초등학생의 인공지능 리터러시 역량 강화 및 통합적 사고력 향상을 위한 AI 융합 그림책 만들기 프로그램 개발

1. 서론

인공지능의 발전은 우리의 삶에 큰 변화를 가져다주고 있다. 특히 최근에는 생성형 AI가 더 빠른 변화를 불러일으키고 있으며, 일상생활 속에서 생성형 AI를 활용하는 사례가 다양하게 나타나고 있다. AI 기술의 적용 범위가 확장됨에 따라 이를 효과적으로 활용하기 위해 인공지능 및 소프트웨어 교육이 확대되어야 한다[1]. 2022 개정 교육과정에는 모든 교과에 디지털 기초 소양 교육과 관련된 내용을 포함하고, 이를 통해 학생들이 디지털 기초 소양을 함양하도록 하는 데 중점을 두고 있다[2]. 또한, 인공지능과 함께 미래 사회를 이끌어갈 학생들이 올바른 데이터 및 인공지능 기술을 활용하기 위해 인공지능 리터러시 교육의 필요성에 대해 강조한다[3].

최근 학교 현장에서도 인공지능을 활용한 수업이 확대되고 있고, 다양한 분야에서 인공지능 융합 프로그램의 개발과 적용이 활발하게 이루어지고 있다. 하지만 초등학생을 대상으로 한 인공지능 융합 프로그램의 개발 및 적용에 관한 연구는 대부분 초등학교 3~6학년을 대상으로 이루어지고 있다. 2022 개정 교육과정이 적용됨에 따라 1~2학년 학생에게도 AI 교육이 시행될 예정으로 초등학교 저학년에 맞는 AI 융합 교육을 위한 교수·학습 방법의 연구가 필요하다[4]. 특히 초등학교의 경우, 놀이·체험 중심의 활동으로 인공지능 소양을 습득하도록 하는 데에 중점을 두고 있어 이를 고려한 인공지능 융합 교육 프로그램 개발의 필요성이 대두된다[1].

학교 현장에서는 여러 가지 수업 방법, 활동, 매체 등을 활용하여 다양한 수업이 이루어지고 있다. 이 중 그림책 만들기 활동은 학생들의 표현 능력 향상, 상상력 및 창의성 신장, 통합적 사고력 향상에 긍정적인 교육적 효과가 있으며[5], 2022 개정 교육과정에서 강조하고 있는 창의적 사고 역량, 지식정보처리 역량, 심미적 감성 역량, 공동체 역량을 통합적으로 함양하도록 도움을 준다. 또한, 멀티미디어를 활용한 그림책 만들기 활동은 기존의 그림책 만들기 활동보다 학생들의 자율성을 부여하고 언어능력 및 창의성 발달에 긍정적인 영향을 준다[6].

따라서 본 연구에서는 생성형 AI를 중심으로 저학년을 대상으로 한 인공지능 융합 그림책 만들기 프로그램을 개발하고 이를 실제 학교 현장에 적용해봄으로써 본 프로그램이 학생들의 인공지능 리터러시 역량 강화 및 통합적 사고력에 미치는 영향을 파악하고자 한다.

2. 이론적 배경

2.2. 그림책 만들기

2.2.1 그림책의 개념 및 교육적 가치

그림책은 글과 그림이 함께 어우러진 책이다. 연구자들은 그림책을 글과 그림이 조화를 이루어 만들어 낸 이야기 세계, 글과 그림이 결합하여 새로운 의미를 구성하는 것, 그림만으로 또는 글과 그림이 상호작용을 하며 서사를 만들어가는 책으로 정의한다[5, 13, 14].

글과 그림으로 구성된 그림책은 여러 가지 교육적 가치를 가진다. 첫째, 그림책은 아동의 정서를 풍요롭게 한다[5, 15, 16]. 둘째, 그림책은 아동의 상상력을 풍부하게 한다[5, 15-17]. 셋째, 그림책은 아동의 사회성 발달에 도움을 준다[5, 15, 17]. 넷째, 그림책은 아동의 심미적 발달에 긍정적인 영향을 준다[5, 17]. 다섯째, 그림책은 아동의 언어 발달에 도움을 준다[16-17].

2.2.2 그림책 만들기 활동의 교육적 가치

그림책 만들기 활동은 미술, 국어, 통합교과, 실과 등 다양한 교과와 연계하여 학교 현장에서 많이 활용되고 있다. 그림책을 만들어보는 활동을 통해 학생들이 직접 글과 그림을 구성하여보는 과정을 통해 인지적, 시각문화 교육, 통합적인 측면에서 교육적인 가치를 얻게 된다[5].

인지적 측면에서 그림책 만들기 활동은 이야기의 주제를 정하고 관련 자료를 조사하여 그림책 내용을 구성해보는 과정을 통해 아동의 상상력과 종합적인 사고 능력을 향상하는 데 도움이 된다[5].

