출처 : KDDI종합연구소, EdTechで加速する未来の教育, 2024.01

 

여기에서는 미국의 주요 EdTech 기업의 사례를 소개하고, AI, VR · AR, 로보틱스 등의 기술이 교육 분야에서 어떻게 활용되고 있는지 살펴본다.

 

5-1. 지능 적응형 학습(Intelligent Adaptive Learning) 플랫폼 ‘Dreambox’

 

Dreambox는 K12 학생을 대상으로 하는 지능 적응형 학습(Intelligent Adaptive Learning) 플랫폼이다. Dreambox는 수학(Dreambox Math)과 독해(Dreambox Reading Plus)의 2가지 서비스를 제공하며, 게임 기반의 학습 경험을 제공한다. 게임처럼 목표가 주어지며 목표를 달성하면 보수를 얻음으로써, 학습자는 게임을 하면서 자연스럽게 수학 문제를 풀고 개념을 익힐 수 있다. 또한 학습자가 문제를 푸는 동안 Dreambox는 학습자의 정답과 오답, 학습 스타일 등의 데이터를 수집 · 분석하여 실시간으로 힌트, 난도, 속도, 순서를 조절한다.

 

<그림1> Dreambox 학습 화면 예

자료 : Dreambox

 

AI가 제공하는 학습 플랫폼을 통해, 학생은 스스로 어려워하는 부분을 확인할 수 있고, 교사도 학생의 학업 성취도 및 어려워하는 부분을 파악하여 각각의 학생에게 맞춰 관리할 수 있다. 아래 그림은 Dreambox의 리딩 플러스 학습 화면의 예시이다. 위 그림은 학생이 스스로 학습한 내용을 확인할 수 있는 화면이며, 아래 그림은 교사가 실시간으로 학생의 학업 성취도를 확인하는 화면이다.

 

<그림2> Dreambox 리딩 플러스 학습 화면 예

자료 : Dreambox

 

Dreambox에 따르면 2022년에 미국 50개주에 속한 약 4,000개의 학구(school district)에서 600만 명의 학생이 Dreambox를 활용했다. 대표적인 활용 사례를 보면, 2019년에 플로리다주 Pinellas County 학구에서는 약 70개 이상의 초등학교에서 Dreambox Math를 도입했다. 2021년에 1학년부터 5학년까지의 학생을 대상으로 독자적으로 조사한 결과에 따르면 Dreambox Math를 주 5회 이상 이용한 학생은 주2회 미만 이용한 학생보다 진척도 테스트의 점수가 5% 이상 높았다는 것을 알 수 있다. 2021년부터 2022년 사이의 독서 달성도를 분석한 결과, 80회 이상 서비스를 이용한 학생은 리딩 레벨이 평균 3.2포인트 증가했고, 100회 이상 이용한 학생은 리딩 레벨이 평균 4포인트가 향상되어, Dreambox를 사용하는 시간이 길수록 진척도가 높았음을 알 수 있다.

 

Dreambox와 같은 적응형 학습 플랫폼은 한 사람 한 사람의 니즈에 맞춰 난도 및 학습 진도를 조절하여 개별 맞춤화된 학습을 실현한다. 또한 게임을 하는 것처럼 즐기면서 배울 수 있어 영유아 및 초등학생이 처음으로 접하는 학습 내용이라 해도 흥미를 갖고 배울 수 있어, 학습 효과도 향상된다는 강점이 있을 것으로 보인다. 이러한 맞춤화된 학습을 위해서 기존에는 가정교사나 과외가 필요했지만, EdTech의 발전으로 개별 지도를 하기 어려운 인원이 많은 교실에서도 맞춤화된 학습 콘텐츠를 제공할 수 있게 되어 교실에 큰 변화가 생길 것으로 보인다.

 

5-2. AI 기반 채점 시스템 ‘Gradescope’

 

Gradescope는 교사를 지원하는 온라인 기반 AI 채점 툴이다. Gradescope는 객관식과 주관식 과제의 채점, 학생에 대한 피드백을 제공할 뿐 아니라 프로그래밍(코딩) 과제 및 수기로 작성한 답변 접수과 채점까지 할 수 있다. 특히 수기 답변의 경우 학생이 답변을 스캔하여 제출하면 필기 인식 기능을 통해 답변 내용을 인식 및 채점하고 피드백을 제공할 수 있다.

 

<그림3> 수기 과제 접수 프로세스의 예

자료 : Gradescope

 

또한 코딩 과제의 경우, 학생 간의 제출물의 유사도를 검사하는 기능도 제공한다. 이러한 기술을 통해 교수 및 교사는 수업 과제의 관리 및 채점에 대한 부담을 크게 줄일 수 있다. 교사는 채점 시간을 단축하여 업무 효율을 높일 수 있으며, 학생에 대한 피드백에 더 많은 시간을 사용할 수 있다.

