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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 박만구
- 발행연도
- 2023
- 저작권
- 서울교육대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수119
초록· 키워드
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최근 교육에서 인공지능이 다양하게 활용됨에 따라 수학 교육에서도 그 요구가 증대되고 있다. 수학교육에 인공지능을 활용하면 학생에 대한 다양한 데이터를 수집하고 이를 기반으로 적절한 피드백을 제공할 수 있다. 이러한 이점은 과정중심평가의 특징을 구현하기에 부합하며 효과적으로 학생의 수학학습을 도울 수 있다. 따라서 본 연구는 인공지능 기반 학습 프로그램을 활용한 과정중심평가를 적용한 수업을 실시하였으며 이 수업이 학생의 수학 학업성취도 및 수학적 태도에 미치는 영향을 분석하였다. 연구 문제는 다음과 같이 설정하였다.
가. 인공지능 기반 학습 프로그램을 활용한 과정중심평가는 학생의 수학 학업성취도에 어떠한 영향을 미치는가?
나. 인공지능 기반 학습 프로그램을 활용한 과정중심평가는 학생의 수학적 태도에 어떠한 영향을 미치는가?
본 연구 문제를 확인하기 위해 서울시 양천구 M 초등학교 5학년을 대상으로 사전 수학 학업성취도 및 수학적 태도 검사를 실시하여 동질 집단인 2개의 학급을 선정하였다. 실험을 진행한 단원은 5학년 2학기 4.소수의 곱셈 단원이며 실험집단에는 인공지능 기반 학습 프로그램을 활용한 과정중심평가를 적용한 수업을 실시하였다. 비교집단에는 교과서 기반의 과정중심평가를 적용한 수업을 실시하였다. 실험 적용 후 실험집단과 비교집단의 결과를 비교하기 위해 사후 수학 학업성취도 및 수학적 태도를 실시하였다. 검사 결과는 통계 프로그램 R을 활용하여 독립표본 t-검정으로 분석하였고 설문지를 통해 학생들의 소감을 분석하여 질적 연구 자료를 수집하였다.
본 연구를 통해 다음과 같은 결론을 얻었다.
첫째, 인공지능 기반 학습 프로그램을 활용한 과정중심평가를 적용한 수업은 학생들의 수학 학업성취도에 유의미한 영향을 미쳤다. 실험집단의 평균은 93.966점이고 비교집단의 평균은 87.578로 실험집단의 평균이 약 5점 정도 높은 것으로 나타났다. 5% 유의수준에서 유의확률 p 값은 0.013으로 나타났으며 통계적으로 인공지능 기반 학습 프로그램을 활용한 과정중심평가를 적용한 수업이 학생들의 학업성취도에 유의미한 영향을 주었다.
둘째, 인공지능 기반 학습 프로그램을 활용한 과정중심평가를 적용한 수업은 실험집단의 학생들의 수학적 태도에 유의미한 영향을 미쳤다. 실험집단의 평균은 84.552점이고 비교집단의 평균은 78.455점으로 실험집단의 평균이 약 6점 정도 높은 것으로 나타났다. 5% 유의수준에서 유의확률 p 값은 0.028으로 나타났으며 통계적으로 인공지능 기반 학습 프로그램을 활용한 과정중심평가를 적용한 수업이 학생들의 수학적 태도에 유의미한 영향을 주었다. 또한 실험집단 내 수학적 태도 하위요인별로 회귀분석을 진행한 결과 인공지능 기반 학습 프로그램을 활용한 과정중심평가를 적용한 수업이 효능감-수학 흥미-수학학습 태도-가치-학습 의지 순으로 영향을 미쳤다는 것을 확인하였다.
양적 분석을 보완하기 위해 학생들의 설문지를 분석하여 인공지능 기반 학습 프로그램을 활용한 과정중심평가가 수학 학업성취도 및 수학적 태도에 미친 영향을 자세히 확인하고 장점과 단점을 확인하였다. 그 결과 학생들은 인공지능 기술을 활용한 수준에 맞는 문제 제공, 비슷한 유형의 오답 제공, AI 오답노트 제공, 교사의 피드백 제공 등에서 본 수업의 효과성을 충분히 느낀 것을 확인하였다.
본 연구를 통해 인공지능 기반 학습 프로그램을 활용한 과정중심평가는 학생들의 수학 학업성취도와 수학적 태도에 긍정적인 영향을 미치고 수학학습을 도우며 인공지능 기반 학습 프로그램을 활용한 평가 실행의 새로운 방법을 제시하였다.
본 연구에 대한 제언으로는 인공지능 기반 학습 프로그램을 활용한 평가에서 동료 평가 방법에 대한 연구가 필요하다. 또한 인공지능 기반 학습 프로그램을 활용한 새롭고 다양한 평가 방법에 대한 연구 또한 필요하다.