시각문화 교육 측면에서 그림책 만들기 활동은 스스로 만든 책을 소개하고 서로의 작품을 감상하는 과정을 통해 능동적인 수용과 비판적 이해를 바탕으로 의사소통할 수 있는 능력을 함양하는 데 도움이 된다[5].

통합적인 측면에서 그림책 만들기 활동을 교과 간 통합의 역할과 더불어 그림책 만들기와 관련된 직업을 체험해보는 진로 체험활동과 연계함으로써 교과와 창의적 체험활동 간 통합의 역할도 함께 한다. 또한, 생각과 느낌, 경험 등을 그림책으로 표현하고 발표하는 과정을 통해 말하기, 글쓰기 등의 통합적인 활동을 충족한다[5].

2.2.3 그림책 속 글과 그림의 관계

그림책에서 글과 그림은 서로를 보완해주거나 대응하는 등 다양한 관계를 표현한다. 이와 관련하여 국내외 연구자들은 글과 그림의 관계를 Table 1과 같이 정의하였다.

Table 1.

Analysis of the Relationship between Text and Illustration by Researchers

이를 종합하였을 때, 그림책 속 글과 그림은 같은 서사 정보를 전달하는 일치 관계, 글과 그림이 같은 방향으로 진행되고 서로 담기지 않은 의미를 보완·보충해주는 상호보완 관계, 글과 그림이 이질적인 각각의 논의를 진행하는 대위 관계로 정리할 수 있다.

2.2.4 선행 연구 분석

AI를 활용한 그림책 만들기와 관련한 연구는 멀티미디어를 활용한 그림책 만들기[23], 인공지능 그리기 도구를 활용한 그림책 창작 활동[22], 디지털 역량 강화를 위한 독서 교육[24] 등 다양한 형태로 이루어지고 있다. 선행 연구[22-24]를 분석한 결과, 그림책 만들기 활동은 학생들의 통합적 사고력 향상, 언어능력 및 창의성 발달 등 다양한 역량을 향상하는데 긍정적인 효과를 보임을 확인하였다. 인공지능 및 멀티미디어를 활용한 그림책 만들기 수업에 관한 연구가 일부 이루어지고 있으나 주로 문학적 체험을 목적으로 이루어지는 경우가 많았으며 인공지능을 활용한 수업은 고학년을 위주로 이루어지는 경우가 많았다[1, 4-6, 22-24]. 따라서 본 연구에서는 저학년을 대상으로 초등학생의 인공지능 리터러시 역량 강화 및 통합적 사고력 향상을 위한 인공지능 융합 그림책 만들기 프로그램을 개발하고 그 효과성을 살펴보고자 한다.

3. 연구 방법

3.1 연구 설계

본 연구는 초등학교 저학년 학생의 인공지능 리터러시 역량 강화 및 통합적 사고력 향상을 위한 AI 융합 그림책 만들기 수업 프로그램의 효과를 검증하는 데 목적이 있다. 따라서 세종특별자치시 소재 초등학교 2학년 학생 실험집단 16명과 통제집단 16명을 선정한 후, 사전 검사, 실험, 사후 검사의 단계 순으로 연구를 진행하였다. 실험 설계는 Table 2와 같다.

Table 2.

Research Design

본 연구의 사전·사후 검사는 인공지능 리터러시 역량(AI 기초 지식, AI 활용 능력, AI 개발 능력)은 총 9문항, 통합적 사고력(논리적 태도, 모험심, 문제 해결 지속성, 독립적 몰입, 생산적 회의성)은 총 21문항으로 구성하여 실시하였으며, 검사 문항은 5점 Likert 척도로 구성되어 있으며, 각 문항은 ‘전혀 그렇지 않다(1점)’에서 ‘매우 그렇다(5점)’로 응답하도록 하였다. 또한, 본 연구에서의 실험은 학급별로 통제 집단과 실험 집단으로 나누어 통제 집단은 기존의 그림책 만들기 수업을, 실험 집단은 인공지능 융합 그림책 만들기 수업(생성형 AI를 활용한 그림책 만들기)을 총 10차시로 진행하였다.

3.2 연구 내용

본 연구는 교수 설계 과정과 관련된 연구에서 가장 많이 활용되는 연구 모형으로 ADDIE 연구 모형의 절차에 따라 분석, 설계, 개발, 실행, 평가의 5단계로 Table 3과 같이 진행하였다.

Table 3.

Research Procedure Based on the ADDIE Model

분석 단계에서는 본 연구와 관련된 요인인 인공지능 융합 교육 및 이와 관련한 성취기준, 그림책 만들기 관련 프로그램, 인공지능 리터러시 역량, 통합적 사고력과 초등학교 저학년 학생의 특성에 대해 분석하였다. 또한, 저학년의 특성을 고려하여 본 연구에서 활용할 생성형 AI의 선정 기준을 한글 지원 여부, 이용 연령 제한 해당 여부, 직관적 화면 구성 여부로 정하고, 여러 가지 이미지 생성형 AI를 비교 분석하고자 설계하였다.