 

<그림4> 코딩 과제의 자동 채점 예

자료 : Gradescope

 

Gradescope에 따르면 현재 2,600개 이상의 대학에서 320만 명 이상의 학생이 해당 서비스를 이용하고 있다고 한다. 스탠퍼드 대학, 예일 대학, 퍼듀 대학, 뉴욕 대학, 워싱턴 대학 등 미국의 다양한 대학교에서 보급되어 있다. 특히 스탠퍼드 대학의 경우 Gradescope가 효율적이며 객관적인 채점 툴이며 과제를 간단하게 제출할 수 있는 등 편의점이 크다고 보고, 대학의 모든 학과에서 해당 서비스를 도입하고 있다.

 

AI 및 ML(Machine Learning)을 채점에 이용함으로써 채점의 일관성을 확보하고 자동 채점을 통해 업무 효율을 높일 수 있어, 교사 업무를 혁신할 수 있을 것으로 생각된다. 단답 및 서술식 문제를 채점할 때 사람이 채점하게 되면 채점자마다 평가 기준이 다르거나 틀리거나 실수할 수 있다. AI 시스템을 활용하면 채점의 균일성을 유지하고 실수를 없애, 일관성을 확보할 수 있다. 또한 많은 양을 채점하는 데에는 시간이 걸리지만, AI 자동 채점 기능을 사용하면 채점 시간을 획기적으로 단축할 수 있다. Gradescope에 따르면 AI를 적용할 때 채점 시간을 70% 이상 단축할 수 있다고 한다.

 

5-3. 교육용 AI 로봇 ‘ROYBI’

 

ROYBI는 만 3세 이하의 영유아를 대상으로 영어와 STEM(과학, 기술, 공학, 수학) 교육을 실시하는 교육용 AI 로봇이다. 귀여운 디자인으로 아이들의 관심을 끌고 아이의 학습 스타일이나 감정을 고려하는 대화를 통해 유저 맞춤형 교육 콘텐츠를 제공한다.

 

<그림5>  교육용 AI 로봇 ‘ROYBI’

자료 : ROYBI

 

ROYBI는 음성 인식, 자연언어 처리, 컴퓨터 비전 등의 기능을 갖추고 있다. 이를 통해 아이의 말을 이해하고 실시간으로 대화할 수 있다. 이러한 상호작용을 통해 로봇은 가상의 학습 친구가 되어 재미있고 매력적인 방법으로 교육 콘텐츠를 제공한다.

 

ROYBI는 어학과 STEM 학습 프로그램, SEL(사회 감정 학습)을 지원한다. 먼저 언어 학습에서는 상호작용이 가능한 게임 및 발음 연습을 통해 아이들이 언어 능력을 개발하도록 돕는다. 또한 영어, 스페인어, 프랑스어, 중국어와 같은 가장 많이 사용되는 4개의 언어를 학습하기 위해 200개 이상의 상호작용이 가능한 학습 콘텐츠를 제공한다.

 

STEM 학습에서는 아이에게 과학, 기술, 공학, 수학(STEM)의 기본 개념을 소개한다. 시각 자료, 애니메이션, 활동을 통해 복잡한 개념을 간단한 방법으로 가르쳐, 아이들이 이해할 수 있도록 돕는다.

 

ROYBI는 아이들의 사회적, 감정적인 발달을 촉진시키는 역할도 한다. 로봇은 롤플레잉 시나리오, 스토리텔링, 공감을 구축하는 연습을 진행하여 아이들이 필수적인 생활 기술을 익힐 수 있도록 돕는다. 아이들이 자신의 감정을 표현하고 타인의 감정을 이해하는 방법을 배울 수 있는 상황을 시뮬레이션할 수도 있다. 상호작용이 가능한 활동을 통해 사회적 기술을 발달시키기 때문에, 자폐아의 발달을 촉진하는 데에도 활용할 수 있다.

 

ROYBI는 2019년에 Time Magazine의 ‘2019년 최고의 발명품 100선’에 선정되었고, 2020년에는 National Parenting Product Awards를 수상하게 되면서 전 세계의 아이들과 부모, 교육자들이 사용하게 되었다.

 

교육에서 로봇을 활용할 때의 이점을 살펴보자면, 로봇은 인내력이 있어 언제든 몇 번이든 반복해서 가르칠 수 있다. 학습 지도를 하다 보면 똑같은 레슨을 몇 번이고 반복해야 하는 경우도 있는데, 로봇은 온화하며 일관된 태도로 상호작용을 하면서 가르칠 수 있다. 또한 사회적인 인간관계를 어려워하는 아이가 의사소통 능력 및 사회성을 발달시키도록 도울 때에도 효과적으로 활용할 수 있다.

