이공계 진로지도 역량 강화를 위한 포어쉔데스학습(Forschendes Lernen) 기반 수학·인공지능 융합교육 프로그램 개발 연구
- 주제(키워드) 이공계 진로지도 , 인공지능 융합교육 , 포어쉔데스학습 , 탐구적 성인학습 , 교사 교육 프로그램
- 주제(DDC) 370
- 발행기관 아주대학교 일반대학원
- 지도교수 고호경
- 발행년도 2025
- 학위수여년월 2025. 2
- 학위명 박사
- 학과 및 전공 일반대학원 교육학과
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/ajou/000000034594
- 본문언어 한국어
- 저작권 아주대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
초록/요약
본 연구는 4차 산업혁명 시대의 핵심 기술인 인공지능(AI)이 국가경쟁력 확보와 지속 가능한 성장에 중요한 역할을 하는 상황에서, 독일의 포어쉔데스학습(Forschendes Lernen) 접근법을 한국의 교사 교육 맥락에 접목하여, 고등학교 수학 교사의 이공계 진로지도 역량 강화를 위한 수학과 인공지능 융합교육 프로그램을 개발하고 적용하여 시사점을 도출하는 데 목적이 있다. 이를 위해 본 연구는 ADDIE 모형을 기반으로 분석, 설계, 개발, 실행, 평가의 단계를 거쳐 프로그램을 체계적으로 개발하였다. 분석 단계에서는 프로그램 구성을 위한 이론적 근거를 확립하기 위하여 관련 선행연구를 고찰하고, 현장 교사 대상 심층 면담을 통해 고등학교 수학 교사를 위한 이공계 진로지도를 위한 인공지능 융합교육 프로그램에 대한 요구를 조사하여 분석하였다. 설계 단계에서는 분석 단계를 통해 도출된 설계원리를 바탕으로 프로그램의 기본방향, 목적 및 목표, 교육내용, 교수학습전략, 평가, 운영 방법을 선정하여 프로그램 시안을 구성하였다. 개발 단계에서는 프로그램의 시안에 대한 전문가 검토를 검증받아 그 결과를 반영하여 프로그램 시안을 수정·보완하고 프로그램 수정안에 기초하여 차시별 학습목표 및 주제, 교육내용, 차시별 교수학습계획안, 교수·학습자료를 개발하였다. 실행 단계에서는 현직 고등학교 수학 교사를 대상으로 프로그램을 적용하고 평가 단계에서는 실행 단계에서 수집한 데이터를 분석하여 프로그램의 현장 적합성과 타당성을 검증하였고 평가 결과를 반영하여 프로그램의 최종안을 확정하였다. 최종적으로 개발된 고등학교 수학 교사의 이공계 진로지도 역량 강화를 위한 수학·인공지능 융합교육 프로그램의 구성은 다음과 같다. 프로그램의 목적은 ‘이공계 진로지도 역량 강화를 위한 수학·인공지능 융합교육 교수 역량을 증진한다.’이다. 이와 같은 목적을 달성하기 위한 구체적인 세부 목표는 ‘미래 사회 및 이공계 직업 세계 변화에 따른 수학 교사의 역할에 대한 인식한다.’, ‘이공계 진로지도를 위해 수학 교사가 어떤 내용을 가르쳐야 하는지 알 수 있다.’, ‘인공지능 융합교육의 개념 및 필요성을 이해한다.’, ‘수학·진로·인공지능 융합교육에 적합한 AI를 선택하고 그 활용 방안을 구체적으로 계획할 수 있다.’, ‘교육 현장에서 발생하는 문제를 발견하고 해결안을 제안하는 탐구적 태도를 갖춘다.’로 설정되었다. 프로그램의 교육내용은 교육목표와 문헌고찰 및 요구분석에서의 시사점을 고려하여 ‘이공계 진로정보 제공’, ‘자기 이해 지도’, ‘수학교과 연계 진로수업’, ‘인공지능 융합교육 이해’, ‘수학 기반 인공지능 이해’, ‘수학·진로·인공지능 융합교육 수업설계’의 6개 내용 영역을 선정하였으며, 프로그램의 교수·학습과정은 Huber(2004)의 포어쉔데스학습을 기반으로 8단계 탐구순환과정(Forshcungsprozess)에 기초하여 주제탐색, 문제개발, 정보수집, 방법론 습득, 탐구과정 설계, 탐구활동 수행, 결과 작성 및 공유, 전체과정의 반성을 거쳐 진행되도록 설계하였다. 프로그램의 평가는 프로그램 과정 평가와 총괄 평가로 구성하여 설계하였다. 본 프로그램의 운영방법 중 프로그램의 참여대상은 진로지도 및 인공지능 융합교육에 관심이 있는 고등학교 수학 교사이다. 프로그램 참여 형태는 소규모 집합연수이고, 교육시간은 기본 15차시로 진행된다. 그러나 참여교사들이 근무하는 교육기관의 일정과 참여교사의 요구와 기대를 반영하여 8~15시간에서 결정한다. 본 프로그램을 경험한 고등학교 수학 교사의 만족도 평가 결과 프로그램의 교육목표, 교육내용, 교수·학습과정, 연수 시간, 참여 인원, 평가 방법, 전체운영이 모두 4점 이상을 받아 전반적인 만족도가 높은 것으로 나타났다. 