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[공학]허프만 알고리즘을 이용한 압축(설명 자료)

Abstract ?Summary데이터 압축에 관한 유명한 기법인 Huffman 코딩에 대해 소개한다.Huffman 코딩에 관련한 디자인, 엔트로피와 최소 중복, Huffman tree의 생성과 자료 압축, 복원에 대해 알아본다. 또한 Huffman 코딩의 유효성에 대한 검증을 시도한다. 실제 코드의 구현 방식과 결과에 대해 고찰한다. ( source에는 주석이 작성되어 있습니다. )Index TermI. INTRODUCTION2II. Related Works3III. Presented Works4Problem Overview5A. Solution Overview6B. Solution Overview9C. Solution Overview10IV. Implementation12V. Results14IX. Conclusion24References25I. INTRODUCTION자료 압축의 가장 오래되고 훌륭한 형태중의 하나가 최소 중복코딩에 기반을 둔 알고리즘인 Huffman 코딩이다.이 기법은 MIT에서 Robert Fano교수에 의해 개설되었던 정보이론 분야의 첫 번째 강의에서 수업 과제의 일부분으로서 David Huffman에 의해 개발되었다. 이 기법과 절차에 의해 생성된 코드를 ‘Huffman 코드’라고 부른다. 이러한 코드들은 prefix 코드이며, 또한 어떤 주어진 모델(set of probability)에 대해 최적이다.최소 중복 코딩은 다른 기호들이 자료 집합에서 얼마나 자주 발생했는지 안다면, 자료가 공간을 덜 필요로 하도록 자료의 기호들을 표현할 수 있다는 것을 말한다.이 기법은 데이터 내의 각 문자에 대한 발생빈도를 조사해 자주 나타나는 문자에는 보다 짧은 비트로 기호화를 하고, 잘 나타나지 않는 문자에는 더 긴 비트로 기호화함으로써, 전체 압축 후 기호화의 길이를 원래의 데이터의 길이보다 더 축소시킬 수 있는 통계적 특성을 이용한 압축기법이다.결국 이 발상은 더 자주 발생하는 기호들을 더 적은 비트로 기호화하는 것이다. 기호들이 문서의 문자일 동영상, 데이터 검색 및 전자 상거래 등에 사용하도록 개발되었음MPEG-21 : 위의 MPEG기술들을 통합해 디지털 컨텐츠의 제작, 유통, 보안 등 전 과정을 관리할 수 있는 기술임H.261영상 전화 및 영상 회의용 터미널에 내장되는 동영상 압축 표준 규격III. Presented WorksHuffman 절차는 최적 prefix 코드에 관한 두 가지 가정에 기초하고 있다.1. 최적 코드에서, 보다 자주 나타나는 즉, 높은 출현 빈도를 가지는 symbol은 덜 자주 나타나는 symbol보다 짧은 기호를 가질 것이다.2. 최적 코드에서, 가장 적은 게 나타나는 두 symbol은 같은 길이를 가질 것이다.첫 번째 가정이 옳다는 것은 쉽게 알 수 있다. 만약 보다 자주 나타나는 symbol이 그렇지 못한 symbol보다 긴 기호를 가진다면, 그 반대인 경우보다 symbol당 평균 비트수가 커질 것이다. 그러므로 보다 자주 나타나는 symbol에 긴 길이의 기호를 배정하는 코드는 최적이 될 수 없다.두 번째 가정이 사실임을 확인하기 위해서, 다음과 같은 상황을 살펴보자. 가장 적은 확률로 나타나는 symbol 두 개의 기호가 같은 길이를 가지지 않는 최적 코드 C가 존재한다고 가정한다. 그 둘 중 긴 기호는 짧은 기호보다 k bit가 더 길다고 가정하라. 이것은 prefix code이므로, 짧은 기호는 긴 기호의 prefix가 될 수 없다. 이것은 만약 우리가 긴 기호의 마지막 k bit를 생략하더라도, 이 두 개의 기호는 여전히 다르다는 것을 의미한다. 이 기호들은 string에서 가장 적은 확률로 나타나는 symbol에 해당하므로, 다른 기호들은 이 기호들보다 더 길어질 수 없다. 그러므로 짧은 기호가 다른 기호의 prefix가 될 위험성이 없다. 더욱이 이러한 k bit의 생략에 의해 우리는 C 보다 짧은 평균 길이를 가지는 새로운 코드를 획득할 수 있다. 하지만 이것은 C가 최적 코드라고 한 우리의 처음 가정에 위배된다. 그러므로 최적 코드에 대한 두 번째 소림차순으로 정렬한다. 여기서 c(ai)는 ai에 대한 기호를 나타낸다.가장 낮은 확률을 가지는 두 symbol은 a4와 a5이다. 그러므로 그것의 기호를 다음과 같이 할당할 수 있다.여기서 a1은 binary string이며, *는 concatenation이다.이제 4개의 문자 a1, a2, a3, a＇4로 된 새로운 string A＇를 정의한다. 여기서 a4는 a4와 a5로 구성되며 P(a＇4) = P(a4) + P(a5) = 0.2의 확률을 가진다. 이 새로운 string을 내림차순으로 정렬하여 table 3.2를 만든다.이 string에서, a3과 a＇4는 정렬된 목록의 가장 아래에 있는 두 문자이다. 그 두 문자의 기호는 다음과 같이 할당한다.이 단계에서, a1, a2, a＇3의 세 문자로 이루어진 새로운 string A＂를 다시 정의한다. 여기서, a＇3은 a3과 a＇4로 구성되며 P(a＇3) = P(a3) + P(a＇4) = 0.4의 확률을 가진다. 