생성형 인공지능을 활용한 스토리라인 교육프로그램에서 예비화학교사의 센스메이킹 경험 및 전통적 교수 신념과 자기효능감의 변화
Changes in the Sensemaking Experience, Traditional Teaching Beliefs and Self-efficacy of Pre-service Chemistry Teachers in a Storyline Education Program Using Generative Artificial Intelligence
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초록
본 연구에서는 예비화학교사들을 대상으로 생성형 인공지능을 활용하여 물질의 기본에 관한 센스메이킹을 경험할 수 있는 교육프로그램을 스토리라인 교육과정을 근거로 개발하고, 예비화학교사들의 생성형 인공지능 활용 유형을 분석하였다. 또한, 이러한 교육프로그램이 예비화학교사들의 전통적 교수 신념과 센스메이킹 교수 자기효능감에 미치는 영향을 분석하였다. 연구 대상자로 충북 소재의 K 대학교 화학교육과 3학년에 재학 중인 예비화학교사 13명을 선정하였다. 교육프로그램은 예비화학교사가 스토리라인 교육프로그램에서 생성형 인공지능의 하나인 ChatGPT를 활용하여 원소, 원자, 분자 중 물질의 기초가 무엇인지 탐구하며 센스메이킹을 경험하고, 자신의 수업에이를 적용하는 활동을 경험하도록 하였다. 예비화학교사가 스토리라인 교육과정에서 생성형 인공지능을 활용하는 유형을 검색 및 검증유형과 센스메이킹 경험 유형으로 구분하여 분석하였다. 또한, 사전⋅사후 설문을 통해 전통적 교수 신념과 센스메이킹 교수 자기효능감의 변화를 확인하였다. 연구 결과 스토리라인 교육프로그램의 앵커링현상 파악 단계, 조사 단계, 그리고 문제화 단계에서 예비교사들이ChatGPT를 활용하여 적극적이고 자기 주도적으로 의문점을 조사하면서 다양한 생각과 반사례를 접하는 과정에서 센스메이킹을 경험한것으로 나타났다. 그리고 교육프로그램을 통한 예비화학교사들의 전통적 교수 신념 감소와 센스메이킹 교수 효능감 향상이 통계적으로유의미하게 나타났다. 본 연구에서 제안한 생성형 인공지능을 활용스토리라인 교육프로그램을 다양한 소재로 확장하여 학교 현장과 교사교육에 활용함으로써 향후 많은 교사가 학생이 센스메이킹을 경험할 수 있는 수업을 실행할 수 있을 것으로 기대한다.
Abstract
This study developed and evaluated an educational program for pre-service chemistry teachers that incorporated generative artificial intelligence(GAI) into a storyline curriculum to facilitate sensemaking about fundamentals of matter. We analyzed the types of pre-service chemistry teachers’ GAI utilization and the program’s effects on traditional teaching beliefs and sensemaking teaching self-efficacy. 13 third-year pre-service chemistry teachers from K University in Chungcheongbuk-do participated in the program. They used ChatGPT to explore concepts related to fundamentals of matter among elements, atoms, and molecules during storyline education program, and applied the process of experiencing sensemaking to their own classes. We analyzed the types of pre-service chemistry teachers’ GAI utilization in the storyline curriculum by categorizing them into search and verification types and sensemaking experience types. In addition, we examined changes in traditional teaching beliefs and sensemaking teaching self-efficacy through pre- and post-surveys. The results of the study showed that pre-service chemistry teachers who actively and self-directly investigated questions using ChatGPT and encountered various thoughts and counter-examples in the anchoring phenomenon, investigation, and problematizing routine of the storyline education program experienced sensemaking. In addition, the results showed that the pre-service chemistry teachers’ traditional teaching beliefs were reduced and their sense-making teaching efficacy was improved through the training program, which was statistically significant. By expanding the storyline education program using GAI to various materials and utilizing it in school classess and teacher education, we expect that many teachers will be able to implement classes where students can experience sensemaking.