생성형 인공지능 활용 사회과 논쟁문제 수업이 고등학생의 비판적 사고력에 미치는 영향 = The Effect of Generative AI-Integrated Social Studies Controversial Issues Instruction on High School Students’ Critical Thinking

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Modern society is experiencing unprecedented changes due to the rapid development and widespread adoption of artificial intelligence (AI) technology. In particular, the emergence of commercial generative AI services is transforming the landscape of our daily lives, work, and education. Students are actively using generative AI as a learning support tool, given their high access to and receptivity toward technology. However, a serious social concern has arisen regarding the decline in thinking abilities, as learners may uncritically accept information without fully understanding the limitations of the technology or may rely on technology for cognitive processes that require independent reasoning and judgment.

Social Studies Controversial Issues Instruction is a widely used teaching-learning model that stimulates students' critical thinking. This study aimed to explore methods to address the problem of declining critical thinking and simultaneously foster it by integrating generative AI technology into this instructional model. Furthermore, the study originated from the recognition that social studies education needs to explore ways to cultivate the competencies needed for the critical understanding and responsible use of AI technology, which is emerging as a new form of citizenship in modern society.

To empirically verify the effect of generative AI-integrated Social Studies Controversial Issues Instruction on high school students' critical thinking, the following research hypotheses were established:

■ Research Hypothesis: High school students participating in generative AI-integrated Social Studies Controversial Issues Instruction will demonstrate significantly greater improvement in critical thinking compared to those participating in Controversial Issues Instruction without generative AI.
▪ Sub-hypothesis 1: Students in the generative AI-integrated group will show greater improvement in critical thinking skills than the control group.
▪ Sub-hypothesis 2: Students in the generative AI-integrated group will show greater improvement in critical thinking dispositions than the control group.

To test these hypotheses, a generative AI-integrated instruction was designed based on the SAC+ model. The study was conducted with 144 high school seniors in Sejong City, the Republic of Korea, divided into a treatment group and a control group, over three sessions. Critical thinking was measured before and after the instruction using the NYPI Critical Thinking Test. The treatment group received prior training on AI literacy and prompt engineering and utilized generative AI for text comprehension, evidence collection, and presentation drafting during the study and preparation stage of the SAC+ model. The control group followed the same procedure with the same controversial issue but was restricted from using commercial generative AI services.

To verify the effectiveness of the treatment, an analysis of covariance (ANCOVA) was performed using pre-test scores and control variables as covariates. The results are as follows: First, the generative AI-integrated instruction did not have a statistically significant effect on high school students' critical thinking skills. This aligns with previous research suggesting that immediate changes or growth in cognitive abilities, such as critical thinking skills, are difficult to achieve through a short-term intervention limited to three sessions. Therefore, Sub-hypothesis 1 was rejected.

Second, the instruction had a statistically significant positive effect on the improvement of high school students' critical thinking dispositions. This implies that students internalized critical thinking dispositions in the process of critically examining AI responses and using them to verify and revise their arguments and evidence as they prepared for the presentation. Therefore, Sub-hypothesis 2 was accepted.

This study demonstrated that generative AI technology, when combined with social studies teaching-learning models, can serve as a useful educational tool for enhancing high school students' critical thinking dispositions. By preventing uncritical acceptance through preparatory education and carefully structuring the technology utilization process within instructional process, this study empirically confirmed that the technology can function as a tool to extend, rather than replace, student thinking. Considering that a critical thinking disposition is a necessary condition for the manifestation of critical thinking, these results suggest that the educational use of generative AI in social studies can serve as a starting point for critical thinking education.

Furthermore, this study is significant in that it presents a direction for how to cultivate new forms of citizenship required in a digital and AI society within social studies classes by educationally drawing on both the potential and limitations of generative AI technology. Instruction designed to encourage students to explore the imperfections of technology and to engage in independent thinking even when interacting with technology demonstrates that social studies education can contribute to cultivating citizens who judge information and technology critically and use them responsibly. These findings suggest that AI technology can become an effective tool for achieving learning objectives in high school social studies classes, providing important insights for exploring the new roles and tasks of future civic education.

