본 연구는 초등학교에서 게임 기반 인공지능 융합 수업을 위한 설계원리와 수업 모형을 개발하고 학습자 반응을 분석하는 데 목적이 있다. 인공지능 교육의 목적은 문제 해결 과정에서 인공지능을 활용할 수 있는 역량을 기르는 것이며, 이에 효과적인 게임 기반 학습을 활용한 인공지능 융합 수업에 대한 체계적 설계와 실증적인 연구가 필요하다. 본 연구의 목적을 달성하기 위하여 설계․개발 연구방법에 따라 선행 문헌 검토를 분석하여 초기 수업 설계원리와 모형을 도출한 후, 전문가 타당화 및 사용성 평가를 통해 최종 수업 설계원리와 모형을 도출하였다. 모형의 이론적 기저에 해당하는 설계원리는 7가지의 구성요소를 기반으로 하며 총 10개의 설계원리와 36개의 상세지침을 개발하였다. 최종 수업모형의 단계는 1) 현황 분석, 2) 목표 설정, 3) 게임 메커닉스 설계, 4) 수업 준비, 5) 게임 스토리 도입, 6) 주제 중심 교과 내용 학습 지원, 7) 인공지능 도구 활용 경험 지원, 8) 인공지능 도구 활용 게임 산출물 제작 지원, 9) 공유 및 성찰 지원, 10) 정리 및 평가의 총 10개의 단계로 구성된다. 본 모형을 적용한 수업을 통한 학습자의 사후 컴퓨팅 사고력에 대한 검사 결과 모형을 적용한 수업이 학습자의 컴퓨팅 사고력에 유의미하게 긍정적인 영향을 끼쳤다는 것을 확인할 수 있었다. 본 연구는 초등학교 맥락에서 체계적 절차에 따라 게임 기반 인공지능 융합 수업 설계 원리와 모형을 개발하였다는 점, 실제 교육 현장에 적용하 여 학생들의 컴퓨팅 사고력의 향상을 검증한 설계․개발 연구의 경험적 접근 사례라는 점에서 의의를 지닌다. 

주요어: 게임 기반 학습, 게이미피케이션, 인공지능 융합 교육, 컴퓨팅 사고력, 수업 설계원리