설계 단계에서는 선행 연구를 바탕으로 인공지능 리터러시 역량 및 통합적 사고력을 측정할 검사 도구를 선정하였다. 인공지능 리터러시 역량 강화 정도를 측정하기 위한 검사 도구는 이종찬[25]이 개발한 도구를 선정하였으며, 해당 도구는 0.93의 신뢰도(Cronbach’s α)를 보인다. 본 연구에서 수집된 자료를 활용하여 산출한 전 영역의 신뢰도는 Table 4와 같이 0.7 이상으로 나타났다. 통합적 사고력 향상 정도를 측정하기 위한 검사 도구는 강충열, 정광순, 김현욱, 권동택[26]이 개발한 검사도구를 선정하였으며, 선행 연구에 따르면 본 측정 도구의 하위 요인별 신뢰도는 모두 0.7 이상으로 타당성과 신뢰성이 검증되었다. 그러나 본 연구에서 수집된 자료를 활용하여 산출한 통합적 사고력 각 영역의 신뢰도는 Table 5와 같다.

Table 4.

Domain-Specific Reliability Analysis of an Artificial Intelligence Literacy Assessment

Table 5.

Domain-Specific Reliability Analysis of an Integrated Thinking Disposition Assessment

또, 본 연구에서 활용할 생성형 AI 도구로 이미지 생성에 유용하게 활용되는 뤼튼, Bing Image creator, 캔바, 미드저니, 레오나르도 AI 5가지 후보 중에서 한글 지원 여부, 이용 연령 제한 해당 여부(보호자 동의 포함), 직관적 화면 구성 여부를 기준으로 Table 6과 같이 비교·분석하였다.

Table 6.

Comparison of Features of Image-Generating AI

3가지 기준을 모두 충족한 플랫폼을 대상으로 각 플랫폼의 세부 특징을 비교 분석한 결과, 이미지 생성 횟수에 제한을 받지 않고, 글쓰기 교육 및 언어 교육 학습 보조 수단으로 많이 활용되는 Chat GPT 기능을 활용할 수 있는 플랫폼인 뤼튼을 선정하였다. 뤼튼은 GPT-4, 하이퍼클로바 등 다양한 AI 모델을 기반으로 하는 올인원 AI 플랫폼으로, 14세 미만 청소년은 보호자 동의하에 사용 가능하며 청소년들이 안전하게 AI를 활용할 수 있도록 청소년 보호 정책을 운영한다[27]. 이를 활용한 그림책 만들기 프로그램의 내용은 Table 7과 같이 구성하였다.

Table 7.

Lesson-by-Lesson Structure of a Picture Book Creation Program Using Generative AI

개발 단계에서는 프로그램 차시별 교수·학습 자료를 개발하고, 프로그램의 타당성을 확보하기 위해 인공지능 융합 교육 관련 전문가 13인을 대상으로 전문가 검토를 시행하였으며, 선정된 전문가는 인공지능 융합 교육 전공 석사과정에 재학중인 초등학교 교사 12인, 고등학교 교사 1인으로 구성되었다.

전문가 검토를 위한 문항은 수업의 필요성, 수업의 적절성, 기대효과, 통제 집단 수업의 적절성, 교육내용의 구성, 내적 타당도, 적합성, 타당성, 차시별 수업 지도안 및 콘텐츠의 적절성, 검사 도구의 적절성으로 구성하였다. 이때, 설계 단계에서 선정한 인공지능 역량 및 통합적 사고력 검사 도구를 2022 개정 교육과정 성취기준 및 초·중등 인공지능 교육내용 기준에 따라 초등학교 1~2학년에 해당하지 않은 영역은 삭제하였으며, 저학년 학생들이 이해하기에 어려운 낱말은 쉬운 낱말로 수정하여 검사 도구의 적절성을 전문가 검토를 통해 평가하였다. 전문가 검토에 참여한 전문가들은 인공지능 융합 수업의 필요성(92.3%), 인공지능 융합 수업의 적절성(100%), 인공지능 리터러시 역량 강화에 대한 기대효과(100%), 통합적 사고력 향상에 대한 기대효과(92.3%)에 대해 대부분 긍정적으로 응답하였다. 이를 통해 인공지능 리터러시 역량 강화 및 통합적 사고력 향상을 위한 인공지능 융합 수업이 필요하며, 연구를 통해 개발된 인공지능 융합 수업 프로그램이 적절함을 확인하였다. 또한, 각 문항에 대한 CVR 값이 0.538 이상이면 타당성이 확보되는데, 전문가 검토 결과 수업 프로그램 및 검사 도구의 타당성과 관련된 모든 문항의 CVR 값이 0.6 이상으로 타당도를 확보하였다. 하지만 프로그램의 적합성, 차시별 수업 지도안 및 컨텐츠의 적절성, 검사 도구의 적절성 항목의 일부 문항에서 보통 이하의 응답을 받아, 그렇게 응답한 이유와 개방형 응답을 바탕으로 Table 8과 같이 프로그램을 수정·보완하였다.

