초등학교 5학년과 생성형 AI 기반 챗봇의 협력적 문제 해결 과정 분석 (An Analysis of the Collaborative Problem-Solving Process Between 5th Grade Students and a Generative AI-Based Chatbot)

서지정보

· 발행기관 : 한국초등수학교육학회
· 수록지 정보 : 한국초등수학교육학회지 / 29권 / 2호 / 117 ~ 145페이지
· 저자명 : 김범진, 최인용

초록

최근 생성형 인공지능의 등장으로 수학 교육에서 이를 활용하려는 시도가 활발히 이루어지고 있으나, 학생 중심의 활용 방식에 대한 실증적 연구는 아직 부족하다. 본 연구는 초등학교 5학년 수학 수업에서 조력자이자 협력자의 역할을 수행하는 생성형 AI 기반 챗봇과 학생 간의 협력적 문제 해결 과정을 분석하는 데 목적을 두었다. 이를 위해 생성형 AI 챗봇을 개발하고, 초등학교 5학년 학생 20명을 대상으로 수업을 실시한 후, 학생과 챗봇 간의 대화 내역을 수집·분석하였다. 분석 결과, 챗봇은 해결 계획 제안, 비계 제공, 학생 풀이의 점검, 긍정적 피드백 등의 발화를 통해 학생들의 개별화된 학습을 지원하였으며, 학습 참여도와 흥미를 높이는 데 기여하였다. 반면, 일부 응답에서는 부정확한 계산, 교육과정 외 개념 사용 등 오류가 나타나 교육적 활용 시 주의가 요구된다. 본 연구는 초등 수학 수업에서 생성형 AI의 가능성과 한계를 동시에 조명하며, 효과적인 활용을 위한 교육적 시사점을 제시하였다.

영어초록

With the emergence of generative artificial intelligence (AI), there has been growing interest in applying it to mathematics education. However, empirical research on student-centered uses of generative AI remains limited. This study aimed to analyze the process of collaborative problem solving between elementary students and a generative AI-based chatbot acting as both a facilitator and partner in a 5th-grade mathematics classroom. A generative AI chatbot was developed and implemented in lessons with 20 fifth-grade students. The interactions between students and the chatbot were collected and analyzed. The results revealed that the chatbot frequently engaged in utterances related to providing scaffolding, suggesting solution plans, checking students’ answers, and offering positive feedback. These interactions supported personalized learning and enhanced students’ engagement and interest. However, some responses included errors such as incorrect calculations and the use of concepts beyond the curriculum, indicating the need for caution in educational applications. This study highlights both the potential and limitations of generative AI in elementary mathematics instruction and offers educational implications for its effective integration.

참고자료

· 없음