ChatGPT의 발달로 촉발된 생성형 AI 기술의 급속한 발전은 교육 현 장에 많은 변화를 가져오고 있다. 글을 생성해 주는 ChatGPT와 글로 이 미지를 생성해주는 AI 모델을 결합하여 활용하면 다양한 교과목에 대한 다양한 학습 컨텐츠 개발이 가능하다. 두 챗봇 모델 기반 학습 컨텐츠는 한국‧미국‧유럽의 AI 교육 내용을 기준으로 AI의 개념 이해, AI의 활용 사례, 확률‧통계 기반 ...
ChatGPT의 발달로 촉발된 생성형 AI 기술의 급속한 발전은 교육 현 장에 많은 변화를 가져오고 있다. 글을 생성해 주는 ChatGPT와 글로 이 미지를 생성해주는 AI 모델을 결합하여 활용하면 다양한 교과목에 대한 다양한 학습 컨텐츠 개발이 가능하다. 두 챗봇 모델 기반 학습 컨텐츠는 한국‧미국‧유럽의 AI 교육 내용을 기준으로 AI의 개념 이해, AI의 활용 사례, 확률‧통계 기반 데이터 분석 방법 등의 학습을 제공하고 있으며 일 반 교과와 접목한 다양한 AI창의융합교육이 이루어지고 있다. 이런 생성형 AI를 기반으로 한 다양한 컨텐츠 제작 활동은 학생들이 창의적으로 생각하고 문제를 해결하는 과정을 경험하며, 동시에 새로운 기술을 습득하고 활용하는 능력을 키우는 데 도움을 준다. 이러한 활동들 은 학생들의 자신감을 향상시키고, 협력과 의사소통 능력 발전 등의 다양 한 역량 함양을 위해 시도되고 있다. 그러나 공교육에서 이러한 AI융합교육은 아직 시작 단계여서 더 다양 한 프로그램의 개발 또는 교육 효과의 종류 및 수준에 관한 체계적인 연 구가 필요하다. 개발된 프로그램 또한 교육 후 만족도만 조사가 될 뿐, 교육적인 효과에 대한 체계적인 연구 및 실태조사가 부족하다. 본 논문에서는 선행연구를 바탕으로 남녀 모두가 관심이 있는 동화책 을 주제를 선정하였고, 국어 교과와 생성형 AI를 융합한 AI융합교육프로 그램 수업안을 개발하였다. 이 수업안은 경기도 소재 초등학생 4학년 24 에게 팀별로 적용하여 8차시 수업을 진행하였다. 이 프로그램의 효과를 살펴보기 위해 핸즈온 기반 동화책 만들기(6차시) 수업을 준비하여 동일 팀에 제안하는 AI기반 동화책 만들기 수업에 앞서 수업을 진행했다. 각 각의 수업을 적용한 결과물, 활동지, 설문조사 결과를 바탕으로 인공지능 에 대한 태도 및 효능감의 성차를 고려하여 선정한 동화책 만들기 프로 그램의 교육적 효과를 분석하고, 인공지능을 활용한 글쓰기가 관련 교과 인 국어에 미치는 효용성과 흥미도를 분석하고자 하였다. 본 연구에서 살펴보고자 하는 구체적인 연구문제는 다음과 같다. 연구문제 1 : 초등학생 남녀 모두에게 적합한 생성형 AI 융합교육 프로그 램은 어떻게 구성할 것인가? 연구문제 2 : 개발된 생성형 AI를 활용한 AI융합교육 프로그램의 효과성 분석 - 개발된 AI융합교육 프로그램은 초등학생의 AI에 대한 학습자의 태도, AI 활용에 대한 효능감에 효과가 있는가? - 개발된 AI융합교육 프로그램은 융합교과(국어)와 관련하여 인지 적 호기심, 정서적 관심, 가치의 유용성 측면에서 효과가 있는가? - 성별에 따른 AI 융합교육 프로그램의 효과에 차이가 나타 나는가? 