인공지능을 활용한 

융합독서교육 

노연주 수원 영통중 사서교사, 가천대 인공지능융합교육과 대학원 

‘함께 읽고 책으로 위로하는 마음약국’은 본지에 3월호부터 연재하고 있는 동아 리 수업이다. 이번 호에는 인공지능 융합교육에 관한 내용을 마음약국에 접목시켜 서 수업할 수 있는 내용을 소개한다. 인공지능 융합교육에 대해 잘 알고 계신 선 생님이라면 너무 평이한 내용일 것이다. 그리고 인공지능의 핵심 개념인 데이터셋이 나 머신러닝 등 용어가 생소한 분이라면 이 내용이 도움이 안 될 것 같았다. 어떤 기준으로 글을 써야 할지 고민하다가 현재까지 공부한 범위 내에서 수업을 계획하 면서 인공지능을 어떻게 독서교육에 접목시켜야 할 것인가에 대해 쓰기로 결정했 다. 앞으로 학생들에게 인공지능 융합교육을 가르친다면 어떤 수업을 하고 싶은가 에 대한 내용을 중심으로 이야기하겠다.  

1. 인공지능교육 도입 

교육부는 2020년 9월 보도자료를 통해 제4차 산업혁명 시대를 맞이하여 인공지 능을 학교 교육에 적극 도입하겠다는 의지를 보였는데 내용은 다음과 같다. “교 육부는 4차 산업혁명 시대를 살아갈 학생들이 정보지능기술을 활용하는 가운데 비판적 사고력, 정보판별력, 공감·소통능력 등을 길러 문제를 해결할 수 있도록 인 공지능을 학교 교육에 적극 도입하기로 하였다. ㅇ초등학교 저학년(1, 2학년)이 학 교에서는 수준별 개별화 학습, 가정에서는 자기 주도적 학습을 함께 할 수 있도록 인공지능(AI)을 활용한 「똑똑! 수학탐험대」 서비스를 9월 14일(월)부터 전국 모든 초등학교에 제공한다.”1)  

​                                                                                                                                                                  

​1) 교육부 보도자료(2020.9.11.) 중 일부 

이후 인공지능 e-학습터, 교과서 개발뿐 아니라 대학원에서 인공지능 융합교육 과를 신설하여 5년간 매년 현직 교사 1,000명을 선발해 교육대학원 석사 과정을 통해 인공지능 융합교육 전문교사로 만드는 계획을 세우고 실행해 오고 있다.  

또한 한국창의과학재단에서 발간한 ‘초중등 인공지능 교육 내용체계 탐색적 연 구 이슈 보고서’(2020)2)에 따르면 초중고 인공지능 교육 내용체계를 위해 5가지 영 역인 ①인공지능 이해 ②인공지능과 데이터 ③인공지능 알고리즘 ④인공지능의 적 용 ⑤인공지능과 사회적 영향으로 로드맵을 제시하고 있다. 타교과 관련 영역으로 는 정보교과의 정보문화, 자료와 정보, 수학의 확률과 통계 부분에 연관성이 있음 을 제시하고 있다. 이 보고서에 따르면 인공지능 교육의 핵심역량은 인공지능 소 양역량, 인공지능을 활용한 문제해결능력 향상, 인공지능 윤리 사고력 키우기 등이 라고 서술하고 있다. 

필자는 몇 해 전에 교사 연수에서 STEAM(스팀교육) 연수나 메이커교육 연수를 이수하면서 수업이나 독서교실 때 체험 활동으로 학생들과 함께해 보면 재미있겠 다는 생각이 들어서 몇 가지 수업을 시작했다. 예를 들면 독서교실 독후활동으로 ‘인공지능 시대 로봇은 친구가 될 수 있을까’를 주제 토론으로 하고, 이후 체험활 동으로 로봇팔 만들기 활동, 창의융합적 사고 역량을 키우기 위해 시 창작 후 3D 펜과 mp3모듈을 활용한 스피커 제작 활동, 마이크로비트를 활용하여 감정 이모 티콘 배지 만들기 등을 했다. 마음약국 프로그램의 경우, 교육과정 계획 속에서 추진하여 몇 해에 걸쳐 추천도서, 서평, 북트레일러 영상 등의 데이터를 모았고, 이 빅데이터를 통해 독서상담 때 유용하게 활용할 수 있도록 만들었다. 이 또한 인공 지능 융합교육의 한 분야라고 생각한다.

내가 생각하는 학교도서관에서 인공지능 융합교육의 목표는, 인공지능 시대에 무엇과 대체될 수 없는 인간의 고유 영역인 ‘Think’의 가장 핵심인 독서의 중요성 을 학생들에게 알리는 것이다. 그리고 리터러시 교육을 할 때 확장된 개념의 리터 러시인 디지털 자료와 인공지능까지 확대하여 학생들에게 2015 교육과정의 핵심 역량을 키우는 것이다. 

