[논문]초등과정 인공지능 학습원리 이해를 위한 보드게임 기반 게이미피케이션 교육 실증

김진수; 박남제

doi:10.14352/jkaie.2019.23.3.229

초등과정 인공지능 학습원리 이해를 위한 보드게임 기반 게이미피케이션 교육 실증
Development of a board game-based gamification learning model for training on the principles of artificial intelligence learning in elementary courses 원문보기

정보교육학회논문지 = Journal of the Korean Association of Information Education, v.23 no.3, 2019년, pp.229 - 235

김진수 (제주대학교 사이버보안인재교육원) , 박남제 (제주대학교 사이버보안인재교육원)

초록
AI-Helper

게이미피케이션은 수업에 게임의 요소나 게임을 접목함으로서 학생의 흥미도를 향상시키고, 직접 참여할 수 있는 환경을 조성함으로서 보다 뛰어난 학업성취도 향상을 도우며, 이와 같은 게이미피케이션을 인공지능이라는 IT기술에 융합함으로서 초등 과정을 대상으로 핵심원리를 학습할 수 있는 교육과정을 제안한다. 제안된 교육과정은 인공지능의 학습방법에 대해 보드 게임형식으로 학습함으로서 초등 과정의 피학습자에 수준에 맞추어 원리를 이해할 수 있도록 돕는다. 이와 같은 게임의 요소를 접목한 학습방법은 피학습자에게 IT원리를 학습할 수 있도록 함으로서 다양한 관점에서 대상을 이해하는 능력을 키우고, 컴퓨팅 사고력을 강화한다. 제안된 게이미피케이션을 접목한 초등 인공지능 교육과정은 최근 2015 교육과정에서부터 크게 부각되고 있는 정보과학 교육과정의 발전에 이바지 할 수 있을 것으로 예상된다.

Abstract ▼ AI-Helper

By combining the elements of the game or game in education, it improves the interest of the students and improves academic achievement by creating an environment where they can participate directly. We propose a curriculum that can learn the core principles of the elementary curriculum through fusion. The proposed curriculum helps students to understand the principles of the elementary curriculum by learning the artificial intelligence method in board game form. Learning methods that incorporate such elements of the game will enable learners to learn the principles of IT so that they can develop their ability to understand objects from various perspectives and enhance their thinking skills. It is expected that the elementary artificial intelligence curriculum that incorporates the proposed gamification will contribute to the development of the information science curriculum, which has been highlighted recently from the 2015 curriculum.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

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문제 정의

본 논문에서는 게임적 요소를 활용하여 교육과정에서학생의 흥미도를 높이는 게이미피케이션을 최근 4차 산업혁명의 주요기술의 하나인 인공지능에 접목함으로서 초등과정을 대상으로 인공지능의 학습과정에 대한 이해를 돋는 교육과정을 제안하였다.
본 논문에서는 인공지능의 학습 원리에 게임의 요소를 적용함으로서 피학습자의 참여도를 높이고, 학습에 대한 만족도를 향상시켜 피학습자가 학습의 주체가 되어 학습을 즐길 수 있도록 하며, 인공지능의 학습 원리를 이해함으로서 다양한 4차 산업혁명의 요소 기술을 이해할 수 있는 기반을 마련할 수 있는 방안을 제안하고자 한다[6,7].
먼저, 김갑수(2017)의 연구사례는 초등 인공지능 교육을 위해 5단계로 구성된 학습 모델을 제안하였고 이에 대해 델파이 검증 방법을 적용하여 검증함으로서 교직원 대상의 교수법을 연구하였고[13],김인철(2013)의 연구사례는 대학생을 대상으로 게임을 이용해 인공지능을 교육하는 사례를 연구하여 게임을 적용한 학습법의 유용성을 검증하였으며[14], Elena의 연구사례는 Monkey Tales라는 게임을 통해 일정 시간내에 수학 문제를 풀게 함으로서 게임을 이용한 수학적 측면에서 긍정적 효과를 얻는 방법을 연구하였다[15].이와 달리 본 논문에서는 인공지능의 학습원리에 대해초등 교육과정에 접목할 수 있는 교육방법과 교재를 연구하여 작성하였으며, 실제 운영할 수 있는 보드게임 형식의 교육과정을 연구하였다.