수집된 자료를 바탕으로 R프로그램을 사용하여 기술통계 및 상관분석, 대응표본 t-test, 독립표본 t-test를 통하여 검증하였다. 연구문제에 따른 연구 결과 및 논의는 다음과 같다. 첫째, 본 연구에서 개발 및 적용한 생성형 AI 활용 동화책 만들기 프로 그램은 학습자의 인공지능에 대한 긍정적인 태도의 변화와 효능감 증진에 서 유의미한 영향을 미친 것으로 확인되었다. 인공지능에 대한 태도의 긍 정적인 변화는 동화책 만들기라는 친숙한 주제 선정, 실생활과 밀접한 문 제해결 과정으로 인공지능을 활용한 융합 수업 수행이 영향을 주었다고 해석된다. 실생활과 밀접한 과제를 직접 해결해 나가는 과정에서 인공지능 의 편리함과 수월성을 경험하였고, 자신이 만들기 힘든 그림을 생성해 내 는 생성형 AI 기능을 활용하여 수준 높은 동화책 제작의 경험이 인공지능 에 대한 효능감을 높였을 것이라 판단된다. 둘째, AI를 활용한 동화책 만들기 프로그램에서 인공지능을 활용한 글쓰 기가 미치는 국어 개인적 흥미도의 인지적 호기심, 정서적 관심, 가치의 유용성 모두에서 유의미한 영향을 미친 것으로 확인되었다. 이는 선행연구 의 국어 개인적 흥미도는 단기간에 향상되기 어려운 변인에 반하는 것으 로 인공지능을 활용한 글쓰기가 효용적이고 효과적임을 나타낸다. 프롬프트를 어떻게 작성하는지에 따라 결과물이 다르다는 것을 이해하 였고, 즉각적이고 조작적인 인공지능을 활용한 글쓰기가 학생들의 궁금증 과 호기심을 높였을 것으로 판단된다. 짧은 시간에 챗봇에 프롬프트 명령 어 입력만으로 다양한 이야기에 대한 아이디어를 얻거나, 기존의 이야기를 다른 형태로 변형하거나 수정하는 경험을 통하여 국어 공부에 대한 흥미 도가 높아진 것으로 판단된다. 생성형 AI를 활용한 글쓰기를 통하여 실생 활과 밀접한 다양한 글쓰기 문제를 해결하는 과정, 보다 완성도 높은 글쓰 기 경험을 통하여 국어 가치의 유용성이 높아졌다고 판단된다. 또한 전자 출판물로 완성된 동화책 발표는 동화책 작가로서의 간접 경험을 할 수 있었 고, 이를 통하여 국어에 대한 자신감과 유용성을 높아졌을 것으로 판단된다. 셋째, 남녀 성차에 따른 인공지능 태도 및 효능감에서 핸즈온-AI에서 유의미한 차이는 나타나지 않았다. 이는 선행연구 인공지능의 태도 및 효 용성에 성차가 있다는 연구에 반하는 결과이다. 본 연구에서 사전(핸즈온) 남녀 성차에서 차이가 발생하지 않은 이유는 학교 정규교육과정에 반영된 인공지능 연 11차시 교육과 방과후 수업 및 캠프를 통한 인공지능에 대한 경험(24명중 19명 참가)이 영향을 미쳤을 거라 판단하였다. 연구 대상 24 명은 3년간 운영 중인 AI선도학교에 재학한 학생으로서 다양한 인공지능 과 관련된 경험이 있었다. 그러나, AI동화책에서 AI 태도 및 효능감의 남 녀 평균은 비슷하였고, 낮았던 여학생의 사전 AI 효능감 변인이 AI동화책 이후 크게 상승하여 남학생과 비슷해졌다. 이는 인공지능에 부정적이었던 여학생에게 긍정적인 영향을 주었다고 판단된다. 본 연구의 프로그램은 초 등학교 4학년 남녀 모두에게 친숙한 동화책 만들기를 주제로 실생활과 밀 접한 문제를 직접 해결하는 활용 중심 인공지능 융합 교육이다. 