PBL을 활용한 AI 리터러시 교육이 지적장애 중학생의 AI 활용 역량과 문제해결력에 미치는 영향 = The Effects of AI Literacy Education Using Problem-Based Learning (PBL) on AI competency and Problem-Solving Skills of Middle School Students with Intellectual Disabilities.|RISS 상세보기

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

This study aimed to investigate the effects of AI literacy education utilizing Problem-Based Learning (PBL) on the AI competency and problem-solving ability of middle school students with intellectual disabilities. The research questions are as follows.
First, what is the effect of AI literacy education using PBL on the AI competency of middle school students with intellectual disabilities?
Second, what is the effect of AI literacy education using PBL on their problem-solving ability?
The proliferation of generative AI technology enables more efficient and inclusive educational environments. It is essential to provide AI literacy education for students with intellectual disabilities who have difficulty with new learning so that they can effectively use AI functionalities and be instructed on ethical issues that may arise during usage. This study targeted 22 students with intellectual disabilities enrolled at Y1 Middle School, Y2 Middle School, I Middle School, and G Middle School in G Metropolitan City, assigning 11 students to the experimental group and 11 to the control group. The experimental group received AI literacy education utilizing PBL, while the control group received traditional, lecture-based AI literacy education, using a pretest-posttest control group experimental design.
The intervention consisted of 12 sessions of AI literacy education, conducted four times a week for three weeks in each special education class. To assess the outcomes, a self-report AI competency scale and a problem-solving task were administered before and after the intervention. The AI competency scale was composed of four sub-domains: AI identification, AI application, AI use, and AI creation. Meanwhile, the problem-solving task was categorized into three sub-domains: daily life, AI utilization, and information searching. For data analysis,
the Wilcoxon signed-rank test was employed to verify within-group changes, and the Mann-Whitney U test was conducted to compare the differences in the amount of change between the two groups. The findings are as follows.
First, PBL-based AI literacy education had a positive effect on improving the AI competency of middle school students with intellectual disabilities. The experimental group showed significant improvements in all sub-domains and the total score in the post-test compared to the pre-test, while the control group showed significant improvements only in AI identification, AI use, and the total score. As a result of comparing the pre-to-post change scores between the two groups, the improvement in the experimental group was statistically significantly higher than that of the control group in the domains of AI application, AI use, AI creation, and the total score. Second, AI literacy education applying PBL had a positive effect on enhancing problem-solving skills. Comparing the pre-and post-test scores of the experimental group revealed statistically significant improvements in the AI utilization domain and
the total score, whereas the control group showed no significant improvement in any domain or the total score. However, when comparing the change scores between the experimental and control groups, no statistically significant differences were found in any domain. Therefore, it is difficult to conclude that the effectiveness of PBL is statistically and clearly superior to that of theory-oriented direct instruction. These results suggest that AI literacy education using PBL is an effective approach to enhancing the AI competency and problem-solving skills of middle school students with intellectual disabilities, emphasizing the necessity of practice-oriented AI education. Future research is required to develop more long-term, structured programs and to verify their effectiveness.
key words: Problem-Based Learning, AI Literacy, AI competency, Intellectual Disabilities, Problem-Solving Ability

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국문 초록 (Abstract)

이 연구는 PBL(Problem-Based Learning)을 활용한 AI 리터러시 교육이 지 적장애 중학생의 AI 활용 역량과 문제해결력에 미치는 영향을 알아보는데 주요 한 목적이 있다. 이를 위해 다음과 같은 연구문제를 설정하였다. 첫째, PBL을 활용한 AI 리터러시 교육이 지적장애 중학생의 AI 활용 역량에 미치는 영향은 어떠한가? 둘째, PBL을 활용한 AI 리터러시 교육이 지적장애 중학생의 문제해결력에 미 치는 영향은 어떠한가? 본 연구는 연구문제를 확인하기 위하여 G광역시에 소재한 Y1중학교, Y2중학 교, I중학교, G중학교에 재학 중인 지적장애 학생 22명을 대상으로 하였으며, 실 험집단과 통제집단에 각 11명씩 배치하였다. 실험집단에는 PBL을 활용한 AI 리 터러시 교육을, 통제집단에는 전통적인 이론 강의 중심 AI 리터러시 교육을 적용 하여 ‘사전-사후 통제집단 실험설계’로 중재를 실시하였다. 중재는 각 특수학급 별로 3주간 주 4회, 총 12차시의 AI 리터러시 교육을 실 시하였다. 사전과 사후에 AI 활용 역량을 측정하기 위한 자기보고식 AI 활용 역 량 척도와 문제해결력을 측정하기 위한 문제해결 과제를 제시하였다. AI 활용 역 량의 하위 영역은 AI 식별, AI 응용, AI 사용, AI 창조로 구성하였으며, 문제해 결 과제는 일상생활, AI 활용, 정보탐색의 세 가지 영역으로 구분하였다. 점수 분석은 Wilcoxon 부호순위 검정을 통해 집단 내 변화를 검증하고, 두 집단 간 변화량 차이를 비교하기 위해 Mann–Whitney U 검정을 실시하였다. 이를 바탕 으로 한 연구 결과는 다음과 같다. 첫째, PBL을 활용한 AI 리터러시 교육은 지적장애 중학생의 AI 활용 역량 향 상에 긍정적인 영향을 미쳤다. 실험집단은 사전보다 사후 검사에서 모든 하위 영 역과 총점이 유의하게 향상되었으며, 통제집단은 AI 식별과 사용, 총점에서만 유 의한 향상이 나타났다. 두 집단의 사후-사전 변화량을 비교한 결과, AI 응용, AI 사용, AI 창조 영역과 총점에서 실험집단의 향상 폭이 통제집단보다 통계적으로 유의하게 높았다. 둘째, PBL을 적용한 AI 리터러시 교육은 지적장애 중학생의 문제해결력 향상 에 긍정적인 영향을 미쳤다. 실험집단의 사전과 사후 점수 비교 결과, AI 활용 영역과 총점에서 통계적으로 유의한 향상을 보였으나, 통제집단은 모든 영역과 총점에서 유의한 향상을 보이지 않았다. 그러나 실험집단과 통제집단의 사후-사 전 변화량을 비교한 결과, 모든 영역에서 통계적으로 유의한 차이는 나타나지 않 아 PBL의 효과가 이론 중심 직접교수법보다 통계적으로 명확하게 우수하다고 단정하기는 어렵다. 이러한 결과는 PBL을 활용한 AI 리터러시 교육이 지적장애 중학생의 AI 활용 역량과 문제해결력 향상에 효과적인 접근임을 시사하며, 실습 중심 AI 교육의 필 요성을 강조한다. 향후에는 보다 장기적이고 구조화된 프로그램 개발과 효과 검 증을 위한 후속 연구가 요구된다.

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이 연구는 PBL(Problem-Based Learning)을 활용한 AI 리터러시 교육이 지 적장애 중학생의 AI 활용 역량과 문제해결력에 미치는 영향을 알아보는데 주요 한 목적이 있다. 이를 위해 다음과 같은 연구...

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