Table 8.

Revision and Improvement Strategies Based on Experts’ Open-Ended Responses

실행 단계에서는 본 연구에서 개발한 프로그램이 학생들의 인공지능 리터러시 역량 강화 및 통합적 사고력 향상에 미치는 효과성 분석을 위해 통제 집단과 실험 집단을 대상으로 사전 검사를 시행한 후, 10차시의 프로그램을 적용한 수업을 진행하였다. 프로그램 적용 수업 이후 사후 검사를 진행하는 절차로 연구가 이루어졌다.

평가 단계에서는 정규성과 등분산 검사를 시행한 뒤 검사 결과에 따라 t-검정, Mann-Whitney U, Wilcoxon signed-rank test를 적용하여 통제 집단과 실험 집단 간의 사전·사후 검사 결과 및 통제 집단과 실험 집단 내 사전·사후 검사 결과의 변화도를 비교·분석·추론하였다. 또한, 참여 학생을 대상으로 수업 참여도 및 흥미도, 인공지능의 효과성 및 기대효과에 대한 만족도 조사와 면담을 진행하고 그 결과를 분석함으로써 본 연구에서 개발한 프로그램을 평가하였다. 추가로 기존의 그림책 수업과 비교하여 생성형 AI를 활용한 그림책 만들기 수업의 효과성을 알아보기 위하여 수업의 결과물인 활동지와 그림책을 분석해봄으로써 그림책 속 이야기가 원인과 결과가 잘 드러나도록 구성되어 있는지 논리적 인과성을 평가하였다.

4. 생성형 AI 활용 그림책 만들기 프로그램

생성형 AI를 활용한 그림책 만들기 활동에서는 글과 그림의 상호 보완 관계가 잘 드러나고 초등학교 2학년 학생들의 학습 수준을 만족하는 그림책으로 백희나 작가의 ‘장수탕 선녀님’을 선정하여 수업에 활용했다.

1차시 그림책 읽고 내용 파악하기에서는 그림책 표지를 살펴보고 그림책의 내용을 예상하고, 그림책을 읽어보며 그림책의 내용이 예상과 비슷했는지 비교해보았다. 그리고 골든벨 활동을 통해 그림책의 내용을 확인해보았다(Figure 1).

Figure 1.

Question (Quiz items designed to assess students’ comprehension of the picture book)

2차시 그림책의 특징 알아보기에서는 그림책 속 글과 그림을 함께 살펴보며 작가가 왜 이런 그림을 표현했는지 이야기했다(Figure 2). 또한, 학생 자신이 작가가 되어 그림책 속 장면을 다르게 표현해보고 그림이 달라지면 그림책의 느낌이 어떻게 달라지는지 이야기함으로써 그림책의 특징인 글과 그림의 상호 보완 관계(글과 그림이 서로 도와주는 관계)에 대해 이해하는 시간을 가졌다. 이때, 통제 집단은 직접 그림을 그려 표현하고, 실험 집단은 교사 주도로 뤼튼을 활용하여 이미지를 생성해보도록 하였다. 실험 집단의 경우, 자신이 그리고 싶은 장면을 명령 프롬프트로 작성하여 이미지를 생성해보고 원하는 그림이 나오지 않은 이유를 함께 이야기해봄으로써 명령 프롬프트의 중요성에 대해 알아보았다.

Figure 2.

Worksheet 1 (Exploring the Characteristics of Picture Books)

3차시 뤼튼과 친해지기는 실험 집단에만 해당하는 차시로 생성형 AI인 뤼튼에 대해 알아보는 활동으로 구성하였다. 뤼튼에게 궁금한 점을 물어보고 답변의 옳고 그름을 판단하는 활동을 통해 인공지능의 답변을 비판적으로 바라보는 시각을 갖도록 지도하였다. 또한 2차시에서 학습한 내용을 바탕으로 제시된 그림과 가장 비슷한 그림을 그리기 위해 필요한 낱말을 생각해보고 직접 명령 프롬프트를 작성해보는 과정을 거쳤다(Figure 3).

Figure 3.

Worksheet 2 (Getting Familiar with Wrtn)

또한, 뤼튼을 활용할 때 주의할 점을 ‘구체적으로 설명하기’, ‘바르고 고운 말 사용하기’ 등을 중심으로 이야기 나누고, 이를 바탕으로 함께 약속을 정함으로써 인공지능 윤리에 대해서 알아보았다.