이는 기존 블럭코딩 및 소프트웨어 등의 기능중심 인공지능 교육과 달리 구체적인 경험을 제공했기 때문에 남녀 모두에게 효과적이었다 판단된다. 국어 개인적 흥미도에서 성별 핸즈온-AI에서 유의미한 차이는 나타나지 않았다. 국어 개인적 흥미도의 모든 영역에서 핸즈온과 AI에서 여학생의 평균이 남학생보다 높았다. 이는 여학생이 남학생보다 국어 개인적 흥미도 가 높다고 해석되지만, AI를 활용한 글쓰기에서 남녀의 성차를 확인할 수 는 없었다. 위 결론을 바탕으로 후속연구를 위한 제언은 다음과 같다. 본 연구의 AI융합교육 프로그램은 경기도 중소도시의 초등학교 4학년을 대상으로 수행되었기 때문에 우리나라 초등학교 고학년(4～6학년)을 대상 으로 다양한 생성형 AI를 활용한 AI융합교육을 진행한다면 교육의 효과성 을 일반화하고 의미 있는 연구가 될 수 있을 것이다. 본 연구를 통하여 교과(국어)와 연계한 AI융합교육 프로그램의 효과성이 나타났다. 하지만 이와 같은 교과와 연계한 AI융합교육의 교육적 효과성 연구가 부족하다. 다양한 교과와 연계한 AI융합교육 프로그램의 개발과 그 교육적 효과성 분석으로 생성형 AI를 활용한 AI융합교육의 교육적 효과성 입증과 일반화가 필요하다. 또한 사전 인공지능에 대한 선행학습이 결과에 미치는 영향과 남녀 성차에 따른 교육적인 효과성 차이에 대한 추가적인 연구를 통하여 연구에 영향을 미치는 제한적 요인을 파악해야 한다. 본 연 구가 향후 생성형 AI를 활용한 여러 융합교육 프로그램 설계에 도움이 되 기를 바란다. 이후에도 다양한 AI융합교육 컨텐츠를 개발하고 적용해 보 고, 교육적인 타당성과 학습효과를 분석하고자 한다.
ChatGPT의 발달로 촉발된 생성형 AI 기술의 급속한 발전은 교육 현 장에 많은 변화를 가져오고 있다. 글을 생성해 주는 ChatGPT와 글로 이 미지를 생성해주는 AI 모델을 결합하여 활용하면 다양한 교과목에 대한 다양한 학습 컨텐츠 개발이 가능하다. 두 챗봇 모델 기반 학습 컨텐츠는 한국‧미국‧유럽의 AI 교육 내용을 기준으로 AI의 개념 이해, AI의 활용 사례, 확률‧통계 기반 데이터 분석 방법 등의 학습을 제공하고 있으며 일 반 교과와 접목한 다양한 AI창의융합교육이 이루어지고 있다. 이런 생성형 AI를 기반으로 한 다양한 컨텐츠 제작 활동은 학생들이 창의적으로 생각하고 문제를 해결하는 과정을 경험하며, 동시에 새로운 기술을 습득하고 활용하는 능력을 키우는 데 도움을 준다. 이러한 활동들 은 학생들의 자신감을 향상시키고, 협력과 의사소통 능력 발전 등의 다양 한 역량 함양을 위해 시도되고 있다. 그러나 공교육에서 이러한 AI융합교육은 아직 시작 단계여서 더 다양 한 프로그램의 개발 또는 교육 효과의 종류 및 수준에 관한 체계적인 연 구가 필요하다. 개발된 프로그램 또한 교육 후 만족도만 조사가 될 뿐, 교육적인 효과에 대한 체계적인 연구 및 실태조사가 부족하다. 본 논문에서는 선행연구를 바탕으로 남녀 모두가 관심이 있는 동화책 을 주제를 선정하였고, 국어 교과와 생성형 AI를 융합한 AI융합교육프로 그램 수업안을 개발하였다. 