AI를 활용한 발명영재 교육 프로그램 개발 및 효과

• 영문명: Development and Effectiveness of Invention Gifted Education Program Using AI
• 발행기관: 학습자중심교과교육학회
• 저자명: 박수진
• 간행물 정보: 『학습자중심교과교육연구』제23권 8호, 81~95쪽, 전체 15쪽
• 주제분류: 사회과학 > 교육학
• 파일형태: PDF
• 발행일자: 2023.04.30

국문 초록

목적 이 연구는 발명영재를 대상으로 AI의 개념을 이해하고 AI 기술을 활용한 아이디어 발상을 통해 AI 기술과 AI 관련 지식재산권의 가치를 인식하며 발명품을 제작하는 AI 교육 프로그램을 개발하고 그 효과를 검증하는 데 목적이 있다. 방법 발명영재 교육 및 AI 교육 관련 선행 연구를 고찰하여 AI를 활용한 발명영재 교육 프로그램의 초안을 설계한 후 전문가 10명에게 2021년 5월부터 12월까지 줌(Zoom)을 통한 비대면 실시간 전문가 협의회 6회를 실시하였고, 대면 협의회 1회를 실시하여 AI를 활용한 발명영재 교육 프로그램을 개발하였다. 프로그램의 효과를 분석하기 위해 G 광역시 소재 초등학교 발명영재 55명을 연구의 대상으로 AI에 대한 가치 인식, AI에 대한 효능감, AI 리터러시 등의 하위 척도로 구성된 AI 교육 효과 검사지를 활용하여 실험집단과 비교집단에게 사전, 사후 검사를 실시하였고, 변화량에 대해 맨-휘트니 검정(Mann-Whitney test)을 사용하여 효과를 검증하였다. 결과 본 연구의 결과 AI 관련 선행 연구와 발명영재교육 내용 표준에 근거하여 플립러닝 가능하도록 AI를 활용한 발명영재 교육 프로그램 12차시를 개발하였다. 개발된 프로그램은 발명영재에게 6주간 적용하여 AI 교육 효과를 검증한 결과 실험집단과 비교집단 간의 사전 검사와 사후 검사의 변화량에 대한 전체 평균이 유의미한 차이를 보였다. 그러나 하위 척도 중 AI에 대한 가치 인식에서는 집단 간 변화량에서 유의미한 차이를 보이지 않았고, AI에 대한 효능감과 AI 리터러시 등의 하위 척도에서는 집단 간 변화량에서 유의한 차이를 보였다. 결론 AI를 활용한 발명영재 교육 프로그램은 발명영재에게 AI에 대한 가치 인식과 AI에 대한 효능감, AI 리터러시 등의 하위 척도로 구성된 AI 교육 효과 측면에서 긍정적 영향을 미쳤음을 알 수 있다. 이 연구에서 개발된 프로그램은 발명영재 교육에 적용할 수 있을 것이며 인공지능 수업이 가능하도록 네트워크 구축과 장치와 교구 구비를 통해 교육 환경이 조성되어야 하며 현장 교사 교육이 이루어져야 할 것이다. 추후 연구에서는 일반 학생에 적용할 수 있도록 발명 교육과정과 연계하여 내용 수준을 조절할 필요가 있으며 지역 간, 성별 간의 비교 등 발명영재의 특성에 따라 효과의 차이는 어떠한지 조사하는 연구가 이루어져야 할 것이다.

영문 초록

Objectives The purpose of this study is to develop an AI education program for gifted students who are inventive and to verify the effectiveness of the program. Through this program we can understand the concept of AI, recognize the value of AI technology and AI-related intellectual property rights, and then product some inventions by applying ideas gained from using AI technology. Methods After a draft on the Invention Education Program for the gifted by using AI was designed by investigating the previous studies related to Invention Education for the gifted and AI Education from May of 2021 to December of 2021, non-face-to-face real-time expert councils were held six times through Zoom, and one face-to-face council was held to develop an invention education program for the gifted by using AI. To analyze the effectiveness of this program, the test paper for investigating the effectiveness of an AI education, which consists of sub-scale measures such as value recognition for AI, efficacy against AI, and AI literacy was used on the experimental object of the 55 gifted students at elementary school in G Metropolitan City. Pre- and post-testing were performed on both the experimental group and the comparative group. The effectiveness in the amount of changes was verified to be meaningful through the Mann-Whitney test. Results As the result of this study, the twelve periodic lesson plans for the Invention Education Program for the gifted by using AI were developed to enable learners to flip-learn, based on the previous researches related to AI and the content standard of the Invention Education for the gifted. After experimenting to verify the effectiveness of AI education by applying this developed program to the gifted students who are inventive for 6 weeks, the overall average of the changes between the experimental group and the comparative group showed a significant difference in the pre-test and the post-test. However, among the sub-scale measures, there was no significant difference in the amount of changes between the two groups in the value perception of A, while in the sub-scale measures such as efficacy against AI and AI literacy there was a significant difference in the amount of changes between the two groups. Conclusions In this study it was found that the Invention Education Program for the gifted by using AI had positive effects on the gifted students who are inventive in terms of AI educational effectiveness, on the condition that the program consists of sub-scale measures such as value perception of AI, efficacy against AI, and AI literacy. The program developed in this study can be applicable to the education of the gifted students who are inventive. In addition, educational environments should be created through network construction, device, and teaching aids for teachers to give artificial intelligence classes in the field education. In further studies, the contents of this program need to be more adjusted in conjunction with the invention curriculum for application to general students, and more researches should be conducted to investigate the differences in educational effectiveness comparing other characteristics of the gifted students such as regions and genders.

목차

Ⅰ. 서론

Ⅱ. 연구 방법

Ⅲ. 연구 결과

Ⅳ. 결론 및 제언

참고문헌

키워드

인공지능 발명영재 교육 프로그램 인공지능 교육 효과 Artificial intelligence invention education gifted students education programs AI education effectiveness