​                                                                                                                                                                  

2) 한국창의과학재단 발간. 2019년 10월 1일부터 2020년 2월 29일까지 각 분야의 전문가와 한국과학창의재단의 내부인 이 연구한 것을 바탕으로, 인공지능 교육에 필요한 역량 및 학년별 내용 요소 추출을 통해, 정보(SW)교과 및 수학교과와 연 계성을 갖는 체계적 초중고 인공지능 교육 로드맵을 제시하고 있다.  

2. 마이크로비트를 활용한 감정 이모티콘 배지 만들기 

마이크로비트3)는 영국 BBC 방송국에서 쉽고 재미있는 컴퓨터 교육을 위해 만든 소형 싱글보드 컴퓨터이다. 개별 프로그래밍이 가능한 LED와 버튼, 센서, USB, 무 선 통신 등으로 구성되어 간단한 게임부터 로봇, 전자 악기까지 다양한 기기를 만 들 수 있다. 

마이크로비트는 블록 코딩 프로그램인 스크래치나 엔트리와도 작업이 가능하 고, 크기가 작고, 비싸지 않아서 초중등 수업 시간에 활용이 높은 편이다. 마이크 로비트를 감싸는 케이스도 따로 구입이 가능하기 때문에, 감정 코딩을 다 한 후 배지처럼 만들어 가방이나 필통 등에 부착하여 가지고 다녀도 좋다. 

학교에 따라 엔트리나 스크래치를 통한 코딩 수업을 하는데, 마이크로비트를 활용한 코딩을 실습하지 않는 곳도 있다. 마이크로비트로 수업을 한다면, 처음 접 해 보는 학생이 홈페이지를 접속하고 마이크로비트를 컴퓨터에 연결시키는 것에 다소 시간이 걸릴 수 있다. 이런 학생들이 천천히 따라올 수 있도록 지도하고, 마 이크로비트를 경험해본 학생들이 옆에서 도와주도록 한다. 

처음부터 복잡한 코딩을 선택하지 않고 5×5 LED 전광판에 불이 들어오는 실 습만으로도 학생들은 흥미로워할 것이다. 집이나 학교 주변에서 LED 전광판에 불이 들어오는 것을 본 학생이 있다면, 어떤 업종이나 문구가 있었는지 발표하게 하고 수업 시간에 실시하는 아주 간단한 코딩을 통해서 실제 피지컬 컴퓨터 활용 사례를 발견할 수 있게 한다. 마이크로비트 실행 단계는 다음과 같다. 

하트 만들기 코딩을 다 같이 해보았다면 나의 감정 상태를 나타내는 ‘감정 이 모티콘’ 코딩을 학생들이 직접 만들어 볼 수 있도록 지도하는 것이 좋다. 아이들 이 마이크로비트 홈페이지에 코딩하기 동영상을 보면서 직접 따라해 보게 하는 것 도 좋다. 디지털 리터러시를 키우는 교육의 일부이기 때문이다. 교사가 코딩을 미 리 다 짜주면 학생들은 정답대로만 따라하고 더 이상 활동을 하려고 하지 않는 다. 따라서 아이들에게 마이크로비트에 전송하기 전에 미리보기 화면을 보고 충 분한 시뮬레이션을 통해 오류를 잡아낼 수 있다는 것을 알리고 수정하도록 한다. 오류를 수정하는 활동을 통해 문제해결능력을 키울 수 있음을 환기시킨다. 자세 한 ‘감정 이모티콘 코딩 방법’은 아래 QR코드를 확인하기 바란다.  

3. 대출증 없이 책 빌리려는 학생들을 위한 안면 인식 프로그램

도서관에 대출증을 들고 오는 학생은 몇몇 되지 않아서, 대출증이 있어야만 책을 빌려주겠다고 엄포를 놓으면 아예 책 빌리기를 포기하는 학생이 종종 있다. 마스 크를 쓴 채로 학생들이 불러 주는 이름을 듣고 키보드를 한 자 한 자 치다가 대 안을 생각해낸 것이 Teachable Machine이다. Teachable Machine은 구글에서 개발한 웹 기반 도구로, 누구나 쉽고 빠르게 접근할 수 있는 기계 학습 모델을 만 들 수 있다고 소개되어 있다. 이미지, 오디오, 포즈 3가지 기능 중 하나를 활용하 여 데이터를 구축하면 되는데 컴퓨터에 웹캠이 설치되어 있어야 지원이 가능하다. 대학원에서 수업 받은 내용을 기반으로 19명의 도서반 학생들과 함께 데이터셋을 만들어 보니 재미있었다. 물론 학교도서관에서 전체 학생을 대상으로 안면 인식 데이터를 모아 서비스를 제공하는 것은 초상권 등 정보제공 동의서를 받아야 하 는 복잡한 절차가 따른다. 그래서 수업 시간에 인공지능 강화학습의 원리를 소개 하는 정도가 괜찮을 듯하다. 미디어의 기사를 통해 공공도서관에서 이용자의 안 면 인식을 통해서 도서관 출입 시 이용자 얼굴의 웃는 표정과 슬픈 표정을 인식해서 이모티콘을 띄워 주는 걸 보았다.