4~5차시 그림책 이야기 만들기에서는 ‘그림책 주제 선정하기 – 이야기 구성하기 – 이야기 고쳐쓰기’ 3단계의 구성으로 모둠활동을 하였다. 그림책 주제 선정하기에서는 일상생활의 모습과 감정이 담겨있는 이미지 프리즘 카드와 감정 카드를 뽑아 이와 관련된 이야기의 주제를 정하도록 지도하였다(Figure 4). 이야기 구성 단계에서는 이야기의 주제를 바탕으로 등장 인물에게 언제, 어디에서 어떤 일이 일어났는지에 대해 고민해보며 모둠원과 함께 이야기를 구상했다. 이야기 고쳐쓰기에서는 스스로 글을 고쳐 쓴 후, 친구 또는 뤼튼의 도움을 받아 글을 매끄럽게 고치고 이야기의 제목을 정했다.

Figure 4.

Image Prism Cards and Emotion Cards

6~8차시 그림책 만들기는 ‘스토리보드 작성하기 – 장면에 알맞은 그림 그리기 – 스크랩북에 그림책 만들기’ 3단계로 구성하였다. 먼저 이전 차시에서 만든 이야기를 8개의 장면으로 나누어 스토리보드로 작성하고 스토리보드에 따라 그림 장면을 그리도록 하였다. 이때, 실험 집단은 뤼튼의 LLM 기능을 활용하여 장면 나누기 활동을 진행하고, 이미지 생성 기능을 활용하여 이야기 내용에 알맞은 이미지를 생성하였다. 마지막으로 직접 그린 그림과 생성된 이미지를 활용하여 그림책 속 글과 그림의 위치를 적절하게 선정하여 모둠별로 스크랩북에 그림책을 만들도록 지도하였다. 글을 직접 쓰고, 활동지에 그린 그림과 인공지능을 활용하여 생성된 그림은 오려서 스크랩북에 붙이도록 했다. 마지막으로 그림책 내용이 완성되면 이에 어울리는 표지 그림과 제목을 꾸며 그림책을 완성하도록 했다.

실험 집단은 그림책 만들기 활동을 마무리하며 뤼튼을 활용했을 때 좋았던 점과 주의해야 할 점을 이야기함으로써 인공지능이 우리 생활에 도움이 되는 점을 알아보고 인공지능을 활용할 때 주의할 점을 생각하여 생활 속에서 이를 실천하도록 하는 데 중점을 두고 수업을 진행하였다(Figure 5, 6).

Figure 5.

Picture Books of the Control Group

Figure 6.

Picture Books of the Experimental Group

9~10차시 그림책 공유하기에서는 모둠원이 함께 그림책 작가가 되어 만든 그림책을 반 친구들에게 소개하며 읽어주는 그림책 출판회를 열어 작품을 공유하는 시간을 가졌다(Figure 7).

Figure 7.

Introducing Picture Books to Peers at the Picture Book Publishing Event

5. 연구 결과

5.1. 연구 결과

생성형 AI를 활용한 그림책 만들기 활동이 학생들의 인공지능 리터러시 역량 강화 및 통합적 사고력 향상에 미치는 영향을 분석하기 위해 실험 집단과 통제 집단을 대상으로 사전·사후에 시행한 인공지능 리터러시 역량 및 통합적 사고력 검사 결과를 IBM SPSS Statistics 31.0.1.0을 사용하여 분석하였다. 정규성 검정 결과에 따라, 집단별 사전·사후 검사 결과에 대한 분석은 대응 표본 t-검정 및 Wilcoxon signed-rank test를, 집단 간 사전 검사 및 사후 검사 결과에 대한 분석은 독립표본 t-검정 및 Mann-Whitney U test를 적용하였다. 또한 각 영역 점수는 문항별 점수를 평균하여 산출하였다.

5.1.1 인공지능 리터러시 역량 분석

집단 간 인공지능 리터러시 역량 분석에서는 Table 9, 10에서 볼 수 있듯이 모든 영역에서 정규성을 만족하지 않았기 때문에 Mann-Whitney U test를 사용하였다. 검정 결과, 모든 항목에서 p > .05이므로 두 집단은 동일 집단임을 확인할 수 있었다. 통제집단 및 실험집단의 인공지능 리터러시 역량 검사 결과를 분석한 결과, 프로그램 적용 전 두 집단의 인공지능 리터러시 역량은 통계적으로 유의한 차이가 없었다.

Table 9.

Pre-test results on AI literacy competence

Table 10.

Post-test results on AI literacy competence

프로그램 적용 후 두 집단의 인공지능 리터러시 역량을 비교한 결과, Table 10과 같이 p값이 모두 0.001 미만으로 통계적으로 매우 유의함을 보였다. 기존의 그림책 만들기 수업은 인공지능 리터러시 역량 강화에 영향을 미치지 않았으나, 생성형 AI를 활용한 그림책 만들기 수업이 학생들의 인공지능 리터러시 역량 강화에 긍정적인 영향을 미침을 확인했다.

프로그램 적용 후 집단별로 사전·사후 검사를 분석한 결과, Table 11과 같이 통제집단의 인공지능 리터러시 역량의 변화는 통계적으로 유의하지 않았다. 하지만 Table 12와 같이 실험집단의 인공지능 리터러시 역량의 변화는 통계적으로 매우 유의한 결과가 나타났다(p<0.001).

