[학위논문]SW교육과 연계한 초등학생 인공지능 언플러그드 교육 프로그램 개발 Unplugged educational program development about Artificial intelligence linked to SW education for elementary school students원문보기
세계 여러 나라에서는 인공지능의 급속한 변화에 발맞추기 위해 다양한 분야에서 노력을 기울이고 있으며 특히 교육 분야에서 인공지능과 관련된 교재, 교수·학습 내용 등을 개발하고 교육 편제도 개편하고 있다. 우리나라 또한 이러한 흐름에 부합할 수 있도록 정부에서는 인공지능 국가 전략을 발표하였고 학계에서도 인공지능의 내용을 추가한 소프트웨어 교육내용을 구성해 발표하였다. 이와 같은 시대적 흐름을 고려하여 본 연구에서는 학생들이 급속한 기술 변화에 잘 적응할 수 있도록 인공지능에 대해 이해하며 인공지능에 대한 흥미와 자신감을 신장할 수 있는 교육프로그램을 개발하였다. 본 교육프로그램은 코로나 19로 인해 원격수업으로 이루어졌으며, ...
세계 여러 나라에서는 인공지능의 급속한 변화에 발맞추기 위해 다양한 분야에서 노력을 기울이고 있으며 특히 교육 분야에서 인공지능과 관련된 교재, 교수·학습 내용 등을 개발하고 교육 편제도 개편하고 있다. 우리나라 또한 이러한 흐름에 부합할 수 있도록 정부에서는 인공지능 국가 전략을 발표하였고 학계에서도 인공지능의 내용을 추가한 소프트웨어 교육내용을 구성해 발표하였다. 이와 같은 시대적 흐름을 고려하여 본 연구에서는 학생들이 급속한 기술 변화에 잘 적응할 수 있도록 인공지능에 대해 이해하며 인공지능에 대한 흥미와 자신감을 신장할 수 있는 교육프로그램을 개발하였다. 본 교육프로그램은 코로나 19로 인해 원격수업으로 이루어졌으며, 교수체제개발 모형인 ADDIE를 원격수업에 맞게 활용하여 분석, 설계, 개발, 실행, 평가의 다섯 단계를 통해 개발되었다. 분석 단계에서는 학습자, 환경 그리고 교수·학습 내용을 분석해 교육프로그램에 반영할 점을 도출하였다. 설계 단계에서는 분석 단계에서 얻어낸 결과를 토대로 교육프로그램의 교수·학습 목표를 정하고 비대면 원격수업을 고려해 평가 방안을 계획하였으며 차시별 교육프로그램을 6차시로 설계하였다. 교육프로그램의 내용은 인공지능, 기계학습, 알고리즘, 강화학습 알고리즘을 중심으로 구성되었다. 기계학습의 개념에 알고리즘이 포함되어 있어 학생들이 잘 이해할 수 있도록 알고리즘의 내용을 추가해 SW 교육과 연계하였다. 그리고 선호하는 수업 방식이 게임과 놀이인 학습자들의 요구를 고려해 게임 분야에서 많이 적용되고 있는 강화학습 알고리즘을 선정하였다. 개발 단계에서는 먼저 교수·학습과정안을 개발한 뒤 전체적인 프로그램의 내용을 구체적으로 구성해 온라인 수업 자료를 개발하였다. 실행 단계에서는 개발한 온라인 수업 자료를 탑재해 총 6차시를 초등학교 3학년 학생 96명을 대상으로 적용하였다. 수업 적용은 3주에 걸쳐 창의적 체험활동 시간을 통해 진행되었다. 평가 단계에서는 설문지를 통해 수업 전 학생들의 인공지능에 대한 흥미와 인식이 수업 후에 변화했는지 비교했으며 학생들의 소감을 분석해서 교육 프로그램의 효과를 검증하였다. 본 연구를 통해 SW교육과 연계한 초등학생 인공지능 언플러그드 교육 프로그램을 개발하였다. 이 프로그램을 적용해 학생들의 인공지능 교육에 대한 흥미와 인식에 긍정적인 영향을 미치는 것을 확인하였으며 원격수업의 한계 또한 확인하였다.