이 새로운 string을 내림차순으로 정렬하여 table 3.3을 만든다.이 경우에, 가장 작은 확률을 가지는 두개의 symbol은 a1과 a＇3이다. 그러므로다시 새로운 string을 정의해보면, 이번에는 단지 a＂3, a2 두 개의 문자만이 남는다. 여기서 a＂3은 문자 a＇3과 a1로 구성되며 P(a＂3) = P(a＇3) + P(a1) = 0.6의 확률을 가진다. 이제 table 3.4를 만들었다. 이제 단지 두개의 문자만을 가지고 있으므로, 직관적으로 기호를 할당할 수 있다.이것은 a3 = 0이라는 것을 의미하며, 이것은 차례대로 다음을 의미한다.그리고 Huffman 코드는 table 3.5와 같이 주어진다.이 코드의 평균 길이는 다음과 같다.이 경우에, redundancy는 0.078 bits/symbol 이다. 확률들이 2의 음의 거듭 제곱일 때redundancy 0이다.B. Solution Overview모든 자료 집합은 엔트로피라는 어떤 정보화된 내용을 갖는다. 자료 집합의 엔트로피는 자료0000 + 23.53799 + 33.94552 + 36.95994 = 161.46300 bits각 기호를 표현하는 데에 8 bit를 사용하면 자료의 크기가 (72) * (8) = 576 bit가 되는데, 이론상으로 다음 수치까지 이 자료를 압축할 수 있다.1 - (161.463000 / 576) = 72.0 %C. Solution OverviewHuffman 코드는 압축을 위해 기호에 지정되는 코드이다. 그러나 기호들의 엔트로피가 bit의 소수점으로 계산될 수 있기 때문에 결국 Huffman 코드는 자료의 엔트로피를 근사하는 압축이다. Huffman 코드에 사용되는 bit의 수가 실제로는 소수점이 될 수 없으므로 어떤 코드들은 최적보다 약간 많은 비트로 지정된다.B. Solution Overview의 자료로부터 Huffman tree를 만드는 과정은 leaf node에서 위로 진행된다. 우선 각 기호와 빈도를 자신의 트리로 만든다. 그 다음에 root의 빈도가 가장 작은 두 tree를 하나로 합치고 빈도의 합을 새 tree의 루트에 저장한다. 이 과정을 하나의 tree가 될 때까지 반복하는데, 이 tree가 최종 Huffman tree이다. 이 tree의 root node는 자료의 기호들의 총 개수를 갖고, leaf node들은 원래 시호와 빈도를 갖는다. Huffman 코딩은 매 순간 합치기에 회상으로 보이는 두 tree를 계속해서 찾으므로 욕심쟁이 알고리즘에 속한다.1. 초기에 자신의 트리에 있는 각 기호들(기호/빈도)2. 빈도 7과 12를 갖는 트리를 합친 후3. 빈도 15와 18을 갖는 트리를 합친 후4. 빈도 15와 18을 갖는 트리를 합친 후5. 빈도 38과 39를 갖는 트리를 합친 후6. 기호 “U”의 Huffman 코드 생성IV. ImplementationHuffman tree를 만드는 것을 자료 압축과 복원의 일부이다. 특정 기호에 대해 Huffman tree를 사용해서 자료를 압축하려면 트리의 루트에서 시작해서 그 기호 leaf까지의 경로를put 파일의 앞으로 가서 문자의 빈도수를 카운트한다.output 파일에 input 파일의 총 문자 빈도수를 저장한다.tree를 구성하고 tree에 따라 Huffman code를 생성한다.output 파일에 decoding을 위한 tree 정보를 저장한다.output 파일에 bit를 계산해 encoding의 형태로 저장한다.-Ascii Code를 읽고 각 Code의 Tree의 깊이를 계산해서 Huffman Code를 만들고 저장한다.Time complexity O(n) (n은 원래 자료의 기호 개수)typedef struct node {long freq; // 빈도수int data; // Ascii Codestruct node *lchild, *rchild; // 자식 Node} huffman;huffman decoderDecoding Orderinput 파일을 읽어들여 Header에서 총 문자의 빈도수와 파일의 길이를 가져온다.처음의 4 byte는 문자들의 갯수를 가지고, 다음의 256 byte는 모든 문자들의 빈도를 갖는다.Header의 정보를 이용해 Huffman Tree를 생성한다.읽어들인 Bit에 따라 Node를 이동하다 Leaf Node의 Bit를 output 파일에 저장한다.Time complexity O(n) (n은 원래 자료의 기호 개수)V. ResultsHuffman 코딩을 사용해서 압축된 자료의 크기를 계산하려면 각 기호들의 빈도와 Huffman코드의 bit 수를 곱한 후 모두 더한다. Solution Overview B, C의 자료의 압축된 크기를 계산하면 다음과 같다.(12)(3) + (18)(2) + (7)(3) + (15)(2) + (20)(2) = 163 bits72개의 기호들을 압축 없이 8비트로 표현한다고 가정하면 총 자료의 크기는 576 bit이므로 다음의 압축률을 얻는다.1 - (163/576) = 71.1%Huffman 코드에서 소수점 bit를 고려할 수 없다는 사실을 생각하면 이 경우에는 자료의 엔트로피가 제안하는 것과 ) ?

