$\require{mediawiki-texvc}$

연합인증

연합인증 가입 기관의 연구자들은 소속기관의 인증정보(ID와 암호)를 이용해 다른 대학, 연구기관, 서비스 공급자의 다양한 온라인 자원과 연구 데이터를 이용할 수 있습니다.

이는 여행자가 자국에서 발행 받은 여권으로 세계 각국을 자유롭게 여행할 수 있는 것과 같습니다.

연합인증으로 이용이 가능한 서비스는 NTIS, DataON, Edison, Kafe, Webinar 등이 있습니다.

한번의 인증절차만으로 연합인증 가입 서비스에 추가 로그인 없이 이용이 가능합니다.

다만, 연합인증을 위해서는 최초 1회만 인증 절차가 필요합니다. (회원이 아닐 경우 회원 가입이 필요합니다.)

연합인증 절차는 다음과 같습니다.

최초이용시에는
ScienceON에 로그인 → 연합인증 서비스 접속 → 로그인 (본인 확인 또는 회원가입) → 서비스 이용

그 이후에는
ScienceON 로그인 → 연합인증 서비스 접속 → 서비스 이용

연합인증을 활용하시면 KISTI가 제공하는 다양한 서비스를 편리하게 이용하실 수 있습니다.

설명가능한 인공지능을 활용한 수학교육 연구의 영향력 분석
Analysis of the impact of mathematics education research using explainable AI 원문보기

Journal of the Korean Society of Mathematical Education. Series A. The Mathematical Education, v.62 no.3, 2023년, pp.435 - 455  

오세준 (이화여자대학교사범대학부속이화.금란고등학교)

초록
AI-Helper 아이콘AI-Helper

본 연구는 수학 교육 분야에서 중요한 영향을 미치는 논문을 판별하고 분석하기 위한 설명가능한 인공지능(XAI) 모델을 개발하였다. 29개 국내외 수학교육 학술지의 논문 메타정보를 활용하여 수학교육 학술연구 네트워크를 구축하였다. 구축된 네트워크는 '논문과 다른 논문의 인용 네트워크', '논문과 저자 네트워크', '논문과 학술지 네트워크', '공동 저자 네트워크', '저자와 소속기관 네트워크' 등 총 5개의 세부 네트워크로 구성되었다. 랜덤포레스트 기계학습 모델을 사용하여 네트워크 내의 개별 논문의 영향력을 평가하였으며, SHAP을 이용해 영향력 있는 논문의 판별 기준을 분석하였다. '논문 네트워크 PageRank', '논문당 인용횟수의 변화량', '총 인용횟수', '저자의 h-index 변화량', '학술지의 논문당 인용횟수' 등이 중요한 판별 요인으로 나타났다. 국내와 국외 수학교육 연구의 판별 패턴을 비교 분석한 결과, 국내 연구에서는 '공동 저자 네트워크 PageRank'의 중요성이 도드라졌다. 본 연구의 XAI 모델은 논문의 영향력 판별 도구로써 연구자에게 논문 작성 시 전략적인 방향성을 제공할 수 있게 해준다. 논문 네트워크 확장, 학술대회 발표, 공동 저술 활동을 통한 저자 네트워크 활성화 등이 논문의 영향력 증진에 크게 기여한다는 결과를 얻었다. 이를 통해 연구자는 학계에서 자신의 연구가 어떠한 평가 기준에 따라 어떻게 인식되고 있는지, 그리고 그 평가에 기여하는 주요 요인이 무엇인지를 명확히 파악할 수 있을 것이다. 본 연구는 설명가능한 인공지능을 활용하여 전통적으로 많은 시간과 비용이 필요하던 수학교육 논문의 영향력 평가 방식을 혁신하였다. 이 방법은 수학교육 연구 뿐만 아니라 다른 학문 분야에서도 활용될 수 있으며, 연구활동의 효율성과 효과성을 향상시킬 것으로 기대된다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

This study primarily focused on the development of an Explainable Artificial Intelligence (XAI) model to discern and analyze papers with significant impact in the field of mathematics education. To achieve this, meta-information from 29 domestic and international mathematics education journals was u...

