AI 디지털교과서란
AI 디지털교과서란 학생 개인의 능력과 수준에 맞는 다양한 맞춤형 학습기회를 지원할 수 있도록 인공지능을 포함한 지능정보화기술을 활용하여 다양한 학습자료 및 학습지원 기능 등을 탑재한 교과서이다. 학습분석 결과에 따라 느린 학습자를 위한 기본 개념, 학습결손 해소용 보충학습, 빠른 학습자를 위한 토론·논술 등 심화학습 제공 등 맞춤학습 지원이 가능하도록 개발한다. 또한 쉬운 웹 접근성을 위해 웹 표준(HTML 등)을 개발하고, 별도 프로그램이 필요 없는 클라우드(SaaS) 기반의 AI 디지털교과서 플랫폼을 구축한다. 

AI 디지털교과서 현황
2025년 수학·영어·정보·국어(특수교육)를 우선 도입하고, 이후 국어·사회·과학 등 전 과목 도입을 목표로 2028년까지 단계적으로 확대 추진한다. 다만 발달단계와 과목 특성 등을 고려하여 초1~2, 고등학교 선택과목, 예체능(음·미·체), 도덕교과는 제외한다. AI 디지털교과서는 교사·학생·학부모에게 핵심 서비스 10가지를 제공한다.

우선 교사·학생·학부모에게는 대시보드를 통한 학생의 학습데이터를 분석하여 제공하고, 교육주체(교사·학생·학부모) 간의 소통을 지원하며, 통합로그인이 가능해야 한다. 또한 쉽고 편리한 UI/UX 구성 및 접근성(UDL, 다국어 지원 등)을 보장해야 한다. 학생에게는 학습진단 및 분석 결과를 제공하고, 학생별 최적의 학습경로 및 콘텐츠를 추천하며, AI 튜터 기능을 활용하여 맞춤형 학생 지원을 한다. 교사에게는 수업설계와 맞춤 처방을 지원하고 콘텐츠 재구성 및 추가할 수 있도록 하며 학생의 학습이력 등 데이터 기반 학습관리가 가능하도록 지원한다. 

AI 디지털교과서 적용 과목교사(영어·수학·정보)를 대상으로 2025년 도입 전까지 우선적으로 AI 디지털교과서 이해·활용과 수업혁신 등의 연수를 실시한다. 시·도교육청 주관으로 민간과 협업하여 적용 대상 교과 교원 집중연수를 추진하여 2023년 하반기에는 적용 대상 교원의 30%, 2024년 상반기에는 60%, 2024년 하반기에는 100% 교원연수를 할 계획이다.

특히 교육 디지털 대전환과 학교의 변화 방향을 이해하고 디지털 기술을 기반으로 인간적 지도를 통해 수업을 혁신하는 교사그룹, 즉 T.O.U.C.H(Teachers who Upgrade with High-tech) 교사단을 선발하여 민간 전문가들을 적극 활용한 공공-민간 파트너십 연수를 방학 중 약 2주간 부트캠프(Boot Camp) 형식으로 운영하였다. 

AI 디지털교과서가 현장에서 오류 없이 작동할 수 있도록 검정심사 및 수정·보완체계 개선 및 운영지원체계를 구축하기 위해 현장 보급 전에 교과서 기능 및 서비스 안정성 테스트와 관련하여 현장교사 중심으로 현장 적합성 검토를 실시하고 한국교육학술정보원(KERIS)에 AI 디지털교과서 통합지원센터를 설치해 AI 디지털교과서 운영현황을 모니터링하고 상황에 대응한다. 또한 AI 디지털교과서 수정·보완시스템을 구축하여 수정·보완 요청사항을 즉시 검토·승인해 교과서에 반영한다. 

교육부는 올해 5월까지 AI 디지털교과서 개발을 마치고 6월부터 8월까지 검정 심사를 한 후, 9월부터 11월까지 AI 디지털교과서를 전시함과 동시에 2025년 2월까지 현장 적합성 검토를 마친 후 현장에 적용할 계획이다.

