가정 교과 융합 인공지능 교육 프로그램 개발 연구 = A Study on the Developement of the Artificial Intelligence Education Program for Home-Economics Convergence

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Artificial intelligence has emerged as a key technology of the 4th industrial revolution, and the government announced the "Artificial Intelligence National Strategy" at a Cabinet meeting in December 2019, with the main contents of fostering artificial intelligence talent, education for public artificial intelligence, and comprehensive use of artificial intelligence. The ability to communicate with AI and use AI will become an essential culture in the future as AI becomes more common throughout human life, and collaboration between humans and AI is becoming a big concern. Innovative changes in the national curriculum, education methods and content are needed as the ability to use AI in the right place as needed and new capabilities to coordinate and cooperate with AI by communicating with AI are needed.
AI literacy includes the ability to understand and utilize the technology of AI, to communicate with society through it, and to think critically. The direction of AI education should be to have AI literacy from the perspective of AI users, not to educate all students who learn as artificial intelligence experts. AI literacy education can be conducted as convergence education with AI in general subjects. In this study, in order to present the direction of general subjects and artificial intelligence convergence education, the 8 period program of 4 theme was developed by converging the contents of the home economics subject, programming of the computer science, and AI. The curriculum convergence artificial intelligence-literacy model was developed to suggest the direction of how to operate when various subjects are fused and taught, and a guidance plan was developed according to the seven-step artificial intelligence-literacy teaching and learning model. The development program was conducted on 103 first-year students of Middle School and the effectiveness was verified through before tests and after test when the program was implemented. After applying the program, there was a significant difference in the response of 11 out of 14 questions, so the positive effectiveness of the program was verified. It can be said that the curriculum convergence artificial intelligence education program can have a positive effect on the value recognition of artificial intelligence, the efficacy of artificial intelligence, and the cultivation of artificial intelligence literacy. This study is meaningful in presenting the direction of subject convergence artificial intelligence education for middle school students. There is still a lack of research on the application of artificial intelligence education programs for middle school students. If you are in charge of AI education only in the in Computer Science subject, you cannot sufficiently be capable the demand for education suitable for the upcoming artificial intelligence age. At the middle school level, cultivation of AI literacy should be the goal of education, not education to train AI developers. To this end, continuous efforts to educate by converging with AI in not only Computer Science but also general subjects are required. This is what this study suggests.

국문 초록 (Abstract)

최근 인공지능은 4차 산업혁명의 핵심기술로 급부상했고 정부는 2019년 12월 국무회의에서 인공지능 인재 양성 및 국민 인공지능 교육, 산업 전반의 인공지능 활용 전면화 등을 주요 내용으로 하는 ‘인공지능 국가전략’을 발표했다. 인공지능(AI)과 소통하고 인공지능(AI)을 활용할 줄 아는 능력은 인간의 삶 전반에 AI가 보편화될수록 미래의 필수 교양이 될 것이고 인간과 AI의 협업이 큰 관심사가 되고 있다. AI를 필요에 따라 적재적소에 활용할 줄 아는 능력과 AI와 소통하여 AI를 조정하고 협력할 수 있는 새로운 역량이 필요해짐에 따라 국가 교육과정 및 교육 방법과 내용에 혁신적 변화가 필요하다. 일반적으로 AI 교육이라고 하면 ‘정보’ 교과에 국한된다는 인식이 있지만 정보 교과에서만 AI 교육을 담당한다면 앞으로 다가올 인공지능 시대에 맞는 교육 수요를 충분히 감당할 수 없다. 특히 인공지능(AI)와 협업하고 소통해야하는 시대적 요구에 부응하기 위해서는 AI 개발자 양성과정과 별도로 AI 리터러시 함양을 목적으로 하여 모든 교과에서 AI를 융합하려는 시도가 필요하다.
흔히 문해력이라고 표현하는 ‘리터러시’라는 개념은 요즘 지식에 접근하고 어떤 대상과 의사소통할 수 있는 잠재력으로 사용되어 다양한 분야의 스킬 세트를 정의하는데 적용이 되고 있다. AI 리터러시는 AI라는 기술 매체를 이해하고 활용할 수 있는 능력, 이를 통해 사회와 소통할 수 있는 능력, 비판적 사고를 할 수 있는 능력을 포함한다. 초·중등학교에서 AI 교육의 방향은 배우는 모든 학생들을 인공지능 전문가로 길러내는 것이 아닌 AI 사용자의 입장에서 AI 리터러시를 함양할 수 있도록 하는 것이어야 한다. AI 리터러시 교육은 인공지능 과목에서 뿐만 아니라 일반 교과에서도 AI와 융합 교육으로도 진행될 수 있다. 본 연구에서는 일반 교과에서 AI 융합 교육의 방향성을 제시하기 위해 일반 교과 중 가정 교과의 내용과 정보 교과의 프로그래밍, AI를 융합하여 8차시의 프로그램을 개발하였다. 교과 융합 AI 리터러시 모델을 개발하여 여러 과목이 융합해서 수업을 할 때 어떻게 운영할 수 있는지 방향을 제시하였고 7단계로 이루어진 AI 리터러시 교수-학습 모델에 따라 지도안을 개발하였다. 개발 프로그램은 중학교 1학년 학생 103명을 대상으로 진행되었으며 프로그램 실시 전, 후 검사를 통하여 효과성을 검증했다. 프로그램 적용 후 14개 문항 중 11개 문항의 응답에서 유의한 차이가 있어 프로그램의 효과성이 검증이 되었다. 교과 융합 인공지능 교육 프로그램은 인공지능의 가치인식, 인공지능 효능감, 인공지능 리터러시 함양에 긍정적인 영향을 줄 수 있다고 할 수 있다. 본 연구는 중학생 대상 교과 융합 인공지능 교육의 방향성을 제시하는데 의의가 있다. 아직 중학생 대상 인공지능 교육 프로그램 적용에 대한 연구가 부족한 실정이다. 추후 연구로는 일반 교과에서 AI와 융합하여 교육하려는 지속적인 노력이 필요하다. 이것이 본 연구가 시사하는 바이다.

목차 (Table of Contents)

• Ⅰ. 서론 1
• 1. 연구의 필요성 및 목적 1
• 2. 연구 문제 3
• 3. 연구의 제한점 3
• 4. 용어의 정의 4
• Ⅱ. 이론적 배경 6
• 1. 역량과 AI 리터러시 6
• 2. 인공지능(AI)교육 13
• 3. 선행 연구 분석 22
• Ⅲ. 연구 방법 24
• 1. 가정 교과 융합 인공지능 교육 프로그램 개발 절차 24
• 2. 가정 교과 융합 인공지능 교육 프로그램 적용 및 분석 25
• Ⅳ. 연구 결과 29
• 1. 가정 교과 융합 인공지능 교육 프로그램 개발 29
• 2. 가정 교과 융합 인공지능 프로그램 적용 효과 38
• Ⅴ. 결론 및 제언 47
• 1. 결론 47
• 2. 제언 49
• 참고 문헌 51
• 영문 초록 55
• [부 록 1] 57
• [부 록 2] 82