교사의 문제기반학습(PBL) 수업 설계를 지원하는 스캐폴딩 기반 생성형 AI 챗봇 개발

• 영문명: Development of a Scaffolded Generative AI Chatbot to Aid Teachers in Problem-Based Learning Lesson Design
• 발행기관: 한국교육방법학회
• 저자명: 장민경 이헌영 이현우
• 간행물 정보: 『교육방법연구』제37권 제3호, 247~270쪽, 전체 24쪽
• 주제분류: 사회과학 > 교육학
• 파일형태: PDF
• 발행일자: 2025.08.31

국문 초록

본 연구는 효과적인 문제기반학습(Problem-Based Learning, PBL) 교수설계를 스캐폴딩 방식으로 지원함으로써, 예비교사와 현직교사의 수업 설계에 대한 부담과 복잡성을 완화할 수 있는 생성형 AI 기반 챗봇을 개발하고 그 사용성을 평가하는 것을 목적으로 하였다. 이를 위해 문헌 분석을 바탕으로 ZPTD(Zone of Proximal Teacher Development) 개념에 근거한 스캐폴딩 전략을 설계원리로 도출하였으며 전문가 의견을 반영하여 ‘단계적 안내’, ‘문제 설계 지원’, ‘명확한 피드백’, ‘정서적 동기 부여’, ‘참고자료 제공’의 최종 5가지 설계원리를 도출하였다. 해당 원리에 따라 LangChain 프레임워크를 활용하여 PBL 수업 설계 단계에 맞춘 프롬프트를 구성하고 챗봇을 개발하였다. 개발된 챗봇은 19명의 예비교사를 대상으로 사용성 평가를 실시하였으며, 평가 결과 전반적으로 높은 만족도를 보였다. 특히 접근성에 대한 만족도가 가장 높았고, 그 뒤를 이어 교수설계 지원, 상호작용, 품질 순으로 나타났다. 서면 인터뷰를 통해 사용자는 챗봇이 구조화된 질문과 단계별 안내를 통해 사고를 촉진하고, 논리적 수업 설계를 지원하는 데 효과적이라고 평가하였다. 반면, 일부 사용자는 챗봇의 응답 속도 저하, 대화 맥락 반영의 한계, 제공 정보의 깊이 부족 등을 개선 과제로 지적하였다. 본 연구는 생성형 AI 기반 챗봇이 교수설계자의 인지적 사고를 구조화하고, 실천적 의사결정을 지원하는 디지털 스캐폴딩 도구로서의 가능성을 확인하였다는 점에서 의의가 있다.

영문 초록

This study aims to develop a generative AI-based chatbot that facilitates effective Problem-Based Learning(PBL) instructional design through scaffolding, thereby alleviating the burden and complexity of instructional design for both pre-service and in-service teachers, and to evaluate its usability. To this end, a comprehensive literature review and analysis of scaffolding strategies grounded in the theory of the Zone of Proximal Teacher Development (ZPTD) were conducted to derive five core design principles: ‘step-by-step guidance’, ‘support for problem design’, ‘clear feedback’, ‘emotional motivation’, and ‘provision of reference materials’. Furthermore, prompts tailored to the stages of PBL instructional design were developed using GPT-4o and GPT-4o mini models in conjunction with the LangChain framework. The chatbot was evaluated by 19 pre-service teachers, and survey results indicated high level of overall satisfaction. The highest ratings were observed in terms of accessibility, followed by support for PBL instructional design, interaction quality, and orverall quality. In-depth interviews revealed that users found the chatbot effective in stimulating their thinking and supporting logical instructional design through structured questioning and step-by-step guidance. However, some users noted that the chatbot’s response time could be improved, its ability to reflect previous conversational context enhanced, and the depth of the information it provides expanded. These findings suggest potential areas for future refinement. These findings highlight the potential for further refinement and underscore the promise of generative AI-based chatbots as digital scaffolding tools that support teachers’ cognitive processes and enhance practical decision-making in instructional design.

목차

Ⅰ. 서론

Ⅱ. 이론적 배경

Ⅲ. 연구방법

Ⅳ. 연구결과

Ⅴ. 논의 및 결론

참고문헌

키워드

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