AI 디지털교과서 중등 수학 프로토타입 적용 수업사례
2023년 10월 30일부터 11월 23일까지 약 4주 동안 AI 디지털교과서 중등 수학 프로토타입 현장 적합성 테스트를 실시하였다. 1학년 2학기 통계 단원을 AI 디지털교과서의 여러 기능을 바탕으로 개념학습·형성평가·수준별 문제풀이를 통한 개별화학습·모둠학습을 진행하였으며 유용했던 기능과 개선해야 할 기능들을 알아보았다. 

첫째, 화면 공유 기능을 활용하여 학습자들을 모두 수업에 참여시킬 수 있었다. 평소 수업을 시작할 때 오늘 학습할 내용을 확인하고 서책형교과서를 펼치라고 하지만 간혹 어떤 학생들은 수업 마치기 10분 전에야 “몇 쪽이에요?”라고 묻는다. 그 학생은 35분을 그냥 아무 페이지나 펼쳐놓고 학습하는 척을 한 것이다. 이때 화면 공유 기능을 활용하면 학생들은 웹페이지에 로그인하는 순간 자동으로 오늘 학습할 내용을 확인하게 되고 자연스럽게 학습에 참여하게 된다. 

둘째, 실시간 학습현황 기능을 활용하여 학습자들의 학습상태를 실시간 확인하고 피드백할 수 있었다. 앞서 화면이 공유된 상태에서 학습자들이 동시에 같은 문제를 풀고 제출하는 데 어떤 학습자가 몇 분 동안 문제를 풀었는지, 그 답이 무엇인지, 정답인지, 오답인지를 즉각적으로 파악할 수 있다.

또한 모든 학습자가 답안을 제출하지 않는 경우 다음 문제로 진행하지 않기 때문에 교사는 답안을 제출한 학생들의 수를 학급 전체에 공개하였고, 결과적으로 학습에 자발적이든 비자발적이든 참여하지 않는 학생들도 학습에 참여하게 하였다. 특히 교사가 미제출 학생을 지적하지 않아도 학생들끼리 둘러보며 자는 학생은 깨우고, 느린 학습자에게는 멘토 역할도 하여 학급 내의 모든 학생이 수업에 참여하는 모습을 보였다. 

셋째, 학습자의 수준에 맞는 문제를 제공함으로써 개별화학습을 진행하였다. 학습자 각자에게 제한된 시간 동안 여러 문제를 해결하도록 하였다. 우선 시간 안에 모든 문제를 정확하게 해결한 학생의 경우, 이전까지는 학생이 준비한 다른 학습지를 풀거나 다른 친구들의 풀이를 도와주거나 심지어 아무것도 안 하고 교사만 바라보고 있었으나, AI 디지털교과서를 활용할 경우 빠른 학습자에게는 각자에게 심화문제를 제공하여 도전의식을 가지고 수업에 참여할 수 있게 하였다.

반대로 시간 안에 해결하지 못하거나 낮은 성취를 보이는 느린 학습자의 경우, 이전까지는 교사가 직접 다가가서 도움을 주기도 하였으나 그 수가 많을 경우 어려움을 겪기도 하였다. 이때 AI 디지털교과서의 AI 챗봇 기능을 활용하여 학습자가 자신이 어려움을 겪는 문제에 대해 AI 챗봇에게 적절한 질문을 하고 풀이과정에 대해 도움을 받아 스스로 해결할 수 있도록 하였다. 느린 학습자에게는 자신이 스스로 문제를 해결한 것에 대한 성취감·자아효능감을 느낄 수 있게 하고 수학에 대한 흥미를 갖게 하고자 했다. 

넷째, 모둠을 구성할 때 AI 디지털교과서의 성취도별 모둠 구성 기능을 활용하였다. 기존에는 앉은 자리에서 즉석으로 모둠을 구성하였으나, AI 디지털교과서를 활용한 경우 개별화학습의 결과를 토대로 성취도별로 모둠을 구성하여 한 모둠 안에 다양한 성취도의 학습자들을 배치하였고 학습자들에게 성취도는 비공개로 모둠별 구성원만 공개하였다. 이때 학생들이 모둠원을 수정하고자 할 경우 교사가 즉각적으로 반영하여 진행하였다. 자동으로 배정된 모둠을 기본으로 활용했을 뿐 학습자들의 상황을 고려하여 수정하는 것은 결국 교사의 역할이다. 

