시계열 데이터 분석 입문 인천대학교 과학영재교육원 2024 인천대학교 과학영재교육원 프로그램 1 프로그램 개요 학교급 프로그램명 중학교 1학년 시계열 데이터 분석 입문 1. 프로그램 소개 최근 빅데이터 분석에 대한 가치가 증가하면서, 다양한 분야에서 다양한 종류의 데이터 분 석이 활발히 시도되고 있음. 시계열 데이터는 시간의 흐름에 따라 변하는 데이터를 의미하 며, 계절성, 주기성 등의 특성을 보유한 데이터로, 데이터 분석이 시도되는 가장 대표적인 데이터 중 하나임. 본 교재의 주 목표는 학생들에게 시계열 데이터의 특성을 이해하고, 프로 그래밍 실습을 통해 시계열 데이터를 분석할 수 있는 기초 역량을 기르기 위한 목적으로 설 계되었음. 구체적으로, 시계열 데이터의 이론적 기초에 대한 소개, 시계열 데이터 분석을 위 한 기초 프로그래밍 및 기초 분석 실습을 수행한 후, 직접 샘플데이터에 기반한 기초 분석 을 수행해보는 형태로 구성되어 있음. 시계열 데이터는 데이터마이닝 중 가장 학생들이 접 하고 이해하기 쉬운 데이터로, 이러한 교육을 통해 학생들이 데이터 분석에 흥미를 느끼고 해당 분야로의 진로를 소개해줄 수 있는 좋은 기회가 될 수 있을 것으로 기대됨. 3 2024 인천대학교 과학영재교육원 프로그램 2. 프로그램 개요 구분(단계) 중등 심화(사사) 분야 중1 정보 영역 관련 교육과정 프로그램 목표 정보 개발 차시 4차시 데이터 시계열 데이터의 정의 및 특성을 이해하고, 프로그래밍을 통해 간단한 분석을 수행해 볼 수 있다. 3. 프로그램 차시별 내용 차시 1 2 3 4 4 주요 활동/내용 준비물 • 시계열 데이터의 다양한 특성과 이를 분석할 수 있는 방법들에 대해 이 론적으로 이해한다. • 시계열 데이터 분석 프로그래밍을 수행하기 위한 파이썬 기초 프로그 래밍 지식을 이해하고 실습해본다. • 파이썬 프로그래밍을 통해 시계열 데이터를 다뤄보고, 시각화해본다. • 시계열 데이터의 분해 방법들을 적용하고 시각화해보면서 시계열 데이 터의 기초적 특성을 이해한다. 노트북 혹은 PC 노트북 혹은 PC 노트북 혹은 PC 2024 인천대학교 과학영재교육원 프로그램 2 차시별 교수· 학습 지도안 관련 교과 학습 목표 핵심 역량 중1 정보 영역 데이터 수업 차시 4 시계열 데이터의 정의 및 특성을 이해하고, 프로그래밍을 통해 주어진 시계열 데이터에 대한 분석을 수행할 수 있다. □ 창의적 문제해결 능력 □ 자연현상의 기술공학적 적용 □ 고등 수학적 추론 능력 □ 학문적 개념의 통합적 활용 □ 융합 및 응용 능력 □ 과학적 개념의 실생활 응용 □ 수학적 의사소통 및 협업 능력 □ 학습활동을 통한 첨단과학기술의 이해 ▣ 정보처리 및 도구 활용 능력 □ 기타( ) □ 수학적 태도와 실천 의지력 □ 기타( 주요 교수 방법 ) ▣ 설명식 교수 □ 토의·토론 학습 □ 협력 학습 □ 탐구 학습 ▣ 프로젝트 학습 □ 모델링 □ 놀이 및 게임 학습 □ 기타( ) 수업단계 교수⋅학습 활동 수업자료 및 유의점 시계열 데이터의 이론적 기초 확립 도입 (1차시) - 시계열 데이터의 기본적인 개념에 대한 이론적 설명 - 시계열 데이터에 대한 다양한 예시 제공 및 자료 탐색 - 시계열 데이터의 특성에 대한 이론적 설명 교재 - 각 예시에 대한 특성 존재 여부 및 정도 등에 대한 이론적 설명 시계열 데이터 분석을 위한 기초 프로그래밍 지식 습득 - 파이썬 프로그래밍 기초 (조건문, 순환문, 함수 등) 소개 및 실습 전개 (2~3차시) - 데이터 처리를 위한 라이브러리 소개 및 실습 - 데이터 시각화를 위한 라이브러리 소개 및 실습 시계열 데이터의 기초 분석 교재 기반 실습 - 샘플 시계열 데이터 시각화 프로그래밍 실습 - 시각화기반 시계열 데이터의 특성 이해 시계열 데이터의 심화 분석 - 시계열 데이터 분해 기법 적용 프로그래밍 실습 정리 및 평가 (4차시) - 샘플 데이터 기반 시계열 데이터 분해 및 요소별 시각화 - 시각화된 결과에 기반한 데이터의 특성 해석 연습 - 직접 다른 종류의 데이터를 다운로드 받아 수행해볼 수 있도록 권 교재 기반 실습 및 응용 장 5 2024 인천대학교 과학영재교육원 프로그램 3 평가 계획 및 기준안 프로그램 시계열 데이터 분석 입문 명 관련 교과 학습 목표 중1 정보 영역 데이터 해당 수업 차시 4 시계열 데이터의 정의 및 특성을 이해하고, 프로그래밍을 통해 주어진 시계열 데이터 에 대한 분석을 수행할 수 있다. 1) 시계열 데이터의 정의 및 기본적 특성에 대한 이해정도 평가 평가 내용 2) 프로그래밍을 통한 시계열 데이터 처리 등에 대한 구현 역량 평가 3) 시계열 데이터 분해 기법에 대한 이해 평가 4) 시계열 데이터 분해 결과 해석 역량 평가 평가 방법 자기 평가 및 관찰 평가 1. 