공학/기술| 2007.03.06| 25페이지| 1,000원| 조회(1,025)

알고리즘, 압축, 허프만

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[공학]수강신청에 대한 데이터베이스 모델링 자료입니다. 평가A좋아요

DataBase Project제약 조건1. 각각의 강좌는 한 과목으로 구성되며 한명의 교수가 강의한다.2. 강좌에는 사용하는 기자재가 있고 강의실에는 구비되어 있는 기자재가 있다.3. 학과는 여러 과목을 가진다.4. 학생은 개설된 강좌 중에서 자신이 원하는 강좌를 수강 신청한다.5. 교수는 여러 강좌를 강의한다.6. 동일한 시간에 강의되는 강좌는 중복 신청이 불가능하다.7. 한번 수강한 과목은 재수강 확인 후에 수강 가능하다.8. 총 신청 학점은 한 학기에 20학점을 넘을 수 없다.조건 분석학생과 강좌 사이에는 다대다 관계가 형성되지만 Physical Modeling 에서는 다대다 관계가 존재하지 않으므로 수강신청을 별도의 entity로 구성한다.핵심 실체(학생 - 수강 신청 - 강좌)를 식별 관계로 정의한다.성적과 수강 신청 사이에는 1:1 관계가 형성되므로 식별 관계로 정의한다.강의실에 구비된 기자재, 강좌에 사용되는 기자재, 학과에서 보유하고 있는 기자재의 참조를 위해 기자재 entity를 따로 정의한다.Entity학생, 성적, 교수, 수강 신청, 강좌, 과목, 기자재, 강의실, 학과Entity - AttributeEntityAttribute학생학생ID, 이름, 학과코드, 주소, 전화번호, e-mail성적학생ID, 교수ID, 강좌번호, 신청연도, 신청학기, 학점교수교수ID, 이름, 학과코드, 사무실, 전화번호, e-mail수강 신청학생ID, 강좌번호, 신청연도, 신청학기, 재수강여부, 신청가능학점강좌강좌번호, 교수ID, 과목번호, 강의실번호, 이수학점, 개설연도, 개설학기, 교재명, 수강정원, 분반기자재기자재번호, 기자재명, 학과코드, 강의실번호, 강좌번호강의실강의실번호, 건물번호, 교실번호, 수용인원과목과목번호, 과목명, 학과코드학과학과코드, 학과명, 전화번호부모 - 자식 관계부모Entity자식학과학생수강 신청학생, 강좌수강 신청성적교수, 강의실, 과목강좌수강 신청, 기자재학과교수강좌, 성적학과과목강좌학과학생, 기자재, 교수수강 신청, 교수성적학과, 강좌, 강의실기자재강의실강좌, 기자재관계 정의- one to one하나의 학생이 수강 신청한 하나의 강좌에 대해서 하나의 성적이 존재한다.- one to one or more각 학과는 하나 이상의 교수를 가진다.각 학과는 하나 이상의 학생을 가진다.각 학과는 하나 이상의 과목을 가진다.각 영역은 하나 이상의 과목을 가진다.각 강의실에서 하나 이상의 강좌가 강의된다.각 학생은 하나 이상의 강좌를 수강 신청한다.한 과목은 하나 이상의 강좌로 구성된다.각 교수는 하나 이상의 강좌를 강의한다.각 교수는 하나 이상의 성적을 평가한다.- zero or one to zero, one or more강좌는 하나 이상의 기자재를 사용한다. (사용하지 않는 강좌도 있다.)학과는 하나 이상의 기자재를 보유하고 있다. (보유하고 있지 않은 학과도 있다.)강의실에는 하나 이상의 기자재가 구비되어 있다. (구비하고 있지 않은 강의실도 있다.)추가적인 제약 조건

공학/기술| 2007.03.06| 4페이지| 1,000원| 조회(2,040)

데이터베이스, 모델링, 수강신청

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[교육]수업지도안에 따른 수업 자료입니다. (교수자료)

▱원리(原理)∘사물의 근본이 되는 이치 ▱게이트∘입력 단자, 출력 단자, 제어 단자를 하나씩 가지며, 제어 신호가 특정한 조건을 만족한 경우에만 입력 신호가 출력 단자에 나타나는 회로 ▱불(boolean)∘영국의 수학자 조지 불(George Boole)이 창안한 불 대수의 이론과 규칙에 따른 연산에 관한 용어에 붙는 형용사. ∘논리값을 다루는 연산에 관한 용어에 붙는 형용사. 불 대수는 X 또는 Y의 수치 계산이 아니라, 참 또는 거짓의 논리값을 다루기 때문에 이 용어가 쓰인다. ▱논리(論理)∘말이나 글에서 사고나 추리 따위를 이치에 맞게 이끌어 가는 과정이나 원리. ∘사물 속에 있는 이치. 또는 사물끼리의 법칙적인 연관. ▱논리 회로(論理回路)∘논리 소자를 사용하여 구성한 회로. 오어(OR) 회로, 부정(NOT) 회로, 앤드(AND) 회로 따위의 논리 연산을 하는 회로를 통틀어 이르는 말이다. ▱논리 대수(論理代數)∘여러 가지 조건의 논리적 관계를 논리 기호로 나타내고, 이것을 대수의 계산과 같이 수식적으로 처리하는 것 ▱불 함수(Boolean function)∘불 변수에 불 연산을 가하여 참/거짓의 값만을 가질 수 있는 함수. 예를 들어, F(A, B)＝(A and B) or (not A) 라는 함수가 있으면, 이는 불 변수(A, B)와 불 연산자(and, or not)로만 이루어져 있으므로 그 결과는 반드시 참 또는 거짓이고, F는 불 함수가 된다. ▱논리 게이트∘디지털 회로를 만드는데 있어 가장 기본적인 요소이다. 대부분의 논리 게이트들은 두 개의 입력과 한 개의 출력을 가진다. 주어진 어떤 순간에 모든 단자는 두 개의 조건 중의 하나인데, 이것을 서로 다른 전압으로 표현하면 전압이 높음(1)과 낮음(0) 이다. ▱논리 기호∘논리학이나 수학에서, 논리적인 판단에 관련하여 쓰는 말을 나타내는 기호. 이에는 ∨, ∧, →, ∼ 따위가 있다. ▱논리 식 ∘논리 연산자를 사용하여 논리 변수를 조합한 수식 표현