이 수업안은 경기도 소재 초등학생 4학년 24 에게 팀별로 적용하여 8차시 수업을 진행하였다. 이 프로그램의 효과를 살펴보기 위해 핸즈온 기반 동화책 만들기(6차시) 수업을 준비하여 동일 팀에 제안하는 AI기반 동화책 만들기 수업에 앞서 수업을 진행했다. 각 각의 수업을 적용한 결과물, 활동지, 설문조사 결과를 바탕으로 인공지능 에 대한 태도 및 효능감의 성차를 고려하여 선정한 동화책 만들기 프로 그램의 교육적 효과를 분석하고, 인공지능을 활용한 글쓰기가 관련 교과 인 국어에 미치는 효용성과 흥미도를 분석하고자 하였다. 본 연구에서 살펴보고자 하는 구체적인 연구문제는 다음과 같다. 연구문제 1 : 초등학생 남녀 모두에게 적합한 생성형 AI 융합교육 프로그 램은 어떻게 구성할 것인가? 연구문제 2 : 개발된 생성형 AI를 활용한 AI융합교육 프로그램의 효과성 분석 - 개발된 AI융합교육 프로그램은 초등학생의 AI에 대한 학습자의 태도, AI 활용에 대한 효능감에 효과가 있는가? - 개발된 AI융합교육 프로그램은 융합교과(국어)와 관련하여 인지 적 호기심, 정서적 관심, 가치의 유용성 측면에서 효과가 있는가? - 성별에 따른 AI 융합교육 프로그램의 효과에 차이가 나타 나는가? 수집된 자료를 바탕으로 R프로그램을 사용하여 기술통계 및 상관분석, 대응표본 t-test, 독립표본 t-test를 통하여 검증하였다. 연구문제에 따른 연구 결과 및 논의는 다음과 같다. 첫째, 본 연구에서 개발 및 적용한 생성형 AI 활용 동화책 만들기 프로 그램은 학습자의 인공지능에 대한 긍정적인 태도의 변화와 효능감 증진에 서 유의미한 영향을 미친 것으로 확인되었다. 인공지능에 대한 태도의 긍 정적인 변화는 동화책 만들기라는 친숙한 주제 선정, 실생활과 밀접한 문 제해결 과정으로 인공지능을 활용한 융합 수업 수행이 영향을 주었다고 해석된다. 실생활과 밀접한 과제를 직접 해결해 나가는 과정에서 인공지능 의 편리함과 수월성을 경험하였고, 자신이 만들기 힘든 그림을 생성해 내 는 생성형 AI 기능을 활용하여 수준 높은 동화책 제작의 경험이 인공지능 에 대한 효능감을 높였을 것이라 판단된다. 둘째, AI를 활용한 동화책 만들기 프로그램에서 인공지능을 활용한 글쓰 기가 미치는 국어 개인적 흥미도의 인지적 호기심, 정서적 관심, 가치의 유용성 모두에서 유의미한 영향을 미친 것으로 확인되었다. 이는 선행연구 의 국어 개인적 흥미도는 단기간에 향상되기 어려운 변인에 반하는 것으 로 인공지능을 활용한 글쓰기가 효용적이고 효과적임을 나타낸다. 프롬프트를 어떻게 작성하는지에 따라 결과물이 다르다는 것을 이해하 였고, 즉각적이고 조작적인 인공지능을 활용한 글쓰기가 학생들의 궁금증 과 호기심을 높였을 것으로 판단된다. 짧은 시간에 챗봇에 프롬프트 명령 어 입력만으로 다양한 이야기에 대한 아이디어를 얻거나, 기존의 이야기를 다른 형태로 변형하거나 수정하는 경험을 통하여 국어 공부에 대한 흥미 도가 높아진 것으로 판단된다. 