다섯째, 교육과정 재구성 및 콘텐츠 업로드를 교사 자신만의 교수·학습방법에 따라 자율적으로 반영하였다. 통계는 빅데이터를 수학적으로 분석하는 활동이 중요하지만, 서책형교과서에 있는 자료는 50개를 넘지 못하여 통계의 유용성 및 필요성을 학습자들에게 인식시키는 데는 한계가 있었다. 이에 필자는 AI 디지털교과서에 공공데이터포털의 여러 자료를 학습자들의 수준에 맞게 주제를 정하고 데이터를 선처리하여 업로드했다. 이어 통계 프로그램을 삽입하여 학습자들은 한 화면에서 데이터 다운로드부터 데이터 분석까지 학습한 결과를 공유 슬라이드에 정리·발표하였다. 

AI 디지털교과서 정착을 위한 과제
지금까지 알아본 AI 디지털교과서는 프로토타입이다. 프로토타입이란 정보시스템의 미완성 버전 또는 중요한 기능들이 포함되어 있는 시스템의 초기 모델로 사용자의 모든 요구사항이 정확하게 반영할 때까지 계속해서 개선·보완되는 정보시스템을 말한다.

이를 AI 디지털교과서에 대입해 보면 AI 디지털교과서 프로토타입이란, AI 디지털교과서의 미완성 버전 또는 중요한 기능들이 포함되어 있는 AI 디지털교과서의 초기 모델로 교사와 학습자의 모든 요구사항이 정확하게 반영될 때까지 계속해서 개선·보완되는 AI 디지털교과서라고 할 수 있다. 약 한 달간의 테스트 활동을 통해 AI 디지털교과서 정착을 위한 과제를 몇 가지 제시하면 다음과 같다.

첫째, AI 디지털교과서를 활용할 수 있는 인프라가 각 학교마다 구축되어 있어야 한다. 거의 모든 교과가 그러하겠지만 학습자들이 직접 서술하여 문제를 해결하기 위해서는 태블릿이나 크롬북이 필요하고, 교사도 AI 디지털교과서 활용수업을 하기 위해서는 전자칠판이 필요하다.

실제로 전자칠판 없이 AI 디지털교과서 프로토타입을 진행할 때, AI 디지털교과서에 탑재된 개념 설명이나 문제풀이를 화면에 직접 할 수가 없어서 매번 캡처 후 쓰기를 하였는데 상당히 불편하고 힘들었다. 또한 전교생이 AI 디지털교과서에 동시에 접속이 가능할 만큼의 무선망도 필요하다. 교사나 학생 모두 수업 중에 네트워크에 문제가 생기면 수업진행이 어렵고 대부분 수업시간 내에 교과교사가 해결하기 어려운 경우가 많다.

둘째, 교사·학생·학부모에게 편리한 UI 및 UX가 구축될 필요가 있다. AI 디지털교과서에서는 대시보드를 통해 학생의 학습데이터 분석 결과를 제공하는데 이를 교사·학생·학부모가 직관적으로 인식할 수 있어야 한다. 또한 교사가 학습자료 업로드 및 교과서 재구성을 하고자 할 때 그 과정이 쉬워야 하며, 다양한 에듀테크 삽입이 간단하게 이루어져야 한다. 자칫 절차가 복잡하거나 직관적이지 않을 경우 AI 디지털교과서를 활용할 시도조차 하지 않을 수 있다. 

셋째, 한 계정으로 여러 교과서에 로그인할 수 있는 통합로그인이 반드시 이뤄져야 한다. 2025년부터 영어·수학·정보 AI 디지털교과서가 도입되고, 2026년부터는 중학교 국어·사회·과학 AI 디지털교과서가 도입되면서 여러 교과의 계정이 필요하게 된다. 중학교 1학년의 경우 웹사이트 로그인에 상당한 시간이 필요하므로 반드시 통합로그인이 적용되어 학습활동에 어려움이 없어야 한다.

