학생들의 개념 진단 문항 개발과 적응형 학습 적용 가능성 탐색 - 빛의 합성 개념 중심으로

Development of Diagnostic Items and Exploration of Adaptive Learning Applications: Focusing on the Concept of Additive Color Mixing

연구목적: 본 연구는 초등학생들이 지니고 있는 ‘빛의 합성’ 개념에 대해 분석하고, 이를 진단할 수 있는 문항을 개발하며, 이러한 문항이 적응형 학습 환경에 적용될 수 있는 가능성을 탐색하는 것을 목적으로 하였다. 연구방법: 사전 학습 경험이 없는 초등학교 6학년 565명을 대상으로 설문을 실시하였고, 전문가 검토를 통해 도출된 개념들을 유형화하였다. 이후 진단평가 및 형성평가 문항을 개발하고, 내용 타당도를 CVR 및 CVI 지표를 통해 검증하였다. 연구결과: 학생들은 RGB 색광의 합성을 색소 혼합으로 오해하거나, 빛의 세기를 색의 진하기로 인식하는 등 다양한 대안 개념을 보였다. 이를 바탕으로 진단평가 문항 3개, 형성평가 문항 4개를 개발하였으며, 문항의 타당도가 확보되었다. 결론: 개발된 문항은 학생의 다양한 개념 유형을 정밀하게 진단할 수 있도록 구성되었으며, 향후 AI 기반의 적응형 학습 시스템에 적용되어 개별화된 맞춤형 피드백과 수업 설계를 지원하는 기초 도구로 활용될 수 있다.

Purpose: This study aimed to analyze elementary school students’ understanding of the concept of additive color mixing, develop assessment items to diagnose their conceptual understanding, and explore the potential application of these items in adaptive learning environments. Methods: A survey was conducted with 565 sixth-grade students who had no prior learning experience related to the topic. Based on expert review, the alternative concepts were categorized into specific types. Subsequently, diagnostic and formative assessment items were developed, and their content validity was verified using CVR (Content Validity Ratio) and CVI (Content Validity Index) indicators. Results: Students exhibited various alternative concepts, such as confusing additive RGB light mixing with pigment mixing and interpreting light intensity as color darkness. Based on these findings, three diagnostic and four formative assessment items were developed, all of which were validated for content accuracy. Conclusion: The developed items were designed to precisely diagnose various types of student conceptions and can serve as foundational tools for supporting personalized feedback and instructional design when applied to AI-based adaptive learning systems in the future.