생성형 AI를 활용한 글쓰기를 통하여 실생 활과 밀접한 다양한 글쓰기 문제를 해결하는 과정, 보다 완성도 높은 글쓰 기 경험을 통하여 국어 가치의 유용성이 높아졌다고 판단된다. 또한 전자 출판물로 완성된 동화책 발표는 동화책 작가로서의 간접 경험을 할 수 있었 고, 이를 통하여 국어에 대한 자신감과 유용성을 높아졌을 것으로 판단된다. 셋째, 남녀 성차에 따른 인공지능 태도 및 효능감에서 핸즈온-AI에서 유의미한 차이는 나타나지 않았다. 이는 선행연구 인공지능의 태도 및 효 용성에 성차가 있다는 연구에 반하는 결과이다. 본 연구에서 사전(핸즈온) 남녀 성차에서 차이가 발생하지 않은 이유는 학교 정규교육과정에 반영된 인공지능 연 11차시 교육과 방과후 수업 및 캠프를 통한 인공지능에 대한 경험(24명중 19명 참가)이 영향을 미쳤을 거라 판단하였다. 연구 대상 24 명은 3년간 운영 중인 AI선도학교에 재학한 학생으로서 다양한 인공지능 과 관련된 경험이 있었다. 그러나, AI동화책에서 AI 태도 및 효능감의 남 녀 평균은 비슷하였고, 낮았던 여학생의 사전 AI 효능감 변인이 AI동화책 이후 크게 상승하여 남학생과 비슷해졌다. 이는 인공지능에 부정적이었던 여학생에게 긍정적인 영향을 주었다고 판단된다. 본 연구의 프로그램은 초 등학교 4학년 남녀 모두에게 친숙한 동화책 만들기를 주제로 실생활과 밀 접한 문제를 직접 해결하는 활용 중심 인공지능 융합 교육이다. 이는 기존 블럭코딩 및 소프트웨어 등의 기능중심 인공지능 교육과 달리 구체적인 경험을 제공했기 때문에 남녀 모두에게 효과적이었다 판단된다. 국어 개인적 흥미도에서 성별 핸즈온-AI에서 유의미한 차이는 나타나지 않았다. 국어 개인적 흥미도의 모든 영역에서 핸즈온과 AI에서 여학생의 평균이 남학생보다 높았다. 이는 여학생이 남학생보다 국어 개인적 흥미도 가 높다고 해석되지만, AI를 활용한 글쓰기에서 남녀의 성차를 확인할 수 는 없었다. 위 결론을 바탕으로 후속연구를 위한 제언은 다음과 같다. 본 연구의 AI융합교육 프로그램은 경기도 중소도시의 초등학교 4학년을 대상으로 수행되었기 때문에 우리나라 초등학교 고학년(4～6학년)을 대상 으로 다양한 생성형 AI를 활용한 AI융합교육을 진행한다면 교육의 효과성 을 일반화하고 의미 있는 연구가 될 수 있을 것이다. 본 연구를 통하여 교과(국어)와 연계한 AI융합교육 프로그램의 효과성이 나타났다. 하지만 이와 같은 교과와 연계한 AI융합교육의 교육적 효과성 연구가 부족하다. 다양한 교과와 연계한 AI융합교육 프로그램의 개발과 그 교육적 효과성 분석으로 생성형 AI를 활용한 AI융합교육의 교육적 효과성 입증과 일반화가 필요하다. 또한 사전 인공지능에 대한 선행학습이 결과에 미치는 영향과 남녀 성차에 따른 교육적인 효과성 차이에 대한 추가적인 연구를 통하여 연구에 영향을 미치는 제한적 요인을 파악해야 한다. 본 연 구가 향후 생성형 AI를 활용한 여러 융합교육 프로그램 설계에 도움이 되 기를 바란다. 이후에도 다양한 AI융합교육 컨텐츠를 개발하고 적용해 보 고, 교육적인 타당성과 학습효과를 분석하고자 한다.
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