AIED | AI기반교육 AIED과 학습분석학, AI리터러시, AI기반교육 사례

소개

본 글은 서울대학교 교육학과 디지털테크놀로지와 학습자중심교육(허선영 교수님) AIED 수업을 정리한 것이다.
AIED 관련 내용이 좋아 수업 내용을 소개한다.

AI 기반 교육 AIed

AI의 개념

인지, 학습 등과 같은 인간의 지적 능력의 일부, 또는 전체를 컴퓨터를 이용하여 구현한 시스템이나 장치(김현진, 박정호, 홍선주, 박연정, 2020)

• 머신러닝
  • 예상 답과 입력 데이터를 주면 기계가 학습을 통해 스스로 판단 기준이나 규칙을 배우도록 하는 것
• 딥러닝
  • 관련된 정보를 유추하거나 데이터가 없어도 다른 정보들을 수집하여 답을 찾는 기술

AI와 교육

AIEd Artificial Intelligence in Education

도구로서의 AI Learning with AI

AI 기술을 교육 방법과 활용에 적용

• 교육 시스템을 다루는 AI System-facing AI
• 학생의 학습을 지원하는 AI Student-facing AI
• 교사의 업무를 지원하는 AI Teacher-facing AI

목적으로서의 AI Learning about AI

AI가 교육의 내용이 되는 경우

• 학생 대상 교수
• AI 엔지니어 대상 훈련
• 관리자 대상 교수

빅데이터 기반 학습분석학: AI 시대 교육정책방향을 중심으로(조일현, 2021)

학습분석학

학습과 학습이 일어나는 환경에 대한 이해와 최적화를 위해 학습자와 그들의 맥락에 대한 데이터를 측정-수집-분석 및 보고하는 활동

• 학습분석학의 세 가지 특성
  • 빅데이터를 필요로 한다
  • 교수체제설계적 처방의 제시
  • 테크놀로지 기반 환경이 필수적

빅데이터

빅데이터의 본질은 다양성, 속도, 진실성
빅데이터의 본질은 크기가 아닌 학습자와 학습 맥락이라는 출처

교수 학습 상황에서 만들어질 수 있는 빅데이터의 예

• 컴퓨터-인간 상호작용 행동을 로그 형태로 기록
• 콘텐츠 메타 정보와 결합

학습분석학 수행 절차

• 문제 인식
• 관찰 및 측정
• 데이터 수집과 정리
• 통계 분석
• 인과관계 추론
• 처방책 개발
• 처방 실행 및 모니터링
• 평가와 피드백

학습분석학과 교수체제설계

교수체제설계란, 교수를 하나의 체제로 보고 교수의 효과를 높이기 위하여 필요한 교수체제 구성요소들이 유기적으로 결합되어 교수의 효과성, 효율성, 매력성을 추구하는 일련의 체계적 또는 체제적 과정

학교교육에서 AI 활용에 대한 교사 인식(김현진 외, 2020)

연구의 필요성

시의성

• 지능적 맞춤형 교육에 대한 수요
  • 학생들은 서로 다른 동기나 지식 수준, 배움의 수준을 가지고 있다.
  • 일대일 지도를 통해 맞춤형 교육을 제공하고, 학급 단위로 운영되는 공교육을 보완할 수 있다.
• 코로나 19로 인한 당면과제화

AI 도입에 있어 교사의 중요성

• AI 기술을 열심히 개발하고 보급해도, 교사가 진심으로 활용하지 않으면 말짱꽝이다.
• 따라서 학교 교사들의 인식을 조사하고, 현장 친화적인 AI학습환경을 만드는 지침을 삼아야한다.

"교사의 역할은 테크놀로지 활용 학교교육에서 성공 좌우하는 가장 중요한 요인"(Ertmer, 1999)
"학교교육의 테크놀로지 활용이 어려운 이유는 외적 요인보다는 교사의 신념과 동기와 같은 내적요인이 더 크다"(Rogers, 2005)

연구 질문

RQ1. 교사는 AI의 영향력과 학교교육 활용을 어떻게 인식하고 있는가?
RQ2. 교사는 AI기반 교수/학습 플랫폼이 학교에 도입하는 경우, 장단점을 어떻게 인식하고 있는가?

연구 방법

• 연구 대상 : A 대학교 대학원 재학생 및 졸업생
• 연구 도구 : 설문응답
• 분석 방법 : 통계와 Thematic Analysis, Word Cloud

연구 결과

AI와 빅데이터 전반에 대한 교사 인식

• 전반적 인식은 "사회를 변화시킬 것이다"
  • "사회에 도움이 될 것이다"
  • "교육을 변화시킬 것이다"
• 소프트웨어 연수 교육의 인식증진 효과

AI와 학교 도입시 초점 둬야할 부분

1. 미래에 부합하는 학생 역량 증진
   1. 미래 사회에 부합하는 학생 역량 증진
   2. 획일적 교육 탈피
   3. 학생 기초학력 신장
2. SW 연수 경험 유무는 통계적 차이가 없음

AI가 필요한 교직 업무 영역

• 행정, 개별학습, 과정중심평가

AI기반 교수/학습 시스템 사용 의향

1. 중등학교 교사가 초등 교사보다 사용 의향이 많았다.

AI기반 교수/학습 시스템 도입시 장점

요약하자면, 행정 업무를 줄이는 데에 도움을 주면, 개별 맞춤형 수업 구현을 위한 자원 확보가 가능하다는 응답이었다.

AI기반 교수/학습 시스템 도입시 단점

요약하자면, AI기반 교수학습 시스템이 현존하는 모든 문제의 유일무이한 만능열쇠는 아니다.

결론 및 제언

테크놀로지의 부정적 측면을 대하는 법

사회화 기능 상실, 개인정보, 수동적 양산형 교사, 편차 증가와 같은 부정적인 측면이 테크놀로지 활용 교육에서 반복적으로 보고된다.

AI 리터러시

나중에는 AI 리터러시가 ICT 역량처럼 기본적인 능력이 될 것이다.
AI 리터러시란
A set of competencies that enables individuals to critically evaluate AI technologies; communicate and collaborate effectively with AI; and use AI as a tool online, at home, and in the workplace(Long & Magerko, 2020).

AIEd 사례

인공지능 기반 대시보드

학습분석학의 대표적인 활용법

자동 평가 지원 인공지능

AWE, Automatic Writing Evaluation
‘자연어 처리’와 ‘의미 처리’ 기술을 활용하여 시스템에 제출된 학생의 글에 대해 자동적으로 평가와 피드백을 제공하는 시스템

챗봇

대화 에이전트