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논문KCI 등재

인간-AI 협력 역량 향상을 위한 활동중심수업 설계원리 개발

A Developmental Study on Design Principles of Activity-based Instruction for Improving Human-AI Collaboration Competency

조영환|송혜빈
한국교육정보미디어학회 (Korea Association for Educational Information and Media)|2023.03|교육정보미디어연구 (Journal of Korean Association for Educational Information and Media)|제29권 제1호|pp. 145-173

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AI 리터러시설계원리AI literacyDesign Principles활동중심수업인간-AI 협력 역량Human-AI Collaborative CompetencyActivity-based Instruction
주제분류교육학

초록

인공지능(AI) 시대에 다양한 목표를 효과적으로 성취하기 위해 AI와 협력하는 역량을 개발할 필요가 있다. AI를 단순한 도구로 인식하기보다 협력의 대상으로 인식할 때 더 효과적으로 AI와 함께 과제를 수행할 수 있고 AI가 인간에게 미치는 영향에 대해 성찰할 수 있다. 그렇기 때문에 인간과 협력하는 AI 기술을 개발하려는 노력과 함께 AI와 협력할 수 있는 인간의 역량 개발에 대한 연구가 필요하다. 본 연구는 학교교육 맥락에서 인간-AI 협력 역량을 향상시키기 위한 활동중심수업 설계원리를 개발하고자 한다. 이를 위해 문헌검토를 통해 설계원리를 도출하고 전문가 검토(내적 타당화)를 통해 설계원리를 수정하였다. 그리고 외적 타당화를 위해서 초등학교 6학년 교실에 설계원리를 적용하고 사전․사후검사, 설문조사, 면담을 실시하였다. 최종적으로, 인간-AI 협력 역량 향상을 위한 12개의 활동중심수업 설계원리를 교육활동, 학습자-AI 상호작용, 교육환경, 교육과 AI의 공진화 측면에서 개발하였다. 본 연구에서 개발한 설계원리를 초등학교 수업에 적용한 결과, 인간-AI 협력 역량과 AI에 대한 태도가 통계적으로 유의미하게 향상되었다. 그리고 학생들이 활동중심수업에 대해 높은 만족감과 상황흥미를 나타냈다. 이 연구는 미래 교육과정에서 중요하게 다루어야 할 인간-AI 협력 역량을 어떻게 향상시킬 수 있을지에 대한 교육적 시사점을 제공한다.

Abstract

In the era of AI, people should develop competency to collaborate with AI to achieve a variety of goals effectively. When perceiving AI as a collaboration partner rather than just a tool, people can effectively carry out a task with AI and reflect on the influence of AI on humans. It is necessary not only to develop AI technologies to collaborate with humans but also to investigate methods to improve human competency to collaborate with AI. This study intended to develop the design principles of activity-based instruction to improve human-AI collaboration competency in K-12 school. This study reviewed literature to generate the instructional design principles, which were revised through expert reviews (i.e., internal validation). This study applied the instructional design principles to the sixth grade class in an elementary school and carried out pre- and post-tests, surveys, and interviews for external validation. This study created 12 design principles of activity-based instruction for human-AI competency in regards to educational activities, learner-AI interaction, educational environments, and co-evolution between education and AI. The design principles were effective in enhancing students’ human-AI collaboration competency and attitude toward AI. In addition, learners were highly satisfied with the activity-based instruction and showed high situational interest. This study provided educational implications on how to improve the human-AI collaboration competency, which is essential in the curriculum of future education.

