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영어

In order to nurture talented people who will lead the era of the 4th industrial revolution based on artificial intelligence, the need to prepare a convergence curriculum that links artificial intelligence and subject education is emerging. To this end, data science-based artificial intelligence convergence teaching and learning materials were developed through the process of analyzing and visualizing data measured in the process of observation and experimentation, which are the most core areas of science education activities, by applying artificial intelligence concepts and principles. In this study, Newton's laws of motion and mechanical energy were analyzed by visualizing and analyzing experimental data that measured motions of objects targeting mechanics-related units in the 2015 revised high school physics curriculum in tables and graphs using a library of Python programs. Science and information subjects were restructured to analyze the effect on conservation law concept learning and physics subject competencies, and basic inquiry functions such as observation and classification and hypothesis setting were applied when the data science class model, which is the basis of artificial intelligence education, was applied. Through the process of verifying the improvement of integrated inquiry functions such as, experimental design, etc. the effectiveness of this study and the potential as a teaching model for artificial intelligence convergence science education will be explored.

한국어

인공지능을 기반으로 한 4차 산업혁명 시대를 이끌어나갈 인재 양성을 위해 인공지능과 교과 교육을 연계한 융합 교육과정 마련의 필요성이 대두되고 있다. 이를 위해 과학 교육 활동의 가장 핵심 영역인 관찰 및 실험 과정에서 측정한 데이터를 인공지능 개념 및 원리를 적용하여 데이 터를 분석하고 시각화하는 과정을 통해 데이터 사이언스 기반의 인공지능융합 교수・학습 자료를 개발하였다. 본 연구에서는 2015 개정 고등 학교 물리 교과 교육과정의 역학 관련 단원을 대상으로 하여 물체의 운동을 측정한 실험 데이터를 파이썬 프로그램의 라이브러리를 활용하여 표와 그래프로 시각화하여 분석해봄으로써 뉴턴의 운동 법칙과 역학적 에너지 보존 법칙 개념 학습과 물리학 교과 역량에 미치는 영향을 분석 하기 위해 과학・정보 교과를 재구조화하였으며, 인공지능교육의 기반이 되는 데이터 사이언스 수업모델을 적용했을 때 관찰, 분류 등의 기 초 탐구기능과 가설 설정, 실험 설계 등의 통합탐구 기능의 향상 여부를 검증해보는 과정을 통해 본 연구의 효과성과 인공지능융합 과학 교육 수업모델로서의 가능성을 탐색해보고자 한다.