국문 초록 (Abstract)

현대 사회는 인공지능 기술의 비약적 발전과 보편화로 전례 없는 변화를 경험하고 있다. 무엇보다 상용 생성형 인공지능 서비스의 등장은 우리의 생활과 업무, 교육의 모습을 바꾸어 놓고 있다. 학생들은 높은 기술 접근성과 수용성을 바탕으로 생성형 인공지능을 학습 보조 도구로 적극적으로 활용하고 있지만, 한편으로는 기술이 갖는 한계를 충분히 이해하지 못한 채 정보를 무비판적으로 수용하거나 스스로 사고하고 판단하는 과정을 기술에 의존함에 따라 발생하는 사고력 저하 문제가 사회적으로 심각한 우려를 낳고 있다.

사회과 논쟁문제 수업은 학생의 비판적 사고를 자극하는 대표적인 사회과 교수-학습 모형이다. 본 연구는 사회과 논쟁문제 수업에 생성형 인공지능 기술을 접목함으로써 비판적 사고력 저하 문제를 해결하고, 동시에 비판적 사고력을 기르는 방안을 탐색하고자 하였다. 나아가 현대 사회에서 새로운 시민성으로 부각되고 있는 인공지능 기술에 대한 비판적 이해와 활용 역량을 사회과교육을 통해 함양하게 하는 방안에 대한 탐색이 필요하다는 문제의식에서 출발하였다.

이에 생성형 인공지능 활용 사회과 논쟁문제 수업이 고등학생의 비판적 사고력에 미치는 영향을 실증적으로 검증하기 위해 다음과 같은 연구 가설을 설정하였다.

■ 연구 가설: 생성형 인공지능을 활용한 사회과 논쟁문제 수업을 받은 고등학생은 생성형 인공지능을 활용하지 않은 사회과 논쟁문제 수업을 받은 고등학생보다 비판적 사고력이 더 향상될 것이다.
▪ 하위 가설 1: 생성형 인공지능을 활용한 사회과 논쟁문제 수업을 받은 고등학생은 생성형 인공지능을 활용하지 않은 사회과 논쟁문제 수업을 받은 고등학생보다 비판적 사고 기능이 더 향상될 것이다.
▪ 하위 가설 2: 생성형 인공지능을 활용한 사회과 논쟁문제 수업을 받은 고등학생은 생성형 인공지능을 활용하지 않은 사회과 논쟁문제 수업을 받은 고등학생보다 비판적 사고 성향이 더 향상될 것이다.

연구 가설을 검증하기 위해 SAC+ 모형을 기반으로 생성형 인공지능 활용 사회과 논쟁문제 수업을 설계하였다. 세종특별자치시 소재 일반고등학교 3학년 144명을 처치 집단과 비교 집단으로 구분하여 3차시에 걸친 사회과 논쟁문제 수업을 실시하고, NYPI 비판적 사고력 검사를 활용하여 수업 전·후 비판적 사고력을 측정하였다. 처치 집단은 수업 전 인공지능 리터러시와 프롬프트 엔지니어링 교육을 받은 뒤, SAC+ 수업의 ‘학습 및 발표 준비’ 단계에서 자료 이해, 근거 자료 수집, 발표 준비 등을 위해 생성형 인공지능 기술을 활용하였고, 비교 집단은 동일한 논쟁문제와 절차로 수업을 진행하였으나, 상용 생성형 인공지능 서비스의 활용을 제한하였다.

독립 변인 처치의 효과성을 검증하기 위해 사전 검사 점수와 통제 변인을 공변인으로 하여 공변량분석(ANCOVA)을 실시하였으며, 그 결과는 다음과 같다. 첫째, 생성형 인공지능 활용 사회과 논쟁문제 수업은 고등학생의 비판적 사고 기능에는 통계적으로 유의미한 영향을 미치지 않았다. 이는 3차시의 단기간 수업 처치로는 비판적 사고 기능과 같은 인지 능력의 즉각적인 변화와 성장이 어렵다는 선행 연구 결과와 일치한다. 따라서 하위 가설 1은 기각되었다.