넷째, AI 디지털교과서를 통해 정기고사·수행평가를 비롯한 여러 평가가 공정하게 이뤄질 수 있는 시스템이 필요하다. 디지털 기반 교수·학습활동을 강조하여 실행하였으나, 결과적으로 평가가 지금처럼 지필로만 이뤄진다면 AI 디지털교과서를 활용하는 데 한계가 있을 것이다. 교-수-평-기의 일체화를 구현하기 위해 AI 디지털교과서를 연계하는 방안이 필요하다. 

다섯째, AI 디지털교과서의 필요와 유용성에 대한 교사와 학부모의 인식전환이 필요하다. 교사·학생·학부모를 중심으로 하는 AI 디지털교과서는 시대적인 흐름이라 볼 수 있으며, AI 디지털교과서는 장기적으로 서책형교과서를 대체할 것이다. 따라서 AI 디지털교과서를 부정적인 시각으로만 보지 말고, 필요한 경우 적극 활용해야 한다. AI 디지털교과서를 활용하는 교사는 자신의 수업에 필요한 다양한 에듀테크에 대한 이해와 적용방안에 대한 끊임없는 탐색이 필요하다.

교사의 역할 변화
AI 디지털교과서는 학습자의 데이터 분석 및 문제 제공, 교사의 콘텐츠 업로드 및 교과서 재구성을 보조할 수 있는 기능을 가지고 있다. 이때 교사에게는 자신만의 수업을 디자인할 수 있는 역량이 필요하다. 실제로 통계 단원을 세 가지 버전으로 지도한 바가 있다.

7월 기말고사 이후 시간을 이용하여 서책형교과서를 바탕으로 수업을 했었다. 주제 선택 수업시간에는 파이썬을 이용한 웹크롤링을 통한 데이터 분석과 AI 디지털교과서 프로토타입을 활용하여 공공데이터를 이용한 빅데이터 분석수업을 하였다. 어떻게 수업을 디자인하느냐에 따라 수업이 달라짐을 알 수 있었다. 나만의 수업을 디자인할 수 있도록 하는 에듀테크나 AI를 활용한 학습 데이터 분석은 기능적으로 충분히 가능하다. 이를 수업에 활용하는 것은 교사의 역량이다. 

그동안 활동지를 만들고 채점하는 것들은 이제 AI가 보조할 수 있다. 그러니 교사는 그다음 단계를 준비해야 한다. 그것이 바로 나만의 수업을 설계하는 것이다. 이를 도와주는게 AI 코스웨어나 에듀테크들이다. 현재 프로토타입으로는 쌍방향 수업이 어렵다. 그러나 수학 같은 경우에는 그 역할을 해주는 프로그램이 있다. 그렇다면 이 기능을 AI 디지털교과서에 삽입하면 된다. 이 아이디어를 떠올리려면 그 프로그램에 대한 이해가 있어야 한다. 이것은 다른 교과도 마찬가지이다.

또한 느린 학습자에 대한 교사의 터치가 강화되어야 한다. AI 디지털교과서를 통해 느린 학습자를 즉각적으로 판별할 수 있으나, 그 학습자들의 학습을 지원하기 위해서는 결국 교사의 터치가 필요하다. 아무리 AI가 기초연산문제나 해설 강의, 유사문제를 제공하여도 학습자가 시도하지 않으면 의미가 없다. 이때 교사는 느린 학습자가 학습할 수 있도록 학습자를 격려하고 학습자의 수준에 맞고 흥미를 유발할 수 있는 문항을 제공하여 성취감을 느낄 수 있도록 맞춤형수업을 설계하고 적용할 수 있어야 한다. 

이번 AI 디지털교과서 프로토타입 활용수업을 마치면서 학생들은 “한 달간의 수업이 꿈같다. 다시 교과서 수업을 한다니 아쉽다. 다음 단원도 AI 디지털교과서로 수업하면 좋겠다. 수업이 재미있었다”라는 반응을 보였다. 학습자들은 이미 AI 디지털교과서를 받아들일 준비가 되어 있다. 이제 우리 교사들만 준비하면 된다.