디지털 시민성 함양을 위한 인공지능 기반 데이터 과학 교육 프로그램 개발 :Development of Data Science Education Program Based on AI for Cultivating Digital Citizenship

최준기

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자료유형: 학위논문

저자정보: 최준기 (서울교육대학교, 서울교육대학교 교육전문대학원)

지도교수: 구덕회

발행연도: 2024

저작권: 서울교육대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.

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초록· 키워드

인류는 지금 디지털 대전환의 시대와 마주하고 있다. 인공지능과 디지털 기술의 끊임없는 발전은 우리의 사고방식과 의사 결정 방법을 혁신적으로 변화시키고 사회 전반의 삶의 방식에 큰 영향을 미칠 것으로 예상된다.
이러한 변화는 산업뿐만 아니라 교육에서도 일어나고 있다. 코로나19 팬데믹 시기 오프라인 학습의 대안으로 부각된 디지털 기반의 에듀테크는 새로운 학습 경험과 맞춤형 교육을 제공함으로써 그 효과성을 입증하였으며 이 과정에서 교실에서 디지털 도구와 네트워크를 활용할 수 있는 디지털 인프라가 확충되는 등 디지털 교육을 위한 환경의 개선이 이루어지고 있다. 이러한 변화에 발맞추어 교육에서 중점적으로 주목해야 할 역량이 무엇인지 새롭게 살펴볼 필요가 있다.
디지털 시민성은 디지털 시대 책임감 있는 시민으로서 정보에 효과적으로 접근하고 이를 윤리적인 방식으로 활용하며 다른 사람과 소통할 수 있는 기본적인 역량으로 미래 인재가 가지고 있어야 할 필수 역량이라 할 수 있다. 정부 및 교육 기관에서도 이러한 디지털 역량의 중요성을 인식하고 있으며 교육과정을 통해 학생들에게 디지털 지식과 기술, 윤리에 기반한 디지털 소양을 제공할 것을 강조하고 있다. 우리가 접하는 대부분의 정보와 지식은 디지털 형태로 제공되며 미래의 핵심 기술로 꼽히는 인공지능은 대규모 데이터를 기반으로 작동한다. 따라서 인공지능 기반의 디지털 세상 속에서 수없이 많은 데이터를 다루며 살아갈 학생들에게 올바른 방식으로 데이터를 활용하여 논리적으로 판단하고 의사소통하며 주체적으로 삶을 살아가기 위한 역량을 키워줄 필요가 있다.
데이터 과학은 데이터를 바탕으로 새로운 통찰을 발견하는 융합적 성격의 학문으로 변화하는 다양한 교과 및 주제와 융합하여 디지털 시민으로서의 역량을 길러주기에 적합한 교육 방안이 될 수 있다. 이에 본 연구에서는 데이터 과학 교육의 과정과 인공지능 교육 내용을 바탕으로 디지털 시민성의 하위 역량을 함양할 수 있는 13차시의 교육 프로그램을 개발하고 경기도 소재의 I 초등학교 6학년 학생 22명에게 적용하였다. 효과성 검증을 위한 도구로는 남미영(2021)이 개발한 초등학생 디지털 측정도구를 재구성하여 활용하였다. 사전·사후 검사 결과를 바탕으로 실시한 대응표본 t-test를 분석한 결과, 연구를 통해 개발한 교육 프로그램이 학습자의 디지털 시민성 하위 10개 역량 함양에 유의미한 영향을 미친다는 결과를 확인하였다.
본 연구를 통해 다음과 같은 결론을 내릴 수 있다. 첫째, 본 연구를 통해 개발한 디지털 시민성 함양을 위한 인공지능 기반 데이터 과학 교육 프로그램은 학습자의 디지털 시민성 역량 함양 전반에 유의미한 효과가 있다. 둘째, 향상된 디지털 시민성 역량이 인지·정의·행동적 측면에 고르게 분포하고 있다는 점에 비추어 보았을 때 데이터 과학을 통한 융합형 교육이 학습자의 통합적 역량 함양에도 효과가 있음을 알 수 있었다.
디지털 시대 핵심 자원이라고 할 수 있는 데이터를 다루는 데이터 과학 교육의 중요성은 날로 커져가고 있다. 본 연구가 학습자의 디지털 시민성을 비롯한 다양한 미래 역량 함양을 목적으로 하는 데이터 과학 교육 관련 후속 연구에 작은 보탬이 될 수 있길 기대한다.

Humanity is facing an era of digital transformation. The constant advancement of artificial intelligence and digital technology is expected to revolutionize the way we think and make decisions and have a profound impact on the way we live as a society.
This transformation is not only happening in industry, but also in education. Digital-based edtech, which emerged as an alternative to offline learning during the COVID-19 pandemic, has proven its effectiveness by providing new learning experiences and personalized education, and in the process, the digital infrastructure for digital education is improving, with more digital tools and networks available in the classroom. In light of these changes, it''s time to take a fresh look at what competencies we should be focusing on in education.
Digital citizenship is the fundamental ability to access information effectively, utilize it ethically, and communicate with others as a responsible citizen in the digital age, and is an essential competency for the future workforce.
Governments and educational institutions have recognized the importance of these digital competencies and are emphasizing the need for curricula to provide students with digital literacy based on digital knowledge, skills, and ethics.
Most of the information and knowledge we encounter is available in digital form, and artificial intelligence, a key technology of the future, is based on large amounts of data. Therefore, it is necessary to educate students who will live in a digital world based on AI and deal with a lot of data to develop the ability to make logical judgments, communicate, and lead an independent life by utilizing data in the right way.
Data science is an interdisciplinary field of study that discovers new insights based on data, and it can be a suitable educational method to cultivating competence as a digital citizen by converging with various subjects and subjects that are changing. In this study, we developed a 13-period educational program for cultivating sub-competencies of digital citizenship based on data science education and artificial intelligence education and applied it to 22 students in the 6th grade of I Elementary School in Gyeonggi-do. As a tool for effectiveness verification, the digital measurement tool for elementary school students developed by Nam (2021) was reorganized and utilized. The results of the paired sample t-test based on the pretest and posttest results showed that the educational program developed through the study had a significant impact on the development of learners'' digital citizenship competencies.
The following conclusions can be drawn from this study. First, the AI-based data science education program for cultivating digital citizenship developed through this study has a significant effect on the overall development of learners'' digital citizenship competencies. Second, the improved digital citizenship competencies were evenly distributed among cognitive, affective, and behavioral aspects, indicating that convergent education through data science is effective in cultivating learners'' integrated competencies.
The importance of data science education, which deals with data as a core resource in the digital age, is growing every day. We hope that this study can contribute to further research on data science education that aims to cultivate learners'' digital citizenship and other future competencies.

#데이터 과학 교육 #인공지능 기반 교육 #디지털 시민성

Ⅰ. 서 론 1
1. 연구의 필요성 및 목적 1
2. 연구문제 3
Ⅱ. 이론적 배경 4
1. 데이터 과학 교육 4
2. 인공지능 교육 12
3. 디지털 시민성 17
Ⅲ. 연구방법 22
1. 연구대상 22
2. 연구설계 22
3. 검사도구 23
4. 연구절차 25
Ⅳ. 연구결과 26
1. 교육 프로그램 개발 26
2. 교육 프로그램 적용 32
3. 사전·사후검사 결과분석 38
Ⅴ. 결론 및 제언 40
1. 결론 40
2. 제언 41
참고문헌 43
ABSTRACT 47
부록 50

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