초등 수학 수업에서 교사 주체성을 강조한 인공지능 교수·학습 모형 탐색: <똑똑! 수학탐험대>를 중심으로
Exploring AI-based instructional models emphasizing teacher agency in elementary mathematics education: A case of TocToc-Math
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초록
본 연구는 초등 수학교육에서 교사 주체성을 강조한 인공지능(AI) 기반 교수・학습 모형을 개발하고, 그 적용 가능성을 탐색하는 데 목적이 있다. 최근 AI 기술의 발전에 따라 개인 맞춤형 학습 환경이 확산되고 있으나, 교사의 주체성과 수업 설계 역량을 체계적으로 지원하는 교수・학습 모형은 여전히 부족한 실정이다. 이에 본 연구에서는 AI 수학 수업 지원시스템인<똑똑! 수학탐험대>를 효과적으로 활용할 수 있도록 구성된 <똑똑! 맞춤형 블록 모형>을 제안하였다. 이 모형은 ‘참여’, ‘탐구’, ‘적용’, ‘평가’, ‘개인화’의 다섯 가지 수업 요소를 블록 형태로 시각화하여, 교사가 수업 목표와 학습자 특성에 따라 유연하게 배열하고 운영할 수 있도록 설계되었다. 본 연구는 문헌 분석, 현장 전문가 자문, 적용 가능성 검토를 중심으로 한 개발연구 방법을 활용하였으며, 전문가 검토 결과 해당 모형은 실제 초등 수학 수업 맥락에서 타당성과 실용성을 갖춘 것으로 판단되었다. 아울러, 본 모형의 활용 유형으로 몰입형, 선택적 활용형, 자율배치형의 세 가지 형태를 제시하였다. 본 연구는 AI 기반 수업에서 교사가 수업의 설계자이자 조율자로서의 전문성과 주체성을 발휘할 수 있도록 지원하는 실천적 방안을 제시하였다는 점에서 의의가 있다.
Abstract
This study explores the development and application of an AI-based instructional models that emphasize teacher agency in elementary mathematics education. While recent advances in AI have led to the proliferation of personalized learning environments, many current instructional models lack practical flexibility and fail to account for the pivotal role of teachers in dynamically orchestrating classroom learning. To address this gap, the study proposes <TocToc Adaptive Block Model>, a modular instructional framework designed to support planning, implementation, and evaluation of mathematics lessons using the AI-based system <TocToc-Math>. Drawing on the theoretical framework of teacher agency—including its reiterative, projective, and practical-evaluative dimensions—the model allows teachers to flexibly arrange instructional blocks such as Engage, Explore, Execute, Evaluate, and Personalize. This study employed a development research methodology centered on literature analysis, expert consultation, and feasibility review. Field experts validated the model’s educational feasibility and contextual adaptability, and three implementation types—immersive, selective, and flexible arrangement—were derived to support varied classroom contexts. This study highlights the importance of empowering teachers as learning designers and underscores the need for long-term research on teacher agency in AI-based environments. The findings offer practical and theoretical insights into designing AI-enabled instruction that preserves pedagogical intentionality and responsiveness.