Table 11.

Pre- and post-test results of AI literacy competence in the control group

Table 12.

Pre- and post-test results of AI literacy competence in the experimental group

5.1.2 통합적 사고력 분석

통제 집단 및 실험 집단의 통합적 사고력 검사 결과를 분석한 결과, 프로그램 적용 전 두 집단의 통합적 사고력은 Table 13과 같이 통계적으로 유의한 차이가 없었다.

Table 13.

Pre-test results on integrative thinking skills

프로그램 적용 후 두 집단의 통합적 사고력을 비교한 결과, Table 14와 같이 p값이 모두 0.05 이상으로 통계적으로 유의하지 않았다.

Table 14.

Post-test results on integrative thinking skills

프로그램 적용 후 집단별 통합적 사고력 사전·사후 검사를 분석한 결과는 다음과 같다. Table 15에서 보듯이, 통제 집단의 통합적 사고력은 모험심과 생산적 회의성 영역의 평균값이 증가하였으나 통계적으로는 유의하지 않았으며 모든 영역에서 큰 변화가 나타나지 않았다.

Table 15.

Pre- and post-test results of integrative thinking skills in the control group

실험 집단의 통합적 사고력은 논리적 태도, 모험심, 독립적 몰입에서 평균값이 증가하였으나, 모든 영역에서 통계적으로 유의하지 않음을 확인하였다.

Table 16.

Pre- and post-test results of integrative thinking skills in the experimental group

5.2. 고찰

본 연구가 초등학교 저학년 학생들의 인공지능 리터러시 역량 강화 및 통합적 사고력 향상에 어떠한 영향을 미치는지 확인하기 위하여 실험집단 및 통제집단을 대상으로 한 인공지능 리터러시 역량 및 통합적 사고력 검사와 더불어 만족도 조사, 면담 활동, 활동 결과물 분석 등의 질적 연구를 시행하였다. 통계적 분석 결과 및 질적 연구 결과가 시사하는 점은 다음과 같다.

첫째, 생성형 AI를 활용한 그림책 만들기 수업은 학생들의 인공지능 리터러시 역량 강화에 매우 긍정적인 영향을 준다. 그림책 만들기 활동에서 생성형 AI를 활용해봄으로써 학생들은 인공지능에 대해 깊이 있게 이해할 수 있었고, 인공지능을 활용하는 방법과 더불어 인공지능을 활용할 때 주의할 점까지 학습해봄으로써 인공지능 윤리에 대해서도 알게 되었다. 이러한 활동의 결과로 인공지능 리터러시 검사 결과(Table 12), AI 활용 능력 및 윤리·가치관 영역에서의 평균값이 가장 많이 증가한 것으로 해석된다. 또한, 자신이 원하는 그림을 생성형 AI로 생성하기 위해서는 명령 프롬프트가 중요함을 알고, 구체적인 명령 프롬프트 작성을 위해서 어떻게 해야 할지 모둠원들과 상의하는 시간을 가져봄으로써 AI 기초 지식과 더불어 AI 활용 능력을 키울 수 있었다. 이러한 과정을 통해 학생들의 인공지능 리터러시 역량이 향상됨을 확인하였다.

둘째, 질적 분석을 통해 생성형 AI를 활용한 그림책 만들기 수업은 학생들의 통합적 사고력 향상에 긍정적인 영향을 미침을 확인할 수 있었다. 우선 기존의 선행 연구를 통해 그림책 만들기 수업이 학생들의 논리적 태도, 문제해결력 등 통합적 사고력 향상에 긍정적인 효과를 불러일으킴이 확인되었으며, 본 연구에서도 Table 14와 같이 수업 이후의 두 집단 간 통합적 사고력이 유사한 수준으로, 그림책 만들기 수업의 목표는 실험집단과 통제집단 모두 적절히 도달하였음을 확인하였다. 학생들의 통합적 사고력 변화 정도를 파악하기 위하여 수업의 결과물인 활동지와 그림책을 분석한 결과, 장면 바꾸어 나타내기 활동에서 통제집단은 글의 내용을 바꾸거나 그림책의 내용과는 관련 없는 장면으로 그림을 바꾸려고 했으나, 실험집단은 글의 내용과 관련지어 장면을 바꾸려고 한 점을 보아 통제집단보다 실험집단의 그림책 내용에 대한 이해도가 높음을 확인하였다. 그림책의 내용에 대한 이해도는 본 연구에서 영향을 줄 것으로 기대된 통합적 사고력 중 논리적 태도와 독립적 몰입 영역과 관련이 있으며, 이러한 이해도의 차이가 그림책 만들기 활동을 통해 향상될 것으로 기대된 통합적 사고력 변화에도 영향을 끼친 것으로 판단된다. 그리고 그림책 이야기 활동지를 분석한 결과, 통제집단은 등장 인물에게 일어난 일이 잘 드러나도록 이야기를 구성하였고, 실험집단은 이야기의 주제와 사건의 원인 및 결과가 잘 드러나지 않도록 이야기를 구성하였다. 이를 통해 이야기 구성의 완성도는 통제집단이 실험집단보다 높음을 확인하였다. 이는 통제집단이 이전에 그림책 만들기에 관련한 학습이 이루어졌던 경험이 영향을 끼친 것으로 파악하였다. 실험집단의 경우, 이야기를 구성하는데 주제가 잘 드러나지 않아 어려움을 겪었지만, 교사의 피드백과 뤼튼을 활용하여 글을 매끄럽게 다듬어 나타내는 과정을 통해 주제가 드러나도록 이야기를 구성하는 방법을 학습하게 되었다. 이를 바탕으로 통합적 사고력에서 생산적 회의성 영역에 긍정적인 영향을 끼친 것으로 파악된다. 따라서 생성형 AI를 활용한 그림책 만들기 수업이 학생들의 통합적 사고력 향상에 긍정적인 자극을 제공했음을 확인할 수 있었다.

