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인공지능을 활용한 교과융합 환경교육 프로그램이 초등학생의 환경소양과 인공지능역량에 미치는 영향

Effects of an interdisciplinary environmental education program using artificial intelligence on elementary school students’ environmental literacy and artificial intelligence competency

김경언|김중균
초등교육연구원 (Elementary Education Research Institute)|2023.09|한국초등교육 (Korean Journal of Elementary Education)|제34권 제3호|pp. 195-210|DOI 10.20972/kjee.34.3.202309.195

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인공지능환경교육교과 융합Interdisciplinaryenvironmental literacy환경소양인공지능역량Environment EducationArtificail Intelligence Educationartificial intellegence

초록

본 연구는 초등학생을 대상으로 인공지능을 활용한 환경 융합 프로그램을 설계⋅개발하고 이를 실행하여, 초등학생의 환경소양, 인공지능 역량을 향상시키는지 살펴보는데 있다. 이를 위해 ADDIE 모형에 근거하여 국가수준 교육과정의 성취기준과 학교 및 학생을 분석한 후 프로그램을 설계⋅개발하였다. 12차시에 걸쳐 프로그램을 운영한 후, A초등학교 6학년 4개 학급, 101명을 대상으로 환경소양및 인공지능역량의 사전⋅사후 검사 결과를 분석하였다. 연구 결과 첫째, 실과, 국어, 사회, 과학 등 4개 교과목의 성취기준을 연계하여 프로젝트 수업과 토론⋅토의식 수업방법을 적용한 교과 융합 환경교육 학습활동을 설계하였다. 더불어 다양한 인공지능도구를 활용하여 환경교육 학습활동을 수행할 수 있도록 ‘인공지능에 대한 이해’, ‘환경관련 인공지능도구 체험하기’, ‘우리 생활에 영향을 주는 환경 문제’, ‘다양한 환경문제와 해결 방안’, ‘우리가 관심을 가져야 할 환경문제’를 주제로 한 인공지능 활용 교과 융합 환경교육 프로그램을 개발하였다. 둘째, 이수 학생을 대상으로 프로그램 효과성에 대한 사전⋅사후 분석을 실시한 결과, 환경소양과 인공지능 역량에 긍정적인 영향을 준 것으로 나타났다. 더불어 환경소양의 하위역량인 인지적, 정의적 행동적 영역 및 인공지능역량의 하위역량인 인공지능 이해, 인공지능 활용에 있어서 유의한 향상을 보였다. 본 연구는 미래 학습자에게 매우 중요한 환경교육과 인공지능 활용 교육을 종합적으로 다룬 교과융합형 프로그램을 개발하고 그 효과를 검증함으로써 실제적인 사례를 제시했다는 측면에서 교육적의의를 가진다. 향후 교육현장에서 다양한 교과융합형 환경교육과 인공지능 교육에 대한 관심과 실천을 기대한다.

Abstract

This study developed an interdisciplinary environmental education program using artificial intelligence (AI) to investigate its effects on the environmental literacy and AI competency of elementary school students in Korea. Toward this end, based on the ADDIE model, the program was designed and developed after analysis of the national curriculum achievement standards and backgroud of school and sudents. It operated across 12 sessions, and the study analyzed the results of pre- and posttests for environmental literacy and AI competency for 101 students in four classes at the sixth grade in A elementary school. First, the study designed a subject-integrated learning activity for environmental education by linking the achievement standards of four subjects, namely, physical arts, Korean language, social studies, and science. The study then applied the project- and discussion-based teaching methods. Furthermore, to promote learning activities for environmental education that utilize various AI tools, the themes of “understanding artificial intelligence,” “experiencing environment-related artificial intelligence tools,” “environmental problems affecting our lives,” “various environmental problems and solutions,” and “environmental problems we should care about” were identified. Second, we developed a program in which students can learn about the environment using AI. Subsequently, we analyzed the pre- and posttest on the effectiveness of the program. The results demonstrated that the program exerted a positive impact on environmental literacy and skills in AI. In addition, the study found significant improvements in the cognitive, affective, and behavioral domains, which are subcompetencies of environmental literacy, and the understanding and utilization of AI, which are subcompetencies related to AI. This study poses educational significance in that it presented a meaningful case study by developing a subject-integrated program that comprehensively addresses environmental and AI-utilization education, which are crucial for future learners. Moreover, it verifies the effectiveness of the program. This study intends to spur increased interest in and practice of various integrated environmental and AI education in the future

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