프로그램명 인공지능의 이미지 인식 적용하기 학교급 중학교 차시 2~3/4 학습목표 인공지능의 이미지 인식 원리를 이해하고 적용할 수 있다.
학습자료 멀티미디어, 학습지, 교수용 ppt, 투명 필름, 네임펜, 가위, 포스트잇
성취기준
국어 [9국01-02] 상대의 감정에 공감하며 적절하게 반응하는 대화를 나눈다.
과학
[9과24-01] 과학기술과 인류 문명의 관계를 이해하고 과학의 유용성에 대해 설명할 수 있다.
[9과24-02] 과학을 활용하여 우리 생활을 보다 편리하게 만드는 방안을 고안하고 그 유용성에 대해 토론할 수 있다.
정보
[9정03-03] 논리적인 문제 해결 절차인 알고리즘의 의미와 중요성을 이해하고 실생 활 문제의 해결 과정을 알고리즘으로 구상한다.
[9정03-04] 문제 해결을 위한 다양한 방법과 절차를 탐색하고 명확하게 표현한다.
기술 가정
[9기가04-18] 정보통신기술과 관련된 문제를 이해하고, 해결책을 창의적으로 탐색 하고 실현하며 평가한다.
[9기가05-01] 기술의 발달에 따른 사회, 가정, 직업의 변화를 이해하고 미래 기술 활용 및 사회의 변화에 대하여 예측한다.
[9기가05-09] 적정기술과 지속가능 발전의 의미를 이해하고 적정기술 체험 활동 을 통하여 문제를 창의적으로 탐색하고 실현하고 평가한다.
흐 름 차시 교수·학습 내용 학습자료( )
유의점( )
창의적 설계
2 차시
개별 학습
• 전시학습 상기
- 지난 시간에 학습한 내용을 떠올려 봅시다.
무엇에 대해 살펴보았었나요?
(인공지능이 이미지 인식을 하는 사례를 살 펴보았습니다.)
- 이번 시간에는 인공지능이 이미지 인식을 하 는 원리에 대해 알아보도록 하겠습니다.
• 딥러닝의 기술 중 하나인 이미지 인식 알고리
인간의 신경은 뉴런이 모여서 신경이 되고, 신경이 모 여서 하나의 기관을 구성한다.
www.pixabay.com 인공지능의 이미지 인식 알고리즘은 인간의 신경망처 럼 시각 정보 처리를 담당하는 신경망의 학습 알고리즘 을 적용하여 인공신경망을 만들고 다양한 레이어층에서 특징점을 찾아내 인식할 수 있도록 하는 것이다.
예를 들어 고양이 사진 수만 장을 컴퓨터에 입력해 보여준다. 수만 장의 고양이 사진을 분석한 컴퓨터는 스스로 고양이의 특징을 학습하는 과정을 거치면 컴퓨 터가 새로운 고양이 사진을 보고도 사람처럼 구별해낼 수 있게 되는 것이다.
그 중 이미지에서 객체, 얼굴, 장면을 인식하기 위해 가장 많이 사용되는 알고리즘 중 하나가 바로 CNN(Convolution Neural Network)이라고 불리는 이미 지 인식 알고리즘이다.
• 이미지 인식 알고리즘 원리 이해하기 [활동1] 컴퓨터가 되어보기
- 컴퓨터는 ‘5’라는 숫자의 이미지를 어떻게 인식할까요?
ppt1, 2, 3, 4
ppt5, 6
너무 자세한 설명 은 학생들에게 난이도 가 높으므로 인간의 신경망을 본떠 만든 알고리즘 정도로만 설 명을 한다.
- 숫자 ‘5’를 인식할 수 있게 픽셀을 그려봅 시다.
- 픽셀의 크기가 다양한데, 이 중 컴퓨터가 각 픽셀에 들어있는 모양의 특성을 쉽게 찾을 수 있으려면 픽셀의 크기가 어떠해야 할까요?
(픽셀의 크기에 대한 설명과 그 이유도 함 께 말하도록 한다.)
- 컴퓨터가 이미지의 특성을 쉽게 찾아내려면 픽셀의 크기가 커야 합니다.