참고문헌 (45)

  1. 인공지능시대, 교육정책방향과 핵심과제, "관계부처 합동", ~ (2020)
  2. 권승아, "중학교 교과별 활동중심수업에서의 학습자 및 교사 특성이 학업성취도에 미치는 영향", 학습자중심교과교육연구, 20(9), pp.553~577 (2020), 학습자중심교과교육학회[DOI]
  3. 김성원, "중학생의 인공지능에 대한 태도 검사 도구 개발", 컴퓨터교육학회 논문지, 23(3), pp.17~30 (2020), 한국컴퓨터교육학회[DOI]
  4. 김인영, "역량기반 교양교육 설계 요건과 적용에 관한 탐색적 연구", 교양교육연구, 14(6), pp.237~251 (2020), 한국교양교육학회
  5. 김진석, "인공지능 리터러시 기반 초･중등교육의 내용과교수･학습 방안 탐구", 한국초등교육, 32(3), pp.19~35 (2021), 초등교육연구원[DOI]
  6. 나일주, "웹기반 가상교육프로그램 개발을 위한 활동모형 개발", 교육공학연구, 17(2), pp.91~115 (2001)
  7. 박휴용, "포스트휴먼 리터러시－ 개념 및 범주, 이론적 기반, 그리고 교육의 방향", 리터러시 연구, 11(1), pp.11~55 (2020), 한국 리터러시 학회[DOI]
  8. 손원성, "인공지능(AI) 교육 플랫폼을 활용한 SW교육 수업안 개발 : 초등학교 고학년을 중심으로", 정보교육학회논문지, 24(5), pp.453~462 (2020), 한국정보교육학회[DOI]
  9. 신진선, "초등학생을 위한 활동중심 인공지능 융합 교육 프로그램 개발 및 적용", 정보교육학회논문지, 25(3), pp.437~448 (2021), 한국정보교육학회[DOI]
  10. 이동한, "유튜브와 인공지능 챗봇을 활용한 과업 중심 초등영어 수업 모형 개발", 영상영어교육, 22(1), pp.179~201 (2021), 영상영어교육학회[DOI]
  11. 이성혜, "디자인씽킹 프로세스 기반의 인공지능(AI) 교육 프로그램 적용 효과분석", 컴퓨터교육학회 논문지, 23(4), pp.49~59 (2020), 한국컴퓨터교육학회[DOI]
  12. 이영호, "인공지능 융합 교육 프로그램 개발 및 효과성 분석", 정보교육학회논문지, 25(1), pp.71~79 (2021), 한국정보교육학회[DOI]
  13. 이은경, "국내외 초·중등학교 인공지능 교육과정 분석", 컴퓨터교육학회 논문지, 23(1), pp.37~44 (2020), 한국컴퓨터교육학회[DOI]
  14. 임미인, "인공지능(AI) 활용 초등수학수업 지원시스템의 교수・학습 적용 방안 모색", 학교수학, 23(2), pp.251~270 (2021), 대한수학교육학회[DOI]
  15. 정대홍, "인공지능 시대, 교사가 만드는 미래학교" (2022), 교육과학사
  16. 조영환, "고등교육 분야 온라인 학습 연구의 동향: 생태계적 접근", 교육공학연구, 31(4), pp.725~755 (2015), 한국교육공학회[DOI]
  17. 조영환, "디지털 교과서 활용 수업을 위한 참여적 설계의 효과와 제한점", 교육정보미디어연구, 25(4), pp.767~795 (2019), 한국교육정보미디어학회[DOI]
  18. 최숙영, "AI 리터러시 프레임워크에 대한 연구", 컴퓨터교육학회 논문지, 25(5), pp.73~84 (2022), 한국컴퓨터교육학회[DOI]
  19. 홍수민, "인공지능 스피커를 활용한 언어교육에서 교수자의 스캐폴딩 전략 개발", 교육공학연구, 37(2), pp.309~341 (2021), 한국교육공학회[DOI]
  20. Akata, Z., "A research agenda for hybrid intelligence: augmenting human intellect with collaborative, adaptive, responsible, and explainable artificial intelligence", Computer, 53(08), pp.18~28 (2020)
  21. Bloom, B, "Taxonomy of educational objective, handbook I: Cognitive domain" (1956), David Mckay
  22. Cañas, J. J., "AI and ethics when human beings collaborate with AI agents", Frontiers in Psychology, 13, pp.836650~836650 (2022)
  23. Chen, J. Y., "Situation awareness-based agent transparency and human-autonomy teaming effectiveness", Theoretical Issues in Ergonomics Science, 19(3), pp.259~282 (2018)
  24. Creswell, J. W, "Qualitative inquiry and research design: Choosing among five approaches" (2012), Sage
  25. Dellermann, D., "Hybrid intelligence", Business & Information Systems Engineering, 61(5), pp.637~643 (2019)
  26. Feine, J., "A taxonomy of social cues for conversational agents", International Journal of Human-Computer Studies, 132, pp.138~161 (2019)
  27. Hancock, P. A., "A meta-analysis of factors affecting trust in human-robot interaction", Human factors, 53(5), pp.517~527 (2011)
