노벨엔지니어링을 활용한초등학생 대상의 인공지능 교육프로그램
Development of an AI Education Program based on Novel Engineering for Elementary School Students
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이 연구는 스토리텔링 기반의 독서와 공학을 융합한 노벨엔지니어링 교수법을 적용해 초등학교 4학년 학생들이 인공지능의 개념에 대해 보다 쉽고 재미있게 학습할 수 있는 프로그램을 개발하기 위하여수행되었다. 학습자 요구 분석과 함께 2015 개정 실과 교육과정의 소프트웨어와 로봇 단원 그리고 이승철, 김태영(2020)이 한국컴퓨터교육학회 학술발표대회에서 제시한 초등학생을 위한 인공지능 교육체계를 바탕으로 인공지능 교육프로그램의 내용 요소와 방법을 도출하였으며, 프로그램 내용에 적합한도서를 3가지 기준(독자, 텍스트, 문제 상황)에 따라 학교 추천 도서, 전래동화 등에서 선정하여 프로그램을 개발하였다. 연구결과는 다음과 같다. 먼저 학습자 및 요구 분석을 통해 인공지능에 대한 아동의 인식을 살펴보면 인공지능과 관련된 경험은 높게 나타났지만 관심과 흥미도는 다소 떨어지는 것으로 나타났다. 그러나 대체로 인공지능에 대해 긍정적으로 인식하고 있었으며, 원하는 인공지능 수업 내용은 인공지능의 원리와 프로그래밍으로조사되었고, 원하는 수업 형태는 실습과 놀이, 활동 중심의 수업으로 나타났다. 교수․학습 내용 분석을통하여 노벨엔지니어링을 활용한 인공지능 수업의 내용과 방법을 제안하였다. 인공지능 개념, 학습원리, 적용의 3가지 내용 요소를 선정하였고, 이 중 인공지능의 학습원리(지도학습, 비지도학습, 강화학습)에 대해 노벨엔지니어링 수업모델을 적용해 7회기(14차시) 분량의 프로그램을 개발하였다. 이 연구에서 개발한 프로그램은 인공지능 교육과 문제해결력 수업모델인 노벨엔지니어링의 융합을시도했다는 측면에서 다양한 인공지능 교육프로그램 교수‧학습 자료 개발을 위한 참고자료로 활용할수 있을 것이다.
Abstract
The purpose of this study is to develop an AI(Artificial Intelligence) education program that areeasy and fun to learn using Novel Engineering(NE) based on storytelling techniques for the fourthgrade elementary school students. By checking children’s perception of AI through learner anddemand survey, we confirmed the students’ needs in AI education. Then we extracted the contentelements related to AI through analysis of the software and the robot unit in 2015 revision PracticalArts curriculum. Based on that, we proposed the content elements and methods of the AI educationprogram, and then selected the appropriate books for the contents of the program from schoolrecommended books and traditional fairy tales according to the three criteria(reader, text, problem). The results of this program are as follows. Through learner and demand analysis, we confirmed that students’ experience related to artificialintelligence was high, but the level of interest was low. However, the perception of AI was positivein general, and the contents of desired AI classes were the principles of AI, and programming of AI. Students also responded that they wanted an AI class focused on practice, play and activity. We proposed the content elements and methods of the AI education program by analyzing thecontents in the software and the robot unit in 2015 revision Practical Arts curriculum. For thecontent elements of AI education program, the concept of AI, the principles of AI, and theapplication of AI were selected. Among them, we applied the Novel Engineering model to learn theprinciples of AI(Supervised Learning, Unsupervised Learning, Reinforcement Learning) and developedan AI education program for 7 sessions(14 lessons). This program could be used as a reference to the further development of AI teaching materials interms of attempting to integrate AI education and problem-solving teaching model Novel Engineering.
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