대전석봉초, AI 기반 '똑똑! 수학탐험대' 학력과 흥미 두 마리 토끼

중도일보-대전교육청 공동 캠페인
[탄탄한 기초교육 바른 인재 키운다]
5. 대전석봉초 '똑똑! 수학탐험대'

똑똑 수학탐험대를 이용해 학습 중인 대전석봉초 학생. 대전석봉초 제공

인공지능(AI) 기반 초등수학수업 지원 시스템 '똑똑! 수학탐험대'가 대전석봉초등학교의 초등수학교육 연구학교 핵심 도구로 활약하며 눈길을 끌고 있다. 2024학년도부터 교육부 요청 대전교육청 지정 정책연구학교로 선정된 대전석봉초는 올해로 운영 2년 차를 맞아 '똑똑! 수학탐험대'를 활용한 혁신적인 수업으로 학생들의 수학 기초학력 향상은 물론 수학에 대한 흥미와 자신감 증진이라는 두 마리 토끼를 잡고 있다는 평가다.

지난 1년간의 운영 결과는 고무적이다. '똑똑! 수학탐험대'를 활용한 수업을 통해 수학에 대한 흥미와 참여도가 크게 향상됐으며 교과 영역별 학습성취도 또한 개선되는 성과를 보였다.



▲AI 활용 수업, 수학 학력 격차 해소의 핵심 열쇠='똑똑! 수학탐험대'는 진단평가, 차시평가, 수시평가, 단원평가 등 다양한 평가 도구를 기반으로 학생 개인의 학습 수준을 정밀하게 분석한다. AI가 이를 바탕으로 맞춤형 콘텐츠와 문제를 자동으로 추천해 주는 것이 큰 강점이다. 학습자가 어떤 개념에서 어려움을 겪고 있는지를 실시간으로 파악하고 즉각적인 피드백까지 제공하니 '수학 포기자'를 줄이고 학습 격차를 해소하는 데 결정적인 역할을 하고 있다.

학생들의 반응도 뜨겁다. 한 학생은 "예전엔 수학 문제를 틀리면 그냥 넘어갔는데, 지금은 AI가 부족한 부분을 다시 연습할 수 있게 도와줘서 점점 자신감이 생긴다. 게임처럼 재미있어서 혼자서도 자주 공부하게 된다"며 학습 동기의 긍정적인 변화를 이야기했다. 또 다른 고학년 학생은 "이전에는 수학이 너무 막막했는데, 이제는 내가 뭘 모르는지 바로바로 알 수 있어서 훨씬 쉬워졌다. 실수도 줄고 자신감이 생겨서 좋다"고 말했다.

똑똑 수학탐험대를 활용한 수업 모습. 대전석봉초 제공

똑똑 수학탐험대를 통해 수업 중인 아이들.

▲교사 중심 수업에서 학생 맞춤형 지도로, 수업 설계의 패러다임 변화=대전석봉초 교사들 역시 AI 시스템 도입으로 수업 설계 방식에 변화를 맞았다. 학생 개개인의 학습 상태를 빠르게 파악하고 그에 맞는 최적의 수업과 과제, 피드백을 구성할 수 있게 되면서 더 정교하고 유의미한 수업 운영이 가능해졌다고 입을 모은다.

한 교사는 "예전에는 평가 결과를 받아보고서야 어떤 아이가 어떤 부분을 어려워하는지 알 수 있었는데, 이제는 학습 활동 중간에도 학생의 이해도를 바로 확인할 수 있다. 학생이 개념을 제대로 이해했는지 확인하는 데 '똑똑! 수학탐험대'는 정말 유용한 도구"라고 말했다. 또 다른 교사는 "기초학력이 부족한 학생부터 상위권 학생까지 동시에 고려해야 하는 현실 속에서, AI가 개별 학습 경로를 안내해 주는 것은 수업의 질을 높이는 중요한 열쇠가 된다"고 강조했다.

이러한 긍정적인 변화는 교사 간 협력 수업의 활성화로 이어지고 있다. AI 시스템을 중심으로 수업 자료를 공동 개발하거나 학생 데이터를 바탕으로 협의하는 교사학습공동체가 활발히 운영되며 보다 체계적인 수업 개선이 이루어지고 있다.



▲1년 차 운영 성과, 놀라운 수치로 입증=2024년 한 해 동안 연구학교 운영에 매진한 대전석봉초의 노력은 구체적인 수치로 증명된다. 수학 교과 기초학력 미도달 학생 수가 2024년 3월 9명에서 2025년 3월 3명으로, 무려 60% 이상 감소하는 성과를 거뒀다. 이는 AI 기반 맞춤형 학습이 학력 격차 해소에 얼마나 효과적인지를 보여준다.

수시평가와 단원평가 결과에서도 전반적인 평균 성취도가 전년 대비 약 12% 상승한 것으로 나타났으며 학생들의 수학에 대한 인식 역시 긍정적으로 변화한 것으로 조사됐다. 실제로 학교가 실시한 학생 만족도 설문조사에서는 "수학을 어려워하지 않게 됐디", "내 수준에 맞게 공부할 수 있어 좋다"는 응답이 다수를 차지했다. 스스로 학습하는 힘이 생겼다는 답변도 늘었다.

수학활동 중인 대전석봉초 학생들. 대전석봉초 제공

▲2년 차 'IDEA 수업 모델' 정착으로 개별화 학습의 완성도 제고=2025년 대전석봉초는 2년 차 연구학교 운영의 핵심 방향으로 'IDEA 수업 모델'의 학교 차원 도입과 정착을 설정했다. 2024년 AI 활용 수업 성과를 더 구조화하고 모든 학생에게 수준에 맞는 개별화된 학습 경험을 제공하기 위한 시도다.

IDEA는 4단계로 구성된 AI 기반 수업 모델이다. I(Identify)는 확인(진단) 진단평가, 수시평가 등을 통해 학생의 이해도와 학습 수준을 파악하고 AI 분석을 통해 학습 결손을 조기에 감지한다. D(Demonstrate)는 시각화와 예시 중심 설명 다양한 수학 교구, 시각 자료, 실생활 사례 등을 활용해 개념을 시각적으로 보여주며 학생의 직관적 이해를 돕는 단계다. E(Exercise)는 개념 적용 문제 풀이 학습한 원리를 다양한 유형의 문제를 통해 적용하고 연습하며 AI가 개인별로 적절한 난이도와 유형의 문제를 추천한다. A(Apply)는 실생활 적용 수학 개념을 실생활의 문제 상황에 적용해보며 문제 해결력을 키우고 수학을 실제 맥락에서 의미 있게 활용하는 능력을 기른다.

'IDEA 수업 모델'은 AI의 정교한 분석 기능과 교사의 전문성을 유기적으로 연결해 모든 학생이 자기 수준에 맞는 개별화된 학습 경험을 할 수 있도록 설계됐다. 대전석봉초는 이를 바탕으로 학생 간 학습 격차 해소와 수학적 사고력 향상이라는 두 마리 토끼를 잡겠다는 계획이다.

이은실 대전석봉초 교장은 "지난해 연구학교 운영을 통해 AI 기반 맞춤형 수업이 학생의 수학 흥미와 성취도 향상에 크게 기여한다는 것을 분명히 확인했다"고 강조했다. 이어 "학생들이 수학을 어려워하지 않고, 스스로 생각하며 배우는 힘을 기르도록 돕는 것이 우리의 목표"라며 "앞으로도 다양한 수업 혁신 시도를 통해 모두를 위한 교육을 실현해 나가겠다"고 말했다. 임효인 기자