비판적 사고 함양을 위한 PBL 기반 생성형 AI 활용 질문 활동 수업 모형 개발
Development of a PBL-Based Questioning Instructional Model Using Generative AI to Foster Critical Thinking
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초록
본 연구는 비판적 사고 함양을 위한 PBL(Problem-Based Learning, 문제중심학습) 기반 생성형 AI 활용 질문 활동을 지원하는 설계원리와 수업 모형을 개발하는 것을 목적으로 한다. 생성형 AI의 발전과 확산으로 교육 현장에서도 이를 효과적으로 활용하기 위한 체계적인 교육적 지원의 필요성이 대두되고 있다. 특히 학습자들이 문제를 해결하는 과정에서 생성형 AI를 안전하고 효과적으로 활용하여 비판적 사고를 함양할 수 있도록 하는 구체적인 수업 설계원리와 모형이 필요하다. 본 연구에서는 설계․개발 연구방법에 따라 문헌 검토와 현장 면담을 통해 초기 수업 설계원리와 모형을 도출한 후, 두 차례의 전문가 내적 타당화와 현장 적용을 통한 외적 타당화를 거쳐 최종 설계원리와 모형을 개발하였다. 최종 설계원리는 ‘생성형 AI와의 친숙성’, ‘문제 재정의를 통한 학습 참여 촉진’, ‘학습자 중심 학습 환경 조성’, ‘개별화된 탐색’, ‘생성형 AI 윤리적 태도 형성’, ‘질문 스캐폴딩 제공’, ‘비판적 사고력 함양을 위한 질문’, ‘생성형 AI와의 협력적 학습’, ‘생성형 AI 응답에 대한 비판적 검증’, ‘비판적 사고 함양을 위한 학습 과정 성찰’의 총 10가지로 구성되며, 각 원리별로 상세지침이 제시되었다. 본 연구에서는 이러한 설계원리를 바탕으로 6단계로 구성된 수업 모형을 개발하고 중학교 3학년 학생들에게 적용한 결과, 비판적 사고 함양에 유의미한 효과가 있음을 확인하였다. 본 연구는 중등학교에서 PBL 기반 생성형 AI를 활용한 질문 활동 수업의 체계적 설계를 위한 실증적 연구이자, 실제 교육 현장 적용을 통해 그 효과성을 검증했다는 점에서 의의가 있다.
Abstract
This study established instructional design principles and a teaching model for integrating generative artificial intelligence (AI) to facilitate questioning activities aimed at fostering critical thinking through problem-based learning (PBL). Given the increasing prevalence of generative AI in education, there is a growing need for structured educational support to enable learners to utilize this technology safely and effectively in problem-solving processes while developing critical thinking skills. Employing a design and development research methodology, this study derived initial instructional design principles through a literature review and field interviews, refining them through two rounds of expert validation and field implementation. The final framework comprises ten core principles: (1) familiarization with generative AI, (2) promoting learning engagement through problem redefinition, (3) creating learner-centered environments, (4) individualized exploration, (5) cultivating an ethical attitude toward generative AI, (6) providing question scaffolding, (7) using questioning to enhance critical thinking skills, (8) collaborative learning with generative AI, (9) critically evaluating AI-generated responses, and (10) engaging in critical reflection on the learning process. Based on these principles, a six-stage teaching model was developed and implemented with third-year middle school students. The findings indicate that this model effectively fostered students’ critical thinking skills. This study contributes to educational practice by providing empirically validated design principles for implementing PBL-based questioning activities with generative AI in secondary education settings.