AI·환경 융합 교육에 대한 교사 인식 및 수업안 현장 적용 가능성 평가 연구

국문 초록 (Abstract)

본 연구는 최근 교육현장에서 지속가능발전교육(ESD)의 중요성이 강조되는 흐름 속에 주목받고 있는 AI·환경 융합교육의 가능성을 알아보기 위해 수행했다. 연구의 목적은 초등교사들의 AI·환경 융합 교육 관련 의식을 조사하고 수업안을 제공하여 현장 적용 가능성을 분석하는 것이다. 이를 위해 교육과정의 연계를 중심으로 PBL 모형을 적용하여 ‘마이크로비트 활용 분리배출 프로그램’과 ‘엔트리 활용 기후위기 시뮬레이션’을 개발하였다. 이후 전문가 집단의 검토를 통해 프로그램의 타당도와 신뢰도를 점검하였고 초등교사 122명(사전 설문 기준)을 대상으로 평가를 실시하였다. 그 후 통계 분석과 질적 분석으로 교사들의 인식을 알아보고 피드백을 통해 AI·환경 융합 교육이 나아가야할 방향에 대해 분석하였다.
연구 결과, 5점 리커트 척도 기준으로 교사들의 AI 교육 인식은 평균 3.85, 환경 교육 인식은 평균 4.18로 비교적 높게 나타났다. 또한 두 프로그램은 ‘환경–AI–지역사회 연계성’, ‘체험 중심 학습’ 측면에서 긍정적인 평가를 받았다. 반면 ‘물리적 환경의 제약’, ‘교사의 심리적 부담’ 등은 실행상의 어려움으로 지적되었다. 이러한 한계를 극복하기 위한 방안으로 교사들은 ‘기자재 확보’와 ‘시수 확보’ 등의 필요성을 제안하였다. 따라서, 후속 연구에서는 학생을 대상으로 한 효과 검증과 주제 확장을 통한 심화 연구가 요구된다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

This study was conducted to explore the potential of AI-environment convergence education, which has recently gained attention amid the increasing emphasis on Education for Sustainable Development(ESD) in the educational fields. The purpose of this study was to investigate elementary school teachers' perceptions of AI-environmental convergence education and to analyze the feasibility of implementing lesson plans in school contexts. To this end, two lesson plans were developed by applying the PBL model with a focus on curriculum integration: a 'Micro:bit-based Waste separation program' and an 'Entry-based climate crisis simulation'. The validity and reliability of the lesson plans were examined through the review of the expert group, and the evaluation was conducted on 122 elementary school teachers (based on the preliminary survey). Teachers' perceptions were examined through statistical and qualitative analysis, and the direction of AI-environment convergence education was analyzed through feedback.
As a result of the study, based on a 5-point Likert scale, teachers' perception of AI education was relatively high with an average of 3.85 and environmental education was 4.18 on average. In addition, the two programs received positive reviews in terms of 'environmental-AI-community connection' and 'experience-oriented learning'. On the other hand, 'physical environmental constraints' and 'teacher psychological burdens' were pointed out as difficulties in implementation. As a way to overcome these limitations, teachers suggested the necessity of 'securing equipment' and 'securing the number of hours'. Therefore, in subsequent studies, in-depth research is required through effect verification and subject expansion for students.

목차 (Table of Contents)

• 제1장 서론 1
• 1. 연구 필요성과 목적 1
• 2. 연구 문제 2
• 3. 연구의 제한점 4
• 제2장 이론적 배경 6
• 1. 지속가능발전교육(ESD) 6
• 1) ESD의 개념 및 초등 교육에서의 핵심 역량 6
• 2) ESD와 교수학습 방법의 혁신 필요성 8
• 2. 초등학교 교육과정에서의 AI 교육 9
• 1) AI 교육의 목표 및 초등 교육과정 9
• 2) 초등 AI 교육 도구의 교육적 활용 가능성 10
• 3. AI와 환경의 융합 교육 12
• 1）AI환경 융합 교육의 사례 12
• 4. 초등학교 3~4학년의 특징 14
• 1) 초등학교 3~4학년의 발달특징과 환경,AI과의 연관성 14
• 5. PBL모형 15
• 1) PBL의 개념 및 교육적 효과 15
• 제3장 연구 방법 17
• 1. 연구 방향 및 절차 17
• 2. 연구 방법 19
• 3. 연구 대상자 23
• 1) 전문가 집단 24
• 2) 초등교사 24
• 제4장 개발 과정 26
• 1. 프로그램 A 초등학교 3학년 대상 마이크로비트를 이용한 분리배출 프로그램 26
• 1) 개발배경 및 방향 26
• 2) PBL요소 반영 27
• 3) 프로그램 구성 및 세부활동 28
• 4) 프로그램 기대효과 31
• 2. 프로그램 B 초등학교 4학년 대상 엔트리를 이용한 기후위기 시뮬레이션 33
• 1) 개발배경 및 방향 33
• 2) PBL요소 반영 35
• 3) 프로그램 구성 및 세부활동 36
• 4) 프로그램 기대효과 39
• 제5장 연구 실행 및 평가 41
• 1. 전문가 집단 조사 결과 41
• 1) 전문가 집단의 일반적 특성 41
• 2) 사전 설문 조사 42
• 3) 프로그램 A 사후 설문 조사 44
• 4) 프로그램 B 사후 설문 조사 45
• 5) 종합 논의 47
• 2. 초등교사 집단 조사 결과 47
• 1) 초등교사 집단의 일반적 특성 47
• 2) 사전 설문 조사 50
• 3) 프로그램 A 사후 설문 조사 53
• 4) 프로그램 B 사후 설문 조사 65
• 5) 종합 논의 77
• 제6장 결론 및 제언 79
• 참고문헌 81
• 부록 86
• Abstract 106