디자인 씽킹 기반 인공지능 서비스 기획 교육 프로그램 개발 연구

송유경 ( Yukyeong Song ),임철일 ( Cheolil Lim ) 한국교육정보미디어학회(구 한국교육정보방송학회) 2021 교육정보미디어연구 Vol.27 No.2

본 연구의 목적은 디자인 씽킹 기반 인공지능 서비스 기획 교육 프로그램을 개발하고 그 효과성을 파악하는 것이다. 본 연구에서는 고등학교 학생들이 인공지능 기술에 대한 이해를 바탕으로 디자인 씽킹의 방법론을 활용하여 사회적 문제를 발견하고 이를 해결하기 위한 서비스 기획 프로젝트를 진행하도록 지원하는 수업모형을 개발하였다. 최적화된 교육 프로그램 개발을 위해 설계기반 연구 방법론을 활용하여 총 4차례의 형성적 순환을 반복하였다. 총 4개의 학교에서 101명의 고등학생을 대상으로 교육 프로그램을 적용하였고 각 프로그램에 참여한 학생들로부터 성찰일지, 면담, 설문조사 결과를 수집하였다. 프로그램에 대한 학습자의 반응을 바탕으로 수정 및 개선을 거쳐 최종 수업모형을 개발하였다. 최종 수업모형은 ‘디자인 씽킹, 인공지능에 대한 이해’, ‘팀 회사 세우기’, ‘공감하기’, ‘문제 정의하기’, ‘인공지능 기반 해결책 도출하기’, ‘프로토타입 제작 및 테스트’, ‘최종 투자회’의 총 7단계로 구성되었다. 최종 수업모형을 적용한 수업에 대한 만족도는 4점 만점에 3.91로 나타났으며 질적 자료 분석을 통해 수업의 장단점을 파악하였다. 수업의 주요 장점으로 창의적 문제 해결 과정과 사고 도구를 습득할 수 있다는 점, 기술의 사회적 영향력을 고려할 수 있다는 점, 인공지능에 대한 이해를 증진하고 친밀감을 형성하였다는 점이 도출되었다. 향후 보다 실질적인 인공지능 교육 프로그램으로 발전하기 위해서는 인공지능 심화 강의, 코딩을 통한 인공지능 기술 구현, 수업에 대한 상세 교수 지침의 개발 등이 이루어져야 할 것이다. This study aims to develop an instructional model for a Design Thinking-based AI service planning program for high school students. In this study, an education program was developed to help students to understand the basic concepts and principles of AI technology and then plan an AI service or product to solve social problems following the Design Thinking process. The research questions are as follows: First, what does the instructional model for Design Thinking-based AI service planning program look like? Second, how did the learners react to the education program? Third, what educational effects does the program have? For the optimal model to be developed, the Design Based Research methodology was used with four times of iterative implementations. The initial program was developed based on the literature review and case studies. The program consists of five sessions, and each session lasted for two hours. The program was implemented in four different high schools located in Seoul, South Korea. Feedback data were collected from each implementation and used to improve the education program. As a result, the final education program of seven steps was developed. The seven steps include ‘Understanding Design Thinking and AI’, ‘Founding a company (Team building)’, ‘Empathizing’, ‘Defining a problem’, ‘Creating AI solutions’, ‘Prototyping and testing’, and ‘Pitching.’ The survey shows that the students’ satisfaction level was 3.91 out of 4. The main strengths of this program are as follows: First, the students could learn creative problem solving process and various thinking tools. Second, they had a chance to ponder social impacts of technology. Third, they enhanced understanding of AI and became more familiar with AI technologies. Future research should include 1) more in-depth instructions on AI technology; 2) a follow-up coding class to help students develop more advanced prototypes; 3) a detailed teaching guideline.

데이터 리터러시 향상을 위한 데이터 기반 토론 수업 모형 및 교수전략 개발 연구

송유경 ( Yukyeong Song ),송석리 ( Sukree Song ),김예지 ( Yeji Kim ),임철일 ( Cheolil Lim ) 한국교육공학회 2021 교육공학연구 Vol.37 No.4

