특성화고등학교 전자회로 교과의 인공지능 기반 교육프로그램 개발 및 적용
Development and Application of Artificial Intelligence-based Educational Programs of Electronic Circuit Subjects at Specialized High School
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이 연구의 목적은 특성화고등학교 전자회로 교과의 반도체와 직접회로 영역 실기수업에서 활용 가능한 인공지능 기반 교육프로그램을 개발하고 적용 효과를 규명하는 것이다. 인공지능 기반 교육프로그램은 기존 단순 반복 작업으로 이루어지는 실기수업 형태를 인공지능 소프트웨어 프로그램을 접목하여 학생들이 주도적이고 능동적으로 실기수업에 참여할 수 있도록 설계하였다. 9차시로 이루어진 인공지능 기반 교육프로그램 수업자료를 개발한 후 전문가 검증을 통해 수업자료를 타당성을 확보하였다. 2022년 5월부터 7월까지 10주에 걸쳐 대전광역시 소재의 D특성화고등학교 전자과 동아리 활동 시간에 학생 13명을 대상으로 개발한 교육프로그램을 적용하였으며, 수업참여도 설문, 인터뷰, 성찰일지 등을 양적연구와 질적연구를 병행한 혼합연구로 수업의 효과를 확인하였다. 이 연구의 결과로는 첫째, 인공지능 소프트웨어를 특성화고등학교 전문교과 실기교육에 접목하여 학생들의 수업에 대한 흥미와 동기를 유발하고, 수업참여도를 향상시킬 수 있는 가능성을 확인하였다. 둘째, 티처블 머신, Visual Studio Code, netlify 프로그램을 활용하여 학생들의 효율적인 전자회로 제작을 도울 수 있는 공유용 인공지능 툴을 개발하였고, 이를 통해 학생들의 창의적이고 자율적인 협력활동을 유도할 수 있었다. 셋째, 인공지능 기반 교육프로그램은 수업참여도 영역 중 수업활동하기, 의사표현하기, 수업확장하기, 수업관련흥미 영역에서 효과가 있음을 확인할 수 있었다. 넷째, 학생들은 인터뷰와 성찰일지에서 인공지능 기반 교육프로그램이 기존 실습수업과 달리 능동적인 학습을 가능하게 하였고, 학습에 대한 성찰기회를 제공하였다는 긍정적인 반응을 보였다.
Abstract
The purpose of this study is to develop an artificial intelligence-based education program that can be used in the semiconductor and integrated circuit areas of the electronic circuit curriculum of specialized high schools and to identify the application effect. The AI-based educational program was designed so that students can take the lead and actively participate in practical classes by combining the existing practical classes consisting of simple repetitive tasks with AI software programs. After developing the class materials for the AI-based education program consisting of 9 sessions, the validity of the class materials was secured through expert verification. For 10 weeks from May to July 2022, an educational program developed for 13 students was applied to club activities in the Department of Electronics at D Specialized High School in Daejeon. The effect of the class was confirmed through a mixed study in which quantitative and qualitative analyzes were conducted using class participation questionnaires, interviews, and reflection diaries. As a result of this study, first, it was confirmed the possibility of inducing students' interest and motivation in class and improving class participation by applying AI software to specialized subject practical training in specialized high schools. Second, by utilizing the teachable machine, visual studio code, and netlify programs, we developed a sharing AI tool that can help students produce electronic circuits efficiently, and through this, we were able to induce students' creative and autonomous cooperative activities. Third, it was confirmed that the AI-based educational program was effective in class activity, expression of opinion, class expansion, and class-related interest among the areas of class participation. Fourth, students responded positively in interviews and reflection diaries that the AI-based educational program enabled active learning unlike existing practice classes and provided an opportunity to reflect on learning.
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