인공지능과 과학 교과의 체계적인 융합을 위한 내용 체계 및 교수⋅학습 사례 연구 = Content System and Teaching/Learning Case Study for Systematic Convergence of Artificial Intelligence and Science Subjects

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Objectives The purpose of this study is to propose a content system for systematic linkage, integration, and convergence of artificial intelligenc and science subjects and teaching/learning cases based on the content system.
Methods First, a draft of the content system was devised by analyzing and extracting content elements for each area of artificial intelligence and science subjects for AI-SCIENCE convergence education through literature research. Second, the validity of the AI-SCIENCE convergence education content system was verified through expert Delphi. Third, based on the derived content system, teaching/learning cases for AI-SCIENCE convergence education were proposed. Fourth, the validity of the teaching and learning case for AI-SCIENCE convergence education was verified through expert Delphi. Fifth, the implications of the Delphi test results were derived and the AI-SCIENCE convergence education content system-based teaching/learning case was systematized.
Results First, as the knowledge of AI-SCIENCE convergence education, learning hierarchies were established by grades 3-4, 5-6, and middle school student development stages and content levels. 2 areas and 4 core concepts of artificial intelligence education, 15 areas and 35 core concepts of science education were selected. Second, based on the analyzed and extracted content system, teaching and learning cases were presented under the theme of ‘planet’. Third, to verify the validity of the content system and teaching/learning cases, expert Delphi was conducted and opinions were collected. As a result, the field composition of AI-SCIENCE convergence education met the conditions of content validity in terms of suitability and importance.
Conclusions By analyzing and extracting the content system related to the knowledge and understanding of AI-SCIENCE convergence education, it is possible to facilitate the connection, integration, and convergence of the learning content in the AI field with science in terms of subject characteristics. In addition, subjects other than science subjects will also be able to utilize the presented content system in connection with the content system of each subject.

국문 초록 (Abstract)

목적 본 연구는 인공지능과 과학 교과의 체계적인 연계⋅통합⋅융합을 위한 내용 체계와 내용 체계에 기반한 교수⋅학습 사례를제안하는 데 그 목적이 있다.
방법 이를 위해 첫째, 문헌연구를 통해 AI-SCIENCE 융합교육을 위한 인공지능 및 과학 교과에 대한 각 영역별 내용 요소를 분석⋅ 추출하여 내용 체계 초안을 구안하였다. 둘째, AI-SCIENCE 융합교육 내용 체계에 대한 전문가 델파이를 통해 타당도를 검증하였다. 섯째, 도출된 내용 체계를 기반으로 AI-SCIENCE 융합교육을 위한 교수⋅학습사례를 제안하였다. 넷째, AI-SCIENCE 융합교육을 위한 교수⋅학습 사례에 대한 전문가 델파이를 통해 타당도를 검증하였다. 다섯째, 델파이 검사 결과에 대한 시사점을 도출하여 AI-SCIENCE 융합교육 내용 체계 기반 교수⋅학습 사례를 체계화 하였다.
결과 첫째, AI-SCIENCE 융합교육의 지식으로 3-4학년, 5-6학년, 중학교의 학생발달 단계별, 내용 수준별 학습위계를 설정하고인공지능 교육의 2가지 영역과 핵심 개념 4가지, 과학 교육의 15가지 영역과 핵심 개념 35가지를 선정하였다. 둘째, 분석⋅추출된내용 체계를 기초로하여 ‘행성’을 주제로 교수⋅학습 사례를 제시하였다. 셋째, 내용 체계와 교수⋅학습 사례에 대한 타당도 검증을위해 전문가 델파이를 실시하여 의견을 수합한 결과 AI-SCIENCE 융합교육의 영역 구성의 경우 적합도와 중요도에서 내용 타당도(Content Validity Ratio, 0.59 이상)의 조건에 부합하였다.
결론 AI-SCIENCE 융합교육의 지식⋅이해와 관련된 내용 체계를 분석⋅추출하여 제안함으로써 인공지능 영역의 학습 내용을교과의 특성 측면에서 지식, 개념의 이해가 중심이 되는 교과인 과학과의 연계⋅통합⋅융합이 용이할 수 있도록 하였고, 과학 교과이외의 교과 또한 제시된 내용 체계를 각 교과의 내용 체계와 연계하여 활용할 수 있을 것이다.

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