교육학| 2007.03.06| 18페이지| 1,000원| 조회(335)

수업지도안, 평가, 교수학습지도안, 개념지도안

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교수학습지도안(수업지도안) 참과 거짓뿐인 게이트

1. 선택 교재? 교재? 교과서명 : 컴퓨터 일반? 저 자 : 이태욱 ? 박상태 ? 이주암? 출 판 사 : (주) 교학사2. 과목 설명Ⅱ. 「컴퓨터 일반」 과목1. 「컴퓨터 일반」 과목의 중점 지도 사항가. 정보화 사회와 멀티미디어 상호 작용의 개념을 이해하도록 돕는다.나. H/W의 개념과 구조를 파악하고 S/W와의 차이점을 구별할 수 있도록 지도한다.다. S/W에 대한 개념을 이해하고, 이를 바탕으로 다양한 S/W 인터페이스를직접 조작 및 실습하는데 초점을 둔다.라. 프로그래밍 학습의 중요성을 강조, 이를 통한 절차적 문제 해결 능력을 익힌다.마. 실생활에서 유용하게, 그리고 자주 사용하고 있는 과제를 중심으로실습 내용을 구성하여 실행한다.바. 정보 통신 윤리의 가치와 중요성을 반복? 강조하여 사이버상의 도덕 윤리를습득하도록 한다.2. 「컴퓨터 일반」 과목의 학습 지도 목표가. 지식과 정보화 사회에 대비하여 지식과 정보를 생성 및 융합하고,이를 바탕으로 창의적 문제 해결 능력을 갖출 수 있다.나. 주어진 문제 상황에 알맞게 필요한 자료와 정보를 판단, 검색, 수집, 분석,가공, 종합, 평가할 수 있는 적합한 소프트웨어 도구를 선정, 적절히 적용할 수 있다.다. 다양한 소프트웨어 인터페이스 기능을 체득한 학습 능력을 바탕으로스스로 사용 및 응용할 수 있다.라. 프로그래밍 학습을 통하여 문제 분석 능력, 논리적 사고력, 절차적 문제해결 방식을 습득할 수 있다.3. 교재 구성Ⅰ. 「컴퓨터 일반」 교과 단원 체계1장. 현대사회와 컴퓨터1. 정보화 사회란?2. 새로운 미디어3. 오늘날의 컴퓨터2장. 컴퓨터 시스템1. 컴퓨터 시스템의 구성2. 컴퓨터 속으로3. 내 컴퓨터는 내 손으로4. 소프트웨어의 선택3장. 컴퓨터의 원리1. 진법과 수와 체계2. 컴퓨터는 덧셈만 한다3. 멀티미디어 자료의 표현4. 참과 거짓뿐인 게이트5. 컴퓨터가 만드는 덧셈4장. 컴퓨터의 활용1. 컴퓨터 운전하기2. 컴퓨터 길들이기3. 컴퓨터 꾸미기4. 응용 소프트웨어 알아보기5. 생활을 바꾸는 P는 선언적 지식으로서 어떤 사실 또는 일련의 사건에 대해 구두로 말하거나, 글로 진술하는 것을 말한다.① 선행조직자의 제공오수벨의 개념으로서 학습할 내용을 모두 포괄하는 의미의 조직체이다. 이것은 배울 내용의 제시보다 먼저 제시된다. 그러면 다음에 제시하는 내용이 쉽게 포섭된다.② 이름과 명칭의 기호화를 의미 있게 하기이름이나 명칭을 따로 두기보다는 문장에 포함시켜 학습함으로써 이름, 명칭, 단어가 보다 의미 있는 형태로 바뀐다.③ 영상화의 원리대상의 실물이나 또는 그것의 시각적?청각적 영상을 함께 제시하는 것이다. 이른바 시청각적 방법을 이용하자는 것이고, 연령이 낮을수록 효과를 볼 수 있는 원리이다.④ 재생과 일반화기억의 재처리에 필요한 단서를 제공하는 것을 권장한다.(2) 지적 기능지적기능이란 학습자 주변에 있는 환경에 대하여 이를 개념화하여 반응하는 능력을 말한다. 방법적 지식 또는 절차적 지식으로서 구어, 읽기, 쓰기, 수의 사용등과 같이 상징 또는 기호를 사용한다. 이것의 하위유목은 식별, 개념, 원리, 문제해결학습 등이다. 