The Effects of Science Organization Activities through the Production of AI Webtoons on Elementary School Students' Scientific Attitudes, Academic Achievement and Types of Webtoon Expression

AI 웹툰 제작을 통한 과학 정리 활동이 초등학생의 과학적 태도, 학업 성취도 및 웹툰 표현 유형에 미치는 영향

This study examined the effects of an artificial intelligence (AI)-based webtoon production activity employed during the wrap-up stage of elementary science lessons on students' scientific attitudes and academic achievement. The participants were 40 sixth-grade students from an elementary school in Seoul, divided into an experimental group (n = 20), which organized lesson content by producing webtoons with the AI-based tool "Tooning," and a comparison group (n = 20), which organized content through traditional written summaries. The intervention was implemented over seven class periods within the unit entitled "Structure and Function of Our Body." A pretest-posttest control group design was employed, and a delayed achievement test was administered three weeks after the posttest to assess concept retention. Independent-samples and paired-samples t-tests were conducted, supplemented by surveys and student interviews. The results indicated that the experimental group demonstrated a statistically significant improvement in scientific attitudes, with large effect sizes, particularly in the subdomains of voluntariness and creativity (d = 0.81). While no significant between-group difference was found on the immediate achievement posttest, the experimental group achieved significantly higher scores on the delayed test (d = 0.63), suggesting that the AI webtoon activity positively contributed to the long-term retention of scientific concepts. Qualitative analysis of the webtoons produced by students identified three types of representational patterns: the single-concept-centered type, the multiple-concept-parallel type, and the integrated narrative type. Students who produced integrated narrative webtoons exhibited relatively higher mean scores in scientific attitudes and academic achievement than those who produced the other two types, indicating that the level of learners' conceptual reconstruction may function as a mediating factor in the effectiveness of the AI webtoon activity. These findings suggest that AI webtoon production can function as an effective expression-based strategy for the wrap-up phase of elementary science instruction.

본 연구는 초등학교 과학 수업의 정리 단계에서 AI 웹툰 제작 활동을 활용한 과학 정리 방법이 초등학생의 과학적 태도와 학업 성취도에 미치는 영향을 분석하는 데 목적이 있다. 서울특별시에 소재한 N초등학교 6학년 40명을 대상으로 실험집단 20명은 AI 웹툰 제작 도구인 '투닝(Tooning)'을 활용하여 학습 내용을 웹툰 형식으로 정리하였고, 비교집단 20명은 전통적인 서술형 글쓰기로 정리하였다. 연구 단원은 6학년 2학기 '우리 몸의 구조와 기능'으로 총 7차시 동안 적용하였으며, 사전·사후 검사 통제집단 설계를 기반으로 과학적 태도 검사와 학업성취도 검사를 시행하고, 사후 3주 후 지연 검사를 추가로 실시하였다. 연구 결과 첫째, AI 웹툰 제작 활동은 초등학생의 과학적 태도, 특히 자진성과 창의성 영역에서 통계적으로 유의한 향상을 가져왔으며 큰 효과 크기(d=0.81)가 나타났다. 둘째, 학업 성취도 사후 검사에서는 집단 간 유의한 차이가 나타나지 않았으나, 지연 검사에서는 실험집단의 평균이 비교집단보다 높게 유지되어(d=0.63) 개념 파지에 긍정적인 영향을 미친 것으로 확인되었다. 셋째, 학생이 제작한 웹툰 결과물에 대한 정성적 분석 결과, 단일 개념 중심형, 다중 개념 병렬형, 통합적 이야기형의 세 가지 표현 유형으로 분류되었으며, 통합적 이야기형 학생들이 다른 유형의 학생들보다 과학적 태도 및 학업 성취도 평균이 상대적으로 높게 나타나, 학습자의 개념 재구성 수준이 AI 웹툰 활동의 효과를 매개하는 요인으로 작용함을 시사하였다. 따라서 AI 웹툰 제작을 통한 과학 정리 활동은 초등과학 수업의 정리 단계를 능동적·표현 중심적 학습 과정으로 전환하는 데 효과적인 교수·학습 전략임을 시사한다.