해커톤 기반 인공지능융합교육 프로그램 개발 및 적용

국문 초록 (Abstract)

4차 산업 혁명이 도래하고 사회의 모습이 크게 변화되고 있으며 새로운 시대에 요구하는 인재상도 변화되고 있다. 현재 새로운 인재의 가장 중요한 소양 중 하나는 바로 소프트웨어 및 인공지능 소양이고 우리나라를 비롯한 세계 각국 에서는 이와 관련한 교육을 실시하고 있다. 이와 관련하여 우리나라에서는 2015개정교육과정을 시작으로 소프트웨어교육을 실시하고 있으며 앞으로 적용될 2022개정 교육과정에서는 인공지능교육을 실시할 예정이다. 그 동안 교육 현장에서는 소프트웨어교육 및 인공지능교육과 관련된 다수의 연구가 있었으며 기존의 교육에서는 학생들이 수동적이고 일방적인 학습이 이루어진다라는 한계점이 있었다.
이에 본 논문에서는 새로운 사회의 변화와 시대 요구에 따라 관련 내용들을 연구하고 해커톤 기반 인공지능융합교육 프로그램을 개발하여 적용하고자 하였다. 그리고 개발된 프로그램을 적용하여 그 효과성을 검증하여 연구내용을 일반화하고자 하였다.
본 연구에서 프로그램개발은 분석 단계, 설계 단계, 개발 단계, 실행 단계, 평가 단계로 총 5단계로 진행하였다.
분석 단계에서는 프로그램을 개발하기 위한 기초 자료로 학습자의 환경, 교수학습 환경, 교육과정 및 관련 내용을 분석하였다.
설계 단계에서는 프로그램의 목표 및 평가를 설정하고 전체적인 프로그램의 구조를 설계하였다.
개발 단계에서는 프로그램의 교수 학습 과정안 및 교수 자료를 개발하고 전문가 집단을 대상으로 본 프로그램에 대한 타당도 검증을 실시한 뒤 수정 보완하는 과정을 실시하였다.
실행 단계에서는 초등학교 학생 9명을 대상으로 본 프로그램을 적용하였다. 프로그램은 창의적 체험 활동 시간을 활용하였고 2일간 12차시를 적용하였다.
평가 단계에서는 프로그램을 적용하기 전과 후에 학생들의 인공지능 소양을 측정하였으며 학생들을 대상으로 수업에 대한 만족도를 조사하였다,
해커톤 기반 인공지능융합교육 프로그램을 적용한 결과 초등학생의 인공지능 소양 향상이 인공지능 전 영역에 있어 유의미한 결과가 있었으며 수업의 만족도조사 결과 흥미도, 유익한, 난이도, 만족도가 초등학생들에게 적절하다고 판단되었다.
적은 학생 수와 교구의 사용, 창의적체험활동 시간의 제한적 활용 등으로 인한 일반화의 어려움이 있다. 좀 더 많은 학생 수를 대상으로 한 후속 연구가 필요하다.
본 연구에서 개발한 해커톤 기반 인공지능융합 교육 프로그램과 같은 사례를 추가적으로 연구하고 확장시켜 교육 연구를 진행한다면 4차 산업혁명 시대에 발맞춘 인재로 양성하는 데 도움이 될 것으로 기대한다.

목차 (Table of Contents)

• Ⅰ. 서론 1
• 1. 연구의 필요성 및 목적 1
• 2. 연구 과제 3
• 3. 연구의 제한점 3
• Ⅱ. 이론적 배경 4
• 1. 인공지능과 교육 4
• 1.1 인공지능의 개념 4
• 1.2 인공지능융합교육 9
• 1.3 페퍼트 구성주의 9
• 2. 해커톤 12
• 2.1 해커톤의 진행과정 14
• 2.2 해커톤과 프로젝트 학습 15
• Ⅲ. 프로그램 개발 17
• 1. 개발 방향 17
• 2. 개발 절차 17
• 3. 분석 단계 18
• 3.1 학습자 분석 18
• 3.2 교수학습환경 분석 20
• 3.3 교육과정 분석 21
• 3.4 교구 분석 26
• 4. 설계 단계 30
• 4.1 목표 설계 30
• 4.2 차시별 학습 내용 설계 31
• 5. 개발 단계 32
• 5.1 교수 학습 자료 개발 32
• 5.2 전문가 검토 35
• Ⅳ. 연구 방법 39
• 1. 연구 대상 39
• 2. 연구 설계 39
• 3. 연구 도구 40
• 3.1 인공지능 소양 검사 도구 40
• 4. 연구 적용 41
• 5. 결과 및 평가 54
• 5.1 인공지능 소양 변화 54
• 5.2 수업 만족도 결과 분석 57
• Ⅴ. 결론 및 제언 59
• 1. 결론 59
• 2. 제언 60
• 참고문헌 61
• Abstract 63
• 부록 66