인공지능 교육 플랫폼 개발을 위한 기능 및 서비스 분석

김수환(Soohwan Kim),김갑수(Kapsu Kim),김성훈(Seonghun Kim),김영식(Yungsik Kim),김재현(Jaehyoun Kim),김종범(Jongbeom Kim),김한일(Hanil Kim),김현배(Hyunbae Kim),김현철(Hyeoncheol Kim),김홍래(Hongrae Kim),박다솜(Dasom Park),박선주(SunJu Pa 한국컴퓨터교육학회 2021 컴퓨터교육학회 논문지 Vol.24 No.2

본 연구는 K-12 대상의 AI 교육 플랫폼 개발을 위한 기능 및 서비스를 제안하는 연구이다. AI 교육 플랫폼 개발을 위한 로드맵을 마련하기 위해 AI 교육의 개념, 교육과정, 온라인 플랫폼 등을 분석하였고, 전문가 검토를 통해 적절성을 판단하였다. 연구결과, AI 교육 플랫폼의 활용 대상은 유아에서 성인까지 전국민을 포괄할 필요가 있으며, 제공 콘텐츠는 인공지능, 데이터과학, 윤리 등 폭넓은 내용을 다양한 학습자의 수준을 고려하여 제공할 필요가 있는 것으로 분석되었다. 기능면에서는 웹에서 실습이 가능하고 학습자의 관심과 흥미를 반영한 다양한 데이터 셋을 제공할 필요가 있는 것으로 분석되었다. 구조면에서는 학습 및 콘텐츠 관리 시스템, 체험 및 실습지원 시스템, 데이터 관리 시스템을 구축할 필요가 있는 것으로 분석되었다. This research is a study proposing functions and services for the development of an AI education platform for K-12. In order to prepare a roadmap for AI education platform development, the concept of AI education, curriculum, and online platform were analyzed, and appropriateness was determined through expert review. As a result of this study, the target of the AI education platform needs to cover the whole country from infants to adults. In addition, it was analyzed that the provided contents need to provide a wide range of contents such as artificial intelligence, data science, and ethics in consideration of the level of various learners. In terms of function, it was analyzed that it is necessary to provide various data sets that can be practiced on the web and reflect learners" interests and interests. In terms of structure, it was analyzed that it is necessary to establish a learning and content management system, an experience and practice support system, and a data management system.

인공지능을 융합한 피지컬 컴퓨팅 프로그래밍 교육이 초등학생의 컴퓨팅 사고력에 미치는 영향

김영식(Yungsik Kim),김유성(Yoo-Seong Kim) 한국컴퓨터정보학회 2024 한국컴퓨터정보학회 학술발표논문집 Vol.32 No.1

챗GPT 등 인공지능이 일상생활에서 점차 그 활용이 확대되고 있는 시기에 교육현장에서는 인공지능 융합 교육에 대한 관심이 더욱 증대되고 있다. 이에 본 논문에서는 인공지능을 융합한 피지컬 컴퓨팅 프로그래밍 교육 방법을 제안하고 초등학생의 컴퓨팅 사고력에 미치는 영향을 분석하였다. 분석 결과 인공지능을 융합한 피지컬 컴퓨팅 프로그래밍 교육이 인공지능을 융합하지 않은 피지컬 컴퓨팅 프로그래밍 교육에 비해 초등학생의 컴퓨팅 사고력 신장에 더욱 긍정적인 효과를 나타내었음을 통계적으로 확인할 수 있었다. 본 연구의 결과를 바탕으로 보다 다양한 인공지능을 융합한 소프트웨어 교육 방법과 관련된 다양한 논의와 연구가 더욱 활발히 이루어지기를 기대한다.

