비판적 사고력 향상을 위한 인공지능 융합 논쟁문제 수업 모형 개발 = The AI-Integrated Controversial Issue Instructional Model for Improving Critical Thinking

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

The advancement of Artificial Intelligence (AI) is driving innovation across diverse sectors, including culture, industry, and education. In this context, critical thinking is an essential competency for democratic citizens to explore the complex social issues arising from AI and to seek desirable alternatives.
Although various efforts to teach the social impact of AI are currently being conducted under the guise of AI ethics education, existing research has primarily focused on recognizing AI’s technical limitations or addressing individual-level moral judgments, such as the trolley dilemma in autonomous vehicles. Such approaches are limited in that they result in only a superficial understanding of AI’s limitations and remain confined to individual ethical choices, failing to extend to a multi-faceted exploration of complex socio-structural problems or the search for practical alternatives.
However, citizenship in the AI era encompasses the capacity to go beyond individual moral judgment and actively engage with the social issues raised by AI. Therefore, AI education must be designed to allow learners to experience the process of critically examining alternatives and logically establishing their own stances within a social structure where diverse values conflict, based on an understanding of AI’s operating principles and inherent uncertainties.
Accordingly, this study reviewed existing instructional models for controversial issues and integrated the perspective of AI integrated education to propose the necessity of “AI-Integrated Controversial Issue Instruction,” which allows learners to explore both the technical principles and social impacts of AI in an integrated manner. The purpose of this study was to develop an instructional model and teaching strategies to apply this instruction in actual educational settings, and to verify whether the applied instruction effectively improves learners’ critical thinking skills.
The research questions of this study are as follows: First, what are the instructional model and teaching strategies for AI-Integrated Controversial Issue Instruction aimed at fostering critical thinking? Second, when the developed model and strategies are applied, do learners establish their stances on controversial issues by integrating subject knowledge with AI knowledge? Third, is this instructional model effective in improving learners’ critical thinking skills?
To address these questions, a design and development research methodology was employed. First, a draft of the instructional model and teaching strategies was derived through a literature review. To ensure the validity of the initial model, validation was conducted twice by a panel of seven experts in educational technology and subject education. To examine the field applicability of the derived model and strategies, classes were conducted with 108 first-year students taking society class at a general high school in Seoul. After field application, the model was revised and supplemented based on surveys, interviews, analysis of learner outcomes, and pre- and post-test results. The final instructional model was categorized into six main stages: “0. Preparation,” “1. Presenting the Controversial Issue,” “2. Presenting Value Conflict,” “3. Facilitating Alternative Exploration,” “4. Facilitating Value Conflict Resolution,” and “5. Supporting Reflection,” with a total of 27 teaching strategies derived.
Measuring critical thinking skills before and after the instruction, statistically significant improvements were confirmed in all domains: “Fact,” “Logic,” and “Perspective.” It was also found that the degree of improvement in critical thinking did not differ significantly based on the learners’ prior experience with AI. This confirmed that the model and strategies proposed in this study contribute to the enhancement of learners’ critical thinking skills.
The AI-Integrated Controversial Issue Instruction in this study led to a significant improvement in critical thinking. Learners were able to cultivate civic competencies by analyzing AI issues from a socio-structural perspective and deriving rational alternatives by considering diverse viewpoints. This study is significant in that it applied AI knowledge within the practical context of controversial issues and empirically and statistically verified the effect of critical thinking improvement by applying the developed model to an actual high school setting.

국문 초록 (Abstract)

