RAG 기반 생성형 AI 어시스턴스 프로그램 개발과 AI 피지컬 컴퓨팅 프로젝트 학습의 적용 = Development and Application of a Teaching and Learning Model for AI Physical Computing Projects Utilizing RAG-based Generative AI Assistance

국문 초록 (Abstract)

본 연구는 고등학교 2학년을 대상으로 RAG(Retrieval-Augmented Generation) 기반 피지컬 컴퓨팅 AI 어시스턴스와 이를 활용한 효과적인 프로젝트 학습 활동을 위한 교수학습지도안 개발 및 적용하여 학생들에 대한 교육 프로그램의 효과성을 검증하기 위하여 수행되었다. 본 연구에서는 특정 학교에서 자주 발생하는 학생들의 피지컬 컴퓨팅 질문 데이터를 수집하여 RAG 기반의 피지컬 컴퓨팅 AI 어시스턴스를 개발하고 공유하여 특정 집단의 성공적인 교육 목표 도달에 대한 효과성을 검증하였다.
본 연구를 통하여, 고등학교 2학년 학생을 대상으로 RAG 기반의 피지컬 컴퓨팅 AI 어시스턴스와 함께 프로젝트 학습 적용을 위한 교수학습지도안을 개발하여 피지컬 컴퓨팅 프로젝트 학습에 적용하였으며 그 결과, 학생들이 AI 어시스턴스를 활용하여 프로젝트 학습 활동을 전개할 경우 피지컬 컴퓨팅 센서 기초 활용 능력과 응용 프로그램 제작 능력이 향상되었으며 자기주도적인 심화 학습 활동을 유도하는 유의미한 결과를 보임을 확인하였다. 또한 프로젝트 학습을 지도하는 지도교사들도 해당 기술을 통해 보다 효과적인 지도와 피드백 제공이 가능하였고 다른 교과 영역에까지 확대하여 적용할 수 있는 가능성을 확인하였다.

목차 (Table of Contents)

• Ⅰ. 서 론 1
• 1. 연구의 필요성 및 목적 1
• 2. 연구문제 2
• Ⅱ. 이론적 배경 3
• 1. LLM 3
• 2. RAG 4
• 3. Embedding 5
• 4. 벡터 데이터베이스 6
• 5. LangChain 8
• 6. 선행연구 9
• Ⅲ. 연구 방법 및 절차 12
• 1. 연구대상 12
• 2. 연구방법 12
• 3. 연구절차 12
• 가. 분석 12
• 나. RAG 기반 피지컬 컴퓨팅 AI 어시스턴스 개발 18
• 다. AI 어시스턴스를 활용한 교수학습지도안 개발 23
• Ⅳ. 프로젝트 학습 적용 및 평가 31
• 1. AI 어시스턴스를 활용한 프로젝트 학습의 적용 31
• Ⅴ. 결론 및 제언 38
• 1. 결론 38
• 2. 제언 39
• 참고문헌 40
• 외국어초록 40
• 부록 43