AI․디지털 교육자료 활용 정보 수업이 중학생의 학습자 주도성 및 학습 참여도에 미치는 영향 = The Effect of Instruction Using AI Digital Educational Materials in the Middle School Information Class on Student Agency and Learning Engagement

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

This study aims to empirically analyze the effects of information classes using AI Digital Educational Materials(AIDT) on middle school students' student agency and learning engagement. As the educational paradigm shifts in the era of digital transformation, learner-centered education is being emphasized, and AIDT is garnering attention as a core tool for its implementation. However, empirical research on its actual effectiveness in the educational field, especially within the context of the information subject, remains insufficient. For this research, a pre-test/post-test control group design was employed with 92 first-year middle school students (N=92) in Gwangju.
The students were assigned to either an experimental group (n=46) using AIDT or a control group (n=46) using traditional paper-based textbooks for 12 class sessions over six weeks. Student agency was measured using the scale developed by Lee et al. (2023), and learning engagement was measured using the scale by Cha et al. (2010). The collected data were analyzed using SPSS 31.0.0 for independent t-tests (to verify homogeneity), MANOVA (to comprehensively analyze group differences), and subsequent ANOVA. A mixed-methods approach was adopted, incorporating qualitative data from open-ended surveys (n=46) and
in-depth interviews (n=8) with the experimental group to supplement the quantitative findings. The results confirmed that the two groups were homogeneous in all sub-factors of student agency and learning engagement at the pre-test. In the post-test analysis, student agency showed a significant overall multivariate effect (Pillai’s Trace = .182, p < .01), which was primarily attributed to significant improvements in the 'self-regulation' sub-factor at both personal and community levels (ps < .05). Conversely, learning engagement did not show a significant multivariate effect in the MANOVA analysis (p = .088). However, the sub-factor analysis revealed a significant improvement in the 'class activities' factor (p = .014). The qualitative analysis strongly supported these quantitative results,
indicating that AIDT facilitated students' self-regulative learning strategies and active participation in class activities. In conclusion, this study confirmed that AIDT-based instruction shows a positive effect on learners' competencies, particularly centered on fostering self-regulation skills and promoting active engagement in class activities. Although statistical significance was not secured in some factors due to limitations such as the short duration of the study or experimental design, this warrants further verification through future research. Nevertheless, this study provides significant implications that AI digital tools can be utilized as effective tools for sophisticated teaching and learning strategies targeting specific core competencies of learners in the field of information education.
Keywords: AI Digital Education Materials, AI Digital Textbook, AIDT, Information Education, Student Agency, Learning Engagement

국문 초록 (Abstract)

이 연구는 AI·디지털 교육자료를 활용한 정보 수업이 중학생의 학습자 주도성 과 학습 참여도에 미치는 영향을 실증적으로 분석하는 데 목적을 둔다. 디지털 전환 시대의 교육 패러다임 변화에 따라 학습자 중심 교육의 중요성이 강조되고 있으며, AI·디지털 교육자료는 이를 구현할 핵심 도구로 주목받고 있다. 그러나 실제 교육 현장에서의 효과에 대한 실증 연구, 특히 정보 교과에서의 연구는 부 족한 실정이다. 이에 이 연구는 G광역시 소재 A중학교 1학년 학생 92명을 대상으로, AI·디지 털 교육자료를 활용한 실험집단(46명)과 서책형 교과서를 활용한 통제집단(46 명)을 구성하여 6주간 총 12차시의 수업을 진행하였다. 학습자 주도성은 이인태 외(2023)의 측정도구를, 학습 참여도는 차민정 외(2010)의 측정도구를 활용하여 사전 및 사후 검사를 실시하였다. 수집된 자료는 SPSS 31.0.0 프로그램을 통해 사전 동질성 검증을 위한 독립표본 t-검정, 집단 간 차이를 종합적으로 분석하기 위한 다변량분산분석(MANOVA) 및 후속 분석으로 단변량분산분석(ANOVA)을 실시하였다. 또한, 양적 연구 결과를 보완하기 위해 질적 연구를 병행하였다. 실 험집단 전체의 개방형 서술문을 통해 전반적인 인식을 파악한 후, 이들 중 8명 과의 심층 면담으로 구체적인 경험을 심도 있게 분석하였다. 연구 결과, 사전 검사에서 두 집단은 학습자 주도성과 참여도의 모든 하위요인 에서 동질한 것으로 나타났다. 사후 검사 결과, 학습자 주도성은 다변량분산분석 (MANOVA)에서 유의미한 전체 효과가 확인되었으며(Pillai’s Trace = .182, p < .01), 이는 주로 '자기조절' 요인(개인적·공동체)의 향상에서 기인하였다(ps < .05). 반면, 학습 참여도는 다변량분산분석(MANOVA)에서는 유의수준에 미치지 못하였으나(p=.088), 하위요인별 분석 결과 ‘수업 활동’ 요인에서는 유의미한 향 상이 확인되었다(p=.014). 학생 전체의 서술형 응답과 심층 면담을 포함한 질적 분석 결과 또한 이러한 양적 결과를 뒷받침하며, AI·디지털 교육자료가 학생들의 자기조절적 학습 전략과 능동적인 수업 참여를 촉진했음을 보여주었다. 결론적으로 본 연구는 AI·디지털 교육자료 활용 수업이 학습자의 역량, 특히 자기조절능력의 함양과 수업활동에 대한 적극적인 참여를 중심으로 긍정적인 효 과가 있음을 확인하였다. 비록 일부 요인에서 통계적 유의성이 확보되지 않은 것 은(예: 학습 참여도 MANOVA, p=.088), 기존 측정도구의 한계나 짧은 연구 기 간, 실험 설계의 한계 등에 기인할 수 있으며, 향후 연구를 통한 추가적인 검증 이 요구된다. 그럼에도 본 연구는 AI·디지털 도구가 정보 교육 현장에서 학습자 의 특정 핵심 역량을 목표로 하는 정교한 교수·학습 전략의 도구로 활용될 수 있 음을 시사한다는 점에서 의의를 갖는다. 주제어: AI·디지털 교육자료, AI 디지털교과서, AIDT, 정보 교육, 학습자 주도성, 학습 참여도

