예비교사 대상 AI 기반 교육의 효과성과 인식 분석 및 현직 중등 과학 교사의 인식 분석 = Analysis of the Effectiveness and Perception of AI-based Education for pre-service teachers and the Perception of in-service secondary science teachers

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

The purpose of this study was to investigate the effectiveness of AI-based education, as well as the perceptions of pre-service teachers and in-service science teachers. To investigate the effectiveness and perceptions of AI-based education, we implemented the ALEKS program with pre-service secondary science teachers, examining changes in learners’ metacognitive competence, flow, and attitudes toward science. Additionally, We surveyed in-service science teachers to investigate their perceptions. The results of the study confirmed that the ALEKS program had a positive effect on improving learners' metacognitive competence and flow, and pre-service teachers recognized that AI-based education was newer than they had thought, but uncomfortable and unfriendly. The results of the free response analysis showed that pre-service teachers responded that ALEKS was easy to use for understanding and applying concepts, but it was uncomfortable to use because it was an English program. This suggests that some support, such as language support services, is needed to introduce the program to secondary schools. Furthermore, the survey indicated that a higher proportion of in-service teachers had no experience with AI-based education compared to those who did. This was largely due to limited understanding of AI-based education and inadequate environmental support. Thus, the study suggests that the effective implementation of AI-based education necessitates practical training for teachers and the establishment of a suitable learning environment.

목차 (Table of Contents)

• I. 서 론 1
• 1. 연구의 필요성 및 목적 1
• 2. 연구 문제 4
• 3. 연구 제한점 5
• II. 이론적 배경 6
• 1. 인공지능 활용 교육 6
• 1.1 과학 교육에서의 인공지능 8
• 1.2. ALEKS(Assessment and Learning in Knowledge Space) 9
• 2. 메타인지 역량 11
• 3. 학습 몰입도 12
• 4. 과학에 대한 태도 13
• 5. 통계 분석 14
• 5.1. 대응 표본 t-검정 14
• 5.2. 공변량 분석(ANCOVA) 15
• III. 본론 16
• [연구1] 인공지능 활용 교육의 효과와 예비 교사의 인식 분석
• 1. 연구 방법 16
• 1.1. 연구 대상 16
• 1.2. 연구 절차 및 방법 18
• 1.3. ALEKS 프로그램의 적용 20
• 1.4. 검사 도구 및 분석 방법 23
• 2. 연구 결과 26
• 2.1. 인공지능 기반 교육 프로그램 활용 수업이 메타인지 역량에 미치는 영향 26
• 2.2. 인공지능 기반 교육 프로그램 활용 수업이 학습 몰입도에 미치는 영향 28
• 2.3. 인공지능 기반 교육 프로그램 활용 수업이 과학에 대한 태도에 미치는 영향 30
• 2.4. 인공지능 기반 교육 프로그램 활용 수업에 대해 예비 교사가 가지는 인식 변화 32
• 2.5. 인공지능 기반 교육 프로그램 활용 수업에 대한 예비 교사의 인식의 문항별 분석 36
• [연구2] 현직 중등 과학 교사의 인공지능 활용 교육에 대한 인식 분석
• 1. 연구 방법 46
• 1.1. 연구 대상 46
• 1.2. 연구 절차 및 방법 48
• 1.3. 검사 도구 및 분석 방법 49
• 2. 연구 결과 50
• 2.1. 인공지능 활용 교육에 대한 관심도 및 이해도 50
• 2.2. 인공지능 관련 교육 및 연수 이수 경험 51
• 2.3. 인공지능 활용 수업 진행 경험 52
• 2.4. 중등 학생들 대상 인공지능 활용 교육의 필요성 54
• 2.5. 인공지능 활용 교육의 어려움 56
• 2.6. 효과적인 인공지능 활용 교육을 위해 필요한 지원 58
• 2.7. 인공지능 활용 교육에 대한 추가 의견 60
• IV. 결론 및 제언 62
• 1. 결론 62
• 2. 제언 64
• 참고문헌 66
• 부록 70
• Curriculum Vitae 86