■ 책 소개

[2022 개정 교육과정/

대전광역시 교육감 인정

22-대전-62-중교-24-001]

중학교 

파이썬과 데이터 융합

2022 개정 교육과정부터 중학교 정보 수업 시수가 34시간에서 68시간 이상으로 늘어나 학교장 재량으로 과제나 프로젝트 위주의 교과서를 추가로 선택할 수 있게 되었다.

전세계적으로 인공지능이 산업 전체의 지형을 바꿈에 따라 국가백년지대계인 교육 분야에서도 이 추세에 발맞춰 인공지능의 가장 기본이 되는 데이터 과학, 데이터 융합을 교육해야 하는데, 이런 흐름에 맞춰 중학생들이 인공지능에 자연스럽게 흥미를 갖고 입문할 수 있도록 한국과학창의재단이 기획하고 공주대학교 강신천 교수를 주축으로 한 중고등학교 교사들이 오랜 기간 연구와 토론을 거쳐 개발한 교과서가 바로 [파이썬과 데이터 융합]이다. 이 교과서는 파이썬을 구글 코랩으로 손쉽게 데이터 시각화를 하여 결론을 도출하고 과학적 사고를 높일 수 있도록 했으며 실생활에서 접할 수 있는 과자 열량 데이터같은 친근한 데이터로 과학과 실생활의 경계를 낮췄다.

I미래의 AI 동량들을 길러낼 파이썬과 데이터 융합 교과서는 파이썬 실습을 위한 엑셀 데이터들, 실습 파이썬 코드들. 예제 코드와 실습을 위한 설명 PDF는 성안당 홈페이지에서 다운로드할 수 있도록 제공한다.

■ 차례

차례

머리말

이 책의 구성과 특징

Ⅰ 데이터와 데이터 윤리

➊ 데이터의 이해

1 데이터와 빅데이터

함께하기 오늘 하루 동안 인터넷에 남긴 데이터

2 빅데이터 활용

함께하기 사회 각 분야의 빅데이터 활용 사례 조사

정리 학습 배운 내용 확인을 위한 중단원 마무리

읽을거리 데이터 관련 진로

➋ 데이터 윤리

1 데이터 편향

함께하기 택시 기사, 학교 밖 청소년의 대화와 나의 편견

2 데이터 수집 윤리

함께하기 누군가 나의 개인 정보를 불법적으로 수집한다면?

도전 과제 딜레마 상황을 통한 나의 가치관 살펴보기

정리 학습 배운 내용 확인을 위한 중단원 마무리

읽을거리 AI의 편견을 만드는 데이터 편향

대단원 마무리

Ⅱ 데이터 수집과 전처리

➊ 데이터 수집

1 데이터의 종류

함께하기 일상생활 속의 데이터 탐색

2 데이터의 종류에 따른 수집 방법

함께하기 정형 데이터 수집 방법 익히기

함께하기 비정형 데이터 수집 방법 익히기

3 데이터 수집하기

읽을거리 마라톤 완주를 위해 주행 기록을 적다가 관리 앱까지 개발

함께하기 그림 속 정보 데이터화 해보기

도전 과제 펭귄 데이터 수집해 보기

정리 학습 배운 내용 확인을 위한 중단원 마무리

읽을거리 빅데이터 전문가

➋ 데이터 전처리

1 데이터 전처리

함께하기 빠진 데이터를 처리하는 방법1

2 데이터 가공

함께하기 빠진 데이터를 처리하는 방법2

3 데이터 관리

함께하기 데이터 관리하기

도전 과제 펭귄 데이터에 데이터 전처리 적용해 보기

정리 학습 배운 내용 확인을 위한 중단원 마무리

읽을거리 블록체인 전문가

대단원 마무리

Ⅲ 데이터 모델링과 시각화

➊ 데이터 모델링

1 데이터의 구조

함께하기 신체 정보를 표현하는 다양한 데이터의 속성

2 특징 데이터와 레이블 데이터

함께하기 연속형 데이터와 범주형 데이터

도전 과제 특징 데이터와 레이블 데이터

3 데이터 모델링

함께하기 데이터 세트의 핵심 속성

도전 과제 펭귄 데이터 속성 알아보기

정리 학습 배운 내용 확인을 위한 중단원 마무리

읽을거리 ChatGPT 등 AI가 대체할 10가지 직업

➋ 데이터 시각화

1 데이터 시각화

2 데이터 필터링

함께하기 일상생활의 데이터로 상관관계 분석 후 데이터 필터링

도전 과제 데이터 시각화를 이용해 효과적인 데이터 속성 선택하기

정리 학습 배운 내용 확인을 위한 중단원 마무리

읽을거리 스마트 헬스케어 전문가

대단원 마무리

Ⅳ 데이터와 기계학습

➊ 기계학습의 이해

1 기계학습의 개념과 특징

함께하기 일상생활 속의 분류, 회귀, 군집화 적용 사례

정리 학습 배운 내용 확인을 위한 중단원 마무리

읽을거리 기계학습 모델의 성능을 높이려면 어떻게 해야 할까?

