챗GPT가 적분 푸는 시대, 교사 역할 고민할 때 [반은섭의 수학을 디자인하다]

게티이미지뱅크

최근 전 세계적으로 수학 교육에서 인공지능(AI)의 활용을 앞두고 있다. 인공지능은 학생들의 수준과 능력에 따른 지식 수준을 정확하게 진단하고 개인별 맞춤형 학습 자료를 제공한다. 특히 생성형 인공지능(generative AI)의 개발로 인해 교육의 패러다임까지 새롭게 전환되고 있다. 생성형 인공지능은 위키백과, 웹페이지, 도서, 뉴스 기사 등 방대한 양의 텍스트 데이터를 사전 학습하며, 이를 토대로 사용자가 원하는 출력물을 이미지, 텍스트, 오디오, 비디오 등 다양한 형태의 데이터를 생성할 수 있다. 오픈AI에서 출시한 챗GPT는 우리에게 가장 많이 알려진 생성형 AI로 일관성 있는 대화문을 생성하기 때문에 인간과 상호작용이 뛰어나다는 평가를 받고 있다.

교육부는 2025년을 디지털 교육 혁신 대전환의 출발점으로 잡고 있다. 전통적인 교실 교육에서 AI 기반 교육으로 변화를 모색하고 있는 가운데 한국은 2025년부터 세계 최초로 인공지능이 탑재된 디지털 교과서를 공교육에 도입하게 된다. AI 디지털 수학 교과서는 학생의 수준과 능력에 따른 맞춤식 학습이 가능하도록 학습 자료를 탑재하고 있다. 디지털 교과서 활용을 통해 수학 문제 풀이 과정에서 학생의 정답률과 문제를 푸는 속도 등을 분석해 학습 능력을 판단할 수 있으며, 축적된 데이터를 바탕으로 체계적인 학습 관리도 가능할 것으로 보인다.

앞으로 곧 출시될 버전의 챗GPT에서는 수학 문제 해결 과정을 실시간으로 모니터링하고 중간 단계에서의 오류에 대한 맞춤식 피드백이 가능할 것으로 보인다. 이 기능이 교과서에 추가될 경우에 학생들은 AI의 도움으로 어떤 문제든 풀 수 있을 것으로 전망된다. 인간과 생성형 AI의 대화형 의사소통을 통해 학생들 요구를 정확하게 이해하고 교육 분야에서 지식 습득 방법을 완전히 변화시킬 수 있게 되는 것이다.

하지만 AI가 만능은 아니다. 생성형 AI의 수학적 성능을 분석해 놓은 다수의 연구 결과에서 아직 챗GPT는 기본 수준의 수학 문제는 우수한 성능으로 해결할 수 있지만, 복잡한 응용 문제나 고차원적인 사고를 요구하는 문제 해결의 정확성에서 한계를 보였다. 또한 생성형 AI는 시각적인 정보의 처리 능력이 부족하기 때문에 수학에서 많은 부분을 차지하고 있는 그래프나 도형 이미지가 포함된 문제에 대해서는 정답률이 낮다는 문제점이 있다.

이는 단순히 디지털 AI 교과서나 생성형 AI와 같은 첨단 기기로 무장된 외형의 수학 교실보다 수학 교사의 수업 혁신이 필요하다는 것을 의미한다. 교사는 먼저 AI를 건설적인 수업 조력자로 인정하고 받아들여야 한다. AI의 잠재력을 바로 알고 적절하게 수업을 설계하는 교사의 주도적 노력으로 인해 학생들의 수학 능력이 향상될 수 있을 것이다. 수학 교사가 AI의 장단점을 인식하고 학생들의 사고력 향상을 위한 수업을 디자인할 수 있도록 정부의 지원이 필요한 시점이다.

[반은섭 '인생도 미분이 될까요' 저자·교육학 박사]