더티칭랩 최종결과보고서

■ 개요

모둠명

ChatGPT 활용 수업운영방법

연구자 정보

*모둠일 경우 구성원 모두 기재

이름	단과대학명	학과명
임태형	부설연구소	교육문제연구소
류지헌	사범대학	교육학과
양은별	사범대학	교육학과
기수현	사범대학	교육학과

주제

생성형 인공지능을 활용한 교수-학습 관점에서의 수업설계 및 운영

정산금액

일금    삼십육만원정  (\360,000)

연구기간

2023년   10월    1일  ~   2023년     12월      22일

2023년    12월    22일

작성자 :   임태형    (인)

교육혁신본부장 귀하

◆ 수업연구 필요성

1. ChatGPT 시대의 도래

2022년 11월 말, OpenAI사의 대화형 인공지능 ChatGPT의 출시 이후, 1년 사이에 세계가 빠르게 변화하고 있으며, 특히 교육 현장은 거대한 변화를 맞이하고 있다. 교사들은 교과 수업에 ChatGPT를 활용하기도 하며, 교수-학습적 관점에서 수업 설계 및 운영에 ChatGPT를 활용하여 도움을 받기도 한다. 출시 초기에는 교육현장에 활용되는 것에 많은 부정적인 시각도 있었으나, 출시 1년이 지난 지금은 다양한 활용방식에 대해 논의하고 그 활용 방안들이 점차 진화하고 있다.

2. 교사 업무 경감을 위한 생성형 AI의 활용

교사 업무는 수업, 상담, 관리(행정) 등으로 구분된다. 그 중, 수업은 담당 교과 수업의 목표를 위해 AI를 활용하는 도구적인 방법론이 논의되고 있으며, 한 편으로는 교수-학습적 관점에서 학습자 분석, 수업설계, 학생 평가 등의 목적으로도 사용될 수 있다. 상담은 학생상담과 학부모 상담 등의 업무를 말한다. 관리(행정)은 학교생활기록부 작성, 그 외 공문서 작성 등 다양한 분야를 의미한다.

이처럼 많은 교사의 업무는 효율성이 매우 중요하며, 한정된 시간 내에 효율적으로 업무를 수행하는 것이 교사의 수업 준비를 위한 시간을 확보하는 데 도움이 된다. 즉, 전체적으로 업무경감과 효율화, 자동화 등의 요구는 매우 높으며, 이를 통해 교육의 질을 전체적으로 제고할 수 있다. 이러한 맥락에서 생성형 AI의 활용을 통한 수업 준비, 수업 운영, 업무 자동화는 교사나 대학 교수들에게 매우 유용한 기술이 될 것이며, 이에 대한 교사 연수 수요가 매우 높은 실정이다.

3. 수업 연구의 목표

이번 더티칭랩 우리팀의 목표는 교수자(대학교수, 초중등 교사, 사범대 예비교사)의 입장에서 생성형 AI를 활용하여 수업을 운영하고 도움을 받는 다양한 방안들을 연구하고자 한다. 특히, 단순한 프롬프트의 활용이 아닌, ChatGPT API를 엑셀이나 워드에 연동하여 업무를 자동화하고, 효율화를 하는 직접적인 방안을 연구하고자 한다. 최종산출물로서 ChatGPT API가 적용된 다양한 템플릿을 제작하고 이의 활용방안을 공유하고자 한다.

◆ 수업연구 과정

1. ChatGPT API 사용법 조사

ChatGPT API의 사용법에 대해서 조사하였다. ChatGPT API를 개인 사용자가 사용하기 위해서는 OpenAI 웹사이트(https://platform.openai.com) 에 회원가입이나 소셜계정연동 로그인을 통해 접속하게 된다. 그리고 Billing탭에서 개인 신용카드 정보를 입력해둬야 한다. 그래야 API 키를 발급받을 수 있기 때문이다. 신용카드 정보를 입력하게 되면 API Key들을 발급받을 수 있다. 총 25개까지 키를 보유할 수 있으며, 추가적인 키를 생성하고 싶은 경우, 기존의 키들을 삭제해야한다. 사용량은 한달 동안 총 사용량을 계산하여 한달에 한번씩 신용카드 청구가 진행된다.

