수학 탐구활동과 평가의 연계를 위한 인공지능 기반 공학 도구 개발 연구

Development of an AI-based technological tool for connecting mathematical inquiry activities and assessment

본 연구에서는 알지오매스를 활용한 수학 탐구활동에서 인공지능에 기반한 평가와 피드백을 제공하는 시스템을 개발하고 현장 적용을 실시하였다. 이때, 탐구활동은 2022 개정 수학과 교육과정의 수학 교과 역량 신장을 목표로 성취기준과 관련하여 지식･이해, 과정･기능, 가치･태도의세 범주를 통합한 학습과 평가가 이루어질 수 있도록 설계하였다. 과제를 수행하는 과정에서 학생들의 응답에 대한 피드백과 평가는 대규모 언어모델(Large Language Models, LLM)을 바탕으로 설계했으며, 최종적으로 학생과 교사에게 학습 과정과 결과를 리포트 형식으로 제공하였다. ‘수학 탐구활동-평가 연계 인공지능 기반 공학 도구’ 개발은 개발 원리 도출, UI/UX 설계, 프로토타입 개발의 순으로 이루어졌다. 프로토타입은 중학교변화와 관계 영역에서 2종, 기하 영역에서 1종을 개발했으며, 현장 적용에서 학생들은 인공지능 기반 공학 도구에 긍정적인 인식을 나타냈다.

In this study, we developed and implemented a system that provides AI-based assessment and feedback in mathe matical inquiry activities using AlgeoMath. The inquiry activities were designed in alignment with the 2022 revised mathematics curriculum to enhance mathematical competencies. The learning and assessment process integrated three categories—knowl edge and understanding, processes and skills, and values and attitudes—in relation to the achievement standards. Feedback and assessment of students' responses during problem-solving were designed based on Large Language Models (LLMs). The sys tem ultimately provided both students and teachers with a report summarizing the learning process and outcomes. The develop ment of the AI-Based Technological Tool for Connecting Mathematical Inquiry Activities and Assessment followed a structured process, including deriving development principles, UI/UX design, and prototype development. Three prototypes were devel oped: two for the Changes and Relationships domain and one for the Geometry domain at the middle school level. In the field implementation, students demonstrated a positive perception of the AI-based technological tool.