둘째, 생성형 인공지능 활용 사회과 논쟁문제 수업은 고등학생의 비판적 사고 성향 향상에 통계적으로 유의미한 영향을 미쳤다. 이는 학생들이 생성형 인공지능의 응답을 비판적으로 검토하며, 이를 바탕으로 자신의 주장과 근거를 검증하고 수정하며 발표를 준비하는 과정에서 비판적 사고 성향이 함양되었음을 시사한다. 따라서 하위 가설 2는 채택되었다.

본 연구는 생성형 인공지능 기술이 사회과 교수-학습 모형과 결합될 때 고등학생의 비판적 사고 성향을 증진하는 유용한 교육적 도구가 될 수 있음을 입증하였다. 교사는 사전 교육을 통해 무비판적 수용을 예방하고 교수-학습 과정 내 기술 활용 과정을 정교하게 구조화함으로써, 기술이 학생의 사고를 확장하는 도구로 기능할 수 있음을 실증적으로 확인하였다. 특히 비판적 사고 성향이 비판적 사고력이 발현되기 위한 필요조건임을 고려할 때, 이러한 결과는 사회과 수업에서 생성형 인공지능 기술의 교육적 활용이 비판적 사고력 교육의 출발점이 될 수 있음을 시사한다.

나아가 본 연구는 디지털·인공지능 사회에서 새롭게 요구되는 시민성을 사회과 수업에서 생성형 인공지능 기술이 지닌 잠재력과 한계를 교육적으로 활용함으로써 어떻게 길러낼 것인지에 대한 방향을 제시했다는 데 의의가 있다. 기술의 불완전성을 탐색하게 하고, 기술을 활용하더라도 스스로 사고하는 과정을 거치게끔 설계된 수업은, 사회과교육이 정보와 기술을 비판적으로 판단하고 책임 있게 활용하는 시민을 길러내는 데 기여할 수 있음을 보여준다. 이러한 논의는 고등학교 사회과 수업에서 인공지능 기술이 학습 목표 달성을 위한 효과적인 도구가 될 수 있음을 보여주며, 미래 시민교육의 새로운 역할과 과제를 탐색하는 데 중요한 시사점을 제공한다.

목차 (Table of Contents)

• 국문초록 ⅰ
• 목차 ⅳ
• Ⅰ. 서론 1
• 1. 연구의 필요성 및 목적 1
• 2. 연구 문제 3
• 3. 연구의 의의와 한계 5
• Ⅱ. 이론적 배경 7
• 1. 사회과의 비판적 사고력 7
• 1) 비판적 사고의 개념 7
• 2) 비판적 사고의 구성 요인 11
• 3) 인공지능 사회의 사회과 비판적 사고력 교육 17
• 2. 생성형 인공지능 활용 사회과 논쟁문제 수업 23
• 1) 사회과 논쟁문제 수업 23
• 2) 생성형 인공지능 활용 사회과 수업 41
• 3) 생성형 인공지능 활용 사회과 논쟁문제 수업 48
• 3. 생성형 인공지능 활용 사회과 논쟁문제 수업과 비판적 사고력의 관계 62
• 4. 선행 연구 검토 65
• 1) 사회과 비판적 사고력 관련 연구 65
• 2) 사회과 논쟁문제 수업 관련 연구 67
• 3) 인공지능 활용 사회과 수업 관련 연구 69
• Ⅲ. 연구 설계 72
• 1. 연구 가설 72
• 2. 연구 변인 및 측정 도구 73
• 1) 독립 변인 73
• 2) 종속 변인 83
• 3) 통제 변인 87
• 3. 연구 대상 90
• 4. 연구 절차 92
• 5. 분석 방법 93
• Ⅳ. 연구 결과 94
• 1. 집단 간 동질성 분석 94
• 2. 생성형 인공지능 활용 사회과 논쟁문제 수업의 효과 분석 95
• 1) 공변량분석 기본 가정 검토 95
• 2) 비판적 사고 기능 96
• 3) 비판적 사고 성향 96
• Ⅴ. 결론 99
• 1. 연구 결과 및 논의 99
• 2. 제언 104
• 참고문헌 106
• 부록 123
• Abstract 159