2. ChatGPT API의 구글스프레드 시트 연동

마이크로소프트 엑셀(Microsoft Excel)에 ChatGPT API키를 연동하기 위해서는 비주얼베이직 모듈을 개발자도구에서 추가해야하는 번거로운 절차가 선행되어야 한다. 일반적인 사용자가 이 절차를 수행하기에 난이도가 어려운 것으로 판단된다. 따라서 그 대안으로서 구글 스프레드시트(Google Sheets)를 활용하기로 했다. 구글 스프레드시트에는 다양한 확장프로그램(Extensions) 들을 제공하고 있으며, ChatGPT API 관련 확장프로그램을 단순히 클릭만으로도 설치할 수 있기 때문에 초보자에게도 유용하다. 다양한 확장프로그램 중 Talarian 사의 GPT for Works 가 약 450만회의 다운로드 수를 기록하고 있으며, 동종 확장프로그램 중, 사용자 수 1위이다.

설치를 완료하게 되면, 엑셀 함수식으로 =GPT 가 기능적으로 가능하게 바뀐다. =GPT의 파생함수들, =GPT_LIST, =GPT_FILL, =GPT_SPLIT 등도 가능하다. 사용 목적에 맞게 다양한 함수를 사용할 수 있게 된다.

3. ChatGPT API 함수식

기본 함수는 =GPT이고, 괄호안의 구성요소는 4가지 이다. =GPT(prompt, value, temperature, model)로 구성이 된다. 프롬프트는 텍스트를 직접타이핑할 때는 string으로써, 반드시 쌍따옴표(“”) 안에 입력해야한다. 다른 셀에 미리 입력된 텍스트를 셀선택으로 불러올 수도 있다. Value는 프롬프트의 대상이 되는 추가 정보를 의미한다. 이것도 string 일 수도 있고, 셀번호일수도 있다. 템퍼러쳐는 창의성 정도를 결정하는 변수이며 0에서 1사이의 값을 가진다. 1로 가까워질수록 창의적이게 된다. model은 사용되는 GPT의 모델명을 말한다. 기본적으로 사용되는 GPT-3.5-turbo 모델, 그 외 GPT-4-turbo 모델도 최근에 사용이 가능하다.

◆ 수업연구 결과

1. 학생 성적 기반 교수자 자동 피드백 작성

교수자가 담당하는 학생 수십명의 성적을 기반으로, 교수자가 제시할 수 있는 간단한 피드백을 자동으로 생성하는 템플릿을 개발하였다. 그림 2는 작동되는 로딩화면이고, 그림 3은 작동이 완료된 화면이다.

그림  . ChatGPT가 작동되는 로딩 화면

그림  . ChatGPT가 작동 완료된 결과 화면

프롬프트 란에 들어갈 엑셀 수식은 다음과 같다. [이름]열에 해당하는 학생 이름 정보를 프롬프트 텍스트 내에 연결하기 위해서 ‘&’인자를 활용해서 텍스트들끼리 조합될 수 있도록 구성했다.

그리고 프롬프트 텍스트 안에 ‘다음의 세 숫자’라고 다음에 올 정보가 성적데이터임을 예고하고 있다. 다음의 성적들은 국어, 수학, 영어 세 숫자가 셀 한 곳에 콤마로 구분해서 배치를 해야한다. 따라서 Value를 담당하게 될 셀의 함수식은 다음과 같이 구현하였다.

그리고 최종적으로 ChatGPT의 결과물을 받아볼 F2의 셀 함수식은 다음과 같다. 프롬프트로는 E2셀을 선택했고, 밸류로는 F2셀을 선택한 것이다.

2. 학습목표에 따른 교수전략 자동 생성 피드백 개발

이 예시는 다양한 학습목표를 엑셀의 ‘드롭다운’기능으로 선택하고, 다양한 교수전략들도 ‘드롭다운’ 기능으로 선택하여, 학습목표를 위한 교수전략을 자동으로 생성하게 만드는 템플릿이다. 예를 들면 아래 그림과 같다. 교과목을 선택하고, 성취기준(학습목표)를 선택하고, 수업전략을 고르게 되면, 프롬프트에 따라 ChatGPT 결과가 자동으로 산출된다.

