“교육은 4차 산업혁명의 중요한 축이며 미래에는 인공지능을 활용한 교육이 보편화 될 것이다.”

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2016년 다보스포럼에서 클라우스 슈밥(Klaus Schwab)회장이 한 말입니다. 이른바 ‘에듀테크(EduTech)’ 시대의 도래를 의미한 것입니다. 에듀테크는 ‘교육(Education)’과 ‘기술(Technology)’의 합성어로 가상현실(VR)·증강현실(AR)·인공지능(AI)·빅데이터 등 디지털 기술과 교육 서비스가 융합하여 새로운 학습 경험을 제공하는 차세대 교육을 말합니다. 1990년대 인터넷 확산 시기에 등장했던 종전의 이러닝(E-learning)이 주로 디지털 교과서와 온라인 강의로 활용된 것에 비해 에듀테크는 인공지능, 빅데이터, 사물인터넷 등 데이터와 소프트웨어를 기반으로 학습자에 대한 분석과 의사소통, 정보관리 등을 통해 교육성과를 높이는 데 주안점을 두는 것이 크게 다른점입니다.

사실 우리나라의 에듀테크 도입은 그 어느 나라보다 빨랐습니다. 2008년 '교육과 IT분야의 접목'과 2011년 '스마트교육에 대한 정부 전략'이 수립되면서 공교육 분야에 다양한 에듀테크 사업모델이 시도됐습니다. 그러나 전통적 방식을 고수하는 보수적인 공교육의 높은 장벽에 가로막혀 지지부진했습니다. 그러나 코로나(COVID-19)사태 이후 사상 초유의 온라인 개학을 하게 됨에 따라 비대면 교육에 대한 필요성과 관심이 고조되면서 본격적인 '에듀테크'시대가 시작되었습니다. 따라서 각자의 집에서 실시간 쌍방향 소통 플랫폼을 통해 온라인 환경으로 수업을 진행할 수 있게 된 것은 물론이고, 인공지능 로봇을 통한 일대일 맞춤 과외나 빅데이터 분석을 통한 진로상담, 그리고 효율적인 학습관리도 가능하게 됐습니다. 4차 산업혁명 시대의 디지털 기술에 의해 발전하고 코로나사태로 인해 확산이 가속화된 에듀테크의 다양한 활용 현황을 살펴보겠습니다.

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* 조금 더 자세한 내용을 보실 수 있도록 글 중간중간에 링크를 걸어두었습니다. 참고해 주세요!

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4차 산업혁명의 핵심 키워드 중 하나는 초개인화입니다. 이에 따라 교육 분야에서도 자연스레 맞춤형 교육이 트렌드로 부상하였는데요. 현재의 학습능력 수준 및 학습속도, 적성, 흥미가 다른 개인별 특성에 따라 1대1 개별 맞춤형 교육 뿐 아니라 물리적으로 교육의 혜택을 받기 어려운 지역에 살고 있는 학습자까지 교육의 보편화가 현실화 됐습니다. 모두 디지털 기술의 덕분입니다.

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■ 영유아의 개인교사 로봇 로이비(Roybi)가 개별 맞춤학습 시대를 열다

'로이비(Roybi)'는 만3세 이하 영유아를 대상으로 영어와 STEM교육을 수행하는 교육용 인공지능 로봇으로 지난 2019년 타임지가 선정한 올해의 100대 발명품 가운데 하나입니다. 로이비의 '엘나즈 사라프(Elnaz Saraf)'CEO는 “한 명의 교사가 20~30명의 학생들에게 똑같이 관심을 주는 것은 힘들지만 로봇을 활용하면 학생들 각자의 요구에 맞게 개별적인 학습이 가능해진다”고 설명하며 로봇이 다양한 방식으로 인간의 삶의 질 개선에 도움을 줄 것이라고 강조했습니다. 로이비는 개인별 학습 속도와 관심사를 반영할 수 있도록 맞춤형 서비스가 가능한 500개 이상의 학습 과정을 확보하고 클라우드 방식으로 제공되며, 가격은 200달러 미만으로 아마존, 월마트, 베스트 바이 등을 통해 판매되고 있다고 합니다.