제안 방법

각 수행목표에 대한 피학습자의 달성도에 따라 ‘수(5)’, ‘우(4)’, ‘미(3)’로 나누어 점수를 제공하고, 각 미션과 퀘스트를 성취할 때마다 레벨이 올라가도록 설계하였으며, 결과를 리더보드에 게시함으로서 경쟁의 요소를 접목하였다.
개발된 교육과정과 교육방식의 효과성 검증을 위해제주도의 A초교, B초교, C초교를 대상으로 교육과정을 진행하였으며, 인공지능의 원리에 대해 진행된 교육과정에 대한 만족도 조사를 통해 피학습자의 만족도를 분석하였다.
게이미피케이션의 핵심인 임무 성취에 따른 지속적인성취감을 획득하기위해 “인공지능의 핵심원리 이해”라는 대주제에서 다양한 하위 과제를 구성하고, 하위 과제안에 미션을 포함하여 차례로 미션을 달성해가며 수업을 진행하는 방식으로 구성한다.
교육과정의 효과를 검증하기 위하여 학습지를 통해 피학습자의 학습 진도를 파악한다.
마인드맵을 통해 인공지능에 대한 학습자의 특성을 분석하고, 분석된 특성을 근거로 수업을 설계한다. Fig 3는 학습자의 특성을 분석하기 위해 설계된 마인드맵이다.
본 논문에서는 학습과정에 접목하기 위한 게임화 요소인 보상, 규칙, 도전적 과제를 각각 보상으로서 점수와 리더보드, 미션과 같은 도전적 과제, 게임에 대한 규칙을 적용함으로서 게임적 요소를 교육과정에 적용한다.
본 절에서는 국내외에서 진행된 다양한 인공지능 교육과 관련된 연구와 본 논문에서 제안된 연구에 대한 비교분석을 진행한다. 먼저, 김갑수(2017)의 연구사례는 초등 인공지능 교육을 위해 5단계로 구성된 학습 모델을 제안하였고 이에 대해 델파이 검증 방법을 적용하여 검증함으로서 교직원 대상의 교수법을 연구하였고[13],김인철(2013)의 연구사례는 대학생을 대상으로 게임을 이용해 인공지능을 교육하는 사례를 연구하여 게임을 적용한 학습법의 유용성을 검증하였으며[14], Elena의 연구사례는 Monkey Tales라는 게임을 통해 일정 시간내에 수학 문제를 풀게 함으로서 게임을 이용한 수학적 측면에서 긍정적 효과를 얻는 방법을 연구하였다[15].
설계된 교육과정에 대한 피드백을 받아 교육과정 설계 수정 위해 Quest1과 Quest2에서 과정중심 평가를 적용한다.
인공지능 학습 원리에 대한 형성평가의 결과를 통하여 교육과정에서 발견된 문제에 대한 수정을 진행한다.
제작한 보드게임을 실행하고, 실행하는 과정에서 발견되는 문제점을 이후 수정하여 보다 완성된 교육방법을 연구한다.
제주도의 A초교와 B초교, C초교에서 각각 52명, 35명,65명으로 총 152명의 학생을 대상으로 2차시에 걸쳐 본 논문에서 연구개발한 결과물을 사용하도록 한 후, 피학습자의 인공지능 학습 원리에 대한 만족도와 이해도 설문조사를 진행하였다. Fig 7은 설문조사의 예시를 보이는 것이다.