지능형 스크립트 인터프리터를 이용한 Blended U-Learning System의 개발

김용범(Yongbeom Kim),정복문(Bokmoon Jung),김영식(Yungsik Kim) 한국HCI학회 2007 한국HCI학회 학술대회 Vol.2007 No.2

네트워크 화이트보드와 스크립트 인터프리터를 이용한 원격협동학습시스템의 개발

김용범(Yongbeom Kim),김영식(Yungsik Kim) 한국HCI학회 2006 한국HCI학회 학술대회 Vol.2006 No.2

정보영재의 정의적 학습양식에 기반한 온라인 프로그래밍 학습 튜터링 전략의 개발 및 적용

김지선 ( Jiseon Kim ),김영식 ( Yungsik Kim ) 한국컴퓨터교육학회 2016 컴퓨터교육학회 논문지 Vol.19 No.6

본 연구에서는 K대학교 영재교육센터의 사이버 정보영재 과정에 참여한 중등학생들을 대상으로 실시한 온라인 프로그래밍 학습에서 학습자들의 학습선호도, 즉 학습양식을 기반으로 한 튜터링 전략을 개발하고 효과성을 검증하였다. 온라인 프로그래밍 학습이 튜터와의 교류를 통해 학습이 이루어지는 학습 환경임을 고려하여, 정의적 학습양식인 Grasha-Reichmann의 학습양식을 활용하였다. 이러한 학습양식을 기반으로 한 튜터링 전략 요소로 온라인 학습활동과 피드백을 도출하고 이를 기반으로 온라인 학습단계별 튜터링 전략을 개발하였다. 이에 대한 효과성 검증을 위해, 중등학생 173명을 대상으로 12주에 걸쳐 6차시 총 20시간 동안 C언어 프로그래밍 학습을 실시하였다. 효과성 분석 결과, 학습양식을 기반의 튜터링 전략을 적용한 실험집단이 기존의 일반적인 튜터링 전략을 적용한 통제집단보다 성취도와 튜터에 대한 인식에서 유의하게 차이가 발생했음을 확인하였다. In this study, learning preferences of the informatics gifted participating in on-line programming practice has been investigated and the tutoring strategy based on learning styles was developed and verified its effectiveness. On-line programming learning is the environment in which learning is done through interaction with a tutor. For determination of the students` learning styles, Grasha-Reichmann`s learning style was utilized. Key elements, learning activity and feedback, of tutoring strategy were derived based on learning style and developed on-line programming learning tutoring strategy. To verify the effectiveness, six-class period of learning C-language of 173 middle and high school students based on learning styles was applied for 12 weeks. As a result, the experiment group applied with a tutoring strategy based on the learning style showed significant improvements in terms of satisfaction and achievement than the control group.

교수내용지식을 위한 하이브리드 지식 표현 기법

김용범(Yongbeom Kim),오필우(Pillwo Oh),김영식(Yungsik Kim) 한국인지과학회 2005 인지과학 Vol.16 No.4

인공지능 교육 플랫폼을 활용한 피지컬 컴퓨팅 융합 초등학교 인공지능(AI)교육 자료 개발

이한종(HanJong Lee),김영식(YungSik Kim) 한국컴퓨터교육학회 2020 한국컴퓨터교육학회 학술발표대회논문집 Vol.24 No.2(A)

2016년 알파고와 이세돌의 바둑 대결 이 후, 인공지능에 대한 관심이 높아지고 각국은 인공지능 관련 기술을 선도하기 위해 다방면으로 노력하고 있다. 이에, 인공지능 교육과 관련하여 2019년 12월 과학기술정보통신부는 ‘인공지능 국가전략’을 발표하기도 하였지만 구체적인 교육 자료와 내용은 많이 부족한 상황이다. 따라서 본 연구는 인공지능 교육 플랫폼 안에서 센서와 액추에이터를 통해 가상세계와 현실세계를 물리적으로 연결할 수 있는 피지컬 컴퓨팅의 장점을 활용하여 새로운 피지컬 컴퓨팅 융합 인공지능 교육 자료를 개발하여 제시하고자 하였다. 본 연구 내용을 기반으로 다음과 같이 제언하였다. 첫째, 더욱 다양한 인공지능 교육 플랫폼에서의 피지컬 컴퓨팅 교구 확장성을 탐색할 필요가 있다. 둘째, 개발된 교육 자료를 초등학생을 대상으로 실제 적용하고 그 효과성을 검증할 필요가 있다.

