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본 연구는 인공지능(AI) 교육의 중요성이 높아지는 교육적 환경에서 예비 초등교원의 AI 역량과컴퓨팅 사고력을 체계적으로 향상시킬 수 있는 교수학습 방안을 탐색하고자 수행되었다. 최근 학교현장에서 요구되는 AI 교육은 단순한 기술적 활용 능력을 넘어 문제 해결, 데이터 해석, 윤리적인식 등 복합적 역량을 포함한다. 이에 따라 본 연구는 예비 교원의 역량을 증진할 수 있는 실천적수업 설계로서 시연-개발 전이형 교수학습모형을 적용하고, 그 효과를 실증적으로 분석하는 것을 목적으로 하였다.

연구 참여자는 OO교육대학교 2학년에 재학 중인 예비 교원 26명이며, 15주 동안 단계적으로 수업이 운영되었다. 수업은 엔트리 기반 블록코딩 활동과 프로젝트 중심 탐구 과제를 포함하였으며, 학습자들은 시연을 통해 기초 개념을 익히고 개발 중심 활동을 통해 창의적 설계와 응용을 심화하는 과정을 경험하였다. 연구 설계는 사전·사후 검사를 바탕으로 대응표본 t-검정을 실시하여 컴퓨팅 사고력과 AI 역량의 변화를 분석하는 방식으로 이루어졌다.

검사 영역은 컴퓨팅 사고력의 경우 자료수집·분석, 알고리즘 절차, 자동화, 문제분해, 시뮬레이션, 자료표현, 추상화, 일반화의 여덟 가지 요소를 포함하였으며, AI 역량은 지식표현 및 추론, 데이터 이해와 학습, 기계학습, 딥러닝, AI 윤리 등 다섯 가지 요인으로 구성되었다. 분석 결과, 두 역량 모두에서 사전 대비 사후에 통계적으로 유의한 향상이 나타났다. 이는 단계적 코딩 학습과 탐구 기반 활동이 학습자의 절차적 사고, 데이터 활용 능력, 기계학습·딥러닝 개념 이해, 윤리적 태도 형성에 긍정적인 영향을 미쳤음을 보여준다. 특히 시연을 통한 모방·기초 학습과 개발을 통한 탐구·설계 경험이 상호작용하여, 시연-개발 전이형 교수학습모형이 예비 교원의 컴퓨팅 사고력과AI 역량을 효과적으로 향상시키는 수업 방식임을 확인할 수 있었다.

This study was conducted to explore effective instructional approaches for systematically enhancing pre-service elementary teachers’ AI competence and computational thinking in an educational context where the importance of artificial intelligence (AI) education is rapidly increasing. Contemporary AI education in schools requires not only technical application skills but also integrated competencies such as problem-solving, data interpretation, and ethical awareness. Accordingly, this study aimed to apply a Demonstration–Development Transitional Instructional Model as a practical teaching–learning design and empirically analyze its effects on pre-service teachers’ competencies.

The participants were 26 second-year students enrolled at OO National University of Education, who engaged in a 15-week instructional program. This course incorporated Entry-based block coding activities and project-oriented inquiry tasks, allowing learners to acquire basic concepts through demonstration and to deepen creative design and application through development-oriented activities.

The research design employed pre-tests and post-tests with paired sample t-tests to analyze changes in computational thinking and AI competence.

The assessment domains for computational thinking included eight components: data collection and analysis, algorithmic procedure, automation, problem decomposition, simulation, data representation, abstraction, and generalization. AI competence was examined across five dimensions: knowledge representation and reasoning, data understanding and learning, machine learning, deep learning, and AI ethics. The results revealed statistically significant improvements in both competencies after the intervention compared to pre-test scores. These findings indicate that stepwise coding practice and inquiry-based learning positively influenced learners’ procedural thinking, data utilization skills, understanding of machine learning and deep learning concepts, and ethical perspectives. In particular, the combination of modeling and foundational learning through demonstration with exploration and design through development provided synergistic effects, confirming that the Demonstration– Development Transitional Instructional Model is an effective pedagogical approach for enhancing pre-service teachers’ computational thinking and AI competence.

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시연-개발 전이형 교수학습모형을 적용한 SW·AI교육이 예비 교원의 컴퓨팅 사고력과 AI 역량에 미치는 효과 분석 = The effects of software and AI education using a hybrid demonstration–development transitional model (DMM–DDD) on pre-service teachers’ computational thinking and AI competence 권민수, 송의성 p. [1], 5-21
개발 중심 모델 기반 교육용 로봇 수업이 예비 교사의 컴퓨팅 사고력 향상에 미치는 효과 분석 = Analyzing the effects of development-centered model-based educational robotics classes on pre-service teachers’ computational thinking 조아람, 송의성 p. [1], 23-42
기후변화에 관한 디자인 씽킹 기반 융합인재교육(STEAM) 프로그램이 초등학생의 기후소양과 창의적 문제해결력에 미치는 영향 = The effects of STEAM education based on design thinking on elementary school students' climate literacy and creative problem-solving abilities 김선희, 소금현 p. [1], 43-60
프로젝트 학습 기반 제로 웨이스트 교육이 초등학생의 환경 감수성 및 소비행동에 미치는 영향 = The effect of project learning-based zero waste on environmental sensitivity and consumption behavior of elementary school students 오채은, 배진호 p. [1], 61-82
비주얼씽킹 기반 과학 수업이 초등학교 고학년 학생들의 과학탐구능력과 과학에 대한 정의적 특성에 미치는 영향 = The effects of a visual thinking-based science lesson on upper elementary students’ scientific inquiry skills and affective attitudes toward science 박가영, 배진호 p. [1], 83-99
보드게임 제작을 활용한 기후변화 교육프로그램이 초등학생의 환경감수성과 자기효능감에 미치는 영향 = The effect of climate change education program using board game production on environmental sensitivity and self-efficacy of elementary school students 양혜빈, 소금현 p. [1], 101-117
2022 개정 교육과정 초등학교 수학 교과서 공학 도구의 기능과 인터페이스에 대한 고찰 = A study on the functions and interfaces of technological tools in elementary mathematics textbooks under the 2022 revised curriculum 이지희, 홍갑주, 장재영 p. [1], 119-143
STEAM 중심 생물의 한살이 수업이 초등학생의 생태 감수성과 창의적 문제해결력에 미치는 영향 = The effects of a STEAM-based life cycle science lesson on elementary students’ ecological sensitivity and creative problem-solving abilities 이승주, 이석희 p. [1], 145-161

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