마우스로 클릭만 하면 되는 엑셀기능은 ‘드롭다운’이며, 이는 미리 데이터베이스 셀을 만들어 둔 다음에 그 범위들을 드롭다운 범위로 적용을 하면 된다. 즉 예를 들어, 교과목과 성취기준에 대한 데이터베이스는 별도로 다음과 같이 구성했다.

그리고 수업전략의 데이터베이스도 다음과 같이 구성했다.

이렇게 데이터베이스를 만들어 두고, 이를 드롭다운으로 선택할 수 있게 만들어 둔다면, 단순 클릭만으로 다음과 같이 드롭다운 선택지 중에 고를 수 있게 된다.

프롬프트란의 엑셀함수식은 다음과 같다.

그리고 ChatGPT 칸의 엑셀함수식은 다음과 같다.

결론적으로, 이처럼 ChatGPT API를 활용해서 엑셀 기능을 활용한 자동화 템플릿을 제작해두고 활용한다면, 업무 자동화, 업무 효율화 측면에서 매우 유용할 것이라고 생각한다.

◆ 적용 계획 및 적용 사례

이 개발 콘텐츠는 팀장인 임태형이, 교사대상 특강, 타대학의 교수법워크숍 등에서 진행하였다. 적용된 시기 및 내용은 다음과 같다.

1) 2023.10.17.~2023.11.02. 광주경신여자고등학교 교사 대상으로 약 5회에 걸쳐 교사 워크숍 진행.

2) 2023.11.15. 울산대학교 CTL 주관 교수대상 교수법 워크숍 진행

◆ 수강생 피드백

현직 중등교사 대상과 대학 교수 대상으로 대면 워크숍을 운영하였으며, 매우 호평을 받았다. 특히, 현직교사 대상으로는 생활기록부 작성에 적용하는 방법들에 대한 아이디어가 많이 논의 되었으며, 교사 업무 경감적으로 매우 도움이 되는 활용방안이라고 평가받았다.

현직 교사 대상으로 진행한 울산대 CTL의 교수법 워크숍에서는 학생 성적 피드백, 학습목표에 따른 교수전략 제안 등의 방법이 참신하고 유용하다는 평가를 받았다.

이 템플릿들은 https://chatgptworkshop.notion.site 에서 확인할 수 있다.

◆ 참여 소감(구성원 모두 작성)

■임태형 : 우리대학 더티칭랩은 일종의 교수자들 ‘스터디’지원 프로그램이라고 생각한다. 점심시간에 모여 스터디를 수행하고 함께 식사를 하는 기회가 반강제적으로 운영되는 방식이 사실 매우 도움이 되었다고 생각한다. 향후 매학기 더티칭랩에 참여하여 지속적으로 스터디 팀을 운영해 볼 계획이다.

■류지헌 : 같은 전공의 교수자들끼리 모일 기회가 많지 않은데, 이렇게 모여서 함께 최신 인공지능 활용 방안에 대해 논의하는 것 자체만으로도 매우 의미있는 프로그램이라고 생각한다.

■양은별 : 팀장님이 잘 이끌어주셔서 많은 것을 배운 이번 학기 더티칭랩이었다고 생각한다. 이번 결과물을 바탕으로 실제 교수법 워크숍이나 교사 연수에 적용을 해서 많은 호평을 받았다. 이를 더 확장하여 교수자들에게 도움이 되는 활용방안을 더 개발하고 안내하고 싶다.

■기수현 : 현재 대학의 교수자이며, 현직교사이기도 한데, 대학 뿐만 아니라 초중등 교사에게도 도움이 되는 내용이라고 생각한다. 이러한 활용방안이 많이 확산되어야한다고 생각한다. 개인적으로도 너무 많이 도움이 되었던 이번 학기 더티칭랩이었다. 다음학기도 반드시 참여할 계획이다.           (끝.)