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인공지능, 사물인터넷, 빅데이터, 확장현실 기술을 활용한 과학탐구의 특징: IDEA형 과학교사연구회를 중심으로

The Features of Science Inquiry Using Artificial Intelligence(AI), Internet of Things(IoT), Big Data and Extended Reality(XR): Focusing on the IDEA-type Science Teacher Research Group

임인숙|장진아|홍옥수
한국현장과학교육학회 (The Korean Society for School Science)|2021.12|현장과학교육 (School Science Journal)|제15권 제5호|pp. 407-422|DOI 10.15737/ssj.15.5.202112.407

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인공지능빅데이터Artificial Intelligence사물인터넷Big DataInternet of Things과학탐구확장현실Science InquiryExtended Reality

초록

최근 첨단기술의 영향력이 확대되면서, 과학 교육에서도 첨단기술의 활용에 대한 사회적 요구와 실천 사례들이 증가하고 있다. 이러한 변화에 부응하여 본 연구에서는 과학 교육 현장에서 첨단기술들이 과학탐구 활동에 어떻게 활용되고 있는지, 그 현황과 특징을 살펴보았다. 이를 위해 2020년 IDEA형 과학 교사연구회에서 개발된 인공지능, 사물인터넷, 빅데이터, 확장현실 기반의 과학탐구 사례들을 탐구 내용 측면과 탐구 방법 측면에서 분석하였다. 탐구 내용 측면에서는 과학지식 영역과 첨단기술의 활용 내용을 조사하였으며, 탐구 방법 측면에서는 과학탐구 기능과 활용된 첨단기술 도구를 조사하였다. 분석 결과, 탐구 내용 측면에서 인공지능은 생명과학 영역의 탐구 활동에 많이 활용된 반면, 사물인터넷과 확장현실은 지구과학 영역의 탐구 활동에, 빅데이터는 전 영역에서 고루 활용되는 모습을 보였다. 또한 첨단기술의 원리를 학습하고, 이를 탐구 과정에 응용하는 활동들이 많이 개발되었다. 다음으로, 탐구 방법 측면에서 첨단기술들은 전반적으로 자료 수집 및 분석 기능, 수학적 사고와 컴퓨터 활용 기능과 접목되어 활용되는 경향을 보였다. 특히 빅데이터가 활용된 탐구 활동은 사회적 문제 해결의 영향력과 중요성에 대해 논의하는 의사소통 기능이 강조된 활동이 많았다. 이러한 결과를 토대로, 첨단기술을 과학탐구 활동에 의미 있게 접목하기 위한 교육적 시사점을 논의하였다.

Abstract

With the recent expansion of the influence of advanced technology, social demands and practical cases to use advanced technology has been increasing in science education. In response to these changes, this study examined the features of science inquiry activities using advanced technology. For this, the scientific inquiry activities developed by the IDEA-type Science Teacher Research Group in 2020 centered on Artificial Intelligence (AI), Internet of Things (IoT), big data, and extended reality (XR) were analyzed in terms of inquiry contents and methods. As a result, in terms of inquiry content, AI was widely used in the ‘biology’ domain, while IoT and extended reality were used in the ‘earth science’ domain, and big data was used in all domains. In addition, the developed activities usually included activities to learn about advanced technology manipulation as well as its application to inquiry activities. Next, in terms of the inquiry method, the skills of ‘collecting and analyzing data’ as well as ‘mathematical thinking and using computers’ were applied with advanced technology. Meanwhile, big data was applied with the ‘communication’ skill in discussing the social impact of using big data. Based on these results, educational implications were discussed in terms of meaningfully applying advanced technology to science inquiry activities.

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