The Artificial Intelligence Era and Science Education

Abstract

4차 산업혁명 시대는 세상을 급속도로 변화시키고 그 속도도 한층 빨라지게 만들었다. 이러한 변화는 우리 생활을 편리하게 만들었지만 인공지능이라는 새로운 존재와 함께 공존하게 됨을 의미한다. 그간 과학교육은 시대의 요구를 반영하며 다양한 방식으로 변모해 왔다. 하지만 네트워크의 폭발적 성장과 비인간적 존재와의 역동적인 연결 상황이 주는 과학교육의 전체적인 지향점을 제시한 연구는 없었다. 따라서 본 연구는 인공지능 시대의 과학교육이 나아가야 할 방향과 시사점을 인공지능의 자율성과 관계성을 중심으로 조명하고자 한 연구이다. 연구 결과, 인공지능의 자율성의 수준은 인간과 비교할 때 준자율적 수준인 것으로 나타났다. 이는 빅데이터에 대한 처리 속도가 매우 빨라져 과학교육적인 측면에서 이용할 수 있는 정보의 양은 많아지고 질은 높아지지만, 데이터 이용상에 발생할 수 있는 오류 문제와 유연한 문제해결을 위한 통찰력에는 한계점이 있음을 의미한다. 따라서 교사의 역할은 단지 데이터만을 위한 인공지능의 도구적 활용을 넘어선 빅데이터 기반의 지식의 상생적 매개자 역할이 되어야 한다. 또한, 현재 과학교육에서 강조하고 있는 문제해결 역량에 인간의 감성적 가치 요소가 포함된 새로운 개념의 핵심역량을 제시해야 할 것이다. 인공지능과의 관계성 측면에서는 근대적인 이분법적 사고를 지양하고 상호작용 중심의 현대적인 관점을 초월하여 좀 더 유기적인 관계 개념인 시스템적 관점을 지향해야 한다. 또한, 인공지능이 가지고 있는 표현의 편리성과 유연성은 창의성의 다원주의적 해석이 가능하게 하며, 집단 창의성 발현에 다양성을 추구할 수 있다. 그리고 인공지능과의 학습공동체 조직으로 인한 적응적 교수환경 조성 및 인지적 자원의 공유가 새로운 과학 학습의 개념을 보여줄 것이다. 본 연구를 토대로 짧아진 기술 발전 주기와 인공지능 시대에 필요한 과학교육의 방향을 제시하고 올바른 인재상을 도출하여 다가오는 새로운 시대를 현명하게 준비하는 척도가 되기를 기대하는 바이다.The era of the 4th Industrial Revolution has rapidly changed the world and further accelerated the pace at which this has taken place. Such a change has made our lives more convenient, but it means coexistence with new beings. Science education has hitherto transformed in a variety of ways by reflecting the demands of this new era. However, no studies have offered an overall point of direction for science education provided by a dynamic situation of connection between the explosive growth of networks and nonhuman beings. Therefore, the present study attempted to shed light on the direction and implications of science education in the era of artificial intelligence with a focus on the autonomy and relatedness of artificial intelligence. The results of the study indicated a semi-autonomous level of autonomy for artificial intelligence when compared to humans. This means there are limitations with regard to insights into error issues that can occur in data use and their resolution. With that said the huge increase in processing speed for big data has improved the quality and the amount of information available from an aspect of science education. Therefore, Transcending the instrumental use of artificial intelligence simply for data collection, the role of the teacher is to serve as a mediator for coexistence with regard to big data-based knowledge. Furthermore, it must offer a new concept of core competencies, which adds human emotional value elements to a problem-solving competency emphasized by science education. From an aspect of relatedness with artificial intelligence, it must avoid modern binary thinking and transcend the interaction-based contemporary perspective, with an aim at a more organic relationship concept―a systematic perspective. Furthermore, the convenience and flexibility of expression possessed by artificial intelligence enables a pluralistic interpretation of creativity and the pursuit of diversity in manifestations of group creativity. In addition, the building of an adaptive teaching environment and the sharing of cognitive resources, as a result of organizing learning communities with artificial intelligence, will show a new concept of science learning. The present study is expected to serve as a scale for wisely preparing for the approaching new era by presenting a direction for a science education necessary to a shortened cycle of technological advancement and the era of artificial intelligence and subsequently by producing the right model of talent.