디지털학습 환경에서의 활용을 위한 게임화이론에 근거한 배지 시스템의 제안

정복문 ( Bokmoon Jung ),김영식 ( Yungsik Kim ) 충남대학교 교육연구소 2017 교육연구논총 Vol.38 No.4

본 연구의 목적은 게임화이론에 근거하여 디지털 학습 환경에서 활용할 수 있는 학습자 중심의 배지 시스템을 제안하는 것이다. 이러한 목적을 달성하기 위해 게임화 이론을 검토하고 비교하였으며 이 과정을 통하여 배지 시스템에 대한 이론의 함축적 의미를 도출하여 시스템에 반영하였다. 디지털 학습 환경에서 배지는 첫째, 메시지 포럼과 같은 온라인 커뮤니티에서의 사회적 상호 작용을 인식하고 둘째로, 공동 및 협력 작업을 촉진하며 셋째로, 잠재적으로 우호적인 경쟁을 유발한다. 넷째로, 저장된 목록으로서 영구적인 메타 배지를 제공하며 다섯째로, 개별화된 추가적 콘텐츠와 같은 특별 권한을 제공한다. 마지막으로 성취 또는 역량과 같은 능력, 학습 목표와 같은 하위 능력, 그리고 평가를 지원하는 기능을 한다. 본 연구에서 제안된 배지 시스템은 (1) 능력, 자율성 및 관련성에 대한 감정을 목표로 둠으로서 동기를 부여하고, (2) 노력, 기술 및 성취를 인식하고 보상을 주어 자기 효능감을 증가시키며, (3) 사회적 상호작용을 증가시키고, (4) 자기 주도적 학습을 지원하기 위한 목표의 설정을 향상 및 증가시키며, (5) 피드백 및 반성 (reflection) 활동을 증가시키고, 마지막으로 코스 및 프로그램 이외의 데이터를 소비하는 학습자에게 자격 증명의 기능을 할 것으로 기대된다. The objective of this study was to design a learner-centered badge system for a digital learning environment based on gamification theories. In order to achieve this objective, current theories in gamification were reviewed, compared, and integrated into a system. Badges in the digital learning environment are expected to do the following: (1) be recognized in social interactions in online communities, such as message forums; (2) stimulate collaboration and, potentially, friendly competition; (3) be publicly visible/displayed, including as credentials; (4) permanent and meta badges can be stored in a list; (5) provide privileges, such as additional personalized content; (6) support capabilities such as outcomes or competencies, sub-capabilities such as learning objectives, and assessments. The proposed badge system in this study was explained in detail, covering interoperability, delivery, and instructor/avatar. In conclusion, the proposed badge system shall do the following: (1) motivate by targeting feelings of competence, autonomy, and relatedness; (2) recognize and reward effort, skill, and achievement, and increase self-efficacy; (3) increase social interaction, including cooperation, collaboration and competition; (4) increase goal setting to support self-regulated learning; (5) increase feedback and reflection; (6) provide credential capabilities to consumers of that data beyond courses and programs.