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■ 안데스 오지에 사는 어린이들에게 로봇 '키피'가 1대1 개별학습으로 교육평등 실현!

페루 중부 코차밤바에서 해발 3000m 이상 고산지대 안데스 오지에 살고 있는 학생들은 올해 들어 학교 수업을 제대로 받지 못하고 있습니다. 코로나 봉쇄로 현장수업이 중단되면서 온라인 수업을 진행하고 있지만 인터넷이 없는 이곳 오지에 사는 학생들에게는 꿈 같은 일이기 때문입니다. 이곳의 청년교사 벨라스케스는 컴퓨터와 사용하지 않는 라디오, 손전등, 태양광 패널 등의 재활용품을 이용해서 교육용 로봇 '키피'를 만들었습니다. 키피는 원주민 언어로 ‘충전’이란 뜻으로 학생들에게 지식을 충전해주는 역할을 충실히 수행하라는 의미로 붙여진 이름입니다. 키피는 학생들에게 노래와 시, 동화 등을 페루 공용어인 스페인어와 원주민 언어인 케주아 2중 언어로 가르쳐 줄 수 있습니다. 벨라스케스 선생님은 키피 로봇과 함께 소외된 오지 학생들에게 개별화된 교육을 제공하기 위해 매일 로봇을 말에 태우고 학생들을 찾아간다고 합니다.

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■ IBM 유어러닝, 개인특성과 업무 맞춤형 강의를 골라서 학습할 수 있어요

기업에서는 빅데이터 분석을 통해 직원들의 성향을 파악하거나, 새로운 세대의 성향 등을 파악하여 맞춤형 교육을 실시하는 경우가 늘고 있습니다. 최근 IBM 스마트 워크포스 연구소가 발표한 <인재, 조직관리 분야 AI활용 사례> 보고서에 따르면 HR분야에 AI를 도입하여 얻게 된 이점으로 정확한 성과보상체계 구축, 임직원 맞춤형 교육을 통한 역량강화, 인재 채용과정 혁신 등이 두드러지는 것으로 나타났는데요. 그중 IBM의 AI기반 교육 플랫폼 유어러닝 시스템은 직원들의 데이터 분석을 통해 개별적 교육성향을 파악하고 업무성격과 개인특성에 맞춘 교육 프로그램을 제공하고 있습니다. IBM직원들은 직원들의 98%가 유어러닝을 통해서 개인별 맞춤형 강의를 매년 평균 60시간 이수한다고 합니다.

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AI로봇 교사들의 등장에 따라 지식을 전달하는 것은 더이상 교사의 주요 핵심 역할이 아닙니다. 미래의 교사들에게 더 중요하게 부각되는 역할은 학습자에게 동기를 부여하고 개인별 특성에 맞춰진 학습내용과 공부방법을 코칭하는 것입니다. 즉, 학습내용을 가르치는 티칭(Teaching)역할은 AI로봇에게 맡기고 배운 것을 현장에 적용하여 문제를 해결하는 과정에서 필요한 코칭(Coaching)은 사람이 하는 시대가 도래할 것으로 생각됩니다.

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■ 로봇 보조교사 덕분에 학생과 선생님 모두 웃으며 공부해요

제주도 서귀포시 한 초등학교에서는 국내 최초로 인공지능 기반의 챗봇 로봇을 교실 수업활동에 도입하여 AI로봇교사가 학생들의 수준별 영어 수업을 진행해서 눈길을 끌고 있습니다. 어린이들은 AI로봇을 장난감처럼 가지고 놀면서 로봇이 읽어주는 영어를 따라서 읽기도 하고, 로봇과 대화를 나누면서 자연스럽게 외국어를 배웁니다. 시골 소규모 학교라서 서로 다른 학년이 섞여 있어 수준별 수업준비에 어려움이 많은 선생님들의 부담을 크게 줄였습니다. AI로봇이 알아서 학습자의 학년이나 개인별 수준에 맞는 맞춤형 영어교육 프로그램을 제공하기 때문입니다.

