AI 통합 환경에서 수학적 역량 함양을 위한 교수⋅학습 모형 개발

Development of an Instructional Model for Fostering Mathematical Competencies in an AI-Integrated Learning Environment

본 연구는 AI 통합 환경에서 수학 교과 역량을 효과적으로 함양하기 위한 교수⋅학습 모형을 개발하는 데 목적이 있다. 이를 위해 도구 통합 이론을 기반으로 ‘툴 기능’, ‘툴 역할’, ‘역량’의 세 차원으로 구성된 초기 모형을 제안하고, 수학교육 전문가 16인을 대상으로 두 차례에 걸친 델파이 조사를 실시하여 모형의 타당성과 적절성을 검토하였다. 델파이 조사 결과, 최종 모형은 ‘툴 유형’, ‘툴 역할’, ‘역량’의 세 차원으로 재구성되었다. ‘툴 유형’은 AI 통합 수업에서 교사가 교수⋅학습 목적에 부합하도록 적절한 AI 툴의 유형을 선택하고 배치하는 것으로 정의되며, ‘추천형’, ‘대화형’, ‘조작형’, ‘평가형’, ‘협업형’의 다섯 가지로 분류된다. ‘툴 역할’은 교사가 교수⋅학습 목적에 부합하도록 AI 툴의 교수학적 역할을 결정하는 것을 의미하며, ‘개념 이해’, ‘탐구증진’, ‘토론협력’, ‘흥미태도’, ‘절차유창’의 다섯 가지로 구성된다. ‘역량’은 교사가 학생이 함양하고자 하는 수학 교과 역량을 설정하고, 이를 달성하기 위한 교수⋅학습 과제나 활동을 설계하는 것을 의미하며, 수학과 교육과정에서 제시된 다섯 가지 교과 역량을 기준으로 구성되었다. 본 연구는 개발된 모형의 구조와 교육적 함의를 바탕으로, 실제 수업 설계 시 고려해야 할 유의 사항과 활용 방안을 논의하였다.

This study aims to develop an instructional model for effectively fostering mathematical competencies in an AI-integrated learning environment. To achieve this goal, an initial model was proposed based on the instrumental orchestration theory, consisting of three dimensions: tool function, tool role, and competency. A two-round Delphi survey was conducted with 16 mathematics education experts to examine the validity and appropriateness of the model. Based on the survey results, the model was refined into three dimensions: tool type, tool role, and competency. The tool type dimension is defined as teachers’ selection and arrangement of appropriate AI tools in accordance with instructional goals and consists of five categories: recommendation-based, dialogue-based, manipulation-based, assessment-based, and collaboration-based. The tool role dimension refers to the pedagogical roles assigned by teachers to AI tools in support of instructional goals. It comprises five roles: conceptual understanding, exploratory promotion, discussion and collaboration, interest and attitude, and procedural fluency. The competency dimension involves setting the targeted mathematical competencies for students and designing instructional assignments and activities to achieve them, based on the five core competencies outlined in the national mathematics curriculum. This study discusses the educational implications of the proposed model and suggests key considerations and application strategies for its implementation in actual classroom settings.