초등학교 소프트웨어교육에서 교구와 학습자 수준에 따른 컴퓨팅사고력 향상도 비교

이영재(YoungJae Lee),김영식(Yungsik Kim) 한국컴퓨터교육학회 2020 컴퓨터교육학회 논문지 Vol.23 No.2

소프트웨어교육의 중요성이 강조되면서, 초등학생의 컴퓨팅사고력 향상을 위한 다양한 교육이 이루어지고 있다. 하지만 선행연구들을 살펴보면 특정 환경이나 학습자만을 고려한 경우가 많아 학교현장에 적용하는 것에 한계가 있다. 따라서 본 연구에서는 교과서의 내용을 바탕으로 학습자에게 영향을 미칠 수 있는 요인인 교구와 컴퓨팅 사고력에 대한 학습자 수준이라는 특성을 고려한 교수·학습활동을 구성하여 소프트웨어교육을 실시하고, 학습자들의 컴퓨팅사고력 향상도 비교를 통해 효과적인 소프트웨어교육 방법의 방향을 제안하였다. 연구결과 교구와 학습자 수준에 따라서 컴퓨팅사고력 향상에 차이가 있는 것으로 나타났는데 구체적으로 활용 교구에 있어서는 비주얼 프로그래밍과 언플러그드 방식을 활용한 교수·학습활동이 보다 효과적이었으며 학습자 수준에 따라서는 사전검사에서 컴퓨팅사고력의 수준이 낮은 것으로 평가된 학생들이 상대적으로 높은 향상도를 보였다. 이러한 경향은 초등학교 소프트웨어교육에서 교수·학습활동을 구성함에 있어 다양한 학습요인을 고려할 필요성이 요구된다고 보인다. As the importance of software education is emphasized, various educations for improve the computational thinking of elementary school students are being provided. However, there are many limitations that apply to the school at preceding studies. because they were invented for specific environment or students. Therefore, in this study, software education was conducted by constructing teaching-learning activities in consideration of the characteristics of students such as teaching aids and level of computational thinking ability, which can influence students based on the contents of textbooks. Through the comparison about computational thinking improvements, this study tried to suggest the direction of effective software education method. As a result, there are differences in computational thinking improvements according to the student’s level and used teaching aids. Specifically, visual programming and unplugged type teaching-learning activities were more effective in teaching aids, and according to the level of students, students with low level of computing thinking in pre-inspection showed relatively high improvement. This tendency suggests that it is necessary to consider various learning factors in designing teaching-learning activities in elementary software education.

머신비전 기술을 활용한 로봇 프로그램 개발

홍지연(Ji-Yeon Hong),김영식(Yungsik Kim) 한국컴퓨터교육학회 2020 한국컴퓨터교육학회 학술발표대회논문집 Vol.24 No.2(A)

인공지능 교육이 점차 중요하게 다루어지면서 2020년 5월 교육부는 정보·AI 역량을 기르고 차세대 교육 기반을 조성하기 위해 정보교육 종합계획을 발표하였다. 본 계획에 따르면 초등학교 1학년에서부터 ICT 활용교육을 시작하여 5-6년군에서 정보·AI 교육을 체계적으로 실시하여 어릴 때부터 4차 산업혁명에 대비한 필수 역량을 함양하고자 한다. 이에 이미 2015 개정교육과정을 통해 소프트웨어 교육을 초등 단계에서부터 의무화하였다. 또한 2020년부터 소프트웨어 교육뿐 아니라 AI 교육을 위한 선도학교 운영 및 선도교사 양성을 위한 연수가 진행되며 소프트웨어 교육과 AI 교육을 통해 미래 사회에 대비한 교육을 준비하고 있다. 여러 논문을 통해 컴퓨팅 사고력을 함양시키는 다양한 소프트웨어 교수학습 방법 중 로봇을 활용한 소프트웨어 교육은 구체적 조작기에 있는 학생들의 학습에 대한 관심을 높이고 창의적 문제해결력 증진에 효과가 있음이 검증되었다. 이제는 창의적 문제해결력과 AI 소양을 함께 증진해야 하는바 기존 로봇 활용 소프트웨어 교육에 머신비전 기술을 접목한 교육 프로그램을 개발하여 창의적 문제해결력은 물론 AI 소양을 함께 증진시킬 필요가 있다. 따라서 본 연구에서는 머신비전 기술을 활용한 로봇 프로그램을 개발하여 보다 효율적인 소프트웨어 및 AI 교육의 대안을 제시하고자 한다.