목차 (Table of Contents)

• Ⅰ. 서론 1
• 1. 연구의 필요성 및 목적 1
• 2. 연구 문제 3
• 3. 용어의 정의 4
• 가. AI디지털 교육자료 4
• 나. 학습자 주도성 4
• 다. 학습 참여도 5
• Ⅱ. 이론적 배경 6
• 1. AI디지털 교육자료 6
• 가. AI디지털 교육자료 개념 및 활용 6
• 나. 정보 교육에서 AI디지털 교육자료 활용 9
• 다. AI디지털 교육자료 선행연구 분석 13
• 2. 학습자 주도성 14
• 가. 학습자 주도성의 개념 및 중요성 15
• 나. 학습자 주도성의 구성요소와 발현 수준 19
• 다. AI디지털 교육자료 활용 교육에서의 학습자 주도성 22
• 3. 학습 참여도 24
• 가. 학습 참여도의 개념 24
• 나. 학습 참여도 구성요소 26
• 다. AI디지털 교육자료 활용 교육에서의 학습 참여도 28
• Ⅲ. 연구 방법 33
• 1. 연구 대상 33
• 2. 연구 절차 34
• 3. 연구 설계 35
• 4. 수업 설계 36
• 가. 실험 수업의 설계 36
• 나. 교수학습 절차 및 활동 41
• 5. 검사 도구 45
• 가. 학습자 주도성 검사 45
• 나. 학습 참여도 검사 47
• 6. 연구 가설 48
• 7. 자료 분석 및 처리 49
• Ⅳ. 연구 결과 50
• 1. AI·디지털 교육자료 활용 정보 수업이 학습자 주도성에 미치는 영향 ·· 50
• 가. 기술통계 50
• 나. 실험집단과 통제집단의 사전 동질성 검정 결과 52
• 다. 가설 검증 53
• 2. AI디지털 교육자료 활용 정보 수업이 학습 참여도에 미치는 영향 58
• 가. 기술통계 58
• 나. 실험집단과 통제집단의 사전 동질성 검정 결과 59
• 다. 가설 검증 60
• 3. AI디지털 교육자료 활용 정보 수업에 대한 학생들의 인식 분석 64
• 가. 실험집단 전체 학생의 수업에 대한 인식 64
• 나. 심층 면담 분석 결과 65
• Ⅴ. 결론 및 제언 70
• 1. 결론 70
• 2. 제언 72
• 참고문헌 75
• Abstract(영문초록) 79
• 부록 82
• 1. 학습자 주도성 사전사후 검사지 82
• 2. 학습 참여도 사전사후 검사지 84
• 3. 심층 면담 질문지 85
• 4. 심층 면담 전사본 86
• 5. 실험집단 학생들의 수업 소감 원문 90
• 6. AI디지털 교육자료 활용 수업지도안 95
• 7. 학습 참여도 원척도 신뢰도 및 기술통계 119
• 8. AI디지털 교육자료 활용 정보 수업 활동 모습 122