추지연 / 부산대학교 / AI기반 융합교육 프로그램 개발 및 적용: 예비교사 및 현직교사를 중심으로 / 40,000 / 24개월 / 2025 박사과정생연구장려금지원사업
연구목표:
▪최근 인공지능(AI), 메타버스 등 디지털 기술의 발전으로 사회 구조 전반을 변화시키고 있으며, 교육환경은 급격하게 변화하고 있다. 교육부는 전 교과에 인공지능을 활용하여 수업의 질을 높이고자 방향을 제시하였다. 교육에서 인공지능은 교육혁신을 이끌며, 교육적 활용 범위를 확장시키고 있다. 교육현장의 인공지능 활용은 교육방법의 효율성과 개별 학습자의 상태 진단 및 예측을 가능하게 한다는 점에서 전통적인 교육과는 차별화된 혁신을 가져올 수 있다.
▪예비교사 대상 AI기반 융합교육 연구들은 인공지능 역량 향상을 위하여 교육과정 탐색과 교수학습 방법의 필요성을 강조하고 있다. AI기반 융합교육 실천을 위해 교사의 역량은 무엇보다 중요하다. 또한, 교과에서 다루는 과제를 인공지능의 지식과 기술을 활용하여 수업지도안을 설계하는 능력이 필요하다. 하지만, 교과 관련 챗봇 개발이나 활용에만 초점을 두어 교육현장에 AI기반 융합교육 프로그램 개발 연구는 부족하다. AI기반 융합교육이 예비교사 및 현직교사를 대상으로 할 때 효과적으로 실현될 수 있으며 교육의 확산 측면에 효율적일 수 있을 것이다.
▪종합하면, 정보교육을 전공하지 않는 예비교사, 현직교사들에게 AI기반 소양교육은 필수적이다. 교육부는‘초·중등 예비교원 AI 역량 강화사업’을 추진하여 AI 내용을 반영한 실무형 교육을 추진하고 있다. 그러나, 지금까지 AI기반 융합교육 프로그램 개발과 핵심가치, 프로세스, 지원요소를 도출하는 체계적인 교육프로그램 개발 연구는 미진한 상황이다. 따라서, 인공지능 융합교육의 내실화와 교육현장에 실행할 수 있는 AI기반 융합교육 프로그램 개발 및 적용의 필요성이 제기된다.
▪기존의 연구와 정책들은 주로 인공지능 도입의 필요성을 강조하거나 개별적인 기술 활용 사례를 다루는 데 그치는 경우가 많다. 이는 교과와 인공지능의 융합을 통해 학습자 중심 교육의 방향으로 나아가야 함을 시사한다. 본 연구의 궁극적인 목표는 단순히 인공지능 기술을 배우는 것을 넘어 이를 활용하여 교과 내용을 재구성하고, AI·디지털역량, 문제해결력 등 역량을 증진시키고자 한다.
▪본 연구의 주요목표는 첫째, AI기반 융합교육을 통해 기본적으로 알고 있어야 할 인공지능 관련 지식의 수준을 파악한다. 이는 AI기반 융합교육의 개념과 필요성, 사회적·윤리적 영향 등을 다루며 미래 교육 환경에 대한 이해를 기반으로 기본적인 지식을 갖추고 있는지를 진단하는 데 초점을 둔다. 둘째, AI기반 융합교육 교수설계를 통해 가르칠 수 있는 교과 지식을 인공지능과 융합하여 실질적으로 적용할 수 있는 능력을 평가한다. 교육과정 재구성, 학습환경 조성, 교육 성과 평가 및 피드백, 수업 성찰 및 개선을 포함하며, 이론적·실천적 측면에서 AI기반 융합교육을 설계하고 실행할 수 있는지를 종합적으로 진단한다. 이에, 본 연구는 신뢰도와 타당도가 검증된 도구들을 사용하여 구체적이고 체계적으로 AI기반 융합교육을 평가하고자 한다.
▪본 연구과제는 예비교사 및 현직교사를 대상으로 AI기반 융합교육을 위한 프로그램을 개발하고 적용하여 효과검증을 하는 것이다. 첫째. AI기반 융합교육 프로그램의 초안을 구안한다. 이를 위해, 문헌분석, 사레분석을 통해 프로그램의 핵심가치를 도출하고, 도출된 핵심가치를 달성하기 위한 핵심활동 프로세스를 도출하며, 핵심가치와 핵심활동 프로세스를 실행하기 위한 지원요소를 도출한다. 둘째, 초점집단면담(FGI)을 통해 수정·보완하여 고도화된 교육프로그램을 개발한다. 이를 위해, 전문가 FGI를 통한 교육프로그램의 강점과 약점, 개선점을 도출하고, AI기반 융합교육 프로그램 최종안을 도출한다. 셋째, 개발된 교육프로그램을 교육현장에 적용하여 사전·사후 검사를 실시하고, 그 효과성을 통해 최종의 AI기반 융합교육 프로그램을 완성한다.