시계열 데이터의 정의 및 기본적 구성요소 (특성)에 대해 설명할 수 있다. 2. 데이터 분석에 활용되는 대표적인 파이썬 라이브러리를 알고 있으며 그 중 일부를 사용하는 법을 알고 있다. 평가 기준표 3. 주어진 시계열 데이터에 대해 프로그래밍을 통해 전처리 및 시각화를 수 행할 수 있다. 4. 시계열 데이터의 분해 기법 중 한 가지 이상 동작 과정에 대해 설명할 수 있다. 5. 새롭게 주어진 시계열 데이터에 대해, 분해 기법을 적용하여 분석하고, 자신의 해석을 담은 분석 결과를 도출할 수 있다. 6 2024 인천대학교 과학영재교육원 프로그램 4 학생 활동지 프로그램 명 : 시계열 데이터 분석 입문 소속 학교 이름 영역/단원 학습주제 ▢ 차시 데이터 4차시 시계열 데이터의 정의 및 특성을 이해하고, 프로그래밍을 통해 주어진 시계열 데이터에 대한 분석을 수행할 수 있다. 교재 소개 최근 빅데이터 분석에 대한 가치가 증가하면서, 다양한 분야에서 다양한 종류의 데이터 분 석이 활발히 시도되고 있음. 시계열 데이터는 시간의 흐름에 따라 변하는 데이터를 의미하 며, 계절성, 주기성 등의 특성을 보유한 데이터로, 데이터 분석이 시도되는 가장 대표적인 데이터 중 하나임. 본 교재의 주 목표는 학생들에게 시계열 데이터의 특성을 이해하고, 프로 그래밍 실습을 통해 시계열 데이터를 분석할 수 있는 기초 역량을 기르기 위한 목적으로 설 계되었음. 구체적으로, 시계열 데이터의 이론적 기초에 대한 소개, 시계열 데이터 분석을 위 한 기초 프로그래밍 및 기초 분석 실습을 수행한 후, 직접 샘플데이터에 기반한 기초 분석 을 수행해보는 형태로 구성되어 있음. 시계열 데이터는 데이터마이닝 중 가장 학생들이 접 하고 이해하기 쉬운 데이터로, 이러한 교육을 통해 학생들이 데이터 분석에 흥미를 느끼고 해당 분야로의 진로를 소개해줄 수 있는 좋은 기회가 될 수 있을 것으로 기대됨. ▢ 교재 개요 1차시 학습과정 (기초/심화/정리) 기초 2~3차시 기초 4차시 심화 및 정리 차시 내용 시계열 데이터의 이론적 기초 시계열 데이터 분석을 위한 파이썬 기초 프로그래밍 시계열 데이터의 기초 분석 시계열 데이터의 심화 분석 7 2024 인천대학교 과학영재교육원 프로그램 5 교수· 학습 자료 프로그램 명 :시계열 데이터 분석 입문 영역/단원 학습주제 ▢ 정보/데이터 차시 4차시 시계열 데이터의 정의 및 특성을 이해하고, 프로그래밍을 통해 간단한 분석을 수행해볼 수 있다. 교재 소개 최근 빅데이터 분석에 대한 가치가 증가하면서, 다양한 분야에서 다양한 종류의 데이터 분 석이 활발히 시도되고 있음. 시계열 데이터는 시간의 흐름에 따라 변하는 데이터를 의미하 며, 계절성, 주기성 등의 특성을 보유한 데이터로, 데이터 분석이 시도되는 가장 대표적인 데이터 중 하나임. 본 교재의 주 목표는 학생들에게 시계열 데이터의 특성을 이해하고, 프로 그래밍 실습을 통해 시계열 데이터를 분석할 수 있는 기초 역량을 기르기 위한 목적으로 설 계되었음. 구체적으로, 시계열 데이터의 이론적 기초에 대한 소개, 시계열 데이터 분석을 위 한 기초 프로그래밍 및 기초 분석 실습을 수행한 후, 직접 샘플데이터에 기반한 기초 분석 을 수행해보는 형태로 구성되어 있음. 시계열 데이터는 데이터마이닝 중 가장 학생들이 접 하고 이해하기 쉬운 데이터로, 이러한 교육을 통해 학생들이 데이터 분석에 흥미를 느끼고 해당 분야로의 진로를 소개해줄 수 있는 좋은 기회가 될 수 있을 것으로 기대됨. 지도 방향 학생들이 주어진 데이터에 대해 스스로 분석하고, 다른 학생들과 생각을 공유하고 토론해볼 수 있는 시간을 갖는 것이 매우 중요함. 프로그래밍 내용이 다소 어렵다면, 유투브 등을 참고하여 파이썬 기초 실습을 사전적으로 수행한 후 교재를 활용하는 것도 좋은 방법임. 21