인공지능의 발전은 문화, 산업, 교육 등 다양한 분야에서 혁신을 일으키고 있다. 이러한 흐름 속에서 비판적 사고력은 인공지능이 야기하는 복잡한 사회적 쟁점을 탐구하고 바람직한 대안을 모색하기 위해 민주시민이 반드시 갖추어야 할 핵심 역량이다.
현재 인공지능의 사회적 영향을 가르치기 위한 다양한 시도들이 인공지능 윤리 교육 등의 이름으로 이루어지고 있으나, 기존 연구들은 주로 인공지능의 기술적 한계를 인식하거나 자율주행차의 트롤리 딜레마와 같은 개인적 차원의 도덕 판단을 다루는 데 초점을 맞춰왔다. 이러한 접근은 학습자가 인공지능의 한계를 피상적으로 이해하는 데 그쳐, 개인의 윤리적 선택에 머물러 복잡한 사회구조적 문제를 다각적으로 탐구하고 실질적인 대안을 모색하는 데까지 나아가지 못한다는 한계가 있다.
그러나 인공지능 시대의 시민성은 개인의 도덕적 판단을 넘어 인공지능이 제기하는 사회적 쟁점에 능동적으로 참여하는 역량을 포함한다. 따라서 인공지능 교육은 학습자가 인공지능의 작동 원리와 불확실성을 이해하는 것을 바탕으로, 다양한 가치가 충돌하는 사회구조 속에서 대안을 비판적으로 검토하고 자신의 입장을 논리적으로 정립하는 과정을 경험하도록 설계되어야 한다.
이에 본 연구에서는 기존의 논쟁문제 수업 모형을 검토하고 인공지능 융합 교육의 관점을 통합하여, 학습자가 인공지능의 기술적 원리와 사회적 영향을 융합적으로 탐구하는 인공지능 융합 논쟁문제 수업의 필요성을 제기하였다. 이러한 수업을 실제 현장에 적용하기 위한 수업 모형과 교수 전략의 개발을 본 연구의 목적으로 하였으며, 이를 적용한 수업이 학습자의 비판적 사고력 향상에 효과적인지를 검증하였다.
본 연구의 연구 문제는 다음과 같다. 첫째, 비판적 사고력 함양을 위한 인공지능 융합 논쟁문제 수업의 수업 모형과 교수 전략은 무엇인가? 둘째, 개발된 수업 모형과 교수 전략을 적용했을 때 학습자는 교과 지식과 인공지능 지식을 융합하여 논쟁문제에 대한 입장을 정립하는가? 셋째, 본 수업 모형은 학습자의 비판적 사고력 향상에 효과적인가?
이를 위해 설계·개발 연구 방법론을 사용하였다. 먼저 선행문헌 검토를 통해 수업 모형과 교수 전략의 초안을 도출하였다. 개발된 초기 모형의 타당성을 확인하기 위하여 교육공학 및 교과교육 전문가 7인에게 총 2회에 걸쳐 타당화를 의뢰하여 실시하였다. 이로써 도출된 수업 모형과 전략의 현장 적용 가능성을 살펴보기 위해 서울 소재 일반 고등학교 1학년 ‘통합사회’ 교과 수강생 108명을 대상으로 수업을 실시하였다. 현장 적용 후 설문조사 및 면담, 학습자 결과물 분석, 사전․사후 검사 결과를 통해 모형을 수정 및 보완하였다. 최종 수업 모형은 ‘0. 수업 준비’, ‘1. 논쟁문제 제시’, ‘2. 가치 갈등 제시’, ‘3. 대안 탐색 촉진’, ‘4. 가치 갈등 해결 촉진’, ‘5. 성찰 지원’의 여섯 단계로 크게 구분되었으며 총 27개의 교수전략이 도출되었다. 해당 모형을 적용한 수업 전후의 비판적 사고력을 측정한 결과, ‘사실’, ‘논리’, ‘관점’의 전 영역에서 통계적으로 유의미한 향상이 확인되었다. 학습자의 사전 인공지능 접촉 경험에 따라서 비판적 사고력의 향상 정도도 유의미하게 다르지 않은 것으로 나타났다. 이를 통해 본 연구에서 제시한 모형과 전략이 학습자의 비판적 사고력 신장에 기여함을 확인할 수 있었다.
본 연구의 인공지능 융합 논쟁문제 수업은 유의미한 비판적 사고력의 향상을 이끌어 내었다. 학습자들은 인공지능 문제를 사회구조적 관점에서 분석하고, 다양한 관점을 고려하여 합리적 대안을 도출하는 시민적 역량을 기를 수 있었다. 본 연구는 논쟁문제라는 실질적 맥락 안에서 인공지능 지식을 적용하게 했다는 점, 그리고 개발된 모형을 실제 고등학교 현장에 적용하여 비판적 사고력 향상 효과를 경험적, 통계적으로 입증하였다는 점에서 의의가 있다.

목차 (Table of Contents)

• I. 서론 1
• 1. 연구의 필요성 및 목적 1
• 2. 연구 문제 7
• 3. 용어의 정의 7
• II. 이론적 배경 9
• 1. 비판적 사고력 9
• 가. 비판적 사고력의 개념과 하위 영역 9
• 나. 인공지능 사회와 비판적 사고력 11
• 다. 비판적 사고력 함양을 위한 수업 연구 12
• 2. 인공지능 융합 교육 16
• 가. 인공지능 융합 교육의 정의와 유형 16
• 나. 인공지능 융합 교육 연구의 사례 19
• 다. 논쟁문제 수업 모형 23
• III. 연구 방법 26
• 1. 연구절차 28
• 2. 연구 대상 31
• 3. 연구 도구 32
• 4. 자료 수집 35
• 가. 선행문헌 검토 36
• 나. 요구 분석 37
• 다. 내적 타당화 37
• 라. 외적 타당화 38
• 5. 자료 분석 39
• 가. 전문가 타당화 자료 39
• 나. 학습자 및 교수자 반응 자료 41
• 다. 비판적 사고력 사전, 사후 검사 41
• IV. 연구 결과 43
• 1. 최종 수업 모형 및 교수전략 43
• 가. 모형의 가정 및 특징 43
• 나. 최종 수업 모형과 교수전략 45
• 2. 초기 수업 모형 및 교수전략 61
• 가. 선행문헌 검토를 통한 수업 모형 및 교수전략 61
• 나. 요구 분석 69
• 다. 초기 수업 모형 및 교수전략 개발 70
• 3. 내적 타당화 80
• 가. 1차 전문가 타당화 80
• 나. 2차 전문가 타당화 84
• 4. 외적 타당화 115
• 가. 수업의 설계 및 실행 115
• 나. 교수자 반응 127
• 다. 학습자 반응 138
• 라. 비판적 사고력의 향상 여부 151
• V. 논의 및 결론 155
• 1. 논의 155
• 가. 인공지능 융합 논쟁문제 수업 모형과 교수전략 155
• 나. 모형 및 교수전략에 대한 교수자와 학습자의 반응 157
• 다. 학습자의 비판적 사고력에 미치는 영향 162
• 2. 결론 163
• 3. 한계 및 제언 164
• 참고문헌 168
• Abstract 180