피지컬 컴퓨팅 활용이 인공지능 교육에 미치는 효과

Abstract

변동성, 불확실성, 복잡성이 특징인 미래사회에 대응하기 위해 기본 역량과 변화대응력 등을 키워주는 미래 교육이 필수적으로 요구되고 있다. 이에 따라 미래 사회가 요구하는 역량 함양이 가능한 효과적인 인공지능 교육을 위해 다양한 인공지능 교육 프로그램의 개발과 적용에 따라 학습자의 긍정적 변화를 보는 효과성을 검증하는 연구가 필요하다.

본 연구는 피지컬 컴퓨팅 도구를 활용하지 않는 일반적인 인공지능 기반 메이커 수업과 피지컬 컴퓨팅 도구를 활용하여 산출물을 제작하는 인공지능 기반 메이커 수업에 따른 결과를 비교하여 인공지능 기반 메이커 수업에 있어서 피지컬 컴퓨팅 도구의 효과를 확인하는 데 목적이 있다. 또한, 효과를 확인하기 위한 변인으로 자기효능감, 인공지능에 대한 태도를 설정하여 빠르게 변화하는 기술의 발전에 따라 적절히 대응할 수 있는 학습자 역량의 차이를 확인하고자 하였다. 본 연구에서는 피지컬 컴퓨팅을 활용한 인공지능 기반 메이커 교육 프로그램을 적용하고 이 프로그램이 중학생의 자기효능감, 인공지능에 대한 태도에 미치는 영향을 보고자 하였다. 학생들에게 제시된 프로그램의 과제는 실생활 문제를 피지컬 컴퓨팅을 활용한 인공지능 도구를 사용하여 해결하도록 제시되었으며 학습에서 도구 사용에 대한 부담을 줄이기 위해 학습자 수준을 고려하여 엔트리와 마이크로비트가 활용되었다. 중학교 학생을 대상으로 교육 프로그램을 적용한 결과 자기효능감과 인공지능에 대한 태도에 유의미한 영향을 주었다는 것을 양적 및 질적 연구를 통해 총체적으로 검증하였다. 이를 통해 피지컬 컴퓨팅을 활용한 인공지능 기반 메이커 교육이 중학교 학생들에게 긍정적인 영향을 미친다는 것을 확인하였다.

본 연구의 결과는 인공지능 교육을 위한 다양한 교육 프로그램 개발에 도움을 줄 수 있을 것이며, 중학생의 자기효능감과 인공지능에 대한 태도에 긍정적 영향을 미치는 기초자료로 도움이 되길 희망한다.

It is essential to implement an educational system that develops basic capabilities and change responsiveness to respond to the future society characterized by volatility, uncertainty, and complexity. Accordingly, research is needed to verify the effectiveness of seeing positive changes in learners due to the development and application of various artificial intelligence education programs for effective artificial intelligence education required by future society.

The purpose of this study is to confirm the effectiveness of physical computing tools in artificial intelligence-based maker classes by comparing the results of general artificial intelligence-based maker classes that do not use physical computing tools and artificial intelligence-based maker classes that produce products using physical computing tools. In addition, by setting self-efficacy and attitude toward artificial intelligence as variables to confirm the effect, it was intended to confirm the difference in learner capabilities that can respond appropriately according to the development of rapidly changing technologies. In this study, an artificial intelligence-based maker education program using physical computing was applied and the effect of this program on middle school students' self-efficacy and attitude toward artificial intelligence was investigated. The challenge of the program presented to students was presented to solve real-life problems using artificial intelligence tools using physical computing, and entries and microbeats were used in consideration of the learner level to reduce the burden of using tools in learning. Quantitative and qualitative studies have confirmed that the application of educational programs to middle school students had a significant impact on self-efficacy and attitudes toward artificial intelligence. Through this, it was confirmed that artificial intelligence-based maker education using physical computing has a positive effect on middle school students.

The results of this study will help develop various educational programs for artificial intelligence education, and it is hoped that it will be helpful as basic data that positively affects middle school students' self-efficacy and attitudes toward artificial intelligence.