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■ 코로나19 이후 어려워진 원어민 강사 채용문제를 로봇 영어교사 '페퍼'가 해결하다

아카에이아이(AKAAI, 이하 아카)는 코로나19 상황에서도 로봇을 통해 효과적인 영어학습 및 학생 관리를 할 수 있는 ‘뮤즈 아카데미 모드’의 페퍼 버전을 한국, 일본, 중국 시장에 출시했다고 밝혔습니다. 아시아권 영어교육의 방향은 종전의 문법과 독해중심에서 회화중심으로 바뀌는 추세입니다. 그런데 코로나19 사태 이후 원어민 영어강사 채용이 어려워진 상황에 봉착하면서 효과적인 영어교육에 문제가 생겼습니다. 소프트뱅크 로보틱스와 아카는 이런 문제점을 해결하고 아시아권의 비원어민 영어교사도 로봇 페퍼와 함께라면 효과적인 영어 회화교육을 할 수 있도록 '페퍼'로봇에 영어교사 버전의 뮤즈 인공지능 엔진을 탑재한 것입니다.

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개인 맞춤형 교육의 한 축인 개별화 학습컨설팅이 빅데이터와 AI기술로 가능해지고 있습니다. AI가 학생들의 빅데이터 자료를 분석하고, 이를 통해 학생들의 학습성향과 적성에 대한 맞춤형 관리와 진로지도가 가능하게 된 것인데요. 이른바 빅데이터와 인공지능 기반 진로상담(e-Advisor)은 이전의 관리 시스템보다 훨씬 체계적이고 효율적이라는 장점이 있어 그 관심이 더욱 커지고 있습니다.

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■ 인공지능·빅데이터 기술로 학생별 맞춤 학습진로 컨설팅 제공

애리조나주립대(ASU)는 학생들에게 흥미와 적성에 맞는 진로를 찾아 주기 위해, 빅데이터와 AI 기술을 활용한 학습지원 시스템을 활용하고 있습니다. 이 시스템은 학생의 성적은 물론, 개인 성향이나 공부 패턴 등도 분석하여 개인별로 맞는 공부법과 적합한 전공까지 추천하는 맞춤형 학습 컨설팅을 제공하고 있습니다. 이를 통해, 학생들의 학업 지속력은 늘고 중도 탈락율은 줄게되어 기대 이상의 효과를 보이고 있다고 합니다.

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■ 군산대, 국내 최초로 진로 및 심리 상담해주는 AI로봇 도입!

군산대 학생상담센터가 인공지능 챗봇 기반의 '봇&카톡 상담'을 오픈하여 군산대 학생이면 누구나 온라인으로 진로상담과 심리상담을 받을 수 있게 되었습니다. 많은 학생들이 진로결정이나 심리적인 어려움을 겪고 있음에도 적절한 도움을 받지 못하는 문제점을 해결하고자 시작하게 되었는데요, 이는 구글 AI데이터 머신러닝 학습도구를 활용한 카카오톡 상담 플랫폼 기반의 상담 솔루션을 통해서 실현된다고 합니다. 군산대는 이 시스템이 고민상담에 대한 심리적 장벽을 낮추는 것은 물론 실제적인 도움을 주는 인터페이스가 될 것으로 기대한다고 밝혔습니다.

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AI는 국내외 교육현장에 빠르게 적용되어 교육의 품질 향상을 이끌어 내고 있습니다. AI조교에게 행정업무를 맡기고 교수는 강의에만 집중하거나, AI를 통해 학생들에게 개별화된 맞춤형 교육과정을 제공해 학업성과 향상을 돕는 것이 대표적인 사례입니다.

