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실천형 AI·디지털 융합수업 연수를 통해 나타난 교사의 실천 기반 수업 재구성 역량에 관한 사례 연구

A Case Study on the Development of Teachers’ Instructional Professionalism through Practice-Based AI–Digital Integrated Teaching Training

  • 정은영 (아주대학교 일반대학원)

초록/요약

본 연구는 실천형 AI·디지털 기반 융합수업 연수 이후 교사가 연수에서 구 성한 수업 설계를 학교 현장의 교과 내용, 학생 수준, 수업 시간, 평가 조건, 자료와 도구 환경에 맞게 재구성하고 실행하는 과정을 탐색하는 데 목적이 있 다. 이를 통해 교사의 통합적 수업 지식이 실제 수업 맥락에서 어떻게 재구성 되고, 실행 조건의 조정과 학생 반응에 대한 성찰이 수업 전문성 형성으로 어 떻게 연결되는지를 분석하였다. 본 연구는 질적 사례연구 방법을 적용하였다. 연구 참여자는 실천형 AI·디 지털 융합수업 연수에 참여한 수학, 과학, 정보 교과 교사 5명이다. A교사를 주요 분석 사례로, B~E교사를 맥락 비교 사례로 설정하였다. 자료는 연수 산 출물, 수업 적용 신청서, 수업 적용 결과보고서, 수업자료, 학생 산출물, 학생 만족도 조사, 수업 결과 공유 자료, 심층인터뷰 및 설문 응답 자료를 수집하여 분석하였다. 분석틀로는 TPACK, Fullan의 교육 변화 관점, IMTPG를 활용하 였다. 연구 결과, 첫째, 실천형 연수에서 구성된 AI·디지털 기반 융합수업 설계는 학교 현장 적용 과정에서 교과 내용, 학생 수준, 활용 도구, 평가 조건에 따라 다르게 재구성되었다. A교사는 연수 산출물을 정규 수학 수업의 성취기준과 수 행평가 조건에 맞추어 GeoGebra와 UNdata를 활용한 통계포스터 작성 실습으 로 전환하였다. B~E교사 사례에서는 AI 원리 탐구, 기하 개념의 구조물 제작 활동, 빛의 성질 탐구와 건축 설계 활동, 스마트팜 제작과 AI 데이터 분석 활 동 등 교과와 수업 맥락에 따른 재구성 양상이 확인되었다. 둘째, AI·디지털 기반 융합수업의 실행 과정에서는 자료 접근성, 도구 활용 여건, 학생의 디지털 활용 수준, 수업 시간, 평가 공정성, 실험 재료와 예산, 장 비 연결과 데이터 처리 절차가 주요 실행 조건으로 작용하였다. 교사들은 이러 한 조건을 바탕으로 자료원을 변경하고, 수업 자료를 재제작하며, 활동 절차와 평가 기준을 조정하였다. 또한 보조 인력, 도구 사용 매뉴얼, 평가 루브릭, 예 산 및 장비 지원, 동료 협의 체계의 필요성을 후속 실행 조건으로 구체화하였 다. 셋째, 학생 반응과 수업 실행 결과는 교사가 수업의 가능성과 보완 조건을 판단하는 성찰 자료로 활용되었다. 교사들은 학생의 흥미와 참여 가능성, 개념 이해의 어려움, 디지털 도구 활용 부담, 활동 시간 부족, 평가 연계의 필요성, 지원 체계의 한계를 함께 파악하였다. 이러한 성찰은 후속 수업을 위한 자료, 절차, 평가 기준, 도구 매뉴얼, 지원 요구를 구체화하는 과정으로 이어졌다. 이와 같은 결과는 실천형 AI·디지털 융합수업 연수 이후 교사의 수업 전문 성이 학교 현장의 실행 과정 속에서 형성됨을 보여준다. 교사의 수업 전문성은 연수에서 구성한 수업 설계가 교과 내용, 학생 활동, 도구 환경, 평가 조건, 지 원 체계와 결합하고, 실행 과정에서 드러난 가능성과 보완 조건을 해석하는 과 정에서 구체화되었다. 본 연구는 AI·디지털 기반 교사연수가 수업 설계 산출 물 생성과 함께 학교 현장 실행을 지원하는 자료, 평가 기준, 도구 매뉴얼, 보 조 인력, 동료 협의 체계와 연계될 필요가 있음을 시사한다. 주제어 : AI·디지털 기반 융합수업, 실천형 교사연수, 통합적 수업 지식, 수 업 전문성, 질적 사례연구