핵심어 : 인공지능, 기계학습, 알고리즘, 강화학습 알고리즘
세계 여러 나라에서는 인공지능의 급속한 변화에 발맞추기 위해 다양한 분야에서 노력을 기울이고 있으며 특히 교육 분야에서 인공지능과 관련된 교재, 교수·학습 내용 등을 개발하고 교육 편제도 개편하고 있다. 우리나라 또한 이러한 흐름에 부합할 수 있도록 정부에서는 인공지능 국가 전략을 발표하였고 학계에서도 인공지능의 내용을 추가한 소프트웨어 교육내용을 구성해 발표하였다. 이와 같은 시대적 흐름을 고려하여 본 연구에서는 학생들이 급속한 기술 변화에 잘 적응할 수 있도록 인공지능에 대해 이해하며 인공지능에 대한 흥미와 자신감을 신장할 수 있는 교육프로그램을 개발하였다. 본 교육프로그램은 코로나 19로 인해 원격수업으로 이루어졌으며, 교수체제개발 모형인 ADDIE를 원격수업에 맞게 활용하여 분석, 설계, 개발, 실행, 평가의 다섯 단계를 통해 개발되었다. 분석 단계에서는 학습자, 환경 그리고 교수·학습 내용을 분석해 교육프로그램에 반영할 점을 도출하였다. 설계 단계에서는 분석 단계에서 얻어낸 결과를 토대로 교육프로그램의 교수·학습 목표를 정하고 비대면 원격수업을 고려해 평가 방안을 계획하였으며 차시별 교육프로그램을 6차시로 설계하였다. 교육프로그램의 내용은 인공지능, 기계학습, 알고리즘, 강화학습 알고리즘을 중심으로 구성되었다. 기계학습의 개념에 알고리즘이 포함되어 있어 학생들이 잘 이해할 수 있도록 알고리즘의 내용을 추가해 SW 교육과 연계하였다. 그리고 선호하는 수업 방식이 게임과 놀이인 학습자들의 요구를 고려해 게임 분야에서 많이 적용되고 있는 강화학습 알고리즘을 선정하였다. 개발 단계에서는 먼저 교수·학습과정안을 개발한 뒤 전체적인 프로그램의 내용을 구체적으로 구성해 온라인 수업 자료를 개발하였다. 실행 단계에서는 개발한 온라인 수업 자료를 탑재해 총 6차시를 초등학교 3학년 학생 96명을 대상으로 적용하였다. 수업 적용은 3주에 걸쳐 창의적 체험활동 시간을 통해 진행되었다. 평가 단계에서는 설문지를 통해 수업 전 학생들의 인공지능에 대한 흥미와 인식이 수업 후에 변화했는지 비교했으며 학생들의 소감을 분석해서 교육 프로그램의 효과를 검증하였다. 본 연구를 통해 SW교육과 연계한 초등학생 인공지능 언플러그드 교육 프로그램을 개발하였다. 이 프로그램을 적용해 학생들의 인공지능 교육에 대한 흥미와 인식에 긍정적인 영향을 미치는 것을 확인하였으며 원격수업의 한계 또한 확인하였다.
Many countries around the world are making efforts in various fields to keep pace with the rapid changes in artificial intelligence, especially in the field of education, developing textbooks, teaching and learning contents related to artificial intelligence, and reforming the educational system. In...
Many countries around the world are making efforts in various fields to keep pace with the rapid changes in artificial intelligence, especially in the field of education, developing textbooks, teaching and learning contents related to artificial intelligence, and reforming the educational system. In order to keep up with this trend, the government announced the national strategy of artificial intelligence, and the academic community also announced the contents of software education that added artificial intelligence. Considering this trend of the times, this study developed an educational program that can help students understand artificial intelligence and increase their interest and confidence in artificial intelligence so that they can adapt to rapid technological changes. This education program was developed through five stages of analysis, design, development, implementation, and evaluation by utilizing ADDIE, a model of teaching system development, for remote classes. In the analysis stage, the points to be reflected in the education program were derived by analyzing learners, environment, and teaching and learning contents. In the design phase, the goals of teaching and learning of education programs were set based on the results obtained during the analysis phase, and the evaluation plan was planned considering non-face-to-face remote classes, and the next-time education programs were designed in the 6th round. The contents of the education program were composed mainly of artificial intelligence, machine learning, algorithm and reinforcement learning algorithm. Algorithms are included in the concept of machine learning, so that students can understand them well, the contents of algorithms are added and linked to SW education. And considering the needs of learners whose preferred teaching methods are games and play, we selected a reinforcement learning algorithm that is widely applied in the field of games. In the development phase, the online class materials were developed by developing a teaching and learning course plan first, and then organizing the contents of the entire program in detail. In the implementation stage, the sixth period was applied to 96 third-year elementary school students, with online class data developed. The class application was conducted over three weeks through creative hands-on activities. In the evaluation stage, the questionnaires compared whether the students' interest and perception of artificial intelligence before class had changed after class, and analyzed the students' feelings to verify the effectiveness of the education program. Through this study, we developed an artificial intelligence unplugged education program for elementary school students in connection with SW education. By applying this program, we have confirmed that it has a positive impact on students' interest in and awareness of artificial intelligence education, and also the limitations of remote classes.
Many countries around the world are making efforts in various fields to keep pace with the rapid changes in artificial intelligence, especially in the field of education, developing textbooks, teaching and learning contents related to artificial intelligence, and reforming the educational system. In order to keep up with this trend, the government announced the national strategy of artificial intelligence, and the academic community also announced the contents of software education that added artificial intelligence. Considering this trend of the times, this study developed an educational program that can help students understand artificial intelligence and increase their interest and confidence in artificial intelligence so that they can adapt to rapid technological changes. This education program was developed through five stages of analysis, design, development, implementation, and evaluation by utilizing ADDIE, a model of teaching system development, for remote classes. In the analysis stage, the points to be reflected in the education program were derived by analyzing learners, environment, and teaching and learning contents. In the design phase, the goals of teaching and learning of education programs were set based on the results obtained during the analysis phase, and the evaluation plan was planned considering non-face-to-face remote classes, and the next-time education programs were designed in the 6th round. The contents of the education program were composed mainly of artificial intelligence, machine learning, algorithm and reinforcement learning algorithm. Algorithms are included in the concept of machine learning, so that students can understand them well, the contents of algorithms are added and linked to SW education. And considering the needs of learners whose preferred teaching methods are games and play, we selected a reinforcement learning algorithm that is widely applied in the field of games. In the development phase, the online class materials were developed by developing a teaching and learning course plan first, and then organizing the contents of the entire program in detail. In the implementation stage, the sixth period was applied to 96 third-year elementary school students, with online class data developed. The class application was conducted over three weeks through creative hands-on activities. In the evaluation stage, the questionnaires compared whether the students' interest and perception of artificial intelligence before class had changed after class, and analyzed the students' feelings to verify the effectiveness of the education program. Through this study, we developed an artificial intelligence unplugged education program for elementary school students in connection with SW education. By applying this program, we have confirmed that it has a positive impact on students' interest in and awareness of artificial intelligence education, and also the limitations of remote classes.
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