AI 기반 수학 교실은 어떻게 조율되는가?: 초등 수업에서의 도구적 오케스트레이션 전략 분석
How are AI-based mathematics classrooms orchestrated?: An analysis of instrumental orchestration strategies in elementary lessons
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초록
AI 코스웨어와 조작 기반 디지털 도구와 같은 AI 기반 디지털 도구가 초등 수학 교실에 점점 더 통합됨에 따라 교사들은 실시간 수업 의사결정과 적응적인 수업 설계에 대한 새로운 요구에 직면하고 있다. 본 연구는 도구적 오케스트레이션 이론에 기반하여, 두 명의 한국 초등교사가 곱셈과 나눗셈 수업에서 AI 디지털교과서, 패들렛, 디지털 수막대 등을 활용하여 어떤 오케스트레이션 전략을 사용했는지를 분석하였다. 총 6차시의 수업 영상, 수업 전사본, 교사 인터뷰를 질적으로 분석한결과, Explain-the-screen, Technical-demo, Sherpa-at-work, Spot-and-show, Not-use-tech, Guide-to investigate, Guide-to-mathematical-techniques 등 일곱 가지 오케스트레이션 유형을 도출하였다. 교사의 오케스트레이션은 고정되기 보다는 도구의 어포던스, 수업 단계, 학생 반응에 따라 전략 간 유동적 전환을 수반하였다. 또한 수업 실행 과정에서 오케스트레이션 전략은 연속적으로 조직되고 유연하게 재구성되었으며, 이는 오케스트레이션 체인 개념을 통해 설명되었다. 이러한 연계 구조는 교사가 단순한 기술 사용자에 머무르지 않고, 디지털 도구의 어포던스를 해석하고, 학생의 사고를 관찰하며, 개념 발달을 교수적으로 구성해내는 역할을 수행함을 보여준다. 본 연구는 AI 기반 수업에서의 교사 전문성을 보다 깊이 이해하는 데 기여하며, 디지털 매개 수학교육에서의 교사교육 및 수업 설계에 시사점을 제공한다.
Abstract
As AI-powered digital tools such as AI courseware and interactive manipulatives become increasingly integrated into elementary mathematics classrooms, teachers face new demands for real-time instructional decisions and adaptive lesson designs. Drawing on the theoretical framework of instrumental orchestration, this study examines how two Korean elementary teachers utilized a range of orchestration strategies while teaching multiplication and division lessons using AI digital textbooks, Padlet, and digital number rods. Through qualitative analysis of six videotaped lessons, classroom transcripts, and teacher interviews, the study identifies seven orchestration types: Explain-the-screen, Technical-demo, Sherpa-at-work, Spot-and-show, Not-use-tech, Guide-to-investigate, and Guide-to-mathematical-techniques. Findings reveal that teachers’ orchestration was not static but involved dynamic transitions across strategies depending on the tool’s affordances, lesson phases, and students’ responses. This study also illustrates how orchestration strategies were sequentially organized and flexibly reconfigured during lesson enactment—a process conceptualized as chains of orchestrations. These chains highlight the teacher’s role not merely as a user of technology, but as a pedagogical composer who interprets digital affordances, monitors student thinking, and scaffolds conceptual development. The study contributes to a deeper understanding of teacher expertise in AI-supported classrooms and offers implications for teacher education and instructional design in digitally mediated mathematics education.