➋ 기계학습 코드 구현

1 분류 모델

함께하기 test_size 값에 따라 생길 수 있는 문제점

도전 과제 분류 모델을 활용해 펭귄 종 구분 짓기

2 회귀 모델

함께하기 몸무게에 따른 키를 예측하는 회귀 모델 구현하기

도전 과제 펭귄의 몸무게를 예측하는 회귀 모델 만들기

정리 학습 배운 내용 확인을 위한 중단원 마무리

읽을거리 인공지능이 폐기물을 종류별로 구분한다?

대단원 마무리

Ⅴ 데이터 융합 프로젝트

➊ 데이터 융합 프로젝트의 계획

1 데이터 융합 프로젝트 과정

함께하기 분류를 바탕으로 결과를 예측할 수 있는가?

알아두기 데이터 수집 활용 웹페이지

함께하기 프로젝트 주제 정하기 마인드맵

함께하기 데이터 융합 프로젝트 계획서 작성하기

알아두기 데이터 수집 시 고려 사항

함께하기 수집 데이터 소개하기

함께하기 수집 데이터 전처리

함께하기 데이터 모델링 및 시각화

함께하기 기계학습 모델 제작

알아두기 데이터 융합 프로젝트 발표 체크리스트

함께하기 데이터 융합 프로젝트 자기 평가표

함께하기 진로 연계 아이디어

정리 학습 배운 내용 확인을 위한 중단원 마무리

읽을거리 세계 4대 인공지능 석학의 한마디

➋ 데이터 융합 프로젝트의 적용

1 데이터 융합 프로젝트의 사례

함께하기 데이터 수집 놀이

함께하기 데이터 전처리를 통한 문제 해결

함께하기 데이터 시각화를 통한 문제 해결

함께하기 모델 예측 정확도 높이기

함께하기 모델 사용해 보기

정리 학습 배운 내용 확인을 위한 중단원 마무리

읽을거리 모델 중심에서 데이터 중심의 AI 개발자로

대단원 마무리 정답

찾아보기

참고문헌 및 그림·사진 

■ 저자 소개 (※ AIEDAP(AI EDucation Alliace & Policy lab))

강신천 교수님

• 국립공주대학교 컴퓨터교과교육 및 교육공학 교수

• 교육학 박사

• 집필진 책임

※ AIEDAP(AI EDucation Alliace & Policy lab)

설진국 선생님

• 배방고등학교 교사

• 국립공주대학교 교육대학원 AI융합교육 석사

• AIEDAP 마스터교원

• 2022 한국창의과학재단 중고학습전환기 자문위원

• 2023 KERIS 교원의 AI 디지털 역량 측정 문항개발 위원

김진형 선생님

• 아산스마트팩토리마이스터고등학교 교사

• 국립공주대학교 교육대학원 AI융합교육 석사

• AIEDAP 마스터교원

• 2022-2023 충남교육청 인공지능교육 이끎 교사

• 2023 충남교육연수원 1정 연수 강사

• 2023 충남교육청 진로융합활동 심화프로그램 개발

• 2024 수업혁신사례연구대회 전국대회(3등급) 교육부장관상 수상

• 2024 교실혁명 선도교사 강사

김한나 선생님

• 천안오성고등학교 교사

• 국립공주대학교 강사

• 국립공주대학교 AI융합교육 박사 과정

• AIEDAP 마스터교원

• 2023-2024 한국컴퓨터교육학회 우수논문상

민정원 선생님

• 온양여자고등학교 교사

• 국립공주대학교 교육대학원 AI융합교육 석사 수료

• AIEDAP 마스터 교원

• 2024 한국정보지식기술학회《2022 개정 교육과정에 따른 정보 교과 인공지능융합수업 온라인 연수 프로그램 개발 연구》융복합우수논문상 수상

심예원 선생님

• 근흥중학교 교사

• 국립공주대학교 교육대학원 AI융합교육 석사

• AIEDAP 마스터 교원

• 2023 한국컴퓨터교육학회 우수논문상 수상

이동하 선생님

• 신창중학교(전 영인중학교) 교사

• 국립공주대학교 교육대학원 AI융합교육 석사

• AI 시대 적응력을 키워주는 기술 교사

• 충남교육청과학교육원 영재교육원 로봇 지도교사

전병준 선생님

• 천안월봉고등학교 교사

• 충북대학교 소프트웨어학과 학사

정지영 선생님

• 설화고등학교 교사

• 국립공주대학교 교육대학원 AI융합교육 석사(석사 논문: 《인공지능 융합 수업의 개발과 효과성 분석》)

• 한국컴퓨터교육학회 우수논문상(《인공지능과 환경 중심의 AI 융합 수업 설계 및 실행 연구》)

• AIEDAP 마스터교원 연수 강사

최희원 선생님

• 국립공주대학교 컴퓨터교육학과 박사 과정

• 국립공주대학교 AI융합교육 석사

• 2020 전국 원격교육 선도교원

• AIEDAP 마스터교원

한상혁 선생님

• 송촌중학교 교사

• 경상국립대학교 교육대학원 인공지능융합교육 석사

• 인공지능(AI)교육 선도학교 운영 대전교육정보원 정보영재교육원 지도 강사