셋째, 생성형 AI를 활용한 그림책 만들기 수업은 논리적 인과성이 높은 글을 쓰는 데 긍정적인 영향을 준다. 통제집단과 실험집단의 그림책 내용을 비교·분석한 결과 Table 17, 18과 같이 통제집단의 그림책 내용에서는 사건의 원인과 결과가 이어지지 않게 구성되었으나, 실험집단의 그림책 내용에서는 사건의 원인과 결과가 이어지도록 이야기가 구성되었다.

Table 17.

Analysis results of logical causality in picture books for the control group

Table 18.

Analysis results of logical causality in picture books for the experimental group

또한, 박영민·이재기·이수진·박종임·박찬흥[28]이 제시한 분석적 채점 기준을 활용하여 1점, 3점, 5점의 3수준 서열 척도로 평가하였다. 내용, 조직, 표현 범주의 논리적 인과성 표현 수준을 분석한 결과, Figure 8과 같이 통제집단보다 실험 집단의 논리적 인과성 표현 수준이 모든 범주에서 높음을 확인하였다.

Figure 8.

Graph of Logical Causality Expression Level Analysis Results

실험 집단의 경우에는 기존의 그림책 수업에서 주로 활용되는 스스로 고쳐쓰기, 이야기 바꾸어보며 서로 조언해주기 활동과 더불어 생성형 AI(Wrtn)를 활용하여 글을 첨삭하는 활동이 추가됨으로써 다양한 관점에서 글을 수정할 수 있어 논리적 인과성이 높은 글을 쓰는 데 도움이 되었다.

넷째, 생성형 AI를 활용한 그림책 만들기 수업은 그림책 만들기 수업에 대한 학생의 참여도를 높이는 데 도움이 된다. 통제집단과 실험 집단을 대상으로 수업에 대한 만족도 조사를 진행한 결과 두 집단 모두에서 수업의 참여도 및 수업의 흥미도에 대해 모두 긍정적으로 응답했다. 특히 수업의 흥미도 부분에서 ‘그렇다’ 이상의 응답이 통제집단(9명)보다 실험 집단(14명)이 높은 것으로 보아, 생성형 AI를 활용한 그림책 만들기 수업이 학생들의 수업에 대한 흥미를 높이는 데 도움이 됨을 확인하였다. 또한, 뤼튼의 도움을 받아 그림을 그려보는 활동이 흥미로웠다는 실험 집단의 응답과 그림을 그리는 게 어려웠다는 통제집단의 응답을 통해 생성형 AI를 활용한 그림책 만들기 수업이 그림 그리기 활동에 대한 부담을 낮추고, 그림 그리기에 자신이 없는 학생들도 흥미를 갖고 적극적으로 수업에 참여하는 데 긍정적인 영향을 미침을 파악하였다. 따라서 생성형 AI를 활용한 그림책 만들기 수업이 학생들의 그림 그리기에 대한 부담감을 줄이고, 글 생성에 집중할 수 있게 도와주어 그림책 만들기 수업에 대한 참여도를 높여줌을 확인하였다.

다섯째, 생성형 AI를 활용한 그림책 만들기 수업은 인공지능을 체험적으로 이해하는 데 도움이 된다. 생성형 AI를 활용한 그림책 만들기 수업에 참여한 학생들은 이미지를 생성할 때 원하는 그림이 나오지 않아 어려웠다고 응답하며 이때 활용되는 명령 프롬프트가 얼마나 중요한지 알게 되었다고 이야기했다. 또한, 수업 진행 중에도 자신이 원하는 이미지를 생성해내기 위해 어떻게 해야 할지 모둠 친구들과 상의하고, 교사에게 질문하며 명령 프롬프트를 계속해서 수정하는 활동을 진행하였다. 학생들은 이를 통해 인공지능에 대해 깊이 있게 이해할 수 있었다고 응답하였으며, 명령 프롬프트의 중요성에 대해 체험적으로 이해하게 되었다. 또한, 뤼튼과 친해지기 활동을 통해 인공지능을 활용할 때 주의할 점에 대해 구체적으로 이야기를 나누어봄으로써 인공지능 윤리에 대해서도 학습하였다. 따라서 생성형 AI를 활용한 그림책 만들기 수업이 학생들이 인공지능 윤리, 인공지능 활용 방법, 명령 프롬프트의 중요성 등을 이해하는 데 도움이 됨을 확인하였다.

