AI SEL 챗봇 ‘Selly’: 초등학생 사회정서학습을 지원하는대화 기반 모델의 개발과 효과

국문 초록 (Abstract)

4차 산업혁명과 함께 인공지능(AI)이 교육의 주요 매개로 부상하면서, 학습 자의 정서적 성장과 인지 발달을 함께 지원하는 사회정서학습(Social and Emotional Learning, SEL)의 중요성이 강조되고 있다. 특히 초등학생 시기에 는 자기인식·자기관리·사회적 인식·관계기술·책임 있는 의사결정 등 정서 역량이 급격히 발달하는 단계로, 이에 적합한 정서 지원형 교육 프로그램의 필요 성이 높아지고 있다. 그러나 기존의 SEL 프로그램은 교사 주도형 활동이나 집단 중심의 일회성 프로그램에 머무르며, 학습자의 개별 정서 변화를 장기적 으로 추적하기 어렵다는 한계를 지닌다. 이에 본 연구는 초등학생의 사회정서학습을 지원하기 위해 생성형 AI 기반 챗봇 프로그램 ‘Selly’를 설계·개발하고, 이를 실제 학교 현장에 적용하여 그 교육적 효과를 분석하였다. Selly는 대화형 인공지능(GPT-3.5 Turbo)을 기반으로 학습자의 감정 표현에 공감적으로 반응하고, 성찰적 사고를 유도하는 공 감-성찰-격려 구조의 대화 알고리즘으로 설계되었다. 프로그램은 CASEL(2023)이 제시한 SEL의 5대 핵심 역량(자기인식, 자기관리, 사회적 인식, 관계기술, 책임 있는 의사결정)을 중심으로 5단계 학습 시나리오로 구성되었으며, 학생이 감정을 언어화하고 자기성찰을 내면화하도록 유도하였다. 연구는 대구광역시 H초등학교 5학년 19명을 대상으로 한 학기(약 4개월) 동 안 진행되었으며, 챗봇 대화 로그와 K-SEL 진단 도구를 기반으로 정량적·정성적 효과를 분석하였다. 연구 결과, Selly 프로그램 참여 후 학생들의 자기인 식·자기관리·사회적 인식 영역에서 유의미한 향상이 나타났으며, 대화 로그 분 석에서는 ‘생각하다’, ‘이해하다’, ‘돌아보다’ 등 성찰 관련 어휘 사용 빈도가 약 2배 증가하였다. 또한, 교사와 상담전문가의 심층 인터뷰 결과, Selly는 학생에 게는 정서 표현의 심리적 안정감을 제공하고, 교사에게는 데이터 기반 정서 이해 도구로서 기능하는 것으로 평가되었다. 이상의 결과를 종합하면, 본 연구에서 개발한 생성형 AI 기반 SEL 챗봇 프 로그램 ‘Selly’는 초등학생의 정서 표현력과 자기성찰 능력을 증진시키는 효과 적인 정서 학습 도구로 확인되었다. 나아가 AI가 교사의 정서 지원을 보완하 며 학습자의 내면적 성장을 촉진하는 교육적 가능성을 제시했다는 점에서 그 의의가 크다. 향후 연구에서는 다양한 학년군 및 지역으로 대상을 확대하고, 통제집단을 포함한 비교 연구를 통해 Selly 프로그램의 장기적 효과성과 일반 화 가능성을 검증할 필요가 있다. 주요어: 사회정서학습, 생성형 인공지능, AI 챗봇, 초등교육, 감정 피드백, 자기성찰

목차 (Table of Contents)

• 국문 초록ⅰ
• Ⅰ. 서론1
• 1. 연구의 필요성 및 목적1
• 2. 연구의 내용 및 방법 3
• 3. 용어의 정의 4
• 4. 연구의 제한점 5
• 5. 연구의 기대효과7
• Ⅱ. 이론적 배경 9
• 1. 사회정서학습(Social and Emotional Learning, SEL)9
• 가. 사회정서학습의 개념과 구성 9
• 나. 사회정서학습의 효과와 필요성 11
• 다. 초등학교 맥락에서의 사회정서학습 수업 설계요소 13
• 2. 생성형 AI 및 챗봇 기술 16
• 가. 생성형 AI의 개념과 원리 16
• 나. 생성형 AI의 교육적 활용 19
• 다. 챗봇(Chatbot)의 개념과 원리 21
• 라. 생성형 AI 기반 사회정서학습(SEL) 챗봇의 교육적 의의 24
• 마. SEL 기반 AI 챗봇 설계 방향 및 선행연구 고찰26
• Ⅲ. 생성형 AI 기반 사회정서학습(SEL) 챗봇 프로그램 개발 30
• 1. 프로그램 개발 기본 방향 설정32
• 가. 학습자 중심의 정서적 상호작용 강화 32
• 나. CASEL 5대 핵심 역량 기반의 학습 구조 설계 32
• 다. 교사 피드백과 데이터 기반 성찰의 결합 34
• 2. 생성형 AI 기반 SEL 챗봇 프로그램 설계 및 개발 35
• 가. SEL 챗봇 프로그램 계획35
• 나. SEL 챗봇 프로그램 개발37
• 다. 프로그램 적용 및 운영 40
• 3. 프로그램 수정 및 보완 42
• 가. 개선 필요성42
• 나. 향후 보완 방향(제안) 43
• 다. 전문가 자문 및 검증 절차 43
• Ⅳ. 프로그램 적용결과 및 효과 분석 45
• 1. 연구 대상 45
• 2. 검사 도구 46
• 가. K-SEL(초등학생 사회정서학습 역량 검사) 46
• 나. ‘셀리(Selly)’ 대화 로그 분석 도구 47
• 다. 실험집단별 수업 내용 비교 47
• 3. 실험 설계 및 절차50
• 가. 실험 설계 50
• 나. 실험 절차 50
• 4. 실험집단 사전-사후 검사 결과 분석 51
• 가. K-SEL 사전·사후 검사 결과 (정량 분석)51
• 나. ‘셀리(Selly)’ 대화 로그 분석 결과 (정성 분석)52
• 다. 교사 및 전문가 피드백 결과53
• Ⅴ. 결론 및 제언 57
• 1. 결론 57
• 2. 제언 58
• 참고 문헌60
• 영문 초록63
• 부 록65