대학생의 메타인지 수준에 따른 생성형 AI 질문 프롬프트 생성 및 활용 경험 연구
A study on the creation and use of generative AI question prompts according to university students’ metacognitive levels
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초록
본 연구의 목적은 생성형 인공지능(Generative AI) 기반 학습 환경에서 학습자의 메타인지와 프롬프트(질문) 작성 및 AI 활용 경험 간의 관계를 실증적으로 탐색하는 데 있다. 이를 위해 서울 소재 A대학교의 학부생 40명을 대상으로 4주간 생성형 AI(ChatGPT)를 활용하여 학습 활동을 수행하도록 하고, 이과정에서 학습자가 생성한 총 4,591개의 질문 데이터를 수집하였다. 또한 학습자의 생성형 AI 활용 경험에 대한 질적 자료를 수집하여 정량자료와 정성자료를 종합하는 혼합연구설계를 적용하여 분석하였다. 우선, 학습자의 프롬프트 생성 양상(질문 수, 질문 길이) 분석을 위해 회귀분석을 수행하고, 질문유형 분석을 위하여 다항 로지스틱 회귀분석을 실시하여, 메타인지 수준에 따라 프롬프트 특징과 질문 유형에 차이가 있는지를 검증하였다. 이어서 질적 분석 단계에서는 생성형 AI와 활용 경험에 대한내용분석을 통해 메타인지 수준과의 관련성을 탐색하였다. 분석 결과, 메타인지 수준이 높을수록 프롬프트의 빈도와 길이가 유의하게 증가함을 확인하였으며, ‘정보 탐색형 및 사실 확인’ 질문보다 ‘비판적 사고 및 평가’ 중심의 질문을 생성할 확률이 높아짐을 확인하였다. 또한, 질적 자료 분석에서 메타인지 상위 그룹은 논리적, 반성적, 고차사고 질문을 생성하는 동시에, AI의 응답을 탐색적으로 확장하는 경향이 확인되었고, 메타인지 하위 그룹은 정보 탐색이나 프롬프트의 구체화를 중심으로 활용하는경향을 확인하였다. 이와 같은 결과는 생성형 AI 기반 학습에서 학습자의 메타인지가 프롬프트의 활용 양상 및 경험의 질적 수준에 밀접하게 관련되어 있음을 의미하며, 생성형 AI 시대의 교수·학습 설계에서 학습자의 전략적 질문 생성 역량을 강화하기 위하여 메타인지 특성을 고려한 교육적 개입이필요함을 시사한다.
Abstract
The purpose of this study is to empirically examine the relationship between learners’ metacognition, prompt writing, and AI utilization experience in a generative AI-based learning environment. Forty undergraduate students from University A in Seoul participated in generative AI (ChatGPT)-based learning activities over four weeks, during which 4,591 learner-generated questions were collected, along with qualitative data on AI usage experiences. A mixed-methods design was employed, integrating quantitative and qualitative analyses. Regression analysis examined prompt generation patterns (number and length of questions), while multinomial logistic regression analyzed differences in question types according to metacognitive levels. In the qualitative phase, content analysis explored how AI usage experiences varied by metacognition. Results showed that higher metacognitive levels were associated with greater prompt frequency and length, as well as a higher likelihood of generating questions focused on critical thinking and evaluation rather than information search. Qualitative findings further indicated that learners with higher metacognition produced more logical, reflective, and higher-order questions and actively expanded AI responses, whereas those with lower metacognition primarily focused on information retrieval or prompt refinement. These findings suggest that learners’ metacognition is closely related to prompt utilization patterns and the qualitative depth of generative AI learning experiences, highlighting the need for instructional designs that incorporate metacognitive characteristics to enhance strategic question-generation skills.