생성형 인공지능을 활용한 건설 기술 프로젝트 수업이 중학생의 창의적 문제해결력에 미치는 영향 = The Impact of Construction Technology Project Class using Generative AI Tools on Middle School Students’ Attitudes toward Creative Problem Solving

국문 초록 (Abstract)

본 연구는 중학교 건설 기술 수업에서 건설에 필요한 요소들을 변화시켜 다양한 건설물을 상상해보고, 이를 생성형 인공지능을 활용하여 건설 구조물 이미지로 구현해보는 수업이 중학생의 창의적 문제해결력에 미치는 영향에 대하여 알아보고자 한다. 이를 위해 ADDIE 모형을 기반으로 건설 기술 프로젝트 수업을 개발하였으며 실험집단, 통제집단 학생에게 개발한 프로그램을 적용한 후, CPSPI(창의적 문제해결 프로파일 검사) 도구로 사전· 사후 검사를 실시하여 교육 프로그램의 적용 효과를 분석하였다.
본 연구에서는 중학생의 접속 및 사용의 용이성과 한국어 사용자 인터페이스를 고려하여 프로그램에 적합한 생성형 인공지능 모델로 ‘뤼튼’을 선정하였으며 중학생을 대상으로 생성형 인공지능을 활용한 건설 기술 프로젝트 수업을 7차시로 개발하고 적용하였다. 프로그램 개발 과정에서 기술 교사 13인을 대상으로 전문가 검토를 실시하였고, 설문 결과로는 수업 설계의 타당성, 차시 구성의 적절성, 수업의 연계성, 교육 현장 적용 가능성 측면에서의 모든 설문 문항이 CVR 기준값을 초과하여 타당성을 확보하였다.
본 프로그램은 경기도 안양시 Y중학교 2학년 2개 학급 총 46명을 대상으로 2주 동안 실시되었고 실험집단에는 생성형 인공지능을 활용한 건설 기술 수업을, 통제집단에는 기존의 교수방식으로 진행된 건설 기술 수업을 적용하였다. 학생들은 건설 기술의 이론과 실습을 통합적으로 경험하며 다양한 건축물 이미지를 생성하였고, 특히 실험집단 학생들은 창의적인 아이디어를 바탕으로 생성형 인공지능을 활용한 다양한 결과물을 산출하였다.
통계 결과를 살펴보면 정량적 평가에서 실험집단의 경우에는 창의적 문제해결력의 하위 요인 중 ‘문제발견 및 분석’, ‘실행계획’, ‘실행’, ‘설득 및 소통 영역’에서 유의미한 차이를 보였다. 반면, 통제집단의 경우에는 ‘아이디어 생성’, ‘설득 및 소통’ 영역에서 유의한 차이를 보였다. 정성적 평가에서 학생들은 창의성 실현에 대한 만족도 및 건축에 대한 인식과 흥미도 향상, 인공지능 활용에 대한 자신감을 표현하였다.
본 연구는 학생들이 다양한 건축물을 마음껏 상상해보고 인공지능을 활용하여 해당 건축물의 이미지를 생성해보는 수업이 학생들의 창의적 문제해결력에 미치는 영향을 알아보고자 하였다. 통계 결과를 통해 생성형 인공지능이 건설 기술 교육에서의 학습 동기를 강화하고, 창의적 문제해결력을 높이는 효과적인 도구로 활용될 수 있음을 시사한다.

목차 (Table of Contents)

• Ⅰ. 서 론 1
• 1. 연구의 필요성 및 목적 1
• 2. 연구문제 2
• 3. 연구의 제한점 3
• Ⅱ. 이론적 배경 4
• 1. 생성형 인공지능 4
• 2. 프로젝트 학습 5
• 3. 창의적 문제해결 6
• 4. 선행연구 7
• 가. 기술 교과에서 건설 기술 영역 관련 7
• 나. 인공지능을 활용한 건설 교육 관련 9
• 다. 인공지능을 활용한 건축 전공 분야 관련 10
• Ⅲ. 연구 방법 및 절차 12
• 1. 연구대상 12
• 2. 연구방법 12
• 3. 연구절차 13
• 가. 분석 14
• 나. 설계 16
• 다. 프로그램 개발 18
• Ⅳ. 프로그램 적용 및 평가 26
• 1. 프로그램 적용 대상 26
• 2. 프로그램 적용 일정 26
• 3. 프로그램 적용 27
• 가. 1차시 27
• 나. 2차시 28
• 다. 3차시 29
• 라. 4차시 31
• 마. 5차시 33
• 바. 6차시 35
• 사. 7차시 36
• 4. 프로그램 적용 결과 및 분석 38
• 가. 정량적 분석 38
• 나. 정성적 분석 44
• Ⅴ. 결론 및 제언 48
• 1. 결론 48
• 2. 제언 51
• 참고문헌 53
• ABSTRACT 55
• 부록 58