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■ 미국 조지아 공대에 수많은 학생들의 질문마다 상세하게 응답해 주는 AI조교

미국 조지아공대는 2016년부터 컴퓨터 과학 수업에서 AI조교를 활용했습니다. IBM사의 로봇 ‘왓슨’을 기반으로 설계된 AI조교는 한 학기 동안 1만개가 넘는 학생들의 질문에 상세한 응답을 해주고, 시험기간 등 학사일정 안내를 제공하는 역할을 맡아왔습니다. 이 덕분에 교수는 학생을 위한 교육에만 전념할 수 있어서 결과적으로 AI가 교육의 질 향상에 크게 기여했다는 평가입니다.

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■ 애리조나 주립대, 신입생들 대수학 능력 평가 후 수준별 개별화 코스 제공하는 AI조교

미국 애리조나 주립대(ASU)는 신입생 과정인 대수학(Algebra) 과목에서 AI기반의 ALEKS (Assessment and Learning in Knowledge Spaces)를 도입했습니다. ALEKS는 AI가 학생들의 수학 학습능력을 평가하고 개인별 능력에 맞는 개별화 코스를 제공하는 시스템입니다. 이 AI기반 개별학습 시스템 덕분에 기초 수학역량을 갖추지 못한 학생 성적이 평균 28% 향상되었다고 합니다.

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■ 우리나라에도 수학 기초학력 진단 후 학습자 수준에 맞는 컨텐츠를 제공하는 AI수학쌤 있다

교육부 발표에 따르면 중3 학생 중 수학의 기초학력 미달자로 “수포자(수학을 포기한 자)”가 되는것은 최근 5년 간 5.7%에서 12%로 2배 이상 증가했습니다. 이에 따라 교육부는 초등학교 저학년 단계에서 수포자 양산을 막기 위해 지난 9월 AI로 수학 기초학력을 진단, 평가하는 프로그램 “똑똑! 수학탐험대”를 일선학교에 보급했습니다. 이것은 초등 1,2년 학생이 수학플랫폼에서 게임처럼 즐기면서 학습을 하면 그 결과를 AI가 분석하여 학생의 수준에 맞는 학습 컨텐츠를 예측하여 조언과 함께 제공하는 시스템으로 정규 교육활동에 AI기술을 도입한 첫 사례입니다. 내년 3월에는 AI영어쌤을, 9월에는 AI국어쌤도 등장할 예정이라고 합니다.

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“경험만큼 좋은 스승은 없다.”라는 말이 있습니다. 여러 번 말로 배우는 것보다 직접 한 번 경험해 볼 때 더 많은 것을 배우는 경우가 많은데요. 특히 현장에서 근무하는 직원들의 경우 실무경험은 무엇보다 중요한 자산이 됩니다. 하지만 능숙하지 않은 직원의 실수가 큰 위험이나 경제적 손실로 이어지는 경우도 있어, 현장에서 학습을 위한 실무경험의 기회를 쉽게 얻을 수 없었는데요. VR (가상현실, Virtual Reality), AR (증강현실, Augmented Reality) 기술의 발달로 이제는 시뮬레이션 게임을 통해 이러한 기회를 자주, 쉽게 접할 수 있게 되었습니다.

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■ 로스앤젤레스 어린이병원 소아 외상 응급상황에 대한 AI기반의 VR교육

숙련된 외과의사의 부족과 전문 의료인의 부족이 심각한 상황에서 어린이들의 삶과 죽음이 오가는 중요한 의사결정을 빠르고 정확하게 내릴 수 있는 의료진 육성을 위해 AI기반의 VR을 활용함으로써 응급소아 외상센터에 획기적인 교육방식이 도입됐습니다. 로스엔젤레스 아동병원은 외상응급상황에 대처할 수 있는 능력을 숙련시키기 위해 실제 상황처럼 사실적이면서도 비용 효율적인 VR 시뮬레이션 프로젝트를 제공했습니다. 전통적 교육방식인 마네킹을 사용하는 대신 학생들은 VR 헤드셋을 착용한 후 실제 상황처럼 보이고 느껴지는 가상환경에서 응급치료 체험을 경험할 수 있습니다.