기대효과:
▪본 연구의 기대효과는 첫째, AI기반 융합교육은 학습자의 이론적 이해와 실천적 역량을 동시에 강화하는 데 효과적일 것이다. 둘째, 학습자 주도적 활동과 프로젝트 기반 학습은 학습자들이 창의적이고 융합적인 사고를 키우는 데 중요한 역할을 할 것이다. 셋째, 맞춤형 학습 설계와 심화된 실습 과정은 교과와 연계된 AI기반 융합교육을 실제로 적용할 수 있는 실질적인 기반을 마련할 것이다. 넷째, 협력적 팀티칭은 교육현장의 맥락을 이해할 수 있는 중요한 경험을 제공하며, 학습자들의 AI·디지털 역량, 문제해결력, 융합적 사고 능력 등을 향상시킬 수 있을 것이다.
1) 학술적 중요성
① 학술적 중요성 및 학문영역의 확장성, 장기 종단연구 기여
학술적 준거 위에 인공지능과 융합교육을 교육학적으로 조망하여 학술지식의 중요성과 여러 영역으로의 확장 가능성을 기대한다. 현재적 요청에 의한 학술적 의미와 지속적 비교연구, 효과검증의 장기 종단연구로써의 학문적 기여도가 높다.
② 구체적·실천적 의미의 확대로, AI기반 실천적 교육 연구 토대 제공
창의·융합형 인재교육의 필요성을 구현할 수 있는 교육프로그램을 개발하여 구체적이고 실천적인 교육의 의미로 규명한다. 특히, 교육현장에 구체적이고 실천적인 사례를 제시함으로써, AI기반 융합교육을 설계하고 실행하는 데 필요한 이론적·실천적 교육 연구의 토대를 제공할 것이다.
③ AI기반 다양한 학문영역의 융복합교육 기회 제공
정형화된 수업 틀을 해체하여 다양한 전공과 충분히 융합됨으로써 다양한 학문영역을 아우르는 AI기반 융복합교육 기회를 제공할 것이다.
2) 사회적 기여도
① 교육현장의 방향성, 교과 연계 교수학습안 및 교육현장에 시사점 제공
여러 교과를 중심으로 다양한 대안을 마련하고 공유함으로써 교육현장과 연계된 AI기반 융합교육의 방향성과 교수학습안을 제공한다. 근본적이고 지속적인 교육을 실행함으로써 교육현장에 시사점을 제공한다. 교육현장에서의 실질적 적용가능성과 확산가능성을 높여, 교육 혁신을 선도할 기초자료로 활용될 것이다.
② AI·디지털 역량 및 융합적 사고 능력 증진 효과 기대
실제 교육현장의 다양한 교과와 연계된 융합교육을 경험함으로써 융합적 사고와 미래사회에 요구되는 AI·디지털 역량 증진에 효과적일 것이다.
③ 역량 중심의 교육방법, 교육 연수자료 제공 및 교육현장 안착의 기대
AI기반 융합교육 수업에 적용가능한 교육방법을 제공하여 역량중심 교육과정의 현장 안착에 기여하고, 교사 연수프로그램의 기초자료를 제공할 수 있을 것이다.
연구요약:
▪연구목적: 본 연구는 미래사회가 요구하는 인재양성을 위하여 AI기반 융합교육 프로그램을 개발하고 교육현장에 적용하여 효과성을 검증하고자 한다.
▪연구과제
본 연구의 범위는 부산과 경남지역 예비교사 및 현직교사 총 100명을 대상으로 하며, AI기반 융합교육 프로그램을 개발하는 것이다.
1) 첫째, AI기반 융합교육 프로그램 초안을 구안한다. 이를 위해, 문헌분석, 사례분석을 통해 프로그램의 핵심가치를 도출하고, 도출된 핵심가치를 달성하기 위한 핵심활동 프로세스를 도출하며, 핵심가치와 핵심활동 프로세스를 실행하기 위한 지원요소를 도출한다. 즉, 국내외 사례와 선행 연구를 분석하고, 예비교사 및 현직교사들에게 필요한 핵심역량을 도출하여 프로그램의 기초 방향성을 설정한다. 연구참여자들에게는 인공지능의 기본 개념과 원리, 실질적 활용 능력, 윤리적 문제에 대한 이해가 필수적임을 확인한다. 이를 바탕으로 학습자 중심 활동과 프로젝트 기반 학습을 포함한 프로그램 초안을 설계하며, 창의적이고 융합적인 사고를 기를 수 있도록 구성된다.
