중학생을 위한 인공지능 핵심 개념 기반의 교육 프로그램 개발

Development of Artificial Intelligence Education Program Based on Core Concept of Artificial Intelligence in Middle School

AIoT, AIX 등 인공지능 기술의 발달에 따라 인공지능 교육도 중요해지고 있다. 하지만, 인공지능 교육에서 무엇을 핵심 개념으로 학습할 지에 대한 연구가 부족한 상황이다. 따라서 이 연구는 인공지능 핵심 개념 기반의 교육 프로그램을 개발하여 중학생의 인공지능에 대한 이해를 향상시키는 것을 목적으로 한다. 이 연구는 분석, 설계, 개발, 실행, 평가의 5단계로 진행하였다. 이 연구를 통하여 얻은 결과는 다음과 같다. 첫째, 인공지능의 핵심 개념을 선정한 결과 인식, 추상화, 학습, 예측이었으며, 인공지능 전문가 검사 결과 리커트 5점 척도 전체 평균값 4.0점이었다. 핵심 개념의 하위 개념은 데이터수집, 패턴, 데이터전처리, 모델, 오차, 정확도, 딥러닝, 회귀, 분류였으며, 검사 결과값은 전체 평균값 4.2점이었다. 둘째, 인공지능의 핵심 개념을 중심으로 중학교에 적용하기 위한 교육프로그램을 8차시로 구성하였다. 셋째, 인공지능 교육프로그램을 적용하고 학생 평가 결과에서 인공지능의 핵심 개념 이해에 대한 검사 결과 전체 평균값 3.88점으로 유의미한 결과를 확인하였다. 넷째, 인공지능의 핵심 개념을 가장 잘 반영하는 과제는 공부시간으로 시험점수 예측하기였다. 이 과제는 추상화, 학습, 예측의 핵심 개념의 반영이 가장 높은 교육프로그램 평균값 3.96점이었다.

Artificial intelligence education is becoming more important as AI technologies such as AIoT, AIX, etc. are developed. However, there is a lack of research on what to learn as a core concept in artificial intelligence education. Therefore, The purpose of this study is to improve middle school students understanding of artificial intelligence by developing artificial intelligence education programs based on artificial intelligence core concepts. This study was conducted in five phases: analysis, design, development, execution, and evaluation. The results obtained from this study are as follows. First, the results of selecting the core concepts of artificial intelligence were recognition, abstraction, learning, prediction. The results of artificial intelligence expert tests was a total average of 4.0 points for the Likert 5-point scale. The subconcepts of the core concepts were data collection, pattern, data preprocessing, model, error, accuracy, deep learning, regression, and classification. the result of expert tests was a total average of 4.2 points. Second, we construct an eighth-order education program for applying it to middle schools, focusing on the core concept of artificial intelligence. Third, we applied an artificial intelligence education program and checked the student evaluation results for understanding the core concepts of artificial intelligence, and found significant results with a total average of 3.88 points. Fourth, the education program that best reflects the core concept of artificial intelligence was predicting test scores with study time. This education program was the average value of 3.96 points which has the highest reflection of the core concepts of abstraction, learning, and prediction.