가. 인공지능 기반 학습 프로그램을 활용한 과정중심평가는 학생의 수학 학업성취도에 어떠한 영향을 미치는가?
나. 인공지능 기반 학습 프로그램을 활용한 과정중심평가는 학생의 수학적 태도에 어떠한 영향을 미치는가?
본 연구 문제를 확인하기 위해 서울시 양천구 M 초등학교 5학년을 대상으로 사전 수학 학업성취도 및 수학적 태도 검사를 실시하여 동질 집단인 2개의 학급을 선정하였다. 실험을 진행한 단원은 5학년 2학기 4.소수의 곱셈 단원이며 실험집단에는 인공지능 기반 학습 프로그램을 활용한 과정중심평가를 적용한 수업을 실시하였다. 비교집단에는 교과서 기반의 과정중심평가를 적용한 수업을 실시하였다. 실험 적용 후 실험집단과 비교집단의 결과를 비교하기 위해 사후 수학 학업성취도 및 수학적 태도를 실시하였다. 검사 결과는 통계 프로그램 R을 활용하여 독립표본 t-검정으로 분석하였고 설문지를 통해 학생들의 소감을 분석하여 질적 연구 자료를 수집하였다.
본 연구를 통해 다음과 같은 결론을 얻었다.
첫째, 인공지능 기반 학습 프로그램을 활용한 과정중심평가를 적용한 수업은 학생들의 수학 학업성취도에 유의미한 영향을 미쳤다. 실험집단의 평균은 93.966점이고 비교집단의 평균은 87.578로 실험집단의 평균이 약 5점 정도 높은 것으로 나타났다. 5% 유의수준에서 유의확률 p 값은 0.013으로 나타났으며 통계적으로 인공지능 기반 학습 프로그램을 활용한 과정중심평가를 적용한 수업이 학생들의 학업성취도에 유의미한 영향을 주었다.
둘째, 인공지능 기반 학습 프로그램을 활용한 과정중심평가를 적용한 수업은 실험집단의 학생들의 수학적 태도에 유의미한 영향을 미쳤다. 실험집단의 평균은 84.552점이고 비교집단의 평균은 78.455점으로 실험집단의 평균이 약 6점 정도 높은 것으로 나타났다. 5% 유의수준에서 유의확률 p 값은 0.028으로 나타났으며 통계적으로 인공지능 기반 학습 프로그램을 활용한 과정중심평가를 적용한 수업이 학생들의 수학적 태도에 유의미한 영향을 주었다. 또한 실험집단 내 수학적 태도 하위요인별로 회귀분석을 진행한 결과 인공지능 기반 학습 프로그램을 활용한 과정중심평가를 적용한 수업이 효능감-수학 흥미-수학학습 태도-가치-학습 의지 순으로 영향을 미쳤다는 것을 확인하였다.
양적 분석을 보완하기 위해 학생들의 설문지를 분석하여 인공지능 기반 학습 프로그램을 활용한 과정중심평가가 수학 학업성취도 및 수학적 태도에 미친 영향을 자세히 확인하고 장점과 단점을 확인하였다. 그 결과 학생들은 인공지능 기술을 활용한 수준에 맞는 문제 제공, 비슷한 유형의 오답 제공, AI 오답노트 제공, 교사의 피드백 제공 등에서 본 수업의 효과성을 충분히 느낀 것을 확인하였다.
본 연구를 통해 인공지능 기반 학습 프로그램을 활용한 과정중심평가는 학생들의 수학 학업성취도와 수학적 태도에 긍정적인 영향을 미치고 수학학습을 도우며 인공지능 기반 학습 프로그램을 활용한 평가 실행의 새로운 방법을 제시하였다.
본 연구에 대한 제언으로는 인공지능 기반 학습 프로그램을 활용한 평가에서 동료 평가 방법에 대한 연구가 필요하다. 또한 인공지능 기반 학습 프로그램을 활용한 새롭고 다양한 평가 방법에 대한 연구 또한 필요하다.
목차
- Ⅰ. 서 론 11. 연구의 필요성 12. 연구문제 43. 용어의 정의 44. 연구의 제한점 6Ⅱ. 이론적 배경 71. 인공지능과 교육 72. 인공지능 기반 학습 프로그램 163. 과정중심평가 23Ⅲ. 연구 방법 281. 연구 대상 282. 연구 설계 293. 연구 절차 304. 연구 도구 315. 검사 도구 336. 수업의 실제 및 평가도구 개발 35Ⅳ. 연구 결과 481. 수학 학업성취도 482. 수학적 태도 493. 설문지를 통한 학생 반응 분석 54Ⅳ. 결론 및 제언 631. 요약 632. 결론 653. 제언 66참고문헌 68ABSTRACT 72부록 751. 사전 수학 학업성취도 평가지 762. 사후 수학 학업성취도 평가지 783. 수학적 태도 검사지 804. 수학 수업 설문지 82
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