[특별기고] 모든 아이들을 위한 인공지능, '똑똑 수학 탐험대'를 말한다
[특별기고] 모든 아이들을 위한 인공지능, '똑똑 수학 탐험대'를 말한다
  • 김중훈 좋은교사운동 배움찬찬이연구회 대표
  • 승인 2020.10.24 00:10
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[에듀인뉴스] 나는 초등학교 시절 꿈이 초등학교 교사였으며, 지금은 좋은교사운동 배움찬찬이연구회에서 활동하고 있다. 인공지능 활용 초등수학 수업지원시스템: <똑똑 수학 탐험대>의 개발 및 연구진 중에 한명으로 참여했다. 이 글은 관련 기관의 공식적인 입장이 아니며 필자의 개인적 의견임을 밝힌다.

김중훈 좋은교사운동 배움찬찬이연구회
김중훈 좋은교사운동 배움찬찬이연구회 대표

왜, 1~2학년 수학인가?


[에듀인뉴스] 우리는 쉽게 ‘초등학교 1~2학년 수학이 뭐가 중요해?’라고 생각할 수 있다. 하지만 그렇지 않다. 우리는 그동안 초등학교 1~2학년 학생들이 배우는 것을 너무 쉽게, 아니 사실은 가볍게 생각한다.

초등학교 1~2학년 수학은 우리가 생각하는 것 이상으로 매우 중요한 위치에 있다. 유명한 기어리(Geary) 학자는 1학년 입학 초기 아이들의 수 지식의 차이가 향후 수학 학습에 결정적 영향을 준다는 것을 알았다. 그리고 이 분야 학자들의 계속되는 연구를 통해 아이들의 초기 수 감각은 연산 능력뿐만 아니라 수학 교과 성취에 ‘지속적’으로 영향을 준다는 것을 알게 되었다.

우리가 쉽게 생각하는 단순한 덧셈, 뺄셈과 같은 기초 연산은 이후 계속되는 수학 성적을 무려 60~70%까지 예언한다.

<똑똑 수학 탐험대>는 이렇게 초등학교에 입학하여 처음 수학을 배우는 1~2학년들을 위해 만들어 졌다. 무엇보다 수 감각을 중요하게 다루었다. 수량, 수세기, 수의 순서, 수의 관계 등이 생각보다 촘촘하게 고안되어 있다. 만약 곱셈을 배운다면 그 전에 곱셈과 관련된 수 감각 활동을 충분히 제공하고자 노력한다.

수학은 계열성이 매우 뚜렷한 교과다. 그래서 단순해 보이지만 기초가 탄탄하지 않으면 이후 아이들은 점점 수학을 어렵게 느끼게 된다.


똑똑 수학 탐험대는 단순하지 않다


그야말로 얼핏 잠깐 <똑똑 수학 탐험대>의 콘텐츠를 보면, 단순 기계적 연산이라 오해할 수 있다.

하지만 전체적인 구성을 세심하게 보거나, 일정 기간 가르치면서 아이들의 반응을 관찰한 교사라면 ‘아하! 이렇게 구성되어 있네’라고 생각할 것이다. 그리고 수학이 어려운 학생과 함께 교실에서 씨름한 경험이 있는 교사라면 이게 무엇인지 알 것이다.

단편적으로 보는 것과 다르게 다양한 수학적 상황, 개념과 원리에 매우 충실하다. 이를 위해 반구체물, 10칸 상자(frame), 점 카드(dot card), 수구슬판(rekenrek), 수모형 등의 초기 수학에서 거의 모든 교구를 동원하고 있다.

무엇보다 가능하면 아이들에게 고급 연산 전략을 가르치기 위해 수량을 기반으로 그 사고 과정을 가르치기 위해 많은 노력을 했다.

수학에 자신이 없는 아이들을 잘 관찰해보면, 비록 고학년이지만 효과적인 고급 연산 전략 보다는 인지적 자원을 많이 소비하는 비효율적인 연산 방법을 계속 사용한다.

이렇게 <똑똑 수학 탐험대>는 단순해 보이지만 사실은 단순하지 않다. Garnett의 연구에 의하면, 일반적으로 중요하게 생각하는 수학적 문제 해결에는 가장 기초되는 단순 연산의 영향력은 우리가 예상하는 그 이상으로 막강하다. 기초연산이라는 주춧돌 위에 수학적 문제 해결이 존재한다.

똑똑수학탐험대 내 이미지
똑똑수학탐험대 이미지

기능성 게임이란?


세계적으로 ‘유용한 게임’ 또는 ‘좋은 게임’이라고 부르는 기능성 게임(serious game)에 대한 수요와 관심이 증가하고 있다. 미국의 유명 피자 회사에서는 신규 직원을 위해 피자 토핑 등을 만드는 기술을 교육하기 위해 재미있는 게임으로 만들어 효과를 보기도 했다.

<똑똑 수학 탐험대>는 기능성 게임 장르에 속한다. 이러한 기능성 게임은 특정한 목적을 위해 고안된 게임으로 건강, 홍보, 교육, 복지 등에서 급속도로 발전하고 있다.

일단 게임이라면, 우리는 게임 중독이라는 단어를 떠올린다. 기능성 게임은 이것과 다르다. 그래서 ‘유용한 게임’, ‘좋은 게임’이라고 한다.

최근 수학에서도 특별히 수학 어려워하거나 또는 초등학교 저학년을 대상으로 공정한 출발선 기회를 제공하기 위해 학습 게임이 다양하게 개발되고 있다. 대표적인 사례가 Meister Cody, Funexpected, Todo math, Khan Academy Kids 등이 있다.