프로그램에 참여한 고등학교 수학 교사들의 교육 목표 달성도를 분석한 결과, 프로그램의 포어쉔데스학습 과정별 및 차시별 내용이 이공계 진로지도 역량과 인공지능 융합교육 교수 역량의 행동 지표를 달성하는 데 도움이 되는 것으로 나타났다. 또한, 프로그램 종료 후 교사들의 이공계 진로지도효능감을 조사한 결과, 사전·사후 비교에서 통계적으로 유의미한 차이가 확인되었으며, 이는 이공계 진로지도 역량 강화를 목표로 한 본 프로그램이 교사들에게 긍정적인 변화를 이끌어 낸 성과로 평가할 수 있다. 본 연구 결과에 대한 시사점은 다음과 같다. 첫째, 본 프로그램은 수학 교사를 위한 이공계 진로지도 역량 강화를 위한 인공지능 융합교육 프로그램 개발의 필요성이 제기되고 있는 시점에 구체적인 모형을 제시하였다는 점에서 의의가 있다. 둘째, 본 프로그램은 포어쉔데스학습 기반의 실천적 교사 연수 모형을 제시했다는 점에서 주목할 만한 의의가 있다. 본 프로그램은 교사들이 능동적으로 인공지능 융합교육과 진로지도 방안을 탐구하고 실천적 지식을 구성할 수 있도록 하였다. 이러한 탐구학습 기반의 접근은 성인학습자인 교사의 학습 특성을 고려한 것으로, 연수 내용의 효과적인 내면화와 현장 적용성을 높이는데 기여할 수 있다. 셋째, 본 프로그램은 고등학교 수학 교사들이 수학·진로·인공지능 융합교육을 통해 학생들에게 적합한 이공계 진로 정보를 제공하고, 미래 사회가 요구하는 융합적 사고력과 문제 해결 역량을 함양할 수 있도록 지원한다는 점에서 의의가 크다. 이러한 교육 프로그램은 교사의 전문성을 심화시키는 동시에, 교육과정 내에서 교과 연계 진로 수업 및 인공지능 융합교육의 실질적 구현을 위한 토대를 마련하는 데 기여할 것으로 기대된다. 주 제 어: 이공계 진로지도, 인공지능 융합교육, 포어쉔데스학습, 탐구적 성인학습, 교사 교육 프로그램
more목차
Ⅰ. 서론 1
1. 연구의 필요성 및 목적 1
2. 연구 문제 6
3. 용어 정의 7
가. 이공계 진로지도 역량 7
나. 인공지능 융합교육 교수 역량 7
Ⅱ. 이론적 배경 8
1. 진로지도 8
가. 진로지도의 개념 8
나. 고등학교 진로발달의 특성 12
다. 고등학교 진로지도의 목표 16
라. 교과연계 진로교육 19
마. 교사의 진로지도효능감 22
2. 인공지능 융합교육 24
가. 인공지능 교육과 인공지능 융합교육 24
나. 수학과 인공지능 융합교육의 선행연구 29
3. 성인학습이론 34
가. 성인학습자로서의 교사 34
나. 성인학습의 특징 36
다. 교사의 전문성과 역량 40
4. 교사교육에서의 포어쉔데스학습(Forschendes Lernen) 43
가. 포어쉔데스학습(Forschendes Lernen) 이론의 배경 43
나. 포어쉔데스학습(Forschendes Lernen)의 개념 46
다. 포어쉔데스학습(Forschendes Lernen)의 수준 48
라. 포어쉔데스학습(Forschendes Lernen)의 과정 55
Ⅲ. 연구방법 62
1. ADDIE 모형 62
2. 연구 절차 64
가. 분석 단계 67
나. 설계 단계 70
다. 개발 단계 70
라. 실행 단계 75
마. 평가 단계 75
Ⅳ. 이공계 진로지도 역량 강화를 위한 포어쉔데스학습(Forschendes Lernen) 기반 수학·인공지능 융합교육 프로그램의 개발과정 79
1. 분석 단계 79
가. 문헌 고찰 79
나. 요구조사 분석 107
2. 설계 단계 114
가. 프로그램의 기본방향 114
나. 프로그램의 목적 및 목표 115
다. 프로그램의 교육내용 117
라. 프로그램의 교수학습 방법 120
마. 프로그램의 평가 127
바. 프로그램의 운영방법 128
사. 프로그램의 시안 130
3. 개발 단계 132
가. 프로그램 시안의 전문가 검토 133
나. 프로그램 수정안의 구성 140
다. 프로그램 FL 단계별 활동 개요 142
라. 프로그램 수정안의 전문가 FAE 검토 146
4. 실행 단계 148
가. 연구참여자 148
나. 프로그램 수정안의 실행 절차 150
다. 프로그램 수정안의 실행 151
라. 자료수집 164
5. 평가 단계 166
가. 프로그램 만족도 166
나. 연수 목표 달성도 174
다. 이공계 진로지도효능감 176
Ⅴ. 이공계 진로지도 역량 강화를 위한 포어쉔데스학습(Forschendes Lernen) 기반 수학·인공지능 융합교육 프로그램 최종안 178
1. 프로그램의 기본방향 181
2. 프로그램의 목적 및 목표 181
3. 프로그램의 FL 단계별 교육내용 182
4. 프로그램의 교수학습 방법 183
5. 프로그램의 평가 184
6. 프로그램의 운영방법 184
Ⅵ. 결론 및 제언 185
1. 요약 185
2. 논의 187
3. 결론 및 제언 188
참고문헌 194
부 록 208
Abstract 227