이것은 학교 교육과정의 중심을 이룬다.ex) 이차방정식을 푸는 것동사를 주어에 알맞게 일치시켜 쓰는 것분수를 소수로 바꾸는 것(가) 학습위계에 대한 가정① 인지적 능력을 중심으로 8가지 학습 유형으로 나누었으며, 그 각각의 유형에는 각 기 알맞은 학습조건이 있다.② 이 학습유형은 상호간에 위계적 성격을 가지며, 한 형태의 학습이 효과적으로 이루어지기 위해서는 다른 형태의 학습이 선행해서 이루어져야 한다.(나) 여덟 가지 학습유형① 신호학습 : 가장 단순한 형태로서, 고전적 조건형성과정을 통해 무의지적으로 행동이 획득되는 것이다.ex) 광 속에 어린이를 가두는 것이 공포반응을 일으키는 것이라 할 때, 광 속에 가두기 위해 구석진 방을 지나간다고 하면, 구석진 방도 공포반응을 일으키게 되며, 이의 빈도가 구석진 방도 공포반응을 연상케 할 것이다.② 자극-반응학습 : 자극과 반응의 단순한 결합으로, 이 때의 반응은 의지적이고 능동적이하도록 자극하고②아이디어의 적절성을 평가하는 기법을 알려주고③문제를 전혀 새로운 각도에서 보는 연습을 시키고④적절한 질문을 던지는 연습을 시키고⑤유용한 단서에 민감하도록 하는 연습을 시키고⑥문제의 본질을 명료하게 하는 방법 등을 익히도록 연습시키는 것이인지전략의 개발을 위해 이루어져야 한다.(4) 태도태도란 어떤 대상에 대한 찬반 또는 호오를 선택하게 하는 어떤 사람의 내적인 정신적 경향을 의미한다. 태도를 직접적으로 가르치는 방법은 강화의 방법에 의한 것이다. 간접적으로 태도를 가르치는 방법은 대리적인 강화를 이용하는 것이다. 모범적인 인간에 의한 시범 보이기도 이 원리에 해당한다.(5) 운동기능운동기능이란 어떤 일을 수행하기 위한 몸의 움직임을 말한다.네모를 그리거나 자전거를 타거나 피아노를 연주하는 것과 같은 것들이다. 반복적 연습을 통해 잘 학습된다.Gagne의 9 가지 수업 사태수업 사태란 수업장면에서 교수가 학습의 절차를 통제하는 일련의 활동을 말하는 것으로 학습이 일어나는 시기에 학습자 주의의 자극장면을 공간적 차원에서 적절히 배열한다는 것이다. Gagne는 수업사태를 9단계로 나누면서 이러한 9가지의 사태들이 학습의 내적과정을 돕기 위한 외적인 도움을 주는 하나의 가능한 방법들임을 주장하면서, 이들 각 사태들의 구체적 특성은 학습이 의도하는 능력에 따라 달라져야 한다고 주장한다. 이러한 교수의 9가지 사태들은 하나의 학습능력을 가르치기 위하여 교수를 계열화하는 기본적 원리들로 해석될 수 있는 것 이다.(1) 주의 집중 유도하기수업의 시작과 동시에 학생들의 주의를 이끌어 내는 것이 중요하다. 학생들의 시선을 교사에게 모으고 관심을 갖게 하는 것이 우선시 되어야 한다. 학생들이 주의를 끄는 방법은 학생들에게 색다른 자극을 제시하거나, 학생들의 흥미를 돋우는 방법을 활용하거나. 학습과제와 관련된 행동을 보여준다.학생들의 주의를 끄는 방법들은 다음과 같다.① 학생들에게 색다른 자극을 갑자기 제공한다.ex) 갑자기 목소리를 높이거나 낮추는 것도 하나의 방? 언어정보 - 더 큰 지식과 관련시킴으로써 내용을 정교화 한다.? 태도 - 인간 모델이 행동선택을 설명하거나 시범을 보여준 다음, 모델의 행동에 대한 강화를 관찰하도록 한다.? 운동기능 - 연습을 계속하도록 한다.(6) 수행을 유도하기학습자가 특정 능력을 습득했는지를 확인하기 위해서는 학습자에게 해당되는 행동을 수행하도록 요구하게 된다. 이는 교사가 학습자가 새로운 내용을 학습했는지를 확인하는 기회이며, 학습자 스스로도 그것을 확인해 보는 기회이다. 교수자는 학습자의 반응을 유도하기 위한 질문을 하거나 행동을 하도록 지시할 수 있다.