왜, 수학에 게임인가?


수학을 어려워하는 아이들은 숫자만 보아도 싫어한다. 어느 정도냐면 수학 불안(Mathematical anxiety)라는 공식 용어가 있을 정도이다.

이렇게 아이들도 나름 수학에 상처가 있다. 개인적으로 나는 처음부터 게임에 관심을 가진 것은 아니었다. 이렇게 수학에 상처가 있고, 수학을 어려워하는 아이들을 가르치기 위해 고민하다가 학습 게임이 관심을 갖게 되었다.

수학을 끔찍하게 싫어하던 아이들에게 같은 내용을 게임으로 고안하니 수학을 너무 좋았다. 수학 문제를 풀다가 마음이 상했던 아이도 게임에서는 다시 계속 도전했다.

이렇게 학습 게임은 아이들에게 집중하게하고, 자발적으로 많은 학습 경험을 즐겁게 제공한다는 장점이 있다.

<똑똑 수학 탐험대>에 적용된 내용 중에는 이미 비교적 오랫동안 특수학급과 기초학력 지도에 실제 검증되어 학술지에 발표된 수학 게임도 있다.


생각보다 많은 것을 알고 있다


<똑똑 수학 탐험대>는 이제 세상에 나왔다. 앞으로 더 많은 데이터가 필요하다.

하지만 1~2학년 아이들이 교육과정을 기반으로 수학 학습 과정에 대한 질 높고, 의미 있는 데이터를 가지고 있다.

<똑똑 수학 탐험대>는 아이들이 어떤 내용을 어렵게 배우는지 알고 있다.

예를 들어, 1학년 아이들은 뺄셈을 하기 위해서는 덧셈 보다 거의 두 배의 에너지가 들어간다. 1학기에 특정 내용에 대한 반응을 보면 이후 다음 학기와 학년에서 어떤 성취를 보일지 알고 있다. 그리고 교육과정 개발에서 의미 있는 정보를 줄 수 있다. 무엇을 더 고려하면 전체적으로 아이들의 수학 성취에 긍정적 영향을 주는지도 알고 있다.

<똑똑 수학 탐험대>의 인공 지능 알고리즘은 계속 개발하고 있다. 현재도 개발이 진행되고 있다. 서비스는 아직 약점과 부족한 점이 많다. 하지만 연구적으로는 상당 수준이기 때문에 발전 가능성이 크다.


수학 교과서와 교육과정에 아이들의 목소리를 담아야 한다


개인적으로 나는 수학 교과서와 교육과정에 교육의 중요한 주체이지만 정작 소외된 ‘아이들의 목소리’를 더 많이 담아야 한다고 생각한다.

<똑똑 수학 탐험대>에 담긴 데이터가 바로 아이들이 수학 교과서를 공부하면서, ‘어떤 것이 어려웠는지’, ‘어떤 것을 더 설명해야 하는지’ 말하는 아이들의 목소리라고 생각한다.

이해를 돕기 위해 예시를 들면, 1학년 12월에 배우는 받아올림과 받아내림, 2학년에서 곱셈구구는 생각하는 것 이상으로 중요하다.

곱셈구구는 ‘의미’를 이해하지 못하면 ‘절대’ 외울 수 없었다. 곱셈 구구에 지금 보다 우리는 더 많은 시간과 배려를 아이들에게 제공해야 할 것으로 보인다.

<똑똑 수학 탐험대>의 콘텐츠는 이미 지난 3월 말부터 사용한 학교가 있다. 지속적으로 사용한 아이들의 반응은 매우 좋았다.

5개 학교를 대상으로 무기명 웹 설문에서 ‘재미있었다(78%)’. ‘수학 공부에 도움이 되었다’(76%), 사용 후 변화 중에 ‘수학 공부에 자신감이 생겼다’(68%)라고 답했다.

교사 설문에서는 ‘수학 교과학습에 도움이 된다’(87%)고 답했다. 특히 교사는 기능 중에 평가 기능의 도움이 되었다가 88%로 가장 높았다.

(이미지=픽사베이)
(이미지=픽사베이)

우리나라 인공지능 생태계를 우려한다


아마존의 인공지능 플랫폼인 ‘알렉사(Alexa)’는 인간의 8살 정도의 지능으로 서비스를 시작했다. 지금은 대학생 정도의 지능을 가지게 될 정도로 우수한 인공지능으로 발전했다.

최근 들어 나는 과연 우리나라에서 이와 같은 우수한 인공지능 서비스가 탄생할 수 있는지 깊은 회의를 가지고 있다. 인공지능은 기술이 특성상 마치 아이와 같이 잘 돌보고 성장할 수 있도록 기다려 주어야 한다. 그러면 실로 놀랍게 성장한다.

<똑똑 수학 탐험대>는 베타버전으로 태어나자마자 의도적으로 쉽게 비난하고 비판을 당했다. 물론 정당한 비판과 지적은 많은 통찰과 개발에 도움을 준다. 하지만 그것과 거리가 멀다.

무엇보다 우리 사회는 기다려 주지 않는다. 인공지능 기술은 기다려주지 않으면 성장할 수 없다.

우리의 인스턴트 생태계에서는 선한 목적을 위해 꾸준히 노력하는 좋은 인공지능 기술자들은 서서히 이 땅에서 사라질 것이다. 이 말을 꼭하고 싶다.

김중훈 좋은교사운동 배움찬찬이연구회 대표  eduin@eduinnews.co.kr

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