얼굴 표정은 현재 마스크를 쓴 상태에서 감지가 어렵지만 Teachable Machine 과 MIT 미디어랩(베타 버전 https://mitmedialab.github.io/prg-extension-boilerplate/ create/)을 통해서 이용자들의 얼굴을 감지하고, “안녕,  학생, 아몬드 책 추 천해 볼게”라는 인사말까지 코딩해 보았다.  

4. 인공지능 융합교육을 위한 사이트 체험활동 

1) 칸 아카데미(ko.khanacademy.org) 

2006년에 살만 칸이 만든 비영리 교육 서비스이다. 초·중·고교 수준의 수학, 화학, 물리학부터 컴퓨터공학, 금융, 역사, 예술까지 4000여 개의 동영상 강의를 제 공하고 있으며, 미국 내 2만여 개 학급에서 교육 자료로 쓰이고 있다.4) 칸 아카데 미에 접속하면 한국어 번역을 제공한다. 특히 수학 카테고리에서는 유치원 수학부 터 미적분까지 자신의 학습 속도에 맞추어 공부할 수 있는 개인 맞춤형 학습 대시 보드를 제공하고 있는 것이 큰 장점이다. 또한 나사(NASA), 뉴욕현대미술관, 캘리 포니아 과학 아카데미와 MIT 같은 기관들과 제휴하여 전문적인 자료 제공에도 힘쓰고 있다고 한다. 코스에서 ‘컴퓨팅’의 ‘Pixar in a Box’를 들어가면 픽사 애니 메이션 스튜디오의 강의를 한국어 자막을 통해서 들을 수 있게 되어 있다. Pixar 의 영화 제작에 필요한 스토리텔링, 조명, 색채학, 캐릭터 모델링 등에 관한 강의가 제공된다. 

2) 머신러닝포키즈(machinelearningforkids.co.uk) 

영국 IBM에서 제공하는 머신러닝(인공지능) 교육 서비스인데 ‘텍스트, 숫자, 이미지’ 를 분류하는 머신 러닝 모델을 만들 수 있는 환경을 인터넷 사이트에서 제공하고 있다. 예를 들면 고양이 사진 10장과 강아지 사진 5장을 보여 주고 컴퓨터에게 학 습시킨 후 다른 이미지를 보여 주었을 때 컴퓨터가 강아지나 고양이를 인식할 수 있도록 하는 것이다.

다음 그림의 내용은 머신러닝을 통해 컴퓨터에게 ‘sad’, ‘happy’와 관련된 텍스 트를 적어본 후 머신러닝을 통해 컴퓨터에게 학습시켜보는 활동이다. sad에는 마 음약국에서 실시해 보았던 마음증상목록을 넣게 하고 ‘happy’에는 행복함을 느 끼는 순간을 적게 하는 것이다. 학생들이 입력한 단어나 문장이 잘 학습되었는지 평가를 통해서 알아볼 수 있는데, 텍스트에 입력되었던 문구나 문장을 똑같이 입 력하기보다는 유사어를 넣어보는 것이 좋다. 단어나 문장을 입력하고 나면 컴퓨 터는 이 단어를 몇 퍼센트의 확률로 인식하게 될 것이다. 여기서 70% 이상 가깝게 나올수록 데이터셋이 잘된 것이다. 

머신러닝포키즈를 통해 데이터셋을 만들었다면 바로 스크래치 프로그래밍 언어 와 연동하여 사용할 수 있는 장점이 있다. 학생들은 이를 이용해서 원하는 서비스 를 구현하거나 게임을 만들어보는 코딩 활동을 할 수 있다.

​                                                                                                                                                                  

4) 위키백과  

3) 오토드로우(Autodraw) 

구글은 인공지능 기술을 예술분야에 접목시킨 오토드로우 서비스를 제공하고 있 다. 사용자가 대충 그린 스케치 수준의 그림을 인공지능의 머신러닝 기술이 분석 해서 사용자가 그리려고 했던 대상을 상상해 주며 멋진 그림으로 완성시켜 주는 기능이다. 여기에는 구글의 이미지 인식 AI 기술인 퀵드로우(Quick, Draw)가 적용 되어 있다. 퀵드로우를 실제 여러 번 사용해본 결과 엄청난 데이터가 계속 쌓이고 있기 때문인지 작년에 작성했던 것보다 이미지를 감지해내는 듯하다.

4) 마이크로소프트 홈페이지

AI lab 마이크로소프트 사이트에서 제공하고 있는 AI lab프로젝트를 살펴보면 인공지능 기술이 어디까지 도달했는지 현주소를 생생하게 볼 수 있다. ‘엔젤 아이즈’는 아기 의 수면 자세와 환경을 모니터링하는 IOT장치이다. ‘clean water AI’는 딥러닝을 사용하여 물속의 위험한 박테리아와 입자를 감지한다. 이 장치로 실시간 오염 매 핑을 통해 식수를 분석할 수 있다. 이 pix2story는 AI가 그림을 스캔한 후, 원하 는 이미지에 대해 이야기를 글로 써준다. AI가 제공한 이야기를 가지고 학생들과 함께 다시 꾸며도 좋을 듯하다.