고등학생의 인공지능 활용 기후변화 프로젝트 수업에 대한 교육적 효과

Abstract

인공지능이 미래 사회 변화를 가져올 주요한 기반 기술로 떠오르는 요즘, 인공지능 시대를 살아갈 세대를 위해 교육 분야에서도 인공지능과의 융합을 다양하게 시도하고 있다. 이에 본 연구에서는 과학교과에서 인공지능 기술을 활용한 기후변화 프로젝트 수업을 설계하여 고등학생들에게 적용한 후, 학생들의 기후변화에 대한 인식과 대응행동 실천의지, 인공지능 효능감과 데이터 리터러시 역량, 과학과 핵심 역량에 미치는 효과를 탐색하고자 하였다. 본 연구에는 인천에 위치한 Y고등학교 1학년 학생 52명이 참여하였으며, 정규 교과 수업 시간 10차시에 걸쳐 진행되었다. 2015 개정 교육과정의 고등학교 1학년 통합과학 교육과정에 제시되어있는 ‘환경과 에너지’ 단원과 과학탐구실험 교육과정에 제시되어있는 ‘생활 속의 과학 탐구’ 단원의 교육과정에서 제시한 학습 내용을 이용하여, 인공지능을 활용한 기후변화 프로젝트로 교육 내용을 재구성하여 수업을 진행하였다. 이를 위해 캐나다의 ACTUA가 개발한 인공지능 교육 주제를 포함하고, 탐색적 과학 데이터 분석 탐구 모형인 ESDA(손미현 외, 2020)을 변형하여 반영한 PBL을 이용한 교육 프로그램을 개발하였다. 참여 학생들은 수업 전과 후에 기후변화 인식과 대응 행동 실천 의지, 인공지능 효능감과 데이터 리터러시 역량, 과학과 핵심역량의 세 가지 검사지에 응답하였고, 그 응답 결과를 이용하여 기술통계와 대응표본 t-검정을 실시하였다. 연구 결과, 기후변화 인식과 대응 행동 실천 의지가 유의미한 차이로 증가하였다. 특히 기후변화 대응 행동 중 개인적인 영역의 책임감과 실천 의지에 효과가 가장 크게 나타났다. 또한 AI에 대한 효능감과 데이터 리터러시도 유의미한 향상을 나타내었다. 과학과 핵심역량 함양에도 역시 통계적으로 유의미한 효과를 보였는데, 그 중 과학적 사고력, 과학적 탐구 능력, 과학적 의사소통 능력의 효과가 높게 나타났다.;Artificial intelligence (AI) is emerging as an innovative instructional technology that will bring about new changes in the field of education. To response societal changes and demands, this study attempted to design an AI-integrated climate change project for high school students, and to examine its effects on their awareness and willingness to act on climate change issues, data literacy and self-efficacy related to the AI use in learning, and core science competencies. Fifty-two 10th graders from Y High School in Incheon participated in the AI-integrated climate change project over 10 class periods. The project was designed to cover the units of “Environment and Energy” and “Science Exploration in Life”in the 2015 revised science curriculum by adapting AI big ideas, the exploratory scientific data analysis (ESDA) inquiry model, and the problem-based learning (PBL) strategy. Data was collected by three Likert scale questionnaires and the students responded to them before and after the project participation. The results were as follows. First, students’ perception and willingness to act on the climate change issue showed statistically significant increase after the project. Second, data literacy and self-efficacy were also significantly improved. Lastly, the AI-integrated climate change project contributed to enhancing students’ core science competencies.