초록

오늘날에는 급격한 교육 환경의 변화 속에서 학습자 중심의 학교 교육을 실현하기 위한 인공지능 기술의 도입에 대한 요구가 증가하고 있다. 이러한 흐름 속에서 교육부는 ‘공교육을 통한 초등수학 책임교육’을 실현하기 위해 2019년부터 ‘인공지능 초등수학수업 지원시스템(이하, AI시스템)’인 ‘똑똑 수학탐험대’를 개발해왔으며, 2020년부터 전국적으로 서비스를 실시하고 있다. 본 연구는 AI시스템 ‘똑똑 수학탐험대’의 효과성을 분석하고 교육적 시사점을 제안하기 위하여 수행되었다. 이를 위해 AI시스템을 활용한 수업이 학생들의 인지적 영역과 정의적 영역에 미치는 영향 및 교사들의 수업에 미치는 영향을 분석하였다. 분석결과, AI시스템을 활용한 수업은 학생들의 인지적 영역과 정의적 영역에 긍정적인 영향을 미치는 것으로 나타났다. 먼저 인지적 영역에 대해서는 AI 시스템을 지속적으로 사용한 학교의 성취도 점수를 분석한 결과, AI 시스템의 사용이 성취도 향상에 긍정적인 영향을 주는 것으로 나타났다. 특히 성취수준이낮은 학생들의 인지적 학습에 도움을 주어 학습격차 해소에 기여할 수 있음을 확인하였다. 다음으로 정의적 영역에 대해서는 AI시스템을 활용한 수업이 수학 과목의 실용적 가치와 수학 공부를 통한 역량 개발에 대한 인식에 긍정적인 영향을 미치는 것으로 나타났다. 아울러 AI시스템을 사용하여 학생들을 지도한교사들은 AI시스템에 탑재된 콘텐츠 전반에 대해 높은 만족도를 나타냈으며, AI시스템의 활용이 수학 수업과 학생들의 수학 학습에 긍정적인 영향을 미친다고 인식하였다. 인공지능의 특성상 AI시스템의 성능향상을 위하여 보다 많은 교사와 학생들이 해당 시스템을 적극적으로 활용하는 것은 매우 중요하다. 따라서 충분한 학습데이터의 구축을 통하여 AI시스템의 성능을 향상시키기 위하여 장기적이고 지속적인 관점에서 AI시스템을 사용할 수 있는 기반을 마련하고 지원하는 것이 필요할 것이다.

키워드

인공지능, 혁신적 교수법, 인지적 영역, 정의적 영역, 수학 수업

참고문헌(22)open

  1. [보고서] 관계부처 합동 / 2019 / 인공지능 국가전략

  2. [단행본] 교육부 / 2017 / 수학 1-1 교사용지도서 / 교육부

  3. [기타] 교육부 / 2020 / 수학과 교육과정-교육부 고시 제2020-236호 / 교육부

  4. [보고서] 구자옥 / 2019 / 국가수준 학업성취도 평가 결과에 기반한 2009 개정 교육과정의 학업성취 특성 및 추이 분석

  5. [단행본] 김선희 / 2014 / 수학교육과 정의적 영역 / 경문사

  6. [학술지] 박만구 / 2020 / 수학교육에서 인공지능 활용 가능성 / 수학교육 논문집 34 (4) : 545 ~ 561

  7. [보고서] 박선화 / 2010 / 수학에 대한 정의적 특성 향상 방안 연구

  8. [학술지] 박지현 / 2015 / 수학 인지적 속성에 따른 TIMSS 2011 8학년 성취도 상위국 특성 비교 / 수학교육학연구 25 (3) : 303 ~ 321

  9. [학술지] 신동조 / 2020 / 초·중등교육에서 인공지능: 체계적 문헌고찰 / 수학교육학연구 30 (3) : 531 ~ 552

  10. [학위논문] 이영호 / 2018 / 맞춤형 프로그램 교육을 위한 지능형 문제 해결 경로 예측 모델 개발

  11. [보고서] 이현숙 / 2019 / 인공지능(AI)활용 초등수학 수업 지원시스템 개발 방안 연구

  12. [학술지] 이환철 / 2017 / 수학학습 정의적 영역 검사 도구 개발 연구 / 학교수학 19 (2) : 267 ~ 287

  13. [학술지] 조성민 / 2020 / PISA 2022 수학 평가틀과 예시 문항 분석 / 한국학교수학회논문집 23 (3) : 299 ~ 321

  14. [보고서] 조성현 / 2020 / 인공지능과 언택트 시대, 국내 주요산업의 클라우드 도입 현황 및 전망

  15. [학술지] 조은순 / 2020 / 포스트 코로나시대 비대면 수업을 위한 교육공학의 역할과 과제 / 교육공학연구 36 (3) : 693 ~ 713

  16. [기타] 한국교육과정평가원 / 2020 / TIMSS 2019 결과발표 별첨자료 / 한국교육과정평가원

  17. [보고서] 홍옥수 / 2021 / 인공지능(AI) 초등수학수업 지원시스템 개발 및 운영방안 연구

  18. [학술지] Gadanidis, G. / 2016 / Artificial intelligence, computational thinking, and mathematics education / The International Journal of Information and Learning Technology 34 (2) : 133 ~ 139

  19. [학술지] Hannula, M. S. / 2012 / Exploring new dimensions of mathematics-related affect : Embodied and social theories / Research in Mathematics Education 14 (2) : 137 ~ 161

  20. [단행본] Luckin, R. / 2016 / Intelligence unleashed : An argument for AI in education / Pearson

  21. [학술지] Ma, W. / 2014 / Intelligent tutoring systems and learning outcomes : A meta-analysis / Journal of Educational Psychology 106 (4) : 901 ~ 918

  22. [학술지] Xie, H. / 2019 / Trends and development in technologyenhanced adaptive/personalized learning: A systematic review of journal publications from 2007 to 2017 / Computers & Education 140 : 103599