로봇을 활용한 수학 융합 인공지능 프로그램 개발 및 적용: 4학년 ‘각도’와 ‘사각형’ 단원을 중심으로
Development and application of artificial intelligence education program for mathematics convergence using robots
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본 연구는 로봇을 활용한 수학 융합 인공지능교육 프로그램을 개발하고 적용하여 인공지능 및 수학적 개념에대한 학생의 이해 특성을 분석하는 것을 목적으로 한다. 이를 위해 초등 인공지능교육 내용 기준을 분석하여 인공지능의 개념 요소를 추출하고, 이를 효과적으로 융합할수 있는 수학과 성취기준을 파악하였다. 특히 로봇의 움직임을 활용하기에 적합한 각도 단원과 사각형 단원을 선택하여 그 성취기준을 인공지능교육 내용 요소와 융합하기 위해 수업을 재구성함으로써 5회기(총 15차시) 분량의프로그램을 개발하였다. 이를 초등학교 4학년 1개 학급22명을 대상으로 5개월에 걸쳐 적용하고 적용시 드러난학생들의 이해를 인공지능 내용 주제별로 분석한 결과, 로봇을 활용한 수학 융합 인공지능교육 프로그램은 인공지능 원리 및 수학적 개념 이해에 도움이 되는 것으로 나타났다. 또한 로봇의 활용은 실행 과정 및 결과 도출까지일련의 절차를 시각적으로 확인하도록 함으로써 학생들의인공지능과 수학적 이해뿐만 아니라 수업 참여도를 제고하는 것으로 확인되었다.
Abstract
This study aims to analyze the characteristics of students' understanding of artificial intelligence and mathematical concepts by developing and applying an artificial intelligence education program for mathematics convergence using robots. To this end, we analyzed the content standards of elementary artificial intelligence education to extract conceptual elements of artificial intelligence and identified mathematics achievement standards that can effectively integrate them. In particular, a five-session (15 classes in total) program was developed by selecting the units ‘angle’ and ‘quadrilateral’ suitable for utilizing the robot's movement and reorganizing the lesson to integrate the mathematics achievement standard with the artificial intelligence content elements. As a result of applying this to 22 fourth grade elementary school students over five months and analyzing the students' understanding revealed by topic of artificial intelligence content, the artificial intelligence education program for mathematics convergence using robots was helpful in students’ understanding artificial intelligence principles and mathematical concepts. In addition, the use of robots was confirmed to improve students' understanding of artificial intelligence and mathematics as well as their participation in class by making them visually check a series of performing procedures.
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