Earticle

초록

영어

The purpose of this study was to investigate the effects of generative AI-based POE (Prediction–Observation–Explanation) instruction on elementary school students’ science learning motivation and scientific attitudes. To achieve this purpose, forty-two sixth-grade students from S Elementary School located in Busan Metropolitan City were assigned to an experimental group (n = 22) and a control group (n = 20) using a quasi-experimental design based on existing classes. The experimental group participated in 10 sessions of generative AI-based POE instruction, whereas the control group received 10 sessions of traditional teacher-centered science lessons and general inquiry-based activities based on the national curriculum. Prior to the intervention, both groups completed pre-tests measuring science learning motivation and scientific attitudes, and post-tests were administered after the 10-session program. In addition, the experimental group completed a students’ perception survey consisting of items related to satisfaction, interest, participation, and the usefulness of generative AI in science learning. The findings of this study were as follows. First, generative AI-based POE instruction had a statistically significant positive effect on improving elementary students’ science learning motivation. Second, it also had a significant positive effect on enhancing students’ scientific attitudes. Third, an analysis of students’ perceptions revealed highly favorable responses toward the program. Among the experimental group, 77% of the students reported being very satisfied with the instruction, 82% expressed a high level of interest, and 86% indicated active participation, demonstrating strong engagement in the learning process. In addition, 73% of the students responded that the use of generative AI was very helpful in understanding scientific concepts and supporting inquiry activities. In conclusion, the findings suggest that generative AI-based POE instruction is an effective instructional approach for promoting elementary students’ science learning motivation and scientific attitudes and is positively perceived by participating students.

한국어

본 연구의 목적은 생성형 AI 기반 POE 수업이 초등 학생의 과학학습 동기 및 과학적 태도에 어떠한 영향 을 미치는지를 알아보는 데 있다. 본 연구를 수행하기 위하여 B광역시 소재 S초등학교 6학년 학생 42명을 대상으로 기존 학급을 활용한 준실험설계(quasi-ex- perimental design)를 적용하였다. 연구집단은 22명, 비교집단은 20명으로 구성하였다. 연구집단에는 생성형 AI 기반 POE 수업 10차시를 적용하였고, 비교집단에는 교육과정에 근거한 일반 탐구 활동 중심 수업 10차시를 적용하였다. 연구집단과 비교집단을 대상으로 과학학습 동기 및 과학적 태도에 대한 사전검사를 실시 하였으며, 수업 처치 후 사후검사를 실시하였다. 또한 연구집단을 대상으로 생성형 AI 기반 POE 수업에 대한 만족도, 흥미도, 참여도 및 생성형 AI 활용 유용성 에 관한 수업 인식 검사를 실시하였다. 본 연구의 결과는 다음과 같다. 첫째, 생성형 AI 기반 POE 수업은 초등학생의 과학학습 동기 향상에 통계적으로 유의미한 효과를 나타내었으며, 효과 크기(Cohen’s d=.90) 또한 크게 나타나 교육적으로도 의미 있는 교수·학습 전략 임이 확인되었다. 과학학습 동기의 하위 영역인 자아 효능감, 피상적 전략, 심층적 전략, 자아개념 능력, 가치, 기대, 능력중심 목표지향 및 학습중심 목표지향 영역에서 모두 긍정적인 변화가 나타났다. 둘째, 생성형 AI 기반 POE 수업은 초등학생의 과학적 태도를 향상시키는데 통계적으로 유의미한 효과를 나타내었으며, 효과 크기(Cohen’s d=.93) 또한 크게 나타나 교육적으로도 의미 있는 영향을 미친 것으로 확인되었다. 과학적 태도의 하위 영역인 호기심, 개방성, 비판성, 협동성, 자진성, 끈기성 및 창의성 영역에서 모두 긍정적인 변화가 나타났다. 셋째, 생성형 AI 기반 POE 수업에 대한 초등학생의 인식을 분석한 결과 전반적으로 매우 긍정적인 반응이 나타났다. 연구집단 학생 중 77%가 수업에 매우 만족한다고 응답하였으며, 82%가 매우 흥미로웠다고 응답하였다. 또한 86%의 학생들이 수업에 적극적으로 참여하였다고 응답하였고, 73%의 학생들은 생성형 AI 활용이 과학 개념 이해와 탐구 활동에 매우 도움이 되었다고 응답하였다. 이상의 결과를 통해 생성형 AI 기반 POE 수업은 초등학생의 과학학습 동기와 과학적 태도를 향상시키는 데 효과적이고 교육적으로도 의미 있는 교수·학습 전략이며, 학생들로부터 높은 수준의 긍정적 인식을 얻고 있음을 확인할 수 있었다.

목차

ABSTRACT
Ⅰ. 서론
Ⅱ. 연구 방법
1. 연구 대상
2. 용어 정의
3. 연구 절차
4. 연구 설계
5. 검사 도구
6. 생성형 AI 기반 POE 수업 프로그램 개발
7. 연구의 제한점
8. 자료 처리 및 분석
Ⅲ. 연구 결과 및 논의
1. 과학학습 동기
2. 과학적 태도
3. 생성형 AI 기반 POE 수업에 대한 인식
Ⅳ. 결론 및 제언
1. 결론
2. 제언
국문요약
References

키워드

저자

• 김순식 [ Soon-Shik Kim | 부산교육대학교 교수 ] Corresponding Author

참고문헌

발행기관

간행물

표지보기 관심저널 등록

• 간행물명

  대한지구과학교육학회지 [Journal of the Korean Society of Earth Science Education]

• 간기

  계간

• pISSN

  2005-5668

• eISSN

  2289-0386

• 수록기간

  2008~2026

• 등재여부

  KCI 등재

• 십진분류

  KDC 450 DDC 550