2) 둘째, 초점집단면담(FGI)을 통해 프로그램을 수정·보완하여 고도화된 교육프로그램을 개발한다. 이를 위해, 전문가 FGI를 통해 교육프로그램의 강점과 개선점을 도출하고, 교육프로그램 최종안을 도출한다. 즉, 전문가와 참여자들의 의견을 반영하여 프로그램의 세부 구성요소와 차시별 학습목표를 명확히 하고, 전공별 특성과 학습자의 수준에 적합한 맞춤형 학습 활동을 추가한다. 또한, 인공지능 도구 활용, 수업지도안 설계를 위한 템플릿, 실제 사례기반 학습자료를 강화하여 체계적이고 통일성 있게 설계 활동을 하도록 지원한다. 실습 중심 학습과 협업 기반 활동을 더욱 강화하며, 학습자들이 수업 설계 및 실행에 자신감을 가질 수 있도록 설계를 개선한다.
3) 셋째, 개발된 교육프로그램을 교육현장에 적용하여 그 효과를 검증한다. 이를 위해, 사전·사후검사를 하고, 효과성을 통해 최종의 AI기반 융합교육 프로그램을 완성한다. 사전·사후 평가를 통해 인공지능 이해와 수업 설계, 실행 능력 향상을 확인한다. 특히, 팀 기반 프로젝트 학습과 발표, 상호 피드백 과정을 통해 협업 능력과 실질적 교육 역량을 강화한다. 협력적 팀티칭을 통해 학습자들이 교육현장의 실제 요구를 이해하고 실질적인 피드백을 받을 수 있는 기회를 제공한다. 또한, 학습자들이 교과 및 단원에 적합한 주제를 선정하고, 인공지능 기술과 융합하여 창의적인 수업지도안을 작성할 수 있도록 체계적인 프로세스를 도출한다.
▪연구방법
(1) 연구대상: 부산과 경남지역 예비교사 및 현직교사, 교수 등 총 300명을 대상으로 인식 및 요구도 설문조사를 실시한다. 실제 수업사례 공유를 통한 토의·토론 기반의 프로젝트 활동 방법을 활용한 생성형 교육 프로그램의 원활한 진행을 위해 예비교사 및 현직교사 총100명을 선정한다. 팀당 4명~5명으로 구성하고 AI기반 융합교육 설계 역량을 강화하기 위하여 유사한 전공을 팀으로 편성하여 산출물의 질적 고도화를 유도한다.
(2) 연구도구: 인식 및 요구도 조사 설문지, AI기반 융합교육의 영향 및 효과검증을 위한 만족도, AI·디지털역량, 문제해결역량, AI기반 융합교육 교수역량(박가영 외, 2023) 등 검사도구를 사용한다.
(3) 자료수집 및 자료분석: 수집자료는 설문지, 성찰일지, 회의록, 심층면담, 전문가인터뷰, 최종결과물 등이다. 인식 및 요구도 조사는 빈도와 백분율, 평균, 표준편차를 산출하고, 프로그램 효과와 영향을 확인하기 위해 사전·사후 검사를 한다. ① 프로그램의 효과성을 알아보기 위해서 ANCOVA 분석을 한다. ② 사회인구학적 변인에 차이가 있는지를 살펴보기 위해 t검증을 한다. ③ 성찰일지, 학습자 인터뷰 등의 자료들을 중심으로 질적 분석방법 중 내용분석을 한다. 연구의 타당도, 신뢰도를 위하여 삼각검증법(Triangulation)과 구성원 검토를 한다.
▪추진전략
1) 1차년도: 예비교사 대상으로 1) AI기반 융합교육 관련 문헌 및 사례분석, 학습자분석 2) AI기반 융합교육 프로그램에 대한 인식 및 요구도 조사(예비교사, 현직교사, 교수 대상 300명) 3) ADDIE 모형에 따라 프로그램 초안 개발 4) 초안에 대한 전문가 FGI를 실시하고 개선점과 강점, 약점 도출, 프로그램 최종안 개발 및 타당성 검토 5) 사전검사(만족도, AI디지털역량, 문제해결력, AI기반 융합교육 교수역량 등), 예비교사 대상 프로그램 교육 적용, 최종발표 6) 성찰일지, 팀평가, 사후검사( 동일한 사전검사도구 사용), 연구참여자 인터뷰 등 실시 7) 자료수집 및 자료분석, 결과분석을 한다.
2) 2차년도: 현직교사 대상으로 1차년도와 같은 연구 절차를 거쳐 체계적인 AI기반 융합교육 프로그램의 최종안을 개발하고 적용하여 효과성 검증을 한다.