    • 최상위 레이아웃 요소로 여러개의 행과 열로 구성

  • 카드(card)

    • 페이지, 행, 열, 탭셋에 의해 규정되는 것으로, 내용 요소를 위한 기본 공간

대시보드의 내용 요소

  • 내용 요소

    • 기본 Quarto 다큐먼트: 텍스트, 그림, 동영상 등

    • 테이블, 그래프, 벨류박스(value box), 지도 등

    • 생성형 AI와의 실시간 대화 등

  • 원천

    • 외부: 임베딩(embedding)

    • 내부: R 코드를 통한 직접 제작

Quarto와 R을 활용한
디지털 교수-학습 자료 제작

사례

https://sangillee.snu.ac.kr/dashboard_examples/

R과 데이터사이언스 프로세스

https://r4ds.hadley.nz/intro

R과 데이터사이언스 과정

https://r4ds.hadley.nz/intro

R 바이블과 리더

https://r4ds.hadley.nz/

해들리 위컴 Hadley Wickham

R의 아버지들, 1993

George Ross Ihaka

University of Auckland, New Zealand

Robert C. Gentleman

R의 공식 생일, 2000

https://www.r-bloggers.com/2023/02/happy-23rd-birthday-r/

R 혁신: ggplot2, 2007

https://ggplot2.tidyverse.org/

RStudio, 2011


https://posit.co/download/rstudio-desktop/

R 혁신: Shiny, 2012

https://shiny.posit.co/

R 혁신: 파이프 연산자, 2014

https://magrittr.tidyverse.org/

https://statistik-dresden.de/r-4-1-0-base-r-pipe/

R 혁신: 파이프 연산자, 2014

https://kpress.dev/blog/2022-06-19-replacing-the-magrittr-pipe-with-native-r-pipe/

R 혁신: Tidyverse, 2016

https://www.tidyverse.org/

Posit, 2022


https://posit.co/

Quarto, 2022

https://quarto.org/

R vs. Python

R vs. Python: 구글 트랜드

R vs. Python: 장단점

https://r-craft.org/the-3-reasons-you-should-learn-r-for-data-science/

재현가능연구를 위한 R

R 커뮤니티

https://rladies.org/

R and Python in Harmony

https://rstudio.github.io/reticulate/

Positron, 2024

https://github.com/posit-dev/positron

https://allisonhorst.com/everything-else

쿼토 Quarto

https://rstudio.github.io/cheatsheets/html/quarto.html

쿼토 Quarto

https://bioinformatics.ccr.cancer.gov/docs/btep-coding-club/CC2024/Quarto/GettingStarted_with_Quarto_orig.html

Quarto: 정의

  • “과학적, 기술적 출판을 위한 오픈소스 시스템(an open-source scientific and technical publishing system)”

    • 오픈소스 저작 시스템
    • 디지털 커뮤니케이션의 도구

  • 다양한 형식의 저작물(노트, 연구 논문, 프레젠테이션, 대시보드, 웹사이트, 블로그, 서적 등)을 다양한 디지털 포맷(HTML, PDF, MS Word, ePub 등)으로 출판할 수 있게 해주는 도구

  • 적용 분야의 스케일

    • 개인 스케일: 다양한 개인 저작물의 작성 도구

    • 그룹 스케일: 프로젝트의 원할한 진행을 위한 협업 체계

    • 사회 스케일: 과학 커뮤니티의 재현성(reproducibility) 고양을 위한 프레임워크

Quarto: Syntax

  • 마크다운(markdown) 언어: 팬독(pandoc)

    • 마크업(markup) 언어: 웹 다큐먼트의 구조와 포맷을 관장하는 텍스트-엔코딩 시스템(예: HTML)

    • 사용자의 편의성을 크게 향상시킨 마크업 언어

  • Quarto 다규먼트: .qmd

    • 프로그래밍 언어 + 워드프로세서

Quarto: 렌더링 Rendering

  • knitr 패키지: .qmd를 .md로 전환

  • pandoc: .md를 다양한 디지털 포맷으로 전환

https://r4ds.hadley.nz/quarto

Quarto 다큐먼트: 기본 구조

  • 야믈 헤더(YAML header)

    • 일종의 메타데이터
    • 다큐먼트의 전반적인 사항을 관장

  • 코드 청크(code chunk)

    • 프로그래밍 언어가 들어가는 부분
    • R 스크립트 파일

  • 마크다운 텍스트(markdown text)

    • 워드프로세서처럼 텍스트를 작성(도표 포함)

https://r4ds.hadley.nz/quarto

야믈 헤더 YAML header

key 설명
title 다큐먼트의 제목
date 다큐먼트 작성 날짜
author 다큐먼트 저자 이름
format 다양한 포맷 관련 사항의 지정
toc 목차 삽입
number-section 섹션 제목에 자동 번호 부여 여부
execute: echo 소스 코드의 포함 여부를 글로벌하게 설정, 보통 true
execute: warning 경고 메시지를 산출물에 나타나게 할지를 글로벌하게 설정, 보통 false
editor 비주얼 에디터와 소스 에디터 중 선택, 보통 visual

코드 청크 Code chunck

Option Run code Show code Output Plots Messages Warnings
eval: false X X X X X
include: false X X X X X
echo: false X
results: hide X
fig-show: hide X
message: false X
warning: false X

비주얼 에디터 Visual Editor

  • 비주얼 에디터(visual editor) vs. 소스 에디터(source editor)

  • 마크다운 언어의 사용자 편이성을 한 번 더 강화한 것

비주얼 에디터 Visual Editor

논문 저술 도구: Zotero

https://quarto.org/docs/visual-editor/technical.html

웹 배포: 웹포스팅 서비스

사회과 예비교사를 위한 AIㆍ디지털 역량강화 워크숍