2022 개정 교육과정에 연계한 중학교 1학년 수학·정보 융합 교수·학습 자료 개발 및 적용 : 엔트리 및 생성형 AI 활용을 중심으로 = Development and Implementation of Integrated Teaching–Learning Materials for Grade 7 Mathematics and Informatics Aligned with the 2022 Revised Curriculum : Focusing on the Use of Entry and Generative AI

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

In response to the digital transformation era, the Ministry of Education of Korea has emphasized the reinforcement of integrated (STEAM) education—centered on Mathematics and Informatics—and the cultivation of AI literacy through the "AI Talent Development Plan for All (AI for All)" (Ministry of Education, 2025). This policy direction aligns with the 2022 Revised Curriculum (Ministry of Education, 2022), which identifies digital literacy and foundational AI competencies as core essential literacies that all students should acquire.
Accordingly, this study developed and applied integrated teaching and learning materials for Grade 7 Mathematics and Informatics aligned with the 2022 Revised Curriculum. The study also examined changes in students’ affective characteristics—including learning interest, self-efficacy, and learning attitudes—alongside their attitudes toward the use of artificial intelligence.
The instructional program was designed based on the ADDIE model and implemented over eight sessions. Two preliminary sessions focused on foundational programming concepts using Entry, such as variables, operators, and iterative structures. The subsequent six sessions were conducted as project-based lessons centered on three Mathematics–Informatics integration themes: drawing graphs of direct and inverse proportional relationships, constructing regular polygons and generating patterns, and conducting statistical analysis based on public data. These lessons were designed to organically integrate mathematical reasoning with computational thinking. Entry and Generative AI (ChatGPT) served as primary learning tools, with ChatGPT functioning as a cognitive scaffold to support conceptual understanding and problem-solving processes.
The participants were 13 Grade 7 students from a coding club at H Middle School in Gyeonggi Province. Data analysis followed a mixed-methods approach, combining quantitative analysis of pre- and post-survey results with qualitative analysis of student reflection essays, ChatGPT prompt records, and teacher observations. The results indicated overall improvements in students’ learning interest and self-efficacy. Moreover, students developed a more critical stance toward ChatGPT’s responses, learning to selectively identify relevant information rather than passively accepting AI-generated outputs. Additionally, the process of implementing mathematical concepts through coding and visualizing data enhanced students’ self-directed inquiry skills and problem-solving abilities.
These findings suggest that integrated Mathematics and Informatics instruction focusing on the use of Entry and Generative AI is an effective teaching and learning model that simultaneously enhances students’ affective characteristics and AI literacy. Furthermore, this study holds significance by presenting a practical framework for effectively implementing the core values of the 2022 Revised Curriculum—namely, integrative thinking and digital literacy—within the classroom.

국문 초록 (Abstract)

디지털 전환 시대에 대응하고자 교육부는 「모두를 위한 인공지능(AI) 인재양성 방안(AI for All)」(교육부, 2025)을 통해 수학·과학·정보 교과 중심의 융합(STEAM) 교육 강화 및 AI 소양 함양을 주요 정책 방향으로 제시하였다. 이는 2022 개정 교육과정(교육부, 2022)이 디지털 소양과 인공지능 기초 역량을 모든 학생이 갖추어야 할 핵심 기초 소양으로 명시하고 있는 방향과도 부합한다.
이에 본 연구는 이러한 시대적·교육적 요구를 반영하여, 중학교 1학년 학생들을 대상으로 수학과 정보 교과를 융합한 교수·학습 자료를 개발·적용하고, 이 과정에서 학습자의 정의적 특성(학습 흥미, 자기효능감, 학습 태도)과 인공지능 활용에 대한 태도 변화를 함께 살펴보고자 하였다.
수업은 교수·학습 자료 개발에 효과적인 ADDIE 모형을 적용하여 총 8차시로 운영하였다. 사전 학습 2차시는 엔트리(Entry)의 기본 사용법과 변수, 연산자, 반복 구조 등 프로그래밍의 기초 개념을 익히는 데 초점을 두었으며, 본 수업 6차시는 수학·정보 융합 주제를 기반으로 한 프로젝트형 수업으로 운영하였다. 융합 수업은 정비례·반비례 그래프 그리기, 정다각형 그리기 및 패턴 생성, 공공데이터 기반 통계 분석을 중심 주제로 하여 수학적 사고와 정보 교과의 컴퓨팅 사고가 유기적으로 연결되도록 설계하였다. 학습 도구로는 엔트리(Entry)와 생성형 AI(ChatGPT)를 활용하였으며, ChatGPT는 개념 이해와 문제 해결을 지원하는 인지적 비계(cognitive scaffold)로 활용되었다.
연구 참여자는 경기도 소재 H중학교 1학년 코딩 동아리 학생 13명이며, 사전·사후 설문 결과를 기반으로 한 양적 분석과 학생 소감문, ChatGPT 프롬프트 기록, 수업 중 교사 관찰 자료 등을 종합하여 질적 분석을 병행하였다. 분석 결과, 학생들의 학습 흥미와 자기효능감이 전반적으로 향상되었으며, ChatGPT의 응답을 단순히 수용하는 것을 넘어 비판적으로 검토하고 필요한 정보를 선별하는 태도가 형성되었다. 또한 수학 개념을 코딩으로 구현하고 데이터를 시각화하는 과정에서 자기주도적 탐구 역량과 문제 해결력이 향상되었다.
이러한 결과는 엔트리와 생성형 AI를 결합한 수학·정보 융합 수업이 학생의 정의적 특성과 AI 리터러시를 동시에 향상시키는 효과적인 교수·학습 모델임을 시사한다. 나아가 본 연구는 2022 개정 교육과정의 핵심 가치인 융합적 사고력과 디지털 소양을 수업 현장에 효과적으로 구현할 수 있는 실천적 방안을 제시한다는 점에서 의의를 지닌다.

