생성형 AI 기반 메타인지 전략이 프로그래밍 초보자의 사고력과 수용성에 미치는 영향: MetaPrompt 활동 중심으로

The Effects of Generative AI-based Metacognitive Strategies on Novice Programmers’Thinking Skills and Acceptability: Focusing on MetaPrompt Activities

본 연구는 생성형 인공지능(ChatGPT)을 활용한 메타인지 전략 활동이 초보 프로그래밍 학습자의 컴퓨팅 사고력(CT), 문제해결력(PS), 프로그래밍 어려움 인식에 미치는 영향을 분석하였다. 수도권 대학생 75명을 대상으로 4주간 MetaPrompt 활동을 적용한 결과, CT와 PS가 유의미하게 향상되었고, 어려움 인식 수준은 감소하였다. 프로그래밍 경험자에게서 더 큰 향상 폭이 확인되었으며, 정성 분석에서는 대다수 학습자가 MetaPrompt활동을 긍정적으로 인식하였다. 그러나 어려움 수준이 높은 일부 학습자는 ChatGPT 활용에 소극적이었고, 학습 주도성과 사용 경험의 부족을 드러냈다. 이에 따라 생성형 AI 활용 수업에서는 기능 이해와 전략적 활용을 위한 사전교육이 병행되어야 한다. 본 연구는 MetaPrompt가 전략적 학습 도구로서 초보자의 사고 촉진과 어려움 완화에 효과적임을 실증적으로 보여주며, 향후 AI 기반 맞춤형 교수 설계에 실천적 시사점을 제공한다.

The present study analysed the effects of metacognitive strategy activities utilising generative artificial intelligence (i.e. ChatGPT) on the computational thinking (CT), problem-solving skills (PS), and programming difficulty perception of novice programming learners. Following the implementation of MetaPrompt activities on a sample of 75 college students residing in the Seoul metropolitan area over a period of four weeks, a significant enhancement in CT and PS was observed, accompanied by a decline in the perception of difficulty level. Greater improvements were observed among those with programming experience, and qualitative analysis revealed that most learners perceived the MetaPrompt activity positively. However, some learners with high difficulty levels were reluctant to use ChatGPT, revealing a lack of learning initiative and usage experience. Consequently, it is imperative that education on functional understanding and strategic utilisation be conducted in parallel in AI-based classes. The present study provides empirical evidence that MetaPrompt is an effective strategic learning tool for promoting thinking and alleviating difficulties among beginners. The study offers practical implications for future AI-based customized instructional design.