진화전략(Evolution Strategy)을 활용한 최대ㆍ최소 탐구과정 및 코딩환경 연구

Abstract

본 연구의 목적은 학교수학 및 인공지능 수학의 핵심내용인 최대ㆍ최소 문제를 진화전략 경사하강법으로 접근하는 탐구과정을 연구하여 개발하는 것이다. 또한 설계된 탐구과정을 별도의 설치없이 codingmath.org 주소로 접속하여 활용할 수 있도록 코딩환경도 개발하는 것이다. 본 연구를 통해 중학교 학생도 주사위 실험으로 접근할 수 있도록 확률ㆍ통계에 기반한 진화전략 경사하강법 탐구과정을 연구하여 개발하였으며, 또한 개발된 탐구과정은 미분 불가능한 경우에도 작동하며 궁극적으로 미적분 기반 경사하강법과 연결되도록 교육적인 의도로 설계되었다. 또한 중학교 학생들도 핵심적인 최소한의 코딩으로 함수 의 최대ㆍ최소 문제를 3차원 그래프로 시각화하고, 2차원 파이썬 애니메이션으로 경사하강법을 탐구할 수 있도록 코딩환경을 설계하였다. 최대ㆍ최소 문제를 중심으로 수학적 문제해결과 컴퓨팅 사고력 역량을 접목시키려는 본 연구의 시도는 인공지능과 코딩을 수학교육에 어떻게 접목할 수 있는지에 대한 시사점을 줄 수 있다.