목차 (Table of Contents)

• 제 1 장 서론 1
• 1.1 연구의 필요성 및 목적 1
• 1.2 연구 문제 3
• 1.3 용어 정의 4
• 1.3.1 생성형 AI(Generative AI) 4
• 1.3.2 수학·정보 교과 융합교육 4
• 1.3.3 엔트리(Entry) 4
• 1.3.4 정의적 특성 5
• 제 2 장 이론적 배경 6
• 2.1 2022 개정 교육과정의 방향과 수학·정보 교과 핵심 역량 6
• 2.2 수학·정보 교과 융합교육의 이론적 배경 8
• 2.3 컴퓨팅 사고력과 데이터 기반 사고력 9
• 2.4 생성형 AI(Generative AI)의 교육적 활용 10
• 2.5 교육용 블록형 프로그래밍 도구로서의 엔트리(Entry) 11
• 2.6 선행 연구 분석 11
• 제 3 장 연구 방법 13
• 3.1 연구 대상 및 환경 13
• 3.1.1 연구 대상 및 선정 배경 13
• 3.1.2 학교 특성 및 교육 환경 13
• 3.1.3 연구 기간 및 수업 운영 방식 14
• 3.1.4 수업 환경 및 활용 도구 14
• 3.2 연구 설계 15
• 3.2.1 연구 모형 15
• 3.2.2 연구 목적 및 방향 15
• 3.2.3 ADDIE 모형에 따른 연구 절차 개요 16
• 3.3 연구 절차 17
• 3.3.1 분석((Analysis) 단계 17
• 3.3.2 설계(Design) 단계 26
• 3.3.3 개발(Development) 단계 28
• 3.3.4 실행Implementation) 단계 32
• 3.3.5 평가(Evaluation) 단계 34
• 3.4 연구 도구 35
• 3.4.1 설문지 35
• 3.4.2 통계 분석 도구 36
• 제 4 장 연구 결과 37
• 4.1 연구 개요 37
• 4.2 양적 분석 결과 37
• 4.2.1 자기효능감 및 학습 흥미 38
• 4.2.2 수학의 가치 인식 40
• 4.2.3 수학·정보 융합 수업에 대한 인식 41
• 4.2.4 AI 가치 및 활용 인식 43
• 4.2.5 생성형 AI(ChatGPT) 활용 태도 45
• 4.3 질적 분석 결과 47
• 4.3.1 사전 학습(1∼2차시): 엔트리 기초 학습 단계 47
• 4.3.2 본 수업 1∼2차시(정비례·반비례 그래프 그리기) 48
• 4.3.3 본 수업 3∼4차시(정다각형 그리기, 패턴 생성하기) 51
• 4.3.4 본 수업 5∼6차시(공공데이터 기반 통계 분석) 54
• 4.3.5 전체 수업 후 학습자 인식 변화 및 최종 소감 58
• 제 5 장 결론 및 제언 60
• 5.1 연구 결과 요약 60
• 5.2 교육적 시사점 61
• 5.3 연구의 한계 및 후속 연구 제언 61
• 5.4 종합 결론 62
• 참고문헌 63
• 영문초록 및 주제어(키워드, 핵심어) 65
• 부 록 68