학습결과 - 수행 유도? 지적기능 - 새로운 상황에 개념이나 법칙 등을 적용해 보도록 요구? 인지전략 - 학습한 전략을 사용하여 풀 수 있는 새롭고 도전적인 문제를 제공하여 수행행동을 유도? 언어정보 - 학습된 정보를 진술해 보도록 하거나 학습자 스스로 자신의 용어로 나타내 보도록 한다.? 태도 - 미지의 문제를 주어 행동의 선택을 해 보도록 요구? 운동기능 - 전체적으로 학습도니 기술을 수행해 보도록 유도(7) feedback의 제공하기학습자가 일련의 성취행동을 나타낸 후에 교사는 그 성취행동의 결과를 학습의 이전 단계에 반영시킬 필요가 있다. 대부분의 피드백은 즉각적이며 자동적으로 주어진다. 그리고 피드백의 방법은 매우 다양하며 상황에 따라 그 적용이 다르다. 이때의 피드백의 초점은 학습내용에 관해서라기보다는 성취행동의 정확성에 의해 주어져야 한다.학습결과 - 피드백 제공? 지적능력 - 개념이나 법칙이 상황에 잘 적용되었는가를 확인? 인지전략 - 문제해결의 창의성 등이 확인? 언어정보 - 정보의 진술이 정확한가를 확인? 태도 - 행동선택에 대하여 직접?간접적 강화? 운동기능 - 학습자의 수행에 대한 정확성의 정도, 시간 등을 포함(8) 수행을 평가하기성취행동의 평가는 수업목표에 비추어 그 도달 정도를 측정한다. 이 평가에서 중요한 것은 평가의 신뢰도와 타당도이다. 학습자의 학업성취 행동 평가는 시험이나 퀴즈 혹은 간단한 질문을환할 수 있다.Ⅲ. 컴퓨터의 원리2. 컴퓨터는 덧셈만 한다.? 2진수의 덧셈을 할 수 있다.? 보수를 설명할 수 있다.? 보수를 취하여 2진수의 연산을 할 수 있다.Ⅲ. 컴퓨터의 원리3. 멀티미디어자료의 표현? 컴퓨터에서 처리되는 자료의 종류를 말할 수 있다.? 여러 자료(수치, 문자, 음성, 영상)의 표현 방법을알 수 있다.Ⅲ. 컴퓨터의 원리4. 참과 거짓뿐인 게이트? 불 함수에 대하여 설명할 수 있다.? 논리 게이트에 대하여 설명할 수 있다.? 각 논리 게이트에 따른 논리식, 기호 등을설명할 수 있다.Ⅲ. 컴퓨터의 원리5. 컴퓨터가 만드는 덧셈? 반가산기를 설계할 수 있다.? 전가산기를 설계할 수 있다.10. 학습 대상자 분석/ 설명 / 지도상의 유의점가. 대부분의 학생들이 정보화 시대에 있어서 컴퓨터의 중요성과 필요성을 인식하고 있음에도 불구하고 학습 의욕이 높지 않은 상태이므로, 학생들이 흥미를 가지고 수업에 적극적으로 참여할 수 있도록 적절한 수업 내용의 선정과 자신감 및 동기 부여에 세밀한 관심을 갖는다.나. 학생들이 직접 수업에 참여할 수 있도록 인터넷(문제 풀이, 정보 검색 등)을 활용하도록 한다. 그리고 발표할 수 있는 기회를 수시로 제공하고, 팀웍(team-work, 협동 학습)을 장려한다.다. 학생들의 이해도를 파악하여 학습량과 학습 진행 속도를 진행해 나간다.라. 학생들의 이해도를 높이고, 이해 과정을 살펴볼 수 있도록 다양한 과제와 문제를 제시하여 스스로 문제를 해결할 수 있는 능력을 향상시키도록 적극 장려한다.마. 중간과정에서 학습의 흥미를 잃어버리지 않도록 학습 분량을 적절하게 선택하여 지도방법을 다양화 한다.바. 학생 개개인의 학습정도의 차를 감안하여 학습 내용을 제시하고 평가를 통해서 학습의 정도를 파악한다.사. 적적한 예시를 통해서 학생들이 잘 이해할 수 있도록 한다.11. 교수 방법 활용 계획? 질문법?개시적 질문학습자들의 주의를 환기시키며 흥미를 유발하기 위한 질문 형태로 본 수업지도안에서는 수업에의 주의 집중과 동기 유발을이트

