생성형 AI 활용 초등 과학 교과 STEAM 프로그램 개발 및 타당성 검증
Development and Validation of STEAM Program Related to Elementary School Science and Curriculum Using Generative AI
Opinions on the educational use of Generative AI vary, but education-related researchers believe that students should develop their capabilities so that they can use Generative AI tools as one of Edutech. However, there are still insufficient curriculum education programs using Generative AI tools. Therefore, in this study, a teaching and learning program linked to science subjects using generative AI tools was devised. The program consisted of a total of 4 sessions to efficiently learn the subject of exploring the weight of objects in the science department of the fourth grade of elementary school using artificial intelligence tools ChatGPT, AskUp, and chatbots. In the first session, find out how to measure the weight of various objects, in the second session, look at the characteristics of various objects with a Generative AI, and make a bar graph. In the 3rd and 4th sessions, you will have the opportunity to create a weight classification chatbot based on various measurement methods and modify and supplement them. To verify validity, Lawshe's (1975) Content Validity Ratio (CVR) calculation formula was used, and the results were analyzed to be suitable for use in school settings.
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생성형 AI의 교육적 활용에 대한 의견은 다양하지만, 교육 관련 연구자들은 공통적으로 생성형 AI 도구를 에듀테크의 하나로 학생들이 활용할 수 있도록 역량을 길러야 한다고 보고 있다. 그러나 아직까지 생성 형 AI 도구를 활용한 교과교육 프로그램은 부족한 실정이다. 이에 이 연구에서는 생성형 AI 도구를 활용한 과학 교과 연계 교수·학습 프로그램을 구안하였다. 프로그램은 인공지능 도구인 ChatGPT, AskUp, 챗봇을 활용하여 초등학교 4학년 과학과의 물체의 무게 탐구 주제를 효율적으로 학습할 수 있도록 총 4차시의 내 용으로 구성하였다. 1차시에는 다양한 물체의 무게 측정 방법 알아 보기, 2차시에는 생성형 AI로 여러 가지 물체의 특성을 살펴보고, 막대그래프 만들어 본다. 3∼4차시에는 여러 가지 측정 방법을 바탕으로 무게 분 류 챗봇을 만들고 수정보완 하는 기회를 갖게 한다. 이 연구에서 개발한 프로그램의 현장 활용 가능성을 검 증하기 위해서 Lawshe의 내용타당도 비율(Content Validity Ratio: CVR)을 활용하여 검증하였으며, 검증 결 과는 학교 현장에서 활용하기에 적합한 것으로 분석되었다.
목차
국문초록 / ABSTRACT Ⅰ. 서론 1. 연구의 필요성 2. 연구의 목적 Ⅱ. 관련 연구 1. 생성형 AI 교육 현황 2. 과학교육에서 생성형 AI 도구 관련 활용 기존 연구 Ⅲ. 프로그램 개발 방법 1. 프로그램 개발 과정 2. 개발 프로그램의 개요 3. 개발 프로그램의 STEAM 구성 요소 4. 개발 프로그램의 교수·학습 과정안 Ⅳ. 타당성 검증 1. 타당성 검증 과정 2. 타당성 검증 도구 3. 타당성 검증 방법 Ⅴ. 타당성 검증 결과 Ⅵ. 결론 및 제언 참고문헌
에듀테인먼트(Edutainment)는 에듀케이션(education)과 엔터테인먼트(entertainment)의 합성어로 게임을 하듯 즐기면서 학습할 수 있도록 하는 교육을 말한다.
에듀테인먼트는 학습과정에서 즐거움을 느낄 수 있도록 수업에서의 오락성 즉, 도전성, 몰입, 모험성 등이 중요한 요소로 고려한다. 에듀테인먼트 영역에서는 학습자들이 학습과정에서 재미요소를 통해 학습동기를 강화하고 학습효과를 높이는 전략의 사용을 강조한다. 그 동안 교육의 변화에 대한 요구는 엄청나게 변화하였음에도 불구하고, 학교교육이나 평생교육에서는 강의중심 수업이 주류를 이루고 있으며, 실질적인 변화는 아직도 많이 부족한 상황이다.
이러한 상황에서 한국에듀테인먼트학회는 고대부터 중시되어 왔던 암기중심의 교육에서 벗어나 즐겁고 흥미로운 교육 즉, 엔터테인먼트를 지향하는 교육을 통해 학습자와 교수자가 모두 만족할 수 있는 혁신적 변화를 추구하고자 한다. 학교와 사회에서 이루어지는 모든 교육에서 학습자에게는 흥미와 재미, 즐거움을 통한 학습에 대한 연구를 중심으로 다루며, 교수자에게는 즐거움과 보람을 느낄 수 있도록 하는 교육을 다룬다. 또한 한국에듀테인먼트학회는 교육이 이루어지는 모든 영역에서 오락성 즉, 엔터테인먼트를 강조하고, 이를 통한 학습효과를 탐구하는데 중점을 두고 연구하는 학회이다.