인공지능(AI) 수업지원시스템을 활용한 수학 수업이 초등학생의 자기주도학습에 미치는 영향 연구 : ‘똑똑 수학탐험대’를 활용하여|RISS 상세보기

국문 초록 (Abstract)

2022 개정 교육과정에서는 미래 사회의 불확실성에 능동적으로 대응할 수 있는 능력 그리고 자신의 삶과 학습을 스스로 이끌어가는 자기주도성을 함양 하는 것을 중점으로 한다. 또한 미래 사회를 위한 인공지능을 활용한 수학 교 육의 중요성은 점점 더 부각되고 있다. 본 연구는 인공지능 수업지원시스템을 활용한 수학 수업이 학생들의 자기주도학습에 미치는 효과성과 그 양상을 자 기주도학습의 3가지 영역과 15가지 요인으로 세분화하여 분석하였다. 본 연구에서는 D광역시에 위치한 S초등학교 5학년 21명을 실험집단으로 선 정하였다. 또한 실험 집단과 비교하기 위하여 동일 학교 동일 학년의 다른 반 을 비교 집단으로 설정하였다. 그리고 실험 집단과 비교 집단에게 자기주도학 습력 검사 사전검사를 실시하였다. 사전 검사에 대한 독립표본 t-검정 통하여 두 집단이 동일 집단임을 확인하였다. 수업을 설계하기 위하여 활용한 인공지 능(AI) 수업지원시스템은 ‘똑똑 수학탐험대’이다. ‘똑똑 수학탐험대’를 활용하기 위하여 초등학교 5학년 1학기 6단원 다각형의 둘레와 넓이의 단원 중 넓이에 해당되는 교과 내용을 재구성하였다. 차시는 15차시 중 4차시부터 14차시까지 총 11차시를 재구성하여 지도안을 작성하였으며, ‘똑똑 수학탐험대’를 활용한 기존 연구 중 ‘똑똑 맞춤형 블록 모형’의 탐구 중심 모형을 활용하였다. 단원 도입 전 서술형 설문조사를 통하여 똑똑 수학탐험대의 각 기능에 따른 학생들 의 활용 계획을 알 수 있었다. 또한 자기주도학습에 대한 효과성을 분석하기 위하여 자기주도학습력 사후 검사를 실시하였다. 그리고 자기주도학습에 대한 양상을 분석하기 위하여 수업 녹화 전사본, 학생들의 자기평가, 서술형 설문조 사, 면담 자료를 활용하였다. 연구 결과는 다음과 같다. 먼저 양적인 분석 결과, 실험집단과 비교 집단에 서 요인별 사후 검사 결과에 대한 독립표본 t-검정을 실시했다. 두 집단에서 인지적 영역에서는 시연, 정교화, 조직화, 점검, 조절의 요인에서 유의미한 차 이가 있었으나, 점검과 조절의 요인에서 유의미한 차이가 없었다. 동기적 영역 에서는 숙달목적 지향의 요인에서 유의미한 차이가 있었으나, 자기효능감, 성 취가치, 시험불안, 개방성의 요인에서 유의미한 차이가 없었다. 행동적 영역에 서는 학업시간 관리와 행동통제의 요인에서 유의미한 차이가 있었지만, 도움 구하기의 요인에서 유의미한 차이가 없었다. 질적 분석 결과는 각 요인들이 어떤 상황에서 구체적으로 나타났는지 살펴 보았다. 첫째, 인지적 영역의 요인들을 학생들의 조작활동과 의사소통 그리고 성찰하는 과정에서 찾아볼 수 있었다. 넓이 개념의 정의를 읽고 쓰고, 넓이 개 념 간의 관계와 구조를 직접 탐구하면서 자신의 학습 과정을 계획하고 반성하 였다. 둘째, 동기적 영역의 요인들을 인공지능 수업지원시스템 속 문제 해결 과정에서 살펴볼 수 있었다. 실생활에 관련 있는 문제를 풀거나, 평가활동을 통해 자신의 실력이 향상됨을 느끼고, 긍정적 피드백을 받을 때 내면의 가치 를 느꼈다. 셋째, 행동적 영역의 요인이 발현되기 위해 다른 사람의 지원이 필 요했다. 구체적으로, 학생들의 자기평가 결과와는 다르게 수업 시간에 행동을 통제하지 못하기도 하며 시간 관리에 어려움을 겪는 문제도 발생하였다. 본 연구 결과를 바탕으로 다음과 같은 논의를 할 수 있다. 본 연구에서 나 타난 AI 수업지원시스템을 활용한 수학 수업이 자기주도학습 구성요소의 3가 지 영역에 미치는 영향은 기존 연구와 마찬가지로 맞춤형 학습활동 및 평가와 분석의 지도 도구로 활용될 수 있다. 그러나 기존 연구와는 다르게 AI 수업지 원시스템을 활용한 수학 수업의 효과성을 자기주도학습 구성요소를 3가지 영 역과 15가지 요인으로 나누어 적용하여 각 요인에 미치는 영향을 추가로 발견 했다는 점에서 차별점을 갖는다. AI 수업지원시스템 속 직접 조작하는 활동과 다른 학생과 소통하는 과정에서 인지적 영역의 요인들이 활성화될 수 있음을 확인하였고, 실생활과 관련된 문제 해결 활동은 동기적 요인들을 촉진할 수 있다는 점과 행동적 요인들이 효과적으로 발현되기 위해 교사의 적절한 지원 이 필요함을 재확인하였다. 본 연구는 기존의 AI 수업지원시스템을 활용한 수 학 수업에 대한 선행 연구들을 자기주도학습에 확장 적용하여 이론의 설명력 을 재확인했다는 학문적 의의를 가진다. 그리고 본 연구의 결과는 AI 수업지 원시스템을 수학 수업에 활용할 수 있는 교육 현장과 관련 정책 수립에 구체 적인 가이드라인을 제공할 수 있다. 이 연구 결과를 바탕으로 앞으로의 연구를 위한 제언은 다음과 같다. 첫째, 똑똑 수학탐험대 자체에 자기주도적인 능력을 기를 수 있도록 기능을 추가하 고 그 효과를 분석해보는 것이다. 둘째, AI 수업지원시스템을 활용한 수학 수 업에 대한 교사 연수를 실시하는 것이다. 셋째, AI 수업지원시스템을 활용할 때 교사의 지도 방안을 구체화하는 것이다. 주제어: 인공지능 수업지원시스템, 자기주도학습, 수학 수업, 자기주도학습의 구성요소

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2022 개정 교육과정에서는 미래 사회의 불확실성에 능동적으로 대응할 수 있는 능력 그리고 자신의 삶과 학습을 스스로 이끌어가는 자기주도성을 함양 하는 것을 중점으로 한다. 또한 미래 ...

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