6. 결론 및 제언

본 연구에서는 선행 연구에 대한 분석을 바탕으로 초등학교 저학년 학생 대상의 생성형 인공지능을 활용한 그림책 만들기 프로그램을 개발하고 이 프로그램이 학생들의 인공지능 리터러시 역량 및 통합적 사고력의 변화에 어떤 영향을 주는지 분석하였다.

인공지능 리터러시 역량 강화 측면에서, 학생들은 본 연구를 통해 처음 생성형 AI를 활용해봄으로써 인공지능에 대해 체험적으로 이해하게 되었고, 수업 활동을 통해 프롬프트의 중요성 등 인공지능에 대한 기초지식, 활용 능력 등이 통계적으로 유의하게 향상되었다(p<.001). 이와 더불어 인공지능을 활용할 때, 올바른 윤리의식과 비판적인 시각을 가지고 정보의 옳고 그름을 판단해야 함을 인식하게 되었다. 이를 통해 학생들의 인공지능 리터러시 역량이 효과적으로 향상되었음(p<.001)을 확인하였다.

통합적 사고력 향상 측면을 질적으로 분석한 결과, 생성형 AI를 활용한 그림책 만들기 활동은 수업 참여 동기와 흥미를 높여줌으로써 활동 자체에 몰입하여 수업에 참여하도록 하는데 긍정적인 효과를 주었다. 또, 이야기를 논리적으로 구성할 수 있는 생산적 회의성과 논리적 태도를 함양하는 데에도 긍정적인 영향을 미침을 확인하였다.

본 연구에서는 선행 연구에서 주로 다루어진 초등학교 고학년 학생을 대상으로 한 인공지능 융합 수업과는 달리, 2022 개정 교육과정이 시행됨에 따라 초등학교 저학년 학생들 대상으로 한 인공지능 융합 교육을 위한 교수·학습 방법 연구의 필요성을 반영하여 초등학교 저학년 학생을 대상으로 한 인공지능 융합 수업을 개발한 부분에서 차별성을 보인다. 또한 디지털 기기를 활용한 그림책 만들기를 주제로 한 선행 연구[6, 29]가 대부분 디지털 기기를 활용하는 측면이 중심이 되어 수업이 진행된 점과 달리, 본 연구에서는 그림책 만들기 활동에 생성형 AI를 활용함으로써 그림책 만들기 활동의 목표를 달성할 뿐만 아니라 학생들의 인공지능 리터러시 역량을 높이고, 통합적 사고력을 향상하는 데에 초점을 두었다. 그 결과, 그림책 만들기 수업의 목표인 원인과 결과가 잘 드러나게 글쓰기, 글과 그림이 상호보완 관계인 그림책을 만들기 활동에 긍정적인 도움을 주었으며, 학생들의 수업에 대한 흥미도, 수업 참여도를 높이는 데에도 긍정적인 영향을 미쳤음을 확인하였다. 따라서 본 연구는 생성형 AI를 활용한 인문 교육과 저학년 학생을 위한 인공지능 리터러시 교육 및 인공지능 융합 수업의 방법을 제시했다는 의의가 있다.

하지만 본 연구에서 개발한 생성형 AI를 활용한 그림책 만들기 프로그램에 참여한 대상은 초등학교 2학년 학생 32명으로 그 결과를 일반화하기에 충분하지 않다. 또한, 생성형 AI를 활용한 수업이 학생들의 통합적 사고력 향상에 즉각적인 영향을 주지 못하였으나, 통합적 사고 과정에 새로운 자극을 제공했을 가능성을 본 연구에서 확인하였다. 따라서 앞으로 후속 연구에서는 다수의 학생에게 프로그램을 적용하고 결과를 비교·분석하여 검사 결과의 신뢰성을 높여야 하며, 지속적인 수업 및 활동을 통해 생성형 AI를 활용한 수업이 학생들의 통합적 사고력에 어떠한 영향을 미치는지에 대한 연구가 지속적으로 이루어져야 한다. 그리고 본 연구에서는 다양한 생성형 AI 기술 중 뤼튼을 선정하여 활용하였으며, 국어 교과를 중심으로 프로그램이 적용되었다. 따라서 생성형 AI를 활용한 교육 프로그램과 관련한 후속 연구에서는 새로운 생성형 AI 기술을 활용하고 다양한 교과 내용에서 활용할 수 있는 프로그램이 개발되기를 기대한다.

Acknowledgments

본 논문은 제1저자의 석사학위논문 일부를 발췌하여 요약, 정리한 것임.

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