Zambian Secondary School Teachers’ TPACK and their Attitude Towards Artificial Intelligence in Mathematics Classrooms: A Case of Mufulira District

기술 요약: 잠비아 중등 수학 교사의 TPACK와 인공지능에 대한 태도

문제 제기
전 세계적인 교육 환경이 인공지능(AI)을 빠르게 통합하고 있고, 잠비아 기술과학부가 숙련된 AI 인력의 필요성을 식별했음에도 불구하고, 교사의 기술적 역량과 AI 수용 사이의 교차점에 관한 잠비아 내 실증적 연구는 부족한 실정이다. 특히, 잠비아 중등 수학 교사의 기술적 교수 내용 지식(TPACK) 수준이 수학 교실 내 AI 도입에 대한 태도 및 의도를 결정하는 요인인지 여부는 여전히 불분명하다. 국제 문헌은 TPACK와 기술 도입 사이의 상관관계를 시사하지만, AI가 잠재적 이점(예: 개인 맞춤형 학습)과 위험(예: 비판적 사고 저해)을 동시에 제공하는 잠비아의 맥락에서 구체적인 역학 관계를 조사하는 것은 정책 및 커리큘럼 개발을 위해 필요하다.

연구 방법론
본 연구는 잠비아 무풀리라(Mufulira) 지역 내에서 **순차적 내포 혼합 방법론(sequential embedded mixed-methods research design)**을 채택하였다.

• 참여자: 양적 표본은 약 200명의 전체 모집단 중 127명의 중등 수학 교사로 구성되었으며, 94.8%의 응답률을 기록했다. 질적 구성 요소는 3개 학교에서 선정된 10명의 교사를 대상으로 한 반구조화된 인터뷰를 포함한다.
• 도구: 데이터 수집에는 양적 데이터를 위한 온라인 설문지(Google Forms)와 질적 통찰을 위한 반구조화된 인터뷰가 활용되었다. 설문지는 TPACK 수준(특히 수학 콘텐츠와 기술의 정렬)과 AI에 대한 태도(유용성, 복잡성, 문제 해결에 미치는 영향에 대한 인식)를 측정하였다.
• 분석: 양적 데이터는 기술 통계(빈도, 평균)와 피어슨 상관 분석을 사용하여 TPACK 수준과 AI에 대한 태도 사이의 강도 및 유의성을 결정하기 위해 분석되었다. 질적 데이터는 교사들의 인식과 도입 장벽의 미묘한 차이를 탐색하기 위해 주제 분석(thematic analysis)되었다.
• 윤리적 고려사항: 본 연구는 고지된 동의, 익명성 보장, 철회 권리를 포함한 엄격한 윤리 프로토콜을 준 준수하였다.

주요 결과
본 연구는 TPACK와 AI 도입 간의 관계에 관한 몇 가지 중요한 결과를 도출하였다:

1. 일반적 인식: 대다수의 교사(69.05%)는 AI가 학생들의 수학 이해도를 높일 수 있다고 믿으며, 57.6%는 AI가 낮은 성적을 개선하는 데 도움이 될 수 있다는 점에 동의했다. 유사하게 59.06%는 AI가 문제 해결 능력을 향상시킨다고 믿는다. 그러나 상당 부분(27.2%)은 AI 도구가 교실 사용에 너무 복잡하다고 인식하고 있다.
2. 통계적 관계 (TPACK vs. 태도): 높은 TPACK 수준이 긍정적인 AI 도입을 이끌 것이라는 가설과 달리, 피어슨 상관 분석 결과 TPACK 수준과 AI에 대한 태도 사이에 통계적으로 유의미한 관계가 없음이 밝혀졌다.
   • 이해도 향상: $r = 0.109$, $p = 0.225$ (매우 약함, 유의하지 않음).
   • 문제 해결 능력 강화: $r = -0.028$, $p = 0.997$ (미미함, 유의하지 않음).
   • 도구의 복잡성: $r = -0.090$, $p = 0.321$ (매우 약함, 유의하지 않음).
   • 성적 향상: $r = 0.046$, $p = 0.609$ (미미함, 유의하지 않음).
   • 전반적 인식: $r = 0.087$, $p = 0.331$ (매우 약함, 유의하지 않음).
3. 질적 통찰: 인터뷰 결과, 많은 교사가 AI의 관련성을 인정함에도 불구하고 통합 전략에 대한 지식 부족으로 인해 실제로 사용하는 경우는 매우 적은 것으로 나타났다. 의견의 차이가 존재하는데, 일부 자신감 있는 교사들은 TPACK가 AI 도입을 용이하게 한다고 믿는 반면, 다른 이들은 높은 TPACK를 갖추더라도 AI의 안전성이나 유용성에 대해 부정적인 신념을 가지고 있다면 도입이 보장되지 않는다고 주장한다.

주요 기여 및 의의
본 연구의 주요 기여는 TPACK 수준이 잠비아 수학 맥락에서 교사의 AI 도입 태도를 예측하는 강력한 지표가 아니라는 실증적 발견이다. 저자들은 기술적 역량만으로 수용을 이끌어낼 수 있다는 가정을 반박한다.

• 초점의 전환: 본 연구는 TPACK가 기술의 실행에는 필수적이지만, AI 도입에 대한 태도나 의도에는 영향력이 덜하다는 점을 시사한다.
• 정책적 시사점: 저자들은 정책 입안자와 커리큘럼 개발자들이 단순히 기술적 기술을 평가하는 것에서 벗어나, 교사의 "일반적 관점"을 다루는 방향으로 초점을 전환해야 한다고 주장한다. 그 의의는 단순히 TPACK를 높이는 것이 자동으로 긍정적인 도입으로 이어질 것이라고 가정하기보다, 부정적인 인식을 변화시키기 위해 AI 사용의 *왜(why)*와 *어떻게(how)*를 구체적으로 다루는 최선의 사례와 교육을 제공해야 한다는 데 있다.
• 맥락적 관련성: 본 연구는 잠비아의 맥락에서 AI 통합의 장벽이 반드시 디지털 기술(TPACK)의 부족이 아니라, AI 도구의 구체적인 적용 방법에 대한 이해 부족과 교사-학생 간 상호작용 및 비판적 사고에 부정적인 영향을 미치지 않도록 사용의 균형을 맞추어야 할 필요성임을 강조한다.

결론
본 논문은 TPACK가 기술 통합의 기초적인 요소임에도 불구하고, 수학 분야에서 교사의 AI 도입 태도와는 "관련성이 적다"고 결론짓는다. 연구는 태도가 이 특정 영역에서 TPACK 수준보다 더 중요한 결정 요인임을 강조한다. 따라서 성공적인 통합을 위해서는 단순한 기술적 업스킬링(upskilling)에 의존하기보다, 교사의 신념을 다루고 AI 사용에 대한 구체적인 전략을 제공하는 타겟팅된 개입이 필요하다.