노벨엔지니어링 기반 인공지능교육 프로그램이 초등학생의 디지털 시민성 함양에 미치는 영향 = The Effects of Novel Engineering-Based Artificial Intelligence Education Programs on Fostering Digital Citizenship in Elementary School Students

국문 초록 (Abstract)

노벨엔지니어링 기반 인공지능교육 프로그램이 초등학생의 디지털 시민성 함양에 미치는 영향 박 예 원 서울교육대학교 교육전문대학원 초등인공지능과학융합교육전공 ( 지도교수 문 성 환 ) 등학생의 디지털 시민성 함양에 미치는 효과를 검증하기 위해 수행하였다. 이를 위해 2022 개정 초등학교 3·4학년 사회과 교육과정과 『학교에서 만나는 인공지 능 수업』 도서를 분석하여 디지털 시민성과 관련된 내용을 추출하고, 총 8회기 (12차시)로 구성된 교육프로그램을 설계하였다. 서울특별시 소재 초등학교 3학년 학생 21명을 대상으로 프로그램을 적용하였 으며, 단일집단 사전·사후 검사를 통해 디지털 시민성 향상 정도를 분석하였다. 학생들의 디지털 시민성 검사 결과를 기반으로 통계적 분석을 수행하였고, 소감 문을 통해 질적 데이터를 추가로 분석하여 프로그램의 효과를 평가하였다. 첫째, 2022 개정 초등학교 3·4학년군 사회과 교육과정과 NE 교수법을 기반으 로 디지털 시민성을 향상시키기 위한 AI교육 프로그램을 개발하였다. 프로그램 은 초등학생의 수준에 맞는 체험과 문제 해결 활동을 중심으로 설계되었으며, AI 기술을 활용해 저출산·고령화와 같은 사회적 이슈를 탐구하고 해결방안을 모 색하는 과정을 포함하였다. 둘째, 프로그램 적용 후 디지털 시민성의 다섯 가지 하위 영역 중 디지털 활 용, 디지털 안전 및 회복력, 디지털 정서지능, 디지털 창의성 및 혁신에서 유의미 한 향상이 나타났다. 특히 디지털 정서지능과 창의성 및 혁신 영역에서 두드러진 향상이 관찰되었으며, 학생들은 프로그램을 통해 AI 기술을 이해하고 이를 활용 해 창의적으로 문제를 해결하는 능력을 키웠다. 셋째, 학생들은 디지털 윤리 의식과 기술 활용 능력을 향상시켰다. 프로그램 전후의 소감문 분석 결과, 학생들은 저작권 보호와 AI 기술의 윤리적 사용에 대 한 인식이 높아졌으며, 디지털 도구와 기술을 활용한 창의적 문제 해결에 긍정적 인 태도를 보였다. 이 연구는 초등학생의 디지털 시민성 함양을 위한 AI교육 프로그램의 실효성 을 검증하였으며, 이를 통해 디지털 기술과 융합한 시민성 교육의 가능성을 제시 하였다. 향후 연구에서는 다양한 사회적 이슈와 연계한 AI 기반 프로그램의 개 발과 적용을 기대한다. 주요어: 인공지능교육, 노벨엔지니어링, 디지털 시민성, 초등학생 * 본 논문은 2024년 12월 서울교육대학교 교육전문대학원 위원회에 제출된 교육학 석사학위 논문임.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

This study aimed to develop a Novel Engineering (NE)-based Artificial Intelligence (AI) education program for third-grade elementary school students and to verify its effectiveness in fostering digital citizenship. To achieve this, the study analyzed the 2022 revised social studies curriculum for grades 3–4 and the book AI Lessons at School to extract content related to digital citizenship. Based on this analysis, an eight-session (12-class) educational program was designed.
The program was implemented with 21 third-grade students at an elementary school in Seoul. A one-group pretest-posttest design was used to assess improvements in digital citizenship. Statistical analysis was conducted based on the students' digital citizenship test results, and qualitative data from students’ reflective journals were analyzed to evaluate the program's impact.
First, an AI education program to enhance digital citizenship was developed, grounded in the 2022 revised social studies curriculum and NE teaching methodology. The program was tailored to the developmental level of elementary students, focusing on experiential and problem-solving activities. It incorporated AI technologies to explore and address societal issues such as low birth rates and aging populations.
Second, significant improvements were observed in four of the five subdomains of digital citizenship after implementing the program: digital literacy, digital safety and resilience, digital emotional intelligence, and digital creativity and innovation. Notably, there was a marked enhancement in digital emotional intelligence and creativity and innovation. Through the program, students developed an understanding of AI technologies and honed their ability to solve problems creatively using these technologies.
Third, students demonstrated increased awareness of digital ethics and improved technology utilization skills. An analysis of students’ reflective journals before and after the program revealed heightened awareness of copyright protection and ethical use of AI technologies. Students also exhibited a positive attitude toward creatively solving problems using digital tools and technologies.
This study validated the effectiveness of the AI education program in fostering digital citizenship among elementary school students and highlighted the potential of integrating digital technology into citizenship education. Future research is expected to focus on the development and implementation of AI-based programs linked to diverse societal issues.

keywords : AI Education, Novel Engineering, Digital Citizenship, Elementary School Students

목차 (Table of Contents)

• Ⅰ. 서론 1
• 1. 연구의 필요성과 목적 1
• 2. 연구 내용 3
• 3. 용어 정의 3
• 4. 연구의 제한점 4
• Ⅱ. 이론적 배경 5
• 1. 노벨엔지니어링 5
• 2. 디지털 시민성 6
• 3. 선행연구 고찰 7
• Ⅲ. 연구 방법 9
• 1. 연구 절차 9
• 2. 연구 대상 및 연구 설계 10
• 3. 검사 도구 11
• Ⅳ. 연구 결과 및 논의 14
• 1. NE 기반 AI교육 프로그램 개발 14
• 2. 교육프로그램의 효과 27
• Ⅴ. 결론 및 제언 32
• 1. 결론 32
• 2. 제언 33
• 참고문헌 35
• Abstract 37
• 부록 40
• 부록1. NE 기반 AI교육 프로그램 8회기(12차시) 지도안 41
• 부록2. NE 기반 AI교육 프로그램 학생 활동 예시 58