AI 통합 논증 수업에서 고등학생들의 피드백 활용 스킴 및 수학적 논증 변화 분석 = Analyzing High School Students’ Feedback Utilization Schemes and Change in Mathematical Argumentation in an AI-Integrated Argumentation Lesson

국문 초록 (Abstract)

초개인화된 학습을 가능케 하는 인공지능(Artificial Intelligence, AI)의 발달은 수학적 논증 교육을 새로운 국면으로 이끌고 있다. 그러나 초⋅중등 교육에서 학생들의 수학적 논증을 촉진하기 위해 AI를 통합하는 방안을 탐색한 연구는 상대적으로 제한적이다. 본 연구에서는 학생들의 수학적 논증을 촉진하기 위한 AI 기반 피드백을 설계하고, 그 가능성과 한계를 확인하고자 하였다. 이를 위해 17명의 고등학생을 대상으로 교수실험을 진행하고, 학생들의 피드백 활용 스킴과 수학적 논증을 분석하였다. 도구적 접근에 따라 학생들의 피드백 배치 및 수단화 과정을 분석한 결과, 세 가지 피드백 활용 스킴(되돌아보기, 비계로 활용하기, 타당화하기)이 식별되었다. 또한, 피드백 활용 전후 학생들의 논증 변화 유형이 범주화되었다. 연구 결과를 바탕으로 학생들의 수학적 논증을 촉진하기 위한 AI 기반 피드백의 설계 및 실행과 관련된 시사점을 도출하였다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Recent advances in Artificial Intelligence (AI), which enable hyper-personalization of learning, have opened a new phase for mathematical argumentation education. However, relatively few studies have explored how AI can be integrated into K-12 classrooms to support students’ argumentation. In this study, we designed AI-based feedback to promote students’ mathematical argumentation and examined its potential and limitations. We conducted a teaching experiment involving 17 high school students and analyzed their feedback utilization schemes and mathematical argumentation. Informed by the instrumental approach, we analyzed students’ feedback instrumentalization and instrumentation processes and identified three feedback utilization schemes: Looking back, Using as scaffolding, and Validating. Furthermore, the types of change in argumentation observed before and after feedback utilization were categorized. Based on the findings, we derived implications related to the design and implementation of AI-based feedback intended to promote students’ mathematical argumentation.