교육학| 2007.03.06| 25페이지| 1,000원| 조회(504)

수업지도안, 교수학습지도안, 가네, gagne

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[교육]피아제의 인지발달이론에 대한 발표 자료입니다. (설명자료)

Piaget의 인지 발달 이론1. 지능지능은 항상 활동적이고 역동적이며 발전하는 과정이다.지능은 인간으로 하여금 환경과 더욱 능률적으로 상호작용하게 하는 일종의 생물적인 성취이다.(1) 과정으로서의 지능지능은 양적으로 평가될 수 있는 고정적인 것이 아니라 계속적으로 변화하는 과정이다.(2) 과정으로서의 지식개인과 환경 간의 상호작용이며, 주관적인 요소와 객관적인 요소 양자를 포함한다.(speaking) 이와 관련해 학습이란 이미 존재하는 실제 세계에 대한 지식을 얻는 것이고, 지식의 발달은 생물학적 발달처럼 이전의 구조로부터 새로운 구조를 건설하는 것에 의존한다. 새로운 구조들은 환경에 지능이 적응하는 것의 일부로서 구성된다.2. 인지 발달인지 발달은 현실에 대한 적응의 한 형태이다. 즉, 기존의 인지 구조에 평형을 깨뜨리는 문제 상황에서 평형을 유지할 때 인지 발달이 일어난다.3. 인지 발달에 영향을 주는 요소(speaking) 인지발달에 영향을 주는 근본 요소는 물리적 환경, 사회적 환경, 성숙, 평형화이다. 이러한 모든 요소는 인지 성장을 위해 필수적이지만 어느 것도 그 자체만으로는 충분하지 않다.(1) 물리적 환경 - 인지적 발달을 위해서는 물리적 환경과 접촉이 있어야 한다.(2) 성숙 - 발달의 가능성을 부여하며, 성숙이 부족하면 인지적 성취를 제한하게 된다.(3) 사회적 환경 - 물리적 경험과 마찬가지로 인지 구조를 촉진할 수도, 지연할 수도 있다.(4) 평형화(자기 규제) - 학습자의 자기조절과 자기수정 과정이다.4. 인지발달의 기본 과정(1) 동화자기보존의 경향으로서 환경 자극들을 이미 지니고 있는 개인의 행동이나 체계 속으로 흡수 통합하려는 경향이다.(speaking) 다시 말해 동화는 환경과 상호 작용할 때 환경에서 받은 자극을 이미 지니고 있는 자신의 현재의 행동, 정신체제에 일치 조화시킨다는 것으로서 사상에 의미를 부여하는 것이라 할 수 있다. 예를 들면, 학생이 교사의 강의 내용을 자신의 이해 수준에 맞춰 이해하는 것을 뜻한다.(2) 조촉할 기회가 없다면 이런 개념은 형성되지 않을 것이다.(3) 인지 구조아동의 모든 지적 활동을 인지 발달에 기저를 두고, 이를 가능하게 하는 인지 구조의 존재를 가정하고 있다. 구조는 여러 요소들이 상호 관련된 조직을 이룸으로써 보다 안정되고 광범위한 지적 능력을 발휘할 수 있는 체계를 뜻한다.(speaking) 예를 들어 물체와 물이라는 두 요소가 상호 관련되면, ‘물체는 물 위에 뜬다’ 는 인지 구조가 이루어진다. 인지 구조는 직접 관찰될 수 없으며, 아동의 지적 행동을 통해 그 특징을 추론할 수 있을 따름이다. 4,5 세 아동에게 동물그림 4개(빨강색 2개, 녹색 2개)와 식물그림 4개(빨강색 2개, 녹색 2개)가 그려진 카드를 주었다고 하자. 아동에게 살자 두 개를 주어 이 그림 카드를 같은 것끼리 모아 보라고 하면, 4세 이전의 아동은 색상에 의한 분류를 하고, 5세 이후의 아동은 동물끼리, 식물끼리 분류한다. Piaget는 이런 관찰된 행동을 근거로 4세 이전의 아동은 지각적 분류 구조, 5세 이후의 아동은 개념적 인지 구조를 갖고 있는 것으로 추론하였다.6. 인지발달의 단계(1) 감각운동기 - 0~2세새로운 정보를 얻기 위해 자신의 감각을 사용하고 새로운 경험을 찾기 위해 운동능력을 사용하고자 애쓰는 시기.(speaking) 이 시기의 영아는 자신의 감각이나 손가락을 입에 넣고 빠는 등의 운동을 통해서 자신의 주변 세계를 탐색한다.주변의 여러 대상물로부터 자신을 분리하기.빛과 소리 자극에 반응하기.흥미 있는 일을 계속하기.조작을 통한 물체의 속성 알기.대상영속성의 개념 획득하기.(speaking) 대상영속성이란 시야에서 그 대상이 사라지더라도 다른 장소에 독립적인 실체로서 여전히 존재함을 의미(2) 전조작기 - 2~7세 - 2~4세 - 전개념적 사고 단계, 4~7세 - 직관적 사고 단계(speaking) 조작이라는 의미는 논리적 사고 능력을 말한다.자기중심적이다. 즉, 다른 사람의 관점에서 사물을 이해할 수 없다.눈에 똑똑히 보이는 한 가지의 사실 조작 능력이 동일하게 7~8세경에 획득하는 현상으로, 이것은 이들 조작을 통합하는 통합구조가 존재한다는 사실을 입증하는 것이며 나아가 Piaget 이론에서 아동의 인지발달을 크게 네 가지 단계로 구분하는 단계이론의 타당성을 입증해 주는 중요한 경험적 근거가 된다.탈중심화(speaking) 언어 사용에 있어서 자기중심적인 경향이 줄어들고, 의사소통에서 사회 지향적인 특성을 보이게 된다.(4) 형식적 조작기 - 11,12세 이후추상적인 사고가 가능. 처음으로 도덕적, 정치적, 철학적인 생각과 가치문제 등을 이해하기 시작하며 순열, 조합, 확률 같은 이론적인 주제와 논리를 다룰 수 있다. 타인의 사고과정을 이해하고, 다른 사람들은 문제를 어떻게 보고, 어떻게 생각할까 등의 문제에도 관심을 갖게 된다.가설연역적인 추리(speaking) 다양한 현상에 대해 여러 가지 가설을 만들 수 있고 적절한 문제해결을 하기 위해서 각각의 가설을 검증하는 자료를 수집할 수 있다.