본 연구는 데이터 리터러시 향상을 위한 데이터 기반 토론 수업을 가능하게 하는 수업 모형과 교수전략을 개발하는 것을 목적으로 한다. 빅 데이터 시대가 도래하면서 데이터를 활용하여 실생활의 다양한 문제를 해결하는 역량으로서의 데이터 리터러시가 강조되고 있으나 현재 데이터 과학 교육은 실제적인 맥락에서 데이터를 분석해보거나 데이터를 활용한 의사소통 활동을 포함하지 않는 등의 한계가 있다. 이에 본 연구에서는 데이터를 활용하여 자신의 의견을 뒷받침하고 타인을 설득하는 등 실제적 문제를 해결하는 경험으로서의 데이터 기반 토론 수업 모형을 개발하였다. 설계ㆍ개발 연구 방법에 따라 선행문헌 검토를 통해 도출된 수업 모형, 교수전략을 경험적 탐색과 전문가 타당화, 외적 타당화를 통해 검증한 결과, 1) 수업 준비, 2) 수업 안내, 3) 데이터 탐색 및 문제 발견 지원, 4) 논제 설정 및 이해 지원, 5) 데이터 분석 시연, 6) 논리 구성 및 데이터 분석 지원, 7) 데이터 기반 토론 수행 지원, 8) 정리 및 평가의 8단계 모형과 26개의 교수전략 및 64개의 세부 지침이 개발되었다. 외적 타당화에 참여한 고등학생 141명을 대상으로 데이터 리터러시 사전-사후 검사를 한 결과 t값이 12.1로 통계적으로 유의미한 증가를 보였다. 본 연구는 데이터 리터러시의 구성 요소를 총체적으로 반영한 수업 모형을 개발하였다는 점, 여러 교과의 융합을 통해 학습자의 융합적 지식 구성을 촉진하였다는 점, 개발된 수업을 실제 현장에 적용하였을 때 데이터 리터러시 향상에 효과적임을 확인하였다는 점에서 의의를 지닌다. This study aims to develop an instructional model and teaching strategies for the Data-Driven Debate (DDD) class. Data Literacy is one of the chief competencies as it enables us to solve real-world problems using data. So far, however, data science education has focused only on analytic skills and has overlooked the importance of data interpretation and communication skills. I developed the DDD class that helps students to use data to support their opinions in debates. I used the design and development research approach, which included a literature review and internal and external validation. The final model includes eight steps: 1) Preparation, 2) Orientation, 3) Question Posing, 4) Debate Topic Setting, 5) Data Analysis, 6) Argument Building, 7) DDD Implementation, 8) Evaluation and Wrap-up. 26 strategies and 64 detailed guidelines were also developed. The pre-post testing on 141 high school students showed that the model was effective in improving data literacy (t=12.1***). This research produced an interdisciplinary instructional approach for data literacy.

기업 교육에 있어서 창의적 사고 역량 향상을 위한 설계원리 개발

임철일 ( Cheolil Lim ),한형종 ( Hyeongjong Han ),홍수민 ( Sumin Hong ),송유경 ( Yukyeong Song ),이다연 ( Dayeon Lee ) 한국교육정보미디어학회(구 한국교육정보방송학회) 2020 교육정보미디어연구 Vol.26 No.3

본 연구는 기업 교육에 있어서 창의적 사고 역량 향상을 위한 설계원리를 개발하는 목적을 지닌다. 또한, 이를 국내 A 기업 프로그램에 적용하여 학습자의 반응을 분석하고자 하였다. 창의적 사고는 기업 맥락에서 새로운 아이디어의 도출과 가치 창출, 기업의 경쟁력 확보에 필수적인 요소로 이의 효과적인 향상이 이루어지기 위해서는 무엇보다 체계적인 교육 및 훈련이 이루어져야 한다. 특히, 기존 교육 프로그램에서의 직무 특성을 고려함과 동시에 창의적 사고의 효과적 향상을 가능하게 하는 통합적 접근이 필요하다. 하지만 이를 가능하게 하는 설계원리에 대한 개발은 미흡하다. 본 연구의 목적을 달성하고자 선행연구 고찰 및 사례 분석을 통한 초기 설계원리 도출, 시범 적용을 통한 사용성 평가 및 전문가 검토 기반의 수정 및 보완을 통해 최종 설계원리를 개발하였다. 이를 교육 프로그램에 적용하여 운영한 후 이에 대한 학습자 반응을 분석하는 설계·개발 연구 방법론을 활용하였다. 연구 결과, 문제 제기 및 재정의, 생각 연결 및 축적, 사고 과정에 대한 성찰, 팀 활동, 사고 촉진 도구 활용, 코칭 및 퍼실리테이션, 물리적 환경 및 공간, 사고 증진 및 전이 평가 총 여덟 개의 구성요소와 이에 포함되는 스물 네 개의 설계원리를 개발하였다. 이를 국내 A 기업 교육 프로그램에 적용하고 학습자 반응을 분석한 결과, ‘생각의 유기적 연결 도모’, ‘문제 재정의 과정 등을 통한 새로운 관점의 형성’ 등이 주요 강점으로 나타났다. 주요 약점을 고려한 개선점으로는 중복된 과제로 인해 나타난 사고 확장의 제한을 극복하기 위해 다양한 사례를 기반으로 한 과제 설계가 이루어져야 한다는 점, 온라인 환경에서의 사고 도구 활용이 보다 강조되어야 한다는 점을 확인해 볼 수 있었다. The purpose of this study is to develop design principles for effectively improving creative thinking competency in corporate education. Also, it is to analyze learners’ responses to the educational program. Among various competencies, creative thinking has been considered an essential factor that leads to generating new ideas, creating values, and securing the competitiveness of companies. In order to achieve effective improvement, systematic education and training must be developed. In particular, for creative thinking ability to be enhanced optimally, the approach to integrate the strategies for creative thinking into the existing education programs should be considered. However, there is a lack of design principles for improving creative thinking by integrating it into the educational program. Using design and development research methodology including literature review, case analysis, usability test in initial implementation and experts’ review, design component and principles were derived. Also, the learners’ responses to the design principles were analyzed in a corporate education program to which the principles were applied. The design components were as follows: questions for raising and re-defining problems; connection and accumulation of thoughts; reflection for thinking process; group activity; tools of promoting thinking; coaching and facilitation; learning environment and space; evaluation of enhancement and thinking transfer. For major strengths, promoting the connection of ideas and forming new perspectives through the process of re-defining the problems were identified. For major improvement considering the weakness, task design based on various cases to overcome the limitations of the expansion of thoughts caused by overlapping tasks, and the emphasis on the use of thinking tools in the online environment were suggested.