AI 기반 교수학습 플랫폼을 활용한 생식 수업에서 중학생의 과학 학습 동기와 인식 연구

국문 초록 (Abstract)

본 연구의 목적은 AI 기반 교수학습 플랫폼인 하이러닝을 활용한 중학교 과학 생식 단원 수업이 학생들의 과학 학습 동기에 미치는 영향을 분석하고, AI 기반 교수학습 플랫폼 활용 수업에 대한 학생들의 인식을 파악하는 데 있다. 이를 위해 경기도 비평준화 읍·면 지역에 위치한 중학교 3학년 학생 42명을 대상으로 2025년 8월부터 9월까지 총 11차시에 걸쳐 생식 단원 과학 수업을 설계 및 적용하였다. 연구 방법으로는 단일 집단 사전-사후 실험 설계를 적용하였으며, 과학 학습 동기의 변화를 측정하기 위해 Glynn 외(2011)가 개발한 과학 학습 동기 검사 도구(SMQⅡ)를 사용하였다. 수집된 자료는 IBM SPSS Statistics 31.0 프로그램을 활용하여 대응표본 t-검정을 통해 분석하였고, 성별 및 성취도 수준에 따른 차이도 함께 분석하였다. 또한 하이러닝 활용 수업에 대한 학생들의 인식을 파악하기 위해 설문조사를 실시하고, 객관식 문항에 대한 응답은 문항별 빈도와 평균을 산출하였으며, 주관식 응답에 대해서는 질적 내용 분석을 수행하였다. 연구 결과, AI 기반 교수학습 플랫폼을 활용한 과학 수업은 학생들의 과학 학습 동기를 전반적으로 유의미하게 향상시키는 것으로 나타났다. 과학 학습 동기 전체 평균은 사전 검사 대비 사후 검사에서 통계적으로 유의미하게 증가하였으며, 내재적 동기, 점수 동기, 자기 결정성, 직업 동기, 자기 효능감의 모든 하위 영역에서도 유의미한 향상이 확인되었다. 성별에 따른 분석 결과, 남학생과 여학생 모두 학습 동기의 전반적 향상을 보였으나, 남학생은 점수 동기와 자기 효능감에서, 여학생은 직업 동기에서 상대적으로 두드러진 변화를 나타내 성별에 따라 작동하는 동기 요인이 상이함을 확인하였다. 성취도별 분석에서는 상·중·하 집단 모두 학습 동기의 전체 평균이 향상되었으며, 특히 내재적 동기는 성취도 수준과 무관하게 모든 집단에서 유의미하게 증가하였다. 반면 점수 동기와 자기 결정성은 성취도 수준에 따라 서로 다른 양상을 보였다. 학생 인식 조사 결과, 학생들은 하이러닝을 활용한 과학 수업에 대해 전반적으로 높은 만족도와 지속적인 활용 의향을 보였으며, 즉각적인 피드백, 문제 중심 학습, 학습의 편리성과 효율성을 주요한 장점으로 인식하였다. 반면 주관식 채점의 경직성, 시스템 오류 및 사용자 인터페이스의 불편함 등 기술적 한계도 함께 지적되었다. 이상의 결과를 종합하면, AI 기반 교수학습 플랫폼인 하이러닝은 중등 과학교육에서 학생들의 과학 학습 동기를 제고하고, 개별화된 피드백을 통해 학습자 특성에 최적화된 학습 경험을 제공할 수 있는 효과적인 교수·학습 도구임을 시사한다. 본 연구는 AI 기반 교수학습 플랫폼을 활용한 과학 수업의 정의적 효과를 실증적으로 규명함으로써, 향후 중등 과학교육 현장에서의 AI 기반 수업 설계 및 운영에 대한 교육적 시사점을 제공한다.

목차 (Table of Contents)

• Ⅰ. 서론 1
• 1. 연구의 필요성 및 목적 1
• 2. 연구 문제 3
• 3. 연구의 제한점 3
• Ⅱ. 이론적 배경 4
• 1. 과학 교육에서의 AI 활용 4
• 1) 과학 교육에서의 AI 활용 현황 4
• 2) AI를 활용한 과학 교육의 효과성 5
• 3) AI를 활용한 과학 교육 관련 선행 연구 6
• 2. AI 기반 교수학습 플랫폼 8
• 1) 아이톡톡 8
• 2) 우리아이(AI) 11
• 3) 하이러닝 13
• 3. 학습 동기 21
• 1) 학습 동기의 개념 21
• 2) 학습 동기의 중요성 22
• 3) 과학 학습 동기 22
• Ⅲ. 연구 방법 25
• 1. 연구 대상 25
• 2. 연구기간 및 절차 26
• 3. 연구 방법 28
• 4. AI 기반 교수학습 프로그램을 활용한 과학 수업 설계 29
• 1) 교육과정 분석 29
• 2) 디지털 기술 활용 교수학습 모델 탐색 30
• 3) 차시별 수업 주제 및 교수학습방법 설계 32
• 4) AI 기반 교수학습 프로그램을 활용한 과학 수업의 적용 35
• 5. 검사 도구와 자료 분석 45
• 1) 과학 학습 동기 검사 도구 45
• 2) 과학 학습 동기 검사 자료 처리 및 분석 46
• 3) 하이러닝 활용 수업에 대한 인식 조사 설문 47
• 4) 인식 조사 설문 자료 처리 및 분석 48
• Ⅳ. 연구 결과 49
• 1. AI 기반 교수학습 플랫폼을 활용한 과학 수업의 효과 분석 49
• 1) 과학 학습 동기 검사 분석 49
• 2) 성별에 따른 과학 학습 동기의 차이 분석 52
• 3) 성취도에 따른 과학 학습 동기의 차이 분석 55
• 2. 하이러닝 활용 수업에 대한 인식 조사 설문 결과 분석 58
• 1) 전반적인 만족도 58
• 2) 기존 수업과 다른 점 59
• 3) 긍정적 측면 61
• 4) 부정적 측면 63
• 5) 기능별 효과성 측면 65
• Ⅴ. 결론 및 제언 68
• 참고문헌 71
• 부 록 76
• 영문요약 100