생성형 인공지능을 활용한 과학 탐구 수업에서 초등학생들의 질문 유형과 과학적 문제해결력과의 관련성 탐색
Exploring the Relationship between Elementary School Students' Question Types and Scientific Problem Solving Ability in Science Inquiry Classes Using Generative Artificial Intelligence
0
조회
0
다운로드
0
인용
0
참고문헌
키워드
초록
이 연구의 목적은 Gen AI을 활용한 초등과학 수업에서 초등학생들의 질문 유형과 과학적 문제해결력의 관련성을 탐색하는 것이다. 이를 위해, 충청권 소재 두 곳의 초등학교에서 6학년 재학생 24명을 대상으로 이 연구를 진행하였다. 6학년 2학기 연소와 소화 단원 정규교과 수업(3차시)과 Gen AI을 활용한 소금의 종류 판별하기(3차시)를 주제로 탐구 수업을 각각 진행하였다. 뤼튼을 활용한 초등과학 수업 자료, 학생 활동지 등의 서면 자료, 학생들이 뤼튼과의 대화 로그 텍스트 자료, 수업 진행한 교사의 필드 노트, 실험 영상 등의 자료를 수집하였다. 자료 분석은 질문 유형 분석틀과 문제해결 평가 루브릭을 활용하였다. 각각의 수업 주제에서 과학적 문제해결력이 우수한 사례와 그렇지 않은 사례를 대표 사례로 선정한 뒤, 질문 유형과 문제해결력과의 관련성을 탐색하였다. 그 결과, 학생들은 질문 유형의 다양화를 보인 학생일수록 문제해결을 위한 다면적 접근을 취하였으며, 동시에 과학적 문제해결 평가 루브릭의 높은 성취 경향을 보였다. 이와 반대로 학생들의 질문 유형이 단편적일수록 문제해결 성과가 높지 않은 양상을 보였다. 이 연구는 초등과학교육에서 Gen AI와의 상호작용이 과학적 문제해결 과정에 긍정적으로 도움을 줄 수 있음을 시사하며, 나아가 Gen AI가 테크놀로지 기반 초등과학 교육에 긍정적인 잠정성을 기대한다.
Abstract
The purpose of this study is to explore the relationship between question types and scientific problem-solving skills among elementary school students in science classes utilizing generative artificial intelligence (Gen AI). To achieve this, the study was conducted with 24 sixth-grade students from two elementary schools in the Chungcheong province region. The study involved two instructional sequences: a three-session regular curriculum lesson on ’Combustion and Extinguishing’ from the second semester of the sixth grade and a three-session lesson on ’Identifying Different Types of Salt Using Gen AI’. Data were collected from various sources, including elementary science lesson materials using Wrtn, students’ worksheets, dialogue log texts between students and Wrtn, the field notes of the teacher conducting the lessons, and experimental videos. The data analysis was conducted using a question-type analysis framework and a problem-solving evaluation rubric. Cases were selected from each lesson topic, distinguishing between students who demonstrated high levels of scientific problem-solving skills and those who did not, to examine the relationship between question types and problem-solving abilities. The findings indicate that students who exhibited a greater diversity of question types tended to adopt a more multifaceted approach to problem-solving and demonstrated higher achievement levels in the scientific problem-solving evaluation rubric. Conversely, students with a more limited range of question types showed lower problem-solving performance. This study suggests that interactions with Gen AI can positively contribute to the scientific problem-solving process in elementary science education. Furthermore, it highlights the potential of Gen AI in supporting technology-based elementary science education.