 

5-5 메타버스 캠퍼스를 구축하는 ‘VictoryXR’

 

VictoryXR은 학교나 교육기관을 대상으로 하는 가상현실 및 확장현실(VR · AR) 교육 소프트웨어를 개발하는 회사다. 당사는 Meta, Lenovo, Qualcomm 등의 기술 기업과 제휴하여 제품을 개발하고 있으며, 미국 내 100개 이상의 고등교육기관과 연계하며 VR · AR 교육 솔루션을 전개하고 있다.

 

가상현실 기반의 교육 플랫폼은 과학과 역사, 인체 해부학, 세포 생물학 등에 관한 VR · AR 콘텐츠를 제공하며, 유치원부터 고등학교까지, 그리고 전문적인 고등교육 수준까지 포용한다. 구체적으로 살펴보자면, 유치원부터 고등학교까지의 교육 콘텐츠에는 동물 해부, 생물학, 화학, 분자 과학, 글로벌 필드트립 등의 코스나 체험이 포함된다. 학생들은 VR 헤드셋을 사용하여 혼자서 학습할 수도 있고, 교사나 학급 친구와 함께 시뮬레이션에 참여할 수도 있다. VictoryXR Global Traveler에서는 역사적으로 중요한 순간을 찾아 100개 이상의 360도 필드트립을 통해 세계를 체험할 수도 있다.

 

직업 훈련(CTE) 시뮬레이션에서는 간호 · 의료 보조, 목공, 로보틱스 등 6가지 서로 다른 커리어 분야에서 필요한 전문 지식을 익히고 숙련하도록 하는 상호작용이 가능한 가상현실 코스를 제공한다.

 

<그림> 직업 훈련 시뮬레이션 예

자료 : VictoryXR

 

대학을 대상으로는, 부지, 건물 외관, 내부 구조 등을 포함한 디지털 트윈 메타버시티(Metaversity)를 구축한다. 디지털 트윈으로 구현된 메타버시티는 초현실적인 공간이며, 당사의 개발팀이 3D 모델화하여 현실 세계의 대학과 같은 몰입감과 현실감을 느끼도록 맞춤화한다. 당사는 세계적으로 20개가 넘는 고등교육기관과 연계하여 메타버시티 캠퍼스를 구축하고 있다.

 

당사는 2021년에 조지아주 애틀랜타에 있는 Morehouse College(모어하우스 칼리지)와 연계하여 세계 최초의 메타버시티를 구축했다. 해당 대학은 COVID-19로 인해 완전히 원격 수업으로 전환하며, 퇴학하는 학생의 증가에 대응하기 위해 메타버시티 캠퍼스를 도입했다. 학생들에게는 Qualcomm Technologies의 기부를 통해 Snapdragon XR2 플랫폼을 탑재한 Oculus Quest 2를 제공했다. 해당 대학에서는 저널리즘, 영어, 생물학, 사회학 등 10가지 코스를 보유하고 있으며, 약 500명의 학생이 메타버스를 통해 수업을 들었다. 해당 대학의 메타버시티 디렉터인 Morris의 말에 따르면, 몰입형 체험을 통해 휴대전화 등 정신이 산만해질 수 있는 요소가 사라져, 교실에서 수업할 때보다 빠르게 개념을 습득하고 시간을 효율적으로 사용할 수 있게 되었다고 한다. 또한 대면 수업에 비해 수업 출석률이 10% 증가하였고, 학생들의 성적은 11.9% 향상하는 등의 성과를 올렸다고 한다.

 

<그림> Morehouse College의 메타버시티 예

자료 : VictoryXR

 

교육 분야에서 메타버스를 활용할 때의 이점을 살펴보자면, 지리적 · 시간적 제약을 뛰어넘어 수업에 참여할 수 있다는 점을 들 수 있다. 예전과 같았다면 기존의 온라인 수업과 같을 수도 있지만, 메타버스는 3D 콘텐츠를 통해 몰입형 체험을 제공하여 현실 세계에서는 할 수 없는 유사 체험을 할 수 있으며, 입체적인 학습 콘텐츠를 사용하여 학습 효율을 높일 수 있다.

 

Morehouse College가 메타버스를 구축하게 된 계기를 통해 알 수 있듯이 현실 세계에서 수업할 수 없는 상황이 오더라도 메타버시티를 통해 양질의 교육을 제공할 수 있다. 앞으로도 팬데믹이나 자연재해 등 예기치 못한 사태에 대비하여 캠퍼스에서 이루어지는 수업과 같이 역동감 있는 교육 환경을 확보하려는 움직임이 있을 것으로 보인다.

 

 

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