[활동2] 언플러그드 활동1 - 특성찾기
- A4 종이 반 정도의 크기에 맞춰 숫자 5를 쓴다.
- 적당한 크기로 픽셀을 그린다. 단, 오리고 난 후 위치를 확인하기 위해 픽셀 왼쪽 상단에 작은 점을 표시해둔다.
- 픽셀을 가위로 오린다.
컴퓨터가 픽셀로 이미지를 인식하는 것 을 인지하고 있지 못 하는 학생이 대다수라 면 이에 앞서 픽셀이 라는 개념에 대한 설 명이 필요하다.
A4종이, 사인펜 또는 네임펜, 가위, 자
학생들이 직접 쓰 도록 한다. 다만 이럴 때는 큼직하게 써야 한다.
학생용 활동지1
픽셀의 크기를 큼 직하게 그려야 오릴 때 시간을 적게 소모 할 수 있으며 선의 모 양도 쉽게 찾을 수 있
- 오려진 모눈종이 칸에 그려져 있는 모양을 나열해본다.
- 숫자가 쓰여진 특징을 찾고, 그에 따른 패턴 을 찾는다.
(가로선, 세로선, 오른쪽 위에서 내려오는 대 각선, 왼쪽 위에서 내려오는 대각선, 오른쪽 곡선, 왼쪽 곡선, 위 곡선, 아래 곡선 등)
[활동3] 언플러그드 활동2 – 레이어 만들기
• 다양한 레이어를 만들어 봅시다.
- 8명이 한 팀이 됩니다.
- 사물의 특징을 찾아내기 위해 앞에서 분류했 던 모양 중 하나를 선택합니다.
- 픽셀이 그어져 있는 그림 위에 OHP 필름을 덮습니다.
- 네임펜으로 자신이 맡은 선만 그립니다.
픽셀에 점을 표시 하는 이유는 오리고 나서 선이 그려져 있 는 방향을 구분하기 위해서이다.
픽셀이 그려져 있는 그림, OHP 필 름, 검정 네임펜
그림과 OHP필 름에 기준점을 표시 하여 나중에 레이어 를 포개었을 때 어 긋나지 않도록 합니 다.
3 차시
모둠 학습
- 다 그리고 나면 필름을 하나씩 포개어 봅니다.
• 활동 정리하기
- 이번 시간 활동을 통해 알게 된 점, 재미있던 점 등에 관해 다양하게 이야기 나누어 봅시다.
이미지 인식 기술을 적용할 수 있는 아이디어 설계하기
• 이미지 인식 알고리즘은 어디에 유용한가요?
(이미지를 인식하는데 유용합니다. 동영상 속 에 나오는 이미지도 인식할 수 있을 것 같습
★창의, 협동, 의사소통 학생용 활동지2
니다. 사물이나 사람과 같이 주변 환경을 인 식하기에 좋을 것 같습니다. )
• 사람들의 생활을 유익하고 편리하게 도울 수 있 는 아이디어를 모둠원과 함께 떠올려 봅시다.
(CCTV에 찍힌 범죄현장에서 범죄자의 얼굴 을 인식해 범인을 찾는다. 공항에서 여권을 인식할 때 사용, 학생증 확인, 반려동물을 찾 을 때 활용, 훼손된 부분을 복원할 때, 손님 의 표정이나 기분에 따라 얼굴을 인식하고 이에 맞추어 서비스를 해주는 시스템 개발, 집 문을 열 때 활용 등 )
아이디어 공유하기
• 아이디어 발표하기
- 모둠별로 아이디어를 발표해봅시다.
- 어떤 아이디어가 좋았나요? 그 이유는 무엇 인가요?
- 모둠 친구들의 아이디어에 추가하고 싶은 아
CNN알고리즘이 이미지를 인식하는데 매우 유용한 기술임을 인지하여 이를 실생활 에 적용할 수 있는 아 이디어를 구체화할 수 있도록 한다.
이미지를 인식하 는 기술이 인간에게 유용하기도 하지만 잘 못 활용하면 개인정보 나 사생활을 침해할 가능성이 높다. 이러한 점도 염두에 두어 학 생들이 생각해 볼 수 있는 시간을 갖도록 한다.