이론/모형

본문에서 제안하는 게이미피케이션을 적용한 인공지능 학습 원리 교육과정은 Livingstone & Stoll에 의해 제안된 게임 개발의 일반적인 절차와 Dick & Carey에 의해 제안된 체제적 수업 모형을 적용하여 설계하였다[15].

성능/효과

5점 척도로 구성된 40개 항목을 적용하여 인공지능 교육과정에 대한 만족도 및 기존 수업 대비 수업 내용 이해도 조사를 실시한 결과 A초교는 평균 4.67의 수업만족도와 89%의 이해도를, B초교는 평균 4.78의 수업만족도와 95%의 이해도를, 마지막으로 C초교는 평균 4.68의 수업만족도와 92%의 이해도를 나타났다. Table 3은 설문조사를 통해 얻은 만족도와 이해도에 대해 나타낸 것이다.
제안된 교육과정은 인공지능의 학습과정을 보드게임을 통해 학생 스스로 학습에 참여하기 쉽도록 하며, 학생의 자의적인 참여를 통한 교육과정에서 기존의 방식에 비해 적극적인 교육이 이뤄질 수 있도록 하였다. 특히, 인공지능의 학습에 대한 핵심원리를 이해함으로서 피학습자의 지식정보처리 역량을 강화함으로서 피학습자 스스로 학습 역량을 향상시킬 수 있다.

후속연구

특히, 인공지능의 학습에 대한 핵심원리를 이해함으로서 피학습자의 지식정보처리 역량을 강화함으로서 피학습자 스스로 학습 역량을 향상시킬 수 있다. 게이미피케이션을 접목한 인공지능 학습 원리 교육과정은 ‘정보’ 교과과정에 적용함으로서 피학습자에게 IT기술의 원리를 쉽게 접근할 수 있도록 하는 방안이 될 수 있을 것으로 기대된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	게이미피케이션의 장점은?	제안된 교육과정은 인공지능의 학습방법에 대해 보드 게임형식으로 학습함으로서 초등 과정의 피학습자에 수준에 맞추어 원리를 이해할 수 있도록 돕는다. 이와 같은 게임의 요소를 접목한 학습방법은 피학습자에게 IT원리를 학습할 수 있도록 함으로서 다양한 관점에서 대상을 이해하는 능력을 키우고, 컴퓨팅 사고력을 강화한다. 제안된 게이미피케이션을 접목한 초등 인공지능 교육과정은 최근 2015 교육과정에서부터 크게 부각되고 있는 정보과학 교육과정의 발전에 이바지 할 수 있을 것으로 예상된다.
	게이미피케이션이란?	이와 같이 피학습자가 흥미를 잃지 않도록 하기 위해 교육방식에 게임의 요소를 접목하는 게이미피케이션은 피학습자가 스스로 교육활동에 참여할 수 있는 동기가 될 수 있다. 게이미피케이션은 교과과정에 도전적 목표, 규칙, 보상과 같은 게임의 요소를 접목함으로서, 피학습자 스스로의 학습내용에 대해 가시적으로 확인할 수 있고, 경쟁의 요소를 적용함으로서 타 피학습자와의 경쟁을 통해 하나의 학습 의욕 고취를 위한 요소가 될 수 있다[2].
	게이미피케이션을 교과과정에 어떻게 접목시켜 어떤 효과를 얻는가?	이와 같이 피학습자가 흥미를 잃지 않도록 하기 위해 교육방식에 게임의 요소를 접목하는 게이미피케이션은 피학습자가 스스로 교육활동에 참여할 수 있는 동기가 될 수 있다. 게이미피케이션은 교과과정에 도전적 목표, 규칙, 보상과 같은 게임의 요소를 접목함으로서, 피학습자 스스로의 학습내용에 대해 가시적으로 확인할 수 있고, 경쟁의 요소를 적용함으로서 타 피학습자와의 경쟁을 통해 하나의 학습 의욕 고취를 위한 요소가 될 수 있다[2].

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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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