퍼셉트론 학습 원리를 적용한 고등학생의 수학 기반 STEM+I 프로그램 적용 사례
- 주제(키워드) 퍼셉트론 학습 원리 , 수학 기반 STEM+I 프로그램 , 잠재적 영재 , 융합 소양 , 수학 진로지향도
- 주제(DDC) 374
- 발행기관 아주대학교 교육대학원
- 지도교수 고호경
- 발행년도 2026
- 학위수여년월 2026. 8
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 교육대학원 영재교육
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/ajou/000000036278
- 본문언어 한국어
- 저작권 아주대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
초록/요약
퍼셉트론 학습 원리를 적용한 고등학생의 수학 기반 STEM+I 프로그램 적용 사례 박민지 아주대학교 교육대학원 영재교육 전공（지도교수 고호경） 본 연구의 목적은 영재교육 현장에서 활용된 수학 기반 STEM+I 프로그 램을 일반고등학교 학생의 수준과 학교 수업 맥락에 맞게 재구성하여 적용 하고, 그 과정에서 나타난 학생들의 융합적 소양, 수학 진로지향도 및 학습 경험의 변화 양상을 탐색하는 데 있다. 특히 본 연구는 일반고 수학 동아리 학생을 잠재적 영재로 보고, 퍼셉트론 학습 원리를 중심으로 수학과 인공지 능을 연계한 STEM+I 프로그램의 적용 가능성을 살펴보고자 하였다. 이를 위해 기존 STEM+I 생각교실 프로그램인 「인공지능으로 수질 위 험지역을 찾아라!」를 바탕으로, 「퍼셉트론을 활용한 데이터 분류와 인 공지능의 이해」 프로그램을 6차시로 재구성하였다. 재구성 과정에서는 일반고 학생의 학습 수준과 수업 환경을 고려하여 퍼셉트론의 수학적 원 리 이해를 강화하고, 실제 데이터 분류 활동과 마이크로비트를 활용한 공 학 도구 경험을 포함하였다. 연구 대상은 일반고등학교 수학 동아리에 참 여한 1·2학년 학생 15명이며, 단일집단 사전·사후 설계를 적용하여 대응 표본 t-검정을 통해 양적 변화를 분석하였다. 또한 사후 서술형 문항을 활용하여 학생들의 경험을 정의적 측면, 인지적 측면, 진로 측면으로 범주 화하여 질적으로 분석하였다. 연구 결과는 다음과 같다. 첫째, 재구성한 수학 기반 STEM+I 프로그램 은 일반고 학생의 융합적 소양 전체 점수는 사전검사보다 사후검사에서 통계적으로 유의하게 높게 나타났으며, 하위 영역 중 창의성, 배려, 소통 영역에서 통계적으로 유의한 변화가 나타났다. 둘째, 수학 진로지향도 역 시 프로그램 적용 후 유의미하게 향상되었다. 셋째, 공학 도구 활용 인식 에서도 유의미한 향상이 나타났다. 학생들은 블록코딩, 퍼셉트론, 마이크로 비트 활동을 통해 공학 도구를 활용하여 데이터를 측정하고 분류하는 과 정에 대한 자신감을 형성하였다. 넷째, 서술형 응답 분석 결과 학생들은 수업 과정에서 학습 흥미와 성취감을 경험하였고, 인공지능의 작동 원리와 수학 개념의 연결성을 인식하였으며, 수학과 인공지능 관련 진로에 대한 관심을 확장하는 모습을 보였다. 이상의 결과를 종합하면, 퍼셉트론 학습 원리를 적용한 수학 기반 STEM+I 프로그램은 일반고 학생들이 인공지능을 단순한 도구로 활용하 는 수준을 넘어, 그 작동 원리를 수학적으로 이해하고 실제 데이터 분류 활동에 적용해 볼 수 있는 교육적 경험을 제공하였다고 볼 수 있다. 또한 본 연구는 일반고 학생에게도 적절한 수준의 융합적 학습 경험이 제공될 경우 잠재적 역량이 발현될 가능성이 있음을 보여주었다. 따라서 본 연구 는 일반고 학생을 대상으로 한 수학 기반 인공지능 융합 수업의 실제적 적용 사례를 제시하고, 향후 학교 현장에서 활용 가능한 STEM+I 프로그 램 재구성의 방향을 제안하였다는 점에서 의의가 있다. 주요어: STEM+I, 퍼셉트론, 인공지능 수학, 융합적 소양, 수학 진로지 향도, 잠재적 영재, 마이크로비트
more목차
I. 서론 1
1. 연구의 필요성 및 목적 1
2. 연구 문제 5
3. 용어의 정의 6
가. STEM+I 프로그램 6
나. 잠재적 영재 7
4. 연구의 제한점 8
II. 이론적 배경 9
1. STEM 및 확장 모델（STEAM, STEM+I）의 개념과 배경 9
2. 수학 기반 융합교육 선행연구 13
3. 수학과 인공지능 관련 교육과정의 구성 및 특징 16
가. 2015 개정 교육과정 16
나. 2022 개정 교육과정 17
다. 인공지능 교육과정 관련 선행연구 분석 18
4. 잠재적 영재 이론 및 관련 선행연구 20
5. 융합적 소양 23
6. 진로지향도 27
III. 연구 방법 및 절차 28
1. 연구 대상 28
2. 연구 설계 30
3. 수업 프로그램 32
4. 연구 도구 및 분석 방법 33
가. 융합적 소양 33
나. 수학 진로지향도 35
다. 공학 도구 활용 인식 36
라. 질적 분석을 위한 서술형 문항 37
IV. 융합 수업 재구성 및 적용 39
1. 융합 수업의 재구성 과정 39
가. 연구대상의 특성 분석 39
나. 교육과정 분석 39
다. STEM+I 프로그램의 재구성 41
2. 재구성한 융합 수업 적용 및 운영 47
가. 차시별 수업 구성 47
나. 수업 운영 방법 48
다. 학생 활동 및 학습지 49
V. 연구 결과 60
1. 설문 결과 분석 60
가. 융합적 소양 61
나. 수학 진로지향도 64
다. 공학 도구 활용 인식 67
2. 서술형 문항을 통한 질적 분석 69
가. 정의적 측면 70
나. 인지적 측면 72
다. 진로 측면 75
VI. 결론 및 제언 78
1. 연구 요약 및 논의 78
2. 교육적 시사점 81
3. 연구의 한계 및 제안 83
참고문헌 84
부록 88
부록 1. 차시별 계획 88
부록 2. 수업 활동지 91
부록 3. 융합적 소양, 수학 진로지향도, 공학 활용 인식 설문지 101
부록 4. 질적 설문지 104
