인공지능 코딩 교육 도구를 활용한 초등학교 영어교과 기초학력 향상 수업 프로그램 개발 = Development of an Educational Program to Improve the Basic Academic Ability of Elementary School English Curriculum Using Artificial Intelligence Coding Education Tools

국문 초록 (Abstract)

본 연구의 목적은 인공지능 코딩 교육 도구를 활용한 초등학교 영어교과 기초학력 향상 수업 프로그램의 개발이다.
인공지능 기술의 급진적 발달로 인하여, 사회 여러 분야에서 인공지능을 활용한 다양한 서비스를 개발하여 적극적으로 활용하고 있다. 이와 같은 사회적 변화 추세는 교육현장에도 여러 영향을 주었다. 특히, 2022 개정 초등학교 실과교육과정에는 ‘디지털 사회와 인공지능’ 내용 영역이 도입되었으며, 인공지능과 관련한 내용 요소들이 포함되었다. 이러한 시대적 흐름을 보았을 때, 인공지능과 관련한 내용을 교육현장에 적용하기 위한 다양한 수업 프로그램 사례는 더욱 필요하다고 할 수 있다. 또한, 인공지능을 교과와 융합하였을 때 학습자들의 교육적 성과를 향상시킬 수 있다는 다양한 연구 사례도 제시되고 있다.
본 연구에서는 이러한 변화를 반영하여, 학습자들의 기초학력 향상을 위한 인공지능융합 영어교과 기초학력 향상 수업 프로그램을 개발하였다. 수업 프로그램 개발을 위하여 5개월 간 이론적 배경과 선행연구 사례 및 문헌 자료를 탐구하였으며, 이후 3개월 간 연구계획을 보완하고 영어교과 기초학력 향상을 위한 수업 프로그램을 제작 및 재구성 하였으며, 이후 4개월 간 초등학습자들에게 적합한 인공지능 코딩교육 도구를 선정하여 수업 프로그램을 개발 및 적용하였다.
본 연구에서의 학습주제는 ‘학습자가 스스로 코딩활동을 통해 제작한 인공지능 영어 사전을 활용하여 간단한 영어 단어와 표현을 이해하고 활동하기’이며, 연구의 결과물은 앱 인벤터(App Inventor) 플랫폼을 활용하여 인공지능 이미지 인식 및 음성 인식 영어사전을 제작하고, 이를 영어교과 기초학력 향상 수업 프로그램에 적용해 보는 수업자료이다. 수업 프로그램은, 6차시 동안 DMM(시연중심) 학습모형과 CT-CPS(컴퓨팅 사고력 기반 창의적 문제해결) 학습모형을 활용하여 인공지능 이미지 인식 및 음성 인식 영어사전을 코딩하고, 이어서 4차시 동안 정서기반 영어 교수학습모형을 활용하여 영어교과 기초학력 향상 수업 프로그램에 인공지능 사전을 도입하여 활동하는 구성의 총 10차시의 교육자료로 개발하였다.
인공지능융합교육이 교육현장에 도입되는 추세를 반영한 본 연구를 통해, 보다 다양한 인공지능 융합 수업 프로그램에 대한 연구가 이루어지기를 기대한다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

The purpose of this study is to develop a educational program that improves the basic academic ability of elementary school English curriculum using artificial intelligence coding education tools.
Due to the rapid development of artificial intelligence technology, it is actively utilized by the development of various services using artificial intelligence in various fields of society. This trend of social change has also had a number of impacts on the field of education. In particular, the elementary school practical arts curriculum revised in 2022 introduced the areas of ‘digital society and artificial intelligence’ and included elements related to artificial intelligence. Given this trend of the times, more examples of various educational programs are needed to apply contents related to artificial intelligence to the field of education. There are also proposed examples of various studies that show that combining artificial intelligence with the curriculum can improve learners’ educational performance.
In reflection of these changes, this study developed educational programs to improve the basic academic ability of the English curriculum through the convergence of artificial intelligence to improve the basic academic ability of learners. For the development of the educational program, this study explored the theoretical background, cases of preceding studies and literature materials for 5 months, supplemented the research plan for the next 3 months, produced and reconstructed the educational program to improve the basic academic ability of the English curriculum, and developed and applied artificial intelligence coding education tools suitable for elementary school students for the next 4 months.
The study's instructional theme is 'utilizing an AI English dictionary created through learner-generated coding activities to understand and engage with simple English words and expressions.' The study outcome is instructional material developed using the App Inventor platform, which incorporates AI image recognition and speech recognition into an English dictionary, applied in an English curriculum to enhance students' foundational academic skills. The instructional program was developed over a total of 10 sessions, with 6 sessions dedicated to the integration of the DMM (Demonstration-Modeling-Making) learning model and the CT-CPS (Computational Thinking-based Creative Problem Solving) learning model. During these sessions, students engaged in coding activities to create an AI image recognition and speech recognition English dictionary. In the subsequent 4 sessions, an emotion-centered English instructional model was employed to introduce the AI dictionary into the English curriculum, aimed at enhancing students' foundational academic ability.
It is expected that studies of more diverse artificial intelligence convergence educational programs will be conducted through this study that reflects the trend of artificial intelligence convergence education introduced into the field of education.

목차 (Table of Contents)

• Ⅰ. 개발방향 및 목적 1
• 1. 인공지능 융합 영어교과 기초학력 향상 수업 프로그램 개발의 필요성 1
• 2. 연구의 목표 5
• Ⅱ. 이론적 배경 6
• 1. 영어교과 기초학력과 영어학습부진아동의 정의 6
• 2. 영어학습부진아동의 특징 6
• 3. 교육에서의 인공지능 9
• 4. 컴퓨팅 사고력 11
• 5. 인공지능 코딩 교육 플랫폼 15
• 가. 스크래치 3.0 기반의 머신러닝포키즈(Machine Learning for Kids, ML4K) 15
• 나. 엔트리(Entry) 17
• 다. 엠블록(mBlock) 19
• 라. 앱 인벤터(MIT App Inventor 2) 20
• 6. 교육과정 분석 및 선행연구 고찰 24
• 가. 2022 개정 교육과정 분석: 인공지능을 중심으로 24
• 나. '학교에서 만나는 인공지능 수업'에서 제시하는 인공지능 교육의 목표와 영역, 내용요소 27
• 다. 인공지능 활용 기초학력 지도에 관한 선행연구 고찰 30
• Ⅲ. 수업 프로그램의 개발 및 적용 32
• 1. 수업 프로그램 설계 및 검사도구 32
• 가. 수업 프로그램의 설계 32
• 나. 검사도구 33
• 2. 교수학습모형 34
• 가. DMM(시연중심) 모형 34
• 나. CT-CPS(컴퓨팅 사고력 기반 창의적 문제해결) 모형 36
• 다. 정서기반 영어 교수학습모형 39
• 3. 전문가 검토 42
• 4. 수업 프로그램의 개발과정 및 적용과정 46
• 가. 개발과정 46
• 나. 인공지능 영어 학습 도구 개발에 사용하는 플랫폼 47
• 다. 수업 프로그램의 구성 및 적용 49
• Ⅳ. 적용 결과 70
• 1. 사전사후 정의적 영역 측정 결과 70
• 2. 사전검사(기초학력진단평가)와 사후검사(기초학력향상도평가) 결과 71
• Ⅴ. 기대 효과 및 제언 72
• 참고문헌 74
• ABSTRACT 77
• 부록 80