노벨 엔지니어링을 활용한 교과 융합형 초등 인공지능 윤리 교육 프로그램 개발

국문 초록 (Abstract)

본 연구는 노벨 엔지니어링을 활용하여 교과 융합형 초등 인공지능 윤리 교육 프로그램을 개발하는 것을 목적으로 한다. 인공지능의 발달과 2022년 생성형 인공지능 ChatGPT의 등장으로 산업 현장 및 사람들의 일상에는 큰 변화가 나타났다. 그러나 그에 따른 부작용도 발생하여, 윤리적 성찰 없이 무분별한 인공지능 사용 사례가 발생하였다. 이에 본 연구에서는 초등학교 교과 교육과정과 인공지능 윤리 교육과정을 융합하여 인공지능을 올바르게 사용하는 도덕적 태도를 기르는 것을 목적으로 교육 프로그램을 개발하고자 한다. 또한 초등학생의 발달 단계와 흥미를 고려하여 교육 프로그램의 몰입을 위해 노벨 엔지니어링 기법을 활용한다. 프로그램은 ADDIE 교수 설계 모형의 절차에 따라 총 9차시로 구성되었으며, 국어, 사회, 실과 5~6학년군 교육과정을 융합하여 설계하였다. 개발한 프로그램은 LLM 기반 생성형 인공지능 델파이 검사를 거쳐 최종 수정하였고, 서울의 한 초등학교 6학년 학생 24명에게 적용하였다. 적용 후 학생 활동 결과물, 학생 인터뷰를 분석 및 진행한 결과 인공지능으로 인해 발생하는 문제에 대한 책임은 사용자와 개발자에게 있다는 것을 학생들이 분명하게 인식하였으며, 인공지능을 활용할 때 무분별하게 사용하지 않기, 명령을 내릴 때 일어날 결과 생각하기, 개발자는 인공지능에 윤리적으로 어긋난 명령에 대한 대처 프로그램을 고려하기 등 학생 스스로 인공지능 윤리 실천 방안을 말할 수 있었다. 전문가 30인을 대상으로 진행한 전문가 타당도 검사에서도 평균 4.5 이상, 표준편차 0.8 이하, CVR 0.8 이상의 점수를 확보하여 교육적으로 타당한 프로그램임을 검증할 수 있었다. 지금까지 인공지능 윤리 교육 프로그램은 주로 인공지능 프로그램을 활용하여 10대 인공지능 윤리 요소 개념을 익히는 활동이 주를 이뤘다. 본 프로그램은 교과와 노벨 엔지니어링을 활용하여 문학 작품을 기반으로 인공지능 윤리 문제를 스스로 발견하고, 관련된 인물에 깊이있게 공감하며 인공지능 윤리 요소와 관련하여 발생할 수 있는 실생활 문제에 대해 학생들이 심도있는 토의를 통해 윤리적으로 성찰하는 것을 목표로 설계하였다. 문제 상황으로의 몰입을 높이는 노벨 엔지니어링을 기반의 교과 융합형 인공지능 윤리 교육 프로그램이 교육 현장에서 유의미한 효과를 가지며, 추후 인공지능 윤리 교육 프로그램 개발에 새로운 기틀로 자리매김할 수 있으리라 기대한다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

The purpose of this study is to develop a curriculum-integrated AI ethics education program for elementary school students utilizing the Novel Engineering approach. With the advancement of artificial intelligence and the emergence of the generative AI ‘ChatGPT’ in 2022, significant changes have occurred in industrial sectors and daily life. However, these advancements have also brought about adverse effects, leading to instances of indiscriminate AI usage lacking ethical reflection. Therefore, this study aims to develop an educational program designed to foster a "moral attitude for the proper use of AI" by integrating the elementary curriculum with AI ethics education.
To enhance student engagement, the program utilizes the Novel Engineering technique, taking into account the developmental stages and interests of elementary students. The program was designed following the procedures of the ADDIE instructional design model and consists of a total of nine sessions. It integrates the curricula of Korean, Social Studies, and Practical Arts for the 5th and 6th-grade cluster.
The developed program was refined through an LLM-based generative AI Delphi survey and subsequently implemented with 24 sixth-grade students at an elementary school in Seoul. Upon analyzing the students' activity outcomes and interviews following the implementation, it was found that students clearly recognized that the responsibility for problems arising from AI lies with both users and developers. Furthermore, students were able to articulate their own action plans for practicing AI ethics, such as refraining from indiscriminate use, anticipating consequences before issuing commands, and suggesting that developers implement safeguards against unethical commands.
In an expert validity test conducted with 30 experts, the program secured a mean score of 4.5 or higher, a standard deviation of 0.8 or lower, and a CVR of 0.8 or higher, thereby verifying its educational validity. While existing AI ethics education programs have predominantly focused on learning the concepts of the 10 key AI ethics elements through the use of AI tools, this program is designed to enable students to identify AI ethics issues based on literary works (Novel Engineering). It aims to encourage ethical reflection through in-depth discussions on real-life problems related to AI ethics elements, while fostering deep empathy for the characters involved.
It is anticipated that this Novel Engineering-based, curriculum-integrated AI ethics education program, which enhances immersion in problem situations, will have a meaningful impact in the educational field and serve as a new framework for the future development of AI ethics education programs.

목차 (Table of Contents)

• 제1장 서 론 1
• 제2장 이론적 배경 4
• 제1절. 인공지능 윤리 4
• 1. 인공지능 윤리 개념 및 연구 4
• 2. 인공지능 윤리 교육 8
• 3. 인공지능 윤리 교육과정 9
• 제2절. 인공지능 융합교육 13
• 1. 융합교육의 개념 13
• 2. 인공지능 융합교육의 개념과 선행 연구 사례 15
• 제3절. 노벨 엔지니어링 18
• 1. 노벨 엔지니어링의 개념과 절차 18
• 2. 노벨 엔지니어링 기반 인공지능 윤리 교육 선행 연구 20
• 제3장 연구 방법 및 과정 23
• 제1절. 연구 절차 23
• 1. 교수 체제 설계 모형 ADDIE 23
• 2. 시기별 연구 내용 24
• 3. 측정 도구 24
• 제2절. 교육 프로그램 내용 요소 분석 26
• 1. 교육 대상자 및 교육 환경 분석 26
• 2. 인공지능 관련 2022 개정 교육과정 분석 및 선정 27
• 3. 인공지능 윤리 교육과정 분석 및 선정 30
• 4. 노벨 엔지니어링 도서 분석 및 선정 31
• 제3절. 인공지능 윤리 교육 프로그램 설계 34
• 1. 차시 학습목표 및 학습활동 설계 34
• 2. 프로그램 평가 기준 설계 36
• 제4절. 인공지능 윤리 교육 프로그램 개발 38
• 1. 교수학습 과정안 및 학습 자료 개발 38
• 2. 생성형 인공지능 활용 델파이 검사 40
• 3. 최종 교수학습 과정안 개발 46
• 제4장 연구 결과 52
• 제1절. 교육 프로그램 실행 결과 52
• 1. 학생 활동 결과물 52
• 2. 학생 심층 인터뷰 66
• 제2절. 교육 프로그램 타당도 검사 69
• 1. 전문가 대상 타당도 검사 69
• 2. 전문가 검사 타당도 및 신뢰도 분석 결과 71
• 제5장 결론 및 제언 77
• 참고 문헌 80
• 부 록 85
• ABSTRACT 113