  28. 황하, "The Threat of AI and Our Response: The AI Charter of Ethics in South Korea", Asian Journal of Innovation and Policy, 9(1), pp.56~78 (2020), 아시아기술혁신학회[DOI]
  29. Jonassen, D. H., "Instructional design models for well-structured and III-structured problem-solving learning outcomes", Educational Technology Research and Development, 45(1), pp.65~94 (1997)
  30. Kapur, M., "Productive failure in mathematical problem solving", Instructional Science, 38, pp.523~550 (2010)
  31. Kim, J., "Learning design to support student-AI collaboration: Perspectives of leading teachers for AI in education", Education and Information Technologies, 27(5), pp.6069~6104 (2022)
  32. Kolb, D. A, "Experiential learning: Experience as the source of learning and development" (2014), FT press
  33. Long, D., "What is AI literacy? Competencies and design considerations", Proceedings of the 2020 CHI Conference on Human Factors in Computing Systems, pp.1~16 (2020)
  34. Markauskaite, L., "Rethinking the entwinement between artificial intelligence and human learning: What capabilities do learners need for a world with AI?", Computers and Education : Artificial Intelligence, 3, pp.1~16 (2022)
  35. Matthews, G., "Evolution and revolution : Personality research for the coming world of robots, artificial intelligence, and autonomous systems", Personality and Individual Differences, 169, pp.1~11 (2021)
  36. Namin, S., "Direct and indirect effects of online learning on distance education", British Journal of Educational Technology, 35(3), pp.275~288 (2004)
  37. Ng, D. T. K., "Conceptualizing AI literacy: An exploratory review", Computers and Education : Artificial Intelligence, 2, pp.1~11 (2021)
  38. Nussbaum, E. M., "Collaborative discourse, argumentation, and learning : Preface and literature review", Contemporary Educational Psychology, 33(3), pp.345~359 (2008)
  39. Richey, R. D., "교육공학연구를 위한 설계․개발연구" (2012), 학지사
  40. Situational interest, task engagement, and achievement in an active-learning environment, "Rotgans, J. I.", American Educational Research Association, ~ (2009)
  41. Süße, T., "Antecedents of constructive human-AI collaboration: An exploration of human actors’ key competencies", Proceedings of the 22nd Working Conference on Virtual Enterprises, pp.113~124 (2021)
  42. Terveen, L. G., "Overview of human-computer collaboration", Knowledge-Based Systems, 8(2-3), pp.67~81 (1995)
  43. Walliser, J. C., "Team structure and team building improve human-machine teaming with autonomous agents", Journal of Cognitive Engineering and Decision Making, 13(4), pp.258~278 (2019)
  44. Zicari, R. V., "Z-Inspection® : A process to assess trustworthy AI", IEEE Transactions on Technology and Society, 2(2), pp.83~97 (2021)
  45. Zimmerman, B. J., "A social cognitive view of self-regulated learning", Journal of Educational Psychology, 81, pp.329~339 (1989)

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