주제어

표/그림 (15)

참고문헌 (37)

  1. Adadi, A., & Berrada, M. (2018). Peeking inside the black-box: a survey on explainable artificial intelligence (XAI). IEEE access, 6, 52138-52160.?https://doi.org/10.1109/access.2018.2870052 

  2. Ahn, D., & Lee, K. (2022). Analysis of achievement predictive factors and predictive AI model development - Focused on blended math classes.?The Mathematical Education, 61(2), 257-271. https://doi.org/10.7468/mathedu.2022.61.2.257 

  3. Alonso, J. M. (2020). Teaching explainable artificial intelligence to high school students. International Journal of Computational Intelligence?Systems, 13(1), 974-987. https://doi.org/10.2991/ijcis.d.200715.003 

  4. Andrade-Molina, M., Montecino, A., & Aguilar, M. S. (2020). Beyond quality metrics: defying journal rankings as the philosopher's stone of?mathematics education research. Educational Studies in Mathematics, 103(3), 359-374. https://doi.org/10.1007/s10649-020-09932-9 

  5. Arik, S. O., & Pfister, T. (2021, May). Tabnet: Attentive interpretable tabular learning. In Proceedings of the AAAI conference on artificial?intelligence, 35(8), 6679-6687. https://doi.org/10.3390/rs14030716 

  6. Arrieta, A. B., Diaz-Rodriguez, N., Del Ser, J., Bennetot, A., Tabik, S., Barbado, A., ... & Herrera, F. (2020). Explainable Artificial Intelligence?(XAI): Concepts, taxonomies, opportunities and challenges toward responsible AI. Information Fusion, 58, 82-115. https://doi.org/10.1016/j.inffus.2019.12.012 

  7. Bollen, J., Rodriquez, M. A., & Van de Sompel, H. (2006). Journal status. Scientometrics, 69(3), 669-687. https://doi.org/10.1007/s11192-006-0176-z 

  8. Brin, S., & Page, L. (1998). The anatomy of a large-scale hypertextual web search engine. Computer Networks and ISDN Systems, 30(1-7), 107-117. https://doi.org/10.1016/s0169-7552(98)00110-x 

  9. Chung, K. (2022). The effects of explainable artificial intelligence education program based on AI literacy. Journal of The Korean Association of?Artificial Intelligence Education, 3(1), 1-12. https://doi.org/10.52618/aied.2022.3.1.1 

  10. DARPA. (2016). Broad Agency Announcement, Explainable Artificial Intelligence (XAI). DARPA-BAA-16-53, 7-8. 

  11. Datta, A., Sen, S., & Zick, Y. (2016, May). Algorithmic transparency via quantitative input influence: Theory and experiments with learning systems.?In 2016 IEEE Symposium on Security and Privacy (SP) IEEE. 598-617. https://doi.org/10.1109/sp.2016.42 

  12. Funk, R. J., & Owen-Smith, J. (2017). A dynamic network measure of technological change. Management Science, 63(3), 791-817. https://doi.org/10.1287/mnsc.2015.2366 

  13. Garfield, E. (2009). From the science of science to Scientometrics visualizing the history of science with HistCite software. Journal of Informetrics,?3(3), 173-179. https://doi.org/10.1016/j.joi.2009.03.009 

  14. Gonzalez-Alcaide, G., Valderrama-Zurian, J. C., & Aleixandre-Benavent, R. (2012). The impact factor in non-English-speaking countries.?Scientometrics, 92(2), 297-311. https://doi.org/10.1007/s11192-012-0692-y 

  15. Haensly, P. J., Hodges, P. E., & Davenport, S. A. (2008). Acceptance rates and journal quality: An analysis of journals in economics and finance.?Journal of Business & Finance Librarianship, 14(1), 2-31. https://doi.org/10.1080/08963560802176330 

  16. Hamilton, W. L., Ying, R., & Leskovec, J. (2017). Representation learning on graphs: Methods and applications. arXiv preprint arXiv:1709.05584. 

  17. Inhaber, H., & Przednowek, K. (1976). Quality of research and the Nobel prizes. Social Studies of Science, 6(1), 33-50. https://doi.org/10.1142/9789814299381_0002 

  18. Kim, S., & Choi, M. K. (2022). AI-Based educational platform analysis supporting personalized mathematics learning. Communication of?Mathematics Education, 36(3), 417-438. https://doi.org/10.7468/jksmee.2022.36.3.417 

  19. Kim, S., Kim, W., Jang, Y., & Kim, H.(2021). Development of explainable AI-based learning support system. The Journal of Korean Association of?Computer Education, 24(1), 107-115. https://doi.org/10.5392/JKCA.2021.21.12.013 

  20. Lee, J. (2014). A comparative study on the centrality measures for analyzing research collaboration networks. Journal of the Korean Society for?Information Management, 31(3), 153-179. https://doi.org/10.3743/kosim.2014.31.3.153 

  21. Lundberg, S. M., & Lee, S. I. (2017). A unified approach to interpreting model predictions. Advances in Neural Information Processing Systems, 30. 