명제를 통한 사고(speaking) 보다 추상적이고 융통성 있는 사고를 할 수 있다.조합적인 추리(speaking) 문제 상황을 규정할 때 문제의 개별적인 요인들을 분리할 수 있고, 문제해결에 필요한 요인들을 골라내어 구성할 수 있다.7. 수업을 위한 원리아동의 논리는 변환적이고 귀납적 또는 연역적 사고의 법칙을 따르지 않으며, 아동의 사고에서 어른의 사고로의 진보는 인지 구조의 단계적 기간을 지나 구성되는 긴 과정이라고 보았다.(1) 교육 제도와 아동 간의 관계는 상호보완적.(speaking) 아동기는 단순히 어른이 되기 위해 정보와 지식을 축적하는 기간이 아니라 논리적 추상적 사고의 발달에 필요한 질적 변화를 겪는 시기이다.(2) 아동의 자발적 탐구의 강조.(speaking) 교육은 지식의 언어적 전수가 아니라 아동의 자발적 탐구적 방법에 의해야 한다.(3) 능동적 활동의 강조.(speaking) 학생들이 학습한 진리를 재발견하고 재구조화할 수 있도록 능동적 방법을 사용해야 한다.8. 학교 수업의 실제( 아동의 인지 처리 과정을 알 수 없다고 주장했다.(speaking) Piaget가 선호한 방법은 다음과 같은데, 아동에게 과업을 주고 어떻게 문제를 해결하는지 알아본다. 교사가 아동이 교실에서 하는 행동을 관찰함으로써 그들의 초론 능력을 알 수 있다고 주장하였다.9. 학교 교육에 적용(1) 수업에의 적용학습자 특성개인차에 있어서 시골에서 자란 아동은 도시에서 자란 아동보다 구체적 조작의 획득이 느리다.형식적 조작은 모든 개인에게 나타나는 것도 아니고 모든 영역에서 획득되는 것도 아니다.준비성 측면에서 아동의 인지 구조나 발달 수준에 알맞은 교과내용을 선정하고 그 수준에 맞게 가르쳐야 한다.동기의 측면에서 욕구는 동기의 원천으로 생리적이기도 하고 심리적이기도 한 것이다.인지 과정과 교수다양한 환경 속에서 반복과 연습의 기회를 많이 제공해야 한다.탐색의 기회를 많이 제공해야 한다.학습 계열을 결정하여 순서적으로 가르쳐야 한다.또래끼리의 상호작용을 강화해야 한다.10. 이론의 장단점(1) 장점아동의 발달 단계에 맞는 수준별 학습과 통합 교육과정에 많은 시사점을 주었다.(2) 단점아동들이 어떻게 사고하는지에 관한 견해에는 동의하지만 왜 사고발달이 일어나는가에 대한 그의 설명에는 동의하지 못하고 있다.아동들의 사고와 관련하여 그가 제시한 발달단계에 일관성이 부족하다.어린 아동들이 어떠한 특정한 지식이나 기술 분야를 학습하며, 따라서 그 학습을 효과적으로 학습시킬 수 있는지에 대하여 구체적인 설명을 하지 못한다.아동들의 인지발달과 그들이 속해 있는 문화적 사회적 집단의 중요한 영향력을 간과하고 있다.인지발달이론과 컴퓨터 활동 - 활용 방안컴퓨터 교과의 내용 선정, 학년별 배치, 학습의 위계 등을 정하는데 준거를 제공학년관점1-2학년3-4학년5-6학년인식방법①전체적?직관적으로 받아들인다.②오감을 통해서 사상을 감각적으로 받아들인다.③사상의 현저한 특징을 받아들인다.④사상을 자신과 동일시하여 보는 경향이 있다.⑤현시점을 보는데 그친다.⑥경험이 적고, 문제를 찾기 어렵다.⑦를 느낀다.④그림이나 글로 표현할 수 있다.⑤사상을 있는 그대로 충실히 묘사할 수 있다.⑥물건을 조합해서 다른 것을 만들 수 있다.①실증적으로 세부적인 관찰을 한다.②문제를 분석하여 결과까지 일관하여 수행한다.③조건을 변화시켜 비교할 수 있다.④도식화나 기호화가 가능하다.⑤사상의 모습을 정확히 기록할 수 있다.⑥계획을 세워, 원하는 결과를 생성할 수 있다.-----------동화 조절 평형화 예시아이는 먼저 조그맣고 네발이 달린 멍멍 소리를 내는 동물을 멍멍이라고 인식합니다.(도식)그러다가 옆집에서 고양이 한마리가 놀러왔는데 고양이의 울음 소리를 받아들입니다.(동화)그런데 그 고양이의 울음 소리를 멍멍이에 끼워 맞추려 하니 잘 맞지 않아 의심하며 새로운 것에 내 것을 끼워 맞춰 가는 것입니다. 즉 동화하고 인식하는 과정에서 만족스럽지 못하거나 갈등이 생기게 되면 기존의 개념에 변화를 시키는 것입니다.(조절)마지막으로 야옹~ 소리를 내는 멍멍이와는 다른 `야옹이`구나 라는 평형에 도달하는 것입니다.(적응)-----------성취 연령은 개인에 따라 다르기 때문에 제시된 연력은 고정적이 아니다. 예를 들어 만 2세가 된다고 해서 모든 아동이 다 전 조작기에 들어서는 것은 아니다.-----------전조작기예) 생각이란 소리이기 때문에 입을 다물면 생각은 없어진다고 믿고 고기나 뱀은 소리를 내지 못함으로 생각을 못 한다고 믿는다.-----------구체적 조작기긴 비커의10리터의 액체를 납작한 비커로 옮겼을 때 긴 비커의 액체가 더 많이 있다고 생각합니다. 이렇듯 이 시기의 아동에게는 가역성이 없기 때문이다.네가지 인지발달과정은 감각 운동기, 전조작기, 구체적 조작기, 형식적 조작기이다. 네 단계의 인지발달은 개인의 지능이나 사회환경에 따라 각 단계에 도달하는 개인간 연령의 차이는 있을 수 있으나, 발달 순서는 결코 뒤바뀌지 않는다고 가정하고 있다.아울어 각 단계는 주요 행동양식으로 설명될 수 있는 전체적인 심리구조로 특징 지워진다. 각 단계는 전단계의 심리적 구조.

교육학| 2007.03.06| 11페이지| 1,000원| 조회(345)

피아제, 인지발달

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