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목차

Ⅰ. 서 론 1
1. 연구의 필요성 및 목적 1
가. 연구의 필요성 1
나. 연구 목적 6
2. 연구문제 8
3. 용어의 정의 9
가. AI·디지털 기반 융합수업 9
나. 실천형 교사연수 10
다. 통합적 수업 지식 11
Ⅱ. 이론적 배경 12
1. AI디지털 기반 융합수업의 실행 요구와 수업 재구성 12
가. AI·디지털 전환과 수학교육 변화 요구 12
나. 2022 개정 교육과정과 AI·디지털 기반 수업의 강조 15
다. 융합교육（STEM/STEAM）의 의미와 수학교육에서의 구현 방향 19
라. AI·디지털 기반 융합수업 실행의 어려움과 수업 재구성 22
2. 실천형 교사연수와 교사의 수업 전문성 형성 24
가. 교사 전문성 개발에서 실천형 연수의 의미 24
나. 효과적인 교사연수의 특징: 설계, 실행, 성찰의 연계 29
다. 연수 경험의 학교 현장 전환과 수업 재구성 31
라. 실행 과정에서 나타나는 교사의 실천적 판단과 조정 35
마. 학생 반응과 성찰을 통한 교사 전문성 형성 37
3. 수업 전문성 형성 과정 분석을 위한 연계 분석틀 40
가. 통합적 수업 지식의 분석: TPACK 40
나. 실행 맥락과 변화 조건의 분석: Fullan의 교육 변화 관점 45
다. 수업 전문성 형성 과정의 분석: IMTPG 49
라. TPACK-Fullan-IMTPG의 연계 원리와 분석 적용 방식 54
Ⅲ. 연구방법 59
1. 연구 맥락: 실천형 교사연수의 구성 61
2. 연구 설계 63
3. 연구 참여자와 분석 단위 67
4. 자료 수집 절차 71
5. 자료 분석 방법 79
가. 분석의 기본 방향 79
나. 연구문제와 연계 분석틀의 적용 80
다. 문장·의미 단위 코딩과 코드북 구성 82
라. 자료 분석 절차와 R 기반 정리 87
마. 사례 내 분석과 사례 간 비교 분석 89
바. 사례별 자료 범위 차이에 대한 보완 전략 91
6. 윤리적 고려와 엄밀성 확보 92
가. 윤리적 고려 92
나. 연구의 엄밀성 확보 92
Ⅳ. 연구 결과 95
1. 통합적 수업 지식의 학교 현장 재구성 96
가. A교사의 정규 수학 수업 재구성 96
나. B교사의 AI 원리 탐구 수업 재구성 105
다. C~E교사의 교과·수업 맥락별 재구성 108
라. 소결: 통합적 수업 지식 재구성 양상 110
2. AI디지털 기반 융합수업 실행 조건과 조정 111
가. A교사의 실행 조건과 조정 112
나. B교사의 실행 조건과 조정 120
다. C~E교사의 실행 조건과 조정 123
라. 소결: 실행 조건과 조정 방식의 비교 125
3. 수업 실행과 성찰을 통한 수업 전문성 형성 126
가. A교사의 학생 반응과 성찰 126
나. B교사의 학생 반응과 성찰 133
다. C~E교사의 학생 반응과 성찰 136
라. 소결: 수업 전문성 형성 양상 139
4. AI·디지털 기반 융합수업 재구성과 수업 전문성 형성 과정의 종합 해석 140
가. 연구문제별 분석 결과의 연결 142
나. TPACK-Fullan-IMTPG 관점에서 본 과정 구조 148
Ⅴ. 결론 151
1. 요약 및 결론 151
가. 요약 151
나. 결론 153
2. 논의 및 제언 156
가. 실천형 교사연수 설계에 대한 논의 156
나. 학교 현장 실행 지원에 대한 논의 158
다. 교사의 수업 전문성 형성 연구에 대한 논의 160
라. 연구의 제한점 및 후속 연구 제언 161
참고문헌 164
부록 173
<부 록 1> 연구 참여 동의서 173
<부 록 2> 사전 설문지 174
<부 록 3> 사후 설문지 175
<부 록 4> 설문 문항 분석 근거표 176
<부 록 5> 심층인터뷰 반구조화 설문지 177
<부 록 6> 학생 만족도 조사지 178

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