  22. Mariani, M. S., Medo, M., & Zhang, Y. C. (2016). Identification of milestone papers through time-balanced network centrality. Journal of?Informetrics, 10(4), 1207-1223. https://doi.org/10.1016/j.joi.2016.10.005 

  23. Moed, H. F. (2005). Citation analysis of scientific journals and journal impact measures. Current Science , 1990-1996. https://doi.org/10.1007/1-4020-3714-7_6 

  24. Molnar, C. (2020). Interpretable machine learning, Lulu. com. 

  25. Nivens, R. A., & Otten, S. (2017). Assessing journal quality in mathematics education. Journal for Research in Mathematics Education, 48(4), 348-368. https://doi.org/10.5951/jresematheduc.48.4.0348 

  26. Oh, S. & Kwon, O. (2023). Development of an impact identification program in mathematical education research using machine learning and?network. Communications of Mathematical Education, 37(1), 21-45. https://doi.org/10.7468/jksmee.2023.37.1.21 

  27. Park, D., & Shin. S. (2021). A study on the educational meaning of eXplainable artificial intelligence for elementary artificial intelligence education.?Journal of the Korean Association of Information Education, 25(5), 803-812. https://doi.org/10.14352/jkaie.2021.25.5.803 

  28. Park, H. Y., Son, B. E., & Ko, H. K. (2022). Study on the mathematics teaching and learning artificial intelligence platform analysis. Journal of?the Korean Society of Mathematics Education Series E: Communication of Mathematics Education, 36(1), 1-21. https://doi.org/10.7468/jksmee.2022.36.1.1 

  29. Price, D. (1963). Little science, big science... and beyond (Vol. 480). Columbia University Press. 

  30. Ribeiro, M. T., Singh, S., & Guestrin, C. (2016, August). Why should i trust you: Explaining the predictions of any classifier. In Proceedings of the?22nd ACM SIGKDD international conference on knowledge discovery and data mining (pp. 1135-1144), https://doi.org/10.18653/v1/n16-3020 

  31. Sarigol, E., Pfitzner, R., Scholtes, I., Garas, A., & Schweitzer, F. (2014). Predicting scientific success based on coauthorship networks. EPJ Data?Science, 3, 1-16. https://doi.org/10.1140/epjds/s13688-014-0009-x 

  32. Stolerman, I. P., & Stenius, K. (2008). The language barrier and institutional provincialism in science Drug and Alcohol Dependence, 92(1-3),?1-2. https://doi.org/10.1016/j.drugalcdep.2007.07.010 

  33. Weihs, L., & Etzioni, O. (2017, June). Learning to predict citation-based impact measures. In 2017 ACM/IEEE joint conference on digital libraries?(JCDL) (pp. 1-10). IEEE. https://doi.org/10.1109/jcdl.2017.7991559 

  34. Weis, J. W., & Jacobson, J. M. (2021). Learning on knowledge graph dynamics provides an early warning of impactful research. Nature?Biotechnology, 39(10), 1300-1307. https://doi.org/10.1038/s41587-021-00907-6 

  35. Williams, S. R., & Leatham, K. R. (2017). Journal quality in mathematics education. Journal for Research in Mathematics Education, 48(4), 369-396. 

  36. Zhou, Y., Li, Q., Yang, X., & Cheng, H. (2021). Predicting the popularity of scientific publications by an age-based diffusion model. Journal of?Informetrics, 15(4), 101177. https://doi.org/10.1016/j.joi.2021.101177 

  37. Zhu, X., Turney, P., Lemire, D., & Vellino, A. (2015). Measuring academic influence: Not all citations are equal. Journal of the Association for?Information Science and Technology, 66(2), 408-427. https://doi.org/10.1002/asi.23179 

관련 콘텐츠

오픈액세스(OA) 유형

FREE

Free Access. 출판사/학술단체 등이 허락한 무료 공개 사이트를 통해 자유로운 이용이 가능한 논문

이 논문과 함께 이용한 콘텐츠

저작권 관리 안내
섹션별 컨텐츠 바로가기

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

AI-Helper 아이콘
AI-Helper
안녕하세요, AI-Helper입니다. 좌측 "선택된 텍스트"에서 텍스트를 선택하여 요약, 번역, 용어설명을 실행하세요.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.

선택된 텍스트

맨위로