전문가 시스템 중심의 인공지능 융합교육 프로그램 개발

국문 초록 (Abstract)

본 연구는 컴퓨팅 사고력 기반의 인공지능 융합 교육 프로그램을 전문가 시스템을 중심으로 개발하고 초등 교육 현장에 적용 가능성에 대해 연구하고자 하였다.
4차 산업혁명이 가져온 인공지능의 중요성은 소프트웨어 교육과 더불어 그 위상이 꾸준히 높아지고 있다. 교육 현장에서는 소프트웨어 교육, 그중에서도 코딩 교육이 활성화되고 있고 발 빠른 교수자나 학습자는 인공지능 교육에도 관심을 기울이고 있다. 하지만 방대한 인공지능 교육에 대해 뚜렷한 방향성과 합의된 학습 내용이 부족하다. 따라서 학교 수업 현장에 적용할 수 있는 구체적인 콘텐츠를 개발할 필요가 있다.
따라서 연구 내용으로 인공지능의 한 분야인 전문가 시스템을 중심으로 교육 현장에서 적용할 수 있는 인공지능 융합 교육 프로그램을 개발하는 것을 설정하였다. STEAM 교육 준거 틀을 사용했으며 관련 문헌을 참고하여 개발 방향, 학습수준, 학습순서, 내용구성의 4가지 개발 기준을 설정하였고 파일럿 프로그램을 개발하였다. 이 과정에서 1차 전문가 타당도 검사를 하여 타당도를 검증받고 이후 세부 기준에 따라 6차시의 기본 교육 프로그램을 구성하였다. 구성한 프로그램 내용은 2차 전문가 타당도 검사를 하여 타당도를 검증받았고 개방형 응답에 따라 2차 수정을 가하였다. 2차 수정을 거친 교수·학습 자료는 실제 수업 현장에 적용하였으며, 적용 과정 중 교수자의 기록과 학습자의 산출물 및 설문지 분석을 시도하였다. 맥락을 기반으로 교육 프로그램에 3차 수정을 가하여 최종 교수·학습 자료가 완성되었으며, 교육 현장에 적용할 수 있는 인공지능 교육 프로그램 구성되었다.
두 번째 연구 내용은 컴퓨팅 사고력을 기반으로 2015 개정 교육과정에서 적용 가능성을 연구하는 것이었다. 실과 성취기준과 컴퓨팅 사고력의 내용 분석을 통해 현 교육과정에서 컴퓨팅 사고력 교육을 인공지능 교육을 통해서도 도입될 수 있도록 구성하였다. 인공지능 교육의 소재로는 전문가 시스템을 선정하였으며 전문가 집단에게 두 차례 타당도 검토를 받고 학생 적용 후 각 차시별 산출물과 수업 과정에서의 피드백, 3차 타당도 검토를 통해 전문가 시스템이라는 인공지능 영역을 초등 소프트웨어 교육을 받은 학습자에게 적용 가능함을 보였다.
수행된 연구에서 교육 프로그램을 개발하기 위한 과정적 틀을 통해 초등 인공지능 융합교육 프로그램을 구성하였고, 이는 2015 개정 교육과정에서 소프트웨어 교육 17차시를 받은 학생에게 적용 가능함을 확인할 수 있었다.

목차 (Table of Contents)

• I. 서 론 1
• 1. 연구의 필요성 및 목적 1
• 2. 연구 내용 3
• 3. 연구의 제한점 3
• 4. 용어의 정의 4
• II. 이론적 배경 6
• 1. 컴퓨팅 사고력(Computational Thinking) 6
• 2. 융합인재교육(STEAM) 10
• 3. 전문가 시스템(Expert System) 15
• 4. 인공지능 교육 국내/외 동향 23
• III. 연구 방법 및 절차 28
• 1. 연구 절차 28
• 2. 연구 대상 29
• 3. 자료 수집 및 분석 29
• IV. 연구의 결과 논의 및 분석 31
• 1. 프로그램 개발 31
• 2. 프로그램 적절성 검토 42
• 3. 프로그램 적용 및 수정 56
• V. 결론 및 제언 65
• 1. 결론 65
• 2. 제언 66
• 참고문헌 68
• 부 록 76
• ABSTRACT 107