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■ 인체 탐험/의료 실습, VR로 위험도는 낮추고 몰입감은 높였다!

미국의 오리건주에 있는 주얼초등학교는 인체 탐험과 의료 실습을 VR 기술을 활용해 진행하고 있습니다. 4D 이미지로 구현된 신체와 장기를 분리하여 살펴볼 수도 있고, 절단도 해 볼 수 있다고 하는데요. 실제와 유사한 환경으로 높은 몰입감을 줄 수 있고, 가상 환경이기 때문에 위험도는 매우 낮아 교육 효율이 매우 높게 나타날 것으로 기대됩니다. 털리도대와 국내 고려대 의대를 비롯한 50개 이상의 의대의 해부학 시간에서도 VR기술을 활용한 '가상 해부 테이블'을 활용해서 인체를 해부하고 절단하는 실습을 진행하고 있습니다. AR, VR을 활용한 실감 콘텐츠는 위험하고, 실제로 체험하기 어렵거나 비용이 많이 드는 분야에 활발히 적용되는데 특히 세계적으로 코로나19 사태로 비대면 원격교육의 확산과 함께 AR, VR을 활용한 교육도 빠르게 확대 적용되고 있습니다.

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재미없는 활동을 게임으로 만들어 재미와 참여를 유도하는 게이미피케이션(Gamification)의 발전 가능성은 무궁무진합니다. 특히 VR기술과 접목되어 현장감 있고 실감나는 교육훈련분야에 적용되어 큰 성과를 내고 있습니다.

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■ 직원 교육용 게임으로 매장 효율을 높인 맥도날드

맥도날드는 직원들의 실수를 줄이고 매장운영 효율을 높이기 위해 게이미피케이션을 활용한 직원 교육을 실시하였습니다. 시뮬레이션 방식으로 진행되는 게임을 통해 직무숙련 훈련을 진행하였는데요. 이를 통해 고객응대 상황에서 발생할 수 있는 실수가 줄고 능숙한 업무 수행이 가능해질 수 있었다고 합니다. 예를 들면, 100% 완벽하게 고객 주문을 받는 게임, 연속으로 3번 올바른 주문을 받기, 고객 만족도 수준을 높게 유지하는 게임, 시간 안에 주문을 완료하는 게임 등입니다. 이 게임 훈련 이후 서비스를 제공하는 시간이 단축되고 만족도는 향상되었습니다.

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■ 시뮬레이션 게임으로 직원 교육을 한 월마트(WALMART)

월마트는 매장 업무와 고객 응대 등의 상황을 직원들이 훈련할 수 있도록 시뮬레이션 게임을 제공하였는데요. 바로 ‘스파크 시티(Spark City)’입니다. 이 게임을 통해, 직원들은 매장의 구조와 구성을 파악할 수 있으며 실제 업무에서 발생할 수 있는 매장재고관리, 상품보충, 가격태그 변경과 동시에 고객접대 등 매장내에서 발생하는 상황들에 대응하는 방법을 훈련할 수 있습니다. 월마트는 앞으로도 직원 교육에 있어서 게이미피케이션을 적극 활용할 생각이라고 밝혔습니다.

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■ 힐튼 호텔, VR 시뮬레이션으로 직원 교육

100년 역사의 힐튼 호텔에서는 호텔 운영 교육을 VR 시뮬레이션 기기를 활용해 진행하고 있는데요. VR 기기를 착용하면 가상 안내원인 ‘빅(Vic)’이 나와 룸 서비스, 하우스 키핑 또는 프런트 데스크 직원으로 일하는 것이 어떤 것인지 배우는 호텔 운영 전반에 대한 교육을 진행해준다고 합니다. 단순히 설명만 듣는 것이 아니라, 3D 컴퓨터 그래픽과 360도 비디오를 사용하여 방 청소 또는 룸 서비스 트레이 설치 등과 같은 작업을 시뮬레이션을 통해 직접 경험해 보는 것까지 가능하다고 합니다.

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